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KR100282934B1 - 2종류이상의 재배향방향을 가진 액정분자로 구성된 횡전계방식의 액정표시장치 및 그제조방법 - Google Patents

2종류이상의 재배향방향을 가진 액정분자로 구성된 횡전계방식의 액정표시장치 및 그제조방법 Download PDF

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KR100282934B1
KR100282934B1 KR1019960043785A KR19960043785A KR100282934B1 KR 100282934 B1 KR100282934 B1 KR 100282934B1 KR 1019960043785 A KR1019960043785 A KR 1019960043785A KR 19960043785 A KR19960043785 A KR 19960043785A KR 100282934 B1 KR100282934 B1 KR 100282934B1
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crystal display
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마스유키 오오타
카즈히코 야나가와
카즈히로 오가와
케이이치로 아시자와
마시히로 야나이
노부타케 코니시
카츠미 콘도
마사히토 오오에
스케카즈 아라타니
클라우스만 하겐
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가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은, 색조가 균일한 시야각의 범위가 넓고, 브라운관 못지않은 시야각을 실현할 수 있고, 또한 화질을 향상시키는 것이 가능하게 되는 횡전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치를 제공하기 위하여 상기 액티브매트릭스형 액정표시장치는, 상기 액정층의 액정분자가 기판면위에서 2종류이상의 구동(재배향)방향을 가진 것이다.

Description

2종류이상의 재배향방향을 가진 액정분자로 구성된 횡전계방식의 액정표시장치 및 그제조방법
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 횡전계방식의 액티브매트릭스형 액정표시장치에 적용해서 유효한 기술에 관한 것이다.
박막트랜지스터(TFT)로 대표되는 액티브소자를 사용한 액티브매트릭스형 액정표시장치는 얇고, 경량이라는 특징과 브라운관에 필적하는 고화질이라는 점에서, OA 기기 등의 표시단말장치로서 널리 보급되기 시작하고 있다.
이 액티브매트릭스형 액정표시장치의 표시방식에는, 대별해서 다음의 2가지의 표시방식으로 나누어진다.
하나는, 2개의 투명전극이 형성된 1쌍의 기판사이에 액정층을 봉입하고, 2개의 투명전극에 구동전압을 인가함으로써, 기판계면에 거의 직각인 방향의 전계에 의해 액정층을 구동하고, 투명전극을 투과하여 액정층에 입사한 광을 변조해서 표시하는 방식(이하, 종전계방식이라고 칭함)이고, 현재 보급하고 있는 제품이 전부 이 방식을 채용하고 있다.
그러나, 상기 종전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서는, 시야각방향을 변화시켰을때의 휘도변화가 현저하고, 특히, 중간조표시를 행한 경우, 시야각방향에 의해 계조레벨이 반전해버리는 등, 실용상 문제가 있었다.
또 다른 하나는, 1쌍의 기판사이에 액정층을 봉입하고, 동일기판 또는 양 기판 위에 형성된 2개의 전극에 구동전압을 인가함으로써, 기판계면에 거의 평행한 방향의 전계에 의해 액정층을 구동하고, 2개의 전극의 간격으로부터 액정층에 입사한 광을 변조해서 표시하는 방식(이하, 횡전계방식이라고 칭함)이나, 이 횡전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치는 아직 실용화되고 있지 않다.
그러나, 이 횡전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치는, 광시야각특성을 실현할 수 있는 특징을 가지고 있다.
상기 횡전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치의 특징에 관해서는, 일본국 특허출원 공표평 505247/1993호 공보, 특공소 21907/1988호 공보, 특개평 160878/1988호 공보를 참조하기 바란다.
종래의 횡전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서는, 구동전압 및 응답속도의 개선을 위하여, 평행하게 배치된 선형상 또는 띠형상의 화소전극과 대향전극에 대하여, 액정층의 액정분자를 어떤 기울기를 가지고 균일하게 비틀림(트위스트)이 없는 상태에서 초기배향시키고 액정분자의 장축을 주로 면내에서 회전시킴으로써, 광을 변조하여 표시를 행하고 있다.
이에 의해, 상기 종전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치와 비교해서 시야각이 현저하게 넓다는 특징을 가지고 있다.
그러나 상기 횡전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서는, 어떤 방향으로 시야각을 경사지게한 경우에, 균일한 색조를 실현할 수 없고, 시야각이 좁아지고, 브라운관(CRT) 등의 자발광표시장치에 필적하는 시야각을 달성할 수 없다는 문제점이 있었다.
즉, 액정분자가 비틀림회전했을때의 그 장축방향으로 시야각을 경사지게하면, 그밖의 방향으로 시야각을 경사지게 한 경우보다도 액정분자의 복굴절이방성을 변화하기 쉽고, 그 방위에서, 다른 방위보다 계조가 반전하기 쉽고 또한 색조가 변화하기 쉽다.
특히, 노멀리블랙모드에서 백색표시를 한 경우, 백색의 색조가, 그 장축방향의 방위에서 청색으로 변화한다.
또, 그것과 90°의 각도를 이루는 액정분자의 단축방향에서는 복굴절이방성은 변화하지 않지만, 시야각의 기울기에 따라서 광로길이가 증가함으로써, 백색의 색조가, 그 단축방향의 방위에서 황색으로 변화한다.
본 발명은, 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이고, 본 발명의 목적은, 횡전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 색조가 균일한 시야각의 범위가 넓고, 브라운관 못지 않은 시야각을 실현할 수 있고, 또한, 화질을 향상시키는 것이 가능하게 되는 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 상기 목적 및 그밖의 목적 및 신규특징은 본 명세서의 기재 및 첨부 도면에 의해서 명확하게 된다.
제1도는 본 발명의 실시예 1인 액티브매트릭스형 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 요부평면도.
제2a도 ~ 제2d도는 발명의 실시예 1의 액정표시장치에 있어서의 인가전계방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향, 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면.
제3도는 제1도에 표시한 화소 또는 유사한 화소를 매트릭스형상으로 배치하는 배치예를 표시한 도면.
제4도는 본 발명의 실시예 2인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도.
제5a도, 제5b도는 발명의 실시예 2의 액정표시장치에 있어서의 인가전계방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면.
제6도는 제4도에 표시한 화소 또는 유사한 화소를 매트릭스형상으로 배치하는 배치예를 표시한 도면.
제7도는 본 발명의 실시예 3인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도.
제8a도, 제8b도는 발명의 실시예 3의 액정표시장치에 있어서의 인가전계방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면.
제9도는 제7도에 표시한 화소 또는 유사한 화소를 매트릭스형상으로 배치하는 배치예를 표시한 도면.
제10도는 제7도에 표시한 화소 또는 유사한 화소를 매트릭스형상으로 배치하는 배치예를 표시한 도면.
제11도는 본 발명의 실시예 4인 액티브매트릭스형 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 요부평면도.
제12a도, 제12b도는 발명의 실시예 4의 액정표시장치에 있어서의 인가전계방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면.
제13도는 제11도에 표시한 화소 또는 유사한 화소를 매트릭스형상으로 배치하는 배치예를 표시한 도면.
제14도는 본 발명의 실시예 5인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도.
제15a도, 제15b도는 발명의 실시예 5의 액정표시장치에 있어서의 인가전계방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면.
제16도는 본 발명의 실시예 6인 액티브매트릭스형 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 요부평면도.
제17a, b, c도는 발명의 실시예 6의 액정표시장치에 있어서의 인가전계방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면.
제18도는 본 발명의 실시예 7의 액정표시장치에 있어서의 예 1의 단위화소의 단면도.
제19도는 본 발명의 실시예 7의 액정표시장치에 있어서의 예 2의 단위화소의 단면도.
제20도는 본 발명의 실시예 7의 액정표시장치에 있어서의 예 4의 단위화소의 단면도.
제21도는 본 발명의 실시예 7의 액정표시장치에 있어서의 예 5의 단위화소의 단면도.
제22도는 본 발명의 실시예 7의 액정표시장치에 있어서의 예 6의 단위화소의 단면도.
제23도는 본 발명의 실시예 8인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도.
제24도는 본 발명의 실시예 11인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도.
제25도는 본 발명의 실시예 8에 있어서의 하부배향막(ORI1)의 러빙처리방법을 표시한 도면.
제26도는 본 발명의 실시예 13에 있어서의 하부배향막(ORI1)의 배향처리방법을 표시한 도면.
제27a도, 제27b도는 본 발명의 실시예인 횡전계방식의 액정표시장치 및 종래예의 횡전계방식의 액정표시장치를 구동했을때의, 백색표시상의 색조의 각()의 각도의존특성을 표시한 도면.
제28a도, 제28b도는 본 발명의 실시예의 횡전계방식의 액정표시장치 및 종래예의 횡전계방식의 액정표시장치를 구동했을때의 백색표시상의 색조의 전체방위(θ, φ의 각도의존특성을 표시하고, 백색색조의 균일영역을 표시한 도면.
제29도는 발명의 실시예 8의 액정표시장치에 있어서의 인가전계방향(EDR), 초기배향방향(RDR1, RDR2), 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향의 관계를 표시한 도면.
제30도는 발명의 각 실시예의 반구형상의 극좌표의 시야각(θ, φ)의 정의를 표시한 도면.
제31도는 제1도의 a-a절단선에 있어서의 화소의 단면도.
제32도는 제1도의 4-4절단선에 있어서의 박막트랜지스터소자(TFT)의 단면도.
제33도는 제1도의 5-5절단선에 있어서의 축적용량(Cstg)의 단면도.
제34도는 발명의 각 실시예의 액정표시장치에 있어서의 표시패널(PNL)의 매트릭스주변부의 구성을 설명하기 위한 평면도.
제35도는 발명의 각실시예의 액정표시장치에 있어서의 왼쪽에 주사신호단자, 오른쪽에 외부접속단자가 없는 패널가장자리부분을 표시한 단면도.
제36도는 발명의 각 실시예의 액정표시장치에 있어서의 투명기판(SUB1)쪽의 공정 A~C의 제조공정을 표시한 화소부와 게이트단자부의 단면도의 순서도.
제37도는 발명의 각 실시예의 액정표시장치에 있어서의 투명기판(SUB1)쪽의 공정 D~F의 제조공정을 표시한 화소부와 게이트단자부의 단면도의 순서도.
제38도는 발명의 각 실시예의 액정표시장치에 있어서의 투명기판(SUB1)쪽의 공정 G~H의 제조공정을 표시한 화소부와 게이트단자부의 단면도의 순서도.
제39도는 발명의 각 실시예의 액정표시장치에 있어서의 표시매트릭스부(AR)의 등화회로와 그 주변회로를 표시한 도면.
제40도는 발명의 각 실시예의 액정표시장치에 있어서의 구동시의 구동파형을 표시한 도면.
제41도는 발명의 각 실시예에 있어서의 액정표시패널(PNL)에 주변의 구동회로를 실장한 상태를 표시한 평면도.
제42도는 발명의 각 실시예의 액정표시장치에 있어서의 액정표시모듈의 분해사시도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
AO : 양극산화마스크 AOF : 양극산화막
AR : 표시매트릭스부 AS : i형반도체층
BL : 백라이트형광관 BM : 차광막
CB : 공통버스라인 CHI : 집적회로칩
CL : 대향전극신호선 CT : 대향전극
Cstg : 축적용량 DL : 영상신호선
DTM, GTM : 외부접속단자 EDR : 인가전계방향
FC : 플랫케이블 FIL : 컬러필터
GI : 게이트절연막 GL : 주사신호선
GT : 게이트전극 INJ : 주입구
LC : 액정분자 LCA : 백라이트케이스
LCB : 도광체 LCD : 액정층
LCW : 표시창 MDL : 액정표시모듈
OC : 오버코팅막 ORI1,2 : 배향막
PL1,2 : 전극 PNL : 액정표시패널
POL1,2 : 편광판 PSV : 보호막
PX: 화소전극 RES : 레지스트재
RDR : 초기배향방향 RM : 반사판
SD1,2 : 소스전극 SHg : 양극산화버스라인
SHD : 시일드케이스 SL : 시일패턴
SPB : 광학산판 SUB1, 2 : 투명유리기판
TCP : 테이프캐리어패키지 TFT : 박막트랜지스터
Vcom : 대향전압 g1, d2 : 도전막
본원에 있어서 개시되는 발명중, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면, 이하와 같다.
①1쌍의 기판과, 상기 1쌍의 기판사이에 끼워지는 액정층과, 상기 제 1기판위에 형성되는 복수의 영상신호선과, 상기 제 1기판위에 형성되고 상기 영상신호선과 교차하는 복수의 주사신호선과, 상기 복수의 영상신호선과 상기 복수의 주사신호선과의 교차영역내에 매트릭스형상으로 형성되는 복수의 화소를 구비하고, 상기 화소가, 상기 제 1기판위에 형성되는 액티브소자와, 상기 액티브소자에 접속되는 화소전극과, 상기 1쌍의 기판의 어느 한쪽의 기판위에 형성되고, 상기 화소전극과의 사이에서 액정층의 계면에 거의 평행한 전계를 발생하는 대향전극을, 적어도 가진 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 상기 액정층의 액정분자가, 인접하는 복수화소내 또는 1화소내에서 적어도 2종류의 액정분자의 재배향상태를 가진 것을 특징으로 한다.
②상기 ①의 수단에 있어서, 상기 화소전극과 상기 대향전극과의 사이의 액정층의 액정분자가, 기판면내에서 1방향의 액정분자의 초기배향방향을 가진 것을 특징으로 한다.
