JP4220873B2 - Ｖｖａモード液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明はＶＡモード液晶表示装置に関するものであり、より詳細には、鋸の歯もようの溝（ｊａｇｇｅｄ ｖａｌｌｅｙ）を具備したＶＶＡ（Ｖａｌｌｅｙ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎ）モード液晶表示装置に関するものである。

一般に知られているように、ＶＡモード液晶表示装置はＴＮモード液晶表示装置の狭い視野角及び遅い応答速度特性を改善するために提案されたものである。前記ＶＡモード液晶表示装置は、各々液晶駆動電極が具備された上下部基板の間に誘電率異方性が負である液晶で構成された液晶層が挟持されて、前記上下部基板の対向面の各々には垂直配向膜が設置され、そして、上下部基板の対向面後面の各々には偏光軸がお互いに直角に交差するように偏光板が取り付けられた構造を有す。

このようなＶＡモード液晶表示装置は電界が形成されていない時には、垂直配向膜の影響で液晶分子は基板に垂直に配向し、この時、上下偏光板の偏光軸が直角に交差していることにより、ダーク（ｄａｒｋ）の画面が具現される。上下部基板の液晶駆動電極の間に電界が形成されると、液晶分子の長軸が電界方向と直角になるように歪み、これにより、歪んだ液晶分子を通じて光が漏洩されてホワイト（ｗｈｉｔｅ）の画面が具現される。

ところが、このようなＶＡモード液晶表示装置は液晶が屈折率異方性を有することにより視野角に依存して画面の見え方が異なる。例えば、電界が形成されていない時には液晶分子がすべて基板に垂直で並んでいるために、画面の正面では完全なダーク状態として見えるが、画面を正面以外から見ると光が漏洩されて完全なダーク状態とならず、画質の低下が招来される。

したがって、液晶の屈折率異方性による画質低下を補償するために多様な方式のＶＡモード液晶表示装置が提案されている。例えば、富士通社のＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎ）モード液晶表示装置がそれである。
特開２００２−１４３５０号公報

しかし、前記ＭＶＡモード液晶表示装置は上下部基板各々に電気場を歪曲させることができる手段として突起（ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）を形成するか、あるいはスリット（ｓｌｉｔ）構造の液晶駆動電極を具備させた構造であるために、典型的なＶＡモード液晶表示装置に比べてその製造時にマスク（Ｍａｓｋ）を１枚余分に必要とすることになり、製造工程及び費用が増加する短所がある。

したがって、このような問題を解決するために、本出願人によってカラーレジン層にＶ字溝を形成してマルチドメインが形成されるようにしたＶＶＡ（Ｖａｌｌｅｙ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎ）モード液晶表示装置が大韓民国特許出願第２００２−３６４９０号（２００２． ０６．２７）で出願された。

図１は従来ＶＶＡ（Ｖａｌｌｅｙ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎ）モード液晶表示装置の液晶配列を説明するための図面であり、参照符号１は下部基板でのスリットまたは突起を示し、２は上部基板でのＶ字溝を示し、３は液晶を示す。

このＶＶＡモード液晶表示装置によると、カラーレジン層にＶ字溝（Ｖａｌｌｅｙ）が形成され、相対電極及び垂直配向膜は前記Ｖ字溝を含んだカラーレジン層上に形成される。

これにより、前記ＶＶＡモード液晶表示装置は電気場の歪曲を生じさせる電極構造を有するようになることによってマルチドメインを形成することができ、既存ＶＡモード液晶表示装置での視野角に依存した光漏洩を改善することができ、しかも、前記Ｖ字溝はカラーレジン層の形成時にマスクのパターンを変更して形成すればよいために、マスクの追加及び工程追加に起因する製造工程及び費用の増加はない。

しかし、ＶＶＡモード液晶表示装置で視野角特性向上のためのマルチドメインを形成するためには電圧印加時に液晶がＶ字溝に垂直な方向に対して横になるように配向されなければならないが、既に出願されたＶＶＡモード液晶表示装置の場合、Ｖ字溝縁の対称的な構造によって電圧印加時に液晶がＶ字溝に垂直方向に対して安定に横に配向せず、Ｖ字溝と平行した方向に横になる場合が発生する。これにより、安定したマルチドメインの形成ができなくなり、図１に示すように、ディスクリネーションライン１０が発生し、画質が低下する問題点があった。

したがって、本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであり、マルチドメインの安定した形成が可能なＶＶＡモード液晶表示装置を提供することにその目的がある。

