(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に形成されているゲート線と、
前記第１基板上に形成されている画素電極と、
前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第２基板上に形成されている共通電極と、
前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記ゲート線に対して斜めの方向に伸びている第１部分と、前記第１部分の一端から斜めの方向に伸びている第２部分と、前記第１部分から延長された第４部分と、前記第２部分から延長された第５部分とを含む第１ドメイン制御手段と、
前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記ゲート線と実質的に平行な方向に伸びている第３部分を含む第２ドメイン制御手段と、
を含み、
前記第４部分と前記第５部分は前記ゲート線と実質的に垂直をなす方向に伸びており、
前記第４部分と前記第５部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１部分と前記第２部分を前記第１基板上に投影して得られる２次元パターンが横転Ｖ字状をなすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第４部分及び前記第５部分はそれぞれ前記第１部分と前記第２部分から遠くなるほど幅が狭くなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１ドメイン制御手段は、前記第１部分と実質的に平行な第６部分と、前記第２部分と実質的に平行な第７部分とを含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１ドメイン制御手段は、前記第６部分から延長された第８部分と、前記第７部分から延長された第９部分とを含み、前記第８部分と前記第９部分は前記ゲート線と実質的に垂直になる方向に伸びていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１ドメイン制御手段は、前記第１部分の前記一端から延長される第１０部分をさらに含み、前記第１０部分は前記ゲート線と実質的に平行であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第８部分と前記第９部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１ドメイン制御手段は前記共通電極上に形成されている突起であり、前記第２ドメイン制御手段は前記画素電極が有している切開部であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１ドメイン制御手段は、前記第１部分と実質的に平行な第６部分と、前記第２部分と実質的に平行な第７部分と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。
【請求項１０】
前記第１ドメイン制御手段は、前記第６部分から延長された第８部分と、前記第７部分から延長された第９部分とを含み、前記第８部分と前記第９部分は前記ゲート線と実質的に垂直になる方向に伸びていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第８部分と前記第９部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第１ドメイン制御手段は前記共通電極上に形成されている突起であり、前記第２ドメイン制御手段は前記画素電極が有している切開部であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第１ドメイン制御手段は前記共通電極上に形成されている突起であり、前記第２ドメイン制御手段は前記画素電極が有している切開部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。
【請求項１４】
第１基板と、
前記第１基板上に形成されているゲート線と、
前記第１基板上に形成されている画素電極と、
前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第２基板上に形成されている共通電極と、
前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記ゲート線に対して斜めの方向に伸びている第１部分と、前記第１部分の一端から斜めの方向に伸びている第２部分と、前記第１部分から延長された第６部分と、前記第２部分から延長された第７部分とを含む第１ドメイン制御手段と、
前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記ゲート線と実質的に平行な方向に伸びている第３部分、前記第１部分と実質的に平行な第４部分、及び前記第２部分と実質的に平行な第５部分を含む第２ドメイン制御手段と、
を含み、
前記第６部分と前記第７部分は前記ゲート線と実質的に垂直をなす方向に伸びており、
前記第６部分と前記第７部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
前記第６部分及び前記第７部分はそれぞれ前記第１部分と前記第２部分から遠くなるほど幅が狭くなることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記第１ドメイン制御手段は前記第１部分と実質的に平行な第８部分と、前記第２部分と実質的に平行な第９部分とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記第１ドメイン制御手段は前記第８部分から延長された第１０部分と、前記第９部分から延長された第１１部分とを含み、前記第１０部分と前記第１１部分は前記ゲート線と実質的に垂直になる方向に伸びていることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記第１０部分と前記第１１部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっていることを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
