JP2012103674A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水平電界成分による透過率の減少を防止する液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置される液晶分子を含む液晶層と、前記第１基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置される絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置される第２電極と、前記第２基板上に配置される第３電極と、前記第２電極及び前記第３電極のうちの少なくとも一つの上に配置する配向膜とを含み、前記第２電極は微細スリット構造に形成され、前記液晶層及び前記配向膜のうちの少なくとも一つは配向補助剤を含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、現在、最も幅広く用いられている平板表示装置の一つである。液晶表示装置は、画素電極と共通電極など電界生成電極が形成されている二枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層からなる。

液晶表示装置は、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これを通じて液晶層の液晶分子の配向を決定して入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。また、液晶表示装置は、各画素電極に接続されているスイッチング素子、及びスイッチング素子を制御して画素電極に電圧を印加するためのゲート線とデータ線など複数の信号線を含む。

このような液晶表示装置の中でも、電界が印加されない状態で液晶分子の長軸を表示板に対して垂直となるように配列した垂直配向方式(Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ａｌｉｇｎｅｄ ｍｏｄｅ)の液晶表示装置が、コントラスト比が大きく、基準視野角が広く注目されている。

このような垂直配向方式の液晶表示装置は、フリンジ電界(Ｆｒｉｎｇｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ)を利用して液晶分子を多様な方向に配列させているが、フリンジ電界のうちの水平電界成分によって透過率が減少する問題が発生している。

韓国公開特許第２００９−００２７９２０号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、水平電界成分による透過率の減少を防止する液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置される液晶分子を含む液晶層と、前記第１基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置される絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置される第２電極と、前記第２基板上に配置される第３電極と、前記第２電極及び前記第３電極のうちの少なくとも一つの上に配置される配向膜とを含み、前記第２電極は微細スリット構造を含み、前記液晶層及び前記配向膜のうちの少なくとも一つは配向補助剤を含むことを特徴する。

前記第２基板上に配置されるゲート線、前記第２基板上に配置され、前記ゲート線と交差するデータ線と、前記ゲート線及び前記データ線に接続される薄膜トランジスタと、を含み、前記薄膜トランジスタは前記第３電極と接続されてもよい。

前記第１電極及び前記第３電極は板状であってもよい。

前記第１電極に印加される電圧を第１電圧、前記第２電極に印加される電圧を第２電圧、前記第３電極に印加される電圧を第３電圧とする時、前記第２電圧と前記第３電圧を互いに異なるようにした状態で、前記液晶層及び前記配向膜のうちの少なくとも一つが光源からの光を照射してもよい。

駆動中に垂直電界は前記第１電圧と前記第３電圧との差によって発生してもよい。

前記第２電極はフローティング（ｆｌｏａｔｉｎｇ）されて、下記条件（１）を満足する状態で駆動してもよい。
Ｖ１≠Ｖ３ ・・・（１）

前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧が、下記条件（２）を満足する状態で駆動してもよい。
Ｖ１＝Ｖ２≠Ｖ３ ・・・（２）

前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧が、下記条件３を満足する状態で駆動してもよい。
Ｖ１≠Ｖ２≠Ｖ３ ・・・（３）

前記絶縁膜の厚さは３．５μｍ以下であってもよい。

前記絶縁膜の誘電率は１．５以上８．５以下であってもよい。

前記第２電極は、横幹部及び前記横幹部と交差する縦幹部を含む十字型幹部と、前記十字型幹部から延び出た複数の微細枝部とを含んでもよい。

前記第２電極は、前記十字型幹部から異なる方向に延び出た前記複数の微細枝部に対応する複数の領域を含んでもよい。

前記第２電極は、横開口部及び前記横開口部と交差する縦開口部を含む十字型開口部と、前記十字型開口部から延び出た複数の微細開口パターンとを含んでもよい。

さらに、前記第２電極は、前記複数の微細開口パターンの間に配置される微細枝部と、前記微細枝部の一端をそれぞれ接続する周縁パターンとを含んでもよい。

前記配向補助剤は電気的に陰性であり、前記配向膜に含まれてもよい。

前記配向膜は、主鎖（ｍａｉｎ−ｃｈａｉｎ）と、前記主鎖に結合された側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）とを含み、前記配向補助剤は前記側鎖に結合されてもよい。

本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は、第１基板上に第１電極を形成し、前記第１電極上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に第２電極を形成し、前記第１基板と対向する第２基板上に第３電極を形成し、前記第２電極及び前記第３電極のうちの少なくとも一つの上に配向膜を形成し、前記第１基板と前記第２基板を合着し、前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を形成し、前記第２電極と前記第３電極に異なる電圧を印加し、前記第２電極及び前記第３電極に異なる電圧を印加した状態で、前記液晶層に光を照射し、前記第２電極は微細スリット構造に形成され、前記液晶層及び前記配向膜のうちの少なくとも一つは配向補助剤を含むことを特徴とする。

前記第２基板上にゲート線を形成し、前記第２基板上に配置して、前記ゲート線と交差するデータ線を形成し、前記ゲート線及び前記データ線に接続される薄膜トランジスタを形成し、前記薄膜トランジスタが前記第３電極と接続してもよい。

