KR100431910B1 - 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 및 액정 조성물질 - Google Patents

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히또시 오아꾸
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 직류 전압의 인가 후에 잔존하는 잔상을 억제하는 것이다. 액정층의 액정 분자는 마이너스의 유전률 이방성을 가짐과 동시에, 해리성 기를 갖는 도펀트를 상기 액정층 중에 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 및 액정 조성물질 {Active Matrix Type Liquid Crystal Display Device and Liquid Crystal Composition Materials}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 소위 인플레인ㆍ스위칭 방식으로불리는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 한쌍의 기판 사이에 협지된 액정층의 액정 분자에 전계를 인가하여 액정의 배향 방향을 변화시켜 그에 따라 발생하는 액정층의 광학 변화를 이용하여 표시를 한다.
종래의 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치는 액정에 인가하는 전계의 방향이 액정을 협지하는 기판면에 거의 수직인 방향으로 설정되어 액정층의 광선광성을 이용하여 표시하는 트위스티드 네마틱 (TN) 표시 방식으로 대표된다.
한편 빗살 전극을 사용하고 액정에 인가하는 전계의 방향을 기판면에 거의 평행으로 하고 액정의 복굴절성을 이용하여 표시를 하는 인플레인ㆍ스위칭 방식 (In-Plane Switching: IPS)의 액정 표시 장치가 특공소 63-21907호 공보, 미국 특허 제4,345,249호, WO91/10936, 특개평 6-160878호 공보 등에 의해 제안되고 있다.
이 인플레인ㆍ스위칭 방식은 종래의 TN 방식에 비해 시야각이 넓고, 부하 용량이 작다는 등의 이점이 있으며 TN 방식으로 교대하는 새로운 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치로서 최근 급속히 진보하고 있는 기술이다.
IPS 방식에 있어서는, 저널 오브 어프라이드 피직스, 1997, Vol. 82, No. 2, 제528쪽 내지 제535쪽 (M. oh-e, M. Yoneya, and K. Kondo, JOURNAL OF APPLIEDPHYSICS, 1997, Vo1. 82, No. 4, 528-535)에 밝혀진 것과 같이 액정이 마이너스의 유전 이방성을 갖는 경우에 플러스의 유전 이방성의 액정에 비하여, 보다 완전한 인-플레인ㆍ스위칭을 실현할 수가 있다. 또 마이너스의 유전률 이방성을 갖는 액정은 액정 분자의 장축 방향의 유전률에 대하여 그와 직교하는 단축 방향의 유전률쪽이 크고, 또한 플러스의 유전률 이방성을 갖는 액정은 액정 분자의 장축 방향의 유전률에 대하여 그와 직교하는 단축 방향의 유전률쪽이 작다.
이러한 완전한 인-플레인ㆍ스위칭의 실현은 중간조를 포함시킨 액정 표시 장치의 시야각 확대를 보다 완전한 것으로 한다. 따라서, IPS 방식에 사용하는 액정에 대하여 상기 관점으로부터는 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정이 바람직하다.
전술한 IPS 방식으로서는 상기 쌍을 이루는 기판의 한쪽의 표면내에 설치된 스트라이프형의 불투명 금속 빗살 전극을 사용하고 있다.
그러나 최근 빗살 전극을 불투명 금속 전극으로 바꿔 ITO (Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전 물질에 의해 형성하고 또한 이 빗살 전극의 배치의 피치를 종래의 IPS 방식보다 짧은 피치로 배치하여, 또한 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료를 사용함으로써 빗살 전극의 테두리 부분에 형성되는 전계만이라도 이 투명 빗살 전극의 상부에 존재하는 액정의 전부를 배향 변화시킬 수 있도록 하여, 투과율 및 개구율을 개선하는 IPS 방식의 일종이 제안되고 있다.
상기 제안에 관한 문헌은 예를 들면 (S. H. Lee, S. L. Lee and H. Y. Kim, 아시아 디스플레이, 1998, pp. 371-374) 및 (S. H. Lee, S. L. Lee, H. Y. Kim andT. Y. Eom, SID digest, 1999, pp. 202-205)를 예로 들 수 있다.
상기 문헌에서는 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료와 단피치 투명 빗살 전극을 조합한 IPS 방식으로서는, TN 방식에 가까운 투과율이 IPS 방식과 동등한 넓은 시야각 특성을 유지한 채로 가능해진다는 것이 보고되고 있다.
액정 표시 장치에 있어서는, 직류 전압이 중첩된 액정 구동 전압 파형이 액정층에 인가된 경우, 그 직류 전압을 제거한 후에도 액정층 중에 직류 전압 (직류 오프셋 전압)이 잔류하는 것이 알려져 있다.
그리고 마쓰모또 마사가즈 편저의 「액정 디스플레이 기술」(산업 도서 주식회사 발행, 1996)의 제2장의 제70쪽 내지 제73쪽에 논해진 것과 같이 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치로는 통상의 액정 구동에 있어서도 직류 전압의 중첩된 구동 전압 파형이 액정층에 인가되는 것은 액정 표시 장치의 액티브 구동 소자의 구조상발생될 수 있으며, 계조 표시를 하는 경우 등, 직류 전압의 중첩 현상을 완전히 방지하는 것은 곤란하다. 이러한 현상은 종래의 TN 방식 및 IPS 방식의 모두에 공통된다.
상기 잔류한 직류 전압은 TN 방식이나 IPS 방식에 상관없이 액정 표시 장치에서의 휘도에 영향을 주며 직류 전압이 인가된 부분과 인가되지 않은 부분과의 사이, 또는 인가 직류 전압의 강도가 다른 부분 사이에서 휘도차를 생기게 한다.
따라서 예를 들면 통상의 구동 조건으로 문자나 도형을 장시간 표시할 경우 표시를 소거한 후에도 먼저 표시한 문자나 도형이 잠시 동안 표시된다고 하는 현상을 발생시키게 된다.
그 결과 표시의 균일성은 손상된다. 이러한 현상은 액정 표시 장치에 있어서의 '잔상'이라 불리고 있고, 발현 후 시간의 경과와 함께 서서히 강도는 약해져 최종적으로는 소실되지만 사람의 눈에 보이지 않게 되기까지 30 분간 이상이나 시간이 걸릴 경우가 있다.
직류 전압이 인가된 경우에 액정층에 직류의 오프셋 전압이 잔류하는 메카니즘에 관하여는 신학기보(信學技報) EID 96-89 (1997-01)의 제29쪽 내지 제34쪽에 의해, 종래 TN 방식을 예로 들어 액정층 중의 이온의 거동에 의해 설명하는 모델이 제안되고 있다.
이 모델에 의하면 액정층 중에 직류 전압이 잔류하는 원인으로서 배향막에 충전된 직류 전압과 이온의 액정 배향용 배향막으로의 흡착을 생각한다. 그리고 몇분 정도의 직류 전압의 잔류는 배향막의 충전과 완화에 기인하고 그 이상의 매우 긴 직류 전압의 잔류는 이온의 배향막으로의 흡착이 원인이라고 결론짓고 있다.
IPS 방식으로서는 TN 방식에 비하여 잔상의 발생이 비교적 많다. TN 방식의 경우 화소 전극과 대향 전극 사이에는 액정 배향 제어층과 액정층만 존재하며, 전계는 화소 전극, 액정 배향 제어층, 액정층, 액정 배향 제어층, 대향 전극의 순으로 걸린다.
한편 IPS 방식의 경우, 화소 전극 및 대향 전극의 사이에 액정층과 액정 배향 제어층 외에 절연막이 있으며 전계는 화소 전극, 액정 배향 제어층, 액정층, 액정 배향 제어층, 절연막, 대향 전극의 순으로 걸린다.
즉, TN 방식의 경우, 직류 전압의 잔류는 배향막만을 생각하면 되지만, IPS방식의 경우, 배향막과 절연막의 충전과 완화가 있기 때문에 TN 방식에 비해 잔상이 발생되기 쉽다고 생각된다.
TN 방식의 경우라도 화소 전극 또는 대향 전극상에 절연층을 배치하고 전계의 이러한 화소 전극과 대향 전극 사이에 절연층을 낀 경우에는 잔상이 발생하기 쉽다.
그러나, 화소 전극과 대향 전극 상의 부분에 있는 절연막에 구멍을 뚫어 화소 전극, 액정 배향 제어층, 액정층, 액정 배향 제어층, 대향 전극의 순으로 전계가 걸리도록 하면, 잔상의 발생을 억제할 수 있다.
배향막의 충전과 그 완화에 기인하는 직류 전압의 잔류 현상에 대해서는 특개평 7-159786호 공보에 의해 배향막 및 액정의 유전률과 비저항을 최적화함으로써 억제하는 방법이 제안되고 있다. 배향막과 절연막의 충전과 완화를 빠르게 하여 잔상을 저감시키기 위해서는 액정의 저비 저항화가 효과적이다.
액정의 저비 저항화는 액정의 비저항을 저하시키는 물질을 첨가함으로써 달성할 수 있다. 예를 들면 액정중에 산화성 화합물을 첨가하는 것으로 액정의 비 저항이 조정 가능하다는 것이 특개평 11-302652호 공보에 의해 제안되고 있다.
그러나 유전률 이방성이 플러스인 액정 재료를 사용한 IPS 방식 및 유전률 이방성이 플러스인 액정 재료와 단피치 투명 빗살 전극을 조합한 IPS 방식에 있어서 상기한 산화성 화합물을 포함하는 액정을 사용할 경우, 잔상은 문제가 되지 않는다.
그러나 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료를 사용한 IPS 방식 및 유전률이방성이 마이너스인 액정 재료와 단피치 투명 빗살 전극을 조합한 IPS 방식에 있어서는 상기 산화성 화합물을 사용하여도 잔상 발생은 완전히 개선되는 것은 아니다.
상기 산화성 화합물은 유전률 이방성이 플러스인 액정 재료에 유사한 분자 구조를 갖고 있다. 즉, 분자 장축 방향의 양말단의 하나가 알킬기나 알콕시기와 같은 무극성 또는 극성의 매우 약한 기 이외의 극성을 갖는 기로 이루어진다.
다른 한쪽이 시아노기나 불소기와 같은 극성이 높은 기로 이루어지며, 분자 단축 방향보다도 분자 장축 방향에서 보다 강하게 분극되어 있다.
또한 유전률 이방성이 플러스인 액정 분자도 분자 단축 방향보다는 분자 장축 방향에서 더 분극되어 있다. 이와 같이 유전률 이방성이 플러스인 액정 재료와 이러한 산화성 화합물은 둘다 분자축 방향과 분극 방향이 일치하고 있다. 이 때문에 효율적으로 잔류한 직류 전압을 완화시킬 수 있다고 생각된다.
그러나 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료의 경우, 분자 장축 방향의 양말단이 알킬기나 알콕시기 같은 무극성 또는 극성이 매우 약한 기로 이루어지고 있고, 또한 분자 단축 방향의 한쪽은 시아노기나 불소기와 같은 극성이 높은 기로 이루어지고 있기 때문에 분자 장축 방향보다도 분자 단축 방향에서 보다 강하게 분극되어 있다.
이와 같이 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료와, 유전률 이방성이 플러스인 액정 재료에 유사한 분자 구조를 갖는 산화성 화합물로서는 분자축 방향과 분극 방향이 일치하지 않는다. 이 때문에 잔류한 직류 전압을 효율적으로 완화할 수없다고 생각된다.
본 발명은 상기 여러 가지 과제를 해소하기 위한 것이며, 그 목적은 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료를 사용하는 IPS 방식, 및 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료와 단피치 투명 빗살 전극을 조합한 IPS 방식에 있어서, 직류 전압의 인가 후에 잔존하는 표시의 불균일한 상태, 즉 잔상이 발생하기 어려운 IPS 방식 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 유전률 이방성이 플러스인 액정 재료를 사용한 경우라도 해리성의 도펀트를 첨가하여 전극 형상을 고안하는 것으로 잔상이 발생되기 어려운 IPS 방식 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 제공한다.
도 1은 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치의 액정 표시부의 한 화소와 그 주변의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 절단선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III 절단선에 따른 박막 트랜지스터 TFT의 단면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 절단선에 따른 축적 용량 cstg 형성부의 단면도이다.
도 5는 인가 전계 방향과 러빙 방향 및 편광판 투과축의 관계의 설명도이다.
