JP4698031B2 - マルチドメイン液晶表示素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子に係るもので、特に、ゲート配線と同一層で画素領域の周囲及び内部に共通補助電極を形成し、画素領域内に前記共通補助電極と共に電界を歪曲させる電界誘導窓及び誘電体構造物を形成したマルチドメイン液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＲＴと同等な品質の画像を提供する平板型表示装置のうち、最近最も広く利用されているものが液晶表示素子（ＬＣＤ）である。特に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型ＬＣＤ（ＴＦＴ-ＬＣＤ）はパソコン、ワードプロセッサ、のようなＯＡ機器や、携帯用ＴＶセットを含む家庭用電子製品などに適用されてきており、今後もその市場は広がることが予想される。
したがって、画像品質に対する改善が更に要求されており、ＴＦＴ−ＬＣＤの例を挙げてこれを説明する。
【０００３】
一方、本発明はＴＦＴ−ＬＣＤにのみ限るものではなく、単純マトリックスＬＣＤ、プラズマアドレシング型ＬＣＤなどに適用されているが、一般にそれぞれの電極が形成された一対の基板の間に液晶を挿入し、二つの電極の間に電圧を印加することによって画像を表示するＬＣＤに適用可能である。
【０００４】
ＴＦＴ−ＬＣＤに適用されるモードのうち最も広く利用されているものはツイスティドネマチック（twisted nematic:ＴＮ）ＬＣＤで実行されるノーマルホワイトモードである。ＴＮ ＴＦＴ ＬＣＤの製造技術は最近著しく発展している。ＴＮ ＴＦＴ ＬＣＤが提供するコントラストと色再現性はＣＲＴが提供するそれより優れたものとなっている。しかし、ＴＮ ＬＣＤは視野角の範囲が狭いという致命的な短所のためその適用が制限されている。
【０００５】
図１ａないし図１ｃは上記の問題点を説明するための図面であり、図１ａでは無電圧状態のホワイト表示装置にわずかな傾き（約１°から５°）を有し且つ同一方向に整列している液晶分子を示している。分子は便宜上図１のように示す。
【０００６】
ここで、光はどの方向からでもほとんど白色に見える。更に、図１ｃに示すように電圧が印加されると、アラインメントフィルム付近のものを除いた中間液晶分子は垂直方向に整列する。したがって、線偏向された入射光は黒色に見えるが、ツイストしない。
このとき、パネルに斜めに入射する光は偏向され、ある程度ツイストするが、これは光が垂直方向に整列した液晶分子を斜めに通過するためである。そのため、光は完全な黒色ではないハーフトーン（グレー）に見える。
【０００７】
図１Ｂに示すように、図１ｃの電圧より低い、中間電圧が印加された場合は、アラインメントフィルム付近の液晶分子は水平方向に整列するが、セルの中間部の液晶分子は半分直立している。このとき、液晶の複屈折性が弱まり、これは通過率を低下させ、中間トーン（グレートーン）を現す。しかし、これは液晶パネルに直角に入射する光の場合であって、斜めに入射する光は、図面の右側、左側のどちらから見るかによって見え方が異なる。
【０００８】
図面から分かるように、液晶分子は右側の下方から左側の上方に進行する光に対して平行に整列されており、複屈折の効果をほとんど奏しない。したがって、パネルの右側から見ると黒色に見える。
逆に、左側の下方から右側の上方に進行する光に対しては液晶分子が垂直方向に整列されている。このとき、液晶は入射光に対して強い複屈折効果を有するので入射光はツイストされ、その結果、ほとんど白色を現す。
このように、ＴＮ ＬＣＤの最も大きな問題点は視野角によって表示状態が変わることにある。
【０００９】
ＴＮモードにおける液晶表示素子（ＬＣＤ）の視野角性能は画素内の液晶分子の配向方法を互いに異なるように設定することにより向上できることが知られている。
一般的に、ＴＮモードで基板の表面と接触する液晶分子の配向方向はアラインメントフィルムに加えられたラビング処理方向により制限される。
ラビング処理はアラインメントフィルムの表面をレーヨンのような布で一方向にこすることである。すると、液晶分子はラビング方向へ配向する。したがって、視野角性能は画素内でラビング方向を異なるようにすることで向上させることができる。
