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JP6091737B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に液晶表示装置の液晶層の厚さを一定に維持する間隔材に関する。
液晶表示装置は現在最も広く用いられている平板表示装置のうちの1つであって、電極が形成されている2枚の表示板とその間に挿入されている液晶層とからなり、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過する光の量を調節する表示装置である。
液晶表示装置のうちで現在主に用いられているものは、電場生成電極が2つの表示板にそれぞれ備えられている構造である。このうち1つの表示板(以下、「薄膜トランジスタ表示板」とする)には複数の薄膜トランジスタと画素電極が行列形態で配列されており、他の表示板(以下、「共通電極表示板」とする)には赤色、緑色、および青色のカラーフィルタが形成されており、その全面を共通電極が覆っている構造が主流である。
しかしながら、このような液晶表示装置では画素電極とカラーフィルタが異なる表示板に形成されているので、画素電極とカラーフィルタの間の正確な目合わせ(align)が困難となり、目合わせ誤差が生じる場合がある。
これを解決するために、カラーフィルタと画素電極を同じ表示板に形成する構造(color filter on array、CoA)構造が提案された。このとき、一般的には、カラーフィルタだけではなく遮光部材も画素電極と同じ表示板に形成される。
一方、液晶表示装置の液晶層の厚さを一定に維持するために間隔材を形成する。間隔材は、液晶表示装置の液晶セルの厚さを制御するメイン間隔材と、スミア不良などを防ぐためにメイン間隔材よりも低い高さで形成される複数のサブ間隔材とを含む。このようなメイン間隔材とサブ間隔材は、高低差を多様に形成することによって多様な外部の圧力に対してセルギャップを維持できる。
メイン間隔材とサブ間隔材が所望する段差を有するように形成するために、同一層を用いて互いに異なる断面積を有する間隔材を形成する。しかしながら、一般的に間隔材として用いる物質の場合、露光量に応じた段差が大きくないので、所望する段差を有する複数の間隔材を形成することが困難であり、断面積を調節して所望する段差を得るためには、マスクを追加変更しなければならず、製造費用の増加を招く。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであって、本発明は、工程マスクを追加することなく所望する段差を有するメイン間隔材とサブ間隔材を形成できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、互いに対向する第1基板および第2基板、前記第1基板上に配置されており、互いに異なる高さを有する第1間隔材および第2間隔材、および前記第1基板および第2基板の間に注入されており、複数の液晶分子を含む液晶層、を含み、前記第1間隔材と前記第2間隔材は、感光性物質からなり、前記第1間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第1幅に規定することにより決定され、前記第2間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第2幅に規定することにより決定され、前記感光性物質は、露光後に形成される間隔材の下部の幅が所定の大きさに行くほど間隔材の高さが高くなり、前記所定の大きさで間隔材の高さが最大になり、露光後に形成される間隔材の下部の幅が前記所定の大きさからより大きくなるに従い再び間隔材の高さは減少する性質を有するものであり、前記第1間隔材及び前記第2間隔材のうち、高さの高い間隔材は30μm〜35μmの下部の幅を有し、高さの低い間隔材は35μmより大きい下部の幅を有することを特徴とする。
前記第1間隔材と前記第2間隔材は黒色顔料を含んでもよい。
前記第1間隔材と前記第2間隔材は同一物質を含んでもよい。
前記第1間隔材と前記第2間隔材の高低差は0.4μm以上であってもよい。
前記第1基板上に配置されている遮光部材をさらに含み、前記第1間隔材および前記第2間隔材は前記遮光部材と同一層からなってもよい。
前記第1間隔材および前記第2間隔材のうちで高さが高い間隔材は30μm〜35μmの下部幅を有してもよい。
前記第1基板上に配置されており、前記第1間隔材および前記第2間隔材と異なる高さを有する第3間隔材をさらに含み、前記第3間隔材は、感光性物質からなり、前記第3間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第3幅に規定することにより決定され、前記感光性物質は、露光後に形成される間隔材の下部の幅が所定の大きさに行くほど間隔材の高さが高くなり、前記所定の大きさで間隔材の高さが最大になり、露光後に形成される間隔材の下部の幅が前記所定の大きさからより大きくなるに従い再び間隔材の高さは減少する性質を有するものであることが好ましい。
前記感光性物質は正の感光性を有してもよい。

前記第1基板または前記第2基板上に形成されている画素電極をさらに含み、前記画素電極は複数の微細枝部を有し、前記液晶分子は前記微細枝部の辺に沿って線傾斜(linearly_inclined)してもよい。
