KR100404164B1

KR100404164B1 - 액정 표시 소자 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100404164B1
Application number: KR10-2000-0023255A
Authority: KR
Inventors: 시미즈히데히사; 구사후까가오루
Original assignee: 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2003-11-01
Also published as: US6573966B1; KR20000077122A; TWI237715B; JP2000321587A

Abstract

넓은 시야각을 갖는 동시에, 시야각 전체에 걸쳐 높은 콘트라스트를 갖는 새로운 구조의 액정 표시 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.

서로 쌍을 이루는 제1 기판(3)과 제2 기판(4)과, 이러한 제1 기판(3)과 제2 기판(4) 사이에 삽입된 액정층(5)과, 제1 빗형 전극(1) 및 제2 빗형 전극(2)으로 이루어지는 스위칭 전극을 구비한다. 그리고, 바람직하게는 상기 스위칭 전극의 대향 전극을 구성하는 제1 빗형 전극(1)의 볼록형부(1-1)와 제2 빗형 전극(2)의 볼록형부(2-1) 사이에, 바람직하게는 이들 대향 전극의 중심 X에 대해 좌우 대칭으로 분극된 제1 도메인(6) 및 제2 도메인(7)을 형성한다.

Description

액정 표시 소자 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 액정 표시 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 In Plane Switching(이하, IPS라고 칭하기로 함) 구조의 액정 표시 소자에 관한 것이다.

최근에 공간 절약화 및 개인적인 사용이 증가함으로써, 랩탑 컴퓨터, 노트북 퍼스널 컴퓨터 혹은 소형 컬러 텔레비젼 등의 수요가 급속히 높아지고 있다. 이들에 사용되는 디스플레이에는 박형, 경량, 저구동 전압외에도 시야각이 넓고, 콘트라스트도 높다는 관점에서 IPS 구조의 액정 표시 소자가 이용되고 있다.

그러나, IPS 구조의 액정 표시 소자에서도 시야각 및 콘스트라스트가 완전하지는 않았다. 예를 들면, 시야각에 따라 표시 화면의 흑백이 반전하는 영역 즉 계조 반전 영역(gradation inversion region)이 존재한다. 또한, IPS 구조의 액정 표시 소자에서는 응답 속도가 느리다는 문제점도 있었다.

이러한 문제를 감안하여, 일본 특개평 제9-258269호 공보에서는 액정 표시 소자 중 스위칭 전극을 「"V"자」로 구부림으로써 계조 반전을 억제하는 방법이 개시되어 있다.

한편, IWD '97에서의 「A Vertically Aligned LCD Providing Super-High Image Ouality」 및 「A Novel Viewing Angle Technology for AM-LCDs」에는 액정층의 수직 배향을 이용하여 계조 반전을 방지하는 방법이 개시되고 있다.

그러나, 일본 특개평 제9-258269호 공보에 기재된 방법에서는 IPS가 종래에 가지고 있는 응답 속도가 느리다고 하는 문제를 해결할 수 없었다. 또한, 후자의 IWD '97에 기재된 방법에서는 광학 필름을 필요로 하고, 또한 고도한 프로세스 기술을 필요하였다. 그 결과, 수율 및 비용면에서 상당히 불리했었다.

본 발명은 넓은 시야각, 높은 콘트라스트 및 우수한 응답 속도를 갖는 새로운 구조의 액정 표시 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 액정 표시 소자는 적어도 서로 쌍을 이루는 제1 기판과 제2 기판과, 이 제1 기판과 제2 기판 간에 삽입된 액정층을 구비한다. 그리고, 상기 액정층은 상기 액정 표시 소자를 구동시킬 때, 상기 액정 표시 소자의 계조 반전을 보상하기 위한 2개의 도메인을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직한 형태로서 본 발명의 액정 표시 소자는 적어도 1쌍의 대향 전극을 구비하는 스위칭 전극을 구비한다. 그리고, 이 스위칭 전극의 대향 전극들간에 상기 계조 반전을 보상하기 위한 2개의 도메인을 구비한다.

또한, 바람직한 형태로서, 본 발명의 액정 표시 소자의 상기 계조 반전을 보상하기 위한 2개의 도메인은 각각 상기 스위칭 전극의 대향 전극 간의 중심에 대해 좌우 대칭으로 배향되어 있다.