도 6은 표시 패널의 매트릭스 주변부의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 좌측에 게이트 신호 단자를 우측에 외부 접속 단자가 없는 패널 테두리 부분의 설명도이다.
도 8은 게이트 단자 GTM과 게이트 배선 GL의 접속부 부근의 구조의 한 예를나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 9는 드레인 단자 DTM과 드레인 신호선 DL과의 접속부 부근의 구조의 한 예를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 10은 대향 전극 단자 CTM과 공통 버스 라인 CB 및 공통 전압 신호선 CL의 접속부 부근의 구조의 한 예를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 11은 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치의 매트릭스부와 그 주변을 포함하는 회로도이다.
도 12는 본 발명의 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치의 구동 파형의 설명도이다.
도 13은 액정 표시 패널에 주변의 구동 회로를 실장한 상태를 나타내는 상면도이다.
도 14는 기판 SUB1 쪽의 제조 공정의 설명도이다.
도 15는 도 14에서 연결되는, 기판 SUB1 쪽의 제조 공정의 설명도이다.
도 16은 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치의 액정 표시부의 다른 실시예의 한 화소를 나타내는 평면도이다.
도 17은 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치의 액정 표시부의 다른 실시예의 한 화소를 나타내는 평면도이다.
도 18은 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치의 액정 표시부의 다른 실시예의 한 화소를 나타내는 평면도이다.
도 19는 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치의 액정 표시부의 다른 실시예의 한 화소를 나타내는 평면도이다.
도 20은 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치의 액정 표시부의 다른 실시예의 한 화소를 나타내는 단면도이다.
도 21은 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치의 액정 표시부의 다른 실시예의 한 화소를 나타내는 단면도이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 액정 표시 장치는, 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 협지한 액정층과, 상기 한쌍의 기판과 상기 액정층의 사이에 배치하여 상기 액정층의 액정 분자의 배향 방향을 규정하는 배향막과, 상기 액정층에 전압을 인가하는 화소 전극과 대향 전극을 가지며, 상기 액정층의 액정 분자가 마이너스 유전률 이방성을 가짐과 동시에, 해리성 기를 갖는 도펀트를 상기 액정층 중에 포함하는 것이다.
이 액정 표시 장치에 의하면 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료에 해리성 기를 갖는 도펀트를 포함하기 때문에, 잔상의 저감된 액정 표시 장치의 제공이 가능해진다.
또한 적어도 한쪽이 투명한 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판의 상호 대향하는 면상에 형성된 액정 배향 제어층과, 상기 한쌍의 기판 사이에 상기 액정 배향 제어층 (배향막)에 접촉하도록 하여 배치된 유전률 이방성이 마이너스인 액정 조성물로 이루어지는 액정층과, 상기 한쌍 중의 한쪽 기판에 절연막을 통해 형성된 화소 전극 및 대향 전극과, 상기 화소 전극과 대향 전극에 접속된 액티브 소자를 포함하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정층에 분자 단축 방향에만 해리성 기를 갖고, 또한 분자축 방향의 양말단에 알킬기 또는 알콕시기가 있는 도펀트를 포함시켰다.
이 액정 표시 장치에 의하면, 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료와 분자단축 방향에만 해리성 기를 갖는 도펀트의 분자축 방향과 분극 방향이 일치하고 있다.
따라서, 잔류한 직류 전압을 효율적으로 완화시킬 수 있고, 잔상이 저감된 액정 표시 장치의 제공이 가능해진다.
또한, 여기서 해리성 기를 갖는 도펀트란 산성 해리 물질 또는 염기성 해리 물질을 말하며, 극성 용매 중에서 스스로 해리하여 H+이온을 발생시키는 또는 물과 반응하여 OH-이온을 발생시키는 물질을 말한다.
구체적으로는 카르복실산 (무수물을 포함한다), 아미드, 아민, 알코올 등의 물질을 의미한다. 이러한 물질을 액정 중에 첨가하면 액정 중의 이온 농도가 상승하여 비저항을 저하시킨다.
화소 전극 및 대향 전극은 ITO 등의 투명 전극으로 하고 화소 전극 및 대향 전극과의 사이의 전기적 절연을 투명 절연막으로 확보하는 것이 바람직하다. 예를 들면 화소 전극은 단피치 투명 빗살 전극으로 하고 대향 전극은 베타 전극으로 할 수 있다. 또한 투명 절연막은 예를 들면 IZO, 질화 규소, 산화 티타늄, 산화규소 및 이들의 혼합물에 의해 구성할 수 있다.
도펀트는 하기 구조를 갖고 있으면 잔류한 직류 전압을 효율적으로 완화할 수 있고 잔상이 저감된 액정 표시 소자의 제공이 가능해진다. 하기의 구조를 갖고 있는 도펀트는 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료에 유사한 분자 구조를 갖고 있다.
즉, 분자 장축 방향의 양말단이 알킬기나 알콕시기 같은 무극성 또는 극성이 매우 약한 기 이외의 극성을 갖는 기로 이루어진다.
또한, 분자 단축 방향에 해리성 기를 갖기 때문에 분자 단축 방향에서 보다 강하게 분극되어 있다.
유전률 이방성이 마이너스인 액정 분자도 분자 장축 방향보다는 분자 단축 방향에서 분극되어 있다.
유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료와 하기의 구조를 갖는 도펀트는 함께 분자축 방향과 분극 방향이 일치하고 있다.
이 때문에 잔류한 직류 전압을 효율적으로 완화할 수 있다.
식 중, Y1은 COOH, -CONH2, -NH2, -OH, -NHR, -NR2중 어느 하나이고,
Y2는 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
Y3은 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
Y4는 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
X1은 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
X2는 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
A1은 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
A2는 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
R1은 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이고,
R2는 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이다.
또한 도펀트는 하기의 구조를 갖고 있으면 더욱 효율적으로 잔류한 직류 전압을 완화할 수 있고, 잔상이 저감된 액정 표시 소자를 제공할 수 있다. 하기의 구조를 갖고 있는 도펀트는 유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료에도 유사한 분자 구조를 가지고 있다. 즉, 분자 장축 방향의 양말단이 알킬기나 알콕시기와 같은, 무극성 또는 극성이 매우 약한 기 이외의 극성을 갖는 기로 이루어지고 있다.
또한 본 명세서에 있어서의 단결합이란 그것이 없는 경우를 의미한다. 예를 들면 X1에서는 X1이 단결합이란, 벤젠환-Al-R1이 형성됨을 의미한다.
또한 분자 단축 방향의 한쪽에만 해리성이 높은 기 또는 극성이 높은 기로 이루어지기 때문에 분자 장축 방향보다도 분자 단축 방향에서 보다 강하게 분극되어 있다. 마이너스의 액정 재료도 분자 단축 방향의 한쪽만이 시아노기나 불소기 같은 극성이 높은 기로 이루어지므로 분자 장축 방향보다도 분자 단축 방향에 보다 강하게 분극되어 있다.
유전률 이방성이 마이너스인 액정 재료와 하기의 구조를 갖는 도펀트는 둘다 분자축 방향과 분극 방향이 일치한다. 이 때문에 효율적으로 잔류한 직류 전압을 완화시킬 수 있다.
식 중, Y1은 COOH, -CONH2, -NH2, -OH, -NHR, -NR2중 어느 하나이고,
Y2는 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
X1은 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
X2는 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
A1은 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
A2는 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
R1은 수소, 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이고,
R2는 수소, 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이다.
액정 도펀트의 함유량은 1OO ppm (1×1O-4중량%) 이상, 1OOO ppm 이하인 것이 바람직하다. 액정에 액정이 아닌 것을 넣으면 액정으로서의 특성 (액정성)이저하되며, 액정이 아닌 것을 지나치게 넣으면 액정으로서 행동하는 온도 영역이 좁아진다. 본 발명에서는 액정에 1OO ppm 이상, 1OOO ppm 이하의 상기 도펀트를 함유시킴으로써, 액정의 액정성의 저하를 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 구성하는 허용 범위내에 억제하면서 잔상을 저감시킬 수 있으며 우수한 액정 특성을 구비하여 잔상이 저감된 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
액정의 비저항은 1.O×109Ωㆍcm 이상 1.0 ×1O12Ωㆍcm 이하이면 잔상이 저감된 액정 표시 장치의 제공이 가능해진다. 이 때, 비저항이 1.0×1O12Ωㆍcm 보다 높은 액정으로는 잔상 저감의 효과가 현저히 보이지 않고, 또한 비저항이 1.O×1O9Ωㆍcm보다 낮은 액정으로는 높은 표시 품위를 유지할 수 없었다.
액정 배향 제어층인 배향막의 막 두께는 20 nm 내지 300 nm의 두께로 형성된다. 배향막의 막 두께가 20 nm 이하에서는, 상기 배향막하에 형성된 ITO 막 또는 IZO 막의 표면의 요철이 10 내지 20 nm이기 때문에 배향막의 균일성이 나빠지며 표시 얼룩이 발생하거나 배향막의 형성시에 상기 배향막의 인쇄 얼룩이 생긴다. 또한 배향막의 막 두께가 300 nm 이상으로는 배향막의 건조가 불균일해지며 표시 얼룩이 되어 나타난다.
절연막의 막 두께는 0.1 ㎛ 내지 4 ㎛으로 형성된다. 절연막의 막 두께가 0.1 ㎛ 이하에서는 막의 절연성이 나빠지며, 4 ㎛ 이상에서는 잔상이 많아진다.
마이너스의 유전률 이방성을 갖는 액정으로서는 디플루오로벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 함유하는 액정, 및 디시아노벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 함유하는 액정을 사용할 수 있다.
또한 디플루오로벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자 및 디시아노벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 모두 포함하는 액정이어도 좋다. 또한 마이너스의 유전률 이방성을 갖는 액정으로서 모노시아노시클로헥산 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 함유하는 액정을 사용할 수 있다.
또한 디플루오로벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자 및 모노시아노시클로헥산 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 모두 포함하는 액정이어도 좋다.
또한 플러스의 유전률 이방성을 갖는 액정을 사용한 경우에도 해리성의 도펀트를 첨가하고 그 화소 전극이나 대향 전극의 구조를 적정화함으로써 잔상의 발생을 억제할 수 있다.
한 수단으로서, 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 협지한 액정층과, 상기 한쌍의 기판과 상기 액정층의 사이에 배치하여 상기 액정층의 액정 분자의 배향 방향을 규정하는 배향막과, 상기 액정층에 전압을 인가하는 화소 전극과 대향 전극을 가지며, 상기 액정층의 액정 분자가 플러스 유전률 이방성을 가짐과 동시에, 해리성 기를 갖는 도펀트가 상기 액정층 중에 포함되는 구성이다.
또한 유전률 이방성이 마이너스인 액정 조성 물질에 분자 단축 방향에만 해리성 기를 가지며 상기 분자 단축 방향의 양말단에 알킬기 또는 알콕시기가 있는 도펀트를 1OO ppm 이상, 1OOO ppm 이하의 범위로 첨가한 것을 특징으로 하는 액정 조성물질로 하는 것도 유효하다.
아래에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 여기서는 액티브 매트릭스 방식의 컬러 액정 표시 장치에 본 발명을 적용한 실시예에 대해서 설명한다. 또한 이하의 도면에 있어서, 동일 기능을 갖는 부분에는 동일 부호를 붙여 반복된 설명은 생략한다.
<실시예 1>
매트릭스부 (화소부)의 평면 구성
도 1은 본 발명의 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치의 한 화소와 그 주변을 나타내는 평면도이다. 이하에서는 액티브 매트릭스 소자로서 박막 트랜지스터 (TFT)를 사용한 소위 박막 트랜지스터형 액정 표시 장치로 설명한다.
도 1에 나타낸 것과 같이, 각 화소는 게이트 신호선 (주사 신호선 또는 수평 신호선) GL과, 커먼 전압 신호선 (대향 전극 배선) CL과, 인접하는 2개의 드레인 신호선 (영상 신호선 또는 수직 신호선) DL과의 교차 영역내 (4개의 신호선으로 둘 러싸인 영역내)에 배치되어 있다.
이들 신호선은 전부 불투명 금속 전극으로 형성되어 있다. 게이트 신호선 GL, 커먼 전압 신호선 CL은 도면에서는 도 1의 좌우 방향으로 뻗어있고, 상하 방향으로 복수 라인 배치되어 있다. 영상 신호선 DL은 상하 방향으로 뻗어있고, 좌우방향으로 여러 개가 배치되어 있다.
