JP3940524B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置(liquid crystal displayと、ＬＣＤ)及びその製造方法に関し、特に多重ドメインを持つ液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＬＣＤは、軽量、薄型、低消費電力等の特性を持ち、各種情報機器の端末機またはビデオ機器等に使われる。このようなＬＣＤの代表的な駆動方式としては、ＴＮ(twisted nematic)、ＳＴＮ(super twisted nematic)モードがある。しかし、ＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤは実用化されているが、視角が非常に狭いという問題点を有する。このような問題点を解決するために、従来にはＩＰＳ−ＬＣＤが提案された。
【０００３】
図１に示したように、多数のゲートバスライン１１は下部絶縁基板１０上に図のｘ方向に相互平行に配列され、多数のデータバスライン１５はｘ方向と実質的に垂直なｙ方向に相互平行に配列され、単位画素空間を限定する。この時、図では一つの単位画素空間を示すために、一対のゲートバスライン１１と一対のデータバスライン１５を示している。ここで、ゲートバスライン１１とデータバスライン１５はゲート絶縁膜(図示せず)を挟んで絶縁されている。
【０００４】
カウンタ電極１２は単位画素空間内に、例えば長方形枠状を有するようにそれぞれ形成される。カウンタ電極１２はゲートバスライン１１と同じ平面に配置される。
【０００５】
画素電極１４はカウンタ電極１２の形成された各単位画素空間に形成される。画素電極１４は長方形枠状のカウンタ電極１２に囲まれている領域をｙ方向に分けるウェブ(web)部分１４ａと、ウェブ部分１４ａの一端と連結してｘ方向のカウンタ電極１２部分とオーバーラップする第１フランジ部分１４ｂと、第１フランジ部分１４ｂと平行しながらウェブ部分１４ａの他端と連結する第２フランジ部分１４ｃとからなる。すなわち画素電極１４は文字 "Ｉ"字形状である。ここで、画素電極１４及びカウンタ電極１２はゲート絶縁膜によって絶縁される。
【０００６】
薄膜トランジスタ１６はゲートバスライン１１とデータバスライン１２との交叉部分に配置される。この薄膜トランジスタ１６はゲートバスライン１１から延びたゲート電極と、データバスライン１５から延びて形成されたドレイン電極と、画素電極１４から延びたソース電極と、ゲート電極の上部に形成されたチャンネル層１７とを含む。
補助容量キャパシタCstはカウンタ電極１２と画素電極１４がオーバーラップする部分で形成される。
【０００７】
そして、図１には示していないが、カラーフィルタを備えた上部基板は下部基板１０上に所定距離をおいて対向、配置される。また、下部基板１０及び上部基板間には液晶分子を含む液晶層が介在される。
【０００８】
また、水平配向膜(図示せず)は、下部基板の結果物の上部及び上部基板の内側面にそれぞれ形成され、カウンタ電極１２及び画素電極１４間に電界の形成される前に液晶分子１９は基板と平行に配列されながら、その配列方向を決定する。図で"Ｒ"方向は下部基板に形成された水平配向膜のラビング軸方向である。
【０００９】
下部基板１０の外側面に第１偏光板(図示せず)が配置され、上部基板(図示せず)の外側面に第２偏光板(図示せず)が配置される。ここで、第１偏光板の偏光軸は図で"Ｐ"方向と平行に配置される。すなわち配向膜のラビング軸方向Ｒと偏光軸Ｐは互いに平行する。一方、第２偏光板の偏光軸は第１偏光板の偏光軸と実質的に垂直な"Ｑ"方向と平行に配置される。
【００１０】
こうしたＩＰＳ-ＬＣＤは選択されたゲートバスライン１１に走査信号が印加され、データバスライン１５にディスプレイ信号が印加されると、走査信号の印加されたゲートバスライン１１とディスプレイ信号の印加されたデータバスライン１５との交叉部分の薄膜トランジスタ１６がターンオンされる。そうすると、データバスライン１５のディスプレイ信号は薄膜トランジスタ１６を通じて画素電極１４に伝達される。したがって、共通信号の印加されるカウンタ電極１２及び画素電極１４間に電界Ｅが発生する。この時、電界Ｅは図の如く"ｘ"方向であるため、ラビング軸Ｒとは所定の角度をなすことになる。
【００１１】
従って、液晶層内の分子は、電界の形成される前にその長軸が基板表面と平行しながらラビング方向Ｒの長軸とは一致するように配列される。これにより、第１偏光板及び液晶層を通過した光は第２偏光板が通過できず、画面は黒となる。
【００１２】
一方、電界Ｅが形成されると、液晶分子の長軸(または光軸)が電界Ｅと平行に再配列され、入射光が第２偏光板を通過することになる。したがって、画面は白となる。
【００１３】
この時、液晶分子は電界形成の可否によって、基板表面と平行をなしながら、液晶分子の長軸の方向だけ変化されるので、視角が改善される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記液晶内の液晶分子は、公知のように、長軸と短縮の長さが相異して屈折率異方性Δｎを有し、見る方向によって屈折率異方性Δｎが変化される。これによって、極角が０゜付近で方位角が０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜付近では白であるのにも係わらず所定の色相が見える。このような現象をカラーシフトといい、カラーシフトは次の式１から詳細に説明する。
Ｔ≒Ｔ０ｓｉｎ２(２χ)・ｓｉｎ２(π・Δｎｄ/λ)．．．．．．．(式１)
Ｔ:透過率
Ｔ０：参照(reference)光に対する透過率
χ:液晶分子の光軸と偏光板の偏光軸がなす角
Δｎ: 屈折率異方性
ｄ:上下基板間の距離またはギャップ(液晶層厚)
λ:入射される光波長
前記式１によれば、最大透過率Ｔを得るために、χがπ/４であるか、あるいはΔｎｄ/λがπ/２となるべきである。この時、Δｎｄが変化されると(液晶分子の屈折率異方性値は見る方向によって変化されるためである。)、λ値はπ/２を満足させる為に変化される。これによって、変化された光波長λに該当する色相が画面に現れる。
【００１５】
したがって、液晶分子の短縮に向かって見る方向ａ、ｃでは、Δｎが減少されるにつれて、最大透過率に至るための入射光の波長は相対的に短くなる。これにより、使用者は白の波長より短い波長を有する青色を見ることになる。
【００１６】
一方、 液晶分子の長縮に向かって見る方向ｂ、ｄでは、Δｎが増大されるにつれて、入射光の波長は相対的に長くなる。これにより、使用者は白の波長より長い波長を有する黄色を見ることになる。このため、ＩＰＳ−ＬＣＤの画質特性が低下される。
【００１７】
こうしたカラーシフト現象を防止するために、従来の別の方法として、多重ラビング工程にて多重ドメインを形成するのが提示された。しかし、 多数回のラビング工程は多数回のフォトリソグラフィー工程を伴って、工程が複雑化される。しかも、配向膜が損傷されるおそれもある。
【００１８】
