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KR100460472B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR100460472B1
KR100460472B1 KR10-2001-0052446A KR20010052446A KR100460472B1 KR 100460472 B1 KR100460472 B1 KR 100460472B1 KR 20010052446 A KR20010052446 A KR 20010052446A KR 100460472 B1 KR100460472 B1 KR 100460472B1
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KR
South Korea
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liquid crystal
layer
common electrode
color filter
electrode
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KR10-2001-0052446A
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KR20020070756A (ko
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도미오까야스시
우메다요시유끼
곤도가쯔미
Original Assignee
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

저전압으로 구동할 수 있고, 또한 잔상 현상에 의한 표시 얼룩이 적은 고화질의 액정 표시 장치를 실현한다.
액정 표시 장치는 적어도 한쪽이 투명한 한 쌍의 제1 기판 및 제2 기판과, 기판 간에 설치된 액정층 및 컬러 필터층과, 제1 기판 상에 설치되며, 영상 신호 배선 및 주사 신호 배선에 접속된 복수의 박막 트랜지스터와, 기준 전위를 제공하는 공통 전극과, 박막 트랜지스터에 접속되어 화소 영역에서 공통 전극에 대향 배치된 화소 전극을 구비하고 있다. 이러한 액정 표시 장치에서, 공통 전극과 화소 전극을 컬러 필터층을 포함하는 적어도 2층으로 이루어진 층형의 층간 절연막을 개재하여 서로 다른 층에 배치한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
통상, 액정 표시 장치에서는, 한 쌍의 기판 사이에 샌드위치된 액정층의 액정 분자에 전계를 인가함으로써 액정 분자의 배향 방향을 변화시키고, 그것에 의해 발생한 액정층의 광학 특성의 변화를 이용하여 표시를 행한다.
종래의 액티브 구동형의 액정 표시 장치에서는 액정을 협지하는 한 쌍의 기판 각각에 전극이 설치되고, 액정에 인가하는 전계 방향을 기판 계면에 거의 수직이 되도록 설정하여, 액정의 광선광성(optical rotatory power)을 이용하여 표시를 행하는 트위스티드 네마틱(TN) 표시 방식이 대표적이다. 그러나, 이 TN 방식의 액정 표시 장치에는 시야각이 좁은 결점이 있다.
따라서, 빗살 무늬 전극을 이용하여, 발생하는 전계가 기판면에 거의 평행한 성분을 갖도록 하여 액정을 거의 면 내에서 회전 동작시켜, 액정의 복굴절성을 이용하여 표시를 행하는 인 플레인 스위칭(IN-PLANE SWITCHING : IPS) 방식이 제안되어 있다(예를 들면, 특개평6-22739호 공보나 특개평6-160878호 공보 등). 이 IPS 방식은 액정 분자의 면 내 스위칭에 기인하고, 종래의 TN 방식에 비해 넓은 시야각을 가짐과 함께 저부하 용량 등의 이점이 있으며, TN 방식을 대신할 액정 표시 장치로서 유망시되며, 최근 급속하게 진보하고 있는 기술이다. 또한, 전계를 인가하는 적어도 어느 한쪽의 전극을 투명 도전막으로 구성함으로써, 투과율을 향상시킨 IPS 방식도 제안되어 있다(특개평9-73101호 공보). 이러한 시각 특성(휘도 콘트라스트비, 계조·색조 반전)이 우수하며, 밝은 액정 표시 장치는 표시 영역이 큰 모니터나 텔레비전 등에 적합한 유력한 기술이다.
이러한 액정 표시 장치를 고정밀화하는 경우에는, 박막 트랜지스터(TFT; THIN FILM TRANSISTOR)가 형성되어 있는 기판측(액티브 매트릭스 기판)과 컬러 필터층(CF 층)이 형성되어 있는 기판(CF 기판)과의 중첩 정밀도도 더욱 정밀해진다. 이러한 중첩 정밀도의 저하, 즉 블랙 매트릭스와 주사 전극 배선이나 영상 신호 배선 등과의 얼라이먼트의 정밀도가 저하되면, 실효적인 개구율의 저하를 초래하고, 또한 차광 영역에서 본래는 볼 수 없는 도메인 노출 등에 의한 콘트라스트비의 저하 등이 발생하여 고정밀 디스플레이의 성능 저하라는 악영향을 미친다. 그래서, 예를 들면 특개평4-253028호 공보 등에서 개시되어 있는 바와 같이 종래의 종전계 방식에서는 TFT 기판측에 CF 층, 또한 차광 블랙 매트릭스(BM)를 채용하여 중첩 정밀도의 여유도를 매우 향상시키는 기술이 개발되고 있다.
그리고, 이러한 CF 층을 액티브 매트릭스 기판 상에 채용하여 상하 기판의 중첩 여유도를 확보하도록 한 기술을 IPS 횡전계 방식에 적용한 기술도 제안되어 있다(예를 들면, 특개평11-190856호 공보).
또한, 액정을 구동하기 위한 화소 전극과 공통 전극을 액정층과 CF 층 사이에 두어 실효적인 액정 구동 전압의 상승을 억제하는 구조가 제안되어 있다(예를 들면, 특개2000-111957호 공보).
그러나, 상기한 종래 기술 중, 특개평11-190856호 공보의 기술에서는, 화소 전극 및 공통 전극 상층의 절연막의 일부로서 CF 층을 형성한 경우에는 잔상의 완화를 촉진하고, 잔상에 의한 표시 불량의 발생을 억제할 수 있지만, 액정의 구동 전압을 현저하게 상승시키는 문제가 있다.
또한, 특개2000-111957호 공보의 기술에서는, 액정의 구동 전압의 상승은 억제할 수 있어도 잔상의 완화 시간이 증대되기 때문에, 표시 특성으로서 잔상 억제라는 점에서 과제가 남는다. 또한 CF 층이나 BM층을 액티브 매트릭스 기판 상에 형성한 경우에는, IPS 방식으로 액정을 구동하기 위한 화소 전극이나 공통 전극으로부터의 반사광을 차단하지 않아, 액정 표시 장치를 정면에서 본 경우에 상기 전극 표면으로부터의 반사에 의해 콘트라스트비가 저하되는 문제도 있다.
본 발명의 과제는 저전압으로 구동할 수 있으며, 또한 잔상 현상에 의한 표시 얼룩이 적은 고화질의 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 액정 표시 장치의 주요부 단면도.
도 2a, 2b, 2c는 도 1의 액정 표시 장치를 나타내며, 도 2a는 평면도, 도 2b는 도 2a의 A-A'선을 따른 단면도, 도 2c는 도 2a의 B-B'선을 따른 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 주요부 단면도.
도 4a, 4b, 4c는 도 3의 액정 표시 장치를 나타내며, 도 4a는 평면도, 도 4b는 도 4a의 A-A'선을 따른 단면도, 도 4c는 도 4a의 B-B'선을 따른 단면도.
도 5a, 5b는 도 4a의 A-A'선을 따른 단면으로, 도 3과는 다른 구성을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 주요부 단면도.
도 7a, 7b은 도 6의 액정 표시 장치를 나타내며, 도 7a는 평면도, 도 7b는 도 7a의 A-A'선을 따른 단면도.
도 8a, 8b은 도 7a의 A-A'선을 따른 단면으로, 도 6과는 다른 구성을 나타낸 단면도.
도 9는 비교예에 따른 액정 표시 장치의 주요부 단면도.
도 10은 다른 비교예에 따른 액정 표시 장치의 주요부 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101, 102 : 기판
103 : 공통 전극
104 : 주사 신호 전극(게이트 전극)
105 : 화소 전극(소스 전극)
106 : 영상 신호 전극(드레인 전극)
107 : 절연막
108 : 보호막
109 : 배향 제어막
110 : 액정층(액정층 중의 액정 분자)
111 : 컬러 필터층
112 : 오버코트층
113 : 차광부(블랙 매트릭스)
115 : 박막 트랜지스터
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 액정 표시 장치는 적어도 한쪽이 투명한 한 쌍의 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 한 쌍의 기판 간에 설치된 액정층 및 컬러 필터층과, 상기 컬러 필터층 하측의 상기 제1 기판 상에 설치되며, 영상 신호 배선 및 주사 신호 배선에 접속된 복수의 박막 트랜지스터와, 기준 전위를 제공하는 공통 전극과, 상기 박막 트랜지스터에 접속되어 화소 영역에서 상기 공통 전극에 대향 배치된 화소 전극을 포함하고, 상기 공통 전극과 상기 화소 전극은 상기 컬러 필터층을 포함하는 적어도 2층으로 이루어진 층형의 층간 절연막을 개재하여 서로 다른 층에 배치되며, 상기 공통 전극과 상기 화소 전극 간에 상기 층간 절연막을 통해 인가되는 전압에 의해, 상기 액정층의 액정 분자의 배향 방향을 제어하여 표시를 행하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 따르면, 화소 전극과 공통 전극이 컬러 필터층을 포함하는 층간 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층에 배치되어 있기 때문에, 화소 전극과 공통 전극에 의해 액정 분자를 구동하기 위한 전계는 층간 절연막을 통해 액정층에 제공된다. 그 때문에, 액정층, 층간 절연막, 한 쌍의 기판 내측의 배향 제어막, 및 이들계면에서 발생하여 축적되는 분극 등에 의한 전하를 빠르게 완화시킬 수 있다. 또한, 화소 전극은 공통 전극에 비해 층간 절연막을 통해 액정층에 전계를 부여하기 때문에, 전계가 집중되기 쉬운 전극의 엣지 영역의 전계의 집중 정도를 효과적으로 완화시킬 수 있다. 그 결과, 잔상 특성의 개선을 도모하는 것이 가능해지고, 잔상 현상에 의한 표시 얼룩이 적은 고화질의 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 액정의 구동 전압은 화소 전극과 공통 전극 간에 개재하는 층간 절연막의 일부를 유전률이 비교적 큰 컬러 필터층으로 대체하였기 때문에, 일반적인 절연성 유기 재료를 이용하는 경우에 비해 액정층에 유효한 전계를 공급하는 것이 가능해지고, 액정 구동 시의 전압을 저감할 수 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 액정 표시 장치는 적어도 한쪽이 투명한 한 쌍의 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 한 쌍의 기판 간에 설치된 액정층 및 컬러 필터층을 포함하고, 상기 컬러 필터층은 상기 제1 기판 근처에 배치되며, 또한 상기 액정층은 상기 컬러 필터층과 상기 제2 기판 간에 배치되고, 상기 컬러 필터층 하측의 상기 제1 기판 상에는 복수의 주사 신호 배선 및 복수의 영상 신호 배선과, 상기 영상 신호 배선 및 주사 신호 배선에 접속된 복수의 박막 트랜지스터가 배치되고, 상기 복수의 주사 신호 배선 및 영상 신호 배선으로 둘러싸인 각각의 영역에서 적어도 하나의 화소가 구성되며, 각 화소에는 공통 전극 배선에 의해 복수의 화소에 걸쳐 접속되어 기준 전위를 제공하는 공통 전극과, 상기 박막 트랜지스터에 접속되어 상기 화소 영역에서 상기 공통 전극에 대향 배치된 화소 전극이 설치되고, 상기 공통 전극과 상기 화소 전극은 상기 컬러 필터층을 포함하는 적어도 2층으로 이루어진 층형의 층간 절연막을 개재하여 서로 다른 층에 배치되며, 상기 공통 전극과 상기 화소 전극 간에 상기 층간 절연막을 통해 인가되는 전압에 의해, 상기 액정층의 액정 분자의 배향 방향을 제어하여 표시를 행하는 것을 특징으로 한다.
