KR100349733B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

액정 표시 패널의 전력 소비를 억제하고, 높은 신뢰성을 갖는 액정 표시 패널의 제공에 관한 것이다.

제1 기판(10)과, 제1 기판(10)과 대향하는 제2 기판(12)을 가지며, 제1 기판(10)과 제2 기판(12)과의 간극에 봉입되어 있는 액정 분자(18a)의 제1 기판(10)과 제2 기판(12) 사이에 전계를 인가하지 않은 상태의 배향 방향이 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)에 대하여 거의 수직 방향이며, 또한 제1 기판(10)과 제2 기판(12) 사이에 전계를 인가하는 상태의 배향 방향이 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)에 대하여 거의 평행한 방향으로 구동하는 액정 표시 패널(22)에 있어서,

화소부 또는 전극부 중의 적어도 어느 하나의 액정 표시 패널(22) 내의 액정 분자(18a)의 프리 틸트각(20)이 90°미만이 되도록 한다.

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이며, 특히 소비 전력을 저감화하여 응답 시간을 단축화한 콘트라스트비가 높은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

먼저, 종래의 액정 표시 장치의 구조를 도 1을 토대로 설명한다.

도 1의 구조는 화소 전극(6) 및 버스 라인(5') 등의 능동 소자가 형성된 유리 기판(2a)과, 이에 대향하여 대향 전극(3)을 표면에 갖는 유리 기판(2b)이 액정층(1)을 개재한 구조를 갖고 있다. 또한, 유리 기판(2a) 상에는 상기 능동 소자를덮어서 분자 배향막(4)이, 또 유리 기판(2b) 상에는 대향 전극(3)을 덮어서 분자 배향막(5)이 형성되어 있다.

도 1의 종래 구조에서는, 소위 트위스트네마틱(TN)형이라 불리는 액정이 많이 사용된다. TN형 액정은 기판 사이에 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 배향 방향이 기판면에 대하여 거의 평행이며, 또한 상하 기판 사이에서 90°로 비뚤어져 있다. 그리고, 기판 사이에 전계가 인가되면, 액정 분자는 기판면에 대하여 거의 수직한 방향으로 배향 방향이 변하는 것이다. 상기 TN형은 시각 의존성이 크기 때문에, 개선을 위한 여러 가지 시도가 행해지고 있지만, CRT와 비교할 수 있을 정도의 넓은 시각의 액정 표시 장치의 실현이 곤란한 문제가 있다.

이상과 같은 문제에 대하여, 최근 액정 분자의 배향 방향이 전계 인가 전에, 유리 기판과 거의 수직 방향이며, 구동 상태의 액정에 대한 인가 전계의 방향을 기판과 거의 평행으로 한 액정 표시 장치가 검토되고 있다.

도 2a, 2b에는 이와 같은 수직 배향 모드의 액정 표시 장치의 구조를 나타낸다.

도 2a의 액정 표시 장치의 구조는 표면의 2곳에 형성된 전극(11a,11b)을 갖는 제1 유리 기판(10)과 제2 유리 기판(12)이 액정층(14)을 개재하여 대향하고 있다. 액정층(14)은 액정 분자(16)를 포함하며, 두 유리 기판 사이에 전압을 인가하지 않은 비구동 상태에서는, 액정 분자(16)의 배향 방향이 기판(10)에 대하여 거의 수직으로 되어 있다. 또, 제1 유리 기판(10)의 표면의 전극(11a,11b)을 덮어서, 또 제2 유리 기판(12)의 표면의 액정(14)과 접하는 측에는 도시하지 않은 분자 배향막이 형성되어 있다. 또한 제1 유리 기판(10) 및 제2 유리 기판(12) 각각의 외측에는 도시되지 않은 편향판이 설치되어 있다.

한편 도 2b와 같이, 제1 기판 상의 전극(11a,11b) 사이에 전압을 인가하는 구동 상태에서는, 액정 분자(16)는 그 방향을 전계의 방향과 일치시켜서 배향한다. 즉, 제2 기판으로부터 수직한 방향에서 본 경우에, 액정 분자(14)의 방향이 양 전극 사이의 중심선(A-A')을 경계로 하여 상이한 2개의 방향을 갖는 2영역으로 나누어지며, 이는 제2 기판측으로부터의 시계에서 넓은 시각이 얻어지는 것이 된다.

그러나 상기 도 2의 액정 표시 장치에서는, 구동 전압의 크기는 최저 5V가 필요하며, 보다 저전력 소비를 달성하기 위해서는 구동 전압을 저감할 필요가 있다는 문제를 갖는다.