【００１０】
図２Ａないし図２Ｃは画素内でラビング方向を異なるようにする方法を示す図面である。この図面に示すように、アラインメントフィルム１０１はガラス基板１００上に形成されている（図面では、ガラス基板の電極などは省略する）。
【００１１】
このアラインメントフィルム１０１は回転式ラビングロール１０２と接触され、一方向にラビングが行われる。次に、アラインメントフィルム１０１にフォトレジストを塗布し、所定のパターンがフォトリソグラフィによって露出され、現像される。結果的に、パタニングされたフォトレジストの一層１０３が図面に示すように形成される。次いで、アラインメントフィルム１０１はパターンのオープンされた部分のみをラビング処理するように前記のラビングと反対方向に回転しているラビングロールと接触する。このような方式により、異なる方向にラビング処理される領域が画素内に多数形成され、画素内で多数の配向方向が存在することになる。尚、前記ラビング処理の方向は、アラインメントフィルム１０１をラビングロール１０２に対して回転させることによって任意に設定することができる。
【００１２】
上述のように、ＶＡ ＬＣＤの視野角性能を向上させるために液晶分子の配向方向を分割することに関しては幾つかの問題がある。
ＶＡ液晶表示素子の視野角特性を向上させ、従来の液晶表示素子と同一のコントラストと駆動速度を可能にすると共に、ＩＰＳモードの特性と同様な、またはそれより優れた特性を現すＶＡ液晶表示装置を実現することが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、ＶＡモードのＬＣＤにおいて、通常の直角アラインメントフィルムを使用し、且つ液晶物質として負の液晶を適用し、電圧が印加された時に液晶分子が斜めに整列するよう液晶の配向を調節するためにドメイン調節手段を備え、それぞれの画素ごとに複数の配向方向が可能なようにする。前記ドメイン調節手段は少なくとも一つの基板上に提供される。また、少なくとも一つの調節手段は傾斜面を有し、この傾斜面は基板に対してほぼ垂直な表面を含む。アラインメントフィルムにはラビングを行う必要がない。
【００１４】
ＶＡ ＬＣＤ装置において、電圧が印加されない時は突出部以外のほとんど全ての領域の液晶分子は基板の表面に対してほぼ垂直に整列される。傾斜面付近の液晶分子もまた傾斜面に対して直角に配向するので、液晶分子は傾く。
したがって、電圧が印加されると、液晶分子は電界の影響を受けて傾斜する。電界が基板に対して垂直であるため、ラビングによって傾斜の方向が定められないと、分子が電界によって傾く方位は３６０°全ての方向を含む。
【００１５】
既に傾斜した液晶分子が存在する場合は、周辺の液晶分子はそれと同一方向に傾斜する。ラビングが行われないときも突出部の間の隙間に位置する液晶分子の方向は突出部の表面と接触する液晶分子の方位に制限される。電圧が上昇すると、負の液晶分子は電界に対して垂直方向に傾く。
【００１６】
最近、液晶を配向せずに画素電極と電気的に絶縁された補助電極によって液晶を駆動する液晶表示素子が提案された。
図３は従来の液晶表示素子の単位画素の断面図であって、第１基板及び第２基板と、前記第１基板上に縦縦横に形成され、第１基板を複数の画素領域に分ける複数のデータ配線及びゲート配線と、前記第１基板上のそれぞれの画素領域に形成され、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、オーミックコンタクト層及びソース／ドレイン電極から構成された薄膜トランジスタと、前記第１基板の全体に亘って形成された保護膜３７と、その保護膜３７上でドレイン電極と連結されるように形成された画素電極１３と、前記ゲート絶縁膜上に画素電極１３の一部と重なるように形成された補助電極２１とから成っている。
【００１７】
前記第２基板上には前記ゲート配線、データ配線及び薄膜トランジスタから漏洩する光を遮断する遮光層２５と、前記遮光層２５上に形成されたカラーフィルター層２３と、前記カラーフィルター層２３上に形成された共通電極１７とが形成される。そして、第１基板と第２基板との間に液晶層が形成される。
【００１８】