상기한 액정 표시 장치를 구성할 때는 이하의 요소를 부가할 수 있다.
(1) 상기 공통 전극은 상기 영상 신호 배선 및 상기 주사 신호 배선 중 적어도 일부를 절연막을 통해 피복하고 있다.
(2) 상기 절연막은 적어도 2층으로 이루어진 층간 절연막이다.
(3) 상기 층간 절연막 중 적어도 한층이 유기물이다.
(4) 상기 영상 신호 배선 또는 상기 주사 신호 배선 상의 2종류의 컬러 필터층의 경계 부분에 절연성의 오버코트층이 설치되고, 상기 오버코트층 상에 상기 공통 전극이 형성되어 있다.
(5) 상기 컬러 필터층 상측에 상기 컬러 필터를 보호하는 오버코트층이 설치되고, 상기 오버코트층 상에 상기 공통 전극이 형성되어 있다.
(6) 상기 공통 전극 또는 상기 공통 전극 배선은 상기 화소를 둘러싸도록 격자형으로 형성되어 있다.
(7) 상기 컬러 필터층 상측에 상기 컬러 필터를 보호하는 오버코트층이 설치되고, 상기 오버코트층 상에 상기 화소 전극이 형성되어 있다.
(8) 상기 오버코트층 또는 상기 층간 절연막은 감광성 수지이다.
(9) 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 중 적어도 한쪽은 투명 전극으로 구성되어 있다.
(10) 상기 투명 전극은 이온 도핑 산화 티탄막, 또는 이온 도핑 산화 아연막(ZnO)으로 구성되어 있다.
(11) 상기 공통 전극 또는 상기 공통 전극 배선은, Al, Cr, Mo, Ta, W 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 이루어진다.
(12) 상기 공통 전극 또는 상기 공통 전극 배선 상측에 반사 방지층이 형성되어 있다.
(13) 상기 반사 방지층으로서, 흑색 안료를 포함하는 막이 형성되어 있다.
(14) 상기 반사 방지층으로서, 위상차 필름이 적층되어 있다.
(15) 상기 반사 방지층으로서, 상기 공통 전극 또는 상기 공통 전극 배선은 자성체를 포함하는 적층 구조로 형성되어 있다.
(16) 상기 액정층과 상기 한 쌍의 기판 상에 형성되어 있는 배향 제어막과의 두개의 계면에서의 액정 분자의 배향 제어 방향이 거의 동일 방향이다.
(17) 상기 한 쌍의 기판 상에 형성되어 있는 배향 제어막은 적어도 한쪽이 광 반응성의 재료층이다. 또, 상기 광 반사성의 재료층에 대략 직선으로 편광한 광을 조사하면, 배향 제어막을 형성할 수 있다.
(18) 상기 액정층의 프리틸트각이 5° 이하이다.
<실시예>
이하에 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
(제1 실시 형태)
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 액정 표시 장치에 대하여, 도 1 및 도 2a, 2b, 2c를 이용하여 설명한다. 도 1은 액티브 매트릭스 기판의 단면도, 도 2a는 그 평면도이다. 또한 도 2b는 도 2a의 A-A'선을 따른 단면도, 도 2c는 도 2a의 B-B'선을 따른 단면도이다. 또, 도 1은 도 2a의 A-A'선을 따른 단면의 일부를 나타낸 것이다.
본 실시 형태의 액정 표시 장치에서, 유리 기판(제1 기판: 101) 상에는 크롬을 포함하는 게이트 전극(주사 신호 전극: 104) 및 공통 전극 배선(공통 배선: 120)이 배치되고, 이들 게이트 전극(104) 및 공통 전극 배선(120)을 피복하도록 질화 실리콘을 포함하는 게이트 절연막(107)이 형성되어 있다.
또한, 게이트 전극(104) 상에는 게이트 절연막(107)을 개재하여 비정질 실리콘을 포함하는 반도체막(116)이 배치되고, 이 반도체막(116)은 능동 소자인 박막 트랜지스터(TFT)의 능동층으로서 기능한다. 또한, 반도체막(116)의 패턴의 일부에 중첩되도록, 크롬 몰리브덴을 포함하는 드레인 전극(영상 신호 배선: 106)과 소스 전극(화소 전극: 105)이 배치되고, 이들 모두를 피복하도록 질화 실리콘을 포함하는 보호막(108)이 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 보호막(108) 상에 컬러 필터층(111)이 차광부(113)로 화소마다 구획되어 배치되어 있다. 또한, 컬러 필터층(111) 및 차광부(113) 상은 투명한 절연성 재료를 포함하는 오버코트층(층간 절연막: 112)으로 피복되어 있다.
또한 게이트 절연막(107), 보호막(108), 차광부(113), 및 오버코트층(112)을관통하여 형성된 관통 홀을 통해 공통 전극 배선(120)에 접속하는 공통 전극(103)이 오버코트층(112) 상에 배치되어 있다. 또한, 도 2a로부터 알 수 있는 바와 같이, 평면적으로는 1 화소 영역에서 그 화소 전극(105)에 대향하도록, 공통 전극 배선(120)으로부터 인출되고 있는 공통 전극(103)이 형성되어 있다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 화소 전극(105)은 컬러 필터층(111)의 하층 보호막(108)의 하층에 배치되고, 화소 전극(105)과 컬러 필터층(111)을 피복하도록 형성되어 있는 오버코트층(112) 상에 공통 전극(103)이 배치된 구성으로 되어 있다. 이들 복수의 화소 전극(105)과 공통 전극(103) 사이에 샌드위치된 영역으로 1 화소가 구성되는 구조로 되어 있다. 또한, 이상과 같이 구성한 단위 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판의 표면, 즉, 공통 전극(103)이 형성된 오버코트층(112) 상에는 배향 제어막(109)이 형성되어 있다. 이 배향 제어막(109)의 표면은 러빙 처리되어 있다.
한편, 유리를 포함하는 대향 기판(102)에도 배향 제어막(109)이 형성되고, 이 배향 제어막(109)의 표면도 러빙 처리되어 있다. 유리 기판(101)과 대향하는 유리 기판(제2 기판: 109)이 배향 제어막(109)의 면에서 대향 배치되고, 이들 사이에 액정 조성물층(110)이 배치되어 있다. 또한, 유리 기판(101)의 외측 및 대향 기판(102)의 외측에는 편광판(114)이 각각 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 TFT 액정 표시 장치에서는, 전계 무인가 시는 액정 조성물층(110)에서의 액정 분자는 대향 배치되어 있는 기판(101, 102) 면에 거의 평행한 상태가 되고, 러빙 처리로 규정된 초기 배향 방향을 향한 상태로 균일 배향되어 있다. 여기서, 게이트 전극(104)에 전압을 인가하여 박막 트랜지스터(TFT)를 온으로 하면, 화소 전극(105)과 공통 전극(103) 간의 전위차에 의해 액정 조성물층(110)에 전계(117)가 인가되고, 액정 조성물이 갖는 유전 이방성과 전계와의 상호 작용에 의해 액정 분자는 전계 방향으로 그 방향을 바꾼다. 이 때, 액정 조성물층(110)의 굴절 이방성과 편광판(114)의 작용에 의해 광 투과율을 변화시켜 본 액정 표시 장치는 표시를 행할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 간단하게 설명한다.
우선, TFT 및 전극 패턴 형성 방법은 공지의 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 패터닝함으로써, 유리 기판(101) 상에 형성한다.
다음으로, 컬러 필터층(111)은, 예를 들면, 적색이나 녹색 혹은 청색의 염료·안료를 포함한 수지막으로 구성한다. 또한, 차광부(113)는 흑색의 염료·안료를 포함한 수지막으로 구성하면 좋다. 또한, 금속을 이용하여 차광부를 형성하도록 해도 좋다. 컬러 필터층(111) 및 차광부(113)의 형성 방법으로서는, 이하의 방법을 이용할 수 있다.
(1) 염료 용해법 ; 염료, 첨가제를 용해한 수지 용액을 도포하고, 포토리소그래피·에칭 기술을 이용하여 패터닝하는 방법. 또는, 가염성 고분자 재료로 패턴을 형성한 후, 산성 염료, 반응성 염료로 착색하는 방법.
(2) 인쇄법 ; 유기 비히클, 에폭시 수지에 분말로 된(powdered) 안료를 첨가한 재료를 이용하여, 오프셋 인쇄, 그라비아 오프셋 인쇄하여 직접 패터닝하는 방법.