前記第１ドメイン制御手段は、前記第１部分の前記一端から延長される第１２部分をさらに含み、前記第１２部分は前記ゲート線と実質的に平行であることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
前記第１ドメイン制御手段と前記第２ドメイン制御手段は相互交互に配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
前記第１ドメイン制御手段は前記共通電極上に形成されている突起であり、前記第２ドメイン制御手段は前記画素電極が有している切開部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。
【請求項２２】
前記第１ドメイン制御手段は前記第１部分と実質的に平行な第８部分と、前記第２部分と実質的に平行な第９部分とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項２３】
前記第１ドメイン制御手段は前記第８部分から延長された第１０部分と、前記第９部分から延長された第１１部分とを含み、前記第１０部分と前記第１１部分は前記ゲート線と実質的に垂直になる方向に伸びていることを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示装置。
【請求項２４】
前記第１０部分と前記第１１部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっていることを特徴とする請求項２３に記載の液晶表示装置。
【請求項２５】
前記第１ドメイン制御手段と前記第２ドメイン制御手段は相互交互に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置。
【請求項２６】
前記第１ドメイン制御手段は前記共通電極上に形成されている突起であり、前記第２ドメイン制御手段は前記画素電極が有している切開部であることを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置。
【請求項２７】
前記第１ドメイン制御手段と前記第２ドメイン制御手段は相互交互に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項２８】
前記第１ドメイン制御手段は前記共通電極上に形成されている突起であり、前記第２ドメイン制御手段は前記画素電極が有している切開部であることを特徴とする請求項２７に記載の液晶表示装置。
【請求項２９】
第１基板と、
前記第１基板上に形成されているゲート線と、
前記第１基板上に形成されている画素電極と、
前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第２基板上に形成されている共通電極と、
前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記画素電極の一側と所定の角度をなし延長される第２部分、前記第２部分の一端から延長される第１部分、前記第１部分から延長された第３部分、及び前記第２部分の他の一端から延長される第５部分を含み、
前記第５部分は前記ゲート線と実質的に垂直をなす方向に伸びており、
前記第５部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっている第１ドメイン制御手段と、
を含む液晶表示装置。
【請求項３０】
前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記ゲート線と実質的に平行な第４部分を含む第２ドメイン制御手段を含むことを特徴とする請求項２９に記載の液晶表示装置。
【請求項３１】
前記第２ドメイン制御手段は、前記画素電極の一側と所定の角度をなし延長される第６部分を含むことを特徴とする請求項３０に記載の液晶表示装置。
【請求項３２】
前記第４部分は、前記画素電極の一側と重なっていることを特徴とする請求項３０または３１に記載の液晶表示装置。
【請求項３３】
前記第４部分は前記画素電極の一側と重なっている一端から離れるにつれ、その幅が短くなるか、または前記第４部分の幅は同一であることを特徴とする請求項３０または３１に記載の液晶表示装置。
【請求項３４】
前記第２ドメイン制御手段は、前記画素電極が有している切開部であることを特徴とする請求項３０または３１に記載の液晶表示装置。
【請求項３５】
前記第６部分は前記第２部分と実質的に平行であることを特徴とする請求項３１に記載の液晶表示装置。
【請求項３６】
前記第１部分は、前記ゲート線と実質的に平行であることを特徴とする請求項２９乃至３１のうちのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項３７】
前記第１部分は、前記画素電極の一側と対向する他側に延長されることを特徴とする請求項２９乃至３１のうちのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項３８】
前記第１部分と前記第２部分との間の角度は鈍角であることを特徴とする請求項２９乃至３１のうちのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項３９】
前記第５部分と前記第２部分との間の角度は鈍角であることを特徴とする請求項２９乃至３１のうちのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項４０】
前記第１部分は、第２部分と接続する一端から離れるにつれ、その幅が短くなるか、または、前記第１部分の幅は同一であることを特徴とする請求項２９乃至３１のうちのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項４１】
前記第５部分は、第２部分と接続する他の一端から離れるにつれ、その幅が短くなるか、または前記第５部分の幅は同一であることを特徴とする請求項２９乃至３１のうちのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項４２】
前記第２基板上に形成されるブラックマトリックスを含み、前記第５部分は前記ブラックマトリックスと重なっていることを特徴とする請求項２９乃至３１のうちのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項４３】