③상기 ②의 수단에 있어서, 상기 각 화소내의 화소전극 및 대향전극이 복수쌍의 화소전극과 대향전극을 가지고, 여기서, 각 쌍은 극히 서로 대향하는 대략평행한 1쌍의 대향면을 가지고, 이 복수쌍의 대향면이, 상기 액정분자의 초기배향방향에 대해서, 경사각을 가지고 형성되는 화소를 가진 것을 특징으로 한다.
④상기 ③의 수단에 있어서, 상기 액정층의 액정분자가, 상기 주사신호선에 대략 수직, 또는 상기 영상신호선에 대략 평행한 초기배향반향을 가지고, 상기 경사각 θ 및 -θ를 가진 복수의 화소가 교호로 매트릭스형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
⑤상기 ④의 수단에 있어서, 상기 각도θ가 10°θ20°인 것을 특징으로 한다.
⑥상기 ②의 수단에 있어서, 상기 각 화소가 복수쌍의 화소전극 및 대향전극을 가지고, 여기서, 각 쌍이, 서로 대향하는 1쌍의 직선형상의 대향면을 가지고, 이 1쌍의 대향면의 한쪽의 면이, 상기 액정분자의 초기배향방향에 대해서 경사각을 가지고 형성되고, 다른쪽의 면이, 초기배향방향에 대해서 대략 평행하게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
⑦상기 ⑥의 수단에 있어서, 상기 액정층의 액정분자가, 상기 주사신호선에 대략 수직, 또는, 상기 영상신호선에 대략 평행한 초기배향방향을 가지고, 상기 복수쌍의 대향면의 경사각이 θ 및 -θ인 것을 특징으로 한다.
⑧상기 ⑦의 수단에 있어서, 상기 θ가 10°θ20°이고, 각 화소내에서, 경사각이 θ 및 -θ인 복수쌍의 대향면의 수가 동일한 것을 특징으로 한다.
⑨상기 ②의 수단에 있어서, 각 화소가 복수쌍의 화소전극 및 대향전극을 가지고 여기서, 각 쌍이 서로 대향하는 1쌍의 대향면을 가지고, 제 1대향면은 초기배향방향에 대해서 대략 평행하게 형성되고, 제 2대향면은, 2개의 부분으로 이루어지고, 어떤 부분은 상기 초기배향방향과 대략 평행하게 뻗어있고, 또 다른 부분은, 상기 초기배향방향에 대해서 경사각을 가지고 형성되고, 제 1전극의 단부근처에서 제 1대향면과 교차하고 있고, 또한, 상기 복수쌍의 대향변은 복수의 경사각을 가진 것을 특징으로 한다.
⑩상기 ⑨의 수단에 있어서, 상기 액정분자의 초기배향방향이, 상기 주사신호선에 대략 수직, 또는 상기 영상신호선에 대략 평행하고, 상기 복수의 경사각이 θ 및 -θ인 것을 특징으로 한다.
⑪상기 ⑩의 수단에 있어서, 상기 θ가 30°θ60°이고, 각 화소내에서, 경사각이 θ 및 -θ인 복수쌍의 대향명의 수가 동일한 것을 특징으로 한다.
⑫상기 ②의 수단에 있어서 각 화소가 복수쌍의 화소전극 및 대향전극을 가지고, 여기서, 각 쌍이 서로 대향하는 대략 평행한 1쌍의 대향면을 가지고, 각 화소의 표시영역내에서 상기 화소전극 및 대향전극이 절곡된 구조인 것을 특징으로 한다.
⑬상기 ⑫의 수단에 있어서, 상기 영상신호선 또는 주사신호선이 상기 대향면에 대략 평행하고, 절곡된 구조인 것을 특징으로 한다.
⑭상기 ⑫의 수단에 있어서, 상기 화소전극과 대향전극과의 거리가 1화소내에서 2종류이상 가진 것을 특징으로 한다.
⑮상기 ①의 수단에 있어서, 상기 화소전극 및 대향전극간의 액정층의 액정분자가, 1화소내에서 2방향의 액정분자의 초기배향방향을 가진 것을 특징으로 한다.
상기 ⑮의 수단에 있어서, 상기 화소전극 및 대향전극 액정층이, 정의 유전율 이방성을 가지고, 상기 2방향의 액정분자의 초기배향방향과 인가전계방향이 이루는 각도LC1,LC2가, 각각 90°+α, 90°-α인 동시에, 상기 2매의 편광판의 편광투과축과 인가전계방향이 이루는 각도P1,P2가, 각각 90°, 0°인 것을 특징으로 한다.
상기 ⑮의 수단에 있어서, 상기 액정층이, 부의 유전율이방성을 가지고, 상기 2방향의 액정분자의 초기배향방향과 인가전계방향이 이루는 각도LC1,LC2가, 각각 0°+α, 180°-α인 동시에, 상기 2매의 편광판의 편광투과축과 인가전계방향이 이루는 각도P1,P2가, 각각 90°, 0°인 것을 특징으로 한다.
상기또는의 수단에 있어서, 상기 α의 절대치가, 2.5° 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 ⑮의 수단에 있어서, 상기 2방향의 초기배향방향과 인가전계방향이 이루는 각도LC1,LC2가, 각각 45°, 135°인 동시에, 상기 2매의 편광판의 편광투과축과 인가전계방향이 이루는 각도P1,P2가, 각각 90°, 0°인 것을 특징으로 한다.
상기 ⑮의 수단에 있어서, 상기 2방향의 액정분자의 초기배향방향의 경계를, 화소내의 화소전극 또는 대향전극위에 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 ② 또는 ⑮의 수단에 있어서, 초기트위스트각이 0°±5°인 것을 특징으로 한다.
1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판사이에 끼워지는 액정층과, 상기 제 1기판위에 매트릭스형상으로 형성되는 복수의 액티브소자와, 상기 복수의 액티브소자에 각각 접속되는 복수의 화소전극과, 상기 1쌍의 기판의 어느 한쪽의 기판위에 형성되고, 상기 화소전극과의 사이에서 액정층의 계면에 거의 평행한 전계를 발생하는 복수의 대향전극과, 상기 1쌍의 기판위에 형성되고 상기 액정층과 접하는 1쌍의 배향막과, 상기 1쌍의 기판의 액정층을 끼워두는 면과 반대쪽의 면위에 형성되는 2매의 편광판을, 적어도 가진 액티브매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 1쌍의 배향막에, 1화소내에서 2방향의 러빙처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.
1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판사이에 끼워지는 액정층과, 상기 제 1기판위에 매트릭스형상으로 형성되는 복수의 액티브소자와, 상기 복수의 액티브소자에 각각 접속되는 복수의 화소전극과, 상기 1쌍의 기판의 어느 한쪽의 기판위에 형성되고, 상기 화소전극과의 사이에서 액정층의 계면에 거의 평행한 전계를 발생하는 복수의 대향전극과, 상기 1쌍의 기판위에 형성되고 상기 액정층과 접하는 1쌍의 배향막과, 상기 1쌍의 기판의 액정층을 끼워두는 면과 반대쪽의 면위에 형성되는 2매의 편광판을, 적어도 가진 액티브매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서 액정층에 카이럴제를 혼입하고, 상기 1쌍의 배향막의 어느 한쪽에 1화소내에서 2방향의 러빙처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.
22 1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판사이에 끼워지는 액정층과, 상기 제 1기판위에 매트릭스형상으로 형성되는 복수의 액티브소자와, 상기 복수의 액티브소자에 각각 접속되는 복수의 화소전극과, 상기 1쌍의 기판의 어느 한쪽의 기판위에 형성되고, 상기 화소전극과의 사이에서 액정층의 계면에 거의 평행한 전계를 액정층에 인가하는 복수의 대향전극과, 상기 1쌍의 기판위에 형성되고 상기 액정층과 접하는 1쌍의 배향막과, 상기 1쌍의 기판의 액정층을 끼워두는 면과 반대쪽의 면위에 형성되는 2매의 편광판을, 적어도 가진 액티브매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 1쌍의 배향막의, 1화소내의 각각 다른 영역에, 2방향의 소정의 편광방향을 가진 레이저광을 조사함으로써, 상기 액정층에 1화소내에서 2방향의 액정분자의 초기 배향방향을 부여하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 수단에 의하면, 횡전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 액정층의 액정분자를 단일방향으로 초기배향하는 동시에, 인접화소마다, 또는 1화소내에서 액정층의 액정분자의 초기배향방향과, 화소전극과 대향전극과의 사이의 인가전계방향이 이루는 각도를 다르게 해서, 상기 전계에 의해서 액정분자를 구동해서, 2종류이상의 구동(재배향)방향을 형성하도록 했으므로, 서로 색조의 변화를 상쇄해서, 색조의 방위에 의한 의존성을 대폭으로 저감하는 것이 가능하게 된다.
예를들면, 제 0차(First Minimum)복굴절성노멀리블랙모드(전압무인가시에 암, 전압인가시에 명)의 경우에, 2매의 편광판의 편광투과축은 직교하고(크로스니콜), 각각의 편광투과축과 전계에 의해서 회전한 액정분자의 장축의 이루는 각이 45°가 되었을 때 최대투과율 즉 백색표시를 얻는다.
그 상태에서, 액정분자의 장축방향의 방위(편광투과축으로부서 45°의 각도)로부터 백색표시를 본 경우, 복굴절이방성이 변화하여, 백색의 색조가, 그 방위에서 청색으로 변화한다.
또, 그것과 90°의 각도를 이루를 액정분자의 단축방향(편광투과축으로부터 -45°의 각도)에서는, 복굴절이방성은 변화하지 않지만, 시야각의 기울기에 따라서 광로길이가 증가함으로써, 백색의 색조가, 그 방위에서 황색으로 변화한다.
즉, 청색과 황색과 색도좌표에서 보색의 관계에 있고, 그 2색을 혼합시키면 백색이 된다.
따라서, 각 화소마다, 또는 1화소내에서 액정분자의 구동방향을 2방향으로 하고, 예를 들면, 백색표시를 행하고 있는 액정분자의 각도가, 서로 90°의 각도를 이루는 2방향이 존재하면, 서로 색조의 변화를 상쇄해서, 백색색조의 방위에 의한 의존성을 대폭으로 저감하는 것이 가능하게 된다.
또, 마찬가지로, 계조반전에 대해서도 계조반전하기 어려운 액정분자의 단축방향과, 계조반전하기 쉬운 액정분자의 장축방향과의 특성이 평균되고, 계조반전에 약한 방향에서의 비계조반전시야각을 확대할 수 있다.
그에 의해, 계조의 균일성 및 색조의 균일성이 전체방위에서 평균화 또는 확대하고, 브라운관에 가까운 광시야각을 실현하는 것이 가능하다.
본 발명의 상기 목적과 그밖의 목적, 이점, 작용수단과 신규특징은, 첨부도면을 참조하면서 후술하는 상세한 설명에 의해 이해될 것이다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
또한, 발명의 실시예(예)를 설명하기 위한 전체도면에 있어서, 동일기능을 가진 것은 동일부호를 붙이고, 그 반복되는 설명은 생략한다.
[실시예 1]
먼저 처음에, 본 발명의 실시예로 구성한 횡전계방식의 액티브·매트릭스방식컬러액정표시장치의 개략을 설명한다.
[매트릭스부(화소부)의 평면구성]
도 1은 본 발명의 1발명의 실시예(발명의 실시예 1)인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도이다.
각 화소는 인접하는 2개의 주사신호선(게이트신호선 또는 수평신호선)(GL)과, 인접하는 2개의 영상신호선(드레인신호선 또는 수직신호선)(DL)과의 교차영역내 (4개의 신호선으로 포위된 영역내)에 배치되어 있다.
각 화소는 박막트랜지스터(TFT), 축적용량(Cstg), 화소전극(PX), 대향전극(CT) 및 대향전압신호선(공통신호선)(CL)을 포함하고 있다.
여기서, 주사신호선(GL), 대향전압신호선(CL)은, 도 1에 있어서는 좌우방향으로 뻗어 있고, 상하방향으로 복수개 배치되어 있다.
또, 영상신호선(DL)은 상하방향으로 뻗어있고, 좌우방향으로 복수개 배치되어 있다.
또, 화소전극(PX)은, 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극(SD1)과 접속되고, 또, 대향전극(CT)은, 대향전압신호선(CL)과 일체로 구성되어 있다.
화소전극(PX)과 대향전극(CT)은 서로 대향하고, 각 화소전극(PX)와 대향전극(CT)과의 사이의 전계에 의해 액정층(LCD)의 광학적인 상태를 제어하고, 표시를 제어한다.
화소전극(PX)과 대향전극(CT)은 빗살형상으로 구성되고, 도 1에 표시한 바와 같이, 화소전극(PX)은 비스듬히 아랫방향으로 뻗은 직선형상, 대향전극(CT)은, 대향전압신호선(CL)으로부터 위방향으로 돌기한, 대향면(화소전극(PX)과 대향하는 면)이 비스듬히 위방향으로 뻗은 빗살형상을 하고 있고, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 사이의 영역은 1화소내에서 2분할되고 있다.
[표시매트릭스부(화소부)의 단면구성]
도 31은, 도 1에 표시한 a-a절단선에 있어서의 요부단면을 표시한 단면도, 도 32는 도 1에 표시한 4-4절단선에 있어서의 박막트랜지스터(TFT)의 단면을 표시한 단면도, 도 33은, 도 1에 표시한 5-5절단선에 있어서의 축적용량(Cstg)의 단면을 표시한 단면도이다.
도 31~도 35에 표시한 바와 같이, 하부투명유리기판(SUB1)쪽에는, 박막트랜지스터(TFT), 축적용량(Cstg) 및 전극군이 형성되고, 상부투명유리기판(SUB2)쪽에는 컬러필터(FIL), 차광용블랙매트릭스패턴(BM)이 형성되어 있다.
