KR100835767B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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다께시 야마구찌
야스시 가와따
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아끼오 무라야마
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도시바 마쯔시따 디스플레이 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

액정 표시 장치는 제1 전극 기판, 제1 전극 기판과의 사이에 갭을 두고 상기 제1 전극 기판에 대향하여 배치된 제2 전극 기판, 제1 및 제2 전극 기판 사이에 유지되고, 투과형 표시 섹션(3A) 및 상기 투과형 표시 섹션에 인접한 반사형 표시 섹션(3B)을 포함하는 액정층(3) - 각 투과형 표시 섹션과 각 반사형 표시 섹션의 사이에 선형 경계(B)가 정의되고, 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 액정 분자(3m)의 배향은 제1 및 제2 전극 기판에 의해 상기 액정층에 인가되는 전압에 따라 제어됨 -, 및 상기 경계 근처의 투과형 표시 섹션에 존재하는 액정 분자의 배향을 경계에 거의 평행하게 설정하도록 상기 인가된 전압에 의해 생성된 전계를 제어하는 제어 섹션을 포함한다.
액정 표시 장치, 투과형, 반사형, 돌출부, 돌출

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치에 포함된 액정 표시 패널의 구조 예를 예시하는 개략적인 투시도.
도 2는 도 1의 액정 표시 패널의 구조 예를 예시한 도.
도 3은 도 1의 액정 표시 패널의 구조 예를 예시하는 단면도.
도 4는 액정 표시 장치에 포함되는 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 구조 예를 예시한 도.
도 5는 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션을 예시하고 있는, 도 4의 V-V 라인에 따른 단면도.
도 6은 도 4 및 5에 도시된 액정 표시 장치에 포함된 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 효과를 설명하는데 유용한 도.
도 7은 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션을 예시하고 있는, 도 6의 VII-VII 라인에 따른 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 포함된 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 구조 예를 예시한 도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치에 포함된 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 구조 예를 예시한 도.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치에 포함된 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 구조 예를 예시한 도.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치에 포함된 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 구조 예를 예시한 도.
도 12는 제1 내지 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평가 결과를 예시하고 있는 표.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치를 예시하는 단면도.
도 14는 도 13의 액정 표시 장치의 예 1에 포함되는 대향 기판을 예시하는 평면도.
도 15는 대향 기판을 예시하고 있는, 도 14의 라인 XV-XV에 따른 단면도.
도 16은 액정 표시 장치를 예시하고 있는, 도 14의 XVI-XVI에 따른 단면도.
도 17은 도 13의 액정 표시 장치의 예 2에 포함된 대향 기판의 단면도.
도 18은 도 13의 액정 표시 장치의 예 3에 포함된 대향 기판의 단면도.
도 19는 도 13의 액정 표시 장치의 예 4에 포함된 대향 기판의 단면도.
도 20은 도 13의 액정 표시 장치의 대향 기판에 포함되는 돌출부 및 돌출간의 거리와 관련하여 잔상(image sticking)의 존재 또는 부재를 예시하는 표.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
100 : 액정 표시 패널
Rs : 세이드 영역
Rd : 표시 영역
Rp : 주변부 영역
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 액정 표시 장치가 표시 디바이스로 이용된다. 액정 표시 장치는 음극선관(CRT) 및 전자발광(EL) 디바이스와는 다르게 광을 방출하지 않는다. 따라서, 액정 표시 장치는 백라이트 유닛을 이용하여 이미지를 표시하는 투과형 디바이스이다. 그러나, 백라이트 유닛의 전력 소비는 전체 디바이스 전력의 50% 이상이다. 이러한 면에서, 외부에서 이용되거나 운반되는 휴대용 정보 디바이스에 대해, 단지 주위광만을 활용하여 이미지를 표시할 수 있는 반사형 액정 표시 장치들이 개발되었다. 반사형 액정 표시 장치는 주위가 어두운 경우에 표시에 이용되는 반사광의 세기가 낮게 되고 따라서 가시성이 극히 낮아진다는 점에서 불리하다. 이에 비해, 투과형 액정 표시 장치는 예를 들면 주위가 매우 밝은 좋은 날씨에는 가시성이 낮다는 점에서 불리하다.
상기 문제들을 해결하기 위해, 각 화소가 반사형 표시 섹션 및 투과형 표시 섹션을 포함하는 반투과형 액정 표시 장치가 개발되었다. 예를 들어, 일본특허출원 공개번호 제2003-114419호는 그러한 반투과형 액정 표시 장치를 개시하고 있다. 이러한 디바이스에서, 반사형 표시 및 투과형 표시는 다른 액정층 두께를 채용함으 로써 실현된다.
개시된 반투과형 액정 표시 장치는 어두운 장소에서 각 화소의 투과형 표시 섹션을 통해 백라이트를 선택적으로 투과시킴으로써 이미지를 표시하는 투과형 액정 표시 장치로서 기능한다. 이에 비해, 밝은 장소에서, 디바이스는 주위광이 화소의 반사형 표시 섹션에 의해 선택적으로 반사되는 반사형 액정 표시 장치로서 기능한다. 이러한 구조는 전력 소비가 상당히 감소될 수 있도록 한다.
액정 표시 장치에 채용되는 표시 모드가 액정 분자의 배향의 변화를 표시하는데 이용되는 경우에는 충분하다. 예를 들면, TN(twisted nematic) 모드 및 STN(super twisted nematic) 모드와 같은 편광판을 활용하는 표시 모드가 채택될 수 있다. 최근, 어떠한 편광판도 이용하지 않고 따라서 밝은 표시를 실현할 수 있는, 위상-변이-타입 게스트-호스트 모드를 활용하는 액정 표시 장치가 개발되었다. 이러한 타입의 디바이스에 대해서는, 예를 들면, 일본특허출원공보 제4-75022호를 참조하라.
수직 정렬 프로세스를 활용하는 멀티-도메인 VAN(MVA) 모드에서, 배향막 표면 근처의 액정 분자는 기판에 수직이고, 액정층의 복굴절율은 거의 제로이다. 따라서, MVA 모드의 액정 표시 장치는 명확한 블랙, 따라서 높은 콘트라스트의 이미지를 표시할 수 있다. 또한, MVA 모드는 시야각을 보상하기 위한 설계, 넓은 시야각의 실현, 및 정전 브레이크다운과 같은 결함을 유발하는 종래의 러빙 배향 프로세스의 제거를 용이하게 한다. 상기의 측면에서, 이제 MVA 모드에 관심이 집중되고 있다.
그러나, MVA 모드가 상기 언급된 반투과형 액정 표시 장치에 채용되는 경우, 액정 층에 인가되는 전계의 방향, 및 액정층의 경계 구성으로 인해 복잡한 탄성 에너지가 발생한다. 이것은 리브형(ribbed) 돌출부 및 슬릿 등의 배열을 감안하여 설정된 액정 분자의 배향 상태와 관련된 가이드라인을 획득하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 액정 분자는 다른 도메인에서 다른 배향을 가질 수 있다. 즉, 각 화소에서 액정 분자가 일정하게 배향되는 복수의 도메인을 형성하기 어렵다.
