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KR100808040B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR100808040B1
KR100808040B1 KR1020050053543A KR20050053543A KR100808040B1 KR 100808040 B1 KR100808040 B1 KR 100808040B1 KR 1020050053543 A KR1020050053543 A KR 1020050053543A KR 20050053543 A KR20050053543 A KR 20050053543A KR 100808040 B1 KR100808040 B1 KR 100808040B1
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KR
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crystal display
electrode
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KR1020050053543A
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도시야 이시
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엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
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Publication date
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Abstract

MVA 액정 표시 장치의 화소 전극은 부-화소 전극들이 연속적으로 제공되는 반면에 십자-형 슬릿은 대향 기판 면의 공통 전극 상에 배향 규제물로서 제공되는 구성을 가진다. 주상 스페이서는 표시 영역에서 발생하는 액정 분자들의 특이점의 위치에 상응하여 TFT 기판의 신호선 상에 제공된다. 이 구조는 패널 표면이 눌려질 때, 기저점으로서, 십자-형 슬릿의 중심과 주상 스페이서의 주변에서 발생되었던 +1 의 특이점에서 액정 분자들의 빠른 재-배향을 유발하는 것이 가능하게 하므로, 표시의 빠른 복구를 달성하게 한다.
액정, 표시 장치, 디스플레이

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1 은 종래의 액정 표시 장치의 배향 제어 기술의 실시예를 설명하는 평면도.
도 2 는 도 1 에서 선 Ⅰ-Ⅰ 따라 본 단면도.
도 3 는 도 1 에서 선 Ⅱ-Ⅱ 따라 본 단면도.
도 4 는 도 1 에서 선 Ⅲ-Ⅲ 따라 본 단면도.
도 5 는 종래의 액정 표시 장치의 배향 제어 기술의 다른 실시예를 설명하는 평면도.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시예를 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도.
도 7 은 도 6 에서 선 Ⅰ-Ⅰ 따라 본 단면도.
도 8 은 도 6 의 액정 표시 장치의 배향 제어 기술을 설명하는 평면도.
도 9 는 도 6 의 액정 표시 장치의 배향 제어 기술이 반투과 액정 표시 장치에 적용되는 실시예를 설명하는 단면도.
도 10 은 도 9 의 액정 표시 장치의 화소 전극의 형상을 도시하는 평면도.
도 11 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 배향 제어 기술을 설명하는 평면도.
도 12 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 배향 제어 기술을 설명하는 평면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 주사선 2 : 슬릿
2a : 십자-형 돌기 구조 3: 부-화소 전극
4 : 주상 스페이서 5 : 신호선
6 : 액정 분자 7 : 공통 전극
8, 9 : 돌기 구조 10, 10A, 10B : +1 특이점
11, 11A, 11B : -1 특이점 12 : 수직 배향막
13 : 불규칙성막 14 : 반사 전극
15 : 소스/드레인 전극 16 : 보조 캐패시턴스 전극
17 : 전극 부재부 18 : 단차
20 : 하부 기판 21 : 상부 기판
22 : 파형 돌기 24 : 주상 스페이서
30, 30a : TFT 기판 40, 40a : 대향 기판
50, 60 : 투명 절연 기판 51 : 절연층
61 : 오버 코트층 52 : 게이트 절연막
53 : 투명 절연막 100 : 반사 도메인
200 : 투명 도메인
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이고 상세하게는 주상(柱狀) 스페이서 (columnar spacer) 가 배선부 상에 제공되는 다중-도메인 수직 배향 (vertical alignment) 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 얇은 유형, 경량 및 저 전력 소비 등의 다양한 특징을 가진다. 액정 표시 장치는 개인용 컴퓨터의 디스플레이 모니터, 워드프로세서, 사무 자동화 (OA; office automation) 장비, 개인용 디지탈 보조기 (PDA; personal digital assistance), 및 차량용 항법 장치 (in-vehicle navigation) 뿐만 아니라 LCD TV 의 표시 장치 등에 널리 사용되어왔다.
최근 가장 많이 사용되는 액정 표시 장치의 표시 동작 모드는 트위스티드 네매틱 (TN; twisted nematic) 액정을 이용하는 백바탕 모드 (normally white mode) 이다.
액정 표시 장치는, 서로 대향하여 위치하는 2 개의 유리 기판의 반대 면들에 각각 형성된 전극들과 양 전극 상에 형성된 배향막들을 포함한다. 2 개의 배향막들은 러빙 (rubbing) 등의 방법으로 서로에 대해 수직한 방향으로 배향되도록 처리된다. 기판 각각의 외부면 상에, 편광축으로 조정되는 편광판은 각각 기판들 상의 배향막의 러빙 방향과 평행하게 배치된다.
양의 유전 이방성이 있는 네마틱 (nematic) 액정이 이 기판들에 끼워질 때, 배향막과 접하는 액정 분자들은 러빙 방향을 따라 배향하고, 양 기판들 상의 액정 분자들의 배향 방향들은 직교한다. 다음으로, 양 기판들 사이의 액정 분자들은, 기판들의 면에 평행한 평면에서 차례로 그 배향 방향들을 회전할 때, 기판들의 면에 수직한 방향으로 배향한다.
그 다음으로, 액정들은 90 도 휘어진 각도로 기판들 사이에 배향된다.
이러한 구조를 가지는 TN 액정 표시 장치에 대해, 한 기판의 면에 입사되는 광은 편광판을 통과하고, 액정층에 들어간다. 액정층을 통과할 때, 편광된 광의 방향은 액정 분자들의 휘어짐에 따라 90 도 만큼 회전되고, 광은 하나의 기판의 편광판과 수직인 편광축을 가지는 다른 하나의 기판의 편광판을 통과한다. 이것은 전압이 인가되지 않았을 때 밝은 상태에 있는 표시 장치를 제작한다.
전압이 공통 전극들에 인가된 때, 양의 유전 이방성이 있는 네마틱 액정 분자의 장축은 기판 면에 수직인 방향으로 배향되어서, 휘어짐을 제거한다. 이 상태에서 액정층에 입사되는 직선의 편광된 광에 대하여, 액정 분자들은 굴절율 이방성 (refractive index anisotropy) 이 나타나지 않고, 이로써 입사된 광의 편광 방향은 변하지 않는다. 결과적으로, 광은 다른 편광판을 통과할 수 없다. 이것은 소정의 최대 전압이 인가되었을 때 어두운 상태의 광을 형성한다. 전압이 인가되지 않는 상태로 되돌릴 때, 배향 규제력으로 인해 밝은 상태의 표시로 복귀한다. 회색 스케일의 표시는, 인가하는 전압을 변화하는 동안에 액정 분자들의 경사각을 제어함으로써 가능하게 되고, 따라서 다른 편광판으로부터 광학적 투과력을 변경한다.
TN-TFT 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 (TFT) 가 각각 화소에 대해 공통 전극들 간에 인가되는 전압을 제어하도록 스위칭 소자로서 각각 화소 상에 제공되는 액티브 매트릭스 유형의 표시 장치이다. TN-TFT 액정 표시 장치는 얇고 경량이며 큰 화면과 고 해상도를 제공하기 때문에, 개인용 컴퓨터, 휴대용 TV 등에 널리 사용되어왔다.
