KR100723555B1 - 반투과형 액정 표시 장치, 및 수직 배향형 액정 표시 장치및 그 제조 방법 - Google Patents

반투과형 액정 표시 장치, 및 수직 배향형 액정 표시 장치및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

제1 전극을 구비하는 제1 기판과 제2 전극을 구비하는 제2 기판 사이에, 수직 배향형의 액정층이 봉입되고, 각 화소 영역은, 반사 영역과 투과 영역을 갖고, 액정층에의 입사광의 위상차를 제어하는 해당 액정층의 두께(갭) d가, 반사 영역에서의 갭 dr을 투과 영역에서의 갭 dt보다 작게 하는 갭 조정부를 제1 기판측 또는 제2 기판측에 구비한다. 또한, 화소 영역 내에는 액정의 배향을 1 화소 영역 내에서 분할하는 배향 제어부(500)가 제1 기판측 또는 제2 기판측 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 형성되어 있다. 또한, R, G, B에서 이 갭을 변경시켜 최적화하는 것도 가능하다.
갭, 기판, 배향 제어부, 액정층의 두께, 반사 영역

Description

반투과형 액정 표시 장치, 및 수직 배향형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법{SEMI-TRANSPARENT TYPE LIQUID DISPLAY DEVICE, AND VERTICAL ORIENTATION TYPE LIQUID DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 배향형 반투과 LCD의 개략 단면 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 제1 실시예에 따른 수직 배향형 반투과 LCD의 다른 개략 단면 구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보다 구체적인 반투과 LCD의 개략 단면 구성을 도시하는 도면.
도 4는 도 3의 A-A'선을 따라 취한 위치에서의 반투과형 LCD의 개략 단면 구성을 도시하는 도면.
도 5는 도 3의 B-B'선을 따라 취한 위치에서의 반투과형 LCD의 개략 단면 구성을 도시하는 도면.
도 6은 도 3에 도시하는 반투과 LCD의 화소 전극 및 이것에 접속되는 TFT의 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 7은 본 실시예에 따른 도 3과 보다 상이한 반투과 LCD의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 8은 도 7의 C-C'선을 따라 취한 위치에서의 반투과형 LCD의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 9는 도 3에 도시하는 반투과형 LCD의 변형예에 따른 개략 평면 구성을 도시하는 도면.
도 10은 도 3에 도시하는 반투과형 LCD의 다른 변형예에 따른 개략 평면 구성을 도시하는 도면.
도 11은 본 제1 실시예에 따른 수직 배향형 반투과 LCD의 인가 전압에 대한 투과율 특성의 셀 구조와의 관계를 도시하는 도면.
도 12는 본 제1 실시예에 따른 수직 배향형 반투과 LCD의 인가 전압에 대한 투과율 특성의 파장 의존성을 도시하는 도면.
도 13은 본 제1 실시예에 따른 수직 배향형 반투과 LCD에서 셀 갭을 R, G, B에서 조정했을 때의 인가 전압에 대한 투과율 특성의 파장 의존성을 도시하는 도면.
도 14는 본 제1 실시예에 따른 수직 배향형 반투과 LCD의 색도의 인가 전압에 대한 의존성을 나타내는 색도 좌표를 도시하는 도면.
도 15는 본 제1 실시예에 따른 수직 배향형 반투과 LCD에서 셀 갭을 R, G, B에서 조정했을 때 색도의 인가 전압에 대한 의존성을 나타내는 색도 좌표를 도시하는 도면.
도 16은 본 제2 실시예에 따른 수직 배향형 액정 표시 장치의 단면도.
도 17a, 도 17b, 도 17c는 RGB의 화소마다의 V-T 특성과 셀 갭과의 관계를 도시하는 도면.
도 18은 본 제3 실시예에 따른 수직 배향형 액정 표시 장치의 단면도.
도 19a, 도 19b, 도 19c는 RGB의 화소마다의 V-T 특성과 셀 갭과의 관계를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 제1 기판
200 : 화소 전극
210 : 투과 영역
220 : 반사 영역
300 : 제2 기판
400 : 액정층
510 : 돌기부
<특허 문헌1>일본 특개평11-101992호 공보
<특허 문헌2>일본 특개2003-255399호 공보
본 발명은, 각 화소에 반사 영역과 투과 영역의 양쪽이 형성된 반투과형의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(이하 LCD라고 함)는 박형이고 저소비 전력이라고 하는 특성을 갖고, 현재, 컴퓨터 모니터나, 휴대 정보 기기 등의 모니터로서 널리 이용되고 있다. 이러한 LCD는, 한 쌍의 기판 사이에 액정이 봉입되고, 각각의 기판에 형성되어 전극 사이에 위치하는 액정의 배향을 제어함으로써 표시를 행하는 것으로, CRT(음극선관) 디스플레이나, 일렉트로루미네센스(이하, EL) 디스플레이 등과 상이하며, 원리상 스스로 발광하지 않으므로, 관찰자에 대하여 화상을 표시하는데 광원을 필요로 한다.
따라서, 투과형 LCD에서는, 각 기판에 형성하는 전극으로서 투명 전극을 채용하여, 액정 표시 패널의 후방이나 측방에 광원을 배치하고, 이 광원광의 투과량을 액정 패널에 의해 제어함으로써 주위가 어두어도 밝은 표시를 행할 수 있다. 그러나, 항상 광원을 점등시켜 표시를 행하기 때문에, 광원에 의한 전력 소비를 피할 수 없다는 것이나, 또한 한낮의 야외와 같이 외광이 매우 강한 환경 하에서는, 충분한 콘트라스트를 확보할 수 없다고 하는 특성이 있다.
한편, 반사형 LCD에서는, 태양이나 실내등 등의 외광을 광원으로서 채용하여, 액정 패널에 입사하는 이들 주위광을, 비관찰면측의 기판에 형성한 반사 전극에 의해 반사한다. 그리고, 액정층에 입사하고 반사 전극에 의해 반사된 광의 액정 패널로부터의 사출광량을 화소마다 제어함으로써 표시를 행한다. 이와 같이 반사형 LCD는, 광원으로서 외광을 채용하기 때문에, 투과형 LCD와 달리 광원에 의한 전력 소비가 없어 매우 저소비 전력이고, 또한 옥외 등 주위가 밝으면 충분한 콘트라스트를 얻을 수 있지만, 반대로 외광이 없으면 표시가 보이지 않는다고 하는 특 성이 있다.
따라서, 최근, 옥외에서도 보기 편하고, 또한 어두운 곳에서도 관찰이 가능한 디스플레이로서, 예를 들면 일본 특평11-101992호 공보나 일본 특개2003-255399호 공보 등에 기재되어 있듯이 반사 기능과 광투과 기능의 양쪽을 구비한 반투과형 LCD가 제안되어, 주목받고 있다. 이 반투과형 LCD에서는, 1 화소 영역 내에 투과 영역과 반사 영역을 형성함으로써 투과 기능과 반사 기능의 양립을 도모하고 있다.
이와 같이 옥외에서의 시인성과, 어두운 상황 하에서의 시인성을 양립할 수 있기 때문에, 예를 들면 휴대형의 정보 기기 등의 디스플레이로서 상기 반투과형 LCD를 채용하는 것은 매우 유용하다.
그러나, 이 휴대형 정보 기기 등에서, 상정되는 관찰 상황이 다양하며, 다양한 관찰 상황(특히 여러 관찰 각도)에서도 고품질의 표시를 행하기 위해서는, 시야각을 확대하는 것이 필요하게 된다.
또한, 반투과형 LCD에서는, 1 화소 내를 투과 영역과 반사 영역으로 나누어 반투과성을 실현하기 위해, 1 화소당에서의 투과 특성, 반사 특성은, 투과형 LCD보다 낮게 되고, 또한 반사형 LCD보다 낮게 되기 때문에, 각각의 표시 영역(투과 영역, 반사 영역)에서의 표시 품질을 높이기 위해서는, 어떠한 영역에서도 한층 높은 콘트라스트를 실현하는 것이 필요하게 된다.
그러나, 반투과형 LCD에서는, 아직 투과 구조와 반사 기구를 양립시키기 위한 구성의 개량에 머물러 있으며, 시야각의 확대나 콘트라스트의 향상 등, 표시 품 질의 향상을 위한 시도는 아직 행해지고 있지 않다.
본 발명은, 반투과형 LCD, 컬러 LCD에서 높은 표시 품질을 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 반투과형 LCD를 실현할 수 있고, 이하와 같은 특징을 구비한다.
즉, 복수의 화소를 구비하고, 제1 전극을 구비하는 제1 기판과 제2 전극을 구비하는 제2 기판 사이에, 수직 배향형의 액정층이 봉입된 액정 표시 장치로서, 각 화소 영역은, 반사 영역과 투과 영역을 갖고, 상기 반사 영역에서는, 상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측 중 적어도 한쪽에, 액정층에의 입사광의 위상차를 제어하는 해당 액정층의 두께로 규정되는 갭이, 상기 반사 영역에서의 상기 갭을 상기 투과 영역에서의 상기 갭보다도 작게 되도록 하기 위한 갭 조정부를 갖고, 또한 상기 화소 영역 내에는, 액정의 배향 방향을 1 화소 영역 내에서 분할하기 위한 배향 제어부를, 상기 제1 기판측 또는 제2 기판측 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 갖는다.
이와 같이, 반투과형 LCD에서, 수직 배향형의 액정층을 채용함으로써, 예를 들면 잘 알려진 TN(Twisted Nematic) 액정 등과 비교하여 그 응답성을 높이고, 또한 고 콘트라스트의 표시를 실현할 수 있다. 또한, 수직 배향형의 액정에서는, 프리틸트를 부여한 후에 배향 제어가 이루어지는 상기 TN 액정 등에 비해, 액정의 배향을 기판 평면에 대하여 평행하거나 수직으로 제어하기 때문에, 원리적으로 시각 의존성이 낮고, TN 액정과 비교하여 그 시야각을 확대할 수 있다. 또한, 본 발명 에서는, 액정의 배향 방향을 1 화소 영역 내에서 분할하기 위한 배향 제어부를 1 화소 영역 내에 형성하고 있으므로, LCD를 다양한 각도로부터 관찰한 경우에도, 그 관찰 위치에서, 분할된 어느 한 영역이 그 최적의 시야각의 범위 내에 들어갈 가능성이 높아져, 1 화소의 시야각을 한층 확대하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 주위가 어둡든, 밝든, 고속이면서 광시야각이며, 또한 콘트라스트비가 높은 표시를 실현할 수 있다.
또한, 단순하게 계산해도, 입사광이 2회 통과하는 반사 영역과, 1회만 통과하는 투과 영역에서는 액정층 내에서의 토탈 광로 길이가 상이하지만, 갭 조정부를 1 화소 영역 내에 형성함으로써, 반사 영역과 투과 영역에서, 각각 최적의 액정층의 두께(셀 갭)를 얻을 수 있다. 따라서, 반사 영역에서도, 투과 영역에서도 착색 등이 없고, 또한 최적의 반사율, 투과율을 실현할 수 있으며, 밝으면서 색 재현성이 좋은 표시가 가능하게 된다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 반투과형 LCD에서, 상기 배향 제어부는, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 형성된 전극 부재부를 구비한다.
혹은, 상기 배향 제어부는, 상기 제1 기판측 또는 제2 기판측 중 어느 한쪽 또는 양쪽으로부터 상기 액정층을 향하여 돌출된 돌기부를 구비한다. 또한, 1 화소 영역 내에서, 이 배향 제어부로서, 전극 부재부 또는 돌기부의 양쪽이 형성되어 있어도 된다.
상기 반투과형 LCD에서, 상기 화소 영역 내에서의 상기 갭 조정부의 단부면 이, 또한 상기 배향 제어부로서 기능해도 된다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 반투과형 LCD에서, 상기 화소 영역 내에서의 상기 배향 제어부에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과, 상기 배향 제어부의 기판 평면에의 투영선과 교차하는 투영선을 갖는 다른 배향 제어부에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과의 각도차가 90도 미만이다.
90도 미만으로 함으로써, 배향 제어부에 의해 분할된 1 영역 내의 부정(不定)의 위치에 디스클리네이션 라인(배향 방향이 상이한 영역의 경계)이 발생하여 표시에 불균일을 발생시키는 등의 문제를 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 형태에서는, 상기 반투과형 LCD에서, 상기 복수의 화소는, 적색용, 녹색용, 청색용의 화소를 포함하고, 각 화소의 투과 영역 또는 반사 영역 중 어느 한쪽 또는 양쪽에서, 상기 적색용, 녹색용, 청색용 화소 중 적어도 하나가 다른색의 화소의 갭과 상이하다.
적색, 녹색, 청색의 각 화소에서는, 상이한 색(R, G, B), 즉 상이한 파장의 광의 투과율을 액정층에 의해 제어하게 된다. 따라서, 투과시키는 파장에 따라 최적의 갭(액정층의 두께)은 상이한 경우가 있다. 그와 같은 경우에, R, G, B의 화소 중, 다른 상이한 색의 화소와 그 갭을 변경함으로써, 파장 의존성이 적은 색재현성이 우수한 풀컬러 LCD를 얻는 것이 용이하게 된다. 또한 파장 의존성을 저감시킬 수 있으므로, 각 화소의 구동 조건을 동일하게 할 수 있으며, 구동 회로측의 처리 부담을 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 비투과형 LCD에서, 상기 제1 기판 및 제2 기판에는, 4분의 1 파장판 및 2분의 1 파장판이 각각 형성되어 있다.
