KR101012941B1 - 반사형 액정 표시 소자 및 액정 표시 장치 - Google Patents
반사형 액정 표시 소자 및 액정 표시 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101012941B1 KR101012941B1 KR1020047017318A KR20047017318A KR101012941B1 KR 101012941 B1 KR101012941 B1 KR 101012941B1 KR 1020047017318 A KR1020047017318 A KR 1020047017318A KR 20047017318 A KR20047017318 A KR 20047017318A KR 101012941 B1 KR101012941 B1 KR 101012941B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- liquid crystal
- pixel electrode
- crystal display
- pixel
- reflective
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133553—Reflecting elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133707—Structures for producing distorted electric fields, e.g. bumps, protrusions, recesses, slits in pixel electrodes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133776—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers having structures locally influencing the alignment, e.g. unevenness
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/136277—Active matrix addressed cells formed on a semiconductor substrate, e.g. of silicon
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
화소 홈의 구조에 기인하여 생기는 수직배향 액정 특유의 배향 불량의 발생을 없애거나 또는 극력 저감하고, 높은 콘트라스트와 양호한 화질을 실현할 수 있는 반사형 액정 표시 소자 및 액정 표시 장치를 제공한다. 반사형 화소 전극(42)은 외주가 경사한 형상으로 되어 있고, 그의 전극 폭이 상측으로부터 하측을 향함에 따라 커지도록, 끝이 넓어지는 사다리꼴 형상을 이루고 있다. 반사형 화소 전극(42)의 측면을 비스듬한 형상으로 하여 단면(斷面) 내에서의 수직성을 없앰에 의해, 화소 홈 부분에 있어서 극단적으로 수평 방향으로 배향하는 액정 분자를 없앨 수 있다. 가령 국소적으로 배향이 약간의 수평 방향으로 흐트러졌다고 하여도, 그 주위의 수직배향한 액정 분자와의 상호작용으로 화소 홈의 부분에 있어서도 충분한 수직성을 유지하는 것이 가능해진다.
액정, 디스플레이, 반사형
Description
본 발명은 반사형의 화소 전극을 갖는 반사형 액정 표시 소자 및 그 반사형 액정 표시 소자를 이용하여 영상 표시를 행하는 반사형 액정 프로젝터 등의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
근래, 프로젝션 디스플레이의 고정밀화, 소형화 및 고휘도화가 진행됨에 따라 그 디스플레이 디바이스로서 소형, 고정밀이 가능하고 높은 광 이용 효율을 기대할 수 있는 반사형 디바이스가 주목받고 실용화되어 있다. 반사형 디바이스로서는 대향 배치된 한 쌍의 기판 사이에 액정을 주입한 액티브형의 반사형 액정 표시 소자가 알려져 있다. 이 경우, 한 쌍의 기판으로서는 한쪽이, 글라스 기판상에 투명 전극이 적층 형성된 대향 기판, 또 한쪽이, 예를 들면 CMOS(Complementary-Metal Oxide Semiconductor)형의 반도체 회로로 이루어지는 실리콘(Si) 기판을 활용한 구동 소자 기판이 이용되고 있다. 구동 소자 기판 위에는 광의 반사와 액정에의 전압 인가를 행하기 위한 금속의 반사형 화소 전극이 배치되고, 이로써 전체로서 화소 전극 기판을 구성하고 있다. 반사형의 화소 전극은 일반적으로는 LSI(Large Scale Integrated Circuit) 프로세스로 이용되고 있는 알루미늄을 주성 분으로 한 금속재료로 구성되어 있다.
이와 같은 반사형 액정 표시 소자에서는 대향 기판상에 마련된 투명 전극과 구동 소자 기판상에 마련된 반사형의 화소 전극에 전압을 가함으로써 액정에 대하여 전압이 인가된다. 이 때, 액정은 그들의 전극 사이의 전위차에 따라 광학적인 특성이 변화하고, 입사한 광을 변조시킨다. 이 변조에 의해 계조 표현이 가능해지고, 영상 표시가 행하여진다.
이와 같은 반사형 액정 표시 소자중 특히, 수직배향 액정을 주입한 액티브형의 반사형 액정 표시 디바이스는 콘트라스트가 높고, 응답 속도도 빠르기 때문에 프로젝션 디바이스로서 근래 주목받고 있다. 여기서 말하는, 수직배향 액정재료란 부(負)의 유전 이방성(액정 분자의 장축에 평행한 유전율(ε(∥))과 수직한 유전율(ε(⊥))과의 차(Δε)(=ε(∥)-ε(⊥))가 부(負))를 갖는 액정재료로서 인가 전압이 제로인 때 기판면에 거의 수직으로 액정 분자가 배향하고, 노멀리·블랙 모드의 표시를 주는 것이다.
이와 같은 수직배향 액정을 주입한 액티브형의 반사형 액정 표시 디바이스의 종래예로서는 예를 들면 특개2003-57674호 공보가 있다.
그러나, 일반적으로 수직배향 액정재료는 배향 제어가 어렵고, 구동 소자 기판측에 있어서 반사형 화소 전극에 의한 단차(段差) 구조가 있는 경우, 그 단차 형상을 기인으로 한 배향 결함이 화소 전극 주변에 발생한다. 이 배향 결함은 표시면 내에 있어서의 특성 균일성의 저하, 흑 레벨의 상승(흑 들뜸) 및 디스크리네이션 결함에 의한 화질 열화 등을 유발한다. 특히 실리콘 구동 소자를 이용한 반사형 액 정 표시 소자에 있어서는 일반적으로 화소 피치가 10미크론 이하로 작기 때문에, 수십미크론 이상의 화소 피치가 큰 직시형(直視型)의 액정 디바이스에 비교하여, 화소 주변의 결함 영역이 화질에 영향을 주기 쉬운 것과, 또한 투과형의 액정 표시 소자와 같이 블랙 매트릭스로 숨길 수 없기 때문에, 그 배향 불량 영역을 극력 저감 또는 전무하게 하는 것이 실용상 요구되는 기본 요건이다.
이상의 배향 결함에 관하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 우선, 도 9의 A 및 B를 참조하여 종래의 반사형 액정 표시 소자에 있어서의 화소 전극의 구조를 설명한다. 도면에 도시한 바와 같이 반사형 화소 전극(111)은 실리콘 구동 소자 기판(110) 위에 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 반사형 화소 전극(111)은 반도체 프로세스에 있어서, 실리콘 구동 소자 기판(110)상에 예를 들면 알루미늄을 성막한 후 포토 리소그래피 기술을 이용하여 가공됨에 의해 정사각형 형상으로 전극이 형성된다. 이 경우, 각각의 화소를 전기적으로 독립하여 구동하기 위해 각 반사형 화소 전극(111)이 완전하게 전기적으로 쇼트하지 않도록 화소면 내에서 절단한다. 이 때문에, 각 반사형 화소 전극(111)의 측면 형상은 일반적으로 도 9의 B와 같이 두께 방향으로 수직으로 우뚝 솟아 있는 것으로 된다.