본 발명은 상기를 감안하여 만들어졌다. 본 발명의 목적은 신뢰성있는 도메인 분할에 의해 얻어지는 넓은 시야각을 가지며, 예를 들면 액정 분자의 다른 배향으로 인한 광 투과율의 감소가 없고, 고품질의 투과형 표시 및 반사형 표시를 실현할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고품질의 표시를 실현할 수 있는 넓은 시야각의 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 만족하기 위해, 본 발명의 하나의 양태에 따르면,
제1 전극 기판;
제1 전극 기판과의 사이에 갭을 두고 상기 제1 전극 기판에 대향하여 배치된 제2 전극 기판;
제1 및 제2 전극 기판 사이에 유지되고, 투과형 표시 섹션 및 투과형 표시 섹션에 인접한 반사형 표시 섹션을 포함하는 액정층 - 각 투과형 표시 섹션과 각 반사형 표시 섹션의 사이에 선형 경계가 정의되고, 투과형 표시 섹션 및 반사형 표 시 섹션의 액정 분자의 배향은 제1 및 제2 전극 기판에 의해 액정층에 인가되는 전압에 따라 제어됨 -; 및
경계 근처의 투과형 표시 섹션에 존재하는 액정 분자의 배향을 경계에 거의 평행하게 설정하도록 상기 인가된 전압에 의해 생성된 전계를 제어하는 제어 섹션
을 포함하는 액정 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
제1 전극 기판;
제1 전극 기판과의 사이에 갭을 두고 상기 제1 전극 기판에 대향하여 배치된 제2 전극 기판;
제1 및 제2 전극 기판 사이에 유지되고, 투과형 표시 섹션 및 투과형 표시 섹션에 인접한 반사형 표시 섹션을 포함하는 액정층 - 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 액정 분자의 배향은 제1 및 제2 전극 기판에 의해 액정층에 인가되는 전압에 따라 제어됨 -;
반사형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 제2 전극 기판 상에 제공되고, 반사형 표시 섹션을 투과형 표시 섹션보다 더 얇게 하도록 상기 제1 전극 기판을 향해 돌출되는 돌출부; 및
투과형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 제2 전극 기판 상에 제공되고, 투과형 표시 섹션의 액정 분자의 배향을 제어하도록 제1 전극 기판을 향하여 돌출하며, 각각이 투과형 표시 섹션에 인접하는 돌출부의 에지로부터 갭을 두고 배치된 단부를 포함하는 돌출(돌기, projection)
을 포함하는 액정 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
제1 전극 기판;
제1 전극 기판과의 사이에 갭을 두고 상기 제1 전극 기판에 대향하여 배치된 제2 전극 기판;
제1 및 제2 전극 기판 사이에 유지되고, 투과형 표시 섹션 및 투과형 표시 섹션에 인접한 반사형 표시 섹션을 포함하는 액정층 - 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 액정 분자의 배향은 제1 및 제2 전극 기판에 의해 액정층에 인가되는 전압에 따라 제어됨 -;
반사형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 제2 전극 기판 상에 제공되고, 반사형 표시 섹션을 투과형 표시 섹션보다 더 얇게 하도록 상기 제1 전극 기판을 향해 돌출되는 돌출부; 및
투과형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 제2 전극 기판 상에 제공되고, 투과형 표시 섹션의 액정 분자의 배향을 제어하도록 제1 전극 기판을 향하여 돌출하며, 각각이 투과형 표시 섹션에 인접하는 돌출부의 에지와 정렬되는 단부를 포함하는 돌출
을 포함하는 액정 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 추가 목적 및 장점들은 이하의 상세한 설명에 제시되고, 부분적으로는 설명으로부터 명백하게 되거나, 본 발명의 실시에 의해 배워질 수 있다. 본 발명의 목적 및 장점들은 이하에 특별히 제시된 수단 및 그 조합에 의해 실현되고 얻어질 수 있다.
명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고 있고, 상기 제시된 발명이 이루고자하는 기술적 과제와 함께 이하에 제공되는 실시예의 상세한 설명은 본 발명의 원리를 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 액정 표시 장치는 예를 들면, 능동형(active-matrix-type) 디바이스이고, 액정 표시 패널(100)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정 표시 패널(100)은 제1 전극 기판으로 기능하는 어레이 기판(1), 어레이 기판(1)과 대향하여 그 사이에 소정 갭을 두고 배열되는 대향 기판(2), 및 어레이 기판(1)과 대향 기판(2)의 사이에 유지되는 액정층(3, 도 3 참조)을 포함한다. 어레이 기판(1) 및 대향 기판(2)은 양쪽 기판의 에지부에 제공되는 실링(sealing) 부재(외부 에지 실링 부재, 30)와 함께 본딩된다. 상기와 같이 구성된 액정 표시 패널(100)에서, 이미지를 표시하기 위한 표시 영역 Rd는 실링 부재(30)에 의해 둘러싸인 영역내에 정의된다. 표시 영역 Rd의 주변 주위의 주변부 영역 Rp는 실링 부재(30)의 외부에 제공되고, 실링 부재(30) 외부에 제공되는 프레임-형태의 세이드 영역(shade region) Rs(도 3 참조)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(1)은, 표시 영역 Rd에서, 매트릭스로 배열된 m × n 화소 전극(13), 화소 전극(13)의 로우 방향으로 제공되는 m개의 주사 라인 Y1 내지 Ym, 화소 전극(13)의 컬럼 방향으로 제공되는 n개의 신호 라인 X1 내지 Xn, 및 주사 라인 Y1 내지 Ym 및 신호 라인 X1 내지 Xn의 교차부 근처에 제공되고 스위칭 소자로서 기능하는 m × n 박막 트랜지스터, 즉 TFT(11)를 포함한다.
또한, 어레이 기판(1)은 주변부 영역 Rp에서, 주사 라인 Y1 내지 Ym을 구동하기 위한 주사 라인 구동 회로(7), 및 신호 라인 X1 내지 Xn을 구동하기 위한 신호 라인 구동 회로(8)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액정 표시 패널(100)의 어레이 기판(1)은 표시 영역(Rd)에서, 투명 절연 기판인 유리 기판(10), 유리 기판(10) 상에 형성되는 절연층(90), 절연층(90) 상에 제공되고 각 화소에 대응하는 복수의 화소 전극(13), 절연층(90) 상에 제공되는 복수의 컬럼 스페이서(15), 및 화소 전극(13)을 피복하는 배향막(14)을 포함한다. 절연층(90)은 매트릭스로 배열된 화소에 대응하는 스위칭 소자, 즉 TFT(11)를 포함하는 표시 영역 Rd를 피복한다. 또한, 어레이 기판(1)은 주변부 영역 Rp에서, 투과형 기판의 세이드 영역 Rs의 표시 영역 Rd를 둘러싸는 세이드 층(shade layer) SP를 포함한다.
화소 전극(13)은 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 투과성 도전 재료로 형성되고, 절연층(90)을 통해 형성된 각 관통홀(90h)을 통해 각 TFT(11)에 접속된다. TFT(11)는 화소 전극(13)의 로우 방향으로 형성된 주사 라인, 및 화소 전극(13)의 컬럼 방향으로 형성된 신호 라인에 접속된다. 구동 전압이 주사 라인을 통해 TFT에 인가되는 경우, TFT는 도전 상태가 되고 신호 전압을 화소 전극(13)에 인가한다.
어레이 기판(1)은 화소 전극(13)과 동일한 전위를 가지고 보조 커패시턴스를 형성하기 위해 게이트 절연막(62)을 통해 이들과 대향하는 보조 커패시턴스 전극(61)을 포함하고, 미리 설정된 전위로 설정된 보조 커패시턴스 라인(52)을 포함한다.
신호 라인 X는 주사 라인 Y 및 보조 커패시턴스 라인(52)에 거의 수직이고, 층간 절연막(76)이 그 사이에 개재된다. 보조 커패시턴스 라인(52)은 주사 라인 Y과 동일한 층에서 동일한 재료로 형성되고, 주사 라인 Y에 거의 평행하게 배열된다. 일부 보조 커패시턴스 라인(52)은 게이트 절연막(62)을 통해 보조 커패시턴스 전극(61)에 대향한다. 보조 커패시턴스 전극(61)은 불순물-도핑된 폴리실리콘 막으로 형성된다.
