JP2009145865A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電圧の減少や光の透過率を向上させる表示装置を提供する。
【解決手段】本発明は表示装置に関する。本発明による表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向して配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、前記第１基板の上に形成された第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との中でいずれ一つの電極の下に配置された突起とを含み、前記液晶層は電界が印加されない場合は等方性の状態で、電界が印可されると異方性の状態に変化する。
【選択図】図２

Description

本発明は表示装置に関し、より詳しくはブルー相の液晶を利用する表示装置に関する。

表示装置には様々な種類がある。その中で急速に発展している半導体技術により性能が向上され小型および軽量化された液晶表示（liquid crystal display,LCD）装置は、代表的な表示装置である。
液晶表示装置において、光の透過率は液晶層の整列状態により決定される。光透過率は液晶層の物理的な動きにより制御されるので、液晶表示装置には応答速度の問題が発生する。

近来、応答速度が約３ミクロン程度で相対的に非常に速いブルー相（blue phase）液晶が開発されている。ブルー相の液晶は、作動温度の範囲が非常に狭くモノマを添加および重合してブルー相の液晶の結晶構造を安定化して使用する。
しかし、前述のブルー相の液晶を利用する表示装置は、駆動電圧が相対的に非常に高く、光の透過率が低下すぎる問題点がある。

本発明は前述の問題点を解決するためのものであり、駆動電圧の減少や光の透過率を向上させる表示装置に関する。

前記目的を達成するために、前記目的を達成するために、本願発明１は、
・第１基板と、
・前記第１基板に対向して配置されている第２基板と、
・前記第１基板と前記第２基板との間に配置されている液晶層と、
・前記第１基板の上に形成されている第１電極と、
・前記第１基板の上に形成されている第２電極と、
・前記第１電極と前記第２電極とのうちいずれ一つの電極の下に配置されている突起と、
を含み、
前記液晶層は、電界が印加されていないと等方性の状態であって、電界が印可されると異方性の状態に変化する表示装置を提供する。

本願発明２は、本願発明１において、前記突起は前記第１基板と前記第２基板との間の平均間隔の１/６以上の高さを有する表示装置を提供する。
本願発明３は、本願発明２において、前記第１基板と前記第２基板との間隔は４.５ミクロン以上である表示装置を提供する。
本願発明４は、本願発明２におい前記突起は１ミクロン〜１０ミクロンの幅を有する表示装置を提供する。

本願発明５は、本願発明３において、前記第１電極と前記第２電極との間で発生する電界により液晶層の液晶が挙動し前記電界は前記第１基板および第２基板とほぼ平行な水平電界である表示装置を提供する。
本願発明６は、本願発明５において、前記液晶層は架橋されたブルー相の液晶である表示装置を提供する。

本願発明７は、本願発明６において、前記液晶層は硬化されたポリマを更に含む表示装置を提供する。
本願発明８は、本願発明２において、前記第１電極と前記第２電極は其々に１ミクロン〜１０ミクロンの幅を有する表示装置を提供する。
本願発明９は、本願発明８において、前記第１電極と前記第２電極は其々に３ミクロン〜６ミクロン離れて配置されている表示装置を提供する。

本願発明１０は、本願発明９において、前記第１電極と前記第２電極は其々にスリットパターンを有し、相互に噛合う扇骨の形状に形成されている表示装置を提供する。
本願発明１１は、本願発明２において、前記第１基板の上に形成され、前記第１電極に接続された第１薄膜トランジスタと、前記第１基板の上に形成され、前記第２電極に接続された第２薄膜トランジスタと、を更に含む表示装置を提供する。

本願発明１２は、本願発明１１において、前記第１基板の上に形成された複数のゲートラインを更に含み前記第１薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタは同一のゲートラインに接続されている表示装置を提供する。
本願発明１３は、本願発明１１において、前記第１基板の上に形成された複数のデータラインを更に含み、前記第１薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタは相異なるデータラインに接続されている表示装置を提供する。

本願発明１４は、本願発明２において、前記突起は有機物質で形成されている表示装置を提供する。
本願発明１５は、本願発明２において、前記突起は、前記第１基板及び前記第２基板の主面に垂直な方向に切断した縦断面が半円形状の縦断面と半楕円形状の縦断面とのうち少なくとも一つを含む表示装置を提供する。

