KR19990036906A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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쓰지 하루오
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Abstract

액정 표시 장치는 한 쌍의 기판, 상기 한 쌍의 기판 사이에 배치되는 액정층 및 상기 한 쌍의 기판 각각에 서로 대향하여 배치되어 상기 액정층에 전기장을 인가하는 한 쌍의 전극을 포함하며, 상기 한 쌍의 전극 각각은 이들이 전기를 전도할 수 있는 경로인 부분에 대응하는 전극 영역을 가지고, 상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한 전극은 상기 한 쌍의 전극 중 다른 전극의 상기 전극 영역에 대향하는 개구부를 가지며, 상기 개구부는 상기 한 쌍의 전극 사이에 개구 영역을 규정하여 상기 개구 영역의 액정층 내의 액정 분자에 인가된 전기장이 상기 한 쌍의 기판의 표면의 법선에 대하여 경사지게 한다.

Description

액정 표시 장치
본 발명은 예컨대 TV, 개인용 컴퓨터, 워드 프로세서 또는 사무 자동화 기기 등에 사용되는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
전술한 액정 표시 장치로서, 도 9 내지 11에 도시된 매트릭스형 장치가 공지되어 있다. 도 9는 매트릭스형 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 10은 매트릭스 기판의 평면도이다. 도 11은 대향 기판의 내부 표면의 평면도이다.
우선 도 9를 참조하면, 액정 표시 장치는 매트릭스 기판(28), 대향 기판(29), 그 사이에 수용된 액정층(27), 및 매트릭스 기판(28)과 대향 기판(29)의 외부 표면 상에 제공된 편광판(30)을 포함한다. 백라이트는 액정 표시 장치의 배면에 배치되어 광 셔터로서 사용된다.
도 10을 참조하면, 매트릭스 기판(28)은 게이트 라인(32), 소스 라인(33) 및 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(34)를 포함한다. 게이트 라인(32) 및 소스 라인(33)은 서로 교차하고, 박막 트랜지스터(34)는 게이트 라인(32) 및 소스 라인(33)의 교차점 부근에 제공된다. 매트릭스 형태로 제공된 픽셀 전극(35)은 각각의 박막 트랜지스터를 매개로 하여 게이트 라인(32) 및 소스 라인(33)에 접속된다. 도 11을 참조하면, 대향 기판(29)은 픽셀 전극(35)에 대응하는 개구 영역(36)을 가지는 차광막(37) 및 차광막(37)의 전면에 각각 제공되는 대향 전극(38)과 칼라 필터(도시되지 않음)를 포함한다. 배향막(도시되지 않음)은 매트릭스 기판(28)(도 9) 및 대향 기판(29)의 내부 표면 상에 형성되고, 액정층(27) 내에 포함된 액정 분자는 배향막을 러빙 처리(rubbing)함으로써 원하는 방향으로 배향될 수 있다.
픽셀 영역은 하나의 픽셀에 대응하는 액정 표시 장치의 일부를 의미한다. 픽셀은 표시된 화면의 최소 영역으로서 정의된다. 전형적으로 픽셀 영역은 한 쌍의 전극 및 하나의 픽셀에 대응하는 화상을 생성하기 위해 그 사이에 수용된 액정층을 포함한다. 능동 매트릭스형 액정 표시의 경우, 픽셀 영역은 픽셀 전극, 상기 픽셀 전극에 대향하는 대향 전극 및 상기 픽셀 전극과 상기 대향 전극 사이에 수용된 액정층을 포함한다. 단순 (또는 수동) 매트릭스형 액정의 경우, 액정층을 수용하는 행 전극 및 열 전극의 중첩부가 픽셀 영역을 규정한다.
이러한 구조의 액정 표시 장치에 따르면, 액정층(27) 중 각각의 픽셀 영역에 대응하는 액정층(27)의 영역에 인가되는 전압은 박막 트랜지스터(34)를 매개로 하여 화상 신호를 각각의 픽셀 전극(35)에 입력함으로써 제어될 수 있다. 전압이 액정층(27)에 인가될 때, 액정 분자의 배향 방향은 액정층(27) 내 액정 분자의 유전 이방성에 따라 변한다.
이러한 액정 표시 장치의 광 제어 원리는 다음과 같다. 백라이트(31)로부터의 광은 액정층(27)에 입사하기 전에, 매트릭스 기판(28)의 외부 표면 상의 편광판에 의해 선형 편광된다. 선형 편광된 광은 굴절률 비등방성을 가지는 액정 분자의 배향 방향에 따라 타원 편광, 원 편광 또는 선광 등의 광학 변조를 야기한다. 액정층(27)을 투과한 후, 편광된 광은 대향 기판(29)의 외부 표면 상의 편광판(30)에 입사된다. 입사광 중 편광판(30)의 흡수축과 평행한 성분이 흡수되기 때문에, 광 투과율이 변한다. 액정 표시 장치는 TN(Twisted Nematic) 모드, STN(Super Twisted Nematic) 모드, ECB(Electrically Controlled Birefringence) 및 폴리머 분산 모드 등의 다양한 표시 모드를 가진다. 특히, TN 액정 표시 장치는 TV, 개인용 컴퓨터, 워드 프로세서 및 사무 자동화 기기 등에서 광범위하게 사용된다. 콘트라스트 및 응답 속도를 더 향상시키기 위해 비착색 영역을 사용하는 ECB 액정 표시 장치가 개발되어 왔다.
ECB 액정 표시 장치 중 수직 배향 모드의 액정 표시 장치는, 전압이 인가되지 않을 때는 기판면에 실질적으로 수직하게 배향되는 액정 분자를 가진다. 네가티브 유전 이방성을 가지는 재료를 사용하는 경우, 전압이 인가되면 액정 분자는 기판면에 수평이 되도록 경사진다. 이 모드에서는 액정층이 트위스티드 구조를 채용하지 않기 때문에, 응답 속도가 빠르다. 즉, 서로 직교하는 편광축을 가지는 한 쌍의 편광판을 이용하여, 인가되는 전압이 없을 때 복굴절없이 흑색 표시가 생성되기 때문에, 스크린의 법선 방향으로의 콘트라스트도 높다. 그러나, ECB 수직 배향 모드에서, 광 투과율이 시야각에 의존하기 때문에, 시야각 의존성의 개선이 중요한 문제였다.