前記第１電極に印加される電圧を第１電圧（Ｖ１）、前記第２電極に印加される電圧を第２電圧（Ｖ２）、前記第３電極に印加される電圧を第３電圧（Ｖ３）とする時、前記第２電極と前記第３電極に異なる電圧を印加することは、前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧が下記条件(４)を満足してもよい。
|Ｖ２−Ｖ３|≧|Ｖ１−Ｖ３| ・・・(４)

前記第２電極と前記第３電極に異なる電圧を印加することは、前記第１電圧と前記第３電圧を一定に維持しながら、前記第２電圧を可変させてもよい。

前記第２電圧を可変させてから 前記第１電圧を上昇させてもよい。

前記第２電極及び前記第３電極に異なる電圧を印加しながら、前記液晶層に光を照射した後に、前記液晶層に電界が印加されない状態で前記液晶層に光を照射してもよい。

前記第１基板上に前記第１電極、前記絶縁膜、前記第２電極の形成は、前記第１基板上に第１透明電極層、絶縁物質層、第２透明電極層を順次に形成し、前記第２透明電極層上にフォトレジストパターンを形成し、前記フォトレジストパターンをマスクとして用いて前記第２透明電極層をエッチングし、前記フォトレジストパターンをマスクとして用いて前記絶縁物質層をエッチングしてもよい。

本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置は、第１電極を含む第１表示板と、前記第１表示板と対向する第２表示板とを含み、前記第２表示板は、基板と、前記基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に配置され、スリットを含む第３電極とを含み、前記第１電極は第１電圧が印加され、前記第２電極は第２電圧が印加され、前記第３電極はフローティングされて、前記第１電圧と前記第２電圧が異なることを特徴とする。

駆動中に垂直電界が前記第１電圧と前記第２電圧との差によって発生されてもよい。

前記第３電極は画素領域内に配置されてもよい。

本発明によれば、プレチルト形成のための電界生成過程のみで微細スリット電極を用いて、実際の駆動時にはパターンのない電極を用いることによって、透過率を極大化し、かつ高速応答を実現する液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を示す配置図である。 図１の切断線ＩＩ−ＩＩ’の断面図である。 図１の微細スリット電極を示す概略配置図である。 図３の液晶分子における電界方向を示す概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す配置図である。 図５の微細スリット電極を示す概略配置図である。 図６の液晶分子における電界方向を示す概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す概略的な断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法において、電界生成時の電圧印加を示すグラフである。 図９の電圧印加による微細スリット電極の状態を示す光学顕微鏡写真である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法において、電界生成時の電圧印加を示すグラフである。 図１１の電圧印加による微細スリット電極の状態を示す光学顕微鏡写真である。 図８に示した液晶表示装置の駆動時の電界方向を示す概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法において、電界生成時の電界方向を示す概略断面図である。 図１４の駆動時の電界方向を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置において、液晶層に印加される電圧に応じた透過率を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置において、時間に応じた透過率の変化を示すグラフである。 従来の液晶表示装置による画素領域を示す光学顕微鏡写真である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置における画素領域を示す光学顕微鏡写真である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。

添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明する実施形態に限定されず、他の形態に具体化することが可能である。ここで紹介する実施形態は、開示された内容が十分、かつ完全になり得るように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達されるように提供するものである。

図面において、層及び領域の厚さは明確にするために誇張して示した。また、層が他の層または基板“上”にあると言及される場合に、それは他の層または基板上に直接形成されるか、またはそれらの間に第３の層が介されてもよい。明細書の全体にわたって同一の参照番号に表示された部分は同一の構成要素を意味する。

図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を示す配置図である。図２は、図１の切断線ＩＩ−ＩＩ’の断面図である。

図１及び図２を参照すると、本実施形態に係る液晶表示装置は、互いに対向する下部表示板１００及び上部表示板２００、下部表示板１００と上部表示板２００との間に配置される液晶層３、及び下部表示板１００及び上部表示板２００の外側面に付着している一対の偏光子（図示せず）を含む。

まず、上部表示板２００について説明する。

上部表示板２００は、第１基板に相当する透明で絶縁性を有する上部基板２１０の上に遮光部材（ｌｉｇｈｔ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）２２０が形成されている。遮光部材２２０はブラックマトリックス（ｂｌaｃｋ ｍａｔｒｉｘ）ともいい、後述する下部表示板１００に配置される画素電極１９１との間の光漏れを防止する。遮光部材２２０は、画素電極１９１と対向して、画素電極１９１とほぼ同一の形状を有する複数の開口部（図示せず）を有している。しかし、遮光部材２２０は、ゲート線１２１及びデータ線１７１に対応する部分と、薄膜トランジスタに対応する部分とでそれぞれ形成してもよい。

上部基板２１０の上には、複数のカラーフィルタ２３０が形成されている。カラーフィルタ２３０は遮光部材２２０によって囲まれた領域内に大部分が存在し、画素電極１９１の列に沿って縦方向に長く延びてもよい。各カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色及び青色の三原色など基本色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを表示するようにしてもよい。各カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色、及び青色の三原色に限定されず、シアン（ｃｙａｎ）、マゼンタ（ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（ｙｅｌｌｏｗ）、ホワイト系の色のうちの一つを表示するようにしてもよい。