표시 품질의 향상이 이러한 응용에서 기대되는 반면에, TN-TFT 액정 표시 장치는 각도 시역 (angle field of view) 이 좁다는 문제를 가진다. TN 액정 표시 장치의 각도 시역의 특성에 관련된 문제를 해결하는 기술로서, 수직 배향 (VA; vertical alignment) 모드 액정이 인기를 끌어왔다. VA 모드 액정에서는, 다수의 액정 표시 장치에 채택되어 온 TN 모드 액정에 비교하면, 흑색의 표시 품질은 높고, 러빙과 같은 배향 처리는 불필요하다. VA 모드 중에서, 다중-도메인 수직 배향 (MVA; multi-domain vertical alignment) 모드 액정 표시 장치 (이하, MVA 액정 표시 장치) 가 넓은 각도 시역을 달성할 수 있기 때문에, 특히 인기를 끌어왔다. MVA 액정 표시 장치는 투과 액정 표시 장치에 적용될 뿐만 아니라 또한 반사 액정 표시 장치 및 반-투과 액정 표시 장치에도 적용되는 것도 시작될 것이다.
다양한 기술들이 MVA 액정 표시 장치에 대한 배향 제어 기술들과 관련하여 개시되어왔다. 일본 특허 공개 제 2001-249340 호 (이하, 특허 문헌 1) 에서, 액정 분자들에 대한 배향 벡터장에서 형성된 특이점 (+1 또는 -1) 이 제어되고, 투과율의 감소가 제한되어서, 반응 특성이 개선되는 MVA 액정 표시 장치가 개시된다. 이 특이점은, 액정 분자들 중에서, 가운데 있는 하나는 수직으로 배향되고, 다른 액정 분자들은 아래로 떨어져 배향되는 점으로 정의된다. 액정층을 상부에서 수직적으로 바라볼 때, 특이점 주변의 액정 분자들이 특이점을 향하여 떨어지거나 특이점으로 부터 끌어 당겨지는 특이점은 액정 분자들의 배향 벡터장에서 +1 의 특이점이라 불려진다 (이하, +1 특이점). 한편, 특이점 주변의 몇몇 액정 분자들이 특이점을 향하여 떨어지고, 나머지 특이점으로 부터 끌어당겨지는 특이점은 액정 분자들의 배향 벡터장에서 -1 의 특이점이라 불려진다 (이하, -1 특이점).
도 1 은 특허 문헌 1 에서의 배향 제어 기술에 대한 종래 기술을 설명하기 위한 액정 표시 장치 면의 평면도이다. 도 2,3 및 4 는 Ⅰ-Ⅰ 선, Ⅱ-Ⅱ 선, 및 Ⅲ-Ⅲ 선 각각을 따라 취해진 단면도이다. 도 1 에 도시된 것처럼, +1 특이점 (10) 에서는, 액정 분자 (6) 는 한 점을 향하여 배향되는 반면, -1 특이점 (11) 에서는, 몇몇의 분자들은 한 점과 상이한 방향으로 배향된다. 도 2 내지 4 를 참조하면, 사이에 소정의 간격을 가지고 서로 반대로 위치하는, 하부 기판 (20) 과 상부 기판 (21) 의 반대되는 면 상에, 화소 전극 (3) 과 공통 전극 (7) 은 각각 형성된다. 화소 전극 (3) 과 공통 전극 (7) 상에 수직 배향막들 (미 도시) 이 형성된다. 상부 기판과 하부 기판들 사이에, 음의 도전 이방성이 있는 액정 분자들 (6) 이 끼워진다. 화소 전극 (3) 과 공통 전극 (7) 상에, 돌기 구조 (9) 와 돌기 구조 (8) 는 액정 분자들의 배향을 위하여 특이점들 상에 제어부으로서 각각 형성된다. 돌기 구조 (8) 는 기판 면과 수직인 방향으로 볼 때 십자-형태를 가진다. 돌기 구조 (8) 는 십자-형 부분들은 소정의 간격들로 서로 인접하는 방식으로 배치된다. 전압들이 이러한 액정 표시 장치의 화소 전극 (3) 과 공통 전극 (7) 에 인가될 때, 전압이 돌기 구조 (8) 와 돌기 구조 (9) 을 통하여 인가되 는 전기장에서 왜곡이 형성된다. 전기장에서의 이 왜곡 때문에, 액정의 배향은 돌기 구조 (8), 돌기 구조 (9), 및 그 근처에서 규제된다. 도 1 에 도시된 것처럼, 돌기 구조 (8) 와 돌기 구조 (9) 의 가운데에서, +1 특이점 (10) 이 형성되는 반면에, -1 특이점 (11) 은 돌기 구조 (8) 의 종단에서 형성된다.
일본 특허 공개 제 2001-264773 호 (이하, 특허 문헌 2) 에서, 기판들 사이의 간격의 불-균일성이 감소함으로써, 표시 품질이 개선된 MVA 액정 표시 장치가 개시된다. 이 액정 표시 장치에서는, 도 5 에 도시된 것처럼, 다중-도메인을 성취하는 반대로 위치하는 한 쌍의 기판들에 대해, 복수의 파형 돌기들 (22) 은 한 쌍의 기판의 적어도 하나의 반대 면들 상에 형성된다. 파형 돌기 (22) 는 한 방향으로 연속적인 삼각 파형을 가진다. 위의 방향과 교차하는 제 2 방향으로, 복수의 주상 스페이서 (24) 가 배치된다. 주상 스페이서 (24) 는 양 기판들 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 기능하며 파형 돌기들 (22) 의 모서리를 지나는 축 상에 배치된다. 이러한 방식으로 설계된 구성은 간격에서 불-균일성의 발생을 막을 수 있을 것으로 기대된다. 파형 돌기들은 액정 분자들 배향에 대한 특이점 제어부의 개념에 포함된다. 도 5 에서, 참조 번호 23 은 색상 필터 상에 형성된 화소를 지시한다. (미도시)
최근에, MVA 액정 표시 장치를 이동 전화와 PDA 에 적용하는 것이 고려되어왔다. 이러한 적용에서, 투명 터치 패널 (touch panel) 은 손가락 또는 펜 포인트로 액정 패널을 누름으로써 정보를 입력하기 위해 제공된다.
특허 문헌 2 에서 처럼, 파형 돌기 (22) 가 삼각 파형로 형성될 때, 특이점 은 파형 돌기 (22) 의 선 상의 어디에나 위치할 수 있으며, 즉시 결정되지 않는 위치이다. 특이점이 돌기의 선 상에 있는 한, 전위는 동일하며, 전위의 관점에서는 특별한 위치는 없다. 액정 분자들이 연속적으로 배향되어 있기 때문에, 액정 분자들의 배향을 위한 특이점들의 위치가 결정되지 않는다면, 다른 영역에서 액정 분자들의 배향은 결정되지 않을 것이다. 그러므로, 화소에서 액정 분자들의 배향이 최종 상태에 도달할 때가지 일정 주기의 시간이 필요하다. 특허 문헌 2 에서, 액정 표시 장치의 패널 표면이 눌려질 때, 파형의 배향 불균일이 액정 분자들에서 발생하고, 복구될 때까지 수 초의 차수로 시간이 소요된다는 문제점이 생긴다.
또한, 특허 문헌 1 의 종래 기술에서, 신호선 상에 발생하는 특이점인 액정 분자들의 배향에 대한 특이점은 신호선에 사용되는 전극의 일부를 두껍게 하거나 얇게 함으로써 제어된다. 액정 분자의 배향에 대한 특이점의 위치는 신호선이 이러한 방식으로 형성될 때 패턴 형성 정확도의 차이에 의해 쉽게 영향을 받는다. 그 결과, 신호선과 화소 전극 사이의 기생 캐패시턴스는 각각 화소에 대하여 변경되는 경향이 있고, 이로써 깜빡거림이 발생하는 경향이 있다. 또한, 주상 스페이서가 제공되지 않기 때문에, 패널 표면이 눌려지는 때 발생하는 간격의 변화가 크므로 액정 분자들에서 파형의 배향 불균일성을 유발한다.