상기 구동 전압을 저감하는 방법으로서, 일반적으로 액정 표시 장치의 지연 Δn·d(Δn: 액정의 굴절률 이방성, d: 셀 두께)의 값을 크게 하면 좋은 것이 알려져 있다. 그러나, Δn이나 d의 값에 관하여 상기를 만족하는 최적치를 제공하는 정보는 없어서, 소비 전력을 저감하기가 곤란한 것이 현실이다.

또한, 액정 표시 장치의 응답 속도에 관해서도, 완전한 동화상 표시를 얻을 수 있을 정도의 충분한 속도가 얻어지지 않은 문제도 있다.

도 1은 종래의 액정 표시 장치의 예를 나타내는 도면.

도 2는 종래의 액정 표시 장치의 예를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 기본 개념을 나타내는 도면(1).

도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 기본 개념을 나타내는 도면(2).

도 5는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제1 실시예를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제2 실시예를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제3 실시예를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제4 실시예를 나타내는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제5 실시예를 나타내는 도면.

[부호의 설명]

1, 14, 18, 50, 88: 액정

2a, 2b: 유리 기판

3: 대향 전극

4, 5, 42, 44, 72, 74, 91, 92: 배향막

5': 버스 라인

6: 화소 전극

7: 자외선

10, 32, 62, 82: 제1 기판

11a, 34, 64, 84: 제1 전극

11b, 36, 66, 86: 제2 전극

12, 33, 63, 83: 제2 기판

16, 18a, 88a: 액정 분자

20, 50a, 50b, 50c, 50d, 75, 76: 프리 틸트각

22, 30, 80, 100: 액정 표시 장치

38, 39, 41, 68, 69, 71, 96, 98: 돌기부

46, 48, 75, 77, 93, 94: 편향판

52, 54: 영역

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 다음에 설명하는 각 수단을 강구한 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 1 기재의 발명에서는, 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판과, 상기 제1 기판 상에 형성되어 상기 제1 기판에 거의 평행한 전계를 발생시키는 전극군을 가지며, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 간극에 봉입되어 있는 액정층 내의 액정 분자의 상기 제1 기판 상의 상기 전극군에 의해 전계를 인가하지 않는 비구동 상태에서의 배향 방향이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 거의 수직한 방향이고, 또한 상기 비구동 상태로부터 상기 기판에 거의 평행한 전계를 인가한 구동 상태로 변화한 후의 상기 액정 분자의 상기 배향 방향이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 거의 평행한 방향으로 구동되는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정층 내에 형성되는 화소부 및 상기 제1 기판 상의 전극부의 적어도 한쪽에서, 상기 액정 분자의 상기 제 1 기판 및 제 2 기판에 대하여 수직인 면내에서의 프리 틸트각이 90°미만인 것을 특징으로 한다.

상기 수단을 강구함으로써 이하의 효과가 얻어진다.

액정 분자의 프리 틸트각을 90°미만으로 설정함으로써, 구동시에도 액정 분자가 용이하게 전계 방향으로 배향하며, 그 결과, 액정 표시 장치의 구동 전압이 감소하고 응답 속도가 상승하며, 또 전력 소비를 감소시킬 수 있다.

청구항 2 기재의 발명에서는, 상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과 대향하는 측에 배치한 제1 전극과, 상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과 대향하는 측의 상기 제1 전극과 상이한 위치에 배치된 제2 전극과, 상기 제1 전극 상에 배치한 제1 돌기부와, 상기 제2 전극 상에 배치된 제2 돌기부를 더 가지며, 또한 상기 액정 분자는 상기 제1 및 제2 돌기부에서 프리 틸트각을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 수단을 강구함으로써 이하의 효과가 얻어진다.

돌기부를 기판 상에 설치하고, 돌기부 근방의 액정 분자의 일부에 프리 틸트각을 부여함으로써, 액정 분자가 배향하는데 요하는 구동 전압을 감소시켜서, 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 또한 돌기부를 전극 상에 형성함으로써, 돌기부에 기인하는 표시의 열화를 회피할 수 있다.

청구항 3 기재의 발명에서는, 상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과 대향하는 측에 제3 돌기부를 더 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 수단을 강구함으로써 이하의 효과가 얻어진다.

제2 기판 상에 제3 돌기부를 더 형성함으로써, 프리 틸트각을 갖는 액정 분자가 증대하여, 전압 인가시에 액정 분자가 배향할 때의 구동 전압을 더욱 감소시킴과 동시에 전력 소비를 더욱 억제할 수 있다.