前記画素電極１３の周りに形成された補助電極２１と共通電極１７のオープン領域２７は前記液晶層に印加される電場を歪曲させ、単位画素内で液晶分子を多様に駆動する。これは液晶表示素子に電圧を印加するとき、歪曲した電場による誘電エネルギーが液晶を所望の方向に位置させることを意味する。
【００１９】
しかし、前記従来の液晶表示素子はマルチドメイン構造を得るために共通電極１７にオープン領域２７を形成しなければ成らず、これは液晶表示素子の製造工程のうち共通電極１７をパターニングするための別の工程が更に必要ななることを意味する。更に、前記オープン領域が存在しないかその幅が狭いとドメイン分割に必要な電場の歪曲程度が弱くなるために、液晶方向が安定の状態に至る時間は相対的に長くなるという問題がある。そして、前記オープン領域２７によるドメイン分割によってドメインごとに表示が不安定となり、これは画質低下の要因として作用する。
さらに、画素電極１３と補助電極２１間に電界が強く印加されることにより、輝度及び応答速度が低減する問題もがあった。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みて成されたもので、ゲート配線と同一層で画素領域を囲むように共通補助電極を形成し、画素電極内に電界誘導窓及び誘電体構造物を形成することで画像表示のうち表示内容の安定化及びマルチドメイン効果が実現できるようにしたマルチドメイン液晶表示素子を提供することを目的とする。
【００２１】
本発明のマルチドメイン液晶表示素子は本願出願人が出願した韓国特許出願番号１９９９−０７６３３号に記載の発明に関連するもので、ゲート配線と同一層で画素領域の周囲に共通補助電極を形成し、画素電極内に電界誘導窓及び誘電体構造物を形成したことを改良点とした発明として、その技術的思想は共通する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明によるマルチドメイン液晶表示素子は、対向する第１基板及び第２基板と、その第１基板と第２基板との間の液晶層と、前記第１基板上に縦縦横に形成され、画素領域を形成するための複数のゲート配線及びデータ配線と、前記画素領域内に形成された画素電極と、その画素電極内に互いに独立に形成された少なくとも一つ以上の電界誘導窓と、前記ゲート配線と同一層に形成され、前記画素領域を囲むように形成された共通補助電極と、前記第２基板上に形成された共通電極と、その共通電極上に互いに独立に形成され、前記電界誘導窓と共に液晶層に印加される電界を歪曲させる少なくとも一つ以上の誘電体構造物と、前記第１基板及び第２基板のうち少なくとも一つの基板上に形成されたアラインメントフィルムを具備することを特徴とする。
【００２３】
このような本発明のマルチドメイン液晶表示素子は、電界誘導窓が形成された領域に共通補助電極を更に設け、誘電体構造物は前記液晶表示素子のセルギャップを維持するように形成したことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係るマルチドメイン液晶表示素子を詳細に説明する。
【００２５】
本発明のマルチドメイン液晶表示素子は、第１基板及び第２基板３３と、前記第１基板３１上に縦横に形成され、第１基板を複数の画素領域に分ける複数のデータ配線３及びゲート配線１と、前記ゲート配線と同一層に形成され、電界を歪曲させる共通補助電極１５と、第１基板上のそれぞれの画素領域に形成され、ゲート電極１１、ゲート絶縁膜３５、半導体層５、オーミックコンタクト層及びソース／ドレイン電極７，９から構成された薄膜トランジスタと、前記第１基板の全体に亘って形成された保護膜３７と、その保護膜３７上でドレイン電極９と連結された画素電極１３とから成っている。
【００２６】
前記画素電極１３内には互いに独立に形成された少なくとも一つ以上の電界誘導窓５１があって、前記共通補助電極１５で形成される電界を補完する役割を果たす。また、画素電極の一部分を前記共通補助電極とオーバーラップされるように形成して、従来に共通補助電極と画素電極から印加される不均一な電界によるディスクリネーション（Disclination）を取り除く役割を果たす（図４，５，６，９，１０参照）。
【００２７】
前記第２基板３３上にはゲート配線１、データ配線３、薄膜トランジスタから漏洩する光を遮断する遮光層２５と、その遮光層２５上に形成されたカラーフィルター層２３と、前記カラーフィルター層上に形成された共通電極１７と、第１基板と第２基板との間に形成された液晶層から構成されている。
