KR100384808B1 - 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화소의 주변부로부터 광이 누설되는 것을 방지하고 우수한 표시 성능을 갖는 액정 표시 장치를 제공한다. 액정 표시 장치는, 복수의 주사선과 복수의 신호선, 복수의 스위칭 소자, 복수의 화소 전극, 및 상기 제1 기판 상에 상기 화소 전극을 덮도록 형성된 제1 배향층을 포함하는 어레이 기판; 대향 전극과, 상기 제2 기판 상에 상기 대향 전극을 덮도록 형성된 제2 배향층을 포함하는 대향 기판; 및 자발 분극을 가지며 카이랄 스멕틱 C상 (chiral smectic C phase)의 고온측에서 네마틱상 또는 등방성상을 가지는 액정 재료를 포함하고, 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재된 조광층 -상기 조광층 내의 액정 분자의 광축은 상기 액정 재료로 전계가 인가되지 않거나 또는 제1 극성의 제1 전계가 인가될 때 실제로 유지되고, 상기 액정 분자의 광축은 제1 극성과는 다른 제2 전계가 상기 액정 재료로 인가될 때 상기 제2 극성의 제2 전계의 크기에 따라 응답함-을 포함하고, 상기 주사선과 상기 대향 전극 사이의 전계는 상기 스위칭 소자가 턴 온될 때 상기 제1 극성을 갖는다.

Description

액정 표시 장치 및 액정 표시 장치 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 35 USC 119 하에서, 일본 특허 출원 제2000-91592호(2000.3.29 출원)의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.

본 발명은 일반적으로 자발 분극(spontaneous polarization)을 갖는 액정을 이용하는 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 저 소비전력, 경량(輕量) 및 박형과 같은 특성을 가지며, 개인용 컴퓨터와 차량 항법 시스템을 위한 모니터로서 광범위하게 이용되고 있다. 그러나, CRT와 비교했을 때, 응답 속도가 느리고 시야각이 좁다는 등의 단점이 있다. 액정 표시 장치의 대형화 및 고해상도에 따라, 고속 응답 및 넓은 시야각에 대한 요구가 높아지고 있다.

자발 분극을 이용하는 액정 표시 장치는 고속 응답을 실현할 수 있는 표시 모드로서 주목되고 있다. 자발 분극은 액정의 고유 특성일 수도 있고, 액정으로 전계를 인가함으로써 유도될 수도 있다. 이러한 액정 재료(표시 모드)의 예로는 표면 안정화된 강유전성 액정 (SS-FLC), 단안정 강유전성 액정, 변형 나선형 강유전성 액정(DHF; Deformed Helix Ferroelectric), 트위스트된 강유전성 액정(트위스트된 FLC), 교호 극성 도메인(APD; Alternating Polarization Domain), 폴리머 안정화 강유전성 액정, (임계치없는 반강유전성 액정을 포함하는) 반강유전성 액정, 및 전경 효과(electro-clinic effect)를 포함한다.

상기 표시 모드를 액티브 소자와 결합하여 풀-컬러 표시(full-color display)를 실현하기 위해, 액정 분자의 스위칭은 도메인을 생성하지 않는 것이 바람직하다. 1999년 8월 독일에서 개최된 강유전성 액정 (FLC 99)에 대한 국제 컨퍼런스에서는, 연속적인 다이렉터 회전 (CDR; Continuous Director Rotation) 모드가 보고되었다. 이 모드에서는, 액정 분자의 광축 (장축)이 인가된 전압에 따라 연속적으로 회전하기 때문에 풀-컬러 1/2 톤 표시를 행하는 것이 가능하다.

CDR 모드에서는, 액정 재료가 네마틱상(相)이나 등방성상으로부터 카이랄 스멕틱 C상(相) (chiral smectic C phase)으로 상전이하는 때에, 화소 전극과 대향 전극 사이에 일 극성 전계(dc 전계)를 인가함으로써, 스멕틱 상이 형성된다. 이 때, 화소 전극이 대향 전극에 대향하고 있는 영역에는 소망의 전계가 인가될 수 있지만, 화소 전극의 외측 영역에는 소망 전계가 인가될 수 없다. 그러므로, 화소 영역의 외측에서는 균일한 액정을 얻을 수 없다. 본 발명의 발명자는 열심히 연구한 후에, 화소 영역의 외측에서의 불균일한 배향에 의해 다음의 문제점이 야기된다는 것을 발견하였다.

즉, 액정이 실온에서 1000 시간 이상 또는 10℃ 이하의 온도에서 50 시간 이상 구동되는 경우, 화소 영역 주변의 배향의 혼란이 화소 내부로 전달되어, 광 누설이 발생하여 콘트라스트를 저하시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해소하여 화소 주변부로부터의 광누설을 억제할 수 있고 표시 성능이 높은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적 및 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 액정 표시 장치는, 제1 기판 상에 매트릭스 형태로 형성되는 복수의 주사선과 복수의 신호선, 상기 주사선과 상기 신호선 사이의 교차점에 형성되는 복수의 스위칭 소자 -상기 스위칭 소자 각각의 일단은 상기 신호선 중의 대응하는 한 선에 접속되며, 상기 스위칭 소자 각각은 상기 주사선 중의 대응하는 한 선의 신호에 응답하여 스위칭 동작을 행함-, 각각이 상기 스위칭 소자 중의 대응하는 한 소자 타단에 접속되는 복수의 화소 전극, 및 상기 제1 기판 상에 상기 화소 전극을 덮도록 형성된 제1 배향층을 포함하는 어레이 기판; 제2 기판 상에 형성되는 대향 전극과, 상기 제2 기판 상에 상기 대향 전극을 덮도록 형성된 제2 배향층을 포함하는 대향 기판; 및 자발 분극 및 카이랄 스멕틱 C상의 고온측 상에 네마틱상 또는 등방성상을 가지는 액정 재료를 포함하고, 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재된 조광층 -상기 조광층 내의 액정 분자의 광축은 상기 액정 재료로 전계가 인가되지 않거나 또는 제1 극성의 제1 전계가 인가될 때 실제로 유지되고 상기 액정 분자의 광축은 상기 제2 전계가 상기 액정 재료로 인가될 때 상기 제1 극성과는 다른 제2 극성의 제2 전계의 크기에 따라 응답함-을 포함하고, 상기 주사선과 상기 대향 전극 사이의 전계는 상기 스위칭 소자가 턴 온될 때 상기 제1 극성을 갖는다.

상기 스위칭 소자는 상기 화소의 하부에 배치될 수 있다.

상기 조광층에서의 스멕틱층의 방향은 10 ° 이하의 분포를 갖는 것이 바람직하다.

상기 스위칭 소자 각각이 네가티브 TFT (negative TFT)를 포함하고 스멕틱 층이 전압의 인가없이 셀을 냉각시킴으로써 형성되는 경우, 상기 제1 배향층은, 상기 액정 재료에 전압이 인가되지 않을 때 액정 분자의 자발 분극이 상기 제1 기판에 향하게 하는 배향 특성을 갖는다.