청구항 4 기재의 발명에서는, 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판과, 상기 제1 기판 상에 형성되어 상기 제1 기판에 거의 평행한 전계를 발생시키는 전극군을 가지며, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 간극에 봉입되어 있는 액정층 내의 액정 분자의 상기 제1 기판 상의 상기 전극군에 의해 전계를 인가하지 않는 비구동 상태에서의 배향 방향이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 거의 수직한 방향이며, 또한 상기 비구동 상태로부터 상기 제1 기판에 거의 평행한 전계를 인가하는 구동 상태로 변화한 후의 상기 액정 분자의 상기 배향 방향이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 거의 평행한 방향으로 구동되는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정의 굴절률 이방성이 약 0.10보다 크고, 또한 상기 굴절률 이방성이 약 0.25보다 작은 것을 특징으로 한다.

청구항 5 기재의 발명에서는, 상기 액정을 구성하는 재질이 톨란계의 성분을 함유하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4 및 5 발명의 각 수단을 강구함으로써 이하의 효과가 얻어진다.

굴절률 이방성이 약 0.10보다 크고, 또한 약 0.25보다 작은 액정을 사용함으로써, 돌기부를 형성하지 않을 경우에도 액정 분자의 배향시의 응답 시간을 저감시킬 수 있어서, 구동 전압 및 전력 소비를 억제할 수 있음과 동시에, 또한 돌기부의 형성과 조합함으로써, 한층 더 구동 전압과 응답 시간을 저감시켜서 전력 소비를 억제할 수 있다. 또, 굴절률 이방성이 큰 액정은 전기 저항이 낮기 때문에, 정전기의 축적에 의한 표시 화질의 열화가 회피된다.

이상 본 발명의 액정 표시 장치의 해결 수단에 대하여, 이하 그 개략을 도면에 의해 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 기본 개념을 나타낸 것이며, 그 구성은 다음과 같다:

도 3에서는, 제1 기판(10) 상에 전극(11a,11b)이 형성되어 있으며, 제2 기판(12)과 함께 액정 분자(18a)를 갖는 액정층(18)을 개재하고 있다. 또, 액정 분자(18a)는 프리 틸트각(20)을 형성하고 있다.

한편, 도 4는 제1 기판(10) 상의 배향막(4)에 대하여 자외선(7)이 조사되고 있는 나타낸 것이다.

제1 해결 방법은 도 3에 나타낸 바와 같이, 비구동시의 액정 분자(18a)에 대하여 구동시에 액정 분자(18a)를 배향시키는 방향으로, 사전에 액정 분자(18a)를미세한 각도만큼 경사시킨다. 프리 틸트각(20)을 부여함으로써 구동시에 액정 분자(18a)가 용이하게 전계 방향으로 배향하며, 그 결과 액정 표시 장치의 구동 전압이 저감된다.

또, 제2 해결 방법은 도 4에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치 기판의 분자 배향막(4)에 대하여 어떤 일정한 각도를 가지고 자외선(7)을 조사하여 프리 틸트각(20)을 부여함으로써, 전압 인가시에 배향할 때의 전압 응답 시간을 감소시키는 것이다.

또한 자외선(7)을 분자 배향막에 조사함으로써, 액정층의 비저항이 감소하여, 기판 표면의 전하를 신속히 분산시킬 수 있어서, 표시 품질이 향상한다.

그리고 또한, 제3 해결 방법은 액정층(18)의 재질로서 액정층(18)의 굴절률 이방성(Δn) 및 제1 기판(10)과 제2 기판(12)의 간극(이하, 셀 두께라 함)(d)에 대하여, 지연치 Δn·d가 커지도록 액정층(18) 및 셀 구조(셀 두께 d)를 선정함으로써 구동 전압 및 전력 소비를 저감시키는 것을 가능하게 하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 액정 표시 장치의 전력 소비를 억제하고, 응답 속도가 크고, 고신뢰성의 액정 패널의 제공에 관한 것이다.

[발명의 실시예]

제1 실시예

본 발명에 따른 제1 실시예에 대하여 도 5를 토대로 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 제1 실시예를 나타내는 액정 표시 소자의 단면도이다.

도 5의 액정 표시 패널 소자(30)의 구성은 제1 기판(32) 상에 전극(34,36)을 가지며, 전극(34,36) 상에는 각각 유기물로 된 돌기부(38,39)가 형성되어 있다. 제1 기판(32) 상에는 전극(34,36)과 돌기부(38,39)를 덮어서 배향막(42)이 형성되어 있다.

또, 제2 기판(33) 상에는 배향막(44)이 형성되어 있다.

또, 제1 기판(32) 및 제2 기판(33)은 액정(50)을 개재하여 배치되어 있다.