遮光部材２２０とカラーフィルタ２３０のうちの少なくとも一つは、下部基板１１０の上に形成してもよい。

カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０の上にはオーバーオート(ｏｖｅｒｃｏａt)２５０が形成されている。オーバーオート２５０は絶縁物質で形成され、カラーフィルタ２３０の露出を防止し平坦面を有している。オーバーオート２５０は形成しなくてもよい。

オーバーオート２５０の上には共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０は画素領域でプレート（ｐｌａｔｅ）状に形成してもよい。共通電極２７０をプレート状に形成する場合、割れない丸ごとのプレート状であることが好ましい。

共通電極２７０の上に絶縁膜２８０が配置される。絶縁膜２８０は３．５μｍ以下の厚さに形成して、誘電率は１．５以上８．５以下である。絶縁膜２８０の厚さが３．５μｍを超えると、電界効率が悪くなって透過率の減少及び応答特性の低下を招いてしまう。誘電率が１．５未満だと、絶縁膜の厚さが厚くなることと同様に、電界効率が悪くなり、誘電率が８．５を超えると、絶縁膜の厚さが薄くなることと同様に、共通電極２７０と、後述する微細スリット電極３００との間が、電気的にショート状態となる可能性があるからである。

絶縁膜２８０の上には、横幹部３２０、縦幹部３３０、及び微細枝部３４０を含む微細スリット電極３００が配置される。微細スリット電極３００は、共通電極２７０と電気的に接続された、またはフローティングされた状態に形成される。微細スリット電極３００の詳細については後述する。

次に、下部表示板１００について説明する。

第２基板に相当する絶縁性を有する下部基板１１０の上に複数のゲート線１２１が配置される。ゲート線１２１はゲート信号を伝達し、主に横方向に延びている。各ゲート線１２１は、上に突出したゲート電極１２４と、他の層またはゲート駆動部(図示せず)との接続のための広い端部１２９とを含む。ゲート駆動部（図示せず）が下部基板１１０の上に配置され、ゲート線１２１がゲート駆動部と接続するように延長される。

ゲート線１２１の上には、窒化ケイ素などの絶縁物質で形成されたゲート絶縁膜１４０が形成されている。

ゲート絶縁膜１４０の上には、水素化非晶質シリコン（アモルファスシリコン）または多結晶シリコン（ポリシリコン）などで形成された複数の半導体層１５１が形成されている。半導体層１５１は主に縦方向に延び、ゲート電極１２４に向かって延び出た複数の突出部（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）１５４を含む。

半導体層１５１の突出部１５４の上には、複数の線状オーミックコンタクト部材１６１及び島型オーミックコンタクト部材１６５が形成されている。線状オーミックコンタクト部材１６１は複数の突出部１６３を有し、この突出部１６３と島型オーミックコンタクト部材１６５は、対をなして半導体層１５１の突出部１５４の上に配置されている。

線状オーミックコンタクト部材１６１、島型オーミックコンタクト部材１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５とを含むデータ導電体１７１、１７５が形成されている。

データ線１７１はデータ信号を伝達し、主に縦方向に延びてゲート線１２１と交差する。ゲート線１２１とデータ線１７１は互いにゲート絶縁膜１４０で絶縁されている。各データ線１７１はゲート電極１２４に向かって延びて、Ｕ字状を有する複数のソース電極１７３と、他の層またはデータ駆動部(図示せず)との接続のために面積が広い端部１７９とを含む。

ドレイン電極１７５はデータ線１７１と分離されて、ソース電極１７３のＵ字状の中間から上部に向かって延長されている。

データ導電体１７１、１７５及びその下に位置する半導体層１５１、１５４とオーミックコンタクト部材１６１、１６３、１６５は、一つのマスクを用いて同時に形成する。

データ導電体１７１、１７５及び露出した半導体層１５４の上には保護膜１８０が配置される。保護膜１８０は、窒化ケイ素と酸化ケイ素などの無機絶縁物または有機絶縁物で形成され、表面が平坦であってもよい。有機絶縁物の場合、感光性（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を有し、その誘電定数（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）は約５．０以下であってもよい。また、保護膜１８０は、有機膜の優れた絶縁特性を生かしながらも、露出した半導体１５４の部分に損傷を与えないように、下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造であってもよい。

保護膜１８０には、データ線１７１の端部１７９を露出するコンタクトホール１８２、及びドレイン電極１７５を露出するコンタクトホール１８５が形成されており、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０には、ゲート線１２１の端部１２９を露出するコンタクトホール１８１が形成されている。

保護膜１８０の上には、複数の画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１９１及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。画素電極１９１及び接触補助部材８１、８２は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属で形成することが好ましい。

画素電極１９１は、コンタクトホール１８５を通じてドレイン電極１７５と物理的、電気的に接続されており、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。

接触補助部材８１、８２は、それぞれコンタクトホール１８１、１８２を通じてゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と接続される。接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する。

