KR20020015651A - 능동매트릭스형 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

횡전기장 방식의 액정표시장치에 있어서, 횡전기장이 TFT기판 상에 인가되는 경우, 미리 대향기판상에 있는 액정의 초기 배향각이 TFT기판 상에 있는 액정의 초기 배향각으로부터 변위되도록 액정이 트위스트된 배향을 수행함으로써, TFT기판에 대향하는 대향기판상의 액정을 용이하게 회전시킬 수 있게 한다. 또한, 이 트위스트된 각이 2°이하로 설정되는 경우, 콘트래스트의 저하를 방지하면서 고속의 반응속도, 낮은 임계전압, 및 높은 휘도를 동시에 얻을 수 있다.

Description

능동매트릭스형 액정표시장치{Active matrix type liquid crystal display device}

본 발명은 능동매트릭스형 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액정이 인가된 전압에 대하여 빠르게 반응할 수 있는 표시장치의 구조에 관한 것이다.

평면스위칭(IPS)방식의 액정표시장치의 표시패널은 다음의 특성을 가진다: 액정은 한 쌍의 투명기판 사이에서 특정한 간격으로 유지되며; 기판에 평행하게 유효 전기장을 인가함으로써, 기판에 평행한 평면 내에서 액정분자들이 회전하며; 그럼으로써, 넓은 시야각을 얻을 수 있다. 이 경우, 액정을 사이에 가지는 투명한 기판들 중의 하나 상에서 빗치아모양(comb tooth)의 형상으로 서로 특정한 간격을 유지하는 화소전극과 공통전극을 배열시킴으로써 기판에 평행하게 유효한 전기장을 실현시킬 수 있다. 따라서, IPS-LCD에 있어서, 액정분자들이 그의 단축 방향으로만 보일 때, 매우 넓은 시야각이 얻어진다.

그러나, IPS형 LCD는 그 구조로 인하여 액정의 반응이 느리며, 액정의 방향을 바꾸기 위하여 전극들 사이에 필요한 임계전압은 높으며, 더욱이 표시패널의 휘도가 낮다.

IPS형 LCD에 있어서, 임계전압을 감소시키기 위한 기술이 예를 들면, 일본 공개특허공보 제7-306417호(이하, 종래예1이라고 한다.)에 개시되어 있다. 종래예1에 있어서, 편광판의 광투과축이 인가된 전압 하에서 액정의 초기 배향 방향에 대하여 액정의 분자축 회전방향으로 1。 이상 변위시키는 방법이 기재되어 있다.

또한, 반응속력을 증가시키기 위한 기술이, 예를 들면 일본 공개특허공보 제10-73823호(이하, 종래예2라고 한다.)에 개시되어 있다. 종래예2에 있어서, 횡전기장의 면 내 방향과 일방의 배향막 측의 초기배향방향 사이의 각 β1과 횡전기장의 면 내 방향과 타방의 배향막 측의 초기배향방향사이의 각 β2가 β1=β2로 설정되며, 한편, 횡전기장의 면내의 방향과 일방의 편광판의 투과축 사이의 각이 약 0。로 설정하는 방법이 개시되어 있다.

전술한 문제점의 원인을 조사함으로써, IPS형 LCD에서 느린 반응은 다음과 같은 원인에 의하여 야기된다는 결론을 내리게 되었다: 즉, 기판에 평행한 횡전기장이 TFT기판 상에서만 발생되도록 빗치아모양의 전극들이 형성되고, CF재료가 TFT기판에 대향하는 대향기판상에서 형성되는 경우, TFT기판 근처와 대향기판 근처사이에서 전기장의 세기 차이가 생긴다. 따라서, TFT기판 근처에서 강한 전기장이 발생되더라도, 대향기판 근처에서는 약한 전기장이 발생되기 때문에 액정을 회전시키는데 실질적으로 긴 시간이 걸린다는 것이 명백해졌다. 셀의 갭(cell gap)이 4.5㎛인 경우, TFT기판 근처의 전기장의 세기와 대향기판 근처의 전기장의 세기를 비교하면, 후자가 전자의 약 반 정도이다.

