説明

液晶表示装置

【課題】 広視野角を有するとともにフィルムの厚さを低減し、かつコスト節減を実現することができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板の外側にそれぞれ位置する第1偏光板及び第2偏光板とを備え、前記第1及び第2偏光板は、二軸性n−TAC膜を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、広視野角を有するとともに光学フィルムの厚さを低減することのできる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、現在最も広く使用されている平板表示装置のうちの一つであって、画素電極と共通電極など電界生成電極が形成されている二枚の表示板と、その間に挟持された液晶層とからなり、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これを通じて液晶層の液晶分子の配向を決定し、入射光の偏光を制御することによって画像を表示する。
また、液晶表示装置は、各画素電極に接続されているスイッチング素子及びスイッチング素子を制御して画素電極に電圧を印加するためのゲート線とデータ線など複数の信号線を含む。
【0003】
このような液晶表示装置において、電場が印加されない状態で液晶分子の長軸を上下表示板に対して垂直をなすように配列した垂直配向方式(vertically aligned mode:VAモード)の液晶表示装置は、コントラスト比が大きく、基準視野角が広いことから脚光を浴びている。ここで、基準視野角とは、コントラスト比が1:10である視野角、または階調間輝度反転限界角度を意味する。
【0004】
このようなVAモードは、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モードなどを含む。しかしながら、MVAモードの場合、共通電極表示板及び薄膜トランジスタ表示板上に突起を設けるための別途工程が必要であるので、製造コストが増加し、PVA技術はスリット上に配置された液晶の配列を調節できず、液晶表示装置の開口率が減少する。特に、中小型液晶表示装置がPVAモードを有する場合、開口率が減少して輝度が低下する。
【0005】
また、垂直配向方式の液晶表示装置では、視野角の改善や位相差補償のためにいろいろな光学フィルムを使用する。ところが、このような光学フィルムはほとんどが高価で液晶表示装置のコスト上昇の要因になり、また複数のフィルムを使用することによって厚さが厚くなるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで、本発明は上記従来の液晶表示装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、広視野角を有するとともに光学フィルムの厚さを低減し、かつコスト節減を実現することができる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するためになされた本発明による液晶表示装置は、第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板の外側にそれぞれ位置する第1偏光板及び第2偏光板とを備え、前記第1及び第2偏光板は二軸性n−TAC膜を含むことを特徴とする。
【0008】
前記第1偏光板の透過軸と前記第2偏光板の透過軸は互いに直角であることを特徴とする。
前記第1及び第2偏光板の厚さ方向の遅延値Rthは、下記の数式5を満足することを特徴とする。
(数5)
100≦Rth={(n+n)/2−n}×d≦250
(ただし、n、n、nはそれぞれx、y、z軸方向の屈折率、dは偏光板の厚さ、を表す。)
前記第1偏光板と前記第1基板との間、または前記第2偏光板と前記第2基板との間に位置するλ/4位相差板をさらに備えることを特徴とする。
前記λ/4位相差板の遅延値R0は、下記の数式6を満足することを特徴とする。
(数6)
30≦R0=(n−n)×d≦100
(ただし、n、n、はそれぞれx、y軸方向の屈折率、dは偏光板の厚さ、を表す。)
前記λ/4位相差板は速軸を有し、前記速軸は、前記第1または第2偏光板の透過軸との間に25゜〜65゜の角度をなすか、または−25゜〜−65゜の角度をなすことを特徴とする。
前記速軸は、前記第1または第2偏光板の透過軸との間に±45゜の角度をなすことを特徴とする。
前記第1基板及び前記第2基板との間に液晶をさらに備え、前記液晶は垂直配向(VA)モードで配列されることを特徴とする。
前記第1基板または第2基板の内側面に形成される配向膜をさらに備えることを特徴とする。
前記配向膜はラビング(rubbing)処理されていることを特徴とする。
前記第1基板に形成される複数の画素電極と、前記第2基板に形成される共通電極とをさらに備えることを特徴とする。
前記画素電極は、複数の画素電極部及び連結部を有し、該画素電極部は互いに該連結部を介して電気的に接続され、前記共通電極は、前記それぞれの画素電極部の中央部と対向する開口部を有することを特徴とする。
前記画素電極部の角部は、丸みを帯びた形状であることを特徴とする。
【0009】
また、上記目的を達成するためになされた本発明による液晶表示装置は、第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板の外側面に位置する第1偏光板と、
前記第2基板の外側面に位置する第2偏光板と、前記第1基板と前記第1偏光板との間に位置する二軸性フィルムとを備えることを特徴とする。
【0010】
前記第2基板と前記第2偏光板との間に一軸性フィルムをさらに備えることを特徴とする。
前記第1偏光板の透過軸と前記第2偏光板の透過軸は互いに直角であることを特徴とする。
前記二軸性フィルムの厚さ方向に対して垂直方向の遅延値R0と厚さ方向の遅延値Rthは、それぞれ下記の数式3及び数式4を満足することを特徴とする。
(数7)
100≦R0=(n−n)×d≦150
(数8)