画素電極１９１は、各単位画素領域を基準としてプレート状に形成してもよい。

下部表示板１００及び上部表示板２００の内側面にはそれぞれ配向膜１１、２１が配置され、これらは垂直配向膜であってもよい。

下部表示板１００及び上部表示板２００の外側面には偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ、図示せず）が配置され、二つの偏光子の偏光軸は直交し、このうちの一つの偏光軸はゲート線１２１に対して平行に配置されることが好ましい。反射型液晶表示装置の場合には、二つの偏光子のうちの一つが省略可能である。

下部表示板１００及び上部表示板２００の間には液晶層３が挿入されており、液晶層３は負の誘電率異方性を有する液晶分子３１０を含む。液晶層３の液晶分子３１０は、長軸が微細スリット電極３００の微細枝部３４０の長さ方向にほぼ平行になるようにプレチルト（ｐｒｅｔｉｌｔ）を有している。この液晶分子３１０は、電界が加わらない状態で下部表示板１００と上部表示板２００との表面に対して垂直となるように配向されてもよい。また、液晶層３は、反応性メソゲン（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｍｅｓｏｇｅｎ）を含む配向補助剤５０をさらに含み、このような配向補助剤５０によって、液晶分子３１０は長軸が微細スリット電極３００の微細枝部３４０の長さ方向にほぼ平行になるようにプレチルトを有している。

本発明の他の実施形態においては、液晶層３の代わりに配向膜１１、２１に上述した配向補助剤が含まれてもよい。この時、配向膜１１、２１は、主鎖及び側鎖を含み、配向補助剤は側鎖と結合され、電気的に陰性である。

電気的に陰性であり、側鎖と結合される配向補助剤は下記の化学式（１）である。電気的に陰性であり、側鎖と結合された配向補助剤は、電気的に中性の配向補助剤に比べ、垂直電界による制御が容易である。なぜなら、電気的に中性の配向補助剤は、垂直電界によって側鎖に連結された配向補助剤が効率的に倒れないためである。

次に、図３を参照して、微細スリット電極３００について詳細に説明する。

図３は、図１の微細スリット電極３００を示す概略配置図である。

図３を参照すると、微細スリット電極３００の全体的な形状は四角形であり、横幹部３２０及び横幹部３２０と交差する縦幹部３３０からなる十字型幹部を含む。また、横幹部３２０と縦幹部３３０によって四つの副領域に分けられ、各副領域は複数の微細枝部３４０を含む。

微細スリット電極３００の微細枝部３４０のうちの一つは、横幹部３２０または縦幹部３３０から左側上方に斜めに延びており、他の一つの微細枝部３４０は、横幹部３２０または縦幹部３３０から右側上方に斜めに延びている。また、他の一つの微細枝部３４０は、横幹部３２０または縦幹部３３０から左側下方に延びており、残りの一つの微細枝部３４０は、横幹部３２０または縦幹部３３０から右側下方に斜めに延びている。隣接する二つの副領域の微細枝部３４０は互いに直交している。図示しないが、微細枝部３４０の幅は次第に広くなるようにしてもよい。

図４は、図３の液晶分子における電界方向を示す概略断面図である。具体的に、図４は、図３で「Ａ」と表記した部分での電界方向を示す。

図４を参照すると、微細スリット電極３００と画素電極１９１それぞれに電圧を印加すると、フリンジフィールド（ｆｒｉｎｇｅ ｆｉｅｌｄ）が発生して液晶分子３１０は画素領域の外側に向かうように傾く、例えば、図４に示すＤ１の矢印方向に傾く。具体的に、微細スリット電極３００の微細枝部３４０の間の非電極部には強いフリンジフィールドだけが存在して、液晶分子３１０を一定の方向に配列させ、微細枝部３４０の垂直電界によって一定の方向に傾くようになる液晶分子３１０間の弾性エネルギーによって、液晶分子全体の最終ドメイン方向が決定される。

次に、図５乃至図６を参照して、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図５は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す配置図である。図６は、図５の微細スリット電極を示す概略配置図である。

図５及び図６を参照すると、本発明の実施形態に係る液晶表示装置は、図１に示す液晶表示装置の構造と類似している。以下、類似する部分に対する説明は省略し、図１に示す液晶表示装置の構造と異なる部分について説明する。

図５及び図６に示した本発明の実施形態に係る液晶表示装置は、図１及び図２に示した本発明の実施形態に係る液晶表示装置と微細スリット電極の構造が異なっている。図５及び図６に示した本発明の実施形態に係る液晶表示装置は、横開口部４２０及び横開口部４２０と交差する縦開口部４３０からなる十字型開口部を含む。また、横開口部４２０と縦開口部４３０によって四つの副領域に分けられ、各副領域は複数の微細枝部４４０を含む。このような複数の微細枝部４４０の間に十字型開口部から延び出た複数の微細開口パターンが形成されている。本発明の実施形態において、微細スリット電極４００は複数の微細枝部４４０を互いに接続する四角形状の周縁パターン４５０を含む。即ち、周縁パターン４５０は、微細枝部４４０の一端で微細枝部４４０を互いに接続している。