화소 전극 PX는 ITO 투명 도전막으로 형성되고, 관통공을 통해 박막 트랜지스터 TFT (TFT의 소스 전극 SDI)와 전기적으로 접속되어 있다. 대향 전극 CT도 ITO로 형성되고, 커먼 전압 신호선 CL과 전기적에 접속되어 있다. 또 SD2는 드레인 전극, AS는 반도체층이다.
화소 전극 PX는 빗살형으로 구성되고, 각각 도 1의 상하 방향에 가늘고 긴 전극으로 되어 있다. 대향 전극 CT는 베타 투명 전극이 되어 있고, 각 화소 전극 PX와 대향 전극 CT와의 사이에서 발생되는 전계에 의해 액정 조성물 LC의 광학적인 상태를 제어하고 표시를 제어한다.
게이트 신호선 GL은 각 화소의 박막 트랜지스터 TFT에 게이트 신호를 운반하기 위한 것이며, 드레인 신호선 DL은, 각 화소의 화소 전극 PX에 박막 트랜지스터 TFT (TFT의 드레인 전극 SD2)를 통해 드레인 신호 전압을 공급하기 위한 것으로, 커먼 전압 신호선 CL은 각 화소의 대향 전극 CT에 커먼 전압을 공급하기 위한 것이다.
전술한 금속 전극으로 형성된 커먼 전압 신호선 CL은 드레인 신호선 DL의 옆을 둘러싸도록 형성되어 있고, 드레인 전극의 전위에 의해 발생하는 전계의 영향으로 생기는 드레인선 옆의 불필요한 광 누설을 방지하는 차광층을 겸하고 있다.
빗살형의 화소 전극 PX의 전극폭 W 및 전극 간격 L은, 사용하는 액정 재료에 따라서 변한다. 이것은 액정 재료에 따라 최대 투과율을 달성하는 전계 강도가 다르기 때문에 전극 간격을 액정 재료에 따라 설정하고 사용하는 드레인 신호 구동 회로 (신호측 드라이버)의 내압으로 설정되는 신호 전압의 최대 진폭의 범위에서 최대 투과율이 얻어지도록 하기 위해서이다.
화소 전극의 폭은 1 ㎛ 내지 15 ㎛이 되도록 설정되지만 개구율과 전극의 생산성을 고려하여, 본 실시예에서는 4 ㎛으로 하였다. 또한 전극 사이 간격 L은 1 ㎛ 내지 1O ㎛이 되도록 설정되지만, 구동 전압 1O V 이하를 실현시키기 위해서 본실시예에서는 4 ㎛ 이하로 하였다.
매트릭스부 (화소부)의 단면 구성
도 2는 도 1의 II-II 절단선에 따른 단면도, 도 3은 도 1의 IIIㆍIII 절단선에 따른 박막 트랜지스터 TFT의 단면도, 도 4는 도 1의 IV-IV 절단선에 따른 축적 용량 cstg 형성부의 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 것과 같이, 액정 조성물층 (이하, 단순히 액정이라고 말한다) LC를 기준으로 하여 하부 투명 유리 기판 SUB1 쪽에는 박막 트랜지스터 TFT, 축적 용량 Cstg 및 전극군이 형성되고, 상부 투명 유리 기판 SUB2 쪽에는 컬러필터 FIL, 차광용 블랙 매트릭스 패턴 BM이 형성되어 있다.
또한, 투명 유리 기판 SUB1 및 SUB2 각각의 내측 (액정 LC쪽) 표면에는 액정의 초기 배향을 제어하는 액정 배향 제어층인 배향막 OR11, OR12가 설치되어 있다. 투명 유리 기판 SUB1, SUB2 각각의 외측 표면에는 편광판 POL1, POL2가 설치된다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 것과 같이, 본 실시예에서는 베타-ITO의 대향 전극 CT가 게이트 신호선 GL과 동일층에, 빗살 ITO의 화소 전극 PX는 신호선 DL상에 형성된 보호 절연막 PSV상에 형성된 구조로 되어 있다.
따라서, 단면도에서 PX와 CT는 게이트 절연막 GI와 보호 절연막 PSV로 끼워지고, 이것이 유지 용량 Cstg를 형성하고 있다.
커먼 신호선 CL은 대향 전극 CT과 동일층 내에서 접촉하고 있다. 게이트 절연막 GI 및 보호 절연막 PSV는, SiO2 또는 SiXNy에 의해서 형성할 수 있다.
또한, 도 2의 화소 전극과 대향 전극의 구조 이외에 도 20에 나타낸 것과 같이, 화소 전극 PX를 베타 ITO로 빗살 전극부를 갖는 대향 전극 CT를 보호 절연막 PSV2을 통해 화소 전극 PX보다 상층에 배치하여도 좋다. 또한 도 21에 나타내는 것과 같이, 화소 전극 PX를 베타 ITO에서, 빗살 전극부를 갖는 대향 전극 CT을 보호 절연막 PSV1을 통해 화소 전극 PX보다 상층에 배치하여도 좋다.
TFT 기판
이하에, 하측 투명 유리 기판 SUB1쪽 (TFT 기판)의 구성을 자세히 설명한다.
박막 트랜지스터 TFT
도 3에 박막 트랜지스터 부분의 단면도를 나타낸다. 박막 트랜지스터 TFT는 게이트 전극 GT에 플러스의 바이어스를 인가하면, 소스-드레인 사이의 채널 저항이 작아지며 바이어스를 0으로 하면, 채널 저항은 커지도록 동작한다.
박막 트랜지스터 TFT는, 도 3에 나타낸 것과 같이, 게이트 전극 GT, 절연막 GI, i형 (진성, intrinsic, 도전형 결정 불순물이 도핑되어 있지 않다) 비정질 실리콘 (Si)으로 이루어지는 i형 반도체층 AS, 한쌍의 전극 (소스 전극 SD1, 드레인 전극 SD2)을 갖는다.
또 소스 전극 SD1과 드레인 전극 SD2는, 원래 그 사이의 바이어스 극성에 의해 결정되는 것으로 이 액정 표시 장치의 회로에서는 그 극성은 동작중 반전하기 때문에 소스 전극 SD1과 드레인 전극 SD2는 동작중 교체한다고 이해하면 된다. 그러나, 이하의 설명에서는 편의상 한쪽을 소스 전극, 다른 쪽을 드레인 전극으로 고정하여 표현한다.
게이트 전극 GT
게이트 전극 GT는 게이트 신호선 GL과 연속하여 형성되어 있고, 게이트 신호선 GL의 일부의 영역이 게이트 전극 GT가 되도록 구성되어 있다. 게이트 전극 GT는 박막 트랜지스터 TFT의 능동 영역을 초과하는 부분이다.
본 실시예에서는 게이트 전극 GT는 단층의 도전막 g1로 형성되어 있다. 이 도전막 g1로서는 예를 들면 스퍼터로 형성된 크롬-몰리브덴 합금 (Cr-Mo)막이 사용되지만 이에 한정되는 것이 아니다. 또한 다른 종의 금속을 2층 형성하여도 좋다.
게이트 신호선 GL
게이트 신호선 GL은 도전막 g1으로 구성되어 있다. 이 게이트 신호선 GL의 도전막 g1은 게이트 전극 GT의 도전막 g1과 동일한 제조 공정으로 형성되며 또한 일체로 구성되어 있다.
이 게이트 신호선 GL에 의해, 외부 회로로부터 게이트 전압 VG를 게이트 전극 GT로 공급한다. 본 실시예에서는 도전막 g1로서는 예를 들면 스퍼터로 형성된 크롬-몰리브덴 합금 (Cr-Mo)막이 사용된다.
또한 게이트 신호선 GL 및 게이트 전극 GT의 재질은 크롬-몰리브덴 합금에만 한정된 것이 아니고 예를 들면 저저항화를 위해 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 크롬-몰리브덴으로 싼 2층 구조로 하여도 좋다.
커먼 전압 신호선 CL
커먼 전압 신호선 CL은 도전막 g1로 구성되어 있다. 이 커먼 전압 신호선 CL의 도전막 g1은 게이트 전극 GT, 게이트 신호선 GL 및 대향 전극 CT의 도전막 g1과 동일 제조 공정으로 형성되고, 또한 대향 전극 CT과 일체 형성되어 있다.
이 커먼 전압 신호선 CL에 의해, 외부 회로로부터 커먼 전압 Vcom을 대향 전극 CT로 공급한다.
또한 커먼 전압 신호선 CL의 재질은 크롬-몰리브덴 합금에만 한정되는 것이 아니라 예를 들면 저저항화를 위해 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 크롬-몰리브덴으로 싼 2층 구조로 하여도 좋다.
절연막 GI
절연막 GI는, 박막 트랜지스터 TFT에 있어서, 게이트 전극 GT와 함께 반도체층 AS에 전계를 제공하기 위한 게이트 절연막으로서 사용된다. 절연막 GI는 게이트 전극 GT 및 게이트 신호선 GL의 상층에 형성되어 있다.
절연막 GI로서는 예를 들면 플라즈마 CVD로 형성된 질화 실리콘막이 선택되고 100 nm 내지 4 ㎛의 두께로 (본 실시예로서는 350 nm 정도)형성된다.
또한 절연막 GI는 게이트 신호선 GL 및 커먼 전압 신호선 CL과 드레인 신호선 DL의 층간 절연막으로서도 기능하고, 이들의 전기적 절연에도 기여하고 있다.
i형 반도체층 AS
i형 반도체층 AS는 비정질 실리콘 반도체로, 15 nm 내지 250 nm의 두께로 (본 실시예에서는, 120 nm 정도의 막 두께)형성된다. 층 d0는 오믹 콘택트용의 인 (P)을 도핑한 N(+)형 비정질 실리콘 반도체층이고, 하측에 i형 반도체층 AS가 존재하고 상측에 도전층 d1이 존재하는 부분에만 남겨져 있다.
i형 반도체층 AS 및 층 d0은, 게이트 신호선 GL 및 커먼 전압 신호선 CL과드레인 신호선 DL과의 교차부 (크로스오버부)의 양자 사이에도 설치되어 있다. 이 교차부의 i형 반도체층 AS는 교차부에 있어서의 게이트 신호선 GL 및 대향 전압 신호선 CL과 드레인 신호선 DL과의 단락을 저감시킨다.
소스 전극 SD1, 드레인 전극 SD2
소스 전극 SD1, 드레인 전극 SD2의 각각은, N(+)형 반도체층 d0에 접촉하는 도전막 d1로 구성되어 있다. Cr-Mo막은 저응력이기 때문에 비교적 막 두께를 두껍게 형성할 수 있으며 배선의 저저항화에 기여한다. 또한 Cr-Mo막은 N(+)형 반도체층 d0와의 접착성도 양호하다.
드레인 신호선 DL
드레인 신호선 DL은 소스 전극 SD1, 드레인 전극 SD2과 동일층에 구성되어 있다. 또한 드레인 신호선 DL은 드레인 전극 SD2과 일체로 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 도전막 d1은 스퍼터로 형성한 크롬-몰리브덴 합금 (Cr-Mo)막을 사용하여 50 nm 내지 300 nm의 두께로 (본 실시예에서는 250 nm 정도)형성된다. Cr-Mo막은 저응력이기 때문에 비교적 막 두께를 두껍게 형성할 수가 있으며 배선의 저저항화에 기여한다.
또한, Cr-Mo막은 N(+)형 반도체층 d0와의 접착성도 양호하다. 도전막 d1로서 Cr-Mo막 이외에 고융점 금속 (Mo, Ti, Ta, W)막, 고융점 금속 실리사이드 (MoSi2, TiSi2, TaSi2, WSi2)막을 사용하여도 좋고, 또한 알루미늄 등과의 적층 구조로 하여도 좋다.
축적 용량 Cstg
축적 용량 Cstg를 형성하는 도전막 ITO2는, 대향 전극 CT을 형성하는 도전막 ITO1과 중첩되도록 형성되어 있다. 이 중첩은 도 2에서도 알 수 있듯이 화소 전극 PX와 대향 전극 CT의 사이에서 축적 용량 (정전 용량 소자) Cstg를 구성한다.