200≦Rth={(n+n)/2−n}×d≦350
(ただし、n、n、nはそれぞれx、y、z軸方向の屈折率、dは二軸性フィルムの厚さ、を表す。)
前記二軸性フィルムは、遅軸と速軸を有し、遅軸方向の光と速軸方向の光との間の位相差が1/4λとなるようにし、円偏光を線偏光に変更するか、又は、線偏光を円偏光に変更することを特徴とする。
前記二軸性フィルムの遅軸または速軸は、前記第1または第2偏光板の透過軸との間に25゜〜65゜の角度をなすか、または−25゜〜−65゜の角度をなすことを特徴とする。
前記遅軸または速軸は、前記第1または第2偏光板の透過軸との間に±45゜の角度をなすことを特徴とする。
前記第1基板及び前記第2基板の間に液晶をさらに備え、該液晶は、垂直配向(VA)モードで配列されることを特徴とする。
前記第1基板または第2基板の内側面に形成される配向膜をさらに備えることを特徴とする。
前記配向膜は、ラビング(rubbing)処理されていることを特徴とする。
前記第1基板に形成される複数の画素電極と、前記第2基板に形成される共通電極とをさらに備えることを特徴とする。
前記画素電極は複数の画素電極部及び連結部を含み、該画素電極部は互いに該連結部を介して電気的に接続され、前記共通電極は、前記それぞれの画素電極部の中央部と対向する開口部を含むことを特徴とする。
前記画素電極部の角部は、丸みを帯びた形状であることを特徴とする
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る液晶表示装置によれば、基板の外側にλ/4位相差板と二軸性n−TAC偏光板のみを付着したり、両基板のうちの一方の外側に二軸性フィルムを、もう一方の外側に一軸性フィルムを付着することで、フィルムの厚さ及び製造コストを低減することができ、かつRthの使用範囲に制約を受けなくて済む。また、液晶表示装置の広視野角を実現することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
次に、本発明に係る液晶表示装置を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【0013】
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一の参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
【0014】
まず、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について、図1及び図2を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の配置図であり、図2は図1の液晶表示装置のII−II線に沿った断面図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置は、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板100と共通電極表示板200及びこれら二つの表示板100、200の間に挟持された液晶層3を備える。
【0015】
まず、薄膜トランジスタ表示板100について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板110上に複数のゲート線121及び複数の維持電極線131が形成されている。
ゲート線121はゲート信号を伝達し、主に横方向に延びている。各ゲート線121は、上方に突出した複数のゲート電極124と、他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広い端部129を含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路(図示せず)は、絶縁基板110上に付着されるフレキシブル印刷回路膜(図示せず)上に装着されたり、絶縁基板110上に直接装着されたり、絶縁基板110に集積される。ゲート駆動回路が絶縁基板110上に集積されている場合には、ゲート線121が延びてこれと直接接続されることができる。
【0016】
維持電極線131は所定電圧の印加を受け、ゲート線121とほぼ並んで延びている。各維持電極線131は、隣接した二つのゲート線121の間に位置し、二つのゲート線121のうち上側に近い。各維持電極線131は、下方に延びる縦部136と各縦部136から左側及び右側に突出した4つの横部137を含む。しかし、維持電極線131の形状及び配置は様々に変更することができる。
【0017】
ゲート線121及び維持電極線131は、アルミニウム(Al)やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀(Ag)や銀合金など銀系金属、銅(Cu)や銅合金など銅系金属、モリブデン(Mo)やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム(Cr)、タンタル(Ta)及びチタニウム(Ti)などからなることができる。しかし、これらは物理的性質が異なる二つの導電膜(図示せず)を含む多重膜構造を有してもよい。
【0018】
このうちの一つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように比抵抗(resistivity)が低い金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などからなる。これとは異なり、もう一つの導電膜は、他の物質、特にITO(indium tin oxide)及びIZO(indium zinc oxide)との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えば、モリブデン系金属、クロム、タンタル、チタニウムなどからなる。このような組み合わせの好適な例としては、クロム下部膜とアルミニウム(合金)上部膜、及びアルミニウム(合金)下部膜とモリブデン(合金)上部膜がある。しかし、ゲート線121及び維持電極線131は、これ以外にも様々な金属または導電体からなることができる。