도면을 참조하여 전술한 액정배향의 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 1a는 액정 측으로부터 TFT기판을 본 평면도이며, 도 1b는 TFT기판, 액정 및 CF기판을 도 1a의 TFT기판에 수직한 선A-A'을 지나는 평면으로 자를 때 보이는 단면도이다.

도면에 나타낸 표시셀은: 제1 유리기판(51)을 구비하는 TFT기판(300); 제2 유리기판(71)을 구비한 CF(칼러필터의 약칭, 이하에서 간단하게 CF로한다.)기판(400); 및 TFT기판(300)과 CF기판(400) 사이에 유지되어 있는 액정(70)을 일반적으로 포함한다.

제1 유리기판(51)의 한 표면상에는, 게이트전극(52), 공통전극(53), 제1 절연막(54), a-Si(아몰퍼스 실리콘의 약칭, 이하에서, 간단하게 a-Si이라고 한다.)막(65), 소스전극(56), 드레인전극(57), 화소전극(58), 데이터전극(55), 및 보호막(60)이 형성된다. 제1 유리기판(51)의 다른 표면상에는, 편광판(380)이 형성된다.

한편, 제2 유리기판(71)의 한 표면상에는, 블랙매트릭스(72), 칼러필터(73), 제2 절연막(74)이 형성된다. 제2 유리기판(71)의 다른 표면상에는, 전도막(490)과 편광판(480)이 순서대로 형성된다.

한편, 각 기판의 대향측에 있는 최상층상에는 배향막이 오프셋 인쇄법 등과 같은 방법으로 형성된다.

TFT기판(300)과 CF기판(400)의 배향층들은 배향층들이 러빙(rubbing)에 의하여 동일한 방향으로 배열되어 배향층(61)이 각 표면상에 형성되도록 처리된다(TFT기판측상에 있는 배향층의 러빙방향은 G로 나타내고, CF기판 상에 있는 배향층의 러빙방향은 H로 나타낸다.).

이러한 두 개의 기판들은 특정한 거리로 셀갭재료(cell gap material)를 집어넣음으로써 액정(70)이 그 공간에 가두어지도록 결합되며, 도 1b의 단면도 상에 나타낸 그러한 액정패널 형성된다.

도 2는 TFT기판표면으로부터 CF기판표면까지 선(셀의 두께방향으로의 거리)을 따라 기판에 평행한 평면 내에서 액정의 장축방향과 화소전극인 빗치아모양 전극(대신에 공통전극이 선택될 수도 있다.)의 길이방향 사이의 각(편각φ(z))에 의하여 나타낸 변화 상태를 전형적으로 나타낸다. 도 2a에 나타낸 파선은 종래 표시셀에 전압이 인가되지 않은 상태에서 셀두께의 방향으로 액정의 배향상태(초기배향,φ(0))를 나타낸다. 따라서, 도 2a는 종래 표시셀에 있어서 화소전극과 공통전극 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서, CF기판(400)의 배향층(61) 근처에 있는 액정은 TFT기판(300)의 배향층(61) 근처에 있는 액정과 동일한 편차를 나타낸다. 즉, 액정의 장축방향들이 일치한다.

정상적인 블랙모드에서 작동되는 IPS형 LCD에 있어서, 화소전극전압V(Pi)은 공통전극전압V(Com)과 같으므로 액정(70)은 전압이 인가되지 않은 상태에 있게되어 TFT기판(300)의 배향층(61)의 표면으로부터 셀두께방향으로 거리z을 따라 도 1a의 공통전극(53)이나 화소전극(58)의 종축방향에 대하여 초기배향각φ(0)을 균일하게 나타내도록 배열된다.

한편, 도 1a의 공통전극(53)과 화소전극(58) 사이에 전압이 인가되어 횡방향으로 액정을 회전시키기 위한 전기장을 발생시키는 경우, V(Pi)와 V(Com) 사이에 전위차가 발생되는 경우, 액정(70)은 전극들 사이의 전기장 세기에 비례하여 회전된 후 안정한 배향상태에 있게 된다.