인접하는 반사형 화소 전극(111) 사이의 폭, 즉 화소 사이(화소 홈)의 폭(W1)은 리소그래피의 해상도와 디자인 룰에 의하지만 통상은, 0.4 내지 1미크론 정도이다. 다만, 제조 기술의 향상에 의해서는 0.3미크론까지의 가공도 충분히 가능하다고 생각된다. 따라서, 화소 피치(W2)가 10미크론이라고 하면, 반사형 화소 전극(111)으로서 9.7 내지 9.0미크론 각(角)의 정사각형 전극이 0.3 내지 1미크론 폭 의 홈으로 둘러싸여진 형태를 취하고 있다. 반사율의 관점에서는 표시 화소 면적 점유율(개구율)이 클수록 반사율은 높아지기 때문에 가능한 한 화소 홈의 폭(W1)이 좁은 쪽이 반사율 특성에 우수한 것으로 된다.
도 10의 A 및 B는 도 9의 A 및 B에 도시한 화소 구조상에 수직배향 액정재료가 배향한 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 화소 평면 위(반사형 화소 전극(111) 및 화소 홈의 표면)에는 배향막(112)이 전면(全面)에 적층되고, 그 배향막 기초에 의해 프리틸트각의 방향으로 액정 분자의 장축이 정돈되도록 개략 수직배향하고 있다. 한편, 화소 홈의 측면에서는 배향막(112)이 반사형 화소 전극(111)의 측면에 형성되어 있고, 액정 분자가 그것에 수직으로 배향하려 하기 때문에, 화소 홈 주변은 수평 배향으로 될 경향이 있어, 이번 측정에 의해 관측되었다. 화소 홈이 예를 들면 1미크론으로 넓은 경우(도 10의 A)에는 화소 홈의 바닥에 형성되어 있는 배향막에 의한 수직배향 세력의 면적비가 크고, 그것이 우세하게 되기 때문에, 측면의 영향이 완화되고 전체로서 거의 수직으로 배향하는 형태로 되고, 화소 주변에는 결함은 발생하지 않는다. 그러나, 도 10의 B에 도시한 바와 같이, 화소 홈 폭(W1)이, 0.7미크론 이하가 되면 화소 측면의 영향력이 크고, 이 결과, 화소 홈 내에는 수평 배향 성분이 많이 포함되는 것이 관측되었다.
이 화소 홈 내의 수평 배향 성분은 화소 주변에도 영향을 주며 결과로서 화소면 내는 수직배향하고 있지만, 화소 주변부터 화소 홈에 걸쳐서는 수평 배향이 엇갈린 불균일한 배향 상태로 된다. 특히 화소 내의 단부(도 10의 B의 영역(120))에 배향 불량이 스며 나오는 현상이 보이고, 이것이 특히 화질의 열화를 준다. 측 정 결과, 이 경향은 화소 홈의 폭(W1)이 좁을수록, 또한 홈 부분의 깊이가 깊을수록 심해졌다. 이와 같은 상태에서는 표시 영역 전체에서 균일한 배향을 얻을 수 없고, 여러 특성의 열화를 초래한다. 화소 홈의 폭(W1)을 충분히 취하면 문제는 일어나지 않지만 개구율의 저하에 의해 반사율이 내려가기 때문에 실용적이 못된다. 상기의 현상은 수직배향 액정재료 특유의 문제이다.
상기의 현상은, 경험적으로 배향막(112)으로서 산화규소와 같은 무기물 재료의 경사 증착막을 이용한 경우에 있어서 특히 발생하기 쉽고, 또한 액상 결정층의 두께가 얇을수록 나타나기 쉬운 경향에 있다. 이것을 막기 위한 방법으로서 프리틸트각을 크게 하는 것이 고려되지만 일반적으로 큰 프리틸트각을 안정하게 형성하는 것이 어렵고 한도가 있는 것, 또한 프리틸트각의 증가에 수반하여 흑 레벨이 상승하고 콘트라스트를 저하한다는 문제가 있다. 따라서, 프리틸트각을 적당한 범위로 유지하고 양호한 콘트라스트를 유지한 상태에서 화소 주변 영역의 배향 불량을 발생시키지 않는 기술이 필요하게 되어 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 화소 홈의 구조에 기인하여 생기는 수직배향 액정 특유의 배향 불량의 발생을 없애거나 또는 극력 저감하고, 높은 콘트라스트와 양호한 화질을 실현할 수 있는 반사형 액정 표시 소자 및 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 반사형 액정 표시 소자는 반사형의 화소 전극을 복수 갖는 화소 전극 기판과, 화소 전극에 대향하도록 마련된 투명 전극을 갖는 대향 기판과, 화소 전극 기판과 대향 기판과의 사이에 주입된 수직배향 액정을 구비하고, 화소 전극의 적어도 하나의 측면이 비스듬하게 경사한 형상으로 되어 있는 것이다.
보다 구체적으로는, 화소 전극의 측면이 예를 들면, 그 전극 폭이 두께 방향의 단면(斷面) 내에 있어서 상측으로부터 하측을 향함에 따라 커지도록 하여 경사하여 있고, 화소 전극의 단면 형상이 예를 들면 사다리꼴 형상으로 되어 있는 것이다.
본 발명에 의한 액정 표시 장치는, 상기한 본 발명에 의한 반사형 액정 표시 소자에 의해 변조된 광을 이용하여 영상 표시를 행하도록 한 것이다.
본 발명에 의한 반사형 액정 표시 소자 및 액정 표시 장치에서는 화소 전극의 측면이 비스듬하게 경사한 형상으로 되어 있음에 의해 종래의 화소 전극과 같이 측면이 단면 내에서 수직 형상으로 되어 있는 경우에 비하여 화소 홈 부분에 있어서 극단적으로 수평 방향으로 배향하는 액정 분자를 없앨 수 있다. 가령 국소적으로 배향이 약간의 수평 방향으로 흐트러졌다고 하여도, 그 주위의 수직배향한 액정 분자와의 상호작용으로 화소 홈 부분에 있어서도 충분한 수직성이 유지된다. 이 결과, 화소 홈 폭이 좁은 경우나 액상 결정층이 얇은 경우에 있어서도, 액정 분자가 전체적으로 거의 수직으로 배향한 상태가 실현된다. 이로써, 화소 홈의 구조에 기인하여 생기는 수직배향 액정 특유의 배향 불량의 발생이 없어지거나, 또는 극력 저감되고, 높은 콘트라스트와 양호한 화질이 실현된다.
도 1은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 반사형 액정 표시 소자의 전체 구 성을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 반사형 액정 표시 소자의 구동 회로의 구성을 도시한 설명도.
도 3의 A 및 B는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 반사형 액정 표시 소자에 있어서의 화소 전극의 구조를 도시한 도면. 도 3의 A는 평면도이고, B는 단면도.
도 4는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 반사형 액정 표시 소자에 있어서의 액정의 배향 상태를 도시한 도면.
도 5는 화소 전극의 두께와 비스듬한 형상의 부분과의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 6은 화소 전극 기판의 다른 구성예를 도시한 단면도.
도 7은 도 1에 도시한 반사형 액정 표시 소자를 사용하여 구성된 액정 표시 장치의 일예를 도시한 구성도.