従って、本発明の目的は、画質特性が改善できる多重ドメインを持つ液晶表示装置を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、多数回のラビング工程を排除して、工程を単純化できる多重ドメインを持つ液晶表示装置の製造方法を提供するにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前述した本発明は、平行な多数のゲートバスラインと、ゲートバスラインとマトリックス状の単位画素を形成するように平行に配列された多数のデータバスラインと、前記各ゲートバスラインとデータバスラインの交点に提供される薄膜トランジスタと、前記単位画素内に形成され、薄膜トランジスタと接続される画素電極と、前記単位画素内に形成され、画素電極と共に電界を形成するカウンタ電極とを含む下部基板と、前記下部基板と所定距離をおいて対向する上部基板と、前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、及び、前記下部基板と液晶層の間及び上部基板と液晶層の間にそれぞれ形成される垂直配向膜とを備え、前記カウンタ電極は、長方形枠状の第１電極と、前記ゲートバスラインと平行しながら、前記第１電極の内部を分割する少なくとも一つ以上の第２電極とを含み、前記画素電極は、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極内部を分割する第１ブランチと、前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分及び第２電極間に配置される第２ブランチとを含み、前記単位画素を、カウンタ電極と画素電極によって多数の電界形成空間に分割すると共に、前記カウンタ電極の第１電極で取り囲まれた空間を、第２電極と第１及び第２ブランチによって一方向を取る電界形成空間に分割し、前記電界形成空間に形成される電界は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインに対して斜線形で形成されながら、隣接する電界形成空間に形成される電界とそれぞれ対称をなすごとく形成した液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明は、平行な多数のゲートバスラインと、ゲートバスラインとマトリックス状の単位画素を形成するように平行に配列された多数のデータバスラインと、前記各ゲートバスラインとデータバスラインの交点に提供される薄膜トランジスタと、前記単位画素内に形成され、薄膜トランジスタと接続される画素電極と、前記単位画素内に形成され、画素電極と共に電界を形成するカウンタ電極とを含む下部基板と、前記下部基板と所定距離をおいて対向する上部基板と、前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、及び前記上部基板と液晶層の間及び下部基板と液晶層の間にそれぞれ形成される垂直配向膜を含み、前記カウンタ電極は、長方形枠状の第１電極と、前記ゲートバスラインと平行しながら、前記第１電極に囲まれた空間を分割する少なくとも一つ以上の第２電極とを含み、前記画素電極は、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極に囲まれた空間を分割する第１ブランチと、前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分及び第２電極間に配置される第２ブランチとを含み、前記単位画素は、前記カウンタ電極の第１電極及び第２電極と、画素電極の第１及び第２ブランチとによって多数の電界形成空間に分割され、前記それぞれ電界形成空間に形成される電界は斜線形を有し、隣接する電界形成空間に形成される電界と対称をなすべく形成した液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明は、平行な多数のゲートバスラインと、ゲートバスラインとマトリックス状の単位画素を形成するように平行に配列された多数のデータバスラインと、前記各ゲートバスラインとデータバスラインの交点に提供される薄膜トランジスタと、前記単位画素内に形成され、薄膜トランジスタと接続される画素電極と、前記単位画素内に形成され、画素電極と共に電界を形成するカウンタ電極とを含む下部基板と、前記下部基板と所定距離をおいて対向する上部基板と、前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、前記上部基板と液晶層の間及び下部基板と液晶層の間にそれぞれ形成される垂直配向膜と、前記下部基板の外側面に偏光軸がゲートバスラインまたはデータバスラインと平行に配置される偏光子と、前記上部基板の外側面に配置され、前記偏光軸と交叉する方向に吸収軸が配置される検光子と、及び前記上部基板と検光子の間に介在され、負の屈折率異方性を持つ位相補償板を含み、前記カウンタ電極は、長方形枠状の第１電極と、前記ゲートバスラインと平行しながら、前記第１電極で取り囲まれた空間を分割する少なくとも一つ以上の第２電極とを含み、前記画素電極は、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極で取り囲まれた空間を分割する第１ブランチと、前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分及び第２電極間に配置される第２ブランチとを含み、前記単位画素は、前記カウンタ電極の第１電極及び第２電極と、画素電極の第１及び第２ブランチとによって多数の電界形成空間に分割され、前記それぞれ電界形成空間に形成される電界は斜線形を有し、隣接する電界形成空間に形成される電界と対称をなすごとく形成した液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、本発明は、下部基板上に金属膜を蒸着する段階と、前記金属膜を所定部分パターニングし、ｘ方向に延長されるゲートバスラインと、長方形枠状の第１電極及び前記ｘ方向に第１電極に囲まれた空間を分割する第２電極を含むカウンタ電極とを形成する段階と、前記ゲートバスライン及びカウンタ電極の形成された下部基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲートバスラインの所定部分にチャンネル層を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜上に金属膜を蒸着する段階と、前記金属膜を所定部分パターニングし、ゲートバスラインと交叉するデータバスラインと、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極の内部を分割する第１ブランチ、及び前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分と第２電極間に配置される第２ブランチを含む画素電極とを形成する段階と、前記下部基板上に垂直配向膜を形成する段階と、前記下部基板と合着する上部基板構造物を提供する段階と、前記上部基板構造物上に垂直配向膜を形成する段階と、前記垂直配向膜間が対向するように、上部及び下部基板を所定距離をおいて合着する段階と、及び前記上部及び下部基板間に液晶を注入する段階とを備えた液晶表示装置の製造方法であることを特徴とする。
【００２４】
電界形成時、配向膜のラビング処理なしに、単位画素内に偏光軸及び吸収軸に対して対角線形の電界が少なくても一つ以上形成されるので、マルチドメインを形成することができる。
【００２５】
これにより、ラビング工程が排除されるので、ラビングによる配向膜の損傷が防止され、工程が単純化される。また、マルチドメインが形成されるので、カラーシフト現象が発生されない。
【００２６】
さらに、偏光子の偏光軸が使用者の見慣れた方向の９０°、１８０°に配置されることにより、９０°及び１８０°のコントラストがより改善される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
添付の図２は本発明による多重ドメインを持つ液晶表示装置の概略斜視図、図３は本発明による多重ドメインを持つ液晶表示装置の下部基板平面図、図４は図３の一つの開口空間に対する拡大図である。
【００２８】
まず、図２及び図３を参照すれば、下部基板２０と上部基板４０は所定距離をおいて対向、配置される。下部基板２０と上部基板４０は透明な素材の絶縁基板である。下部基板２０と上部基板４０の間には多数の液晶分子５０ａを含む液晶層５０が介在される。ここで、液晶層５０内の分子５０ａは棒状であって、屈折率異方性Δｎを有し、誘電率異方性Δεが負または正の物質を選択的に用いる。本実施例では、例えば誘電率異方性が正の物質を用いた。液晶層５０の厚さ則ち上部及び下部基板間の距離であるセルギャップｄは３.８乃至４.２μm程度である。液晶分子５０ａの屈折率異方性Δｎと液晶層５０の厚さ(以下、セルギャップｄ)の積は０.２乃至０.６μm、より望ましくは０.２７乃至０.３８μm程度である。