図１及び図２に示した本発明の実施形態に係る液晶表示装置の多くの特徴は、図５及び図６に示した本発明の実施形態に係る液晶表示装置に全て適用可能である。

図７は、図６の液晶分子における電界方向を示す概略断面図である。具体的に、図７は、図６で「Ａ」と表記した部分での電界方向を示す。

図７を参照すると、微細スリット電極４００と画素電極１９１それぞれに電圧を印加すると、フリンジフィールドが発生して液晶分子３１０は画素領域の内側に向かうように傾く（図６及び図７に示すＤ２の矢印方向）。具体的に、微細スリット電極４００の微細枝部４４０と非電極部の領域との間には強いフリンジフィールドだけが存在するため、液晶分子３１０を一定の方向に配列させる。画素電極１９１と微細枝部４４０による微細枝部４４０の垂直電界によって一定の方向に傾くようになる液晶分子３１０間の弾性エネルギーによって、液晶分子全体の最終ドメイン方向が決定される。

次に、図１、図２、及び図８を参照して、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。図８は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す概略断面図である。

図１、図２を参照すると、まず、下部第１表示板１００と上部第２表示板２００をそれぞれ製造する。

上部表示板２００は、次のような方法によって製造する。

第１基板２１０の上に遮光部材２２０と複数のカラーフィルタ２３０を形成した後、その上にオーバーコート２５０を形成する。オーバーコート２５０の上に共通電極２７０を形成した後、共通電極２７０上に絶縁膜２８０を形成する。絶縁膜２８０の上に横幹部３２０、縦幹部３３０、及び微細枝部３４０を含む微細スリット電極３００を形成する。次に、微細スリット電極３００の上に配向膜２１を形成する。

下部表示板１００は、次のような方法によって製造する。

第２基板１１０の上に複数の薄膜を積層及びパターニングして、ゲート電極１２４を含むゲート線１２１、ゲート絶縁膜１４０、半導体層１５１、１５４、ソース電極１７３を含むデータ線１７１、ドレイン電極１７５、及び保護膜１８０を順次に形成する。

保護膜１８０の上にＩＴＯまたはＩＺＯなどの導電層を積層しパターニングして画素電極１９１を形成する。次に、画素電極１９１の上に配向膜１１を塗布する。

次に、上記のような方法によって製造された下部表示板１００と上部表示板２００とを合着（ａｓｓｅｍｂｌｙ）し、その間に液晶分子３１０及び配向補助剤５０の混合物を注入して液晶層３を形成する。一方、液晶層３は、下部表示板１００または上部表示板２００の上に、液晶分子３１０及び配向補助剤５０の混合物を滴下する方式で形成することも可能である。本発明の実施形態では配向補助剤５０が液晶層３に含まれているが、他の実施形態として、液晶層３の代わりに配向膜１１、２１に配向補助剤５０が含まれるように形成してもよい。

次に、図８を参照すると、画素電極１９１と微細スリット電極３００に電圧を印加する。共通電極２７０に印加される電圧を第１電圧Ｖ１、微細スリット電極３００に印加される電圧を第２電圧Ｖ２、画素電極１９１に印加される電圧を第３電圧Ｖ３とする時、第２電圧Ｖ２と第３電圧Ｖ３を互いに異なるようにしてもよいが、場合によって第２電圧Ｖ２と第３電圧Ｖ３を同じにすることもある。

具体的に、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、及び第３電圧Ｖ３が、下記条件（１）を満足するように各電極１９１、２７０、３００に電圧を印加する。

|Ｖ２−Ｖ３|≧|Ｖ１−Ｖ３|・・・（１）

即ち、第２電圧Ｖ２と第３電圧Ｖ３との差が、第１電圧Ｖ１と第３電圧Ｖ３との差より大きい場合、フリンジフィールドＥが発生する。

次に、図８に示したフリンジフィールドＥが発生された状態で本発明の実施形態に係る液晶表示装置に光を照射する。これによって、液晶分子３１０はプレチルトを有するようになる。

図９は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法において、電界生成時の電圧印加を示すグラフである。図１０は、図９の電圧印加による微細スリット電極の状態を示す光学顕微鏡写真である。

図９を参照すると、電界生成時、初期の一定時間は第１電圧Ｖ１と第３電圧Ｖ３を一定にすると同時に、第２電圧Ｖ２を徐々に上昇させることによって、上部基板２１０と下部基板１１０との間にフリンジフィールドによってテクスチャ（ｔｅｘｔｕｒｅ）を発生させない。このように液晶方向を制御してもよい。

図１１は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法において、電界生成時の電圧印加を示すグラフである。図１２は、図１１の電圧印加による微細スリット電極の状態を示す光学顕微鏡写真である。

図１１を参照すると、図９の電界生成時の電圧印加方法において、初期の一定時間以降に第１電圧Ｖ１をさらに上昇させることによって、微細スリット電極の電極幅及び電極間隔を示す部分で液晶分子のプレチルトを均一制御することができる。図１１において、たとえば、第１電圧Ｖ１が上昇する時点と第２電圧Ｖ２が一定になる時点とが一致することを示したが（ステップ状）、これは本発明の一実施形態に相当し、本発明の他の実施形態として、第１電圧Ｖ１が上昇する時点は第２電圧Ｖ２が一定になる時点より早いか、または遅いかであってもよい。

