(57)【要約】【課題】本発明は高速応答が可能なようにした垂直配向モードの液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明の垂直配向モードの液晶表示装置は、所定距離をおいて対向配置された下部基板及び上部基板と、該上下部基板との間に介在されて誘電率異方性が負である液晶により構成された液晶層と、前記下部基板の内側面上に薄膜トランジスターを覆うように塗布され、その表面にムカデ（ｃｅｎｔｉｐｅｄｅｓ）模様の突起が形成されたレジン層と、前記突起上に形成され、かつ画素領域の全体に配置されるように形成された画素電極と、前記上部基板の内側面上に形成された相対電極と、前記画素電極と液晶層との間及び相対電極と液晶層との各間に介在された垂直配向膜と、及び前記上下部基板の各外側面の偏光軸が相互交差するように付着された偏光板を含むことを特徴とする。【選択図】　　　　　図５
2004038166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定距離をおいて対向配置された下部基板及び上部基板と、前記上下部基板の間に介在されて誘電率異方性が負である液晶により構成された液晶層と、
前記下部基板の内側面上に薄膜トランジスターを覆うように塗布され、その表面にムカデ模様の突起が形成されたレジン層と、
前記突起上に形成され、かつ画素領域の全体に配置されるように形成された画素電極と、
前記上部基板の内側面上に形成された相対電極と、
前記画素電極と液晶層との間及び相対電極と液晶層との各間に介在された垂直配向膜と、並びに前記上下部基板の各外側面に偏光軸を相互交差するように付着させた偏光板とを含むことを特徴とする垂直配向モードの液晶表示装置。
【請求項２】
前記ムカデ模様の突起は中心部の突起が５μｍ以下の幅で形成され、その両側に配列される各外郭突起は４〜２５μｍの間隔を有するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の垂直配向モードの液晶表示装置。
【請求項３】
前記画素電極は隣り合う画素電極間の間隔が１０μｍ以下になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の垂直配向モードの液晶表示装置。
【請求項４】
前記突起とその上に形成された画素電極の積層構造物はマルチ・ドメインの形成が可能なように単位画素内にかぎ型模様に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の垂直配向モードの液晶表示装置。
【請求項５】
前記上下部基板と偏光板との間に設置された位相補償板をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直配向モードの液晶表示装置。
【請求項６】
前記位相補償板は一軸または二軸位相補償板であり、前記一軸位相補償板は位相遅延値が４０〜８００ｎｍ領域を含み、前記二軸位相補償板は位相遅延値が１５０〜２５０ｎｍの領域を含むことを特徴とする請求項５に記載の垂直配向モードの液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶の誘電率異方性が−２〜−１０であることを特徴とする請求項１に記載の垂直配向モードの液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶層の厚さは２〜６μｍであり、液晶層の厚さと液晶の屈折率異方性の積は２００〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の垂直配向モードの液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、詳しくは、高速応答が可能な垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、垂直配向モードの液晶表示装置は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置の狭い視野角及び応答速度特性を改善するために提案された。
【０００３】
このような垂直配向モードの液晶表示装置は、液晶駆動電極有する上下部基板間に誘電率異方性が負である液晶により構成された液晶層が介在され、前記各上下部基板の対向面に垂直配向膜を設置して、各上下部基板の対向面の背面に偏光軸が互いに交差するように偏光板を付着した構造を有する。
【０００４】
しかし、このような垂直配向モードの液晶表示装置は、液晶分子が棒状を有することに関連して屈折率異方性を有し、これによって、視野角が異なれば画質が相異する。例えば、電界が形成される以前に、液晶分子がすべて基板に垂直で並んでいるため、画面の正面視は完全なダーク状態を示すが、側面視では光が漏洩して画質の低下を招来する。
【０００５】
したがって、液晶屈折率異方性による画質の低下を補償するため、電場を歪曲させて液晶分子を４方向に配向させ、これを通じて、画質を向上させる方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許　６，２８８，７６２号
【０００７】
例えば、電場を歪曲させるための手段として、突起を形成させる方法が米国特許６，２８８，７６２号に提案され、その構造は図１に示すとおりである。
図１で図示したように、下部基板１１と上部基板１２は液晶分子１３の介在下に対向配置されており、前記下部基板１１と上部基板１２の各対向面に突起１４が形成されている。
【０００８】