액정 분자들이 연속적으로 배향되어 있기 때문에, 액정 분자들의 배향을 위한 특이점들의 위치가 결정되지 않는다면, 다른 영역에서 액정 분자들의 배향은 결 정되지 않을 것이다. 그로 인해, 화소에서 액정 분자들의 배향이 최종 상태에 도달할 때가지 일정 주기의 시간이 필요하다. 액정 표시 장치의 패널 표면이 눌려질 때, 파형의 배향 불균일이 액정 분자들에서 발생하고, 복구될 때까지 수 초의 차수로 시간이 소요된다는 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부되는 도면과 연관되는 아래의 상세한 설명으로부터 보다 명백해진다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상기 MVA 액정 표시 장치에 내재된 문제점들을 해결하는 것이다.
본 발명의 액정 표시 장치는 MVA 액정 표시 장치이고, 제 1 기판, 제 1 기판에 대향하여 위치되는 제 2 기판, 및 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치되는 음의 유전 이방성이 있는 액정층을 포함한다. 제 1 기판은 복수의 신호선들과 복수의 주사선들이 서로 교차함으로써 형성되는 배선부, 신호선들과 주사선들로 구획되는 영역들에 각각 제공되는 화소 전극들, 및 각각의 화소에 제공되는 스위칭 소자를 포함한다. 제 2 전극은 공통 전극들을 포함한다. 공통 전극은, 전압이 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 인가될 때, 액정층 상에 액정 분자들의 배향을 제한하도록 동작하는 십자형 제 1 배향 규제물에 제공된다. 주상 스페이서는 배선부 상에 제공된다. 주상 스페이서가 제공되는 배선부 상의 위치는 상기 2 개의 인접한 제 1 배향 규제물의 가운데로 정해진다.
상술한 본 발명의 액정 표시 장치에서, 화소가 복수의 부-화소 전극들이 연 속적으로 제공되고, 제 1 배향 규제물이 부-화소 전극과 면하게 위치되도록 배치를 설계하는 것이 가능하다. 대안적으로, 주상 스페이서가 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 제공될 수 있다. 상술한 본 발명의 액정 표시 장치에서, 공통 전극 상에 제공되는 제 1 배향 규제물은 공통 전극의 전극 부재부에 의해 형성되거나 공통 전극 상에 제공되는 돌기형 구조이도록 구성을 설계하는 것이 가능하다.
상술한 본 발명의 액정 표시 장치에서, 화소는 복수의 부-화소 전극이 연속적으로 제공되는 구조일 때, 제 2 배향 규제물은 신호선 또는 주사선에 겹치고 주상 스페이서에 겹치지 않는 공통 전극 상에 돌기 구조의 형태로 제공로 제공된다.
상술한 본 발명의 액정 표시 장치는 화소 영역에 반사부를 포함하는 반-투과 액정 표시 장치일 수 있다.
상술한 본 발명의 액정 표시 장치에서, 십자-형 슬릿이 공통 전극에 제공되거나 십자-형 돌출 구조의 배향 규제물이 공통 전극에 제공되고, 주상 스페이서는 신호선부에 제공되므로, 아래의 이점을 도출된다.
(1) 표시 영역은, 액정 분자들의 배향 방향들이 각각 두개의 인접하는 영역들의 배향 방향이 90 도의 각도를 만드는 점에서 상이하고, 액정 분자들에 대한 배향 벡터장에서 특이점의 위치가 2-차원적으로 제한되는, 4 개의 영역들로 나눠진다.
(2) 신호선부에서, 액정 분자들에 대한 배향 벡터장에서 특이점은, 원통형 스페이서 주위에 발생된 대각선의 전기장의 존재로 인하여 주상 스페이서 주위에 발생된다.
(3) 결과적으로, 액정 패널이 눌려질 때, 액정 분자들의 재-배향이 신속하게 정해 진다. 또한, 신호선과 화소 전극 사이에 기생 캐패시턴스의 불-균일성이 감소하여서, 깜빡거리는 것의 발생을 막는다.
본 발명은 도면을 참조로 이하 상세하게 설명된다.
도 6 은 본 발명의 제 1 예시적 실시형태에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 7 은 도 6 의 Ⅰ-Ⅰ 선을 따라 취해진 단면도이다. 도 7 에 도시된 액정 표시 장치는 MVA 액정 표시 장치이다. 액정 표시 장치는 음의 유전 이방성 (negative dielectiric anisotropy) 이 있는 TFT 를 가지는 액정층이 TFT 기판 (30) 과 대향 기판 (40) 사이에 끼워지는 구조를 가진다. 또한, 도 7 에 도시된 액정 표시 장치는 투과 액정 표시 장치이다.
TFT 기판 (30) 은 투명 절연 기판 (50) 상에, 스위칭 소자의 TFT (미도시), 주사선 (1), 및 신호선 (5) 을 포함한다. 주사선 (1) 은 측면 방향으로 연장되는 반면에, 신호선 (5) 은 수직 방향으로 연장된다. 주사선 (1) 과 신호선 (5) 은 절연층 (51) 을 통하여 서로 교차한다. TFT 는 주사선 (1) 과 신호선 (5) 이 서로 교차하는 위치의 주변에 제공된다. TFT 는 주사선 (1), 신호선 (5), 및 투명 기판층 (51) 상에 제공되는 화소 전극 (3) 에 연결된다. 절연층 (51) 은 게이트 절연막 및 층간 절연막으로 구성된 적층막 (film stack) 에 의해 형성된다. 게이트 절연막 및 층간 절연막으로, SiNX 와 같은 절연막이 사용될 수 있다. 주사선 (1) 및 신호선 (5) 은 그 사이에 게이트 절연막이 있어 절연된다. 적절한 전압이, 주사선 (1) 및 신호선 (5) 을 제어하는 동안, TFT 를 통해 화소 전 극 (3) 에 인가된다. 따라서, 액정 분자들 (6) 의 배향 조건은 인가되는 전압으로 제어된다. 액정 분자 (6) 의 배향 조건은 투과 광의 강도 제어를 가능하도록 한다.
주사선 (1) 과 신호선 (5) 의 배선 재료로서, 알루미늄, 몰리브텐 (molybdenum) 및 크롬 (chromium) 같은 재료가 사용된다. 화소 전극 (3) 은 인듐 틴 산화물 막 (이하, ITO 막; indium tin oxide film) 과 같은 투명 도전막으로 이루어진다. 화소 전극 (3) 은 스퍼터링 기술을 이용하여 형성된 ITO 막을 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 패터닝함으로써 형성된다.
대향 기판 (40) 은 투명 절연 기판 (60) 상에, ITO 막과 같은 투명 도전성 막으로 형성된 공통 전극 (7) 을 포함한다. 공통 전극 (7) 상에, 공통 전극 (7) 의 일부를 제거함으로서 형성되는 전극 부재부 (이하, 슬릿) 가 제공된다. 공통 전극 (7) 상의 슬릿 (2) 은 스퍼터링 기술과 같은 기술을 이용하여 형성된 ITO 막과 같은 투명 도전성 막을 패터닝함으로써 형성된다.