前記第１ドメイン制御手段は突起であることを特徴とする請求項２９乃至３４のうちのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は垂直配向液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に一つの画素領域内で液晶分子の配向方向が分割されて広視野角を具現する液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は二枚の基板の間に液晶を注入して、ここに印加する電場の強さを調節して光透過量を調節する構造からなる。
【０００３】
垂直配向ねじれネマチック方式の液晶表示装置は内側に透明電極が形成されている一組の透明基板、二つの透明基板の間の液晶物質、それぞれの透明基板の外側に付着されて光を偏向させる二枚の偏光板からなる。電場を印加しない状態において液晶分子は二つの基板に対して垂直に配向しており、電場を印加すると二つの基板の間に詰められた液晶分子が基板に平行して一定のピッチを有して螺旋状にねじれるようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＶＡＴＮ液晶表示装置の場合、電界が印加されない状態において液晶分子が基板に対して垂直に配向しているため、直交する偏光板を用いる場合電界が印加されない状態において完全に光が遮断できる。すなわち、ノーマリブラックモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ ｍｏｄｅ）においてオフ状態の輝度が非常に低いので、従来のねじれネマチック液晶表示装置に比べて高い対比度を得ることができる。しかし、電界が印加された状態、特に階調電圧が印加された状態においては通常のねじれネマッチクモードと同様に液晶表示装置を見る方向によって光の遅延に大きい差異が生じて視野角が狭いという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は多重分割のためのパターン構造を形成して視野角を拡大し、分割配向のためのパターンを形成する工程を単純化することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は多重分割領域の境界付近においての光漏れ現象を減少させて対比度を向上させる電極及びブラックマトリックス構造を具現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の第１の観点による液晶表示装置においては、第１基板と、前記第１基板上に形成されているゲート線と、前記第１基板上に形成されている画素電極と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第２基板上に形成されている共通電極と、前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記ゲート線に対して斜めの方向に伸びている第１部分と、前記第１部分の一端から斜めの方向に伸びている第２部分と、前記第１部分から延長された第４部分と、前記第２部分から延長された第５部分とを含む第１ドメイン制御手段と、前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記ゲート線と実質的に平行な方向に伸びている第３部分を含む第２ドメイン制御手段と、を含み、前記第４部分と前記第５部分は前記ゲート線と実質的に垂直をなす方向に伸びており、前記第４部分と前記第５部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２の観点による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に形成されているゲート線と、前記第１基板上に形成されている画素電極と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第２基板上に形成されている共通電極と、前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記ゲート線に対して斜めの方向に伸びている第１部分と、前記第１部分の一端から斜めの方向に伸びている第２部分と、前記第１部分から延長された第６部分と、前記第２部分から延長された第７部分とを含む第１ドメイン制御手段と、前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記ゲート線と実質的に平行な方向に伸びている第３部分、前記第１部分と実質的に平行な第４部分、及び前記第２部分と実質的に平行な第５部分を含む第２ドメイン制御手段とを含み、前記第６部分と前記第７部分は前記ゲート線と実質的に垂直をなす方向に伸びており、前記第６部分と前記第７部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の観点による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に形成されているゲート線と、前記第１基板上に形成されている画素電極と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第２基板上に形成されている共通電極と、前記第１基板と前記第２基板のうちの一つに形成されており、前記画素電極の一側と所定の角度をなし延長される第２部分、前記第２部分の一端から延長される第１部分、前記第１部分より延長された第３部分、及び前記第２部分の他の一端から延長される第５部分を含み、前記第５部分は前記ゲート線と実質的に垂直をなす方向に伸びており、前記第５部分は前記画素電極の少なくとも一辺と重なっている第１ドメイン制御手段とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明による液晶表示装置及びその製造方法においては開口パターンを画素電極をパターニングする段階で形成し、突起パターンを形成する以前に保護膜を形成する必要がないので、工程を追加せず四分割垂直配向液晶表示装置を具現することができる。したがって、広視野角が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例による垂直配向液晶表示装置及びその製造方法について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１(Ａ)及び(Ｂ)は垂直配向液晶表示装置において液晶分子の配列を電界が印加されない状態と電界が十分に印加された状態とに分けて図示した図面である。