本発明の実施形態によれば、露光量または断面積に応じて高さが最高を有した後に再び減少する特徴を有する感光性材料を用いてメイン間隔材とサブ間隔材を形成することにより、マスクの追加変更がなくても露光量または断面積に応じて所望する段差を有するメイン間隔材とサブ間隔材を形成することができる。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構造を簡略に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質の特性を示すグラフである。 液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質の特性を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質の露光量による高さ変化を示すグラフである。 液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質と本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質の露光量による高さ変化を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の配置図である。 図7の液晶表示装置をIV−IV線に沿って切断した断面図である。 図7の液晶表示装置の画素電極を示す配置図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかしながら、本発明は多様に相違した形態で実現でき、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。
図面において多様な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体に亘って類似する部分については同一の図面符号を付与した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとするとき、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合だけではなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。これとは反対に、ある部分が他の部分の「すぐ上に」あるとするときには、中間に他の部分が存在しないことを意味する。
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について、図1を参照しながら簡略に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構造を簡略に示す断面図である。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、互いに対向する第1基板110および第2基板210と、2つの基板の間に配置されていて互いに異なる高さを有する第1間隔材325a、第2間隔材325b、および第3間隔材325cとを含む。
高さが最も高い第1間隔材325aは互いに対向する2つの基板の間隔を調節するメイン間隔材の役割を行い、第1間隔材325aよりも高さが低い第2間隔材325bおよび第3間隔材325cは、液晶表示装置を用いるときにユーザが局所的な部分に圧力を加える場合に2つの表示板を支持することにより、外部圧力によって第1間隔材325aの弾性が損傷して発生するスミア(smear)不良を防ぐサブ間隔材の役割を果たす。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置の第1間隔材325a、第2間隔材325b、および第3間隔材325cは黒色顔料などを含む着色感光性物質で構成されてもよく、着色感光性物質は正の感光性を有してもよく、断面積に応じて露光後の高さが最高を有した後に再び減少する特徴を有する。
第1間隔材325aと第2間隔材325bは互いに同一物質を含んでもよく、第1間隔材325aと第2間隔材325bの高低差は約0.4μm以上であってもよい。
以下、図2および図3を参照しながら、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質の特性について説明する。
図2は本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質の特性を示すグラフであり、図3は液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質の特性を示すグラフである。図2および図3において、横軸は間隔材の断面下部の幅を示し、縦軸は露光後の高さを示す。
図2を参照すれば、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質によって形成された間隔材は、断面の下部の幅が増加するにつれて露光後の高さが増加し、下部の幅が約30μm〜約35μmのときに最高の露光後の高さを有した後、下部の幅が約35μmよりも大きくなると露光後の高さが再び減少する特性を有する。
図3を参照すれば、液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質によって形成された間隔材の場合、間隔材の断面の下部の幅が増加するにつれて露光後の高さが増加した後に、間隔材の下部の幅が約35μmよりも大きくなると露光後の高さが実質的に変化しない特性を有する。
また、図2および図3に示すように、液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質によって形成された間隔材に比べ、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質によって形成された間隔材は、下部の幅による露光後の高さの変化が大きいということが分かる。