도 2b에 나타낸 파선은 종래 표시셀에서 전기장이 발생되는 경우 셀두께방향으로 액정(70)의 배향상태를 개략적으로 나타낸다. 빗치아모양의 공통전극(53)과 화소전극(58)이 형성되는 TFT기판(300)상에는, 전극들 사이의 전기장 세기가 강하기 때문에, 도 1b에 나타낸 액정(370)은 초기배향각φ(0)으로부터 크게 회전된다. 반대로, 비교적으로 약한 전기장만이 도 1b에 나타낸 CF기판(400) 근처의 액정(470)에 인가되기 때문에, 액정(470)은 액정(370)보다 적게 회전한다.

도 3은 종래 IPS형 LCD장치의 구동특성 그래프이다. 그래프에서 나타낸 바와 같이, IPS형 LCD장치에 있어서, 도 1b에 나타낸 공통전극(53)과 화소전극(58) 사이의 거리L이 7㎛이고, 한편, 셀갭이 2㎛이상인 경우, TFT기판(300) 근처의 전기장세기는 CF기판(400) 근처에서와 크게 다르기 때문에, 공통전극(53)과 화소전극(58) 사이에서 전기장이 발생되는 경우, CF기판(400) 근처의 액정은 TFT기판(300) 근처에서만큼 회전하지 않는다.

IPS형 LCD에 있어서, 셀두께방향에 대한 전기장의 불균일성은 액정의 반응이 느리고 액정의 방향을 변화시키기 위하여 전극들 사이에 필요한 임계전압이 높을 뿐만 아니라 표시패널의 휘도가 저하되는 문제를 야기하여왔다.

종래예1과 종래예2 모두에 있어서, 셀두께방향으로 전기장은 TFT기판의 표면으로부터의 거리에 비례하여 약해지지만, 전기장이 약해지는 CF기판 근처의 액정을 용이하게 회전시킬 수 있는 방법이 나타나지 않는다. 따라서, 종래 IPS형 LCD는 셀의 두께방향으로 전기장이 불균일하기 때문에 전술한 문제를 여전히 가지고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 횡방향의 전기장이 발생되는 기판에 대향하여 위치되는 대향기판 근처에서 액정을 용이하게 회전시킬 수 있는 구조를 가진 능동매트릭스형 액정표시장치를 제공하는 것이다.

도 1a는 종래 능동매트릭스형 액정표시장치의 평면도;

도 1b는 도 1a의 단면선에 대한 액정패널의 단면도;

도 2a와 2b는 본 발명의 효과를 설명하기 위하여, 종래 액정표시장치의 액정상태와 함께, 액정의 회전 상태를 나타내는 그래프;

도 3은 능동매트릭스형 액정표시장치의 TFT기판 근처 및 CF기판 근처에서 셀 갭(cell gap)의 전기장의 세기에 대한 의존성을 나타내는 그래프;

도 4a는 본 발명의 제1 및 제2 실시예를 설명하기 위한 능동매트릭스형 액정표시장치에 있는 TFT기판의 평면도;

도 4b는 도 4a의 단면선에 대한 액정패널의 단면도;

도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시예를 설명하기 위한 액정분자의 단면도와 확대된 평면도;

도 6은 본 발명의 효과를 설명하기 위하여, 액정패널에 인가된 전압에 대한 광투과율의 특성을 나타내는 그래프;

도 7은 본 발명의 효과를 나타내기 위하여, 액정패널에 인가된 전압에 대한 반응시간의 특성을 나타낸 그래프; 및

도 8은 본 발명의 효과를 나타내기 위하여, 액정패널의 블랙표시 상태에서 트위스트된 각(twist angle)에 대한 광투과율과 콘트래스트의 의존성을 나타내는 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:제1 유리기판