(3) 안료 분산법 ; 착색제로서 안료를 이용한 수지를 도포하고, 포토리소그래피·에칭 기술을 이용하여 패터닝하는 방법.
(4) 전착·미셀 전해법 ; 색소를 미셀화, 분산하여 전극 상에 색소만 석출시켜 패터닝하는 방법.
(5) 착색 필름 전사법 ; 베이스 필름과 착색 감광성 수지층을 포함하는 감광성 필름을 접합시켜 패턴 노광, 박리, 현상하여 패터닝하는 방법.
(6) 잉크 제트 방식 ; 염료, 수지와 염료(안료)를 잉크로서 분사하여 직접 패턴화하는 방법. 또한 차광부의 BM에만 이용할 수 있는 방법으로서, 무전해 도금법이라는 방법.
또한, 오버코트층(112)은 절연성, 투명성이 우수한 아크릴계 수지, 에폭시 아크릴계 수지, 또는 폴리이미드계 수지 등의 열 경화성 수지를 이용하면 좋다. 또한 광 경화성이 투명한 수지를 이용해도 좋고, 폴리실록산계의 수지 등 무기계의 재료를 이용해도 좋다. 또한, 오버코트층(112)이 액정 배향 제어막을 겸해도 좋다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는 화소 전극(105)과 공통 전극(103) 간에 컬러 필터층(111) 및 절연층이 배치되어 있다. 따라서, 화소 전극(105)과 공통 전극(103)에 의해 액정 분자(110)를 구동하기 위한 전계는 컬러 필터층(111) 및 절연층을 통해 액정층에 제공되게 된다. 이와 같이 구성함으로써, 액정 표시 장치의 잔상 특성을 좌우하는 잔류 직류 전압 성분, 즉, 액정층, 배향 제어막, 절연층 및이들 계면에서 발생하여 축적되는 분극 등에 의한 전하를 빠르게 완화시킬 수 있다. 또한, 화소 전극(105)은 공통 전극(103)에 비해 절연층(112), 컬러 필터층(111)을 통해 액정층에 전계를 부여하기 때문에, 전계가 집중되기 쉬운 전극의 엣지 영역의 전계 집중 정도를 종래의 경우보다 효과적으로 완화시키기 때문에, 상술한 바와 같이 잔상 특성의 개선을 도모할 수 있다.
또한, 액정의 구동 전압은 화소 전극(105)과 공통 전극(103) 간에 개재하는 절연층의 일부를 유전률이 비교적 큰 컬러 필터층(111)으로 대체하고 있기 때문에, 일반적인 절연성 유기 재료를 이용하는 경우에 비해 액정층에 유효한 전계를 공급하는 것이 가능해지고, 액정 구동 시의 전압을 저감할 수도 있다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 한 쌍의 기판의 중첩 얼라이먼트의 여유도가 매우 향상되어 생산성이 향상되는 것 외에, 잔상 특성을 현저하게 개선시킬 수 있으며, 또한 액정을 구동하는 전압을 저감시킬 수 있다.
또한, 화소 전극(105)이나 공통 전극(103)으로의 배선이 컬러 필터층(111)을 가로지르지 않기 때문에, 그 만큼 제조 공정을 생략할 수 있어 액정 표시 장치의 양산성을 높일 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 액정 표시 장치에 대하여, 도 3, 도 4a, 4b, 4c 및 도 5a, 5b를 이용하여 설명한다. 도 3은 액티브 매트릭스 기판의 단면도, 도 4a는 그 평면도이다. 또한 도 4b는 도 4a의 A-A'선을 따른 단면도, 도 4c는 도 4a의 B-B'선을 따른 단면도이다. 또, 도 3은 도 4a의 A-A'선을따른 단면도의 일부를 나타낸 것이다. 또한, 도 5a, 5b는 도 4a의 A-A'선을 따른 단면도이고, 도 3과는 다른 구성을 나타낸 것이다.
본 실시 형태의 액정 표시 장치에서는, 유리 기판(101) 상에는 크롬을 포함하는 게이트 전극(104) 및 공통 전극 배선(120)이 배치되고, 이 게이트 전극(104)을 피복하도록 질화 실리콘을 포함하는 게이트 절연막(107)이 형성되어 있다. 또한 게이트 전극(104) 상에는 게이트 절연막(107)을 개재하여 비정질 실리콘을 포함하는 반도체막(116)이 배치되고, 이 반도체막(116)은 능동 소자인 박막 트랜지스터의 능동층으로서 기능한다.
또한, 반도체막(116)의 패턴의 일부에 중첩되도록 크롬·몰리브덴을 포함하는 드레인 전극(106)과 소스 전극(화소 전극: 105)이 배치되고, 이들 모두를 피복하도록 질화 실리콘을 포함하는 보호막(108)이 형성되어 있다. 그 보호막(108) 상에는 컬러 필터층(111)이 배치되어 있다. 또한, 컬러 필터층(111)은 오버코트층(112)으로 피복되어 있다. 이 오버코트층(112)은, 예를 들면 아크릴 수지 등의 투명한 재료로 구성되어 있다. 또한, 화소 전극(105)은 ITO(In2O3: Sn) 등의 투명 전극으로 구성되어 있다. 공통 전극(103)은 게이트 절연막(107), 보호막(108), 컬러 필터층(111) 및 오버코트층(112)을 관통하는 관통 홀을 통해 공통 전극 배선(120)에 접속되어 있다.
액정을 구동하는 전계를 제공하는 경우에, 화소 전극(105)과 쌍을 이루는 공통 전극(103)은 평면적으로 1화소의 영역을 둘러싸도록 형성되어 있다. 또한, 이공통 전극(103)은 컬러 필터층(111) 상의 오버코트층(112) 상에 배치되어 있다. 그리고, 이 공통 전극(103)은 상부에서 보았을 때 하층에 배치되어 있는 드레인 전극(106), 주사 신호 배선(104) 및 능동 소자인 TFT를 숨기도록 배치되며, 차광층을 겸하고 있다. 또, 이상과 같이 구성한 단위 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판의 표면, 즉, 오버코트층(112) 상 및 그 위에 형성된 공통 전극(103) 상에는 배향 제어막(109)이 형성되어 있다. 이 배향 제어막(109)의 표면은 러빙 처리되어 있다.
한편, 유리를 포함하는 대향 기판(102)에도 배향 제어막(109)이 형성되고, 그 표면도 러빙 처리되어 있다. 그리고, 유리 기판(101)과 대향 기판(102)이 배향 제어막(109)의 형성면에서 대향 배치되고, 이들 사이에 액정 조성물층(110)이 배치되어 있다. 또한, 유리 기판(101)의 외측 및 대향 기판(102)의 외측에는 편광판(114)이 각각 형성되어 있다.
이와 같이 본 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 화소 전극(105)은 컬러 필터층(111) 및 보호막(108)의 하층에 배치되고, 화소 전극(105)과 컬러 필터층(111)을 피복하도록 형성되어 있는 오버코트층(112) 상에 공통 전극(103)이 배치된 구성으로 되어있다. 또한 공통 전극(103)의 전기 저항이 충분히 낮은 경우에는, 공통 전극(103)은 최하층에 형성되어 있는 공통 전극 배선(120)도 겸할 수 있다. 그 때는, 최하층에 배치되어 있는 공통 전극 배선(120)의 형성 및 그것에 따르는 관통 홀의 가공을 생략할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 도 4a에 도시한 바와 같이, 격자형으로 형성된 공통 전극(103)에 둘러싸인 영역으로 1화소가 구성되고, 또한 그 1화소는 공통 전극(103)과 화소 전극(105)에 의해 4개의 영역으로 분할되어 있다.
이상과 같이 구성된 TFT 액정 표시 장치에서는, 전계 무인가 시는 액정 조성물층(110) 있어서의 액정 분자는 대향 배치되어 있는 기판(101, 102) 면에 거의 평행한 상태가 되고, 러빙 처리로 규정된 초기 배향 방향을 향한 상태로 균일 배향되어 있다. 여기서, 게이트 전극(104)에 전압을 인가하여 박막 트랜지스터(TFT)를 온으로 하면, 화소 전극(105)과 공통 전극(103) 간의 전위차에 의해 액정 조성물층에 전계(117)가 인가되고, 액정 조성물이 갖는 유전 이방성과 전계와의 상호 작용에 의해 액정 분자(110)는 전계 방향으로 그 방향을 바꾼다. 이 때 액정 조성물층의 굴절 이방성과 편광판(114)의 작용에 의해 광 투과율이 변화되어 본 액정 표시 장치를 표시시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 도 5a에 도시한 바와 같이 화소 전극(105) 상의 보호막(108)을 에칭 처리에 의해 박리 제거하고, 그 위에 컬러 필터층(111)을 형성함으로써, 액정의 구동 전압을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 공통 전극(103)이 차광층을 겸하기 때문에 BM을 형성할 필요가 없다. 그 경우에, 컬러 필터층의 형성 시 인접 화소 간에서 컬러 필터층(111)의 혼색을 방지하기 위해, 도 4a, 4b, 4c 및 도 5a에 도시한 바와 같이, 컬러 필터층 간의 중첩이 없도록 간극을 두고 형성한다. 그 후, 그 위에 형성하는 오버코트층(112)으로 평탄화시킴으로써, 그 경계 영역 상에 그 후에 형성되는 공통 전극(103)을 요철이 없는 똑같은 전극 패턴으로서 형성할 수 있으며, 차광층으로서의 효과를 보다 확실하게 확보할 수 있다. 또는, 도 5b에 도시한 바와 같이 인접 화소 간에서 컬러 필터층의 혼색 없이 컬러 필터층이 중첩되는 경우에 있어서도, 그 위에 오버코트층(112)을 형성함으로써 그 경계 영역이 평탄화되고, 그 상부에 형성되는 공통 전극(103)을 요철이 없는 똑같은 전극 패턴으로 형성할 수 있으며 차광층으로서의 효과를 확보할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 공통 전극(103)을 금속 전극으로 형성한 경우에는, 그 금속 표면으로부터의 외광의 반사가 발생하고, 액정 표시 장치로서의 콘트라스트비의 저하를 유발할 우려가 있다. 그래서, 이러한 경우에는, (I) 차광층과 같이 흑색 안료를 포함하는 막을 형성하거나, 또는 (Ⅱ) 위상차 필름을 적층하거나, 또는 (Ⅲ) 공통 전극의 구성 재료를 자성체를 포함하는 적층 구조로 하여 공통 전극(103) 상에 반사 방지층을 형성함으로써 대책을 도모할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 화소 전극(105)과 공통 전극(103) 사이에 컬러 필터층(111) 및 절연층이 배치되어 있다. 따라서, 화소 전극(105)과 공통 전극(103)에 의해 액정 분자(110)를 구동하기 위한 전계는 컬러 필터층(111) 및 절연층을 통해 액정층에 제공된다. 이러한 구성으로 함으로써 액정 표시 장치의 잔상 특성을 좌우하는 잔류 직류 전압 성분, 즉, 액정층, 배향 제어막, 절연층 및 이들 계면에서 발생하여 축적되는 분극 등에 의한 전하를 빠르게 완화시킬 수 있다. 또한, 화소 전극(105)은 공통 전극(103)에 비해 절연층(112), 컬러 필터층(111)을 통해 액정층에 전계를 부여하기 때문에, 전계가 집중되기 쉬운 전극의 엣지 영역의 전계 집중 정도를 종래의 경우보다 효과적으로완화시키기 때문에, 상술된 바와 같이 잔상 특성의 개선을 도모할 수 있다.