도 5의 액정 표시 패널 소자(30)의 형성 공정은 다음과 같다:

우선, 제1 기판(32) 상에 전극(34,36)을 그 폭(W)이 5㎛, 또 양 전극 간극(L)이 12㎛로 되도록 패터닝 공정에 의해 형성한다.

다음에 제1 기판(32) 상의 전극(34,36) 각각의 표면 상에 레지스트로 된 돌기부(38,39)를 그 높이(h)가 약 1.5㎛가 되도록 패터닝에 의해 형성한다.

이상의 공정에 의해 형성된 액정 표시 장치(30)를 120℃, 30분의 조건하에서 열경화를 실시함으로써, 돌기부(38,39)는 각각이 볼록형의 범종 형상으로 변화한다.

이어서, 제1 기판(32) 상에 전극(34,36)을 덮어서, 그리고 제2 기판(33)의 내측면 상에 각각 수직 분자 배향막(42,44)을 형성하고, 또한 제1 기판(32) 및 제2 기판(33)을 각각 분자 배향막(42,44)이 서로 상대하며 그 간극(d)이 약 9㎛가 되도록 대향시킨다. 상기 수직 분자 배향막(42,44)은 액정 분자의 배향 방향을 막의 주면에 거의 수직한 방향으로 규제한다.

다음에 제1 기판(32) 및 제2 기판(33) 각각의 외측 표면 상에 편광판(46,48)을 광 흡수측이 서로 직교하도록 배치하고, 또한 상기 대향시킨 제1 기판(32) 및 제2 기판(33)의 내측에 액정(50)을 봉입한다.

도 5에 나타낸 액정 표시 장치 소자(30)는 전극(34,36) 사이에 전압을 인가하지 않은 비구동 상태, 즉 액정 분자에 전계를 인가하지 않은 상태에서는, 돌기부 근방의 액정 분자를 제외하고, 다른 액정 분자의 배향 방향은 제1 기판(32) 및 제2 기판(33)에 대하여 거의 수직한 방향으로 배향하고 있다.

또, 돌기부(38,39)가 볼록형이기 때문에, 돌기부(38,39) 근방의 액정 분자(50a,50b)는 상기 돌기부(38,39)의 표면에 대하여 거의 수직으로 배향하지만, 제1 기판(32)에 대하여는 경사 배향하며, 상기 제1 기판(32)에 대하여 프리 틸트각(51)을 형성한다. 상기 돌기부(38,39) 상에서 액정 분자(50a,50b)가 배향하는 방향인 프리 틸트각(51)은 전극(34,36) 사이에 전계를 인가할 때, 액정 분자(50) 전체가 배향하는 방향과 거의 동일하다. 즉, 액정 분자(50a,50b)가 프리 틸트각(51)을 형성한 상태에서 전계를 인가하면, 다른 액정 분자(50)는 액정 분자(50a,50b)의 배향에 영향을 받아서, 전계가 인가된 시점에서 다른 액정 분자(50) 중의 액정 분자(50a,50b) 근방의 액정 분자는 액정 분자(50a,50b)의 프리 틸트각을 형성하고 있는 배향 방향으로 방향을 바꾸고자 한다. 그리고, 마찬가지 변화가 근방의 액정 분자로 더욱 연쇄적으로 확대하여 액정 분자(50) 전체로 퍼지게 된다.

이렇게 해서 액정 분자(50a,50b)는 이를테면 전계 인가시의 액정 분자(50)의 배향 방향을 결정하는 역할을 수행하며, 액정 분자(50) 전체가 배향하는데 요하는시간을 저감하는 역할을 수행하는 것이다. 따라서, 프리 틸트각을 갖는 액정 분자(50a,50b)가 존재하지 않을 경우에는, 액정 분자(50) 전체의 배향 방향을 결정하는 역할을 수행할 인자가 없기 때문에 액정 분자(50)가 배향하는데는 시간이 요하고, 또 필요한 구동 전압도 커져서 소비 전력도 커져버린다.

이상과 같이, 일부의 액정 분자(50a,50b)의 배향 현상은 액정 표시 장치 소자(30)의 배향을 생기게하는데 요하는 전계의 크기와 시간을 억제하게 되어, 액정 표시 장치 소자(30)의 구동 전압을 저감하여 더욱 소비 전력을 저감하게 된다.

상기 공정에 의해 형성한 액정 표시 장치 소자(30)의 전기 특성을 측정함으로써, 종래와 같은 돌기부를 갖지 않아서, 프리 틸트각을 형성하지 않은 경우와 비교한 결과를 에 나타낸다.