도 8은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 반사형 액정 표시 소자와 종래의 반사형 액정 표시 소자에 있어서의 배향 불량의 발생 상황을 관찰한 결과를 도시한 도면.
도 9의 A 및 B는 종래의 반사형 액정 표시 소자에 있어서의 화소 전극 기판측의 구성을 도시한 도면. 도 9의 A는 평면도이고, B는 단면도.
도 10의 A 및 B는 종래의 반사형 액정 표시 소자에서 생기는 배향 불량의 문제점에 관하여 설명하기 위한 단면도.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<반사형 액정 표시 소자의 구성>
도 1은, 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 반사형 액정 표시 소자의 전체 구조를 도시하고 있다. 이 반사형 액정 표시 소자는 서로 대향 배치된 한 쌍의 대향 기판(30) 및 화소 전극 기판(40)과, 이들의 기판 사이에 주입된 수직배향 액정(45)을 구비하고 있다.
대향 기판(30)은 글라스 기판(31)과, 이 글라스 기판(31)상에 적층된 투명 전극(32)을 구비하고 있다. 투명 전극(32)의 수직배향 액정(45)에 접하는 면측에는 또한, 배향막(33)이 전면적으로 적층되어 있다. 투명 전극(32)은 광의 투과 작용이 있는 전극 재료, 일반적으로, 산화주석(SnO2)과 산화인듐(In2O3)과의 고용체 물질인 ITO(Indium Tin Oxide ; 인듐 주석 산화막)가 사용된다. 투명 전극(32)에는 전(全) 화소 영역에서 공통의 전위(예를 들면 접지 전위)가 인가되게 되어 있다.
화소 전극 기판(40)은, 예를 들면 단결정의 실리콘 기판(41)상에 반사형 화소 전극(42)을 매트릭스 형상으로 배치 형성한 것이다. 실리콘 기판(41)에는 CMOS나 NMOS 등의 트랜지스터(T1)와 캐패시터(보조 용량)(C1)로 이루어지는 액티브형의 구동 회로가 형성되어 있다. 화소 전극 기판(40)의 수직배향 액정(45)에 접하는 면측에는 또한, 배향막(43)이 전면적으로 적층되어 있다.
반사형 화소 전극(42)은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)으로 대표되는 금속막으로 구성되어 있다. 반사형 화소 전극(42)으로서 알루미늄 전극 등을 이용한 경우는, 광의 반사막 기능과 액정에 전압을 인가하는 전극으로서 기능의 양쪽을 겸하고 있지만, 더욱 반사율을 올리기 위해 유전체 미러와 같은 다층막에 의한 반사층을 알루미늄 전극 위에 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시 형태의 특징 부분은, 이 반사형 화소 전극(42)의 형상에 있지만, 이것에 관해서는 후에 상세히 기술한다.
이 반사형 액정 표시 소자로 사용되는 수직배향 액정(45)은 그 분자 장축이, 인가 전압이 제로인 때 거의 각 기판면에 대하여 수직 방향으로 배향하고, 전압을 인가하면 면 내에 기울어짐으로써 투과율이 변화하는 것이다. 구동시에 액정 분자가 경사하는 방향이 똑같지 않으면 명암의 얼룩이 생겨 버리기 때문에, 이것을 피하기 위해 미리 근소한 프리틸트각을 일정 방향(일반적으로는 디바이스의 대각 방향)으로 주어 수직배향시킬 필요가 있다. 프리틸트각이 너무 크면 수직배향성이 열화하고, 흑 레벨이 상승하여 콘트라스트를 저하시킨다. 따라서, 일반적으로는 1° 내지 7°정도의 사이로 프리틸트각을 제어한다.
배향막(33, 43)으로서는, 예를 들면 이산화규소(SiO2)로 대표되는 산화규소막의 경사 증착막이 사용된다. 이 경우, 경사 증착시의 증착 각도를 바꿈에 의해, 상기한 수직배향 액정(45)의 프리틸트각이 컨트롤된다. 배향막(33, 43)으로서는 또한, 예를 들면 폴리이미드계의 유기 화합물을 러빙(배향) 처리한 막을 이용할 수 있다. 이 경우, 러빙의 조건을 바꿈에 의해 프리틸트각이 컨트롤된다.
도 2는, 이 반사형 액정 표시 소자의 구동부의 구성을 도시하고 있다. 구동부는 각 화소 내에 형성된 화소 구동 회로(61)와, 표시 영역(60)의 주변에 배치되 는 데이터 드라이버(62) 및 주사 드라이버(63) 등의 로직부를 구비하고 있다. 데이터 드라이버(62)에는 신호선(64)을 통하여 외부로부터의 화상 신호(D)가 입력된다. 화소 구동 회로(61)는 각 반사형 화소 전극(42)의 하층에 형성되고, 일반적으로 스위칭 트랜지스터(T1)와 액정에 전압을 공급하는 보조 용량(C1)을 가지고 구성되어 있다. 트랜지스터(T1)에는 수직배향 액정(45)의 구동 전압에 대응한 내압이 요구되고, 일반적으로 로직부보다도 높은 내압 프로세스로 제작된다.
화소 구동 회로(61)에 있어서 열방향으로는 데이터선(71)이 복수 배치되고, 행방향으로는 주사선(72)이 복수 위치되어 있다. 각 데이터선(71)과 각 주사선(72)의 교차점이 1화소에 대응하고 있다. 각 트랜지스터(T1)의 소스 전극은 데이터선(71)에 접속되고, 게이트 전극은 주사선(72)에 접속되어 있다. 각 트랜지스터(T1)의 드레인 전극은 각 반사형 화소 전극(42)과 보조 용량(C1)에 접속되어 있다. 각 데이터선(71)은 데이터 드라이버(62)에 접속되고, 이 데이터 드라이버(62)로부터 화상 신호가 공급된다. 각 주사선(72)은 주사 드라이버(63)에 접속되고, 주사 드라이버(63)로부터 주사 신호가 순차적으로 공급된다.
다음에, 본 실시 형태의 특징 부분인 반사형 화소 전극(42)의 구조를 상세히 설명한다. 도 3의 A 및 B에 도시한 바와 같이, 반사형 화소 전극(42)은 외주가 경사한 형상으로 되어 있다. 즉, 그 측면(50)이 두께 방향의 단면(도 3의 B)에서 보아 비스듬한 형상으로 되어 있다. 이로써, 반사형 화소 전극(42)은 그 전극 폭이, 상측(액정측)으로부터 하측(기판측)을 향함에 따라 커지는 끝이 넓어지는 사다리꼴 형상을 이루고 있다. 또한, 배향막(43)은 반사형 화소 전극(42)의 형상에 따라 적 층되기 때문에, 배향막(43)도 포함한 반사형 화소 전극(42)의 전체가 사다리꼴 형상으로 된다. 이 반사형 화소 전극(42)에서는 최상면뿐만 아니라, 비스듬한 형상의 측면(경사면)(50)도 화소 전극으로서 기능한다. 즉, 측면(50)도, 광의 반사 기능과 수직배향 액정(45)에의 전압 인가 기능을 갖는다.