本願発明１６は、本願発明２において、前記突起は、前記第１基板及び前記第２基板の主面に垂直な方向に切断した縦断面が三角形状の縦断面と台形の縦断面と多角形状の縦断面とのうち少なくとも一つを含む表示装置を提供する。
本願発明１７は、本願発明２において、前記突起の高さは前記第一基板と前記第２基板との間の間隔と同一であり、前記突起は前記第１基板と前記第２基板との間に隔壁形状で形成されている表示装置を提供する。

本願発明１８は、本願発明１７において、前記突起は前記第１基板に対向する面の面積が前記第２基板に対向する面の面積より大きく、前記突起は、前記第１基板及び前記第２基板の主面に垂直な方向に切断した縦断面が台形の縦断面を含む表示装置を提供する。
本願発明１９は、本願発明１において、前記第１基板の上に形成された前記第１電極と第２電極とのうちで前記突起が配置されていない電極に向かい合うように、前記第２基板の上に形成された補助電極を更に含む表示装置を提供する。

本願発明２０は、本願発明１９において、前記補助電極には前記第１電極と第２電極との中で相互に対向する電極と実質的に同一の電圧が印可されている表示装置を提供する。
本願発明２１は、本願発明１において、前記第１電極と第２電極との下に絶縁して配置されている埋め込み電極を更に含む表示装置を提供する。
本願発明２２は、本願発明２１において、前記埋め込み電極は、前記第１電極と第２電極とのうちいずれか一つと同一の電圧が印可されている表示装置を提供する。

本発明によれば、表示装置の駆動電圧を減少させ、光の透過率を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者が容易に実施できるよう詳しく説明する。本発明は様々な形態に具現できることであって、ここで説明する実施形態に限られない。
また、図面は多様な層及び領域を明確に表現するために厚さが拡大して示されている。明細書の全体を通じて類似の部分に関しては、同一の図面番号が付けられている。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あると言う時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合だけではなくて、その間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あると言う場合はその間にまた他の部分がないことを意味する。

添付図面には、実施形態として５枚マスク工程で形成された非晶質シリコン（a-Si）薄膜トランジスタ（thin film transistor, TFT）が使用された表示装置が概略的に示されている。また、添付図面では一つの画素に２つの薄膜トランジスタが使用されている。画素は画像を表示する最小単位である。しかし本発明の薄膜トランジスタは様々な相異なる形態に具現でき、ここで説明する実施形態に限られない。

本発明を明確にするために、説明に直接に関係ない部分は省略し、明細書の全体を通じて同一あるいは類似の構成要素については同一の参照部号をつけることにする。
また、様々な実施形態において、同一の構成を持つ構成要素に関しては同一の部号をつけて代表的に第一実施形態で説明して、その他の実施形態では第一実施形態と相異なる構成に関してのみ説明する。

「実施形態１」
図１及び図２を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第一実施形態による表示装置の配置図である。図２は、図１のII-II線による断面図である。
図１と図２に示されているように、表示装置９０１は、第１表示板１００と第２表示板２００と液晶層３００とを含む。ここで、第１表示板１００は、第１基板１１０と、第１基板１１０の上に形成された第１電極１８１と、第１基板１１０の上に形成され第１電極１８１から離れた第２電極１８２と、第１電極１８１と第２電極１８２との中でいずれか一つの電極の下に配置された突起１９１とを含む。図１と図２では、突起１９１は第１電極１８１の下に配置される。しかし必ずしもこれに限られない。従って、突起１９１は第２電極１８２の下に配置されることもできる。また、液晶層３００は、架橋されたブルー相（blue phase）の液晶である。すなわち、モノマが含まれ、含まれたモノマが硬化されてポリマ化されたブルー相の液晶である。ブルー相はコレステリック相と等方相との間の数Ｋの温度範囲で表す液晶相の一つである。

ブルー相の液晶は、第１基板１１０と第２基板２１０との上に配向膜を形成する必要がない。ブルー相の液晶は、電圧を印可しないと光学的に等方（isotrophic）状態で、印可される電圧が増加することにより電界方向に配列する方向子（director）が多くなり屈折率異方性を持つことになって入力された偏光状態を変化させる。ブルー相の液晶を使用する場合、表示装置９０１はノーマリブラックモード（Normally Black Mode）になる。すなわち、表示装置９０１は電圧が印可されていない状態でブラックを表示する。