2:게이트전극

3:공통전극

4:제1 절연막

5:데이터라인

6:소스전극

7:드레인전극

8:화소전극

10:보호막

11:배향층

15:a-Si막

21:제2 유리기판

31:배향층

100:TFT기판

200:CF기판

전술한 목적을 달성하는 본 발명의 능동매트릭스형 액정표시장치는 제1 기판 상에 제공된 공통배선과 소스/드레인배선, 및 상기 제1 기판 상에서 상기 공통배선과 상기 소스/드레인배선을 피복하는 배향층을 포함하는 TFT기판; 상기 TFT기판에 대향하고 제2 기판과 상기 제2 기판을 피복하는 배향층을 포함하는 대향기판; 및 상기 TFT기판과 상기 대향기판 사이에 유지된 액정을 구비한다. 이 구성에 있어서, 공통배선과 소스/드레인배선은 서로 평행하게 배선된 공통전극과 화소전극을 각각 구비하며, 상기 제1 기판측 상에 있는 배향층이 배향처리되는 방향과 상기 제2 기판측 상에 있는 배향층이 배향처리되는 방향 사이의 각이 0.5 내지 4.0°의 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명의 능동매트릭스형 액정표시장치의 변형된 구성으로서, 제2 기판 위 및 상기 배향층 아래에 형성된 칼러필터를 구비한다.

전술한 본 발명의 능동매트릭스형 액정표시장치의 변형된 다른 구성으로서, TFT기판은 제1 기판 위 및 상기 배향층의 아래에 형성된 칼러필터를 구비한다.

또한, 상기 두 개의 변형된 구성예를 구비하는 본 발명의 능동매트릭스형 액정표시장치의 바람직한 실시예에 있어서, 제1 기판측에 있는 제1 배향층이 배향처리되는 방향과 제2 기판측에 있는 배향층이 배향처리되는 방향 사이의 각이 1.5 내지 2.0°의 값으로 설정된다.

또한, 상기 두 개의 변형된 구성예를 구비하는 본 발명의 능동매트릭스형 액정표시장치의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 제1 기판측에 있는 배향층이 배향처리되는 방향이 상기 공통전극과 상기 화소전극이 서로 평행하게 배선되는 방향에 대하여 5 내지 45°의 각을 가진다.

또한, 상기 두 개의 변형된 구성예를 구비하는 본 발명의 능동매트릭스형 액정표시장치의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 제2 기판측에 있는 배향층이 배향처리되는 방향과 상기 공통전극 및 상기 화소전극이 서로 평행하게 배선된 방향 사이의 각이 제1 기판측에 있는 배향층이 배향처리되는 방향과 상기 공통전극 및 상기 화소전극이 서로 평행하게 배선되는 방향 사이의 각보다 크다.

본 발명의 전술한 목적과 다른 목적, 구조 및 효과는 첨부된 도면과 관련하여 이하의 상세한 설명을 참조하여 명백해질 것이다.

도 4를 참조하면서 본 발명의 제1 실시예인 능동매트릭스형 액정표시장치를 설명한다. 여기서 도 4a는 TFT기판을 액정 측으로부터 본 평면도이며, 도 4b는 TFT기판, 액정 및 CF기판이 도 4a의 A-A'선을 지나고 TFT기판에 수직한 평면에 의하여 잘린 단면도이다. TFT기판에 대향하는 기판은 도 4b에서 CF기판으로 정의되지만, 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 칼러필터와 함께 CF기판을 구비하는 전술한 구성에 제한되지 않지만, CF기판 대신에 TFT기판에 대향하여 위치된 칼러필터 없이 대향기판을 포함하는 구성을 구비하여도 좋다.

또한, TFT기판이 여기서 칼러필터를 구비하지 않고 TFT기판에 대향하는 기판이 도 4b의 CF기판으로 구성된다고 설명되지만, 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 칼러필터가 없는 TFT기판과 칼러필터를 구비한 CF기판을 구비하는 구성에 제한되지 않고, 칼러필터를 갖는 TFT기판과 CF기판 대신에 TFT기판에 대향하여 위치된 칼러필터 없이 대향기판을 포함하는 다른 구성을 구비하여도 좋다.

도면에 나타낸 표시셀은: 제1 유리기판(1)을 구비한 TFT기판(100); 제2 유리기판(21)을 구비한 CF기판(200); 및 TFT기판(100)과 CF기판(200) 사이에 유지된 액정(20)을 주 구성요소로 포함한다.

제1 유리기판(1) 한 표면상에는, 게이트전극(2), 공통전극(3), 제1 절연막(4), a-Si막(15) 소스전극(6), 드레인전극(7), 화소전극(8), 데이터라인(5), 및 보호막(10)이 형성된다.