표 1은 본 실시예의 액정 표시 장치에서, 일정한 투과율에 도달할 때까지의 포화 전압과 응답 시간을 돌기부가 없는 종래예와 비교한 것이다.

	포화 전압	응답 시간[ms]전원on시/off시
종래예	5.0V	25/38
제1 실시예	4.3V	23/37

표 1로부터, 종래예의 돌기부를 형성하지 않은 경우와 비교하면, 본 실시예의 돌기부를 형성하는 경우에는 포화 전압이 저감되어 있다. 이것은 액정의 구동에 요하는 전압치가 저감되어 있는 것을 나타내며, 따라서 소비 전력이 억제됨을 나타내고 있다.

따라서, 본 실시예와 같이 기판 상에 돌기부를 형성하고, 액정 분자에 프리틸트각을 부여함으로써, 액정 표시 장치의 구동 전압을 저감하여 소비 전력을 억제하는 것을 알 수 있다.

[제2 실시예]

다음에 상기 제1 실시예를 변형한 경우의 구조를 제2 실시예로 하여 도 6을 토대로 설명한다. 단, 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

즉, 도 6은 상기한 공정에 의해 형성된 액정 표시 장치 소자(30)에 대하여, 제2 기판(33) 상에도 돌기부(41)를 더 형성한 액정 표시 장치 소자(31)의 경우이다.

도 6과 같이, 돌기부(41)의 형성 공정은 상기 공정에서 제2 기판(33)에 분자 배향막(44)을 형성하기 전에, 제2 기판(33) 상에 제1 기판(32)에 대향하여 돌기부(41)를 형성하는 레지스트를 패터닝에 의해 형성하고, 그 높이(h)가 제1 돌기부(38) 및 제2 돌기부(39)와 마찬가지로 약 1.5㎛가 되도록 한다. 또한, 상기 공정과 마찬가지로 열경화를 실시한다. 그 후, 상기 레지스트를 덮어서 분자 배향막(44)을 제2 기판 상에 형성한다.

상기 경우에는, 돌기부(41)를 더 형성함으로써 상기 실시예에서 프리 틸트각을 형성하고 있던 액정 분자(50a,50b)외에, 돌기부(41) 근방의 액정 분자(50c,50d)에 대해서도 마찬가지로 프리 틸트각(51)을 형성시키게 된다.

즉, 액정 분자(50) 전체의 영역을 돌기부(41)의 위치를 경계로 하여 도 6과 같이, 액정 분자(50a)를 갖는 측(52)(즉, 돌기부(38)를 갖는 측)과 액정 분자(50b)를 갖는 측(54)(즉, 돌기부(39)를 갖는 측)으로 분할한 것으로 한다. 이 경우에, 돌기부(41) 표면 근방의 영역(52)측의 액정 분자(50c)와 영역(54)측의 액정 분자(50d)에 대하여, 액정 분자(50c)와 액정 분자(50d) 각각이 배향하는 프리 틸트 방향은 서로 다르며, 액정 분자(50c)의 프리 틸트 방향은 액정 분자(50a)의 프리 틸트 방향과 일치하고, 액정 분자(50d)의 프리 틸트 방향은 액정 분자(50b)의 프리 틸트 방향과 일치하게 된다.

따라서, 돌기부(41)를 더 배치함으로써, 영역(52,54)에서 동일한 방향으로 프리 틸트각을 형성하는 액정 분자의 양이 증가하게 된다. 이것은 돌기부(41)를 배치함으로써, 돌기부(41)를 배치하지 않은 경우와 비교하여 동일한 전계를 인가할 때의 액정 분자의 틸트 용이성이 증가하는, 즉 액정의 구동 전압, 따라서 소비 전력이 더욱 감소하는 것을 의미한다.

상기 공정에 의해 형성한 액정 표시 장치 소자의 전기 특성은 마찬가지로 종래의 소자에 의한 종래예와 비교하면 하기 표 2와 같다.

	포화 전압	응답 시간[ms]전원on시/off시
종래예	5.0V	25/38
제2 실시예	3.8V	20/36

표 2로부터, 제2 기판 상에 돌기부(41)를 더 부가하여 형성할 경우에는, 종래예와 비교하여 포화 전압과 함께 응답 시간이 저감되어 있다.

또, 표 1 및 표 2의 결과를 비교하면 알 수 있듯이, 돌기부(41)를 부가함으로써 프리 틸트를 갖는 액정 분자가 증가하여, 액정 분자가 배향하기 쉬워져서, 액정의 구동 전압을 저감하여 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.