一方、ブルー相の液晶は動作温度範囲が広くないので、ブルー相が発現できる低分子の液晶に非液晶性のモノマを添加し、モノマの紫外線を加えて重合する。重合により結晶構造が安定化され架橋された液晶が製造される。架橋されたブルー相の液晶は、低分子の液晶の中で高分子の網状構造が形成されている形態である。
液晶層３００は、第１電極１８１と第２電極１８２とが形成し、第１電極１８１と第２電極１８２と実質的に平行である水平電界（横電界）によって配向が変わって透過率を調整する。

非液晶性のモノマとしては、熱あるいは紫外線によって重合が行われる物質で、アクリルレイト系モノマが使用できるが、これに限られない。他に、非液晶性のモノマとしては、ビニル基、アクリルロイル（acryloyl）基、フーマレイト（fumarate）基などの重合性基を含むものが使用できる。また、必要であれば、架橋剤とモノマとの重合が開始できる開始剤を使用することも可能である。開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノンなどが使用できる。また、液晶層３００にカイラルネマチック相を発現させるためのカイラル不純物（chiral dopant）を添加することも可能である。

低分子液晶としては、コレステリック相（カイラルネマチック相）と等方相との間にブルー相が発現できる物質を使用する。このような低分子液晶は、ビフェニル、シクロヘクシルなどの分子構造を含み、それ自身がキラリティを持つとか、カイラル不純物の添加によりコレステリック相が発現できる物質を使用する。
図３と図４とを参照し、本発明の実施形態による表示装置９０１に使用されたブルー相の液晶について、以下の通り詳しく説明する。

図３に示されているように、ブルー相の液晶はポジティブ（positive）液晶にカイラル相を誘導し約１Ｋ領域でブルー相を形成する時、光硬化性ポリマを形成させて常温領域まで安定化して作られる。
ポリマにより更に広い範囲の温度で安定化されたブルー相は非常に大きいＫ定数を持っているので、電界印可により階調の表現が可能であり、電圧が印加されていない時に光学的に等方性を持つ特性がある。

図４に示されているように、ブルー相の液晶は電界が印加されていない時に光学的の等方性を持ってブルー相を発現して複屈折性を持たない。ここで、電界が印可されるとブルー相の液晶は光学的異方性を持ち複屈折性を持つ。この時、ブルー相の液晶に印可される電界は水平方向、すなわち液晶層３００を通過する光の方向に交差する方向に印可される。

また、本発明による表示装置に使用されたブルー相の液晶はカイラルピッチ（chiral pitch）が３００ｎｍ以下、好ましく２００ｎｍ程度のカイラルピッチを持っていてもよい。ブルー相の液晶が持つカイラルピッチは、可視光線の波長領域に重ならないからである。可視光線の波長領域がおおよそ３５０ｎｍ〜６５０ｎｍ程度なので、ブルー相の液晶は３００ｎｍ以下のカイラルピッチを持つことが好ましい。

また、ブルー相の液晶は誘電率と屈折率が非常に大きく、ネマチック（nematic）状態を持つ。
図１と図２とを再び参照すると、第１表示板１００は、第１基板１１０の上に形成された多数のゲートライン１２１、多数のデータライン１６１a、１６１b、および多数の薄膜トランジスタ１０１、１０２を更に含む。また、第１表示板１００はカラーフィルタ１７５を更に含む。

薄膜トランジスタ１０１、１０２は、一つの画素に二つずつ配置される。すなわち、一つの画素は、第１薄膜トランジスタ１０１と第２薄膜トランジスタ１０２とを持つ。第１薄膜トランジスタ１０１は第１電極１８１に電気的に接続され、第２薄膜トランジスタ１０２は第２電極１８２に電気的に接続される。第１薄膜トランジスタ１０１と第２薄膜トランジスタ１０２とは、同一のゲートライン１２１に接続される。また、第１薄膜トランジスタ１０１と第２薄膜トランジスタ１０２と相異なるデータライン１６１a、１６１bに其々に接続される。第１電極１８１と第２電極１８２とは相異なる電圧が印可され、第１電極１８１と第２電極１８２との間で発生する電界により液晶層３００のブルー相の液晶が挙動される。