도 1은 본 발명의 액정 표시 소자의 바람직한 형태의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 1의 (a)는 본 발명의 액정 표시 소자의 상부 평면도를 나타내고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 도시된 액정 표시 소자를 I-I선에 따라서 절취한 경우의 단면도를 나타내고 있다. 또한, 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는 모두 액정 표시 소자에 전압을 인가하여, 액정 표시 소자가 구동되는 상태를 나타내고 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 소자의 특징을 명확하게 설명하기 위해 도 1의 (a)에서는 기판을 생략하여 기재하고 있다.

도 1에 도시된 액정 표시 소자는 제1 기판(3) 및 제2 기판(4)을 구비하고, 이들 제1 기판(3)과 제2 기판(4) 사이에는 액정층(5)이 삽입되어 있다. 또한, 제1 기판(3) 상에는 스위칭 전극을 구성하는 제1 빗형 스위칭 전극(1) 및 제2 빗형 스위칭 전극(2)이 형성되어 있다. 그리고, 이들 전극의 빗살 부분(1-1 ∼ 1-3, 2-1 ∼ 2-2)이 서로 거의 평행하게 교차되어 스위칭 전극의 대향 전극을 구성하고 있다.

제1 빗형 스위칭 전극(1)의 빗살 부분(1-1)과 제2 빗형 스위칭 전극(2)의 빗살 부분(2-1) 등으로 형성되는 대향 전극 간에는 이들 대향 전극의 중심 X에 대해 좌우 대칭으로 배향한 제1 도메인(6) 및 제2 도메인(7)이 형성되고 있다.

도 12는 종래 기술에 대한 측정 데이터이며, 액정층이 단일 도메인만을 구비하는 IPS 구조의 액정 표시 소자의 비계조 반전 영역을 시야각에 대해 측정한 결과를 맵핑한 것이다. 레벨 0은 비계조 반전 영역, 즉 계조 반전이 전혀 관측되지 않는 것을 나타내고, 레벨치가 커짐에 따라서 보다 많은 계조 반전이 관찰되는 것을 나타내고 있다. 도 13은 본 발명의 IPS 구조의 액정 표시 소자의 비계조 반전 영역을 시야각에 대해 측정한 결과를 맵핑한 것이다.

도 12 및 도 13에서의 중심점 0은 액정 표시 화면의 한 점을 바로 위에서 본 경우의 계조 반전의 상태를 나타내고 있다. 그리고, 횡축 H는 시야가 상기 액정 표시 화면의 한 점의 바로 상측 방향으로부터 액정 표시 화면의 가로 방향으로 기운 경우의 계조 반전의 상태를 나타내고, 종축 V는 시야가 상기 액정 표시 화면의 한 점의 바로 상측 방향으로부터 액정 표시 화면의 상하 방향으로 기운 경우의 계조 반전의 상태를 나타내고 있다. 따라서, 횡축 H 및 종축 V에 의해서 상기 액정 표시 화면의 한 점에 대한 방향각, 즉 시야각을 나타내고 있는 것이다. 도 12 및 도 13으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 소자는 계조 반전이 전혀 없는 것을 알 수 있다.

이러한 원인에 대해서는 이하와 같이 생각할 수 있다. 단일의 도메인만을 구비하는 종래 기술의 액정층에서는 특정 방향에서 계조 반전이 생기게 된다. 도 12는 액정 분자가 시계 방향으로 회전하는 경우의 상태를 나타내고 있지만, 우측 상 및 좌측 하 시야각에서 계조 반전이 생기고 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 단일 도메인에서도 액정 분자를 반시계 방향으로 회전시키면, 계조 반전 영역은 좌측 위 및 우측 아래 시야각에서 생기고, 우측 위 및 좌측 시야각에서는 계조 반전이 생기지 않는다. 따라서, 2개의 도메인의 액정층에서는 경사 방향에서 보면 대부분의 경우, 어느 한쪽의 도메인이 계조 반전을 나타내지만, 도 13에서는 도시한 바와 같이 계조 반전이 전혀 보이지 않는다.

2 도메인의 액정층에서 계조 반전이 전혀 보이지 않은 이유를 또한 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14는 계조 반전이 없는 도메인 A, 계조 반전이 있는 도메인 B, 2개의 도메인 C, 즉 계조 반전이 없는 도메인과 계조 반전이 있는 도메인을 서로 보충한 것에서의 인가 전압과 휘도와의 관계를 나타내고 있다. 계조 반전이 있는 도메인 B에서는 저전압 영역에서 인가 전압이 증가함에 따라 휘도가 저하하는 부분, 즉 계조 반전부가 생기고 있는 것을 알 수 있다. 도 14에 도시한 바와 같이, 소정 시각 방향에서 계조 반전이 있는 도메인 B의 계조 반전부의 전압과 휘도간의 관계의 경사는 계조 반전이 없는 도메인 A의 경사보다도 항상 완만하다. 그 때문에, 2개의 도메인 C는 계조 반전이 없는 도메인 A의 경사에 의해 영향을 받아 계조 반전이 생기지 않게 된다.

