KR20000005600A - 액정표시장치및이장치에사용되는어레이기판의제조방법 - Google Patents

액정표시장치및이장치에사용되는어레이기판의제조방법 Download PDF

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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
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Abstract

본 발명은 높은 개구율이 얻어지고, 또한 크로스토크가 발생하지 않는 높은 표시품질의 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명의 액정표시장치는, 복수개의 주사배선 및 복수개의 신호배선, 능동소자, 화소전극 및 제 1 배향막을 구비한 어레이 기판과, 공통전극 및 제 2 배향막을 구비한 대향기판을 구비하고, 상기 어레이 기판과 대향기판의 격벽에 배치된 상기 제 1 및 제 2 배향막에 의해 액정분자가 배향되는 액정층을 구비한 액정표시장치에 있어서, 인접하는 각 화소간의 중간영역에 있어서 서로 다른 왜곡을 액정분자에게 제공하는 제 3 배향막을 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 이 장치에 사용되는 어레이 기판의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAYING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING ARRAY SUBSTRATE USED THEREFOR}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 관한 것이다.
종래의 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 사용되는 어레이 기판은 절연성 기판 상에 행 방향으로 복수개의 주사배선 및 열 방향으로 복수개의 신호배선이 배열형성되고, 상기 주사배선 및 신호배선의 교차위치에, 주사배선 및 신호배선에 의해 제어되는 능동소자로서의 박막 트랜지스터(이하, TFT」라 칭한다) 및 이것에 접속되는 화소전극으로 이루어진 1 화소가 형성되고, 그 위에 배향막(제 1 배향막)이 형성되어 있다. 한편, 액정을 사이에 끼우기 위한 또 한쪽의 기판(이하, 「대향기판」이라 칭한다)은 절연성 기판 상에 공통전극이 형성되고, 그 위에 배향막(제 2배향막)이 형성되어 있다. 어레이 기판과 대향기판을 전술한 화소전극이 형성되어 있는 면 및 공통전극이 형성되어 있는 면에 대향시켜, 그 간격에 액정 조성물을 사이에 끼우고 있다. 통상적으로, 어레이 기판측과 대향기판측에서는 90도 엇갈린 방향으로 배향막을 배향처리하고 있기 때문에, 액정분자가 두께 방향으로 90도 꼬여서 늘어선 TN 액정이 사용되고 있다.
이러한 TN형의 액정표시장치에 있어서, 화소전극과 그 주위에 있는 상기 주사배선 및 신호배선과의 간격이 있으면, 누설 광이 이 간격으로부터 빠져나오기 때문에, 간격을 없애 누설 광을 방지하는 동시에, 상기 주사배선 및 신호배선으로부터의 횡방향 전계나 화소전극 단부의 단차에 의해 생기는 디스클리네이션(disclination)을 방지하기 위해, 투명 절연막을 1㎛ 이상의 후막으로 형성하고, 화소전극을 상기 투명 절연막을 통해 상기 주사배선 및 신호배선 상에 형성하는 기술이 개시되어 있다. 이에 따라, 상기 주사배선 및 신호배선으로부터의 횡방향 전계에 의한 디스클리네이션의 발생이 방지되는 동시에, 화소전극이 상기 주사배선 및 신호배선 상에 겹칠 수 있기 때문에, 1 화소의 개구율을 크게 할 수 있다.
도 23에, 예를 들면 일본국 특개평 7-84284호에 기재된 종래의 화소전극을 상기 투명 절연막을 통해 상기 주사배선 및 신호배선 상에 형성하는 기술을 사용한 액정표시장치의 1 화소의 단면도를 나타내었다. 도 23에 있어서, 1은 투명기판, 2는 주사배선, 3은 유지용량 배선(이하, 「Cs 배선」이라 칭한다), 4는 게이트 절연막, 5는 채널이 되는 반도체층, 6은 오믹콘택을 위한 반도체층, 7은 신호배선, 8은드레인 전극, 9는 보호막, 10은 유기계 재료에 의한 투명 수지막, 12는 화소전극, 14는 액정분자이다. 18은 대향기판측의 공통전극이다. 어레이 기판측, 대향기판측도 배향막이 존재한다. 또한, 대향기판을 구성하는 유리 기판, 블랙 매트릭스, 착색층은 간략화를 위해 생략되어 있다.
도 23에 도시된 종래의 액정표시장치에 있어서, 신호배선(7) 상에 인접하는 화소전극(12)의 간격은 수 ㎛ 정도가 된다. 종래예에 있어서는, 액정의 두께 d와 화소전극의 간격의 관계는,
L/d ≤ 0.9∼0.4
가 바람직한 것으로 되어 있다. 예를 들면 액정의 두께 d가 5㎛인 경우, L은 2㎛∼5㎛이 된다. 이와 같이 화소전극끼리의 간격이 좁은 간격이 되면 화소 단부의 액정분자는 인접하는 화소전극으로부터의 횡방향 전계의 영향을 받는다. 특히, 신호의 극성이 열마다 반전하는 구동방식이 채용되는 경우에서는, 인접하는 화소전극 사이에 화소전극과 대향전극에 가해지는 종방향 전계의 2배 정도의 횡방향 전계가 가해진다. 도 23에 나타낸 종래의 액정표시장치에 있어서, 화살표는 액정을 배향시키기 위한 배향처리(이하, 「러빙(rubbing)처리」라 칭한다)의 어레이 기판 표면을 위로 하였을 때의 배향처리 방향을 나타낸다. 이와 같은 일 방향의 배향처리를 실시한 경우, 인접화소 사이에 횡방향 전계가 가해지면 프리틸트(pretilt)의 방향과는 다른 방향으로 액정분자가 일어서는 소위 리버스 틸트(reverse tilt)라고 불리는 현상이 생긴다. 이 리버스 틸트에 의해 정상적인 틸트 영역과의 경계에 디스클리네이션이 발생한다. 이 디스클리네이션은 인접하는 화소전극 사이의 횡방향 전계강도, 배향처리에 의한 앵커링(anchoring) 강도나 프리틸트 각, 액정분자(14)의 점성 등의 물성값에 의해서 발생위치가 결정된다. 이들 상태에 의해서는, 디스클리네이션이 발생하기 쉬운 측의 화소전극과 배선의 중첩량을 크게 하지 않으면 안된다. 화소전극과 배선의 중첩량을 크게 하면, 차광면적이 증대하기 때문에 빛을 투과하는 면적이 작아져서, 개구율이 저하한다. 또한, 디스클리네이션이 발생하기 쉬운 측의 화소전극과 배선의 중첩량 만을 크게 하는 경우, 특히 신호배선과 화소전극의 중첩량을 디스클리네이션이 발생하기 쉬운 측 만을 크게 하면, 화소전극과 신호배선의 중첩 부분에서 발생하는 커플링 용량(이하, 「Cds」라 칭한다)이 좌우의 중첩 부분에서 서로 다르게 된다. 따라서 중첩량이 큰 쪽의 신호배선의 신호변화의 영향을 Cds를 통해 화소전극의 전위가 보다 강하게 받는다. 이 Cds를 개재한 신호배선의 신호변화의 영향에 의해, 구체적으로는 TN 모드 액정을 노멀리 화이트 모드(normally white mode)로 표시하는 TFT-LCD에 있어서, 회색 표시를 배경으로 하여 블랙 윈도우를 표시하였을 때, 블랙 윈도우를 표시한 신호선에 접속된 회색 표시부의 화소의 휘도가, 블랙 윈도우를 표시하고 있지 않은 부분의 휘도에 비해 낮아져, 크로스토크가 발생한다고 하는 문제가 있었다.