【0019】
ゲート線121及び維持電極線131の側面は、絶縁基板110面に対して傾斜しており、その傾斜角は約30゜乃至約80゜であることが好ましい。
ゲート線121及び維持電極線131上には窒化シリコン(SiNx)または酸化シリコン(SiOx)などからなるゲート絶縁膜140が形成されている。
【0020】
ゲート絶縁膜140上には水素化非晶質シリコン(非晶質シリコンはa−Siと略称する。)または多結晶シリコン(polysilicon)などからなる複数の島状半導体154が形成されている。島状半導体154はゲート電極124上に位置する。
各々の島状半導体154上には一対の島状オーミック接触(ohmic contact)部材163、165が形成されている。島状オーミック接触部材163、165は、リンなどのn型不純物が高濃度にドーピングされているn+水素化非晶質シリコンなどの物質からなるか、シリサイド(silicide)からなることができる。
【0021】
島状半導体154と島状オーミック接触部材163、165の側面も絶縁基板110面に対して傾斜しており、その傾斜角は30゜乃至80゜程度である。
島状オーミック接触部材163、165及びゲート絶縁膜140上には複数のデータ線171と複数のドレイン電極175が形成されている。
【0022】
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及び維持電極線131と交差する。各データ線171は、ゲート電極124に向かって延びた複数のソース電極173と、他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広い端部179を含む。データ信号を生成するデータ駆動回路(図示せず)は、絶縁基板110上に付着されたフレキシブル印刷回路膜(図示せず)上に装着されたり、絶縁基板110上に直接装着されたり、絶縁基板110に集積される。データ駆動回路が絶縁基板110上に集積されている場合には、データ線171が延びてこれと直接接続されることができる。
【0023】
ドレイン電極175はデータ線171と分離されている。ドレイン電極175は、ゲート電極124を中心にソース電極173と対向する。ドレイン電極175は、ストレージキャパシタ用導電体176と接続されている。ストレージキャパシタ用導電体176は、図面上画素の右側に位置する維持電極線の縦部136、維持電極線131及び画素の左側に位置する維持電極線の縦部136に沿って形成され、これら維持電極線の左右の縦部136及び維持電極線131と重畳する。また、ストレージキャパシタ用導電体176は、維持電極線131の横部137とそれぞれ重畳する4つの突出部177を含む。
【0024】
一つのゲート電極124、一つのソース電極173及び一つのドレイン電極175は、島状半導体154と共に一つの薄膜トランジスタ(TFT)を構成し、薄膜トランジスタのチャンネル(channel)はソース電極173とドレイン電極175の間の島状半導体154に形成される。
【0025】
データ線171、ドレイン電極175及びストレージキャパシタ用導電体176は、モリブデン、クロム、タンタル及びチタニウムなど耐火性金属またはこれらの合金からなることが好ましく、耐火性金属膜(図示せず)と低抵抗導電膜(図示せず)を含む多重膜構造を有することができる。多重膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン(合金)下部膜とアルミニウム(合金)上部膜の二重膜、モリブデン(合金)下部膜とアルミニウム(合金)中間膜とモリブデン(合金)上部膜の三重膜がある。しかし、データ線171、ドレイン電極175及びストレージキャパシタ用導電体176は、これ以外にも様々な金属または導電体からなることができる。
データ線171、ドレイン電極175及びストレージキャパシタ用導電体176もその側面が絶縁基板110面に対して30゜乃至80゜程度の角度で傾斜していることが好ましい。
【0026】
島状オーミック接触部材163、165は、その下の島状半導体154とその上のデータ線171、ドレイン電極175及びストレージキャパシタ用導電体176の間にのみ存在し、これらの間の接触抵抗を低くする。島状半導体154には、ソース電極173とドレイン電極175の間を始めとしたデータ線171、ドレイン電極175及びストレージキャパシタ用導電体176で覆われずに露出した部分がある。
データ線171、ドレイン電極175、ストレージキャパシタ用導電体176及び露出された島状半導体154部分上には、保護膜180が形成されている。保護膜180は、無機絶縁物または有機絶縁物などからなり、表面を平坦に形成できる。有機絶縁物は4.0以下の誘電定数を有することが好ましく、感光性を有してもよい。しかし、保護膜180は、有機膜の優れた絶縁特性を生かすと同時に、露出した島状半導体154部分に害を及ぼさないように、下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造を有するように形成することもできる。
【0027】
保護膜180にはデータ線171の端部179とドレイン電極175をそれぞれ露出させる複数のコンタクトホール(接触孔)182、185が形成されており、保護膜180とゲート絶縁膜140にはゲート線121の端部129を露出させる複数のコンタクトホール181が形成されている。
保護膜180上には複数の画素電極191及び複数の接触補助部材81、82が形成されている。これらはITOまたはIZOなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属からなることができる。
【0028】
各画素電極191は、第1画素電極部191a、第2画素電極部191b、第3画素電極部191c、第1連結部193a及び第2連結部193bを含む。
