KR100787356B1

KR100787356B1 - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR100787356B1
Application number: KR1020050042432A
Authority: KR
Inventors: 노리오 고마
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2007-12-18
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: US20050270462A1; TW200617479A; CN1700076A; CN1700076B; KR20060048043A

Abstract

제1 전극(200)을 구비하는 제1 기판(100)과 제2 전극(320)을 구비하는 제2 기판(300) 사이에, 액정층(400)이 봉입된 액정 표시 장치로서, 1화소 영역 내에서 액정의 배향을 복수 영역으로 분할하기 위한 배향 제어부(500)가, 각 화소 영역 내에 형성되어 있다. 이 배향 제어부(500)는, 적어도, 전극 부재부(512)와, 액정층(400)을 향하여 돌출되는 사면을 갖는 돌기부(514)가, 제1 또는 제2 기판(100, 300)의 적어도 한쪽에서 동일 위치에 중첩하여 형성된 구성의 배향 제어부(510)를 갖는다. 전극 부재부(512)에 의한 전계의 제어에 의한 액정의 배향 제어와 돌기부(514)의 사면에 대한 액정의 배향 제어의 양방에서, 액정을 확실하게 또한 작은 면적에서 배향 분할한다.

배향 제어부, 돌기부, 액정층, 전극 부재부, 배향막

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1a와 도 1b는 TN 액정과 VA 액정의 시야각의 차이를 설명하는 도면.

도 2는 종래의 배향 제어부에 의한 액정의 배향 분할의 모습을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 LCD의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 4a, 도 4b, 도 4c는 본 발명의 실시 형태에 따른 배향 제어부의 패턴의 예를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 LCD의 개략 단면 구성을 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 반투과형 LCD의 개략 평면 구성을 도시하는 도면.

도 7은 도 6의 A-A'선을 따른 단면 구조를 도시하는 도면

도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 액티브 매트릭스형 LCD의 화소부의 개략 단면 구조를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 제1 기판

200 : 제1 전극

300 : 제2 기판

320 : 제2 전극

400 : 액정층

410 : 액정 다이렉터

500, 510 : 배향 제어부

512, 530 : 전극 부재부

514 : 돌기부

본 발명은, 액정의 배향 방향을 1화소 영역 내에서 분할하는 배향 제어부를 구비하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(이하 LCD라고 함)는 박형이며 저소비 전력이라는 특징을 구비하고, 현재, 컴퓨터 모니터나, 휴대 정보 기기 등의 모니터로서 널리 이용되고 있다. 이와 같은 LCD는, 한쌍의 기판 사이에 액정이 봉입되며, 각각의 기판에 형성되어 전극에 의해 사이에 위치하는 액정의 배향을 제어함으로써 표시를 행한다.

이와 같은 LCD의 액정으로서, TN(Twisted Nematic) 액정이 알려져 있다. 이 TN 액정을 이용한 LCD에서는, 한쌍의 기판의 액정과의 접촉 면적에 각각 러빙 처리가 실시된 배향막이 형성되어 있고, 전압을 인가하지 않은 상황에서, 플러스의 유전율 이방성을 갖는 TN 액정은, 그 분자의 장축이 이 배향막의 러빙 방향을 따르도록 초기 배향한다. 또한, 이 액정의 초기 배향은, 완전하게 기판 평면을 따르고 있는 것이 아니라 사전에 소정 각도만큼 분자의 장축이 기판 평면 방향으로부터 기립한, 소위 프리틸트가 부여되어 있는 경우가 많다.

한쪽의 기판 상의 배향막의 러빙 방향과, 다른쪽의 대향 기판 상의 배향막의 러빙 방향은, 상호 90° 트위스트된 방향으로 되도록 배치되고, 한쌍의 기판 사이에서 액정은 90° 트위스트되어 배향한다. 그리고, 한쌍의 기판의 대향면측에 각각 형성되어 있는 전극에 의해 사이의 액정에 대하여 전압을 인가함으로써, 액정 분자는 그 장축이 기판의 평면 법선 방향으로 향하도록 기립하여 트위스트 배향 상태가 해소된다.

한쌍의 기판에는, 각각 상호 직교하는 편광측을 갖는 직선 편광판이 설치되어 있고, 또한, 배향막의 러빙 방향은, 대응하는 기판의 편광판의 편광축을 따른 방향으로 설정되어 있다. 이 때문에, 전압 비인가 상태에서, 광원측에 배치되는 기판측의 편광판으로부터 액정층에 입사되는 직선 편광은, 90° 트위스트 배향한 액정층에서, 정확히 90° 편광축이 상이한 직선 편광으로 되어, 다른쪽의 기판에 설치되며, 상기 입사측의 편광판과 90° 상이한 방향의 편광축의 직선 편광만을 투과하는 편광판을 투과하여, 광원으로부터의 광이 LCD를 투과하게 되어 「백」이 표시된다. 이에 대하여, 전극 사이에 전압을 인가하여 액정의 트위스트 배향이 완전히 해소되어, 액정 분자가 기판 평면의 법선 방향을 향하면, 광원측으로부터 액정층에 입사한 직선 편광은, 액정층에서 그 편광광이 변화되지 않고 다른쪽의 기판에 설치된 편광판에 도달하기 때문에, 사출측의 이 편광판의 직선 편광의 편광축에 일치하지 않아, 사출측의 편광판을 투과할 수 없다. 따라서 「흑」이 표시된다. 중 간조는, 액정층에서의 트위스트 배향이 완전히 해소되지 않는 전압을 그 액정에 인가하여, 액정층에 입사한 직선 편광 중의 일부를 90° 역의 편광축의 직선 편광으로 하여 사출측의 편광판을 통과 가능한 광량을 조정하여 표현한다.

또한, 상기 TN 액정 외에, 수직 배향(Vertically Aligned) 액정층(이하 VA 액정)에서는, 예를 들면 마이너스의 유전율 이방성을 갖고, 수직 배향막을 채용하여 전압 비인가에서의 액정 분자의 장축이 수직 방향(기판 평면의 법선 방향)을 향한다. 이 VA 액정을 이용한 LCD에서, 한쌍의 기판에는 각각 상호 90° 편광축이 상이한 편광판이 설치되어 있다. 전압 비인가 상태에서, 광원측에 배치되는 기판측의 편광판으로부터 액정층에 입사되는 직선 편광은, 액정이 수직 배향하고 있기 때문에, 액정층에서 복굴절이 일어나지 않고, 그 상태 그대로의 편광 상태에서 관찰측의 기판의 편광판에 도달하기 때문에, 이 관찰측의 편광판을 투과할 수 없어, 「흑」이 표시된다. 전극간에 전압을 인가하면, VA 액정은, 기판 평면 방향으로 분자의 장축이 향하도록 기울어진다. 여기서, VA 액정은 마이너스의 광학 이방성(굴절율 이방성)을 구비하고 있어, 액정 분자의 단축이 기판 평면의 법선 방향을 향하게 되며, 광원측으로부터 액정층에 입사한 직선 편광은, 이 액정층에서 복굴절을 받아, 직선 편광이, 액정층을 진행함에 따라 타원 편광으로 되며, 또한 원 편광, 그리고 타원 편광 또는 직선 편광(어느 편광도, 입사 직선 편광과는 90° 상이한 편광축을 가짐)으로 변환된다. 이 때문에, 입사된 직선 편광 모두가 액정층에 의한 복굴절에 의해 90° 역의 직선 편광으로 되면, 이것이 관찰측의 기판의 편광판을 투과하고, 표시는 「백(최대 휘도)」으로 된다. 복굴절량은, 액정 분자가 기울 어지는 방식에 의해 결정된다. 따라서, 복굴절량에 따라, 입사 직선 편광이 동일한 편광축의 타원 편광, 원 편광, 혹은 90° 상이한 편광축의 타원 편광으로 되어, 사출측 편광판의 투과율이 그 편광 상태에 의해 결정되어, 중간조의 표시가 얻어지게 된다.