이러한 ECB 수직 배향 모드의 시야각 의존성을 개선하기 위한 다양한 연구가 행해져왔다. 예를 들어, "SID79', page 845, Development of Super-High- Image-Quality Vertical-Alignment-Mode LCD"는 배향 분할을 수행함으로써, 즉 픽셀 영역 내에 배향 방향이 상이한 액정 분자를 가지는 복수의 영역을 형성함으로써 시야각 특성이 비약적으로 향상됨을 상세하게 개시하고 있다. 따라서, 상기 논문은 시야각 특성을 확장하기 위해서는, 배향 분할을 수행함으로써 액정 분자의 배향 방향이 각각 다른 복수의 영역을 형성할 필요가 있다는 결론을 내렸다.
상기의 문헌에는 배향 분할을 수행하는 방법에 설명되어 있지 않다. 공지된 바와 같이, 배향 분할은 "Japan DISPLAY '92, page591, A Complementary TN LCD with Wide-Viewing-Angle Grayscale"에 설명된 바와 같은 레지스트 패턴의 형성 및 2회의 러빙 처리에 의해 수행되거나, 또는 "Japan DISPLAY '92, page 886, Wide Viewing Angle Full-Color TFT LCDs"에 설명된 것과 같이 두 가지 유형의 배향막을 형성하여 각각의 픽셀 영역 내에 상이한 틸트 각의 액정 분자를 제공함으로써 수행될 수 있다. 상기의 문헌들은 TN 모드에서 수행되는 배향 분할을 설명하고 있다. 이러한 방법들은 비록 배향막의 재료 및 러빙 방향이 달라지겠지만, ECB 수평 배향 모드에서도 적용될 수 있다.
ECB 액정 표시 장치 중에서, 수평 배향 모드의 액정 표시 장치는, 전압이 인가되지 않을 때는 기판면에 실질적으로 평행하게 배향되는 액정 분자를 가진다. 포지티브 유전 이방성을 가지는 재료를 사용하는 경우, 전압이 인가되면, 액정 분자는 기판면에 수직이 되도록 경사진다. 유사하게, 이러한 모드에서는 액정층이 트위스티드 구조를 채용하지 않기 때문에, 응답 속도가 빠르다. 또한, 서로 직교하는 편광축을 가지는 한 쌍의 편광판을 사용함으로써, 전압이 인가되지 않을 때는 액정 표시가 균일하게 배향된 상태에서 흑색 표시가 생성될 수 있기 때문에, 스크린의 법선 방향으로의 콘트라스트도 향상될 수 있다.
ECB 수평 배향 모드에서와 유사하게, 광투과율이 시야각에 의존하기 때문에, 시야각 특성의 개선이 중요한 문제였다.
ECB 수평 배향 모드에서 시야각을 개선하기 위한 방법은, ECB 수직 배향 모드와 유사하게, 픽셀 영역 내에 상이한 배향 방향의 액정 분자를 복수의 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 상이한 배향 방향들은 상이한 방향으로 여러 회 러빙 처리하여 배향 분할을 수행함으로써 형성된다.
또한, 일본 특허 공개 공보 제 9-160041, 9-160042 및 9-160061에 개시된 것과 같이 전극을 특정한 형태로 형성함으로써 시야각 특성을 개선하기 위한 방법이 공지되어 있다.
이러한 공개 공보들에 개시된 기술들은 경사(oblique) 전기장 시스템으로 언급될 수 있다. 이 시스템은 기판 상에 제공된 한 쌍의 전극 사이에서 생성된 횡전기장 성분을 이용하여 액정 분자를 광학적으로 변조함으로써 횡전기장 시스템을 개선하여 얻어질 수 있다. 즉, 경사 전기장 시스템은 한 쌍의 기판 상에 각각 제공된 전극에 의해 생성된 기판면에 비스듬한 전기장 내에 액정 분자의 광학 변조를 사용한다.
도 12는 경사 전기장 시스템의 액정 표시 장치 내의 전극 구조의 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 대향 전극(101) 및 픽셀 전극(102)은 각각 개구(103) 및 전극 영역(104)을 가진다. 대안적으로, 대향 전극(101) 및 픽셀 전극(102)의 전극 영역(104)은 기판면에 평행인 방향을 따라 교대로 배치된다. 전압이 대향 전극(101) 및 픽셀 전극(102)에 인가되면, 대향 전극(101)과 픽셀 전극(102) 사이의 액정층(105)에 경사 전기장이 생성된다. 결과적으로, 액정 분자(107)의 배향 방향은 경사 전기장 영역(106) 내의 전기장 방향에 따라 변한다. 따라서, 광학 변조가 획득된다.
개구부는 전극 중 전극 영역의 일부가 아닌 부분을 의미하며, 이 전극 영역은 전극이 전기를 전도할 수 있는 방향을 따르는 부분에 대응한다. 한 쌍의 전극 (예를 들어, 대향 전극(101) 및 픽셀 전극(102)) 중 적어도 하나는 한 쌍의 전극 중 다른 하나의 전극 영역에 대향하는 개구부를 가진다. 개구부는 한 쌍의 전극 사이에 개구 영역을 규정하여 액정층 내의 액정 분자에 인가되는 전기장이 한 쌍의 기판의 표면의 법선에 대해 경사지게 한다.
불행하게도, 이러한 액정 표시의 시야각 특성을 개선하기 위한 공지된 방법들은 단점을 가진다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, ECB 수직 또는 수평 배향 모드 내에 배향 분할을 수행함으로써, 즉 픽셀 영역 내에 상이한 배향 방향의 액정 분자를 가지는 복수의 영역들을 형성함으로써, 액정 표시 장치의 시야각 특성이 현저하게 개선되어, 고성능을 획득할 수 있다.
그러나, 전술한 방법으로 배향 분할을 수행하기 위해서는, 추가의 공정이 필요하며, 제조 단계 수의 증가 및 제조 장비의 스케일 증가가 불가피하다. 또한, 분할 패을 형성을 위한 노출, 현상 및 박리 등을 수행하기 위해 배향막 상에 레지스트를 형성할 필요가 있다. 그러한 공정 동안, 배향막 표면 상에 레지스트 잔여물의 고착, 레지스트를 제거하기 위한 제거 용액 및 현상액의 침투로 인한 배향막 표면에의 외부 물질 고착, 표면 열화 및 이온 불순물로 인한 액정 셀의 신뢰도 감소 등이 발생할 위험성이 매우 높다.
전술한 종래의 액정 표시 장치는 시야각 특성의 개선은 허용하지만, 제조 비용이 현저하게 증가하기 때문에, 대량 생산에는 적합하지 않다.