第1画素電極部191a、第2画素電極部191b及び第3画素電極部191cは、それぞれの角部は丸みを帯びたほぼ正四角形状であり、上下に並んで配列されている。第1連結部193aは、第1画素電極部191aと第2画素電極部191bとの間に位置し、第1画素電極部191aと第2画素電極部191bを電気的に接続する。第2連結部193bは、第2画素電極部191bと第3画素電極部191cとの間に位置し、第2画素電極部191bと第3画素電極部191cを電気的に接続する。
第1画素電極部191a、第2画素電極部191b及び第3画素電極部191cは、多角形状または円形状を有することもできる。
【0029】
第3画素電極部191cは、コンタクトホール185を介してドレイン電極175と物理的、電気的に接続されており、ドレイン電極175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画素電極191は、共通電圧の印加を受ける共通電極表示板200の共通電極270と共に電場を生成することによって、二つの電極(191、270)の間の液晶層3の液晶分子の配列方向を決定する。このように決定された液晶分子の配列方向によって液晶層3を通過する光の偏光が変わる。画素電極191と共通電極270は、キャパシタ(以下、液晶キャパシタという。)を構成し、薄膜トランジスタが非導通状態になって後も印加された電圧を維持する。
【0030】
画素電極191及びこれとドレイン電極175を介して接続されているストレージキャパシタ用導電体176は、維持電極線131の縦部136及び横部137を始めとして維持電極線131と重畳する。画素電極191及びこれと電気的に接続されたストレージキャパシタ用導電体176が維持電極線131と重畳して構成するキャパシタをストレージキャパシタといい、ストレージキャパシタは液晶キャパシタの電圧維持能力を強化する。
維持電極線131の横部137とドレイン電極175の突出部177は、第1画素電極部191aと第2画素電極部191bとの間、及び第2画素電極部191bと第3画素電極部191cとの間に位置し、第1画素電極部191aと第2画素電極部191bとの間、及び第2画素電極部191bと第3画素電極部191cとの間を通過する光を遮断する。
【0031】
接触補助部材81、82は、それぞれコンタクトホール181、182を介してゲート線121の端部129及びデータ線171の端部179と接続される。接触補助部材81、82は、ゲート線121の端部129及びデータ線171の端部179と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する。
【0032】
次に、共通電極表示板200について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板210上に(図2上では、下に、以下同様)遮光部材220が形成されている。遮光部材220は、ブラックマトリックスともいい、画素電極191と対向する複数の開口領域を定義する一方、画素電極191間の光漏れを防止する。
また、絶縁基板210及び遮光部材220上には、複数のカラーフィルタ230が形成されている。カラーフィルタ230は、遮光部材230で覆われた領域内に大部分存在し、画素電極191列に沿って長く延びる。各カラーフィルタ230は、赤色、緑色及び青色の三原色など基本色のうちの一つを表示する。
【0033】
カラーフィルタ230及び遮光部材220上にはオーバーコート膜(overcoat)250が形成されている。オーバーコート膜250は(有機)絶縁物からなることができ、カラーフィルタ230が露出するのを防止し、平坦面を提供する。オーバーコート膜250は省略してもよい。
オーバーコート膜250上には共通電極270が形成されている。共通電極270はITOやIZOなど透明な導電導電体からなることが好ましい。
【0034】
共通電極270は、液晶分子の傾斜方向を複数にするために共通電極270の一部が除去された複数の開口部71a、71b、71cを含む。開口部71a、71b、71cは各々第1画素電極部191a、第2画素電極部191b、及び第3画素電極部191cの中央部に対応する。
画素電極191と共通電極270との間に電圧が印加されれば、開口部71a、71b、71cに隣接する領域、第1画素電極部191aと第2画素電極部191b間の領域、及び第2画素電極部191bと第3画素電極部191c間の領域に電場の歪曲が発生する。このように歪曲した電場により、液晶層3の液晶分子の傾斜方向を複数にすることができ、液晶表示装置の基準視野角が大きくなる。また、液晶分子の応答速度を大きくすることができる。
【0035】
液晶分子の傾斜方向を決定するための開口部71a〜71cの形状及び配置は変更可能であり、少なくとも一つの開口部71a〜71cは、突起(図示せず)や陥没部(depression)(図示せず)に代替することができる。突起は、有機物または無機物からなり、電場生成電極(191、270)の上または下に配置される。
表示板(100、200)の内側面上には液晶層3を配向するための配向膜(図示せず)が塗布され、表示板(100、200)の外側面にはそれぞれλ/4位相差板(14a、24a)及び二軸性n−TAC(biaxial n−TAC)を支持体として用いる二軸性n−TAC偏光板(12a、22a)が備えられている。
【0036】
上部二軸性n−TAC偏光板22aと下部二軸性n−TAC偏光板12aはそれぞれ透過軸を有し、上部二軸性n−TAC偏光板22aの透過軸と下部二軸性n−TAC偏光板12aの透過軸は互いに直角になるように配置されている。二軸性n−TAC偏光板(12a、22a)は、x、y、z軸方向の屈折率(nx、ny、nz)が互いに異なる。
下部及び上部λ/4位相差板14a、24aは互いに直角である速軸(fast axis)と遅軸(slow axis)を有し、速軸に平行する偏光成分と、これに直角である偏光成分に対して1/4波長だけの位相差を付与することで、線偏光を円偏光(楕円偏光であってもよく、その場合も含めて以下、円偏光という。)に変更したり、円偏光を線偏光に変更する役割を果たす。