또한, 액정의 구동 전압은 화소 전극(105)과 공통 전극(103) 간에 개재하는 절연층의 일부를 유전률이 비교적 큰 컬러 필터층(111)으로 대체하고 있기 때문에, 일반적인 절연성 유기 재료를 이용하는 경우에 비해 액정층에 유효한 전계를 공급하는 것이 가능해지고, 액정 구동 시의 전압을 저감하는 효과가 있다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 한 쌍의 기판의 중첩 얼라이먼트의 여유도가 매우 향상되어 생산성이 향상되는 것 외에, 잔상 특성을 현저하게 개선시킬 수 있으며, 또한 액정을 구동하는 전압을 저감시킬 수 있다. 또한 본 실시 형태에 따르면, 공통 전극 배선(120)이 차광층도 겸하고 있기 때문에, 컬러 필터층의 제조 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 상기한 제1, 제2 실시 형태에 있어서는, 하나의 화소에 있어서의 공통 전극과 화소 전극으로 구성되는 표시 영역은 복수조 설치하는 것이 가능하다. 이와 같이 복수조 설치함으로써, 하나의 화소가 큰 경우라도 화소 전극과 공통 전극 간의 거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 액정을 구동시키기 위해 인가하는 전압을 작게 할 수 있다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 액정 표시 장치에 대하여, 도 6, 도 7a, 7b 및 도 8a, 8b을 이용하여 설명한다. 도 6은 액티브 매트릭스 기판의 단면도, 도 7a는 그 평면도이다. 또한 도 7b는 도 7a의 A-A'선을 따른 단면도이다. 또, 도 6은 도 7a의 A-A'선을 따른 단면의 일부를 나타내고 있지만, 도7b와는 다른 층 구성의 단면을 나타내고 있다. 또한 도 8a, 8b은 도 7a의 A-A'선을 따른 단면의 도 6과는 다른 구성을 나타내고 있다.
본 실시 형태의 액정 표시 장치에서는, 유리 기판(101) 상에는 크롬을 포함하는 게이트 전극(주사 신호 전극: 104) 및 공통 전극 배선(120)이 배치되고, 공통 전극 배선(120) 상에 투명 전극을 포함하는 면형의 공통 전극(103)이 형성되어 있다. 그리고, 이 게이트 전극(104) 및 공통 전극 배선(120), 공통 전극(103)을 피복하도록 질화 실리콘을 포함하는 게이트 절연막(107)이 형성되어 있다.
또한, 게이트 전극(104) 상에는 게이트 절연막(107)을 개재하여 비정질 실리콘을 포함하는 반도체막(116)이 배치되고, 이 반도체막(116)은 박막 트랜지스터(TFT)의 능동층으로서 기능하도록 되어 있다. 또한, 반도체막(116) 패턴의 일부에 중첩되도록 크롬·몰리브덴을 포함하는 드레인 전극(106) 및 소스 전극(화소 전극: 105)이 배치되고, 이들 드레인 전극(106), 소스 전극(105) 및 TFT의 부분을 피복하도록 질화 실리콘을 포함하는 보호막(108)이 패턴화되어 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 보호막(108) 상에 컬러 필터층(111)이 차광부(113)로 구획되어 배치되어 있다. 또한, 컬러 필터층(111) 및 차광부(113) 상은 투명한 절연 재료를 포함하는 오버코트층(층간 절연막: 112)으로 피복되어 있다.
그리고, 투명 전극을 포함하는 화소 전극(105)이 오버코트층(112) 상에 배치되고, 이 화소 전극(105)은 게이트 절연막(107), 보호막(108), 컬러 필터층(111) 및 오버코트층(112)을 관통하여 형성된 관통 홀을 통해 소스 전극(105)에 접속되어있다. 또한, 평면적으로는, 도 7a에서 도시된 바와 같이 1화소 영역에서 그 화소 전극(105)에 대향하도록, 최하층에 투명 전극으로 이루어진 공통 전극(103)이 형성되어 있다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 화소 전극(105) 및 공통 전극(103)은 컬러 필터층(111) 및 절연막을 사이에 두고 절연성을 확보하면서, 화소에 개구부에서 한쪽의 전극을 다른쪽의 전극에 실질적으로 전체 면적으로 중첩시켜 부가 용량을 형성하고, 화소의 개구부의 면적을 감소시키지 않고 그 중첩 부분의 부가 용량을 보유 용량으로서 활용하는 것이 가능하다.
또한, 이상과 같이 구성한 단위 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판의 표면, 즉, 오버코트층(112) 및 그 위에 형성된 화소 전극(105) 상에는 배향 제어막(109)이 형성되고, 그 표면은 러빙 처리되어 있다.
한편, 유리를 포함하는 대향 기판(102)에도 배향 제어막(109)이 형성되고, 그 표면도 러빙 처리되어 있다. 유리 기판(101)과 대향 기판(102)이 배향 제어막(109) 형성면에서 대향 배치되고, 이들 사이에 액정 조성물층(110)이 배치되어 있다. 또한, 유리 기판(101)의 외측 및 대향 기판(102)의 외측에는 편광판(114)이 각각 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 TFT 액정 표시 장치에서는, 전계 무인가 시는, 액정 조성물층(110)에서의 액정 분자는 대향 배치되어 있는 기판(101, 102) 면에 거의 평행한 상태가 되고, 러빙 처리로 규정된 초기 배향 방향을 향한 상태로 균일 배향되어 있다. 여기서, 게이트 전극(104)에 전압을 인가하여 박막 트랜지스터(TFT)를 온으로 하면, 화소 전극(105)과 공통 전극(103) 간의 전위차에 의해 액정 조성물층에 전계(117)가 인가되고, 액정 조성물이 갖는 유전 이방성과 전계와의 상호 작용에 의해 액정 분자(110)는 전계 방향으로 그 방향을 바꾼다. 이 때 액정 조성물층의 굴절 이방성과 편광판(114)의 작용에 의해 광 투과율이 변화되어 본 액정 표시 장치는 표시를 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 도 8a에 도시한 바와 같이 컬러 필터층(111) 상층에 직접 화소 전극(105)을 형성하고, 그 위에 오버코트층(112)을 형성함으로써, 이 액티브 매트릭스 기판의 표면을 평탄화하여 배향 제어막(109)의 러빙 처리를 용이하게 하는 것도 가능하다.
또한 도 8b에 도시한 바와 같이, 공통 전극(103) 상에 형성되는 게이트 절연막(104)을 에칭 처리에 의해 선택적으로 박리 제거하고, 그 위에 컬러 필터층(111)을 형성할 수 있다. 그 때는, 앞서 진술한 컬러 필터층 및 차광층의 형성 방법 중 전착법, 미셀 전해법을 이용하는 것이 가능해지고, 컬러 필터층의 제조 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 상기한 도 8a, 도 8b에 도시한 바와 같은 구성으로 함으로써, 액정의 구동 전압을 저감시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 화소 전극(105)과 공통 전극(103) 사이에 컬러 필터층(111) 및 절연층이 배치되어 있다. 따라서, 화소 전극(105)과 공통 전극(103)에 의해 액정 분자(110)를 구동하기 위한 전계는 컬러 필터층(111) 및 절연층을 통해 액정층에 제공된다. 이러한 구성으로함으로써, 액정 표시 장치의 잔상 특성을 좌우하는 잔류 직류 전압 성분을 빠르게 완화시킬 수 있다. 또한, 화소 전극(105)은 공통 전극(103)에 비해 절연층(112), 컬러 필터층(111)을 통해 액정층에 전계를 부여하기 때문에, 전계가 집중되기 쉬운 전극의 엣지 영역의 전계 집중 정도를 종래의 경우보다 효과적으로 완화시킬 수 있고, 이에 의해 잔상 특성이 개선된다.
또한, 액정 구동 전압은 화소 전극과 공통 전극 간에 개재하는 절연층의 일부를 유전률이 비교적 큰 컬러 필터층으로 대체하고 있기 때문에, 일반적인 절연성 유기 재료를 이용하는 경우에 비해 액정층에 유효한 전계를 공급하는 것이 가능하고, 액정 구동 시의 전압을 저감하는 효과가 있다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 한 쌍의 기판의 중첩 얼라이먼트의 여유도가 매우 향상되어 생산성이 향상되는 것 외에, 잔상 특성을 현저하게 개선시킬 수 있으며, 또한 액정을 구동하는 전압을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기한 제1∼제3 실시 형태의 액정 표시 장치에서도, 화소 전극과 공통 전극 중 적어도 한쪽을 구성하는 투명 도전막의 재료로서는 특별히 제한은 없지만, 가공의 용이함, 신뢰성의 높음 등을 고려하여 인듐-주석-옥사이드(ITO)와 같은 티탄 산화물에 이온 도핑된 투명 도전막, 또는 이온 도핑된 아연 산화물이 바람직하다.