전술한 경사 전기장 시스템의 액정 표시 장치에 따르면, 경사 전기장이 전극 (즉, 전극 영역)의 양면에 대칭적으로 형성되기 때문에, 전압이 인가될 때 액정 분자가 대칭적으로 이동할 수 있다. 그러므로, 상이한 초기 배향 방향의 액정 분자들을 가지는 복수의 영역들을 형성하기 위해 러빙 처리를 반복적으로 수행하지 않고, 배향 분할을 수행함으로써 시야각 특성이 개선될 수 있다.
그러나, 경사 전기장 영역 내의 액정 분자의 광학 변조가 사용되는 경우, 액정층 내에서 전기장 방향 및 세기 분포를 균일하게 배향하기가 어렵다.
액정층 내의 전기장 방향 및 세기 분포가 균일하지 않은 경우, 액정 분자의 배향 방향의 균일도는 저하되고, 따라서 액정층의 광학 변조도 다르다. 그러므로, 각각의 픽셀에서 투과된 광의 비균일성이 야기된다.
각각의 픽셀 내의 투과된 광의 비균일성 -흐릿함(비균일)으로 간주되며, 특히 프로젝션 장치 등에 의해 얻어진 확대 화면에서 두드러짐 -은 표시 품질을 상당히 감소시킨다. 비균일함이 직접적으로 인식되지 않을만큼 높은 픽셀 밀도를 가지는 액정 표시 장치조차도, 픽셀 내 투과된 광의 농담으로 인해 전압 인가시 흑색 표시 동안 백색 표시 부분이 각각의 픽셀 내에 부분적으로 잔존하고, 전압 인가시 백색 표시 동안 흑색 표시 부분이 각각의 픽셀 내에 부분적으로 잔존함으로 인해, 콘트라스트와 밝기가 저하된다.
그러므로, 고 표시 품질 및 고성능을 보장하기 위해 보다 균일한 전기장을 형성할 필요가 있다. 극간부를 예로 들면, 액정층의 두께보다 큰 개구 영역이 수평 방향으로 형성될 수 있다.
그러나, 전극 간의 간격이 증가되면 전기장은 감소한다. 따라서, 전극들 간에 더 높은 전압이 인가되어야만 한다. 불가피하게, 증가된 구동 전압을 제공하기 위해 단가와 함께 전력 소모가 증가한다.
따라서, 경사 전기장을 사용하여, 표시 품질 및 성능을 개선하면서, 전력 소모와 제조 단가를 감소시키는 것은 매우 어렵다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 한 쌍의 기판, 상기 한 쌍의 기판 사이에 수용된 액정층 및 상기 한 쌍의 기판 각각에 서로 대향하여 배치되어 상기 액정층에 전기장을 인가하기 위한 한 쌍의 전극을 포함한다. 한 쌍의 전극 각각은 한 쌍의 전극이 그를 따라 전기를 전도할 수 있는 부분에 대응하는 전극 영역을 가진다. 한 쌍의 전극 중 적어도 하나는 한 쌍의 전극 중 다른 하나의 전극 영역에 대향하는 개구부를 가지며, 상기 개구부는 한 쌍의 전극 사이에 개구 영역을 규정하여 그 개구 영역 내의 액정층 내에 있는 액정 분자에 인가된 전기장이 한 쌍의 기판면의 법선 방향에 대하여 경사지게 한다.
본 발명의 한 예에서, 한 쌍의 전극 사이의 개구 영역 이외의 영역 내에 있는 액정 분자의 틸트 방향은 전기장이 한 쌍의 기판의 법선 방향에 대하여 경사지는 개구 영역 내의 액정 분자들의 틸트 방향에 의해 제어된다.
본 발명의 다른 예에서, 액정층 내의 액정 분자는 네가티브 유전 이방성(즉, ΔE <0)이고, 일반적으로 액정층에 전압이 인가되지 않을 때는 한 쌍의 기판면에 수직하게 배향된다.
본 발명의 다른 예에서, 액정층 내의 액정 분자는 포지티브 유전 이방성(즉, ΔE >0)이고, 일반적으로 액정층에 전압이 인가되지 않을 때는 한 쌍의 기판면에 수평하게 배향된다.
본 발명의 또 다른 예에서, 한 쌍의 전극 각각은 각각의 개구 영역을 규정하는 개구부를 가지며, 한 쌍의 전극 각각의 개구 영역은 한 쌍의 기판면에 평행한 방향을 따라 교대로 배치된다.
본 발명의 다른 예에서, 한 쌍의 전극 중 적어도 하나의 개구 영역은 두 개의 상이한 방향으로 연장하는 부분을 가진다.
본 발명의 다른 예에서, 두 개의 상이한 방향은 실질적으로 서로 직교한다.
본 발명의 다른 예에서, 액정 표시 장치는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 픽셀 영역을 포함한다. 개구부의 폭은 한 쌍의 전극 간의 간격보다 크다.
본 발명의 또 다른 예시에서, 액정 표시 장치는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 픽셀 영역을 포함한다. 한 쌍의 전극은 복수의 픽셀 영역 각각에 제공된 복수의 픽셀 전극 및 상기 복수의 픽셀 전극 각각에 대향하는 단일 대향 전극을 포함하고, 상기 복수의 픽셀 전극 각각은 개구부를 가진다.
아래에서, 본 발명의 기능이 설명된다.
본 발명의 한 실시예에서, 양 기판 상의 전극의 개구 영역은 각각의 픽셀 영역 내에서 서로 중첩되지 않도록 배치되고, 기판면에 대한 경사 전기장이 개구 영역의 에지에 인접한 액정층 부분에 형성되기 때문에, 액정 분자는 경사 전기장으로 인해 액정층 부분에서 특정 방향으로 경사진다. 또한, 경사 전기장의 방향은 개구 영역의 한 면과 다른 면 간에 상이하기 때문에, 상이한 배향 방향의 액정 분자를 가지는 복수의 영역이 픽셀 영역 상에 형성된다.