【0037】
λ/4位相差板の速軸または遅軸と偏光板(12a、22a)の透過軸は45゜の角度をなすとき最大の位相差が生ずるため、一般に45゜の角度をなすようにするが、互いに直角または平行をなす角度以外の角度であればよく、ほぼ25゜〜65゜、または−20゜〜−65゜をなすことができる。
本発明の実施形態では、円偏光を用いることによって液晶の応答速度を増加させ、共通電極270の開口部71a、71b、71cを中心に放射状に発生し得るテキスチャー(texture)を除去できる。
【0038】
なお、二軸性n−TAC偏光板(12a、22a)及びλ/4位相差板(14a、24a)は以下の数式9及び数式10のような性質を有するものが好適である。
(数9)
30≦R0=(n−n)×d≦100(nm)
(数10)
100≦Rth={(n+n)/2−n}×d≦250(nm)
ここで、dは二軸性n−TAC偏光板12a、22aの厚さ、Rthは厚さ方向の遅延値、R0はλ/4位相差板14a、24aの遅延値であり、二軸性n−TAC偏光板12a、22aの厚さ方向(Rth)に対して垂直方向の遅延値を示す。
上部及び下部λ/4位相差板14a、24aは省略してもよい。
【0039】
このようにすれば、別途の補償フィルムを使用しなくて済むので、フィルムの厚さ及び製造コストを低減することができ、Rthの使用範囲に制限を受けなくて済む。また、二軸性n−TAC偏光板(12a、22a)を使用することによって液晶表示装置の視野角をより拡大することができる。
【0040】
液晶層3内の液晶は、垂直配向(VA)、ツイスト配向(TN)、リバースTN配向(Reverse TN)、MTN配向(MTN)、ホモジーニアス配向(Homogeneous)、リバースECBモードなどで配列される。好ましくは、液晶層3内の液晶分子は、電場がない状態でその長軸が二つの表示板の表面に対して垂直をなす垂直配向モードで配列される。
【0041】
また、液晶表示装置は、薄膜トランジスタ表示板100と共通電極表示板200を支持して両者間に間隙を形成する複数の間隔材(図示せず)をさらに含むことができる。
また、液晶表示装置は、薄膜トランジスタ表示板100と共通電極表示板200を結合する封止材(図示せず)をさらに含むことができる。封止材は、共通電極表示板200の周縁に位置する。
【0042】
次に、図1及び図2に示した液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の本発明の実施形態による製造方法について図3〜図12を参照して詳細に説明する。
【0043】
まず、図3及び図4に示すように、絶縁基板110上にスパッタリングなどの方法でアルミニウム(Al)やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀(Ag)や銀合金など銀系金属、銅(Cu)や銅合金など銅系金属、モリブデン(Mo)やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム(Cr)、タンタル(Ta)及びチタニウム(Ti)などからなる導電膜を形成する。
その後、フォトエッチング工程で導電膜をエッチングし、複数のゲート電極124と端部129を含む複数のゲート線121及び複数の維持電極線131を形成する。
【0044】
次に、図5及び図6に示すように、ゲート線121及び維持電極線131を覆うようにLPCVD(low temperature chemical vapor deposition)、PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)等の方法でゲート絶縁膜140、水素化非晶質シリコン膜、n型不純物が高濃度にドーピングされた非晶質シリコン膜(n+非晶質シリコン膜)を順次に積層し、水素化非晶質シリコン膜、n+非晶質シリコン膜をパターニングして複数の島状半導体154及び複数の不純物半導体164を形成する。ゲート絶縁膜140は窒化ケイ素などで形成する。
【0045】
次に、図7及び図8に示すように、クロムまたはモリブデン系金属、タンタル及びチタニウムなど耐火性金属からなる導電膜をスパッタリングなどで積層する。その後、フォトエッチング工程で導電膜をエッチングして複数のソース電極173を含むデータ線171と複数のドレイン電極175及び複数のストレージキャパシタ用導電体176を形成する。
そして、データ線171及びドレイン電極175で覆われない不純物半導体164部分を除去し、不純物半導体164を二つの島状オーミック接触部材163、165に分離する一方、両者間の島状半導体154部分を露出させる。次いで、露出された島状半導体154表面を安定化するために酸素プラズマ処理を施すことが好ましい。
【0046】
次に、図9及び図10に示すように、保護膜180を積層し、ゲート絶縁膜140とともに、フォトエッチングして複数のコンタクトホール181、182、185を形成する。コンタクトホール181、182、185は、それぞれドレイン電極175、ゲート線121端部129及びデータ線171端部179を露出させる。
次に、IZOまたはITO層をスパッタリング法などで積層し、フォトエッチング工程でパターニングして、複数の画素電極191と複数の接触補助部材81、82を形成する。そして、画素電極191上に配向膜11を塗布する。配向膜11は、ラビング(rubbing)処理を施すこともできる。
【0047】
以下、図1及び図2に示した液晶表示装置の共通電極表示板の本発明の実施形態による製造方法について図11〜図13を参照して詳細に説明する。
図11は、上部絶縁基板210にブラックマトリックス220を形成する工程を示す。 ブラックマトリックス220は、クロム(Cr)のような金属層または金属酸化物と金属の二重層を蒸着した後、これをフォトエッチング工程でパターニングして形成する。
【0048】