신호 라인 X, 주사 라인 Y 및 보조 커패시턴스 라인(52), 등과 같은 배선 소자는 알루미늄, 몰리브덴 및 텅스텐의 합금, 등과 같은 세이드 속성(shade property)을 가지는 저저항 재료로 형성된다. 본 실시예에서, 주사 라인 Y 및 보조 커패시턴스 라인(52)은 몰리브덴 및 텅스텐의 합금으로 형성되고, 신호 라인 X는 주로 알루미늄으로 형성된다.
TFT(11)는 보조 커패시턴스 전극(61)과 동일한 폴리실리콘 막으로 형성되는 반도체 층(12)을 가지고 있다. 반도체 층(12)은 유리 기판 상에 제공되는 언더코팅층(60) 상에 제공되고, 채널 영역(12C)의 반대 단부를 불순물로 도핑함으로써 형성되는 드레인 영역(12D) 및 소스 영역(12S)을 포함한다. TFT는 대응하는 주사 라인 Y와 일체(one body)로 형성되는 게이트 전극(63)을 포함하고, 게이트 절연막(62)이 그 사이에 개재된 상태에서 반도체 층(12)에 대향한다.
TFT(11)의 드레인 전극(88)은 신호 라인 X와 일체로 형성되고, 게이트 절연막(62) 및 층간 절연막(76)을 통해 형성된 컨택트 홀(77)을 통해 반도체 층(12)의 드레인 영역(12D)에 전기적으로 접속된다. TFT(11)의 소스 전극(89)은 게이트 절연막(62) 및 층간 절연막(76)을 통해 형성된 다른 컨택트 홀을 통해 반도체 층(12)의 소스 영역(12S)에 전기적으로 접속된다.
절연층(90)은 어레이 기판(1)의 층간 절연층(76) 상에 제공된다. 화소 전극(13)은 절연층(90) 상에 제공되고, 관통홀(90h)을 통해 TFT(11)의 소스 전극(89)에 전기적으로 접속된다.
보조 커패시턴스 전극(61)은 게이트 절연막(62) 및 층간 절연막(76)을 통해 형성된 컨택트 홀(79)을 통해 신호 라인 X와 동일한 재료로 형성되는 컨택트 전극(80)에 전기적으로 접속된다. 결과적으로, TFT(11)의 소스 전극(89), 화소 전극(13) 및 보조 커패시턴스 전극(61)은 동일한 전위로 설정된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 액정 표시 패널(100)은 어레이 기판(1)과 대향 기판(2)간의 미리 설정된 갭을 정의하는 컬럼형 스페이서(15)를 포함한다. 배향막(14)은 액정층(3)에 포함된 액정 분자를 어레이 기판(1)에 거의 수직인 방향으로 배향시킨다.
대향 기판(2)은 투명 절연 기판인 유리 기판(20) 상에 제공되는 컬러 필터(21), 대향 전극(25), 및 대향 전극(25)을 피복하는 배향막(27)을 포함한다. 컬러 필터(21)는 적색 컬러링층(23R), 녹색 컬러링층(23G) 및 청색 컬러링층(23B)을 구비하고 있다. 대향 전극(25)은 어레이 기판(1)의 모든 화소 전극(13)에 대향하 는 예를 들면 ITO의 광투과 도전성 부재로 형성된다. 배향막(27)은 액정층(3)에 포함된 액정 분자에 대향 기판(2)에 거의 수직인 방향으로 배향시킨다.
상기 언급된 액정 표시 장치 및 디바이스의 화소 구조가 상세하게 설명된다. 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 액정 표시 패널(100)은 복수의 투과형 영역(R2) 및 반사형 영역(R3)을 포함한다. 액정층(3)은 복수의 투과형 표시 섹션(3A) 및 반사형 표시 섹션(3B)을 포함한다. 투과형 표시 섹션(3A) 및 반사형 표시 섹션(3B)은 투과형 영역(R2) 및 반사형 영역(R3) 상에 각각 놓여진다.
화소 전극(13)은 절연층(90) 상에 제공되는 투과형 전극(41), 및 투과형 전극(41) 상에 제공되고 반사형 표시 섹션(3B)에 대응하는 반사형 전극(40)을 포함한다. 반사형 전극(40)은 유리 기판(10) 상의 투과형 전극(41) 및 절연층(90)의 요철 표면에 대응하는 요철 표면을 가지고 있다.
반사형 영역(R3)에서, 반사형 전극(40)은 대향 전극(2) 측에, 대향 기판(2)을 통해 유도된 광을 반사한다. 투과형 영역(R2)에서, 투과형 전극(41)은 대향 기판(2) 측에, 어레이 기판(1)을 통해 유도된 광을 투과시킨다. 그러므로, 액정 표시 패널(100)은 투과형 표시 및 반사형 표시를 실현한다.
투과형 표시 섹션(3A) 및 반사형 표시 섹션(3B)을 다른 두께로 설정하기 위해, 대향 기판(2)은 반사형 표시 섹션(3B)에 대향하는 대향 전극(25)의 아래에 돌출부(24)를 구비하고 있다. 각 돌출부(24)는 투과형 수지층으로 형성된다. 각 돌출부(24)는 반사형 표시 섹션(3B)의 두께를 투과형 표시 섹션(3A)의 두께의 거의 절반으로 되게 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 투과형 표시 섹션(3A) 및 반사형 표시 섹션(3B)간의 경계 B는 화소 전극(13)의 긴 측변에 거의 수직인 방향으로 거의 선형으로 연장된다. 대향 기판(2)은 각각이 액정층(3)의 투과형 표시 섹션(3A)에서 생성되는 전계를 제어하기 위한 제어 섹션으로서 기능하는 리브형 돌출(절연구조, 26)을 구비하고 있다. 각 돌출(26)은 대향 전극(25) 상에 제공되어, 경계 B에 거의 수직인 방향으로 연장된다.
경계 B 근처의 투과형 표시 섹션(3A)에 존재하는 액정 분자(3m)의 배향이 어레이 기판(1) 및 대향 기판(2)의 표면내의 경계 B에 거의 평행하게 되도록 하기 위해, 돌출(26)은 액정층(3)에서 생성되는 전계를 제어한다. 즉, 전압이 액정층(3)에 인가되는 경우, 돌출(26)은 도 5의 화살표로 나타낸 바와 같이, 전기력선(26)이 어레이 기판(1) 및 대향 기판(2)의 표면에서 경계 B에 거의 평행한 방향으로 발생하도록 유발한다. 이때, 액정 분자(3m)는 전기력선(36)에 거의 수직으로 배향되고, 즉 이들은 경계 B에 거의 평행하게 설정된 그 방향으로 배열된다.
예를 들면, 도 6 및 7에 도시된 경우들에서, 경계 B 근처의 투과형 표시 섹션(3A)에 존재하는 액정 분자(3m)의 배향은 경계 B에 거의 수직이다. 그러나, 기판의 법선(normal line)에 대해 경사지는(tilting) 전기력선(34)은 돌출(26) 때문에 발생한다. 액정 분자가 미리 설정된 방향으로 기울어져(tilt) 그 이방성 유전 상수가 기울어진 전기력선(34)을 따라 정렬되더라도, 경사 범위는 돌출(26)로부터 약 10㎛ 떨어진 위치까지 만이다. 돌출(26)로부터 떨어져 존재하는 분자들은 그 탄성 에너지를 최소화시키도록 배향된다.