このような構造において、電界の形成時、突起１４の付近で電場が歪曲して、液晶分子１３が対称となる方向に配向され、その結果、液晶のマルチ・ドメインが形成されて、液晶の屈折率異方性に起因する画質の低下が補償される。
【０００９】
また、電場を歪曲させるための他の方法として、突起の代りにスリット構造の液晶駆動電極を具備させる方法が提案され、このスリット構造の液晶駆動電極は図２に示すとおりであり、その原理は突起構造とほぼ同様である。図２中、符号２０はスリット構造の液晶駆動電極を示す。
【００１０】
しかし、突起またはスリット構造を利用した垂直配向モードの液晶表示装置は、電界の形成時に、突起やスリット部分で液晶分子が横方向に配列し始めて時間の経過にしたがって残りの部分も液晶分子が横方向に配列されるために、このような現象により突起とスリットとの間の間隔があまり大きいと、応答時間が長くなる。
【００１１】
したがって、このような課題を改善するために、くし歯状（Ｊａｇｇｅｄ）の液晶駆動電極が富士通株式会社から２００１年ＳＩＤ　Ｄｉｇｅｓｔ　１０６６頁に提案され、その構造は図３に示すとおりである。図３中、符号３０はくし歯状の液晶駆動電極を示す。
【００１２】
この構造によると、応答速度を改善することができるものとして知られている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記くし歯状の液晶駆動電極が適用された垂直配向モードの液晶表示装置は応答速度を改善することができる反面、電極のない部分で電界の発生がなく、液晶分子の動きが遅れる現象が発生し、これにより、応答時間が遅れることはもちろん、線状格子欠陥（ｄｉｓｃｌｉｎａｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ）の発生による画質の低下をきたすという課題がある。
【００１４】
図４は図３のＩＶ−ＩＶ線の断面をシミュレーションした図面であり、図示されたように、電圧の印加時に電極がない部分での初期透過率の増加が遅いことを見ることができる。
【００１５】
したがって、本発明は前記のような課題を解決するために案出されたもので、高速応答が可能でありながら、線状格子欠陥の発生による画質の低下を防止できる垂直配向モードの液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するために、本発明は、所定距離をおいて対向配置された下部基板及び上部基板と、該上下部基板との間に介在されて誘電率異方性が負である液晶により構成された液晶層と、前記下部基板の内側面上に薄膜トランジスターを覆うように塗布され、その表面にムカデ（ｃｅｎｔｉｐｅｄｅｓ）模様の突起が形成されたレジン層と、前記突起上に形成され、かつ画素領域の全体に配置されるように形成された画素電極と、前記上部基板の内側面上に形成された相対電極と、前記画素電極と液晶層との間及び相対電極と液晶層との各間に介在された垂直配向膜と、並びに前記上下部基板の各外側面に偏光軸が相互交差するように付着された偏光板とを含む垂直配向モードの液晶表示装置を提供する。
【００１７】
ここで、前記ムカデ模様の突起は中心部の突起が５μｍ以下の幅で形成され、その両側に配列される各外郭突起は４〜２５μｍの間隔を有するように形成される。また、前記画素電極は隣り合う画素電極間の間隔が１０μｍ以下になるように形成される。しかも、前記突起とその上に形成された画素電極の積層構造物はマルチ・ドメインの形成が可能なように単位画素内にかぎ型模様に形成される。
【００１８】
本発明によると、下部基板にムカデ模様の突起を形成した後、この突起上に画素電極を形成させることによって応答時間を速く制御することができ、したがって、線状格子欠陥の発生を抑制することができる。
【００１９】
以上のような本発明の目的と別の特徴及び長所などは次ぎに参照する本発明の好適な実施例に対する以下の説明から明確になるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面に基づいて本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。本発明による垂直配向モードの液晶表示装置は、図示しなかったが、ＩＴＯ材質の各液晶駆動電極、すなわち、画素電極と相対電極が具備された下部基板及び上部基板が誘電率異方性が負である数個の液晶により構成された液晶層の介在下に合着され、前記下部基板と液晶層との間及び上部基板と液晶層との各間に垂直配向膜が介在され、そして、基板等の対向面の背面各々に偏光板が偏光軸を相互交差するように付着された構造を有する。
【００２１】
このような本発明による垂直配向モードの液晶表示装置において、前記ＩＴＯでなされた画素電極はスリット構造でなく、液晶に可能なかぎり広い面積の力がおよぶことができるように画素領域の全体に配置され、また、スリットの機能ができる突起が下部基板にさらに具備される。
【００２２】
図５ないし図７は本発明の実施例による垂直配向モードの液晶表示装置を詳細に説明する図面であり、ここで、図５は下部基板での電極構造を図示した平面図であり、図６は図５のＡ−Ａ線による断面図であり、図７は図５のＢ−Ｂ線による断面図である。
【００２３】
図示されたように、本発明による垂直配向モードの液晶表示装置での下部基板は画素領域に突起５２を具備し、前記下部基板での液晶駆動電極、すなわち、ＩＴＯでなされた画素電極５４は前記突起５２上に形成される。
【００２４】
ここで、前記突起５２は望ましくはムカデ（ｃｅｎｔｉｐｅｄｅｓ）模様で形成され、このようなムカデ模様の突起５２は薄膜トランジスターが形成された下部基板上に保護膜としてレジン層５０を塗布した後、前記レジン層５０のＵＶ露光及び現像することを通じて形成される。