전압이 인가되면, 경사 전기장으로 인해 개구 영역의 에지에 인접한 부분에서 액정 분자들은 기판면에 대해 선정된 방향으로 경사진다. 양 전극 사이의 액정층 중 각각의 개구 영역의 에지에 인접한 부분 이외의 부분에는, 기판면에 수직인 전기장이 형성된다. 그러나, 액정 재료의 탄성 특성으로 인해, 액정 분자의 틸트 방향은 개구 영역의 에지에 인접한 부분 내의 액정 분자의 틸트 방향에 의해 제어된다. 따라서, 입사광의 광학 변조가 얻어질 수 있다. 그러므로, 넓은 시야각 특성의 얻어질 수 있다. 또한, 픽셀 면적 대부분을 차지하는 픽셀 전극과 대향 전극의 중첩부에 수직 균일 전기장이 제공될 수 있기 때문에, 픽셀 내에서 발생할 수 있는 비균일성을 방지함으로써 매우 뛰어난 광학적 특성을 획득할 수 있다.
액정층 내의 액정 분자는 네가티브 유전 이방성일 수 있고, 전압이 인가되지 않을 때는 기판면에 수직하게 배향될 수 있다. 대안적으로, 액정층 내의 액정 분자는 포지티브 유전 이방성일 수 있고, 전압이 인가되지 않았을 때는 기판면에 평행하게 배향될 수 있다. 두 경우 모두에서, 전압이 인가되면, 경사 전기장으로 인해 개구 영역의 에지에 인접한 부분 내의 액정 분자는 기판면에 대하여 선정된 방향으로 경사진다. 기판면 사이에 균일한 수직 전기장을 가지는 영역 내에 있는 액정 분자의 틸트 방향은 개구 영역의 에지에 인접한 부분의 액정 분자의 틸트 방향에 따라 제어된다. 따라서, 균일한 배향 방향의 제어가 용이하게 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 한 기판 상의 전극의 개구 영역 이외의 기판 상의 전극의 개구 영역은 기판면에 평행한 방향으로 각 픽셀 내에 교대로 배치될 수 있기 때문에, 기판면에 대한 경사 전기장으로 인해 배향 방향이 다른 액정 분자를 가지는 복수의 영역이 각각의 픽셀 내에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 각 기판 상의 전극의 개구 영역은 각 픽셀 내에서 서로 직교하는 두 방향을 각각 따르는 부분을 가지기 때문에, 기판면에 대한 경사 전기장은 각 픽셀 내에서 4개의 방향으로 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 각 기판 상의 전극의 개구 영역의 폭은 양 기판 상의 전극들 간의 간격보다 크기 때문에 (즉, 액정층의 두께보다 실질적으로 크기 때문에), 기판면에 대한 경사 전기장의 횡성분(즉, 기판면에 평행한 성분)은 커진다.
따라서, 여기에 개시된 본 발명은 개선된 시야각 특성, 콘트라스트 및 응답 속도를 가지는 액정 표시 장치의 대량 생산 가능성을 제공하는 장점을 가능하게 한다.
본 발명의 이러한 장점 및 그 외의 장점들은 첨부된 도면을 참조로 아래의 상세한 설명을 숙지함으로써 본 기술분야의 숙련된 기술자들에게 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 따른 제1 실시예의 매트릭스 기판의 평면도
도 2는 본 발명의 따른 제1 실시예의 대향 기판의 평면도.
도 3은 도 1의 A-A` 라인을 따라 절취한 매트릭스 기판의 부분적인 단면도.
도 4는 도 1의 B-B` 라인을 따라 절취한 매트릭스 기판의 부분적인 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 매트릭스 기판의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 제2 실시예의 대향 기판의 평면도.
도 7은 도 5의 C-C` 라인을 따라 절취한 매트릭스 기판의 부분적인 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 제3 실시예의 액정 표시 장치의 개략적인 단면도.
도 9는 종래의 액정 표시 장치의 단면도.
도 10은 도 9에 도시된 종래의 액정 표시 장치의 매트릭스 기판의 평면도.
도 11은 도 9에 도시된 종래의 액정 표시 장치의 대향 기판의 평면도.
도 12는 종래 액정 표시 장치 내의 구조의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 게이트 라인
2 : 게이트 전극
3 : 게이트 절연막
4 : 박막 트랜지스터
5 : a-Si 층
6a, 6b : n+-a-Si 층
7 : 소스 라인
8 : 소스 전극
9 : 드레인 전극
10 : 픽셀 전극
11 : 보호막
12, 15, 16 : 개구 영역
13 : 차광막
14 : 대향 전극
아래에서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치가 첨부된 도면을 참조로 설명될 것이다.
(제1 실시예)
제1 실시예의 액정 표시 장치는 매트릭스 기판, 대향 기판, 그 사이에 수용된 액정층 및 매트릭스 기판과 대향 기판의 외부 표면에 제공된 편광판을 포함한다. 광원, 즉 백라이트는 액정 표시 장치의 하면에 배치되고, 광 셔터로서 사용된다.
도 1은 제1 실시예의 액정 표시 장치의 매트릭스 기판의 평면도이고, 도 2는 대향 기판의 평면도이며, 도 3은 도 1의 A-A` 라인을 따라 절취한 매트릭스 기판의 부분적인 단면도이다.
우선 도 1을 참조하면, 매트릭스 기판은 게이트 라인(1), 게이트 라인(1)을 교차하는 소스 라인(7) 및 게이트 라인(1)과 소스 라인(7)의 교차점 부근의 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(4)를 포함한다. 매트릭스 형태로 제공된 픽셀 전극(10)은 개구 영역(15)을 가지고, 박막 트랜지스터(4)를 매개로 하여 게이트 라인(1) 및 소스 라인(7)에 접속된다.
도 2는 대향 기판의 내부 표면에 대한 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 대향 기판은 픽셀 전극(10)에 대응하는 개구 영역(12)을 가지는 차광막(13), 칼라 필터(도시되지 않음) 및 개구 영역(16)을 제외한 개구 영역(12)의 전면에 제공된 대향 전극(14)을 포함한다. 매트릭스 기판 및 대향 기판 상에 배향막(도시되지 않음)이 형성되어, 전압이 인가되지 않을 때 액정 분자들을 수직으로 배향시킨다. 배향막은 러빙 처리되지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터(4)(도 1)는 게이트 라인(1)으로부터 분기된 게이트 전극(2) 및 게이트 전극(2)을 덮는 게이트 절연막(3)을 포함한다. a-Si 층(5)은 게이트 전극(2) 상에서 중첩되도록 게이트 절연막(3) 상에 배치되고, n+-a-Si 층(6a 및 6b)은 a-Si층(5) 상에 배치된다. 소스 라인(7)으로부터 분기된 소스 전극(8)은 n+-a-Si 층(6a) 상에 배치되고, 드레인 전극(9)은 n+-a-Si 층(6b) 상에 배치된다. 픽셀 전극(10)은 드레인 전극(9)과 부분적으로 중첩되도록 배치되고, 보호막(11)이 상기 소자들을 덮도록 배치된다.