次に、図12に示すように、ブラックマトリックス220の間にカラーフィルタ230を形成する。カラーフィルタは、一般に赤、緑、青の3色のカラーフィルタ230を使用し、ブラックマトリックス220の厚さより厚く形成する。カラーフィルタ230は、色分光特性を有する顔料分散感光性樹脂を塗布した後、ホットプレートでベークし、フォトエッチング工程で赤色、緑色、青色の色相別にカラーフィルタ230を形成する。
【0049】
次に、図13に示すように、カラーフィルタ230上にオーバーコート膜250を形成し、その上にITOなどの透明電極を利用して、第1画素電極部191a、第2画素電極部191b、及び第3画素電極部191cの中央部に対応する複数の開口部71a、71b、71cを有する共通電極270を形成し、配向膜21を塗布する。配向膜21は、ラビング処理を施してもよい。
【0050】
次に、液晶層3を挟持して下部絶縁基板110及び上部絶縁基板210を対向して結合した後、下部絶縁基板110の外側に下部λ/4位相差板14aと下部二軸性n−TAC偏光板12aを付着し、上部絶縁基板210の外側に上部λ/4位相差板24aと上部二軸性n−TAC偏光板22aを付着する。この時、上部二軸性n−TAC偏光板22aの透過軸は下部二軸性n−TAC偏光板12aの透過軸と直角をなすように配置するのが一般的であるが、液晶の配向モードに従って互いに並ぶように配置することもできる。
【0051】
図14は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の観察角度によるコントラスト比(CR)を示す図である。
同図に示すように、λ/4位相差板14a、24aを用いる場合、一層良好な視認性及び視野角を得ることができる。
【0052】
図15は本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置で、図1のII−II線に沿った断面図であり、図16は本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の角度によるコントラスト比を示す図である。
本実施形態に係る液晶表示装置も薄膜トランジスタ表示板100、共通電極表示板200及びこれら二つの表示板(100、200)の間に挟持された液晶層3を備える。
本実施形態に係る表示板(100、200)の層状構造は、図2とほぼ同様である。
【0053】
図15を参照して、薄膜トランジスタ表示板100について説明する。
絶縁基板110上にゲート電極124を含む複数のゲート線121、横部137及び縦部136を含む複数の維持電極線131が形成されており、その上にゲート絶縁膜140、複数の島状半導体154、複数の島状オーミック接触部材163、165が順次に形成されている。オーミック接触部材163、165上には、ソース電極173を含む複数のデータ線171及びストレージキャパシタ用導電体176を有する複数のドレイン電極175が形成されており、その上に保護膜180が形成されている。保護膜180及びゲート絶縁膜140には複数のコンタクトホール181、182、185が形成されており、その上には複数の画素電極191及び複数の接触補助部材81、82及び配向膜11が形成されている。
【0054】
図15を参照して、共通電極表示板200について説明する。
遮光部材220、複数のカラーフィルタ230、開口部71a、71b、71cを有する共通電極270及び配向膜21が絶縁基板210上に形成されている。
【0055】
しかし、図2に示した液晶表示装置とは異なり、表示板(100、200)の外側面にはそれぞれ二軸性(biaxial)フィルム14b及び一軸性(uniaxial)フィルム24bが備えられており、その外側面に通常の支持体であるTAC(tetra acetate)フィルムを支持体として用いる下部及び上部偏光板12b、22bが備えられている。
上部偏光板22bと下部偏光板12bはそれぞれ透過軸を有し、上部偏光板22bの透過軸と下部偏光板12bの透過軸は互いに直角をなすように形成されている。
【0056】
二軸性フィルム14bは、互いに直角な速軸(fastaxis)と遅軸(slowaxis)を有し、光が透過時、速軸方向の光が遅軸方向の光に比して速い位相を有するようにする。二軸性フィルム14bは、これを透過した光の遅軸と速軸間の位相差が1/4λとなるように形成することが好ましい。
二軸性フィルム14bの速軸または遅軸と偏光板(12b、22b)の透過軸が、45゜の角度をなすとき最大の位相差が生ずるので、一般に45゜の角度をなすようにするように、互いに直角または平行をなす角度以外の角度であればよく、ほぼ25゜〜65゜、または−20゜〜−65゜をなすことができる。
【0057】
このように、1/4波長ほどの位相差を付与して線偏光を円偏光に変更可能であり、円偏光を用いることによって液晶の応答速度を増加させることができ、かつ共通電極270の開口部71a、71b、71cを中心に放射状に発生し得るテキスチャー(texture)を除去することができる。
また、二軸性フィルム14bはx、y、z軸方向の屈折率(nx、ny、nz)が互いに異なって形成されており、一軸性フィルム24はx、y、z軸のうちの一方向だけ屈折率(nx、ny、nz)が異なる。
【0058】
二軸性フィルム14bは以下の数式11及び数式12のような性質を有することが好ましい。
(数11)
100≦R0=(nx−ny)×d≦150(nm)
(数12)
200≦Rth={(nx+ny)/2−nz}×d≦350(nm)
ここで、dは二軸性フィルム14bの厚さ、Rthは厚さ方向の遅延値、Roは厚さ方向(Rth)に対して垂直方向の遅延値を示す。
一軸性フィルム24bや上部及び下部偏光板12b、22bのRth値まで考慮すれば、より大きなRth値を有することができる。
【0059】
本実施形態とは逆に、二軸性フィルム14bが共通電極表示板200の絶縁基板210外側面に位置し、一軸性フィルム24が薄膜トランジスタ表示板100の絶縁基板110の外側面に位置する場合もある。また、一軸性フィルム24bは省略可能である。
【0060】