[제3 실시예]

다음에 제3 실시예에 대하여 도 7을 토대로 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 제3 실시예를 표시하는 액정 표시 장치 소자(60)의 단면도를 나타낸다.

도 7의 액정 표시 장치 소자(60)의 구성은 제1 기판(62) 상에 전극(64,66)을 가지며, 전극(64,66) 상에는 각각 돌기부(68,69)가 형성되어 있다. 제1 기판(62) 상에는 전극(64,66)과 돌기부(68,69)를 덮어서 배향막(72)이 형성되어 있다.

또한 제2 기판(63) 상에는 돌기부(71)가 형성되어 있으며, 제2 기판(63) 상에는 돌기부(71)를 덮어서 배향막(74)이 형성되어 있다.

또한 제1 기판(62) 및 제2 기판(63)은 액정(70)을 개재하여 배치되어 있다. 기판(62,63)의 외측면 상에는 각각 편광판(78,77)이, 광흡수축이 서로 직교하도록 배치되어 있다.

다음에 도 7의 액정 표시 장치 소자(60)의 형성 공정은 다음과 같다:

제1 실시예와 같이, 제1 기판(62) 상에 전극(64,66)을, 또 전극(64,66) 각각의 위에 돌기부(68,69)를 각각 패터닝에 의해 형성하고, 또 제2 기판(63) 상에 돌기부(71)를 패터닝에 의해 형성한다. 또, 제1 실시예와 같은 조건하에서 열경화를 실시하여, 돌기부(68,69,71)의 형상을 볼록형의 범종 형상으로 변화시킨다. 그 후, 상기 기판(62,63) 중의 상기 돌기부(68,69) 또는 돌기부(71)가 형성된 측의 면상에 분자 배향막(72,74)을 각각 형성하고, 또한 제1 기판(62)과 제2 기판(63) 사이에 액정(70)을 봉입한다.

제3 실시예에서는, 상기 분자 배향막(72,74)을 형성한 후, 액정(70)을 봉입하기 전에, 상기 제1 기판(62) 및 제2 기판(63) 상의 배향막(72,74)에 대하여, 도 4와 같이 자외선을 조사한다. 단지, 본 실시예에서는 액정 분자의 프리 틸트각이 도 7의 화소 영역에 있어서 우측 영역과 좌측 영역에서 서로 역방향이 되도록, 자외선의 조사를 2방향으로부터 마스크를 사용하여 2회에 걸쳐 실시한다.

상기 자외광을 분자 배향막에 조사함으로써, 액정 분자(70)는 프리 틸트각(76)을 형성한다. 상기 자외선 조사는 앞에서도 설명한 바와 같이 마스크를 사용하여 노광 공정에 의해 실시되지만, 이 때 조사각을 최적화함으로써 프리 틸트각의 방향을 돌기부(68,69) 또는 돌기부(71) 근방에 있는 액정 분자(70a,70b,70c)의 방향과 일치시킨다. 그 결과, 액정 분자(70) 전체의 배향이 거의 동일한 프리 틸트각(76)을 형성하게 된다. 이와 같은 노광 공정에서의 자외광의 조사량은 약 1.5J/cm²이며, 조사 각도를 약 45°로 할 경우의 프리 틸트각(76)은 약 89°가 된다.

따라서 본 실시예에서는, 제1 실시예의 경우와 같이, 형성되는 프리 틸트각은 돌기부(68,69,71)의 표면 근방뿐 아니라, 액정(70) 전체에 걸친 것이 된다.

이와 같이, 액정 분자(70) 전체에 대하여, 프리 틸트각(76)이 형성된 본 실시예의 경우에는, 제1 실시예의 경우와 같이, 돌기부(38,39,41) 근방에서만의 일부 액정 분자(50a,50b,50c,50d)만이 프리 틸트각(51)을 형성하는 경우보다도 프리 틸트각(76)을 형성하는 액정 분자의 양이 극히 많아진다. 따라서 본 실시예에서는,제1 실시예의 경우와 비교하여 동일한 전계를 인가하는 상태에서는 액정 분자(70)는 더욱 용이하게 전계 방향으로 배향한다.

표 3은 본 실시예에 따른 포화 전압 및 응답 시간의 실험 결과를 나타낸다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 포화 전압치 및 응답 시간은 종래의 돌기부 및 자외선 조사가 다같이 없는 경우와 비교하면, 명확하게 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

	포화 전압	응답 시간[ms]전원on시/off시
종래예	5.0V	25/38
제3 실시예	4.1V	22/37

또, 표 3에 나타낸 바와 같이, 동일한 투과율을 얻기 위한 포화 전압치는 동일 조건인 전 실시예의 경우의 표 1과 비교하여 작다. 이는 동일한 투과율을 얻는데는 작은 소비 전력으로도 된다는 것을 의미한다.