【００２９】
下部基板２０上には、図３に示すように、ｘ方向に延長される多数のゲートバスライン２１とｙ方向に延長される多数のデータバスライン２２とをマトリックス状に交叉配列し、単位画素(sub pixel)を限定する。図では一対のゲートバスライン２１と一対のデータバスライン２２だけ図示した。このとき、ゲートバスライン１１とデータバスライン１２の間にはゲート絶縁膜(図示せず)が介在されて両者間を絶縁させる。
【００３０】
単位画素空間内にはカウンタ電極２４が配置される。このとき、カウンタ電極２４は長方形枠状の第１電極２４ａと、第１電極２４ａで取り囲まれた空間を所定個に等分するバー状の第２電極２４ｂとを含む。ここで、第１電極２４ａはゲートバスライン２１及びデータバスライン２２とそれぞれ所定距離をおいて離隔され、第２電極２４ｂはｘ方向に延長されて第１電極２４ａ内に所定個例えば、二つ設けられる。この様な第２電極２４ｂによって、第１電極２４ａに囲まれている空間を三つに分割する。このとき、各単位画素内のカウンタ電極２４は共通電極線２１０によって連結する。共通電極線２１０は信号伝達特性が優れる金属で形成される。
【００３１】
画素電極２５はカウンタ電極２４の形成された単位画素空間に配置される。前記画素電極２５は、ｙ方向を取り、カウンタ電極２４の第１電極２４ａの内部を分割する第１ブランチ２５ａと、ｘ方向を取り、第１ブランチ２５ａと交叉され、ｘ方向の第１電極２４ａ及び第２電極２４ｂ間に配置される第２ブランチ２５ｂとを含む。
【００３２】
このとき、カウンタ電極２４の第１電極２４ａ内の空間は、第２電極２４ｂ、画素電極２５の第１ブランチ２５ａ及び第２ブランチ２５ｂによって、所定個例えば１２個の開口空間ＡＰに分けられる。ここで、開口空間ＡＰは最大透過率を満足させるために、正方形状で形成されるのが望ましい。
【００３３】
カウンタ電極２４と画素電極２５は、公知のように、ゲート絶縁膜(図示せず)を挟んでオーバーラップする。このとき、カウンタ電極２４と画素電極２５がオーバーラップする部分で補助容量キャパシタンスが発生される。
【００３４】
ゲートバスライン２１とデータバスライン２２の交点近傍には薄膜トランジスタ２７を備える。ここで、薄膜トランジスタ２７は、公知のように、該ゲートバスライン２１の選択時、画素電極２５にデータバスライン２２の信号を伝達するものである。このとき、ゲートバスライン２１が薄膜トランジスタ２７のゲート電極となり、データバスライン２２から延長された所定部分がドレイン電極となり、画素電極２５から延長された部分がソース電極となる。また、ソース電極とドレイン電極は、ゲート電極上に置かれたチャンネル層２７ａと所定部分オーバーラップする。
【００３５】
こうした構造物の形成された下部基板２０及び上部基板４０の内側面には、それぞれ液晶分子５０ａを初期配向させるための垂直配向膜３０、４２が配置される。ここで、垂直配向膜３０、４２には、液晶分子５０ａの長軸の向かう方向を指定するための別のラビング工程が行われない。この垂直配向膜３０、４２は、公知のように、電界印加前に液晶分子５０ａの長軸が基板２０、４０表面とほぼ９０°をなすようにする。
【００３６】
下部基板２０の外側面には下部基板２０の底面から入射される光を偏光させる偏光子３５を設け、上部基板４０の外側面には液晶層５０を通過した光をさらに偏光させる検光子４５を設ける。
【００３７】
ここで、偏光子３５の偏光軸はｘ方向またはｙ方向に配置され、検光子４５の吸収軸は偏光軸とは直交する方向に配置される。
【００３８】
また、上部基板４０と検光子４５の間には、液晶分子の屈折率異方性Δｎを補償しながら、電界形成の以前に、どの方向でも完全な黒を得ることができる位相補償板４８が介在される。ここで、前記位相補償板４８は屈折率異方性Δｎが負の液晶分子からなり、位相補償板４８をなす液晶分子の屈折率異方性と位相補償板の厚さの積は、液晶層５０の屈折率異方性とセルギャップｄの積と同一である。
【００３９】
前述した液晶表示装置は次の様な動作を行う。
まず、ゲートバスライン２１が選択されないと、薄膜トランジスタ２７がターンオンされず、画素電極２５にデータバスライン２２の信号が伝達されない。これにより、画素電極２５とカウンタ電極２４の間には電圧差が存在しなくて電界が形成されない。そうすると、液晶分子５０ａは垂直配向膜３０、４２だけの影響のため、基板２０、４０と液晶分子５０ａの長軸が垂直をなすように配列される。
【００４０】
従って、下部基板２０底部から偏光子３５に入射される光は、液晶層５０を過ぎながら偏光子３５の偏光状態を維持させる。これにより、液晶層５０を通過した光は、偏光子３５と偏光軸と垂直な吸収軸を持つ検光子４５とが通過できなくなり、画面は黒となる。このとき、位相補償板４８の影響のため、棒状の液晶分子５０ａは等方性(isotropic)に見えるようになり、画面のどの方向でも完全な黒をなす。
【００４１】
一方、ゲートバスライン２１が選択されると、該薄膜トランジスタ２７がターンされ、画素電極２５にデータバスライン２２の信号が伝達される。これにより、画素電極２５とカウンタ電極２４の間に所定の電圧差が発生されて電界Ｅが形成される。このとき、図４に示すように、本発明の電界Ｅは、近距離に位置する電極間に形成される。すなわち、電極間で交叉するエッジ部分で電界が形成され、電界(Ｅまたは電界の投影面)の形態はｘ方向及びｙ方向に対して対角線形を取る。望ましくは電界(Ｅまたは電界の投影面)がｘ方向及びｙ方向とそれぞれ４５°をなすようにし、最大透過率に達する。なお、この様な電界を有効電界という。
【００４２】
また、電極２４、２５の配置も第１ブランチ２５ａ及び第２ブランチ２５ｂを基準にして見れば、上下左右対称形を取る。これにより、電界も上下左右対称形を取り、本実施例では画面の正面で見るとき、一つの単位画素には繰り返す"Ｘ"字形状の電界が形成される。
【００４３】
この様な電界が形成されると、垂直に配列された液晶分子５０ａはその長軸が電界と平行するようにチルトされる。このとき、電界の真ん中に位置する液晶分子５０ｂは、その両側の液晶分子５０ａから、同じ大きさでかつ反対の方向の力を受けるので、初期状態すなわち垂直配向状態を維持する。しかも、配向膜３０、４２の表面に存在する液晶分子もファンデルワールス力(Vander Waals Force)によって初期状態を維持する。前記電界の真ん中に位置する液晶分子５０ａはその短縮が偏光軸と一致するので、光の漏れが遮断され、画面で光遮断線(disclination line)が発生される。このとき、光遮断線は同方向に配列される液晶分子の群すなわちドメイン(domain)を仕分ける役割を果たす。この様な光遮断線は電圧と反比例する特性を持つ。
【００４４】
この様な電界Ｅによって液晶分子５０ａが配列されると、偏光子３５の偏光軸と液晶分子の長軸(または基板に投影された液晶分子の長軸)が４５°をなすので、最大透過率を見せて光の漏れを起こす。よって、画面は白となる。
【００４５】
このとき、液晶分子５０ａは各開口空間別に対称的に配列され、かつ、一つの開口空間内でもそれぞれ二重ドメインが形成されるので、一つの単位画素空間にはマルチドメインが形成される。これにより、電界印加時、すなわち白状態ではどの方向でも液晶分子５０ａの長軸及び短縮が同時に見えるので、カラーシフトが発生されない。
【００４６】
しかも、従来のＩＰＳ原理を利用する場合よりは垂直配向原理を利用するので、応答速度が改善される。
【００４７】
続いて、前述した構造の液晶表示装置の製造方法を説明する。