【００２８】
前記共通電極１７上には互いに独立に形成された少なくとも一つ以上の誘電体構造物５３が形成されている。その誘電体構造物５３は液晶層に印加される電界を多様に歪曲させ、液晶表示素子の表示安定化を図り、マルチドメイン効果を奏するだけでなく、セルギャップを維持するために誘電体構造物を厚く形成する場合、液晶表示素子のスペーサーの役割を果たす。
前記誘電体構造物は画素領域における画面の構成を安定させ、均一な画像を表示する基準点として作用する。即ち、前記誘電体構造物５３によって更に安定した画面表示が得られる。
【００２９】
図５，６，８，１０及び１２に示すように、本発明のマルチドメイン液晶表示素子を製造するためにはまず、第１基板の画素領域それぞれにゲート電極１１、ゲート絶縁膜３５、半導体層５、オーム接触層及びソース／ドレイン電極７，９からなる薄膜トランジスタを形成する。このとき、第２基板を複数の画素領域に分ける複数のゲート配線及びデータ配線が形成される。
【００３０】
前記ゲート電極１１及びゲート配線１はＡｌ, Ｍｏ, Ｃｒ, ＴａまたはＡｌ合金などのような金属をスパッタリング方法で積層とした後、パターニングして形成し、同時に画素領域を囲むように共通補助電極１５を形成する。その上にゲート絶縁膜３５はＳｉＮｘまたはＳｉＯｘをＰＥＣＶＥ（Plasma Enhancement Chemical Vapor Deposition）方法で積層とした後、パターニングして形成する。
次いで、半導体層５及びオーム接触層をそれぞれａ−Ｓｉ及びｎ＋ａ−ＳｉをＰＥＣＶＤ方法で積層とした後、パターニングして形成する。
【００３１】
また他の方法として、ＳｉＮｘまたはＳｉＯｘ、ａ−Ｓｉ及びｎ＋ａ−Ｓｉを連続的に積層としてゲート絶縁膜を形成し、ａ−Ｓｉ及びｎ＋ａ−Ｓｉをパターニングして半導体層５及びオーム接触層６を形成することもできる。
【００３２】
前記ゲート絶縁膜３５は開口率の向上のためにＢＣＢ（Benzo Cyclo Butene）、アクリル樹脂またはポリイミード化合物などから形成することもできる。
そして、Ａｌ, Ｍｏ, Ｃｒ, ＴａまたはＡｌ合金などのような金属をスパッタリングして積層した後、パターニングしてデータ配線３及びソース／ドレイン電極７，９を形成する。このとき、前記ゲート配線１及び／または共通補助電極１５とオーバーラップするようにストレージ電極を同時に形成し、前記ストレージ電極は前記ゲート配線１及び／または共通補助電極１５とストレージキャパシタの役割を果たす。
【００３３】
次いで、第１基板３１の全体に亘ってＢＣＢ、アクリル樹脂、ポリイミード化合物またはＳｉＮｘまたはＳｉＯｘなどの物質から保護膜３７を形成し、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などのような金属をスパッタリングによって積層した後、パターニングして画素電極１３を形成する。このとき、前記画素電極１３はコンタクトホールを介して前記ドレイン電極９及びストレージ電極と連結され、多様な形状にパターニングしてその内部に電界誘導窓５１が形成される。
【００３４】
前記共通補助電極１５は前記ゲート配線１と同一物質で形成するときは同一マスクを用いてそのゲート配線と同一層に形成して前記共通電極１７と電気的に連結させ、追加マスクを使用して他の金属で構成するか、異なる二重層にすることもできる。また、前記画素電極１３と同一層に形成することも可能である。
【００３５】
一方、本発明のマルチドメイン液晶表示素子による実施形態では、高開口率のためにＬ字形の薄膜トランジスタを形成することができる。薄膜トランジスタをＬ字形に形成すると、従来と比較して開口率を向上することができ、ゲート配線１とドレイン電極９との間に発生する寄生容量を減少させることができる。
また、薄膜トランジスタをＵ字形に形成することもできる。即ち、Ｕ字形薄膜トランジスタは、図１４に示すように、データ配線とゲート配線との交差部位でドレイン電極を囲むようにソース電極が形成される。
【００３６】
一方、図１５ａは図１４のIV−IV'線による断面図であり、図１５ｂはV−V'線による断面図である。