前記のような目的を達成するために、本発明に係るＶＶＡモード液晶表示装置は、所定距離をおいて対向配置された下部基板と上部基板と、前記上下部基板の間に挟持された誘電率異方性が負である液晶で構成された液晶層と、前記下部基板の内側面上に形成された画素電極と、前記上部基板の内側面上に形成され、Ｖ字溝及び前記Ｖ字溝より浅い深さを有しながら前記Ｖ字溝に直交する鋸の歯もよう溝を具備したカラーレジン層と、前記Ｖ字溝及びこれに直交する鋸の歯もよう溝を含んだカラーレジン層上に形成された相対電極と、前記画素電極と液晶層との間及び前記相対電極と液晶層との間に各々設けられた垂直配向膜と、前記上下部基板の外側面各々に偏光軸が互に直交するように付着された偏光板を含むことを特徴とする。

ここで、前記Ｖ字溝はカラーレジン層を貫通するように形成され、前記鋸の歯もよう溝はカラーレジン層を所定の厚さだけ薄くして形成される。この時、前記鋸の歯もよう溝の深さはＶ字溝の１０〜８０％程度とし、そして、その幅及び間隔は各々１〜２０μｍ程度とする。

また、前記鋸の歯もよう溝を含んだＶ字溝は画素領域内に“＋”字もよう、“×”字もようまたは鎹もようで形成される。

本発明によると、Ｖ字溝に鋸の歯もよう溝を追加することによって電圧印加時に液晶分子が大よそＶ字溝に直交する方向に横に配向するようにすることができる。これにより、マルチドメインの形成が安定になり、画質を改善させることができる。

以上のような本発明の特徴及び長所などは次に参照する本発明の好適な実施例に対する以下の説明から明確になるであろう。

本発明はＶ字溝に鋸の歯もよう溝を追加することによって、電圧印加時に、液晶分子が大よそＶ字溝に直交する方向に横になるようにすることができ、これにより、マルチドメインを安定に形成することができるので、高速応答が可能であり、且つ、高画質の液晶表示装置を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
図２は本発明の実施例によるＶＶＡモード液晶表示装置を示した断面図である。
図に示すように、本発明のＶＶＡモード液晶表示装置は画素電極２１を具備した下部基板２０と相対電極２５を具備した上部基板２３との間に誘電率異方性が負である多数個の液晶分子で構成された液晶層３０が挟持されている構造である。

前記下部基板２０と上部基板２３の対向面各々には電界が形成されされていない時に液晶を配向させるための垂直配向膜２２，２６が設置されていて、前記下部基板２０と上部基板２３との対向面の後面各々には偏光板（図示せず）が付着されている。この時、前記上、下偏光板はそれらの偏光軸がお互い直交するように付着される。

特に、本発明の液晶表示装置において、上部基板２３と相対電極２５との間にはカラーレジン層２４が形成されるが、前記カラーレジン層２４にはＶ字溝２７が形成され、そして、Ｖ字溝２７の両側には前記Ｖ字溝２７に直交し（図３参照）、前記Ｖ字溝２７より浅い深さで鋸の歯もよう溝（ｊａｇｇｅｄ ｖａｌｌｅｙ）２８が形成される。したがって、前記相対電極２５及び垂直配向膜２６はＶ字溝２７及び鋸の歯もよう溝２８を含んだカラーレジン層２４上に形成される。

ここで、Ｖ字溝２７及び鋸の歯もよう溝２８はレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）のカラーレジン層のパターニング時にそれぞれハーフトーン（Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ）露光を実施することにより形成される。即ち、前記Ｖ字溝２７及び鋸の歯もよう溝２８は、カラーレジン層にＶ字溝を形成するための第１マスクパターンを有するマスクに、合わせて、前記第１マスクパターンに直交する鋸の歯もようで、感光膜を所定の厚さのみを除去することができる第２マスクパターンを具備させることによって、追加マスクの使用なしに容易に形成することができる。

例えば、前記カラーレジン層の厚さが１〜４μｍならば、Ｖ字溝はカラーレジン層を貫通するように深さ１〜４μｍで形成し、鋸の歯もよう溝の深さはＶ字溝深さに対して１０〜８０％の深さで形成する。

このような鋸の歯もよう溝が適用された本発明のＶＶＡモード液晶表示装置によると、図３に示すように、電圧印加時にＶ字溝２７の内部にある液晶３０ａは前記Ｖ字溝２７に平行した方向に横になって、そして、鋸の歯もよう溝２８の内部にある液晶３０ｂは前記鋸の歯もよう溝２８に平行な方向、すなわち、Ｖ字溝２７に直交した方向に横になる。合わせて、鋸の歯もよう溝２８との間にある液晶３０ｃは前記鋸の歯もよう溝２８内の液晶３０ｂの動きによって鋸の歯もよう溝２８と同一の方向、すなわち、Ｖ字溝２７に直交した方向に横になるようになる。