第１電極１８１と第２電極１８２とは其々にスリットパターンを持ち、図１に示されているように、相互に噛合う扇骨の形に形成されることも可能である。ここで、第１電極１８１の下には突起１９１が配置されるので、第１電極１８１と第２電極１８２との間に横電界が効果的に形成されることができる。すなわち、第２電極１８２は平面的に形成されるが、第１電極１８１は下に配置された突起１９１により平面的ではない高さを持つ形状に形成されるからである。第１電極１８１と第２電極１８２とは其々に１ミクロン〜１０ミクロンの範囲の幅を持ち、第１電極１８１と第２電極１８２とは其々に３ミクロン〜６ミクロンの範囲の間隔を持つように配置される。第１電極１８１と第２電極１８２との間の間隔は小さいのが好ましい。しかし、実際の製作過程での工程上のマージンを考慮して、第１電極１８１と第２電極１８２との間の間隔を３ミクロン〜６ミクロンの範囲に限定することが好ましい。

突起１９１は、電極１８１、１８２に比べて相対的に微細パターンを形成しがたい。したがって、第１電極１８１と第２電極１８２とのうちいずれか一つだけの下に突起１９１を配置することによって、前述のように電極１８１、１８２の間の間隔を適切に維持するとともに、突起１９１により第１電極１８１と第２電極１８２との間に横電界が効果的に形成できるようになる。

第１電極１８１と第２電極１８２との間の間隔と、第１電極１８１と第２電極１８２との幅の関係において、第１電極１８１と第２電極１８２との間の間隔が第１電極１８１と第２電極１８２との幅より大きいと光の透過率の側面で有利であって、第１電極１８１と第２電極１８２との間の間隔が第１電極１８１と第２電極１８２との幅より小さいと駆動電圧の減少に有利である。ブルー相の液晶を利用する表示装置９０１は駆動電圧を減少させることが様々な側面で有利であるので、第１電極１８１と第２電極１８２との幅を第１電極１８１と第２電極１８２との間の間隔より小さく、あるいは同じくするのが好ましい。しかし本発明が必ずしもこれに限られるものではない。したがって、駆動電圧の減少より光の透過率を向上する時には、第１電極１８１と第２電極１８２との幅を第１電極１８１と第２電極１８２との間の間隔より大きくすることも可能である。

また、第１基板１１０と第２基板２１０との間の平均間隔は、４.５ミクロン以上であることが好ましい。ここで、第１基板１１０と第２基板２１０との間の平均間隔とは、第１基板１１０と第２基板２１０との間で実質的に液晶層３００で満たされる空間である。すなわち、実質的に第１基板１１０と第２基板２１０は均一ではなく４ミクロン〜１２ミクロンの範囲の間隔を持つことが可能で、第１基板１１０と第２基板２１０との間の全体的の平均間隔は実質的に４.５ミクロン以上である。

図５は、第１基板１１０と第２基板２１０との間の間隔と光の透過率の間の関係を示すグラフである。図５に示されているように、ブルー相の液晶を使用する表示装置９０１において第１基板１１０と第２基板２１０との間の平均間隔が実質的に４.５ミクロン以上である時、１００％に近接の光の透過率を表している。一方、第１基板１１０と第２基板２１０との間の平均間隔が大きすぎると、両表示板１００、２００の間隔を安定的に均一に維持しがたい問題点がある。ただし、第１基板１１０と第２基板２１０との間に間隔の均一性は、ブルー相の液晶の場合あまり問題にならない。

また、突起１９１は、第１基板１１０と第２基板２１０との間の平均間隔の１/６以上の高さを持つ。一例として、第１基板１１０と第２基板２１０との平均間隔、すなわち第１基板１１０と第２基板２１０との間に満たされる液晶層３００の平均の高さが６ミクロンであると、突起１９１の高さは１ミクロン以上になる。表示装置９０１で一般的に適用される両表示板１００、２００の間の間隔を考慮すれば、突起１９１は１ミクロン〜６ミクロンの範囲内の高さを持つことができる。

図６は、突起１９１の高さによる駆動電圧の分布状態を示している。図６に示されているように、突起の高さが高いほど駆動電圧が減少される効果が高くなる。図６に示されているように、最小限の駆動電圧の減少効果を達成するためには、突起１９１が第１基板１１０と第２基板２１０との間の平均間隔の１/６以上の高さ、具体的には１ミクロン〜６ミクロンの高さを持つことが好ましい。

以下、図２を参照して、表示装置９０１の構造を、積層の順番と突起１９１の形状とを中心にして具体的に説明する。図２は、第１薄膜トランジスタ１０１を中心に図示している。以下で薄膜トランジスタとは、実際に第１薄膜トランジスタ１０１をいうが、第２薄膜トランジスタ１０２も第１薄膜トランジスタ１０１と実質的に同一の構造を持つ。
まず、第１表示板１００の構造について説明する。