이와 같이 4분의 1 파장판 및 2분의 1 파장판의 양쪽을 형성하고, 이들을 직선편광판과 조합하는데, 이것을 예를 들면 광파장 대역 원편광판으로서 이용함으로써, 파장이 상이한 R, G, B 광 중 어느 하나에 대해서도 보다 확실하게 수직 배향 액정층에 대하여 필요한 원편광을 얻을 수 있으며, LCD의 파장 의존성을 보다 저감시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 반투과형 LCD에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중, 광원에 근접 배치되는 기판과 대향하는 기판측에, 마이너스의 굴절율 이방성을 갖는 위상차판을 구비한다.
이와 같은 마이너스의 굴절율 이방성(광학 이방성)을 갖는 위상차판(네가티브 리터더)을 형성함으로써, 수직 배향형의 액정층(액정 셀)에 대한 광학 보상을 하는 것이 가능해지고, LCD의 시야각을 더 확대시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 반투과형 LCD에서, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 한쪽에는, 2축 위상차판이 형성되어 있다. 이러한 2축 위상차판을 채용함으로써, 예를 들면 상기 네가티브 리터더와, 상기 4분의 1 파장판 및 2분의 1 파장판의 기능을 이 1매의 위상차판으로 실현할 수 있으며, 얇고 또한 광손실을 최소한으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 반투과형 LCD에서, 상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 기판은, 화소마다 개별 패턴으로 형성되고, 제1 기판측에 복수 형성되고, 상기 복수의 제1 전극에는 각각 박막 트랜지스터가 접속되며, 상기 제2 기판 측에 형성된 상기 제2 기판은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되고, 상기 갭 조정부는, 상기 제2 기판측에 형성되어 있다.
갭 조정부를 제2 기판측에 형성하면, 제1 기판측에 박막 트랜지스터 등을 형성하는 경우에도, 제1 기판측은 각 화소 공통의 공정에서 형성할 수 있으며, 많은 구성을 구비하고, 토탈 제조 시간이 길어지는 제1 기판의 제조와 병행하여, 그 동안에 제1 기판과 비교하면 간이한 구성의 제2 기판측에 갭 조정부를 형성해 두면 되므로, 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서는, 복수의 화소를 구비하고, 제1 전극을 구비하는 제1 기판과 제2 기판을 구비하는 제2 기판 사이에, 수직 배향형의 액정이 봉입된 액정 표시 장치로서, 각 화소 영역은, 반사 영역과 투과 영역을 갖고, 상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측 중 적어도 한쪽에, 액정층에의 입사광의 위상차를 제어하는 상기 액정층의 두께로 규정되는 갭에 대하여, 상기 반사 영역에서의 상기 갭을 상기 투과 영역에서의 상기 갭보다도 작게 되도록 하기 위한 갭 조정부를 갖고, 상기 갭 조정층의 측면은, 그 갭 조정층의 형성 기판으로 갈수록 폭이 넓어지는 순 테이퍼 형상을 갖는다.
이와 같이 갭 조정부의 측면을 순 테이퍼 형상으로 함으로써, 이 측면에서의 액정의 배향 불균일을 방지하고, 또한 이 측면을 배향 제어용의 경사면으로서 이용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 반투과형 LCD에서 그 시야각의 확대, 콘트라스트, 응답 속도의 향상 등을 도모할 수 있으며, 표시 품질이 높은 LCD 를 실현할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서는, 적색, 녹색, 청색의 3원색을 표시하기 위한 R, G, B의 화소를 구비한 수직 배향형 액정 표시 장치에서, 상기 화소마다 화소 전극이 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향하여 배치되고, 공통 전극을 갖는 제2 기판과, 제2 기판 사이에 봉입된 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정과, 상기 제2 기판 상에, 상기 R, G, B의 각 화소에 대응하여 배치된 R 컬러 필터층, C 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층과, 상기 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 수직 배향막과, 상기 공통 전극 및 상기 R, G, B 컬러 필터층보다도 액정측에 형성된 제2 수직 배향막을 구비하고, 상기 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층의 두께를 각각 D-red, D-green, D-blue라고 하면, D-blue≥D-green>D-red를 만족시킨다.
본 발명의 다른 양태에서는, 적색, 녹색, 청색의 3원색을 표시하기 위한 R, G, B의 화소를 구비한 수직 배향형 액정 표시 장치에서, 상기 화소마다 화소 전극이 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향하여 배치되고, 공통 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 봉입된 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정과, 상기 제2 기판 상에, 상기 R, G, B의 각 화소에 대응하여 배치된 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층과, 상기 G 컬러 필터층 상 및 B 컬러 필터층 상에 선택적으로 형성된 갭층과, 상기 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 수직 배향막과, 상기 공통 전극 및 상기 R, G, B 컬러 필터층 및 상기 갭층보다도 액정측에 형성된 제2 수직 배향막을 갖는다.
이와 같은 관계나 구성을 채용함으로써, R, G, B를 표시하는 화소를 구비하 는 컬러의 수직 배향형 액정 표시 장치에서, R, G, B의 3원색 어느 것에 대해서도 저소비 전력으로, 착색이 없는 표시를 행할 수 있다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은, 본 실시예에 따른 반투과형 LCD로서, 반투과형 액티브 매트릭스 LCD를 이용한 경우의 개략 단면 구성을 도시하고 있다. 본 실시예에 따른 반투과 LCD는, 복수의 화소를 구비하고, 서로의 대향면측에 제1 전극(200), 제2 전극(320)이 형성된 제1 및 제2 기판을, 액정층(400)을 사이에 두고 접합하여 구성됨과 함께, 각 화소 영역 내에는 투과 영역(210)과 반사 영역(220)이 형성되어 있다.
액정층(400)으로서는 마이너스의 유전율 이방성을 구비한 수직 배향형의 액정이 채용되고, 또한 1 화소 영역 내를 복수의 배향 영역으로 분할하기 위한 배향 제어부(500)(배향 분할부)가 제2 기판측 또는 제1 기판에 형성되어 있다. 배향 제어부(500)는, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같은 본 액정층(400)을 향하여 돌출된 돌기부(510), 경사부(520)나, 도 1에서는, 화소 전극(200)의 간극으로 구성되는 전극 부재부 등으로 구성하고 있다(구체적인 내용은 후술함).
제1 및 제2 기판(100, 300)에는, 글래스 등의 투명 기판이 이용되고 있다. 제1 기판(100)측에는, 제1 전극으로서, 화소마다 개별 패턴의 IT0(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전성 금속 산화물이 이용된 화소 전극(200), 및 이 화소 전극(200)에 접속된 박막 트랜지스터 등의 스위치 소자가 형성되어 있다(도시 생략. 후술하는 도 5 참조). 화소 전극(200)을 피복하는 제1 기 판(100)의 전면에는 수직 배향형의 배향막(260)이 형성되어 있다. 이 배향막(260)에는, 예를 들면 폴리이미드 등이 이용되고, 본 실시예에서는, 러빙리스 타입을 채용하고 있으며, 액정의 초기 배향(전압 비인가 상태에서의 배향)을 막의 평면 방향에 대하여 수직으로 배향시킨다. 또, 도 5에 도시하는 바와 같은 구성에 의해(자세한 내용은 후술함), 하나의 화소 전극(200)의 형성 영역 내에, 상기 투명의 전극만으로 이루어지는 투과 영역(210)과, 상기 투명 전극과 적층 형성된 반사막 또는 반사 전극이 형성된 반사 영역(220)을 형성할 수 있다.
이러한 제1 기판(100)과, 액정층(400)을 사이에 두고 접합된 제2 기판(300)에는, 그 액정과의 대향면측에, 우선 R, G, B의 컬러 필터(330r, 330g, 330b)가 대응하는 소정 위치에 형성되어 있다. 또한, 각 컬러 필터(330r, 330g, 330b)의 간극(화소 영역의 간극)에는, 화소 사이에서의 광 누설을 방지하기 위한 차광층(여기서는 흑색 컬러 필터)(330BM)이 형성되어 있다.
컬러 필터(330r, 330g, 330b) 상에는, 각 화소의 반사 영역(220)에 대향하는 영역에서 그 액정층의 두께(셀 갭) dr을 투과 영역(210)에서의 액정층의 두께(셀 갭) dt보다 작은 원하는 값(dr<dt)으로 하기 위해, 광투과성 재료로 이루어지는 갭 조정부(340)가 형성되어 있다. 이 갭 조정부(340)의 두께는 입사광이 액정층(400)을 1회 통과하는 투과 영역(210)과, 2회 통과하는 반사 영역(220)에서, 각각 최적의 투과율, 반사율을 얻기 위해 요구되는 액정층의 두께 d가 상이한 경우에 대응하고 있다. 따라서, 예를 들면, 갭 조정부(340)를 형성하지 않은 투과 영역(210)에서 최적의 투과율이 얻어지도록 액정층의 두께 d를 구하고, 반사 영역(220)에서는, 원하는 두께의 갭 조정부(340)를 형성함으로써, 투과 영역(210)보다도 적은 액정층의 두께 d를 얻을 수 있다.
상기 갭 조정부(340)를 포함하는 제2 기판(300)의 전면을 피복하도록, 제2 전극으로서, 각 화소에 대하여 공통의 전극(공통 전극(320))이 형성되어 있다. 이 공통 전극(320)은, 상기 화소 전극(200)과 마찬가지로, ITO나 IZO 등의 투명 도전성 금속 산화물을 이용하여 형성할 수 있다.
본 실시예에서는, 이 공통 전극(320) 상에, 1 화소 영역 내에서 액정의 배향 방향을 분할하여 배향 방향이 상이한 영역을 복수 형성하는 배향 제어부(500)로서 돌기부(510)를 형성하고 있다. 이 돌기부(510)는, 액정층(400)을 향하여 돌기되어 있으며, 도전성이어도 되고, 절연성이어도 되지만, 여기서는 절연성의 예를 들면 아크릴계의 수지 등을 소망 패턴으로 형성하여 이용할 수 있다. 또한, 돌기부(510)는, 각 화소 영역 내의 투과 영역(210)에도, 반사 영역(220)에도 각각 형성되어 있다.
상기 돌기부(510) 및 공통 전극(320)을 피복하여, 제1 기판측과 마찬가지의 수직 배향형으로서, 또한 러빙리스 타입의 배향막(260)이 형성되어 있다. 전술한 바와 같이 배향막(260)은, 그 막 평면 방향에 대하여 수직인 방향으로 액정을 배향시키지만, 돌기부(510)를 피복하는 위치에서는, 돌기부(510)의 형상을 반영한 사면이 형성된다. 따라서, 돌기부(510)의 형성 위치에서는, 이들을 덮는 배향막(260)의 사면에 대하여, 액정이 수직인 방향으로 배향되는 것으로 되고, 이 돌기부(510)를 경계로 액정의 배향 방향이 분할된다. 또한, 본 실시예에서는, 제2 기판측에 형성된 상기 갭 조정부(340)의 측면을 테이퍼 형상으로 하여 경사지게 하고, 이 사면을 이어서 갭 조정부(340)의 상방을 피복하는 배향막(260)에도 사면을 형성하고 있다. 이 사면에서도, 액정이 사면에 수직인 방향으로 제어되고, 갭 조정부(340)의 사면도 배향 제어부(500)로서 기능하고 있다.
도 1에 도시하는 반투과형 LCD에서, 제1 기판(100)의 외측(광원(600)측)에는 직선편광판(제1 편광판)(112), λ/4 위상차판 및 λ/2 위상차판의 조합으로 이루어지는 광파장 대역 λ/4판(제1 위상차판)(111)이 형성되고, 이 직선편광판(112)과 위상차판(111)으로 광파장 대역 원편광판(110)이 구성되어 있다.
제2 기판(300)의 외측(관찰측)에는, 광학 보상판으로서 마이너스의 굴절율 이방성을 갖는 위상차판(310)이 형성되고, 또한 λ/4 위상판 및 λ/2 위상판의 조합으로 이루어지는 광파장 영역 λ/4판(제2 위상차판)(111)과, 직선편광판(제2 편광판)(112)이 형성되고, 제1 기판측과 마찬가지로, 이 직선편광판(112)과 위상차판(111)으로 광대역 원편광판(110)이 구성되어 있다. 여기서, 이들의 광학 부재의 배치 관계는 일례로서, 도 1의 하부에 도시한 바와 같이 제1 편광판의 축은 45°로 배치되고, 제1 λ/4판의 지상축은 90°, 제2 λ/4판의 지상축은 180°, 제2 편광판의 축은 135°로 배치되어 있다.