전술한 것과 같이 종래의 액정표시장치에 있어서는, 화소전극 사이의 횡방향 전계에 기인하는 리버스 틸트 영역의 발생에 근거한 디스클리네이션을 배선으로 차광하는 경우에, 디스클리네이션이 발생하기 쉬운 측의 화소전극과 배선의 중첩량을크게 할 필요가 있어, 화소의 개구율이 낮아지고, 또한 크로스토크가 발생한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 종래의 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 높은 개구율을 얻을 수 있고, 또한 크로스토크가 발생하지 않는 높은 표시품질의 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 액정표시장치의 단면 설명도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 관한 액정표시장치의 평면 설명도,
도 3은 본 발명의 실시예 1의 어레이 기판 제조 플로우를 나타낸 단면 설명도,
도 4는 본 발명의 실시예 1의 어레이 기판 제조 플로우를 나타낸 단면 설명도,
도 5는 본 발명의 실시예 1의 어레이 기판 제조 플로우를 나타낸 단면 설명도,
도 6은 본 발명의 실시예 1의 대향기판 제조 플로우를 나타낸 단면 설명도,
도 7은 본 발명의 실시예 2에 관한 액정표시장치의 단면 설명도,
도 8은 본 발명의 실시예 2에 관한 액정표시장치의 어레이 기판 제조 플로우를 나타낸 단면 설명도,
도 9는 본 발명의 실시예 2에 관한 액정표시장치의 어레이 기판 제조 플로우를 나타낸 단면 설명도,
도 10은 본 발명의 실시예 2에 관한 액정표시장치의 대향기판 제조 플로우를 나타낸 단면 설명도,
도 11은 본 발명의 실시예 3에 관한 액정표시장치의 배향 처리방법을 나타낸 단면 플로우 설명도,
도 12는 본 발명의 실시예 4의 배향 처리방법을 나타낸 단면 플로우 설명도,
도 13은 본 발명의 실시예 4의 배향 처리방법을 나타낸 단면 플로우 설명도,
도 14는 본 발명의 실시예 5의 배향 처리방법을 나타낸 단면 플로우 설명도,
도 15는 본 발명의 실시예 5의 배향 처리방법을 나타낸 단면 플로우 설명도,
도 16은 본 발명의 실시예 6의 어레이 기판 형성방법을 나타낸 단면 플로우 설명도,
도 17은 본 발명의 실시예 7의 어레이 기판 형성방법을 나타낸 단면 플로우 설명도,
도 18은 본 발명의 실시예 8의 단면 설명도,
도 19는 본 발명의 실시예 9의 평면 설명도,
도 20은 본 발명의 실시예 9의 단면 설명도,
도 21은 본 발명의 실시예 10의 평면 설명도,
도 22는 본 발명의 실시예 10의 단면 설명도,
도 23은 종래의 액정표시장치의 단면 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1,15 : 투명기판2 : 주사배선
3 : Cs 배선4 : 게이트 절연막
5,6 : 반도체층7 : 신호배선
8 : 드레인 전극10 : 투명 절연막
12,12a : 화소전극13,19 : 배향막
13a,19a : 중간 배향막14 : 액정분자
18 : 공통전극
본 발명은, (a-1) 행 방향 및 열 방향으로 각각 배열형성되는 복수개의 주사배선 및 복수개의 신호배선과,
(a-2) 매트릭스형으로 배치된 상기 주사배선 및 신호배선에 의해 제어되는 능동소자, 및
(a-3) 이 능동소자에 접속되는 화소전극이 형성되고, 이 화소전극은 투명 절연막을 통해 상기 주사배선 상 및 신호배선 상에 겹쳐지고,
(a-4) 상기 화소전극을 덮도록 형성된 제 1 배향막을 구비한 어레이 기판과,
(b-1) 상기 화소전극과 대향하여 놓인 공통전극 및
(b-2) 이 공통전극 상에 형성된 배향막을 구비한 대향기판을 구비하고,
(c) 상기 어레이 기판과 대향기판의 간격에 배치된 상기 제 1 및 제 2 배향막에 의해 액정분자가 배향된 액정층을 구비한 액정표시장치에 있어서, 인접하는 각 화소 사이의 중간영역에 있어서 서로 다른 왜곡을 액정분자에 제공하는 제 3 배향막을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 관한 것이다(청구항 1).
또한, 본 발명은 (a-1) 행 방향 및 열 방향으로 각각 배열형성된 복수개의 주사배선 및 복수개의 신호배선,
(a-2) 매트릭스형으로 배치된 상기 주사배선 및 신호배선에 의해 제어되는 능동소자, 및
(a-3) 이것에 접속되는 화소전극이 형성되고, 이 화소전극은 투명 절연막을 통해 상기 주사배선 상 및 신호배선 상에 겹쳐지고,
(a-4) 상기 화소전극을 덮도록 형성된 제 1 배향막을 구비한 어레이 기판과,
(b-1) 상기 화소전극과 대향하여 놓인 공통전극 및
(b-2) 이 공통전극 상에 형성된 제 2 배향막을 구비한 대향기판을 구비하고,
(c) 상기 어레이 전극과 대향기판의 간격에 배치된 상기 제 1 및 제 2 배향막에 의해 액정분자가 배향된 액정층을 구비한 액정표시장치에 있어서, 인접한 각 화소전극 사이에 서로 다른 왜곡을 액정분자에 제공하는 제 1 및 제 2 배향막을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치(청구항 2)에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, (a) 투명 절연성 기판 상에 주사배선 및 유지용량 배선을 형성하는 공정과, (b) 상기 주사배선 및 유지용량 배선과 상기 투명 절연성 기판을 덮어 게이트 절연막을 형성하는 공정과, (c) 상기 게이트 절연막을 통해 상기 주사배선 상에 채널이 되는 반도체층 및 오믹콘택을 위한 반도체층을 이 순서대로 형성하는 공정과, (d) 신호배선 및 드레인 전극을 형성하고, 상기 오믹콘택을 위한 반도체층의 불필요한 부분을 제거하여 TFT로 하는 공정과, (e) 상기 TFT, 신호배선 및 드레인 전극을 덮어 보호막과 투명 절연막을 이 순서대로 형성하는 공정과, (f)상기 유지용량 배선 상에, 상기 보호막과 투명 절연막에 콘택홀을 형성하는 공정과, (g) 상기 투명 절연막 상에 화소전극막을 막형성한 후 포토레지스트를 형성하여 원하는 형상으로 패턴형성하여 화소전극으로 하는 공정과, (h) 상기 화소전극을 마스크로 하여 상기 투명 절연막을 에칭하고 상기 화소전극의 주위에 오목부를 형성하는 공정과, (i) 상기 화소전극, 신호배선 및 콘택홀을 덮어 배향막을 형성하는 공정과, (j) 이 배향막을 러빙처리하여, 상기 오목부에 대한 러빙처리에 의한 배향의 세기가 다른 영역과는 다른 중간 배향막으로 하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다(청구항 3).