第１基板１１０は、ガラス、石英、セラミックあるいはプラスチックなどの素材を含んで透明に形成される。
第１基板１１０の上には、多数のゲートライン１２１（図１に図示）と、ゲートライン１２１から分岐された多数のゲート電極１２４と、維持電極ライン１２８とが形成される。

ゲート配線１２１、１２４、１２８は、Al、Ag、Cr、Ti、Ta、Mo、Cuなどの金属、あるいはこれらを含む合金で作られる。図２において、ゲート配線１２１、１２４、１２８は単一層で示されているが、ゲート配線１２１、１２４、１２８は物理的および化学的特性が優秀なCr、Mo、Ti、Ta、あるいはこれらを含む合金の金属層と比抵抗が小さいAl系やAg系の金属層を含む多重層で形成されることも可能である。他にも様々な金属あるいは導電体でゲート配線１２１、１２４、１２８を作ることも可能であり、同一の食刻の条件でパターニングができる多層膜であるのが好ましい。

ゲート配線１２１、１２４、１２８の上には、窒化硅素（SiNx）などで形成されたゲート絶縁膜１３０が形成される。
ゲート絶縁膜１３０の上には、ゲートライン１２１に交差する多数のデータライン１６１a、１６１b（図１に図示）と、データライン１６１a、１６１bから分岐された多数のソース電極１６５と、ソース電極１６５から離れた多数のドレイン電極１６６を含むデータ配とが形成される。

データ配線１６１a、１６１b、１６５、１６６もゲート配線１２１、１２４、１２８と同じくクロム、モリブデン、アルミニウム、銅あるいはこれらを含む合金などの導電物質で作られ、単一層や多重層で形成される。
そしてゲート電極１２４の上のゲート絶縁膜１３０の上とソース電極１６５およびドレイン電極１６６の下を含む一領域には、半導体層１４０が形成される。具体的には、半導体層１４０は少なくとも一部がゲート電極１２４、ソース電極１６５およびドレイン電極１６６に重なる。ここで、ゲート電極１２４とソース電極１６５とドレイン電極１６６とは薄膜トランジスタ１０１の三電極になる。ソース電極１６５とドレイン電極１６６と間の半導体層１４０が薄膜トランジスタ１０１のチャンネル領域になる。

また、半導体層１４０とソース電極１６５とドレイン電極１６６と間には、これらの間の接触抵抗を其々に低減するための抵抗性接触部材（ohmic contact）１５５、１５６が形成される。抵抗性接触部材１５５、１５６は、シリサイドやｎ型不純物が高濃度にドッピングされた非晶質硅素などで作られる。
データ配線１６１a、１６１b、１６５、１６６の上には、プラズマ化学気上蒸着（plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD）で形成されるa-Si:C:O、a-Si:C:Fなどの底誘電率の絶縁物質、窒化硅素や酸化硅素などの無機絶縁物質、あるいは有機絶縁物質などからなる保護膜（passivation layer）１７０が形成される。

保護膜１７０の上には、三原色を持つカラーフィルタ１７５が順番に配置される。ここで、カラーフィルタ１７５の色は、必ずしも三原色に限られることではなく、一つ以上の色で様々な構成が可能である。カラーフィルタ１７５は、表示装置９０１を通過する光に色を与える役割を果たす。
カラーフィルタ１７５は保護膜１７０の上に形成されるが、本発明は必ずしもこれに限られない。したがって、カラーフィルタ１７５が保護膜１７０とデータ配線１６１a、１６１b、１６５、１６６との間に形成されることも可能である。また、カラーフィルタ１７５は第１表示板１００ではなく第２表示板２００に形成されることも可能である。

カラーフィルタ１７５の上には、キャッピングレイヤ（capping layer）１７９が形成される。キャッピングレイヤ１７９は、カラーフィルタ１７５を含む有機膜を保護する。キャッピングレイヤ１７９は必ずしも必要なものではなく、必要に応じて省略できる。キャッピングレイヤ１７９は、保護膜１７０と類似な物質を含む無機膜などの様々な物質でつくられる。

キャッピングレイヤ１７９の上には、突起１９１及び第１保護部材１９０が形成される。突起１９１は画素領域に形成され、第１保護部材１９０は薄膜トランジスタ領域に形成される。
突起１９１は、露光現象工程により感光性有機物質から形成することができる。しかし本発明は必ずしもこれに限られるものではなく、他の様々な物質で形成することも可能である。