상기 스위칭 소자 각각이 포지티브 TFT (positive TFT)를 포함하며 스멕틱층이 전압 인가없이 셀을 냉각시킴으로써 형성되는 경우, 상기 제1 배향층은, 상기 액정 재료에 전압이 인가되지 않을 때 액정 분자의 자발 분극이 상기 제2 기판에 향하게 하는 배향 특성을 갖는다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 제1 기판 상에 매트릭스 형태로 형성되는 복수의 주사선과 복수의 신호선, 상기 주사선과 상기 신호선 사이의 교차점에 형성되는 복수의 스위칭 소자 -상기 스위칭 소자 각각의 일단은 상기 신호선 중의 대응하는 한 선에 접속되며, 상기 스위칭 소자 각각은 상기 주사선 중의 대응하는 한 선의 신호에 응답하여 스위칭 동작을 수행함-, 각각이 상기 스위칭 소자 중의 대응하는 한 소자의 타단에 접속되는 복수의 화소 전극, 및 상기 제1 기판 상에 상기 화소 전극을 덮도록 형성된 제1 배향층을 포함하는 어레이 기판; 제2 기판 상에 형성되는 대향 전극과, 상기 제2 기판 상에 상기 대향 전극을 덮도록 형성된 제2 배향층을 포함하는 대향 기판; 및 자발 분극 및 카이랄 스멕틱 C상의 고온측 상에 네마틱상 또는 등방성상을 가지는 액정 재료를 포함하고, 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재된 조광층을 포함하는 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 액정 재료의 네마틱상 또는 등방성상으로부터 카이랄 스멕틱 C상으로의 상 전이가 발생할 때, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극 사이의 극성의 전계를 인가함에 의해 카이랄 스멕틱 C상을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 스위칭 소자가 턴 온될 때 상기 전계의 상기 극성은 상기 카운터 전극과 상기 주사선 사이의 전계의 극성과 동일하다.

도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제1 바람직한 실시예의 구성을 도시한 개략도.

도 2는 제1 바람직한 실시예에서 인가 전압과 광 투과율 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 3은 제1 바람직한 실시예에서의 장점을 설명하기 위한 개략도.

도 4는 본 발명의 제2 바람직한 실시예의 구성을 도시한 개략도.

도 5는 본 발명의 제3 바람직한 실시예의 구성을 도시한 개략도.

도 6은 본 발명의 제4 바람직한 실시예에서의 장점을 설명하기 위한 개략도.

도 7은 제4 바람직한 실시예의 비교예를 도시한 개략도.

도 8은 본 발명의 제6 바람직한 실시예의 구성을 도시한 개략도.

도 9는 화소가 상향으로 배열된 구조를 설명하기 위한 개략도.

도 10은 본 발명의 제4 바람직한 실시예의 구성을 도시한 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 어레이 기판

11 : 투명 절연 기판

12 : 게이트선

14 : 절연층

15 : 화소 전극

16 : 신호선

30 : 대향 기판

31 : 투명 절연 기판

32 : 컬러 필터부

32b : 블랙 매트릭스

40 : 조광층

45 : 스페이서

이제 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예가 이하 설명될 것이다.

(제1 실시예)

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제1 바람직한 실시예가 이하 설명될 것이다. 본 실시예에서의 액정 표시 장치는 액티브 매트릭스 구동 액정 표시 장치이다.

도 1의 (a)는 본 바람직한 실시예에서의 액티브 매트릭스 구동 액정 표시 소자의 평면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 선 A-A'를 따라 절취한 단면도이다.

도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 바람직한 실시예에서의 액정 표시 소자는 어레이 기판(10), 대향 기판(30), 및 스페이서(45)에 의해 소정의 두께를 갖도록 기판들 사이에 개재된 조광층(light control layer)[액정(40)]을 포함한다. 액정 재료는 카이랄 스멕틱 C상의 고온측에서 네마틱상 또는 등방성상을 가지며 자발 분극을 갖는다.

어레이 기판(10)은 투명 절연 기판(11)을 포함한다. 이 기판(10)의 주표면 상에는, 한 방향으로 연장되는 복수의 주사선[게이트선(12)] 및 보조 용량선(도시되지 않음)이 형성된다. 투명 절연층(14)은 주사선(12)과 용량선을 덮도록 기판(11)의 주표면 상에 형성된다[도 1의 (b) 참조]. 절연층(14) 상에는, ITO (Indium Tin Oxide)의 복수의 화소 전극(15)이 형성되고, 복수의 신호선(16)이 주사선(12)과 실질적으로 수직이 되도록 형성된다 [도 1의 (a) 및 (b) 참조]. 신호선(16)은 절연막(17)으로 덮인다 [도 1의 (b) 참조]. 주사선(12)과 신호선(16) 사이의 교차점 주변의 기판(11)의 주 표면에는, TFT의 스위칭 소자(18)가 형성된다. 스위칭 소자(18) 각각의 게이트는 주사선[게이트선(12)] 중의 대응하는 선에 접속된다. 스위칭 소자(18) 각각의 소스와 드레인의 한 단자는 절연막(17) 내에 제공된 컨택트(도시되지 않음)를 통해 스위칭 소자(18)의 신호선(16) 중 대응하는 한 선에 접속되고, 그의 다른 단자는 절연막(17) 내에 제공된 (도시되지 않은) 컨택트를 통해 화소 전극(15) 중의 대응하는 한 전극에 접속된다.

배향층(19)은 화소 전극(15)과 스위칭 소자(18)를 덮도록 기판(11)의 주표면 상에 형성된다. 기판(11)의 배면 상에는, 편광자(28)가 형성된다.

한편, 대향 기판(30)이 컬러 필터부(32)를 제공하고 있다. 컬러 필터부(32)는, 특정 파장을 갖는 광 빔을 전송하기 위해 투명 절연 기판(31)의 주표면 상의 화소 영역 내에 형성된 컬러부(32a), 및 투명 절연 기판(31)의 주표면 상의 화소가 없는 영역 내에 형성된 블랙 매트릭스(32b)를 형성한다. 컬러 필터부(32)의 표시 영역 상에는, ITO의 대향 전극(34)이 형성된다. 배향층(36)은 무기 절연막(35)을 통해 대향 전극(34) 상에 형성된다. 무기 절연막(35)은 바람직하게는 절연 특성을 유지하기 위해 제공된다. 기판(31)의 배면 상에는, 편광자(38)가 형성된다.

어레이 기판(10)의 편광자(28)의 광축(28a) 및 대향 기판(30)의 편광자(38)의 광축(38a)은 교차된 니콜(Nicols) 구조를 형성하도록 정렬된다 [도 1의 (a) 참조].