図１０と図１２を比較すると、図１１の電圧印加よる微細スリット電極が、図９の電圧印加よる微細スリット電極より微細スリット電極の非電極部で発生した黒い部分が減少したことが分かる。

図１３は、図８に示した液晶表示装置の駆動時に発生する電界方向を示す概略的な断面図である。

本実施形態による液晶表示装置は、下記条件（２）、（３）、（４）のいずれか一つを満足する状態で駆動する。
Ｖ１≠Ｖ３、微細スリット電極はフローティングされる・・・（２）
Ｖ１＝Ｖ２≠Ｖ３・・・（３）
Ｖ１≠Ｖ２≠Ｖ３・・・（４）

本実施形態において、条件（２）、（３）、（４）のいずれか一つを満足する状態で、共通電極２７０と画素電極１９１との間で垂直電界Ｅによって液晶分子が配向される。即ち、図１３に示したように、共通電極２７０と画素電極１９１との間に垂直電界Ｅが発生する。

液晶表示装置の駆動時に大部分が垂直電界によってのみ液晶分子が配向されるようにすることで、垂直電界による透過率の減少を最小化し、かつ高速応答を実現することができる。

以下、図１４及び図１５を参照して、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。図１４は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法において、電界生成時の電界方向を示す概略断面図である。図１５は、図１４の駆動時に発生する電界方向を示す概略断面図である。

図１４及び図１５を参照すると、図８及び図１３の実施形態による液晶表示装置とは異なって、微細スリット電極３００が画素電極１９１と絶縁膜２８０を介在して形成されている。

図１４を参照すると、電界生成を行う時、共通電極２７０と微細スリット電極３００に電圧を印加する。共通電極２７０に印加される電圧を第１電圧Ｖ１、微細スリット電極３００に印加される電圧を第２電圧Ｖ２、画素電極１９１に印加される電圧を第３電圧Ｖ３とする。第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２が異なる時、共通電極２７０と微細スリット電極３００との間に電界が発生する

具体的に、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、及び第３電圧Ｖ３が、下記条件（５）を満足するように各電極１９１、２７０、３００に電圧を印加する。
|Ｖ２−Ｖ１|≧|Ｖ３−Ｖ１| ・・・（５）

即ち、第２電圧Ｖ２と第１電圧Ｖ１との差が第３電圧Ｖ３と第１電圧Ｖ１との差より大きい場合に、フリンジフィールドＥが発生する。

次に、図１４に示したフリンジフィールドＥが発生された状態で、本発明の実施形態に係る液晶表示装置に光を照射する（図１４に示す矢印１）。これによって、液晶分子３１０はプレチルトを有する。

図８に示した実施形態による液晶表示装置の製造方法に関する特徴は、図１４に示した実施形態に全て適用可能である。

図１５を参照すると、図１４に示した実施形態によって製造された液晶表示装置は、下記条件（６）、（７）、（８）のいずれか一つを満足する状態で駆動してもよい。
Ｖ１≠Ｖ３、微細スリット電極はフローティングされる ・・・（６）
Ｖ２＝Ｖ３≠Ｖ１ ・・・（７）
Ｖ１≠Ｖ２≠Ｖ３ ・・・（８）

本実施形態において、条件（６）、（７）、（８）のいずれか一つを満足する状態で、共通電極２７０と画素電極１９１との間で垂直電界Ｅによって液晶分子が動ける（即ち回転する）。即ち、図１５に示したように、共通電極２７０と画素電極１９１との間に垂直電界Ｅが発生する。

そのために、液晶表示装置の駆動時に大部分が垂直電界によってのみ液晶分子が動くことによって、水平電界による透過率の減少を最小化し、かつ高速応答を実現することができる。

図１６は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置において、液晶層に印加される電圧に応じた透過率を示すグラフであり、図１７は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置において、時間に応じた透過率の変化を示すグラフである。図１６において、液晶層に印加される電圧は共通電極に印加される電圧とデータ印加電圧との差を示す。図１６及び図１７は、比較例としての透過率も有する。

図１６及び図１７の比較例は微細スリット電極とこれに対向する共通電極とを有し、微細スリット電極と共通電極にそれぞれ電圧を印加した状態で電界生成を行い、駆動時にも微細スリット電極と共通電極にそれぞれ電圧を印加する液晶表示装置を示す。しかし、本発明の実施形態は、プレチルトを形成するための電界生成の過程でのみ微細スリット電極に用いて、駆動時にはパターンのない共通電極と画素電極を用いるので、垂直電界によってのみ液晶分子が動く。

したがって、図１６に示すように、本実施形態では、比較例に比べて垂直電界による減少分がないため、透過率が高められる。

また、比較例においては、微細枝部の辺が電界をわい曲することによって、微細枝部の辺に対して垂直方向に電界の垂直成分を作り出し、液晶分子の傾斜方向は電界の垂直成分によって決定される。したがって、液晶分子が最初は微細枝部の辺に対して垂直方向に傾こうとする（第１段階）。しかし、隣接する微細枝部の辺による電界の水平成分の方向が反対であり、微細枝部間の間隔が狭いため、互いに反対方向に傾こうとする液晶分子が共に微細枝部の長さ方向に平行な方向に傾くようになる（第２段階）。即ち、比較例においては、液晶分子が第１段階と第２段階に従って動くのに対し、本発明の実施形態では微細スリット電極によるフリンジフィールドの影響なしに、垂直電界によってのみ液晶分子が動くようになる。