第１基板３１上にＡｌ, Ｍｏ, Ｃｒ, ＴａまたはＡｌ合金などのような金属をスパッタリングによって形成した後、パターニングしてゲート配線１、ゲート電極１１及びストレージキャパシタの第１電極４３を形成する。その後、ゲート電極１１を含む基板の全面にシリコン窒化物またはシリコン酸化物などのゲート絶縁膜３５をＰＥＣＶＤ法で形成する。このとき、開口率を向上させる目的で前記ゲート絶縁膜３５をＢＣＢ、アクリル樹脂またはポリイミード化合物などによって形成することもできる。
【００３７】
その後、ゲート絶縁膜３５上に非晶質シリコン層とｎ＋非晶質シリコン層を積層とした後、パターニングして半導体層５、オーミックコンタクト層６を形成する。また、ゲート絶縁膜物質のＳｉＮｘまたはＳｉＯｘ、非晶質シリコン層、ｎ＋非晶質シリコン層をパターニングして半導体層５及びオーム接触層６を形成することもできる。
そして、Ａｌ, Ｍｏ, Ｃｒ, ＴａまたはＡｌ合金などの金属をスパッタリングによって形成した後、パターニングしてゲート配線１と交差する方向にデータ配線３を形成し、薄膜トランジスタのドレイン電極９及び前記ドレイン電極９をＵ字形に囲むソース電極７、および、ストレージキャパシタの第２電極４３ａを形成する。
【００３８】
次いで、前記ソース／ドレイン電極７，９及びストレージキャパシタの第２電極４３ａを含む全面にＢＣＢ、アクリル樹脂またはポリイミード化合物またはシリコン窒化物、シリコン酸化物などによって保護膜３７を形成した後、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明な導電性物質を形成して、次にパターニングして各ドメイン内の複数のホール及びスリットパターンを有する電界誘導窓５１を形成する。このように、薄膜トランジスタをＵ字形に形成することによって残像及びフリッカー問題を解決することができる。
【００３９】
一方、第２基板３３上には遮光層２５を形成し、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）素子が画素ごとに繰り返されるようにカラーフィルター層２３を形成する。
その上に共通電極１７を画素電極１３と同様にＩＴＯなどのような透明電極から形成し、その共通電極１７上に感光性物質を積層とした後、フォトリソグラフィーでパターニングして島状に誘電体構造物５３を形成する。
また、前記共通電極１７の形成時、多様な形状にパターニングしてホールまたはスリットのような電界誘導窓５１を形成することもできる。
【００４０】
次いで、第１基板３１と第２基板３３との間に液晶を注入することでマルチドメイン液晶表示素子を完成する。前記液晶は正または負の誘電率異方性を有する液晶であり、カイラルドーパント（chiral dopant）を含むことも可能である。
このとき、前記液晶は滴下方式によって注入するのが可能である。即ち、第１基板と第２基板を接着するためのシールパターンを第１基板上に形成した後、そのシールパターン内に一定量の液晶を滴下方式で形成することが可能である。
【００４１】
さらに、第２基板上には液晶のセルギャップを均一に維持するためのスペーサーを塗布した後、前記シールパターンが形成された第１基板と第２基板とを合着し、紫外線または紫外線と熱を加えて前記シールパターンを硬化させる。
【００４２】
一方、液晶層の形成方法として、前述した減圧状態で滴下する方式の外に、セルの内部を真空とした後、その圧力差を利用（毛細管現象）して液晶がセルの内部に吸い込まれるようにする方法、または一般的に知られている液晶注入方法など多様に適用することができる。前記滴下方式は大面積基板に適用すると液晶の形成時間を減少できるし、負の誘電率異方性を有する液晶を適用する場合、液晶の粘性のため遅くなる注入速度を改善することができる。また、スペーサーはパターンされたものもが利用可能であり、シール剤として紫外線硬化型または常温で硬化可能なシール剤の適用も可能である。
【００４３】
前記誘電体構造物５３は互いに独立に形成され、前記電界誘導窓５１と共に液晶層に印加される電界を歪曲させるように少なくとも一つ以上の島から成っている。その構成物質は液晶の誘電率と同一であるかより小さい誘電率を有するもの（特に、３以下）が好ましく、フォトアクリルまたはＢＣＢのような物質を適用できる。
【００４４】