したがって、液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質を用いて間隔材を形成するとき、間隔材の下部の幅に応ずる露光後の高さの変化が大きくないので、所望する大きさの段差を有する複数の間隔材を形成することが困難であり、間隔材の下部の幅を調節しても間隔材の段差変化が大きくない場合がある。すなわち、間隔材を形成するためのマスクの露光部の断面積を変化させても、形成された間隔材の段差は大きくなくなる。
しかしながら、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質を用いて間隔材を形成すると、間隔材の下部の幅に応ずる露光後の高さの変化が大きいので、間隔材を形成するときに断面積を調節することによって所望する段差を有する複数の間隔材を容易に形成できる。また、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質を用いて間隔材を形成すると、間隔材の下部面の幅に応ずる露光後の高さが増加した後に下部面の幅が所定値以上になれば露光後の高さが再び減少するので、所望する段差を得るために間隔材の断面幅を調節する手段が多様になる。これにより、所望する段差を有する複数の間隔材を形成するために追加的なマスクを用いることなく既存の間隔材を形成するためのマスクだけを用いることにより、所望する段差を有する複数の間隔材を形成できる。
以下、図4および図5を参照しながら、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質の露光特性について説明する。図4は本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質の露光量による露光後の高さ変化を示すグラフであり、図5は液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質と本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質の露光量による露光後の高さ変化を対比して示すグラフである。図4および図5において、横軸は間隔材の断面下部の幅を示し、縦軸は露光後の高さを示す。図5において、(a)および(b)は本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質を用いて間隔材を形成した場合を示し、(c)、(d)、および(e)は液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質を用いて間隔材を形成した場合を示す。
図4を参照すれば、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質を用いて間隔材を形成する場合、同じ下部の幅を有するように形成する場合にも露光量に応じて間隔材の露光後の高さが変化する。例えば、露光量を102mJから107mJに5mJだけ増加することにより、同じ下部の幅を有するときの露光後の高さは約0.1μm程度の高低差を有するようになる。したがって、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質を用いて間隔材を形成する場合、露光量の変化に応じて間隔材の露光後の高さが増減するので、同じマスクを用いてフル(full)露光乃至はハーフトーン露光することによって所定の段差を有する複数の間隔材を形成できる。
図5を参照すれば、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質を用いて間隔材を形成した場合(a、b)は、露光量の変化に応じて同じ下部の幅を有する間隔材の露光後の高さが変化するが、液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質を用いて間隔材を形成した場合(c、d、e)には、露光量に応じて間隔材の露光後の高さが実質的に変化しない。したがって、既存の液晶表示装置の間隔材を形成するために一般的に用いられる感光性物質を用いて間隔材を形成する場合に比べ、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質を用いて間隔材を形成した場合は、同じマスクを用いても露光量を変化することにより所望する段差を有する複数の間隔材を形成できることが分かる。
また、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質は透明ではなく光を遮断するので、液晶表示装置の遮光部材と共に形成してもよい。
以下、図6〜図9を参照しながら、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。図6は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一画素に対する等価回路図であり、図7は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の配置図であり、図8は図7の液晶表示装置をIV−IVラインに沿って切断した断面図であり、図9は図7の液晶表示装置の画素電極を示す配置図である。
図6を参照すれば、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、ゲート線121と、維持電極線125と、降圧ゲート線123と、データ線171を含む信号線と、これに連結した画素PXとを含む。
画素PXは第1、第2、および第3スイッチング素子Qh、Ql、Qcと、第1および第2液晶キャパシタClch、Clclと、第1および第2ストレージキャパシタCsth、Cstlと、降圧キャパシタCstdとを含む。ここで、第1スイッチング素子Qhと第1薄膜トランジスタQh、第2スイッチング素子Qlと第2薄膜トランジスタQl、または第3スイッチング素子Qcと第3薄膜トランジスタQcはそれぞれ同じ符号で示す。