상술한 바와 같이, TN 액정의 LCD에서는 액정의 분자의 장축 방향을 기판 평면 방향에 대하여 프리틸트의 각도로부터 어느 만큼 기립시킬지를 제어하고 있으며, 도 1a에 도시한 바와 같이, TNLCD를 도면에서의 우측 상방으로부터 관찰하였을 때의 관찰자에 대한 액정 분자의 기울기와, 좌측 상방으로부터 관찰하였을 때의 기울기가 크게 다르다. 이 때문에 TN 액정에서는, 시각 의존성이 크고, 착색이나 표시의 반전 등이 발생하기 쉽다. 즉, 정상적으로 표시를 관찰할 수 있는 시야각이 좁은 것이 알려져 있다.

따라서, 시야각을 확대하기 위해, 액정의 배향 방향, 다시 말하면, 배향 분할 수단을 1화소 내에 형성하고, 액정 분자의 장축 방향(액정 다이렉터)의 방각을 1화소 영역 내에서 분할하는 것이, 제안되어 있다.

한편, VA 액정은, 도 1b에 도시한 바와 같이, 초기 배향이 기판(100)의 법선 방향을 향하고 있어, 관찰 방향이 도면의 우측 상으로부터의 경우와, 좌측 상으로부터의 경우 모두, 그 방향에 대한 액정 분자의 기울기의 각도의 차는 작다. 따라서, 상기 TN 액정과 비교하면, 원리적으로 시각 의존성이 낮다. 즉, 시야각이 넓다고 하는 특징이 있다. 그러나, VA 액정에서는, 전압을 인가하였을 때, 수직 방향으로부터 액정 분자가 기울어져 가는 방각(배향 벡터)까지는 일률적으로 결정되 지 않아, 1화소 영역 내에서 배향 방각이 서로 다른 영역의 경계(디스클리네이션 라인)가 고정되지 않는다고 하는 문제가 있다. 화소에 따라, 혹은 경시적으로, 이 디스클리네이션 라인의 위치가 달라지면, 이것은 표시의 열화 등을 발생시켜, 표시 품질의 저하를 초래한다.

따라서, VA 액정에서도, 1화소 내에 배향 분할 수단을 설치하여, 디스클리네이션 라인을 이 배향 분할부에 고정하여, 시야각의 한층 더한 확대와, 표시 품질의 향상을 도모하는 것이 제안되어 있다.

도 2는 VA-LCD를 예로 들어, 종래의 배향 분할 수단으로서 이용되고 있는 돌기부 및 전극 부재부(不在部)에 의한 배향 분할의 모습을 도시한다.

제1 기판(100) 상에는 제1 전극(예를 들면 화소 전극)(200)이 형성되고, 그 제1 전극(200)을 피복하여 배향막(260)이 형성되어 있다. 또한 제1 전극(100)과 대향 배치되는 제2 기판 상에는 제2 전극(예를 들면 공통 전극)(320)이 형성되어 있다. 이 제2 전극(320) 상에는, 액정층(400)을 향하여 돌출되는 돌기부(560)가 형성되며, 이 돌기부(560) 및 제2 전극(320)을 피복하는 기판 전면에, 제1 기판측과 동일한 배향막(260)이 형성되어 있다. 제2 기판(300)측에서, 배향막(260)의 액정층(400)과의 접촉면측에는, 하층의 돌기부(560)의 경사에 따른 사면이 형성되고, 배향막(260)으로서 수직 배향막을 채용하고 있는 경우, 이 배향막의 경사에 대하여 액정 다이렉터(410)가 수직으로 배향 제어된다. 따라서, 이 돌기부(560)를 경계로, 액정 다이렉터(410)의 배향 방각(배향 벡터)이 도면의 좌우로 분할된다. 또한, 제1 기판측에 형성되며, 상호 인접하는 제1 전극(200) 사이의 간극은, 전극 부 재부(530)로 된다. 이러한 전극 부재부(530)에서는, 대향하는 제1 전극(200)과 제2 전극(320)에 전압을 인가하기 시작하였을 때에, 도면에서, 점선으로 나타낸 바와 같은 경사의 약전계가 발생한다. 그리고, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자의 단축 방향이 이 전계의 전기력선(점선)에 대하여 직교하도록 배향된다. 따라서, 이와 같은 전극 부재부(530)에서도, 이 부재부(530)를 경계로 액정 다이렉터(410)의 배향 방각이 분할된다.

이상과 같이 돌기부(560)나, 전극 부재부(530)에 의해 1화소 영역 내에서 상호 배향 방향이 서로 다른(배향 벡터가 서로 다른) 영역을 형성할 수 있다. 그런데, 이들 돌기부(560)나 전극 부재부(530)에 의한 액정의 배향 방향의 분할 성능을 높이기 위해서는, 돌기부(560)의 경우, 그 사면의 면적을 크게 하고, 경사각을 크게 한다. 즉 돌기부(560)를 높게 하는 것이 필요로 된다. 또한, 전극 부재부(530)에 대해서는, 전극 부재 거리를 크게 하는 것이 요구된다.

그러나, 돌기부(560) 및 전극 부재부(530)의 형성 영역에서는, 상기 VA 액정의 경우, 전압을 인가해도, 액정의 배향 방향이 변화되기 어렵기 때문에 투과율이 감소된다. 또한 돌기부(560)에 대해서는, 그 사면 상에서 액정의 배향 방향은, 기판 평면에 대하여 수직 방향으로부터 약간 기울기 때문에, 소위 노멀리 블랙 모드의 경우, 이 사면 형성 영역에서는 광이 투과한다. 따라서 돌기부(560)가 크면 클수록, 백 표시의 휘도/흑 표시의 휘도로 표시되는 콘트라스트비가 저하되게 된다. 이와 같이, 배향 분할 성능을 높이기 위해 돌기부(560)를 높게 하거나, 혹은 전극 부재 거리를 크게 하면, 표시 영역이 좁아지고, LCD의 투과율 또는 반사율이 저하되거나, 혹은 콘트라스트비가 저하되게 된다고 하는 문제가 있다.

또한, 고정밀한 LCD를 실현하기 위해서는, 화소 영역간의 거리는 가능한 한 작게 하는 것이 필요하며, 화소간의 전극 부재부(530)에 대해서는, 그 거리(폭)를 지나치게 크게 할 수는 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 광시야각이며, 고투과율 또는 고반사율이고, 또한 고콘트라스트의 LCD를 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기와 같은 LCD를 실현할 수 있으며, 액정층을 사이에 두고, 제1 전극을 구비하는 제1 기판과 제2 전극을 구비하는 제2 기판이 대향 배치되어 구성되는 LCD로서, 1화소 영역 내에서 액정의 배향을 복수 영역으로 분할하기 위한 배향 제어부가, 각 화소 영역 내에 형성되어 있고, 그 배향 제어부는, 적어도, 전극 부재부와, 상기 액정층을 향하여 돌출되는 사면을 갖는 돌기부가, 상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측의 적어도 한쪽에서 동일 위치에 중첩되어 형성된 영역을 갖는다.

또한, 전극 부재부에서는, 기판의 평면의 법선 방향에 대하여 기울어진 전계가 발생하고, 액정의 배향 방각이 그 전극 부재부를 경계로 하여 분할된다. 또한, 돌기부에서는, 그 사면의 평면 방향에 대하여 액정의 초기 배향이 제어되고, 액정의 배향 방각이 그 돌기부를 경계로 하여 분할된다.