이에 비해, 경계 B 근처에 존재하는 액정 분자(3m)는 경계 B에 거의 평행하려는 경향이 있다. 결과적으로, 배향에 있어서의 비틀림(torsion)은 경계 B와 돌출(26)간의 특정 영역에서 발생할 수 있고, 영역내의 액정 분자는 원하는 각도로 배향되지 않을 수 있다. 이 경우에, 우측방향 비틀림 및 좌측방향 비틀림이 동일한 확률로 발생할 것이다.
그러나, 도 4 및 5에 도시된 경우에서, 돌출(26)은 경계 B에 거의 수직인 방향으로 연장하므로, 경계 B 근처의 투과형 표시 섹션(3A)에 존재하는 액정 분자(3m)의 배향은 경계 B에 거의 평행하므로, 액정 분자(3m)가 원하는 각도로 배향될 수 있다.
즉, 경계 B 근처에 존재하는 액정 분자(3m)는 배제된(excluded) 체적 효과의 결과로서 경계 B에 거의 평행하려는 경향이 있다. 반면에, 투과형 표시 섹션(3A)에서, 액정 분자(3m)는 돌출(26)로 인해 기판 법선으로부터 기울어지는, 즉 경계 B에 거의 평행한 방향으로 배향되는 전기력선(36)을 따라 배향된다. 액정 분자들이 경계 B 근처 및 돌출(26) 근처에서 동일한 방향으로 배향되므로, 어떠한 배향 완화가 전혀 발생하지 않고 따라서 원하는 배향이 실현될 수 있다.
상기에 의해, 실시예의 액정 표시 장치에서, 넓은 시야각은 신뢰성있는 도메인 분할에 의해 실현될 수 있고, 액정 분자(3m)간의 배향 변동으로 인한 광 투과율의 저하가 억제되는 고품질의 투과형 표시 및 반사형 표시가 실현될 수 있다.
제1 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 대향 기판(2)은 도 4에 도시된 바와 같이, 액정층(3)의 반사형 표시 섹션(3B)에 대향하는 대향 전극(25)의 아래에 위치 하는 액정층의 두께를 변경하기 위한 돌출부(24)를 구비하고 있다. 이러한 실시예에서, 각 돌출부(24)는 약 1.8㎛의 두께를 가지고 있다.
대향 기판(2)은 제어 섹션으로 기능하고 투과형 표시 섹션(3A)에 대향하는 대향 전극(25) 상에 제공되는 돌출(26)을 구비하고 있다. 실시예에서, 돌출(26)은 경계 B에 거의 수직인 방향으로 연장되고, 약 1.2㎛의 두께를 가지고 있다.
어레이 기판(1)은 도 5에 도시된 바와 같이 대향 전극(25)에 대향하는 화소 전극(13)을 가지고 있다. 각 화소 전극(13)은 투과형 표시 섹션(3A) 및 반사형 표시 섹션(3B)에 대향하는 투과형 전극(41), 및 투과형 전극(41) 상에 제공되고 반사형 표시 섹션(3B)에 대향하는 반사형 전극(40)을 포함한다.
액정 표시 패널(100)은 대향 기판(2) 및 어레이 기판(1)을 포함한다. 어레이 기판(1)에 대향하는 대향 기판(2)은 수직 속성을 나타내는 70nm의 두께의 배향막(도시되지 않음)으로 코팅된다. 대향 기판(2)과 어레이 기판(1)의 사이에, 직경 3.8㎛의 수지 비드(resin beads)(도시되지 않음)가 스페이서로서 제공된다. 또한, 기판(1) 및 기판(2)의 사이에서 스페이서에 의해 정의되는 공간은 음의 이방성 유전 상수의 액정 재료로 채워짐으로써, 투과형 표시 및 반사형 표시를 가능하게 한다.
제1 실시예에서, 투과형 표시 섹션(3A)의 액정 분자(3m)는 도 4에 도시된 바와 같이, 경계 B에 거의 평행으로 배향된다. 즉, 넓은 시야각이 신뢰성있는 도메인 분할에 의해 실현될 수 있고, 예를 들면 액정 분자(3m)간의 배향 변동으로 인한 광 투과율의 저하가 억제되는 고품질의 투과형 표시 및 반사형 표시가 실현될 수 있다.
도 12는 실제로 생산된 상기 언급된 액정 표시 패널(100)을 구비한 액정 표시 장치로부터 얻어지는 투과율 및 응답 시간에 관한 평가 결과를 도시하고 있다. 응답 시간은, 톤이 최소 레벨에서 최대 레벨로 스위칭될 때 휘도가 10%에서 90%로 시프트될 때까지 요구되는 시간과, 톤이 최대 레벨에서 최소 레벨로 스위칭될 때 휘도가 90%에서 10%로 시프트될 때까지 요구되는 시간의 합을 나타낸다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 설명이 주어질 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 실시예는 어레이 기판(1) 상의 각 화소 전극(13)에서 제1 실시예와 상이하다.
화소 전극(13)은 제어 섹션으로 기능하는 슬릿(절단부, 13a)을 가지고 있다. 슬릿(13a)은 경계 B에 거의 수직으로 연장되는 화소 전극(13)의 반대 측에 경계 B에 거의 평행하게 연장된다. 경계 B에 더 근접할 수록, 슬릿(13a)이 더 길게 되어, 경계 B 근처의 액정 분자의 배향이 효율적으로 제어될 수 있도록 한다. 대향 기판(2)은 제1 실시예에서와 같이 돌출(26)을 가지고 있다.
제2 실시예의 액정 표시 패널(100)은 화소 전극(13)의 구조를 제외하고는 제1 실시예와 유사하고, 제1 실시예와 동일한 장점을 제공할 수 있다. 또한, 제어 섹션으로서 슬릿(13a)을 이용하는 경우, 이들은 각 화소에서 비교적 자유롭게 설계될 수 있다. 이것은 양호한 투과율, 응답 속도 및 시야각이 비교적 용이하게 획득될 수 있게 한다.
제2 실시예의 액정 표시 장치로부터 얻어지는 투과율 및 응답 시간과 관련된 평가 결과는 도 12에 도시되어 있다.
또한, 제어 섹션으로서 이용되는 유전체(38)가 도 9에 도시된 바와 같이 각 화소 전극(13) 상에 형성되는 경우에도, 전체 투과형 표시 섹션(3A)에 존재하는 액정 분자가 경계 B에 거의 평행하게 만들어질 수 있다. 이러한 구조가 설명된다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시하고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제어 섹션으로 기능하는 스트라이프형 유전체(절연 구조, 38)는 어레이 기판(1)의 각 화소 전극(13) 상에 제공된다. 각 유전체(38)는 경계 B에 거의 수직으로 연장되는 화소 전극(13) 상에 제공되고, 경계 B에 거의 평행한 화소 전극(13)의 반대측으로부터 연장된다. 경계 B에 근접할 수록, 유전체(38)가 더 길어진다. 이것은 경계 B 근처의 액정 분자(3m)의 배향이 제2 실시예에서와 같이 더 효율적으로 제어될 수 있게 한다.
유전체(38)는 액정 재료보다 더 낮은 유전 상수를 가지는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 노보락(novolac) 수지, 등으로 형성된다. 특히, 액정층 투과율을 중요한 것으로 간주하는 경우, 마이크로제조에 적용될 수 있는 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
제3 실시예의 액정 표시 패널(100)은 화소 전극(13) 및 대향 전극(25)의 구조를 제외하고는 제1 실시예와 유사하고, 제1 실시예와 동일한 장점을 제공할 수 있다. 제3 실시예의 액정 표시 장치로부터 얻어지는 투과율 및 응답 시간과 관련된 평가 결과가 도 12에 도시되어 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치가 도 10과 관련하여 기재될 것 이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(1)은 각 화소 전극(13)의 아래에 형성되고 제어 섹션으로 기능하는 스트라이프형 리세스(stripe-shaped recesses; 37)를 포함한다. 리세스(37)는 경계 B에 거의 수직으로 연장되는 각 화소 전극(13)의 사이드로부터 경계 B에 거의 평행한 방향으로 연장한다. 리세스(37)의 배열은 투과형 영역(R2)에서 절연층(90)의 파상(undulatory) 구조에 종속된다. 화소 전극(13)의 아래층으로서 절연층(90)의 파상 구조 및 불균일 구조가 동시에 형성된다.