한편, 제2 유리기판(21)의 한 표면상에는, 블랙매트릭스(22), 칼러필터(23), 제2 절연막(24)이 형성된다. 제2 유리기판(21)의 다른 표면상에는, 전도막(240)과 편광판(230)이 순서대로 형성된다.

또한, 각 기판의 대향측에 있는 최상층상에는 배향막이 오프셋 인쇄법 등과 같은 방법으로 형성된다.

전술한 방법으로 얻어진 TFT기판(100)과 CF기판(200)의 배향층들은 배향층(11)과 배향층(31)이 각각의 배향방향을 가지도록 러빙처리(배향층(11)의 러빙방향은 P이고, 배향층(31)의 러빙방향은 Q이다.)된다는 점에서 종래예와 다르다.

이러한 두 개의 기판들은 특정한 거리로 셀갭재료(도면에서 생략됨)를 집어넣고 액정(20)이 그 공간에 가두어지도록 함으로써, 도 4b의 단면도 상에 나타낸 바와 같이 액정패널 형성된다.

즉, CF기판(200)의 배향층(31)은 빗치아모양의 공통전극(3)과 화소전극(8)의 종축방향으로부터 전기장방향으로 19°기울어진 Q방향으로 배향되어 액정(20)이 전기장에 의하여 회전하는 것을 용이하게 하며, TFT기판(100)의 배향층(11)은 빗치아모양 전극들의 종축방향에 대하여 15°기울어진 P방향으로 유사하게 배향된다.

따라서, 전위차가 빗치아모양의 공통전극(3)과 화소전극(8) 사이에 발생되지 않아 전기장이 발생되지 않는 상태의 경우, 도 2a에서 실선으로 나타낸 바와 같이, CF기판(200)의 배향층(31) 근처에 있는 액정(220)의 초기 배향방향은 TFT기판(100)의 배향층(11) 근처에 있는 액정(120)의 초기 배향방향(φ(0)=15°)에 대하여 4°(α=4°)로 트위스트된 배향을 가지게 된다.

액정(120 및 220)들 사이의 전술한 관계를 보다 용이하게 이해하기 위하여, 도 5는TFT기판(100)의 배향층(11)의 근처에 있는 액정(120)과 CF기판(200)의 배향층(31) 근처에 있는 액정(220)의 초기 배향 상태를 나타낸다. 도 5에 있어서, 액정의 초기 배향방향의 방향을 명확하게 하기 위하여, 액정의 기판에 평행한 평면 내에서의 상태를 나타내는 확대된 평면도를 액정패널의 단면도와 함께 나타낸다. 즉, TFT기판(100)의 공통전극(3)과 화소전극(8)이 서로 마주보는 종축방향의 전극 상태가 평면도로서 확대되어 있으며, 그 결과, 전극들의 중간에 위치된 액정의 회전정도가 용이하게 이해된다.

전술한 방법으로 형성된 액정패널에 있어서, TFT기판(100) 측의 편광판(130)은 그의 흡수축을 TFT기판(100)의 배향층(11)의 러빙방향P에 일치시키며, CF기판(200) 측의 편광판(230)의 흡수축은 TFT기판(100) 측에 있는 편광판(130)의 흡수축에 수직하게 이루어져, 패널에서 정상적인 블랙모드를 가져온다.

도 2a에 나타낸 실선은 본 발명의 표시셀에 전압이 인가되지 않은 상태에서셀두께방향으로 액정배향의 상태를 개략적으로 나타낸다. 정상적인 블랙모드에서 작동되는 IPS형 LCD의 경우에 있어서, 화소전극전압V(Pi)은 공통전극전압V(Com)과 동일하기 때문에, 셀두께 방향으로 액정은 도 4a에 나타낸 공통전극(3)과 화소전극(8)의 종축방향에 대하여 φ(0)로부터 φ(0)+α범위의 배향각을 나타내면서 배향된다.

한편, 액정을 회전시키기 위하여 도 4a의 공통전극(3)과 화소전극(8) 사이에 전압이 인가되어 횡방향으로 전기장이 발생되는 경우, 즉, V(Pi)과 V(Com) 사이에 전위차가 발생되는 경우, 액정(20)은 전기장의 세기에 따라 회전되어 안정한 배향상태에 있게 된다.