まず、下部基板２０上に図３に示すように、金属膜が蒸着される。この金属膜としては伝導特性の優れるＣｒ、Ａｌ、Ｍｏ、ＭｏＷなどが利用される。金属膜が所定部分パターニングし、ゲートバスライン２１、カウンタ電極２４及び共通電極線２１０が形成される。ここで、前記ゲートバスライン２１と共通電極線２１０はｘ方向に延長されるようにパターニングし、カウンタ電極２４は長方形枠状の第１電極２４ａ及びバー状の第２電極２４ｂにパターニングする。
【００４８】
次に、ゲートバスライン２１及びカウンタ電極２４が形成された下部基板２０上にゲート絶縁膜(図示せず)が形成される。
【００４９】
その後、ゲート絶縁膜上に非晶質またはポリシリコン層が蒸着されてから、ゲートバスライン２１の所定部分に配置されるようにパターニングしてチャンネル層２７ａが形成される。
【００５０】
しかる後、チャンネル層２７ａの形成されたゲート絶縁膜上にさらに金属膜が形成される。このとき、金属膜としては、ゲートバスライン２１と同様に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｍｏ/Ａｌ/Ｍｏの積層膜の様な金属膜が利用される。その後、この金属膜が所定部分パターニングし、前述した形態のデータバスライン２２と画素電極２５が形成される。
【００５１】
次に、結果物上に垂直配向膜３０が形成される。この垂直配向膜３０は形成されてからラビング工程は行われない。
【００５２】
上部基板４０を備える。上部基板４０の表面には、図には示していないが、カラーフィルタが形成され、カラーフィルタ上部にも垂直配向膜４２が形成される。この垂直配向膜４２もラビング工程は行われない。
【００５３】
その後、垂直配向膜３０、４２が所定距離をおいて対向するように下部基板２０と上部基板４０が合着される。しかる後、上部及び下部基板２０、４０間に液晶を注入する。
【００５４】
次に、上部基板４０の外側面に位相補償板４８が付着される。しかる後、下部基板２０の外側面に偏光子３５が付着され、前記位相補償板４８の外側面に検光子４５が付着される。ここで、偏光子３５の偏光軸はゲートバスライン２１またはデータバスライン２２の方向に付着され、剣光子４５の吸収軸は偏光子３５の偏光軸と交叉するように付着される。
【００５５】
この様な製造工程によれば、配向膜３０、４２が塗布された後、別のラビング処理が行われないので、工程が単純化される。
【００５６】
【発明の効果】
以上で詳細に説明したように、本発明によれば、電界形成時、配向膜のラビング処理なしに、単位画素内に偏光軸及び吸収軸に対して対角線形の電界が少なくても一つ以上形成されるので、マルチドメインが形成される。これにより、ラビング工程が排除されるので、ラビングによる配向膜の損傷が防止され、工程が単純化される。また、マルチドメインが形成されるので、カラーシフト現象が発生されない。
【００５７】
さらに、偏光子の偏光軸が使用者の見慣れた方向の９０°、１８０°に配置されることにより、９０°及び１８０°のコントラストがより改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＩＰＳ-ＬＣＤの下部基板の平面図。
【図２】 本発明による多重ドメインを持つ液晶表示装置の概略斜視図。
【図３】 本発明による多重ドメインを持つ液晶表示装置の下部基板平面図。
【図４】 図３の一つの開口空間に対する拡大図。
【符号の説明】
２０ 下部基板
２１ ゲートバスライン
２２ データバスライン
２４ カウンタ電極
２５ 画素電極
３０、４２ 垂直配向膜
３５ 偏光子
４０ 上部基板
４５ 検光子
５０ 液晶層
５０ａ 液晶分子
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置(liquid crystal displayと、ＬＣＤ)及びその製造方法に関し、特に多重ドメインを持つ液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＬＣＤは、軽量、薄型、低消費電力等の特性を持ち、各種情報機器の端末機またはビデオ機器等に使われる。このようなＬＣＤの代表的な駆動方式としては、ＴＮ(twisted nematic)、ＳＴＮ(super twisted nematic)モードがある。しかし、ＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤは実用化されているが、視角が非常に狭いという問題点を有する。このような問題点を解決するために、従来にはＩＰＳ−ＬＣＤが提案された。
【０００３】
図１に示したように、多数のゲートバスライン１１は下部絶縁基板１０上に図のｘ方向に相互平行に配列され、多数のデータバスライン１５はｘ方向と実質的に垂直なｙ方向に相互平行に配列され、単位画素空間を限定する。この時、図では一つの単位画素空間を示すために、一対のゲートバスライン１１と一対のデータバスライン１５を示している。ここで、ゲートバスライン１１とデータバスライン１５はゲート絶縁膜(図示せず)を挟んで絶縁されている。
【０００４】
カウンタ電極１２は単位画素空間内に、例えば長方形枠状を有するようにそれぞれ形成される。カウンタ電極１２はゲートバスライン１１と同じ平面に配置される。
【０００５】
画素電極１４はカウンタ電極１２の形成された各単位画素空間に形成される。画素電極１４は長方形枠状のカウンタ電極１２に囲まれている領域をｙ方向に分けるウェブ(web)部分１４ａと、ウェブ部分１４ａの一端と連結してｘ方向のカウンタ電極１２部分とオーバーラップする第１フランジ部分１４ｂと、第１フランジ部分１４ｂと平行しながらウェブ部分１４ａの他端と連結する第２フランジ部分１４ｃとからなる。すなわち画素電極１４は文字 "Ｉ"字形状である。ここで、画素電極１４及びカウンタ電極１２はゲート絶縁膜によって絶縁される。
【０００６】
薄膜トランジスタ１６はゲートバスライン１１とデータバスライン１２との交叉部分に配置される。この薄膜トランジスタ１６はゲートバスライン１１から延びたゲート電極と、データバスライン１５から延びて形成されたドレイン電極と、画素電極１４から延びたソース電極と、ゲート電極の上部に形成されたチャンネル層１７とを含む。
補助容量キャパシタCstはカウンタ電極１２と画素電極１４がオーバーラップする部分で形成される。
【０００７】
そして、図１には示していないが、カラーフィルタを備えた上部基板は下部基板１０上に所定距離をおいて対向、配置される。また、下部基板１０及び上部基板間には液晶分子を含む液晶層が介在される。
【０００８】
また、水平配向膜(図示せず)は、下部基板の結果物の上部及び上部基板の内側面にそれぞれ形成され、カウンタ電極１２及び画素電極１４間に電界の形成される前に液晶分子１９は基板と平行に配列されながら、その配列方向を決定する。図で"Ｒ"方向は下部基板に形成された水平配向膜のラビング軸方向である。
【０００９】
下部基板１０の外側面に第１偏光板(図示せず)が配置され、上部基板(図示せず)の外側面に第２偏光板(図示せず)が配置される。ここで、第１偏光板の偏光軸は図で"Ｐ"方向と平行に配置される。すなわち配向膜のラビング軸方向Ｒと偏光軸Ｐは互いに平行する。一方、第２偏光板の偏光軸は第１偏光板の偏光軸と実質的に垂直な"Ｑ"方向と平行に配置される。
【００１０】
こうしたＩＰＳ-ＬＣＤは選択されたゲートバスライン１１に走査信号が印加され、データバスライン１５にディスプレイ信号が印加されると、走査信号の印加されたゲートバスライン１１とディスプレイ信号の印加されたデータバスライン１５との交叉部分の薄膜トランジスタ１６がターンオンされる。そうすると、データバスライン１５のディスプレイ信号は薄膜トランジスタ１６を通じて画素電極１４に伝達される。したがって、共通信号の印加されるカウンタ電極１２及び画素電極１４間に電界Ｅが発生する。この時、電界Ｅは図の如く"ｘ"方向であるため、ラビング軸Ｒとは所定の角度をなすことになる。
【００１１】
従って、液晶層内の分子は、電界の形成される前にその長軸が基板表面と平行しながらラビング方向Ｒの長軸とは一致するように配列される。これにより、第１偏光板及び液晶層を通過した光は第２偏光板が通過できず、画面は黒となる。