이 축적 용량 Cstg의 유전체막은, 보호막 PSV와 박막 트랜지스터 TFT의 게이트 절연막으로서 사용되는 절연막 Gl로 구성되어 있다. 도 4에 나타낸 것과 같이, 평면적으로는 축적 용량 Cstg는 화소내의 화소 전극 PX와 대향 전극 CT가 중첩되는 부분으로서 형성되어 있다.
보호막 PSV
박막 트랜지스터 TFT상에는 보호막 PSV가 설치되어 있다. 보호막 PSV는 주로 박막 트랜지스터 TFT를 습기 등으로부터 보호하기 위해서 설치되어 있으며 투명성이 높고, 또한 내습성이 좋은 것을 사용한다.
보호막 PSV는 예를 들면 플라즈마 CVD 장치로 형성한 산화 실리콘막이나 질화 실리콘막으로 이루지며 O.1 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이하의 막 두께로 형성한다. 보호막 PSV는 외부 접속 단자 DTM, GTM을 노출하도록 제거되어 있다.
보호막 PSV와 절연막 GI의 두께 관계에 관해서는 전자는 보호 효과를 생각하여 두껍게 하고, 후자는 트랜지스터의 상호 컨덕턴스 gm을 생각하여 얇게 한다. 또한 보호막 PSV는, 폴리이미드 등의 유기막을 2 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이하의 비교적 두꺼운 구성으로 한 것의 적층 구조로 하여도 좋다.
화소 전극 PX
화소 전극 PX는, 투명 도전체인 ITO로 형성되며 동일하게 ITO로 형성되는 대향 전극 CT와의 사이에서 축적 용량을 형성하고 있다. 본 실시예에서는 투명 도전체로서 ITO를 사용하여 설명하였지만 인듐-아연-옥사이드 (IZO)로도 동일한 효과가 얻어지는 것은 말할 것도 없다.
대향 전극 CT
대향 전극 CT는 ITO로 형성되고, 커먼 전압 신호선 CL과 동일층에서 접속되어 있다. 대향 전극 CT에는 커먼 전압 V com이 인가되도록 구성되어 있다.
본 실시예에서는 커먼 전압 V com은 드레인 신호선 DL에 인가되는 최소 레벨의 구동 전압 Vd min과 최대 레벨의 구동 전압 Vd max와의 중간 직류 전위로부터, 박막 트랜지스터 소자 TFT를 오프 상태로 할 때 발생하는 피드스루 전압 ΔVs만큼 낮은 전위로 설정된다.
본 실시예에서는 투명 도전체로서 ITO를 사용하여 설명하였지만, 인듐-아연-옥사이드 (IZO)에서도 마찬가지의 효과가 얻어지는 것은 말할 것도 없다.
컬러 필터 기판
다음으로 도 1, 도 2로 돌아가 상측 투명 유리 기판 SUB2쪽 (컬러 필터 기판)의 구성을 자세히 설명한다.
차광막 BM
상부 투명 유리 기판 SUB2쪽에는, 도 1에 굵은 선으로 나타내는 BM 경계선과 같이, 불필요한 간극부 (화소 전극 PX와 대향 전극 CT 이외의 극간)으로부터의 투과 광이 표시면 쪽에 출사하여, 콘트라스트비 등을 저하시키지 않도록 차광막 BM (소위 블랙 매트릭스)를 형성하고 있다.
차광막 BM은 외부 광 또는 백 라이트 광이 i형 반도체층 AS에 입사되지 않도록 하는 역할도 하고 있다. 즉, 박막 트랜지스터 TFT의 i형 반도체층 AS는 상하에 있는 차광막 BM 및 약간 큰 게이트 전극 GT (도 3)에 의해서 샌드위치되어, 외부 자연 광이나 백 라이트 광이 닿지 않게 된다.
도 1에 나타내는 차광막 BM은 1개의 화소에 대해서만 나타내고 있지나 모든 화소마다 내측이 개구(開口)되도록 형성되어 있다. 또한 이 패턴은 한 예이다.
빗살 전극 단부 등의 전계 방향이 흐터지는 부분에 있어서는 그 부분의 표시는 화소내의 영상 정보에 1 대 1로 대응하고 또한 흑의 경우에는 흑, 백의 경우에는 백이 되기 때문에 표시의 일부로서 이용할 수 있다.
단, 차광막 BM은 광에 대한 차폐성을 갖지 않으면 안된다. 특히 화소 전극 PX와 대향 전극 CT 사이의 간극은, 드레인 신호선 방향의 크로스토크 (세로 스미어)를 억제하기 위해서, 광학 농도 3 이상이 필요하다.
차광막 BM은 Cr 등의 도전성을 갖는 금속으로 형성하여도 좋지만 화소 전극 PX와 대향 전극 CT 사이의 전계에 영향을 주지 않도록 절연성이 높은 막으로 형성하는 쪽이 바람직하다.
본 실시예에서는 흑색의 유기 안료를 레지스트재에 혼입하고 1.2 ㎛ 정도의 두께로 형성하고 있다. 광에 대한 차폐성을 향상시키기 위해서 카본, 티타늄 산화물 (TixOy)를 절연성이 액정 조성물층 내의 전계에 영향을 주지 않은 108Ωㆍcm 이상을 유지할 수 있는 범위로 혼입시켜도 좋다.
또한, 차광막 BM은 각 행의 유효 표시 영역을 나누고 있기 때문에, 각 행의 화소의 윤곽을 확실하게 하는 역할도 갖는다. 차광막 BM은 주변부에도 액자상으로 형성되고 그 패턴은 도 1에 나타내는 매트릭스부의 패턴과 연속하고 형성되어 있다.
주변부의 차광막 BM은, 시일부 SL (도 7 참조)의 외측으로 연장되고 퍼스널 컴퓨터 등의 실장기에 기인하는 반사광 등의 누설광이 매트릭스부에 들어가는 것을 막음와 동시에, 백 라이트 등의 광이 표시 영역 밖에 누설되는 것도 막는다.
한편, 이 차광막 BM은 기판 SUB2의 테두리보다 약 0.3 mm 내지 1.0 mm 정도내측에 설치되어 기판 SUB2의 절단 영역을 피해서 형성되어 있다.
컬러 필터 FIL
컬러 필터 FIL은 화소에 대향하는 위치에 적, 녹, 청이 반복되는 스트라이프 형태로 형성된다. 컬러 필터 FIL은 차광막 BM 부분과 중첩되도록 형성되어 있다.
컬러 필터 FIL은 다음과 같이 형성할 수 있다. 우선 상부 투명 유리 기판 SUB2의 표면에 아크릴계 수지 등의 염색 기재를 형성하고 포토리소그래피 기술로 적색 필터 형성 영역 이외의 염색 기재를 제거한다.
그 후, 염색 기재를 적색 안료로 염색하고, 고착 처리를 하고, 적색 필터 R을 형성한다. 다음으로 마찬가지 공정을 실시함으로써 녹색 필터 G, 청색 필터 B를 순차 형성한다. 또 염색에는 염료를 사용하여도 좋다.
오버 코트막 OC
오버 코트막 OC는 컬러 필터 FIL의 염료의 액정 조성물층 LC로의 누설의 방지 및 컬러 필터 FIL, 차광막 BM에 의한 단차의 평탄화를 위해 설치되어 있다.
오버 코트막 OC는 예를 들면 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 투명 수지 재료로 형성되어 있다. 또한 오버 코트막으로서, 유동성이 좋은 폴리이미드 등의 유기막을 사용하여도 좋다.
액정층 및 편광판
다음으로 액정층, 배향막, 편광판 등에 관하여 설명한다.
액정층
액정으로서는 유전률 이방성 Δε이 마이너스이고, 그 값이 4.0으로, 굴절율이방성 Δn이 0.100 (589 nm, 20 ℃)의 디플루오로벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자 네마틱 액정을 사용하였다.
이 밖에, 디시아노벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 포함하는 액정, 또는 디플루오로벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 함유하는 액정 및 디시아노벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 함유하는 액정, 또는 모노시아노시클로헥산 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 함유하는 액정, 또는 디플루오로벤젠 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자 및 모노시아노시클로헥산 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자를 모두 포함하는 액정이어도 좋다. 액정은 상기 조성에 제한되지 않고 유전률 이방성이 마이너스인 액정이면 좋다.
액정 조성물층의 두께 (갭)은 3.0 ㎛으로 하여, 리터데이션 Δnㆍd는 0.30 ㎛으로 하였다. 후술하는 배향막과 편광판을 조합, 액정 분자가 초기 배향 방향에서 전계 방향으로 약 45 ℃ 회전했을 때 최대 투과율을 얻을 수 있으며 가시광의 범위내에서 파장 의존성이 거의 없는 투과광을 얻을 수 있도록 한다.
또한 액정 조성물층의 두께 (갭)은 수직 배향 처리를 실시한 폴리머 비드로 제어하고 있다. 이에 따라 흑 표시시의 비드 주변의 액정 분자의 배향을 안정화하고 양호한 흑 레벨을 얻어, 콘트라스트비를 향상하고 있다.
또한 액정의 비저항으로서는 1.O×1O10Ωㆍcm 이상 1.O×1O12Ωㆍcm 이하의 것을 사용한다 (본 실시예에서는 5.2×1011Ωㆍcm). 본 방식에서는 액정의 저항이 낮아도 화소 전극과 대향 전극 사이에 충전된 전압을 충분 유지할 수 있다.
그 하한은 1.O×1O9Ωㆍcm, 바람직하게는 1.O×1O10Ωㆍcm이다. 이것은 화소 전극과 대향 전극을 동일 기판상에 구성하고 있는 것에 의한다. 또한 저항이 지나치게 높으면 제조 공정에서 들어간 정전기를 완화시키기 어렵기 때문에 1.0×1O13Ωㆍcm 이하, 바람직하게는 1.O×1O12Ωㆍcm 이하가 좋다.
배향막
배향막 ORI로서는, 폴리이미드를 사용한다. 초기 배향 방향 RDR는 상하 기판에서 상호 평행하게 한다. 초기 배향 방향을 부여하는 방법으로서는 러빙이 가장 일반적이지만 그 밖에 사방 증착이 있다.
초기 배향 방향 RDR와 인가 전계 방향 EDR과의 관계는 도 5에 나타낸다. 본 실시예에서는 초기 배향 방향 RDR은 수평 방향에 대하여 약 75°로 하였다. 또한유전률 이방성이 마이너스인 액정 조성물을 사용하는 본 실시예의 구성에 있어서는 초기 배향 방향 RDR와 인가 전계 방향 EDR이 이루는 각도는 45°이상 90° 미만이 아니면 안된다. 배향막은 20 nm 내지 300 nm의 두께로 형성된다 (본 실시예에서는 100 nm 정도).
편광판
편광판 POL1, POL2로서는, 도전성을 갖는 편광판을 사용하고 상측 편광판 POL1의 편광 투과축 MAX1을 초기 배향 방향 RDR와 일치시켜 하측의 편광판 POL2의 편광 투과축 MAX2를, 그것에 직교시킨다. 도 5에 그 관계를 나타낸다.
이에 따라, 본 발명의 화소에 인가되는 전압 (화소 전극 PX와 대향 전극 CT의 사이의 전압)을 증가시킴으로써 투과율이 상승하는 노멀리 클로즈 특성을 얻을 수 있다. 또한 전압 무인가시에는 양질의 흑 표시를 할 수 있다.
또한 본 실시예에서는 편광판에 도전성을 갖게 함으로써 외부에서의 정전기에 의한 표시 불량 및 EMI 대책을 실시하고 있다. 도전성에 대해서는 정전기에 의한 영향에 대한 대책을 위한 것이면 시트 저항이 108Ω/□ 이하, EMI에 대해서도 대책한다면, 104Ω/□ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 유리 기판의 액정 조성물의 협지면의 이면 (편광판을 점착시키는 면)에 도전층을 설치하여도 좋다.
매트릭스 주변의 구성
도 6은 상하 유리 기판 SUBl, SUB2를 포함하는 표시 패널 PNL의 매트릭스 (AR) 주변의 요부를 나타내는 평면도이다. 또한 도 7의 A는 주사 회로가 접속되어야 하는 외부 접속 단자 GTM 부근의 단면을 나타내고, 도 7의 B는 외부 접속 단자가 없는 부분의 시일부 부근의 단면을 나타내는 도이다.
이 패널의 제조에서는 작은 사이즈이면 산출량 향상을 위해 한 장의 유리 기판으로 여러 개 분의 디바이스를 동시에 가공한 후 분할하고, 큰 사이즈이면 제조 설비의 공용을 위해 어떤 품종이라도 표준화된 크기의 유리 기판을 가공하여 각 품종에 맞는 사이즈로 작게 한다.