바람직한 실시예에서, 러빙과 같은 배향 처리는 배향층(19 및 36) 상에서 행해진다. 예를 들어, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 배향 처리(54)는 게이트선(12) 방향으로 어레이 기판(10)의 배향층(19) 상에서 수행된다. 도 1의 (a)에서, 도면 부호 50은 액정 분자를 나타내고, 도 1의 (a)에 도시된 원뿔(cone)은 전압이 인가될 때 액정 분자의 위치를 나타낸다.

TFT[스위칭 소자(18)]를 구성하는 반도체 박막은 비결정질 실리콘 또는 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다. 폴리실리콘을 이용하는 폴리실리콘 TFT는, 높은 이동도를 갖기 때문에 자발 분극을 갖는 액정의 스위칭에 적합하다. 폴리실리콘 TFT는 네가티브 TFT를 용이하게 제작할 수 있다. 그리고, 네가티브 TFT는, 게이트 전극의 전위가 소스 및 드레인 전극의 전위에 비해 낮을 때 게이트가 ON 상태(저 임피던스)에 있는 TFT를 의미한다. 비결정질 실리콘 TFT는 일반적으로 제조상의 이유로 인해 포지티브 TFT이다.

평탄화막(leveling film)이 대향 전극(34)과 컬러 필터부(32) 사이에 형성되는 경우, 대향 전극(34)이 평탄해지기 때문에 액정의 배향성이 개선되고, 대향 전극(34)과 어레이 기판(10)이 단락되기 어려워진다.

평탄화막은 아크릴, 폴리이미드, 나일론, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 벤조시클로부탄 폴리머, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리실란막과 같은 유기막 중의 하나로 형성되는 것이 바람직하다. 비용면에서 볼 때는 아크릴막, 평탄성을 볼 때는 벤조시클로부탄 폴리머막, 그리고 화학적 안정성 면에서 볼 때는 폴리이미드막이 보다 바람직하다.

또한, 스위칭 소자(18)는 대응하는 화소를 스위칭할 수 있다면, TFT 소자 외에, 박막 다이오드 소자 (TFD) 등일 수도 있다. 또한 컬러 필터는 어레이 기판측에 형성될 수 있다.

어레이 기판(10)과 대향 기판(30)은, 주입구(filling inlet)(도시되지 않음)를 제외하고, 비-표시 영역 상에 도포되는 실링 재료에 의해 배향층(19 및 38)이 대향하도록 부착되어 있다. 이 때, 어레이 기판(10)과 대향 기판(30) 사이의 거리는 스페이서(45)에 의해 소정의 거리로 유지된다.

액정 재료는, 셀의 내부를 진공으로 배기한 후에, 주입구를 통해 액정 재료를 도입하기 위한 주입 공정에 의해 도입된다. 주입구는 액정 재료를 주입한 후에 (도시되지 않은) 실링 재료에 의해 밀봉된다.

이와 같이 형성된 액정 셀에서, 액정(40)은 등방성상 또는 네마틱상으로 가열된다. 그 다음, 이 액정(40)을 냉각시켜 네마틱상으로부터 카이랄 스멕틱 C상으로 전이시킨다. 이 때, 대향 전극(34)과 화소 전극(15) 사이에 대향 전극(34)의 전위에 기초하여 일 극성 전계가 인가된다. 이와 같이 카이랄 스멕틱 C상을 형성함으로써, 대향 전극(34)과 화소 전극(15) 사이에 개재된 액정 분자(50)를 균일하게 배향시키는 것이 가능하게 된다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 때, 액정의 분자 배향은 러빙 방향과 실질적으로 평행하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전압-투과율 특성에 있어서, 상기 일 극성 전계가 인가될 때에는, 액정 분자(50)의 주축이 거의 변하지 않고, 전압이 인가되지 않을 때와 실질적으로 동일하게 배치되며, 상기 일 극성 전계에 반대인 극성의 전계가 인가될 때 액정 분자(50)의 주축은 전계의 크기에 따라 변화한다.

본 발명의 발명자들은 열심히 연구한 후에, 본 발명에 따르면, 다음의 실시예가 바람직하다는 것을 알아냈다.

액정(40)의 카이랄 피치가 p이고 어레이 기판(10)과 대향 기판(30) 사이의 거리는 d라고 가정하면, d<p인 것이 바람직하다. d<p이면, 액정이 트위스트 구조를 갖게 되는 것을 방지할 수 있다. 액정(40)이 트위스트 구조를 가지면, 전압이 인가되지 않을 때 광 누설이 증가하게 되고, 액정 표시 장치의 콘트라스트가 낮아진다.

액정 표시 장치의 작업 온도 범위 (일반적으로 0 ℃ 내지 50 ℃)에서, 액정 분자(50)의 외견 상의 틸트각 (실제로 측정된 틸트각)이 22.5 °이상일 때, 전압 인가에 의해 자발 분극이 반전될 때의 액정의 광축과 편광자의 투과각 사이의 각도는 45° 이상이 되어, 투과율이 최대가 된다. 그러므로, 높은 콘트라스트의 액정 표시 장치를 얻기 위해서, 액정 분자(50)의 외견 상의 틸트각이 약 22.5° 이상인 것이 바람직하다.

본 바람직한 실시예에서 액정 표시 장치에 사용하기 위한 배향층의 재료로서, 아크릴, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리실란, 및 폴리아민산, 폴리에테르아미드, 폴리아미드이미드(polyamideimides), 나일론 및 벤조시클로부탄 폴리머와 같은 유기막, 및 경사 증착된(obliquely evaporated)된 실리콘 산화물이 사용될 수 있다. 제조의 용이성 및 화학적 안정성에 비추어, 폴리이미드와 폴리아크릴로니트릴이 사실상 바람직하다.

배향층이 폴리이미드로 이루어지는 경우, 폴리이미드는 비교적 낮은 극성 [비교적 강한 소수성(疎水性)]을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이러한 폴리이미드는 85% 이상의 이미드화율(imidizing rate)을 갖는 폴리이미드, 플로오르 원자 (CF₃기)를 포함하는 폴리이미드, 무수물산 부분에 벤존 링을 갖는 폴리이미드, 디아민(diamine) 부분에 산소 원자(에테르 결합)를 갖지 않는 폴리이미드, 디아민 부분에 -CH₂- 결합을 갖는 폴리이미드를 포함한다. 비교적 낮은 극성을 갖는 폴리이미드가 본 발명에 적합한 이유는 후술되어질 것이다.