또, 투명유리기판(SBU1, SUB2)의 각각의 안쪽에는, 액정분자 LC의 초기배향을 제어하는 배향막(ORI1, ORI2)이 형성되어 있고, 투명유리기판(SUB1, SUB2)의 각각의 바깥쪽의 표면에는, 각각 편광판(POL1, POL2)이 설치되어 있다.
이하, 보다 상세한 구성에 대해서 설명한다.
[TFT기판]
먼저, 하부투명유리기판(SUB1)쪽(TFT기판)의 구성을 상세하게 설명한다.
[박막트랜지스터(TFT)]
박막트랜지스터(TFT)는, 게이트전극(GT)에 정의 바이어스를 인가하면, 소스-드레인사이의 채널저항이 작아지고, 바이어스를 0으로 하면, 채널저항은 커지도록 동작한다.
박막트랜지스터(TFT)는, 도 32에 표시한 바와 같이, 게이트전극(GT), 게이트절연막(GI), i형(진성, intriusic, 도전형결정불순물이 도우핑되어 있지 않다)비정질 실리콘(Si)으로 이루어진 i형 반도체층(AS), 1쌍의 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)을 가진다.
또한, 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)은 본래 그사이의 바이어스극성에 따라서 결정되는 것으로서, 이 액정표시장치의 회로에서는 그 극성은 동작중 반전하므로 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)은 동작중 교체된다고 이해하기 바란다.
그러나, 이하의 설명에서는 편의상 한쪽을 소스전극(SD1), 다른쪽을 드레인전극(SD2)으로 고정해서 표현한다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 박막트랜지스터(TFT)로서, 비정질(Amorphous)실리콘박막트랜지스터소자를 사용했으나, 이것에 한정되지 않고, 폴리실리콘박막트랜지스터소자, 실리콘웨이퍼상의 MOS형트랜지스터, 유기TFT, 또는 MIM(Metal-Insulator-Metal)다이오드 등의 2단자소자(엄밀하게는 액티브소자는 아니지만, 본 발명에서는 액티브소자라고 한다)를 사용하는 것도 가능하다.
[대향전극(CT)]
대향전극(CT)은 게이트전극(CT) 및 주사신호선(GL)과 동층의 도전막(g1)으로 구성되어 있다.
또, 대향전극(CT)위에도 알루미늄(A1)의 양극산화막(AOF)이 형성되어 있다.
대향전극(CT)에는 대향전압(Vcom)이 인가되도록 구성되어 있다.
[대향전압신호선(CL)]
대향전압신호선(CL)은, 도전막(g1)으로 구성되어 있다.
이 대향전압신호선(CL)의 도전막(g1)은, 게이트전극(GT), 주사신호선(GL) 및 대향전극(CT)의 도전막(g1)과 동일제조공정으로 형성되고, 또한 대향전극(CT)과 일체로 구성되어 있다.
이 대향전압신호선(CL)에 의해 외부회로로부터 대향전압(Vcom)을 대향전극(CT)에 공급한다.
또, 대향전압신호선(CL)위에도 알루미늄(A1)의 양극산화막(AOF)이 형성되어 있다.
또, 대향전극(CT) 및 대향전압신호선(CL)은, 상부투명유리기판(SUB2)(컬러필터기판)쪽에 형성해도 된다.
[절연막(GI)]
절연막(GI)은, 박막트랜지스터(TFT)에 있어서, 게이트전극(GT)과 함께 반도체층(AS)에 전계를 부여하기 위한 게이트절연막으로서 사용된다.
절연막(GI)은 게이트전극(GT) 및 주사신호선(GL)의 상층에 형성되어 있고, 절연막(GI)으로서는, 예를들면, 플라즈마 CVD에 의해서 형성된 질화실리콘막이 선택되고, 1200~2700Å의 두께로(본 발명의 실시예에서는, 2400Å정도)형성된다.
게이트절연막(GI)은, 표시매트릭스부(AR)의 전체를 둘러싸도록 형성되고, 주변부는 외부접속단자(DTM, GTM)가 노출되도록 제거되고 있다.
절연막(GI)은 주사신호선(GL) 및 대향전압신호선(CL)과 영상신호선(DL)과의 전기적절연에도 기여하고 있다.
[화소전극(PX)]
화소전극(PX)은, 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)과, 마찬가지로 도전막(d1)과, 그위에 형성된 도전막(d2)으로 구성되어 있다.
또, 화소전극(PX)은, 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)과 동일층에 형성되고, 또, 화소전극(PX)은 소스전극(SD1)과 일체로 구성되어 있다.
[축적용량(Cstg)]
화소전극(PX)은 박막트랜지스터(TFT)와 접속되는 단부와 반대쪽의 단부에 있어서, 대향전압신호선(CL)과 포개지도록 구성되어 있다.
이 맞포갬은 도 33로부터도 명백한 바와 같이, 화소전극(PX)을 한쪽의 전극(PL2)으로하고, 대향전압신호(CL)를 다른쪽의 전극(PL1)으로 하는 축적용량(정전용량소자)(Cstg)를 구성한다.
이 축적용량(Cstg)의 유전체막은, 박막트랜지스터(TFT)의 게이트절연막으로서 사용되는 절연막(GI) 및 양극산화막(AOF)으로 구성되어 있다.
도 1에 표시한 바와 같이 평면적으로는 축적용량(Cstg)은, 대향전압신호선(CL)의 도전막(g1)의 일부분에 배치되어 있다.
[컬러필터기판]
다음에, 도 1, 도 31을 참조해서, 상부투명유리기판(SUB2)쪽(컬러필터기판)의 구성을 상세하게 설명한다.
[차광막(BM)]
상부투명유리기판(SUB2)쪽에는, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 간격부이외의 불필요한 간격부로부터의 투과광이 표시면쪽에 출사해서, 콘트라스트 등을 저하시키지 않도록 차광막(BM)(소위블랙매트릭스)이 형성된다.
차광막(BM)은 외부광 또는 백라이트광이 i형반도체층(AS)에 입사하지 않도록 하는 역할도 다하고 있다.
즉, 박막트랜지스터(TFT)의 i형반도체층(AS)은 상하에 있는 차광막(BM) 및 큰 게이트전극(GT)에 의해서 샌드위치로 되고, 외부의 자연광이나 백라이트광이 닿지 않게된다.
도 1에 표시한 차광막(BM)의 폐쇄된 다각형 윤곽선은, 그 안쪽이 차광막(BM)이 형성되지 않는 개구를 표시하고 있다.
차광막(BM)은, 광에 대한 차폐성을 가지고, 또한, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 사이의 전계에 영향을 주지 않도록 절연성이 높은 막으로 형성되고 있고, 본 발명의 실시형태에서는, 흑색의 안료를 레지스트재에 혼입하고, 1.2㎛정도의 두께로 형성하고 있다.
차광막(BM)은 각 화소의 주위에 격자형상으로 형성되고, 이 격자에 의해서 1화소의 유효표시영역이 칸막이되고 있다.
따라서, 각화소의 윤곽이 차광막(BM)에 의해서 확실하게 된다.
즉, 차광막(BM)은, 블랙매트릭스와 i형반도체층(AS)에 대한 차광의 2개의 기능을 가진다.
차광막(BM)은, 주변부에도 액자형상으로 형성되고, 그 패턴은 도트형상으로 복수의 개구를 형성한 도 1에 표시한 매트릭스부의 패턴과 연속해서 형성되어 있다.
주변부의 차광막(BM)은, 시일부(SL)의 바깥쪽으로 연장되고, 퍼스널컴퓨터 등의 실장기에 기인하는 반사광 등의 누출광이 표시매트릭스부에 들어가는 것을 막고 있다.
다른한편, 이 차광막(BM)은 상부투명유리기판(SUB2)의 가장자리로부터도 약 0.3~1.0mm정도안쪽에 고정되고, 상부투명유리기판(SUB2)의 절단영역을 피해서 형성되어 있다.
[컬러필터(FIL)]
컬러필터(FIL)는, 화소에 대향하는 위치에 적, 녹, 청의 반복으로 스트라이프형상으로 형성되고, 또, 컬러필터(FIL)는, 차광막(BM)의 에지부분과 포개지도록 형성되어 있다.
컬러필터(FIL)는, 다음과 같이 해서 형성할 수 있다.
먼저, 상부 투명유리기판(SUB2)의 표면에 아크릴계수지 등의 염색기재를 형성하고, 사진석판기술에 의해서 적색필터형성영역이외의 염색기재를 제거한다.
이 후 염색기재를 적색염료로 물들이고, 고착처리를 실시하여, 적색필터(R)를 형성한다.
다음에, 마찬가지의 공정을 실시함으로써, 녹색필터(G), 청색필터(B)를 순차형성한다.
[오버코팅막(OC)]
오버코팅막(OC)은, 컬러필터(FIL)로부터 염료가 액정층(LCD)에 누설하는 것을 방지하고 및 컬러필터(FIL), 차광막(BM)에 의한 단차를 평탄화하기 위하여 형성되어 있다.
오버코팅막(OC)은 예를들면 아크릴수지, 에폭시수지 등의 투명수지재료로 형성되어 있다.
[표시매트릭스부(AR)주변의 구성]
도 34는, 상하의 투명유리기판(SUB1, SUB2)을 포함한 표시패널(PNL)의 표시매트릭스(AR)부 주변의 요부평면을 표시한 도면이다.
또 도 35는 왼쪽에 주사회로가 접속되어야할 외부접속단자(GTM)부근의 단면을, 오른쪽에 외부접속단자가 없는 부분의 시일부부근의 단면을 표시한 도면이다.
단자군(Tg, Td)은, 각각 후술하는 주사회로접속용 단자(GTM), 영상신호회로접속용단자(DTM)와 그들의 인출배선부를 집적회로칩(CHI)이 탑재된 테이프캐리어패키지(TCP)의 단위로 복수개 묶어서 명명한 것이다.
또, 대향전극단자(CTM)는, 대향전극(CT)에 대향전압(Vcom)을 외부회로로부터 부여하기 위한 단면이다.
표시매트릭스부의 대향전압신호선(CL)은, 주사회로용 단자(GTM)의 반대쪽(도면에서는 오른쪽)으로 인출하고, 각 대향전압신호선(CL)을 공통버스라인(CB)(대향전극접속신호선)에 의해서 하나로 합쳐서, 대향전극단자(CTM)에 접속하고 있다.
배향막(ORI1, OIR2)의 층은, 시일패턴(SL)의 안쪽에 형성되고, 또, 편광판(POL1, POL2)은, 각각 하부투명유리기판(SUB1), 상부투명유리기판(SUB2)의 바깥쪽의 표면에 형성되어 있다.
액정층(LCD)은, 액정분자의 방향을 설정하는 하부배향막(ORI1)과 상부배향막(ORI2)과의 사이에서 시일패턴(SL)에 의해 칸막이된 영역에 봉입된다.
하부배향막(ORI1)은, 하부투명유리기판(SUB1)쪽의 보호막(PSV)의 상부에 형성된다.
본 발명의 각 실시예의 액정표시장치에서는, 하부투명유리기판(SUB1), 상부투명유리기판(SUB2)을 별개로 여러 가지 층을 겹쳐쌓아서 형성한 후, 시일패턴(SL)을 상부투명유리기판(SUB2)쪽에 형성하고, 하부투명유리기판(SUB1)과 상부투명유리기판(SUB2)을 맞포개고, 시일패턴(SL)의 개구부(INJ)로부터 액정(LCD)을 주입하고, 주입구(INJ)를 에폭시수지 등에 의해서 밀봉하고, 상하기판을 절단함으로써 조립된다.
[표시장치전체등가회로]
도 39는, 표시매트릭스부(AR)의 등가회로와 그 주변회로의 결선도를 표시한 도면이다.
또한, 도 39는 회로도이기는 하지만 실제의 기하학적배치에 대응해서 그려져 있다.
도 39에 있어서, AR은 복수의 화소를 2차원형상으로 배열한 표시매트릭스부(매트릭스·어레이)를 표시하고 있다.
도 39중, PX는 화소전극이고, 첨자 G, B 및 R이 각각 녹, 청 및 적화소에 대응해서 부가되고 있다.
주사신호선(GL)의 y0, y1, …, yend는 조사타이밍의 순서를 표시하고 있다.
주사신호선(GL)은 게이트구동회로(V)에 접속되어 있고, 영상신호선(DL)은 영상신호구동회로(H)에 접속되어 있다.
회로(SUP)는 1개의 전압원으로부터 복수의 분압한 안정화된 전압원을 얻기 위한 전원회로나 호스트(상위연산처리장치)로부터의 CRT(음극선관)용 정보를 (TFT)액정 표시장치용 정보로 교환하는 회로를 포함한 회로이다.
[구동방법]
도 40은, 본 발명의 실시예의 액정표시장치에 있어서의 구동시의 구동파형을 표시한 도면이고, VG(i-1), VG(i)는 각각 (i-1)번째, (i)번째의 주사신호선(GL)에 인가되는 게이트전압(주사신호전압)을 표시하고 있다.
또, VD(j)는 영상신호선(DL)에 인가되는 영상신호전압을 표시하고, VC는 대향전극(CT)에 인가되는 대향전압(Vcom)을 표시하고 있다.
또, Vs(i, j)는 (i)행, (j)열의 화소에 있어서의 화소전극(PX)에 인가되는 화소 전극전압을 표시하고, VLC(i, j)는 (i)행, (j)열의 화소의 액정층(LCD)에 인가되는 전압을 표시하고 있다.
