KR100196042B1

KR100196042B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR100196042B1
Application number: KR1019950033177A
Authority: KR
Inventors: 요시나가 미야자와
Original assignee: 가시오 가즈오; 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1999-06-15
Also published as: US5781260A; CN1075203C; KR960011494A; TW405054B; US6011604A; CN1125329A; JP2934875B2; JPH08101403A

Abstract

본 발명은 개구율을 저감하지 않고 디스크리네이션에 의한 광누설을 최소로 할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로하는 것으로, 액정(26)을 봉입하는 1쌍의 기판(24, 25)의 한쪽에는 1쌍의 신호선(32)과, 이 신호선에 직교하는 1쌍의 주사선(31)과. 이들 신호선과 주사선에 둘러싸인 영역에 배치된 화소전극(34)과, 제1배향방향으로 배향된 제1배향막(41)이 형성되고, 다른쪽 기판에는 대향전극(44)과, 제2배향방향으로 배향된 제2배향막(45)이 형성되어 있으며, 제1배향막 및 제2배향막은 디스크리네이션에 의한 광누설이 최대가 되는 측이 상기 1쌍의 신호선 중 한쪽 부근이 되도록 상호 배향되어 있고, 상기 1쌍의 기판 한쪽에는 광누설이 최대로 나타난 화소전극의 적어도 1변을 포함하는 변에 중복하는 차광막(35)이 형성되어 있고, 이 차광막은 광누설이 적게 나타나는 화소전극의 변에 대해서는 그 폭을 작게 하는 것에 의해 개구율이 향상되어 있다.

Description

액정표시장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 매트릭스형 액정표시장치의 주요부분을 도시하는 평면도.

제2도는 제1도의 X-X 선에 따른 단면도.

제3도는 1개의 화소전극과 그 주위의 주사선 및 신호선의 부분을 도시하는 개략평면도.

제4도는 제3도의 Z-Z 선에 따른 단면 방향의 각 전극의 위치관계를 도시하는 도면.

제5도(a)는 제3도에 도시하는 배향상태에 있어서의 액정의 배향벡터도와 등전위 곡선을 중복시킨 도면, 제5도(b)는 동배향 상태에 있어서의 액정의 배향벡터도와 Y값을 중복시킨 도면.

제6도는 제3도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 45°회전시킨 경우의 배향상태를 도시하는 개략평면도.

제7도(a)는 제6도에 도시하는 배향상태에 있어서의 액정의 배향벡터도와 등전위곡선을 중복시킨 도면, 제7도(b)는 동배향상태에 있어서의 액정의 배향벡터도와 Y 값을 중복시킨 도면.

제8도는 제6도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 45°회전시킨 경우 배향상태를 도시하는 개략 평면도.

제9도(a) 제8도에 도시하는 배향상태에 있어서의 액정의 배향벡터도와 등전위곡선을 중복시킨 도면, 제9도(b)는 동배향상태에 있어서의 액정의 배향벡터도와 Y값을 중복시킨 도면.

제10도는 제8도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 45°회전시킨 경우의 배향상태를 도시하는 개략평면도.

제11도(a)는 제10도에 도시하는 배향상태에 있어서의 액정의 배향벡터도와 등전위 곡선을 중복시킨 도면, 제11도(b)는 동배향상태에 있어서의 액정의 배향벡터도 Y값을 중복시킨 도면.

제12도(a)는 제3도에 도시하는 배향상태에 있어서의 디스크리네이션 발생위치를 설명하기 위해 도시하는 도면, 제12도(b)~제12도(d)는 각각 제12도(a)에 도시하는 배향상태에서 시계방향으로 90°씩 회전시킨 경우의 각 배향상태에 있어서의 디스크리네이션 발생위치를 설명하기 위해 도시하는 도면.

제13도(a)는 제6도에 도시하는 배향상태에 있어서의 디스크리네이션 발생위치를 설명하기 위해 도시하는 도면, 제13도(b)~제13도(d)는 각각 제13도(a)에 도시하는 배향상태에서 시계방향으로 90°씩 회전시킨 경우의 각 배향상태에 있어서의 디스크리네이션 발생위치를 설명하기 위해 도시하는 도면.

제14도는 제12도(b)에 도시하는 배향상태에 있어서의 보조용량전극의 배치상태를 도시하는 도면.

제15도는 제12도(d)에 도시하는 배향상태에 있어서의 보조용량 전극의 배치 상태를 도시하는 도면.

제16도는 제13도(a)에 도시하는 배향상태에 있어서의 보조용량 전극의 배치 상태를 도시하는 도면.

제17도는 제13도(c)에 도시하는 배향상태에 있어서의 보조용량 전극의 배치 상태를 도시하는 도면.

제18도는 간극부의 폭(L)과 피크측에서의 광누설 침투거리와의 관계를 도시하는 도면, 제18도(b)는 간극부의 폭(L)과 피크측 전극단에서의 Y값과의 관계를 도시하는 도면.

제19도(a)는 프리틸트(PRETILT) 각(θe)과 피크의 Y값과의 관계를 도시하는 도면, 제19도(b)는 프리틸트각(θe)과 피크측에서의 광누설 침투거리와의 관계를 도시하는 도면.

제20도(a)는 프리틸트각(θe)과 피크 반대측 전극단에서의 Y값과의 관계를 도시하는 도면, 제20도(b)는 프리틸트각(θe)과 피크 반대측에서의 광누설 침투거리와의 관계를 도시하는 도면.

제21도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 매트릭스형 액정표시 장치의 주요부분을 도시하는 단면도.

제22도는 종래의 매트릭스형 액정표시장치의 일부 단면도.

제23도는 1개의 화소부에 있어서 디스크리네이션이 발생한 모양을 도시하는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

24 : 하기판(제1기판) 25 : 상기판(제2기판)

26 : 액정 31 : 주사선

32 : 신호선 34 : 화소전극

35 : 보조용량전극 41 : 하배향막(제1배향막)

42 : 차광막 42a : 개구부

44 : 대향전극(공통전극) 45 : 상배향막(제2배향막)

본 발명은 차광막을 갖는 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 관한 것이다.