도 1은 본 발명의 액정 표시 소자의 일례를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 액정 표시 소자에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 나타낸 맵.

도 3은 종래의 액정 표시 소자에서의 콘트라스트의 시야각 의존성을 나타내는 맵.

도 4는 본 발명의 액정 표시 소자의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 5는 본 발명의 액정 표시 소자에 보조 전극을 설치한 경우의 일례를 나타내는 평면도.

도 6은 도 5에 도시된 보조 전극의 바람직한 형태를 나타내는 평면도.

도 7은 도 5에 도시된 액정 표시 소자의 변형예를 나타내는 상부 평면도.

도 8은 동일하게 도 5에 도시된 액정 표시 소자의 변형예를 나타내는 상부 평면도.

도 9는 동일하게 도 5에 도시된 액정 표시 소자의 변형예를 나타내는 상부 평면도.

도 10은 동일하게 도 5에 도시된 액정 표시 소자의 변형예를 나타내는 상부평면도.

도 11은 본 발명의 액정 표시 소자에 보조 전극을 설치한 경우의 전체를 나타내는 사시도.

도 12는 종래의 액정 표시 소자에서의 계조 반전 영역의 시야각 의존성을 나타내는 맵.

도 13은 본 발명의 액정 표시 소자에서의 계조 반전 영역의 시야각 의존성을 나타내는 맵.

도 14는 액정 표시 소자에서의 인가 전압과 휘도와의 관계를 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1 빗형 전극

1-1, 1-2, 1-3 : 제1 빗형 전극의 빗살 부분

2 : 제2 빗형 전극

2-1, 2-2 : 제2 빗형 전극의 빗살 부분

3 : 제1 기판

3A : 제1 기판의 제2 기판과 대향하는 측의 주면

4 : 제2 기판

4A : 제2 기판의 제1 기판과 대향하는 측의 주면

5, 15, 25 : 액정층

6, 26 ; 제1 도메인

7, 27 : 제2 도메인

21-1, 21-2, 21-3 : 스위칭 전극

22 : 제1 보조 전극

23 : 제2 보조 전극

40 : 액정 표시 소자

41-1, 41-2 : 편광판

42-1, 42-1 : 유리 기판

43 : 게이트 라인

44 : 절연막

45 : 비정질 실리콘

46 : 데이터 버스 라인

47-1, 47-2 : 배향막

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 발명의 실시 형태에 따라 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 소자는 액정층(5) 중에 액정 표시 소자의 계조 반전을 보상하기 위한 2개의 도메인을 구비하고 있는 것이 필요하다. 그리고, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 빗형 스위칭 전극(1)의 빗살 부분(1-1)과 제2 빗형 스위칭 전극(2)의 빗살 부분(2-1) 등으로 형성되는 빗형 스위칭 전극의 대향 전극들 간에 상기 계조 반전을 보상하기 위한 2개의 도메인을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해서, 계조 반전의 보상 효과가 증대한다.

또한, 이 2개의 도메인은 대향 전극들 간의 중심, X에 대해 좌우 대칭으로 배향되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해서, 계조 반전의 보상 효과가 보다 향상된다.

또한 본 발명의 액정 표시 소자는 액정 표시 소자의 구동 시에 도 1에 도시한 바와 같은 구성을 채용할 필요가 있으며, 액정 표시 소자를 구동시키지 않는 경우의 액정 표시 소자의 구성은 특별히 한정되지는 않는다. 그러나, 도 4에 도시한 바와 같이, 액정 표시 소자를 구동시키지 않는 경우에는 액정층을 스위칭 전극의 길이 방향을 따라 거의 평행하게 배향시킴과 함께, 스위칭 전극이 형성된 제1 기판에 대해 경사지도록 배향시키는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 액정 표시 소자에서 액정 표시 소자를 구동시키지 않는 경우의 액정 표시 소자의 구성의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 4의 (a)는 구동시키지 않는 액정 표시 소자의 상부 평면도이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 도시된 액정 표시 소자를 II-II선에 따라서 절취한 단면도이다. 또, 도 1의 경우와 마찬가지로 도 4의 (a)에서는 기판을 생략하고 있다. 또한, 도 1의 액정 표시 소자와 동일 부분은 동일 부호를 이용하여 나타내고 있다.