또한, 상기한 바와 같은 러빙 처리에 의해 배향 제어를 하는 폴리이미드 배향 제어막층이 아니라, 선택적으로 광화학 반응을 발생시키도록 편광 광 조사 처리된 광 반응성 배향 제어막을 이용해도 좋다.
일반적으로, 광 반응성 배향 제어막은 강한 트위스티드 결합과 충분한(수도 이상) 계면 틸트각을 부여하는 것이 곤란한 배향 제어 방법이지만, IPS 방식에서는 종래 TN 방식으로 대표되는 종전계 방식과 달리 계면 틸트가 원리적으로 필요없고, 계면 틸트각이 작을수록 시각 특성이 좋은 것이 알려져 있다. 상기한 광 반응성 배향 제어막으로서 계면 틸트각이 매우 작은 것으로 되는 것은 반대로 적합하며, 양호한 시각 특성을 기대할 수 있다.
이하, 실시예에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
우선, 상기 제1 실시 형태에 관한 실시예에 대하여, 도 1 및 도 2a, 2b, 2c를 이용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 액정 표시 장치의 제조에 있어서, 기판(101, 102)으로서는 두께가 0.7㎜로 표면을 연마한 유리 기판을 이용한다.
박막 트랜지스터(115)는 화소 전극(105), 신호 전극(106), 주사 전극(104) 및 비정질 실리콘(116)으로 구성된다. 주사 전극(104), 공통 전극 배선(120) 및 신호 전극(106), 화소 전극(105)은 전부 크롬막을 패터닝하여 형성하고, 화소 전극(105)과 공통 전극(103)과의 간격은 7㎛로 하였다. 또, 공통 전극(103)과 화소 전극(105)에 대해서는 저저항으로 패터닝이 용이한 크롬막을 사용하였지만, ITO막을 사용하여 투명 전극을 구성하고, 보다 높은 휘도 특성을 달성하는 것도 가능하다. 게이트 절연막(107)과 보호 절연막(108)은 질화 규소를 포함하고, 막 두께는 각각 0.3㎛로 하였다.
또한, 그 위의 컬러 필터층(111)의 형성에는 안료 분산 방식을 이용하고, 네가티브형의 감광성 아크릴 수지 중에 R, G, B의 3색의 안료가 각각 분산된 안료 분산 레지스트를 도포하여 포토마스크를 이용하여 노광, 현상하고, 그 후 포스트 베이킹하는 공정을 R, G, B 3회 반복함으로써 소정의 패턴을 형성하였다. 그 후, 마찬가지로, 카본 블랙의 흑색 안료를 포함한 폴리이미드 수지와 그 패터닝에 이용하는 포지티브 레지스트의 노광, 현상 처리에 의해 격자형의 블랙 매트릭스(113)를 형성하였다.
그 위에는 아크릴계 수지를 도포하고, 220℃, 1시간의 가열 처리에 의해 투명하고 절연성이 있는 오버코트층(112)을 형성하였다.
다음으로, 포토리소그래피, 에칭 처리에 의해, 도 2c에 도시한 바와 같이 공통 전극 배선(120)까지 관통 홀을 형성하고, 공통 전극 배선(120)과 접속하는 공통 전극(103)을 패터닝하여 형성하였다.
그 결과, 단위 화소 내에서는 도 2a에 도시한 바와 같이, 화소 전극(105)이 3개의 공통 전극(103) 사이에 배치되어 있는 구성이 되고, 화소 수는 1024×3(R, G, B에 대응)개의 신호 전극(106)과 768개의 주사 전극(104)으로 구성되는 1024×3×768개로 하는 액티브 매트릭스 기판을 형성하였다.
다음으로, 배향 제어막으로서 p-페닐렌디아민 및 3, 3', 4, 4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(二無水物; dianhydride)을 포함하는 폴리아믹산 와니스를 상기 액티브 매트릭스 기판 상에 인쇄 형성하여 220℃/30분의 열 처리를 행하여, 약 80㎚의 치밀한 폴리이미드 배향 제어막(109)을 형성하였다.
마찬가지로, 이면에 ITO를 성막한 다른 한쪽의 유리 기판(102)의 표면에도 마찬가지의 폴리아믹산 와니스를 인쇄 형성하여 220℃/30분의 열 처리를 행하여, 약80㎚의 치밀한 폴리이미드 배향 제어막(109)을 형성하였다. 다음으로, 러빙 롤러에 부착된 버프 천으로 배향 제어막(109)의 표면을 러빙 처리하여 액정 배향능을 부여하였다.
본 실시예에서는 배향능을 부여하는 방법으로서 러빙법을 이용하였지만, 그 외의 예를 들면 자외선 경화형 수지 용액을 도포하여 배향 제어막으로 하고, 그것에 편광 자외선 광을 조사하여 광화학 반응을 발생시킴으로써 액정 배향능을 부여하는 방법이나, 수면 상에 전개한 유기 분자막을 기판 상으로 끌어올려 형성한 배향성이 좋은 다층막을 배향 제어막으로서 이용하는 방법 등도 이용할 수 있다.
특히 후자의 2개의 방법은, 종래 충분히 큰 계면 틸트각을 부여하는 것이 곤란했던 배향 제어 방법이지만, IPS 방식에서는 종래의 TN 방식으로 대표되는 종전계 방식과 달리 계면 틸트각이 원리적으로 필요 없기 때문에, IPS 방식과의 조합에 의해 양산성 등의 실용성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 이들 2장의 기판을 각각 액정 배향능을 갖는 표면을 서로 대향시켜, 분산시킨 구형의 폴리머 비즈를 포함하는 스페이서를 개재시켜 주변부에 시일제를 도포하고, 셀을 조립하였다. 2장의 기판의 러빙 방향은 상호 거의 병행으로, 또한 인가 전계 방향과 이루는 각도를 75°로 하였다. 이 셀에 유전 이방성 Δε이 플러스로 그 값이 10.2(1㎑, 20℃)이고, 굴절율 이방성 Δn이 0.075(파장 590㎚, 20℃), 트위스티드 탄성 상수 K2가 7.0pN, 네마틱-등방상 전이 온도 T(N-I)가 약 76℃의 네마틱 액정 조성물 A를 진공으로 주입하고, 자외선 경화형 수지로 이루어진 밀봉재로 밀봉하였다. 액정층의 두께(갭)는 4.2㎛의 액정 패널을 제작하였다. 이 패널의 리터데이션(Δnd)은 약 0.31㎛가 된다. 또한, 이 패널에 이용한 배향 제어막과 액정 조성물이 동일한 것을 이용하여 균일 배향 셀을 제작하고, 크리스탈 로테이션법을 이용하여 액정의 프리틸트각을 측정하였더니 약 2°도를 나타내었다. 이 패널을 2장의 편광판(114)에서 사이에 두고, 한쪽의 편광판의 편광 투과축을 상기한 러빙 방향과 거의 평행으로 하고, 다른쪽을 그것에 직교하도록 배치하였다. 그 후, 구동 회로, 백 라이트 등을 접속하여 모듈화하고, 액티브 매트릭스 액정 표시 장치를 얻었다. 본 실시예에서는 저전압에서 암(暗) 표시, 고전압에서 명(明) 표시가 되는 노멀 클로즈 특성으로 하였다.
다음으로, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 표시 품위를 평가한 바, 고 품위의 표시가 확인됨과 함께, 중간조 표시시에 있어서 넓은 시야각이 확인되었다.
또한, 다음으로, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 화상의 잔상을 정량적으로 측정하기 위해서, 포토다이오드를 조합한 오실로스코프를 이용하여 평가하였다. 우선, 화면 상에 최대 휘도로 윈도우의 패턴을 30분간 표시하고, 그 후, 잔상이 가장 눈에 띄는 중간조 표시, 여기서는 휘도가 최대 휘도인 10%가 되도록 전면을 전환하여 윈도우의 엣지부의 패턴이 없어질 때까지의 시간을 잔상 완화 시간으로서 평가하였다. 단, 여기서 허용되는 잔상 완화 시간은 5분 이하이다.
그 결과, 잔상의 완화 시간은 1분 이하이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도, 화상의 잔상에 의한 표시 얼룩도 일절 보이지 않고, 높은 표시 특성이 얻어졌다. 또한 최대의 휘도를 제공할 때의 액정의 구동 전압은 약 6.6V였다.
(실시예 2)
상기 제2 실시 형태에 관한 실시예에 대하여, 도 3 및 도 4a, 4b, 4c를 이용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 액정 표시 장치의 제조에 있어서, 기판(101, 102)으로서는 두께가 0.7㎜로 표면을 연마한 유리 기판을 이용한다.
박막 트랜지스터(115)는 화소 전극(105), 신호 전극(106), 주사 전극(104) 및 비정질 실리콘(116)으로 구성된다. 주사 전극(104)은 알루미늄막을 패터닝하고, 공통 전극 배선(120) 및 신호 전극(106)은 크롬막을 패터닝하고, 화소 전극(105)은 ITO막을 패터닝하여 형성하였다.
게이트 절연막(107)과 보호 절연막(108)은 질화 규소를 포함하고, 막 두께는 각각 0.3㎛로 하였다.
또한 그 위의 컬러 필터층(111)의 형성에는 안료 분산 방식을 이용하여, 네가티브형의 감광성 아크릴 수지 중에 R, G, B의 3색의 안료가 각각 분산된 안료 분산 레지스트를 도포하고, 포토마스크를 이용하여 노광, 현상하며, 그 후 포스트 베이킹하는 공정을 R, G, B 3회 반복함으로써 소정의 패턴을 형성하였다.