본 발명의 실시예의 액정표시장치의 구동방법에 있어서는, Vc로 표시한 바와 가이 대향전극(CT)에 인가하는 대향전압(Vcom)을, VCH와 VCL의 2치의 교류직사각형파로 하고, 그에 동기시켜서 게이트전극(GT)에 인가하는 게이트전압(VG)의 비선택전압을 1주사기간마다 V GLH와 V GLL의 2치로 변화시킨다.
이 경우에, 대향전압(Vcom)의 진폭치와, 게이트전압(VG)의 비선택전압의 진폭치는 동일하게 한다.
영상신호선(DL)에 인가되는 영상신호전압(VD)은, 액정층(LCD)에 인가하고 싶은 전압으로부터, 대향전압(VC)의 진폭의 1/2을 뺀 전압(VSIG)이다.
대향전극(CT)에 인가하는 대향전압(Vcom)은 직류이어도 되나, 교류화함으로써 영상신호전압(VD)의 최대진폭을 저감할 수 있고, 영상신호구동회로(신호쪽드라이버)에 내압이 낮은 것을 사용하는 것이 가능하게 된다.
[축적용량(Cstg)의 작용]
축적용량(Csgt)은, 화소에 기록된 (박막트랜지스터(TFT)가 오프한 후의)영상정보를, 오래 축적하기 위하여 형성한다.
본 발명의 실시예와 같이, 전계를 기판면과 평행하게 인가하는 방식에서는, 전계를 기판면에 수직으로 인가하는 방식과 달리, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)으로 구성되는 용량(소위 액정용량(Cpix))이 거의 없기 때문에 축적용량(Cstg)이 없으면 영상정보를 화소에 축적할 수 없다.
따라서, 전계를 기판면과 평행하게 인가하는 방식에서는 축적용량(Cstg)은 필수의 구성요소이다.
또, 축적용량(Cstg)은 박막트랜지스터(TFT)가 스위칭할 때, 화소전극전위(Vs)에 대한 게이트전위변화(△VG)의 영향을 저감하도록 작용한다.
이 모양을 식으로 나타내면 다음과 같이된다.
△Vs={Cgs/(Cgs+Cstg+Cpix)}×△VG
여기서, Cgs는 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(GT)과 소스전극(SD1)과의 사이에 형성되는 기생용량, Cpix는 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 사이에 형성되는 용량, △Vs는 △VG에 의한 화소전극전위의 변화분 소위 피드쓰루전압을 표시한다.
이 변화분(△Vs)은 액정층(LCD)에 인가되는 직류성분의 원인이 되나, 유지용량(Cstg)을 크게하면 할수록, 그 값을 작게할 수 있다.
액정층(LCD)에 인가되는 직류성분의 저감은 액정층(LCD)의 수명을 향상하고, 액정표시화면의 절환시에 앞의 화상이 남는 소위 스티킹을 저감할 수 있다.
상기한 바와 같이, 게이트전극(GT)은, i형반도체층(AS)을 완전히 덮도록 크게되어 있는 만큼, 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)과의 오버랩면적을 증가시킬 수 있고, 따라서 기생용량(Cgs)이 커지고, 화소전극전윈(Vs)는 게이트전압(주사신호전압)(VG)의 영향을 받기 쉽게된다는 역효과가 생긴다.
그러나, 축적용량(Cstg)을 형성함으로써 이 단점도 해소할 수 있다.
[제조방법]
다음에, 상기한 액정표시장치의 하부투명유리기판(SUB1)쪽의 제조방법에 대해서 도 36~도 38을 참조해서 설명한다.
또한, 도 36~도 38에 있어서, 중앙의 문자는 공정명의 약칭이고, 왼쪽은 도 32에 표시한 박막트랜지스터(TFT)부분, 오른쪽은 게이트단자부근의 단면형상으로 본 가공의 흐름을 표시한다.
공정B, 공정D를 제외하고, 공정A~공정I는 각 사진처리에 대응해서 구분한 것으로서, 각 공정의 어느 단면도도 사진처리후의 가공이 끝나고 포토레지스트를 제거한 단계를 표시하고 있다.
또한 이하의 설명에 있어서는, 사진처리란, 포토레지스트의 도포로부터 마스크를 사용한 선택노광을 거쳐 그것을 현상할때까지의 일련의 작업을 표시하는 것으로 하고, 반복되는 설명은 피한다.
이하 구분한 공정에 따라서, 설명한다.
[공정A, 도 36]
유리로 이루어진 하부투명유기기판(SUB1)위에 막두께가 3000Å의 알루미늄(Al)-팔라듐(Pd), 알루미늄(Al)-실리콘(Si), 알루미늄(Al)-탄탈(Ta), 알루미늄(Al)-티탄(Ti)-탄탈(Ta)등으로 이루어진 도전막(g1)을 스퍼터링에 의해 형성한다.
사진처리후, 인산과 질산과 병초산과 물과의 혼합산액에 의해서 도전막(g1)을 선택적으로 에칭한다.
그에 의해서, 게이트전극(GT), 주사신호선(GL), 대향전극(CT), 대향전압신호선(CL), 전극(PL1), 게이트단자(GTM), 공통버스라인(CB)의 제 1도전막, 대향전극단자(CTM)의 제 1도전막, 게이트단자(GTM)를 접속하는 양극산화버스라인(SHg)(도시생략) 및 양극산화버스라인(SHg)에 접속된 양극산화패드(도시생략)를 형성한다.
[공정B, 도 36]
직접묘화에 의한 양극산화마스크(AO)의 형성후, 3%주석산을 암모니아에 의해 PH, 6.25±0.05로 조정한 용액을 에틸렌글리콜액에 의해서 1:9로 희석한 액으로 이루어진 양극산화액속에 하부투명유리기판(SUB1)을 침지하고, 화성전류밀도가 0.5mA/㎠이 되도록 조정한다(정전류화성).
다음에 소정막두께의 알루미늄산화막(AOF)이 얻어지는데 필요한 화성전압125V에 달할때까지 양극산화를 행한다.
그후, 이 상태에서 수십분 유지하는 것이 바람직하다(정전압화성).
이것은 균일한 알루미늄산화막(AOF)을 얻는데 있어서 중요한 것이다.
그에 의해서, 도전막(g1)이 양극산화되고, 게이트전극(GT), 주사신호선(GL), 대향전극(CT), 대향전압신호선(CL) 및 전극(PL1)위에 막두께가 1800Å의 양극산화막(AOF)이 형성된다.
[공정C, 도 36]
막두께가 1400Å의 ITO막으로 이루어진 투명도전막(g2)을 스퍼터링에 의해 형성한다.
사진처리후, 에칭액으로서 염산과 질산과의 혼합산액에 의해서 투명도전막(g2)을 선택적으로 에칭함으로써, 게이트단자(GTM)의 최상층, 드레인단자(DTM) 및 대향전극단자(CTM)의 제 2도전막을 형성한다.
[공정D, 도 37]
플라즈마CVD장치에 암모니아가스, 실란가스, 질소가스를 도입해서, 막두께가 2200Å의 질화실리콘막(SiNX)을 형성하고, 플라즈마CVD장치에 실란가스, 수소가스를 도입해서, 막두께가 2000Å의 i형 비정질실리콘(Si)막을 형성한 후, 플라즈마CVD장치에 수소가스, 포스핀가스를 도입해서, 막두께가 300Å의 N(+)형 비정질실리콘(Si)막을 형성한다.
[공정E, 도 37]
사진처리후, 드라이에칭가스로서 4염화탄소(CCl4), 6플루오르화황(SF6)을 사용해서 N(+)형 비정질실리콘(Si)막, i형 비정질실리콘(Si)막을 선택적으로 에칭함으로써, i형반도체층(AS)의 섬을 형성한다.
[공정F, 도 37]
사진처리후, 드라이에칭가스로서 6플루오르화황(SF6)을 사용해서, 질화실리콘막을 선택적으로 에칭한다.
[공정G, 도 38]
막두께가 600Å의 크롬(Cr)으로 이루어진 도전막(d1)을 스퍼터링에 의해 형성하고, 또 막두께가 4000Å의 알루미늄(Al)-탄탈(Ta), 알루미늄(Al)-티탄(Ti)-탄탈(Ta)등으로 이루어진 도전막(d2)을 스프터링에 의해 형성한다.
사진처리후, 도전막(d2)을, 인산과 질산과 빙초산과 물로 이루어진 혼합산액에 의해서 에칭하고, 도전막(d1)을 질산 제 2세륨암모늄액에 의해서 에칭하고, 영상신호선(DL), 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2), 화소전극(PX), 전극(PL2), 공통버스라인(CB)의 제 2도전막, 제 3도전막 및 드레인단자(DTM)를 단락하는 버스라인(SHd)(도시생략)을 형성한다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용하고 있는 레지스트재는, 일본국 토쿄오카제 반도체용 레지스트OFPR800(상품명)을 사용했다.
다음에, 드라이에칭장치에 4염화탄소(CCl4), 6플루오르화황(SF6)을 도입해서. N(+)형 비정질실리콘(Si)막을 에칭함으로써, 소스와 드레인간의 N(+)형 반도체층(d0)을 선택적으로 제거한다.
[공정H, 도 38]
플라즈마CVD장치에 암모니아가스, 실란가스, 질소가스를 도입해서, 막두께가 1㎛의 질화실리콘막을 형성한다.
사진처리후, 드라이에칭가스로서 6플루오르화황(SF6)을 사용한 사진식각기술에 의해서 질화실리콘막을 선택적으로 에칭함으로써, 보호막(PSV)을 형성한다.
[표시패널(PNL)과 구동회로기판 PCB1]
도 41은, 도 34 등에 표시한 표시패널(PNL)에 영상신호구동회호(H)와 수직주사회로(V)를 접속한 상태를 표시한 평면도이다.
도 41에 있어서, CHI는 표시패널(PNL)을 구동시키는 구동IC칩이고, 도 41에 표시한 아래쪽의 5개는 수직주사회로쪽의 구동IC칩, 왼쪽의 10개는 영상신호구동회로쪽의 구동IC칩이다.
TCP는 구동용 IC칩(CHI)이 테이프·오토메이티드·본딩법(TAB)DP 의해 실장된 테이프캐리어패키지, PCB1은 상기 테이프캐리어패키지(TCP)나 콘덴서등이 실장된 구동회로기판이고, 영상신호구동회로용과 주사신호구동회로용의 2개로 분할되어 있다.
FGP는 프레임그랜드패드이고, 시일드케이스(SHD)에 잘려들어가 형성된 스프링형상의 파편이 납땜된다.
FC는 아래쪽의 구동회로기판(PCB1)과 왼쪽의 구동회로기판(PCB1)을 전기적으로 접속하는 플랫케이블이다.
플랫케이블(FC)로서는, 복수의 리드선(인청동의 소재에 주석(Sn)도금을 실시한 것)을 스트라이프형상의 폴리에틸렌층과 폴리비닐알콜층에 의해서 샌드위치해서 지지한 것을 사용한다.
[액정표시모듈(MDL)의 전체구성]
도 42는, 액정표시모듈(MDL)의 각 구성부품을 표시한 분해사시도이다.
SHD는 금속판으로 이루어진 프레임형상의 시일드케이스(메탈프레임), LCW 그 표시창, PNL은 액정표시패널, SPB는 광학산판, LCB는 도광체, RM은 반사판, BL은 백라이트형광관, LCA는 백라이트케이스이고, 도면에 표시한 바와 같은 상하의 배치관계에서 각 부재가 겹쳐쌓여서 모듈MDL이 조립된다.
모듈(MDL)은 시일드케이스(SHD)에 설치된 클릭과 훅에 의해서 전체가 고정되도록 되어 있다.
백라이트케이스(LCA)는, 백라이트형광관(BL), 광학산판(SPB), 도광체(LCB), 반사판(RM)을 수납하는 형상으로 되어 있고, 도광체(LCB)의 측면에 배치된 백라이드 형광관(BL)의 광을, 도광체(LCB), 반사판(PNL), 광확산판(SPB)에 의해 표시면에서 균일한 백라이트로하고, 액정표시패널(PNL)쪽으로 출사한다.
백라이트형광관(BL)에는 인버터회로기판(PLB2)이 접속되어 있고, 백라이트형광관(BL)의 전원이 되고 있다.
[액정층 및 편향판]
다음에, 액정층, 배향막, 편광판 등에 대해서 설명한다.
[액정층]
액정층(LCD)의 액정재료로서는, 유전율이방성(△ε)이 정이고, 그 값이 13.2, 굴절률이방성(△n)이 0.081(589nm, 20℃)의 네마틱액정을 사용한다.
액정층의 두께(갭)는 3.9㎛로 하고, 리타데이션(△n·d)은 0.316으로 한다,
이 리타데이션(△n·d)의 값은 백라이트광의 파장특성의 거의 평균파장의 1/2의 되도록 설정되고, 백라이트광의 파장특성과의 조합에 의해 액정층의 투과광이 색조가 백색(C광원, 색도좌표x=0.3101, y=0.3163)이 되도록 설정한다. 즉 복굴절 제 0차모드에서 리타데이션을 설정한다.
편광판의 편광투과축과 액정분자의 장축방향이 이루는 각이 45°가 될 때 최대 투과율을 얻을 수 있고, 가시광의 범위내에서 파장의존성이 거의 없는 투과광을 얻을 수 있다.
또한, 액정층의 두께(갭)는 폴리머비드에 의해서 제어하고 있다.
또, 유전율이방성(△ε)은 그값이 큰 편이 구동전압을 저감할 수 있고, 또, 굴절률이방성(△n)은 작은 편이, 액정층의 두께(갭)를 두껍게 할 수 있고, 액정의 봉입시간이 단축되고, 또한 갭불균일을 적게할 수 있다.
[배향막]
배향막(ORI1, ORI2)으로서는, 폴리이미드를 사용한다.