종래의 화소전극을 상기 투명 절연막을 통해 상기 주사배선 및 신호배선 상에 형성하는 기술을 사용한 액정표시장치에서는, 화소전극간의 횡방향 전계에 기인하는 리버스 틸트 영역의 발생에 근거한 디스클리네이션을 배선으로 차광하는 경우에, 디스클리네이션이 발생하기 쉬운 측의 화소전극과 배선의 중첩량을 크게 할 필요가 있어, 화소의 개구율이 낮아지고, 또한 크로스토크가 발생한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명에서는 인접하는 화소전극 사이의 중간영역에 있어서 배향막에 액정층의 액정분자의 배향에 왜곡을 제공하는 중간 배향막이나 요철을 설치함으로써 신호배선에 의해 차광되는 영역에 미리 디스클리네이션을 발생시킨다. 또는 인접하는 각 화소 사이에 서로 다른 왜곡을 액정분자에 제공하는 배향막을 형성함으로써, 신호배선에 의해 차광되는 영역에 미리 디스클리네이션을 발생시킨다. 이와 같은 디스클리네이션은 배향막의 액정배향 기능에 의해 주어지는 배향 왜곡의 에너지에 의해 위치가 고정되기 때문에, 횡방향 전계의 영향을 받아 신호배선으로 차광되는 영역보다도 화소전극 내부에 들어가는 일이 없어진다. 즉, 액정분자의 배향에 서로 다른 왜곡을 제공하고, 그들 사이에 디스클리네이션을 제공하도록 하여, 인접하는 화소전극 사이에 적어도 한개의 디스클리네이션이 발생하는 것에 의해, 디스클리네이션의 위치를 화소전극 사이의 중간영역에만 고정시켜, 화소전극과 배선의 중첩량을 크게 할 필요가 없고, 따라서 개구율이 높으며, 또한, 크로스토크가 없는 액정표시장치가 얻어진다.
또한, 본 발명에서는 인접하는 화소전극 중에서, 디스클리네이션이 발생하는 측의 화소전극의 단부를, 인접하고 있는 화소전극의 단부보다도 대향전극에 가깝게 함으로써, 종방향 전계강도를 강하게 하여 횡방향 전계의 영향을 적게 함으로써 화소전극 사이의 중간영역에 미리 디스클리네이션을 발생시킨다. 이것에 의해, 화소전극과 배선의 중첩량을 크게 할 필요가 없고, 따라서 개구율이 높고, 또한, 크로스토크가 없는 액정표시장치가 얻어진다.
[실시예]
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관해 더욱 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
도 1에 본 발명의 실시예 1에 관한 액정표시장치의 주요부의 단면 설명도,도 2는 그것의 평면 설명도를 각각 나타내었다. 도 1은 도 2에 있어서 D-E부의 단면 설명도를 나타낸 것이다. 단, 도 1 및 도 2에 있어서, 13a 및 19a는 중간 배향막(제 3 배향막)이고, 15는 투명기판이며, 16은 블랙 매트릭스이고, 17은 착색층이며, LD는 디스클리네이션의 발생위치를 나타내고, 그 외에, 도 23에 나타낸 각 요소와 동일한 요소에는 각각 동일한 부호를 붙여 나타내었다(이하의 도면에 있어서도 마찬가지이다). 또한, 도 2에는 대향기판측의 요소, 즉 투명기판(15), 블랙 매트릭스(16), 착색층(17), 공통전극(18), 대향기판측의 배향막(19), 대향기판측의 중간 배향막(19a)은 도시되어 있지 않다. 화소전극(12, 12a)은 이점쇄선으로 그 위치를 나타내었다. 인접하는 화소전극(12, 12a) 사이에서 신호배선으로 차광되는 부분에 중간 배향막(13a)이 형성되어 있다. 이 중간 배향막(13a)은 액정층의 액정분자(14)의 배향에 왜곡을 제공하기 위한 배향막이다. 여기에서, 중간 배향막(13a)은, 그 이외의 배향막(13)과의 경계부에서 액정분자(14)의 배향에 왜곡을 제공하고, 디스클리네이션을 발생시킬 수 있는 배향막이면 어떠한 배향수단에 근거한 중간 배향막이라도 상관없지만, 일반적으로는 배향막에 다른 영역과는 다른 배향처리를 실시한 배향막, 또는 배향막의 다른 영역과는 다른 표면형상인 배향막인 것이 바람직하다. 또한, 실시예 1에서는 중간 배향막을 어레이 기판과 상부 대향기판의 양쪽의 기판에서 동일한 장소에 해당하는 영역에 동일한 패턴으로 설치하고 있지만, 이것을 어느 쪽인가 한쪽만의 기판에만 설치하더라도 동일한 효과를 얻는다.
액정분자는 미리 배향막에 의해 제공된 프리틸트에 따라 정상적인 틸트 방향으로 상승하지만, 신호배선 상에서 인접화소 간격이 좁아 액정분자에 가해지는 횡방향 전계강도가 강하기 때문에 배향막이 액정분자에 아무런 왜곡도 제공하지 않는 경우에는, 횡방향 전계의 강제배향에 의해 프리틸트와는 역(리버스) 방향인 틸트 방향으로 액정분자가 상승하여, 소위 리버스 틸트 영역이 발생한다. 이 리버스 틸트 영역과 정상 틸트영역의 계면에서 액정분자의 배향의 불연속적인 디스클리네이션이 생기고, 이 디스클리네이션에 의해 광 누설이 생긴다. 이것에 대해, 미리 액정층의 액정분자의 배향에 왜곡을 제공하고, 디스클리네이션을 발생시켜 놓으면, 횡방향 전계가 걸리더라도 디스클리네이션은 원래의 위치로부터 거의 이동하지 않는다. 이것은, 배향막에 의해 주어진 액정분자의 배향 왜곡에 의해 발생하는 디스클리네이션의 쪽이, 횡방향 전계에 의한 것보다도 에너지적으로 안정하기 때문이라고 생각된다. 즉, 횡방향 전계에 의해 디스클리네이션이 발생하려고 하여도 이미 배향막에 의해 주어진 배향 왜곡에 의해 존재하는 디스클리네이션을 소멸시키지 않으면 발생할 수 없어, 결과적으로 디스클리네이션이 고정되게 된다고 생각된다.
다음에 본 실시예의 제조방법의 일례에 관해 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 따라 설명한다. 먼저, 도 3, 도 4 및 도 5에 따라 어레이 기판의 제조방법을 설명한다. 도 3a∼도 3d는 본 발명의 실시예 1의 도 2에 나타낸 A-B-C부에서의 단면 설명도를 나타낸 것이다. 절연성의 투명기판(1) 상에 주사배선(2) 및 Cs 배선(3)을, 예를 들면 Cr에 의해 형성한다(도 3a). 게이트 절연막(4)으로서 예를 들면 SiN, 채널이 되는 반도체층(5)으로서 예를 들면 비정질 Si(이하 a-Si으로 칭한다), 신호배선 금속과 오믹콘택을 형성하기 위한 불순물 이온을 도핑한 반도체층(6)으로서 예를 들면 P 이온을 도우프한 n+a-Si를 연속적으로 막형성하고, TFT가 되는 부분 이외의n+a-Si 및 a-Si를 제거한다(도 3b). 다음에 신호배선(7)을, 예를 들면 Cr에 의해 드레인 전극(8)을, 예를 들면 Cr에 의해 형성하는 동시에, 불필요한 n+a-Si를 제거한다(도 3c). 다음에, n+-a-Si이 제거된 채널 부분의 보호를 행하기 위해 보호막(9)으로서 예를 들면 SiN을 막형성한다. 다음에 투명 절연막(10)으로서 예를 들면 아크릴계 수지를 예를 들면 스핀코트법으로 도포한 후, 화소전극과 접속이 필요한 콘택홀(11), 주사배선, 신호배선에 신호를 인가하기 위한 단자부 등을 제거하고, 이 투명 절연막을 레지스트로 하여 상기 보호막을 예를 들면 CF4가스를 사용하여 드라이에칭에 의해 제거한다(도 3d). 이하는 본 발명의 작용을 설명하기 위해, 도 2에 도시된 D-E 단면에 대해 설명을 한다. 화소전극(12) 예를 들면 ITO를 막형성하고, 이것을 원하는 형상으로 패턴형성한다. 화소전극(12)을 패턴형성할 때에 사용하는 레지스트(22)를 남긴 상태(도 4a)에서, 투명 절연막(10)을 예를 들면 CF4가스 등을 사용하여 에칭에 의해 그 일부를 제거한다. 이것에 의해, 화소전극(12)의 주변에 오목부가 형성된다(도 4b). 또한, 레지스트(22)를 제거한 후에 투명 절연막(10)을 화소전극(12)을 마스크로 하여 에칭하여도 좋다. 상기 어레이 기판의 화소전극 표면측에, 배향막용의 전사판을 사용하여 가용성 폴리이미드를 전사하고, 프리큐어(precuring)하여 용매를 날린 후에 애프터큐어(aftercuring)를 행하여, 약 100nm 두께의 폴리이미드막, 즉 배향막(13)을 형성한다(도 4c). 배향막에는 다음의 방법으로 배향처리를 행하였다. 즉, 배향막의 표면 전체에 통상의 러빙천을 감은러빙 로울러(27)에 의한 러빙처리를 행하였다(도 5a). 이때, 화소전극(12, 12a) 사이는, 오목부로 되어 있기 때문에 다른 영역에 비해 러빙처리에 의한 배향의 강도가 다른 영역과 다르다. 그 결과, 인접화소 사이의 영역에서 또한 신호배선(7)에 의해 차광되는 영역에, 그것 이외의 화소전극의 영역과는 배향처리의 강도가 다른 중간 배향막(13a)이 형성되었다(도 5b).