광원(600)으로부터 사출되어 제1 기판(100)측의 직선편광판(112)을 투과시킨 해당 편광판(112)의 편광축을 따른 방향의 직선편광은, 제1 λ/4판(111)에서 그 위상차가 λ/4 어긋남으로써 원편광으로 된다. 여기서, 본 실시예에서는, 적어도 파장이 상이한 R, G, B의 모든 성분에 대해서도 확실하게 원편광으로서, 액정 셀에서 의 광의 이용 효율(투과율)을 높이기 위해, λ/4 위상판과 λ/2 위상판의 양쪽을 이용하여 광파장 대역 λ/4 위상판(111)으로 하고 있다. 얻어진 원편광은 투과 영역(210)에서 화소 전극(210)을 투과하여 액정층(400)에 입사된다.
본 실시예에 따른 반투과형 LCD에서는, 액정층(400)에는, 전술한 바와 같이, 마이너스의 유전율 이방성(Δε<0)을 갖는 수직 배향형 액정을 이용하고 있으며, 또한 수직 배향형의 배향막(260)을 이용하고 있다.
따라서, 전압 비인가 상태에서는, 배향막(260)의 평면 방향으로 수직인 방향으로 각각 배향하고, 인가 전압이 커짐에 따라, 액정의 장축 방향이 화소 전극(200)과 공통 전극(320) 사이에 형성되는 전계에 직교(기판의 평면 방향으로 평행)하도록 기운다. 액정층(400)에 전압이 인가되어 있지 않은 경우에는, 액정층(400)에서 편광 상태가 변화되지 않고, 원편광 상태에서 제2 기판(300)에 도달하여, 제2 λ/4판(111)에서 원편광이 해소되어, 직선편광으로 된다. 이 때 제2 λ/4판(111)으로부터의 직선편광의 방향과 직교하도록 제2 편광판(112)이 배치되어 있으므로, 이 직선편광은 제1 편광판(112)과 직교 방향의 투과축(편광축)의 제2 편광판(112)을 투과할 수 없으므로, 표시는 흑색으로 된다.
액정층(400)에 전압이 인가되면 입사된 원편광에 대하여 액정층(400)이 위상차를 발생시키고, 예를 들면 반대 방향의 원편광이나, 타원편광, 직선편광으로 되어, 얻어진 광에 대하여 제2 λ/4판(111)에서 또한 λ/4 위상이 어긋나게 됨으로써, 직선편광(제2 편광판의 투과율과 평행), 타원편광이나 원편광으로 되고, 이들의 편광은 제2 편광판(112)의 편광축을 따른 성분을 가지고 있으며, 그 성분에 따 른 양의 광이 이 제2 편광판(112)으로부터 관찰측 쪽으로 사출되어, 표시(백색 또는 중간조)로서 인식된다.
또한, 위상차판(310)은, 네가티브 리터더이고, LCD를 비스듬하게 봤을 때의 광학 특성을 향상시켜, 시야각을 향상시키는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 이 네가티브 리터더(310)와 상기 λ/4판(111) 대신에, 이들 양쪽의 기능을 구비한 1매의 2축 위상차판을 채용해도 되며, 이것에 의해 LCD의 박형화 및 투과율의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
본 실시예에서는, 전술한 바와 같이 갭 조정부(340)에 의해, 광의 투과율을 실질적으로 제어하는 액정층(400)의 두께(셀 갭) d를, 투과 영역(210)과 반사 영역(220)에서 상이한 원하는 갭으로 하고 있다. 이것은 투과 영역(210)에서는 LCD의 배면측(도 1의 예에서는 제1 기판(100)측)에 형성되는 광원(600)으로부터 액정층(400)을 투과하여 제2 기판(300)측으로부터 외부에 사출되는 광량(투과율)을 제어함으로써 표시가 행해지고, 반사 영역(220)에서는 LCD의 관찰측으로부터 액정층(400)에 입사한 광을 화소 전극(200)의 형성 영역 내에 형성된 반사막 등에 의해 반사시키고, 다시 액정층(400)을 투과하여 제2 기판측으로부터 관찰측에 사출하는 광량(LCD의 반사율)을 제어함으로써 표시가 행하여져, 광의 액정층의 투과 횟수가 상이한 것이 큰 원인이다. 즉, 반사 영역(220)에서는, 광이 액정층(400)을 2회 통과하므로, 그 셀 갭 dr은, 투과 영역(210)의 셀 갭 dt보다도 작게 할 필요가 있다. 본 실시예에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 원하는 두께의 갭 조정부(340)를 각 영역의 반사 영역(220)에만 형성함으로써, 상기 dr<dt를 달성하고 있다. 갭 조정 부(340)는, 광투과성으로서 원하는 두께로 형성할 수 있으면 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면 평탄화 절연층 등으로서도 이용되는 아크릴계의 수지 등을 채용할 수 있다.
갭 조정부(340)의 측면은, 전술한 바와 같이 배향 제어부(500)의 일부(경사부(520))로서 이용하는 경우, 적어도 그 테이퍼각은 기판 평면에 대하여 90도 미만으로 하는 것이 필요하다. 테이퍼각이 90도 이상에서는, 액정의 배향이 이 갭 조정부(340)의 측면에서 불균일해지고, 또한 갭 조정부(340) 상에 형성하는 공통 전극(320)이나 배향막(260)의 피복이 불충분하게 되기 때문이다. 또한 갭 조정부(340)의 측면은, 표시 자체에는 기여하지 않으므로, 테이퍼각이 너무 작으면, 갭 조정부(340)의 면적이 커지고, 화소의 개구율, 특히 한층 더 휘도 향상이 요망되고 있는 반사 영역의 개구차를 저하시킨다. 이 때문에, 갭 조정부(340)의 측면의 테이퍼각은, 상층의 공통 전극(320)이나 배향막(260)의 피복성을 저하시키지 않고, 액정의 배향 분할이 가능하고, 또한 개구율의 저하가 작은 각도로 하는 것이 적합하다. 구체적으로 설명하면 30도∼80도의 범위가 바람직하다.
경사부(520)가 이러한 범위의 테이퍼각을 가진 갭 조정부(340)로서, 예를 들면 감광제를 함유하는 상기 아크릴 수지가 이용 가능하다. 그리고, 갭 조정 재료로서 아크릴 수지에 부가되는 중합 개시제, 광 중합성 모노머의 함유량을, 제조 조건이나 노광 장치 특성 등에 맞게 조정함으로써 임의의 순 테이퍼각으로 할 수 있다. 이와 같이 함유 재료를 조정하는 것 외에, 갭 조정부(340)의 측면을 순 테이퍼로 하기 위해서는, 일례로서, 주위에 존재하는 산소에 의한 광중합 억제 효과나, 노광 시의 광의 회절에 의한 패턴의 확대, 수지 베이킹에 의한 멜트 플로우 등을 단독 또는 조합함으로써 원하는 각도의 순 테이퍼를 형성할 수 있다.
광 중합 억제 효과는, 갭 조정부(340)의 표면 부근에서는 분위기 내의 산소에 의해 얻어지고, 반대로, 표면으로부터 먼 기판측에서는 산소가 적으므로 억지되지 않고 중합에 의한 경화가 진행되기 때문에, 평탄화 절연층(38)의 표면측이 현상 시에 제거되기 쉬우므로, 위로 갈수록 폭이 좁은 순 테이퍼로 된다.
노광 시의 광의 회절은, 노광 장치에도 의하지만, 예를 들면 프록시미티 노광 장치 등에서, 이 회절이 큰 것을 이용하여 갭 조정부(340)에 의해 갭 조정부 형성 영역과 제거 영역에서 테이퍼를 형성한다.
멜트 플로우에서는, 현상 종료 후, 예를 들면 80℃∼180℃의 온도에서 1∼20min(일례로서, 120℃, 8min)으로 베이킹함으로써 갭 조정부(340)의 상면 및 측면을 용해시키고, 표면의 평활화와 함께, 측표면이 용해되어 재료 자체가 갖는 표면 장력에 의존한 형상 변화에 의해 순 테이퍼를 형성한다.
여기서 갭 조정부 등에 이용되는 유기 재료로서, 노광 광원의 g선(436㎚), h선(405㎚), i선(249㎚) 등에 감도를 나타내는 재료가 알려져 있으며, i선에 감도를 갖는 유기 재료는 테이퍼각이 90도 이상(역 테이퍼)으로 되는 것이 많다. 본 실시예에서는, 거기에서, g선, h선에 감도를 갖고, 순 테이퍼로 되기 쉬운 아크릴계 수지를 갭 조정부의 재료로서 채용하고 있다.
1 화소 영역 내에서 투과 영역(210)과 반사 영역(220)에서 액정층의 두께 d를 바꿈과 함께, 본 실시예에서는, 각각 파장이 상이한 R, G, B용의 화소에 의해, 그 액정층의 두께 d를 바꾸고 있다(단, LCD의 특성에 따라서는 R, G, B에서 공통된 갭으로 해도 됨). 도 1의 예에서는, R, G, B 모든 갭 d를 제2 기판(300)측에 각각 형성하는 R, G, B의 컬러 필터(330r, 330g, 330b)의 두께를 각각 바꿈으로써 실현하고 있다. 컬러 필터의 두께를 바꾸는 구성에 한하지 않고, 상기 갭 조정부(340)를 투과 영역(210)에서도 형성하고, R, G, B마다 투과 영역(210)도 반사 영역(220)도 이 갭 조정부(340)의 두께를 바꾸어도 된다. 또한, R, G, B의 모두에서 상호 액정층의 두께 d가 상이하도록 하지 않아도, LCD의 특성에 따라, 예를 들면 G용과 B용은 동일한 액정층의 두께로 하고, R용만 다른 2색과 상이한 두께로 해도 되며, B용만 d를 바꾸어도 된다.
도 2는, R, G, B용의 화소에서 상이한 갭으로 하기 위한 또 다른 구성을 도시하고 있다(도 2에서 도 1과 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략함). 도 2에 도시하는 구성에서는, 제2 기판측에서 R, G, B의 갭을 바꾸는 것이 아니라, 제1 기판(100)측에서, 화소 전극(200)의 하층에 형성되는 평탄화 절연막(38)의 두께를 R, G, B에서 조정한다. 평탄화 절연막(38)의 두께를 바꾸는 방법으로서는, 예를 들면 감광 재료를 포함하는 평탄화 절연 재료를, 목적으로 하는 두께에 따른 개구량의 단일 또는 복수매의 하프 감광 마스크를 이용하여 노광시킴으로써, 특별한 공정의 추가없이, R, G, B의 화소마다 상이한 두께의 평탄화 절연막(38)을 형성할 수 있다. 또한, 도 2에서는, 반사 영역에서 평탄화 절연막(38)의 표면에 요철을 형성하고 있다. 이 평탄화 절연막(38)의 양면의 요철은, 반사 영역에서 평탄화 절연막(38) 상에 형성되는 반사층(44)에 이어지게 할 수 있으며, 반사층(44)의 표면에 요 철을 형성하여 액정층에의 입사광을 산란시켜, 반사 영역에서의 표시 품질을 향상시키고 있다. 그리고, 평탄화 절연막(38)의 반사 영역에서의 이 요철과, 화소 전극(200)과 TFT를 접속하기 위해 평탄화 절연막(38)을 관통시켜 형성되는 컨택트 홀에 대해서도, 상기 R, G, B에서 평탄화 절연막(38)을 상이한 두께로 하기 위한 하프 노광을 이용하여, 공정의 추가없이 함께 형성할 수 있다.
이어서, 본 실시예에 따른 반투과형 LCD의 각 화소의 보다 구체적인 구조에 대해 설명한다. 도 3은, 본 실시예에 따른 반투과형 LCD의 개략 평면 구성의 일례이고, 도 4는 도 3의 A-A'선을 따라 자른 개략 단면 구조이고, 도 5는, 도 3의 B-B'선을 따라 자른 개략 단면 구조이며, 도 6은 도 3의 화소 전극(200) 및 이것에 접속된 박막 트랜지스터 등의 보다 구체적인 구성을 도시하고 있다.
도 3에 도시하는 평면 구성에서, 화소마다 개별 패턴의 화소 전극(200)은, 화면의 수직 주사 방향(도 3에서의 상하 방향)으로 가늘고 긴 육각형의 패턴을 갖고, 길이 방향에서의 2개의 상변을 포함하는 도 3에서 사선으로 둘러싸인 사각형(도 3에서는 마름모형 또는 정사각형)의 영역에는, 도 6에 도시한 바와 같이 반사막이 선택적으로 형성되고, 반사 영역(220)이 형성되어 있다. 그리고, 육각형의 화소 전극(200)의 남은 대략 화살깃 형상의 영역이 투과 영역(210)으로 되어 있다.
반사 영역(220)에는, 도 4로부터도 이해할 수 있듯이 액정층의 두께(셀 갭) dr을 투과 영역(210)에서의 갭 dt보다도 작게 하기 위해 갭 조정부(340)가 제2 기판(300) 상에 형성되어 있고, 도 4의 예에서는, 공통 전극(320) 상에 형성되어 있다.