이와 같은 전극 부재부와, 돌기부를 동일 개소에 중첩하여 형성함으로써, 본 발명에서는, 전극 부재부의 폭을 좁게 하고, 또한 돌기부도 폭을 좁게 하고 높이도 작게 해도, 상호의 상승 효과에 의해, 충분한 배향 분할 제어가 가능하게 된다. 즉, 전극 부재부의 폭이 좁으면 전극 부재부의 단부에서 발생하는 전계의 기울기가 작아지지만, 동일한 위치에서 돌기부의 사면에 의해 액정에는 이 사면에 대하여 배향하는 인력이 작용하기 때문에, 전계의 기울기가 작아도 확실하게 이 배향 제어부를 경계로 액정의 배향 방각을 분할할 수 있다. 반대로, 돌기부가 낮고 또한 그 폭이 좁은, 즉 돌기부가 작으면, 돌기의 사면에 의해 제어되는 액정의 배향 각도의 다른 영역과의 차가 작고, 또한 제어되는 면적이 작아지지만, 여기에 전극 부재부에 의한 사면의 전계에 의한 액정의 배향 제어력이 가해지기 때문에, 확실하게 배향의 분할 제어를 할 수 있다. 따라서, 배향 제어부의 면적을 작게 하여, 고콘트라스트, 광시야각, 고투과율 또는 고반사율을 실현할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 상기 LCD의 액정으로서는, TN 액정 외에, 상기 액정층의 초기 배향이 기판의 평면 방향에 대하여 수직 방향으로 되는 VA 액정을 채용할 수 있다.

어느 모드 액정에 대해서도, 1화소 영역 내에 배향 제어부로서, 전극 부재부와 돌기부를 동일 위치에 중첩하여 형성함으로써, 확실한 배향 분할과, 고콘트라스트, 고투과율 또는 고반사율을 실현할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 LCD에서, 1화소 영역 내에서, 상기 배향 제어부로서, 상기 전극 부재부와 상기 돌기부의 중첩부가 형성되는 상기 제1 기판측 또는 제2 기판측과, 동일한 기판측 또는 서로 다른 기판측에, 또한, 상기 전극 부재부 또는 상기 돌기부 중 어느 한쪽 또는 양방을 구비하고 있어도 된다.

이와 같이, 전극 부재부와 돌기부의 중첩에 의한 배향 제어뿐만 아니라, 장소에 따라서는 전극 부재부만, 혹은 돌기부만으로 배향 제어함으로써, 확실한 배향 분할 제어를 할 수 있으며, 또한, 예를 들면 화소의 레이아웃상의 형편 등, 설계상, 제조상의 제약이나 요구에도 대응하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 LCD에서, 상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 화소마다 개별의 패턴으로 형성되어, 제1 기판측에 복수 형성되며, 그 복수의 제1 전극에는 각각 스위치 소자가 접속되고, 상기 제2 기판측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되며, 상기 배향 제어부는, 상기 화소 전극의 형성 영역 내 또는 상기 공통 전극의 1화소 영역 내에 형성되어 있다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 LCD에서, 상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 화소마다 개별의 패턴으로 형성되어, 제1 기판측에 복수 형성되며, 그 복수의 제1 전극에는 각각 스위치 소자가 접속되고, 상기 제2 기판측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되며, 상기 화소 전극은, 상기 제1 기판측에 매트릭스 형상으로 복수 형성되고, 인접하는 화소 전극끼리의 사이에, 또한, 상기 전극 부재부와 상기 돌기부가 중첩 형성된 배향 제어부나, 상기 전극 부재부만으로 이루어지는 배향 제어부가 형성되어 있다.

상기 LCD는, 예를 들면, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 위치하는 기판과 대향하는 기판측에는, 관찰측으로부터 입사되는 광을 반사하는 반사 층이 형성된, 소위 반사형 LCD에 적용할 수 있다.

또한, 상기 LCD는, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 투명 전극으로 하고, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 대한 배면측에 형성되는 광원으로부터의 광을 투과시켜 표시를 행하는, 소위 투과형 LCD에 적용하는 것도 가능하다.

또한 상기 LCD는, 상기 1화소 영역 내에는, 외광을 반사하는 반사 영역과, 광원광을 투과하는 투과 영역이 형성된, 소위 반투과형 LCD에도 적용할 수 있다. 이와 같이 반사 영역과 투과 영역을 형성함으로써, 외광이 강한 옥외에서도, 어두운 곳에서도 고콘트라스트, 광시야각의 표시를 할 수 있다. 또한, 반사 영역 내 및 투과 영역 내에서 각각 상기 배향 제어부를 형성함으로써, 반사 모드, 투과 모드 중 어느 표시 모드에서도, 한층 더한 표시 품질의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, LCD에서, 디스클리네이션 라인의 발생을 방지하여, 시야각을 확대하고, 고콘트라스트로서, 투과율 또는 반사율이 높고, 또한 배향 제어성이 우수한 LCD를 실현할 수 있다.

<실시예>

이하, 도면을 이용하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 3은 본 실시 형태에 따른 LCD의 개략 단면 구성을 도시하고 있다. 도 3의 예에서는, LCD는, 광원으로부터의 광을 투과시키는 투과형 LCD이며, 또한 투명한 제1 기판(100)과 제2 기판(300) 사이에 액정층(400)이 봉입되어 있고, 각 기판(100, 300)의 액정층(400)과의 대향면측에는, 각각, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 제1 전극(200), 제2 전극(320)이 형성되어 있다.

액정층(400)으로서는, 여기서는, 마이너스의 유전율 이방성을 구비한 수직 배향형의 액정을 채용하고, 또한, 1화소 영역 내를 복수의 배향 영역으로 분할하기 위한 배향 제어부(500)(배향 분할부)를 제2 기판(300) 및 제1 기판(100)측에 각각 형성하고 있다. 이 배향 제어부(500) 중, 제1 기판(100)측에서는, 제1 전극(200)의 간극에 의해 구성된 전극 부재부(530)가 형성되어 있다. 그리고, 이 전극 부재부(530)와 제1 전극(200)을 피복하는 기판 전면에, 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막(260)이 형성되어 있다.

제2 기판(300)측에서는, 제2 전극(320)에 전극 부재부(512)가 형성됨과 함께, 전극 부재부(512) 상에 액정층(400)을 향하여 돌출되는 돌기부(514)가 형성되어 있다. 또한, 전극 부재부(512)를 피복하여 형성된 돌기부(514) 및 제2 전극(320)을 피복하는 전면에는, 제1 기판(100)측과 마찬가지의 배향막(260)이 형성되어 있다. 제1 기판측, 제2 기판측의 배향막(260)은, 모두 수직 배향막이며, 또한 러빙리스 타입을 채용할 수 있다.

이상과 같은 구성에서, 제2 기판(300)측의 배향 제어부(510)에서는, 제1 전극(200)과 제2 전극(320) 사이에 전혀 전압이 안가되어 있지 않은 상태에서는, 단면 형상이 삼각형인 돌기부(514)의 사면에 의해 형성되는 배향막(260)의 사면에 대하여 수직으로 액정 다이렉터(410)가 배향된다.