즉, 리세스(37)는 투과형 영역(R2)에서 전극(13)의 하부층으로서 절연층(90)에 형성된 오목부(depression) 상에 화소 전극(13)을 제공함으로써 정의된다. 경계 B에 근접할수록, 리세스(37)가 더 길어지므로, 제2 실시예에서와 같이, 경계 B 근처의 액정 분자(3m)의 배향이 더 효율적으로 제어될 수 있게 한다.
또한, 반사형 영역(R3)에서, 대향 기판(2)측으로부터 유도된 광을 반사하는 확산을 위해 리세스(37) 및 불균일 구조를 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 절연층(90)은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 노보락 수지, 등으로 형성된다. 리세스(37) 및 불균일 구조의 동시 형성은 제조 프로세스의 개수를 증가시키지 않고 액정 표시 장치가 제조될 수 있게 한다. 상기 구조에 의해, 넓은 시야각은 신뢰성있는 도메인 분할에 의해 실현될 수 있고, 액정 분자(3m)간의 배향 변동으로 인한 광 투과율의 저하가 억제되는 고품질의 투과형 표시 및 반사형 표시가 실현될 수 있다.
제4 실시예의 액정 표시 패널(100)은 화소 전극(13) 및 대향 전극(25)의 구 조를 제외하고는 제1 실시예와 유사하고, 제1 실시예와 동일한 장점을 제공할 수 있다. 제4 실시예의 액정 표시 장치로부터 얻어지는 투과율 및 응답 시간에 관련된 평가 결과가 도 12에 도시되어 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치가 도 11을 참조하여 설명된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 돌출(26)은 대향 전극(25) 상에 제공되고, 슬릿(13a)은 각 화소 전극에 형성되어, 각 화소 전극의 랙킹(lacking) 섹션으로서 기능한다. 구체적으로는, 돌출(26)은 경계 B에 거의 수직으로 연장되는 각 화소 전극(13)의 사이드에 대향하는 위치에서 투과형 영역(R2)내의 대향 전극(25) 상에 제공된다. 슬릿(13a)은 투과형 영역(R2)에서 경계 B에 거의 수직으로 돌출(26) 사이에서 연장된다.
제5 실시예는 화소 전극(13) 및 대향 전극(25)의 구조를 제외하고는 제1 실시에와 유사하고, 제1 실시에와 동일한 장점을 제공한다. 제5 실시예의 액정 표시 장치로부터 얻어지는 투과율 및 응답 시간에 관련된 평가 결과가 도 12에 도시되어 있다.
도 12에 도시된 구조에 의하여, 넓은 시야각은 신뢰성있는 도메인 분할에 의해 실현될 수 있고, 액정 분자(3m)간의 배향 변동으로 인한 광 투과율의 저하가 억제되는 고품질의 투과형 표시 및 반사형 표시가 실현될 수 있다.
상기 상세하게 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 투과형 표시 섹션(3A)의 경계 B 근처의 액정 분자의 배향이 경계 B에 거의 평행하다는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 구조는 넓은 시야각을 가지고 있고 고품질의 투과형 표시 및 반사형 표시를 실현할 수 있는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명은 상기 설명된 제1 내지 제5 실시예로 제한되지 않고, 범주를 벗어나지 않고 다양한 방식으로 변형될 수 있다.
예를 들면, 실시예들에서, 화소 전극(13) 상에 단지 배향막(14)만이 제공되고 대향 전극(25)에 배향막(27)만이 제공되어 있지만, 필요한 경우에 절연막이 전극 상에 제공될 수 있다. 이 경우에, 절연막으로서, SiO2, SiNX, Al2O3 막과 같은 비유기 박막, 또는 폴리이미드, 포토레지스트 수지 하이-폴리머 액정막과 같은 유기 박막이 이용될 수 있다.
절연막이 비유기 박막인 경우, 증착, 스퍼터링, 화학적 증착(CVD) 또는 용액 코팅이 활용될 수 있다. 절연막이 유기 박막인 경우에, 유기 물질을 포함하는 용액 또는 용액의 예비물질이 스피너 코딩, 스크린-인쇄 또는 롤 코팅에 의해 코딩된 후, 가열 또는 광 조사와 같은 경화 프로세스에 의해 경화된다. 다르게는, 증착, 스퍼터링, CVD, 랭뮈어-블라짓 법이 활용될 수 있다.
TFT(11)는 a-Si 또는 p-Si와 같은 반도체, 및 Al, Mo, Cr, Cu, 또는 Ta 등의 금속의 적층으로 형성될 수 있다. 액정 분자(3m)의 경사를 제어하기 위한 수단으로서 전기의 높고/낮은 세기 필드는 화소 전극(13)의 재료인 ITO를 이용하거나, 신호 전압을 인가하기 위한 금속 와이어(Al, Mo, Cu)를 이용하여 설정될 수 있다.
또한, 양의 이방성 유전체 인자를 가지는 액정 재료가 액정으로서 이용될 수 있다. 그러나, 액정 분자의 배향 및 경사를 효율적으로 제어하기 위해서는, 음의 이방성 유전 상수의 액정 분자가 수직으로 배향되는 VAN-모드 액정 표시 장치가 가장 바람직하다. 특히, 콘트라스트가 중요하게 간주되는 표시 디바이스에서, VAN 모드의 정상 블랙 세팅 및 본 발명의 배향 분할 상태의 조합은 높은 투과율로 인한 500:1 이상의 높은 콘트라스트 및 밝은 스크린이 설계될 수 있게 한다.
상기 설명된 실시예들이 대향 기판(2)의 돌출(26)을 채용하고 있고 슬릿(13a)이 제어 섹션으로 이용되고 있지만, 대향 전극(2)의 돌출(26) 및 다른 구조의 조합이 제어 섹션으로 이용될 수도 있다. 즉, 돌출(26) 및 유전체가 제어 섹션으로 이용된다. 돌출(26) 및 리세스(37)가 제어 섹션으로 이용된다. 또한, 이 경우에, 실시예들의 것과 동일한 장점이 획득될 수 있다.
이제, 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상세한 설명이 제공된다.
도 13, 14, 15 및 16에 도시된 바와 같이, 액정 표시 장치는 어레이 기판(1), 어레이 기판(1)의 반대 쪽에 소정 갭을 두고 배열되는 대향 기판(2), 및 어레이 기판(1)과 대향 기판(2)의 사이에 유지되는 액정층(3)을 포함한다.
어레이 기판(1)은 투명 절연 기판으로서 유리 기판(10)을 포함한다. 유리 기판(10) 상에, 복수의 신호 라인 X 및 복수의 주사 라인(도시되지 않음)이 제공된다. 신호 라인 X는 제1 방향 d1으로 연장되고, 주사 라인은 제1 방향에 수직인 제2 방향 d2로 연장된다. 신호 라인의 인접하는 것들의 각 쌍 및 주사 라인의 인접하는 것들의 각 쌍에 의해 정의되는 복수의 화소 영역 R1은 매트릭스로 배열되고, 그 내부에 형성된 각각의 화소를 포함한다. 나중에 상세하게 설명되는 바와 같이, 각 화소 영역 R1은 대응하는 신호 라인 및 주사 라인 쌍에 의해 정의되고, 세이드 층(22)에 의해 둘러싸여진다. 각 화소 영역 R1은 제1 방향 d1로 장축을 가지는 직사각형 영역이다. 이러한 실시예에서, 각 회소 영역 R1의 장축의 길이 L1은 150㎛이다. 제2 방향 d2에서, 화소 영역 R1은 50㎛의 피치로 배열된다.