이 갭 조정부(340)의 화소 내의 단부는, 상기 육각형의 화소 전극(200)의 2개의 상변과 거의 선대칭으로 되는 사각형의 반사 영역(220)의 하측의 2변을 따른 위치에 배치되어 있다. 또한, 사각형의 반사 영역(220)의 수평 주사 방향(도 4에서의 좌우 방향)에서 대향하는 정점 사이를 연결하여 해당 반사 영역(220)을 수평 주사 방향으로 상하로 분할하도록, 제2 기판(300)(구체적으로 설명하면, 도 4에서는 갭 조정부(340)) 상에는, 단면이 삼각형인 돌기부(510r)가 형성되어 있다.
또한, 도 4에서는 생략되어 있지만, 돌기부(510) 및 갭 조정부(340)를 포함하는 제2 기판(300)의 전면은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 수직 배향막(260)으로 피복되어 있다. 물론, 제1 기판(100)측의 화소 전극(200)을 포함하는 전면측에도 도 1, 도 2와 마찬가지로 수직 배향막(260)이 형성되어 있다. 따라서, 화소 전극(200)과 공통 전극(320) 사이에 전압이 인가되어 있지 않은 상태에서는, 액정의 장축 방향(액정 디렉터)(410)이 수직 배향막(260)의 평면 방향에 대하여 수직으로 배향된다. 따라서, 제2 기판(300)측에서는, 돌기부(510) 및 갭 조정부(340)의 사면 상에서는, 이들의 사면을 이어 액정과의 대향면측에 형성되는 배향막(260)의 사면에 대하여, 액정 디렉터(410)가 수직으로 배향된다. 따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 반사 영역(220)을 상하로 분단하는 위치의 돌기부(510r)를 경계로 액정의 배향 방각(배향 방위)이 서로 180°상이한 영역이 형성되어 있다.
이어서, 화살깃 형상의 투과 영역(210)에서는, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 수직 주사 방향으로 가늘고 긴 육각형의 화소 전극(200)을 수직 주사 방향을 따라 좌우(수평 주사 방향)로 등분되는 위치(살깃의 심에 상당하는 부분)에서, 제2 기판(300)측, 구체적으로 설명하면 공통 전극(320) 상에, 단면 삼각형의 돌기부(510t)를 형성하고 있다. 도 5에서도 도 4와 마찬가지로 생략하고 있지만, 제2 기판(300)측 및 제1 기판(100)측 중 어떤 것에서도, 액정과의 접촉면에는 도 1 및 도 2에 도시하는 수직 배향막(260)이 형성되어 있고, 투과 영역(210)에서도 제2 기판(300)에 형성된 돌기부(510t)를 경계로, 액정 디렉터(410)의 배향 방향(배향 방위)이, 상호 180°상이한 방향으로 분할되어 있다.
또한, 본 실시예에서는, 배향 제어부(500)로서, 상기 돌기나 사면뿐 아니라, 전극 부재 영역(530)도 이용하고 있으며, 도 3∼도 5의 예에서는, 제1 기판(100)측에 복수 배치되는 화소 전극(200)의 상호 간극 부분을 배향 제어를 위한 전극 부재부(530)로서 이용하고 있다. 전극 부재부(530)에 의한 배향 분할은, 화소 전극(200)과 공통 전극(320) 사이에 전압을 인가하기 시작했을 때의 약전계의 기울기를 이용하고 있다. 이 약전계 하에서는, 도 4 및 도 5에 점선으로 나타낸 전기력선은 전극 부재부의 단부, 즉 전극의 단으로부터, 전극 부재부의 중앙으로 갈수록 넓어지도록 비스듬하게 기운다. 그리고, 마이너스의 유전율 이방성을 가진 액정의 단축이, 이 경사의 전기력선을 따르도록 배향해 가므로, 액정에의 인가 전압의 상승에 추종하여 액정 분자가 초기의 수직 배향 상태로부터 기울어지는 방각이 경사 전계에 의해 규정된다.
도 3에 도시한 바와 같은 육각형의 화소 전극(200)에서는, 그 화소 전극(200)의 단부, 즉 적어도 6변의 전극 부재부(530)를 구비한다. 따라서, 본 액정 디렉터(410)는, 상기 돌기부(510)(510r, 510t) 및 경사부(520)와, 화소 전극(200) 의 주위의 전극 부재부(530)의 작용에 의해, 1 화소 영역 내에서, 반사 영역(220)에서 적어도 2개 배향 영역, 투과 영역(210)에서, 상기 반사 영역(220)의 2 영역 모두 상이한 배향 방위의 2개의 배향 영역, 즉 합계 4개의 상호 상이한 배향 방향을 갖는 영역이 형성되어 있다.
또한, 보다 정확하게 설명하면, 액정 디렉터(410)는, 상기 돌기부(510)의 연장 방향 및 전극(전극 부재부)의 엣지의 연장 방향에 대하여, 그 평면 성분(배향 방각)이 직교하도록 제어된다. 따라서, 상기 4개의 배향 영역에 대해서도, 그 1 영역 내에서 액정의 배향 방각은 완전하게는 동일하지 않다. 예를 들면, 도 3에서, 투과 영역(210)의 수직 주사 방향에서의 중앙 위치에서는, 해당 수직 주사 방향을 따라 연장되는 돌기부(510t) 및 화소 전극(200)의 엣지에 대하여, 액정 디렉터(410)는 수직 방향으로 배향된다. 그러나, 투과 영역(210)의 예를 들면 반사 영역(220)과의 경계에서는, 갭 조정부(340)에 의한 경사(돌기부)(520)와, 투과 영역(210)의 돌기부(510t)가 90도보다 큰 각도로 교차하고 있으며, 이 교차 부근의 액정의 배향 방각은 돌기부(510)의 연장 방향으로 직교하는 방향으로부터, 갭 조정부(340)에 의한 경사부(520)에 근접함에 따라, 이 경사부(520)의 연장 방향으로 직교하는 방향으로 변화한다. 그러나, 1 배향 영역 내에서는, 후술하는 바와 같이, 액정의 배향 방각의 위치에 의한 변화 정도(또는 최대 각도)가 작아지도록 배향 제어부(500)의 연장 방향을 설정함으로써, 1 배향 영역 내의 부정의 위치에, 액정의 배향 각도가 상이한 영역의 경계(디스클리네이션 라인)가 발생하는 것을 방지하고 있다.
이하, 본 실시예에 따르는 이러한 배향 제어부(500)의 연장 방향 및 액정의 배향 방각과의 1 화소 영역 내의 각 위치에서의 관계를 설명한다.
투과 영역(210)의 돌기부(510t)에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과, 이 돌기부(510t)와 교차하는 갭 조정부(340)의 경사부(520)에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과의 각도차는, 액정 분자는 장축 방향에서의 상하의 특성차가 없으므로, 90도보다 작고, 도 3의 예에서는, 돌기부(510)와 갭 조정부(340)에 의한 경사부(520)와의 교차 각도가 약 135도인 것에 비하여, 액정의 배향 방각의 차는 45도이다. 또한, 여기서 돌기부(510t)와 갭 조정부(340)가 교차한다고 설명하고 있지만, 물리적으로는 교차하고 있지 않은 경우도 있으며, 본 명세서에서, 교차한다는 것은, 각각의 연장선이 교차하거나, 또는 각각이 상이한 기판에 형성되어 있는 경우에는, 각각의 연장선의 동일한 기판 평면에의 투영선이 교차한다고 하는 의미이다.
또한, 갭 조정부(340)에 의한 경사부(520)와 투과 영역(210)의 화소 전극(200)의 변과의 교차 각도(단, 실제로는 경사부(520) 및 화소 전극(200)은 동일 기판 상에 형성되어 있지 않기 때문에, 이 경우, 각각 동일 기판 평면에의 투영선에서의 교차 각도임)는, 도 3의 예에서는, 약 45도이다. 경사부(520)에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과, 화소 전극(200)의 엣지에 의해 제어되는 액정의 배향 방각의 각도는, 역시 90도 이하인데, 여기서는 45도보다도 작은 각도이다.
투과 영역(210)의 하단 부근에서의 돌기부(510t)와 화소 전극(200)의 엣지와의 기판 평면에의 투영선 상에서의 교차 각도는, 여기서는 45도이며, 이 교차 부근에서의 액정의 배향 방각의 차는 상기 동일한 액정 분자에 상하의 특성차가 없으므 로, 90도보다 작은데, 여기서는 45도 이하이다.
투과 영역(210)에는, 또한 화소 전극(200)의 변끼리 교차하는 영역이 있다. 도 3의 예에서는, 수직 주사 방향을 따라 연장되는 변과, 이 수직 주사 방향을 따르는 변을 향하여 상기 돌기부(510)와 교차하는 정점으로부터 연장되는 변이 해당되고, 양변의 교차 각도는 90도보다 큰데, 여기서는 135도이다. 그리고, 이 교차부에서의 액정의 배향 각도의 차는, 역시 액정 분자의 상하의 특성차가 없기 때문에, 여기서도 90도보다 작은, 45도로 되어 있다.
마찬가지로, 반사 영역(220)에서도, 배향 제어부(500)의 기판 평면에의 투영선(연장선을 포함함)이 다른 배향 제어부(500)의 동일 기판 평면에의 투영선(연장선을 포함함)과 교차하는 영역에서, 액정의 배향 방각의 차가 90도보다 작게 되도록 배향 제어부(500)가 형성되어 있다. 즉, 우선, 반사 영역(220) 내의 배향 방향을 상하로 분할하는 돌기부(510r)와, 화소 전극(200)의 단부에서 교차하는 갭 조정부(340)에 의한 경사부(520)가, 90도보다 작은 각도로 교차하고, 이 교차 영역에서의 액정의 배향 방각의 각도차는 90도보다 작은 45도 이하로 제어되고 있다.
이 돌기부(510r)와 반사 영역(220)의 화소 전극(200)의 엣지와의 교차 각도(기판 평면에의 투영선의 교차 각도)도 마찬가지로 90도보다 작고, 이들의 교차부의 액정의 배향 방각의 각도차도 상기와 마찬가지로 90도보다 작은 45도 이하로 제어되고 있다.
이상과 같이, 배향 제어부(500)의 기판 평면 상에의 투과선끼리 교차하는 경우에, 이들의 배향 제어부(500)에 의해 제어되는 액정의 배향 방각의 차가 90도 미 만으로 되도록 배향 제어부(500)(돌기부(510), 경사부(520), 전극 부재부(도 3의 예에서는 화소 전극(200)의 형상(530))를 결정한다. 이에 의해, 배향 제어부(500)에 의해 분할된 1 영역 내의 부정의 위치에 디스클리네이션 라인이 발생하는 것이 확실하게 방지되고 있다.
또한, 반사 영역(220)의 화소 전극(200)의 변끼리 교차하는 위치(도 3에서는 화소 전극(200)의 수직 주사 방향의 최상부에 있는 정점 부근) 및, 갭 조정부(340)에 의한 경사부(520)끼리의 교차부(V자 또는 부근)에서는, 도 3의 예에서는 교차 각도는 모두 90도로 되어 있다. 물론, 이 교차 각도가 90도보다 작거나, 90도보다 크게 하면 상기 관점으로부터 보다 바람직하지만, 투과 영역(210)과 비교하여 마름모 형상의 반사 영역(220)의 면적 자체가 작기 때문에, 부정 위치에서의 디스클리네이션 라인의 발생이 방지되고 있다.
반사 영역(220) 내의 액정은, 돌기부(510r), 경사부(420) 및 화소 전극(200)의 변에 의한 배향 제어를 보다 강하게 받기 때문에, 상기 반사 영역(220)의 전극(200)의 변의 교점과 갭 조정부(340)에 의한 경사부(520)의 교점을 연결하는 마름모형 반사 영역(220)의 사선 상에서는 물리적인 배향 제어부(500)가 존재하지 않는다. 그러나, 근접하는 배향 제어부(500)로부터 동일하게 제어를 받고, 또한 돌기부(510r)의 연장 방향에 대하여 수직 방향으로 제어되는 액정과의 연속체성 양쪽의 영향에 의해, 이 위치에서의 액정 디렉터(410)의 평면 성분은, 도 3에 도시한 바와 같이 수직 주사 방향을 따른 방향으로 되기 때문이다. 그리고, 이 위치로부터 화소 전극의 수평 주사 방향에서의 단부에 근접함에 따라, 액정은, 화소 전극(200)의 변(530) 및 갭 조정부(340)의 사면(520)의 연장 방향과, 또한 상기 돌기부(510r)의 영향을 받아, 이들의 연장 방향으로 직교하는 방향으로부터 조금 어긋난 방각(90도 미만으로, 도 3의 예에서는 45도보다도 작음)을 향하도록 제어된다. 따라서, 반사 영역(220) 내에서도 부정의 위치에 디스클리네이션 라인이 발생하는 것이 방지되고 있다.
이어서, 도 6을 참조하여, 화소 전극(200) 및 이 화소 전극에 접속되는 박막 트랜지스터 TFT의 구성 및 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 전술한 바와 같이 각 화소에 박막 트랜지스터를 구비하는 소위 액티브 매트릭스형 LCD로서, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 기판(100)측에 형성된 화소 전극(200)과 기판(100) 사이에 이 박막 트랜지스터 TFT를 형성하고 있다. 또 1 화소 영역 내에 가능한 한 효율적으로 투과 영역(210) 및 반사 영역(220)을 배치하고, 특히 투과 영역(210)에서의 개구율을 저하시키지 않는다고 하는 목적으로부터, 투과형 LCD라도 통상적으로 차광 영역에 형성하는 TFT는, 이것을 형성해도 개구율에 영향을 미치지 않는 반사 영역(220)에 배치되어 있다.