도 2b의 실선은 전기장이 본 발명의 표시셀에서 발생되는 상태에서 셀의 두께방향으로 액정의 배향 상태를 개략적으로 나타낸다. 전기장의 세기는 빗치아모양의 공통전극(3)과 화소전극(8)이 형성되는 TFT기판(100) 측의 근처에서 강하다고 이해되기 때문에, 액정(120)은 초기배향각φ(0)으로부터 크게 회전한다. 게다가, 비교적 약한 전기장만이 CF기판(200)의 근처에 있는 액정(220)에 인가되더라도, 액정(220)은 종래예의 액정회전 상태를 나타내는 파선에 비하여 크게 회전된다.

또한, 액정패널을 적당한 구동장치로 결합한 후 패널의 광학적 특성을 측정할 때, 광투과율의 특성과 인가된 전압에 대한 반응시간이 도 6 및 7에 각각 나타낸 바와 같이 얻어진다. 도 6으로부터 인가된 전압에 대한 광투과율의 곡선은 낮은 전압측(임계전압을 낮춤)으로 이동되고, 또한, 패널의 최대 광투과율이 증가(표시패널의 휘도를 증가시킴)된다는 것이 명백하다. 또한, 도 7에 나타낸 바와 같이,반응시간은 인가된 어떤 전압 하에서 보다 빠르게 된다는 것이 명백하다(액정의 반응시간을 빠르게 함).

그러나, 트위스트된 각이 4° 이상의 큰 값으로 설정되는 경우 도 8에서 나타내는 바와 같이, '콘트래스트의 저하'가 발생되어 콘트래스트가 100 이하로 낮아지는 결점이 있었다.

여기서, '콘트래스트의 저하'라고 불리는 현상을 설명한다.

횡전기장형의 액정패널에 있어서, TFT기판 측상에 있는 편광판과 대향기판(본 발명에서 CF기판)측상에 있는 편광판의 흡수축들은 서로 수직하게 배향(정상적인 블랙구성(normally black composition)이라 불린다.)되고, TFT기판측과 대향기판측의 러빙처리는 서로 거의 평행하게 수행된다.

이 경우, 전기장이 액정에 인가되지 않고(즉, 화소전극과 공통전극이 등전위를 가지는 경우) 액정이 초기 배향방향(러빙방향)으로 배향될 때, 백라이트(backlight)로부터 입사된 광은 액정패널을 통과하지 못하여 '블랙표시'가 이루어진다.

전술한 구조를 갖는 액정패널의 경우, 전기장이 액정에 인가될 때(화소전극과 공통전극이 다른 전위를 가지는 경우), 액정은 초기 배향방향으로부터 회전되어서 액정의 복굴절 때문에 입사광은 액정을 투과한다. 특히, 이 경우, 액정이 초기의 배향각으로부터 45°정도 회전할 때, '화이트표시'가 이루어진다.

그러나, TFT기판측의 러빙방향이 본 발명에서 설명되는 것처럼 대향기판상의 러빙방향으로부터 고의적으로 변경되는 경우, 전기장이 액정에 인가되지 않아 블랙표시를 수행하더라도, 액정은 러빙방향이 고의적으로 변경된 각에 의하여 트위스트된 배향을 가지기 때문에, 약간의 광이 액정의 복굴절 특성에 따라서 패널을 투과한다. 이 상태를 '콘트래스트의 저하'라고 말한다.

따라서, 본 실시예의 경우, CF기판(200)에 있는 배향층(31)의 배향방향과 TFT기판(100)에 있는 배향층(11)의 배향방향 사이의 트위스트된 각이 4°로 설정되지만, 0.5 내지 4.0°로 트위스트된 각을 제어함으로써, 액정패널의 광투과율 및 블랙표시에서의 콘트래스트에 대한 바람직한 값이 얻어질 수 있다.

바람직한 광투과율과 콘트래스트를 이하에서 설명한다.