러빙법을 사용할 경우에는, 배향막의 러빙방향이 액정분자(LC)의 초기배향방향(RDR)을 결정한다.
본 발명의 실시예 1의 액정표시장치에서는 도 1에 표시한 바와 같이, 상하기판쪽의 배향막(ORI1, ORI2)은 서로 거의 평행한 방향으로 러빙되고, 액정층의 초기배향방향은 거의 동일방향 또한, 영상신호배선(DL)과 평행(또는 주사신호선(GL)에 수직)하게 한다.
도 2a로부터 도 2d에 표시한 액정분자의 배열상태에는 2종류 있다.
제 1상태는, 상하배향막의 러빙방향을 동일방향으로 하므로써 형성되고, 틸트각은, 상하배향막계면의 액정분자는 프리틸트각으로 경사지고, 중간부근의 액정분자는, 계면에 거의 평행하고 틸트각이 0이 되는 소위 스플레이상태이다. 이 상태는 액정분자가 서로 광학특성을 보상하는 효과를 내고, 넓은 시야각특성을 얻을 수 있다.
제 2상태는, 상하배향막의 러빙방향을 서로 반대평행하게 하므로써 형성되고, 틸트각은 상하배향막계면의 액정분자는 프리틸트각으로 경사지고, 중간부근의 액정분자도, 거의 프리틸트각과 동일한 틸트각이 되는 소위 패러렐상태이다.
본 명세서에서는, 특히 규정하지 않는 한, 제 1상태를 실시형태에 채용하고 있다. 그러나, 제 2상태를 사용하는 것도 가능하고, 특히, 실시예 6에서는, 패러렐 상태의 쪽이 안정되게 2방향의 구동을 할 수 있다.
[인가전계방향EDR]
본 명세서에서 인가전계방향 EDR이란, 정확하게는, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 사이에 전압을 인가함으로써 형성되는 전계에 있어서, 액정층의 표면에 평행한 성분의 방향이라고 정의하고, 화소전극과 대향전극이 선형상의 평행전극의 경우에는, 전극이 뻗는 방향에 수직인 방향이다.
[초기배향각(LC)]
본 명세서에서는, 초기배향방향RDR은 전계의 무인가시에 있어서의 액정층의 계면에서의 액정분자의 배향방향의 액정층의 표면에 평행한 성분의 방향이라고 정의하고, 구체적으로는 러빙방향 또는 그 역방향과 일치한다. 또, 초기배향막(LC)은 본 명세서에서는 반시계방향을 정방향으로 하고 상기 인가전계방향EDR으로부터 초기배향방향RDR로의 각도이고, 도 29에 도시한 바와 같이 0°≤LC ≤180°로써 정의한다.
[초기트위스트각]
본 발명의 각 실시예의 액정표시장치에 있어서 아래쪽 배향막(ORI1)의 초기배향 각LC.b는, 위쪽배향막(ORI2)의 초기배향각LC.t와 대략 동등하게 설정하고, 무전압인가시에, 액정분자의 비틀림(트위스트)이 없는 상태를 실현하고 있다. 이 때문에, 본 명세서에서는, 편의상, 초기배향각LC로, 초기배향각LC.b와LC.t의 양쪽을 대표해서, 도면중에 기술하고 있다.
그러나, 초기트위스트각이 5°이내이면, 바꿔말하자면, ｜LC.b-LC.t｜=5° 이어도 각 실시예에 적용가능하고, 인가전압의 범위를 시프트시키는 경우나, 특정한 인가전압범위에서 콘트라스트를 향상시키는 경우에 유효한 수단이다.
[편광판]
도 2a로부터 도 2d는, 본 발명의 각 실시예의 액정표시장치에 있어서의 인가전계방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면이다.
도 2c에 표시한 바와 같이, 아래쪽의 편광판(POL1)의 편광투과축(OD1)과, 위쪽의 편광판(POL2)의 편광투과축(OD2)은 서로 직교하고, 또, 편광투과축(OD1)과 편광투과축(OD2)의 어느 한쪽은 액정층(LCD)의 초기 배향방향(RDR)과 동일방향이 되고 있다.
이에 의해, 본 발명의 실시예 1에서는, 화소에 인가되는 전압(화소전극PX와 대향전극 CT의 사이의 전압)을 증가시킴에 따라서, 투과율이 상승하는 노멀리클로즈 특성을 얻을 수 있다.
또한, 화소에 인가되는 전압을 증가시킴에 따라서, 투과율이 감소하는 노멀리화이트특성을 얻기 위해서는, 아래쪽의 편광판(POL1)의 편광투과축(OD1)과, 위쪽의 편광판(POL2)의 편광투과축(OD2)을, 액정층(LCD)의 초기배향방향(RDR)과 동일방향으로 하면된다.
도 1에 표시한 바와같이, 본 발명의 실시예에서는, 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)의 대향면을, 액정분자(LC)의 초기배향방향(RDR)에 대해서, 경사시키고, 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)의 대향면이 반시계방향으로 θ(혹은 시계방향으로 -θ)의 경사각을 가지도록 한다.
여기서, 본 명세서의 각 실시예에서는 경사각θ는, 반시계방향을 정방향으로 하고, 초기배향방향(RDR)에 대해서 이루는 각이라고 정의한다.
이에 의해, 액정층(LCD)의 액정분자(LC)의 초기배향방향(RDR)과 인가전계방향(EDR)이 이루는 각도를 90°-θ라고 하고, 1화소내의 액정구동영역(대향전극(CT)과 화소전극(PX)과의 사이의 영역)에서의 액정분자(LC)구동방향을 도 2d와 같이 시계방향으로 규정한다.
본 발명의 실시예 1에서는, 액정분자의 구동(재배향)방향을 액정구동영역내에서 가지런히 하므로써, 구동전압을 저감하고, 응답속도를 빠르게 할 수 있다.
도 3은, 도 1에 표시한 화소 또는 유사한 화소를 매트릭스형상으로 배치하는 배치예를 표시한 도면이다.
본 발명의 실시예 1에서는, 도 3에 표시한 배치예와 같이, 그 대향면이 액정분자(LC)의 초기배향방향(RDR)에 대해서, θ또는 -θ의 경사각을 가진 대향전극(CT) 및 화소전극(PX)을 가진 화소를 조합해서, 매트릭스형상으로 배치함으로써, 화소사이에서 액정분자(LC)의 구동방향을 다르게 할 수 있다.
이에 의해, 본 발명의 실시예 1에서는, 균일배향된 액정층(LCD)에 있어서의 통일된 구동방향에 기인하는 백색색조의 시야각에 의한 불균일성을 보상하고, 표시품질을 향상시키고, 고화질의 표시화상을 얻는 것이 가능하게 된다.
또한, 경사각 θ는 10°내지 20°가 최적이다.
도 3에 표시한 배치예는, 그 대향면이 액정층(LCD)의 초기배향방향(RDR)에 대해서 θ또는 -θ의 경사각을 가진 대향전극(CT) 및 화소전극(PX)을 가진 화소를 영상신호선(DL) 및 주사신호선(GL)에 평행한 방향으로 교호로 배치한 배치예이다. 인접하는 각 화소에 있어서 액정분자(LC)의 구동방향이 다르기 때문에, 백색색조의 시야각에 의한 불균일성에 대한 보상효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 1에서는, 도 30에서 정의하는 시야각에 있어서, 전체방위각 θ에 걸쳐 극각 ø가 50°까지의 범위에서는 완전히 백색색조를 균일화할 수 있고, 시야각방향에 대한 균일성을 향상할 수 있다.
[실시예 2]
도 4는 본 발명의 다른 발명의 실시예 2인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도이다.
도 5a, 도 5b는 본 발명의 실시예 2의 액정표시장치에 있어서의 인가전압방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면이다.
또한, 본 발명의 실시예 2는, 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)의 형상이 상기 발명의 실시예 1과 다르지만, 그 이외의 구성은 상기 발명의 실시예 1과 동일하다.
본 발명의 실시예 2에서는, 도 4에 표시한 바와 같이, 화소전극(PX)은 대향면(대향전극(CT)과 대향하는 면)이 비스듬히 아랫방향으로 뻗는 대략 삼각형상, 또, 대향전극(CT)은, 대향전압신호선(CL)으로부터 위방향으로 돌기한 대향면(화소전극(PX)과 대향하는 면)이 비스듬히 위방향으로 뻗은 빗살형상을 하고 있고, 화소전극(PX)와 대향전극(CT)의 사이의 영역은 1화소내에서 2분할되고 있다.
본 발명의 실시예 2에서는, 배향막의 배향(러빙)방향, 즉, 액정분자(LC)의 초기 배향방향(RDR)은, 도 4에 표시한 바와 같이, 상하기판에서 서로 평행, 또한, 영상신호선(DL)과 평행(또는 주사신호선(GL)에 수직)하게 한다.
또, 도 4에 표시한 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에서는, 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)의 대향면을 경사지게하고, 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)의 대향면이, 액정분자(LC)의 초기배향방향(RDR)에 대해서, 한쪽의 대향면에서는, 반시계방향으로 θ, 다른쪽은 -θ(또는 시계방향으로 -θ, θ)의 경사각을 가지도록 한다.
이에 의해, 액정층(LCD)의 액정분자(LC)의 초기배향방향(RDR)과 인가전계방향(EDR)이 이루는 각도를 90°-θ, 90°+θ라고 하고, 1화소내의 대향전극(CT)과 화소전극(PX)과의 사이의 액정구동영역에서의 액정분자(LC)의 구동방향을 도 5b와 같이 규정한다.
본 발명의 실시예 2에서는 1화소내의 액정구동영역마다 액정분자(LC)의 구동방향을 다르게할 수 있고, 균일배향된 액정층(LCD)에 있어서의 통일된 구동방향에 기인하는 백색색조의 시야각에 의한 불균일성을 1화소내에서 보상하고, 표시품질을 향상시키고, 고화질의 표시화상을 얻는 것이 가능하게 된다.
또한, 이때, 경사도 θ는 10~20°가 최적합하다.
도 6에 표시한 배치예는, 도 4에 표시한 화소를 매트릭스형상으로 배치한 배치예이다.
본 배치예에 있어서, 액정분자(LC)의 구동방향은, 모두 2방향이 되고, 백색색조의 시야각에 의한 불균일성에 대한 보상효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
[실시예 3]
도 7는 본 발명의 실시예 3인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도이다.
도 8a, 도 8b는 본 발명의 실시예 3의 액정표시장치에 있어서의 인가전압방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면이다.
또한, 본 발명의 실시예 3의 구성은, 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)의 형상이 상기 발명의 실시예 1과 다르지만, 그 이외의 구성은 상기 발명의 실시예 1과 동일하다.
본 발명의 실시예 3의 구성은, 도 7에 표시한 바와 같이, 화소전극(PX)은 화소의 차광막(BM)의 개구영역의 부분에서 경사지고 있고, 상부개방의 V자형, 또, 대향전극(CT)은, 대향전압신호선(CL)으로부터 위방향으로 돌기한 빗살형상을 하고 있고, 화소전극(PX)와 대향전극(CT)의 사이의 영역은 1화소내에서 4분할되고 있다.
본 발명의 실시예 3에서는, 배향막의 배향(러빙)방향, 즉, 초기배향방향(RDR)은, 도 7에 표시한 바와 같이, 상하기판에서 서로 평행, 또한, 영상신호선(DL)과 평행(또는 주사신호선(GL)에 수직)하게 한다.
또, 대향전극(CT)을, 초기배향방향(RDR)과 평행하게하고, 화소전극(PX)을 경사지게하고, 화소전극(PX)이 초기배향방향(RDR)에 대해서, 반시계방향으로 θ, -θ의 경사각을 가지도록 한다.
이에 의해, 액정층(LCD)의 액정분자(LC)의 초기배향방향(RDR)과 인가전계방향(EDR)이 이루는 각도를 90°-θ, 90°+θ라고 하고, 1화소내의 액정구동영역(대향전극(CT)과 화소전극(PX)과의 사이의 영역)에서의 액정분자(LC)의 구동방향을 도 8b와 같이 규정한다.
따라서, 본 발명의 실시예 3에 있어서도 액정분자(LC)의 구동방향을 1화소내에서 2방향으로 할 수 있다.
또한, 이때 각도 θ는 10~20°가 최적합하다.
도 9, 도 10은 도 7에 표시한 화소를 매트릭스형상으로 배치한 배치예를 표시한 도면이다.
도 9에 표시한 배치예는, 도 7에 표시한 화소를 매트릭스형상으로 배치한 배치예이고, 또, 도 10에 표시한 배치예는, 도 7에 표시한 화소와, 도 7에 표시한 화소와 주사신호선(GL)방향에 대해서 대칭인 화소를, 대향전압신호선(CL)을 2화소에서 공유하면서, 영상신호선(DL)에 평행한 방향에서 교호로 배열해서 매트릭스형상으로 배치한 배치예이다.
도 10에 표시한 배치예에 있어서 액정층(LCD)의 액정분자(LC)의 구동방향은, 모두 2방향이 되나, 도 10에 표시한 배치예에서는, 인접하는 각 화소에 있어서, 액정분자(LC)의 구동방향이 다르기 때문에, 백색색조의 시야각에 의한 불균일성에 대한 보상효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 상기 발명의 실시예 1, 발명의 실시예 2보다도, 1화소당 표시면적을 크게할 수 있고, 고휘도, 저소비전력의 표시가 가능하게 된다.
[실시예 4]
도 11은 본 발명의 다른 발명의 실시예 4인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도이다.
도 12a, 도 12b는 본 발명의 실시예 4의 액정표시장치에 있어서의 인가전계방향, 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면이다.