도 4에 도시된 액정 표시 소자에서의 액정층(15)은 제1 빗형 전극(1)의 빗살 부분(1-1 ∼ 1-3) 및 제2 빗형 전극(2)의 빗살 부분(2-1 ∼ 2-2)과 거의 평행하게 배향되어 있다. 즉, 액정층(15)은 제1 빗형 전극(1) 및 제2 빗형 전극(2)으로 형성되는 스위칭 전극의 길이 방향으로 배향되어 있다. 또한, 액정층(15)은 제1 기판(3)에 대해 소정의 각도 θ(이하, 프리틸트각이라는 경우가 있다)를 이루어 경사져 있다.

도 4에 도시한 바와 같은 구성의 액정 표시 소자에서는, 액정층(15)에 소정의 전압을 인가하는 것만으로, 도 1에 도시한 바와 같은 2개의 도메인(6, 7)을 구비하는 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.

프리틸트각 θ의 크기는 특별히 한정되지는 않지만, 명확한 경계면(8)을 구비하는 2개의 도메인(6 및 7)을 형성하기 위해서는 1 ∼ 30도인 것이 바람직하고, 또한 3 ∼ 15도인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 액정의 배향 방향은 전극의 길이 방향과 거의 평행하다. 여기서 말하는 「거의 평행하다」란, 상기 액정의 배향 방향과 상기 전극의 길이 방향과의 이루는 각도가 상기 전극의 상기 프리틸트각 θ보다도 작은 각도를 의미하는 것이다.

또한, 액정층(15)에 인가되는 전압은 3 ∼ 20V 인 것이 바람직하고 또한 5 ∼ 15V인 것이 더욱 바람직하다.

도 4에 도시한 바와 같은 구성의 액정 표시 소자의 제조 방법에 대해서는 특별히 한정되지는 않는다. 그러나, 이하에 도시한 바와 같은 방법으로 제조함으로써 도 4에 도시된 구성의 액정 표시 소자를 용이하게 형성할 수 있다.

먼저, 스위칭 전극을 구성하는 제1 빗형 전극(1) 및 제2 빗형 전극(2)이 형성된 제1 기판(3) 및 제2 기판(4)의 서로 대향하는 주면(3A, 4A) 상에 각각 배향막(도시되지 않음)을 형성한다. 그 후, 이들 배향막 서로에 대향하는 주면 상에 대해 제1 빗형 전극(1) 및 제2 빗형 전극(2)의 빗살 부분(1-1 ∼ 1-3, 2-1 ∼ 2-2)에 따라 러빙 처리를 실시한다. 그리고, 이와 같이 러빙 처리가 실시된 배향막을 구비하는 제1 기판(3)과 제2 기판(4) 사이에 액정층을 삽입한다. 따라서, 도 4에 도시한 바와 같은 배향의 액정층(15)을 구비한 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.

종래의 IPS 방식에서는 배향막에 대한 러빙 처리를 전극에 대해 비스듬하게 행하지만, 전극이 소정의 두께를 가지므로 전극에 가까운 영역의 배향막에는 러빙롤(rubbing roll)이 충분하게 접촉하지 않으며, 전극 부근에 러빙 불량이 발생하기 쉬웠다. 그러나, 본 발명에서는 상기한 바와 같이 배향막의 러빙 처리를 제1 빗형 전극(1) 및 제2 빗형 전극(2)의 빗살 부분(1-1 ∼ 1-3, 2-1 ∼ 2-2)을 따라 행하므로, 전극 부근에 러빙 불량이 거의 발생하지 않는다. 이 때문에 전극 부근에서의 광 누설을 억제하여 완전한 흑색 상태를 실현할 수 있다.

도 2는 본 발명에서의 콘트라스트에 대한 시야각 특성, 도 3은 종래 기술에서의 콘트라스트에 대한 시야각 특성을 나타내고 있다. 본 발명에서는 콘트라스트가 현저하게 향상되었음을 알 수 있다.

배향막은 폴리이미드 등의 고분자 재료로 형성할 수 있다.

프리틸트각 θ의 크기는 사용하는 배향막의 재료 및 두께 등에 의존할 뿐 아니라 러빙 처리 조건에도 의존한다. 따라서, 상술한 바와 같은 범위의 프리틸트각 θ를 형성하기 위해서는 이들의 조건을 적절하게 선택하여 실시한다.