다음에, 대향기판의 제조방법을 도 6에 따라 설명한다. 도 6에서는, 대향기판은 본 실시예 1의 도 2에 도시된 D-E부에서의 단면도를 나타낸다. 대향기판(15)은 유리 등의 절연 투명재료로 이루어지고, 그 위에 블랙 매트릭스(16)가 되는 예를 들면 Cr 등의 금속막(박막 300nm)을 스퍼터법으로 형성하고, 포토리소그래피로 격자 형태로 패터닝한다. 이 개구부 상에 안료분산형 레지스트를 사용하여 두께 1.5㎛의 적색, 청색, 녹색의 착색층(17)을 설치하고, 그 위에 100nm 두께의 투명전극(18)을 스퍼터법으로 형성하여, 공통전극으로 한다. 더구나, 배향막(19)으로서 예를 들면 폴리이미드 박막을 100nm 형성하였다. 그 다음에, 이 배향막의 표면을 예를 들면 상기 러빙처리와 동일한 방법으로 배향처리하였다(도 6a). 다음에, 서로 인접하는 화소(12, 12a)의 영역에 대향하는 부분에 레지스트(22)를 형성하고, 상기 러빙 방향과 다른 방향으로 러빙처리를 행한다(도 6b). 다음에, 레지스트(22)를 제거함으로써, 서로 인접하는 화소(12, 12a) 사이의 영역에 또한 신호배선(7)에 의해 차광되는 영역에, 그것 이외의 화소전극의 영역과는 배향처리 방향이 다른 배향막(19a)을 형성하였다.
더구나, 이하의 방법에 의해, 상기 어레이 기판과 상기 대향기판을 조립함으로써 본 발명의 실시예 1의 액티브 매트릭스형 액정표시장치를 제조하였다. 즉, 어레이 기판의 배향막(13)의 주변에 따라 밀봉재로서 예를 들면 에폭시계 접착제를 주입구를 제외하고 도포하고, 대향기판 상에 입경 5㎛의 스페이서[SEKISUI FINE CHEMICAL KABUSHIKI KAISHA 제의 미크로펄(상품명)]를 살포한다. 다음에, 각각의 기판 상의 배향막이 대향하고, 또한 대향하는 각각의 영역에서 배향방향이 90도가 되도록 상하의 기판을 배치 압착하고, 가열하여 접착제를 경화시켜, 양 기판을 부착한다. 다음에, 통상의 방법에 의해 주입구로부터 액정조성물로서 ZLI-1565(머크사 제)에 S811(머크사 제)을 0.1wt% 첨가한 것을 주입하여 5㎛ 두께의 액정층으로 하고, 그후, 주입구를 자외선 경화수지로 봉지하였다. 다시 그후에, 상하의 기판에 편광판을 부착하여, 본 발명의 실시예 1의 액티브 매트릭스형 액정표시장치를 제조하였다.
이와 같이 하여 제조된 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 화소전극(12, 12a)의 중간영역에 있어서, 화소전극(12, 12a)과는 다른 배향처리가 실시되기 때문에, 배향처리가 다른 경계에서 액정분자의 배향방향에 왜곡이 생긴다. 액정분자는 미리 배향막에 의해 주어진 프리틸트에 따라 정상적인 틸트 방향으로 상승하지만, 신호배선 상에서 인접화소 간격이 좁아 액정분자에 가해지는 횡방향 전계강도가 강하기 때문에 배향막이 액정분자에 아무런 왜곡도 제공하지 않는 경우에는, 횡방향 전계의 강제배향에 의해 프리틸트와는 역(리버스) 방향의 틸트 방향으로 액정분자가 상승하여, 리버스 틸트 영역이 발생한다. 이 리버스 틸트 영역과 정상 틸트영역의 계면에서 디스클리네이션이 생기고, 이 디스클리네이션에 의해 광 누설이 생긴다. 이것에 대해, 미리 액정층의 액정분자의 배향에 왜곡을 제공하여, 디스클리네이션을 발생시켜 놓으면, 횡방향 전계가 걸리더라도 디스클리네이션은 원래의 위치로부터 거의 이동하지 않는다. 이것은, 배향막에 의해 주어진 액정분자의 배향 왜곡에 의해 발생하는 디스클리네이션 쪽이, 횡방향 전계에 의한 것보다도 에너지적으로 안정하기 때문이라고 생각된다. 즉, 횡방향 전계에 의해 디스클리네이션이 발생하려고 하여도 이미 배향막에 의해서 주어진 배향 왜곡에 의해서 존재하는 디스클리네이션을 소멸시키지 않으면 발생할 수 없고, 그 결과 디스클리네이션이 고정되게 되는 것이라고 생각된다. 본 발명의 실시예 1에서는, 디스클리네이션의 발생 위치를 중간 배향막(13a, 19a)의 처리에 의해 고정할 수 있기 때문에, 신호배선(7)과 화소전극(12)의 중첩을 크게 할 필요가 없다. 따라서, 개구율이 높고, 크로스토크가 없는 액정표시장치를 얻을 수 있다. 또한, 실시예 1에서는, 대향기판측에도 왜곡을 발생하는 영역을 설치하였지만, 어레이 기판측에만 설치하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있었다.