【００１３】
図１(Ａ)及び(Ｂ)に図示されたように、ガラスや石英などで作られた二つの基盤１、２が互いに対向しており、二つの基板１、２の内側面にはＩＴＯ（ｉｎｄ−ｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの透明導電物質からなる透明電極１２、２２及び配向膜１４、２４が順次に形成されている。二つの基板１、２の間には負の誘電率異方性を有する液晶物質からなる液晶層１００がある。それぞれの基板１、２の外側面には液晶層１００に入射する光及び液晶層１００を透過して出る光を偏向させる偏光板１３、２３がそれぞれ付着されており、下部基板１に付着された偏光板１３の偏向軸Ｂは上部基板２に付着された偏光板２３の偏向軸Ａに対して９０度の角度を成している。配向膜１４はラビング処理することもあり、処理しないこともある。
【００１４】
図１(Ａ)は電界を印加しない場合を示したものであって、液晶層１００の液晶分子３は配向膜１４の配向力によって二つの基板１、２の表面に対して垂直方向に配列されている。この時、下部基板１に付着されている偏光板１３を通過した光は偏光方向が変わらず液晶層１００を通過する。次に、前記光は上部基板２に付着されている偏光板２３によって遮断されてブラック状態を示す。
【００１５】
図１(Ｂ)は電界を十分に印加する場合を示すものであって、液晶分子３は下部基板１から上部基板２に至るまで９０度の角度を成すように螺旋状にねじられているため、液晶分子３の長軸方向が連続的に変化するねじられた構造を有する。ここで、二つの基板１、２に隣接した部分においては印加された電場による力よりは配向膜１４の配向力が強いので、液晶分子３は垂直に配向された元来の状態を維持する。この時、下部基板１が付着された偏光板１３を通過して偏向された光が液晶層１００を通過しながらその偏向軸が液晶分子３の長軸方向のねじれに沿って９０度回転するようになり、したがって、反対側の基板２に付着されている偏光板２３を通過するようになってホワイト状態になる。
【００１６】
一方、電圧が印加された状態においては角度による視野角の依存性が大きく現われる。したがって、垂直配向方式自体では広視野角の効果があるといえないので、単位画素内で領域を分割するか補償フィルムを用いることで視野角を補償することがある。
【００１７】
図２と図３(Ａ)及び(Ｂ)は本発明の第１実施例による垂直配向液晶表示装置において視野角を補償するために提案された構造及び原理を図示したものである。
【００１８】
図２に示したように、下部基板の透明画素電極１５に一方向に長く開口部４が空いており、このような下部基板は透明共通電極２５が前面に形成されている上部基板と対向するように対応される。二つの電極１５、２５に電圧が印加されると液晶分子３は開口部４によって生成されるフリンジフィールドによって開口部４を境界にして左右対称的に配列される。開口部４の代わりに、突起が形成されていても同一な効果を得ることができる。
【００１９】
図３(Ａ)及び(Ｂ)は前記のパターンによって分割配向を具現した場合の液晶分子の配列をそれぞれ図示した断面図である。
【００２０】
先ず、図３(Ａ)を見ると、下部基板１に形成されているＩＴＯ電極１５の一部が除去されて開口パターン４が形成されている。電界を印加しない状態においては図１(Ａ)に示したように液晶分子３は二つの基板１、２に垂直に配列された状態を維持するので、電極がオープンされない時と同一なブラック状態を現す。電界を印加すると、ほとんどの領域においては基板１、２に垂直である電場が形成されるがＩＴＯ電極１５が除去された開口パターン４の付近の電場は二つの基板１、２に対して完全に垂直には形成されない。このようにオープンされた部分の付近に形成される曲がった電場をフリンジフィールド（ｆｒｉｎｇｅ ｆｉｅｌｄ）という。
【００２１】
液晶が負の誘電率異方性を有するため、液晶分子３の配列方向は電場の方向と垂直になろうとする。したがって、このようなフリンジフィールドによってオープンされた開口パターン４付近の液晶分子３の長軸は二つの基板１、２の表面に対して傾いたままねじれるようになる。すると、ＩＴＯ電極がオープンされた部分の中心線を基準に両側で液晶分子の傾く方向が反対になる二つの領域が生じるようになり、二つの領域の光学的特性が互いに補償されて視野角が広がる。
【００２２】
次に、図３(Ｂ)を見ると、下側基板１に山型形状の突起５が形成されており、その上に垂直配向膜１４が形成されている。液晶分子３は垂直配向膜１４の配向力によって表面に対して垂直に配列しようとするので、電界が印加されない状態において突起５の周辺の液晶分子３は突起５の表面に垂直である方向に傾くようになる。
【００２３】
十分な電界が二つの基板１、２の間に印加されると、液晶分子３は電界の方向に対して垂直に配列しようとするので、ねじれて基板１、２に対して平行に配列される。図２と同様に突起５の中心線を基準に両側で液晶分子３の傾く方向が反対になる二つの領域が生じるので、二つの領域の光学的特性が互いに補償されて視野角が広がる。
【００２４】
しかし、上部基板２の端部の表面に位置する液晶分子３´と下部基板１の開口パターン４または突起５の付近に位置する液晶分子３の傾く程度が異なって駆動の際、液晶配列の変動が大きく現われることがある。
【００２５】
液晶配列の変動を小さくして駆動を安定的にするためのパターン構造及び配向原理が図４(Ａ)及び(Ｂ)に図示されている。
【００２６】
図３(Ａ)と同様に、下部基板１に形成されているＩＴＯ画素電極１５の一部が除去された開口パターン４が形成されている。また、上部基板２のＩＴＯ共通電極２５の一部が除去されているが、下部基板１のオープンされた部分とは一定距離をはずれて形成されている。ＩＴＯ画素電極１５と共通電極２５とに電界を印加すると、画素電極１５と共通電極２５とのオープンされた部分の付近ではフリンジフィールドが形成される。
【００２７】