본 발명의 액정 표시 소자는 액정층내에 2개의 도메인을 구비하고 있기 때문에, 그 계면에는 계면 에너지가 발생한다. 특히, 도 1에 도시된 액정 표시 소자와 같이, 빗형 전극으로 구성되는 스위칭 전극의 대향 전극의 중심에 대해 좌우 대칭으로 분극된 제1 도메인(6)과 제2 도메인(7) 간에는 비교적 큰 계면 에너지가 발생한다.

한편, 도 1에 도시된 액정 표시 소자는 도 4에 도시된 액정 표시 소자의 액정층(15)에 상기 전압을 인가하여 형성하고 있다. 따라서, 도 1에 도시된 액정 표시 소자의 액정층(5)에 대한 전압 인가를 중지하면, 제1 도메인(6)과 제2 도메인(7)은 상기 계면 에너지를 소실시키기 위해 분극 방향을 동일 방향으로 배향시켜 안정된 상태가 되려고 한다. 즉, 비틀림을 완화시키는 힘 외에 상기 계면 에너지를 이용하여 액정 표시 소자는 도 1에 도시된 액정층(5)의 배향으로부터 도 4에 도시된 액정층(15)의 배향으로 되돌아간다.

이와 같이 본 발명의 액정 표시 소자는 액정층 내에 형성된 2개의 도메인의 계면 에너지를 이용하여 액정 표시 소자의 고속 스위칭을 행할 수 있다. 따라서, 상기 광범위한 시야각 및 높은 콘트라스트 외에도 고속 응답성을 달성할 수 있다.

이러한 계면 에너지를 이용한 고속 스위칭은 "V"자형 전극을 이용한 멀티 도메인이라도 가능하다. 그러나, 본 발명에 의해 도메인 경계의 길이를 매우 길게 할 수 있기 때문에 한층 더 스위칭의 고속화가 가능해진다.

도 1 및 도 4에 도시된 액정 표시 소자에서는 제1 빗형 전극(1) 및 제2 빗형 전극(2)으로 구성되는 빗형 스위칭 전극의 단부, 즉 빗살 부분(1-1 ∼ 1-3, 2-1 ∼ 2-2)의 부근 부분에서의 전계 강도가 불균일해져서 전계 강도적으로 불충분해지는 경우가 있다. 그 결과, 이러한 부분에서의 경계면(8)이 에너지적으로 매우 불안정해지는 경우가 있다.

이러한 상태에서 액정 표시 소자를 계속 구동시키면, 경계면(8)이 액정층(5) 전체에서 불안정해진다. 그 결과, 액정 표시 화면에서 잔상이 생기거나 계조 반전의 보상이 불충분해지는 경우가 생기고, 본 발명의 목적을 충분하게 달성할 수 없는 경우가 있다.

따라서, 도 1 및 도 4에 도시된 액정 표시 소자의 스위칭 전극을 구성하는 빗형 전극의 단부에 보조 전극을 설치하는 것이 바람직하다.

도 5는 액정 표시 소자의 스위칭 전극의 단부에 보조 전극을 설치한 경우의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 5에서는 보조 전극의 구성 등을 명확하게 설명하기 위해 스위칭 전극의 구성을 도 1 및 도 4의 구성 대신에 간략한 구성으로 나타내고 있다.

도 5에 도시된 액정 표시 소자에서는 스위칭 전극(21-1 ∼ 21-3)의 단부에 제1 보조 전극(22) 및 제2 보조 전극(23)이 설치되어 있다. 또한, 이들 스위칭 전극 간에 액정층(25)이 존재한다. 그리고, 이 액정층(25) 내에는 이들 서로에 대향하는 스위칭 전극의 중심 Y에 대해 좌우 대칭으로 분극된 제1 도메인(26) 및 제2 도메인(27)이 형성되어 있다.

제1 보조 전극(22) 및 제2 보조 전극(23)의 구성은 상기 목적을 달성할 수 있는 것이면 특별히 한정되지는 않는다.