어레이 기판(1)에서, 각 화소는 비결정질 실리콘 또는 폴리실리콘의 반도체 막을 가지는 TFT(11), 및 화소 전극(13)을 포함한다. 또한, 화소 전극(13)을 덮는 배향막(14)은 유리 기판(10) 상에 제공된다. 이 경우에, 배향막(14)은 수직 정렬막이다. 복수의 컬럼형 스페이서(15)는 배향막(14) 상에 제공된다. 이러한 실시예에서, 스페이서(15)의 높이는 2㎛이다.
대향 기판(2)은 투명 절연 기판으로서 유리 기판(20)을 포함한다. 유리 기판(20) 상에, 블랙 매트릭스로서 기능하는 세이드 층(22), 및 적색 컬러링 층(23R), 녹색 컬러링 층(23G) 및 청색 컬러링 층(23B)을 포함하는 컬러 필터(21)가 제공된다. 각 컬러링 층의 주변은 세이드 층(22)에 의해 중첩된다. 세이드 층(22)에 의해 둘러싸여지는 화소 영역 R1은 매트릭스로 배열된다.
화소 영역 R1에 대한 더 상세한 설명이 제공된다. 화소 영역 R1은 대향 기판(2)과 대향하고, 화소 영역 R1의 장축을 따라 직사각형 투과형 영역(R2) 및 거기에 인접한 직사각형 반사형 영역(R3)을 포함한다. 본 실시예에서, 제1 방향 d1로의 투과형 영역(R2)의 길이 L2는 120㎛이고, 제1 방향 d1로의 반사형 영역(R3)의 길이 L3은 30㎛이다.
복수의 돌출부(24)는 반사형 영역(R3)에 대응하는 위치에서 컬러 필터(21) 상에 형성된다. 돌출부(24)는 감광성 아크릴 수지로 형성되고 약 1㎛의 두께를 가지고 있다. 각 돌출부(24)는 투과형 영역(R2)과 반사형 영역(R3)의 사이에 단차를 부여한다. 각 돌출부(24)는 작은 오목부 및 돌출을 가지고 어레이 기판(1)에 대향하는 표면 S를 가지고 있다.
ITO 막과 같은 투명 도전막으로 형성되는 대향 전극(25)은 컬러 필터(21) 및 돌출부(24) 상에 제공된다. 대향 전극(25) 상에서, 제어 섹션으로서 기능하는 복수의 스트라이프형 돌출(26)이 제공된다. 더 구체적으로는, 돌출(26)은 삼각형 섹션을 가지고 있고, 제1 방향 d1로 연장되어 투과형 영역(R2)을 제2 방향 d2로의 2가지 부분으로 분할한다.
또한, 제2 방향 d2로의 돌출(26)의 폭 w는 10㎛이고, 돌출(26)의 높이 h는 1.5㎛이다. 따라서, 돌출(26)은 대향 전극(25)의 표면으로부터 어레이 기판(1)을 향해 1.5㎛만큼 돌출한다. 수직 정렬막인 배향막(27)은 대향 전극(25) 및 돌출(26) 상에 형성된다.
어레이 기판(1) 및 대향 기판(2)은 기판의 주변부 상에 제공되는 실링 부재(30)에 의해 서로 본딩되고, 컬럼형 스페이서(15)에 의해 그 사이에 개재되는 미리 설정된 갭을 두고 서로 대향된다. 액정층(3)은 어레이 기판(1), 대향 기판(2) 및 실링 부재(30) 사이에 정의된 공간을 액정으로 채움으로써 형성된다. 액정층(3)은 투과형 영역(R2)에 대응하는 복수의 투과형 표시 섹션(3A), 및 반사형 영역(R3)에 대응하는 복수의 반사형 표시 섹션(3B)을 포함한다.
화소 전극(13)이 더 상세하게 설명된다. 화소 전극(13)은 도시되지 않은 투 과형 전극 및 반사형 전극을 구비하고 있다. 투과형 전극은 예를 들면, ITO(인듐 주석 산화물)의 투명한 막으로 형성되고, 투과형 영역(R2)에 제공된다. 반사형 전극은 수신된 광을 반사하는 기능을 가지고 있고, 예를 들면 금속으로 형성되며 반사형 영역(R3)에 제공된다.
제1 광학 섹션(4)은 어레이 기판(1)의 외부 표면 상에 제공되고, 제2 광학 섹션(5)은 대향 기판(2)의 외부 표면 상에 제공된다. 제1 및 제2 광학 섹션(4, 5)은 각 2-축 리타데이션 플레이트(retardation plate)(도시되지 않음) 및 편광판을 구비하고 있다. 백라이트 유닛(6)은 제1 광학 섹션(6)의 외부 표면 근처의 제1 광학 섹션(4) 외부에 제공된다. 백라이트 유닛(6)은 광 도파관(6a), 광원(6b) 및 반사판(6c)을 포함한다. 광 도파관(6a)은 제1 광학 섹션(4)의 반대에 있고, 도광판을 포함한다. 광원(6b) 및 반사판(6c)은 광 도파관(6a)의 하나의 사이드와 면하고 있다. 그러므로, 멀티-도메인 VA-모드 반사형 액정 표시 장치가 제공된다.
제6 실시예에서 채용되는 돌출(26)이 더 상세하게 설명된다.
(예 1)
예 1에서, 돌출(26)은 도 16에 도시된 바와 같이 투과형 영역(R2)에 형성된다. 제1 방향 d1로의 돌출(26)의 길이 L4는 120㎛, 즉 제1 방향 d1로의 투과형 영역(R2)의 길이 L2와 동일하다. 따라서, 돌출(26)의 하나의 단부는 투과형 영역(R2)에 근접한 돌출부(24)의 에지와 정렬된다. 그러므로, 돌출(26)의 에지와 돌출부(24)의 에지간의 거리는 0㎛이다.
본 발명의 발명자들은 상기 언급된 돌출(26)을 구비하는 액정 표시 장치의 표시 특성을 조사했고, 표시된 이미지가 도 20에 도시된 바와 같이 잔상이 없으며 높은 반사율이 달성될 수 있다는 것을 발견하였다.
(예 2)
예 2에서, 돌출(26)은 도 17에 도시된 바와 같이, 저항 영역(R2) 및 반사 영역(R3) 모두에서 연장된다. 제1 방향 d1로의 돌출(26)의 길이 L4는 130㎛이다. 따라서, 돌출(26)의 하나의 단부는 투과형 영역(R2)에 가까운 돌출부(24)의 에지와 10㎛만큼 중첩한다. 즉, 돌출(26)의 하나의 단부와 돌출부(24)의 에지간의 거리는 -10㎛이다.
본 발명의 발명자들은 상기 언급된 돌출(26)을 구비하는 액정 표시 장치의 표시 특성을 조사했고, 표시된 이미지는 도 20에 도시된 바와 같이, 예 1처럼 잔상을 가지지 않는다는 것을 발견하였다. 또한, 돌출(26)이 돌출부(24)와 10㎛만큼 중첩하지만, 반사율의 감소는 작고, 예 1과 거의 동일한 높은 반사율이 얻어질 수 있다. 유의할 점은, 돌출(26) 및 돌출부(24)의 중첩 범위가 0 내지 10㎛인 경우, 예 1과 거의 동일한 높은 반사율이 얻어질 수 있다는 점이다.