이상과 같이 자외선을 분자 배향막(72,74)에 조사함으로써, 상기 프리 틸트각(76)이 형성되어, 액정 표시 장치 소자(60)의 구동 전압이 저감되는 효과가 얻어진다.

또, 본 실시예에서는, 자외선을 조사함으로써 액정층(70) 내에 있는 액정 분자에 프리 틸트각(76)을 발생시킴과 동시에 액정층(70)의 전기 저항을 저감시킬 수 있다. 즉, 자외선 조사를 실시함으로써, 액정층과 분자 배향막의 계면 등에 축적되는 전하가 효과적으로 제거되며, 그 결과 본 실시예에서는 상기 프리 틸트각(76)의 형성에 따른 전력 소비의 저감 효과 이외에, 액정 표시 장치(60)의 표시 품질을더욱 높이는 효과가 얻어진다.

[제4 실시예]

다음에 제4 실시예에 대하여 도 8을 토대로 설명한다.

도 8의 액정 표시 장치(80)의 구성은 제1 기판(82) 상에 전극(84,86)이 형성되며, 제1 기판(82) 상에는 전극(84,86)을 덮어서 배향막(91)이 형성되어 있다. 또, 제2 기판(83) 상에는 배향막(92)이 형성되며, 액정(88)이 제1 기판(82) 및 제2 기판(83)에 의해 개재되도록 배치되어 있다. 또한, 제1 기판(82) 및 제2 기판(83)의 외측에는 각각 편광판(93,94)이 배치되어 있다.

본 실시예에서는, 액정(88)의 재질을 고안함으로써, 제1 실시예 또는 제2 실시예의 경우와 같이 돌기부를 형성하지 않고, 또한 자외선 조사도 실시하지 않은 경우이다.

즉, 액정(88)의 재질로서, 액정(88)의 굴절률 이방성(Δn) 및 셀 두께(d)에 대하여 지연치(Δn·d)가 커지도록 액정(88) 및 셀 구조(80)를 선정함으로써, 구동 전압 및 전력 소비를 저감할 수 있게 한다.

이 때, 지연치를 크게 하기 위해서는, 셀 두께(d)를 크게 하면 좋을 것으로 생각되지만, d를 크게 하면 액정 표시 장치(80)의 응답 시간이 늦어진다. 따라서, 셀 두께(d)를 작게 하고 지연치를 크게 하기 위해서는, 액정(88)의 재질로서 Δn이 큰 것을 사용할 필요가 있다.

Δn에 대하여 요구되는 값의 범위는 다음과 같다.

우선, 셀 두께(d)가 필요 이상으로 크면, 상기와 같이 응답 속도가 열화하기때문에, d의 최대 허용치로부터 산출되는 Δn에 대하여 필요한 허용 최소치는 0.15가 된다.

한편, 셀 두께(d)에 대하여, 공업적으로 양산이 가능한 d의 최소치가 대략 3㎛이므로, 이에 대응하는 Δn은 Δn<0.25 이어야 한다.

이상과 같이, 구체적으로 Δn에 대하여 요구되는 값의 범위로서,

0.15 < Δn < 0.25 (1)

가 되는 조건을 만족할 수 있는 액정의 사용이 요구된다.

상기 (1)식을 만족하는 Δn을 갖는 액정으로서, 톨란계의 성분을 함유하는 액정이 적합하다. 일반적으로 톨란계의 액정은 액정 저항이 낮고 정전기를 축적하는 일이 없기 때문에, 상술한 바와 같이 저전력 소비로 고품질의 표시의 실현이 가능하다.

다음에 이상의 조건을 만족하는 액정(88)의 재질 및 셀의 형상으로서 본 실시예에서 사용한 것은 다음과 같다.

액정(88)의 재질은 굴절률 이방성을 나타내는 값으로서 Δn=0.202 이고, 유전율 이방성을 나타내는 값으로서 Δε=5.8의 것을 사용하였다.

또, 셀의 형상으로는, 두께(d)=3.5㎛, 전극 간극(L)=12㎛, 전극폭(W)=5㎛의 것을 사용하였다.

본 실시예에서는, 이미 설명한 바와 같이 전 실시예에서와 같은 돌기부의 형성 또는 자외선 조사 등은 실시하지 않는다.