어느 경우도 일정의 공정을 거친 후, 유리를 절단한다. 도 6, 도 7은 후자의 예를 나타내는 것으로 도 6, 도 7의 두 도면 모두 상하 기판 SUB1, SUB2의 절단 후를 나타내고 있다. 도 6의 LN은 양 기판의 절단전의 테두리를 나타낸다.
어떤 경우도, 완성 상태에서는 외부 접속 단자군 Tg, Td 및 단자 CTM이 존재하는 (도 6에서 상변과 좌변의) 부분은 이들을 노출하도록 상측 기판 SUB2의 크기가 하측 기판 SUB1보다 내측으로 제한되어 있다.
단자군 Tg, Td는, 각각 후술하는 주사 회로 접속용 단자 GTM, 드레인 신호 회로 접속용 단자 DTM과 이들의 인출 배선부를 집적 회로칩 CHI (도 13 참조)가 탑재된 테이프 캐리어 패키지 TCP (도 13 참조)의 단위로 복수 라인 통합하여 명명한 것이다.
각 군의 매트릭스부에서 외부 접속 단자부에 이르기까지의 인출 배선은 양단에 가까와질수록 경사되고 있다. 이것은 패키지 TCP의 배열 피치 및 각 패키지 TCP에 있어서의 접속 단자 피치에 표시 패널 PNL의 단자 DTM, GTM을 정합하기 위해서이다.
또한 대향 전극 단자 CTM은, 대향 전극 CT에 커먼 전압을 외부 회로로부터 제공하기 위한 단자이다. 매트릭스부의 커먼 전압 신호선 CL은, 주사 회로용 단자 GTM의 반대쪽 (도 6에서는 우측)으로 인출하고, 각 커먼 전압 신호선을 공통 버스 라인 CB에서 감아 대향 전극 단자 CTM에 접속하고 있다.
투명 유리 기판 SUBl, SUB2의 사이에는 그 테두리에 따라 액정 봉입구 INJ를 제거하고 액정 LC을 밀봉하도록 시일 패턴 SL이 형성된다. 시일재는 예를 들면 에폭시 수지로 이루어진다. 배향막 ORI1, ORI2의 층은, 시일 패턴 SL의 내측에 형성된다. 편광판 POLl, POL2는 각각 하부 투명 유리 기판 SUB1, 상부 투명 유리 기판 SUB2의 외측의 표면에 구성되어 있다. 액정 LC은 액정 분자의 방향을 설정하는 하부 배향막 ORI1과 상부 배향막 ORI2와의 사이에서 시일 패턴 SL로 구획된 영역에 봉입되어 있다. 하부 배향막 ORI1은 하부 투명 유리 기판 SUB1쪽의 보호막 PSV의 상부에 형성된다.
이 액정 표시 장치는 하부 투명 유리 기판 SUB1쪽, 상부 투명 유리 기판 SUB2쪽에서 별개로 여러 가지의 층을 겹쳐 쌓고 시일 패턴 SL을 기판 SUB2쪽에 형성하여 하부 투명 유리 기판 SUB1과 상부 투명 유리 기판 SUB2를 중첩시킨다. 그리고 시일재 SL의 개구부 INJ에서 액정 LC을 주입하고 주입구 INJ를 에폭시 수지 등으로 밀봉하여 상하 기판을 절단함으로써 조립된다.
게이트 단자부
도 8은 표시 매트릭스의 게이트 신호선 GL에서 그 외부 접속 단자 GTM까지의접속 구조의 설명도이다. 도 8의 A는 평면도이며, 도 8의 B는 도 8의 A의 B-B 절단선에 있어서의 단면을 나타내고 있다.
또한 도 8은 도 6의 좌측 하방 부근에 대응하고 경사 배선의 부분은 편의상일직선 형태로 나타내었다. 도면 중 Cr-Mo층 gl은 알기 쉽게 하기 위해서 해칭을 실시해 둔다.
게이트 단자 GTM은 Cr-M0층 gl과, 또한 그 표면을 보호하고 또한 TCP (Tape Carrier Package)와의 접속의 신뢰성을 향상시키기 위한 투명 도전층 ITO1로 구성되어 있다.
이 투명 도전층 ITO1은 투명 도전막 ITO를 사용하고 있다. 도 8의 B에 나타낸 것과 같이, 절연막 GI 및 보호막 PSV는 동 도면의 우측에 형성되어 있고, 좌단에 위치하는 단자부 GTM은 절연막 GI 및 보호막 PSV에서 노출하여 외부 회로와의 전기적 접촉을 할수 있게 되어 있다.
도 8에는 게이트선 GL과 게이트 단자 GTM의 하나의 쌍만이 도시되어 있지만 실제는 이러한 쌍이 상하로 여러 개가 배열되어 단자군 Tg (도 10 참조)가 구성되며 게이트 단자 GTM의 도시 좌단은 제조 과정에서는 기판의 절단 영역을 초과하여 연장되고 단락 배선 SHg (도시하지 않음)에 의해서 단락된다. 이 단락 배선 SHg에 의한 단락으로 제조 과정에 있어서의 배향막 ORI1의 러빙시 등의 정전 파괴 방지에 도움이 된다.
드레인 단자 DTM
도 9는 드레인 신호선 DL에서 그 외부 접속 단자 DTM까지의 접속 구조의 설명도이다. 도 9의 A는 그 평면을 나타내고, 도 9의 B는 도 9의 A의 B-B 절단선에있어서의 단면을 나타낸다. 또 도 9는 도 6의 우측 윗 부근에 대응하고 도면의 방향은 편의상 바꿔져 있으나 우단 방향이 기판 SUB1의 상단부에 해당한다.
외부 접속 드레인 단자 DTM은 상하 방향으로 배열되고 드레인 단자 DTM은, 도 13에 나타낸 것과 같이 단자군 Td (첨자 생략)를 구성하고, 기판 SUB1의 절단선을 초과하여 더욱 연장되어 있다. 이 드레인 단자 DTM은 제조 과정에서는 기판의 절단 영역을 초과하여 연장되고, 제조 과정 중에서의 정전 파괴 방지를 위해 그 모두가 상호 단락 배선 SHd (도시하지 않음)에 의해서 단락되어 있다.
드레인 접속 단자 DTM은 투명 도전층 ITO1으로 형성되어 있고, 보호막 PSV를 제거한 부분에서 드레인 신호선 DL과 접속되어 있다. 이 투명 도전막 ITO1은 게이트 단자 GTM 때와 같이 투명 도전막 ITO를 사용하고 있다. 매트릭스부에서 드레인 단자부 DTM까지의 인출 배선은 드레인 신호선 DL과 동일한 레벨의 층 d1이 구성되어 있다.
대향 전극 단자 CTM
도 10은 커먼 전압 신호선 CL에서 그 외부 접속 단자 CTM까지의 접속 구조의 설명도이다. 도 1O의 A는 그 평면을 나타내고 도 1O의 B는 도 1O의 A의 B-B 절단선에 있어서의 단면을 나타낸다. 또 도 10은 도 6의 좌측 윗 부근에 대응한다.
각 커먼 전압 신호선 CL은 공통 버스 라인 CB로 감고 대향 전극 단자 CTM에 인출되고 있다. 공통 버스 라인 CB는 도전층 gl상에 도전층 g 3 (도시하지 않음)을 적층하고 투명 도전층 ITO1에서 이들을 전기적에 접속한 구조로 되어 있다.
이것은 공통 버스 라인 CB의 저항을 저감하고 커먼 전압이 외부 회로로부터각 커먼 전압 신호선 CL에 충분히 공급되도록 하기 위한 것이다. 본 구조에서는 특히 새롭게 도전층을 부가하는 일 없이, 공통 버스 라인의 저항을 낮추는 것이 특징이다.
대향 전극 단자 CTM은 도전층 gl상에 투명 도전층 ITO1이 적층된 구조로 되어 있다. 이 투명 도전막 ITO1은 다른 단자 때와 같이 투명 도전막 ITO를 사용하고 있다.
투명 도전층 ITO1에 의해 그 표면을 보호하고 전기 부식 등을 막기 위해 내구성이 좋은 투명 도전층 ITO1로 도전층 gl을 덮고 있다.
또한, 투명 도전층 ITO1과 도전층 gl 및 도전층 d1과의 접속은, 보호막 PSV 및 절연막 GI를 경유하는 관통공을 형성하여 통하게 되어 있다.
표시 장치 전체 등가 회로
표시 매트릭스부의 등가 회로와 그 주변 회로의 결선도를 도 11에 나타낸다. 이 도는 회로도이기는 하지만 실제의 기하학적 배치에 대응하여 그려져 있다.
복수의 화소가 이차원상으로 배열된 매트릭스 어레이를 형성하고 있다. 도 11중, X는 드레인 신호선 DL을 의미하고 첨자 G, B 및 R이 각기 녹, 청 및 적 화소에 대응하여 부여되고 있다. Y는 게이트 신호선 GL을 의미하고, 첨자 1, 2, 3, ··end는 주사 타이밍의 순서에 따라 부여되고 있다.
게이트 신호선 Y (첨자 생략)는 수직 주사 회로 V에 접속되어 있고, 드레인 신호선 X (첨자 생략)는 드레인 신호 구동 회로 H에 접속되어 있다. SUP는 1개의 전압원에서 복수의 분압한 안정화된 전압원을 얻기 위한 전원 회로나 호스트 (상위연산 처리 장치)로부터의 CRT (음극 선관)용의 표시 정보를 TFT 액정 표시 장치용의 표시 정보로 변환하는 회로를 포함하는 회로이다.
구동 방법
도 12에 본 실시예의 액정 표시 장치의 구동 파형을 나타낸다. 게이트 신호 VG는 1 주사 기간 마다 온 레벨을 취하고 기타는 오프 레벨을 취한다. 드레인 신호 전압 VD는, 액정층에 인가하고 싶은 전압의 2배의 진폭으로 플러스극과 마이너스극을 1 프레임마다 반전하여 1개의 화소에 전하도록 인가한다.
여기서, 드레인 신호 전압 VD는 1열마다 극성을 반전하고 1행마다 극성을 반전한다. 이에 따라 극성이 반전한 화소가 상하 좌우로 이웃하는 구성 (도트 반전 구동)이 되고, 플리커, 크로스토크 (스미어)를 발생시키기 어렵게 할 수 있다.
또한 커먼 전압 Vc는 드레인 신호 전압의 극성 반전의 센터 전압으로부터, 일정량 내린 전압을 설정한다. 이것은 박막 트랜지스터 TFT가 온에서부터 오프로 변할 때 발생하는 피드스루 전압을 보정하는 것이고, 액정에 직류 성분이 적은 교류 전압 VLC를 인가하기 위해서 행한다 (액정은 직류가 인가되면, 잔상, 열화 등이 심해지기 때문에).
표면 패널 PNL과 구동 회로 기판 PCB1
도 13은 도 6 등에 나타낸 표시 패널 PNL에 드레인 신호 구동 회로 H와 수직주사 회로 V를 접속한 상태를 나타낸 상면도이다.
CHI는 표시 패널 PNL을 구동시키는 구동 IC 칩 (하측의 5개는 수직 주사 회로쪽의 구동 IC칩, 좌의 각 10개 씩은 드레인 신호 구동 회로쪽의 구동 IC 칩)이다.
TCP은, 구동용 lC 칩 CHI이 테이프ㆍ오토메이티드ㆍ본딩법 (TAB)에 의해 실장된 테이프 캐리어 패키지, PCB1는 상기 TCP나 콘덴서 등이 실장된 구동 회로 기판으로 드레인 신호 구동 회로용과 게이트 신호 구동 회로용의 2개로 분할되어 있다.
FGP는 프레임 그랜드 패드이고, 실드 케이스 SHD에 절입하여 설치된 용수철 형태의 파편이 납땜된다. FC는 하측의 구동 회로 기판 PCB1과 좌측의 구동 회로 기판 PCB1을 전기적에 접속하는 플래트 케이블이다.
플랫 케이블 FC로서는 도 13에 나타낸 것과 같이, 복수의 리드선 (인청동의 소재에 Sn 도금을 실시한 것)을 스트라이프 형태의 폴리에틸렌층과 폴리비닐알코올층으로 샌드위치하여 지지한 것을 사용한다.