(실시예 2)
도 7에 실시예 2의 D-E부(실시예 1의 도 2에 나타내었다)에서의 단면설명도를 나타내었다. 본 실시예는 실시예 1의 또 다른 제조방법을 나타낸 실시예로서, 실시예 1의 배향막과 배향처리의 방법을 변경하여 제조하였다. 평면 구조는 실시예 1과 마찬가지이기 때문에 그 설명을 생략한다. 인접하는 화소전극(12, 12a) 사이에서 신호배선으로 차광되는 부분에 중간 배향막(13a)이 형성되어 있다. 이 중간 배향막(13a)은 액정층의 액정분자(14)의 배향에 왜곡을 제공하기 위한 배향막이며, 그 이외의 배향막(13)과의 경계부에서 액정분자(14)의 배향에 왜곡을 제공하여, 디스클리네이션을 발생시킬 수 있는 배향막이면 어떠한 배향수단에 근거한 중간 배향막이라도 상관없지만, 일반적으로는 배향막에 다른 영역과는 다른 배향처리를 실시한 배향막, 또는 배향막의 다른 영역과는 다른 표면형상인 배향막인 것이 바람직하다. 또한, 실시예 2에서는 중간 배향막을 어레이 기판과 상부의 배향기판의 양쪽의 기판에서 동일한 장소에 해당하는 영역에 동일한 패턴으로 설치하고 있지만, 이것을 어느 쪽인가 한쪽만의 기판에만 설치하더라도 동일한 효과를 얻는다.
다음에, 본 실시예의 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다.
어레이 기판의 형성방법을 도 8, 도 9 및 도 10에 나타내었다. 도 8a∼도 9a까지는 실시예 1에 있어서 어레이 기판 제조방법의 도 3a∼도 3d와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다. 화소전극(12)으로서 예를 들면 ITO를 막형성하고, 이것을 원하는 형상으로 패턴형성한다(도 9b). 이하는 본 발명의 작용을 설명하기 위해, D-E 단면에 대해서 설명을 한다. 상기 어레이 기판의 화소전극 표면측에, 배향막용의 전사판을 사용하여 가용성 폴리이미드를 전사하고, 프리큐어하여 용매를 날린 후에 애프터 큐어를 행하여, 약 100nm 두께의 폴리이미드막, 즉 배향막(13)을 형성한다. 배향막에는 다음의 방법으로 배향처리를 행하였다. 즉, 배향막의 표면 전체에 통상의 러빙천을 감은 러빙 로울러(27)에 의한 러빙처리를 행하였다(도 10a). 그후, 레지스트(22)를 도포하여 노광·현상을 행하고, 레지스트(22)로 덮인 인접화소(12, 12a) 사이의 영역에 또한 신호배선(7)에 의해 차광되는 영역과 레지스트가 제거된 그 이외의 영역을 형성하였다. 다음에, 러빙 방향을 변경하여 다시 러빙처리를 행하였다(도 10b). 그후, 전체의 레지스트(22)를 에칭으로 제거하고, 세정과 건조를 행하였다. 그 결과, 인접화소사이의 일부 또는 전부의 영역에 또한 신호배선(7)에 의해 차광되는 영역에, 그 이외의 화소전극의 영역과는 배향처리 방향이 다른 배향막(13a)이 형성되었다(도 10c). 대향기판의 제조 프로세스는 실시예 1과 마찬가지이기 때문에 그 설명을 생략한다.
이와 같이 하여 제조된 본 발명에 따른 액정표시장치의 디스클리네이션의 발생위치는 거의 왜곡 발생영역의 끝으로 고정되었다. 본 발명의 실시예 2에서는, 디스클리네이션의 발생위치를 중간 배향막(13a)의 처리에 의해 고정할 수 있기 때문에, 신호배선(7)과 화소전극(12)의 중복을 크게 할 필요가 없다. 따라서, 개구율이 높고, 크로스토크가 발생하지 않는 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 3)
도 11은 실시예 2에 의한 액정표시장치를 얻기 위한 배향처리 프로세스를 나타낸 것이다. 본 실시예는 실시예 2의 또 다른 제조방법을 나타낸 실시예로서, 실시예 2의 배향막과 배향처리의 방법을 변경하여 제조하였다. 즉, 배향막(13)에 광배향 기능, 즉 조사된 자외선의 편광방향에 대응한 방향으로 액정의 배향기능을 갖는 유기박막을 사용하여, 배향처리시에 편광 자외선과 마스크를 사용하여 특정한 영역만을 배향처리하였다. 이하, 도 11에 따라 배향처리 프로세스를 설명한다. 처음에, 편향 자외선(23)의 편광방향에 대응한 방향으로 배향시킨 배향막(13)을 실시예 2와 동일한 방법으로 도포한다. 다음에, 편향 자외선(23)을 어레이 기판 전체면에 조사한다. 다음에, 왜곡발생 영역을 설치한 부분을 마스크(24)에 의해 차광하고, 그 이외의 부분에 1회째의 조사와 다른 방향으로 편광된 자외선(23a)을 조사한다. 이에 따라, 왜곡을 설치한 부분과 그 이외의 부분에서 배향방향이 다른 배향막 처리가 이루어진다. 배향처리 이외의 형성 프로세스는 실시예 2와 마찬가지이기 때문에 그것의 설명을 생략한다.
이와 같이 하여 제조된 본 발명에 따른 액정표시장치의 디스클리네이션의 발생위치는 거의 왜곡발생 영역의 끝에 고정되었다. 본 발명의 실시예 7에서는, 디스클리네이션의 발생위치를 중간 배향막(13a)의 처리에 의해 고정할 수 있기 때문에, 신호배선(7)과 화소전극(12)의 중복을 크게 할 필요가 없다. 따라서, 개구율이 높고, 크로스토크가 발생하지 않은 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
도 12 및 도 13은 본 실시예에 따른 액정표시장치를 얻기 위한 배향처리 프로세스를 나타낸 것이다. 본 실시예는 실시예 2의 또 다른 제조방법을 나타낸 실시예로서, 실시예 2의 배향막과 배향처리의 방법을 변경하여 제조하였다. 즉, 배향막으로서는 2층의 배향막, 예를 들면 폴리이미드막을 사용하였다. 최초의 폴리이미드막(13)은 예를 들면 폴리아믹산의 용액을 전사판으로 전사한 후, 프리큐어와 애프터큐어를 행하였다. 그 위에 가용성 폴리이미드(13b)의 용액을 전사판으로 전사(도 12a)한 후, 프리큐어와 애프터큐어를 행하고, 다시 그 위에 포토레지스트(22)를 도포(도 12b)하여 노광, 에칭을 행하였다. 다음에, 2층째의 가용성 폴리이미드로 이루어진 배향막(13a) 중에서 불필요한 부분을 에칭으로 제거하고, 마지막으로 포토레지스트(22)를 완전히 제거하였다(도 12c). 그후, 전체면을 배향처리를 행하였지만(도 13a), 이와 다른 중간 배향막(13a)의 표면에서는 다른 배향처리 강도로 배향처리가 행해져, 왜곡발생 영역을 설치할 수가 있었다(도 13b). 전술한 것 이외의 형성 프로세스는 실시예 4와 마찬가지이기 때문에 그 설명을 생략한다.