매트릭스형 액정표시장치에는 예를 들면 제22도에 도시하는 바와 같이 액티브 구동되는 비틀림 네머틱형 액정표시장치(이하, TN-LCD라고 함)가 있다. 이 TN-LCD는 2장의 편광자(1, 2)사이에 배치된 액정셀(3)을 구비하고 있다. 액정셀(3)은 대향하여 배치된 2장의 유리기관등으로 구성되는 하기판(4)과 상기판(5) 및 그 사이에 개재된 액정(6)등을 구비하고 있다. 액정(6)은 90°연속하여 비틀린 비틀림 네머틱 액정으로 되어 있다. 하기판(4)의 상면에는 화소전극(7)이 매트릭스형으로 배치되고, 그 상면에는 하배향막(8)이 설치되어 있다. 또 하기판(4) 상면측에는 복수의 주사선(게이트라인)(도하지 않음)과 복수의 신호선(드레드라인)(9)이 교차하여 설치되고, 그 각 교점 근방에는 박막트랜지스터(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 박막 트랜지스터는 스위칭소자이고, 화소전극(7)과 주사선 및 신호선(9)을 접속하고 있다. 상기판(5)의 하면에는 공통전극(대향전극)(10)이 설치되고, 그 하면에는 상배향막(11)이 설치되어 있다.

그리고 어느행의 주사선에 주사신호가 입력되어 이 주사선과 접속되어 있는 모든 박막 트랜지스터가 온한 상태에서, 어느열의 신호선(9)에 화상데이터에 따른 전압신호가 입력되면 이 신호선(9)에서 온상태에 있는 박막트랜지스터를 통해 화소전극(7)에 전압이 인가되고, 이 전압의 인가된 화소전극(7)가 공통전극(10)간의 액정(6)에 전압이 인가되고, 이것에 의해 그 부분의 액정분자의 배향이 변화하고, 이 변화에 따른 광학적인 변와가 편광자(1, 2)에 의해 시각화되고, 소망의 표시, 예를 들면 흑백표시를 할 수 있게 된다.

그런데 이와 같은 TN-LCD(Twisted Nematic Liquid Crystal Display)에 있어서는 특히 화소전극(7)을 많게 하여 고세밀한 표시를 가능하게 한 경우, 디스크리네이션(discrination)의 발생에 의한 표시품질의 대폭적인 저하가 커다란 문제가 되고 있다. 즉, TN-LCD가 표준백색모드인 것의 경우, 화소전극(7)에 6V정도의 전압을 인가하면 1개의 화소부(12)중, 예를들면 제22도에 있어서 부호 12a로 표시하는 점선의 좌측이 프리틸트방향과 동일한 틸트방향을 갖는 노멀틸트·도메인영역(12b)이고, 정상표시부가 된다. 또 부호 21a로 표시하는 점선의 우측이 프리틸트방향과 반대의 틸트방향을 갖는 리버스틸트·도메인영역(12c)에서 광누설을 발생하여 백발(白拔)을 일으키는 이상 표시부가 된다. 상기에 있어서 노멀틸트·도메인 영역(12b)과 리버스 틸트·도메인영역(12c)의 경계인 부호 21a로 표시하는 점선이 디스크리네이션이다. 이 경우 1개의 화소부12의 평면도를 제23도에 도시하면 동도면에 있어서 사선으로 표시하는 영역이 리버스틸트·도메인영역(12c)으로 광누설을 발생하여 백발을 일으키는 이상표시부가 된다. 이와 같이 화소부(12)의 일부에 백발 부분이 발생하면 TN-LCD의 표시부전체에서의 컨트래스트가 현저히 저하하고, 표시 품질이 대폭으로 저하해 버린다.

이와 같은 디스크리네이션의 발생위치에 대해서 설명하면 하배향막(8) 및 상배향막(11)이 각 배향방향(러빙방향)에 의해 결정되는 프리틸트방향(액정(6)의 하배향막(8)측 및 상배향막(11)측에서의 양계면에 있어서의 액정분자 장축의 경사방향)과, 화소전극(7)과 주사선 및 신호선(9)과의 사이에 발생하는 횡방향전계의 방향이 직교하는 위치에 발생한다. 그 이유는 유전이율방성(△ε)이 플러스인 액정(6)의 디렉터(액정분자 장축이 우선적으로 배향하고 있는 방향의 단위 벡터)가 국소적인 전계방향을 따라 배향하므로, 프리틸트방향과 횡방향전계의 방향이 직교하는 위치를 경계선으로 해서 그 좌우로 디렉터가 반대의 틸트각으로 배향하기 때문이다.