제조 방법
다음으로 상술한 액정 표시 장치의 기판 SUB1쪽의 제조 방법에 대하여 도 14, 도 15를 참조하여 설명한다. 도 14, 도 15에 있어서 도면 중의 중앙에는 공정명의 약칭을 나타내고 좌측에는 도 3에 나타내는 박막 트랜지스터 TFT 부분, 우측에는 도 8에 나타내는 게이트 단자 부근의 단면 형상으로 본 가공의 흐름을 나타낸다.
공정 A 내지 공정 F는 각 사진 처리에 대응하여 구분한 것으로 각 공정의 어느 단면도도 사진 처리 후의 가공이 마지막 포토레지스트를 제거한 단계를 나타낸다.
또한 사진 처리란 포토레지스트의 도포로부터 마스크를 사용한 선택 노광을 거쳐 그것을 현상할 때까지의 일련의 작업을 가리키는 것으로 한다. 이하, 공정 A에서 공정 C까지를 도 14를 참조하여 설명하고 공정 D에서 공정 F까지를 도 15를 참조하여 설명하지만 반복 설명은 피한다.
(a) 공정 A
AN635 유리 (상품명)로 이루어지는 하부 투명유리 기판 SUB1상에 막 두께가 100 Å의 ITO로 이루어지는 도전막 ITO1을 스퍼터링에 의해 설치한다. 사진 처리후, HBr 용액에 의해 도전막 ITO1을 선택적으로 에칭한다. 그에 따라 대향 전극 CT을 형성한다.
(b) 공정 B
다음으로 막 두께가 200 nm의 Cr로 이루어지는 도전막 g1을 스퍼터링에 의해 설치한다. 사진 처리 후, 질산 제2 셀륨안몬으로 도전막 g1을 선택적으로 에칭한다. 그에 따라 게이트 전극 GT, 게이트 신호선 GL, 커먼 전압 신호선 CL, 게이트 단자 GTM, 공통 버스 라인 CB의 제1 도전층, 대향 전극 단자 CTM1의 제1 도전층, 게이트 단자 GTM을 접속하는 버스 라인 SHg (도시하지 않음)을 형성한다. 여기서, 전극 재료는 Cr에 한정되지 않고 Mo, Ti, Ta, W 등이어도 좋고, 이들 합금이어도 좋다.
(c) 공정 C
플라즈마 CVD 장치에 암모니아 가스, 실란 가스, 질소 가스를 도입하여 막 두께가 350 nm의 질화 Si 막을 설치한다. 플라즈마 CVD 장치에 실란 가스, 수소가스를 도입하여, 막 두께가 120 nm의 i형 비정질 Si막을 설치한 후, 플라즈마 CVD 장치에 수소 가스 포스핀 가스를 도입하여 막 두께가 30 nm의 N(+)형 비정질 Si막을 설치한다.
사진 처리후, 드라이 엣칭 가스로서 SF6, CCl4를 사용하여 N(+)형 비정질 Si막, i형 비정질 Si막을 선택적으로 에칭함으로써, i형 반도체층 AS의 섬을 형성한다.
(d) 공정 D
막 두께가 30 nm의 Cr로 이루어지는 도전막 d1을 스퍼터링에 의해 설치한다. 사진 처리 후, 도전막 d1을 공정 B와 마찬가지 액으로 에칭하고 드레인 신호선 DL, 소스 전극 SD1, 드레인 전극 SD2, 공통 버스 라인 CB2의 제1 도전층 및 드레인 단자 DTM을 단락하는 버스 라인 SHd (도시하지 않음)을 형성한다. 여기서, 전극 재료는 Cr에 한정되지 않고, Mo, Ti, Ta, W 등이어도 좋고 이들의 합금이어도 좋다.
다음으로 드라이 에칭 장치에 CCl4, SF6을 도입하고, N(+)형 비정질 Si막을 에칭함으로써, 소스와 드레인 간의 N(+)형 반도체층 d0을 선택적으로 제거한다.
도전막 d1을 마스크 패턴으로 패터닝한 후, 도전막 d1을 마스크로서, N(+)형 반도체층 d0이 제거된다. 즉, i형 반도체층 AS상에 남아 있던 N(+)형 반도체층 d0은 도전막 d1 이외의 부분이 셀프어라인으로 제거된다. 이 때, N(+)형 반도체층 d0은 그 두께 만큼은 전부 제거되도록 에칭되기 때문에, i형 반도체층 AS도 약간 그 표면 부분이 에칭되지만 그 정도는 에칭 시간으로 제어하면 좋다.
(e) 공정 E
플라즈마 CVD 장치에 암모니아 가스, 실란 가스, 질소 가스를 도입하고 막 두께가 0.4 ㎛의 질화 Si막을 설치한다. 사진 처리 후, 드라이 에칭 가스로서 SF6를 사용하고 질화 Si막을 선택적으로 에칭함으로써 보호막 PSV 및 절연막 GI를 패터닝한다.
(f) 공정 F
막 두께가 12 nm의 ITO로 이루어지는 도전막 ITO2을 스퍼터링에 의해 설치한다. 사진 처리 후, HBr 용액에 의해 도전막 ITO2을 선택적으로 에칭한다. 그에 의하여 화소 전극 PX를 형성한다.
해리성 도펀트
본 실시예의 특징은 모체 액정에 2,5-디메틸페놀을 100 ppm 첨가한 것이다. 모체 액정의 비저항은 1.9×1013Ωㆍcm이며, NI점은 70.5 ℃이었다. 거기에 하기 구조식의 2,5-디메틸페놀을 첨가하였더니, 5.2×1011Ωㆍcm가 되었다. 이 액정의 NI점은 첨가전의 액정과 거의 동일한 70.4 ℃이었다.
2,5-디메틸페놀
또한 본 실시예에 있어서의 해리성 도펀트란 산성 해리 물질 또는 염기성 해리 물질을 말하며, 극성 용매 중에서 스스로 해리하여 H+이온을 발생시키는 또는 물과 반응하여 OH-이온을 발생시키는 물질을 말한다.
구체적으로는 카르복실산 (무수물을 포함한다), 아미드, 아민, 알코올 등의 물질을 의미한다. 이러한 물질을 액정중에 첨가하면 액정 중의 이온 농도가 상승하여 비저항을 저하시킨다.
본 발명에 따른 제1 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인됨과 동시에, 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<실시예 2>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제2 실시예는, 사용한 도펀트의 첨가량이 1OOO ppm인 것 이외는 제1 실시예와 동일하다. 모체 액정의 비저항은 1.9×1013Ωㆍcm이며, NI점은 70.5 ℃이었다. 거기에 2,5-디메틸페놀을 첨가하였더니 2.5×1010Ωㆍcm이 되었다. 이 액정의 NI점은 첨가전의 액정과 거의 동일한 70.2℃이었다.
본 발명에 따른 제2 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인됨과 동시에, 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<실시예 3>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제3 실시예는, 사용한 배향막의 두께가 50nm인 것 이외는 제1 실시예와 동일하다.
본 발명에 따른 제3 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인됨과 동시에, 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<실시예 4>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제4 실시예는, 사용한 배향막의 두께가 300 nm인 것 이외는 제1 실시예와 동일하다.
본 발명에 따른 제4 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인됨과 동시에 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<실시예 5>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제6 실시예는, 화소 전극간의 거리가 2 ㎛인 것 이외는 제1 실시예와 동일하다.
본 발명에 따른 제5 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인됨과 동시에 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<실시예 6>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제6 실시예는, 모노시아노시클로헥산 구조를 분자 내에 갖는 액정 분자 네마틱 액정을 사용한 것이외는 제1 실시예와 동일하다. 모체 액정의 비저항은 3.5×1012Ωㆍcm이고, NI점은 71.5 ℃ 이었다. 거기에 2,5-디메틸페놀을 첨가하였더니 2.5×1011Ωㆍcm이 되었다. 이 액정의 Nl점은 첨가전의 액정과 거의 동일한 71.2 ℃이었다.
본 발명에 따른 제6 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인됨과 동시에, 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<실시예 7>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제8 실시예는, 도펀트에 2,5-디메틸아닐린을 500 ppm 첨가한 것이외는 제1 실시예와 동일하다. 모체 액정의 비저항은 1.9×1013Ωㆍcm이고, NI점은 70.5 ℃이었다.
거기에 2,5-디메틸디메틸아닐린을 첨가하였더니, 1.2×1011Ωㆍcm이 되었다. 이 액정의 NI점은 첨가 전의 액정과 거의 동일한 70.1 ℃이었다.
2,5-디메틸아닐린
본 발명에 따른 제7 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인됨과 동시에, 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<실시예 8>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제8 실시예는, 도펀트에 2,5-디메톡시페놀을 2000 ppm 첨가한 것이외는 제1 실시예와 동일하다. 모체 액정의 비저항은 1.9×1013Ωㆍcm이고, NI점은 70.5 ℃이었다. 거기에 하기 구조식의 2,5-5-디메톡시페놀을 첨가하였더니 1.2×1010Ωㆍcm이 되었다. 이 액정의 NI점은 첨가 전의 액정과 거의 동일한 70.3 ℃이었다.
2,5-디메톡시페놀
본 발명에 따른 제8 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인됨과 동시에, 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<실시예 9>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제9 실시예는, 도펀트에 2,5-디에톡시-4-모르폴리노아닐린디히드로클로라이드를 300 ppm 첨가한 것이외는 제1 실시예와 동일하였다. 모체 액정의 비저항은 1.9×1O13Ωㆍcm이며, NI점은 70.5 ℃이었다. 거기에 하기 구조식의 2,5-디에톡시-4-모르폴리노아닐린디히드로클로라이드를 첨가하였더니 2.5×1011Ωㆍcm이 되었다. 이 액정의 N1점은 첨가 전의 액정과 거의 동일한 70.2 ℃이었다.
2,5-디에톡시-4-모르폴리노아닐린디히드로클로라이드
본 발명에 따른 제9 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인됨과 동시에, 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<실시예 10>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제10 실시예는, 도펀트에 4(2,5-디에톡시-4-니트로페닐)모르폴린을 900 ppm 첨가한 것이외는 제1 실시예와 동일하다. 모체 액정의 비저항은 1.9×1O13Ωㆍcm이며, NI점은 70.5 ℃이었다. 거기에 하기 구조식의 (2,5-디에톡시-4-니트로페닐)모르폴리논을 첨가하였더니, 8.9×1010Ωㆍcm이 되었다. 이 액정의 NI점은 첨가 전의 액정과 거의 동일한 70.2 ℃이었다.
4(2,5-디에톡시-4-니트로페닐)모르폴리논
본 발명에 따른 제10 실시예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니고품위의 표시가 확인됨과 동시에, 잔상 불량은 거의 발생이 확인되지 않았다.
<비교예 1>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제1 비교예는, 도펀트에 2-시아노-3-플루오로-5-(4-n-프로필-트랜스-시클로헥실)페놀을 사용한 것이외는 제1 실시예와 동일하다. 모체 액정의 비저항은 1.9×1013Ωㆍcm이며, NI점은 70.5 ℃이었다. 거기에 하기 구조식의 2-시아노-3-플루오로-5-(4-n-프로필-트랜스-시클로헥실)페놀을 1000 ppm 첨가하였더니, 3.3×1011Ωㆍcm이 되었다. 이 액정의 NI점은 첨가 전의 액정과거의 동일한 70.4 ℃이었다.
2-시아노-3-플루오로-5-(4-n-프로필-트랜스-시클로헥실)페놀
본 발명에 따른 제1 비교예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니 고품위의 표시가 확인되었지만 잔상 불량이 발생하였다.
<비교예 2>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제2 비교예는, 도펀트에 2-시아노-3-플루오로-5-(4-n-프로필-트랜스-비시클로헥실)페놀을 사용한 것이외는 제1 실시예와 동일하다. 모체 액정의 비저항은 1.9×1013Ωㆍcm이며, Nl점은 70.5 ℃이었다. 거기에 하기 구조식의 2-시아노-3-플루오로-5-(4-n-프로필-트랜스-비시클로헥실)페놀을 1OO ppm 첨가하였더니, 5.5×1O12Ωㆍcm이 되었다. 이 액정의 NI점은 첨가전의액정과 거의 동일한 70.3 ℃이었다.