본 실시예에서, TFT로서는, 톱 게이트형을 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 것은 아니며, 보텀 게이트형이어도 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 실시예에서는 인 등의 n 도전형 불순물을 도 핑하여, n-ch형의 TFT를 채용하고 있다.
TFT의 능동층(20)은 게이트 절연막(30)에 피복되고, 게이트 절연막(30) 상에 Cr나 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 불속물이 도핑되지 않는 채널 영역(20c)이 형성된다. 이어서, 이 TFT(110) 전체를 피복하여 층간 절연막(34)이 형성되고, 이 층간 절연막(34)에 컨택트 홀을 형성한 후, 전극 재료가 형성되고, 이 컨택트 홀을 통하여, 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 실시예에서는, 드레인 전극(36)은 각 TFT(110)에 표시 내용에 따른 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인을 겸용하고 있다. 한편, 소스 전극(40)은, 후술한 바와 같이 화소 전극인 제1 전극(200)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. 이어서, 이 평탄화 절연막(38)의 소스 전극(40)의 형성 영역에 컨택트홀을 형성하고, 이 컨택트홀에 접속용 금속층(42)을 형성하고, 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)과의 접속은 양호한 오 믹 컨택트로 된다. 또한, 소스 전극(40)은, 생략하는 것도 가능하며, 이 경우, 금속층(42)은 TFT(110)의 실리콘 능동층(20)과 접하는 것으로 되지만, Mo 등의 금속은, 이러한 반도체 재료 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 전극(200)과 TFT와의 컨택트를 방해하지 않도록, TFT의 소스 영역 부근(금속층(42)의 형성 영역)으로부터 에칭 제거되고, 또한 동시에 투과 영역(210)에 잔존하지 않도록 에칭 제거되고, 상기 도 3에 도시한 바와 같은 외형이 마름모형 패턴의 반사층(44)이 각 화소의 반사 영역(220)에 형성된다. 또한, TFT(특히 채널 영역(20c))에 광이 조사되어 누설 전류가 발생하는 것을 방지하고, 또한 반사 가능한 영역(즉 표시 영역)을 가능한 한 넓히기 위해, 본 실시예에서는, 반사층(44)은, 도 1과 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 갖고, 또한 에칭액에 대하여 충분한 내성을 갖는다. 따라서, 금속층(42) 상의 반사층(44)을 에칭 제거한 후에도 이 금속층(42)은 완전하게는 제거되지 않고 컨택트홀 내에 잔존될 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 발생한다. 그러나, 본 실시예와 같이 금속층(42)을 형성함 으로써, 반사층(44)의 패터닝에 견디어, 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, 전술한 바와 같이 Al 등으로 이루어지는 반사층(44)의 표면은, 이 때 절연성의 자연 산화막에 의해 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 독립되고, 또한 1 화소 영역 내에서는 반사 영역과 투과 영역에서 공통되며, 또한 예를 들면 상기 도 3에 도시한 바와 같이 가늘고 긴 육각형의 형상으로 패터닝되어, 이것에 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 기판측이 완성된다. 후에는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 R, G, B의 컬러 필터, 공통 전극(320), 갭 조정부(340) 및 돌기부(510)(510r, 510t), 그리고, 이들을 피복하여 배향막(260)까지 형성한 제2 기판(300)과, 해당 제1 기판(100)을 일정한 간격 떨어뜨려 기판의 주변 부분에서 접합하고, 기판 사이에 액정을 봉입함으로써 LCD를 얻는다.
또한, 도 1 및 도 2의 예에서는 제2 기판(300)측에 형성하는 공통 전극(320)은, 갭 조정부(340)보다도 상층에 형성되고, 이 공통 전극(320)의 원하는 위치에 돌기부(510)를 형성하고 있다. 이것에 대하여, 도 4에 도시한 바와 같이, 공통 전 극(320)은, 도 4에 도시한 바와 같이 갭 조정부(340)보다도 아래(실제로는 제2 기판(300) 상에 형성된 컬러 필터와 갭 조정부(340) 사이)에 형성해도 된다. 갭 조정부(340)가 매우 두꺼운 경우에는, 도 4에 도시한 바와 같이 갭 조정부(340) 아래에 공통 전극(320)을 형성하면, 액정층(410)에 대하여 인가되는 실효 전압이 낮게 되지만, 충분히 높은 전압을 공통 전극(320)과 화소 전극(200) 사이에 인가하는 경우나, 갭 조정부(340)가 너무 두껍지 않은 경우에는, 도 4와 같은 구성을 채용해도 된다.
이어서, 본 실시예에 따른 반투과형 LCD의 각 화소의 구조의 다른 예에 대하여 설명한다. 도 7은, 이 다른 예에 따른 반투과형 LCD의 개략 평면 구성이고, 도 8은 도 7의 C-C'선을 따라 자른 개략 단면 구조이다. 또한, 도 7의 D-D'를 따라 자른 개략 단면 구조는, 전술한 도 5에 도시하는 개략 단면 구조와 동일이다.
전술한 도 3에 도시하는 구조와 서로 다른 점은, 우선, 화소 전극(240)의 형상이 도 7의 예에서는 직사각형이고, 또한 투과 영역(210) 및 반사 영역(220)의 각각 사각형의 영역 내에서, 그 사각형의 사변에 상당하는 위치에 배향 제어부(500)로서 대략 X자 형상의 돌기부(510t, 510r)가 형성되어 있는 것이다. 이러한 배향 제어부(500)에 의해, 투과 영역(210) 및 반사 영역(220) 내에는, 각 돌기부(510t, 510r)를 경계로 하여 각각 액정의 배향 방각이 상이한 4개의 영역이 형성되고, 시야각의 확대를 한층 더 도모할 수 있다.
또한, 1 화소 영역 내의 투과 영역(210)의 경계에는, 전술된 바와 같이 제2 기판(300)측에는 갭 조정부(340)에 의한 사면부(520)에 의한 배향 제어부(500)가 구성됨과 함께, 이 경사부(520)와 나란히, 수평 주사 방향으로 연장하는 전극 부재부(530)(슬릿 : 창(530s))(530)가 화소 전극(200)에 형성되어 있다. 따라서, 투과 영역(210)과 반사 영역(220)의 경계 영역에서는, 제2 전극측에서 갭 조정부(340)의 사면(경사부(520))에 의해 액정의 초기 배향이 그 사면에 수직인 방향으로 제어됨과 함께, 제1 기판측에서는, 전극 부재부(530s)에서 도 8에 도시한 바와 같이 약전계의 기울기에 의해, 액정의 배향이 그 부재부(530s)를 경계로 상이한 방각으로 제어된다. 따라서, 투과 영역(210)과 반사 영역(220)과의 경계 부근에서의 액정의 배향 분할이 보다 확실하게 행해진다.
이상과 같이, 화소 전극(200)의 엣지, 상기 돌기부(510) 및 전극 부재부(530s) 등으로 이루어지는 배향 제어부(500)의 개개의 패턴 및 배향 분할수도 상기 도 3에 도시하는 양태와는 상이하지만, 도 7에 도시하는 양태에서도, 임의의 배향 제어부(500)에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과, 이 배향 제어부(500)의 기판 평면 상으로의 투영선과 교차하는 투영선을 갖는 다른 배향 제어부(500)에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과의 각도차가 어떤 교점에서도 90도 미만으로 되어 있다. 따라서, 분할된 각 배향 영역 내에서 부정의 위치에 디스클리네이션 라인이 발생하는 것이 확실하게 방지되고 있다. 또한, 상기 도 3 및 이 도 7에 도시한 바와 같은 배향 제어부(500)의 패턴을 채용함으로써, 최소한의 배향 제어부(500)의 형성에 의해 최대한의 배향 분할수 및 확실한 배향 분할을 가능하게 하고 있다. 본 실시예에서 채용하고 있는 수직 배향형 액정에서는, 전압 비인가 상태, 즉 수직 배향 상태에서 흑색이 표시되기 때문에, 화소 전극(200)의 간극뿐만 아니라, 다른 배향 제어부(500)(돌기부(510), 경사부(520) 및 슬릿(530s))에 대해서도, 그 바로 위의 위치에서는 공통 전극(320)과 화소 전극(200) 사이에 충분한 전압이 인가된 상태라도, 액정의 배향 상태는 수직 배향 상태로부터 거의 변화하지 않아, 표시에 기여하지 않는다. 따라서, 무용한 배향 제어부(500)의 위치는 LCD의 개구율을 저하시키게 된다. 그러나, 이상에 설명한 도 3이나 도 7과 같은 레이아웃으로 하면, 개구율의 저하를 최소한으로 억제하면서, 시야각의 확대와 표시 품질의 향상이 가능하게 된다.
도 9 및 도 10은, 상기 도 3에 도시한 구성의 다른 실시예를 도시하고 있다.
우선, 도 9에서는, 화소 전극(250) 전체가 화살깃 형상을 이루고 있으며, 그 중 반사 영역(220)의 형상, 구성은, 도 3과 동일하지만, 남은 투과 영역(210)의 패턴이 옆으로 배치된 북형 혹은 대략 모래 시계 형상, 혹은 M자가 상하 반대로 연결된 듯한 형상인 점이 상이하다. 이 돌기부(510t)의 평면 상에의 투영선과, 동일하게 평면 상에의 투영선이 교차하는 투과 영역(210)의 화소 전극(250)의 2변은, 모두 90도보다 큰 각도(여기서 135도)로 교차하고 있다. 전술한 바와 같이 액정 분자는 장축 방향에서 상하로 특성차가 없기 때문에, 이 교차 영역에서의 액정의 배향 방각의 각도차는, 역시 90도 미만으로 된다. 또한, 수직 주사 방향을 따라 연장되는 화소 전극(250)의 2변의 하단을 향하여, 각각 상기 돌기부(510t)와의 교차 위치로부터 연장되는 화소 전극(250)의 하부의 2변과, 해당 수직 주사 방향을 따라 자른 화소 전극(250)의 변과의 교차 각도는, 90도 미만이며, 이 영역에서 액정의 배향 방각의 최대차도 90도 미만으로 된다(도 9의 예에서는 45도보다도 작음). 따 라서, 투과 영역(210) 내의 2개의 배향 영역 내에서도 부정의 위치에 디스클리네이션 라인이 발생하는 것이 방지되고 있다.
도 10에서는, 화소 전극(252)의 형상이 화살깃 형상이고, 투과 영역(210)의 형상(살깃 형상) 및 구성은, 도 3과 동일하지만, 화살깃 형상의 화소 전극(252)의 남은 반사 영역(220)의 형상과, 이 영역 내의 액정의 배향을 분할하는 돌기부(510r)의 형성 위치가 상이하다. 즉, 도 10의 예에서는, 반사 영역(220)도 길이가 짧은 화살깃 형상이며, 반사 영역(220)과 투과 영역(210)과의 경계는, 갭 조정부(340)의 V자 형상의 경사부(520)에 의해 배향 분할되고, 이 V자 형상의 정점과, 반사 영역(220) 내의 화소 전극(252)의 마찬가지의 V자 형상의 정점을 연결하는 수직 주사 방향을 따른 선 상에서, 제2 기판측(갭 조정부 상)에 돌기부(510r)가 형성되고, 이 돌기부(510r)를 경계로 반사 영역(220)은 수평 주사 방향에서 좌우 2개의 배향 영역이 형성되어 있다. 이러한 구성에서도, 어느 한 배향 제어부(500)에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과, 이 배향 제어부(500)의 기판 평면에의 투영선과 교차하는 투영선을 갖는 다른 배향 제어부(500)에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과의 각도차가 90도 미만의 관계를 만족하고 있으며, 양호한 배향 분할이 행해지고 있다.
이어서, 본 실시예에 따른 수직 배향형 반투과 LCD의 구동 전압과 투과율 및 그 파장 의존성에 대하여 설명한다.
도 11은, 액정에의 인가 전압(V)과 투과율(임의 단위)의 관계를 도시하고 있으며, (del-n) d/wl···(i)로 표현되는 수직 배향 액정 셀의 광학 특성, 즉 셀의 구조를 바꾸었을 때의 인가 전압과 투과율의 관계이다. 또한, 도 11에서는, wl은 550㎚(녹색)으로 하였다. 상기 (i) 식에서, (del-n)은, 액정층의 복굴절(즉, 굴절율 이방성)(Δn)이고, d는, 액정층의 두께(셀 갭), wl은 입사광의 파장이다. 휴대용 기기 등, 예를 들면 휴대 전화기에 탑재되는 소형의 LCD 등에서는, 한층 더한 소비 전력의 저감, 구동 전압의 저하가 기대되고 있지만, 도 11로부터 이해할 수 있듯이, 예를 들면 상기 (i)의 값이 1.0인 셀에서는, 최대 투과율을 실현하기 위한 인가 전압은 3V 정도이면 되고, 또한 값을 크게 하여, 1.1, 1.2로 하면 인가 전압을 3V 미만으로 하는 것이 가능한 것을 알 수 있다. d의 값을 미세 조정함으로써 동일한 액정 재료, 동일 광원을 이용한 경우에도, 충분히 저전압 구동이 가능하고, d의 값은, 도 1, 도 2 등에서 도시한 바와 같이, 갭 조정부(340)나 컬러 필터(330) 또는 평탄화 절연층(38)의 두께로 조정할 수 있다.