다음으로, 포토리소그래피, 에칭 처리에 의해, 도 4c에 도시한 바와 같이 공통 전극 배선(120)까지 약 10㎛ 직경의 원통형으로 관통 홀을 형성하고, 그 위에는 아크릴계 수지를 도포하고, 220℃, 1시간의 가열 처리에 의해 투명하고 절연성이 있는 유전률 약 4의 오버코트층(112)을 약 1㎛ 두께로 형성하였다. 이 오버코트막(112)에 의해, 표시 영역의 화소 전극(105)의 단차에 기인하는 요철, 및 인접하는 화소 간의 컬러 필터층(111)의 경계 부분의 단차 요철을 평탄화하였다.
그 후, 약 7㎛ 직경에 상기 관통 홀부를 재차 에칭 처리하고, 그 위에서 공통 전극 배선(120)과 접속하는 공통 전극(103)을 ITO막을 패터닝하여 형성하였다. 그 때, 화소 전극(105)과 공통 전극(103)과의 간격은 7㎛로 하였다. 또한 이 공통 전극(103)은 영상 신호 배선(106), 주사 신호 배선(104) 및 박막 트랜지스터(115) 상부를 피복하여 화소를 둘러싸도록 격자형으로 형성하고, 차광층을 겸하도록 하였다.
그 결과, 단위 화소 내에서는 도 4a에 도시한 바와 같이, 화소 전극(105)이 3개의 공통 전극(103) 사이에 배치되어 있는 구성이 되고, 화소 수는 1024×3(R, G, B에 대응)개의 신호 전극(106)과 768개의 주사 전극(104)으로 구성되는 1024×3×768개로 하는 액티브 매트릭스 기판을 형성하였다.
다음으로, 배향 제어막(109) 및 그 배향 처리 방법은 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
본 실시예에서도 배향능을 부여하는 방법으로서 러빙법을 이용하였지만, 그 이외의 예를 들면 자외선 경화형 수지 용액을 도포하여 배향 제어막으로 하고, 그것에 편광 자외선 광을 조사하여 광화학 반응을 발생시킴으로써 액정 배향능을 부여하는 방법이나, 수면 상에 전개한 유기 분자막을 기판 상으로 끌어올려 형성한 배향성이 좋은 다층막을 배향 제어막으로서 이용하는 방법 등도 이용할 수 있다. 특히 후자의 두개의 방법은, 종래, 충분히 큰 계면 틸트각을 부여하는 것이 곤란했던 배향 제어 방법이지만, IPS 방식에서는 종래의 TN 방식으로 대표되는 종전계 방식과 달리 계면 틸트각이 원리적으로 필요 없기 때문에, IPS 방식과의 조합에 의해 양산성 등의 실용성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 이들 2장의 기판을 각각 액정 배향능을 갖는 표면을 서로 대향시켜, 분산시킨 구형의 폴리머 비즈를 포함하는 스페이서를 개재시켜 주변부에 시일제를 도포하고, 셀을 조립하였다. 2장의 기판의 러빙 방향은 상호 거의 병행으로, 또한 인가 전계 방향과 이루는 각도를 75°로 하였다. 이 셀에 유전 이방성 Δε이 플러스로 그 값이 10.2(1㎑, 20℃)이고, 굴절율 이방성 Δn이 0.075(파장 590㎚, 20℃), 트위스티드 탄성 상수 K2가 7.0pN, 네마틱-등방상 전이 온도 T(N-I)가 약 76℃인 네마틱 액정 조성물 A를 진공으로 주입하고, 자외선 경화형 수지로 이루어진 밀봉재로 밀봉하였다. 액정층의 두께(갭)는 4.2㎛의 액정 패널을 제작하였다. 이 패널의 리터데이션(Δnd)은, 약 0.31㎛가 된다. 또한, 이 패널에 이용한 배향 제어막과 액정 조성물이 동일한 것을 이용하여 균일 배향의 셀을 제작하고, 크리스탈 로테이션법을 이용하여 액정의 프리틸트각을 측정하였더니 약 2°를 나타냈다. 이 패널을 2장의 편광판(114)에서 사이에 두고, 한쪽의 편광판의 편광 투과축을 상기한 러빙 방향과 거의 평행으로 하고, 다른쪽을 그것에 직교하도록 배치하였다. 그 후, 구동 회로, 백 라이트 등을 접속하여 모듈화하고, 액티브 매트릭스 액정 표시 장치를 얻었다. 본 실시예에서는 저전압에서 암 표시, 고전압에서 명 표시가 되는 노멀 클로즈 특성으로 하였다.
다음으로, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 표시 품위를 평가한 바, 실시예 1의 액정 표시 장치에 비해 개구율이 높고, 고품위의 표시가 확인됨과 함께, 중간조 표시시의 넓은 시야각도 확인되었다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 본 실시예의 액정 표시 장치 대하여 화상의 잔상의 완화 시간을 정량 평가한 바, 잔상의 완화 시간은 1분 이하이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도 화상의 잔상에 의한 표시 얼룩도 일체 보이지 않고, 높은 표시 특성이 얻어졌다. 또한 액정의 구동 전압도 약 7V로 실시예 1의 경우와 거의 동일하였다.
(실시예 3)
다음으로, 실시예 3에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 공통 전극(103)의 재료를 ITO막으로부터 크롬막으로 변경하고, 각 화소의 1개의 비율로 형성되어 있던 공통 전극 배선(120)과 공통 전극(103)을 접속하기 위한 관통 홀의 비율을 RGB 화소에 1개의 비율로서, 관통 홀이 형성하는 비율을 1/3로 저감하였다. 그 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 제작하고, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 표시 품위를 평가한 바, 실시예 2의 액정 표시 장치와 동등한 고품위의 표시가 확인되었다. 또 중간조 표시시에 넓은 시야각도 확인되었다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 화상의 잔상의 완화 시간을 정량 평가한 바, 잔상의 완화 시간은 실시예 2와 마찬가지로 1분 이하이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도 화상의 잔상에 의한 표시 얼룩도 일체 보이지 않고, 높은 표시 특성이 얻어졌다. 또한 액정의 구동 전압도 약 6.5V로 실시예 1과 거의 동일하였다.
(실시예 4)
다음으로, 실시예 4에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 실시예 3과 마찬가지로, 공통 전극(103)의 재료를 ITO막으로부터 크롬막으로 변경하고, 그 공통 전극(103)의 패터닝 후, 크롬을 포함하는 공통 전극(103) 상에 위상차 필름을 붙여 공통 전극의 패턴과 동일해지도록 패터닝하여 그 이외의 영역으로부터 제거하고, 그 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 여기서는, 위상차 필름으로서 UV 경화형의 액정 아크릴막을 이용하였기 때문에, 포토리소그래피 기술을 이용하여 용이하게 패터닝이 가능하였다.
다음으로, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 표시 품위를 평가한 바, 개구율은 실시예 3의 액정 표시 장치와 동등하지만, 높은 콘트라스트비의 고품위의 표시가 확인되었다. 또 중간조 표시시의 넓은 시야각도 확인되었다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 화상의 잔상의 완화 시간을 정량 평가한 바, 잔상의 완화 시간은 실시예 3과 마찬가지로 1분 이하이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도 화상의 잔상에 의한 표시 얼룩도 일체 보이지 않고, 높은 표시 특성이 얻어졌다. 또한 액정의 구동 전압도 약 6.5V로 실시예 1과 거의 동일하였다.
(실시예 5)
다음으로, 실시예 5에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 실시예 4와 마찬가지로, 공통 전극(103)의 재료를 ITO막으로부터 크롬막으로 변경하고, 그 공통 전극(103)의 패터닝 후, 크롬을 포함하는 공통 전극(103) 상에 차광층에 이용하는 카본 블랙을 함유하는 흑색 안료 수지를 공통 전극의 패턴과 동일해지도록 패터닝하여 형성하였다. 그 이외는 실시예 4와 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 제작하였다.
다음으로, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 표시 품위를 평가한 바, 실시예 4의 액정 표시 장치와 동등한 고품위의 표시가 확인되고, 또한 중간조 표시 시의 넓은 시야각도 확인되었다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 화상의 잔상 완화 시간을 정량 평가한 바, 잔상 완화 시간은 실시예 4와 마찬가지로 1분 이하이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도 화상의 잔상에 의한 표시 얼룩도 일체 보이지 않고, 높은 표시 특성이 얻어졌다. 또한 액정의 구동 전압도 약 6.5V로 실시예 1과 거의 동일하였다.
(실시예 6)
다음으로, 실시예 6에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 액정 표시 장치의 셀 갭 제어에 이용하고 있는 폴리머 비즈를 포함하는 스페이서 대신에, 사전에 액티브 매트릭스 기판의 배향 제어막을 형성하기 전에 네가티브형의 감광성의 아크릴계 수지를 도포·노광·현상 처리에 의해, 약 10㎛ 직경의 기둥형으로 패터닝하여 각 화소의 TFT 부분의 근방에서 주사 배선(104) 상층의 차광층인 공통 전극(103) 상에 형성하고, 그 후에 배향 제어막을 형성하였다.
상기한 공정 이외는 실시예 3과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 그리고, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 표시 품위를 평가한 바, 실시예 3의 액정 표시 장치에 비해 높은 콘트라스트비를 나타내는 고품위의 표시가 확인되었다. 또 중간조 표시시의 넓은 시야각도 확인되었다. 이것은, 실시예 3에서는 화소 내에 랜덤하게 분포하는 스페이서 비즈 주위의 액정의 배향의 흐트러짐에 기인한 광 누설이 보이지만, 본 실시예에서는 그 광 누설이 완전하게 제거되었기 때문이라고 생각된다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 화상의 잔상 완화 시간을 정량 평가한 바, 잔상 완화 시간은 실시예 2와 마찬가지로 1분 이하이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도, 화상의 잔상에 의한 표시 얼룩도 일체 보이지 않고, 높은 표시 특성이 얻어졌다. 또한 액정 구동 전압도 약 6.5V로 실시예 1과 거의 동일하였다.