第1および第2スイッチング素子Qh、Qlはそれぞれゲート線121およびデータ線171に連結しており、第3スイッチング素子Qcは降圧ゲート線123に連結している。
第1および第2スイッチング素子Qh、Qlは後述の下部表示板100に備えられている薄膜トランジスタなどの3端子素子であって、その制御端子はゲート線121と連結しており、入力端子はデータ線171と連結しており、出力端子は第1および第2液晶キャパシタClch、Clclと第1および第2ストレージキャパシタCsth、Cstlとそれぞれ連結している。
第3スイッチング素子Qcも下部表示板100に備えられている薄膜トランジスタなどの3端子素子であって、制御端子は降圧ゲート線123と連結しており、入力端子は第2液晶キャパシタClclと連結しており、出力端子は降圧キャパシタCstdと連結している。
第1および第2液晶キャパシタClch、Clclはそれぞれ第1および第2スイッチング素子Qh、Qlと連結した後述の第1および第2副画素電極191h、191lと、後述の上部表示板200の共通電極270が重畳してなされる。第1および第2ストレージキャパシタCsth、Cstlは、後述の維持電極129をはじめとした維持電極線125と第1および第2副画素電極191h、191lが重畳してなされる。
降圧キャパシタCstdは第3スイッチング素子Qcの出力端子と維持電極線125に連結しており、下部表示板100に備えられた維持電極線125と第3スイッチング素子Qcの出力端子が絶縁体を間において重畳してなされる。
次に、図7〜図9を参照しながら、図6に示す液晶表示装置についてより詳細に説明する。
本実施形態に係る液晶表示装置は、互いに対向する下部表示板100および上部表示板200と、これらの2つの表示板100、200の間に入っている液晶分子31からなる液晶層3と、表示板100、200の外側面に付着している1対の偏光子(図示せず)とを含む。
まず、下部表示板100について説明する。
第1基板110上に複数のゲート線(gate line)121、複数の降圧ゲート線123、および複数の維持電極線125を含む複数のゲート導電体が形成されている。
ゲート線121および降圧ゲート線123は主に横方向に延びており、ゲート信号を伝達する。ゲート線121は図7で各々上、下方向に突出した第1ゲート電極124hおよび第2ゲート電極124lを含み、降圧ゲート線123は図7で上に突出した第3ゲート電極124cを含む。第1ゲート電極124hおよび第2ゲート電極124lは互いに連結して1つの突出部をなす。
維持電極線125も主に横方向に延びており、共通電圧Vcomなどの定められた電圧を伝達する。維持電極線125は上下に突出した維持電極129、ゲート線121と大略垂直に図7で下方向に伸びた1対の縦部128および1対の縦部128の終端を互いに連結する横部127を含む。横部127は下に拡張した容量電極126を含む。
ゲート導電体121、123、125上にはゲート絶縁膜(gate insulating layer)140が形成されている。
ゲート絶縁膜140上には非晶質または結晶質ケイ素などで生成される複数の半導体条片151が形成されている。半導体条片151は主に縦方向に伸びており、第1および第2ゲート電極124h、124lに向かって伸び出て互いに連結している第1および第2半導体片154h、154l、そして第2半導体片154lと連結した第3半導体片154cを含む。第3半導体片154cは延長して第4半導体片157をなす。
半導体条片151上には複数の抵抗性接触(ohmic contact)部材条片(図示せず)が形成されており、第1半導体片154h上には第1島型抵抗性接触部材(図示せず)が形成されており、第2半導体片154lおよび第3半導体片154c上にもそれぞれ第2島型抵抗性接触部材164bおよび第3島型抵抗性接触部材(図示せず)が形成されている。抵抗性接触部材条片は、第1島型抵抗性接触部材と対をなして第1半導体片154h上に配置されている第1突出部(図示せず)、第2島型抵抗性接触部材と対をなして第2半導体片154l上に配置されている第2突出部(図示せず)、および第3島型抵抗性接触部材と対をなして第3半導体片154c上に配置されている第3突出部(図示せず)を含む。第3島型抵抗性接触部材は延長して第4半導体片157上に配置された第4島型抵抗性接触部材167をなす。
抵抗性接触部材条片上にはデータ線(data line)171が、第1、第2、第3島型抵抗性接触部材上には各々、第1ドレイン電極175h、第2ドレイン電極175l、そして第3ドレイン電極175cを含むデータ導電体が形成されている。
データ線171はデータ信号を伝達し、主に縦方向に延びてゲート線121および降圧ゲート線123と交差する。各データ線171は第1ゲート電極124hおよび第2ゲート電極124lに向かって伸び、各々「W」字形をなす第1ソース電極173hおよび第2ソース電極173lを含む。
第1ドレイン電極175h、第2ドレイン電極175l、および第3ドレイン電極175cは各々、幅広端部と棒状端部を含む。第1ドレイン電極175hおよび第2ドレイン電極175lの棒状端部は各々、第1ソース電極173hおよび第2ソース電極173lによって一部囲まれている。第2ドレイン電極175lの幅広端部は再び延長し、「U」字形に曲がった第3ソース電極173cをなす。第3ドレイン電極175cの幅広端部177cは容量電極126と重畳して降圧キャパシタCstdをなし、棒状端部は第3ソース電極173cによって一部囲まれている。