이와 같은 디스크리네이션은 화소피치가 작은 고세밀화소에서 발생하기 쉽고, 또 액정계면의 프리틸트각이 작은 배향막에서 발생하기 쉽고, 또 고온동작시와 실온 동작시에서는 전자쪽이 플리틸각이 작아 지기 때문에 발생하기 쉽고, 그리고 횡방향전계가 강하게 발생하는 경우에 일어나기 쉽다. 특히 화소피치가 작아질수록 정상표시부(12b)의 화소부(12)에 대한 상대면적비가 감소하기 때문에, 컨트래스트의 저하가 한층 심해진다. 또 프리틸트각이 작아지면 리버스틸트가 발생하기 쉽게 되어, 프리틸트방향과 횡방향 전계의 방향이 직교하는 위치 즉 디스크리네이션의 발생위치가 화소부(12)내에 있어서 그 내측으로 이동한다. 따라서 자동차 등의 차에 탑재되는 경우나 프로젝터에 사용되는 경우와 같이 고세밀이며 고온동작이 요구되는 TN-LCD에서 디스크리네이션이 발생하기 쉽다. 이것을 개선하는 방법으로서 종래에는 차광막의 개구부 각 개구가장자리를 가장 가까운 주사선 및 신호선(9)에서 디스크리네이션의 최대침투거리(예를 들면, 양배향막(8, 11)간의 간격(셀갭)이 2배정도)만큼 등거리로 이간한 위치에 설정하고 있으므로 개구율이 대폭으로 저하해 버린다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상술의 상황에 감안하여 이루어진 것이고, 개구율을 저감하지 않고 디스크리네이션에 의한 광누설을 최소로 할 수 있는 액정 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명에 의하면, 제1기판과, 제2기판과, 상기 제1기판의, 상기 제2기판과의 대향면측에 형성된 화소전극과, 상기 화소전극의 주변 가장자리부와 소정의 간극을 갖고 배치된 1쌍의 신호선 및 1쌍의 주사선과, 상기 화소전극, 상기 신호선 및 상기 주사선 위를 덮는 제1배향방향으로 배향된 제1배향막과, 상기 제2기판의, 상기 제1기판과의 대향면측에 형성된 대향전극과, 상기 대향전극 위를 덮는 상기 제1배향막과는 다른 제2방향으로 배향된 제2배향막과, 상기 제1배향막과 상기 제2배향막 사이에 배치된 액정과, 상기 제1기판 또는 상기 제2기판상에 상기 신호선 및 상기 주사선에 따라 형성된 차광막을 구비하여 구성되고, 상기 차광막은 상기 화소전극의 크기보다 작은 개구부를 갖고, 상기 개구부의 단부는 상기 화소전극의 가장자리부보다 내측에 위치하고, 또 상기 신호선 또는 주사선으로부터의 거리가 액정의 디스크리네이션에 의한 광누설이 크게 나타나는 상기 화소전극의 변(邊)에 대응하는 측이 액정의 디스크리네이션에 의한 광누설이 작게 나타나는 상기 화소전극의 변에 대응하는 측부다 큰 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치가 제공된다.

제1도 및 제2도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 매트릭스형 액정표지장치의 주요부분을 도시한 것이다. 단 제1도는 제2도에 있어서의 하기판(24)측중 하배향막(41)을 생략한 상태의 평면도를 도시한다. 이 매트릭스형 액정표시장치는 액티브 구동되는 투과형의 비틀림 네머틱형 액정표시장치(이하, TN-LCD라고 함)이고, 2장의 편광자(21, 22)사이에 배치된 액정셀(23)을 구비하고 있다. 액정셀(23)은 대향하여 배치된 2장의 유리기판 등으로 구성되는 하기판(24)과 상기판(25) 및 그상이에 개재된 액정(26)등을 구비하고 있다. 액정(26)은 90°연속하여 비틀린 비틀림 네머틱액정으로 되어 있다.

하기판(24)의 상면측에는 복수의 주사선(게이트라인)(31)과 복수의 신호선(드레인 라인)(32)이 교차하여 설치되고, 그 각 교점 근방에는 스위칭 소자로서의 박막트랜지스터(33), 화소전극(34) 및 실드형의 보조용량전극(35)이 설치되어 있다. 여기서 실드형이란 상세한 것은 후술하겠지만 횡방향의 전계를 완화하는 기능을 갖는 타입을 말한다. 하기판(24) 상면의 소정 개소에는 개이트전극(36)을 포함하는 주사선(31)이 형성되고, 다른 소정 개소에는 불투명한 보조용량전극(35)이 형성되고, 그 상면 전체에는 게이트절연막(37)이 형성되어 있다. 게이트절연막(37) 상면의 소정 개소에는 비정질실리콘이나 폴리실리콘등으로 구성되는 반도체박막(38)이 형성되어 있다. 반도체박막(38)의 상하양단부의 각 상면 및 그 근방에는 소스전극(39) 및 드레인전극(40)이 형성되고, 또 이들 전극(39, 40)의 형성되 동시에 신호선(32)이 형성되어 있다. 게이트절연막(37) 상면의 소정 개소에는 투명한 화소전극(34)이 소스전극(39)에 접속되어 형성되어 있다. 그리고 전체상면에는 하배향막(41)이 형성되어 있다.

한편, 상기판(25) 하면의 소정 개소에 차광막(블랙마스크)(42)이 형성되고, 그 외 부분 다시말해 차광막(42)의 각 개구부(42a)에는 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 컬러필터(43)가 형성되어 있다. 컬러필터(43) 및 차광막(42)의 하면에는 공통전극(대향전극)(44)이 형성되고, 공통전극(44)의 하면에는 상배향막(45)가 형성되어 있다. 그리고 제1도에 있어서의 일차교선(42b)은 차광막(42) 개구부(42a)의 개구가장자리를 표시한다.

여기서 화소전극(34), 보조용량전극(35) 및 차광막(42)의 개구부(42a)의 위치의 위치관계에 대해서 설명한다. 보조용량전극(35)은 화소전극(34)의 상변부에 대응하는 위치에 있어서 주사선(31)과 평행하게 설치된 공통직선부(35a)와, 이 공통직선부(35a)에서 화소전극(34)의 좌변부를 따라 인출된 좌측인출부(35b)와, 공통직선부(35a)에서 화소전극(34)의 우변부를 따라 인출된 우측인출부(35c)로 구성되어 있다. 그리고 공통 직선부(35a)는 화소 전극(34)의 상변의 내측에 배치되고, 평면적으로 봐서 화소전극(34)의 상변부와 중복되어 있다. 좌측인출부(35b)의 우측부는 평면적으로 봐서 화소전극(34)의 좌변부와 중복되어 있다. 좌측인출부(35c)의 우측부는 평면적으로 봐소 화소전극(34)의 좌변부와 중복되어 있다. 우측인출부(35c)의 좌측부는 평면적으로 봐서 화소전극(34)의 우변부와 중복되어 있다. 그리고 이와 같은 보조용량전극(35)과 화소전극(34)의 중복된 부분에 의해 보조용량부가 형성되어 있다. 차광막(42)의 개구부(42a)의 상변개구가장자리는 화소전극(34) 상변의 내측에서 또 보종용량전극(35)의 공통직선부(35a)의 내측에 배치되어 있다. 차광막(42) 개구부(42a)의 좌변개구가장자리는 화소전극(34)좌변의 내측에서 또 보조용량전극(35)의 좌측인출부(35b)의 외측에 배치되어 있다. 차광막(42)의 개구부(42a)의 좌변개구가장자리는 화소전극(34) 우변의 내측에서 또 보조용량전극(35)의 우측인출부(35c)의 외측에 배치되어 있다. 차광막(42)의 개구부(42a)의 하변개구가장자리(42b)는 화소전극(34) 하변의 내측에 배치되어 있다.