(예 3)
예 3에서, 돌출(26)은 도 18에 도시된 바와 같이, 저항 영역(R2) 및 반사 영역(R3) 모두에서 연장된다. 제1 방향 d1로의 돌출(26)의 길이 L4는 145㎛이다. 따라서, 돌출(26)의 하나의 단부는 투과형 영역(R2)에 가까운 돌출부(24)의 에지와 25㎛만큼 중첩한다. 즉, 돌출(26)의 하나의 단부와 돌출부(24)의 에지간의 거리는 -25㎛이다.
본 발명의 발명자들은 상기 언급된 돌출(26)을 구비하는 액정 표시 장치의 표시 특성을 조사했고, 표시된 이미지는 도 20에 도시된 바와 같이, 예 1처럼 잔상을 가지지 않는다는 것을 발견하였다. 돌출(26)이 돌출부(24)와 25㎛만큼 중첩하므로, 실시예 1보다는 낮지만, 비교적 큰 반사율이 얻어질 수 있다.
(예 4)
예 4에서, 돌출(26)은 도 19에 도시된 바와 같이, 저항 영역(R2)로 연장된다. 제1 방향 d1로의 돌출(26)의 길이 L4는 100㎛이다. 돌출(26)의 하나의 단부는 투과형 영역(R2)에 가까운 돌출부(24)의 에지로부터 10㎛의 거리에 위치되고, 돌출(26)의 다른 단부(도시되지 않음)는 투과형 영역(R2)의 다른 경계로부터 10㎛의 거리에 위치된다.
본 발명의 발명자들은 상기 언급된 돌출(26)을 구비하는 액정 표시 장치의 표시 특성을 조사했고, 표시된 이미지는 도 20에 도시된 바와 같이, 잔상을 가지지만 눈에 띄지는 않는다는 것을 발견하였다. 또한, 예 1과 거의 동일한 높은 반사율이 얻어질 수 있었다. 돌출(26)과 돌출부(24)간의 거리가 0㎛ 이상이고 15㎛ 이하였던 경우, 단지 눈에 띄지 않는 잔상만이 발생했다.
(비교 예)
비교로서, 돌출(26)은 투과형 영역(R2)으로 연장된다. 제1 방향 d1로의 돌출(26)의 길이 L4는 80㎛이다. 돌출(26)의 하나의 단부는 투과형 영역(R2)에 가까운 돌출부(24)의 에지로부터 20㎛의 거리에 위치하고, 돌출(26)의 다른 단부(도시되지 않음)는 투과형 영역(R2)의 다른 경계로부터 20㎛의 거리에 위치된다.
본 발명의 발명자들은 상기 언급된 돌출(26)을 구비하는 액정 표시 장치의 표시 특성을 조사했고, 표시된 이미지는 확연한 잔상을 가진다는 것을 발견하였다. 또한, 높은 반사율이 예 1과 같이 얻어질 수 있었다.
상기 설명된 바와 같이, 돌출(26)의 하나의 단부가 투과형 영역(R2)에 가까운 돌출부(24)의 에지와 정렬되는 경우, 또는 돌출(26)의 하나의 단부가 투과형 영역(R2)에 가까운 돌출부(24)의 에지와 중첩하는 경우에, 잔상은 발생하지 않는다. 환언하면, 대향 기판(2)이 그 표면에 수직인 방향으로 보여질 때, 돌출(26)의 하나의 단부와 돌출부(24)의 에지간에 어떠한 갭도 없는 경우, 잔상이 발생하지 않는다. 이 경우에, 양호한 외관, 높은 콘트라스트 및 높은 표시 품질의 액정 표시 장치가 제공된다.
이에 비해, 돌출(26)의 하나의 에지와 투과형 영역 R2에 가까운 돌출부(24)의 에지간에 15㎛ 이상의 갭이 있는 경우, 갭 근처의 액정 분자의 배향이 불안정화되고, 그럼으로써 잔상을 유발한다.
액정 표시 장치는 멀티-도메인-타입 VA 모드를 채용하므로, 넓은 시야각의 이미지 표시가 투과형 표시에 의해 실현될 수 있다. 돌출 섹션(24)은 어레이 기판(1)에 대향하는, 작은 돌출 및 오목부를 구비하는 표면 S를 가지고 있으므로, 넓은 시야각의 이미지 표시가 반사형 표시에 의해서도 실현될 수 있게 한다.
돌출(26)의 하나의 단부 및 투과형 영역(R2)에 가까운 돌출부(24)의 중첩 범위가 0 내지 10㎛인 경우, 및 돌출(26)의 하나의 단부와 투과형 영역에 가까운 돌출부(24)의 에지간의 갭이 있는 경우, 높은 반사율이 얻어질 수 있다. 따라서, 외 부 광을 이용한 반사형 표시가 옥외와 같은 밝은 장소에서 수행되는 경우, 높은 가시성의 이미지 표시가 실현될 수 있다.
상기의 측면에서, 돌출(26)의 하나의 단부가 투과형 영역(R2)에 가까운 돌출부(24)의 에지로부터 10㎛ 이하만큼 떨어지도록 하고, 돌출(26)의 하나의 단부가 투과형 영역(R2)에 가까운 돌출부(24)의 에지와 10㎛만큼 중첩하도록 하는 것이 바람직하고, 그럼으로써, 반사율의 감소를 억제하고 잔상을 눈에 띄지 않게 한다. 돌출(26)의 하나의 단부가 투과형 영역에 가까운 돌출부(24)의 에지와 정렬되도록 하거나, 돌출(26)의 하나의 단부가 돌출부(24)의 에지와 10㎛만큼 중첩하도록 하는 것이 더 바람직하고, 그럼으로써 잔상을 완벽하게 제거한다.
본 발명은 상기 설명된 제6 실시예로 제한되지 않고, 범주를 벗어나지 않고 다양한 방식으로 변형될 수 있다. 예를 들면, 돌출(26)의 단면이 삼각형으로 제한되지 않고, 임의의 다각형 또는 반원일 수 있다. 또한, 돌출(26)의 높이가 1.5㎛로 제한되지 않는다. 1㎛보다 적지 않은 경우라면, 실시예들과 동일한 장점들이 얻어질 수 있다. 또한, 돌출(26)이 제1 방향 d1로 복수의 부분으로 분할되는 경우, 동일한 장점이 얻어질 수 있다. 화소 영역 R1의 피치 P는 50㎛로 제한되지 않는다. 피치가 약 20 내지 100㎛인 경우, 상기와 같은 장점이 얻어질 수 있다. 돌출부(24) 및 돌출(26)은 대신에 어레이 기판(1)에 포함될 수 있다.