突起１９１は、半円形状あるいは半楕円形状の断面を含む。また、突起１９１は１ミクロン〜１０ミクロンの範囲の幅を持つ。また、突起１９１は第１基板１１０と第２基板２１０との間の平均間隔の１/６以上の高さを持つ。
突起１９１とキャッピングレイヤ１７９との上には、第１電極１８１と第２電極１８２と第２保護部材１８０とが形成される。図２では、第１電極１８１が突起１９１の上に、第２電極１８２がキャッピングレイヤ１７９のすぐ上に形成される。また、第２保護部材１８０は第１保護部材１９０の上に形成される。第１電極１８１は第１薄膜トランジスタ１０１に接続され、第２電極１８２は第２薄膜トランジスタ１０２（図１に図示）に接続される。第１電極１８１と第２電極１８２とは、ITO（indium tin oxide）やIZO（indium zinc oxide）などのような透明導電体などを含んで作られる。具体的には、第１電極１８１は突起の上に形成される電極部１８１２と、電極部１８１２と薄膜トランジスタ１０１とを接続させる連結部１８１１とを含む。また、第１電極１８１と第２電極１８２との中でいずれか一つの一部１８１５はゲート配線の第１維持電極ライン１２８に重なって保持電気容量を形成する。

また、保護膜１７０とカラーフィルタ１７５とは、ドレイン電極１６６の一部を露出する多数の接触孔１７１、１７２を持つ。第１電極１８１と第２電極１８２とは、其々に接触孔１７１、１７２を通じて第１薄膜トランジスタ１０１と第２薄膜トランジスタ１０２とのドレイン電極１６６に電気的に接続される。また、カラーフィルタ１７５は、第１維持電極ライン１２８の上に形成された開口部１７４を更に含む。

液晶層３００では、第１電極１８１と第２電極１８２との間に発生する横電界によりブルー相の液晶の配列状態が変わり、これにより光の透過率が調節される。
次に、第２表示板２００の構造について説明する。
第２表示板２００は第２基板２１０を含む。第２基板２１０は、第１基板１１０と同じく、ガラス、石英、セラミックあるいはプラスチックなどの素材を含んで透明に形成される。

しかし、第２基板２１０は重さと厚さとを低減するためにプラスチックからなることもできる。プラスチックはこれに限られないが、ポリカーボネイト（polycarbonate）、ポリイミド（polyimide）、ポリエーテルサルフォン（PES）、ポリアリレート（PAR）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエチレンテレフタレート（PET）などである。
また、第１表示板１００と第２表示板２００とは上述の構造に限られるものではない。したがって、図１と図２とに図示されている表示装置９０１の構造以外の様々な構造に、本発明の表示装置９０１に適用できる。

このような構成により、本発明の第１実施形態による表示装置９０１の駆動電圧の減少や光の透過率の向上が可能である。また、突起１９１と第１及び第２画素電極１８１、１８２を形成する時形成された第１及び第２保護部材１８０、１９０によって薄膜トランジスタが保護される。
「実施形態２」
図７を参照して本発明の第２実施形態を説明する。図７は本発明の第２実施形態による表示装置９０２の断面図である。

図７に示されているように、表示装置９０２は実質的に多角形状の断面を含む突起１９２を持つ。突起１９２の側面の傾斜角度が急勾配であるほど、すなわち突起１９２の側面が第１基板１１０と第２基板２１０との板面に対して垂直、すなわち９０度に近いほど、突起１９２の上に形成された第１電極１００と第２電極２１０との間で横電界が更に効果的に発生する。

したがって、本発明の第２実施形態による表示装置９０２の駆動電圧の減少や光の透過率の向上が可能である。
「実施形態３」
図８を参照して本発明の第３実施形態を説明する。図８は、本発明の第３実施形態による表示装置９０３の断面図である。