스멕틱 상이 나타날 때, 액정 분자(50)와 배향층 사이의 극성 표면 상호 작용에 의해, 액정 분자(50)의 자발 분극이 외측 (또는 내측)으로 향하도록 하는 힘이 가해진다(외측 또는 내측인지의 여부는 배향층의 전자 친화력에 의해 결정됨). 이 힘이 대향 전극(34)과 화소 전극(15) 사이에 인가된 dc 전압과 상반되는 경우(예를 들어, 어레이 기판(10)의 계면에서 극성 표면 상호 작용에 의해 자발 분극이 외측으로 향하도록 의도되었을지라도 자발 분극은 dc 전압에 의해 내측으로 향함), 액정 배향도가 낮아진다. 이를 방지하기 위해, 극성 표면 상호 작용이 작아져야 한다. 폴리이미드 배향층과 액정 사이의 극성 표면 상호 작용은 폴리이미드 배향층의 극성이 작아짐에 따라 작아지므로, 낮은 극성의 폴리이미드가 본 발명에 따른 액정 표시 장치가 적합하다.

본 발명에 적합한 배향층에 대하여, 비교적 낮은 프리틸트각 (4°이하)을 액정에 제공하는 재료 및 러빙 조건이 바람직하다. 그 이유는, 프리틸트각이 감소함에 따라, 액정의 배향이 보다 균일해질 수 있도록, 액정 분자과 배향층의 표면 사이의 정착력(anchoring force)이 증가하기 때문이다. 어레이 기판(10)과 대향 기판(30)의 러빙 방향은 서로 평행한 것보다는 반평행(antiparallel)인 것이 바람직하다. 반평행 러빙에 의하면, 서가 구조(bookshelf structure) 또는 경사진 서가 구조가 보다 용이하게 제공된다. 그 결과, 지그재그 결함과 같은 배향 결함 영역이 나타나지 않게 되어 우수한 배향 특성이 얻어질 수 있다.

스멕틱층(52)이 형성될 때, 셀에 인가되는 dc 전압 또는 오프셋 전압은 0.2V 내지 10V 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 스멕틱층(52)이 형성될 때, 전압이 0.2V 이하인 경우 자발 분극이 한 방향으로 향하지 않는 경우가 있었고, 전압이 10V 이상인 경우 액정 내에 포함된 이온 불순물이 배향층의 표면 상으로 부착되어 잔상 결함(image sticking defect)을 야기하는 경우가 있었기 때문이다.

스멕틱층(52)이 형성될 때, dc 전압은 아래와 같은 방법으로 인가되는 것이 바람직하다. 신호선의 기준 전위 (Vsig, 중심)가 0V이라고 가정하고, 도 3을 참조하여 설명할 것이다. 일반적으로, 신호선(16)에 인가 가능한 최대 전압은 드라이버 IC의 내압으로 인해 단지 ±7V가 된다. 대향 전극(34)에 인가되는 전압은 이에 제한되지는 않지만, 상술한 바와 같이 전압은 10V 이하인 것이 바람직하다. 도 3에서는, TFT[스위칭 소자(18)]가 턴 온일 때 게이트선(12)으로 인가되는 게이트 전압 한 예가 도시되고, 네가티브 TFT의 경우에 게이트 전압이 -20V라고 가정한다. 폴리이미드막이 배향층으로서 사용되는 경우, 폴리이미드 배향층과 액정(40) 사이의 극성 표면 상호 작용(전경 효과)으로 인해, 스멕틱 C상이 형성될 때 외부 전계가 인가되지 않는다면, 액정 분자(50)의 자발 분극(56)이 기판 외측으로 향하도록 액정 분자가 배향되는 경향이 있다. 도 3의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 신호선과 대향 전극 사이 및 화소 전극과 대향 전극 사이에 개재된 액정에 전압이 인가된다. 그러나, 게이트선과 화소 전극 사이에는 전극이 존재하지 않기 때문에, 스멕틱 C상이 형성될 때, 게이트선과 화소 전극 사이에 전극이 제공되지 않은 부분과 대향 전극 사이에 개재된 액정에는 전계가 인가되지 않게 된다. 따라서, 자발 분극(56)은 상술한 바와 같이 어레이 기판으로 향하게 된다. 도 3의 (a) 및 (b)에서, 전계의 방향이 그 방향과 동일하고, 화소의 주변부에서의 광 누설은 도 3의 (c) 및 (d)에 도시된 다른 경우와 비교했을 때 최소이다. 그러므로, 폴리이미드 배향막이 사용되는 경우에, 네가티브 TFT가 사용되는 것이 바람직하고, 전압은 도 3의 (a) 또는 (b)에 도시된 전압 관계에 따라 입력되는 것이 바람직하다. 더욱이, 고전압이 인가될 때, 전압은 도 3의 (a)에 도시된 관계에 따라 인가되는 것이 바람직하다. 더욱이, 바람직한 실시예에서 TFT[스위칭 소자(18)]가 포지티브 TFT라면, 게이트선과 화소 전극 사이에 전극이 제공되지 않은 부분과, 대향 전극과의 사이에 있는 액정의 자발 분극(56)은 전계의 방향과 다르게 되어, 화소의 주변부에서의 광 누설이 본 바람직한 실시예에서보다 높아지게 된다.

완성된 액정 표시 장치가 구동되는 동안 이것을 현미경에 의해 관찰하면, 게이트선(12) 주변에서의 광 누설의 유무를 확인할 수 있다. 더욱이 드라이버 IC의 출력이 프로브 등에 의해 모니터되는 경우, 스위칭 소자(18)가 턴 온될 때 게이트선(12)과 대향 전극(34) 사이에 발생되는 전계가, 액정 분자(50)의 광축이 거의 변화하지 않는 측에서의 전계의 극성과 동일한 극성을 갖는지의 여부를 판단한다.

상술한 바와 같이, 본 바람직한 실시예에 따르면, 화소 주변부로부터의 광 누설을 방지하여, 높은 표시 성능을 갖는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제1 바람직한 실시예를 제조하기 위한 방법이 이하 설명되어질 것이다.

먼저, TFT[스위칭 소자(18)]가 다음과 같이 유리 기판[투명 절연 기판(11)] 상에 형성된다.

크롬 용량선(도시되지 않음)과 게이트선(12)이 이 유리 기판[투명 절연 기판(11)] 상에 형성된다. 용량선과 게이트선(12)은 크롬 산화막과 실리콘 산화막을 포함하는 적층 구조를 갖는 절연층(14)으로 덮여지고, 비결정질 실리콘의 반도체층(도시되지 않음)이 절연층(14) 상에 패턴화되었다. 반도체층 상에는, 실리콘 질화물의 채널 보호층(도시되지 않음)이 형성된다. 반도체층과 채널 보호층 상에는, 소스 전극이 저항층(ohmic layer)을 통해 반도체층에 전기적으로 접속되고, 신호선(16)과 일체형인 드레인 전극이 형성된다. 또한, 소스 전극과 전기적으로 접속된 화소 전극(15)이 형성된다. 이와 같이 하여, 유리 기판[투명 절연 기판(11)] 상에는 TFT[스위칭 소자(18)], 신호선(16), 게이트선(12) 및 화소 전극(15)이 형성된다.

대향 전극(34)이 단락 회로가 되는 것을 방지하기 위해, TFT[스위칭 소자(18)], 신호선(16), 게이트선(12) 및 화소 전극(15)은 100nm 두께를 갖는 실리콘 산화막(도시되지 않음)으로 덮이게 된다.