도 6은 보조 전극의 바람직한 형태를 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 보조 전극은 도 6의 (a)에 도시된 상측 보조 전극(31)과 도 6의 (b)에 도시된 하측 보조 전극(32)으로 이루어진다. 이러한 상측 보조 전극(31)은 양단부에 볼록부(33A)를 구비하는 T자형 보조 전극(33)과 막대 형상 보조 전극(34)으로 이루어진다. 하측 보조 전극(32)은 중앙부에 볼록부(35A)를 구비하는 "U"자형 보조 전극(35)과 중앙부에 오목부(36A)를 구비하는 오목형 보조 전극(36)으로 이루어진다. 그리고, 실제로 보조 전극으로서 사용하는 경우에는 상측 보조 전극(31)과 하측 보조 전극(32)을 절연막을 개재시켜 적층한다.

따라서, 도 6에 도시된 보조 전극을 이용하는 경우, 도 5에 도시된 제1 보조 전극(22)은 T자형 보조 전극(33)과 "U"자형 보조 전극(35)이 그 볼록부(33A, 35A)가 교대로 돌출하도록 적층된 구성을 나타낸다. 또한, 도 5에 도시된 제2 보조 전극(23)은 막대 형상 보조 전극(34) 및 오목형 보조 전극(36)이 적층된 구성을 나타낸다.

제1 보조 전극(22) 및 제2 보조 전극(23)을 상기한 바와 같은 구성으로 함으로써, 스위칭 전극(21-1 ∼ 21-3)의 단부에서의 전계 강도가 보다 균일해진다. 따라서, 제1 도메인(26)과 제2 도메인(27)과의 경계면(28)은 에너지적으로 매우 안정된 상태가 되며, 전술한 액정 표시 화면의 잔상 등의 문제를 피할 수 있다.

또한, 도 6에서는 스위칭 전극(21-2)이 제1 보조 전극(22)을 구성하는 T자형 보조 전극(33) 및 제2 보조 전극을 구성하는 막대 형상 보조 전극(34)과 연속하여 형성되어 있다. 또한, 스위칭 전극(21-1, 21-3)이 제1 보조 전극(22)을 구성하는 "U"자형 보조 전극(35) 및 제2 보조 전극(23)을 구성하는 오목형 보조 전극(36)과 연속하여 형성되어 있다.

이와 같이, 보조 전극을 스위칭 전극과 연속하여 형성하여 동일한 전극을 구성함으로써 보조 전극 및 스위칭 전극의 제작 공정이 간략화된다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 보조 전극의 변형예를 보여준다.

도 5에 도시된 구성 대신에, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같은 구성을 채용하여도 본 발명의 액정 표시 소자로서 충분한 효과를 발휘할 수 있다.

도 11은 보조 전극을 구비한 본 발명의 액정 표시 소자의 전체 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 11에 도시된 액정 표시 소자(40)는 유리 기판(42-1) 상에 게이트 라인(43)과 하측 보조 전극(32)이 형성되며, 또한 게이트 라인(43)과 하측 보조 전극(32) 상에 절연막(44)이 형성되어 있다. 이 절연막(44) 상에는 데이터 버스 라인(46)이 형성되며, 비정질 실리콘(45)을 통하여 절연막(44) 상에 상측 보조 전극(31)이 형성되어 있다. 한편, 유리 기판(42-2) 상에는 배향막(47-1, 47-2)이 형성되며, 이들의 배향막들 간에 액정층(25)이 삽입되어 있다. 그리고, 이들 유리 기판(42-1, 42-2)이 적층되어 액정 표시 소자(40)를 구성하고 있다.

또한, 유리 기판(41-1, 41-2)의 외측에는 편광판(41-1, 41-2)이 설치되어 있다.

본 발명의 액정 표시 소자의 구동 방법은 특별히 한정되지는 않는다. 액티브 매트릭스 방식, STN 모드를 이용한 방식, 직접 구동 방식 및 빔 어드레스 방식 모두 사용할 수 있다. 그러나, 도 1 및 도 4에 도시된 제1 기판(3) 상에 TFT 소자 등의 비선형 능동 소자를 설치하고, 액티브 매트릭스 방식을 이용하는 것이 바람직하다. 이에 의해서, 고화질, 고밀도 및 대용량의 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.

또한, 도 1 및 도 4에 도시된 제2 기판(4)측에 컬러 필터를 설치할 수 있다. 이에 의해서, 컬러 표시가 가능한 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 액정 표시 소자의 구체예를 나타낸다.

<실시예>

본 실시예에서는 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같은 액정 표시 소자를 제작하였다.