図８に示されているように、突起１９３の高さは、第１基板１１０と第２基板２１０との間の平均間隔と実質的に同一に形成される。ここで、第１基板１１０と第２基板２１０との間の平均間隔とは、第１基板１１０と第２基板２１０との間で実質的に液晶で満たされる空間である。突起１９３は、第１基板１１０と第２基板２１０との間に隔壁形で形成される。また、突起１９３は、第１基板１１０に対向する面の面積が第２基板２１０に対向する面の面積より大きい。また、突起１９３は台形の断面を含むこともできる。しかし本発明は必ずしもこれに限られない。したがって、突起１９３は楕円形状や三角形状を含む多角形状などの様々な形状を含むことができる。すなわち、突起１９３の高さに第１電極１８１の厚さを合わせた高さは、第１基板１１０と第２基板２１０との間に満たされる液晶層３００の平均な高さに実質的に一致する。

したがって、突起１９３は、第１電極１８１と第２電極１８２との下に配置され第１電極１８１と第２電極１８２との間で更に効果的に水平電界が発生できるように寄与するだけではなく、第１基板１１０と第２基板２１０との間の間隔を安定的に保持する役割をともに果たすことができる。
この構成により、本発明の第３実施形態による表示装置９０３の駆動電圧の減少や、光の透過率の向上が可能である。

「実施形態４」
図９を参照して本発明の第４実施形態を説明する。図９は、本発明の第４実施形態による表示装置９０４の断面図である。
図９に示されているように、表示装置９０４は第１電極１８１と第２電極１８２とのうちいずれか一つだけの下に配置された突起１９１を含む。すなわち、第１電極１８１と第２電極１８２とのうちいずれか一つは突起１９１の上に形成され、他の一つは突起１９１のなく形成される。図９には第１電極１８１が突起１９１の上に形成されたことが示されているが、本発明が必ずしもこれに限られるものではない。したがって、第２電極１８２が突起１９１の上に形成されることもできる。

また、表示装置９０４は第１電極１８１と第２電極１８２と中で突起１９１の上に形成されていない電極に対向するよう第２基板２１０の上に形成された補助電極１８３を更に含む。図９には第１電極１８１が突起１９１の上に形成されていて、補助電極１８３は第２電極１８２に対向するように配置される。ここで、補助電極１８３には第２電極１８２、すなわち対向の電極と実質的に同一の電圧が印可される。

すなわち、第１基板１１０の上で突起１９１の上に形成された第１電極１８１と、第１基板１１０の上で突起１９１の上に形成されていない第２電極１８２と、第２基板２１０の上で第２電極１８２に対向するように配置された補助電極１８３との間に水平電界が形成される。
したがって、本発明の第４実施形態による表示装置９０４の駆動電圧は減少され、光の透過率の向上が可能である。

「実施形態５」
図１０を参照して本発明の第５実施形態を説明する。図１０は、本発明の第５実施形態による表示装置９０５の断面図である。
図１０に示されているように、表示装置９０５は第１電極１８１と第２電極１８２と中でいずれか一つだけの下に配置された突起１９１を含む。すなわち、第１電極１８１と第２電極１８２とのうちいずれか一つは突起１９１の上に形成され、他の一つは突起１９１の上には形成されない。図１０では、第１電極１８１が突起１９１の上に形成されていることが示されているが、本発明は必ずしもこれに限られはない。したがって、第２電極１８２が、突起１９１の上に形成されることもできる。

また、表示装置９０５は、第１電極１８１と第２電極１８２と下に絶縁して配置された埋め込み電極１８４を更に含む。埋め込み電極１８４は、第１電極１８１と第２電極１８２との中でいずれか一つと実質的に同一の電圧が印可される。埋め込み電極１８４は、第１電極１８１と第２電極１８２との間に電界が効果的に形成できるよう寄与する。
これによって、本発明の第５実施形態による表示装置９０５の駆動電圧の減少や、光の透過率の向上が可能である。

前述のように本発明を様々な実施形態で説明したが、本発明の特許請求の範囲の概念と範囲から逸脱しない限り、様々な修正および変形が可能であることは、本発明の属する技術分野に従事する者には明らかである。

図１は、本発明の第１実施形態による表示装置の配置図である。 図２は、図１のII-II線による断面図である。 図３は、図１の表示装置に適用されたブルー相の液晶を安定化させる過程を示す図面である。 図４は、図１の表示装置に適用されたブルー相の液晶に対する電界の印可の可否によって変化する特性を示す図面である。 図５は、第１基板と第２基板との間の間隔と光の透過率との関係を示すグラフである。 図６は、突起の高さによる駆動電圧の分布状態を示すグラフである。 図７は、本発明の第２実施形態による表示装置の断面図である。 図８は、本発明の第３実施形態による表示装置の断面図である。 図９は、本発明の第４実施形態による表示装置の断面図である。 図１０は、本発明の第５実施形態による表示装置の断面図である。