前記共通補助電極１５に電圧（Vcom）を印加するために、第１基板３１上で液晶表示素子の駆動領域の各角部にAg-Dot部を形成することにより、第２基板３３に電界を印加して上下の電位差によって液晶を駆動する。前記各角部のAg-Dot部と共通補助電極１５とを連結して電圧を印加し、この工程は前記共通補助電極１５を形成すると同時に行われる。
更に、前記第１基板３１または第２基板３３の少なくとも一つの基板上に高分子を延伸して位相差フィルム２９を形成する。
【００４５】
前記位相差フィルムは陰性単軸性フィルムとして一つの光軸を有する単軸性物質から形成し、基板に垂直な方向と視野角の変化による方向から使用者の感じる位相差を補償する役割を果たす。したがって、階調反転のない領域を広げ、傾斜方向でコントラスト比を高め、一つの画素をマルチドメインで形成することにより、更に効率よく左右方向の視野角が補償できる。
【００４６】
本発明は前記陰性単軸性フィルムの外に二つの光軸を有する二軸性物質から構成される二軸性フィルムを形成しても良く、前記陰性二軸性フィルムは単軸性フィルムに比べ広い視野角を確保することができる。前記位相差フィルムを取り付けた後、両基板には偏光子（図面に図示せず）を取り付ける。このとき、前記偏光子は位相差フィルムと一対に形成して取り付けることができる。
【００４７】
図４ａないし図４ｂに示すマルチドメイン液晶表示素子は画素電極１３内に少なくとも一つ以上形成された電界誘導窓５１と、画素領域の周囲に形成された共通補助電極１５と、画素領域の内部に複数形成された島状の誘電体構造物５３とからなる構造である。
前記構造は画素電極１３と共通補助電極１５とがオーバーラップしないように形成したものであり、このときは前記遮光層２５を前記画素電極とオーバーラップするように形成して光の漏れを防止する。
【００４８】
一方、図６ａ及び６ｂは誘電体構造物が低い突起状の構造であり、図６ｃ及び６ｄは誘電体構造物が液晶表示素子のセルギャップを維持できるように第２基板まで延長して形成された構造である。
また、図６ａ及び６ｃは前記保護膜３７をシリコン窒化物またはシリコン酸化物のような物質で形成した実施形態であり、図６ｂ及び６ｄは保護膜をＢＶＢ、アクリル樹脂、ポリイミード化合物で形成して平坦化させた実施形態である。そして、前記図６ｅ及び６ｆは誘電体構造物を画素電極１３上に低い突起状に形成した構造である。
【００４９】
一方、図７ａ及び図７ｂに示すマルチドメイン液晶表示素子は画素電極１３内に少なくとも一つ以上形成された電界誘導窓５１と画素領域の内部に複数に形成された島状の誘電体構造物５３とからなる構造である。
前記構造は画素電極１３を共通補助電極１５とオーバーラップするように形成してストレージキャパシタを形成し、遮光層２５も前記共通補助電極１５とオーバーラップするので開口率を向上させることができる。
【００５０】
図８ａ及び８ｂは前記誘電体構造物が低い突起状の構造であり、図８ｃ及び８ｄは誘電体構造物が液晶表示素子のセルギャップを維持できるように第２基板まで延長された構造である。図８ａ及び８ｃは保護膜３７をシリコン窒化物またはシリコン酸化物のような物質から形成した実施形態であり、図８ｂ及び８ｄは保護膜をＢＶＢ、アクリル樹脂、ポリイミード化合物で形成して平坦化させた実施形態である。そして、図８ｅ及び８ｆは誘電体構造物５３を画素電極１３上に低い突起状に形成した構造である。
【００５１】
図９ａ及び図９ｂに示すマルチドメイン液晶表示素子は画素電極１３内に少なくとも一つ以上形成された電界誘導窓５１と、画素領域の周囲及び前記電界誘導窓の存在領域に形成された共通補助電極１５と、画素領域の内部に複数形成された島状の誘電体構造物５３とからなる構造である。
前記構造は画素電極１３と共通補助電極１５とがオーバーラップしないように形成したものであり、このときは前記遮光層２５を前記画素電極とオーバーラップするように形成して光の漏れを防止する。
【００５２】
図１０ａ及び１０ｂは誘電体構造物が低い突起状の構造であり、図１０ｃ及び１０ｄは誘電体構造物が液晶表示素子のセルギャップを維持できるように第２基板まで延長された構造である。図１０ａ及び１０ｃは保護膜３７をシリコン窒化物またはシリコン酸化物のような物質で形成した実施形態であり、図１０ｂ及び１０ｄは保護膜をＢＶＢ、アクリル樹脂、ポリイミード化合物で形成して平坦化させた実施形態である。そして、図１０ｅ及び１０ｆは誘電体構造物５３を画素電極１３上に低い突起状に形成した構造である。