第1/第2/第3ゲート電極124h/124l/124c、第1/第2/第3ソース電極173h/173l/173c、および第1/第2/第3ドレイン電極175h/175l/175cは第1/第2/第3半導体片154h/154l/154cと共に1つの第1/第2/第3薄膜トランジスタ(thin−film−transistor、TFT)Qh/Ql/Qcをなし、薄膜トランジスタのチャネル(channel)は、各ソース電極173h/173l/173cと各ドレイン電極175h/175l/175cの間の各半導体片154h/154l/154cに形成される。
半導体片154h、154l、154cを含む半導体条片151は、ソース電極173h、173l、173cとドレイン電極175h、175l、175cの間のチャネル領域を除いてはデータ線171、ドレイン電極175h、175l、175cおよびその下部の抵抗性接触部材164l、167と実質的に同じ平面形状を有する。すなわち、半導体片154h、154l、154cを含む半導体条片151にはソース電極173h、173l、173cとドレイン電極175h、175l、175cの間をはじめとしてデータ線171、ドレイン電極175h、175l、175cによって被覆されずに露出した部分がある。
データ線171、ドレイン電極175h、175l、175cの上、および半導体片154h、154l、154cの露出した部分の上には、窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機絶縁物で生成される下部保護膜180pが形成されている。
下部保護膜180p上にはカラーフィルタ230が位置する。カラーフィルタ230は、第1薄膜トランジスタQh、第2薄膜トランジスタQl、および第3薄膜トランジスタQcなどが位置する場所を除いた大部分の領域に位置する。しかしながら、隣接するデータ線171の間に応じて縦方向に長く伸びてもよい。各カラーフィルタ230は例えば赤色、緑色、および青色の3原色などの基本色(primary color)のうちの1つを表示する。
カラーフィルタ230が位置しない領域およびカラーフィルタ230の一部の上には遮光部材(light blocking member)220が位置する。遮光部材220はブラックマトリックス(black matrix)ともよばれて光漏れを防ぐ。遮光部材220はゲート線121および降圧ゲート線123に沿って延びて上下に拡張されており、第1薄膜トランジスタQh、第2薄膜トランジスタQl、および第3薄膜トランジスタQcなどが位置する領域を覆う第1遮光部材220aと、データ線171に沿って伸びている第2遮光部材220bとを含む。遮光部材220上には間隔材325が形成されている。図に示してはいないが、間隔材325は互いに高さが異なる複数の間隔材を含んでもよい。また、間隔材325は黒色顔料などを含む着色感光性物質で形成されてもよく、着色感光性物質は正の感光性を有してもよく、断面積に応じて露光後の高さが最高を有した後に再び減少する特徴を有する。また、間隔材325は遮光部材220と同一層で形成されてもよい。本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質によって形成された間隔材は、断面の下部の幅が増加するにつれて露光後の高さが増加し、下部の幅が約25μm〜約35μmのときに最高の高さを有した後、下部面の幅が約35μmよりも大きくなれば露光後の高さが再び減少するという特性を有してもよい。
カラーフィルタ230および遮光部材220上には上部保護膜180qが形成されている。上部保護膜180qはカラーフィルタ230および遮光部材220の剥離を防ぎ、カラーフィルタ230から流入する溶剤(solvent)などの有機物による液晶層3の汚染を抑制し、画面駆動時に生じうる残像のような不良を防ぐ。
下部保護膜180p、遮光部材220、および上部保護膜180qには、第1ドレイン電極175hの幅広端部と第2ドレイン電極175lの幅広端部をそれぞれ露出する複数の第1接触孔185hおよび複数の第2接触孔185lが形成されている。
上部保護膜180q上には複数の画素電極191が形成されている。
図8を参照すれば、各画素電極191は、ゲート線121および降圧ゲート線123を間において分離され、画素領域の列方向に隣接して(図7で各々上と下に)配置された、第1副画素電極191hと第2副画素電極191lを含み、第1副画素電極191hおよび第2副画素電極191lはそれぞれ図9に示す基本電極199またはその変形を1つ以上含んでいる。
以下、図9を参照しながら、基本電極199について詳しく説明する。
図9に示すように、基本電極199の全体的な形状は四角形であり、横幹部193およびこれと直交する縦幹部192からなる十字型幹部を含む。また、基本電極199は横幹部193と縦幹部192によって第1副領域Da、第2副領域Db、第3副領域Dc、および第4副領域Ddに分けられ、各副領域Da〜Ddは複数の第1〜第4微細枝部194a、194b、194c、194dを含む。
図9において、第1微細枝部194aは横幹部193または縦幹部192から左側の上方向に斜めに延びており、第2微細枝部194bは横幹部193または縦幹部192から右側の上方向に斜めに延びている。また、第3微細枝部194cは横幹部193または縦幹部192から左側の下方向に延びており、第4微細枝部194dは横幹部193または縦幹部192から右側の下方向に斜めに延びている。
第1〜第4微細枝部194a、194b、194c、194dはゲート線121a、121bまたは横幹部193と約45度または135度の角度をなす。また、隣接する2つの副領域Da、Db、Dc、Ddの微細枝部194a、194b、194c、194dは互いに直交する。
微細枝部194a、194b、194c、194dの幅は、例えば2.5μm〜5.0μmであり、一副領域Da、Db、Dc、Dd内において隣接する微細枝部194a、194b、194c、194dの間隔は、例えば2.5μm〜5.0μmである。