이와 같이 하여 제조된 본 발명에 따른 액정표시장치의 디스클리네이션의 발생위치는 거의 왜곡발생 영역의 끝으로 고정되었다. 본 발명의 실시예 8에서는, 디스클리네이션의 발생위치를 중간 배향막(13a)의 처리에 의해 고정할 수 있기 때문에, 신호배선(7)과 화소전극(12)의 중첩을 크게 할 필요가 없다. 따라서, 개구율이 높고, 크로스토크가 발생하지 않는 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 5)
도 14 및 도 15는 본 실시예에 따른 액정표시장치를 얻기 위한 배향처리 프로세스를 나타낸 설명도이다. 본 실시예는 실시예 2의 또 다른 제조방법을 나타낸 실시예로서, 실시예 2의 배향막과 배향처리의 방법을 변경하여 제조하였다. 이하에 도 14 및 도 15에 따라 배향처리 방법을 설명한다. 배향막(13)의 배향처리도 실시예 2와 마찬가지이기 때문에, 그것의 설명을 생략한다. 배향막(13) 도포 후, 차광 마스크(24)로 왜곡을 발생시키지 않은 영역을 차광한 상태에서 자외선(25)을 기판 전체면에 조사한다(도 14a). 다음에, γ-부틸로락톤으로 기판을 세정함으로써, 배향막(13) 중의 자외선 조사된 부분의 일부를 용해시킨다(도 14b). 그후, 통상의 방법으로 러빙처리를 행한다(도 15a). 이 결과, 자외선 조사에 의해 γ-부틸로락톤으로 일부가 용해된 중간 배향막(13a)에서는 그 밖의 배향막(13)에 비해 배향처리 강도가 약해져, 왜곡 발생영역으로 되었다. 즉, 인접하는 화소 사이(경계)에 디스클리네이션을 고정할 수 있었다. 전술한 이외의 제조 프로세스는 실시예 2와 마찬가지이기 때문에, 그것의 설명을 생략한다.
이와 같이 하여 제조된 본 발명에 따른 액정표시장치의 디스클리네이션의 발생 위치는 거의 왜곡 발생영역의 끝에 고정되었다. 본 발명의 실시예 5에서는, 디스클리네이션의 발생위치를 중간 배향막(13a)의 처리에 의해서 고정할 수 있기 때문에, 신호배선(7)과 화소전극(12)의 중첩을 크게 할 필요가 없다. 따라서, 개구율이 높고, 크로스토크가 발생하지 않는 액정표시장치를 얻을 수 있다.
본 실시예에서는, 자외선 조사를 행한 후에 러빙처리를 행하였지만, 러빙처리 후에 동일한 방법으로 자외선 조사를 하는 방법, 즉 도 14a의 공정과 도 15a의 공정을 교체한 경우에도, 자외선 조사 후의 γ-부틸로락톤으로 용해함으로써 배향처리 강도가 약해져, 왜곡 발생영역을 형성할 수 있어, 동일한 효과를 얻을 수 있었다.
실시예 1∼5에서는, 액정분자의 배합을 제어함으로써 디스클리네이션이 발생하는 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 실시예를 나타내었다.
한편, 디스클리네이션은 인접하는 화소전극 사이의 횡방향 전계에 의해 발생한다. 이하, 디스클리네이션이 발생하는 측의 화소전극의 단부를, 인접하고 있는화소전극의 단부보다도 대향전극에 가깝게 함으로써, 종방향 전계강도를 강하게 하여 횡방향 전계의 영향을 적게 하는 것으로 신호배선에 의해 차광되는 영역에 미리 디스클리네이션을 발생시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 실시예에 관해 설명한다.
(실시예 6)
도 16은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 단면 설명도이다. 디스클리네이션은 인접 화소전극(12, 12a) 사이의 횡방향 전계강도에 의해 발생하지만, 화소전극(12)과 대향기판의 공통전극(18) 사이에서 발생하는 종방향 전계강도를 강하게 함으로써 횡방향 전계강도의 영향을 작게 할 수 있다. 도 16의 실시예 6에서는, 디스클리네이션이 발생하는 화소전극(12) 측의 일부의 투명 절연막(10)을 두껍게 형성함으로써, 이 부분에서의 화소전극(12)과 대향기판의 공통전극(18) 사이에서 발생하는 종방향 전계강도를 강하게 하고, 디스클리네이션이 신호배선으로 차광되는 영역으로부터 빠져나와 누설광으로서 시각적으로 인식되지 않도록 하였다. 이하, 제조방법의 일례를 나타낸다. 어레이 기판의 형성방법에 있어서, 투명 절연막(10)을 도포하는 공정까지는 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 그것의 설명을 생략한다. 투명 절연막(10)을 도포한 후, 원하는 위치에 콘택홀(11)을 형성하기 위해 현상을 행한다. 다음에, 포토레지스트를 예를 들면 스핀코트법을 사용하여 도포하고, 디스클리네이션이 발생하는 측의 화소전극(12)의 일부의 포토레지스트(22)를 남기고 제거한다(도 16a). 이 상태에서, 콘택홀(11)을 형성하기 위해 에칭을 행한다. 이때, 투명절연막(10)과 보호막(9) 또는 게이트 절연막(4)의 에칭에 의한 선택비가 1:1 이상에서 보호막(9) 또는 게이트 절연막(4)의 에칭 레이트가 빠른 조건에서 에칭을 행하면, 상기 포토레지스트(22)로 덮인 영역 이외의 투명 절연막(10)은 에칭에 의해 막의 일부가 제거된다(도 16b). 그후, 화소전극(12)으로서 예를 들면 ITO를 형성한다(도 16c). 이하의 공정은 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
이상의 공정에 의해 얻어진 액정표시장치에 있어서, 종래기술의 경우 및 실시예 1∼6에서 설명한 경우보다도 화소전극(12)의 일부가 대향기판의 공통전극(18)에 근접한 위치로 설치되어 있기 때문에, 이 부분에서의 종 방향 전계강도가 커지고, 종래의 구조에 비해 횡방향 전계의 영향이 작아진다. 따라서, 디스클리네이션은 신호배선에 의해 차광되는 영역에 머물고, 개구율을 높일 수 있으며, 또한, 크로스토크가 없는 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 7)
도 17은, 본 발명에 있어서 화소전극(12)과, 대향기판의 공통전극(18)의 사이에서 발생하는 종방향 전계강도를 강하게 함으로써 횡방향 전계강도의 영향을 작게 하는 방법의 다른 실시예를 나타낸 설명도이다. 실시예 7에서는, 화소전극(12)의 일부를 2층으로 한다. 이하, 제조방법의 일례를 설명한다. 화소전극(12)을 형성하기 전까지는 실시예 2와 마찬가지이기 때문에 생략한다. 화소전극(12b) 예를 들면 ITO를 막형성한 후, 화소전극(12b) 중에서 디스클리네이션이 발생하는 측의 단부만을 신호배선(7)과 일부가 겹치도록 포토레지스트(22)를 형성한다(도 17a). 상기 포토레지스트(22)를 마스크로 하여 화소전극(12b)을 원하는 패턴으로 형성한 후, 화소전극(12)으로서 예를 들면 ITO를 다시 막형성하고, 이것을 1 화소를 구성하는 형상으로 포토레지스트(22)를 다시 형성한다(도 17b). 상기 포토레지스트(22)를 마스크로 하여 화소전극을 형성한다(도 17c). 이하의 프로세스는 다른 실시예와 마찬가지이기 때문에, 그것의 설명을 생략한다. 본 실시예에 있어서, 인접하는 화소전극(12, 12a) 중에서 디스클리네이션이 발생하는 화소전극측의 일부를 2층으로 형성하기 때문에, 종 방향의 전계강도가 2층으로 형성되는 부분에서 강해져, 디스클리네이션을 신호배선(7) 상에 발생시킬 수가 있어, 개구율이 높고, 또한, 크로스토크가 없는 액정표시장치를 얻을 수 있다. 본 실시예에서는 화소전극의 일부를 ITO의 2층으로 형성하였지만, 하부층이 되는 부분은 절연막으로서 예를 들면 SiN, SiO2등의 무기절연막이라도 좋으며, 아크릴 수지 등의 유기절연막이라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 8)
실시예 6, 7에서는, 서로 인접하는 화소전극(12, 12a) 사이에서의 횡방향 전계를 약하게 하기 위해, 디스클리네이션이 발생하는 측의 화소전극(12)의 일부를 대향기판의 공통전극(18)과 근접한 위치에 설치함으로써 종방향 전계강도를 강하게 하고 있었지만, 대향기판측의 일부를 가깝게 한 위치에 설치하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 도 18은 본 발명의 실시예 8에 있어서 단면 설명도를 나타낸 것이다. 본 실시예에서는, 어레이 기판의 제조방법은 실시예 2와 마찬가지이다. 디스클리네이션이 발생하는 측의 화소전극 상에 위치하는 대향기판 상에 형성된 공통전극을 2층(18 및 18a)으로 하여 예를 들면 ITO의 일부를 두껍게 함으로써, 종방향 전계강도를 강하게 할 수 있기 때문에, 디스클리네이션을 신호배선 상에 발생시킬 수가 있어, 개구율이 높고, 크로스토크가 발생하지 않는 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 9)
본 발명의 실시예 1∼5에서는 화소전극(12, 12a)의 중간영역의 배향상태와 화소전극 상의 배향상태를 다르게 함으로써, 화소전극(12, 12a)의 중간영역에서, 또한 신호배선(7) 상에 디스클리네이션을 발생시키는 예를 나타내었다. 이하에서는, 인접하는 화소전극 사이에서 배향상태를 다르게 하는 방법에 대해 그 실시예를 나타낸다.