2-시아노-3-플루오로-5-(4-n-프로필-트랜스-비시클로헥실)페놀
본 발명에 따른 제2 비교예인 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가하였더니
고품위의 표시가 확인되었지만 잔상 불량이 발생하였다.
도 16에 본 발명의 다른 실시예의 화소의 평면도를 나타낸다. 본 실시예에서는 화소 전극 PX 및 대향 전극 CT1, CT2를 く자형 (지그재그 형상)으로 하였다. 이에 따라, 방향이 다른 재배향 상태를 갖는 2개의 영역 (도메인)이 형성되고 경사 방향의 착색, 계조 반전을 각각 보상하여, 보다 넓은 시야각이 얻어진다.
즉, 각각의 전극은 각각의 주행 방향에 있어서 복수의 굴곡부를 갖는 지그재그 형상이 되어 있고, 그 굴곡부를 경계로 하여 한쪽은 도면 중 세로 방향 RDRP에 대하여 θ의 각도를, 다른 쪽은 180°-θ의 각도를 갖고 있다.
이에 따라 전술의 방향이 다른 재배향 상태를 갖는 2개의 영역 (도메인)이 형성되고 경사 방향의 착색, 계조 반전을 서로 보상하고 보다 넓은 시야각이 얻어진다.
세로 방향 RDRP은, 유전률 이방성이 플러스인 액정 분자 (Np 액정)의 배향막ORI의 초기 배향 방향을 나타내고, 가로 방향 RDRN은 유전률 이방성이 마이너스인 액정 분자 (Nn 액정)의 배향막 ORI의 초기 배향 방향을 나타내고 있다. 본 실시예의 화소 구조에 있어서는, 유전률 이방성이 플러스 또는 마이너스 중 어느 하나의 액정 분자를 이용할 수 있다.
또한 도 16은 상기 화소 전극 PX 및 대향 전극 CTl, CT2의 사이에 다른 실시예와 마찬가지로 게이트 절연막 GI가 형성되어 있고, 전극간의 각각의 사이에 액정 분자를 회전시키기 위한 가로 방향의 전계가 발생한다.
게이트 신호선 GL, 드레인 신호선 DL은 다른 실시예의 경우와 마찬가지이다. 상기 드레인 신호선 DL에서 게이트 신호선 GL과 오버랩하여 형성되는 전극 SD2와, 화소 전극 PX와 접속되어 유지 전압을 인가하는 전극 SD1과의 사이에 비정질 반도체층 ASI가 배치되어 박막 트랜지스터 TFT로서 기능한다.
또 박막 트랜지스터 TFT상에는 보호막 PSV가 설치되어 있다. 보호막 PSV는 주로 박막 트랜지스터 TFT를 습기 등으로부터 보호하기 위해서 형성되어 있고, 투명성이 높고 또한 내습성이 좋은 것을 사용한다.
보호막 PSV는 예를 들면 플라즈마 CVD 장치로 형성한 산화 실리콘막이나 질화 실리콘막 또는 아크릴 수지나 폴리이미드 등으로 형성되어 있고, 0.1 내지 3 ㎛ 정도의 막 두께로 형성한다.
대향 전압 신호선 CL은 게이트 전극, 주사 신호선 GL 및 대향 전극 CT와 동일 제조 공정도로 형성되고, 또한 대향 전극 CT와 전기적에 접속할 수 있도록 구성되어 있다. 이 대향 전압 신호선 CL에 의해, 외부 회로로부터 대향 전압 V com을대향 전극 CT에 공급한다.
또한 영상 신호선 DL과 교차하는 부분은 영상 신호선 DL과의 단락의 확률을 작게 하기 위해 가늘게 하고, 또한 단락하더라도 레이저 트리밍으로 분리할 수 있 도록 두 갈래로 하여도 좋다.
전극 ST는 금속막 (금속 원자를 포함하는 층)으로 형성되어 있고, 관통공 TH 1을 통해 화소 전극 PX에 접속되어 있다. 또한, 이 전극 ST는 외부에서 반드시 전위가 공급되어 있는 것이 필요하고, 플로우팅 전극으로서는 효과가 없기 때문에, 상기 보호막 PSV에 관통공 TH1을 뚫어 다른 전극으로 접속시키고 있다.
본 실시예에서는, 화소 전극 PX와 일체 형성된 전극 ST를, 대향 전극 CT2상에 상기 보호막 PSV를 통해 오버랩시켰다.
또한 화소 전극 PX는 관통공이나 전극 ST가 제조상의 가공 불균일이 있어도 반드시 콘택트를 취할 수 있도록, 도 16에 나타낸 것과 같은 화소 전극 PX보다 큰 다이 시트를, 화소 전극단의 관통공 TH1에 합치는 부분에, 화소 전극 PX와 일체적으로 설치하였다.
이와 같이 본 실시예에서는 화소 전극에 전기적에 접속한 전극 ST를 보호막 PSV상에 형성하였다. 이에 따라 화소 전극 PX 및 대향 전극 CT, CT2와 액정과의 사이에 결과적으로 형성되는 보호막 PSV 또는 보호막 PSV 및 절연막 Gl를 유전체로 한 용량 (보호막 용량)에, 전극 ST에 의해 정상적으로 충전되고 전극 ST와 직류적으로 거의 동전위 (교류의 경우는 그 직류 성분이 동전위)를 갖는 전극이 이물 등으로, 액정층에 노출되어도 충전 전류가 흐르는 일은 없다.
따라서 노출한 전극 부근에서의 전기 화학 반응 (전극 반응)은 발생되지 않는다. 즉, 전극 ST를 보호막 PSV상에 형성함으로써, 전극상의 보호막 결함에 의한 다른 전극의 보호막 용량으로의 충전 전류를 억제하고 스폿형 휘도 얼룩의 발생이 억제된다.
특히, 본 발명에 있어서는 음극 쪽의 전극 또는 배선으로서 게이트 전극 GT 또는 주사 신호선 GL이 정의된다. 또한 게이트 전극 GT 또는 주사 신호선 GL에 대하여 전위가 높은 전극 또는 배선을 양극 쪽의 전극 또는 배선으로 정의하고 양극 쪽의 전극 또는 배선으로서는 소스 전극 SD1, 드레인 전극 SD2, 영상 신호선 DL, 화소 전극 PX, 대향 전극 CT, CT2, 대향 전압 신호선 CL이 있다.
전술과 같이, 본 실시예에 있어서는 양극 쪽의 전극 또는 배선의 한 예로서 전극 ST가 화소 전극 PX에 전기적에 접속되어 있지만, 전극 ST에는 음극과 양극의 한쪽 또는 쌍방으로 이루어지는 전극 또는 배선에 접속되어도 좋다.
또한, 도 17, 도 18, 도 19는 상기 도 16에서 설명한 화소의 변형예를 설명한 평면도이다. 도 17, 도 18, 도 19에서는 화소 전극 PX와 대향 전극 CT를 각각 투명 전극 (ITO 또는 IZO)으로 형성하고 있으며 또한 전극수나 전극 간격, 전극을 형성하는 층을 다르게 하고 있다.
또한, 이들 도에서는 도 16과 마찬가지로 각 전극군의 각각의 전극은 각각의 주행 방향에 있어서 복수의 굴곡부를 갖는 지그재그 형상이 되어있다. 그 굴곡부를 경계로 하여 한쪽은 영상 신호선 DL 방향에 대하여 θ의 각도를, 다른 쪽은 180°-θ의 각도를 갖고 있다.
이에 따라, 전술한 방향이 다른 재배향 상태를 갖는 2개의 영역 (도메인)이 형성되고 경사 방향의 착색, 계조 반전을 각각 서로 보상하여, 보다 넓은 시야각이 얻어진다.
도 17은 화소 전극과 대향 전극 사이의 전계의 방향을 영상 신호선 DL과 교차하는 방향으로 구성하고 있다. 도 17의 A에서는 화소 전극 PX가 6개, 대향 전극 CT가 화소 영역의 전역에 베타 형태로 형성한 경우를 나타낸 것이다.
도 17의 A에서는, 전극 ST는 대향 전극에 접속되어 있다. 블랙 매트릭스 BM은 도면 중 외측의 점선까지가 그 외연이고, 도면 중 내측의 점선을 그 내연으로 한다.
도 17의 B는, 화소 전극 PX가 6개, 대향 전극 CT가 하나 건너의 화소 전극과 중첩되어 있음과 동시에 그 폭을 화소 전극의 폭보다 크게 형성한 경우를 나타낸 것이다. 도 17의 A와 비교하면, 용량 소자 Cstg의 용량이 400 fF로 작게 할 수 있었다.
도 18 및 도 19는 화소 전극 PX와 대향 전극 CT와의 사이의 전계의 방향을 영상 신호선 DL에 따른 방향으로 구성한 것이다. 도 18에서는 대향 전극 CT를 화소 영역의 거의 전역에 형성하였다. 도 18의 A와 도 18의 B에서는, 전극폭, 전극개수, 전극 간격을 각각 다르게 하고 있다.
구체적으로는 도 l8의 A에서는 화소 전극 PX의 폭이 5 ㎛ 인데 대하여, 도 18의 B에서는 화소 전극의 폭이 9 ㎛ 이다. 또한 도 18의 A에서는 한 화소내의 화소 전극의 개수가 30 개이다.
또한 전극 간격을 도 18의 A에서는 5 ㎛, 도 18 (b)에서는 4 ㎛로 하고 있다. 도 18의 B에서는, 도 18의 A에 대하여 투과율이 향상되었다. 또 도 18, 도 19는 모두 화소 전극의 단부가 한 화소내에서 상하 반전되어 있는 S자 상태로 되어 있다. 화소 전극과 대향 전극 사이의 부가 용량을 주사 신호선 GL 방향으로 균일하게 하기 때문이다.
도 19의 A는, 화소 전극 PX의 폭이 5 ㎛, 인접하는 화소 전극 PX와의 간격이 5 ㎛, 대향 전극 CT가 하나 건너의 화소 전극과 중첩되어 있는 동시에 그 폭을 화소 전극 PX의 폭보다도 크게 형성한 경우를 나타낸 것이다.
도 19의 B는, 화소 전극의 폭이 4 ㎛, 인접하는 화소 전극 PX와의 간격이 4㎛로 한 것으로 도 19의 A와 비교하여 개구율이 향상되었다. 또한 도 19의 화소 구성은 도 18의 화소 구성에 대하여 부가 용량을 감소시킬 수 있다.
이상의 각 실시예에 의해, 잔상이 발생되기 어려운 IPS 방식 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 의하면 직류 전압이 중첩된 액정 구동 전압 파형이 액정층에 인가된 경우에, 그 직류 전압을 제거한 후에 액정층 중에 잔류하는 직류 전압을 없애 잔상을 억제한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 제공할 수가 있다.

Claims (24)

  1. 한쌍의 기판과,
    상기 한쌍의 기판에 협지한 액정층과,
    상기 한쌍의 기판과 상기 액정층 사이에 배치되어 상기 액정층의 액정 분자의 배향 방향을 규정하는 배향막과,
    상기 액정층에 전압을 인가하는 화소 전극과 대향 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 액정 조성물은 도펀트를 함유하고, 이 도펀트는 분자 단축 방향으로만 해리성 기를 가짐과 동시에 상기 분자 단축 방향의 양말단이 알킬기 또는 알콕시기이고, 상기 액정층 중에 1OO ppm 이상, 1OOO ppm 이하의 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화소 전극 또는 대향 전극의 적어도 어느 하나의 전극이, 전극 폭이 1 내지 15 ㎛, 전극 간격이 1 내지 1O ㎛이고, 또한 상기 화소 전극과 대향 전극 중 어느 한쪽을 투명 전극으로 구성한 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 투명 전극이 ITO 또는 IZO 중 어느 하나를 포함하는 것임을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화소 전극과 대향 전극이, 복수의 굴곡부를 갖는 지그재그 형태인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 매트릭스형으로 형성한 복수의 영상 신호선과 복수의 주사 신호선의 각 교차부에 박막 트랜지스터를 구비하고,
    상기 화소 전극과 대향 전극을, 상기 박막 트랜지스터의 각각으로 형성한 화소마다 적어도 한쌍을 가지며, 또한 상기 주사 신호선의 연장 방향과 동일한 방향으로 형성한 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 액정 분자가 마이너스 유전률 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 도펀트가 하기 구조의 화합물임을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
    <화학식 1>
    식 중, Y1은 COOH, -CONH2, -NH2, -OH, -NHR, -NR2중 어느 하나이고,
    Y2는 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
    Y3은 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
    Y4는 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
    X1은 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
    X2는 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
    A1은 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
    A2는 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
    R1은 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이고,
    R2는 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이다.