本発明の他の一実施形態によれば、微細枝部194a、194b、194c、194dの幅は横幹部193または縦幹部192に近いほど広く、1つの微細枝部194a、194b、194c、194dにおいて幅が最も広い部分と最も狭い部分の差は、例えば0.2μm〜1.5μmである。
第1副画素電極191hおよび第2副画素電極191lは外郭を囲む外郭幹部を含むが、外郭幹部の縦部はデータ線171に沿って伸び、データ線171と第1副画素電極191hおよび第2副画素電極191lの間の容量性結合、すなわちカップリング(capacitive coupling)を防ぐ。
第1副画素電極191hおよび第2副画素電極191lは、第1接触孔185hおよび第2接触孔185lを介してそれぞれ第1ドレイン電極175hおよび第2ドレイン電極175lからデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された第1副画素電極191hおよび第2副画素電極191lは、共通電極表示板200の共通電極270と共に電場を生成することによって2つの電極191、270の間の液晶層3の液晶分子の方向を決定する。このように決定された液晶分子の方向に応じて液晶層3を通過する光の輝度が異なる。
第1〜第4微細枝部194a、194b、194c、194dの辺は電場を歪曲し、液晶分子31の傾斜方向を決定する水平成分を生成する。電場の水平成分は第1〜第4微細枝部194a、194b、194c、194dの辺にほぼ平行する。したがって、図7に示すように、液晶分子31は微細枝部194a、194b、194c、194dの長手方向に平行な方向に傾く。画素電極191は微細枝部194a、194b、194c、194dの長さ方向が互いに異なる4つの副領域Da〜Ddを含むので、液晶分子31が傾く方向は約4方向となり、液晶分子31の配向方向が異なる4つのドメインが液晶層3に形成される。このように液晶分子が傾く方向を多様にすれば、液晶表示装置の基準視野角が大きくなる。
第1副画素電極191hと共通電極270はその間の液晶層3と共に第1液晶キャパシタClchをなし、第2副画素電極191lと共通電極270はその間の液晶層3と共に第2液晶キャパシタClclをなし、第1および第2薄膜トランジスタQh、Qlがターンオフした後にも印加された電圧を維持する。
第1および第2副画素電極191h、191lは維持電極129をはじめとする維持電極線125と重畳して第1および第2ストレージキャパシタCsth、Cstlをなし、第1および第2ストレージキャパシタCsth、Cstlはそれぞれ第1および第2液晶キャパシタClch、Clclの電圧維持能力を強化する。
容量電極126と第3ドレイン電極175cの幅広端部177cは、ゲート絶縁膜140と第4半導体片157、第4島型抵抗性接触部材167を間において互いに重畳して降圧キャパシタCstdをなす。本発明の他の実施形態において、降圧キャパシタCstdをなす容量電極126と第3ドレイン電極175cの幅広端部177cの間に配置されている第4半導体片157、第4島型抵抗性接触部材167は除去される。
画素電極191、露出した上部保護膜180q上には下部配向膜(図示せず)が形成されている。下部配向膜は例えば垂直配向膜である。
次に上部表示板200について説明する。
第1基板210上に共通電極270が形成されている。共通電極270上には上部配向膜(図示せず)が形成されている。上部配向膜は例えば垂直配向膜である。
下部表示板100および上部表示板200の外側面には各々偏光板(polarizer)(図示せず)が備えられているが、2つの偏光板の透過軸は直交しており、一方の透過軸はゲート線121に対して平行していることが好ましい。
液晶層3は負の誘電率異方性を有し、液晶層3の液晶分子は電場がない状態でその長軸が2つの表示板100、200の表面に対して垂直をなすように配向されている。したがって、電場がない状態で入射光は直交する偏光板を通過できずに遮断される。
上述したように、データ電圧が印加された第1副画素電極191hおよび第2副画素電極191lは、共通電極表示板200の共通電極270と共に電場を生成することにより、電場がない状態で2つの電極191、270の表面に対して垂直をなすように配向されていた液晶層3の液晶分子が、2つの電極191、270の表面に対して水平方向に向かって横になり、液晶分子の横になる程度に応じて液晶層3を通過する光の輝度が異なる。
上述したように、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材は黒色顔料などを含む着色感光性物質で構成されてもよく、着色感光性物質は正の感光性を有してもよく、断面積に応じて高さが最高を有した後に再び減少する特徴を有してもよい。また、間隔材は遮光部材と同一層で構成されてもよい。本発明の実施形態に係る液晶表示装置の間隔材をなす着色感光性物質によって形成された間隔材は、下部面の幅が増加するほど高さが増加した後、下部面の幅が約25μm〜約35μmのときに最高の高さを有した後、下部面の幅が約35μmよりも大きくなれば高さは再び減少する特性を有してもよい。
上述した液晶表示装置の構造は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置用間隔材を含む液晶表示装置の一例に過ぎず、図1〜図5に示す本発明の実施形態に係る液晶表示装置用間隔材のすべての特徴は、フォトリソグラフィ(photolithography)工程を経て形成される間隔材を含むすべての種類の液晶表示装置に適用されてもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
3 液晶層
31 液晶分子
100 下部表示板
110 第1基板
121 ゲート線