또한, 식(i)에 「wl」 성분이 있기 때문에 이해할 수 있듯이, 본 실시예의 LCD에서 그 투과 특성은 파장 의존성이 있다. 도 12는, R, G, B의 각 화소에서 모두 액정층의 두께(셀 갭) d를 일정하게 한 경우의 인가 전압에 대한 투과율 특성이 R(630㎚), G(550㎚), B(460㎚) 광에 대하여 상위하다. 이것에 의해, 도 13은, 도 1에 도시한 바와 같이 R, G, B마다 예를 들면 컬러 필터(330r, 330g, 330b)(갭 조정부(340)의 두께로 조정해도 됨)의 두께를 바꿈으로써 셀 갭 d의 값을 조정한 LCD의 인가 전압과 투과율의 관계를 나타내고 있다. 도 13으로부터 알 수 있듯이, 셀 갭 d를 R, G, B에서 각각 원하는 값으로 함으로써, R, G, B 중 어느 한 광에 대해서도 대응하는 각 화소에서의 인가 전압에 대한 투과율 특성을 동일하게 구비할 수 있다. 따라서, 이러한 구성을 채용하면, 예를 들면 상기 도 11에 도시한 바와 같은 3V 미만의 인가 전압으로, 또한 R, G, B를 동일한 진폭의 표시 신호에 의해 구동하는 것이 분명한 사실이다.
또한, 도 14 및 도 15는, 색도(CIE의 X-Y 좌표)의 인가 전압 의존성을 도시하고 있다. 이 중 도 14는, 상기 도 12에 도시한 바와 같이 셀 갭을 R, G, B에서 동일하게 한 경우의 LCD에서, 액정에 인가하는 전압을 1.5V, 2.0V, 2.3V, 2.6V, 3.0V로 한 경우의 색도의 변화, 도 15는, 상기 도 13에 도시한 바와 같이 셀 갭을 R, G, B에서 각각 조정하여 인가 전압에 대한 투과율 변화의 색 의존성 중 LCD에서, 액정에의 인가 전압을 마찬가지로 1.5V, 2.0V, 2.3V, 2.6V, 3.0V로 한 경우의 색도의 변화이다. 도 14와 도 15의 비교로부터 이해할 수 있듯이, R, G, B에서 각각 셀 갭을 조정함으로써, 색도의 인가 전압 의존성, 즉 인가 전압을 바꾸었을 때의 색도의 어긋남을 개선할 수 있고, 여러가지 전압 범위 내에서 구동했을 때에도 색차가 작은 LCD를 실현할 수 있다.
[제2 실시예]
이어서 본 발명의 제2 실시예로서, 컬러 표시에서의 표시 품질의 향상을 도모하기 위한 양태에 대하여 설명한다. 이하, 수직 배향형 액정 표시 장치에서의 컬러 표시를 예로 설명한다.
수직 배향형 액정 표시 장치는, 광 시야각 특성과 고 콘트라스트 특성을 갖고 있고, 배향막의 러빙 처리도 불필요하다고 하는 이점을 갖고 있다.
이러한 수직 배향형 액정 표시 장치에서, 액정은 마이너스의 유전율 이방성 을 갖고 있으므로, 액정을 구성하는 액정 분자는 전계 방향과는 수직 방향을 향하는 성질을 가지고 있다. 이러한 액정 표시 장치에서는 액정의 초기 배향을 제어하는 배향막으로서 수직 배향막이 채용되고, 이 수직 배향막의 재료로서는, 예를 들면 폴리이미드나 폴리아미드 등의 유기계 재료 등이 이용된다. 수직 배향형 액정 표시 장치에서는, 액정에 인가되는 전계가 없을 때, 액정 분자는 수직 배향막에 의해, 수직 배향막이 형성된 기판의 법선 방향을 향하도록 제어되고 있다. 그리고, 화소 전극과 공통 전극의 사이에 전압을 인가하여 기판의 법선 방향의 전계를 발생시키면, 이들 전계에 삽입된 영역의 액정 분자는 전계와는 수직의 방향으로 기운다.
이에 의해, 액정 속을 전파하는 입사광의 위상이 변화한다. 액정 속을 전파하는 입사광의 위상 변화는, 액정을 사이에 끼우는 기판간의 거리(갭)를 d로 하고, 액정의 굴절율 분산을 Δn으로 하고, 광의 파장을 λ로 하면 Δnd/λ로 표현된다. 그리고, 액정을 통과한 광을 상기 기판에 접착된 편광판을 통과시킴으로써, 입사광의 투과율이 변화하여 원하는 액정 표시를 얻을 수 있다. 이 경우, 예를 들면, 전압 무인가 시에는 흑 표시가 행해지고, 전압 인가 시에는 임의의 일정한 전압(백 전압 Vwhite)으로 입사광의 투과율이 최대로 되도록 편광판이 설정된다.
이러한 수직 배향형 액정 표시 장치에서, 최근에는 RGB 3원색의 화소를 구비한, 풀컬러의 수직 배향형 액정 표시 장치의 개발도 진행되고 있다.
그러나, 풀컬러의 수직 배향형 액정 표시 장치에서는 RGB 3원색의 화소마다 상이한 색의 컬러 필터층을 통과한 광의 파장 λ는 화소마다 상이하기 때문에, 일 정한 전압으로 투과율이 최대로 되지 않는다. 즉, 도 17c에 도시한 바와 같이, RGB의 화소마다 V-T 특성(투과율 대 액정 인가 전압 특성)이 상이하게 된다. V-T 특성에서의 투과율 T는 액정 인가 전압 V의 증가와 함께 증가하고, 최대값을 초과하면 감소로 전환되기 때문에, 일반적으로는 RGB 중, 가장 저전압에서 투과율 T가 높아지는 B(청색)에 맞게, 액정 인가 전압 V로서 백 전압 Vwhite가 설정된다.
이 백 전압 white가 인가되었을 때, G(녹색)와 R(적색)은 이들 100%의 투과율에는 도달하지 않기 때문에, 백색이 청색을 띤 것으로 관찰된다는 문제가 발생한다. 따라서, R의 화소의 액정 인가 전압(구동 전압)을 높여 그러한 착색의 문제를 개선하는 것도 생각할 수 있지만, 그러면 액정 표시 장치의 소비 전력이 증대한다고 하는 문제가 발생한다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직 배향형 액정 표시 장치의 단면도이다. 또한, 전술한 제1 실시예(특히 도 1)와 공통되는 구성에는 동일 부호를 붙이고, 설명은 간략화한다. 본 제2 실시예에서는, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, RGB 3원색의 표시용으로서 각각 할당된 각 화소 내에, 투과 영역과 반사 영역을 구비하고, 주위가 밝은 환경에서도 어두운 환경에서도 표시를 보기 편하게 한 반투과형 LCD를 예로서 설명하지만, RGB 3원색의 화소를 구비한 투과형 LCD나 반사형 LCD에도 적용할 수 있다.
제1 글래스 기판(100) 상에는 RGB 3원색의 각 원소 내에 액정 구동용 TFT(20)가 각각 형성되어 있다. 이들 액정 구동용 TFT(20)를 피복하여 층간 절연막(또한 그 위에 평탄화 절연층을 형성하면 더 바람직함)(34)이 형성되고, 이 층간 절연막(34) 상의 각 화소 영역 내에, 화소 전극(200)이 형성되어 있다. 화소 전극(200)은 투과 영역에서는 ITO로 이루어지는 투명 전극(210)으로 형성되고, 반사 영역에서는 알루미늄과 같이 반사 특성이 우수한 재료로 이루어지는 반사 전극(220)이 형성되어 있다.
B 화소에서, 반사 전극(220(b))은, 층간 절연막(34)에 형성된 컨택트홀을 통하여 액정 구동용 TFT(20)의 소스 또는 드레인에 접속되고, 반사 전극(220)은 투명 전극(210)과 접촉하여 이것과 전기적으로 접속되어 있다. 마찬가지로, G 화소에서도, R 화소에서도, 각각, 반사 전극(220)은, 층간 절연막(34)에 형성된 컨택트홀을 통하여 액정 구동용 TFT(20)의 소스 또는 드레인에 접속되고, 반사 전극(220)은 투명 전극(210)과 접촉하여 이것과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 반사 전극(220)과 투명 전극(210)과의 직접적인 컨택트가 곤란한 경우에는, 전술한 도 6에서 설명한 바와 같이, 반사 전극(220)은 실제로는 TFT(20)로부터 절연하여, 반사 전극(220)을 직접 피복하여 투명 도전성 금속 산화물로 이루어지는 투명 전극(210)을 1 화소 영역 전체에 형성하고, 투명 전극(210)을 컨택트홀을 통하여 TFT(20)와 접속하는 것이 적합하다.
각 화소의 투명 전극(210), 반사 전극(220)을 피복하여, 예를 들면 폴리이미드나 폴리아미드 등의 유기계 재료로 이루어지는 제1 수직 배향막(262)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제1 글래스 기판(100)과 대향하여 제2 글래스 기판(300)이 기판(100)과 평행하게 배치되어 있다. 제2 글래스 기판(300)의 제1 글래스 기판(100) 과 대향하는 면에는, RGB 3원색의 각 화소에 대응하여, 제2 기판(300)측으로부터 또는 도 1에 도시한 바와 같은 제1 기판(100)측에 배치되는 광원으로부터, 또는 제2 기판(300)측의 외광으로 이루어지는 광원으로부터 액정층(400)에 입사되어 제2 글래스 기판(200)을 향하여 진행되는 광을 필터링하고, 청색의 광을 투과시키는 B 컬러 필터층(332g)과, 녹색의 광을 투과시키는 G 컬러 필터층(332g)과, 적색의 광을 투과시키는 R 컬러 필터층(332r)이 형성되어 있다.
그리고, 각 화소의 각 반사 영역에서, B 컬러 필터층(332g) 상의 반사 영역에 대응하는 영역에는 감광성 수지로 이루어지는 돌기부(340g), G 컬러 필터층(332g) 상의 반사 영역에 대응하는 영역에는 감광성 수지로 이루어지는 돌기부(212)가 형성되고, R 컬러 필터층(332r) 상의 반사 영역에 대응하는 영역에는 감광성 수지로 이루어지는 돌기부(340b)가 형성되어 있다. 이들 돌기부(340)(340g, 340g, 340r)는 제1 실시예에서도 설명한 반사 영역과 투과 영역에서, 요구되는 셀 갭을 조정하기 위한 갭 조정층(갭 조정용 돌기부)으로서, 이 갭 조정층(340)을 선택적으로 반사 영역에 형성함으로써, 반사 영역에서의 제1 글래스 기판(100)과 제2 글래스 기판(300)의 대향 거리(갭)를 투과 영역보다도 작게 하고, 반사 특성(반사 영역에서의 표시 특성)을 양호하게 하고 있다. 또한, 이 예에서는, R, G, B의 각 화소에서 돌기부(340)의 두께는 공통으로 되어 있다.
또한, 돌기부(340)가 각각 형성된 B 컬러 필터층(332b), G 컬러 필터층(332g) 및 R 컬러 필터층(332r)을 피복하여, ITO로 이루어지는 투명한 공통 전극(320)이 형성되고, 또한 이 공통 전극(320)을 피복하여, 예를 들면 폴리이미드나 폴리아미드 등의 유기계 재료로 이루어지는 제2 수직 배향막(264)이 형성되어 있다. 그리고, 제1 글래스 기판(100)과 제2 글래스 기판(300) 사이의 공간에는, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정(400)이 봉입되어 있다.
또한, 제1 글래스 기판(100)의 이면(광이 사출되는 면)에는 위상차판으로서 λ/4판(111), 편광판(112)이 접착되어 있다. 마찬가지로, 제2 글래스 기판(200)의 이면(광이 사출되는 면)에는 위상차판으로서 λ/4판(111), 편광판(122)이 접착되어 있다. 이에 의해, 화소 전극 및 공통 전극(214)의 전압 설정에 의해, 액정(400)에 전압이 인가되지 않을 때에는, 액정층(400)에의 입사광이 제2 글래스 기판(300)측으로부터 외부에 사출되지 않고 흑 표시가 행하여지고, 액정층(400)에 전압이 인가될 때에는, 그 전압에 따라 제2 글래스 기판(300)측으로부터 외부에 사출되는 광, 즉 액정층에 있어서의 투과율이 증가하도록 설정되어 있다.