【００１２】
一方、電界Ｅが形成されると、液晶分子の長軸(または光軸)が電界Ｅと平行に再配列され、入射光が第２偏光板を通過することになる。したがって、画面は白となる。
【００１３】
この時、液晶分子は電界形成の可否によって、基板表面と平行をなしながら、液晶分子の長軸の方向だけ変化されるので、視角が改善される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記液晶内の液晶分子は、公知のように、長軸と短縮の長さが相異して屈折率異方性Δｎを有し、見る方向によって屈折率異方性Δｎが変化される。これによって、極角が０゜付近で方位角が０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜付近では白であるのにも係わらず所定の色相が見える。このような現象をカラーシフトといい、カラーシフトは次の式１から詳細に説明する。
Ｔ≒Ｔ０ｓｉｎ２(２χ)・ｓｉｎ２(π・Δｎｄ/λ)．．．．．．．(式１)
Ｔ:透過率
Ｔ０：参照(reference)光に対する透過率
χ:液晶分子の光軸と偏光板の偏光軸がなす角
Δｎ: 屈折率異方性
ｄ:上下基板間の距離またはギャップ(液晶層厚)
λ:入射される光波長
前記式１によれば、最大透過率Ｔを得るために、χがπ/４であるか、あるいはΔｎｄ/λがπ/２となるべきである。この時、Δｎｄが変化されると(液晶分子の屈折率異方性値は見る方向によって変化されるためである。)、λ値はπ/２を満足させる為に変化される。これによって、変化された光波長λに該当する色相が画面に現れる。
【００１５】
したがって、液晶分子の短縮に向かって見る方向ａ、ｃでは、Δｎが減少されるにつれて、最大透過率に至るための入射光の波長は相対的に短くなる。これにより、使用者は白の波長より短い波長を有する青色を見ることになる。
【００１６】
一方、 液晶分子の長縮に向かって見る方向ｂ、ｄでは、Δｎが増大されるにつれて、入射光の波長は相対的に長くなる。これにより、使用者は白の波長より長い波長を有する黄色を見ることになる。このため、ＩＰＳ−ＬＣＤの画質特性が低下される。
【００１７】
こうしたカラーシフト現象を防止するために、従来の別の方法として、多重ラビング工程にて多重ドメインを形成するのが提示された。しかし、 多数回のラビング工程は多数回のフォトリソグラフィー工程を伴って、工程が複雑化される。しかも、配向膜が損傷されるおそれもある。
【００１８】
従って、本発明の目的は、画質特性が改善できる多重ドメインを持つ液晶表示装置を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、多数回のラビング工程を排除して、工程を単純化できる多重ドメインを持つ液晶表示装置の製造方法を提供するにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前述した本発明は、平行な多数のゲートバスラインと、ゲートバスラインとマトリックス状の単位画素を形成するように平行に配列された多数のデータバスラインと、前記各ゲートバスラインとデータバスラインの交点に提供される薄膜トランジスタと、前記単位画素内に形成され、薄膜トランジスタと接続される画素電極と、前記単位画素内に形成され、画素電極と共に電界を形成するカウンタ電極とを含む下部基板と、前記下部基板と所定距離をおいて対向する上部基板と、前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、及び、前記下部基板と液晶層の間及び上部基板と液晶層の間にそれぞれ形成される垂直配向膜とを備え、前記カウンタ電極は、長方形枠状の第１電極と、前記ゲートバスラインと平行しながら、前記第１電極の内部を分割する少なくとも一つ以上の第２電極とを含み、前記画素電極は、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極内部を分割する第１ブランチと、前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分及び第２電極間に配置される第２ブランチとを含み、前記単位画素を、カウンタ電極と画素電極によって多数の電界形成空間に分割すると共に、前記カウンタ電極の第１電極で取り囲まれた空間を、第２電極と第１及び第２ブランチによって一方向を取る電界形成空間に分割し、前記電界形成空間に形成される電界は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインに対して斜線形で形成されながら、隣接する電界形成空間に形成される電界とそれぞれ対称をなすごとく形成した液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明は、平行な多数のゲートバスラインと、ゲートバスラインとマトリックス状の単位画素を形成するように平行に配列された多数のデータバスラインと、前記各ゲートバスラインとデータバスラインの交点に提供される薄膜トランジスタと、前記単位画素内に形成され、薄膜トランジスタと接続される画素電極と、前記単位画素内に形成され、画素電極と共に電界を形成するカウンタ電極とを含む下部基板と、前記下部基板と所定距離をおいて対向する上部基板と、前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、及び前記上部基板と液晶層の間及び下部基板と液晶層の間にそれぞれ形成される垂直配向膜を含み、前記カウンタ電極は、長方形枠状の第１電極と、前記ゲートバスラインと平行しながら、前記第１電極に囲まれた空間を分割する少なくとも一つ以上の第２電極とを含み、前記画素電極は、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極に囲まれた空間を分割する第１ブランチと、前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分及び第２電極間に配置される第２ブランチとを含み、前記単位画素は、前記カウンタ電極の第１電極及び第２電極と、画素電極の第１及び第２ブランチとによって多数の電界形成空間に分割され、前記それぞれ電界形成空間に形成される電界は斜線形を有し、隣接する電界形成空間に形成される電界と対称をなすべく形成した液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明は、平行な多数のゲートバスラインと、ゲートバスラインとマトリックス状の単位画素を形成するように平行に配列された多数のデータバスラインと、前記各ゲートバスラインとデータバスラインの交点に提供される薄膜トランジスタと、前記単位画素内に形成され、薄膜トランジスタと接続される画素電極と、前記単位画素内に形成され、画素電極と共に電界を形成するカウンタ電極とを含む下部基板と、前記下部基板と所定距離をおいて対向する上部基板と、前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、前記上部基板と液晶層の間及び下部基板と液晶層の間にそれぞれ形成される垂直配向膜と、前記下部基板の外側面に偏光軸がゲートバスラインまたはデータバスラインと平行に配置される偏光子と、前記上部基板の外側面に配置され、前記偏光軸と交叉する方向に吸収軸が配置される検光子と、及び前記上部基板と検光子の間に介在され、負の屈折率異方性を持つ位相補償板を含み、前記カウンタ電極は、長方形枠状の第１電極と、前記ゲートバスラインと平行しながら、前記第１電極で取り囲まれた空間を分割する少なくとも一つ以上の第２電極とを含み、前記画素電極は、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極で取り囲まれた空間を分割する第１ブランチと、前