したがって、画素電極１５及び共通電極２５がオープンされた部分の中心線を基準に両側で液晶分子の傾く方向が反対になる二つの領域が生じるようになり、二つの領域の光学的特性が互いに補償されて視野角が広がる。のみならず、上部基板２のオープンされた部分と下部基板２のオープンされた部分との液晶分子３が互いに平行に傾いている。したがって、液晶配列が安定的になり、応答速度においても有利である。
【００２８】
次に、図４(Ｂ)では下側基板１に山型形状の突起５が形成されており、その上に垂直配向膜１４が形成されている。また、上側基板２にも突起５及び垂直配向膜２４が形成されている。前記図４(Ａ)のように、それぞれの突起５を基準に両側で視野角の補償が成されて、液晶分子３が分割された領域内で平行に配列されるので、安定的な配列が成される。
【００２９】
しかし、一つの画素領域が二分割配向された構造であるため、四分割方向に比べて視野角が不完全に補償される問題点を依然として有している。
【００３０】
また、突起パターンを上部及び下部基板に形成した場合、電圧が印加されない時にも突起パターン５の周囲で液晶分子３が完全に垂直配向されず一定の傾斜を有して配列されるので、複屈折現象によって光が漏れる現象が深刻に発生する。したがって、ブラック状態の輝度が増加して対比度が減少する問題点がある。
【００３１】
さらに、図４(Ａ)及び(Ｂ)の構造の液晶表示装置を形成する工程が増加する短所がある。
【００３２】
すなわち、図４(Ａ)でのカラーフィルター基板の場合、ＩＴＯ共通電極２５内に開口パターンを形成するためにはＩＴＯエッチ液を用いた湿式エッチングを実施せねばならず、エッチング工程の間、エッチ液がカラーフィルターに染み入ることがある。カラーフィルター内に染み入るエッチ液はカラーフィルターを汚染するか損傷するため、ＩＴＯ工程以前に有機物質または無機物質の保護膜を追加して覆うべきである。したがって、工程が増加する。
【００３３】
図４(Ｂ)では画素電極及び共通電極を上部及び下部基板にそれぞれ形成した後、その上に突起を形成する工程が追加されるべきである。
【００３４】
前記のように、画素領域の多重分割、対比度、工程の単純化を同時に具現するのは難しい。
【００３５】
図５は本発明の第５乃至１２の実施例による垂直配向液晶表示装置の分割配向を図示した断面図である。
【００３６】
図５に示したように、下部基板１０の上のＩＴＯ画素電極２００には一部が除去された開口部２７０が形成されており、その上には液晶分子３０を基板１０面に垂直に配列するための垂直配向膜２４０が形成されている。上部基板２０には突起パターンが形成されており、突起パターン１７０が下部基板１０の開口部２７０と交互に繰返されて配列されるように二つの基板１０、２０が対応している。二つの基板１０、２０の間には負の誘電率異方性液晶物質３０が注入されている。
【００３７】
また、上部及び下部基板１０、２０の外側面には偏光板１３、２３が付着されている。偏光板１３、２３の透過軸は互いに直角に置かれ、透過軸は突起１７０及び開口部２７０の方向と４５度または９０度になるように置かれる。
【００３８】
また、偏光板１３、２３と基板１０、２０面の間には補償フィルム１３３、２３３がそれぞれ付着されている。この時、二つの基板の中の一つにはａプレート一軸性補償フィルムを、反対側にはｃプレート一軸性補償フィルムを付着するか、ｃプレート一軸性補償フィルムを両側に付着することができる。一軸性補償フィルムの代わりに二軸性補償フィルムを用いることもできるが、この場合は二つの基板の中の一方にだけ二軸性補償フィルムを付着することもできる。補償フィルムの付着方向はａプレートまたは二軸性補償フィルムで屈折率が一番大きい方向、つまり遅い軸が偏光板の透過軸と一致するか直交するように付着する。
【００３９】
前記のような液晶表示装置に電圧が印加されると、画素電極２００の開口部２７０の付近でフリンジフィールドが形成されて開口部２７０を基準に両側で液晶分子３０が対称的に配列され、上部基板の突起パターン１７０を中心に液晶分子３０が両側で対称的に配列されて画素領域が開口部２７０と突起パターンとを中心に分割配向される。
【００４０】
前記のような構造のパターンは従来より単純な工程から形成されるが、製造方法については後に説明する。
【００４１】
前記のように、分割配向をするようになると、配向の形態によって輝度や応答速度、残像などパネルの特性が異なるようになる。したがって、ＩＴＯ電極に形成される開口部や突起などのような分割配向のためのパターンをどのような形態に作るかが重要な問題となる。
【００４２】
本発明の実施例による液晶表示装置は四分割配向領域を一つの画素領域に形成して広視野角を得ることができる液晶表示装置である。
【００４３】
本発明の第５実施例による分割配向のためのパターンが図６に示されている。
【００４４】
カラーフィルター基板に形成された突起パターン１７０と薄膜トラジスタ基板１０との画素電極２００にオープンされた開口パターン２７０は全て画素の縦方向の中央の部分で山型形状に折れた形態で形成されており、二つの基板に形成された突起パターン１７０と開口パターン２７０とは交互に形成されている。このようなパターン１７０、２７０を有する液晶表示装置の場合、画素の中央の折れた位置を中心に下側半分または上側半分に当たる領域の液晶分子は二つの基板に形成された互いに平行したパターンの間で互いに反対する方向に倒れて二分割を得ることができる。そして、画素の中央の折れた位置を中心に下側半分と上側半分とのパターンが中央で折れていてパターンの傾斜方向が反対になっているため、画素全体として見ると、配向が異なる四つの領域が存在するようになって、視野角を広げることができる。
【００４５】
図６に示したような液晶表示装置の一つの画素内のほとんどの領域で液晶分子の方向子は互いに対向するか反対方向に配列されるので、配向が非常に安定的に現われる。
【００４６】
偏光板の一つの透過軸１１１を基準にパターンを見ると、一透過軸１１１に対して上部及び下部両側に４５度角度に開口パターン２７０及び突起パターン１７０が形成されていて液晶分子の方向子が偏光板の透過軸１１１、２２２方向と４５度角度を有するので視野角の特性が向上する。
【００４７】
前記に説明したように、補償フィルムが用いられる場合ａプレートまたは二軸性補償フィルムで屈折率が一番大きい方向が偏光板の透過軸１１１、２２２と一致するか直交するように補償フィルムが付着される。
【００４８】