(실시예 7)
다음으로, 상기 제3 실시 형태에 관한 실시예에 대하여, 도 6 및 도 7a, 7b을 이용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 액정 표시 장치의 제조에 있어서, 기판(101, 102)으로서는 두께가 0.7㎜로 표면을 연마한 유리 기판을 이용한다.
박막 트랜지스터(115)는 화소 전극(105), 신호 전극(106), 주사 전극(104) 및 비정질 실리콘(116)으로 구성된다. 주사 전극(104)은 알루미늄막을 패터닝하고, 공통 전극 배선(120) 및 신호 전극(106)은 크롬막을 패터닝하고, 공통 전극(103)은 ITO막을 면형으로 패터닝하여 공통 배선 전극(120) 상에 접속하여 형성하였다.
게이트 절연막(107)과 보호 절연막(108)은 질화 규소를 포함하고, 막 두께는 각각 0.3㎛로 하였다.
그 위에, 화소 간의 경계 영역에 크롬막 및 산화 크롬막의 적층된 저반사율의 차광막을 패턴 형성하였다.
또한 그 위의 컬러 필터층(111)의 형성에는 착색 필름 전사 방식을 이용하여, 베이스 필름과 R, G, B 3색으로 착색한 감광성 수지로 이루어진 감광성 필름을 액티브 매트릭스 기판 상에 접합시킨 후 베이스 필름을 박리하고, 포토마스크를 이용하여 노광, 현상하고, 그 후 포스트 베이킹하는 공정을, R, G, B 3회 반복함으로써 소정의 패턴을 형성하였다.
다음으로, 포토리소그래피, 에칭 처리에 의해, 도 7b에 도시한 바와 같이 소스 전극(105)까지 약 10㎛ 직경의 원통형으로 관통 홀을 형성하고, 그 위에는 아크릴계 수지를 도포하고, 220℃, 1시간의 가열 처리에 의해 투명하고 절연성이 있는 유전률 약 4의 오버코트층(112)을 약 0.2㎛ 두께로 형성하였다. 이 오버코트막(112)에 의해 표시 영역의 화소 전극(105)의 단차에 기인하는 요철 및 인접하는 화소 간인 BM 차광층 상의 컬러 필터층(111)의 경계 부분의 단차 요철을 평탄화하였다.
그 후, 약 7㎛ 직경으로 상기 관통 홀부를 재차 에칭 처리하고, 그 위에서 소스 전극(105)과 접속하는 화소 전극(103)을 ITO막을 패터닝하여 형성하였다. 그 때, 화소 전극(105)과 공통 전극(103)과의 간격은 4㎛로 하였다.
그 결과, 단위 화소 내에서는 도 7a에 도시한 바와 같이, 5개의 화소 전극(105)과 베타의 공통 전극(103)의 구성이 되며, 화소 수는 1024×3(R, G, B에 대응)개의 신호 전극(106)과 768개의 주사 전극(104)으로 구성되는 1024×3×768개로 하는 액티브 매트릭스 기판을 형성하였다.
또, 본 실시예에서는 화소 전극을 5개로 하고 있지만, 화소의 사이즈에 맞춰 화소 전극의 빗살 무늬 윗부분의 간격을 좁혀 빗살 무늬 부분의 개수를 증가시키는 것도 가능하다.
다음으로, 배향 제어막(109) 및 그 배향 처리 방법은 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
본 실시예에서도 배향능을 부여하는 방법으로서 러빙법을 이용하였지만, 그 이외의 예를 들면 자외선 경화형 수지 용액을 도포하여 배향 제어막으로 하고, 그것에 편광 자외선 광을 조사하여 광화학 반응을 발생시킴으로써 액정 배향능을 부여하는 방법이나, 수면 상에 전개한 유기 분자막을 기판 상으로 끌어올려 형성한 배향성이 좋은 다층막을 배향 제어막으로서 이용하는 방법 등도 이용할 수 있다. 특히 후자의 두개의 방법은 종래 층분히 큰 계면 틸트각을 부여하는 것이 곤란했던 배향 제어 방법이지만, IPS 방식에 있어서는 종래의 TN 방식으로 대표되는 종전계 방식과 달리 계면 틸트각이 원리적으로 필요 없기 때문에, IPS 방식과의 조합에 의해 양산성 등의 실용성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 이들 2장의 기판을 각각 액정 배향능을 갖는 표면을 서로 대향시켜, 분산시킨 구형의 폴리머 비즈를 포함하는 스페이서를 개재시켜 주변부에 시일제를 도포하고, 셀을 조립하였다. 2장의 기판의 러빙 방향은 상호 거의 병행으로, 또한 인가 전계 방향과 이루는 각도를 15°로 하였다. 이 셀에 유전 이방성 Δε이 마이너스로 그 값이 -2.2(1㎑, 20℃)이고, 굴절율 이방성 Δn이 0.1(파장 590㎚, 20℃)인 네마틱 액정 조성물 B를 진공으로 주입하고, 자외선 경화형 수지로 이루어진 밀봉재로 밀봉하였다. 액정층의 두께(갭)는 3.5㎛인 액정 패널을 제작하였다. 이 패널의 리터데이션(Δnd)은 약 0.35㎛가 된다. 또한, 이 패널에 이용한 배향 제어막과 액정 조성물이 동일한 것을 이용하여 균일 배향의 셀을 제작하고, 크리스탈 로테이션법을 이용하여 액정의 프리틸트각을 측정한 바 약 2°를 나타냈다. 이 패널을 2장의 편광판(114)에서 사이에 두고, 한쪽의 편광판의 편광 투과축을 상기한 러빙 방향과 거의 평행으로 하고, 다른쪽을 그것에 직교하도록 배치하였다. 그 후, 구동 회로, 백 라이트 등을 접속하여 모듈화하고, 액티브 매트릭스 액정 표시 장치를 얻었다. 본 실시예에서는 저전압에서 암 표시, 고전압에서 명 표시가 되는 노멀 클로즈 특성으로 하였다.
다음으로, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 표시 품위를 평가한 바, 실시예 1의 액정 표시 장치에 비해 개구율이 높고, 고품위의 표시가 확인됨과 함께, 중간조 표시시의 넓은 시야각도 확인되었다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 화상의 잔상 완화 시간을 정량 평가한 바, 잔상 완화 시간은 1분 이하이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도 화상의 잔상에 의한 표시 얼룩도 일체 보이지 않고, 높은 표시 특성이 얻어졌다. 또한 액정의 구동 전압도 약 6.7V로 실시예 1과 거의 동일하였다.
(실시예 8)
다음으로, 실시예 8에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 이용한 배향 제어막 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 디아민 화합물로서 4, 4'-디아미노디페닐메탄과, 산이무수물로서 1, 2, 3, 4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물을 포함하는 폴리아믹산을 기판 표면에 인쇄 형성하여 230℃, 30분의 소성, 이미드화를 행하고, 막 두께 약 50㎚, 표면의 요철 단차는 약 20㎚로 제막하였다. 그 후, 그 표면에 파장 254㎚의 편광 광 조사에 의한 광 배향 처리를 행하였다.
그 후, 실시예 1과 마찬가지로 네마틱 액정 조성물 A를 봉입한 후, 100℃, 10분의 어닐링을 실시하고, 상기한 조사 편광 방향에 대하여 거의 수직 방향으로 양호한 액정 배향을 얻었다.
이와 같이 하여, 액정층의 두께 d가 4.0㎛인 액정 표시 장치를 얻었다. 또한, 이 패널에 이용한 배향 제어막과 액정 조성물이 동일한 것을 이용하여 균일 배향의 셀을 제작하고, 크리스탈 로테이션법을 이용하여 액정의 프리틸트각을 측정한 바, 약 1°를 나타냈다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 표시 품위를 평가한 바, 실시예 1의 액정 표시 장치와 거의 동등한 고품위의 표시가 확인됨과 함께, 중간조 표시시의 넓은 시야각도 확인되었다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 본 실시예의 액정 표시 장치에 대하여 화상의 잔상 완화 시간을 정량 평가한 바, 잔상 완화 시간은 1분 이하이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도 화상의 잔상에 의한 표시 얼룩도 일체 보이지 않고, 높은 표시 특성이 얻어졌다. 또한 액정의 구동 전압도 약 6.5V로 실시예 1과 거의 동일하였다.
(비교예 1)
이하, 비교예에 대하여 설명한다.
도 9는 비교예 1을 나타내고 있다. 본 비교예에서는, 액정 표시 장치의 제조에 있어서, 기판(101, 102)으로서 두께가 0.7㎜로 표면을 연마한 유리 기판을 이용한다.
박막 트랜지스터(115)는 소스 전극(105), 신호 전극(106), 주사 전극(104) 및 비정질 실리콘(116)으로 구성된다. 주사 전극(104)은 알루미늄막을 패터닝하고, 공통 전극 배선(120) 및 신호 전극(106) 및 소스 전극(105)은 크롬막을 패터닝하여 형성하였다.
게이트 절연막(107)과 보호 절연막(108)은 질화 규소를 포함하고, 막 두께는 각각 0.3㎛로 하였다.
또한 그 위의 컬러 필터층(111)의 형성에는 안료 분산 방식을 이용하여, 네가티브형의 감광성 아크릴 수지 중에 R, G, B의 3색의 안료가 각각 분산된 안료 분산 레지스트를 도포하고, 포토마스크를 이용하여 노광, 현상하고, 그 후 포스트 베이킹하는 공정을 R, G, B 3회 반복함으로써 소정의 패턴을 형성하였다.
다음으로, 포토리소그래피, 에칭 처리에 의해, 도 9에 도시한 바와 같이 소스 전극(105)까지 약 10㎛ 직경의 원통형으로 관통 홀을 형성하고, 그 위에서 소스 전극(105)과 접속하는 화소 전극(105)을 ITO막을 패터닝하여 형성하였다. 그 위에 아크릴계 수지를 도포하고, 220℃, 1시간의 가열 처리에 의해 투명하고 절연성이 있는 유전률 약 4의 오버코트층(112)을 약 0.5㎛ 두께로 형성하였다. 이 오버코트막(112)에 의해 표시 영역의 화소 전극(105)의 단차에 기인하는 요철 및 인접하는 화소 간의 컬러 필터층(111)의 경계 부분의 단차 요철을 평탄화하였다.