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分及び第２電極間に配置される第２ブランチとを含み、前記単位画素は、前記カウンタ電極の第１電極及び第２電極と、画素電極の第１及び第２ブランチとによって多数の電界形成空間に分割され、前記それぞれ電界形成空間に形成される電界は斜線形を有し、隣接する電界形成空間に形成される電界と対称をなすごとく形成した液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、本発明は、下部基板上に金属膜を蒸着する段階と、前記金属膜を所定部分パターニングし、ｘ方向に延長されるゲートバスラインと、長方形枠状の第１電極及び前記ｘ方向に第１電極に囲まれた空間を分割する第２電極を含むカウンタ電極とを形成する段階と、前記ゲートバスライン及びカウンタ電極の形成された下部基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲートバスラインの所定部分にチャンネル層を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜上に金属膜を蒸着する段階と、前記金属膜を所定部分パターニングし、ゲートバスラインと交叉するデータバスラインと、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極の内部を分割する第１ブランチ、及び前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分と第２電極間に配置される第２ブランチを含む画素電極とを形成する段階と、前記下部基板上に垂直配向膜を形成する段階と、前記下部基板と合着する上部基板構造物を提供する段階と、前記上部基板構造物上に垂直配向膜を形成する段階と、前記垂直配向膜間が対向するように、上部及び下部基板を所定距離をおいて合着する段階と、及び前記上部及び下部基板間に液晶を注入する段階とを備えた液晶表示装置の製造方法であることを特徴とする。
【００２４】
電界形成時、配向膜のラビング処理なしに、単位画素内に偏光軸及び吸収軸に対して対角線形の電界が少なくても一つ以上形成されるので、マルチドメインを形成することができる。
【００２５】
これにより、ラビング工程が排除されるので、ラビングによる配向膜の損傷が防止され、工程が単純化される。また、マルチドメインが形成されるので、カラーシフト現象が発生されない。
【００２６】
さらに、偏光子の偏光軸が使用者の見慣れた方向の９０°、１８０°に配置されることにより、９０°及び１８０°のコントラストがより改善される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
添付の図２は本発明による多重ドメインを持つ液晶表示装置の概略斜視図、図３は本発明による多重ドメインを持つ液晶表示装置の下部基板平面図、図４は図３の一つの開口空間に対する拡大図である。
【００２８】
まず、図２及び図３を参照すれば、下部基板２０と上部基板４０は所定距離をおいて対向、配置される。下部基板２０と上部基板４０は透明な素材の絶縁基板である。下部基板２０と上部基板４０の間には多数の液晶分子５０ａを含む液晶層５０が介在される。ここで、液晶層５０内の分子５０ａは棒状であって、屈折率異方性Δｎを有し、誘電率異方性Δεが負または正の物質を選択的に用いる。本実施例では、例えば誘電率異方性が正の物質を用いた。液晶層５０の厚さ則ち上部及び下部基板間の距離であるセルギャップｄは３.８乃至４.２μm程度である。液晶分子５０ａの屈折率異方性Δｎと液晶層５０の厚さ(以下、セルギャップｄ)の積は０.２乃至０.６μm、より望ましくは０.２７乃至０.３８μm程度である。
【００２９】
下部基板２０上には、図３に示すように、ｘ方向に延長される多数のゲートバスライン２１とｙ方向に延長される多数のデータバスライン２２とをマトリックス状に交叉配列し、単位画素(sub pixel)を限定する。図では一対のゲートバスライン２１と一対のデータバスライン２２だけ図示した。このとき、ゲートバスライン１１とデータバスライン１２の間にはゲート絶縁膜(図示せず)が介在されて両者間を絶縁させる。
【００３０】
単位画素空間内にはカウンタ電極２４が配置される。このとき、カウンタ電極２４は長方形枠状の第１電極２４ａと、第１電極２４ａで取り囲まれた空間を所定個に等分するバー状の第２電極２４ｂとを含む。ここで、第１電極２４ａはゲートバスライン２１及びデータバスライン２２とそれぞれ所定距離をおいて離隔され、第２電極２４ｂはｘ方向に延長されて第１電極２４ａ内に所定個例えば、二つ設けられる。この様な第２電極２４ｂによって、第１電極２４ａに囲まれている空間を三つに分割する。このとき、各単位画素内のカウンタ電極２４は共通電極線２１０によって連結する。共通電極線２１０は信号伝達特性が優れる金属で形成される。
【００３１】
画素電極２５はカウンタ電極２４の形成された単位画素空間に配置される。前記画素電極２５は、ｙ方向を取り、カウンタ電極２４の第１電極２４ａの内部を分割する第１ブランチ２５ａと、ｘ方向を取り、第１ブランチ２５ａと交叉され、ｘ方向の第１電極２４ａ及び第２電極２４ｂ間に配置される第２ブランチ２５ｂとを含む。
【００３２】
このとき、カウンタ電極２４の第１電極２４ａ内の空間は、第２電極２４ｂ、画素電極２５の第１ブランチ２５ａ及び第２ブランチ２５ｂによって、所定個例えば１２個の開口空間ＡＰに分けられる。ここで、開口空間ＡＰは最大透過率を満足させるために、正方形状で形成されるのが望ましい。
【００３３】
カウンタ電極２４と画素電極２５は、公知のように、ゲート絶縁膜(図示せず)を挟んでオーバーラップする。このとき、カウンタ電極２４と画素電極２５がオーバーラップする部分で補助容量キャパシタンスが発生される。
【００３４】
ゲートバスライン２１とデータバスライン２２の交点近傍には薄膜トランジスタ２７を備える。ここで、薄膜トランジスタ２７は、公知のように、該ゲートバスライン２１の選択時、画素電極２５にデータバスライン２２の信号を伝達するものである。このとき、ゲートバスライン２１が薄膜トランジスタ２７のゲート電極となり、データバスライン２２から延長された所定部分がドレイン電極となり、画素電極２５から延長された部分がソース電極となる。また、ソース電極とドレイン電極は、ゲート電極上に置かれたチャンネル層２７ａと所定部分オーバーラップする。
【００３５】
こうした構造物の形成された下部基板２０及び上部基板４０の内側面には、それぞれ液晶分子５０ａを初期配向させるための垂直配向膜３０、４２が配置される。ここで、垂直配向膜３０、４２には、液晶分子５０ａの長軸の向かう方向を指定するための別のラビング工程が行われない。この垂直配向膜３０、４２は、公知のように、電界印加前に液晶分子５０ａの長軸が基板２０、４０表面とほぼ９０°をなすようにする。
【００３６】
下部基板２０の外側面には下部基板２０の底面から入射される光を偏光させる偏光子３５を設け、上部基板４０の外側面には液晶層５０を通過した光をさらに偏光させる検光子４５を設ける。
【００３７】
ここで、偏光子３５の偏光軸はｘ方向またはｙ方向に配置され、検光子４５の吸収軸は偏光軸とは直交する方向に配置される。
【００３８】
また、上部基板４０と検光子４５の間には、液晶分子の屈折率異方性Δｎを補償しながら、電界形成の以前に、どの方向でも完全な黒を得ることができる位相補償板４８が介在される。ここで、前記位相補償板４８は屈折率異方性Δｎが負の液晶分子からなり、位相補償板４８をなす液晶分子の屈折率異方性と位相補償板の厚さの積は、液晶層５０の屈折率異方性とセルギャップｄの積と同一である。
【００３９】
前述した液晶表示装置は次の様な動作を行う。