컬러 필터(32a)와 대향 전극(34)은 다음과 같이 유리 기판(31) 상에 형성된다.

유리 기판(31) 상의 크롬막을 패터닝함으로써 블랙 매트릭스(32b)가 형성된다. 그 위에는, 적, 녹 및 청의 색소가 혼입된 감광성 아크릴 수지의 컬러 필터막이 형성된다. 또한, 투명 아크릴 수지가 평탄화막(도시되지 않음)으로서 제공된다. 이 평탄화막 상에는, ITO의 대향 전극(34)이 스퍼터링에 의해 형성된다.

TFT[스위칭 소자(18)]이 형성된 어레이 기판, 및 대향 전극(34)이 형성된 대향 기판이 세척된 후에, 이들 기판 상에 폴리이미드 용액 (Nissan Chemical Industies, Ltd. 사 제조의 SE-5291 γp:6dyn/cm)이 오프셋 프린팅(offset printing)에 의해 인가된다. 이는 핫플레이트를 이용하여 90℃에서 1분 동안 소성되고, 그 다음 180℃에서 10분 동안 소성되어 배향층(19 및 36)을 제공한다.

그 다음, 면 헝겊을 이용하여 어레이 기판(10)과 대향 기판(30) 상의 배향층에 러빙 처리를 행한다. 러빙 방향은 도 1의 (a)에 도시된다. 0.1 내지 10 마이크론 직경의 털을 갖는 면의 러빙 헝겊이 사용된다. 러빙 조건으로는, 러빙 롤러의 회전 속도가 500 rpm, 기판의 이동 속도가 20mm/s, 푸싱 깊이(pushing depth)가 0.7mm 그리고 러빙 동작 회수가 1회이다.

러빙 이후, 어레이 기판(10)과 대향 기판(30) 상의 배향층(19 및 36)이 중성 계면 활성제를 주성분으로 포함하는 수용액에 의해 세척되어, 러빙 헝겊으로부터 배향층으로 부착된 오염물을 제거한다.

그 다음, 실리콘 산화물(SiO₂)의 스페이서 입자(45)(직경:2.0 ㎛)가 어레이 기판(10)의 배향층(19) 상에 분포된다. 또한, 에폭시 수지의 밀봉 재료가 디스펜서에 의해 대향 기판(30) 주변부에 인쇄된다.

어레이 기판(10)과 대향 기판(30)은, 배향층이 형성되어 있는 면을 내측으로 하여 대향한다. 어레이 기판(10)과 대향 기판(30)이 정렬되고, 밀봉 재료는 가압 상태에서 160℃로 가열되고 경화되어 셀을 형성한다. 또한, 어레이 기판(10)과 대향 기판(30)에서의 러빙 방향은 서로 반평행이다.

이 셀이 진공 상태인 진공 챔버 내에 배치된 후, 강유전성 액정 성분(상 계열 : 고체상 →30℃ →카이랄 스멕틱 C상 →80℃ →네마틱상 →85℃ →등방성상, 30℃에서의 틸트각 : 22.5℃, 자발 분극:-7nC/cm₂)이 주입구를 통해 셀 안으로 주입된다. 그러나, 액정이 주입될 때, 셀 및 액정(40)은 100℃로 가열된다. 그 후, 주입구는 에폭시 접합제에 의해 밀봉된다.

그 다음, 액정(40)이 주입된 셀의 신호선(16), 게이트선(12), 용량선 및 대향 전극(34)의 인출부는 이방성 도전막을 통해 전압이 인가되는 단자에 접속된다. 그 다음, 셀은 오븐에서 90℃로 가열된다. -20V의 전압이 게이트선(12)에 인가되어 TFT[스위칭 소자(18)]을 항상 ON 상태가 되게 하고, 0V의 전압이 신호선(16)로 인가되어 화소 전극(15)을 0V로 유지되게 한다. 또한, 0V의 전압은 캐패시터 선에 인가되고, +8V의 전압이 대향 전극(34)으로 인가된다. 이들 전압이 인가되는 동안, 셀은 1℃/min의 속도로 90℃에서 25℃로 냉각되어 스멕틱층(52)을 형성한다.

이 셀을 편광 현미경에 의해 관찰한 결과, 스멕틱층(52)은 도 1의 (a)에서 관찰된 것과 동일하게 되었다.

이 셀의 갭을 측정하면, 2.0㎛이다, 본 바람직한 실시예에서 사용된 액정의 카이랄 피치는 셀 갭보다 긴 4.0㎛이다. 따라서, 액정은 트위스트 배향을 갖지 않는다.

그 다음, 한 쌍의 편광자(28 및 28)가 셀의 외측에 제공된다. 그리고, 전압이 인가되지 않을 때 한 편광자(38)의 투과축은 액정 분자(50)의 광축과 평행하고, 다른 편광자(28)의 투과축은 액정 분자(50)의 광축과 수직이다. 편광자가 제공된 셀 상에는, 드라이버 IC와 같은 구동 회로가 실장되고, 백라이트 등이 실장되어 바람직한 실시예의 액정 표시 장치를 완성하게 된다.

이 경우, 게이트선(12)과 화소 전극(15) 사이의 부분 및 신호선(16)과 화소 전극(15) 사이의 부분의 액정의 자발 분극 방향이, 화소 전극과 대향 전극 사이에 개재된 액정의 자발 분극과 동일하기 때문에, 광이 비화소 부분으로부터 거의 누설되지 않게 되어, 300:1의 콘트라스트를 얻을 수 있다. 또한, 시야각(10:1 이상의 콘트라스트를 가지며 계조 반전이 없는 영역)은 수직 및 수평 방향에서 70℃ 이상이고, 배향 특성과 콘트라스트는 0℃, 25℃ 및 50℃에서 3000 시간 동안 테스트 구동된 후에도 악화되지 않는다. 본 바람직한 실시예에서 스페이서가 분포되어 있지만, 스페이서 대신에 기둥 모양 또는 벽 모양의 스페이싱 수단이 포토리소그래피 공정에 의해 배향층 상에 형성될 수도 있다. 이 경우, 이 스페이싱 수단은, 러빙에 의해 야기되는 배향 결함이 게이트선에 의해 숨겨질 수 있도록 게이트선 위에 형성되는 것이 바람직하다.

(제2 바람직한 실시예)

이제 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 바람직한 실시예가 설명될 것이다. 본 제2 바람직한 실시예에서, 러빙 방향[배향 처리(54)] 및 편광자(28 및 38)의 광축(투과축)은 도 1에 도시된 제1 바람직한 실시예에서의 러빙 방향 및 광축(투과축)과는 상이하다. 다른 구성은 제1 바람직한 실시예에서의 구성과 동일하다. 제2 바람직한 실시예에서, 러빙 방향[배향 처리(54)]은 실질적으로 신호선(16)과 반평행이다. 편광자(38)의 광축(투과축)(38a)은 신호선(16)과 평행하다.