제1 전극(200)과 제2 전극(320) 사이에 전압을 인가하기 시작하여 양 전극간 에 약전계가 발생하였을 때, 돌기부(514) 아래에 위치하는 전극 부재부(512)의 단부(제2 전극(320)의 단부)에서는, 도면에서 점선으로 나타내는 전기력선이, 이 전극(320)의 단부로부터, 전극 부재부(512)의 중앙을 향하여 넓어지도록 비스듬하게 기운다. 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정의 단축은, 이 경사의 전기력선을 따르도록 배향되어 간다. 따라서, 액정에의 인가 전압의 상승에 추종하여, 액정 분자가 초기의 수직 배향 상태로부터 기울어져 가는 방각이, 이 경사 전계에 의해 규정된다. 따라서, 배향 제어부(510)에서는, 돌기부(514)와 전극 부재부(512)의 작용에 의해, 이 배향 제어부(510)를 경계로 액정의 배향이 상호 적어도 서로 다른 배향 방위를 향하도록 분할된다.

또한, 제1 기판측의 제1 전극(200)의 간극에 형성된 전극 부재부(530)에서도, 마찬가지의 경사 전계에 의해 액정의 배향 방각(배향 방위)이 제어되며, 이 전극 부재부(530)를 경계로 하여 액정의 배향 방각이 상호 다른 방향으로 분할되어 있다.

이와 같이, 배향 제어부(510)에서도, 전극 부재부(530)에서도, 그 형성 영역을 경계로 배향의 분할을 행할 수 있지만, 도 3에 도시한 바와 같이, 전극 부재부(530)만으로 이루어지는 배향 제어부(500)에서의 그 부재부의 폭보다, 전극 부재부(512)와 돌기부(514)가 중첩되어 구성된 배향 제어부(510)에서의 전극 부재부(512)의 폭은 좁게 할 수 있다. 즉, 전극 부재부(512)와, 돌기부(514)를 동일 개소에 중첩하여 형성하기 때문에, 전극 부재부의 폭이 좁아도, 돌기부에 의한 배향 분할 제어의 효과에 의해, 충분한 배향 분할 제어가 가능하게 된다.

전극 부재부(512)의 폭을 좁게 하면, 전극 부재부(512)의 단부에서 발생하는 전계(전기력선)(516)의 기울기는, 전극 부재부(530)의 단부의 전계(전기력선)(536)의 기울기보다 작아진다. 기울기가 작으면 이 전기력선(516)에 직교하는 방향으로 배향하는 액정 분자의 기판 평면의 법선에 대한 기울기가 작아지게 되어, 배향 제어부 이외의 영역에서의 수직 배향한 액정 분자와의 차가 작아지게 된다. 즉, 이 경사 전계에 의한 배향 분할 성능이 그 만큼 낮아진다. 그러나, 이 경사 전계가 발생하는 위치에서, 전극 부재부(512)에 의해 발생하는 전기력선(516)과 마찬가지로, 전극 부재부(512)의 단부로부터 그 중앙을 향하여 액정층 방향으로 기우는 사면이 돌기부(514)에 형성되어 있다. 따라서, 수직 배향막(260)이 이용되고 있기 때문에, 여기서는, 액정 다이렉터(410)가 돌기부(514)의 사면에 대한 직교 방향을 향하도록 인력을 받는다. 이 때문에, 경사 전계(516)의 기울기가 작아도 확실하게 이 배향 제어부(510)를 경계로 액정의 배향 방각이 분할된다.

또한 상술한 바와 같이, 돌기부(514)가 낮고 또한 그 폭이 좁으면, 즉 돌기부(514)가 작으면, 기판 평면에 대한 돌기의 사면각이 작아지기 때문에, 배향 제어부(510)의 형성 영역 외에서, 기판 평면의 법선 방향을 향하도록 배향한 액정 분자와의 배향의 각도의 차가 작아진다. 이 때문에, 작은 돌기부(514)에서만은 액정의 배향 제어성이 저하된다. 그러나, 여기에는, 전극 부재부(512)에 의한 경사의 전계(516)에 의한 액정의 배향 제어력이 가해지기 때문에, 확실하게 배향의 분할이 행해진다. 이와 같이, 돌기부(514)와 전극 부재부(512)를 중첩하여 배향 제어부(510)를 구성함으로써, 작은 돌기부(514)와 폭이 좁은 전극 부재부(512)에 의해 확 실하게 배향의 분할이 가능하고, 또한 전극 부재부(512)의 폭을 좁게 할 수 있는 만큼, 화소의 투과율 또는 반사율을 높일 수 있으며, 돌기부(514)는 마찬가지로 폭(삼각형의 단면의 저변에 상당)을 좁게, 또한 높이를 낮게 할 수 있어, 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있다.

여기서, 전극 부재부(512)의 폭과, 돌기부(514)의 폭은, 도 3의 예에서는 돌기부(514)쪽의 폭을 전극 부재부(512)의 폭보다 약간 크게 설정하여, 전극 부재부(512)의 단부까지 돌기부(514)가 완전하게 피복하는 관계로 되어 있다. 그러나, 이 대소 관계는 특별히 한정되는 것이 아니라, 동일해도 되고, 또한, 반대로 돌기부(514)의 폭쪽이 작아도 된다. 동일한 정도의 폭이며 또한 좁은 것이 바람직하다. 또한, 액정과의 접촉면측에 불필요한 사면이 있으면 배향을 흐트러뜨릴 가능성이 있기 때문에, 배향 흐트러짐을 방지한다고 하는 관점에서, 도 3과 같이 전극 부재부 상에 돌기부(514)를 중첩하는 경우, 돌기부(514)의 폭은, 전극 부재부(512)를 그 폭 방향에서 완전하게 피복할 만큼의 폭으로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 도 3에 도시한 바와 같은 전극 부재부(512)와 돌기부(514)의 중첩에 의해 구성되는 배향 제어부(510)의 패턴의 예를 도 4a∼도 4c를 참조하여 설명한다. 또한, 여기서는, LCD의 각 화소 영역이, 제1 전극(200)의 패턴과 동일한 것으로서 설명한다. 배향 제어부(510)의 패턴은, 우선, 도 4a와 같이, 1화소 영역 내(200)의 중앙 부근을 밖 영역을 좌우로(수평 주사 방향) 분단하도록, 수직 주사 방향(지면의 상하 방향)으로 연장하는 라인과, 이 라인의 상하의 단부를 향하여, 화소의 4각으로부터 각각 연장되는 라인에 의해 구성된다. 이 패턴은, Y자 형 상의 라인에 역 Y자 형상의 라인을 연결한 것과 같은 형상을 갖고 있다. 이러한 배향 제어부(510)의 패턴을 채용함으로써, 1화소 영역 내를 상하 좌우로 각각 배향 방향이 서로 다른 4개의 영역으로 분할할 수 있다.

또한, 도 4b와 같이, 사각형의 1화소 영역(200)의 2개의 사변의 위치로 연장되는 대략 X자 형상의 배향 제어부(510)를 채용해도 되고, 도 4a와 마찬가지로, 1화소 영역 내를 상하 좌우로 각각 배향 방향이 서로 다른 4개의 영역으로 분할할 수 있다.

또한, 도 4c에 도시한 바와 같이, 배향 제어부(510)는, 1화소 영역 내(200)를 예를 들면 경사 방향으로 2회 가로지르는 대략 부등호 기호 형상의 패턴 이것을 1화소 영역 내에 복수 형성해도 된다. 이러한 패턴에 의해서도 1화소 영역 내를 상호 배향 방향이 다른 복수의 영역으로 분할할 수 있다.