このように、補償フィルムと位相差フィルムを別に用いることなく一枚のフィルムだけで済み、一つの二軸性フィルム14bだけ用いるので、フィルムの厚さ及び製造コストを低減することができ、かつRthの使用範囲に制約を受けることなく、視野角を拡大することができる。また、一つの二軸性フィルム14bのRth値をさらに大きくすることで、液晶表示装置の視野角をより拡大することができる。
【0061】
二軸性フィルム14bのRth値が十分大きくない場合には、偏光板(12b、22b)の支持体であるTAC(tetra acetate)フィルムのRthを増加させてこれを補充することもできる。
【0062】
図16は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の観察角度によるコントラスト比(CR)を示す図である。
図16に示すように、本発明の他の実施形態によれば、一つの二軸性フィルム14bを用いてRth値をさらに増加させれば、より良好な視野角を得ることができる。
【0063】
尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0064】
【図1】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2】図1に示す液晶表示装置のII−II線に沿った断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の製造方法を説明するための薄膜トランジスタ表示板の平面図である。
【図4】図3に示す薄膜トランジスタ表示板のIV−IV線に沿った断面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の製造方法を説明するための薄膜トランジスタ表示板の平面図である。
【図6】図5に示す薄膜トランジスタ表示板のVI−VI線に沿った断面図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の製造方法を説明するための薄膜トランジスタ表示板の平面図である。
【図8】図7に示す薄膜トランジスタ表示板のVIII−VIII線に沿った断面図である。
【図9】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の製造方法を説明するための薄膜トランジスタ表示板の平面図である。
【図10】図9に示す薄膜トランジスタ表示板のX−X線に沿った断面図である。
【図11】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の共通電極表示板の製造方法を説明するための断面図である。
【図12】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の共通電極表示板の製造方法を説明するための断面図である。
【図13】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の共通電極表示板の製造方法を説明するための断面図である。
【図14】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の角度によるコントラスト比を示した図である。
【図15】本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の図1のII−II線に沿った断面図である。
【図16】本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の角度によるコントラスト比を示した図である。
【符号の説明】
【0065】
3 液晶層
11、21 配向膜
12a 下部二軸性n−TAC偏光板
12b 下部偏光板
14a 下部λ/4位相差板
14b 二軸性フィルム
22a 上部二軸性n−TAC偏光板
22b 上部偏光板
24a 上部λ/4位相差板
24b 一軸性フィルム
71a−71c 開口部
100 薄膜トランジスタ表示板
110 (下部)絶縁基板
121 ゲート線
124 ゲート電極
131、136、137 維持電極線
140 ゲート絶縁膜
154 島状半導体
163、165 島状オーミック接触部材
171 データ線
173 ソース電極
175、177 ドレイン電極
180 保護膜
191 画素電極
191a〜191c 第1〜第3画素電極部
200 共通電極表示板
210 (上部)絶縁基板
220 ブラックマトリックス(遮光部材)
230 カラーフィルタ
250 オーバーコート膜
270 共通電極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1基板と、
前記第1基板と対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板の外側にそれぞれ位置する第1偏光板及び第2偏光板とを備え、
前記第1及び第2偏光板は、二軸性n−TAC膜を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
前記第1偏光板の透過軸と前記第2偏光板の透過軸は互いに直角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3】
前記第1及び第2偏光板の厚さ方向の遅延値Rthは、下記の数式1を満足することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
(数1)
100≦Rth={(n+n)/2−n}×d≦250
(ただし、n、n、nはそれぞれx、y、z軸方向の屈折率、dは偏光板の厚さ、を表す。)
【請求項4】
前記第1偏光板と前記第1基板との間、または前記第2偏光板と前記第2基板との間に位置するλ/4位相差板をさらに備え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5】
前記λ/4位相差板の遅延値R0は、下記の数式2を満足することを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
(数2)
30≦R0=(n−n)×d≦100