다음에 화소전극(34)과 차광막(42)의 개구부(42a)와의 구체적인 위치관계에 대해서 설명하려면, 먼저 양배향막(41, 45)의 배향방향과 디스크리네이션의 발생위치와의 관계에 대해서 설명한다. 먼저 제3도에 1개의 화소전극(34)과 그 주위의 주사선(31) 및 신호선(32)의 개략 평면도를 도시한다. 이 경우 화소전극(34) 과 주사선(31) 및 신호선(32)간의 간극부(이하, 간단히 간극부라고 함)의 폭을 일률적으로 L로 한다. 또 제3도에 있어서 점선의 화살표로 표시하는 바와 같이 하배향막(41)의 배향방향을 좌경사 상방향으로 하고, 동도면에 있어 실선의 화살표로 표시하는 바와 같이, 상배향막(45)의 배향방향을 좌경사 하방향으로 했다. 또 제3도의 Z-Z 선에 따른 단면방향의 각 전극의 위치관계를 제4도에 도시한다. 이 경우 양배향막(41, 45)의 간격(섹 갭)을 d=5㎛으로 하고, 간극부의 폭(L)을 d로 했다. 또 도시는 하지 않지만 프리틸트각(θε)은 3°였다.

그리고 화소전극(34)에 +6V, 이 화소전극(34)우측의 신호선(32)에 -6V, 공통전극(44) 및 보조용량전극(35)에 0V 각각 인가하고, 액정(26)의 배향벡터와 등전위곡선을 조사한 바, 제5도(a)에 도시하는 결과가 얻어지고, 또 액정(26)의 배향벡터와 Y값(Y값투과율곡선)을 조사한 바, 제5도(b)에 도시하는 결과가 얻어졌다. 제5도(a)를 보면, 전기력선이 전위커브와 수직방향으로 생기고, 간극부의 중심에 대해서 동심원상으로 뻗어있고, 화소전극(34)에서 신호선(31) 방향으로의 횡방향전계의 전기력선과 양배향막(41, 45)의 배향력에 의한 틸트의 방향이 부자연스런 장소 즉 간극부의 좌측에 있어서 리버스틸트가 발생하고, 간극부의 좌측에 디스크리네이션이 발생하고 있음을 알 수 있다. 한편, 제5도(b)를 보면 간극부의 좌측에 디스크리네이션에 의한 광누설의 피크가 발생하고, 이 피크측에서의 광누설 침투거리가 0.5d 정도로 피크점에서의 Y값이 12정도이고, 한편 피크반대측에서의 광누설 침투거리고 0.3d 정도이고 신호선단에서의 Y값이 10 정도인 것을 알 수 있다. 단 광누설 침투거리는 광누설의 Y값이 완전한 암(暗)상태에서 보다 10배의 밝기가 되는 시점의 화소전극(34)의 단부에서의 거리(△x)를 간극부의 거리L(=d)에 대한 비로서 나타낸다.

다음에 제3도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 45°회전시킨 경우의 배향상태를 제6도에 도시한다. 따라서 이 경우에는 제6도에 있어서 점선의 화살표로 표시하는 바와 같이 하배향막(41)의 배향방향이 상방향이 되고, 동도면에 있어서 실선의 화살표로 표시하는 바와 같이 상배향막(45)의 배향방향이 좌방향이 된다. 그리고 그 외의 조건을 제3도에 도시하는 배향상태의 경우와 동일하게 한 바, 제7도(a) 및 제7도(b)에 도시하는 결과가 얻어졌다. 이 경우에는 특이 제7도(b)를 보면 간극부의 우측에 디스크리네이션에 의한 광누설의 피크가 발생하고, 이 피크측에서의 광누설 침투거리가 0.7d 정도이고 피크점에서의 Y값이 25정도이고, 한편 피크 반대측에서의 광누설 침투거리가 0.3d 정도이고 Y값이 0정도인 것을 알 수 있다.

다음에 제6도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 45°회전시킨 경우의 배향상태를 제8도에 도시한다. 따라서 이 경우에는 제8도에 있어서의 점선의 화살표로 표시하는 바와 같이 하배향막(41)의 배향방향이 우경사 상방향이 되고, 동도면에 있어서 실선의 화살표로 표시하는 바와 같이 상배향막(45)의 배향방향이 좌경사 상방향이 된다. 그리고 그외의 조건을 제3도에 도시하는 배향상태의 경우와 동일하게 한 바, 제9도(a) 및 제9도(b)에 도시하는 결과가 얻어졌다. 이 경우에는 특히 제9도(b)를 보면 간극부의 우측에 디스크리네이션에 의한 광누설의 피크가 발생하고, 이 피크측에서의 광누설 침투거리고 0.8d 정도이고 신호선단에서의 Y값이 28정도이고, 한편 피크반대측에서의 광누설 침투러기라 0.6d 정도이고 화소 전극단에서의 Y값이 28정도인 것을 알수 있다.