더구나, 다양한 발명들이 실시예들이 개시된 구조 요소들을 적절하게 조합함으로써 실현될 수 있다. 예를 들면, 일부 개시된 구조적 요소들이 제거될 수도 있다. 다른 실시예들의 일부 구조적 요소가 적절하게 조합될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 신뢰성있는 도메인 분할에 의해 얻어지는 넓은 시야각을 가지며, 예를 들면 액정 분자의 다른 배향으로 인한 광 투과율의 감소가 없고, 고품질의 투과형 표시 및 반사형 표시를 실현할 수 있는 액정 표시 장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (19)

  1. 제1 전극 기판;
    상기 제1 전극 기판과의 사이에 갭을 두고 상기 제1 전극 기판에 대향하여 배치된 제2 전극 기판;
    상기 제1 및 제2 전극 기판 사이에 유지되고, 투과형 표시 섹션 및 상기 투과형 표시 섹션에 인접한 반사형 표시 섹션을 포함하는 액정층 - 각 투과형 표시 섹션과 각 반사형 표시 섹션의 사이에 선형 경계가 정의되고, 상기 투과형 표시 섹션 및 상기 반사형 표시 섹션의 액정 분자의 배향은 상기 제1 및 제2 전극 기판에 의해 상기 액정층에 인가되는 전압에 따라 제어됨 -; 및
    상기 경계 근처의 상기 투과형 표시 섹션에 존재하는 상기 액정 분자의 배향을 상기 경계에 평행하게 설정하도록 상기 인가된 전압에 의해 생성된 전계를 제어하는 제어 섹션
    을 포함하는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 섹션은 상기 제1 및 제2 전극 기판 중 적어도 하나에 제공되는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 기판은 화소 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극 기판은 대향 전극을 포함하며,
    상기 제어 섹션은 상기 화소 전극 및 상기 대향 전극의 적어도 하나 상에 제공된 절연 구조를 포함하는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 기판은 상기 액정층에 전압을 인가하는 화소 전극을 포함하고,
    상기 제어 섹션은 상기 화소 전극에 포함된 절단부(cut portions)를 포함하는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 전극 기판은 상기 화소 전극에 대향하는 대향 전극을 포함하고,
    상기 제어 섹션은 상기 대향 전극 상에 제공된 절연 구조를 더 포함하는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 기판은 상기 액정층에 전압을 인가하는 화소 전극을 포함하고,
    상기 각 화소 전극은 반사형 전극 및 투과형 전극을 포함하며, 상기 반사형 전극은 상기 반사형 표시 섹션에 제공되어 상기 제2 전극 기판을 통해 유도된 광을 상기 제2 전극 기판에 반사하도록 구성되며, 상기 투과형 전극은 상기 투과형 표시 섹션에 제공되고 상기 제1 전극 기판을 통해 유도된 광을 상기 제2 전극 기판에 투과하도록 구성되며,
    상기 제어 섹션은 상기 투과형 전극에 제공된 리세스(recesses)를 포함하는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 리세스는, 상기 제1 전극 기판 상에 제공되어 상기 투과형 전극 및 반사형 전극의 하부층으로서 기능하는 절연층의 요철(uneven) 표면에 의해 정의되는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 액정층은 음의 이방성 유전 상수의 액정 재료로 형성되는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 기판은 각각의 수직 정렬막을 포함하고, 상기 액정층은 상기 액정 분자가 수직으로 배향되는 수직 정렬 타입인 수직 배향형 액정 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 반사형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 상기 제2 전극 기판 상에 제공되고, 상기 반사형 표시 섹션을 상기 투과형 표시 섹션보다 더 얇게 하기 위해 상기 제1 전극 기판을 향해 돌출되는 돌출부(projecting portion)를 더 포함하고,
    상기 제어 섹션은 상기 투과형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 상기 제2 전극 기판 상에 제공되어 상기 투과형 표시 섹션의 액정 분자의 배향을 제어하기 위해 상기 제1 전극 기판을 향하여 돌출하는 돌출(projection)들을 포함하며,
    상기 각 돌출은 각 투과형 표시 섹션과 접촉하는 각 돌출부의 에지와 정렬되는 단부를 포함하는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 반사형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 상기 제2 전극 기판 상에 제공되고, 상기 반사형 표시 섹션을 상기 투과형 표시 섹션보다 더 얇게 하기 위해 상기 제1 전극 기판을 향해 돌출되는 돌출부를 더 포함하고,
    상기 제어 섹션은 상기 투과형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 상기 제2 전극 기판 상에 제공되어 상기 투과형 표시 섹션의 액정 분자의 배향을 제어하기 위해 상기 제1 전극 기판을 향하여 돌출하는 돌출들을 포함하며,
    상기 각 돌출은 각 투과형 표시 섹션과 접촉하는 각 돌출부의 에지와 중첩되는 단부를 포함하는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 각 돌출은 상기 제1 전극 기판을 향하여 1㎛ 이상 돌출하는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 각 돌출은 상기 제1 전극 기판을 향하여 1㎛ 이상 돌출하는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 각 돌출은 스트라이프 형태로 되어 있고 상기 경계에 수직으로 연장되는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 각 돌출은 스트라이프 형태로 되어 있고 상기 경계에 수직으로 연장되는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 각 돌출부는 상기 제1 전극 기판에 대향하는 요철 표면을 가지고 있는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 각 돌출부는 상기 제1 전극 기판에 대향하는 요철 표면을 가지고 있는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  18. 제1 전극 기판;
    상기 제1 전극 기판과의 사이에 갭을 두고 상기 제1 전극 기판에 대향하여 배치된 제2 전극 기판;
    상기 제1 및 제2 전극 기판 사이에 유지되고, 투과형 표시 섹션 및 상기 투과형 표시 섹션에 인접한 반사형 표시 섹션을 포함하는 액정층 - 상기 투과형 표시 섹션 및 상기 반사형 표시 섹션의 액정 분자의 배향은 상기 제1 및 제2 전극 기판에 의해 상기 액정층에 인가되는 전압에 따라 제어됨 -;
    상기 반사형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 상기 제2 전극 기판 상에 제공되고, 상기 반사형 표시 섹션을 상기 투과형 표시 섹션보다 더 얇게 하기 위해 상기 제1 전극 기판을 향해 돌출되는 돌출부; 및
    상기 투과형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 상기 제2 전극 기판 상에 제공되고, 상기 투과형 표시 섹션의 액정 분자의 배향을 제어하기 위해 상기 제1 전극 기판을 향하여 돌출하는 돌출들- 상기 돌출은 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 경계에 대하여 수직인 방향으로 연장하고, 상기 돌출은 각각 상기 투과형 표시 섹션에 인접하는 상기 반사형 표시 섹션에 대응하는 위치에 제공되는 상기 돌출부의 에지로부터 갭을 두고 배치된 단부를 포함함 -
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제1 전극 기판;
    상기 제1 전극 기판과의 사이에 갭을 두고 상기 제1 전극 기판에 대향하여 배치된 제2 전극 기판;
    상기 제1 및 제2 전극 기판 사이에 유지되고, 투과형 표시 섹션 및 상기 투과형 표시 섹션에 인접한 반사형 표시 섹션을 포함하는 액정층 - 상기 투과형 표시 섹션 및 상기 반사형 표시 섹션의 액정 분자의 배향은 상기 제1 및 제2 전극 기판에 의해 상기 액정층에 인가되는 전압에 따라 제어됨 -;
    상기 반사형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 상기 제2 전극 기판 상에 제공되고, 상기 반사형 표시 섹션을 상기 투과형 표시 섹션보다 더 얇게 하기 위해 상기 제1 전극 기판을 향해 돌출되는 돌출부; 및
    상기 투과형 표시 섹션에 대응하는 위치에서 상기 제2 전극 기판 상에 제공되고, 상기 투과형 표시 섹션의 액정 분자의 배향을 제어하기 위해 상기 제1 전극 기판을 향하여 돌출하는 돌출들- 상기 돌출은 투과형 표시 섹션 및 반사형 표시 섹션의 경계에 대하여 수직인 방향으로 연장하고, 상기 돌출은 각각 상기 투과형 표시 섹션에 인접하는 상기 반사형 표시 섹션에 대응하는 위치에 제공되는 상기 돌출부의 에지와 정렬된 단부를 포함함 -
    을 포함하는 액정 표시 장치.
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KR20040108604A (ko) * 2003-06-06 2004-12-24 세이코 엡슨 가부시키가이샤 액정 표시 장치 및 전자기기

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