반사형 화소 전극(42)의 두께(A)는 성막상의 관점에서 적어도 50㎚ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 양호한 반사율을 얻기 때문에 120㎚ 이상이면 좋다. 일반적으로는 150㎚ 정도이다. 또한, 인접하는 반사형 화소 전극(42) 사이의 폭, 즉 화소 사이(화소 홈)의 폭(W1)은 리소그래피의 해상도와 디자인 룰에 의하지만, 일반적으로는 0.4 내지 1미크론 정도이다. 다만, 제조 기술의 향상에 의해 0.3미크론까지의 가공도 충분히 가능하다. 따라서, 화소 피치(W2)가 10미크론이라고 하면, 평면적으로 보면, 반사형 화소 전극(42)으로서 9.7 내지 9.0미크론각의 정사각 전극이 0.3 내지 1미크론 폭의 홈으로 둘러싸인 형태를 취하고 있다. 반사율의 관점에서는 표시 화소 면적 점유율(개구율)이 클수록 반사율은 높아지기 때문에, 가능한 한 화소 홈의 폭(W1)이 좁은 쪽이 반사율 특성에 우수하게 된다.
반사형 화소 전극(42)의 측면(50)을 비스듬한 형상으로 하는 이유는, 후술하는 바와 같이 수직배향 액정 특유의 배향 불량의 발생을 억제하기 위해서이다. 여기서, 측면(50)의 경사의 정도를 도 5에 도시한 바와 같이, 반사형 화소 전극(42)의 두께를 A, 측면(50)의 상측 단부(端部)(51)로부터 하측의 단부(52)까지의 수평 방향의 거리를 B로 하여 B/A로 나타내는 것으로 하면, 후술하는 바와 같이 배향 불량의 발생을 억제하는 효과와 반사율과의 관계를 고려하여,
1/4≤B/A≤3
의 조건을 충족시키고 있는 것이 바람직하다.
또한, 측면(50)의 비스듬한 형상은 그 단면이 반드시 완전하게 직선적일 필요는 없고, 대체로 비스듬하게 되어 있는 정도로 충분한 효과를 갖는다. 또한, 반사형 화소 전극(42)의 제조 방법으로서는 우선, 종래와 마찬가지로 반도체 프로세스에 있어서 실리콘 기판(41)상에 예를 들면 알루미늄 등의 금속막을 성막한 후, 포토 리소그래피 기술을 이용하여 정사각형 형상으로 전극을 가공한다. 그 후, 예를 들면 화소면을 아르곤 이온을 조사하고 에칭하는 프로세스를 도입함에 의해, 측면(50)의 비스듬한 형상이 형성된다. 또한, 측면(50)의 가공 방법은 특히 이것으로 한정되는 것은 아니다.
다음에, 이상과 같이 구성된 반사형 액정 표시 소자의 작용, 동작을 설명한다.
이 반사형 액정 표시 소자에서는 도 1에 도시한 바와 같이 대향 기판(30)측에서부터 입사하고, 수직배향 액정(45)을 통과한 입사광(L1)을 반사형 화소 전극(42)의 반사 기능에 의해 반사시킨다. 반사형 화소 전극(42)에서 반사된 광(L1)은 입사시와는 역방향으로 수직배향 액정(45) 및 대향 기판(30)을 통과하여 출사된다. 이 때, 수직배향 액정(45)은 대향하는 전극 사이의 전위차에 따라 그 광학적인 특성이 변화하고, 통과하는 광(L1)을 변조시킨다. 이 광변조에 의해 계조 표현이 가능해지고, 그 변조된 광(L2)이 영상 표시에 이용된다.
수직배향 액정(45)에의 전압 인가는 도 2에 도시한 화소 구동 회로(61)에 의 해 행하여진다. 데이터 드라이버(62)는 신호선(64)을 통하여 입력된 외부로부터의 화상 신호(D)에 따라 데이터선(71)에 화상 신호를 공급한다. 주사 드라이버(63)는 소정의 타이밍으로 각 주사선(72)에 주사 신호를 순차적으로 공급한다. 이로써, 주사선(72)으로부터의 주사 신호에 의해 주사되고, 또한 데이터선(71)으로부터의 화상 신호가 인가된 부분의 화소가 선택적으로 구동된다.
여기서, 전술한 바와 같이 그 측면이 두께 방향의 단면 내에서 수직 형상으로 되어 있는 종래의 반사형 화소 전극(111)(도 9의 A 및 B)을 이용한 경우, 특히, 도 10의 B에 도시한 바와 같이 화소 홈 폭(W1)이 0.7미크론 이하가 되면, 화소 홈 내에는 수평 배향 성분이 많이 포함되는 것이 관측된다. 이 경우, 특히 화소 내의 단부(도 10의 B의 영역(120))에 배향 불량이 스며 나오는 현상이 보이고, 이것이 특히 화질의 열화를 준다.
한편, 본 실시 형태의 반사형 액정 표시 소자에서는 반사형 화소 전극(42)의 측면(50)을 비스듬한 형상으로 하였음으로서, 도 4에 도시한 바와 같이 배향 불량의 문제가 용이하게 해결된다. 즉, 측면(50)을 비스듬한 형상으로 하여 단면 내에서의 수직성을 없앰에 의해 화소 홈 부분에 있어서 극단적으로 수평 방향으로 배향하는 액정 분자를 없앨 수 있다. 가령 국소적으로 배향이 약간 수평 방향으로 흐트러졌다고 하여도, 그 주위의 수직배향한 액정 분자와의 상호작용으로 화소 홈의 부분에서도 충분한 수직성을 유지하는 것이 가능해진다. 이 결과, 후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 화소 홈의 폭(W1)이 0.4미크론으로 좁은 경우에 있어서도, 액정 분자가 전체적으로 거의 수직으로 배향한 상태를 실현할 수 있는 것이 밝혀졌다. 이 효과는 화소 홈 폭(W1)이 0.3미크론까지 좁아진 경우에 있어서도 마찬가지라고 생각된다. 또한, 종래의 구조에서는 액상 결정층의 두께가 얇을수록 배향 불량이 생기기 쉽지만, 본 실시의 형태 구조의 경우, 액상 결정층의 두께가 예를 들면 2.5미크론 이하의 얇은 경우라도 배향 불량이 억제된다. 또한, 액상 결정층의 두께는 1미크론 이상인 것이 바람직하다. 1미크론보다도 얇으면 균일한 두께로의 제조가 곤란해진다.
이 배향 불량의 발생을 억제하는 효과는 측면(50)의 경사의 정도(B/A)(도 5 참조)가 1/4 정도부터 인정된다. 화소면 내에서 경사면이 차지한 비율이 많아지면, 광의 반사율의 로스를 초래하기 때문에 B/A에는 실용상 최적의 범위가 있다. 반사율의 저하는 화소 홈 폭(W1)의 저감(개구율의 향상)으로 상쇄할 수 있지만, 화소 홈 폭(W1)은 0.3 내지 0.4미크론 정도가 한계라고 생각하면 결과적으로 후술하는 실시예에서 나타내는 측정 결과로부터 B/A=1/4 내지 3의 범위가 여러 가지의 특성을 만족하는 범위이다.