다음에 제8도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 45°회전시킨 경우의 배향상태를 제10도에 도시한다. 따라서 이 경우에는 제10도에 있어서 점선의 화살표로 표시하는 바와 같이 하배향막(41)이 배향방향이 우방향이 되고, 동도면에 있어서 실선의 화살표로 표시하는 바와 같이 상배향막(45)의 배향방향이 상방향이 된다. 그리고 그 외의 조건을 제3도에 도시하는 배향상태의 경우와 동일하게 한 바, 제11도(a) 및 제11도(b)에 도시하는 결과가 얻어졌다. 이 경우에는 특히 제11도(b)를 보면 간극부의 우측에 디스크리네이션에 의한 광누설의 피크가 발생하고, 이 피크측에서의 광누설 침투거리고 0.7d 정도이고 피크점에서의 Y값이 8정도이고, 한편 피크반대측에서의 광누설 침투거리라 0.5d 정도이고 화소 전극단에서의 Y값이 5정도인 것을 알수 있다.

이상의 것에서 양배향막(41, 45)의 배향방향과 디스크리네이션 발생위치와의 관계는 제3도에 도시하는 배향상태의 경우와 제6도에 도시하는 배향상태의 경우에는 제12도(a) 및 제13도(a)에 각각 도시하는 바와 같이 된다. 먼저 제3도에 도시하는 배향 상태의 경우에 대해서 설명한다. 제5도(b)에 도시하는 바와 같이, 피크측에서의 광누설 침투거리가 0.5d 정도이고 피크점에서의 Y값이 12정도이고, 피크 반대측에서의 광누설 침투거리가 0.3d 정도이고 신호선단에서의 Y값이 10정도이므로, 제12도(a)에 도시하는 바와 같이 화소전극(34)의 우변에서 내측으로 0.5d 정도 떨어진 영역에 Y값 12정도의 광누설이 발생하고, 또 화소전극(34)의 좌변에서 내측으로 0.3d 정도 떨어진 영역에 Y값 10정도의 광누설이 발생한다. 한편, 제3도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 90°회전시키면 제8도에 도시하는 배향상태가 된다. 따라서 제8도에 도시하는 배향상태의 좌우방향의 디스크리네션 발생위치는 제3도에 도시하는 배향상태의 상하방향의 디스크리네션 발생위치로 볼 수 있다. 그리고 제9도에 도시하는 바와 같이 피크측에서의 광누설 침투거리가 0.8d 정도이고 신호단에서의 Y값이 28정도이고, 피크반대측에서의 광누설 침투거리가 0.6d정도이고 화소전극단에서의 Y값이 28정도이므로, 제12도(a)에 도시하는 바와 같이 화소전극(34)의 하변에서 내측이로 0.8d 정도 떨어진 영역에 Y값 28정도의 광누설이 발생하고, 또 화소전극(34)의 상변에서 내측으로 0.6d 정도 떨어진 영역에 Y값 28정도의 광누설이 발생한다. 그리고 제8도에 도시하는 배향상태의 경우는 제3도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 90°회전시킨 경우에 상당하므로, 그 광누설은 제12도(a)에 도시하는 상태를 시계방향으로 90°회전시킨 상태, 즉 제12도(b)에 도시하는 바와 같이된다. 또 제8도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 90°회전시킨 경우의 배향상태에서는 제12도(c)에 도시하는 바와 같이 되고, 그리고 시계방향으로 90°회전시킨 경우의 배향상태에서는 제12도(d)에 도시하는 바와 같이 된다.

다음에 제6도에 도시하는 배향상태의 경우에 대해서 설명한다. 제7도(b)에 도시하는 바와 같이 피크측에서의 광누설 침투거리가 0.7d 정도이고 피크점에서의 Y값이 25정도이고, 피크 반대측에서의 광누설 침투거리가 0.3d 정도이고 Y값이 0정도이므로, 제13도(a)에 도시하는 바와 같이 화소전극(34)의 좌변에서 내측으로 0.7d 정도 떨어진 영역에 Y값 25정도의 광누설이 발생하고, 또 화소전극(34)의 좌변에서 내측으로 0.3d 정도 떨어진 영역에 Y값 0정도의 광누설이 발생한다. 한편, 제6도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 90°회전시키면 제10도에 도시하는 배향상태가 된다. 따라서 제10도에 도시하는 배향상태의 상하방향의 디스크리네션 발생위치는 제6도에 도시하는 배향상태의 상하방향의 디스크리네션 발생위치로 볼 수 있다. 그리고 제11도(b)에 도시하는 바와 같이 피크측에서의 광누설 침투거리가 0.7d 정도이고 피크점에서의 Y값이 8정도이고, 피크반대측에서의 광누설 침투거리가 0.5d 정도이고 화소전극단에서의 Y값이 5정도이므로 제13도(a)에 도시하는 바와 같이 화소전극(34)의 하변에서 내측으로 0.7d 정도 떨어진 영역에 Y값 8정도의 광누설이 발생하고, 또 화소전극(34)의 상변에서 내측으로 0.5d 정도 떨어진 영역에 Y값 5정도의 광누설이 발생한다.

그리고 제10도에 도시하는 배향상태의 경우에는 제6도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 90°회전시킨 경우에 상당하므로, 그 광누설은 제13도(a)에 도시하는 상태를 시계방향으로 90°회전시킨 상태, 즉 제13도(b)에 도시하는 바와 같이 된다. 또 제10도에 도시하는 배향상태를 시계방향으로 90°회전시킨 경우의 배향상태에서는 제13도(c)에 도시하는 바와 같이되고, 그리고 시계방향으로 90°회전시킨 경우의 배향상태에서는 제13도(d)에 도시하는 바와 같이 된다.