본 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 실제로 제조하여 그 성능을 평가한 결과, 제1 바람직한 실시예에서와 동일한 성능을 얻을 수 있었다.

(제3 바람직한 실시예)

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제3 바람직한 실시예의 구성이 도 5에 도시된다. 이 제3 바람직한 실시예에서, 러빙 방향[배향 처리(54)] 및 편광자(28 및 38)의 광축(투과축)(28a 및 38a)은 도 1에 도시된 제1 바람직한 실시예에서의 러빙 방향 및 광축(투과축)과는 상이하다. 다른 구성은 제1 바람직한 실시예에서의 구성과 동일하다.

제3 바람직한 실시예에서, 러빙 방향[배향 처리(54)]과 게이트선(12) 사이에는 소정의 각도 θ(0 < θ<90°)가 존재하며, 편광자(38)의 광축(투과축)(38a)과 게이트선(12) 사이에는 소정의 각도 θ가 존재한다. 본 바람직한 실시예에서는, 러빙 방향은 게이트선에 실질적으로 평행한 층이 형성되도록 결정된다.

본 바람직한 실시예의 액정을 실제로 제조하여 그 성능을 평가한 결과, 제1 바람직한 실시예와 동일한 성능이 얻을 수 있었다.

(제4 바람직한 실시예)

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제4 바람직한 실시예의 구성은 도 10에 도시된다. 제1 바람직한 실시예에서 액정 표시 장치의 네가티브 TFT를 이용했던 데에 반하여, 본 제4 바람직한 실시예의 액정에서 스위칭 소자(18)를 구성하는 TFT는 포지티브 TFT이다. 이로 인해, 배향층(19 및 36)은 나일론으로 구성된다. 또한, 벤조시클로부탄 폴리머가 나일론 대신에 사용될 수 있다.

제4 바람직한 실시예에서 액정 표시 장치는 다음과 같이 형성된다.

상기 재료를 사용하여, 제1 바람직한 실시예에서와 동일한 방법으로 액정이 주입된 셀을 형성한다.

그 다음, 액정(40)이 주입된 셀의 신호선(16), 게이트선(12), 용량선 및 대향 전극(34)의 인출부는 이방성 도전막을 통해, 전압이 인가되는 단자에 접속된다. 그 다음 셀이 오븐에서 90℃로 가열된다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, +20V의 전압이 게이트선(12)에 인가되어 TFT[스위칭 소자(18)]를 항상 ON 상태가 되게 하고, +7V의 전압이 신호선(16)에 인가되어 화소 전극(15)이 +7V로 유지되게 한다. 또한, +7V의 전압은 용량선에 인가되고, 0V의 전압이 대향 전극(34)에 인가된다. 이 전압들이 인가되는 동안, 셀은 1℃/min의 속도로 90℃에서 25℃로 냉각되어 스멕틱층(52)을 형성한다.

이 셀을 편광 현미경에 의해 관찰한 결과, 스멕틱층(52)은 도 10에서 관찰된 것과 동일했다.

이 셀의 갭을 측정하면, 2.0㎛이다, 본 바람직한 실시예에서 사용된 액정(40)의 카이랄 피치는 셀 갭보다 긴 4.0㎛이다. 따라서, 액정은 트위스트 배향을 갖지 않는다.

그 다음, 한 쌍의 편광자(28 및 28)가 셀의 외측에 제공된다. 또한, 전압이 인가되지 않을 때 한 편광자(38)의 투과축(38a)은 액정 분자(50)의 광축과 평행하고, 다른 편광자(28)의 투과축(28a)은 편광자(38)와 수직이다. 편광자가 제공된 셀 상에는, 드라이버 IC와 같은 구동 회로가 실장되고, 백라이트 등이 실장되어 바람직한 실시예의 액정 표시 장치를 완성하게 된다.

이 액정 표시 장치는 게이트선 주변으로부터 광이 거의 누설되지 않게 되어, 300:1의 전면 콘트라스트(front contrast)를 얻을 수 있었다. 또한, 시야각(10:1 이상의 콘트라스트를 가지며 계조 반전이 없는 영역)은 수직 및 수평 방향으로 70℃ 이상이고, 배향 특성과 콘트라스트는 0℃, 25℃ 및 50℃에서 3000 시간 동안 테스트 구동된 후에도 악화되지 않는다.

제4 바람직한 실시예에서, 배향층(19 및 36)은 나일론 또는 벤조시클로부탄 폴리머로 이루어지기 때문에, 배향층과 액정 재료 사이의 극성 표면 상호 작용 (전경 효과)으로 인해 액정 분자(50)의 자발 분극(56)이 내측으로 향하도록 액정 분자(50)이 배향되는 경향이 있다. 따라서, 본 바람직한 실시예와 같이, 스멕틱층(52)이 형성될 때, +20V, +7V 및 0V의 전압이 게이트선(12), 화소 전극 및 대향 전극(34) 각각에 인가되면, 액정 분자(50)의 자발 분극(56)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 전계의 방향과 평행하게 되게 배향되어, 화소의 주변부로부터 누설되는 광량이 가능한 한 작게 감소될 수 있다. 스멕틱층이 형성될 때, +20V, 0V 및 -10V의 전압이 각각 게이트 전극, 화소 전극 및 대향 전극으로 인가되는 경우에도, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 액정 분자(50)의 자발 분극(56)이 전계 방향으로 배향되어, 동일한 장점을 얻을 수 있다.

더욱이, 스멕틱층이 형성될 때, 도 6의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 액정 분자(50)의 자발 분극(56)의 방향이 전계의 방향과 다르게 되도록 전압이 인가되면, 화소의 주변부로부터 누설되는 광량은 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 것보다 크다.

상술한 바와 같이, 본 바람직한 실시예에서는, 화소 주변부로부터 광이 누설되는 것을 방지할 수 있어, 우수한 표시 성능을 갖는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 바람직한 실시예에서, TFT[스위칭 소자(18)]이 네가티브 TFT라면, 액정 분자(50)의 자발 분극(56)의 방향이 전계의 방향과 상이하여, 화소 주변부로부터 누설되는 광량은 본 바람직한 실시예에서의 광량보다 많아지게 된다.

(제5 바람직한 실시예)

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제5 바람직한 실시예가 이하 설명될 것이다. 본 제5 바람직한 실시예에서의 액정 표시 장치는, 액정 재료가 다른 것을 제외하면, 제4 바람직한 실시예에서의 액정의 구성과 동일한 구성을 갖는다.