도 5는 본 실시 형태에 따른 LCD의 상기 도 3과는 별도의 양태를 도시하고 있다. 전극 부재부와 돌기부를 동일한 위치에 중첩하여 배향 제어부(500)를 구성하는 점은, 상기 도 3과 동일하지만, 도 5의 양태에서는, 돌기부 상에 전극 부재부가 형성되어 있는 점이 다르다. 즉, 예를 들면 제2 기판(300) 상에, 단면이 대략 삼각형이며 액정층(400)을 향하여 돌출되는 돌기부(524)가 형성되고, 이 돌기부(524) 상에 제2 전극(320)이 형성되어 있다. 또한, 이 돌기부(524)의 정상 부근에서, 제2 전극(320)에 전극 부재부(창 또는 슬릿)(522)가 형성되어 있다. 또한, 돌기부(524)를 피복하여 형성되는 제2 전극(320)은, 전극 부재부(522)의 형성 영역을 제외하고, 그 액정층과의 대향면측에, 돌기부(524)의 경사를 따른 사면이 형성 되어 있다. 제2 전극(320) 및 전극 부재부(522)에서 노출된 돌기부(524)를 피복하도록 배향막(260)이 형성되어 있다. 도 5와 같은 배향 제어부(520)에서도, 돌기부(524)에 기인한 사면에 대하여 액정 다이렉터(410)가 수직으로 배향하고, 또한 전극 부재부(522)의 단부에 형성되는 경사 전계(526)에 의해 액정 배향이 제어된다. 따라서, 도 3의 배향 제어부(510)와 마찬가지로, 작은 돌기부(524)와 폭이 좁은 전극 부재부(522)에 의해 액정의 배향을 확실하게 분할하고, 또한, 고콘트라스트이며 광시야각, 또한 고투과율 또는 고반사율의 LCD로 할 수 있다.

또한, 도 5에 도시한 예에서는, 제1 기판(100)측에서도 돌기부(524)와, 제1 전극(522)의 전극 부재부(522)를 중첩한 배향 제어부(520)를 형성하고 있다. 이와 같이 제2 전극(300)측에서도 제1 기판(100)측에서도, 돌기부(524)와 전극 부재부(522)의 중첩에 의한 배향 제어부(520)를 채용하면, 화소간 거리를 최대한 작게 할 수 있기 때문에, 고정밀한 LCD에서 유효하다. 또한, 도 3과 같이 전극 부재부(512) 상에 돌기부(514)를 중첩한 배향 제어부(510)를 제1 기판측 및 제2 기판측의 양방에 채용해도 마찬가지로, 화소간 거리를 최대한 작게 하여, 고정밀 LCD에서, 고콘트라스트와, 광시야각, 고투과율 또는 고반사율을 달성할 수 있다. 또한, 도 5의 제1 기판측에서는, 도 3의 제1 기판측과 마찬가지로 돌기부를 형성하지 않고, 제1 전극(200)의 전극 부재부에 의해서만 배향 제어부를 구성해도 된다.

또한, 도 3에서 예를 들면 제2 전극(320)의 두께는 수십㎚(예를 들면 10㎚ 내지 50㎚)의 두께이고, 배향 제어부(510)를 위한 전극 부재부(512)의 폭은 3㎛ 정도, 돌기부(514)의 높이는, 0.5㎛∼2㎛ 정도, 돌기부(514)의 폭(저면에서의 폭)은, 5∼7㎛로 할 수 있다. 수치는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 전극 부재부에 의해서만 배향 분할하는 경우, 부재부의 폭으로서 상기 10㎛ 정도가 요구되는 경우도 많은 것에 대하여, 3㎛로 매우 좁은 폭으로 하는 것이 가능하다. 돌기부(514)의 사면에 대해서는, 전극이 있으면 표시는 행해지기 때문에, 표시가 행해지지 않는 전극 부재부의 폭을 좁히는 것은 LCD의 투과율 또는 반사율의 향상에 매우 유리하다.

본 실시 형태에 따른 LCD에서는, 소위 패시브 매트릭스형 LCD와 액티브 매트릭스형 LCD의 어느 것이라도, 1화소 영역 내에 도 3 또는 도 5에 도시한 바와 같은 돌기부와 전극 부재부를 중첩시킨 배향 제어부(500)를 배치함으로써, 광시야각이며, 고콘트라스트 또한 고투과율 또는 고반사율을 실현할 수 있다.

패시브 매트릭스형 LCD는, 도 3 및 도 5의 예에서는, 제1 전극(100)과 제2 전극(300)에 각각 스트라이프 형상의 제1 전극(200), 제2 전극(320)을 상호 직교하도록 형성하고, 제1 전극(200)과 제2 전극(320)이 액정층을 사이에 두고 교차하는 영역이 1화소 영역으로 된다.

액티브 매트릭스형 LCD에서는, 각 화소에 스위치 소자가 형성되고, 이 스위치 소자에 화소마다 개별 패턴의 화소 전극이 접속되며, 화소 전극과 액정층을 사이에 두고 대향하도록 각 화소에 공통의 공통 전극이 형성된다. 도 3 및 도 5에 도시한 구성에서는, 일례로서, 제1 전극(200)을 화소마다 개별 패턴으로 형성된 화소 전극으로서 생각할 수 있고, 또한 제2 전극(320)을 공통 전극으로서 생각할 수 있다(물론, 제2 전극(320)이 개별의 화소 전극, 제1 전극(200)이 공통 전극이어도 된다). 또한, 이 액티브 매트릭스형 LCD에서의, 화소 전극으로서의 제1 전극(200) 및 이에 접속되는 스위치 소자로서 접속되는 박막 트랜지스터(TFT)의 개략 구성 및 제조 방법에 대해서는, 후술한다.

이상에서는, 액정으로서, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 수직 배향 액정(VA 액정)을 예로 설명하였지만, TN 액정을 채용한 LCD에서도, 물론, 각 화소 영역 내에, 상술한 바와 같은 배향 제어부(510나 520)를 형성함으로써, TN 액정을 이용한 LCD에서도 고콘트라스트이며 고투과율 또는 고반사율임과 함께, 시야각을 비약적으로 확대할 수 있다. 또한, 돌기부의 사면에 의해 액정의 배향 방향이 제어되기 때문에 돌기부를 경계로 액정의 배향 방향(배향 방위)이 분할되며, 또한 전극 부재부에서는 액정의 배향이 기판의 평면 방향을 따른 방향으로부터 변화되지 않고, 전극 부재부의 단부에 발생하는 약전계의 기울기(전기력선)에 대하여 액정 분자의 장축이 따르는 방향으로 제어되기 때문에, 마찬가지로 이 전극 부재부를 경계로 하여 액정 배향 방향(배향 방위)이 서로 다른 영역이 형성된다.

상기 본 실시 형태에 따른 배향 제어부(510, 520)는, 반사형 LCD에도, 투과형 LCD에도, 또한 후술하는 바와 같이 반투과형 LCD의 어느 것에도 채용하는 것이 가능하다. 도 3 및 도 5에 도시한 제1 및 제2 전극(200, 320)을 각각 상술한 ITO나 IZO와 같은 투명 전극으로 구성하고, 제1 및 제2 기판(100, 300) 모두 글래스 등의 투명 기판을 채용하며, 예를 들면, 후술하는 도 8에 도시한 바와 같이 제1 기판측에 배치한 광원(600)으로부터 액정층(400)에 입사되어, 제2 기판측으로부터 사출되는 광량을 액정층에 인가하는 전압에 의해 제어함으로써 투과형 LCD를 얻을 수 있다.

또한, 제1 및 제2 중 어느 하나에 반사층을 형성하고, 액정층에 입사한 외광을 이 반사층에서 반사시키고, 다시 액정층을 투과하여 관찰측의 기판으로부터 외부로 사출되는 광량을 액정에 인가하는 전압에 의해 제어함으로써, 반사형 LCD를 얻을 수 있다. 또한, 반사형 LCD의 경우에는, 예를 들면 도 3 및 도 5에서, 제1 전극(또는 도 4a∼도 4c의 화소 전극)(200)로서, Al이나 Ag 등의 반사 전극 재료를 채용하면 된다. 혹은 이 제1 전극(200)의 하층, 예를 들면 제1 기판(100)의 배면측의 표면에 반사판을 형성해도 된다.