이와 같이 제12도 및 제13도에 도시하는 8개의 배향상태의 디스크리네이션 발생위치가 각각 다른 것이 된다. 그래서 예를 들면 제12도(a)에 도시하는 배향상태의 경우에는 제1도 및 제2도에 도시하는 차광막(42)의 개구부(42a) 좌변측에서의 개구가장자리(42b)와 화소전극(34) 좌변과의 간극을 0.3d 로 하고, 차광막(42)이 개구부(42a)의 우변개구 가장자리와 화소전극(34)우변과의 간격을 0.5d 로 하고, 차광막(42)의 개구부(42a)의 하변개구가장자리와 화소전극(34) 하변과의 간격을 0.8d 로 하고, 차광막(42)의 개구부(42a)의 상변개구가장자리와 화소전극(34) 상변과의 간격을 0.6d 로 하면 다시크리네이션에 의한 광누설을 저감할 수 있는 동시에, 개구율을 가능한한 크게 할 수 있게 된다. 그런데 제12도(a)~제12도(d)에 도시하는 배향상태의 경우에는 광누설의 침투거리가 최대인 경우와 최소인 경우의 차가 0.5d 이고, 제13도(a)~제13도(d)에 도시하는 배향상태의 경우에는 광누설 침투거리가 최대인 경우와 최소인 경우의 차가 0.4d 이고, 따라서 이와 같은 차는 0.4d 이상으로 하는 쪽이 바람직하다.

그리고 제12도 및 제13도에 도시된 디스크리네이션에 의한 광누설 발생상황의 평면도에 대해서, 차광막(42)의 개구가장자리의 위치는 반드시 화소전극(34)의 각 변에 대해서 서로 다를 필요는 없다. 제12도(a)~제12도(d)를 관찰하면 회소전극(34)의 대변측에 나타나는 광누설의 침투거리 및 Y값은 서로 근사하고 있으므로, 차광판(42)의 개구가장자리를 각 대변끼리에서는 동일위치로 할 수도 있다. 또 특히 Y값이 큰 쪽의 대변측 개구가장자리 위치를 각각 다른 값, 예를 들면 0.6d 및 0.8d 정도로 하고, Y값이 작은 쪽의 대변측 개구가장자리 위치를 모두 동일값, 예를 들면 0.3d~0.5d 정도로 해도 된다. 또 제13도(a)~제13도(d)를 관찰하면 광누설의 침투거리는 인접하는 2변측에서 크고, 나머지 2변측에서는 작지만, Y값은 1변측만 크고 나머지 3변측에서 작으므로, 광누설 침투거리가 큰 인접하는 2변측 개구가장자리의 위치를 동일하게하고, 나머지 2변측의 개구가장자리 위치를 그것보다 작게하던가, 또는 광누설 침투거리 및 Y값이 모두 큰 1변측 개구가장자리의 위치를 크게하고, 나머지 변측의 개구가장자리 위치를 그것 보다 작게 또 동일위치로 해도 된다. 그런데 배향막(41, 45)의 배향방향이 주사선(31)에 대해서 경사방향인 경우에도, 또는 평행 또는 직교하는 방향인 경우에도, 실제의 구동에서는 주사선(31)에 공급되는 전압쪽이 신호선(32)에 공급되는 전압보다 높으므로, 주사선(31)과 화소전극(34)간의 전위차가 신호선(32)과 화소전극(34)의 전위차보다 상당히 커진다. 따라서 디스크리네이션에 의한 광누설을 보다 한층 저감하기 위해서는 디스크리네이션에 의한 광누설이 작아지는 쪽이 주사선(31)측이 되고, 커지는 쪽이 신호선(32)측이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이것에서 제12도(a)~제12도(d)에 도시하는 4개 배향상태의 경우에는 제12도(b) 및 제12도(d)에 각각 도시하는 배향상태쪽이 제12도(a) 및 제12도(c)에 각각 도시하는 배향상태보다 바람직하다. 또 제13도(a)~제13도(d)에 도시하는 4개 배향상태의 경우에는 제13도(a) 및 제13도(c)에 각각 도시하는 배향 상태쪽이 제13도(b) 및 제13도(d)에 각각 도시하는 배향상태보다 조금 바람직하다.

한편, 제1도에 도시하는 바와 같이 화소전극(34)와 신호선(32) 사이에 접지전위 또는 공통 전극(44)과 동일전위로 이루어진 보조용량전극(35)(좌측인출부(35b) 및 우측인출부(35c))이 존재하는 경우에는, 이 존재하는 보조용량전극(35)이 그 부분의 횡방향전계를 완화하는 실드전극으로서 작용한다. 이와 같은 것은 화소전극(34)과 주사선(31)과의 사이에 보조용량전극(35)이 존재하는 경우도 마찬가지이다. 그래서 이미 설명한 바와 같이 제12도(b), 제12도(d) 및 제13도(a) 제13도(c)에 각각 도시하는 배향상태가 바람직하지만, 그리고 이들의 배향상태에 있어서 디스크리네이션에 의한 광누설이 최대가 된느 화소전극(34)의 변부를 포함하는 인접하는 2변만 또는 3변만을 따라 그 화소전극(34)의 주변부와 다른 영역과 그 화소전극(34)의 변부 외측에 위치하는 영역을 갖도록 배치하면 디스크리네이션에 의한 광누설을 그다지 크게 하지 않고 개구율을 보다 한층 크게 할 수 있게 된다.

다시말해 제12도(b)와 같이 점선의 화살표로 표시하는 것 처럼 하배향막(41)의 배향방향이 우경사 상방향인 경우에는 화소전극(34) 상변측의 광누설이 가장 작으므로 제14도에 도시하는 바와 같이 보조용량전극(35)을 화소전극(34)의 좌변측, 우변측 및 하변측에 배치한다. 또 제12도(d)와 같이 점선의 화살표로 표시하는 것처럼 하배향막(41)의 배향방향이 좌경사 하방향인 경우에는 화소전극(34) 하변측의 광누설이 가장 작으므로 제15도에 도시하는 바와 같이 보조용량전극(35)을 화소전극(34)의 좌변측, 우변측 및 상변측에 배치한다. 제13도(a) 와 같이 점선의 화살표로 표시하는 것처럼 하배향막(41)의 배향방향이 상방향인 경우에는 화소전극(34)의 상변측과 우변측의 광누설이 작으므로 제16도에 도시하는 바와 같이 보조용량전극(35)을 화소 전극(34)의 좌변측 및 하변측에 배치한다. 제13도(c)와 같이 점선의 화살표로 표시하는 것처럼 하배향막(41)의 배향방향이 하방향인 경우에는 화소전극(34)의 좌변측과 하변측의 광누설이 작으므로 제17도에 도시하는 바와 같이 보조용량전극(35)를 화소전극(34)의 우변측 및 상변측에 배치한다.