パターンの中央の部分が折れず直線を形成する場合さらに速い応答速度を得ることができるが、視野角の側面で見ると四分割配向が有利であるため、この二つの要件をできるだけ同時に満足するための方法として提示されたのが本発明の第５実施例による分割配向のためのパターンである。
【００４９】
しかし、この場合山型形状に折れた部分で液晶分子の配列が乱れるようになり、下側基板の画素電極開口パターン２７０と画素電極２００との境界が会う部分が鋭角を成してこの部分でもディスクリネーションが発生する。
【００５０】
図７は図６のａ部分を拡大して示した平面図であって、画素電極開口パターン２７０と画素電極２００との境界が会う部分の液晶分子の配列を示している。
【００５１】
図７に示したようにＡ部分で液晶分子の配列が乱れているため、輝度が低下する現象が現われることもある。また、このような乱れた配列は液晶表示装置に画像を表示するために互いに異なる画素電圧を印加する過程において動くことがあるため、残像の原因になることもある。
【００５２】
図８(Ａ)と(Ｂ)に示された本発明の第６実施例による液晶表示装置は第１実施例で生じるディスクリネーションを無くすことができる構造を有している。
【００５３】
基本的なパターンの形態は第５実施例と類似している。すなわち、カラーフィルター基板に形成された突起パターン１７０と薄膜トランジスタ基板に形成された開口パターン２７０とはすべて画素の横方向の中央の部分で山型形状に折れた形態で形成されており、二つの基板に形成されたパターン１７０、２７０は交互に形成されている。
【００５４】
そして、山型形態に折れた部分の中央を横切るように延長開口パターン２７２と第１枝突起パターン１７２とが形成されており、画素電極２００の境界と突起パターン１７０とが会う地点から開口パターン２７０側へ画素電極２００の端部に沿って第２枝突起パターン１７１が延長されている。このようにすると、上下板のパターンの端部が互いに近くなり、パターンが鈍角に形成されてディスクリネーションを無くすことができる。
【００５５】
第１及び２枝突起パターン１７１、１７２及び延長開口パターン２７２は山型形状に連結される部分からその端部に行くほど厚さが薄くなるように形成するのが好ましく、山型形状のパターン１７、２７の幅は３〜２０μm程度に形成するのが好ましい。また、パターンの間の間隔は５〜１５μmが好ましい。
【００５６】
図９は図８(Ａ)のｂ部分の拡大図であって、第６実施例に追加された枝パターンによって液晶分子が整然と配列されていることが分かる。
【００５７】
本発明の第７実施例では第５実施例の構造で現われるディスクリネーションによる問題を解決するためにディスクリネーションを生じる領域をゲート配線またはブラックマトリックスを用いて遮る。
【００５８】
図１０と１１とはそれぞれ本発明の第７実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板とカラーフィルター基板の平面図である。
【００５９】
図１０に示されたように、走射信号を伝達するゲート線２１０が下辺がない梯形に形成されており、分割配向を形成するためのパターン２７０が梯形の斜辺に位置するゲート線２１０と重なる。すると、金属からなるゲート線２１０が後面光源から入る光を遮断して薄膜トランジスタ基板の画素電極の開口パターン２７０による光漏れや輝度の低下を防止することができる。
【００６０】
次に、図１１に示したように、カラーフィルター基板にはディスクリネーションが発生する領域とカラーフィルター基板側の突起パターン１７０、１７１、１７２が形成された部分を遮るようにブラックマトリックス１１０が形成されている。ディスクリネーションが発生する領域は薄膜トランジスタ基板の開口パターン２７０と画素電極２００の境界領域との間の領域と山型形状のパターン１７０、２７０が折れた部分である。
【００６１】
前記のようなディスクリネーションを遮るためのブラックマトリックスパターンは図１１に示されたように下側基板に画素電極２００が形成されている領域を取り囲む形態で形成されて画素領域を定義している端部と分割配向を形成するためのパターン１７０が形成された部分を遮るために山型形状に形成された部分、山型形状の突起パターン１７０の間で生じるディスクリネーションを遮るために三角形に形成された部分、山型形状のパターン１７０、２７０が折れる部分で生じるディスクリネーションを遮るために画素領域の中央を横切る部分から構成される。
【００６２】
これによって、ディスクリネーションが発生する部分やパターンによって生じる光漏れをブラックマトリックス１１０を用いて遮断することができ、明るい色を表示する時、周辺より暗く現われることから生じる輝度の低下を防止することができるなど対比度が向上する。また、このようにブラックマトリックス１１０を比較的広い面積で形成してもパターンが形成されている部分やディスクリネーションが発生する部分は元来表示に寄与する部分と見ることができないので、開口率が減少する問題は発生しない。
【００６３】
図１２は図１０と１１とに示されたように二つの基板を結合して形成した液晶表示装置の平面図であり、図１３は図１２のXIII−XIII′線に沿って図示した断面図である。
【００６４】
図１２と１３に示されたように、下側基板である薄膜トランジスタ基板１０にはゲート線２１０が下辺のない梯形状に形成されており、その上を絶縁膜２２０が覆っている。絶縁膜の上には画素電極２００が形成されているが、下辺のない梯形状に形成されたゲート線２１０の斜辺と一致する位置に画素電極２００の一部が除去された開口パターンが形成されている。画素電極２００の上には液晶分子を垂直に配向するための垂直配向膜２４０が形成されている。
【００６５】
一方、上側基板であるカラーフィルター基板２０にはブラックマトリックス１１０が画素の外側のみならず、分割配向のための突起パターン１７０が形成される部分とディスクリネーションが発生する部分とを同時に遮るように形成されている。ブラックマトリックス１１０の間の画素領域にはカラーフィルター１２０が形成されており、その上にはＩＴＯなどの透明導電物質からなる共通電極１３０が形成されている。ブラックマトリックス１１０の上の共通電極１３０の上には有機膜または無機膜で突起パターンが形成されている。上側基板に形成された突起パターン１７０はブラックマトリックス１１０と重なるように形成されており、下側基板の開口パターン２７０と平行するように交代に形成されている。突起パターン１７０が形成されている共通電極の上にも垂直配向膜１４０が形成されている。