본 실시형태의 액정 표시 장치에서, 슬릿 (2) 의 형태는 수직적으로 교차하는 2 개의 선들에 의해 형성되는 십자형이다. 특허 문헌 2 에서, 파형 돌출 (waveform protrusion) 은 삼각 파형을 가질 때, 특이점 (singular point) 이 파형 돌출 선 상에 있는 한, 액정 분자들의 배향에 대한 특이점은 어느 위치에나 있을 수 있고 그 위치는 즉시 결정되지 않는다. 액정 분자들의 배향에 대한 특이점의 최종 위치가 다른 주위의 액정 분자들의 배향에 따라 결정되기 때문이다. 한편, 선-형 배향 규제물이 사용되는 때조차, 액정 분자들의 배향에 대한 특이점은 선-형 배향 규제물 상에 있는 한 어떤 점에 있을 수 있기 때문에, 액정 분자들의 배향이 안정해질 때까지 시간이 걸린다. 본 발명에서, 슬릿 (2) 은 직각으로 교차하는 두개의 선에 의해 형성되는 형태를 가진다. 본 발명에서, 두 선들의 교차점은 특이점이 된다. 특이점은 액정 분자들의 배향에 대한 최종 위치를 결정할 것이다.
대향 기판 (40) 상에서, 색상 필터층 및 차광층 (둘 다 도시되지 않음) 이 제공된다. 슬릿 (2) 은 공통 전극 (7) 상에 형성되고, 그 후, 아크릴 수지와 같은 감광 수지는 소정의 두께를 가지는 막을 생성하도록 공통 전극 (7) 에 부착되고, 그 다음, 건조된다. 이 감광 수지는 주상 스페이서 (4) 를 형성하도록 포토리소그래피 기술과 에칭 기술을 이용하여 사전에 정해진 위치와 형태로 패터닝된다. 주상 스페이서 (4) 는, TFT 기판 (30) 및 대향 기판 (40) 이 서로 겹쳐질 때, 주상 스페이서가 신호선 (5) 상에 쌓이고, 2 개의 인접한 십자-형 슬릿들의 모서리 중간에 놓여지는 위치에서 대향 기판 상에 형성된다. 또한, 주상 스페이서 (4) 는 대향 기판 (40) 상에 제공되는 것 대신에 TFT 기판 (30) 의 신호선 (5) 상에 제공될 수 있다. 도 6 및 도 7 에서, 주상 스페이서 (4) 가 신호선 (5) 상에 겹치는 위치에 제공되는 대신에, 주상 스페이서 (4) 는 주사선 (1) 상에 겹치는 위치에 제공될 수도 있다.
상술한 방법으로 얻어질 수 있는 TFT 기판 (30) 및 대향 기판 (40) 에서, 그 기판 상에, 수직 배향막 (미도시) 이 형성된다. 수직 배향막은 액정 분자들이 기판 상에 수직 정렬되도록 하는 막이다.
수직 배향막으로서, 폴리이미드 (polyimide) 막 또는 폴리아믹 (polyamic) 산이 사용될 수 있다.
음의 유전 이방성이 있는 액정은 TFT 기판 (30) 과 대향 기판 (40) 의 사이에서 주입 방법 또는 적하 본딩 (one drop filling-bonding) 방법을 사용하여 채워진다. 이 공정이 수행될 때, TFT 기판 (30) 과 대향 기판 (40) 사이의 거리는 대향 기판 (40) 상에 형성된 주상 스페이서 (4) 를 가지고 일정하게 유지된다.
양 기판들의 외측 면들 상에, 편광판들이 제공된다. 편광판으로서, 이중 굴절 (double refraction) 이 음의 단축 (uniaxial) 인 것으로 보이는 광학적 막이 적층된 것 또는 양축 (biaxial) 으로 배향되는 막이 적층된 것을 이용할 수 있다. 반사형 또는 투과형으로 기능하는 액정 표시 장치를 채택할 때, 편광판, 반 파장판, 및 1/4 파장 판이 적층된 편광판을 편광판으로서 사용하는 것이 가능하다. 이 방법으로, MVA 액정 표시 장치가 제조될 수 있다.
본 실시형태의 액정 표시 장치에 대한 구체적인 실시예는 도 6 과 도 7 를 참조하여 설명된다. 먼저, 제 1 기판인 TFT 기판 (30) 을 제조하는 방법이 설명된다. 일반적인 TFT 형성 프로세스를 따른 증착과 패터닝을 반복하여, 투명 절연판 (50) 상에, 주사선 (1) 및 주사 전극, 공통 저장선, 보조 캐패시턴스 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 신호선 (5), 및 소스/드레인 전극이 형성되었다. 투명 절연 기판 (50) 으로는 유리 기판, 플라스틱 기판, 또는 양 기판들을 접착하여 형성된 기판이 사용될 수 있다.
그후, 상술한 기판들을 커버링하는 층간 절연막이 형성되었다. 다음으로, ITO 막이 스퍼터링 기술을 이용하여 층간 절연막 (51; 도 6 의 절연층) 상에 형성되었다. 포토리소그래피 기술과 에칭 기술을 이용하여 이 ITO 막을 패터닝을 함으로써, 화소 전극 (3) 이 형성되었다. 화소 전극 (3) 의 반복의 한 주기는 주사선 (1) 의 방향으로 110㎛ 로 설정되었고, 신호선 (5) 의 방향으로 330㎛ 로 설정되었다. 화소 전극 (3) 은 접촉 구멍 (contact hole) 을 통하여 TFT 에 연결된다. 화소 전극 (3) 의 종단으로부터 신호선 (5) 의 종단까지의 거리는 6㎛ 로 설정되었다. 화소 전극 (3) 의 형태는 대칭적이거나 거의 대칭적이다. 예를 들어, 대칭적 형태로서 정방형 및 직사각형이 있다.
다음으로, 제 2 기판인 대향 기판 (40) 을 제조하는 방법이 설명된다. 유리 기판과 같은 투명 절연 기판 (60) 상에 차광층과 색상 필터층은 일반적인 프로세스를 따라 형성된다. 색상 필터층 상에, 1㎛ 두께의 오버 코트층이 열경화성 수지를 이용하여 형성된다. 오버 코트층이 형성되었던 이유는 색상 필터층 상에 불균일을 균일하게 하기 때문이다. 오버 코트층 상에, ITO 막이 스퍼터링 기술을 이용하여 형성되고, 공통 전극 (7) 이 형성된다. 전극부가 존재하지 않는 슬릿 (2) 은 포토리소그래피 기술과 에칭 기술을 이용하여 형성된 ITO 를 패터닝함으로써 공통 전극 (7)의 소정의 부분 상에 형성된다. 슬릿 (2) 은 도 6 에 도시된 것처럼 직각으로 교차하는 2 개의 선들에 의해 형성되는, 십자-형태를 가진다. 슬릿 (2) 의 폭은 6㎛ 이상 12㎛ 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 슬릿의 폭이 6㎛ 미만인 경우에는 액정 분자들의 분할 배향이 안정적으로 되지 않는다. 반면에 슬릿 (2) 의 폭이 12㎛ 초과 될 수 있는 경우에는, 광의 사용 효 율이 손상된다. 공통 전극 (7) 을 패터닝한 후, 감광 아크릴 수지는 대향 기판 (40) 상에 접착되고, 건조되며, 주상 스페이서 (4) 를 형성하는 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 패터닝된다. 감광 아크릴 수지로는 상대적 투과율이 3 인 것이 사용되었다.