結果的に、本発明のＶＶＡモード液晶表示装置はＶ字溝に鋸の歯もよう溝を重ねることによって、電圧印加時、液晶分子が大よそ前記Ｖ字溝に直交した方向に横に配向するようになり、マルチドメインを安定的に形成されるようになり、画質が改善される。

一方、前述した鋸の歯もよう溝の形状に関しては、溝の幅は開口率と直接的な関連があるために、安定した液晶の動きが可能な最小の大きさに形成しなければならない。例えば、溝の幅は１〜２０μｍ、溝の間隔は１〜２０μｍ程度が望ましい。

また、前記鋸の歯もよう溝はフォトリソグラフィ工程でカラーレジン層を完全に除去せずにハーフトーン露光で所定の厚さのみを除去するよにして形成する。この時、鋸の歯もよう溝は開口率を減少させる要因はならないが、カラーフィルターの設計時に、これを考慮して設計することが望ましい。

また、前記鋸の歯もよう溝の長さは安定な液晶の動きが可能で最小の大きさとし、表示画面の色特性に与える影響を小さくすることが望ましい。

また、鋸の歯もよう溝間の間隔（ｐｉｔｃｈ）は安定な液晶の動きが可能な最大の大きさ、例えば、１〜２０μｍ程度とすることが望ましい。

更に、下部基板の画素部には透明電極スリットまたは突起をＶ字溝らとの間に形成することによって、液晶が横になる方向を安定にすることが望ましい。

さらに、液晶配向の安定化のためのマルチドメインを形成することにおいて、鋸の歯もよう溝を含んだＶ字溝は、図４ないし図６に示すように、画素領域を４個の領域、または、それ以上の領域に分割するように形成することができ、この時、そのもようは“＋”字もよう、“×”字もよう及び鎹もよう等に形成可能である。また、これに対応して下部基板での画素電極３４は画素領域全体を覆うか、または、図示していないが、分割された領域のみを覆う形態で、例えば、１ないし４個の画素電極を形成することもできる。

図４ないし図６で、参照符号２４はカラーレジン層、３２はブラックマトリックス、そして、３４は画素電極を各々示す。

その他、本発明はその思想を逸脱しない範囲で多様に変更して実施することができることは言うまでもない。

従来のＶＶＡ（Ｖａｌｌｅｙ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎ）モード液晶表示装置の液晶配列を説明するための図面である。 本発明の実施例によるＶＶＡモード液晶表示装置を図示した断面図である。 本発明によるＶＶＡモード液晶表示装置での液晶配列を説明するための図面である。 本発明によるＶＶＡモード液晶表示装置での画素構造を説明するための平面図である。 本発明によるＶＶＡモード液晶表示装置での画素構造を説明するための平面図である。 本発明によるＶＶＡモード液晶表示装置での画素構造を説明するための平面図である。

符号の説明

２０ 下部基板
２１，３４ 画素電極
２２，２６ 垂直配向膜
２３ 上部基板
２４ カラーレジン層
２５ 相対電極
２７ Ｖ字溝
２８ 鋸の歯もよう溝
３０ 液晶層
３２ ブラックマトリックス

Claims (5)

1. 所定距離をおいて対向配置された下部基板と上部基板と、
   前記上下部基板の間に挟持された誘電率異方性が負である液晶で構成された液晶層と、
   前記下部基板の内側面上に形成された画素電極と、
   前記上部基板の内側面上に形成され、Ｖ字溝及び前記Ｖ字溝より浅い深さを有しながら前記Ｖ字溝に直交する鋸の歯もよう溝を具備したカラーレジン層と、
   前記Ｖ字溝及びこれに直交する鋸の歯もよう溝を含んだカラーレジン層上に形成された相対電極と、
   前記画素電極と液晶層との間及び前記相対電極と液晶層との間に各々設けられた垂直配向膜と、
   前記上下部基板の外側面各々に偏光軸が互に直交するように付着された偏光板を含むことを特徴とするＶＶＡモード液晶表示装置。
2. 前記Ｖ字溝はカラーレジン層を貫通するように形成され、前記鋸の歯もよう溝はカラーレジン層を所定の厚さだけ薄くして形成されることを特徴とする請求項１に記載のＶＶＡモード液晶表示装置。
3. 前記鋸の歯もよう溝は１〜２０μｍの幅及び１〜２０μｍの間隔を有するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のＶＶＡモード液晶表示装置。
4. 前記カラーレジン層の厚さは１〜４μｍであり、前記鋸の歯もよう溝の深さはＶ字溝の１０〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載のＶＶＡモード液晶表示装置。
5. 前記鋸の歯もよう溝を含んだＶ字溝は、画素領域内に“＋”字もよう、“×”字もよう及び鎹もようで構成されたグループから選択されるいずれか一つのもようで形成されることを特徴とする請求項１に記載のＶＶＡモード液晶表示装置。

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