본 제2 실시예에서는, B, G, R 각 컬러 필터층(332b, 332g, 332r)의 두께의 설정에 특징이 있다. B 컬러 필터층(332b)의 두께를 D-blue로 하고, G 컬러 필터층(332g)의 두께를 D-green으로 하고, R 컬러 필터층(332r)의 두께를 D-red로 하면,
D-blue≥D-green>D-red의 관계식이 성립되도록 하고 있다. RGB의 각 화소의 투과 영역에서의 갭(기판에 삽입된 액정의 두께)은, 이 각 컬러 필터층의 두께의 대소 관계와는 반대의 관계로 된다. 즉, B 화소의 투명 영역에서의 갭을 G-blue(T)로 하고, G 화소의 투명 영역에서의 갭을 G-green(T)으로 하고, R 화소의 투명 영역에서의 갭을 G-red(T)로 하면,
G-red(T)>G-green(T)≥G-blue(T)라고 하는 관계로 된다. 이와 같이, B 컬러 필터층(201), G 컬러 필터층(202), R 컬러 필터층(203)의 두께를 상이하게 설정하여 화소마다의 갭(셀 갭이라고도 함)을 상이하게 함으로써, RGB의 화소마다의 V-T 특성을 균일화할 수 있다.
이어서, RGB의 화소마다의 V-T 특성에 대하여, 도 2에 도시한 실험 결과에 기초하여 설명한다. 도 17a∼도 17c에서, 횡축은 액정(300)에 인가되는 전압이고, 종축은 입사광의 투과율이다.
우선, 도 17c에 도시한 바와 같이, D-blue=D-green=D-red의 경우(모든 컬러필터층의 두께가 동일한 경우)에는, RGB 마다 V-T 특성은 크게 상이하지만, 도 17a에 도시한 바와 같이, D-blue>D-green>D-red의 설정으로 하면, B, R 화소의 V-T 특성은 G 화소의 V-T 특성에 근접한다. 그리고, B 컬러 필터층(332b), G 컬러 필터층(332g), R 컬러 필터층(332r)의 두께의 설정에 의해, RGB의 각 갭을, G-red(T)=4.8㎛, G-green(T)=4.0㎛, G-blue(T)=3.3㎛로 설정함으로써, RGB의 V-T 특성을 거의 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 적당한 백 전압 Vwhite를 선택함으로써(예를 들면, 투과율이 최대로 되는 전압 v), 저전압 구동으로, 착색이 없는 표시가 얻어진다.
또한, 도 17b에 도시한 바와 같이, D-blue=D-green>D-red의 설정으로 하면, B, G 화소의 V-T 특성은 도 17c와 동일하지만, R 화소의 V-T 특성은, G 화소의 V-T 특성에 근접한다. 이에 의해, 도 17c의 V-T 특성에 비하여 R 화소에 대하여 보다 낮은 전압 V에 의해 높은 투과율이 얻어지므로, 그 만큼, 착색의 문제를 개선할 수 있다.
한편, 반사 영역에 대해서는, RGB의 화소마다 갭 조정층(돌기부)(340r, 340g, 340b)이 형성되어 있지만, 전술한 B, G, R의 각 필러 필터층(332b, 332g, 332r)은 투과 영역 및 반사 영역의 양쪽에 존재하고 있다. 따라서, 이들 컬러 필터층(332b, 332g, 332r)의 두께를 상기한 바와 같이 각각 설정함으로써, 반사 형역에서의 갭의 대소 관계도 투과 영역의 관계와 마찬가지의 관계로 된다. 즉, 반사 영역에서의 B 화소의 갭을 G-blue(R)로 하고, G 화소의 갭을 G-green(R)로 하고, R 화소의 갭을 G-red(R)로 하면, 돌기부(211, 212, 213)의 높이가 동일한 경우,
G-red(R)>G-green(R)≥G-blue(R)라고 하는 관계로 된다. 따라서, 본 제2 실시예에 따르면, RGB의 각 화소의 V-R 특성(반사율 대 액정 인가 전압 특성)도, 보다 균일하게 되므로, 마찬가지로, 저전압 구동으로, 착색이 없는 표시가 얻어진다.
이어서, 상기 R, G, B의 각 컬러 필터층(332r, 332g, 332b)의 형성 방법에 대하여 설명한다. 각 컬러 필터층은 기본적으로는 그 색의 안료를 포함한 감광성 수지를 제2 글래스 기판(300) 상에 스핀 코팅하고, 노광 및 현상을 실시함으로써 소정의 영역에 남도록 패터닝하면 된다. 그러나, 본 제2 실시예에서는, 각 컬러 필터층의 두께가 모두 동일하지 않으므로, 두꺼운 컬러 필터층, 예를 들면, B 컬러 필터층(332b)을 먼저 형성하면, 제2 글래스 기판(300)의 표면의 요철이 커지고, 다른 컬러 필터, 예를 들면 R 컬러 필터층(332r)의 형성이 어렵게 된다.
따라서, 우선 가장 얇은 R 컬러 필터층(332r)을 형성하고, 그 후, G 컬러 필터층(332g), B 컬러 필터층(332b)의 순서로 형성해 가는 것이 제조 공정을 용이하 게 하는 데에 있어서 바람직하다. 또 B 컬러 필터층(332b)과 G 컬러 필터층(332g)의 두께가 동일한 경우에는, 이 두께가 동일한 2종류의 컬러 필터층은 어느 쪽을 먼저 형성해도 상관없다.
[제3 실시예]
이어서, 본 발명의 제3 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직 배향형 액정 표시 장치의 개략 단면 구조를 도시한다. 또한, 상기 제2 실시예와 공통되는 구성에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
본 제3 실시예에서는, R, G, B의 각 화소에서, 각각 갭 G를 최적의 상이한 두께로 하기 위해, 제2 글래스 기판(300)측에 형성되는 R, G, B의 컬러 필터층(330r, 330g, 330b)과, 투과 영역과 반사 영역과의 갭차를 조정하기 위한 돌기부(340)(340r, 340g, 340b)와는 별도로 R, G, B용의 갭차를 조정하기 위한 조정층(갭층)(350)을 구비한다. 구체적으로 설명하면, 셀 갭 G가, R 화소 영역보다도 작은 것이 요구되는 B, G 화소 영역에서, 조정층(350)으로서, 각각 감광성 수지층(350b, 350g)을 B 컬러 필터층(330b) 상, G 컬러 필터층(330g) 상에 선택적으로 형성하고 있다. 여기서 B 컬러 필터층(330b) 상의 감광성 수지(350b)의 두께를 t1, G 컬러 필터층(330g) 상의 감광성 수지(250g)의 두께를 t2로 한다. 또한, B 화소의 투과 영역에서의 갭(기판에 삽입된 액정의 두께)을 G-blue(T)로 하면, t1≥t2로 설정된다. G 화소의 투과 영역에서의 갭을 G-green(T)로 하고, R 화소의 투과 영역에서의 갭을 G-red(T)로 하면,
G-red(T)>G-green(T)≥G-blue(T)라고 하는 관계로 된다.
또한, 본 제3 실시예에서는, 도 18에 도시한 바와 같이 각 컬러 필터층(330r, 330g, 330b)의 두께를 각각 동일하게 하고, 돌기부(340r, 340g, 340b)의 두께에 대해서도 각각 동일하게 한 경우, t1=t2일 때에는, 셀 갭은 G-green=G-blue를 만족시킨다.
이와 같이, 감광성 수지층(350)을 필요한 색의 영역에 선택적으로 형성하여, 화소마다의 갭(셀 갭이라고도 함)을 R, G, B에서 각각 상이한 최적의 값으로 함으로써, RGB의 화소마다의 V-T 특성을 균일화할 수 있다.
이어서, RGB의 화소마다의 V-T 특성에 대하여, 도 19a∼도 19c에 도시하는 실험 결과에 기초하여 설명한다. 도 19a∼도 19c에서, 횡축은 액정(400)에 인가되는 전압이고, 종축은 입사광의 투과율이다.
우선, 도 19c에 도시한 바와 같이, G-red(T)=G-green(T)=G-blue(T)의 경우(감광성 수지층(250g, 250b)을 형성하지 않는 경우)에는, RGB마다 V-T 특성은 크게 상이하다. 이것에 대하여, 도 19a에 도시한 바와 같이,
G-red(T)>G-green(T)>G-blue(T)의 설정으로 하면, B, R 화소의 V-T 특성은, G 화소의 V-T 특성에 근접한다(보정이 없는 경우의 R, G, B의 각 특성은, 각각 도 19a에서 ( )에 도시함). 보다 구체적으로 설명하면, RGB의 각 갭을, G-red=4.8㎛, G-green=40㎛, G-blue=3.3㎛로 설정함으로써, RGB의 V-T 특성을 거의 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 적당한 백 전압 Vwhite를 선택함으로써(예를 들면, 투과율이 최대로 되는 전압 V), 저전압 구동으로, 착색이 없는 표시가 얻어진다.
또한, 도 19b에 도시한 바와 같이,
G-red(T)>G-green(T)=G-blue(T)의 설정으로 하면, B, G 화소의 V-T 특성은 도 19c와 동일하지만, R 화소의 V-T 특성은, G 화소의 V-T 특성에 근접한다. 이에 의해, 도 19c의 V-T 특성에 비하여, R 화소에 대하여 보다 낮은 전압 V에서 높은 투과율이 얻어지므로, 그 만큼, 착색의 문제를 개선할 수 있다.
한편, 반사 영역에 대해서는, RGB의 화소마다 돌기부(340)가 형성되어 있지만, 이 돌기부(340)의 두께를 R, G, B에서 동일하게 설정하고 있으므로, 반사 영역에서의 갭의 대소 관계는 투과 영역의 상기한 바와 같은 관계와 마찬가지의 관계로 된다. 즉, 반사 영역에서의 B 화소의 갭을 G-blue(R)로 하고, G 화소의 갭을 G-green(R)로 하고, R 화소의 갭을 G-red(R)로 하면,
G-red(R)>G-green(R)≥G-blue(R)라고 하는 관계로 된다.
따라서, 본 제3 실시예에 따라서도, RGB의 각 화소의 V-R 특성(반사율 대 액정 인가 전압 특성)도 보다 균일하게 되므로, 마찬가지로, 저전압 구동으로, 착색이 없는 표시가 얻어진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 반투과형 LCD에서 그 시야각의 확대, 콘트라스트, 응답 속도의 향상 등을 도모할 수 있으며, 표시 품질이 높은 LCD를 실현할 수 있다.

Claims (46)

  1. 복수의 화소를 구비하고, 제1 전극을 구비하는 제1 기판과 제2 전극을 구비하는 제2 기판 사이에, 수직 배향형의 액정이 봉입된 반투과형 액정 표시 장치로서,
    각 화소 영역은, 반사 영역과 투과 영역을 갖고,
    상기 반사 영역에서는, 상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측 중 적어도 한쪽에, 액정층에 입사된 광의 위상차를 제어하는 상기 액정층의 두께로 규정되는 갭이, 상기 반사 영역에서의 상기 갭을 상기 투과 영역에서의 상기 갭보다도 작게 되도록 하기 위한 갭 조정부를 갖고,
    또한, 상기 화소 영역 내에는, 액정의 배향 방향을 1 화소 영역 내에서 분할하기 위한 배향 제어부를 가지며,
    상기 배향 제어부는, 상기 갭 조정부가 형성된 기판 측에 형성되는 반투과형 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배향 제어부는, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 형성된 전극 부재부를 구비하는 반투과형 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배향 제어부는, 상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측 중 어느 한쪽 또는 양쪽으로부터 상기 액정층을 향하여 돌출된 돌기부를 구비하는 반투과형 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배향 제어부는, 상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측 중 어느 한쪽 또는 양쪽으로부터 상기 액정층을 향하여 돌출된 돌기부를 구비하는 반투과형 액정 표시 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 영역 내에서의 상기 갭 조정부의 단부면은 상기 배향 제어부로서 기능하는 반투과형 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소는, 적색용, 녹색용, 청색용의 화소를 포함하고, 각 화소의 투과 영역에서의 상기 갭은, 상기 적색용, 녹색용, 청색용의 화소 중 적어도 하나가 다른 색의 화소의 갭과 상이한 반투과형 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소는, 적색용, 녹색용, 청색용의 화소를 포함하고, 각 화소의 반사 영역에서의 상기 갭은, 상기 적색용, 녹색용, 청색용의 화소 중 적어도 하나 가 다른 색의 화소의 갭과 상이한 반투과형 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액정층은, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 반투과형 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에는, 4분의 1 파장판 및 2분의 1 파장판이 각각 형성되어 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중, 광원에 근접 배치되는 기판과 대향하는 기판측에, 마이너스의 굴절율 이방성을 갖는 위상차판을 구비하는 반투과형 액정 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 한쪽에는, 2축 위상차판이 형성되어 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 화소마다 개별적인 패턴으로 형 성되고, 제1 기판측에 복수 형성되고, 상기 복수의 제1 전극에는 각각 박막 트랜지스터가 접속되고,
    상기 제2 기판측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되고,
    상기 갭 조정부는, 상기 제2 기판측에 형성되어 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 화소 영역 내에서의 상기 갭 조정부는, 상기 갭 조정층의 형성 기판으로 갈수록 폭이 넓어지는 순 테이퍼 형상을 갖는 반투과형 액정 표시 장치.