(ただし、n、n、はそれぞれx、y軸方向の屈折率、dは偏光板の厚さ、を表す。)
【請求項6】
前記λ/4位相差板は速軸を有し、前記速軸は、前記第1または第2偏光板の透過軸との間に25゜〜65゜の角度をなすか、または−25゜〜−65゜の角度をなす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7】
前記速軸は、前記第1または第2偏光板の透過軸との間に±45゜の角度をなすことを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
【請求項8】
前記第1基板及び前記第2基板の間に液晶をさらに備え、該液晶は、垂直配向(VA)モードで配列され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9】
前記第1基板または第2基板の内側面に形成される配向膜をさらに備え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10】
前記配向膜は、ラビング(rubbing)処理され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1基板に形成される複数の画素電極と、前記第2基板に形成される共通電極とをさらに備え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12】
前記画素電極は複数の画素電極部及び連結部を含み、該画素電極部は互いに該連結部を介して電気的に接続され、前記共通電極は、前記それぞれの画素電極部の中央部と対向する開口部を含む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】
前記画素電極部の角部は、丸みを帯びた形状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。
【請求項14】
第1基板と、
前記第1基板と対向する第2基板と、
前記第1基板の外側面に位置する第1偏光板と、
前記第2基板の外側面に位置する第2偏光板と、
前記第1基板と前記第1偏光板との間に位置する二軸性フィルムとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項15】
前記第2基板と前記第2偏光板との間に一軸性フィルムをさらに備え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偏光板の透過軸と前記第2偏光板の透過軸は互いに直角であ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17】
前記二軸性フィルムの厚さ方向に対して垂直方向の遅延値R0と厚さ方向の遅延値Rthは、それぞれ下記の数式3及び数式4を満足することを特徴とする請求項14に記載の液晶表示装置。
(数3)
100≦R0=(n−n)×d≦150
(数4)
200≦Rth={(n+n)/2−n}×d≦350
(ただし、n、n、nはそれぞれx、y、z軸方向の屈折率、dは二軸性フィルムの厚さ、を表す。)
【請求項18】
前記二軸性フィルムは、遅軸と速軸を有し、遅軸方向の光と速軸方向の光との間の位相差が1/4λとなるようにし、円偏光を線偏光に変更するか、又は、線偏光を円偏光に変更す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19】
前記二軸性フィルムの遅軸または速軸は、前記第1または第2偏光板の透過軸との間に25゜〜65゜の角度をなすか、または−25゜〜−65゜の角度をなす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】
前記遅軸または速軸は、前記第1または第2偏光板の透過軸との間に±45゜の角度をなす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基板及び前記第2基板の間に液晶をさらに備え、該液晶は、垂直配向(VA)モードで配列され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22】
前記第1基板または第2基板の内側面に形成される配向膜をさらに備え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23】
前記配向膜は、ラビング(rubbing)処理され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1基板に形成される複数の画素電極と、前記第2基板に形成される共通電極とをさらに備え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25】
前記画素電極は複数の画素電極部及び連結部を含み、該画素電極部は互いに該連結部を介して電気的に接続され、前記共通電極は、前記それぞれの画素電極部の中央部と対向する開口部を含む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】
前記画素電極部の角部は、丸みを帯びた形状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。


【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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【公開番号】特開2007−72470(P2007−72470A)
【公開日】平成19年3月22日(2007.3.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−243985(P2006−243985)
【出願日】平成18年9月8日(2006.9.8)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【Fターム(参考)】