符号の説明

１００：第１表示板
１０１：第１薄膜トランジスタ
１０２：第２薄膜トランジスタ
１１０：第１基板
１２１：ゲートライン
１２４：ゲート電極
１２８：維持電極ライン
１３０：ゲート絶縁膜
１４０：半導体層
１６５：ソース電極
１６６：ドレイン電極
１７０：保護膜
１７５：カラーフィルタ
１７９：キャッピングレイヤ
１８１：第１電極
１８２：第２電極
１９１：突起
２００：第２表示板
２１０：第２基板
３００：液晶層

Claims (22)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に対向して配置されている第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置されている液晶層と、
   前記第１基板の上に形成されている第１電極と、
   前記第１基板の上に形成されている第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極とのうちいずれ一つの電極の下に配置されている突起と、
   を含み、
   前記液晶層は、電界が印加されていないと等方性の状態であって、電界が印可されると異方性の状態に変化する表示装置。
2. 前記突起は前記第１基板と前記第２基板との間の平均間隔の１/６以上の高さを有する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１基板と前記第２基板との間隔は４.５ミクロン以上である、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記突起は１ミクロン〜１０ミクロンの幅を有する、請求項２に記載の表示装置。
5. 前記第１電極と前記第２電極との間で発生する電界により液晶層の液晶が挙動して、
   前記電界は前記第１基板および第２基板とほぼ平行な水平電界である、請求項３に記載の表示装置。
6. 前記液晶層は架橋されたブルー相の液晶である、請求項５に記載の表示装置。
7. 前記液晶層は硬化されたポリマを更に含む、請求項６に記載の表示装置。
8. 前記第１電極と前記第２電極は其々に１ミクロン〜１０ミクロンの幅を有する、請求項２に記載の表示装置。
9. 前記第１電極と前記第２電極は其々に３ミクロン〜６ミクロン離れて配置されている、請求項８に記載の表示装置。
10. 前記第１電極と前記第２電極は其々にスリットパターンを有し、相互に噛合う扇骨の形状に形成されている、請求項９に記載の表示装置。
11. 前記第１基板の上に形成され、前記第１電極に接続された第１薄膜トランジスタと、
    前記第１基板の上に形成され、前記第２電極に接続された第２薄膜トランジスタと、を更に含む、請求項２に記載の表示装置。
12. 前記第１基板の上に形成された複数のゲートラインを更に含み、
    前記第１薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタは同一のゲートラインに接続されている、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記第１基板の上に形成された複数のデータラインを更に含み、
    前記第１薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタは相異なるデータラインに接続されている、請求項１１に記載の表示装置。
14. 前記突起は有機物質で形成されている、請求項２に記載の表示装置。
15. 前記突起は、前記第１基板及び前記第２基板の主面に垂直な方向に切断した縦断面が半円形状の縦断面と半楕円形状の縦断面とのうち少なくとも一つを含む、請求項２に記載の表示装置。
16. 前記突起は、前記第１基板及び前記第２基板の主面に垂直な方向に切断した縦断面が三角形状の縦断面と台形の縦断面と多角形状の縦断面とのうち少なくとも一つを含む、請求項２に記載の表示装置。
17. 前記突起の高さは前記第１基板と前記第２基板との間の間隔と同一であり、
    前記突起は前記第１基板と前記第２基板との間に隔壁形状で形成されている、請求項２に記載の表示装置。
18. 前記突起は前記第１基板に対向する面の面積が前記第２基板に対向する面の面積より大きく、
    前記突起は、前記第１基板及び前記第２基板の主面に垂直な方向に切断した縦断面が台形の縦断面を含む、請求項１７に記載の表示装置。
19. 前記第１基板の上に形成された前記第１電極と第２電極とのうちで前記突起が配置されていない電極に向かい合うように、前記第２基板の上に形成された補助電極を更に含む、請求項１に記載の表示装置。
20. 前記補助電極には前記第１電極と第２電極との中で相互に対向する電極と実質的に同一の電圧が印可されている、請求項１９に記載の表示装置。
21. 前記第１電極と第２電極との下に絶縁して配置されている埋め込み電極を更に含む、請求項１に記載の表示装置。
22. 前記埋め込み電極は、前記第１電極と第２電極とのうちいずれか一つと同一の電圧が印可されている、請求項２１に記載の表示装置。

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