제4 바람직한 실시예에서의 구성과 동일한 방법으로, 빈 셀이 형성된다. 이 셀이 진공 상태인 진공 챔버 내에 설치된 후에, 강유전성 액정 성분(상 계열 : 고체상 →30℃ →카이랄 스멕틱 C상 →75℃ →네마틱상 →80℃ →등방성상, 틸트각:22.5°, 자발 분극:3nC/cm²)의 10:1 혼합물 및 UV 경화형 액정 (UV curable liquid crystal)(DAINIPPON INK CHEMICALS,INC.사에 의해 제조된 UCL-001) 이 주입구를 통해 셀 안으로 주입된다. 이 때, 셀 및 액정(40)은 85℃로 가열된다. 그 후에, 주입구이 에폭시 접합제에 의해 봉해진다.

그 다음, 액정(40)이 주입된 셀의 신호선(16), 게이트선(12), 보조 용량선 및 대향 전극(34)의 인출부는 이방성 도전막을 통해, 전압이 인가되는 단자에 접속된다. 그 다음, 셀은 오븐에서 77℃로 가열된다. +25V의 전압은 게이트선(12)으로 인가되어 TFT[스위칭 소자(18)]을 항상 ON 상태가 되게 하고, +7V의 전압이 신호선(16)에 인가되어 화소 전극(15)을 +7V로 유지되게 한다. 또한, +7V의 전압은 용량선에 인가되고, 0V의 전압이 대향 전극(34)에 인가된다. 이 전압들이 인가되는 동안, 셀은 1℃/min의 속도로 77℃에서 73℃로 냉각되어 스멕틱층(52)을 형성한다. 이 상태에서, 셀에는 UV광 (365nm, 10mJ/cm²)이 조사되어, UV 경화형 액정을 경화시킨다. 그 후, 전압이 인가되지 않게 되고, 셀은 10℃/min의 속도로 냉각된다.

이 셀을 편광 현미경에 의해 관찰한 결과, 스멕틱층(52)은 도 10에서 관찰된 것과 동일했다.

이 셀의 갭을 측정하면, 2.0㎛이다, 본 바람직한 실시예에서 사용된 액정(40)의 카이랄 피치는 셀 갭보다 긴 4.0㎛이다. 따라서, 액정은 트위스트 배향을 갖지 않는다.

그 다음, 한 쌍의 편광자(28 및 28)가 셀의 외측에 제공된다. 또한, 전압이 인가되지 않을 때 한 편광자(38)의 투과축(38a)은 액정 분자(50)의 광축과 평행하고, 다른 편광자(28)의 투과축(28a)은 투과축(38a)과 수직이다. 편광자가 제공된 셀 상에는, 드라이버 IC와 같은 구동 회로가 실장되고, 백라이트 등이 실장되어 바람직한 실시예의 액정 표시 장치를 완성하게 된다.

이 액정 표시 장치는 게이트선 주변으로부터 광이 거의 누설되지 않게 되어, 200:1의 콘트라스트를 얻을 수 있었다. 또한, 시야각(10:1 이상의 콘트라스트를 가지며 계조 반전이 없는 영역)은 수직 및 수평 방향으로 70℃ 이상이고, 액정 배향와 콘트라스트는 0℃, 25℃ 및 50℃에서 3000 시간 동안 테스트 구동된 후에도 악화되지 않았다.

제5 바람직한 실시예에서는, 제4 바람직한 실시예에서와 같은 장점을 얻을 수 있었다.

(비교예)

도 7을 참조하여, 제4 바람직한 실시예에서의 액정 표시 장치와의 비교 예를 이하 설명할 것이다.

먼저, 셀은 제4 바람직한 실시예에서와 동일한 방법으로 형성된다.

그 다음, 액정(40)이 주입된 셀의 신호선(16), 게이트선(12), 용량선 및 대향 전극(34)의 인출부는 이방성 도전막을 통해, 전압이 인가되는 단자에 접속된다. 이 셀은 오븐에서 90℃로 가열된다. +20V의 전압이 게이트선(12)로 인가되어 TFT[스위칭 소자(18)]을 항상 ON 상태가 되게 하고, 0V의 전압은 신호선(16)으로 인가되어 화소 전극(15)을 0V로 유지되게 한다. 또한, +0V의 전압은 용량선에 인가되고, +7V의 전압이 대향 전극(34)에 인가된다. 이 전압들이 인가되는 동안, 셀은 1℃/min의 속도로 90℃에서 25℃로 냉각되어 스멕틱층(52)을 형성한다.

이 셀을 편광 현미경에 의해 관찰한 결과, 스멕틱층(52)은 도 7에서 관찰된 것과 동일하였다. 즉, 게이트선 상의 스멕틱층의 방향은 화소 전극 상의 스멕틱층의 방향과 달라서, 이 스멕틱층은 휘어진다.

이 셀의 갭을 측정하면, 2.0㎛이다, 이 비교 예에서 사용된 액정의 카이랄 피치는 셀 갭보다 긴 4.0㎛이다. 따라서, 액정은 트위스트 배향을 갖지 않는다.

그 다음, 한 쌍의 편광자(28 및 28)가 셀의 외측에 제공된다. 또한, 전압이 인가되지 않을 때 한 편광자(38)의 투과축(38a)은 액정 분자(50)의 광축과 평행하고, 다른 편광자(28)의 투과축(28a)은 투과축(38a)과 수직이다. 편광자가 제공된 셀 상에는, 드라이버 IC와 같은 구동 회로가 실장되고, 백라이트 등이 실장되어 이 비교예의 액정 표시 장치를 완성하게 된다.

이 액정 표시 장치는, 게이트선 주변(게이트선과 화소 전극 사이)으로부터 광이 누설되어 콘트라스트가 25:1이 되었다. 0℃에서의 구동 테스트에서, 50 시간 이후에 배향이 흐트러졌고, 그 콘트라스트는 25:1 이하였다.

(제6 바람직한 실시예)

이제, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제6 바람직한 실시예를 설명할 것이다. 제6 바람직한 실시예에서의 액정 표시 장치는, 스위칭 소자(18)가 화소가 상부 배치된 구조를 가지며, 컬러 필터가 어레이 기판 상에 형성되며, 어떠한 블랙 매트릭스 또는 어떠한 컬러 필터도 대향 기판 상에 형성되지 않았다는 것을 제외하면, 제4 바람직한 실시예에서의 액정 표시 장치와 동일한 구성을 갖는다.

화소가 상부 배치된 구조는 도 9에 도시되어 있다. 게이트 전극(61)과 (도시되지 않은) 용량선은 어레이 기판을 구성하는 유리 기판 상에 형성된다. 게이트 전극(61)과 용량선은 게이트 절연막(62)으로 덮여있다 [도 9의 (b) 참조]. 채널로서 작용하는 비결정질 실리콘의 반도체막(64)은 게이트 전극(61)을 덮도록 게이트 절연막(62) 상에 형성된다 [도 9의 (b) 참조]. 반도체막(64) 상에는, 채널 보호막(65)이 형성된다. 이 채널 보호막(65)의 양측의 반도체막(64) 상에는, n+형 비결정질 실리콘의 소스(66a) 및 드레인(66b)이 형성된다 [도 9의 (d) 참조]. 소스(66a)과 드레인(66b)은 각각 금속의 소스 전극(68a)과 드레인 전극(68b)에 접속된다. 소스 전극(68a)은 신호선(16)에 접속된다. 소스 전극(68a)과 드레인 전극(68b) 상에는, 컬러 필터(69)가 형성된다. 이 컬러 필터(69) 상에는, ITO의 화소 전극(15)이 형성된다. 이 화소 전극(15)은 컬러 필터(69)에 제공된 컨텍트(70)를 통해 드레인 전극(68b)에 전기적으로 접속된다.