【００５３】
図１１ａ及び図１１ｂに示すマルチドメイン液晶表示素子は画素電極１３内に少なくとも一つ以上形成された電界誘導窓５１と、画素領域の周囲及び前記電界誘導窓の存在領域に形成された共通補助電極１５と、画素領域の内部に複数形成された島状の誘電体構造物５３とからなる構造である。
前記構造は画素電極１３を共通補助電極１５とオーバーラップしないように形成してストレージキャパシタを形成し、遮光層２５も前記共通補助電極１５と
オーバーラップするので、開口率を向上させることができる。
【００５４】
図１２ａ及び図１２ｄは誘電体構造物が低い突起状の構造であり、図１２ｃ及び１２ｄは誘電体構造物が液晶表示素子のセルギャップを維持できるように第２基板まで延長された構造である。図１２ａ及び１２ｃは保護膜３７をシリコン窒化物またはシリコン酸化物のような物質で形成した実施形態であり、図１２ｂ及び１２ｄは保護膜をＢＶＢ、アクリル樹脂、ポリイミード化合物で形成して平坦化させた実施形態である。前記図１２ｅ及び１２ｆは誘電体構造物５３を画素電極１３上に低い突起状に形成した構造である。
【００５５】
図１３ａ及び図１３ｂは本発明のマルチドメイン液晶表示素子と従来の液晶表示素子の駆動に際して中間階調におけるテキスチャーを示す図面である。
図１３ａは本発明のマルチドメイン液晶表示素子の駆動に際して画面上に見られるテキスチャーを示す図面であって、画素領域内の誘電体構造物が印加される電界を制御してドメイン毎に均一なテキスチャーを形成することを確認することができる。
反面、図１３ｂは従来の液晶表示素子の駆動に際して画面上に見られるテキスチャーを示す図面であって、ドメイン毎に異なる不規則なテキスチャーの形成によって不良な画像表示が見られる。
【００５６】
更に、第１基板及び／または第２基板の全体に亘ってアラインメントフィルム（図示せず）を形成する。前記アラインメントフィルムは光反応性の物質、つまり、ＰＶＣＶ（polyvinylcinnamate）, ＰＳＣＮ(polysiloxanecinnamate), またはＣｅｌＣＮ(cellulosecinnamate）系化合物などの物質で構成して光アラインメントフィルムを形成することができ、その他の光配向処理に適した物質であれば何でも適用可能である。
【００５７】
前記光アラインメントフィルムには光を少なくとも１回照射して、液晶分子のディレクターの成すプレチルト角（pretilt angle）及び配向方向またはプレチルト方向を同時に決定し、それによる液晶の配向安定性を確保する。このような光配向には紫外線領域の光が好適であり、非偏光、線偏光及び部分偏光のうち何れを使っても良い。
【００５８】
前記ラビング法または光配向法は第１基板または第２基板の何れか一つの基板にのみ適用するか、或いは両基板共に処理しても良く、両基板に互いに異なる配向処理を行うか、或いはアラインメントフィルムのみ形成し且つ配向処理を行わないことも可能である。
【００５９】
また、前記配向処理を行うことで少なくとも二つの領域に分割されたマルチドメイン液晶表示素子を形成して液晶層の液晶分子が各領域で配向が異なるようにすることができる。
即ち、各画素を＋状または×状のように四つの領域に分割するか、縦横、または両対角線に分割し、各領域と各基板における配向処理または配向方向を異なるように形成することでマルチドメイン効果を実現する。前記分割領域の少なくとも一つの領域を非配向領域にすることができ、全領域を非配向領域にすることも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明のマルチドメイン液晶表示素子はゲート配線と同一層に画素領域の周囲及び／または内部を囲むように共通補助電極を形成し、画素電極内に電界誘導窓及び誘電体構造物を形成して電界歪曲を誘導することにより、ドメイン内の配向方向の調節が容易となり且つ画素表示のうちテキスチャーの安定化が図れると共に、広視野角及びマルチドメイン効果を極大化できる効果がある。
さらに、前記共通補助電極がゲート配線と同一層に存在するので、画素電極と共通補助電極間のショットを防止し且つ収率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＴＮ ＴＦＴ ＬＣＤの問題を説明するための図面。