그런데 일반적으로, 본 반사형 액정 표시 소자와 같이 실리콘 구동 소자를 이용한 반사형 디바이스에서는 반사형 화소 전극(42)의 보호 등을 위하여 도 6에 도시한 바와 같이 그 표면에 산화실리콘(SiO)이나 질화실리콘(SiN)과 같은 패시베이션 막(44)이 오버코트로 된다. 배향막(43)은 패시베이션 막(44) 위에 형성된다. 이 패시베이션 막(44)은 LSI 프로세스에 있어서 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 성막 기술로 작성되기 때문에, 도면에 도시한 바와 같이 반사형 화소 전극(42) 및 화소 홈의 측면 및 저변에 걸쳐서 전체로 거의 균일하게 오버코트된다. 본 실시의 형태에 있어서의 반사형 화소 전극(42)의 구조에서는 배향막(43)과 반사형 화소 전극(42)과의 사이에 패시베이션 막(44) 등의 다른 막이 오버코트되는 경우에도 그 막의 기초가 되는 화소 형상이 반영되고, 그 막을 포함한 전체가 같은 비스듬한 형상을 갖는 구조로 된다. 이 때문에, 패시베이션 막(44) 등의 다른 막이 오버코트되는 경우에도 배향 불량의 발생을 억제하는 효과가 마찬가지로 얻어진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 관한 반사형 액정 표시 소자에 의하면, 반사형 화소 전극(42)의 측면을 비스듬한 형상으로 하였기 때문에, 화소 홈 및 화소 피치를 좁게 하여도, 또한 액상 결정층의 두께를 얇게 하여도, 적당한 프리틸트각을 유지한 상태에서 수직배향 액정 특유의 화소 홈에 기인하는 배향 불량을 없앨 수 또는 극력 저감할 수 있고, 콘트라스트 등의 특성이나 화질에 관하여 양호한 특성을 실현할 수 있다. 특히, 화소 피치를 종래보다도 좁은 구조로 하는 것이 실현 가능해지기 때문에, 전체적인 반사율을 향상시킬 수 있다. 또한 특히, 액상 결정층의 두께를 종래보다도 얇게 할 수 있음에 의해 액정 응답의 속도를 향상시킬 수 있다.
<액정 표시 장치의 설명>
다음에, 도 1에 도시한 구성의 반사형 액정 표시 소자를 사용한 액정 표시 장치의 예에 관하여 설명한다. 여기서는, 도 7에 도시한 바와 같이 반사형 액정 표시 소자를 라이트 밸브로서 사용한 반사형 액정 프로젝터의 예에 관하여 설명한다.
도 7에 도시한 반사형 액정 프로젝터는 적, 청 및 녹의 각 색용의 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)를 3장 이용하여 컬러 화상 표시를 행하는 이른바 3판 방식 의 것이다. 이 반사형 액정 프로젝터는 광축(10)을 따라 광원(11)과, 다이크로익 미러(12, 13)와, 전반사 미러(14)를 구비하고 있다. 이 반사형 액정 프로젝터는 또한, 편광빔 스플리터(15, 16, 17)와, 합성 프리즘(18)과, 투사 렌즈(19)와. 스크린(20)을 구비하고 있다.
광원(11)은 컬러 화상 표시에 필요하게 되는 적색광(R), 청색광(B) 및 녹색광(G)을 포함한 백색광을 발한 것으로, 예를 들면 할로겐 램프, 메탈 할라이드 램프 또는 키세논 램프 등에 의해 구성되어 있다.
다이크로익 미러(12)는 광원(11)으로부터의 광을 청색광과 그 외의 색광으로 분리하는 기능을 가지고 있다. 다이크로익 미러(13)는 다이크로익 미러(12)를 통과한 광을 적색광과 녹색광으로 분리하는 기능을 가지고 있다. 전반사 미러(14)는 다이크로익 미러(12)에 의해 분리된 청색광을 편광빔 스플리터(17)를 향하여 반사하게 되어 있다.
편광빔 스플리터(15, 16, 17)는 각각 적색광, 녹색광 및 청색광의 광로에 따라 마련되어 있다. 이들의 편광빔 스플리터(15, 16, 17)는 각각, 편광 분리면(15A, 16A, 17A)을 가지고, 이 편광 분리면(15A, 16A, 17A)에서 입사한 각 색광을 서로 직교한 2개의 편광 성분으로 분리하는 기능을 가지고 있다. 편광 분리면(15A, 16A, 17A)은 한쪽의 편광 성분(예를 들면 S 편광 성분)을 반사하고, 다른쪽의 편광 성분(예를 들면 P 편광 성분)은 투과하게 되어 있다.
액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 상술한 구성의 반사형 액정 표시 소자(제 1도)에 의해 구성되어 있다. 이들의 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)에는 편광 빔 스플리터(15, 16, 17)의 편광 분리면(15A, 16A, 17A)에 의해 분리된 소정의 편광 성분(예를 들면 S 편광 성분)의 색광이 입사되게 되어 있다. 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 화상 신호에 의거하여 주어진 구동 전압에 따라 구동되고, 입사광을 변조시킴과 함께 그 변조된 광을 편광빔 스플리터(15, 16, 17)를 향하여 반사하는 기능을 가지고 있다.
합성 프리즘(18)은 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)로부터 출사되고, 편광빔 스플리터(15, 16, 17)를 통과한 소정의 편광 성분(예를 들면 P 편광성분)의 색광을 합성하는 기능을 가지고 있다. 투사 렌즈(19)는 합성 프리즘(18)으로부터 출사된 합성광을 스크린(20)을 향하여 투사하는 투사 수단으로서의 기능을 가지고 있다.
이상과 같이 구성된 반사형 액정 프로젝터에 있어서, 광원(11)으로부터 출사된 백색광은 우선, 다이크로익 미러(12)의 기능에 의해 청색광과 그 외의 색광(적색광 및 녹색광)으로 분리된다. 이 중 청색광은 전반사 미러(14)의 기능에 의해 편광빔 스플리터(17)를 향하여 반사된다. 한편, 적색광 및 녹색광은 다이크로익 미러(13)의 기능에 의해 다시, 적색광과 녹색광으로 분리된다. 분리된 적색광 및 녹색광은 각각 편광빔 스플리터(15, 16)에 입사된다.
편광빔 스플리터(15, 16, 17)는 입사한 각 색광을 편광 분리면(15A, 16A, 17A)에서 서로 직교하는 2개의 편광 성분으로 분리한다. 이 때, 편광 분리면(15A, 16A, 17A)은 한쪽의 편광 성분(예를 들면 S 편광 성분)을 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)를 향하여 반사한다.
액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 화상 신호에 의거하여 주어진 구동 전압에 따라 구동되고, 입사한 소정의 편광 성분의 색광을 화소 단위로 변조시킨다. 이 때, 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 도 1에 도시한 반사형 액정 표시 소자에 의해 구성되어 있기 때문에, 콘트라스트 등의 특성이나 화질에 관하여 양호한 특성을 실현할 수 있다.