したがって、図１７に示したように、場合によって本実施形態では比較例に比べて応答特性が良いので、高速応答を実現することができる。

図１８は、従来の液晶表示装置による画素領域を示す光学顕微鏡写真である。図１９は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置における画素領域を示す光学顕微鏡写真である。具体的に、図１８は、図１６及び図１７を参照して説明した比較例における画素領域を示す写真であり、図１９は、図１６及び図１７を参照して説明した実施形態における画素領域を示す写真である。

図１８を参照すると、比較例においては、フリンジフィールドの水平電界成分によって微細枝部間の非電極部に対応する領域に黒い部分が発生したことを確認できる。しかし、図１９を参照すると、本実施形態では垂直電界によってのみ液晶分子が動くので、水平電界による透過率の減少がなくて、微細枝部間の非電極部での黒い部分が大部分無くなった。

図２０乃至図２５は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。具体的に、図２０乃至図２５は、電界生成のための微細スリット電極と、駆動のための共通電極部分の短絡ポイント（ｓｈｏｒｔ ｐｏｉｎｔ）を形成する方法を示す。

図２０を参照すると、基板２１０の上に共通電極２７０、絶縁膜２８０、及び透明導電層３００ｐを形成する。共通電極２７０はインジウム酸化膜（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ＯＸｉｄｅ；ＩＴＯ）で形成してもよい。

透明導電層３００ｐの上にフォトレジストＰＲを塗布する。

図２１乃至図２３を参照すると、フォトレジストＰＲの上にスリットマスク（Ｍａｓｋ）を配置させ、光照射を行う。そのために、光照射によって露出したフォトレジストＰＲ領域を除去し、ウェットエッチング工程によって露出した透明導電層３００ｐ部分を除去する。

図２４を参照すると、フォトレジストＰＲを維持した状態でドライエッチング工程によって絶縁膜２８０の一部を除去する。

最後に、図２５を参照すると、フォトレジストＰＲを除去する。この時、微細スリット電極３００が形成され、短絡ポイントＳＰが形成される。短絡ポイントＳＰは、共通電極２７０または微細スリット電極３００に電圧を印加するためのパターンが形成される部分である。

各段階は、一つのマスクを用いることによって製造費用と時間を節減することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

１２１…ゲート線、１７１…データ線、１８０…保護膜、１９１…画素電極、２７０…共通電極、２８０…絶縁膜、３００…微細スリット電極。

Claims (35)