도 19는, 본 발명의 실시예 9의 배향처리의 방향 Da을 나타낸 평면 설명도이다. 도 20은 실시예 9의 액정표시장치의 D-E부에서의 단면 설명도이다. 본 실시예에서는, 기판표면의 전체면을 러빙처리한 후에 금속제의 마스크를 사용하여 특정한 영역만을 다른 방향으로 러빙하였다. 이 금속마스크는 인접하는 화소의 한 개를 날릴 때마다 개구부를 설치한 마스크이다. 본 실시예에서는 인접하는 화소마다 배향방향이 다르고, 그것의 경계부근에 디스클리네이션 라인이 고정된다. 대향기판도 마찬가지로 인접화소마다 배향방향이 다르도록 배향처리를 행하였다.
본 발명의 실시예 9에서는, 디스클리네이션의 위치를 인접화소(12, 12a) 사이에 고정할 수 있기 때문에, 신호배선(7)과 화소전극(12)의 중첩을 크게 할 필요가 없다. 따라서, 개구율이 높고, 또한, 크로스토크가 발생하지 않는 액정표시장치를 얻을 수 있다. 더구나, 본 실시예 9에서는 러빙방향이 인접화소마다 다르게 하는 것에 의해, 액정분자(14)의 프리틸트 방향이 화소마다 다르다. 이에 따라, 본 실시예 9는, 상기 실시예 1∼8에 비해, 액정분자의 최적 시각방향이 인접화소마다 180도 반전하게 되기 때문에, 액정표시장치의 표시특성의 시각 의존성이 작아져, 시각특성이 개선되는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에서는 1 화소마다 배향방향을 변화하였지만, 배향방향을 변화시키는 화소단위는 임의의 수라도 좋다.
(실시예 10)
실시예 9에서는, 기판 표면의 전체면을 러빙처리한 후에 금속제의 마스크를 사용하여 특정한 영역만을 다른 방향으로 러빙하였다. 이 금속마스크는 인접하는 화소가 한 개 날릴 때마다 개구부를 설치한 마스크이지만, 본 실시예 10에서는 다시, 각 화소의 중앙부 부근의 CS 배선(3)을 경계로 하여 배향방향을 변화시키도록 개구부를 설치한 마스크이다. 도 21은, 본 발명의 실시예 10의 배향처리의 방향 Da을 나타낸 평면 설명도이다. 도 22는, 실시예 10의 액정표시장치의 D-E부(실시예 1의 도 1로 나타낸다)에서의 단면 설명도이다. 대향기판(15)도 동일한 배향처리를 행하였다. 실시예 10에서는, 인접하는 화소마다 및 화소 내부의 CS 배선(3)을 경계로 하여 상하 부분으로 배향방향이 다르고, 그 경계 부근에 디스클리네이션이 고정된다. 실시예 6에서는, 디스클리네이션이 신호배선(7) 위 뿐만 아니라, CS 배선(3) 위나 주사배선(2) 위에도 발생하지만, 배향을 분할하는 경계를 인접하는 화소전극(12, 12a) 사이에 또한 CS 배선(3) 또는 주사배선(2)에 의해 차광되는 영역에 형성함으로써, 디스클리네이션은 CS 배선(3) 위 또는 주사배선(2) 위에 고정할 수 있다. 본 실시예 10의 제조방법은 상기 실시예 9와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예 10에서는, 디스클리네이션의 위치를 인접화소 사이에 고정할 수 있기 때문에, 신호배선(7)과 화소전극(12)의 중첩을 크게 할 필요가 없다. 따라서, 개구율이 높고, 또한, 크로스토크가 발생하지 않는 액정표시장치를 얻을 수 있다. 더구나, 본 실시예 10에서는 러빙 방향이, 서로 인접하는 화소마다 다른 데다가 화소 내부에서도 다르므로, 액정분자의 프리틸트 방향이 화소마다 및 화소 내부에서 다르다. 이에 따라, 본 실시예 10은 상기 실시예 9와 동일 또는 실시예 9 이상으로, 상기 실시예 1∼8에 비해, 액정표시장치의 표시특성의 시각 의존성이 작아져, 시각특성이 개선되는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에서는 1 화소마다 배향방향을 변화시켰지만, 배향방향을 변화시키는 화소단위는 임의의 수라도 상관없다.
또한, 본 발명의 실시예 1∼10에서는 TFT의 구조로서 채널에치형 역스태거 구조 TFT를 사용하였지만, 채널보호형(에칭 스톱퍼형) 역스태거 구조 TFT를 사용하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 정스태거형 TFT을 사용하여도 좋다. 반도체층(5)으로서 a-Si를 사용하였지만, 다결정 Si를 사용하야도 좋다. 또한, 주사배선(2)으로서 Cr를 사용하였지만, Al, Cu, Mo, Ta, W, Al-Nd, Al-Cu, Al-Si-Cu, 질화 A1-Nd 또는, Al-W 등 중에서 한가지를 사용한 단층막 또는 이들을 적절히 조합한 적층구조로 이루어진 다층막 또는 합금계를 사용하여도 좋다. Cs 배선(3)으로서 Cr을 사용하였지만, Al, Cu, Mo, Ta, W, Al-Nd, Al-Cu, Al-Si-Cu, 질화 Al-Nd 또는, Al-W 등 중에서 한가지를 사용한 단층막 또는 이것들을 적절히 조합한 적층구조로 이루어진 다층막 또는 합금계를 사용하여도 좋다. 신호배선(7) 또는 드레인 전극(8)으로서 Cr을 사용하였지만, Al, Cu, Mo, Ta, W, Al-Nd, Al-Cu, Al-Si-Cu, 질화 Al-Nd, Al-W 또는, ITO 중에서 한가지를 사용한 단층막 또는 이것들을 적절히 조합한 적층구조로 이루어진 다층막 또는 합금계를 사용하여도 상관없다. 또한, 신호선(7)을 이들 금속 단층 또는 적층구조로 구성하고, 드레인 전극(8) 또는 드레인 전극(8)의 일부를 ITO로 형성하여도 상관없다. 화소전극(12) 또는 대향기판의 공통전극(18, 18a)으로서 ITO를 사용하였지만, SnO2라도 동일한 효과가 있다. 또한, 게이트 절연막(4) 또는 보호막(9)으로서 SiN을 사용하였지만, SiO2, 또는 SiN과 SiO2의 적층구조라도 좋다. 본 발명의 실시예에서는 보호막(9)을 사용하고 있지만, 보호막(9)이 없는 구조라도 동일한 효과가 있다. 더구나, 투명 절연막(10)으로서 아크릴계 수지를 사용하였지만, 그 이외의 유기계 수지, 감광성이 없는 수지, 벤조시클로부텐 등의 투명한 절연막이면 그것의 효과는 마찬가지이다. 대향기판 상의 BM16으로서 Cr을 사용하였지만, CrO2와의 적층구조라도 좋다.
