特許 6091737 液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6091737

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1339 20060101AFI20170227BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/1339 500

【請求項の数】28

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-51948(P2011-51948)

(22)【出願日】2011年3月9日

(65)【公開番号】特開2011-186476(P2011-186476A)

(43)【公開日】2011年9月22日

【審査請求日】2014年3月4日

(31)【優先権主張番号】10-2010-0021277

(32)【優先日】2010年3月10日

(33)【優先権主張国】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】512187343

【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金 官 秀

(72)【発明者】

【氏名】許 チョル

(72)【発明者】

【氏名】金 鎭 ソク

(72)【発明者】

【氏名】李 相 憲

(72)【発明者】

【氏名】李 宜 具

【審査官】 鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１２１８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６２６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１００６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９１７２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３９

Ｇ０２Ｆ １／１３３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【発明の効果】

【0012】

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。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】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2】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。

【図3】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4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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8】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9】図７の液晶表示装置の画素電極を示す配置図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【符号の説明】

【0073】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】