형성 후 주상 스페이서 (4) 의 탄성 압축율 (elastic compressibility) 은 약 160 kg/mm2 내지 200 kg/mm2 이다.
주상 스페이서 (4) 의 높이는 감광 아크릴 수지의 코팅 두께, 건조로 인한 수축, 패터닝으로 인한 막 두께의 감소, 패널 프로세스에서 발생되는 수축 등을 고려하여 결정된다. 주상 스페이서 (4) 의 높이는 셀 간격이 패널 프로세스를 마친후 4.0 ㎛ 가 되도록 조정된다. 주상 스페이서 (4) 는 실질적으로 정사각형 기둥의 형태를 가진다. 주상 스페이서 (4) 의 상부 기저 와 하부 기저 중에서, 기판에 더 근접한 하나가 하부 기저라 한다. 여기서, 상부 기저의 형태는 12 ㎛ 의 길이의 측면을 가지는 정사각형으로 정하였다. 따라서, 하나의 상부 기저의 면적은 144 ㎛2 이다. 주상 스페이서 (4) 의 밀도는 1㎜2 인 화소 전극의 면적에 의하여 표현될 때, 3967 ㎛2 이다. 이러한 방식으로, 주상 스페이서 (4) 가 형성되어서, 대향 기판 (40) 이 얻어진다. 주상 스페이서로서, 6 각형 기둥 및 8 각형 기둥이 정사각형 기둥 외에도 사용될 수 있다.
TFT 기판 (30) 과 대향 기판 (40) 은 상술한 방법으로 형성되고, 그 기판들의 표면상에 수직 배향막들이 형성된다. 수직 배향막으로, 예를 들면, JSR 사 의 폴리이미드 배향 재료 JALS-2100 이 사용될 수 있다. 액정 재료로, Merck 사의 MLC-6608 이 사용될 수 있다. 액정 재료는 적하 방법에 따라 TFT 기판 (30) 과 대향 기판 (40) 사이에 채워질 수 있고, 따라서 MVA 액정 표시 장치가 얻어진다.
이 때, 슬릿 (2) 의 종단, 화소 전극 (3) 의 종단, 및 주상 스페이서 (4) 는 도 6 과 도 7 에 도시된 것과 같은 위치 관계에 의해서 놓여진다. 주상 스페이서 (4) 는 2 개의 교차-형태 슬릿 (2) 의 가운데에 위치된다. 상술한 것처럼, 신호선 (5) 의 종단과 화소 전극 (3) 의 종단의 거리는 6 ㎛ 인 반면에, 화선 전극 (3) 의 종단과 십자-형 슬릿 (2) 의 종단 사이의 거리는 8 ㎛ 이다.
전압이 화소 전극 (3) 과 공통 전극 (7) 사이에 인가될 때, 슬릿 (2) 의 양 측면 상에 상이한 방향을 가지는 전기장이 발생한다. 이 전기장은 대각선 (diagonal) 전기장이라 한다. 이 전기장은 액정 분자들이 2 방향으로 떨어지는 방향을 제어한다. 슬릿 (2) 이 십자-형의 것일 때, 액정 분자가 떨어지는 방향은 4 개의 방향들로 제어될 수 있다. 그러므로, 액정 분자의 배향의 방향은 각각 2 개의 인접하는 도메인들로서, 이 2 개의 도메인들은 90 도 만큼 차이나는 호응하는 방향으로 배향되는 4 개의 분할된 도메인으로 나눠진다. 수평 및 수직 방향의 각도가 0 도로 설정될 때, 4 개의 도메인은 45 도, 135 도, 225 도, 및 315 도의 방향으로 배향된다. 0 도, 90 도, 180 도, 및 270 도인 십자-형의 슬릿을 따르는 방향은, 투과율에 큰 기여를 하지 못하기 때문에, 무시된다. 십자형 슬릿 (20) 은 액정 분자들의 방향이 4 개의 도메인으로 분할되도록 하기 때 문에, 각도 시역 (angle field of view) 이 넓어진다.
도 8 은 도 6 의 액정 표시 장치의 배향 제어 기술을 설명하는 도면으로, 액정 표시 장치의 기판의 면을 그 수직 방향으로 바라볼 때의 액정 표시장치의 기판 면의 평면도이다. 도 8 에 도시된 것처럼, 신호선 (5) 상의 액정 분자들의 배향의 특이점은, 주상 스페이서 (4) 와 십자-형 슬릿 (2), 또는 주상 스페이서 (4) 에 의존하여 결정된다. 즉, +1 의 특이점 (10A) 가 십자-형 슬릿 (2) 의 가운데 생기는 반면, +1 의 특이점 (10B) 는 주상 스페이서 (4) 의 주변에 생긴다. 또한, -1 의 특이점 (11A) 은 화소 전극 (3) 의 종단 과 신호선 (5) 의 종단 사이에서 생긴다. 패널 표면을 누를 때, 액정 분자들의 배향의 재배향이, 십자-형 슬릿 (2) 의 가운데에서 발생된 +1 의 특이점 (10A) 이 기저점인, 표시 영역에서 일어난다. 신호선 (5) 상에서 , 액정 분자들의 배향의 재배향이, 주상 스페이서 주변에서 발생된 +1 의 특이점 (10B) 이 기저점인 위치에서 일어난다. 화소 전극 (3) 의 종단, 주상 스페이서 (4) 및 십자-형 슬릿 (2) 이 이러한 위치 관계에서 정해질 때,0 도, 90 도, 180 도, 및 270 도의 방향으로 배향된 액정 분자들 (6) 은 십자-형 슬릿 (2) 부와 화소 전극 (3) 과 신호선 (5) 사이의 영역에서의 액정 분자들이 되고, 광 이용 효율은 손상되지 않는다.
어떠한 주상 스페이서도 신호선 (5) 상에 제공되지 않을 때, 특이점의 위치를 결정하는 명확한 결정 수단이 없기 때문에 안정할 때까지 3 내지 4 초가 소요된다. 배선 상의 특이점이 이동하는 것에 따라서, 표시부 상의 액정 분자들도 또한 이동하여서, 파상의 배향 불균일을 시각적으로 나타낸다.
본 실시형태의 액정 표시 장치에 대한 상기 상술한 설명은 투과 액정 표시 장치를 위한 것인 반면, 본 실시형태는 반-투과 (semi-transmission) 액정 표시 장치에서 투과부에도 적용된다.
본 실시형태의 액정 표시 장치에 대한 기술이 반-투과 액정 표시 장치에 적용되는 실시예는 도 9 를 참조하여 설명된다.
도 9 를 참조하면, TFT 기판 (30A) 은 주사선 (1) 및 주사 전극, 공통 저장선, 보조 캐패시턴스 전극 (16) , 게이트 절연막 (52) , 반도체막, 신호선, 및 소스/드레인 전극 (15) 이 형성된 유리 기판과 같은 투명 절연 기판 (50) 을 포함한다. 추가적으로, 상술한 것을 커버하는 투명 절연막 (53) 이 형성된다. 투명 도메인 (200) 의 TFT 기판 (30A) 상에서 ITO 막 등으로 형성되는 투명 도전막의 화소 전극 (3) 이 형성된다. 화소 (3) 의 형태는 도 10 에 도시된 것처럼 실질적으로 직사각형이다. 화소 전극 (3) 은 그 일부에 형성된 전극 부재부 (17) 를 포함한다.