또한, 본 발명의 실시예 4의 구성은 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)의 형상이 상기 발명의 실시예 1과 다르지만, 그 이외의 구성은 상기 발명의 실시예 1과 동일하다.
본 발명의 실시예 4에서는, 도 11에 표시한 바와 같이, 화소전극(PX)은 아랫방향으로 뻗는 대략 직선형상, 대향전극(CT)은, 대향전압신호선(CL)으로부터 위방향으로 돌기한, 화소의 표시영역내의 부분이 위방향으로 뻗은 빗살형상을 하고 있고, 화소전극(PX)와 대향전극(CT)의 사이의 영역은 1화소내에서 2분할되고 있다.
또, 본 발명의 실시예 4에 있어서는, 도 11중의 A부에 표시한 바와 같이, 대향 전극(CT)에 있어서의 화소의 표시영역외의 부분의 화소전극(PX)과 대응하는 쪽이, 테이퍼형상으로 형성된다.
이에 의해, 화소의 표시영역외의 부분에서, 대향전극(CT)과 화소전극(PX)이, 절연막(GI)을 개재해서, 반시계방향으로 θ, -θ의 각도를 가지고 교차되고 있다.
이 교차부는, 대향전극(CT) 및 화소전극(PX)과의 전극간거리가 가장 짧고, 가장 강한 전계가 인가되기 때문에, 액정층(LCD)에 전계(EDR)가 인가되면, 이 교차부의 액정층(LCD)의 액정분자(LC)가 신속하게 구동하기 시작한다.
이에 의해, 화소의 표시영역에 있어서의 대향전극(CT)과 화소전극(PX)과의 사이의 액정구동영역내의 액정분자(LC)는 교차부의 액정분자(LC)의 초기구동방향의 영향을 받고, 교차부의 액정분자(LC)와 동일방향으로 구동된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예 4에서는 상기 교차부에 의해, 액정층(LCD)의 액정분자(LC)의 초기구동방향을 규정한다.
즉, 본 발명의 실시예 4에서는, 대향전극(CT)과 화소전극(PX)과의 교차각도를 반시계방향으로 θ, -θ라고 하면, 대향전극(CT)과 화소전극(PX)과의 사이에서의 액정분자(LC)의 구동방향을 도 12b와 같이 규정한다.
따라서, 본 발명의 실시예 4에 있어서도, 액정분자(LC)의 구동방향을 1화소내에서 2방향으로 할 수 있다.
또한, 각도 θ는 0°를 넘고 90° 미만이면 되나, 30°~60°가 최적합이다.
또, 본 발명의 실시예 4에서는, 배향막의 배향(러빙)방향, 즉, 액정층(LCD)의 초기배향방향(RDR)은 도 11에 표시한 바와 같이, 상하기판에서 서로 평행, 또한, 영상신호선(DL)과 평행(또는 주사신호선(GL)에 수직)하게 한다.
도 13은 도 11에 표시한 화소를 매트릭스형상으로 배치한 배치예를 표시한 도면이다.
도 13에 표시한 배치에는, 도 11에 표시한 화소를 매트릭스형상으로 배치한 배치예이다. 도 13에 표시한 배치예에 있어서, 액정층(LCD)의 액정분자(LC)의 구동방향은, 모두 2방향이 되고, 인접하는 각 전극간격부에 있어서, 액정분자(LC)의 구동방향이 다르기 때문에, 백색색조의 시야각에 의한 불균일성에 대한 보상효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 실시예에서는, 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)이, 배향막의 러빙방향과 평행하게 형성되기 때문에, 배향막을 러빙처리할때에, 화소의 표시영역내의 전극옆의 부분에 버핑천의 털이 부드럽게 닿는 것이 가능하게 되므로, 전극의 단부면부근에서의 러빙처리가 원활하게 또한 확실하게 행해지므로, 전극옆의 부분의 액정층의 액정분자의 배향을 양호하게 하는 것이 가능하게 된다.
[실시예 5]
도 14는 본 발명의 다른 발명의 실시예 5인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도이다.
도 15a, 도 15b는 본 발명의 실시예 5의 액정표시장치에 있어서의 인가전압방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향으로 표시한 도면이다.
또한, 본 발명의 실시예 5의 구성은 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)의 형상이 상기 발명의 실시예 1과 다르지만, 그 이외의 구성은 상기 발명의 실시예 1과 동일하다.
본 발명의 실시예 5에서는, 도 14에 표시한 바와 같이, 화소전극(PX)은 화소의 표시영역내의 부분이 아랫방향으로 뻗는 대략 직선형상, 대향전극(CT)은 대향전압신호선(CL)으로부터 위방향으로 돌기한, 빗살형상을 하고 있고, 화소전극(PX)와 대향전극(CT)의 사이의 영역은 1화소내에서 2분할되고 있다.
또, 본 발명의 실시예 5에서는, 도 14중의 A부에 표시한 바와 같이, 화소전극(PX)의 아래쪽에서 대향전압신호선(CL)에 근접하는 부분이 사다리꼴형상으로 형성되고, 화소의 표시영역외의 부분에서 대향전극(CT)과 화소전극(PX)이, 보호막(PSV)을 개재해서, 반시계방향으로 θ, -θ의 각도를 가지고 교차되고 있다.
본 발명의 실시예 5에서도 상기 교차부에 의해, 액정층(LCD)의 액정분자(LC)의 초기구동방향을 도 15b와 같이 규정한다.
즉, 상기 발명의 실시예 4에서는 직선형상의 화소전극(PX)과 각도를 가진 대향전극(CT)에 의해서 액정분자(LC)의 초기구동방향을 규정하여 표시를 행하고 있는데 대하여, 본 발명의 실시예 5에서는, 직선형상의 대향전극(CT)과 각도를 가진 화소전극(PX)에 의해서 액정층(LCD)의 액정분자(LC)의 초기구동방향을 규정하여 표시를 행하고 있다.
따라서, 본 발명의 실시예 5에 있어서도, 액정분자(LC)의 구동방향을, 1화소내에서 2방향으로 할 수 있다.
또한, 각도 θ는 0°를 넘고 90° 미만이면 되나, 30°~60°가 최적합이다.
또, 본 발명의 실시예 5에서는, 배향막의 배향(러빙)방향, 즉, 초기배향방향(RDR)은, 도 14에 표시한 바와 같이, 상하기판에서 서로 평행, 또한, 영상신호선(DL)과 평행(또는 주사신호선(GL)에 수직)하게 한다.
[실시예 6]
도 16은 본 발명의 실시예 6인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도이다.
도 17a~도 17c는 본 발명의 실시예 6의 액정표시장치에 있어서의 인가전압방향, 편광판(POL1, POL2)의 편광투과축(OD1, OD2)방향 및 액정분자(LC)의 구동방향을 표시한 도면이다.
또한, 본 발명의 실시에 6은, 하기의 구성을 제외하고, 상기 발명의 실시예 1과 동일하다.
본 발명의 실시예 6에서는, 도 17a, 도 17b에 표시한 바와 같이 액정층(LCD)을 기준으로 해서 상부투명유리기판(SUB2)쪽에는, 상부배향막(ORI2), 보호막(PSV1), 대향전압신호선(CL) 및 대향전극(CT), 오버코팅막(OC) 및 컬러필터(FIL), 차광용블랙매트릭스패턴(BM)이 형성되어 있다.
또 축적용량(Cstdg)는 화소전극(PX)의 타단부와, 전단 또는 차단의 주사신호선(GL)을 중첩해서 구성되어 있다.
본 발명의 실시예 6에서는, 배향막의 배향(러빙)방향, 즉 액정층(LCD)의 초기배향방향(RDR)은 도 16에 표시한 바와 같이 상하기판에서 서로 평행, 또한, 대향전극(CT), 화소전극(PX) 및 영상신호선(DL)과 평행(또는 주사신호선(GL)에 수직)하게 한다.
또, 대향전압신호선(CL) 및 대향전극(CT)을 상부투명유리기판(SUB2)에 배치하고, 도 17b에 표시한 바와 같이, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 사이의 전계에 극히 약간 기판에 대해서 경사를 부여한다.
여기서, 액정분자의 구동방향은, 기판면에 경사진 전계와 액정층의 하계면에서 화소전극(PX)근방의 액정분자의 틸트방향이 이루는 제 1각, 기판면에 경사진 전계와 액정층의 상계면에서 대향전극(CT)근처의 액정분자의 틸트방향이 이루는 제 2각으로부터, 도 17c에 표시한 바와 같이 액정분자의 구동(재배향)방향이 규정된다.
액정층의 상하계면의 제 1 및 제 2각을 정합시키고, 효율좋게 구동하기 위하여, 상하배향막의 러빙방향은, 패러렐방향을 형성하도록 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기한 스플레이상태에서도, 실시예 6은 적용가능하다.
또, 본 발명의 실시예 6에서는, 도 17b에 표시한 바와 같이, 상부투명유리기판(SUB2)위에 형성되어 있는 대향전극(CT)과, 하부투명유리기판(SUB1)위에 형성되는 화소전극(PX)은 교호로 배치되기 때문에, 1화소내의 액정구동영역(화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 사이의 영역)에서, 전계(EDR)의 기판에 대한 경사방향이 반대가 된다.
따라서, 본 발명의 실시예 6에서는, 1화소내에서 다른 2방향의 액정구동방향을 가지게 된다.
또, 본 발명의 실시예 6에 있어서도 배향막을 러빙처리할때에, 화소의 표시영역내의 전극의 단부면부근에서의 러빙처리가 원활하게 또한 확실하게 행해지므로, 전극옆의 부분의 액정층의 액정분자의 배향을 양호하게 하는 것이 가능하게 된다.
[실시예 7]
도 18에 본 발명의 실시예 7의 액정표시장치의 일례의 개략도를 표시했다.
도면과 같이 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)이 절곡된 구조를 취하고 있는 경우, 전계방향(EDR)은 화소내에 2개의 방향이 존재한다. 액정분자의 초기배향방향(RDR)을 따라서 나열되어 있던 액정분자는 2개의 전계방향에 따라서 그 회전방향이 각각 다르고, 전계인가시의 액정분자(LC)와 같이 2개의 상하방향을 향한다.
이와 같은 액정표시장치를 제작하기 위해서는 몇가지의 전극극구조를 생각할 수 있으나, 도 18과 같이 절곡된 구조의 화소전극 및 대향전극을 사용함으로써 용이하게 제작할 수 있다. 또, 화소전극과 대향전극을 비평행으로 하므로써도 달성할 수 있다.
굴곡부의 각도는 특별히 제한은 없으나, 120°이상 180° 이하이면 화소의 굴곡이 육안으로 보이는 일은 없어 보다 바람직하다.
전극과 러빙방향이 이루는 각도가 작으면 액정분자의 전압-투과율특성이 지나치게 급준해지고, 다계조표시를 할 수 없게된다는 문제가 있다. 이 문제는 전극간거리가 화소내에 2종류이상 있도록 하므로써 해결할 수 있다.
횡전계방식의 전압-투과율특성은 전극간거리에서 그 임계치전압을 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 전극간거리가 2종류이상 있으면 1화소의 전압-투과율특성은 각각의 전극간거리에서의 전압-투과율특성의 평균이 되고, 전압-투과율특성이 원활해져서 다계조표시가 가능하게 된다.
또, 도 18과 같이 화소전극과 대향전극만 절곡된 구조로 하면 화소의 양단부에 있는 영상신호선과 대향전극으로 이루어진 표시와 관여하지 않는 영역이 커져버리고, 개구율이 낮아진다. 이 문제는, 영상신호선 또는 주사신호선도 닮은 꼴의 절곡된 구조로 하므로서 해결할 수 있다.
[예 1]
본 예에서는, 도 18에 있어서, 화소전극 및 대향전극의 굴곡부의 각도는 모두 동일하게 하고, 170°로 했다. 또, 화소전극과 대향전극간의 거리는 화소내에서 전부 동일하고, 30㎛로 했다.
한편, 상하배향막쪽의 러빙방향은 서로 거의 평행하고, 주사신호선과 거의 수직이다.
한쪽의 편광판의 편광투과축을 러빙방향으로 거의 평행하게 하고, 다른쪽을 그것에 직교로 했다. 이에 의해, 노멀리크로즈특성을 얻었다.
이와 같이 제작한 패널의 시야각특성을 LCD시야각특성검사장치(일본국 하마마츠 포토닉스(주)제, C5718)를 사용해서 앙각의 ±60°이내를 평가했다. 계조는 8계조로 하고, 각각의 계조전압에서의 휘도의 시야각의존성을 측정한 바, 제작한 패널에서는가 ±60이내의 모든 각도에서 계조반전이 일어나지 않았다.
[예 2]
도 19는 본 예의 단위화소에 있어서의 각종전극의 구조를 표시한 도면이다. 화소전극 및 대향전극의 형상이 도 19와 같이 변화되고, 화소전극과 대향전극간의 거리가 15㎛가 된 이외에는, 예 1과 마찬가지로 액정표시장치를 제작했다. 예 1과 마찬가지로 시야각특성을 측정한 바,가 ±60°이내의 모든 각도에서 계조반전이 일어나지 않았다.
[예 3]
화소전극 및 대향전극의 굴곡부의 각도가 178°가 된 이외에는 예 2와 마찬가지로 액정표시장치를 제작했다. 예 1과 마찬가지로 시야각특성을 측정한 바,가 ±60°이내의 모든 각도에서 계조반전이 일어나지 않았다. 또, 전압-투과율특성을 측정하고, 투과율최대가 되는 전압 및 투과율이 최대투과율의 1%가 되는 전압을 계산한 결과 각각 2.5V 및 1.5V였다. 그 차는 1.0V이고 매우 작았다.