액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 변조한 각 색광을 편광빔 스플리터(15, 16, 17)를 향하여 반사한다. 편광빔 스플리터(15, 16, 17)는 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)로부터의 반사광(변조 광)중, 소정의 편광 성분(예를 들면 P 편광 성분)만을 통과시키고, 합성 프리즘(18)을 향하여 출사한다. 합성 프리즘(18)은 편광빔 스플리터(15, 16, 17)를 통과한 소정의 편광 성분의 색광을 합성하고, 투사 렌즈(19)를 향하여 출사한다. 투사 렌즈(19)는 합성 프리즘(18)으로부터 출사된 합성광을 스크린(20)을 향하여 투사한다. 이로써, 스크린(20)에 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)에 의해 변조된 광에 따른 영상이 투영되고, 소망하는 영상 표시가 이루어진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 관한 반사형 액정 프로젝터에 의하면, 측면(50)이 비스듬한 형상으로 되어 있는 반사형 화소 전극(42)(도 3의 A 및 B)을 가지고 구성된 반사형 액정 표시 소자(제 1도)를 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)로서 이용하도록 하였기 때문에, 높은 콘트라스트와 양호한 화질로 영상 표시를 실현할 수 있다.
다음에, 본 실시의 형태에 관한 반사형 액정 표시 소자의 구체적인 특성을 실시예로서 나타낸다. 이하, 실시예를 설명하기 전에 우선, 종래의 반사형 액정 표시 소자의 특성을 비교예로서 나타낸다.
[비교예]
비교예가 되는 반사형 액정 표시 소자의 시료를 이하와 같이 제작하였다. 우선, 투명 전극이 성막된 글라스 기판과 반사형 화소 전극으로서 알루미늄 전극이 형성된 실리콘 구동 기판을 세정 후 증착 장치에 도입하고, 배향막으로서 SiO2막을, 증착 각도 45 내지 55°의 범위에서 경사 증착하여 형성하였다. 배향막의 막두께는 50㎚로 하였다. 액정의 프리틸트각은 약 2.5°가 되도록 배향 제어하였다. 그 후, 배향막이 형성된 각 기판을 대향 배치하고, 그 사이에 2㎛ 지름의 유리 비즈를 적당한 수만큼 살포하고, 맞붙이고, 또한, 멜크사제의 유전 이방성(△ε)이 부(負)이고, 굴절율 이방성(An)=0.1의 수직 액정재료를 주입하고, 이로써 반사형 액정 표시 소자의 시료를 제작하였다. 실리콘 구동 기판상의 알루미늄 전극의 화소 피치(W2)는 9미크론이고, 화소 사이의 폭(W1)을, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8미크론으로 바꾼 것을 작성하였다(도 8의 시료 No.1 내지 5). 또한, 알루미늄 전극 위에 표시 화소 영역을 보호하기 위한 SiO2계의 패시베이션 막을 45㎚의 두께로 오버코트한 것에 관해서도 같은 방법으로 제작하였다(도 8의 시료 No.6 내지 10). 이 비교예의 반사형 액정 표시 소자에 있어서의 전극 구조는 도 9의 A 및 B에 도시한 것과 같고, 알루미늄 전극의 측면은 단면 내에 있어서 수직한 형상으로 되어 있다.
제작 후, 흑 레벨에서의 액정 배향의 상태를 현미경으로 관찰한 결과를, 후 술하는 실시예 1, 2의 결과와 함께 도 8에 정리하여 도시한다. 패시베이션 막이 없는 경우는 화소 홈 폭(W1)이 0.7미크론 이하의 경우(시료 No.2 내지 5)에, 또한, 패시베이션 막이 있는 경우는 모든 시료(시료 No.6 내지 10)에서 반사형 화소 전극의 에지 주변이나 화소 홈 부근에 흑 레벨이 화소 부분보다도 높고, 분명히 그 주변과 다른 얼룩을 갖는 불균일한 배향 영역이 출현하였다. 이 부분의 액정 분자의 배열을 편향 현미경의 편광축을 회전시켜서 조사한 바, 유효 화소 내에서는 완전한 수직배향하여 있음에 대해 화소 주변 및 화소 홈 내의 액정은 소망하는 수직 성분 이외의 성분(홈의 방향에 따라 수평 방향으로 어느 정도 기울어진 성분을 중심으로 한 랜덤한 배향 성분)이 많이 포함된 것을 알 수 있었다. 또한, 각 시료에 전압을 인가하고 액정을 구동한 바, 화소 윗면은 통상과 같이 전압의 크기에 수반하여 반사율이 증가하여 백 레벨로 되어가는데 대하여 화소 홈 부근은 전압을 상당히 가하면 백 레벨에 달하지만, 분명히 중간조 전압에서는 반응이 둔하고, 이 때문에 중간조 표시에서 화소 주변이 화소 내와 밝기가 다른 얼룩이 관측되었다.
[실시예 1]
기본적으로는 상기 비교예와 같은 방법·사양으로, 반사형 액정 표시 소자의 시료를 제작하였다. 즉, 투명 전극이 성막된 글라스 기판과 반사형 화소 전극으로서 알루미늄 전극이 형성된 실리콘 구동 기판을 세정 후, 배향막으로서 SiO2막을 증착 형성하고, 그 후, 그들 한 쌍의 기판 사이에 멜크사제의 유전 이방성(△ε)이 부(負)이고, 굴절율 이방성(An)이 0.1인 수직 액정재료를 주입한 반사형 액정 표시 소자를 제작하였다. 실리콘 구동 기판의 사양도 상기 비교예와 같게 하고, 화소 피치(W2)는 9미크론이고, 화소 사이의 폭(화소 홈 폭)(W1)을 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8미크론으로 바꾼 것을 작성하였다(도 8의 시료 N0.11 내지 15). 알루미늄 전극 위에 패시베이션 막이 마련된 것도 마찬가지로 제작하였다(도 8의 시료 No.16 내지 20).
다만, 본 실시예에서는 상기 비교예와는 달리, 화소 전극 형성시에 이하의 공정을 도입함에 의해 화소 전극의 구조를 도 3의 A 및 B에 도시한 구조로 하였다. 즉, 화소 전극 형성 공정으로서 포토 리소그래피로 실리콘 구동 기판상에 정사각형 형상의 화소 전극을 형성한 후, 다시 아르곤 가스의 방전 분위기중, 실리콘 구동 기판을 도입하고, 아르곤 이온을 화소 전극 표면에 30초간 쬐는 프로세스를 도입하였다. 이것을 행하면 화소 전극 표면보다도 전계가 집중한 화소 주위 4변의 모서리 부분 쪽이 에칭이 크게 진행하고, 그 결과, 모서리의 부분이 깎여 제거되는 것을 알 수 있었다. 이로써 결과적으로, 두께 150㎚(도 5의 A=150㎚에 상당)의 알루미늄 화소 전극에 대하여 에지 부분(외주 부분)이 37.5㎚(도 5의 B=37.5㎚에 상당)만큼, 거의 비스듬하게 깎여진 구조를 형성할 수 있었다. 이것은, B/A=1/4에 상당한다. 패시베이션 막을 마련한 경우에도 기초의 화소 전극의 형상을 반영하여, 전체로서 거의 같은 사다리꼴 형상의 구조를 실현할 수 있었다. 이 화소 구조를 갖는 시료를 이용하여 상기 비교예와 같은 방법으로 흑 레벨에서의 액정 배향의 상태를 관찰하였다.