본 발명의 청구항 1 기재의 액정표시장치에 있어서는 인접하는 화소전극 사이의 중간영역에서 배향막에 액정층의 액정분자의 배향에 왜곡을 제공하는 중간 배향막이나 요철을 설치하는 것에 의해 신호배선에 의해 차광되는 영역에 미리 인접하는 화소전극 사이에 적어도 한개의 디스클리네이션을 발생시킴으로써, 디스클리네이션의 위치를 신호배선에 의해 차광되는 영역에 고정하여, 개구율이 높고, 또한 크로스토크가 발생하지 않는 액정표시장치를 얻을 수 있었다.
또한, 본 발명의 청구항 2 기재의 액정표시장치에서는 인접하는 화소전극 중에서, 디스클리네이션이 발생하는 측의 화소전극의 단부를, 인접하고 있는 화소전극의 단부보다도 대향전극에 가깝게 하는 것에 의해, 종방향 전계강도를 강하게 하여 횡방향 전계의 영향을 없앰으로써, 화소전극 사이의 중간영역에 미리 디스클리네이션을 발생시키고, 이것에 의해 화소전극과 배선의 중첩량을 크게 할 필요가 없으며, 따라서 개구율이 높고, 또한 크로스토크가 없는 액정표시장치를 얻을 수 있었다.
청구항 3 기재의 어레이 기판의 제조방법에 따르면, 이 제조방법, (a) 투명 절연성 기판 상에 주사배선 및 유지용량 배선을 형성하는 공정과, (b) 상기 주사배선 및 유지용량 배선과 상기 투명 절연성 기판을 덮어 게이트 절연막을 형성하는 공정과, (c) 상기 게이트 절연막을 통해 상기 주사배선 상에 채널이 되는 반도체층 및 오믹콘택을 위한 반도체층을 이 순서대로 형성하는 공정과, (d) 신호배선 및 드레인 전극을 형성하고, 상기 오믹콘택을 위한 반도체층의 불필요한 부분을 제거하여 TFT로 하는 공정과, (e) 상기 TFT, 신호배선 및 드레인 전극을 덮어 보호막과 투명 절연막을 이 순서대로 형성하는 공정과, (f) 상기 유지용량 배선 상에서, 상기 보호막과 투명 절연막에 콘택홀을 형성하는 공정과, (g) 상기 투명 절연막 상에 화소전극막을 막형성한 후 포토레지스트를 형성하여 원하는 형상으로 패턴형성해서 화소전극으로 하는 공정과, (h) 상기 화소전극을 마스크로 하여 상기 투명 절연막을 에칭하여 상기 화소전극의 주위에 오목부를 형성하는 공정과, (i) 상기 화소전극, 신호배선 및 콘택홀을 덮어 배향막을 형성하는 공정과, (j) 이 배향막을 러빙처리하여 상기 오목부에 대한 러빙처리에 의한 배향의 강도가 다른 영역과 다른 중간 배향막으로 하는 공정으로 이루어지기 때문에, 제조공정을 크게 변경하는 일 없이 화소전극의 주위에 오목부를 형성하여 오목부에 대한 러빙처리에 의한 배향의 강도가 다른 영역과 다른 중간 배향막을 형성할 수 있는 효과를 나타낸다.

Claims (3)

  1. (a-1) 행 방향 및 열 방향으로 각각 배열형성된 복수개의 주사배선 및 복수개의 신호배선,
    (a-2) 매트릭스형으로 배치된 상기 주사배선 및 신호배선에 의해 제어되는 능동소자,
    (a-3) 이 능동소자에 접속되는 화소전극이 형성되고, 이 화소전극은 투명 절연막을 통해 상기 주사배선 상 및 신호배선 상에 겹쳐지고,
    (a-4) 상기 화소전극을 덮도록 형성된 제 1 배향막을 구비한 어레이 기판과,
    (b-1) 상기 화소전극과 대향하여 놓인 공통전극 및
    (b-2) 이 공통전극 상에 형성된 제 2 배향막을 구비한 대향기판을 구비하며,
    (c) 상기 어레이 기판과 대향기판의 간격에 배치된 상기 제 1 및 제 2 배향막에 의해 액정분자가 배향된 액정층을 구비한 액정표시장치에 있어서, 인접하는 각 화소 사이의 중간영역에 대해서 서로 다른 왜곡을 액정분자에게 제공하는 제 3 배향막인 중간 배향막을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. (a-1) 행 방향 및 열 방향으로 각각 배열형성되는 복수개의 주사배선 및 복수개의 신호배선,
    (a-2) 매트릭스형으로 배치된 상기 주사배선 및 신호배선에 의해 제어되는능동소자, 및
    (a-3) 이것에 접속되는 화소전극이 형성되고, 이 화소전극은 투명 절연막을 통해 상기 주사배선 상 및 신호배선 상에 겹쳐지고,
    (a-4) 상기 화소전극을 덮도록 형성된 제 1 배향막을 구비한 어레이 기판과,
    (b-1) 상기 화소전극과 대향하여 놓인 공통전극 및
    (b-2) 이 공통전극 상에 형성된 제 2 배향막을 구비한 대향기판을 구비하며,
    (c) 상기 어레이 전극과 대향기판의 간격에 배치된 상기 제 1 및 제 2 배향막에 의해 액정분자가 배향된 액정층을 구비한 액정표시장치에 있어서, 인접하는 각 화소전극 서이에 서로 다른 왜곡을 액정분자에게 제공하는 제 1 및 제 2 배향막을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. (a) 투명 절연성 기판 상에 주사배선 및 유지용량 배선을 형성하는 공정과, (b) 상기 주사배선 및 유지용량 배선과 상기 투명 절연성 기판을 덮어 게이트 절연막을 형성하는 공정과, (c) 상기 게이트 절연막을 통해 상기 주사배선 상에 채널이 되는 반도체층 및 오믹콘택을 위한 반도체층을 이 순서대로 형성하는 공정과, (d) 신호배선 및 드레인 전극을 형성하고, 상기 오믹콘택을 위한 반도체층의 불필요한 부분을 제거하여 TFT로 하는 공정과, (e) 상기 TFT, 신호배선 및 드레인 전극을 덮어 보호막과 투명 절연막을 이 순서대로 형성하는 공정과, (f) 상기 유지용량 배선 상에서, 상기 보호막과 투명 절연막에 콘택홀을 형성하는 공정과, (g) 상기 투명절연막 상에 화소전극막을 막형성한 후 포토레지스트를 형성하여 원하는 형상으로 패턴형성하여 화소전극으로 하는 공정과, (h) 상기 화소전극을 마스크로 하여 상기 투명 절연막을 에칭하여 상기 화소전극의 주위에 오목부를 형성하는 공정과, (i) 상기 화소전극, 신호배선 및 콘택홀을 덮어 배향막을 형성하는 공정과, (j) 이 배향막을 러빙처리하여, 상기 오목부에 대한 러빙처리에 의한 배향의 강도가 다른 영역과는 다른 중간 배향막으로 하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
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