화소 전극 (3) 의 종단 과 신호선의 종단 사이에 거리는 6 ㎛ 이다.
TFT 기판 (30A) 의 반사 도메인 (100) 상에, 불규칙성막 (13;irregularity film) 이 형성된다. 그 표면 상에, 반사 전극 (14) 가 형성되므로 반사부를 형성한다. 반사부와 TFT 의 투과부 상에, 단차 (18) 가 형성된다.
대향 기판 (40A) 상에, 차광층과 색상 필터층 (양자 모두 미도시) 이 유리 기판과 같은 투명 절연 기판 (60) 상에 형성된다.
또한, 오버 코트층 (61) 이 색상 필터층 상에 형성된다. 오버 코트층 (61) 상에, ITO 막과 같은 투명 도전막에 의해 형성된 공통 전극 (7) 이 형성된다. 전극 부재부인 십자-형 슬릿 (2) 은 공통 전극 (7) 의 소정의 일부에 형성된다.
TFT 기판 (30A) 의 반사부를 형성하는 방법이 설명된다. 화소 전극 (3) 을 투명 절연막 (53) 상에 형성한 후, 감광 아크릴 수지가 TFT 기판 (30A) 상에 부착되고, 건조된다. 화소전극은 포토리소그래피 기술과 반-톤 (half-tone) 마스크를 이용한 에칭 기술을 사용하여 패터닝되고 불규칙성막 (13) 을 형성한다. 불규칙성막 (13) 상에서, Al/Mo 와 같은 금속으로 이루어진 반사 전극 (14) 은 패터닝되고 반사부를 형성한다. 화소전극 상에서 작동할 때, (감광 아크릴 수지가 완전히 제거된) 투과부와 반사부의 평균 높이는 2 ㎛ 로 설정된다.
다음으로, 대향 기판 (40A) 을 형성하는 방법이 설명된다. 먼저, 차광층과 색상 필터층이 유리 기판과 같은 투명 절연 기판 (60) 상에 일반적인 프로세스에 의해서 형성된다. 색상 필터층 상에, 1 ㎛ 두께의 오버 코트 층 (61) 은 열경화성 수지를 이용하여 형성된다. 오버 코트 층 (61) 상에, ITO 막은 공통 전극 (7) 을 형성하는 스퍼터링 기술을 사용하여 형성된다. ITO 막은 공통 전극 (7) 의 소정의 부분에 전극 부재부를 형성하는 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 패터닝된다. 슬릿 (2) 의 형태는 도 11에 도시된 것처럼, 2 개의 선-형 슬릿이 교차함으로써 형성되는 십자-형이다. 슬릿 (2) 의 십자-형태는 평면에서 투과부의 직사각형 화소 전극 (3) 의 영역을 4 등분하도록, 수직 슬릭이 더 길게 형성된다. 슬릿의 폭은 6 ㎛ 이상 12 ㎛ 이하로 설정된다.
공통 전극 (7) 을 패터닝한 후, 감광 아크릴 수지는 대향 기판 상에 접착되 고 건조된다. 감광 아크릴 수지는 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 패터닝되고 주상 스페이서 (4) 를 형성한다. 주상 스페이서 (4) 의 높이는 셀 (cell) 간격이 패널 프로세스 종료후 4.0 ㎛ 이 되도록 조정된다. 주상 스페이서 (4) 는 실질적으로 정사각형 기둥의 형태를 가진다. 기둥의 상부 기저와 하부 기저 중에서, 기판에 더 근접한 하나가 하부 기저라 한다. 여기서, 상부 기저의 형태는 12 ㎛ 의 길이의 측면을 가지는 정사각형으로 정하였다. 이러한 방식으로, 주상 스페이서가 형성된 대향 기판 (40A) 이 얻어진다.
그리고, TFT 기판 (30A) 과 대향 기판 (40A) 은 상술한 방법으로 형성되고, 그 기판들의 표면상에 수직 배향막들 (12) 이 형성된다. 수직 배향막 (12) 으로, 예를 들면, JSR 사의 폴리이미드 배향 재료 JALS-2100 이 사용될 수 있다. 액정 재료로, Merck 사의 MLC-6608 이 사용될 수 있다. 액정 재료는 MVA 액정 표시 장치를 얻는 적하 본딩 방법에 따라 TFT 기판 (30A) 과 대향 기판 (40A) 사이에 채워질 수 있다. 편광판으로서, 편광판, 반 파장판, 및 1/4 파장판이 적층된 편광판이 사용되었다 (미도시).
이 방법으로, MVA 액정 표시 장치가 얻어진다.
이 때, 슬릿 (2) 의 종단, 화소 전극 (3) 의 종단, 및 주상 스페이서 (4) 는 도 6 과 도 7 에 도시된 것처럼 위치 관계에 의해서 놓여진다. 주상 스페이서 (4) 는 2 개의 교차-형태 슬릿 (2) 의 가운데에 위치된다. 상술한 것처럼, 신호선 (5) 의 종단과 화소 전극 (3) 의 종단의 거리는 6 ㎛ 인 반면에, 화소 전극 (3) 의 종단과 십자-형 슬릿 (2) 의 종단 사이의 거리는 8 ㎛ 이다.
전압이 화소 전극 (3) 과 공통 전극 (7) 사이에 인가될 때, 십자-형 슬릿 (2) 의 존재로 인해 대각선의 전기장이 발생한다. 이 전기장으로 인한 효과 때문에, 액정 분자들의 배향의 방향들이 4 개의 분할된 도메인으로 나눠진다. 수평 및 수직 방향의 각도가 0 도로 설정될 때, 4 개의 도메인은 45 도, 135 도, 225 도, 및 315 도의 방향으로 배향된다. 0 도, 90 도, 180 도, 및 270 도인 십자-형의 슬릿을 따르는 방향은, 투과율에 큰 기여를 하지 못하기 때문에, 무시된다. 십자형 슬릿 (20) 은 액정 분자들의 방향이 4 개의 도메인으로 분할되도록 하기 때문에, 각도 시역이 넓어진다.
배선 상에 액정 분자들의 배향의 특이점은 도 8 에서와 유사한 방법으로 주상 스페이서 (4) 의 효과로 인하여 결정된다. 즉, +1 의 특이점 (10A) 이 십자-형 슬릿 (2) 의 가운데 생기는 반면, +1 의 특이점 (10B) 은 주상 스페이서 (4) 의 주변에 생긴다. 또한, -1 의 특이점 (11A) 은 화소 전극 (3) 의 종단과 신호선 (5; 배선 전극) 의 종단 사이에서 생긴다. 손가락으로 패널 표면을 누룰 때, 액정 분자들의 배향의 재배향이, 십자-형 슬릿 (2) 의 가운데에서 생긴 특이점의 기저점으로 하여 +1 의 특이점 (10A) 에서 표시 영역 내에 생긴다. 배선 전극 상에서 , 액정 분자들의 배향의 재배향이, 주상 스페이서 주변에서 생긴 특이점의 기저점으로 하여, +1 의 특이점 (10B) 에서 생긴다.
다음으로, 본 발명의 제 2 예시적 실시형태의 액정 표시 장치가 설명된다. 제 2 실시형태에서 액정 표시 장치의 기본적인 설계는 제 1 실시형태에서 액정 표시 장치의 설계와 유사한 반면, 하나의 화소 영역에서 화소 전극이 분할되는 위치 가 상이하다.