액정 표시 장치는 예를 들어 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.
우선, 매트릭스 기판은 다음과 같이 형성된다. 이 방법은 특별한 언급이 없으면 하나의 픽셀 영역에 대한 것이다.
Ta 막이 스퍼터링에 의해 형성된 다음, 포토리소그래피에 의해 패터닝되어 게이트 라인(1) 및 상기 게이트 라인(1)으로부터 분기된 게이트 전극(2)을 형성한다.
SiNx로 형성된 게이트 절연막(4), a-Si층 및 p형 도핑된 n+-a-Si층이 PE-CVD에 의해 상기 기판 상에 순차적으로 형성되고, 패터닝이 수행되어 박막 트랜지스터(4)가 형성될 영역 내에 a-Si 층(5) 및 n+-a-Si 층(6a 및 6b)이 형성된다.
그 다음, Ti 막이 스퍼터링에 의해 형성되고, 소스 라인(7)(도 1), 소스 라인(7)으로부터 뻗쳐 나온 소스 전극(8) 및 드레인 전극(9)을 형성하도록 패터닝된다. 이러한 단계에서, 소스 전극(8) 및 드레인 전극(9)으로부터 돌출된 n+-a-Si층(6a 및 6b) 부분은 동일한 레지스트 패턴을 이용하여 n+-a-Si층을 에칭함으로써 제거된다.
ITO막이 스퍼터링에 의해 형성되고, 개구 영역(15)을 가지는 픽셀 전극(10)을 형성하도록 패터닝된다. 본 예에서, 개구 영역(15)은 5㎛의 폭을 가지고, 픽셀 전극(10)의 중앙에서 게이트 라인(1)을 따라 연장한다.
다음으로, SiNx로 형성된 보호막(11)이 PE-CVD에 의해 형성되고, 따라서 매트릭스 기판이 완성된다.
대향 기판은 다음과 같이 형성된다.
칼라 필터(도시되지 않음)는 Cr로 제조되고 개구 영역(12)을 가지는 차광막(13) 상에 형성된다. ITO로 제조되고 각각의 픽셀 영역 내에 개구 영역(16)을 가지는 대향 전극(14)은 칼라 필터 상에 형성된다. 본 예에서, 각각의 개구 영역(16)은 5㎛의 폭을 가지며, 게이트 라인(1) 및 개구 영역(12)의 두 에지를 따라 연장한다. 대향 기판은 전술한 매트릭스 기판보다 먼저 생성될 수 있다.
다음으로, 배향막이 프린팅에 의해 매트릭스 기판 및 대향 기판 상에 형성되고, 두 기판은 라미네이트된다. 본 예에서는, 매트릭스 기판과 대향 기판 사이에 스페이서가 제공되어 픽셀 전극(10) 및 대향 전극(14) 사이에 4㎛ 두께의 공간을 만든다.
그 다음, 네가티브 유전 이방성의 액정 재료가 주입구를 통해 두 기판 사이의 공간에 주입되고, 주입구는 밀봉된다. 한 쌍의 편광판(도시되지 않음)이 매트리스 기판 및 대향 기판의 외부 표면 상에 라미네이트되면, 본 예의 액정 표시 장치가 완성된다.
한 쌍의 편광판의 흡수축이 서로 직교하고 게이트 라인(1)과 45°의 각을 이루는 경우 -즉, 스크린과 45°의 각을 이루는 경우- , 정상 흑색 표시(normally black display)를 얻을 수 있다. 정상 흑색 표시에서, 액정 분자의 수직 배향 동안, 즉 전압이 인가되지 않을 때, 광은 차단된다. 따라서, 전압이 인가되지 않을 때는 복굴절 없이 흑색 표시를 얻을 수 있다. 그러므로, 스크린의 법선 방향의 콘트라스트가 개선된다. 또한, 액정층은 트위스티드 구조를 채용하지 않기 때문에, 응답 속도도 향상될 수 있다.
제1 실시예의 액정 표시 장치에 전압이 인가되지 않을 때, 액정 분자의 틸트 방향이 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 도 4는 도 1의 B-B` 라인을 따라 절취한 액정 표시 장치의 부분적인 단면도이다.
액정 표시 장치는 각 픽셀 전극(10)의 중앙에 5㎛ 폭의 개구 영역(15) 및 대향 전극(14) 상에 5㎛ 폭의 개구 영역(16)을 가진다. 개구 영역(15 및 16)의 폭은 픽셀 전극(10) 및 대향 전극(14) 사이의 간격보다 크게 설정될 수 있다. (즉, 액정층의 두께보다 실질적으로 두껍게 설정될 수 있다.) 그러므로, 각각의 픽셀 전극(10)과 대향 전극(14) 사이에 전압이 인가되면, 개구 영역(15 및 16) 말단 부근의 영역(a 및 b) 내의 전기장에 변형이 발생한다.
전술한 바와 같이, 사용된 액정 재료는 네가티브 유전 이방성이다. 전압이 인가되지 않을 때는 일반적으로 기판에 수직하게 정상 배향되는 액정 분자에 전압이 인가되면, 영역 M의 말단에 있는 영역 a에 경사 전기장이 발생한다. 따라서, 토크는 액정 분자가 반시계 방향(즉, 도 4의 화살표 E로 표시된 방향)으로 경사지게 하여 전기장의 방향에 수직이 되게 한다.
반대로, 영역 M 중 영역 a와 다른 부분에서는, 일반적으로 전기장이 기판에 수직한다. 따라서, 초기에 일반적으로 기판에 수직하게 배향되어 있던 액정 분자에작용하는 토크의 틸트 방향은 국부 경사 전기장에 의해 영향을 받지 않는다. 그러나, 화살표 E의 방향으로 경사진 액정 분자에 의해 생성되는 액정 분자들 간의 탄성력의 영향에 의해 수직 전기장만을 가지는 영역 내에 있는 액정 분자도 화살표 E의 방향으로 기울고, 이러한 영역의 토크는 수직 전기장의 세기에 의존한다.
영역 N에서, 토크는 유사한 원리에 따라 액정 분자를 시계 방향(즉, 화살표 F의 방향)으로 경사지게 하는 작용을 한다.