스위칭 전극으로서는 전극폭 d가 5㎛, 대향 전극 간의 거리 r이 10㎛, 길이 L이 1㎝인 빗형 스위칭 전극(1 및 2)을 이용하였다. 또한, 제1 기판(3)과 제2 기판(4)과의 거리를 5㎛로 설정하였다. 또, 액정층(5 및 15)으로서는 IPS용으로서 굴절률 이방성 Δn≒0.07의 P형 액정 재료를 이용하였다.

액정층(15)의 프리틸트각 θ는 배향막으로서 두께 약 0.1㎛의 폴리이미드를 이용하고, 이것에 90도의 각도로 러빙 처리를 행함으로써 5도가 되도록 하였다. 또한, 이러한 러빙 처리에 의해서 액정층을 빗형 스위칭 전극의 길이 방향과 거의평행하게 배향시켰다.

이러한 액정 표시 소자에 전압을 인가하고 액정층의 배향 상태를 광학 현미경으로 조사하였다. 그 결과, 액정층내에서 2개의 도메인이 관찰되었다.

또한, 이 때의 시야각 전체에 대한 콘트라스트를 조사하였다. 그 결과, 도 2에 도시한 바와 같은 콘트라스트맵이 얻어지며, 최대 및 최소의 콘트라스트비는 350 : 1인 것이 판명되었다. 또한, 인가 전압을 제거하여 액정 표시 소자의 응답 속도를 조사한 결과 43msec였다.

<비교예>

본 비교예는 실시예와 동일한 구성의 액정 표시 소자를 이용하였다. 단지, 배향막에 대한 러빙 처리를 도 1에 도시된 제1 빗형 전극(1)의 빗살 부분(1-1 ∼ 1-3) 등에 대해 75도로 행하고, 액정층의 배향을 상기 빗살 부분(1-1) 등에 대해 75도로 배향시켜 빗형 스위칭 전극의 길이 방향과 거의 평행하게 배향시키지는 않았다. 또한, 액정층의 프리틸트각 θ를 5도로 설정하였다.

이러한 액정 표시 소자에 전압을 인가하고, 실시예와 마찬가지로 하여 분극의 상태를 조사한 결과 단일 도메인만이 형성되고 있었다. 또한, 전극단에서 광 누설이 발생되는 것이 판명되었다.

또한, 이 때의 시야각 전체에 대한 콘트라스트를 조사하였다. 그 결과, 도 3에 도시한 바와 같은 콘트라스트맵이 얻어지며, 최대 및 최소의 콘트라스트비는 200 : 1인 것이 판명되었다. 또한, 인가 전압을 제거하여 액정 표시 소자의 응답 속도를 조사한 결과, 50msec였다.

이상, 실시예 및 비교예로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 소자는 시야각 전체에 걸쳐 높은 콘트라스트를 가지는 동시에, 높은 응답 속도를 갖는 것을 알 수 있다.

이상, 구체예를 예로 들어 본 발명을 발명의 실시 형태에 따라 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 내용에 한정되지는 않고, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이나 변형이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 소자는 계조 반전을 보상하기 위한 2개의 도메인을 갖는 액정층을 구비하고 있으므로, 넓은 시야각에 걸쳐 높은 콘트라스트를 얻을 수 있다.

또한, 2개의 도메인 간에 발생하는 계면 에너지를 이용하여 액정층의 스위칭을 행하고 있으므로 응답 속도가 매우 높은 스위칭을 행할 수 있다.

Claims

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적어도 서로 쌍을 이루는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 삽입된 액정층을 구비한 액정 표시 소자에 있어서,

적어도 한쌍의 대향 전극을 구비하는 스위칭 전극을 구비하고,

상기 액정층은 상기 액정 표시 소자를 구동시킬 때, 상기 액정 표시 소자의 계조 반전을 보상하기 위한 2개의 도메인을 상기 스위칭 전극의 대향 전극들 사이에 갖는 액정 표시 소자.
제2항에 있어서, 상기 계조 반전을 보상하기 위한 상기 2개의 도메인은 각각 상기 스위칭 전극의 상기 대향 전극들간의 중심에 대해 좌우 대칭으로 배향되어 있는 액정 표시 소자.
적어도 서로 쌍을 이루는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 삽입된 액정층과, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 대향하는 측의 주면 상에 형성된 적어도 한쌍의 대향 전극을 구비하는 스위칭 전극을 구비한 액정 표시 소자에 있어서,