【００２５】
また、前記画素電極５４は突起を含んだレジン層５０上にＩＴＯを蒸着した後、これを蝕刻することを通じて形成され、前記画素電極５４上に垂直配向膜を塗布して下部基板を完成する。
【００２６】
このように画素領域にムカデ模様の突起を具備しながら画素電極が画素領域の全体に配置される場合、液晶のドメイン形成が容易で屈折率異方性に起因する画質の低下を補償することができるだけでなく、画素領域の全体で液晶に力を作用させることができるために液晶の応答時間を速く制御できる。
【００２７】
特に、前記突起の屈曲を利用して電場が歪曲される方向を設定して、これを利用して突起の方向と同じ方向になるように電極を作ると、さらに円滑に液晶を制御できるようになる。
【００２８】
反面、電極の方向と液晶が制御される方向が互いに反対方向になると、液晶の線状格子欠陥がこれら二つの力が平衡になる位置で発生するようになって、この時、前記線状格子欠陥が望まない位置に発生する場合、透過率が減少し、また、両側で反対方向に二つの力が作用されるために、互いの動きに妨害要素になって応答時間が遅れる結果を生じるようになる。
【００２９】
したがって、本発明はムカデ模様の突起を形成することにおいて、中心部の突起は５μｍ以下の幅で長く形成し、その両側に配列される外郭の各突起は４〜２５μｍの間隔を有するように形成する。また、本発明は前記ムカデ模様の突起上にＩＴＯ材質の画素電極を形成することにおいて、隣り合う各画素電極の間の間隔が１０μｍ以下になるように調節する。
【００３０】
このような本発明による電極構造によると、液晶駆動電極への電圧印加時の液晶の応答速度を速く制御でき、したがって、初期透過率を向上させることができるようになる。また、線状格子欠陥の発生を抑制できるために、画質の低下も防止できる。
【００３１】
図８は図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面をシミュレーションした図面であり、図示されたように、電圧印加時の初期透過率の増加が図４のそれに比べて相対的に速いことを理解することができる。
【００３２】
一方、本発明の垂直配向モードの液晶表示装置は偏光板と下部基板との間及び上部基板と偏光板との間に位相補償板（ｐｈａｓｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｐｌａｔｅ）を設置でき、このような位相補償板のｘ、ｙ、ｚ方向に対する位相遅延値（Ｒｔｈ）は下記の式１から求める。
【数１】
Ｒｔｈ＝［（ｎｘ＋ｎｙ）／２ｎｚ］×ｄ　・・・・・（式１）
【００３３】
ここで、一軸の位相補償板を使用する場合、望ましくは位相遅延値（Ｒｔｈ）は４０〜８００ｎｍの領域を含み、また二軸の位相補償板を使用する場合、望ましくは位相遅延値（Ｒｔｈ）は１５０〜２５０ｎｍの領域を含む。
【００３４】
また、液晶の誘電率異方性は−２〜−１０になるようにすることが望ましく、液晶層の厚さは２〜６μｍで設定することが望ましく、そして、液晶層の屈折率異方性と厚さの積（ｄ×Δｎ）は２００〜５００ｎｍになるようにすることが望ましい。
【００３５】
図９は本発明の他の実施による垂直配向モードの液晶表示装置を説明する図面である。
この実施例によると、下部基板での突起５２及びＩＴＯ材質の画素電極５４は単位画素内にジグザグ（ｚｉｇ　ｚａｇ）形態のかぎ型模様に形成することができる。
【００３６】
この場合、マルチ・ドメインの形成が可能であり、それで、より安定した液晶配向を成し遂げることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明は下部基板にムカデ（ｃｅｎｔｉｐｅｄｅｓ）模様の突起を形成しながら前記突起上にＩＴＯでなされた液晶駆動電極を形成することによって、液晶を速く制御できることはもちろんのこと、線状格子欠陥の発生を抑制でき、これにより、高速応答、広視野角、高輝度及び高画質の表示画面を実現することができる。
【００３８】
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で多様に変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の突起を利用した垂直配向モードの液晶表示装置を説明する図面である。
【図２】従来の垂直配向モードの液晶表示装置での液晶駆動の電極構造を説明する図面である。
【図３】同じく、従来の垂直配向モードの液晶表示装置での液晶駆動の電極構造を説明する図面である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線の断面をシミュレーションした図面である。
【図５】本発明の実施例による垂直配向モードの液晶表示装置を説明する図面である。
【図６】同じく、本発明の実施例による垂直配向モードの液晶表示装置を説明する図面である。
【図７】同じく、本発明の実施例による垂直配向モードの液晶表示装置を説明する図面である。
【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面をシミュレーションした図面である。
【図９】本発明の他の実施例による垂直配向モードの液晶表示装置を説明する図面である。
【符号の説明】
５０　レジン層
５２　突起
５４　画素電極
【図１】
2004038166.tif 000003
【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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