도 8에 그 관찰 결과를 도시한다. 본 실시예에서는 비교예와 같은 화소 홈 주변의 배향 불량에 의한 불균일성은 모든 시료로 전혀 관측되지 않았다. 또한, 전압 인가시에 있어서 중간조 표시에 있어서도, 전혀 얼룩이 발견되지 않았다. 반사율은 본 실시예의 시료에서는 비교예의 시료와 거의 변화가 없었다. 즉, 이 정도의 구조 변화는 반사율에 영향을 주지 않는 것을 알 수 있었다.
이들의 결과는, 배향막으로서 산화규소막(SiO2막) 대신에 폴리이미드 막을 이용하여 러빙으로 배향 제어한 시료를 제작하고 관찰한 경우에도 마찬가지였다.
[실시예 2]
실시예 1과 같은 방법으로, 반사형 액정 표시 소자의 시료를 제작하였다(도 8의 시료 No.21 내지 25). 다만, 화소 형상에 관하여 화소 전극 형성 공정으로서, 아르곤 이온을 화소 전극 표면에 실시예 1보다도 긴 시간(100초간) 쬐는 프로세스를 도입하였다. 그 결과, 150㎚의 알루미늄 전극의 두께(도 5의 A=150㎚에 상당)에 대하여 외주 부분이 약 200㎚(도 5의 B=200㎚에 상당), 거의 비스듬하게 깎여진 구조를 형성할 수 있었다. 이것은, B/A=1.33에 상당한다. 이 화소 구조를 갖는 시료를 이용하여 상기 비교예 및 실시예 1과 같은 방법으로 흑 레벨에서의 액정 배향의 상태를 관찰하였다.
도 8에 그 관찰 결과를 도시한다. 본 실시예에서도 비교예와 같은 화소 홈 주변의 배향 불량에 의한 불균일성은 모든 시료로 전혀 관측되지 않았다. 또한, 전압 인가시에 있어서의 중간조 표시에 있어서도 전혀 얼룩이 발견되지 않았다.
한편, 반사율을 측정한 바, 화소 주변을 비스듬하게 깎는 처리를 행하지 않 은 경우에 비하여 1% 내지 2%의 저감이 관측되었지만, 이 경우에 있어서는 화소 홈 폭(W1)을 보다 좁게 함으로써, 예를 들면, 0.6미크론을 0.5미크론과 같이 0.1미크론 좁게 함으로써 이 반사율 로스를 상쇄할 수 있었다.
또한, 아르곤 이온의 조사 시간을 더욱 연장함에 의해, 화소 전극 측면의 비스듬한 형상의 경사를 완만하게(경사 부분의 폭 B를 길게) 할 수 있지만, B/A가 3을 초과하면 반사율의 저하가 5%를 초과하고, 화소 홈 폭(W1)을 0.3미크론보다도 작게 하지 않으면 반사 로스를 상쇄할 수 없기 때문에, 실용상 바람직하지 않다. 따라서, 이상의 실시예의 결과로부터,
1/4≤B/A≤3
의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 실시예로서는 들지 않았지만, 화소 홈 폭(W1)을 0.35미크론으로 한 경우에도 상기한 바와 같은 효과가 얻어졌다. 제조 기술의 향상을 고려하면 화소 홈 폭(W1)을 0.3미크론 정도까지 좁힌 경우에도, 상기한 바와 같은 효과를 얻을 수 있는 것은 용이하게 유추할 수 있다.
또한, 본 발명은 이상의 실시의 형태로 한정되지 않고, 또한 여러 가지의 변형 실시가 가능하다. 예를 들면, 상기 실시의 형태에서는 프로젝터로서 3장식의 프로젝터의 예에 관하여 설명하였지만, 본 발명은 단판식 등, 다른 방식의 프로젝터에도 널리 적용 가능하다. 또한, 반사형 화소 전극(42)의 평면 형상은 사각형에 한하지 않고, 다각형 등의 다른 형상이라도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 반사형 액정 표시 소자에 의하면 화소 전극의 측면 형상을 비스듬하게 경사시키도록 하였기 때문에, 화소 홈 폭이 좁은 경우나 액정층이 얇은 경우에 있어서도, 액정 분자가 전체적으로 거의 수직으로 배향한 상태를 실현할 수 있다. 이로써, 화소 홈의 구조에 기인하여 생기는 수직배향 액정 특유의 배향 불량의 발생을 없애거나, 또는 극력 저감하여 높은 콘트라스트와 양호한 화질을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치에 의하면, 본 발명의 반사형 액정 표시 소자를 이용하여 영상 표시를 행하도록 하였기 때문에 높은 콘트라스트와 양호한 화질로 영상 표시를 실현할 수 있다.
Claims (11)
- 반사형의 화소 전극을 복수 갖는 화소 전극 기판과,상기 화소 전극에 대향하도록 마련된 투명 전극을 갖는 대향 기판과,상기 화소 전극 기판과 상기 대향 기판과의 사이에 주입된 수직배향 액정을 구비하고,상기 화소 전극의 적어도 하나의 측면이 비스듬하게 경사한 형상으로 되어 있고, 또한, 인접하는 상기 화소 전극 사이의 폭이, 0.3미크론 이상으로부터 0.7미크론 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 화소 전극의 측면이 그 전극 폭이 두께 방향의 단면 내에 있어서, 상측으로부터 하측을 향함에 따라 커지도록 하여 경사하여 있고,상기 화소 전극의 상기 단면의 형상이 사다리꼴 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 화소 전극의 두께를 A, 상기 비스듬하게 경사하고 있는 측면부분의 상측의 단부로부터 하측의 단부까지의 수평 방향의 거리를 B로 하였을 때, 이하의 조건1/4≤B/A≤3을 만족하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 화소 전극의 상기 수직배향 액정측의 면에 적어도 하나의 막이 적층되고,그 적층된 막도 상기 화소 전극의 형상이 반영되도록, 상기 화소 전극의 측면에 있어서 경사하여 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
- 제 5항에 있어서,상기 화소 전극의 상기 수직배향 액정측의 면에 상기 막으로서,배향막이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
- 제 6항에 있어서,상기 화소 전극과 상기 배향막과의 사이에 패시베이션 막이 또한 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
- 제 5항에 있어서,상기 화소 전극의 상기 수직배향 액정측의 면에 상기 막으로서,무기물 재료가 비스듬하게 증착된 배향막이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 수직배향 액정이 주입되어 있는 액상 결정층의 두께가,1.0미크론 이상으로부터 2.5미크론 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시 소자.