반투과형 LCD로 하는 경우에는, 1화소 영역 내에, 반사층을 형성한 반사 영역과, 투과 영역을 형성하면 된다. 또한, 반사 영역 및 투과 영역 중 어느 것의 영역 내에도, 상술한 바와 같은 구성의 배향 제어부(510 또는 520)를 적어도 일부에 채용함으로써, 반사 모드에서도, 투과 모드에서도 시야각을 넓게 하여, 고콘트라스트의 표시를 얻을 수 있다. 또한, 반투과형 LCD 중 액티브 매트릭스형에서는, 후술하는 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(100)측에 형성된 화소 전극으로서의 제1 전극(200)과 기판(100) 사이에 이 TFT를 형성하고 있다. 또한 1화소 영역 내에 가능한 한 효율적으로 투과 영역(210) 및 반사 영역(220)을 배치하고, 특히 투과 영역(210)에서의 투과율을 저하시키지 않는다고 하는 목적에서, 투과형 LCD에서도 통상 차광 영역에 형성하는 TFT는, 이것을 형성해도 투과율에 영향을 미치지 않는 반사 영역(220)에 배치한다.

도 6은 본 실시 형태에 따른 배향 제어부를 구비하는 반투과형 LCD의 개략 평면 구성을 도시한다. 도 7은 도 6의 A-A'선을 따른 개략 단면 구조이다. 또한, 도 6의 B-B'를 따른 개략 단면 구조는, 상술한 도 3 또는 도 5에 도시한 개략 단면 구조와 동일하다. 또한, 여기서는, 제1 전극(200)은 화소마다 개별의 화소 전극으로 도시하지 않은 TFT에 접속되며, 제2 전극(320)은 공통 전극으로서 구성된 액티브 매트릭스형 LCD를 예로 설명하지만, 패시브 매트릭스형 LCD이어도 된다.

도 6의 예에서는, 화소 전극(200)은, 각각 사각형(장방형)의 형상을 갖고, 그 형성 영역 내에는, 각각, 사각형의 투과 영역(210) 및 반사 영역(220)이 형성되어 있다. 투과 영역(210) 및 반사 영역(220)의 각 영역 내에는, 각각 도 3에 도시한 바와 같이 전극 부재부(512)와 돌기부(514)가 중첩하여 형성된 배향 제어부(510)(도 5의 구성의 배향 제어부(520)를 채용해도 됨)가, 사각형의 사변에 상당하는 위치에 대략 X자 형상의 패턴으로 형성되어 있다. 이 때문에, 1화소 영역 내에, 도 6에서는 적어도 2개의 X자 형상 패턴의 배향 제어부(510)를 형성하고 있는데, 그 폭을 최소한 좁게, 또한 돌기부(614)를 낮게 할 수 있기 때문에, 투과율 또는 반사율을 손상시키지 않고 또한 콘트라스트의 저하도 방지하면서, 반사 모드에서도 투과 모드에서도, 각 영역에 각각 4개의 배향 영역을 형성하고 있기 때문에 매우 넓은 시야각을 달성하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 이 반투과형 LCD에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 투과 영역(210)에서도 반사 영역(220)에서도 각각 최적의 투과율, 반사율을 달성하기 위해 각각의 영역에서의 광로 길이가 최적 값으로 되도록 투명한, 예를 들면 아크릴계 수지 등으로 이루어지는 절연성의 갭 조정부(340)를 형성하고 있다. 이 갭 조정부(340) 는, 이 예에서는, 특히 액정층(400)에서의 굴절율 이방성 Δn과, 액정층(400)의 두께(셀 갭) d를 고려하여, 최저 2회 외광이 통과하게 되는 반사 영역(220)에서, 그 셀 갭 dr이 원하는 값으로 되도록(적어도, 투과 영역(210)에서의 셀 갭 dt보다 작아지도록), 반사 영역(220) 내에서 제2 기판(300)과 액정층(400) 사이에 형성되어 있다. 도 7의 예에서는, 이 갭 조정부(340)는, 공통 전극(320) 상에 형성되어 있다. 공통 전극(320)의 반사 영역(220) 내에는 배향 제어부(510r)를 위한 슬릿 형상의 전극 부재부(창)(512r)가 형성되며, 이 전극 부재부(512) 및 공통 전극(320) 상의 반사 영역으로 되는 위치에 상기 갭 조정부(340)가 형성되어 있다. 또한 갭 조정부(340) 상의 상기 전극 부재부(512r)와 중첩되는 위치에는, 액정층을 향하여 돌출되는 돌기부(514r)가 형성되어 있다.

투과 영역(210)에서는, 도 7의 예에서는 갭 조정부(340)는 형성되어 있지 않고, 공통 전극(320)에 형성된 슬릿 형상의 전극 부재부(512t)를 피복하여 돌기부(514t)가 형성되어 있다. 이들 공통 전극(320), 갭 조정부(340), 돌기부(514t, 514r)를 피복하는 기판 전면에는 배향막(260)이 형성되어 있다. 또한, 갭 조정부(340)의 1화소 영역 내의 단부는, 반사 영역(220)과 투과 영역(210)의 경계에 위치하고 있으며, 이 갭 조정부(340)의 단부에는 적어도 경사면이 형성되어 있고, 이 경사에 따른 배향막(260)의 사면에서도 돌기부(514)에 의한 사면과 마찬가지로 액정 분자의 배향을 이 사면 평면을 향하여 제어하고 있어, 배향 제어부(500)의 일종으로서 기능하고 있다.

또한, 이 반투과형 LCD에서는, 화소 전극(200)측의 반사 영역(220)과 투과 영역(210)의 경계에도 배향 제어부로서, 전극 부재부(530)가 형성되며, 약전계 하에서의 경사 전계에 의해 배향이 제어되어 있다. 따라서, 투과 영역(210)과 반사 영역(220)의 경계 영역에서는, 제2 전극측에서 갭 조정부(340)의 사면(550)에 의해 액정의 초기 배향이 그 사면에 수직 방향으로 제어됨과 함께, 제1 기판측에서는, 전극 부재부(530)에서 약전계의 기울기에 의해, 액정의 배향이 그 부재부(530)를 경계로 서로 다른 방각으로 제어된다. 따라서, 투과 영역(210)과 반사 영역(220)의 경계 부근에서의 액정의 배향 분할이 보다 확실하게 행해진다. 또한, 이 전극 부재부(530)에서 또한 제2 전극측에 나타낸 바와 같이 돌기부를 중첩하여 배향 제어부로 하는 것도 가능하며, 이들을 피복하여 형성되는 배향막(260)의 사면에 대하여 액정을 배향시킴으로써 배향 분할 기능을 높일 수 있다. 이와 같이 돌기부를 형성하면, 전극 부재부(530)의 폭을 더 좁힐 수 있어, 투과율 또는 반사율의 향상에 유리하다.

또한 화소 영역(200)과, 이것과 인접하는 화소 영역(200)과의 간극에도 전극 부재부(530)에 의한 배향 제어부가 구성되어 있다. 이 간극에서도 돌기부를 중첩하여 배향 제어부를 구성하면 LCD의 고정밀화 등에 유리하다.

또한, 도 7에 도시하고 있지 않지만, 컬러 표시를 행하는 경우, 제2 기판측의 예를 들면 공통 전극(320)과 기판(300) 사이에, 컬러 필터가 형성되며, R, G, B의 파장마다 전압 투과율 특성 등이 크게 다른 경우에는, 상기 갭 조정부(340)나 컬러 필터의 두께를 R, G, B마다에서 변화시켜 액정층의 두께 d를 조정함으로써, LCD의 파장 의존성을 완화할 수 있다.