  8. 제1항에 있어서, 상기 도펀트가 하기 구조의 화합물임을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
    <화학식 2>
    식 중, Y1은 COOH, -CONH2, -NH2, -OH, -NHR, -NR2중 어느 하나이고,
    Y2는 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
    X1은 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
    X2는 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
    A1은 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
    A2는 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
    R1은 수소, 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이고,
    R2는 수소, 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액정층의 액정 분자가 플러스 유전률 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 화소 전극과 대향 전극이, 복수의 굴곡부를 갖는 지그재그 형태인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 매트릭스형으로 형성한 복수의 영상 신호선과 복수의 주사 신호선의 각 교차부에 상기 박막 트랜지스터를 구비하고,
    상기 화소 전극과 대향 전극을 상기 교차부의 각각에 형성되는 화소마다 적어도 한쌍 형성함과 동시에, 상기 영상 신호선의 연장 방향과 동일 방향으로 형성한 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 화소 전극과 대향 전극 중 어느 하나가 ITO 또는 IZO 중 어느 한쪽을 포함하는 것임을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  13. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 한쌍의 기판 중 한쪽 기판의 액정층 쪽에 형성된 상기 주사 신호선 및 상기 대향 전극 및 상기 대향 전극에 대향 전압을 인가하는 대향 전압 신호선과,
    상기 주사 신호선 및 상기 대향 전극 및 상기 대향 전압 신호선 상에 형성된 게이트 절연막과,
    상기 게이트 절연막 상에 형성된 상기 화소 전극과,
    상기 화소 전극 상에 형성된 보호막과,
    상기 패시베이션막과 상기 액정층 사이에 형성된 상기 배향막을 가지며,
    상기 액정층의 비저항치가 1.O×1O9Ωㆍcm 이상, 1.O×1O12Ωㆍcm 이하인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 한쌍의 기판 중 다른 한쪽 기판의 액정층 쪽에 형성한 컬러 필터막과,
    상기 컬러 필터막 상에 매트릭스형으로 형성한 블랙 매트릭스와,
    상기 블랙 매트릭스 상에 형성한 오버코트막을 가지며,
    상기 오버 코트막과 상기 액정층 사이에 상기 배향막이 형성된 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 패시베이션막이, O.1 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이하의 막 두께의 산화 실리콘막 또는 질화 실리콘막을 사용한 무기막 또는, 2 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이하의 폴리이미드로 이루어지는 유기막인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  16. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 배향막의 막 두께가 20 nm 내지 300 nm인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 배향막이 폴리이미드를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 패시베이션막과 상기 배향막 사이에 상기 화소 전극 또는 상기 대향 전극 또는 상기 주사 신호선 또는 상기 영상 신호선 또는 상기 대향 전압 신호선 중 어느 하나와 전기적에 접속한 전극을 형성한 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전극을 관통공을 통해 상기 화소 전극 또는 상기 대향 전극 또는 상기 주사 신호선 또는 상기 영상 신호선 또는 상기 대향 전압 신호선 중 어느 하나와 전기적으로 접속한 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  20. 유전률 이방성이 마이너스인 액정 조성 물질에 분자 단축 방향으로만 해리성 기를 갖고, 상기 분자 단축 방향의 양말단에 알킬기 또는 알콕시기가 있는 도펀트를 100 ppm 이상, 1OOO ppm 이하의 범위로 첨가한 것을 특징으로 하는 액정 조성 물질.
  21. 제20항에 있어서, 상기 도펀트가 하기 구조의 화합물임을 특징으로 하는 액정 조성 물질.
    <화학식 1>
    식 중, Y1은 COOH, -CONH2, -NH2, -OH, -NHR, -NR2중 어느 하나이고,
    Y2는 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
    Y3은 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
    Y4는 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
    X1은 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
    X2는 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
    A1은 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
    A2는 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
    R1은 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이고,
    R2는 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이다.
  22. 제20항에 있어서, 상기 도펀트가 하기 구조의 화합물임을 특징으로 하는 액정 조성 물질.
    <화학식 2>
    식 중, Y1은 COOH, -CONH2, -NH2, -OH, -NHR, -NR2중 어느 하나이고,
    Y2는 수소, F, CN, COOH, -CONH, -NH2, -OH 중 어느 하나이고,
    X1은 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
    X2는 단결합, -CO-O-, -O-CO-, -COCH2-, -CH2-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-CH2-, -CH=CH- 중 어느 하나이고,
    A1은 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
    A2는 단결합, 페닐기, 시클로헥산기 중 어느 하나이고,
    R1은 수소, 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이고,
    R2는 수소, 알킬기 또는 알콕시기 중 어느 하나이다.
  23. 제20항에 있어서, 상기 액정 조성 물질이 디플루오로벤젠 구조 또는 디시아노벤젠 구조 또는 모노시아노시클로헥산 구조 중 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 조성 물질.
  24. 제13항에 있어서, 상기 패시베이션막이 O.1 ㎛ 이상, 4 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
KR10-2001-0031960A 2000-06-09 2001-06-08 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 및 액정 조성물질 KR100431910B1 (ko)

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KR10-2001-0031960A KR100431910B1 (ko) 2000-06-09 2001-06-08 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 및 액정 조성물질

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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100830525B1 (ko) * 2002-05-21 2008-05-21 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
KR100852806B1 (ko) * 2002-08-01 2008-08-18 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 액정 표시 장치의 제조 방법
KR100720445B1 (ko) * 2002-08-23 2007-05-22 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시소자의 콘택 배선 및 그 형성방법
US7291967B2 (en) * 2003-08-29 2007-11-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting element including a barrier layer and a manufacturing method thereof
US7492090B2 (en) 2003-09-19 2009-02-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
US7205716B2 (en) 2003-10-20 2007-04-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device
US7902747B2 (en) * 2003-10-21 2011-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device having a thin insulating film made of nitrogen and silicon and an electrode made of conductive transparent oxide and silicon dioxide
JP4383825B2 (ja) * 2003-10-27 2009-12-16 株式会社 日立ディスプレイズ 液晶表示装置
US7916254B2 (en) 2003-10-27 2011-03-29 Hitachi Displays, Ltd. Liquid crystal display apparatus for performing alignment process by irradiating light
JP4246175B2 (ja) * 2004-04-27 2009-04-02 シャープ株式会社 表示素子及び表示装置
TWI278709B (en) * 2004-04-30 2007-04-11 Innolux Display Corp Liquid crystal display device
TW200538830A (en) * 2004-05-21 2005-12-01 Innolux Display Corp A reflective liquid crystal display apparatus
JP4099672B2 (ja) * 2004-12-21 2008-06-11 セイコーエプソン株式会社 半導体装置
KR101227133B1 (ko) * 2005-06-24 2013-01-28 엘지디스플레이 주식회사 수평 전계 인가형 액정 표시 패널
JP4813842B2 (ja) * 2005-07-29 2011-11-09 株式会社 日立ディスプレイズ 液晶表示装置
US7746330B2 (en) * 2005-12-22 2010-06-29 Au Optronics Corporation Circuit and method for improving image quality of a liquid crystal display
KR101190071B1 (ko) * 2005-12-29 2012-10-12 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
KR100978369B1 (ko) * 2005-12-29 2010-08-30 엘지디스플레이 주식회사 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판과 그 제조방법
KR100978370B1 (ko) * 2005-12-29 2010-08-30 엘지디스플레이 주식회사 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판과 그 제조방법
JP4449953B2 (ja) * 2006-07-27 2010-04-14 エプソンイメージングデバイス株式会社 液晶表示装置
JP2008090279A (ja) 2006-09-04 2008-04-17 Epson Imaging Devices Corp 液晶表示装置及び電子機器
US8619225B2 (en) * 2007-03-28 2013-12-31 Japan Display West Inc. Liquid crystal device with pixel electrode under the common electrode and thinner than drain electrode, method of manufacturing liquid crystal device, and electronic apparatus
US7738050B2 (en) 2007-07-06 2010-06-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd Liquid crystal display device
US7924385B2 (en) * 2007-11-26 2011-04-12 Au Optronics Corporation Wide viewing angle liquid crystal display comprising at least one floating electrode in locations directly facing a corresponding one or more pixel electrodes thereby inducing an electric field in the liquid crystal layer
KR100966230B1 (ko) * 2008-06-12 2010-06-25 전북대학교산학협력단 시야각 조절이 가능한 액정 표시 장치
JP5408912B2 (ja) * 2008-07-02 2014-02-05 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示パネル
JP5507233B2 (ja) * 2009-12-21 2014-05-28 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
JP5466973B2 (ja) * 2010-03-04 2014-04-09 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
JP2012053372A (ja) * 2010-09-03 2012-03-15 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
DE102011108708A1 (de) 2010-09-25 2012-03-29 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallanzeigen und flüssigkristalline Medien mit homöotroper Ausrichtung
JP5604457B2 (ja) 2012-01-26 2014-10-08 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
KR101979011B1 (ko) * 2012-09-26 2019-05-17 엘지디스플레이 주식회사 컬러필터기판 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR20150030526A (ko) 2013-09-12 2015-03-20 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
US20150120551A1 (en) * 2013-10-29 2015-04-30 Elwha LLC, a limited liability corporation of the State of Delaware Mobile device-facilitated guaranty provisioning
CN110275333B (zh) * 2018-03-14 2022-11-25 群创光电股份有限公司 显示设备以及其制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07306417A (ja) * 1994-03-17 1995-11-21 Hitachi Ltd アクティブマトリクス型液晶表示装置
JPH1039306A (ja) * 1996-07-29 1998-02-13 Mitsubishi Electric Corp 液晶表示装置
JPH1048602A (ja) * 1996-08-07 1998-02-20 Mitsubishi Electric Corp 液晶表示装置およびその製造方法
JPH11343486A (ja) * 1998-05-29 1999-12-14 Sharp Corp 液晶表示装置
KR20000070734A (ko) * 1997-12-17 2000-11-25 모리시타 요이찌 고분자분산형 액정표시패널 및 그 제조방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970004883B1 (ko) * 1992-04-03 1997-04-08 삼성전자 주식회사 액정표시패널
JP2961677B2 (ja) * 1992-12-25 1999-10-12 富士写真フイルム株式会社 感光材料露光装置
TW354380B (en) * 1995-03-17 1999-03-11 Hitachi Ltd A liquid crystal device with a wide visual angle
US6172720B1 (en) * 1997-05-23 2001-01-09 Kent Displays Incorporated Low viscosity liquid crystal material
US6366330B1 (en) * 1997-05-23 2002-04-02 Kent Displays Incorporated Cholesteric liquid crystal display that prevents image sticking
KR100248210B1 (ko) * 1997-06-30 2000-03-15 김영환 액정 표시 소자
JP4021045B2 (ja) * 1998-03-31 2007-12-12 株式会社アドバンスト・ディスプレイ アクティブマトリクス型表示装置
KR100299381B1 (ko) * 1998-08-24 2002-06-20 박종섭 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법
KR100325072B1 (ko) * 1998-10-28 2002-08-24 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지 고개구율및고투과율액정표시장치의제조방법
KR100356832B1 (ko) * 1999-04-23 2002-10-18 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 제조방법
TW460731B (en) * 1999-09-03 2001-10-21 Ind Tech Res Inst Electrode structure and production method of wide viewing angle LCD
TW457384B (en) * 1999-09-13 2001-10-01 Ind Tech Res Inst Electrode structure for a wide viewing angle liquid crystal display

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07306417A (ja) * 1994-03-17 1995-11-21 Hitachi Ltd アクティブマトリクス型液晶表示装置
JPH1039306A (ja) * 1996-07-29 1998-02-13 Mitsubishi Electric Corp 液晶表示装置
JPH1048602A (ja) * 1996-08-07 1998-02-20 Mitsubishi Electric Corp 液晶表示装置およびその製造方法
KR20000070734A (ko) * 1997-12-17 2000-11-25 모리시타 요이찌 고분자분산형 액정표시패널 및 그 제조방법
JPH11343486A (ja) * 1998-05-29 1999-12-14 Sharp Corp 液晶表示装置

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Publication number Publication date
JP2001354968A (ja) 2001-12-25
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