결과적으로, 액정 분자의 배향 방향은 픽셀 영역 전체에서 제어될 수 있고, 화살표 E 및 F의 방향으로 분할된다. 다시 말해, 도 1에 도시된 매트릭스 기판의 평면도를 참조하면, 각 픽셀 영역의 상반에 있는 액정 분자는 각 픽셀 영역의 하반에 있는 액정 분자와 반대 방향으로 배향된다. 그러므로, 스크린에 관하여 대칭적인 시야각 특성이 얻어진다.
본 발명은 일본 특허 공개 공보 No. 9-160041, 9-160042 및 9-160061에 개시된 경사 전기장 내의 액정 분자의 광학 변조를 사용하지 않는다. 전극들의 개구 영역은 개구 영역의 에지 부근에 경사 전기장을 형성하지 않는다. 에지 부근의 영역 이외의 영역에서, 픽셀 전극 및 대향 전극은 서로 대향하여 기판면에 수직인 전기장을 형성한다. 그러므로, 각 픽셀 영역의 총 면적에 대한 개구 영역의 면적 비율을 너무 크게 하거나, 또는 각 픽셀 영역과 대향 전극들의 총 면적에 대한 중첩부의 면적 비율을 너무 작게 하는 것은 바람직하지 않다.
제1 실시예에서, 픽셀 전극 및 대향 전극의 개구 영역은 게이트 라인을 따르는 방향으로 형성된다. 개구 영역은 소스 라인을 따르는 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 개구 영역은 픽셀 전극의 개구 영역과 대향 전극의 개구 영역이 기판면에 교대로 배치되는 한, 다른 방향으로도 형성될 수 있다.
(제2 실시예)
제2 실시예의 액정 표시 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 매트릭스 기판 상에 제공된 개구 영역(20)을 가지는 픽셀 전극(18)과 도 6에 도시된 대향 기판 상에 제공된 개구 영역(21)을 가지는 대향 전극(19)을 제외하면, 제1 실시예의 액정 표시 장치와 유사하게 생성된다. 개구 영역(20 및 21)은 5㎛의 폭을 가지고, 픽셀 전극(18)의 개구 영역(20)과 대향 전극(19)의 개구 영역(21)은 20㎛의 폭을 가진다. 개구 영역(20)은 서로 직교하는 두 개의 방향으로 각각 연장하는 개구부 -즉, 게이트 라인(1)을 따르는 부분 및 소스 라인(7)을 따르는 부분-를 가져서 장방형을 형성한다. 유사하게, 개구부(21)는 서로 직교하는 두 개의 방향을 따라 각각 연장하는 개구부를 가진다. 픽셀 전극(18)의 개구 영역(20) 및 대향 전극(19)의 개구 영역(21)은 기판면을 따르는 방향으로 교대하여 배치된다 (즉, 중첩되지 않음).
전압이 액정 표시 장치에 인가될 때 이동의 원리는 제1 실시예의 원리와 유사하다. 본 예의 액정 분자의 틸트 방향이 도 7을 참조하여 설명될 것이다. 도 7은 도 5의 C-C` 라인을 따라 절취한 매트릭스 기판의 단면도이다.
본 액정 장치에서, 개구 영역(20 및 21)의 폭은 픽셀 전극(18) 및 대향 전극(19) 사이의 간격보다 크게 설정된다. 그러므로, 각각의 픽셀 전극(18)과 대향 전극(19) 사이에 전압이 인가될 때, 개구 영역의 에지 부근 영역의 전기장(22)에 변형이 발생한다. 전술한 바와 같이, 사용된 액정 재료는 네가티브 유전 이방성이다. 전압이 인가되지 않을 때는 정상 수직 배향되어 있던 액정 분자에 전압이 인가되면, 액정 분자는 영역 M의 말단에 있는 영역에서는 시계 방향으로 경사지고, 도 7의 N의 말단에 있는 영역에서는 반시계 방향으로 경사진다. 따라서, 액정 분자들이 반대 방향으로 경사진 영역은 픽셀 전극(18)의 개구 영역(20)과 대향 전극(19)의 개구 영역(21)의 양면에서 얻어질 수 있다. 또한, 제2 실시예에서, 전극들의 개구 영역(20 및 21)은 서로 직교하는 두 개의 방향을 따라 제공된다. 그러므로, 액정 분자의 배향 방향은 상이한 틸트 방향을 가지는 네 개의 영역으로 분할된다. 따라서, 스크린에 관하여 대칭적인 시야각 특성이 얻어진다.
제2 실시예에서, 비록 픽셀 전극과 대향 전극의 개구 영역이 서로 직교하는 두 개의 방향을 따라 형성되지만, 개구 영역은 다른 각도로 교차하는 두 개의 방향을 따라 형성될 수 있고, 또한 3개 이상의 방향으로 형성될 수도 있다.
제1 실시예 및 제2 실시예에서는 본 발명이 수직 배향 모드의 액정 표시 장치에 적용되었지만, 제3 실시예에서는 본 발명이 수평 배향 모드의 액정 표시 장치에 적용된 경우가 설명될 것이다.
(제3 실시예)
제3 실시예에서, 배향막이 프린팅에 의해 매트릭스 기판 및 대향 기판 상에 형성되고, 두 기판은 라미네이트된다. 매트릭스 기판 및 대향 기판은 제1 실시예와 유사하게 제조된다. 본 예에서, 매트릭스 기판과 대향 기판 사이에 스페이서가 제공되어, 픽셀 전극과 대향 기판 사이에 4㎛ 두께의 공간을 형성한다. 매트릭스 기판 상에 픽셀 전극의 개구 영역에 수직한 방향으로 러빙 처리가 1회 수행되고, 대향 기판 상에서도 대향 전극의 개구 영역에 수직한 방향으로 1회 수행된다.
포지티브 유전 이방성의 액정이 주입구를 통해 두 기판 사이의 공간에 주입되고, 주입구는 밀봉된다. 매트릭스 기판과 대향 기판의 외부 표면 상에 편광판(도시되지 않음)이 라미네이트되면, 본 예의 액정 표시 장치가 완성된다.