【図２】 画素内に互いに異なる方向にラビングする方法を示す図面。
【図３】 従来の液晶表示素子の断面図。
【図４】 本発明の第１実施形態によるマルチドメイン液晶表示素子の平面図。
【図５】 本発明によるマルチドメイン液晶表示素子の平面図。
【図６】 図４ａのI−I'線によるマルチドメイン液晶表示素子の断面図。
【図７】 本発明の第２実施形態によるマルチドメイン液晶表示素子の平面図。
【図８】 図７ａのII−II'線によるマルチドメイン液晶表示素子の断面図。
【図９】 本発明の第３実施形態によるマルチドメイン液晶表示素子の平面図。
【図１０】 図９ａのIII−III'線によるマルチドメイン液晶表示素子の断面図。
【図１１】 本発明の第４実施形態によるマルチドメイン液晶表示素子の平面図。
【図１２】 図１１ａのIV−IV'線によるマルチドメイン液晶表示素子の断面図。
【図１３】 本発明のマルチドメイン液晶表示素子の従来の液晶表示素子駆動時のテキスチャーを示す図面。
【図１４】 本発明の他の実施形態によるＵ−タイプの薄膜トランジスタを用いたマルチドメイン液晶表示素子の平面図。
【図１５】 図１４のIV−IV'線及びV−V'線によるマルチドメイン液晶表示素子の断面図。
【符号の説明】
１：ゲート配線 ３：データ配線
５：半導体層 ６：オーム接触層
７：ソース電極 ９：ドレイン電極
１１：ゲート電極 １３：画素電極
１５：共通補助電極 １７：共通電極
２１：補助電極 ２３：カラーフィルター層
２５：遮光層 ２７：オープン領域
２９：位相差フィルム ３１：第１基板
３３：第２基板 ３５：ゲート絶縁膜
３７：保護膜
４３，４３ａ：ストレージキャパシタの第１、第２電極
５１：電界誘導窓（ホールまたはスリット）
５３：誘電体構造物

Claims (5)

1. 第１基板及び第２基板、
   前記第１基板上に縦横に形成され、第１基板を複数の画素領域に分ける複数のデータ配線及びゲート配線、
   前記ゲート配線と同一層に形成され、画素領域を囲み、電界を歪曲させる共通補助電極、
   前記第１基板上のそれぞれの画素領域に形成され、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、オーミックコンタクト層及びソース／ドレイン電極から構成されたＬ字形の薄膜トランジスタ、
   前記第１基板の全体に亘って形成された保護膜、
   前記保護膜上でドレイン電極と連結された画素電極、および、
   前記第２基板上に形成され、前記ゲート配線、データ配線から漏洩する光を遮断する遮光層と、前記遮光層上に形成されたカラーフィルター層、
   前記カラーフィルター層上に形成された共通電極とから成って、
   前記画素電極内には少なくとも一つ以上の電界誘導窓があって、
   前記共通電極上には前記液晶層に印加される電界を多様に歪曲させる少なくとも一つ以上の誘電体構造物を含み、
   前記共通補助電極は画素電極と画素電極の周囲において部分的にオーバーラップされ、前記遮光層は前記共通補助電極とオーバーラップするように形成されて、前記共通補助電極と前記共通電極が電気的に連結され、前記誘電体構造は第２基板から第１基板に延長され第１基板と第２基板との間でスペーサーの役割を果たすことを特徴とする、電圧が印加されない時の液晶分子が基板の表面に対してほぼ垂直に整列されるＶＡモード液晶表示素子。
2. それぞれの画素領域は一以上のセクションに分割されてマルチドメイン画素を形成することを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
3. 電界誘導窓はスリットを含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
4. 第１基板と第２基板のうち少なくとも一つの基板に形成されたアラインメントフィルムを更に含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
5. 第１基板と第２基板のうち少なくとも一つの基板に位相差膜を更に含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。

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