상기 액정층을 상기 스위칭 전극의 길이 방향과 거의 평행하게 배향시킴과 함께, 상기 제1 기판의 주면에 대해 경사지도록 배향시키는 액정 표시 소자.
제4항에 있어서, 상기 액정층의 상기 제1 기판에 대한 경사 각도가 1 ∼ 30도인 액정 표시 소자.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 스위칭 전극은 복수의 빗형 스위칭 전극으로 이루어지며, 상기 빗형 전극의 빗살 부분이 서로 거의 평행하게 교차하여, 상기 스위칭 전극의 상기 대향 전극을 구성하는 액정 표시 소자.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 기판의 주면 상에 비선형 능동 소자를 형성하고, 상기 비선형 능동 소자에 의해서 상기 액정층을 구동시키는 액정 표시 소자.
제7항에 있어서, 상기 비선형 능동 소자는 TFT 소자인 액정 표시 소자.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제2 기판측에 컬러 필터를 형성한 액정 표시 소자.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 액정층은 액정 표시 소자를 구동시킬 때, 상기 스위칭 전극의 대향 전극들 사이에 계조 반전을 보상하기 위한 2개의 도메인을 갖는 액정 표시 소자.
제10항에 있어서, 상기 계조 반전을 보상하기 위한 상기 2개의 도메인은 각각 상기 스위칭 전극의 상기 대향 전극들 간의 중심에 대해 좌우 대칭으로 배향되어 있는 액정 표시 소자.
제11항에 있어서, 상기 스위칭 전극의 양 단부에서의 경계면을 안정적으로 형성하기 위한 보조 전극이 상기 스위칭 전극의 양 단부에 제공되며, 상기 경계면은 상기 계조 반전을 보상하기 위한 상기 2개의 도메인 사이에 위치하는 액정 표시 소자.
제12항에 있어서, 상기 보조 전극은 절연막을 개재시켜 복수의 전극을 적층하여 이루어지는 액정 표시 소자.
제13항에 있어서,

상기 스위칭 전극의 한 단부에 설치된 상기 보조 전극은 적어도 하나의 오목부를 구비하는 복수의 요철 보조 전극들이 적층되어 이루어지며, 상기 복수의 요철 보조 전극의 볼록부는 적층 방향으로 교대로 돌출되어 있는 액정 표시 소자.
제14항에 있어서, 상기 스위칭 전극의 한 단부에 설치된 상기 보조 전극은 양 단부에 볼록부를 구비하는 T자형 보조 전극과 중앙부에 볼록부를 구비하는 "U"자형 전극을 적층하여 이루어지는 액정 표시 소자.
제15항에 있어서, 상기 스위칭 전극의 다른 단부에 설치된 상기 보조 전극은 막대 형상 보조 전극과 중앙부에 오목부를 구비하는 오목형 보조 전극이 각각 상기 T자형 보조 전극과 상기 "U"자형 보조 전극과 대응하도록 적층되어 이루어지는 액정 표시 소자.
제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빗형 스위칭 전극 및 상기 보조 전극은 연속하여 형성되어 동일한 전극을 구성하는 액정 표시 소자.
적어도 서로 쌍을 이루는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 삽입된 액정층과, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 대향하는 측의 주면 상에 형성된 적어도 한쌍의 대향 전극을 구비하는 스위칭 전극을 구비한 액정 표시 소자의 제조 방법에 있어서,

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 서로 대향하는 측의 주면 상에 각각 배향막을 형성하는 단계;

상기 배향막의 서로 대향하는 측의 주면에 대해 상기 스위칭 전극의 길이 방향을 따라 러빙 처리를 실시하는 단계;

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 액정층을 삽입하는 단계; 및

상기 액정층을 상기 스위칭 전극의 길이 방향과 거의 평행하게 배향시킴과 함께, 상기 제1 기판의 주면에 대해 경사지도록 배향시키는 단계

를 포함하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 액정층의 상기 제1 기판에 대한 경사 각도가 1 ∼ 30도인 액정 표시 소자의 제조 방법.
적어도 서로 쌍을 이루는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 삽입된 액정층과, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 대향하는 측의 주면 상에 형성된 적어도 한쌍의 대향 전극을 구비하는 스위칭 전극을 구비한 액정 표시 소자의 스위칭 방법에 있어서,

상기 스위칭 전극의 대향 전극들 사이에 형성되며, 상기 스위칭 전극의 대향 전극들 간의 중심에 대해 좌우 대칭으로 분극된 분극 구조를 나타내는 2개의 도메인의 계면 에너지에 의해 상기 액정층의 배향을 변화시키는 단계

를 포함하는 액정 표시 소자의 스위칭 방법.