또한, 도 7의 예에서는, 공통 전극(320) 상에 갭 조정부(340)를 형성하고 있지만, 갭 조정부(340)를 제2 기판(300)에 형성하고 나서 기판 전면을 피복하도록 공통 전극(320)을 형성하고, 또한 전극 부재부(512)(512r, 512t)를 형성해도 된다.

이상에 설명한 본 실시 형태에 따른 배향 제어부(510)(또는 참조 부호 520)를 구성하고, 전극 부재부(512)(또는 참조 부호 522)와 중첩하여 형성하는 돌기부(514)(524)는, 투명 재료이어도 되고, 광 누설을 방지하기 위해 차광성(예를 들면 흑색 필터 재료)의 재료를 이용해도 되지만, 어느 경우에도 절연성인 것이 필요하다. 또한, 액정층(400)을 향하여 돌출되고, 액정을 배향시키기 위한 테이퍼 형상의 사면을 갖는 것이 필요하다. 이 테이퍼 형상은, 예를 들면 포지티브형의 레지스트 재료를 이 돌기부의 재료로서 채용하고, 돌기부 형성 영역을 차폐한 마스크를 이용하여 노광시켜, 이 노광 시에 노광의 광을 회절시킴으로써 실현하는 것이 가능하다.

다음으로, 도 8을 참조하여, 액티브 매트릭스형 LCD, 특히 여기서는, 상기 도 6에 도시한 바와 같은 반투과형 LCD에 적용 가능한 화소 전극으로서의 제1 전극(200) 및 이것에 접속되는 TFT의 구성 및 제조 방법에 대하여 설명한다. 또한, 화소 전극(제1 전극(200))의 재료로서 투명 전극 재료만으로 구성하면 투과형 LCD, A l 등의 반사 재료를 이용하면 반사형 LCD를 얻을 수 있다.

TFT로서는, 톱 게이트를 채용하고 있으며, 또한, 능동층(20)으로서 아몰퍼스 실리콘(a-Si)을 레이저 어닐링으로 다결정화하여 얻은 다결정 실리콘(p-Si)을 이용하고 있다. 물론, TFT는 톱 게이트형 p-Si에 한정되는 것이 아니라, 보텀 게이트 형이어도 되고, 능동층에 a-Si가 채용되어 있어도 된다. TFT의 능동층(20)의 소스·드레인 영역(20s, 20d)에 도핑되는 불순물은, n 도전형, p 도전형 중 어느 것이어도 되지만, 본 실시 형태에서는 인 등의 n 도전형 불순물을 도핑하여, n-ch형의 TFT를 채용하고 있다.

TFT의 능동층(20)은 게이트 절연막(30)으로 피복되며, 게이트 절연막(30) 상에 Cr이나 Mo 등의 고융점 금속 재료로 이루어지며, 게이트 라인을 겸용하는 게이트 전극(32)이 형성되어 있다. 그리고, 이 게이트 전극(32) 형성 후, 이 게이트 전극(32)을 마스크로 하여 능동층(20)에 상기 불순물이 도핑되어 소스 및 드레인 영역(20s, 20d), 그리고 불순물이 도핑되지 않는 채널 영역(20c)이 형성된다. 다음으로, 이 TFT(110) 전체를 피복하여 층간 절연막(34)이 형성되고, 이 층간 절연막(34)에 컨택트홀을 형성한 후, 전극 재료가 형성되며, 이 컨택트홀을 통해, 각각, 상기 p-Si 능동층(20)의 소스 영역(20s)에 소스 전극(40)이 접속되고, 드레인 영역(20d)에 드레인 전극(36)이 접속된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 드레인 전극(36)은, 각 TFT(110)에 표시 내용에 따른 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인을 겸용하고 있다. 한편, 소스 전극(40)은, 후술하는 바와 같이 화소 전극인 제1 전극(50)에 접속된다. 또한, 드레인 전극(36) 및 소스 전극(40)은 모두 고도전성의 예를 들면 Al 등이 이용되고 있다.

소스 전극(40) 및 드레인 전극(36)의 형성 후, 기판 전면을 피복하여 아크릴 수지 등의 수지 재료로 이루어지는 평탄화 절연막(38)을 형성한다. 다음으로, 이 평탄화 절연막(38)의 소스 전극(40)의 형성 영역에 컨택트홀을 형성하고, 이 컨택 트홀에 접속용 금속층(42)을 형성하여, 소스 전극(40)과 이 금속층(42)을 접속한다. 소스 전극(40)으로서 Al 등이 이용되고 있는 경우에, 금속층(42)으로서는 Mo 등의 금속 재료를 채용함으로써, 소스 전극(40)과 이 금속층(42)의 접속은 양호한 오믹 컨택트로 된다. 또한, 소스 전극(40)은 생략하는 것도 가능하고, 이 경우, 금속층(42)은, TFT(110)의 실리콘 능동층(20)과 접하게 되지만, Mo 등의 금속은, 이러한 반도체 재료와의 사이에서 오믹 컨택트를 확립할 수 있다.

접속용 금속층(42)의 적층·패터닝 후, 우선, 기판 전면에, 반사층용의 Al-Nd 합금이나, Al 등, 반사 특성이 우수한 반사 재료층이 증착이나 스퍼터링 등에 의해 적층된다. 적층된 이 반사 재료층은, 금속층(42) 및 후에 형성되는 화소 영역(200)과 TFT의 컨택트를 방해하지 않도록, TFT의 소스 영역 부근(금속층(42)의 형성 영역)으로부터 에칭 제거되며, 또한 동시에 투과 영역(210)에 잔존하지 않도록 에칭 제거되어, 상기 도 6에 도시한 바와 같은 외형이 사각형인 반사층(44)이 각 화소의 반사 영역(220)에 형성된다. 또한, TFT(특히 채널 영역(20c))에 광이 조사되어 누설 전류가 발생하게 되는 것을 방지하고, 또한 반사 가능한 영역(즉 표시 영역)을 가능한 한 넓게 하기 위해, 본 실시 형태에서는, 반사층(44)은, 도 8과 같이, TFT(110)의 채널 상방 영역에도 적극적으로 형성하고 있다.

이러한 반사층(44)의 패터닝 시에, 상기 Mo 등으로 이루어지는 금속층(42)은, 충분한 두께(예를 들면 0.2㎛)를 구비하고, 또한 에칭액에 대하여 충분한 내성을 구비한다. 따라서, 금속층(42) 상의 반사층(44)을 에칭 제거한 후에도 이 금속층(42)은 완전하게 제거되지 않고 컨택트홀 내에 잔존할 수 있다. 또한, 대부분의 경우, 소스 전극(40) 등에는, 반사층(44)과 마찬가지의 재료(Al 등)로 구성되기 때문에, 상기 금속층(42)이 존재하지 않으면, 소스 전극(40)이 반사층(44)의 에칭액에 침식되어 단선 등이 발생하게 된다. 그러나, 본 실시 형태와 같이 금속층(42)을 형성함으로써, 반사층(44)의 패터닝에 견뎌, 소스 전극(40)과의 양호한 전기적 접속을 유지할 수 있다.