[예 4]
도 20은 본 예의 단위화소에 있어서의 각종전극의 구조를 표시한 도면이다. 화소전극과 대향전극간의 거리가 2종류 있고, 20㎛와 10㎛가 된 이외에는 예 3과 마찬가지로 액정표시장치를 제작했다. 예 1과 마찬가지로 시야각특성을 측정한바,가 ±60°이내의 모든 각도에서 계조반전이 일어나지 않았다. 또, 전압-투과율특성을 측정하고, 투과율최대가 되는 전압 및 투과율이 최대투과율의 1%가 되는 전압을 계산한 결과 각각 3.4V 및 1.0V였다. 그 차는 2.4V로 충분히 크므로, 다계조표시가능한 전압차였다.
[예 5]
도 21은 단위화소에 있어서의 본 예 5를 표시한 도면이다. 액정표시장치는, 구동방향이 도 21에 도시한 오른쪽 및 왼쪽방향에서 다르고 액정분자의 초기배향방향이 주사신호선과 평행한 것을 제외하고는 예 2와 마찬가지로 제조되었다. 시야각 특성은 예 1과 동일한 결과를 얻었다.
[예 6]
도 22는 본 예의 단위화소에 있어서의 각종전극의 구조를 표시한 도면이다. 화소전극과 대향전극이 도 22와 같이 비평행이 되고, 그것이 이루는 각도가 5°인 이외에는 예 2와 마찬가지로 액정표시장치를 제작했다, 예 1과 마찬가지로 시야각특성을 측정한 결과 예 1과 동일한 결과를 얻었다.
[실시예 8]
본 발명의 실시예 8에서는 박막트랜지스터 및 전극형성공정에 대해서는 상기 발명의 실시예 1과 동일하다.
[초기배향방향]
본 발명의 실시예 8에서는, 상부투명유리기판(SUB2)쪽의 상부배향막(ORI2)과, 하부투명유리기판(SUB1)쪽의 하부배향막(ORI1)의 양쪽에, 러빙처리를 실시함으로써, 액정분자의 초기배향방향(LC1,LC2)을 제어하고, 각 화소마다(LC1,LC2)의 2방향으로 러빙이 행해지도록 하고 있다. 또한 배향막(ORI)으로서는, 폴리이미드를 사용했다.
도 23에 러빙영역의 분할의 모양을 표시하고 있고, 도 23에 표시한 영역(501)과 영역(502)은 각각 다른 러빙방향(RDR1, RDR2)에 러빙된다.
도 25는 본 발명의 실시예에 있어서의 하부배향막(ORI1)의 러빙처리방법을 표시한 도면이다.
도 25에 표시한 바와 같이, 1화소내에서 액정층(LC)의 액정분자에 2방향의 초기 배향방향을 부여하기 위하여 하부배향막(ORI1)을 RDR1방향으로 전면에 러빙하고, 그후 포토레지스트프로세스에서 레지스트재(RES)을 형성하여 마스킹해서, RDR2방향으로 재차 러빙한다. 이에 의해, 레지스트재(RES)에 의해서 마스크되어 있지 않은 부분은 RDR2방향으로 다시 러빙된다.
그후 레지스트재(RES)를 박리함으로써 2방향의 러빙처리를 실시할 수 있다.
양투명유리기판(SUB1, SUB2)의 러빙방향이 평행배향이 되도록 각각의 방향에, 상부배향막(ORI2)에도 도 25의 프로세스에서 러빙처리를 실시한다.
도 29는, 본 발명의 실시예 8에 있어서의 인가전계방향(EDR), 러빙방향(RDR1, RDR2), 편광투과축(OD1, OD2)의 관계를 표시한 도면이다.
도 29에 있어서,LC1, 및LC2는 각각 영역(501)과 (502)에서의 인가전계방향(EDR)과 러빙방향(RDR1, RDR2)이 이루는 각도를 표시하고 있다.
본 발명의 실시예에서는,LC1을 75°,LC2를 105°로 했다.
또한, 러빙방향(RDR1, RDR2)과 인가전게방향(EDR)이 이루는 각도는 액정재료의 유전율이방성△ε이 정하면 45℃이상 90℃미만 또는 90°를 넘고 135° 이하(90°는 제외), 유전율이방성△ε가 부이면, 액정분자가 전계방향으로 직교하는 방향으로 회전하므로, 0°를 넘고 45°이하 또는 145℃이상 180℃미만이 아니면 안된다.
따라서, 본 발명의 실시예 8에서, 유전율이방성△ε가 부의 액정일 경우에는LC1을 15°,LC2를 165°로 설정한다.
[편광판]
도 29에 표시한 바와 같이, 편광판(POL)으로서는, 아래쪽의 편광판(POL1)의 편광투과축(OD1)과 인가전계방향(EDR)이 이루는 각P1=90°로 하고, 위쪽의 편광판(POL2)의 편광투과축(OD2)을 그것에 직교, 즉P2=0°으로 설정한다. 이에 의해 노멀리크로즈특성을 얻을 수 있다.
[비교예]
본 비교예의 액정표시장치는,LC1=LC2=75°의 1방향뿐이고,P=75°,P2=165°인 것을 제외하면, 발명의 실시예 8과 동일하다.
도 27a, 도 27b는 본 발명의 실시예 8의 액정표시장치 및 비교예의 액정표시장치를 구동했을때의, 백색표시색조의 각도의존특성을 표시한 그래프이고, 도 27a는 비교예의 경우이고, 도 27b는 본 발명의 실시예 8의 경우이다.
X좌표, Y좌표는 각각 CIE 1931 XY좌표계에 의거한 색도좌표이다.
본 도면중에는 X좌표, Y좌표 각각 4개의 곡선이 그려져 있다.
이것은 도 30에 정의한 시야각에서의 4방향에서의 측정치이고, 그 4방향은 θ=0°, 40°, 90°, 150°이다. 또 θ는 패널수직방향으로부터의 각도를 표시하고,는 패널 수직방향으로 부터의 각도를 각각 표시한다.
또 도 27a에 표시한 비교예의 결과에서는 백색색조가 시야각에 의해 크게 다른 것을 알 수 있다.
한편, 도 27b에 표시한 본 발명의 실시예에서는, 백색색조는 거의 변화하지 않는다.
이것은, 2개의 러빙영역에서의 액정분자의 회전각도는 전계인가방향의 법선방향(90°)에 대하여, 대칭이 되기 때문에 서로 착색을 지우는 효과가 있고, 백색색조가 일정한 각도범위를 더욱 확대할 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 실시예 8에 의하면, 전체둘레방향θ에서가 ±50°까지의 범위에서 완전한 색조불변을 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.
이것을, 반구형상의 극좌표(θ,)그래프에 표시한 것이, 도 28a, 도 28b이고, 도 28a는 비교예의 경우이고, 도 28b는 본 발명의 실시예 8의 경우이고, 모두 백색색조의 분포를 표시한다.
또한, 도면중에 색조편차 1계조(1△c unit)와 같은 표시가 있으나, 이것은 색도의 편차를 판정하는 편의상 척도로서 본 발명의 실시예에서는 사용하고 있고, 백색색조의 X, Y좌표가 정면백색색조로부터 0.02이상 벗어난 경우를 색조편차 1계조(1△c unit)(황색변화)-0.02이상 벗어난 경우를 색조편차 1계조(1△c unit)(청색변화)로서 정의하고 있다.
비교예에서는 150°를 거의 중심으로 하는 방향에서 백색이 청색을 띠고 또 45°를 거의 중심으로 하는 방향에서 황색을 띠고, 백색의 색조에 시야각방향의존성이 발생했다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 전체방위에 걸쳐가 ±50°까지의 범위에서는 완전히 백색색조를 균일화할 수 있고, 시야각 방향에 대한 균일성을 향상할 수 있다.
또, 비계조반전영역은 특성이 평균화되고, 전체방위에서 비계조반전영역이 평균화되고, 특정한 방위에서, 특성이 뒤떨어진다는 문제가 해결된다.
이것은 콘트라스트비의 시야각의존성에 대해서도 마찬가지이다.
비교예에서는 도 27a 및 도 28a에 표시한 바와 같이, 백색색조에 방향의존성이 생기고, 또 계조반전에 약한 방위도 존재한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시에에서는, 색조·계조반전, 콘트라스트비의 시야각방향에 대한 균일성을 향상할 수 있고, 브라운관에 보다 가까운 광시야각의 액정표시장치를 얻을 수 있다.
[실시예 9]
본 발명의 실시예 9에서는LC1,LC2,P1,P2를 제외하면, 상기 발명의 실시예 8과 동일하다.
본 발명의 실시예 9에서는,LC1=87.5°,LC2=92.5°로 하고, 또P1=90°,P2=0°로 설정한다.
상기 발명의 실시예 8과 마찬가지로, 이에 의해, 2개의 러빙영역에서의 액정분자의 회전각도는, 전계인가방향의 법선방향에 대하여, 대칭이 되기 때문에 서로 착색을 지우는 효과가 더욱 증대하고, 백색색조가 일정한 각도범위를 더욱 확대할 수 있다.
또, 마찬가지로 계조반전, 콘트라스트비에 대해서도 전체방위에서 보다 균일하게 평균화할 수 있다.
또, 상기 발명의 실시예 8에서는LC1,LC2와P1이 이루는 각도는 15°도 있었기 때문에, 전압무인가시에 흑색레벨이 충분히 가라앉지 않아, 콘트라스트비가 4로 저하한다는 문제가 발생했다.
이에 대하여, 본 발명의 실시예 9의 구성에서는,LC1 및LC2와P가 이루는 각을 0°에 가깝게 할 수 있었기 때문에, 전압무인가시의 흑색레벨이 충분히 가라앉고, 콘트라스트비를 개선할 수 있고, 본 발명의 실시예에서는 100을 달성할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예 9에서는 상기 발명의 실시예 1의 효과에 더하여, 콘트라스트비 100이상으로 대폭적인 콘트라스트비를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
시각적으로 콘트라스트비가 100미만이면, 콘트라스트비의 저하에 따라서 화질의 열화를 느끼지만, 100이상에서는 콘트라스트비가 향상해도 화질의 향상을 인식하기 어렵다.
따라서 콘트라스트비 100을 넘는 것은 화질상 중요한 경계이다.
본 발명의 실시예에서는LC1=87.5°,LC2=92.5°로 했으나, 각각 보다 90°에 가까우면, 더욱 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 실시예에 있어서, 유전율이방성△ε가 부의 액정일 경우에는,LC1가 117.5°,LC2가 2.5°로 한다.
[실시예 10]
본 발명의 실시예 10에서는P1,P2를 제외하면, 상기 발명의 실시예 8과 동일하다.
본 발명의 실시예 10에서는LC1=45°,LC2=135°로 하고, 또한P1=90°,P2=0°로 했다.
이에 의해, 2개의 초기배향방향 RDR1 및 RDR2는 모두 전송축방향(OD1)과 -45° 및 45°로 경사되고, 전압무인가시에 최대투과율을 나타낸다.
또, 전압인가시에는, 각각의 영역의 액정분자의 장축(광축)은 인가전압방향으로 45°, -45° 회전하고, 전송축방향(OD2)와 일치하여 흑색표시를 얻는다.
즉, 전압인가에 따라서 투과율이 감소하는 노멀리화이트의 특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예 10에서는, 노멀리화이트의 특성에서도 인가전계방향(EDR)에 최종적으로 전극간의 모든 영역의 액정분자가 정렬하고, 액정분자의 광축이 한쪽의 편광판의 편광투과축(OD2)과 완전히 일치시킬 수 있기 때문에, 양호한 흑색레벨의 표시를 행할 수 있고, 콘트라스트비가 상기 발명의 실시예 2와 동일레벨 또는 그 이상이 된다.
이 결과, 본 발명의 실시예 10에서는, 콘트라스트비가 상기 발명의 실시예 2와 동등한 120을 얻을 수 있었다.
또, 본 발명의 실시예 10에서는, 전계인가시에 액정분자의 배열이 1방향(0°)의 방향으로 맞추기 때문에, 착색의 문제가 발생하나, 광을 거의 투과하지 않는 흑색레벨의 착색이기 때문에 거의 착색을 느끼는 일은 없다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예 10에서는, 노멀리화이트의 특성에 의해서 상기 발명의 실시예 9와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 실시예 10에서는 전압무인가시에 백색표시를 행하기 때문에 전극간영역에서 균일한 투과율을 얻을 수 있기 때문에, 보다 밝은 백색표시를 행할 수 있다.
[실시예 11]
본 발명의 실시예 11에서는 이하의 구성을 제외하면 상기 발명의 실시예 10과 동일하다.
도 24는 본 발명의 실시예 11인 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도이다.
본 발명의 실시예 11은 러빙방향이 다른 2개의 영역의 배치의 방식만이 도 23의 실시예 8과 다르다.
도 23에 표시한 바와 같이, 러빙의 경계를 형성한 경우, 경계부근에서 배향불량영역(도메인)이 발생하기 때문에, 콘트라스트비의 저하와 화질의 열화를 초래한다.
그래서, 본 발명의 실시예 11에서는 러빙방향이 다른 2개의 영역(501)과 (502)의 경게를 화소전극위에 형성했다.
또한, 러빙방향이 다른 2개의 영역(501)과 (502)의 경계를, 대향전극위에 형성해도 된다.
이에 의해 도메인이 발생하는 영역을 표시와는 관계없는 금속전극위로 할 수 있었기 때문에, 도메인에 의한 표시품질의 열화와 콘트라스트비의 저하를 막을 수 있었다.