【００６６】
二つの基板１０、２０の外側面には透過軸が互いに直交するように偏光板１３、２３がそれぞれ付着されている。補償フィルム２３３、１３３がさらに付着されていることもある。
【００６７】
二つの基板の間には負の誘電率異方性を有する液晶物質３０が注入されており、二つの基板１０、２０に形成されている垂直配向膜１４０、２４０の配向力によって二つの基板１０、２０に対して垂直に配向されており、突起パターン１７０の周辺の液晶分子は突起パターン１７０の表面に対して垂直の状態で配列されている。
【００６８】
ゲート線は通常の方法と同様に直線に形成され、下板に分割配向のための開口パターンが形成されている部分もブラックマトリックスを用いて遮ることができる。図１４は本発明の第８実施例による液晶表示装置の平面図である。
【００６９】
ブラックマトリックス１１０が図１２に示された本発明の第７実施例のように画素の外側、上板の突起パターン１７０が形成される部分、ディスクリネーションが発生する部分を遮っており、下板の開口パターン２７０が形成される部分まで遮ることができるように形成されている。
【００７０】
本発明の第８実施例のように、ブラックマトリックスを用いてパターンが形成される部分とディスクリネーションが発生する部分とを遮る場合、ゲート線パターンの変形による影響を考慮しなくてもいいし、追加の工程無しに単純な工程で垂直配向液晶表示装置の視野角を広げながら対比度を向上させることができる。
【００７１】
図１５で図示した本発明の第９実施例においては、画素電極開口パターン２７０と画素電極２００との境界が会う部分で液晶分子の配列が乱れて現われる輝度の低下を防止するために画素電極の模様を変形する。
【００７２】
前記のように、ディスクリネーションが発生する部分は薄膜トランジスタ基板の画素電極２００の開口パターン２７０と画素電極２００との境界が会う部分である。
【００７３】
したがって、本発明の第１０実施例においては画素電極の開口パターン２７０とカラーフィルターの突起パターン１７０との間の画素電極２００の境界が開口パターン２７０と９０度の角度を成すようにする。この時、開口パターン及び突起パターン１７０、２７０の幅は３〜２０μm、パターンの間の間隔は５〜１５μmであるのが好ましい。
【００７４】
一つの画素領域を四分割配向するためのパターンを有する本発明による第１０実施例が図１６に示されている。
【００７５】
図１６に示したように、薄膜トランジスタ基板１０の画素電極には交差部分が９０度であるＸ型開口パターン２８０が形成されており、カラーフィルター基板には突起パターン１７０が形成されている。突起パターン１７０は画素電極の端部領域とＸ型開口パターン２８０と開口パターンとを横切る領域とで分れる。
【００７６】
このような開口パターン２８０と突起パターン１７０とによって液晶の四分割配向がなされ、この時、隣接した領域の液晶分子の方向子は互いに９０度を成す。
【００７７】
二つの偏光板の透過軸５５５、６６６の方向がそれぞれ直角になるように付着する。この時、液晶方向子の方向と透過軸５５５、６６６とは４５度を成すようにするのが好ましい。
【００７８】
図１７及び１８は本発明の第１１及び１２実施例による分割配向パターンを図示した平面図であって、図１７は突起パターンが画素電極の端部と重なるか端部内側に形成されている構造であり、図１８は突起パターンが画素電極の外側に形成されている構造である。
【００７９】
図１７及び１８に図示したように、薄膜トランジスタ基板１０の画素電極２００には十字状の開口パターン２５０が繰返し凹んでおり、カラーフィルター基板には突起パターン１７０が十字状の開口パターン２５０の外側を取り囲む形態で形成されている。
【００８０】
このような開口パターン２５０と突起パターン１７０とによって液晶の四分割配向がなされ、この時、連接した領域の液晶分子の方向子は互いに９０度を成す。
【００８１】
この時、十字状の開口パターン２５０は十字パターンが分れる内側のダイヤモンド型の部分２５１とダイヤモンド型部分の四つの角部から延長した枝パターン２５２からなり、枝パターン２５２は内側から外側へ行くほど幅が狭くなる。
【００８２】
突起パターン１７０は開口パターン２５０と斜めに形成されているだけで同一な形態を有するので、開口パターン２５０のダイヤモンド型部分２５１の斜辺と対向する突起パターン１７０の斜辺は互いに平行する。
【００８３】
したがって、二つの基板に形成されたパターンの間で液晶分子は殆ど一定の方向に倒れるようになり、このような方向は既に相当安定的であるため、再配列される過程を経る必要がなくて応答速度は向上する。
【００８４】
この時、二つの基板の偏光板の偏光方向はそれぞれ横方向と縦方向に互いに交差するように付着して偏向方向が液晶方向子の方向と４５度を成すようにするのが好ましい。
【００８５】
また、この時、パターン１７０、２５０の間の幅は３〜２０μm程度に形成し、突起パターン１７０の高さは０．３〜３．０μm程度に形成されるのが好ましい。
【００８６】
パターン１７０、２５０の幅が狭すぎるとフリンジフィールドや突起によって液晶分子が傾く領域が狭くて分割配向の効果を得るのが難しく、反対に広すぎるとパターンによって光が透過されない部分が広くて開口率の減少をもたらす。
【００８７】
また、突起パターン１７０と開口パターン２５０との間の間隔は１０〜５０μmに形成されるのが好ましい。
【００８８】
開口率をさらに向上させるためには突起パターン１７０が画素電極２００の端部と一部重なるか端部の内側に形成されている図１７の実施例よりは画素電極２００の端部の外側に突起パターン１７０が形成されている図１８の実施例を選択するのが好ましい。
【００８９】
では、次に本発明の多重分割パターンを形成するための液晶表示装置の製造方法について説明する。
【００９０】
図１９(Ａ)乃至(Ｅ)はカラーフィフィルター基板の製造方法を工程順に従って図示した断面図である。
【００９１】
先ず、透明な絶縁基板の上にブラックマトリックス１１０を形成して（図１９(Ａ)参照）、カラーフィルターパターン１２０を形成する（図１９(Ｂ)参照）。
【００９２】
その上にＩＴＯ物質で共通電極１３０を全面に形成する（図１９(Ｃ)参照）。
【００９３】