도 11 은 제 2 예시적 실시형태에서 액정 표시 장치의 배향 제어 기술을 설명하는 도면이고 액정 표시 장치의 기판의 면을 그 수직 방향으로 바라볼 때의 액정 표시장치의 기판 면의 평면도이다. 도 11 에서, 화소 도메인에서의 화소 전극은 신호선 (5) 을 따라 3 개의 부-화소 전극들 (3A) 로 나눠진다. 각각의 부-화소 전극 (3A) 정사각형에 가까운 대칭적인 형태를 가지는 것이 바람직하다. 3개의 부-화소 전극들 (3A) 은 ITO 막에 의해 형성된 소형 연결 전극들 (3B) 을 통하여 서로 전기적으로 연결되고, 스위칭 소자에 의해서 전위가 주어진다. 부-화소 전극들 (3A) 이 너무 클 때, 응답 시간이 길어지고, 한편 전극들이 너무 작을 때, 화소 전극에서 차지하는 슬릿 영역은 상대적으로 너무 커지므로 광 이용 효율이 떨어진다. 그러므로, 부-화소 전극 (3A) 의 측면은 정상적으로 약 30 ㎛ 부터 80 ㎛ 까지의 길이를 가지도록 설정된다.
대향 기판의 공통 전극 상에, 하나의 십자-형 슬릿 (2) 은 3 개의 부-화소 전극 (3A) 의 각각에 반대 방향으로 제공된다. 십자-형 슬릿 (2) 은 그 중심이 화소 전극 (3A) 의 중심과 동일한 위치를 차지하도록 제공된다. 주상 스페이서는 TFT 기판 및 대향 기판이 서로 겹쳐질 때, 주상 스페이서가 신호선 (5) 상에 놓이고 두개의 인접하는 십자-형 슬릿 (2) 의 모서리의 중심에 정해지는 위치에서 대향 기판 상에 형성된다. 상부 기저의 형태는 10 ㎛ 의 측면을 가지는 정방형이다. 즉, 하나의 주상 스페이서의 상부 기저는 100 ㎛2 의 면적을 가진다. 주상 스페이서의 상부 기저의 면적은 하나의 화소 전극에 대해 두배인 300 ㎛2 의 면적을 차지하므로, 장치 면적에 대한 하부 기저의 면적은 제 1 실시형태의 실시예와 비교하여 거의 2 배로 증가된다. 그러므로, 패널 표면이 눌려질 때, 액정 분자들의 재-배향이 보다 안정적이된다. 다른 방법으로, 상술한 본 발명의 제 2 실시형태에서, 주상 스페이서 (4) 는 대향 기판 상에 제공하는 대신에 TFT 기판 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태의 액정 표시 장치에서, 화소 전극이 신호선 (5) 을 따라 3 개의 부-화소 전극들 (3A) 로 나눠지는 대신에, 주사선을 따라 화소 전극을 나누거나 양 선들에 대해 수직 및 수평 방향들로 화소 전극을 나누는 것도 또한 가능하다. 주상 스페이서는 주사선 또는 신호선에 겹치는 위치에 배치된다.
다음으로, 본 발명의 제 3 예시적 실시형태의 액정 표시 장치가 설명된다.
제 3 실시형태의 액정 표시 장치의 기본적인 설계는 제 2 실시형태의 설계와 유사하다. 제 3 실시형태는, 공통 전극 상에 슬릿을 제공하는 대신에, 십자-형 돌기 구조가 공통 전극이 화소 전극 상에 겹치는 위치에 배치되는 공통 전극 상에 제공되는 반면, 사각형 돌기 구조물은 공통 전극이 신호선 상에 겹치는 위치에 배치되는 공통 전극 상에 제공되는 점이 제 2 실시형태와 상이하다. 본 실시형태에서, 주상 스페이서 (4) 는 TFT 기판 상에 위치된다.
도 12 는 제 3 실시형태에서 액정 디스플레이 장치의 배향 제어 기술을 설명하는 도면으로, 그 수직 방향으로 바라볼 때의 액정 표시장치의 기판 면의 평면도 이다. 도 12 를 참조하여, 본 실시형태의 액정 표시 장치가 설명된다. 제 1 실시형태와 유사하게, 주사선 및 주사 전극, 공통 저장선, 보조 캐패시턴스 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 신호선, 및 소스/드레인 전극이 형성된다. 투명 절연막은 위의 모두를 커버하도록 형성된다. 다음으로, 3개의 전극들이 (정사각형에 근접한 직사각형인) 대칭에 근접한 모양을 각각 가지는 것과 같은 방법으로 형성된 부-화소 전극들 (3A) 이 연속적으로 제공된다. 그 후, 감광 아크릴 수지가 TFT 기판 상에 접착되었고, 건조되었다. 감광 아크릴 수지는 포토리소그래피 기술과 에칭 기술을 이용하여 패터닝되었고, 주상 스페이서 (4) 를 형성하였다.
주상 스페이서 (4) 의 높이는 패널이 완성된 때, 셀 간격이 4 ㎛ 가 되도록 조정되었다. 주상 스페이서가 설정된 위치는 나중에 설명된다. 한편, 주상 스페이서 (4) 의 탄성율은 제 1 실시형태에서의 탄성율과 동일하다.
다음으로, 제 2 기판인 대향 기판을 제조하는 방법이 설명된다. 차광층과 색상 필터층이 일반적인 프로세스에 따라 유리 기판 상에 형성된다. 색상 필터층 상에 1 ㎛ 두께의 오버 코트층은 열-경화성 수지를 이용하여 형성된다. 오버 코트층이 형성되었던 이유는 색상 필터층 상의 불균일함을 균일하게 하기 위함이다. ITO 막은 스퍼터링 기술을 이용하여 오버 코트층 상에 형성되었으므로 공통 전극을 형성하였다. 감광 아크릴 수지는 그 위에 부착되었다. 감광 아크릴 수지는 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용함으로써 패터닝되었고, 십자-형 돌기 구조 (2A) 와 사각형 돌기 구조 (8) 를 형성하였다. 십자-형 돌 기 구조들 (2A) 은 3 개의 부-화소 전극들 (3A) 에 각각 면하도록 대향 기판 상에 제공된다. 각각의 십자-형 돌기 구조들 (2A) 은 그 중심이 대칭에 근접한 형태를 가지는 화소 전극 (3A) 의 중심 위치와 동일한 위치를 차지하도록 제공된다. 십자-형 돌기 구조 (2A) 는 폭이 8 ㎛ 이고 높이가 1.9 ㎛ 이다. 4 각형 돌기 구조 (8) 는 측면이 10 ㎛ 인 정사각형이고, 높이가 1.9 ㎛ 이다. 4 각형 돌기 구조 (8) 는, TFT 기판 및 대향 기판이 서로 겹칠 때, 4 각형 돌기 구조가 신호선 (5) 상에 놓이고 2 개의 인접하는 십자-형 돌기 구조들 (2A) 의 중심에 정해지는 위치에 형성된다. 4 각형 돌기 구조 (8) 는 수직으로 정렬된 3 개의 십자-형 돌기 구조들 사이에 중심 열 상에 형성되지 않는다.
주상 스페이서 (4) 는 2 개의 인접하는 십자-형 돌기 구조들의 종단들의 중심에 위치하고, 수직적으로 정렬된 3 개의 십자-형 돌기 구조들 사이의 중심 열 상에 위치한다. 4 각형 돌기 구조 (8) 와 주상 스페이서 (4) 는 동일한 평면 상에 형성되지 않는다.