이 때문에, 본 발명의 실시예 11에서는 콘트라스트비 200으로 더욱 뛰어난 표시품질을 얻을 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예 11에서는 상기 발명의 실시예 3의 효과에 더하여 극히 광시야각이고, 색조의 시야각 특성이 뛰어나고, 200이라는 고콘트라스트비를 가지고, 표시품질에도 뛰어난 매우 고화질의 액정표시장치를 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 실시예 11은 발명의 실시예 8 또는 9와 조합시키는 것도 가능하고, 그 조합은 본 발명의 범주이다.
[실시예 12]
본 발명의 실시예 12에서는, 이하의 구성을 제외하면 발명의 실시예 8과 동일하다.
상기 각 발명의 실시예 8로부터 11에서는, 상부배향막(ORI1) 및 하부배향막(ORI2)의 양쪽에 러빙처리를 실시함으로써, 액정분자의 초기배향방향(LC1,LC2)를 제어했다.
그러나, 러빙처리를 2회 행하는 것은 어느 한쪽의 영역에는 러빙되지 않도록 마스크하지 않으면 안되기 때문에, 마스크용 레지스트재의 도포나 박리 등의 공정이 증가하여, 시스템효율의 저하나 직재비의 증가를 초래한다.
따라서, 본 발명의 실시예 12에서는, 러빙처리가 상하배향막(ORI1, ORI2)의 어느 한쪽이어도 되도록 한다.
본 발명의 실시예 12에서는, 액정층(LC)의 액정조성물에 우선회와 좌선회의 카이럴제를 거의 50%:50%의 비율로 혼합시킴으로써, 액정분자에 평행배향인 규제력을 부여하도록 한다.
이에 의해, 한쪽의 배향막의 배향방향이 결정되면, 다른 한쪽의 배향막의 배향방향도 자연히 결정된다.
따라서, 한쪽의 배향막에만 러빙처리를 행하면 되고, 마스크용 레지스트재의 도포나 박리 등의 공정을 절반으로 저감할 수 있어, 시스템효율의 저하나 직재비의 증가를 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 실시예 12는, 상기 각 발명의 실시예에 적용할 수 있고, 각각의 효과를 재현할 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예 12에서는, 발명의 실시예 8의 효과에 더하여, 러빙처리에 요하는 레지스트재의 도포나 박리 등의 공정을 절반으로 저감할 수 있어, 시스템효율의 저하나 직재비의 증가를 억제할 수 있다.
[실시예 13]
본 발명의 실시예 13에서는, 이하의 구성을 제외하면 상기 발명의 실시예 8과 동일하다.
상기 각 발명의 실시예 1에서부터 12에서는 상부배향막(ORI1)또는 하부배향막(ORI2)의 어느 한쪽, 또는 양쪽에 러빙처리를 실시함으로써, 액정분자의 초기배향방향(LC1,LC2)을 제어하도록 하고 있다.
도 26은 본 발명의 실시예 13에 있어서의 액티브매트릭스컬러액정표시장치의 배향막(ORI1)의 2개의 다른 영역에 대하여 2개의 소정의 편광방향을 가지는 레이저광을 인가하는 방법을 표시한 도면이다.
본 발명의 실시예 13에서는 편광방향이 다른 2개의 편광레이저광(L1, L2)을 배향방향을 바꾸고 싶은 2개의 영역에 각각 조사한다.
배향막(ORI)으로서 사용하는 폴리이미드, 폴리우레탄등은, 그 편광방향에 따라서, 액정분자와의 계면규제력이 변하기 때문에, 액정분자는 레이저의 편광방향으로 초기배향한다.
따라서, 레지스트재를 도포하지 않아도, 1화소내의 배향막(ORI)에 2방향의 배향을 행하는 것이 가능하다.
또, 본 발명의 실시예 13은 상기 각 발명의 실시예에 적용할 수 있고, 각각의 효과를 재현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예 13에서는, 발명의 실시예 8의 효과에 더하여 러빙처리에 요하는 레지스트재의 도포나 박리 등의 공정을 삭감할 수 있어, 시스템효율의 저하나 직재비의 증가를 초래하지 않는다.
이상, 본 발명을 발명의 각 실시예에 의거해서 구체적으로 설명했으나, 본 발명은 상기 발명의 각 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.
본원에 있어서 개시되는 발명중 대표적인 것에 의해서 얻을수 있는 효과를 간단히 설명하면, 하기와 같다.
①본 발명에 의하면, 횡전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 서로 색조의 변화를 상쇄해서, 시야각에 대한 백색색조의 방위에 의한 의존성을 대폭적으로 저감하는 것이 가능하게 된다.
또, 계조반전하기 어려운 액정분자의 단축방향과, 계조반전하기 쉬운 액정분자의 장축방향과의 특성이 평균화되고, 계조반전에 약한 방향에서의 비계조반전시야각을 확대하는 것이 가능하게 된다.
②본 발명에 의하면 1쌍의 구동전극사이에서 액정분자의 구동방향을 한쪽방향으로 일치시킴으로써 구동전압을 저감하고, 응답소도를 빠르게하는 것이 가능하다.
③본 발명에 의하면, CRT의 것과 동등한 시야각을 실현할 수 있는 고품질의 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Claims (24)

1쌍의 기판과, 상기 1쌍의 기판사이에 끼워지는 액정층과, 상기 1쌍의 기판중 제 1기판위에 형성되는 복수의 영상신호선과, 상기 제 1기판위에 형성되고 상기 영상신호선과 상기 복수의 주사신호선과, 상기 복수의 영상신호선과 상기 복수의 주사신호선과의 교차내역내에 매트릭스형상으로 형성되는 복수의 화소를 구비하고, 상기 각 화소가, 상기 제 1기판위에 형성되는 적어도 하나의 액티브소자와, 상기 액티브소자에 접속되는 적어도 하나의 화소전극과, 상기 1쌍의 기판의 어느 한쪽의 기판위에 형성되고, 상기 화소전극과의 사이에서 액정층의 계면에 거의 평행한 전계를 발생하는 적어도 하나의 대향전극을 가지며, 그리고 상기 액정층의 액정분자가, 인접하는 복수화소내 또는 1화소내에서 전압인가시에 액정층의 액정분자의 초기배향방향과, 화소전극과 대향전극사이의 인가전계방향과 이루는 각도를 다르게 해서 상기 전계에 의해 적어도 2종류의 구동방향(재배향)을 가지는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 1에 있어서, 상기 화소전극과 상기 대향전극과의 사이의 액정층의 액정분자가, 하나의 초기배향방향을 가진 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 2에 있어서, 상기 각 화소는 복수쌍의 화소전극과 대향전극을 가지고, 각 쌍의 화소전극 및 대향전극은 서로 대향하는 대략 평행한 1쌍의 대향면을 가지며, 이 복수쌍의 대향면은 상기 액정분자의 초기배향방향에 대해서, 경사각을 가지는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 3에 있어서, 상기 액정분자는, 상기 주사신호선에 대략 수직, 또는 상기 영상신호선에 대략 평행한 초기배향방향을 가지며, 경사각θ 및 -θ를 가진 복수의 화소가 교호로 매트릭스형상으로 배체되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 4에 있어서, 상기 각도θ가 10°≤θ≤20°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 2에 있어서, 상기 각 화소는 복수쌍의 화소전극 및 대향전극을 가지며 각 쌍의 화소전극 및 대향전극은 서로 대향하는 1쌍의 직선형상의 대향면을 가지고, 이 1쌍의 직선형상대향면의 한쪽의 면이, 상기 초기배향방향에 대해서 경사각을 가지며 다른쪽의 면이, 초기배향방향에 대해서 평행하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 6에 있어서, 상기 액정층의 액정분자가, 상기 주사신호선에 대략 수직인 초기배향방향을 가지고, 상기 복수쌍의 대향면의 경사각이 θ 및 -θ인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 7에 있어서, 상기 각 θ가 10°≤θ≤20°의 범위이고, 각 화소내에서, 경사각이 θ 및 -θ인 복수쌍의 복수쌍의 대향면의 수가 동일한 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 2에 있어서, 각 쌍의 화소전극 및 대향전극은 서로 대향하는 1쌍의 대향면을 가지고, 제 1대향면은, 초기배향방향에 대해서 대략 평행하게 형성되고, 제 2대향면은, 2개의 부분으로 이루어지며, 이중 한 부분은 상기 초기배향방향과 대략 평행하게 뻗어있고, 또 다른 부분은, 상기 초기배향방향에 대해서 경사각을 가지고 형성되고, 제 1전극의 단부근처에서, 제 1대향면과 교차하고 있고, 또한, 상기 복수쌍의 대향면은 각 화소에 있어서 복수의 경사각을 가진 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 9에 있어서, 상기 액정분자의 초기방향은 상기 주사신호선에 대략 수직 또는 상기 영상신호선에 대략 평행하고, 상기 복수의 경사각은 θ 및 -θ인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 10에 있어서, 상기 각 θ가 30°≤θ≤60°의 범위이고, 각 화소내에서, 경사각이 θ 및 -θ인 복수쌍의 대향면의 수가 동일한 것을 특징으로 하는 액 티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 2에 있어서, 각 화소가 복수쌍의 화소전극 및 대향전극을 가지고, 각쌍의 화소전극 및 대향전극은 서로 대향하는 대략 평행한 1쌍의 대향면을 가지고, 각 화소의 화상표시영영역내에서 절곡된 구조인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 12에 있어서, 상기 영상신호선 또는 주사신호선은 상기 대향면에 대략평행하고, 절곡된 구조인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 12에 있어서, 상기 복수쌍의 화소전극과 대향전극과의 갭거리가 각화소내에서 2종류이상 가진 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 1에 있어서, 상기 화소전극과 대향전극과의 액정층의 액정분자가, 각 화소내에서 2개의 초기배향방향을 가진 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 15에 있어서, 상기 액정층은, 정의 유전율이방성을 가지고, 초기배향방향각LC1,LC2가 각각 90°+α, 90°-α인 동시에, 상기 2매의 편광판의 편광 투과축과 인가전계방향이 이루는 각도P1,P2가, 각각 90°, 0°인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 15에 있어서, 상기 액정층은 유전율이방성을 가지고, 초기배향방향 각LC1,LC2가 각각 0°+α, 180°-α인 동시에, 상기 2매의 편광판의 편광투과축과 인가전계방향이 이루는 각도P1,P2가 각각 90°, 0°인 것을 특징으로한는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 α의 절대치가, 2.5°이하인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 15에 있어서 초기배향방향각LC1,LC2가 각각 45°, 135°인 동시에 상기 2매의 편광판의 편광투과축과 인가전계방향이 이루는 각도P1,P2가 각각 90°, 0°인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 15에 있어서, 상기 액정분자의 초기배향방향의 경계를, 각 화소내의 화소전극 또는 대향전극위에 배치하는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
청구항 2 또는 청구항 15에 있어서, 상기 액정층의 초기트위스트각이 0。의 5。이내인 것을 특징으로하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
1쌍의 기판과, 상기 1쌍의 기판사이에 끼워지는 액정층과, 상기 1쌍의 기판중 제 1기판위에 매트릭스형상으로 형성되는 복수의 액티브소자와, 상기 복수의 액티브소자에 각각 접속되는 복수의 화소전극과, 상기 1쌍의 기판의 어느 한쪽의 기판위에 형성되고, 상기 화소전극과의 사이에서 액정층의 계면에 거의 평행한 전계를 발생하는 복수의 대향전극과, 상기 1쌍의 기판사이에 형성되고 상기 액정층과 접하는 1쌍의 배향막과, 상기 1쌍의 기판의 액정층을 끼워두는 면과 반대쪽의 면위에 형성되는 2매의 편광판을 적어도 가진 액티브매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 1쌍의 배향막에 1화소내에서 2방향의 러빙처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 액티브릭매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
1쌍의 기판과, 상기 1쌍의 기판사이에 끼워지는 액정층과, 상기 1쌍의 기판중 제 1기판위에 매트릭스형상으로 형성되는 복수의 액티브소자와, 상기 복수의 액티브소자에 각각 접속되는 복수의 화소전극과, 상기 1쌍의 기판의 어느 한쪽의 기판위에 형성되고, 상기 화소전극과의 사이에서 액정층의 계면에 거의 평행한 전계를 발생하는 복수의 대향전극과, 상기 1쌍의 기판사이에 형성되고 상기 액정층과 접하는 1쌍의 배향막과, 상기 1쌍의 기판의 액정층을 끼워두는 면과 반대쪽의 면위에 형성되는 2매의 편광판을, 적어도 가진 액티브매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 액정층에 카이럴제를 혼입하고, 상기 1쌍의 배향막의 어느 한쪽에 1화소내에서 2방향의 러빙처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
1쌍의 기판과, 상기 1쌍의 기판사이에 끼워지는 액정층과, 상기 1쌍의 기판중 제 1기판위에 매트릭스형상으로 형성되는 복수의 액티브소자와, 상기 복수의 액티브소자에 각각 접속되는 복수의 화소전극과, 상기 1쌍의 기판의 어느 한쪽의 기판위에 형성되고, 상기 화소전극과의 사이에서 액정층의 계면에 거의 평행한 전계를 발생하는 복수의 대향전극과, 상기 1쌍의 기판사이에 형성되고 상기 액정층과 접하는 1쌍의 배향막과, 상기 1쌍의 기판의 액정층을 끼워두는 면과 반대쪽의 면위에 형성되는 2매의 편광판을, 적어도 가진 액티브매트릭스형 액정표시장치의 제조 방법에 있어서, 상기 1쌍의 배향막의 1화소내의 각각 다른 영역에, 2방향의 소정의 편광방향을 가진 레이저광을 조사함으로써, 상기 액정층에 1화소내에서 2방향의 액정분자의 초기배향방향을 부여하는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
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