  14. 복수의 화소를 구비하고, 제1 전극을 구비하는 제1 기판과 제2 전극을 구비하는 제2 기판 사이에, 수직 배향형의 액정이 봉입된 반투과형 액정 표시 장치로서,
    각 화소 영역은, 반사 영역과 투과 영역을 갖고,
    상기 반사 영역에서서는, 상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측 중 적어도 한쪽에, 액정층에 입사된 광의 위상차를 제어하는 상기 액정층의 두께로 규정되는 갭이, 상기 반사 영역에서의 상기 갭을 상기 투과 영역에서의 상기 갭보다도 작게 되도록 하기 위한 갭 조정부를 갖고,
    또한, 상기 화소 영역 내에는, 액정의 배향 방향을 1 화소 영역 내에서 분할하기 위한 배향 제어부를 가지며,
    상기 배향 제어부는, 상기 갭 조정부가 형성된 기판 측에 형성되고,
    상기 화소 영역 내에서의 상기 배향 제어부에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과, 상기 배향 제어부의 기판 평면에의 투영선과 교차하는 투영선을 갖는 다른 배향 제어부에 의해 제어되는 액정의 배향 방각과의 각도차가 90도 미만인 반투과형 액정 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 배향 제어부는, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 형성된 전극 부재부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 배향 제어부는, 상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측 중 어느 한쪽 또는 양쪽으로부터 상기 액정층을 향하여 돌출된 돌기부를 구비하는 반투과형 액정 표시 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 화소 영역 내에서의 상기 갭 조정부의 단부면은 상기 배향 제어부로서 기능하는 반투과형 액정 표시 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 화소는, 적색용, 녹색용, 청색용의 화소를 포함하고, 각 화소의 투과 영역에서의 상기 갭은, 상기 적색용, 녹색용, 청색용의 화소 중 적어도 하나가 다른 색의 화소의 갭과 상이한 반투과형 액정 표시 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 화소는, 적색용, 녹색용, 청색용의 화소를 포함하고, 각 화소의 반사 영역에서의 상기 갭은, 상기 적색용, 녹색용, 청색용의 화소 중 적어도 하나가 다른 색의 화소의 갭과 상이한 반투과형 액정 표시 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 액정층은, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 반투과형 액정 표시 장치.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에는, 4분의 1 파장판 및 2분의 1 파장판이 각각 형성되어 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중, 광원에 근접 배치되는 기판과 대향하는 기판측에, 마이너스의 굴절율 이방성을 갖는 위상차판을 구비하는 반투과형 액정 표시 장치.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 한쪽에는, 2축 위상차판이 형성되어 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 제1 기판측에 형성된 상기 제1 전극은, 화소마다 개별의 패턴으로 형성되고, 제1 기판측에 복수 형성되고, 상기 복수의 제1 전극에는 각각 박막 트랜지스터가 접속되며,
    상기 제2 기판측에 형성된 상기 제2 전극은, 각 화소 공통의 공통 전극으로서 형성되고,
    상기 갭 조정부는, 상기 제2 기판측에 형성되어 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 화소 영역 내에서의 상기 갭 조정부는, 해당 갭 조정층의 형성 기판으로 갈수록 폭이 넓어지는 순 테이퍼 형상을 갖는 반투과형 액정 표시 장치.
  26. 복수의 화소를 구비하고, 제1 전극을 구비하는 제1 기판과 제2 전극을 구비하는 제2 기판 사이에, 수직 배향형의 액정이 봉입된 액정 표시 장치로서,
    각 화소 영역은, 반사 영역과 투과 영역을 갖고,
    상기 제1 기판측 또는 상기 제2 기판측 중 적어도 한쪽에, 액정층에의 입사광의 위상차를 제어하는 상기 액정층의 두께로 규정되는 갭에 대하여, 상기 반사 영역에서의 상기 갭을 상기 투과 영역에서의 상기 갭보다도 작게 되도록 하기 위한 갭 조정부를 갖고,
    상기 갭 조정층의 측면은, 상기 갭 조정층의 형성 기판으로 갈수록 폭이 넓어지는 순 테이퍼 형상을 갖고,
    상기 화소 내에는, 액정의 배향 방향을 분할하기 위한 배향 제어부를 가지며,
    상기 배향 제어부는, 상기 갭 조정부가 형성된 기판 측에 형성되는 반투과형 액정 표시 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 복수의 화소에 각각 할당된 표시색의 파장에 따라 상기 갭의 두께가 상이한 반투과형 액정 표시 장치.
  28. 삭제
  29. 적색, 녹색, 청색의 3원색을 표시하기 위한 R, G, B의 화소를 구비한 수직 배향형 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 화소마다 화소 전극이 형성된 제1 기판과,
    상기 제1 기판과 대향하여 배치되고, 공통 전극을 갖는 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 봉입된 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정과,
    상기 제2 기판 상에 상기 R, G, B의 각 화소에 대응하여 배치된 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층과,
    상기 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 수직 배향막과,
    상기 공통 전극 및 상기 R, G, B 컬러 필터층보다도 액정측에 형성된 제2 수직 배향막을 구비하고,
    상기 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층의 두께를 각각 D-red, D-green, D-blue로 하면, D-blue≥D-green>D-red를 만족하며,
    상기 화소 전극은 투명 전극인 반투과형 액정 표시 장치.
  30. 적색, 녹색, 청색의 3원색을 표시하기 위한 R, G, B의 화소를 구비한 수직 배향형 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 화소마다 화소 전극이 형성된 제1 기판과,
    상기 제1 기판과 대향하여 배치되고, 공통 전극을 갖는 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 봉입된 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정과,
    상기 제2 기판 상에 상기 R, G, B의 각 화소에 대응하여 배치된 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층과,
    상기 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 수직 배향막과,
    상기 공통 전극 및 상기 R, G, B 컬러 필터층보다도 액정측에 형성된 제2 수직 배향막을 구비하고,
    상기 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층의 두께를 각각 D-red, D-green, D-blue로 하면, D-blue≥D-green>D-red를 만족하며,
    상기 화소 전극이 반사 전극인 반투과형 액정 표시 장치.
  31. 적색, 녹색, 청색의 3원색을 표시하기 위한 R, G, B의 화소를 구비한 수직 배향형 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 화소마다 화소 전극이 형성된 제1 기판과,
    상기 제1 기판과 대향하여 배치되고, 공통 전극을 갖는 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 봉입된 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정과,
    상기 제2 기판 상에, 상기 R, G, B의 각 화소에 대응하여 배치된 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층과,
    상기 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 수직 배향막과,
    상기 공통 전극 및 상기 R, G, B 컬러 필터층보다도 액정측에 형성된 제2 수직 배향막을 구비하고,
    상기 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층의 두께를 각각, D-red, D-green, D-blue로 하면, D-blue≥D-green>D-red를 만족하며,
    상기 화소 전극은 상기 화소 내의 투과 영역에서는 투명 전극이 이용되고, 상기 화소 내의 반사 영역에는 반사 전극 또는 반사층이 이용되고 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층 상에서, 적어도 각 반사 영역에는 감광성 수지로 이루어지는 갭 조정용 돌기부가 형성되고,
    상기 갭 조정용 돌기부를 피복하여 상기 공통 전극이 형성되어 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  33. 적색, 녹색, 청색의 3원색을 표시하기 위한 R, G, B의 화소를 구비한 수직 배향형 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 화소마다 화소 전극이 형성된 제1 기판과,
    상기 제1 기판과 대향하여 배치되고, 공통 전극을 갖는 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 봉입된 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정과,
    상기 제2 기판 상에 상기 R, G, B의 각 화소에 대응하여 배치된 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층과,
    상기 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 수직 배향막과,
    상기 공통 전극 및 상기 R, G, B 컬러 필터층보다도 액정측에 형성된 제2 수직 배향막을 구비하고,
    상기 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층의 두께를 각각 D-red, D-green, D-blue로 하면, D-blue≥D-green>D-red를 만족하며,
    상기 R, G, B 컬러 필터층에는 감광성 수지가 이용되고 있는 반투과형 액정 표시 장치.
  34. 삭제
  35. 적색, 녹색, 청색의 3원색을 표시하기 위한 R, G, B의 화소를 구비하고,
    상기 화소마다 화소 전극이 형성된 제1 기판과,
    상기 제1 기판과 대향하여 배치되고, 공통 전극을 갖는 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 봉입된 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정과,
    상기 제2 기판 상에 상기 R, G, B의 각 화소에 대응하여 배치된 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층과,
    상기 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 수직 배향막과,
    상기 공통 전극 및 상기 R, G, B 컬러 필터층보다도 액정측에 형성된 제2 수직 배향막과,
    상기 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층의 두께를 각각 D-red, D-green, D-blue로 하면, D-blue≥D-green>D-red를 만족하는 수직 배향형 액정 표시 장치의 제조 방법으로서,
    상기 R, G, B 컬러 필터층 중 가장 두께가 얇은 R 컬러 필터층용 재료를 상기 B 컬러 필터층 및 상기 G 컬러 필터층의 형성보다도 먼저 상기 제2 기판측에 형성하며,
    그 후 B 컬러 필터층 재료 또는 G 컬러 필터층 재료 중 어느 하나를 상기 제2 기판측에 형성하며,
    상기 R, G, B 컬러 필터층을 위한 필터 재료는 감광성 수지로서 기판 상에 대응하는 필터 재료를 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 거쳐 원하는 형상으로 패터닝하는 수직 배향형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  36. 삭제
  37. 적색, 녹색, 청색의 3원색을 표시하기 위한 R, G, B의 화소를 구비하고,
    상기 화소마다 화소 전극이 형성된 제1 기판과,
    상기 제1 기판과 대향하여 배치되고, 공통 전극을 갖는 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 봉입된 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정과,
    상기 제2 기판 상에 상기 R, G, B의 각 화소에 대응하여 배치된 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층과,
    상기 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 수직 배향막과,
    상기 공통 전극 및 상기 R, G, B 컬러 필터층보다도 액정측에 형성된 제2 수직 배향막을 구비하고,
    상기 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층의 두께를 각각 D-red, D-green, D-blue로 하면, D-blue≥D-green>D-red를 만족하는 수직 배향형 액정 표시 장치의 제조 방법으로서,
    R 색의 안료를 포함하는 제1 필터 재료를 상기 제2 기판의 표면에 도포하고, 상기 제1 필터 재료를 패터닝하여 상기 R 컬러 필터층을 형성하며,
    그 후 G 색의 안료를 포함하는 제2 필터 재료를 상기 제2 기판의 표면에 도포하고, 상기 제2 필터 재료를 패터닝하여 상기 G 컬러 필터층을 형성하며,
    이어서 B 색의 안료를 포함하는 제3 필터 재료를 상기 제2 기판의 표면에 도포하고, 상기 제3 필터 재료를 패터닝하여 상기 B 컬러 필터층을 형성하며,
    상기 제1 내지 제3 필터 재료는 감광성 수지인 수직 배향형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 제2 기판측의 형성 표면에 도포된 상기 감광성 수지를 노광 및 현상하는 공정을 거쳐, 원하는 패턴의 컬러 필터층을 형성하는 수직 배향형 액정 표시 장치의 제조 방법.
  39. 적색, 녹색, 청색의 3원색을 표시하기 위한 R, G, B의 화소를 구비한 수직 배향형 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 화소마다 화소 전극이 형성된 제1 기판과,
    상기 제1 기판과 대향하여 배치되며, 공통 전극을 갖는 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 봉입된 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정과,
    상기 제2 기판 상에, 상기 R, G, B의 각 화소에 대응하여 배치된 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층과,
    상기 G 컬러 필터층 상 및 B 컬러 필터층 상에 선택적으로 형성된 갭층과,
    상기 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 수직 배향막과,
    상기 공통 전극 및 상기 R, G, B 컬러 필터층 및 상기 갭층보다도 액정측에 형성된 제2 수직 배향막
    을 갖는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 갭층은, 감광성 수지 재료가 이용되고 있는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 B 컬러 필터층 상에 형성된 상기 갭층은 상기 G 컬러 필터층 상에 형성된 상기 갭층보다 두꺼운 수직 배향형 액정 표시 장치.
  42. 제39항에 있어서,
    상기 화소 전극은 투명 전극인 수직 배향형 액정 표시 장치.
  43. 제39항에 있어서,
    상기 화소 전극이 반사 전극인 수직 배향형 액정 표시 장치.
  44. 제39항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 상기 화소 내의 투과 영역에서는 투명 전극이 이용되고, 상기 화소 내의 반사 영역에는 반사 전극 또는 반사층이 이용되고 있는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 R 컬러 필터층, G 컬러 필터층 및 B 컬러 필터층 상에서, 적어도 각 반사 영역에는 감광성 수지로 이루어지는 갭 조정용 돌기부가 형성되고,
    상기 갭 조정용 돌기부를 피복하여 상기 공통 전극이 형성되어 있는 수직 배향형 액정 표시 장치.
  46. 제39항에 있어서,
    상기 R, G, B 컬러 필터층에는, 감광성 수지가 이용되고 있는 수직 배향형 액정 표시 장치.
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