TFT 기판 및 대향 기판은 상술한 방법으로 형성되고, 그 표면 상에 수직 배향막이 형성된다. 예를 들어, 수직 배향막 (12) 으로, 예를 들면, JSR 사의 폴리이미드 배향 재료 JALS-2100 이 사용될 수 있다. 액정 재료로, Merck 사의 MLC-6608 이 사용될 수 있다. 액정 재료는 적하 본딩 방법에 따라 TFT 기판과 대향 기판 사이에 채워지므로, 따라서 MVA 액정 표시 장치를 얻어진다.
전압이 부-화소 전극 (3) 과 공통 전극 간에 인가될 때, 등전위선이 절연 돌기 구조 (2A) 에서 굴곡되어서 대각선 전기장을 유발한다. 이 전기장의 효과 때문에, 각각 2 개의 인접한 도매인들이 90 도 만큼 상이한 배향의 방향을 가지는 액정 분자들을 가지는 4 개의 도메인을 형성하는 것이 가능하였으므로, 넓은 각도 시역을 제공하는 것을 확대한다.
주상 스페이서 (4) 와 4 각형 돌기 구조 (8) 의 영향 때문에, 특이점의 위치가 도 12 에 도시된 것처럼 결정된다. 즉, +1 의 특이점 (10A) 이 주상 스페이서 (4) 주변에서 발생하는 반면, +1 의 특이점 (10C) 는 4 각형 돌기 구조 (8) 에서 발생한다. 또한, -1 의 특이점 (미도시) 는 화소 전극 (3A) 의 종단과 신호선 (5) 의 종단 사이에서 발생한다. 패널 표면을 손가락으로 누를 때, 액정 분자들의 배향의 재배향이, 십자형 돌기 구조 (2A) 의 중간에서 발생한 특이점을 기저점으로서, +1 의 특이점의 표시 영역 내에서 발생한다.
신호선 (5) 상에서, 액정 분자들의 배향의 재배향이 주상 스페이서 (4) 의 주변과 4 각형 돌기 구조 (8) 상에서 발생한 특이점을 기저점으로서, +1 의 특이점에서 빠르게 발생한다. 이러한 방식으로, MVA 액정 표시 장치는, 심지어 압력이 외부적으로 패널에 가해진 경우에도 액정 분자들의 배향의 재배향이 즉시 발생하는 위치에서 얻어질 수 있다. 본 실시형태의 MVA 액정 표시 장치는 투명 유형뿐만 아니라 반투명 MVA 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 제 3 실시형태에서, 주상 스페이서 (4) 는 TFT 기판 대신에 대향 기판 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 상기 제 3 실시형태의 액정 표시 장치에서, 슬릿(2) 대신에, 십자-형 돌기 구조가 공통 전극 상에 제공될 수 있다. 본 발명의 상기 제 3 실시 형태의 액정 표시 장치에서, 화소 전극은 신호선 (4) 을 따라 3 개의 부-화소 전극들 (3A) 로 나눠지는 반면, 화소 전극은 주사선을 따라 나눠질 수 있거나, 화소 전극들은 수직 및 수평 방향들로 양 선들을 따라 나눠질 수 있다. 주상 스페이서는 주사선 또는 신호선이 겹치는 위치에서 배치된다. 돌기 구조 (8) 가 대향 기판의 면 상에 제공되는 반면, 십자형 돌기 구조 (2A) 와 동일하게 돌기 구조 (8) 는 십자-형 돌기 구조 (2A) 의 반대 TFT 면 상에, 주사선 상의 신호선 상에, 주상 스페이서와 겹치지 않는 위치에 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 제 3 실시형태의 액정 표시 장치는 화소 전극이 나눠지지 않는 경우에 적용될 수 있는 것이 명백하다.
본 발명이 어떤 바람직한 실시형태들과 연관지어 설명되었더라도, 본 발명의 방법이 포함하는 주제는 이 구체적인 실시형태들에 한정되지 않는다. 반대로, 본 발명의 주제는 아래의 청구항의 사상과 범위 내에 포함될 수 있는 모든 대안, 변형, 및 등가물을 포함하도록 의도된다.
신호선부에서, 액정 분자들에 대한 베향 벡터장에서 특이점은, 원통형 스페이서 주위에 발생된 대각선의 전기장의 존재로 인하여 주상 스페이서 주위에 발생되므로, 액정 패널이 눌려질 때, 액정 분자들의 재-배향이 신속하게 정해진다.

Claims (17)

  1. 배선부, 화소 전극들, 스위칭 소자들 및 주상 스페이서가 설치된 제 1 기판으로서, 상기 배선부는 복수의 신호선들과 복수의 주사선들이 서로 교차함으로써 형성되고, 상기 화소 전극들은 상기 신호선들과 상기 주사선들로 구획되는 영역들에 각각 설치되며, 상기 스위칭 소자는 상기 화소 전극들과 결합되고, 상기 주상 스페이서는 상기 배선부 상에 설치되는, 제 1 기판;
    상기 제 1 기판에 면하도록 배치되는 공통 전극을 가진 제 2 기판으로서, 상기 공통 전극은 십자-형 제 1 배향 규제물이 설치되는, 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 음의 유전 이방성이 있는 액정층을 포함하고,
    상기 십자-형 제 1 배향 규제물은, 전압이 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 인가될 때, 상기 액정층의 액정 분자들의 배향을 규제하도록 배열되며,
    상기 배선부에는, 상기 십자형의 제 1 배향 규제물의 가로 방향의 변의 연장상에, 또한, 이웃하는 2 개의 상기 십자형의 제 1 배향 규제물의 중간 위치에 상기 주상 스페이서가 배치되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 복수의 부-화소 전극들이 연속적으로 설치되고, 복수의 상기 제 1 배향 규제물들은 상기 부-화소 전극을 면하도록 배치되는 구조를 가진, 수직 배향 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 대칭적 형태를 가지는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주상 스페이서는 상기 주상 스페이서가 상기 배선부의 상기 신호선 상에 겹치는 위치에 설치되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주상 스페이서는 상기 주상 스페이서가 상기 배선부의 상기 주사선 상에 겹치는 위치에 설치되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 주상 스페이서는 상기 제 2 기판 상에 설치되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 주상 스페이서는 상기 제 1 기판 상에 설치되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극상에 설치되는 상기 제 1 배향 규제물은 상기 공통 전극의 전극 부재부인, 수직 배향 액정 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전극 부재부는 6 ㎛ 이상, 12 ㎛ 이하로 설정되는 폭을 가지는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극 상에 설치되는 상기 제 1 배향 규제물은 돌기형 구조인, 수직 배향 액정 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 액정 분자들의 배향 규제를 위한 돌기형 구조인 제 2 배향 규제물은, 상기 제 2 배향 규제물이 상기 신호선 또는 상기 주사선 상에 겹치고 상기 주상 스페이서 옆에 위치하는, 상기 공통 전극 상에 형성되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 액정 분자들의 배향 규제를 위한 돌기형 구조인 제 2 배향 규제물은 상기 주상 스페이서 옆에 있는 상기 신호선 또는 상기 주사선 상에 형성되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 주상 스페이서는 감광성 아크릴 수지에 의해 형성되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배향 규제물은 감광성 아크릴 수지를 이용함으로써 형성되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 배향 규제물은 감광성 아크릴 수지를 이용함으로써 형성되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판을 통해 입사하는 광을 반사하는 반사부는, 상기 화소 전극을 포함하는 화소 영역에서 상기 제 1 기판 상에 설치되는, 수직 배향 액정 표시 장치.
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