한 쌍의 편광판의 흡수축이 서로 평행하고 게이트 라인과 45°의 각을 이루도록 -즉, 스크린과 45°의 각을 이루도록- 배치된 경우, 정상 흑색 표시를 얻을 수 있다. 정상 흑색 표시에서, 액정 분자의 수평 배향 동안, 즉 전압이 인가되지 않을 때는 액정층 내의 복굴절에 의해 광이 차단된다. 따라서, 전압이 인가되지 않는 동안의 균일한 액정 분자 상태로 흑색 표시가 제공될 수 있다. 그러므로, 스크린의 법선 방향의 콘트라스트가 향상된다. 또한, 액정층은 트위스티드 구조를 채용하지 않기 때문에, 응답 속도 또한 개선된다.
액정 표시 장치에 전압이 인가되지 않을 때 액정 분자의 틸트 방향이 도 8을 참조로 설명될 것이다. 도 8은 제3 실시예의 액정 표시 장치의 단면도이다.
액정 표시 장치는 픽셀 전극(210)의 중앙에 5㎛ 폭의 개구 영역(215)을 가지고, 대향 전극(214) 내에 5㎛ 폭의 개구 영역(216)을 가진다. 개구 영역(215 및 216)의 폭은 픽셀 전극(210)과 대향 전극(214) 간의 간격보다 크게 설정된다. 그러므로, 각각의 픽셀 전극(210)과 대향 전극(214) 간에 전압이 인가될 때, 개구 영역의 에지 부근의 영역 a 및 b 내의 전기장(217)에 변형이 발생한다.
전술한 바와 같이, 사용된 액정 재료는 포지티브 유전 이방성이다. 전압이 인가되지 않을 때는 기판에 수평하게 배향되어 있던 액정 분자에 전압이 인가되면, 영역 M의 말단에 있는 영역 a에 경사 전기장이 생성된다. 따라서, 토크는 액정 분자가 시계 방향 (즉, 도 8의 화살표 F 방향)으로 경사지게 하여 전기장과 수직이 되도록 하는 작용을 한다.
반대로 영역 a와 다른 영역 M에서, 일반적으로 전기장은 기판에 수직하다. 따라서, 초기에는 일반적으로 기판에 수평하게 배향되어 있던 액정 분자에 작용하는 토크의 틸트 방향은 국부 경사 전기장에 의해 영향을 받지 않는다. 그러나, 화살표 F의 방향으로 경사진 액정 분자(218)에 의해 발생하는 액정 분자들 간의 탄성력의 영향에 의해, 수직 전기장만을 가지는 영역 내의 액정 분자(218)도 화살표 F 방향으로 경사지며, 이 영역 내의 토크는 수직 전기장의 세기에 의존한다.
영역 N에서, 토크는 유사한 원리에 따라 액정 분자를 반시계 방향 (즉, 화살표 E로 표시되는 방향)으로 경사지게 한다.
결과적으로, 액정 분자의 배향 방향은 전체 픽셀 영역에서 제어될 수 있고, 화살표 E 및 F의 방향으로 분할될 수 있다. 다시 말해, 각 픽셀 영역의 상반에 있는 액정 분자들은 각 픽셀 영역의 하반에 있는 액정 분자와 반대 방향으로 배향된다. 그러므로, 스크린에 관하여 시야각 특성을 얻을 수 있다.
제3 실시예에서, 픽셀 전극의 개구 영역 및 대향 전극의 개구 영역은 게이트 라인을 따르는 방향으로 형성된다. 개구 영역은 소스 라인을 따르는 방향으로 형성될 수도 있다. 대안적으로, 픽셀 전극의 개구 영역과 대향 전극의 픽셀 영역이 서로 교대하여 배치하는 한, 개구 영역은 다른 방향으로도 형성될 수 있다. 또한, 픽셀 전극의 개구 영역과 대향 전극의 개구 영역은 제2 실시예에서와 같이 서로 직교하는 두 개의 방향을 따라 형성될 수 있다. 이러한 경우에서, 개구 영역의 방향에 대해 45°의 각도로 러빙 처리가 수행된다.
전술한 바와 같이, 경사 전기장을 형성하는 영역은 픽셀 전극 및 대향 전극의 개구 영역의 에지 부근의 영역에서만 형성된다. 따라서, 픽셀 전극과 대향 전극 간의 영역에서 전기장은 수직하다. 그러나, 액정 분자의 틸트 방향은 개구 영역의 에지 부근 내의 액정 분자의 틸트 방향에 의해 제어된다. 그러므로, 배향 방향은 픽셀 영역의 표면 전체에서 제어될 수 있다.
이는 전압이 인가되지 않을 때는 정상 수직 배향되는 네가티브 유전 이방성의 액정 분자 또는 전압이 인가되지 않을 때는 수평 배향되는 포지티브 유전 이방성의 액정 분자에 수직하게 전기장이 인가되는 경우, 개구 영역의 에지 부근의 영역 이외의 영역에 있는 액정 분자의 틸트 방향이 개구 영역의 에지 부근의 영역 내에 있는 액정 분자들로부터의 탄성력의 영향에 의해 용이하게 제어될 수 있다는 매우 특이한 현상을 이용하여 성취된다.
따라서, 넓은 시야각 특성을 얻을 수 있고, 기판에 수직한 균일 전기장도 제공될 수 있다. 그러므로, 픽셀 내에서 발생하는 비균일함이 방지될 수 있고, 현저히 우수한 광학적 특성도 얻을 수 있다.
전기장이 변형된 전극의 개구 영역의 에지에 있는 영역에서, 액정의 배향 상태는 다른 영역의 배향 상태와 다르다. 그러나, 전압이 인가되지 않을 때 흑색 표시를 생성하는 정상 흑색 모드의 액정 표시 장치의 경우, 흑색 표시 시에는 전압이 인가되지 않기 때문에, 전기장의 변형은 아무런 영향을 미치지 않으며, 미세한 흑색 표시가 획득될 수 있다. 또한, 이 영역 상에 차광막을 형성함으로써 표시 성능에 대한 어떠한 영향도 방지될 수 있다.
그러나, 본 발명의 전술한 예에만 국한되지 않는다. 개구 영역의 에지 부근 영역에 경사 전기장을 형성하고 개구 영역의 에지 부근 영역 이외의 두 전극 간에 수직 전기장을 형성함으로써 액정 분자의 틸트 방향을 복수의 영역으로 분할할 수 있는 한, 픽셀 전극 및 대향 전극의 어떠한 형태의 조합도 사용될 수 있다. 픽셀 전극의 개구 영역 및 대향 전극의 개구 영역은 곡선 형태로 형성될 수 있다.