123 降圧ゲート線
124h、124l、124c 第1、第2、第3ゲート電極
125 維持電極線
126 容量電極
127 横部
128 縦部
129 維持電極
140 ゲート絶縁膜
151 半導体条片
154h、154l、154c、157 第1、第2、第3、第4半導体片
164b、167 第2、第4島型抵抗性接触部材
171 データ線
173h、173l、173c 第1、第2、第3ソース電極
175h、175l、175c 第1、第2、第3ドレイン電極
177c 第3ドレイン電極の幅広端部
180p、180q 下部、上部保護膜
185h、185l 第1、第2接触孔
191 画素電極
191h、191l 第1、第2副画素電極
192 縦幹部
193 横幹部
194a、194b、194c、194d 第1〜第4微細枝部
199 基本電極
200 上部表示板(共通電極表示板)
210 第2基板
220 遮光部材
220a、220b 第1、第2遮光部材
230 カラーフィルタ
270 共通電極
325 間隔材
325a、325b、325c 第1、第2、第3間隔材

Claims (28)

  1. 互いに対向する第1基板および第2基板、
    前記第1基板上に配置されており、互いに異なる高さを有する第1間隔材および第2間隔材、および
    前記第1基板および第2基板の間に注入されており、複数の液晶分子を含む液晶層、を含み、
    前記第1間隔材と前記第2間隔材は、感光性物質からなり、前記第1間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第1幅に規定することにより決定され、前記第2間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第2幅に規定することにより決定され、
    前記感光性物質は、露光後に形成される間隔材の下部の幅が所定の大きさに行くほど間隔材の高さが高くなり、前記所定の大きさで間隔材の高さが最大になり、露光後に形成される間隔材の下部の幅が前記所定の大きさからより大きくなるに従い再び間隔材の高さは減少する性質を有するものであり、
    前記第1間隔材及び前記第2間隔材のうち、高さの高い間隔材は30μm〜35μmの下部の幅を有し、高さの低い間隔材は35μmより大きい下部の幅を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第1間隔材と前記第2間隔材は黒色顔料を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記第1間隔材と前記第2間隔材は同一物質を含む、ことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記第1間隔材と前記第2間隔材の高低差は0.4μm以上である、ことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
  5. 前記第1基板上に配置されている遮光部材をさらに含み、
    前記第1間隔材および前記第2間隔材は前記遮光部材と同一層からなる、ことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
  6. 前記第1間隔材および前記第2間隔材のうちで高さが高い間隔材は30μm〜35μmの下部幅を有する、ことを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記第1基板上に配置されており、前記第1間隔材および前記第2間隔材と異なる高さを有する第3間隔材をさらに含み、
    前記第3間隔材は、感光性物質からなり、前記第3間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第3幅に規定することにより決定され、
    前記感光性物質は、露光後に形成される間隔材の下部の幅が所定の大きさに行くほど間隔材の高さが高くなり、前記所定の大きさで間隔材の高さが最大になり、露光後に形成される間隔材の下部の幅が前記所定の大きさからより大きくなるに従い再び間隔材の高さは減少する性質を有するものであることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
  8. 前記感光性物質は正の感光性を有する、ことを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
  9. 前記第1間隔材と前記第2間隔材は同一物質を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  10. 前記第1間隔材と前記第2間隔材の高低差は0.4μm以上である、ことを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
  11. 前記第1基板上に配置されている遮光部材をさらに含み、
    前記第1間隔材および前記第2間隔材は前記遮光部材と同一層からなる、ことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  12. 前記第1間隔材および前記第2間隔材のうちで高さが高い間隔材は30μm〜35μmの下部幅を有する、ことを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置。
  13. 前記第1基板上に配置されており、前記第1間隔材および前記第2間隔材と異なる高さを有する第3間隔材をさらに含み、
    前記第3間隔材は、感光性物質からなり、前記第3間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第3幅に規定することにより決定され、