フォトレジストまたはポリイミドなどのような感光性膜を３〜２０μm程度の厚さで共通電極１３０の上に塗布（図１９(Ｄ)参照）、露光、現像した後、焼き付け工程を実施して０．３〜３μm幅の突起パターン１７０を形成する（図１９(Ｅ)参照）。この時、突起パターン１７０がブラックマトリックス１１０と重なるように形成することもできる。
【００９４】
終りに、垂直配向膜１４０を塗布してカラーフィルター基板を完成する。
【００９５】
前記のように、共通電極を一部除去した開口パターンを形成する場合、追加するべきカラーフィルター保護用保護膜形成工程を実施する必要がなく、突起パターン１７０を無機または有機絶縁膜から形成する場合に必要なフォトレジスト除去工程を経る必要がないので工程が単純になる。
【００９６】
図２０(Ａ)乃至(Ｄ)は薄膜トランジスタ基板の製造方法を工程順に図示した断面図である。
【００９７】
透明絶縁基板１０の上にゲート線２１０などのゲート配線を形成し（図２０(Ａ)参照）、その上にゲート絶縁膜２２０を覆った後、半導体層（図示せず）及びデータ配線を形成する工程を実施して薄膜トラジスタを形成する（図２０(Ｂ)参照）。
【００９８】
保護膜（図示せず）を形成し、ＩＴＯのような透明導電物質を積層かつパターニングして画素電極２００を形成する。この段階において、画素電極２００の内部に３〜２０μm幅の開口パターン２７０を形成する（図２０(Ｃ)参照）。
【００９９】
次に、垂直配向膜２４０を塗布して薄膜トランジスタ基板を完成する。
【０１００】
前記のように、薄膜トランジスタ基板の開口パターンは画素電極をパターニングする段階において同時に形成されるので別途の工程が要らない。
【０１０１】
図１９(Ａ)乃至(Ｃ)と図２０(Ａ)乃至(Ｄ)との過程を通じて製作された薄膜トランジスタ基板とカラーフィルター基板を突起パターン１７０と開口パターン２７０とがはずれて位置するように組み立て、二つの基板の間に陰の誘電率異方性を有する液晶を注入した後、透過軸が互いに直交するように偏光板を基板の外側面に付ける。
【０１０２】
この時、偏光板の透過軸は突起パターン１７０及び開口パターン２７０と４５度または９０度の角度を有するように付着する。
【０１０３】
偏光板２３、１３と基板２０、１０との面の間に補償フィルム２３３、１３３を付着する。
【０１０４】
この時、二つの基板の中で一方にはａプレート一軸性補償フィルム２３３を、反対側基板にはｃプレート一軸性補償フィルムを付着するか、ｃプレート一軸性フィルムを両側に付着することができる。一軸性補償フィルムの代わりに一軸性補償フィルムを一方にだけ付着することもできる。補償フィルム２３３、１３３の付着方向はａプレートまたは二軸性補償フィルムで屈折率が一番大きい方向が偏光板の透過軸と一致するか直交するように付着する。
【０１０５】
前記のように、薄膜トランジスタ基板の開口パターン２７０は画素電極２００をパターニングする段階で同時に形成し、カラーフィルター基板の突起パターン１７０を形成する以前に保護膜工程を追加する必要がない。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上のように、本発明による液晶表示装置及びその製造方法においては開口パターンを画素電極をパターニングする段階で形成し、突起パターンを形成する以前に保護膜を形成する必要がないので、工程を追加せず四分割垂直配向液晶表示装置を具現することができる。したがって、広視野角が実現される。
【０１０７】
また、突起パターンと開口パターンとが形成されるところにブラックマトリックスまたはゲート線を対応するか画素電極の構造を変形することによって輝度を高めて対比度を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】垂直配向液晶表示装置において液晶分子の配向をブラックモード及びホワイトモードによって図示した概念図である。
【図２】本発明の第１実施例による液晶表示装置の分割配向のためのパターンの平面図である。
【図３】本発明の第１及び２実施例による垂直配向液晶表示装置の分割配向を図示した断面図である。
【図４】本発明の第３及び４実施例による垂直配向液晶表示装置の分割配向を図示した他の断面図である。
【図５】本発明の第５及び１２実施例による垂直配向液晶表示装置の分割配向を図示した断面図である。
【図６】本発明の第５実施例による垂直配向液晶表示装置の分割配向のためのパターンを図示した平面図である。
【図７】図６のａ部分の拡大図である。
【図８】本発明の第６実施例による垂直配向液晶表示装置の分割配向のためのパターンを図示した断面図である。
【図９】図８(Ａ)のｂ部分の拡大図である。
【図１０】ゲート線の変形された形態を示す平面図である。
【図１１】本発明の第７実施例によるカラーフィルター基板のブラックマトリックス及び突起パターンを示す平面図である。
【図１２】図１０と図１１とを対応させた平面図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII′線に対する断面図である。
【図１４】本発明の第８実施例によるカラー基板のブラックマトリックスを示す平面図である。
【図１５】本発明の第９実施例による画素電極の変形された形態を示す平面図である。
【図１６】本発明の第１０実施例による垂直配向液晶表示装置の分割配向のためのパターンを図示した平面図である。
【図１７】本発明の第１１実施例による垂直配向液晶表示装置の分割配向のためのパターンを図示した平面図である。
【図１８】本発明の第１２実施例による垂直配向液晶表示装置の分割配向のためのパターンを図示した平面図である。
【図１９】本発明の実施例によるカラーフィルター基板の製造方法を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２：基板
３、３０：液晶分子
４、２７０：開口部
５：突起
１２、２２：透明電極
１３、２３：偏光板
１４、２４、２４０：配向膜
１５、２５：電極 
１００：液晶層
１１０：ブラックマトリックス
１１１、２２２、３３３、４４４：透過軸
１２０：カラーフィルタ
１３３、２３３：補償フィルム
１４０、２４０：垂直配向膜
１７０、１７１、１７２：突起パターン
２００：画素電極
２１０：ゲート線
２２０：ゲート絶縁膜
２５１：ダイヤモンド型部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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