반사층(44)의 패터닝 후, 투명 도전층이 스퍼터링에 의해 반사층(44)을 포함하는 기판 전면을 피복하도록 적층된다. 여기서, 상술한 바와 같이 Al 등으로 이루어지는 반사층(44)의 표면은, 이 때 절연성의 자연 산화막으로 피복되지만, Mo 등의 고융점 금속은, 스퍼터링 분위기에 노출되어도 표면은 산화되지 않는다. 따라서, 컨택트 영역에서 노출된 금속층(42)은, 이 금속층(42) 상에 적층되는 화소 전극용의 투명 도전층과의 사이에서 오믹 컨택트할 수 있다. 또한, 투명 도전층은, 성막 후, 화소마다 독립하고, 또한 1화소 영역 내에서는 반사 영역과 투과 영역에서 공통하고, 또한 예를 들면 도 6에 도시한 바와 같이 장방형으로 패터닝되며, 이에 의해 화소 전극(200)이 얻어진다. 또한, 이 화소 전극(200)이 패터닝 형성된 후에는, 기판 전면을 피복하도록 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막(260)이 형성되어 제1 전극측이 완성된다. 후에는, R, G, B의 컬러 필터, 도 7에 도시한 바와 같은 공통 전극(320) 및 그 전극 부재부(512)(512r, 512t), 갭 조정부(340) 및 돌기부(514)(514r, 514t), 그리고 이들을 피복하여 배향막(260)까지 형성한 제2 기판(300)과, 그 제1 기판(100)을 일정 간격 이격하여 기판의 주변 부분에서 접합하고, 기판 사이에 액정을 봉입함으로써 LCD를 얻는다.

본 발명에 따르면, 광시야각이며, 고투과율 또는 고반사율이고, 또한 고콘트라스트의 LCD를 실현할 수 있다.

Claims

액정층을 사이에 두고, 제1 전극을 구비하는 제1 기판과 제2 전극을 구비하는 제2 기판이 대향 배치되어 구성되는 액정 표시 장치로서,

1화소 영역 내에서 액정의 배향을 복수 영역으로 분할하기 위한 배향 제어부가, 각 화소 전극 형성 영역 내에 형성되어 있고,

배향 제어부는, 적어도, 전극 부재부(不在部)와, 상기 액정층을 향하여 돌출되는 사면을 갖는 돌기부가, 상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측의 적어도 한쪽에서 동일 위치에 중첩되어 형성된 영역을 가지며,

상기 전극 부재부와 상기 돌기부가 중첩되어 형성된 영역에서의 배향 제어부는, 직선형상(라인형상)으로 형성되는 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 액정층의 초기 배향은, 기판의 평면 방향에 대하여 수직 방향인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 복수 형성되며, 또한 화소마다 개별의 패턴을 갖고, 그 복수의 제1 전극에는 각각 스위치 소자가 접속되며, 상기 제2 기판측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되며,

상기 배향 제어부는, 상기 화소 전극의 형성 영역 내, 또는 상기 공통 전극의 1화소 영역 내에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 복수 형성되며, 화소마다 개별의 패턴을 갖고, 그 복수의 제1 전극에는 각각 스위치 소자가 접속되며,

상기 제2 기판측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되고,

상기 화소 전극은, 상기 제1 기판측에 매트릭스 형상으로 복수 형성되며,

인접하는 화소 전극끼리의 사이에, 또한, 상기 전극 부재부와 상기 돌기부가 중첩 형성된 배향 제어부가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제4항에 있어서,

상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 위치하는 기판과 대향하는 기판측에는, 관찰측으로부터 입사되는 광을 반사하는 반사층이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제4항에 있어서,

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 투명 전극이고,

상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 대한 배면측에 형성되는 광원으로부터의 광을 투과시켜 표시를 행하는 액정 표시 장치.
제4항에 있어서,

상기 1화소 영역 내에는, 외광을 반사하는 반사 영역과, 광원광을 투과하는 투과 영역이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 복수 형성되며, 화소마다 개별의 패턴을 갖고, 그 복수의 제1 전극에는 각각 스위치 소자가 접속되며,

상기 제2 전극측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되고,

상기 화소 전극은, 상기 제1 기판측에 매트릭스 형상으로 복수 형성되며,

인접하는 화소 전극끼리의 사이에, 또한, 상기 전극 부재부만으로 이루어지는 배향 제어부가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제8항에 있어서,

상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 위치하는 기판과 대향하는 기판측에는, 관찰측으로부터 입사되는 광을 반사하는 반사층이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제8항에 있어서,

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 투명 전극이고,

상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 대한 배면측에 형성되는 광원으로부터의 광을 투과시켜 표시를 행하는 액정 표시 장치.
제8항에 있어서,

상기 1화소 영역 내에는, 외광을 반사하는 반사 영역과, 광원광을 투과하는 투과 영역이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 위치하는 기판과 대향하는 기판측에는, 관찰측으로부터 입사되는 광을 반사하는 반사층이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 투명 전극이고,

상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 대한 배면측에 형성되는 광원으로부터 광을 투과시켜 표시를 행하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 1화소 영역 내에는, 외광을 반사하는 반사 영역과, 광원광을 투과하는 투과 영역이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
액정층을 사이에 두고, 제1 전극을 구비하는 제1 기판과 제2 전극을 구비하는 제2 기판이 대향 배치되어 구성되는 액정 표시 장치로서,

1화소 영역 내에서 액정의 배향을 복수 영역으로 분할하기 위한 배향 제어부가, 각 화소 전극 형성 영역 내에 형성되어 있고,

배향 제어부는, 적어도, 전극 부재부와, 상기 액정층을 향하여 돌출되는 사면을 갖는 돌기부가, 상기 제1 기판측 또는 제2 기판측의 적어도 한쪽에서 동일 위치에 중첩하여 형성된 영역을 갖고,

상기 1화소 영역 내에는,

상기 전극 부재부와 상기 돌기부의 중첩영역이 형성되는 기판과 다른 기판측에, 또한, 배향제어부로서 전극 부재부, 또는 전극 부재부와 돌기부의 중첩부를 갖고,

상기 전극 부재부와 상기 돌기부가 중첩되어 형성된 영역에서의 배향 제어부는, 직선형상(라인형상)으로 형성되는 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서,

상기 액정층의 초기 배향은, 기판의 평면 방향에 대하여 수직 방향인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서,

상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 복수 형성되며, 또한 화소마다 개별의 패턴을 갖고, 그 복수의 제1 전극에는 각각 스위치 소자가 접속되며,

상기 제2 기판측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되고,

상기 배향 제어부는, 상기 화소 전극의 형성 영역 내, 또는 상기 공통 전극의 1화소 영역 내에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서,

상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 복수 형성되며, 화소마다 개별의 패턴을 갖고, 그 복수의 제1 전극에는 각각 스위치 소자가 접속되며,

상기 제2 기판측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되고,

상기 화소 전극은, 상기 제1 기판측에 매트릭스 형상으로 복수 형성되며,

인접하는 화소 전극끼리의 사이에, 또한 상기 전극 부재부와 상기 돌기부가 중첩 형성된 배향 제어부가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서,

상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 복수 형성되며, 화소마다 개별의 패턴을 갖고, 그 복수의 제1 전극에는 각각 스위치 소자가 접속되며,

상기 제2 기판측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되고,

상기 화소 전극은, 상기 제1 기판측에 매트릭스 형상으로 복수 형성되며,

인접하는 화소 전극끼리의 사이에, 또한, 상기 전극 부재부만으로 이루어지는 배향 제어부가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서,

상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 위치하는 기판과 대향하는 기판측에는,

관찰측으로부터 입사되는 광을 반사하는 반사층이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서,

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 투명 전극이고,

상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중, 관찰측에 대한 배면측에 형성되는 광원으로부터의 광을 투과시켜 표시를 행하는 액정 표시 장치.
제15항에 있어서,

상기 1화소 영역 내에는, 외광을 반사하는 반사 영역과, 광원광을 투과하는 투과 영역이 형성되어 있는 액정 표시 장치.