다음에 간극부의 폭(L)을 변화시켜 디스크리네이션에 대한 의존성을 조사한 바, 제18도(a) 및 제18도(b)에 도시하는 결과가 얻어졌다. 이중 제18도(a)는 간극부의 폭(L)과 피크측에서의 광누설 투과거리와의 관계를 도시하고, 제18도(b)는 간극부의 폭(L)과 피크측 전극단에서의 Y값과의 관계를 도시한다. 이들 도면에 있어서, 실선은 제3도에 도시하는 배향상태의 경우를 표시하고, 점선은 제6도에 도시하는 배향상태의 경우를 표시하고, 일점차선은 제8도에 도시하는 배향상태의 경우를 표시하고, 이점차선은 제10도에 도시하는 배향상태의 경우를 표시한다. 그리고 특히 제18도(a)를 보면 간극부의 폭(L)이 클수록 광누설의 침투거리가 작고, 또 1d 이상이면 거의 변화하지 않는 것을 알 수 있다. 그 이유는 반대부호의 화소전극(34)과 신호선(32)간의 거리가 커지면 회방향전계의 크기가 당연히 작아지기 때문이다. 따라서 간극부의 폭(L)은 너무크면 화소전극(34)의 면적이 작아지므로, 1정도 이상으로 가능한한 작은쪽이 바람직하다.

또 예를 들면 제12도(b)(제8도)에 도시하는 배향상태의 경우에는 화소전극(34)의 좌변부에서의 디스크리네이션에 의한 광누설이 우변부보다 크기 때문에, 화소전극(34)의 우변과 우측의 신호선(32)과의 간격을 화소전극(34)의 좌변과 그 좌측의 신호선(32)와의 간격보다 작게 해도 화소전극(34)의 우변부에서의 디스크리네이션에 의한 광누설을 좌변부와 동일한 정도로 하던가 또는 그것보다 작게 할 수 있다.

이와 같은 것은 제12도(b), 제12도(d) 및 제13도(a), 제13도(c)에 각각 도시하는 배향상태에 대해서도 마찬가지라고 할 수 있다. 그래서 일례로서 양배향막간의 간격을 d=5㎛로 했을 때, 제12도(b)(제8도)에 도시하는 배향상태의 경우에는 화소전극(34)의 좌변과 그 좌측의 신호선(32)과의 간격을 5㎛로 하고, 화소전극(34)의 우변과 그 우측의 신호선(32)과의 간격을 3㎛로 할 수 있다. 제12도(d)에 도시하는 배향상태의 경우에는 화소전극(34)의 우변과 그 우측의 신호선(32)과의 간격을 5㎛로 하고, 화소전극(34)의 좌변과 그 좌측의 신호선(32)과의 간격을 3㎛로 할 수 있다. 제13도(a)(제6도)에 도시하는 배향상태의 경우에는 화소전극(34)의 좌변과 그 좌측의 신호선(32)과의 간격을 5㎛로 하고, 화소전극(34)의 우변과 그 우측의 신호선(32)과의 간격을 3㎛로 할 수 있다. 제13도(c)에 도시하는 배향상태인 경우에는 화소전극(34)의 우변과 그 우측의 신호선(32)과의 간격을 5㎛로 하고, 화소전극(34)의 좌변과 그 좌측의 신호선(32)과의 간격을 3㎛로 할 수 있다. 상술한 바와 같이 화소전극(34)의 각변과 신호선(32) 또는 주사선(31)과의 간격을 디스크리네이션에 의한 광누설의 Y값 및 침투거리에 따라 광누설이 큰 변에 대해서는 크게, 작은 변에 대해서는 작게 하고, 화소전극(34)의 각 변위에 나타나는 광누설이 거의 동일하도록 하면, 차광막(42)의 개구가장자리 각 변에서의 위치를 동일하게 할 수 있고, 이렇게 하면 차광막(블랙스트라이프)(42)의 선폭이 모두 동일하게 되므로, 화상이 균일하고 보기 쉬운 것이 된다.

다음에 프리틸트각(θe)을 변화시켜 디스크리네이션에 대한 의존성을 조사한 바, 제19도 및 제20도에 도시하는 결과가 얻어졌다. 이 중 제19도(a)는 프리틀트각(θe)과 피크의 Y값과의 관계를 도시하고, 제19도(b)는 프리틸트각(θe)과 피크측에서의 광누설 침투거리와의 관계를 도시한다. 제20도(a)는 프리틸트각(θe)과 피크 반대측 전극단에서의 Y값과의 관계를 도시하고, 제20도(b)는 프리틸트각(θe)과 피크반대측에서의 광누설 침투거리와의 관계를 도시한다. 이들 도면에 있어서 실선은 제3도에 도시하는 배향상태의 경우를 나타내고, 점선은 제6도에 도시하는 배향상태의 경우를 나타내고, 일차점선은 제8도에 도시하는 배향상태의 경우를 나타내고, 이차점선은 제10도에 도시하는 배향상태의 경우를 나타낸다. 그리고 특히 제19도(b)를 보면 피크측에서의 광누설 침투거리는 프리틸트각(θe)이 커질수록 짧아진다. 특히 프리틸트각(θe)이 5°이상인 고프리틸트 배향막으로 하면, 디스크리네이션에 의한 광누설을 개선할 수 있음을 알 수 있다. 그렇지만 본 발명은 고프리틸트 배향에 한정되는 것은 아니고, 프리틸트각이 3°정도인 통상의 경우에도 효과가 있다.