예를 들면, 액정표시에 있어서, 이상적인 표시상태는 블랙표시에서 광이 패널을 전혀 투과하지 못하고 화이트표시에서 많은 양의 광이 투과하는 상태를 의미한다.

또한, 콘트래스트는 화이트표시에서의 광투과율/블랙표시에서의 광투과율의 값으로 주어지는 인덱스로 이용되며, 이상적인 표시상태는 무한대의 나타내는 값을 가지는 때에 실현된다.

그러나, 블랙표시의 상태에서도, 광투과율은 약간의 광이 다양한 원인들에 의하여 패널을 통과하는 상태로 특징을 가진다. 그러므로, 액정패널은 콘트래스트가 무한대는 아니지만 될 수 있는 한 높게 되도록 설계된다. IPS방식의 경우, 콘트래스트는 약 200으로 설정되며, 이러한 값은 표시의 이용에 의존하여 크게 변한다.

본 발명에 있어서, 액정의 초기 배향방향은 위 및 아래 기판의 근처에서 고의적으로 변경되기 때문에, 블랙표시의 시간동안에 광투과율은 불가피하게 크게 되어 콘트래스트가 어느 정도 희생된다. 따라서, 본 발명에 있어서, 액정표시장치의 제조방법을 제2 실시예로서 나타내며, 여기서 정상적인 콘트래스트 값(약 200)을 유지하면서 고속의 반응속도도 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, TFT기판(100)에 있는 배향층(11)의 배향방향은 15°로 설정되지만, 이 값에 제한되지 않으며, 상기 방향이 5 내지 45°범위의 값으로 설정되더라도, 제1 실시예에서와 동일한 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 있어서, 셀갭이 1.0 내지 6.0㎛의 값으로 설정되고 빗치아모양의 공통전극과 화소전극의 거리가 2 내지 15㎛의 값으로 설정되는 경우, 본 발명의 전술한 효과를 얻을 수 있다.

다음, 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동매트릭스형 액정표시장치를 제1 실시예의 설명에서 이용되었던 도 4를 참조하면서 설명한다.

본 실시예의 표시셀의 경우, CF기판(200)의 배향층(31)은 빗치아모양 전극들의 종축방향으로부터 전기장의 방향으로 17°기울어진 방향으로 배향되어 액정(20)은 전기장에 의하여 용이하게 회전할 수 있다. TFT기판(100)의 배향층(11)은 빗치아모양 전극들의 종축방향으로 15°기울어진 방향으로 배향된다. 이 두 개의 기판들은 셀갭재료를 그 안에 유지하게 위치되어 특정한 공간을 가지며, 액정(20)이 그 공간에 가두어진다.

전술한 방법에 의하여 얻어진 액정패널을 다음과 같이 정상적인 블랙모드에서 더 형성된다: TFT기판(100)의 편광판(130)은 그 흡수축을 TFT기판(100)측의 러빙방향P에 일치하도록 형성되며; CF기판(200)에 있는 편광판(230)의 흡수축은 TFT기판(100)에 있는 편광판(130)의 흡수축에 수직하도록 형성된다.

제2 실시예의 다른 구성은 제1 실시예와 동일하다.

이 액정패널을 적당한 구동장치로 결합한 후 패널의 광학적 특성을 측정할 때, 광투과율의 특성과 인가된 전압에 대한 반응시간이 도 6 및 7에 각각 나타낸 바와 같이 얻어진다. 도 6으로부터 인가된 전압에 대한 광투과율의 곡선은 낮은 전압측으로 이동되고, 또한, 패널의 최대 광투과율이 증가된다는 것이 명백하다. 또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 반응시간은 인가된 어떤 전압 하에서 보다 빠르게 된다는 것이 명백하다. 또한, 광투과율과 인가된 전압에 대한 반응시간의 특성이 제1 실시P에서처럼 향상되지는 않지만, 제1 실시예보다 높은 200(2°의 트위스트된 각에 대응하는 점에서 나타남) 이상의 콘트래스트가 얻어진다. 본 실시예에 있어서, CF기판(200)에 있는 배향층(31)의 배향방향과 TFT기판(100)에 있는 배향층(11)의 배향방향은 2°로 설정되지만, 트위스트된 각을 1.5 내지 2.0°로 설정되게 제어함으로써, 블랙표시에서의 광투과율과 콘트래스트 모두가 적절한 값을 가지는 액정패널이 얻어질 수 있다.