まず、ゲートバスライン２１が選択されないと、薄膜トランジスタ２７がターンオンされず、画素電極２５にデータバスライン２２の信号が伝達されない。これにより、画素電極２５とカウンタ電極２４の間には電圧差が存在しなくて電界が形成されない。そうすると、液晶分子５０ａは垂直配向膜３０、４２だけの影響のため、基板２０、４０と液晶分子５０ａの長軸が垂直をなすように配列される。
【００４０】
従って、下部基板２０底部から偏光子３５に入射される光は、液晶層５０を過ぎながら偏光子３５の偏光状態を維持させる。これにより、液晶層５０を通過した光は、偏光子３５と偏光軸と垂直な吸収軸を持つ検光子４５とが通過できなくなり、画面は黒となる。このとき、位相補償板４８の影響のため、棒状の液晶分子５０ａは等方性(isotropic)に見えるようになり、画面のどの方向でも完全な黒をなす。
【００４１】
一方、ゲートバスライン２１が選択されると、該薄膜トランジスタ２７がターンされ、画素電極２５にデータバスライン２２の信号が伝達される。これにより、画素電極２５とカウンタ電極２４の間に所定の電圧差が発生されて電界Ｅが形成される。このとき、図４に示すように、本発明の電界Ｅは、近距離に位置する電極間に形成される。すなわち、電極間で交叉するエッジ部分で電界が形成され、電界(Ｅまたは電界の投影面)の形態はｘ方向及びｙ方向に対して対角線形を取る。望ましくは電界(Ｅまたは電界の投影面)がｘ方向及びｙ方向とそれぞれ４５°をなすようにし、最大透過率に達する。なお、この様な電界を有効電界という。
【００４２】
また、電極２４、２５の配置も第１ブランチ２５ａ及び第２ブランチ２５ｂを基準にして見れば、上下左右対称形を取る。これにより、電界も上下左右対称形を取り、本実施例では画面の正面で見るとき、一つの単位画素には繰り返す"Ｘ"字形状の電界が形成される。
【００４３】
この様な電界が形成されると、垂直に配列された液晶分子５０ａはその長軸が電界と平行するようにチルトされる。このとき、電界の真ん中に位置する液晶分子５０ｂは、その両側の液晶分子５０ａから、同じ大きさでかつ反対の方向の力を受けるので、初期状態すなわち垂直配向状態を維持する。しかも、配向膜３０、４２の表面に存在する液晶分子もファンデルワールス力(Vander Waals Force)によって初期状態を維持する。前記電界の真ん中に位置する液晶分子５０ａはその短縮が偏光軸と一致するので、光の漏れが遮断され、画面で光遮断線(disclination line)が発生される。このとき、光遮断線は同方向に配列される液晶分子の群すなわちドメイン(domain)を仕分ける役割を果たす。この様な光遮断線は電圧と反比例する特性を持つ。
【００４４】
この様な電界Ｅによって液晶分子５０ａが配列されると、偏光子３５の偏光軸と液晶分子の長軸(または基板に投影された液晶分子の長軸)が４５°をなすので、最大透過率を見せて光の漏れを起こす。よって、画面は白となる。
【００４５】
このとき、液晶分子５０ａは各開口空間別に対称的に配列され、かつ、一つの開口空間内でもそれぞれ二重ドメインが形成されるので、一つの単位画素空間にはマルチドメインが形成される。これにより、電界印加時、すなわち白状態ではどの方向でも液晶分子５０ａの長軸及び短縮が同時に見えるので、カラーシフトが発生されない。
【００４６】
しかも、従来のＩＰＳ原理を利用する場合よりは垂直配向原理を利用するので、応答速度が改善される。
【００４７】
続いて、前述した構造の液晶表示装置の製造方法を説明する。
まず、下部基板２０上に図３に示すように、金属膜が蒸着される。この金属膜としては伝導特性の優れるＣｒ、Ａｌ、Ｍｏ、ＭｏＷなどが利用される。金属膜が所定部分パターニングし、ゲートバスライン２１、カウンタ電極２４及び共通電極線２１０が形成される。ここで、前記ゲートバスライン２１と共通電極線２１０はｘ方向に延長されるようにパターニングし、カウンタ電極２４は長方形枠状の第１電極２４ａ及びバー状の第２電極２４ｂにパターニングする。
【００４８】
次に、ゲートバスライン２１及びカウンタ電極２４が形成された下部基板２０上にゲート絶縁膜(図示せず)が形成される。
【００４９】
その後、ゲート絶縁膜上に非晶質またはポリシリコン層が蒸着されてから、ゲートバスライン２１の所定部分に配置されるようにパターニングしてチャンネル層２７ａが形成される。
【００５０】
しかる後、チャンネル層２７ａの形成されたゲート絶縁膜上にさらに金属膜が形成される。このとき、金属膜としては、ゲートバスライン２１と同様に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｍｏ/Ａｌ/Ｍｏの積層膜の様な金属膜が利用される。その後、この金属膜が所定部分パターニングし、前述した形態のデータバスライン２２と画素電極２５が形成される。
【００５１】
次に、結果物上に垂直配向膜３０が形成される。この垂直配向膜３０は形成されてからラビング工程は行われない。
【００５２】
上部基板４０を備える。上部基板４０の表面には、図には示していないが、カラーフィルタが形成され、カラーフィルタ上部にも垂直配向膜４２が形成される。この垂直配向膜４２もラビング工程は行われない。
【００５３】
その後、垂直配向膜３０、４２が所定距離をおいて対向するように下部基板２０と上部基板４０が合着される。しかる後、上部及び下部基板２０、４０間に液晶を注入する。
【００５４】
次に、上部基板４０の外側面に位相補償板４８が付着される。しかる後、下部基板２０の外側面に偏光子３５が付着され、前記位相補償板４８の外側面に検光子４５が付着される。ここで、偏光子３５の偏光軸はゲートバスライン２１またはデータバスライン２２の方向に付着され、剣光子４５の吸収軸は偏光子３５の偏光軸と交叉するように付着される。
【００５５】
この様な製造工程によれば、配向膜３０、４２が塗布された後、別のラビング処理が行われないので、工程が単純化される。
【００５６】
【発明の効果】
以上で詳細に説明したように、本発明によれば、電界形成時、配向膜のラビング処理なしに、単位画素内に偏光軸及び吸収軸に対して対角線形の電界が少なくても一つ以上形成されるので、マルチドメインが形成される。これにより、ラビング工程が排除されるので、ラビングによる配向膜の損傷が防止され、工程が単純化される。また、マルチドメインが形成されるので、カラーシフト現象が発生されない。
【００５７】
さらに、偏光子の偏光軸が使用者の見慣れた方向の９０°、１８０°に配置されることにより、９０°及び１８０°のコントラストがより改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＩＰＳ-ＬＣＤの下部基板の平面図。
【図２】 本発明による多重ドメインを持つ液晶表示装置の概略斜視図。
【図３】 本発明による多重ドメインを持つ液晶表示装置の下部基板平面図。
【図４】 図３の一つの開口空間に対する拡大図。
【符号の説明】
２０ 下部基板
２１ ゲートバスライン
２２ データバスライン
２４ カウンタ電極
２５ 画素電極
３０、４２ 垂直配向膜
３５ 偏光子
４０ 上部基板
４５ 検光子
５０ 液晶層
５０ａ 液晶分子
Claims (19)
- 平行な多数のゲートバスラインと、ゲートバスラインとマトリックス状の単位画素を形成するように平行に配列された多数のデータバスラインと、前記各ゲートバスラインとデータバスラインの交点に提供される薄膜トランジスタと、前記単位画素内に形成され、薄膜トランジスタと接続される画素電極と、前記単位画素内に形成され、画素電極と共に電界を形成するカウンタ電極とを含む下部基板と、
前記下部基板と所定距離をおいて対向する上部基板と、
前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、及び、
前記下部基板と液晶層の間及び上部基板と液晶層の間にそれぞれ形成される垂直配向膜とを備え、
前記カウンタ電極は、長方形枠状の第１電極と、前記ゲートバスラインと平行しながら、前記第１電極の内部を分割する少なくとも一つ以上の第２電極とを含み、