    前記感光性物質は、露光後に形成される間隔材の下部の幅が所定の大きさに行くほど間隔材の高さが高くなり、前記所定の大きさで間隔材の高さが最大になり、露光後に形成される間隔材の下部の幅が前記所定の大きさからより大きくなるに従い再び間隔材の高さは減少する性質を有するものであることを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置。
  14. 前記感光性物質は正の感光性を有する、ことを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
  15. 前記第1間隔材と前記第2間隔材の高低差は0.4μm以上である、請求項1に記載の液晶表示装置。
  16. 前記第1間隔材および前記第2間隔材のうちで高さが高い間隔材は30μm〜35μmの下部幅を有する、ことを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置。
  17. 前記第1基板上に配置されており、前記第1間隔材および前記第2間隔材と異なる高さを有する第3間隔材をさらに含み、
    前記第3間隔材は、感光性物質からなり、前記第3間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第3幅に規定することにより決定され、
    前記感光性物質は、露光後に形成される間隔材の下部の幅が所定の大きさに行くほど間隔材の高さが高くなり、前記所定の大きさで間隔材の高さが最大になり、露光後に形成される間隔材の下部の幅が前記所定の大きさからより大きくなるに従い再び間隔材の高さは減少する性質を有するものであることを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置。
  18. 前記感光性物質は正の感光性を有する、ことを特徴とする請求項17に記載の液晶表示装置。
  19. 前記第1基板上に配置されている遮光部材をさらに含み、
    前記第1間隔材および前記第2間隔材は前記遮光部材と同一層からなる、ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  20. 前記第1間隔材および前記第2間隔材のうちで高さが高い間隔材は30μm〜35μmの下部幅を有する、ことを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置。
  21. 前記第1基板上に配置されており、前記第1間隔材および前記第2間隔材と異なる高さを有する第3間隔材をさらに含み、
    前記第3間隔材は、感光性物質からなり、前記第3間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第3幅に規定することにより決定され、
    前記感光性物質は、露光後に形成される間隔材の下部の幅が所定の大きさに行くほど間隔材の高さが高くなり、前記所定の大きさで間隔材の高さが最大になり、露光後に形成される間隔材の下部の幅が前記所定の大きさからより大きくなるに従い再び間隔材の高さは減少する性質を有するものであることを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置。
  22. 前記感光性物質は正の感光性を有する、ことを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置。
  23. 前記第1間隔材および前記第2間隔材のうちで高さが高い間隔材は30μm〜35μmの下部幅を有する、ことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  24. 前記第1基板上に配置されており、前記第1間隔材および前記第2間隔材と異なる高さを有する第3間隔材をさらに含み、
    前記第3間隔材は、感光性物質からなり、前記第3間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第3幅に規定することにより決定され、
    前記感光性物質は、露光後に形成される間隔材の下部の幅が所定の大きさに行くほど間隔材の高さが高くなり、前記所定の大きさで間隔材の高さが最大になり、露光後に形成される間隔材の下部の幅が前記所定の大きさからより大きくなるに従い再び間隔材の高さは減少する性質を有するものであることを特徴とする請求項23に記載の液晶表示装置。
  25. 前記感光性物質は正の感光性を有する、ことを特徴とする請求項24に記載の液晶表示装置。
  26. 前記第1基板上に配置されており、前記第1間隔材および前記第2間隔材と異なる高さを有する第3間隔材をさらに含み、
    前記第3間隔材は、感光性物質からなり、前記第3間隔材の高さは、高さ方向の断面における前記第1基板と接する下部の幅を所定の第3幅に規定することにより決定され、
    前記感光性物質は、露光後に形成される間隔材の下部の幅が所定の大きさに行くほど間隔材の高さが高くなり、前記所定の大きさで間隔材の高さが最大になり、露光後に形成される間隔材の下部の幅が前記所定の大きさからより大きくなるに従い再び間隔材の高さは減少する性質を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  27. 前記感光性物質は正の感光性を有する、ことを特徴とする請求項26に記載の液晶表示装置。
  28. 前記感光性物質は正の感光性を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
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