전 실시예와 같이, 본 실시예에서의 포화 전압 및 응답 시간을 종래의 예와비교한 것을 하기 표 4에 나타낸다:

	포화 전압	응답 시간[ms]전원on시/off시
종래예	5.0V	25/38
제4 실시예	5.1V	15/20

상기 표 4의 결과에서는, 종래예 및 제1 실시예 ~ 제3 실시예의 경우에 비해, 응답 시간이 감소하고 있다. 이는 굴절률 이방성(Δn)이 전 실시예의 경우보다도 큰 액정을 사용함으로써, 액정 분자 배향의 전압 응답 특성을 개선할 수 있어서, 그 결과 응답 시간이 감소한 것을 나타내는 것이다.

[제5 실시예]

다음에 상기 실시예에 대하여, 다시 제1 실시예에서와 같은 제1 기판(82) 상에 돌기부(96,98)를 형성한 상태의 제5 실시예를 도 9에 나타낸다. 단, 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도 9의 경우에 대하여, 종래의 예와 비교한 포화 전압 및 응답 시간에 관하여 표 5와 같은 결과를 얻었다:

	포화 전압	응답 시간[ms]전원on시/off시
종래예	5.0V	25/38
제5 실시예	4.3V	9/15

표 5의 결과에서는, 종래의 예와 비교하여, 포화 전압 및 응답 시간에 있어서 다같이 개선되고 있음을 나타내고 있다.

또, 응답 속도에 있어서는, 종래예뿐만 아니라 전 실시예의 모든 결과보다도현저한 개선 효과가 보인다. 이는 액정의 지연치(Δn·d)의 값을 높게 유지한 상태이다. 다시 제1 실시예와 같이 기판 상에 돌기부를 형성한 상태를 부가하면, 극히 큰 소비 전력의 저감 효과가 얻어지는 것을 나타내고 있다.

이상과 같이 본 실시예에서도, 지연치(Δn·d)가 큰 액정을 사용한 외에, 제1 기판 상에 돌기부를 형성한 경우에는, 지연치(Δn·d)가 큰 액정만을 사용하는 경우에 비해 액정 표시 장치의 소비 전력을 저감하는 효과가 더욱 증대하는 효과를 갖는다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음에 설명하는 효과를 발휘할 수 있다.

청구항1~5 기재의 발명에서는 저전력 소비이고 고신뢰성의 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.

Claims (5)

1. 제1 기판과,

   상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판과,

   상기 제1 기판 상에 형성되어 상기 제1 기판에 거의 평행한 전계를 발생시키는 전극군을 가지며,

   상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 간극에 봉입되어 있는 액정층 내의 액정 분자의 상기 제1 기판 상의 상기 전극군에 의해 전계를 인가하지 않는 비구동 상태에서의 배향 방향이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 거의 수직한 방향이고, 또한 상기 비구동 상태로부터 상기 기판에 거의 평행한 전계를 인가한 구동 상태로 변화한 후의 상기 액정 분자의 상기 배향 방향이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 거의 평행한 방향으로 구동되는 액정 표시 장치에 있어서,

   상기 액정층 내에 형성되는 화소부 및 상기 제1 기판 상의 전극부의 적어도 한쪽에서, 상기 액정 분자의 상기 제 1 및 제 2 기판에 대하여 수직인 면내에서의 프리 틸트각이 90°미만인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과 대향하는 측에 배치한 제1 전극과,

   상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과 대향하는 측의 상기 제1 전극과 상이한 위치에 배치된 제2 전극과,

   상기 제1 전극 상에 배치한 제1 돌기부와,

   상기 제2 전극 상에 배치된 제2 돌기부를 더 가지며,

   또한 상기 액정 분자는 상기 제1 및 제2 돌기부에서 프리 틸트각을 형성하는 것을 특징으로 액정 표시 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과 대향하는 측에 제3 돌기부를 더 형성한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제1 기판과,

   상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판과,

   상기 제1 기판 상에 형성되어 상기 제1 기판에 거의 평행한 전계를 발생시키는 전극군을 가지며,

   상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 간극에 봉입되어 있는 액정층 내의 액정 분자의 상기 제1 기판 상의 상기 전극군에 의해 전계를 인가하지 않는 비구동 상태에서의 배향 방향이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 거의 수직한 방향이며, 또한 상기 비구동 상태로부터 상기 제1 기판에 거의 평행한 전계를 인가하는 구동 상태로 변화한 후의 상기 액정 분자의 상기 배향 방향이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 거의 평행한 방향으로 구동되는 액정 표시 장치에 있어서,

   상기 액정의 굴절률 이방성이 약 0.10보다 크고, 또한 상기 굴절률 이방성이약 0.25보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 액정을 구성하는 재질이 톨란계의 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.