본 발명에 따른 능동매트릭스형 액정표시장치의 경우, 대향기판측에 있는 액정의 초기 배향각이 TFT기판측에 있는 액정의 초기 배향각으로부터 미리 변경되도록 트위스트된 배향이 실현된다. 따라서, 횡방향으로 전기장을 인가할 때, 대향기판 측의 근처에 있는 액정을 용이하게 회전시킬 수 있게 되었다. 또한, 이 트위스트된 각이 2°이하로 되는 경우, 트위스트된 각이 2°이상으로 되는 경우보다 작게콘트래스트를 저하시킴과 동시에, 고속의 반응속력, 낮은 임계전압, 및 높은 휘도를 얻을 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 공통배선과 소스/드레인배선을 피복하고 제1 배향층으로 피복되는 절연막이 제공된 제1 기판 상에 형성된 상기 공통배선 및 상기 소스/드레인배선을 구비하는 TFT기판;

   상기 TFT기판에 대향하고 제2 기판 상에 형성된 제2 배향층을 구비하는 대향기판;

   상기 제1 배향층과 상기 제2 배향층 사이에 유지된 액정; 및

   서로 평행하게 배선되고 상기 공통배선과 상기 소스/드레인배선의 부분으로서 각각 형성된 공통전극과 화소전극을 포함하며, 상기 제1 배향층이 배향처리되는 방향과 상기 제2 배향층이 배향처리되는 방향 사이의 각이 0.5 내지 4.0°의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 능동매트릭스형 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 배향층이 배향처리되는 방향과 상기 제2 배향층이 배향처리되는 방향 사이의 각이 1.5 내지 2.0°의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 능동매트릭스형 액정표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 배향층이 배향처리되는 상기 방향이 상기 공통전극과 상기 화소전극이 서로 평행하게 배선되는 방향에 대하여 5 내지 45°의 각을 가지는 것을 특징으로 하는 능동매트릭스형 액정표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 배향층이 배향처리되는 방향과 상기 공통전극 및 상기 화소전극이 서로 평행하게 배선된 방향 사이의 각이 상기 제1 배향층이 배향처리되는 방향과 상기 공통전극 및 상기 화소전극이 서로 평행하게 배선되는 방향 사이의 각보다 큰 것을 특징으로 하는 능동매트릭스형 액정표시장치.
5. 제1항에 있어서, 사이에 상기 액정을 구비하는 상기 TFT기판과 상기 대향기판은 상기 액정을 마주 대하는 상기 TFT기판과 상기 대향기판의 안 측들에 대향하는 대향측들 상에 제1 기판측의 편광판과 제2 기판측의 편광판을 각각 구비하며, 상기 제1 기판측의 편광판과 상기 제2 기판측의 편광판에는, 광흡수축과 광투과측이 서로 수직하며, 상기 제1 기판측의 편광판에 있는 상기 광흡수축과 상기 광투과축의 어느 하나는 상기 제1 배향층이 배향처리되는 상기 방향에 일치하는 것을 특징으로 하는 능동매트릭스형 액정표시장치.
6. 제1항에 있어서, 서로 대향하는 상기 제1 배향층과 상기 제2 배향층의 표면들 사이의 거리가 1.0 내지 6.0㎛의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 능동매트릭스형 액정표시장치.
7. 제1항에 있어서, 서로 평행하게 배선된 상기 공통전극과 상기 화소전극 사이의 거리가 2 내지 15㎛의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 능동매트릭스형 액정표시장치.
8. 제1항에 있어서, 박막트랜지스터의 게이트배선은 상기 공통배선과 동시에 상기 제1 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 능동매트릭스형 액정표시장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 공통배선 상에 위치되고 반도체막으로 이루어진 아일랜드(island)가 상기 절연막 내에 형성되며, 상기 아일랜드는 박막트랜지스터의 능동영역(active region)을 구성하는 것을 특징으로 하는 능동매트릭스형 액정표시장치.