전술한 예에서는, 전압이 인가되지 않을 때 흑색 표시를 생성하는 정상 흑색 모드의 액정 표시 장치가 설명되었지만, 본 발명은 전압이 인가되지 않을 때 백색 표시를 생성하는 정상 백색 모드에도 적용될 수 있다.
또한, 전술한 예에서는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터를 사용하는 액정 표시 장치가 사용되었지만, 복수의 픽셀들이 매트릭스 형태로 형성되는 경우, 본 발명은 MIM과 같은 2 단자 소자를 사용하는 액정 표시 장치 또는 단순 매트릭스형 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.
상세히 전술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 각 픽셀 영역의 액정 분자의 틸트 방향은 픽셀 전극 및 대향 전극을 패터닝할 때 개구 영역을 형성함으로써 배향 분할을 수행하도록 제어될 수 있다. 그러므로, 배향막 표면 상에 레지스트 잔여물의 고착, 레지스트를 제거하기 위한 제거 용액 및 현상액의 침투로 인한 배향막 표면에의 외부 물질 고착, 표면 열화 및 이온 불순물로 인한 액정 셀의 신뢰도 감소 등의 종래의 기술에서 발생했던 문제들은 발생하지 않는다. 또한, 러빙 처리 등의 배향 단계가 불필요하기 때문에, 이 단계에 관계되는 모든 단점들이 방지될 수 있다.
결과적으로, 액정 분자의 틸트 방향에 의존하는 시야각 특성은 서로 반대되는 틸트 방향을 가지는 영역 내에서는 상쇄되어, 대칭의 넓은 시야각 특성, 고콘트라스트, 고속 응답 및 표시 불균일이나 흐릿함으로 인한 표시 품질의 감소 등이 현저하게 우수한 표시 성능을 성취한다.
본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않는 다양한 변경들이 본 기술 분야의 숙련된 기술자들에게는 명백하고, 쉽게 제조될 수 있을 것이다. 따라서, 여기에 첨부된 청구항들의 범위는 개시된 것에만 국한되도록 의도된 것이 아니라, 광범위하게 해석되도록 의도된 것이다.

Claims (9)

  1. 액정 표시 장치에 있어서,
    한 쌍의 기판;
    상기 한 쌍의 기판 사이에 배치되는 액정층; 및
    상기 한 쌍의 기판 각각에 서로 대향하여 배치되고 상기 액정층에 전기장을 인가하는 한 쌍의 전극
    을 포함하며,
    상기 한 쌍의 전극 각각은 상기 한 쌍의 전극 각각이 전기를 전도할 수 있는 경로인 부분에 대응하는 전극 영역을 가지고, 상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한 전극은 상기 한 쌍의 전극 중 다른 전극의 상기 전극 영역에 대향하는 개구부를 가지며, 상기 개구부는 상기 한 쌍의 전극 사이에 개구 영역을 규정하여 상기 개구 영역의 상기 액정층 내의 액정 분자에 인가된 전기장이 상기 한 쌍의 기판의 표면의 법선에 대하여 경사지게 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극 사이의 상기 개구 영역 이외의 영역 이외의 액정 분자들의 틸트 방향(tilting direction)은 상기 전기장이 상기 한 쌍의 기판의 표면에 대한 상기 법선에 대하여 경사지는 상기 개구 영역 내에 있는 액정 분자의 틸트 방향에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액정층 내의 상기 액정 분자는 네가티브 유전 이방성을 가지며, 상기 액정층에 전압이 인가되지 않을 때는 상기 한 쌍의 기판 표면에 대체로 수직하게 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액정층 내의 액정 분자는 포지티브 유전 이방성을 가지며, 상기 액정층에 전압이 인가되지 않을 때는 상기 한 쌍의 기판 표면에 대체로 평행하게 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극 각각은 각각의 개구 영역을 규정하는 개구부를 가지고, 상기 한 쌍의 전극 각각의 상기 개구 영역은 상기 한 쌍의 기판 표면에 평행한 방향을 따라 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극 중 상기 적어도 한 전극의 상기 개구부는 두 개의 상이한 방향으로 연장되는 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 두 개의 상이한 방향은 실질적으로 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 매트릭스 형태로 제공된 복수의 픽셀 영역을 더 포함하고, 상기 개구부의 폭은 상기 한 쌍의 전극 간의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 매트릭스 형태로 제공된 복수의 픽셀 영역을 더 포함하고, 상기 한 쌍의 전극은 상기 복수의 픽셀 영역 각각에 제공된 복수의 픽셀 전극, 및 상기 복수의 픽셀 전극에 대향하는 단일 대향 전극을 각각 포함하며, 상기 복수의 픽셀 전극 각각이 상기 개구부를 가지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100507282B1 (ko) * 2002-02-20 2005-08-09 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 수직배향 모드 액정표시장치
KR100706220B1 (ko) * 1999-12-17 2007-04-11 삼성전자주식회사 반사 투과 복합형 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 액정판넬
KR100973802B1 (ko) * 2003-06-11 2010-08-03 삼성전자주식회사 액정 표시 장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100350643B1 (ko) * 1999-10-29 2002-08-28 삼성전자 주식회사 액정 표시 장치
KR20010063302A (ko) * 1999-12-22 2001-07-09 박종섭 수직 배향 모드 액정 표시 장치
KR20030078355A (ko) * 2002-03-29 2003-10-08 삼성전자주식회사 수직 배향형 액정 표시 장치
US7202928B2 (en) 2003-10-16 2007-04-10 Lg. Philips Lcd Co., Ltd Array substrate for in-plane switching mode liquid crystal display device and method of fabricating the same
US7304709B2 (en) 2003-12-12 2007-12-04 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Fringe field switching mode liquid crystal display device and method of fabricating the same
JP4884176B2 (ja) * 2006-11-16 2012-02-29 スタンレー電気株式会社 液晶表示素子
JP5324754B2 (ja) 2007-05-10 2013-10-23 スタンレー電気株式会社 液晶表示装置
JP6145479B2 (ja) * 2015-07-16 2017-06-14 スタンレー電気株式会社 液晶表示装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3164702B2 (ja) * 1993-07-27 2001-05-08 シャープ株式会社 液晶表示装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100706220B1 (ko) * 1999-12-17 2007-04-11 삼성전자주식회사 반사 투과 복합형 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 액정판넬
KR100507282B1 (ko) * 2002-02-20 2005-08-09 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 수직배향 모드 액정표시장치
KR100973802B1 (ko) * 2003-06-11 2010-08-03 삼성전자주식회사 액정 표시 장치

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