다음으로, 포토리소그래피, 에칭 처리에 의해, 공통 전극 배선(120)까지 약 10㎛ 직경의 원통형으로 관통 홀을 형성하고, 그 위에서 ITO막을 패터닝하여 공통 전극(103)을 형성하였다. 그 때, 화소 전극(105)과 공통 전극(103)과의 간격은 7㎛로 하였다.
또한 이 공통 전극(103)은 영상 신호 배선(106), 주사 신호 배선(104) 및 박막 트랜지스터(115)의 상부를 피복하여 화소를 둘러싸도록 격자형으로 형성하고, 차광층을 겸하도록 하였다.
그 결과, 단위 화소 내에 2종류의 관통 홀이 형성되어 있는 것 이외는 실시예 2와 거의 마찬가지로, 화소 전극(105)이 3개의 공통 전극(103) 사이에 배치되어 있는 구성으로 되고, 화소 수는 1024×3(R, G, B에 대응)개의 신호 전극(106)과 768개의 주사 전극(104)으로 구성되는 1024×3×768개로 하는 액티브 매트릭스 기판을 형성하였다.
이상과 같이 화소 구조 이외는 실시예 1과 마찬가지로서, 도 9에 도시한 바와 같이 본 비교예의 액정 표시 장치를 제작하였다.
다음으로, 본 비교예의 액정 표시 장치의 표시 품위를 평가한 바, 실시예 1의 액정 표시 장치와 동등한 고품위의 표시가 확인됨과 함께, 중간조 표시시의 넓은 시야각도 확인되었다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 본 비교예의 액정 표시 장치에 대하여화상의 잔상 완화 시간을 정량 평가한 바, 잔상 완화 시간은 10분 이상이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도 화상의 잔상에 의한 표시 불량이 명료하게 인정되었다.
(비교예 2)
도 10은 비교예 2를 나타내고 있다. 본 비교예에서는, 액정 표시 장치의 제조에 있어서, 기판(101, 102)으로서 두께가 0.7㎜로 표면을 연마한 유리 기판을 이용한다.
박막 트랜지스터(115)는 화소 전극(105), 신호 전극(106), 주사 전극(104) 및 비정질 실리콘(116)으로 구성된다. 주사 전극(104), 공통 전극 배선(120) 및 신호 전극(106), 화소 전극(105) 및 공통 전극(103)은 전부 크롬막을 패터닝하여 형성하고, 화소 전극(105)과 공통 전극(103)과의 간격은 7㎛로 하였다.
게이트 절연막(107)과 보호 절연막(108)은 질화 규소를 포함하고, 막 두께는 각각 0.3㎛로 하였다.
또한 그 위의 컬러 필터층(111)의 형성에는 안료 분산 방식을 이용하여, 네가티브형의 감광성 아크릴 수지 중에 R, G, B의 3색의 안료가 각각 분산된 안료 분산 레지스트를 도포하고, 포토마스크를 이용하여 노광, 현상하고, 그 후 포스트 베이킹하는 공정을, R, G, B 3회 반복함으로써 소정의 패턴을 형성하였다. 그 후, 마찬가지로, 카본 블랙의 흑색 안료를 포함한 폴리이미드 수지와 그 패터닝에 이용하는 포지티브 레지스트의 노광, 현상 처리에 의해 격자형의 블랙 매트릭스(113)를 형성하였다.
그 위에는 아크릴계 수지를 도포하고, 220℃, 1시간의 가열 처리에 의해 투명하고 절연성이 있는 오버코트층(112)을 형성하였다.
그 결과, 화소 수는 1024×3(R, G, B에 대응)개의 신호 전극(106)과 768개의 주사 전극(104)으로 구성되는 1024×3×768개로 하는 액티브 매트릭스 기판을 형성하였다.
상기한 화소 구조 이외는 실시예 1과 마찬가지로서, 도 10에 도시한 바와 같은 본 비교예의 액정 표시 장치를 제작하였다.
다음으로, 본 비교예의 액정 표시 장치에 대하여 표시 품위를 평가한 바, 실시예 1의 액정 표시 장치와 동등한 고품위의 표시가 확인됨과 함께, 중간조 표시시의 넓은 시야각도 확인되었다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이 본 비교예의 액정 표시 장치에 대하여 화상의 잔상 완화 시간을 정량 평가한 바, 잔상 완화 시간은 1분 이하이고, 눈으로 확인한 화질 잔상 검사에 있어서도 화상의 잔상에 의한 표시 불량은 인정되지 않았다. 그러나, 액정 구동 전압은 약 7.6V로 실시예 1에 비해 약 1V의 상승이 인정되었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 저전압으로 구동할 수 있으며, 또한 화상의 인화나, 잔상 현상에 의한 표시 얼룩이 적은 고화질인 화상 표시가 가능한 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 액정 표시 장치에 있어서,
    적어도 한쪽이 투명한 한 쌍의 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 한 쌍의 기판 간에 설치된 액정층 및 컬러 필터층을 포함하고,
    상기 컬러 필터층은 상기 제1 기판 근처에 배치되며, 또한 상기 액정층은 상기 컬러 필터층과 상기 제2 기판 간에 배치되고,
    상기 컬러 필터층의 상측에 상기 컬러 필터층을 보호하는 오버코트층이 설치되고,
    상기 컬러 필터층 하측의 상기 제1 기판 상에는 복수의 주사 신호 배선 및 복수의 영상 신호 배선과, 상기 영상 신호 배선 및 주사 신호 배선에 접속된 복수의 트랜지스터가 배치되고,
    상기 복수의 주사 신호 배선 및 영상 신호 배선으로 둘러싸인 각각의 영역이 적어도 하나의 화소를 구성하며, 각 화소에는 공통 전극 배선에 의해 복수의 화소에 걸쳐 접속되어 기준 전위를 제공하는 공통 전극과, 상기 트랜지스터에 접속되어 상기 화소 영역에서 상기 공통 전극에 대향 배치된 화소 전극이 설치되고,
    상기 공통 전극과 상기 화소 전극은, 상기 컬러 필터층과 상기 오버코트층을 포함하는 적어도 2층으로 이루어진 층형의 층간 절연막을 개재하여 서로 다른 층에 배치되며,
    상기 오버코트층 상에 상기 공통 전극이 형성되고,
    상기 공통 전극과 상기 화소 전극 간에 상기 층간 절연막을 통해 인가되는 전압에 의해, 상기 액정층의 액정 분자의 배향 방향을 제어하여 표시를 행하는 액정 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 액정 표시 장치에 있어서,
    적어도 한쪽이 투명한 한 쌍의 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 한 쌍의 기판 간에 설치된 액정층 및 컬러 필터층을 포함하고,
    상기 컬러 필터층은 상기 제1 기판 근처에 배치되며, 또한 상기 액정층은 상기 컬러 필터층과 상기 제2 기판 간에 배치되고,
    상기 컬러 필터층의 상측에 상기 컬러 필터층을 보호하는 오버코트층이 설치되고,
    상기 컬러 필터층 하측의 상기 제1 기판 상에는 복수의 주사 신호 배선 및 복수의 영상 신호 배선과, 상기 영상 신호 배선 및 주사 신호 배선에 접속된 복수의 트랜지스터가 배치되고,
    상기 복수의 주사 신호 배선 및 영상 신호 배선으로 둘러싸인 각각의 영역이 적어도 하나의 화소를 구성하며, 각 화소에는 공통 전극 배선에 의해 복수의 화소에 걸쳐 접속되어 기준 전위를 제공하는 공통 전극과, 상기 트랜지스터에 접속되어 상기 화소 영역에서 상기 공통 전극에 대향 배치된 화소 전극이 설치되고,
    상기 공통 전극과 상기 화소 전극은, 상기 컬러 필터층과 상기 오버코트층을 포함하는 적어도 2층으로 이루어진 층형의 층간 절연막을 개재하여 서로 다른 층에 배치되며,
    상기 오버코트층 상에 상기 화소 전극이 형성되고,
    상기 공통 전극과 상기 화소 전극 간에 상기 층간 절연막을 통해 인가되는 전압에 의해, 상기 액정층의 액정 분자의 배향 방향을 제어하여 표시를 행하는 액정 표시 장치.
  10. 제7항 또는 제9항에 있어서,
    상기 오버코트층 또는 상기 층간 절연막은 감광성 수지인 액정 표시 장치.
  11. 제7항 또는 제9항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 중 적어도 한쪽은 투명 전극으로 구성되어 있는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 투명 전극은 이온 도핑 산화 티탄막, 또는 이온 도핑 산화 아연막(ZnO)으로 구성되어 있는 액정 표시 장치.
  13. 제7항 또는 제9항에 있어서,
    상기 공통 전극 또는 상기 공통 전극 배선은 Al, Cr, Mo, Ta, W 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 이루어진 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공통 전극 또는 상기 공통 전극 배선 상측에 반사 방지층이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 반사 방지층으로서 흑색 안료를 포함하는 막이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 반사 방지층으로서 위상차 필름이 적층되어 있는 액정 표시 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 반사 방지층으로서 상기 공통 전극 또는 상기 공통 전극 배선을 자성체를 포함하는 적층 구조로 한 액정 표시 장치.
  18. 제7항 또는 제9항에 있어서,
    상기 액정층과 상기 한 쌍의 기판 상에 형성되어 있는 배향 제어막과의 2개의 계면에서의 액정 분자의 배향 제어 방향이 거의 동일 방향인 액정 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 상에 형성되어 있는 배향 제어막은 적어도 한쪽이 광 반응성의 재료층인 액정 표시 장치.
  20. 제7항 또는 제9항에 있어서,
    상기 액정층의 프리틸트각이 5° 이하인 액정 표시 장치.
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