1. 第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置される液晶分子を含む液晶層と、
   前記第１基板上に配置される第１電極と、
   前記第１電極上に配置される絶縁膜と、
   前記絶縁膜の上に配置される第２電極と、
   前記第２基板上に配置される第３電極と、
   前記第２電極及び前記第３電極のうちの少なくとも一つの上に配置される配向膜と、を含み、
   前記第２電極は微細スリット構造を含み、前記液晶層及び前記配向膜のうちの少なくとも一つは配向補助剤を含ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第２基板上に配置されるゲート線と、
   前記第２基板上に配置され、前記ゲート線と交差するデータ線と、
   前記ゲート線及び前記データ線に接続される薄膜トランジスタと、を含み、
   前記薄膜トランジスタは前記第３電極と接続されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１電極及び前記第３電極は板状であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１電極に印加される電圧を第１電圧、前記第２電極に印加される電圧を第２電圧、前記第３電極に印加される電圧を第３電圧とする時、前記第２電圧と前記第３電圧を互いに異なるようにした状態で、前記液晶層及び前記配向膜のうちの少なくとも一つが光源からの光を照射することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 駆動中に垂直電界が前記第１電圧と前記第３電圧との差によって発生することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第２電極は、駆動中にフローティングされて、前記第１電圧と前記第３電圧が異なることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 駆動中に前記第１電圧と前記第２電圧は同じで前記第１電圧及び前記第２電圧が前記第３電圧とは異なることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧が駆動中に互いに異なることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置
9. 前記第１電極及び前記第３電極は板状であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１電極に印加される電圧を第１電圧、前記第２電極に印加される電圧を第２電圧、前記第３電極に印加される電圧を第３電圧とする時、前記第２電圧及び前記第３電圧を互いに異なるようにした状態で、前記液晶層及び前記配向膜のうちの少なくとも一つが光源からの光を照射することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 駆動中に垂直電界が前記第１電圧と前記第３電圧との差によって発生することを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記第２電極は駆動中にフローティングされて、前記第１電極と前記第３電極が異なることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記第１電圧と前記第２電圧は駆動中に同じで前記第１電圧及び前記第２電圧が前記第３電圧とは異なることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
14. 駆動中に前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧が互いに異なることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
15. 前記絶縁膜の厚さは３．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
16. 前記絶縁膜の誘電率は１．５以上８．５以下であることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
17. 前記第２電極は、横幹部及び前記横幹部と交差する縦幹部を含む十字型幹部と、
    前記十字型幹部から延び出た複数の微細枝部と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
18. 前記第２電極は、前記十字型幹部から互いに異なる方向に延び出た前記複数の微細枝部に対応する複数の領域を含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。
19. 前記第２電極は、横開口部及び前記横開口部と交差する縦開口部を含む十字型開口部と、
    前記十字型開口部から延び出た複数の微細開口パターンと、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
20. さらに、前記第２電極は、前記複数の微細開口パターンの間に配置される微細枝部と、
    前記微細枝部の一端をそれぞれ接続する周縁パターンと、
    を含むことを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置。
21. 前記配向補助剤は電気的に陰性であり、前記配向膜に含まれていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
22. 前記配向膜は、主鎖（ｍａｉｎ−ｃｈａｉｎ）と、前記主鎖に結合された側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）とを含み、
    前記配向補助剤は前記側鎖に結合されていることを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置。
23. 第１基板上に第１電極を形成し、
    前記第１電極上に絶縁膜を形成し、
    前記絶縁膜上に第２電極を形成し、
    前記第１基板と対向する第２基板上に第３電極を形成し、
    前記第２電極及び前記第３電極のうちの少なくとも一つの上に配向膜を形成し、
    前記第１基板と前記第２基板を合着し、
    前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を形成し、
    前記第２電極と前記第３電極に異なる電圧を印加し、
    前記第２電極及び前記第３電極に異なる電圧を印加した状態で、前記液晶層に光を照射し、
    前記第２電極は微細スリット構造に形成され、
    前記液晶層及び前記配向膜のうちの少なくとも一つは配向補助剤を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
24. 前記第２基板上にゲート線を形成し、
    前記第２基板上に配置して、前記ゲート線と交差するデータ線を形成し、
    前記ゲート線及び前記データ線に接続される薄膜トランジスタを形成し、
    前記薄膜トランジスタが前記第３電極と接続することを特徴とする請求項２３に記載の液晶表示装置の製造方法。
25. 前記第１電極に印加される電圧を第１電圧（Ｖ１）、前記第２電極に印加される電圧を第２電圧（Ｖ２）、前記第３電極に印加される電圧を第３電圧（Ｖ３）とする時、前記第２電極と前記第３電極に異なる電圧を印加することは、前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧が、|Ｖ２−Ｖ３|≧|Ｖ１−Ｖ３|となることを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
26. 前記第２電極と前記第３電極に異なる電圧を印加することは、
    前記第１電圧と前記第３電圧を一定に維持しながら、前記第２電圧を可変させることを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置の製造方法。
27. 前記第２電圧を可変させてから前記第１電圧を上昇させることを特徴とする請求項２６に記載の液晶表示装置の製造方法。
28. 前記第２電極及び前記第３電極に異なる電圧を印加しながら、前記液晶層に光を照射した後、前記液晶層に電界が印加されない状態で前記液晶層に光を照射することを特徴とする請求項２３に記載の液晶表示装置の製造方法。
29. 前記第１基板上に前記第１電極、前記絶縁膜、前記第２電極の形成は、
    前記第１基板上に第１透明電極層、絶縁物質層、第２透明電極層を順次に形成し、
    前記第２透明電極層上にフォトレジストパターンを形成し、
    前記フォトレジストパターンをマスクとして用いて前記第２透明電極層をエッチングし、
    前記フォトレジストパターンをマスクとして用いて前記絶縁物質層をエッチングすることを含むことを特徴とする請求項２３に記載の液晶表示装置の製造方法。
30. 前記第１電極に印加される電圧を第１電圧（Ｖ１）、前記第２電極に印加される電圧を第２電圧（Ｖ２）、前記第３電極に印加される電圧を第３電圧（Ｖ３）とする時、
    前記第２電極と前記第３電極に異なる電圧を印加することは、前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧が|Ｖ２−Ｖ３|≧|Ｖ１−Ｖ３|を満たすことを特徴とする請求項２３に記載の液晶表示装置の製造方法。
31. 前記第２電極と前記第３電極に異なる電圧を印加することは、
    前記第１電圧及び前記第３電圧を一定に維持しながら、前記第２電圧を可変させることを特徴とする請求項３０に記載の液晶表示装置の製造方法。
32. 前記第２電圧を可変させてから前記第１電圧を上昇させることを特徴とする請求項３１に記載の液晶表示装置の製造方法。
33. 第１電極を含む第１表示板と、
    前記第１表示板と対向する第２表示板とを含み、
    前記第２表示板は、
    基板と、
    前記基板上に配置される第２電極と、
    前記第２電極上に配置される絶縁膜と、
    前記絶縁膜の上に配置され、スリットを含む第３電極と、を含み、
    前記第１電極は第１電圧が印加され、前記第２電極は第２電圧が印加され、前記第３電極はフローティングされて、
    前記第１電圧と前記第２電圧が異なることを特徴とする液晶表示装置。
34. 駆動中に垂直電界が前記第１電圧と前記第２電圧との差によって発生されることを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置。
35. 前記第３電極は画素領域内に配置されることを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置。