다음에 제21도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 매트릭스형 액정표시장치의 주요부분을 도시한 것이다. 이 도면에 있어서 제2도와 동일명칭 부분에는 동일부호를 붙이고, 그 설명을 적당히 생략한다. 본 실시예에서는 도시하고 있지 않지만, 상기판(25)에는 차광막은 설치되어 있지 않고, 컬러필터(43)만이 설치되어 있다. 차광막으로서의 기능은 하기판(24)에 설치된 보조용량전극(35)이 겸하고 있다. 이 때문에 보조용량전극(35)안은 화소전극(34)간의 간극부의 폭(L)보다 크게되어 있다. 이 경우 보조용량전극(35)의 형상은 제1도에 도시하는 차광막(42)과 마찬가지로 각 화소전극(34)의 주변가장자리부터 둘러싸는 형상으로 형성되어 있다. 그리고 예를 들면 제2도에 도시하는 경우와 마찬가지로 보조용량전극(35) 개구부(35a)의 좌변 개구가장자리와 화소전극(34) 좌변과의 간격을 0.3d로 하고, 보조용량전극(35) 개구부(35a)의 우변 가장자리와 화소전극(34) 우변과의 간격을 0.5d로 하면 디스크리네이션에 의한 광누설을 저감할 수 있는 동시에, 개구율을 가능한한 크게 할 수 있게 된다.

그리고 제17도에 도시하는 바와 같이 차광기능을 하기판(24)에 설치한 보조용량전극(35)에 갖게 한 경우에는 박막 트랜지스터의 채널상에 차광막을 설치하는 것이 바람직하다. 또 스위칭소자로서 박막트랜지스터 대신 MIM(금속-절연막-금속)등의 비선형소자를 사용해도 된다. 또 하배향막(41)과 상배향막(45)의 배향방향은 반드시 90°의 각도로 교차하는 것에만 한정되지 않고, 90°보다 큰 각도로 교차하는 것에도 적용가능하다. 그리고 본 발명은 컬러표시나 투과형이 아닌 흑백표시나 반사형의 TN-LCD에도 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 차광막의 개구부의 개구가장자리를 디스크리네이션에 의한 광누설이 최대가 되는 측의 주사선 또는 신호선에서의 거리가 최소가 되는 측의 주사선 또는 신호서에서의 거리보다 커지는 위치에 배치하고 있으므로, 디스크리네이션에 의한 광누설을 저감할 수 있는 동시에 개구율을 가능한한 크게 할 수 있다.

Claims

제1기판(24)과, 제2기(25)판, 상기 제1기판의, 상기 제2기판과의 대향면측에 형성된 화소전극(34)과, 상기 화소전극의 주변 가장자리부와 소정의 간극을 갖고 배치된 1쌍의 신호선(32) 및 1쌍의 주사선(31)과, 상기 화소전극, 상기 신호선 및 상기 주사선 위를 덮는 제1배향방향으로 배향된 제1배향막(41)과, 상기 제2기판의, 상기 제1기판과의 대향면측에 형성된 대향전극(44)과, 상기 대향전극 위를 덮는 상기 제1배향막과는 다른 제2방향으로 배향된 제2배향막(45)과 상기 제1배향막과 상기 제2배향막 사이에 배치된 액정(26)과, 상기 제1기판 또는 상기 제2기판상에 상기 신호선 및 상기 주사선을 따라 형성된 차광막(42)을 구비하여 구성되고, 상기 차광막은 상기 화소전극의 크기보다 작은 대략 사각형상의 개구부(42a)를 갖고, 상기 사각형상의 개구부의 각 변에 있어서의 단부는 상기 화소전극의 가장자리부보다 내측에 위치하고, 또 상기 신호선 또는 주사선에서의 거리가 액정의 디스크리네이션에 의한 광누설이 크게 나타나는 상기 화소전극의 변에 대응하는 측 및 이것과 대향하는 화소전극의 다른 변에 대응하는 측이 상기 화소전극의 한 변 및 다른 변에 수직인 다른 두 변에 대응하는 측보다 큰 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 차광막(42)과 상기 화소전극(34)간에는 절연막이 개재되고, 상기 차광막은 상기 화소전극과의 사이에 보조용량을 축적하는 보조용량전극(35)을 겸용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1배향막(41)과 제2배향막(45)은 각각 디스크리네이션에 의한 광누설이 주사선(31)측에 있어서 최소가 되는 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 화소전극(34)과 상기 신호선(32) 또는 상기 주사선(31)의 간극(L)은 상기 제1배향막(41)과 상기 제2배향막(45)간의 거리(d)와 거의 동일하던가 또는 그것보다 큰 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1기판(24)상에 형성된 상기 제1배향막(41)은 상기 제1기판의 상면측에서 보아 상기 주사선(31)에 대해 우경사 상방향으로 배향되어 있고, 상기 제2기판(25)상에 형성된 상기 제2배향막(45)은 상기 제2기판의 상면측에서 보아 상기 주사선에 대해 좌경사 상방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1기판(24)상에 형성된 상기 제1배향막(41)은 상기 제1기판의 상면측에서 보아 상기 주사선(31)에 대해 좌경사 하방향으로 배향되어 있고, 상기 제2기판(24)상에 형성된 상기 제2배향막(45)은 상기 제2기판의 상면측에서 보아 상기 주사선에 대해 우경사 하방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1기판(25)상에 형성된 상기 제1배향막(41)에는 상기 제1기판의 상면에서 보아 상기 신호선(32)과 평행하게 상방향으로 배향되어 있고, 상기 제2기판(25)상에 형성된 상기 제2배향막(45)에는 상기 제2기판의 상면측에서 보아 상기 주사선(31)과 평행하게 좌방향으로 배향되어 있는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1기판(24)상에 형성된 상기 제1배향막(41)은 상기 제1기판의 상면측에서 보아 상기 신호선(32)과 평행하게 하방향으로 배향되어 있고, 상기 제2기판(25)상에 형성된 상기 제2배향막(45)은 상기 제2기판의 상면측에서 보아 상기 신호선과 평행하게 좌방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.