본 바람직한 실시예에서는, 어떠한 블랙 매트릭스도 대향 기판 상에 형성되지 않으며, 스위칭 소자는 화소가 상부 배치된 구조를 갖는다. 이러한 구조에서는, 화소 전극이 게이트선과 신호선 상에서 서로 중첩되어, 높은 개구비를 얻을 수 있게 된다. 제4 바람직한 실시예와 마찬가지로, 도 6의 (a)에 도시된 전압 간의 관계에 의해 스멕틱층이 형성된다. 그 결과, 어떠한 배향 결함도 전체 스크린 상에서 발견되지 않았고, 300:1의 전면 콘트라스트가 얻어졌다. 또한, 시야각(10:1 이상의 콘트라스트를 가지며 계조 반전이 없는 영역)은 수직 및 수평 방향에서 70℃ 이상이고, 액정 배향와 콘트라스트는 0℃, 25℃ 및 50℃에서 3000 시간 동안 테스트 구동된 후에도 악화되지 않았다.

본 제6 바람직한 실시예에서는 TFT(18)가 포지티브 TFT였지만, 네가티브 TFT가 사용되는 경우에도 동일한 장점을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 화소 주변부로부터 누설되는 광량을 가능한 한 감소시킬 수 있고, 높은 표시 성능을 갖는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

본 발명은 그의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예의 형태로 설명되었지만, 본 발명의 기본 개념으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 방법으로 실시될 수 있음은 자명하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위에서 개시된 바와 같은 발명의 개념으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 실시 가능한, 모든 가능한 실시예들 및 상기 실시예들에 대한 변형들을 포함할 수 있음이 자명하다.

Claims (11)

1. 제1 기판 상에 매트릭스 형태로 형성되어 있는 복수의 주사선 및 복수의 신호선과, 상기 주사선과 상기 신호선 사이의 교차점에 형성된 복수의 스위칭 소자 -이들 스위칭 소자 각각의 일단은 상기 신호선 중 대응하는 신호선에 접속되며, 각각의 스위칭 소자는 대응하는 주사선의 신호에 응답하여 스위칭 동작을 행함- 와, 각각 상기 스위칭 소자 중 대응하는 소자의 타단에 접속되는 복수의 화소 전극과, 상기 제1 기판 상에 상기 화소 전극을 덮도록 형성된 제1 배향층을 포함하는 어레이 기판;

   제2 기판 상에 형성되는 대향 전극과, 상기 제2 기판 상에 상기 대향 전극을 덮도록 형성된 제2 배향층을 포함하는 대향 기판; 및

   자발 분극(spontaneous polarization)을 가지며 카이랄 스멕틱 C상(chiral smectic C phase)의 고온측에서 네마틱상 또는 등방성상을 가지는 액정 재료를 포함하며, 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재된 조광층(light control layer) -상기 조광층 내의 액정 분자의 광축은, 상기 액정 재료에 전계가 인가되지 않거나 제1 극성의 제1 전계가 인가될 때에는 실질적으로 변화하지 않고, 상기 액정 재료에 상기 제1 극성과는 다른 제2 극성의 제2 전계가 인가될 때에는 상기 제2 전계의 크기에 따라 변화함-

   을 포함하고,

   상기 스위칭 소자가 턴 온될 때, 상기 주사선과 상기 대향 전극 사이의 전계는 상기 제1 극성을 갖는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 상기 화소의 하부에 배치되는 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 조광층 내의 스멕틱층의 방향은 10 ° 이하의 분포를 갖는 액정 표시 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자 각각은 네가티브 TFT(negative TFT)를 포함하며,

   상기 제1 배향층은, 상기 액정 재료에 전압이 인가되지 않을 때에 액정 분자의 자발 분극이 상기 제1 기판에 향하게 하는 배향 특성을 갖는 액정 표시 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 배향층은 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile) 또는 폴리이미드로 이루어지는 액정 표시 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자 각각은 포지티브 TFT (positive TFT)를 포함하며,

   상기 제1 배향층은, 상기 액정 재료에 전압이 인가되지 않을 때에 액정 분자의 자발 분극이 상기 제2 기판에 향하는 배향 특성을 갖는 액정 표시 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 배향층은 나일론 또는 벤조시클로부탄 폴리머 (benzocyclobutane polymer)로 이루어진 액정 표시 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 조광층 내의 액정은 경사진 서가(書架) 구조 (tilted bookshelf structure)를 갖는 액정 표시 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 조광층 내의 상기 액정 분자는 실질적으로 22.5°이상의 외견상의 틸트각(apparent tilt angle)을 갖는 액정 표시 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 배향층의 러빙 방향(rubbing direction)은 상기 제2 배향층의 러빙 방향에 반평행(antiparallel)한 액정 표시 장치.
11. 제1 기판 상에 매트릭스 형태로 형성되어 있는 복수의 주사선 및 복수의 신호선과, 상기 주사선과 상기 신호선 사이의 교차점에 형성된 복수의 스위칭 소자 -이들 스위칭 소자 각각의 일단은 상기 신호선 중 대응하는 신호선에 접속되며, 각각의 스위칭 소자는 대응하는 주사선의 신호에 응답하여 스위칭 동작을 행함- 와, 각각 상기 스위칭 소자 중 대응하는 소자의 타단에 접속되는 복수의 화소 전극과, 상기 제1 기판 상에 상기 화소 전극을 덮도록 형성된 제1 배향층을 포함하는 어레이 기판; 제2 기판 상에 형성되는 대향 전극과, 상기 제2 기판 상에 상기 대향 전극을 덮도록 형성된 제2 배향층을 포함하는 대향 기판; 및 자발 분극을 가지며 카이랄 스멕틱 C상의 고온측에서 네마틱상 또는 등방성상을 가지는 액정 재료를 포함하고, 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재된 조광층을 포함하는 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서,

    상기 액정 재료가 네마틱상 또는 등방성상으로부터 카이랄 스멕틱 C상으로 상전이할 때, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극 사이에 일 극성의 전계를 인가하여 카이랄 스멕틱 C상을 형성하는 단계를 포함하고,

    상기 전계의 극성은, 상기 스위칭 소자가 턴 온될 때 상기 대향 전극과 상기 주사선 사이의 전계의 극성과 같은 액정 표시 장치 제조 방법.