前記画素電極は、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極内部を分割する第１ブランチと、前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分及び第２電極間に配置される第２ブランチとを含み、
前記単位画素を、カウンタ電極と画素電極によって多数の電界形成空間に分割すると共に、前記カウンタ電極の第１電極で取り囲まれた空間を、第２電極と第１及び第２ブランチによって一方向を取る電界形成空間に分割し、
前記電界形成空間に形成される電界は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインに対して斜線形で形成されながら、隣接する電界形成空間に形成される電界とそれぞれ対称をなすごとく形成した
液晶表示装置。 - 前記カウンタ電極の第２電極の数は二つ、前記カウンタ電極の第２ブランチの数は三つに設定した
請求項１記載の液晶表示装置。 - 前記下部基板の外側面には偏光子がさらに配置され、前記上部基板の外側面には検光子がさらに配置され、前記偏光子の偏光軸と検光子の吸収軸は交叉する
請求項１記載の液晶表示装置。 - 前記偏光子の偏光軸はゲートバスラインまたはデータバスラインと平行に配置した
請求項３記載の液晶表示装置。 - 前記検光子及び前記上部基板間には負の屈折率異方性を持つ位相補償板がさらに介在する
請求項４記載の液晶表示装置。 - 前記位相補償板の厚さと屈折率異方性の積は、液晶層の厚さと屈折率異方性の積と同様に設定した
請求項５記載の液晶表示装置。 - 前記液晶層の厚さと液晶分子の屈折率異方性の積は、０.２乃至０.６μmに設定した
請求項６記載の液晶表示装置。 - 平行な多数のゲートバスラインと、ゲートバスラインとマトリックス状の単位画素を形成するように平行に配列された多数のデータバスラインと、前記各ゲートバスラインとデータバスラインの交点に提供される薄膜トランジスタと、前記単位画素内に形成され、薄膜トランジスタと接続される画素電極と、前記単位画素内に形成され、画素電極と共に電界を形成するカウンタ電極とを含む下部基板と、
前記下部基板と所定距離をおいて対向する上部基板と、
前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、及び、
前記上部基板と液晶層の間及び下部基板と液晶層の間にそれぞれ形成される垂直配向膜とを備え
前記カウンタ電極は、長方形枠状の第１電極と、前記ゲートバスラインと平行しながら、前記第１電極に囲まれた空間を分割する少なくとも一つ以上の第２電極とを含み、
前記画素電極は、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極に囲まれた空間を分割する第１ブランチと、前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分及び第２電極間に配置される第２ブランチとを含み、
前記単位画素は、前記カウンタ電極の第１電極及び第２電極と、画素電極の第１及び第２ブランチとによって多数の電界形成空間に分割され、前記それぞれ電界形成空間に形成される電界は斜線形を有し、隣接する電界形成空間に形成される電界と対称をなすべく形成した
液晶表示装置。 - 前記カウンタ電極の第２電極の数は二つ、前記カウンタ電極の第２ブランチの数は三つに設定した
請求項８記載の液晶表示装置。 - 前記下部基板の外側面には偏光子がさらに配置され、前記上部基板の外側面には検光子がさらに配置され、前記偏光子の偏光軸と検光子の吸収軸は交叉する
請求項８記載の液晶表示装置。 - 前記偏光子の偏光軸はゲートバスラインまたはデータバスラインと平行に配置した
請求項１０記載の液晶表示装置。 - 前記検光子及び前記上部基板間には負の屈折率異方性を持つ位相補償板がさらに介在する
請求項１１記載の液晶表示装置。 - 前記位相補償板の厚さと屈折率異方性の積は、液晶層の厚さと屈折率異方性の積と同様に設定した
請求項１２記載の液晶表示装置。 - 前記液晶層の厚さと液晶分子の屈折率異方性の積は、０.２乃至０.６μmに設定した
請求項１３記載の液晶表示装置。 - 平行な多数のゲートバスラインと、ゲートバスラインとマトリックス状の単位画素を形成するように平行に配列された多数のデータバスラインと、前記各ゲートバスラインとデータバスラインの交点に提供される薄膜トランジスタと、前記単位画素内に形成され、薄膜トランジスタと接続される画素電極と、前記単位画素内に形成され、画素電極と共に電界を形成するカウンタ電極とを含む下部基板と、
前記下部基板と所定距離をおいて対向する上部基板と、
前記上部及び下部基板間に介在される多数の液晶分子を含む液晶層と、
前記上部基板と液晶層の間及び下部基板と液晶層の間にそれぞれ形成される垂直配向膜と、
前記下部基板の外側面に偏光軸がゲートバスラインまたはデータバスラインと平行に配置される偏光子と、
前記上部基板の外側面に配置され、前記偏光軸と交叉する方向に吸収軸が配置される検光子と、及び、
前記上部基板と検光子の間に介在され、負の屈折率異方性を持つ位相補償板とを備え、
前記カウンタ電極は、長方形枠状の第１電極と、前記ゲートバスラインと平行しながら、
前記第１電極で取り囲まれた空間を分割する少なくとも一つ以上の第２電極とを含み、
前記画素電極は、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極で取り囲まれた空間を分割する第１ブランチと、前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分及び第２電極間に配置される第２ブランチとを含み、
前記単位画素は、前記カウンタ電極の第１電極及び第２電極と、画素電極の第１及び第２ブランチとによって多数の電界形成空間に分割され、前記それぞれ電界形成空間に形成される電界は斜線形を有し、隣接する電界形成空間に形成される電界と対称をなすごとく形成した
液晶表示装置。 - 前記位相補償板の厚さと屈折率異方性の積は、液晶層の厚さと屈折率異方性の積と同じに設定した
請求項１５記載の液晶表示装置。 - 前記液晶層の厚さと屈折率異方性の積は、０.２乃至０.６μmに設定した
請求項１６記載の液晶表示装置。 - 下部基板上に金属膜を蒸着する段階と、
前記金属膜を所定部分パターニングし、ｘ方向に延長されるゲートバスラインと、長方形枠状の第１電極及び前記ｘ方向に第１電極に囲まれた空間を分割する第２電極を含むカウンタ電極とを形成する段階と、
前記ゲートバスライン及びカウンタ電極の形成された下部基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲートバスラインの所定部分にチャンネル層を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に金属膜を蒸着する段階と、
前記金属膜を所定部分パターニングし、ゲートバスラインと交叉するデータバスラインと、前記カウンタ電極の第２電極と交叉する方向に第１電極の内部を分割する第１ブランチ、及び前記第１ブランチと交叉しながら、前記第１電極のゲートバスラインと平行な部分と第２電極間に配置される第２ブランチを含む画素電極とを形成する段階と、
前記下部基板上に垂直配向膜を形成する段階と、
前記下部基板と合着する上部基板構造物を提供する段階と、
前記上部基板構造物上に垂直配向膜を形成する段階と、
前記垂直配向膜間が対向するように、上部及び下部基板を所定距離をおいて合着する段階と、及び、
前記上部及び下部基板間に液晶を注入する段階とを備えた
液晶表示装置の製造方法。 - 前記金属膜は、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、ＭｏＷで選択される一つの金属膜で形成した
請求項１８記載の液晶表示装置の製造方法。
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