- 반사형 액정 표시 소자를 구비하고, 이 반사형 액정 표시 소자에 의해 변조된 광을 이용하여 영상 표시를 행하는 액정 표시 장치로서,상기 반사형 액정 표시 소자가,반사형의 화소 전극을 복수 갖는 화소 전극 기판과,상기 화소 전극에 대향하도록 마련된 투명 전극을 갖는 대향 기판과,상기 화소 전극 기판과 상기 대향 기판과의 사이에 주입된 수직배향 액정을 구비하고,상기 화소 전극의 적어도 하나의 측면이 비스듬하게 경사한 형상으로 형성되어 있고, 또한, 인접하는 상기 화소 전극 사이의 폭이, 0.3미크론 이상으로부터 0.7미크론 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 10항에 있어서,광원과,상기 광원으로부터 발하여지고, 상기 반사형 액정 표시 소자에 의해 변조된 광을 스크린에 투사하는 투사 수단을 구비하고,반사형 액정 프로젝터로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2003-00061110 | 2003-03-07 | ||
JP2003061110A JP3608562B2 (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 反射型液晶表示素子および液晶表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20050107733A KR20050107733A (ko) | 2005-11-15 |
KR101012941B1 true KR101012941B1 (ko) | 2011-02-08 |
Family
ID=32958951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020047017318A KR101012941B1 (ko) | 2003-03-07 | 2004-03-05 | 반사형 액정 표시 소자 및 액정 표시 장치 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7440059B2 (ko) |
EP (1) | EP1602965B1 (ko) |
JP (1) | JP3608562B2 (ko) |
KR (1) | KR101012941B1 (ko) |
CN (1) | CN100409083C (ko) |
DE (1) | DE602004017431D1 (ko) |
TW (1) | TWI283784B (ko) |
WO (1) | WO2004079438A1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170007946A (ko) | 2015-07-13 | 2017-01-23 | 동우 화인켐 주식회사 | 반사형 액정표시장치 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012078680A (ja) * | 2010-10-05 | 2012-04-19 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、電子機器 |
CN102253562B (zh) * | 2011-07-13 | 2014-11-26 | 深圳超多维光电子有限公司 | 立体显示装置及其液晶透镜 |
JP5797487B2 (ja) * | 2011-07-22 | 2015-10-21 | スタンレー電気株式会社 | 液晶表示装置 |
US10375379B2 (en) * | 2015-09-17 | 2019-08-06 | Innolux Corporation | 3D display device |
US11249365B2 (en) * | 2019-09-05 | 2022-02-15 | Facebook Technologies, Llc | Magnetic field driven liquid crystal patterning control system |
JPWO2022244676A1 (ko) * | 2021-05-17 | 2022-11-24 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020017316A (ko) * | 2000-08-29 | 2002-03-07 | 윤종용 | 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05173170A (ja) | 1991-12-26 | 1993-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 空間光変調素子及びその製造方法 |
JPH06273772A (ja) * | 1993-01-21 | 1994-09-30 | Sharp Corp | 投射型液晶表示装置 |
US5477359A (en) | 1993-01-21 | 1995-12-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal projector having a vertical orientating polyimide film |
JPH1115000A (ja) * | 1997-06-26 | 1999-01-22 | Seiko Epson Corp | 液晶表示装置およびその製造方法 |
US6577368B1 (en) * | 1997-11-03 | 2003-06-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | IPS-LCD having a third electrode having aperture and formed on counter substrate |
JP3380482B2 (ja) | 1997-12-26 | 2003-02-24 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
JP2000284263A (ja) * | 1999-03-29 | 2000-10-13 | Seiko Instruments Inc | 反射型液晶表示装置 |
JP2001083504A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Seiko Epson Corp | 反射型又は半透過反射型の電気光学装置、これを用いた電子機器並びにその製造方法 |
JP3666339B2 (ja) * | 2000-01-28 | 2005-06-29 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクタ |
TW571165B (en) * | 2000-12-15 | 2004-01-11 | Nec Lcd Technologies Ltd | Liquid crystal display device |
JP2002287158A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-10-03 | Nec Corp | 液晶表示装置およびその製造方法ならびに駆動方法 |
JP4613430B2 (ja) * | 2001-03-08 | 2011-01-19 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶装置及び投射型表示装置 |
JP4010007B2 (ja) * | 2001-06-05 | 2007-11-21 | ソニー株式会社 | 反射型液晶表示素子および液晶表示装置 |
US6940573B2 (en) * | 2001-11-22 | 2005-09-06 | Samsung Electronics, Co., Ltd. | Liquid crystal display and thin film transistor array panel |
-
2003
- 2003-03-07 JP JP2003061110A patent/JP3608562B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-03-05 EP EP04717804A patent/EP1602965B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-05 US US10/513,132 patent/US7440059B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-05 DE DE602004017431T patent/DE602004017431D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-05 KR KR1020047017318A patent/KR101012941B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2004-03-05 CN CNB2004800001954A patent/CN100409083C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-05 WO PCT/JP2004/002897 patent/WO2004079438A1/ja active Application Filing
- 2004-08-10 TW TW093123932A patent/TWI283784B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020017316A (ko) * | 2000-08-29 | 2002-03-07 | 윤종용 | 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170007946A (ko) | 2015-07-13 | 2017-01-23 | 동우 화인켐 주식회사 | 반사형 액정표시장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE602004017431D1 (de) | 2008-12-11 |
JP2004271800A (ja) | 2004-09-30 |
KR20050107733A (ko) | 2005-11-15 |
US20050157227A1 (en) | 2005-07-21 |
JP3608562B2 (ja) | 2005-01-12 |
EP1602965A4 (en) | 2007-10-10 |
EP1602965B1 (en) | 2008-10-29 |
EP1602965A1 (en) | 2005-12-07 |
TWI283784B (en) | 2007-07-11 |
US7440059B2 (en) | 2008-10-21 |
CN100409083C (zh) | 2008-08-06 |
TW200606542A (en) | 2006-02-16 |
WO2004079438A1 (ja) | 2004-09-16 |
CN1698004A (zh) | 2005-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7903212B2 (en) | Reflex liquid crystal display device, display apparatus, projection optical system, and projection display system | |
US20060055852A1 (en) | Semi-transmissive liquid crystal display device and method of manufacturing the same | |
US7227604B2 (en) | Reflective liquid crystal display device having first and second obliquely evaporated alignment films, for preventing burn-in | |
KR100432850B1 (ko) | 액정 장치, 투사형 표시 장치 및 액정 장치용 기판 제조방법 | |
KR101150652B1 (ko) | 반사형 액정 표시 소자 및 그 제조 방법, 및 액정 표시 장치 | |
KR101012941B1 (ko) | 반사형 액정 표시 소자 및 액정 표시 장치 | |
JP3760445B2 (ja) | 反射型液晶表示素子およびその製造方法、ならびに液晶表示装置 | |
US20040095537A1 (en) | Liquid crystal panel and method for manufacturing same | |
JP4022832B2 (ja) | 反射型液晶表示素子およびその製造方法、ならびに液晶表示装置 | |
JPH11174427A (ja) | 液晶表示デバイスと液晶プロジェクタ | |
CN101017275A (zh) | 聚光基板、电光装置、电光装置用基板、投影机以及电子设备 | |
US10908444B2 (en) | Display device, method for producing display device, and display apparatus of projection type | |
JP3760444B2 (ja) | 反射型液晶表示素子およびその製造方法、ならびに液晶表示装置 | |
JP3758612B2 (ja) | 反射型液晶表示素子、表示装置、プロジェクション光学システム、及びプロジェクションディスプレイシステム | |
JP4000819B2 (ja) | 蒸着方法、液晶装置の製造方法 | |
JP2003138369A (ja) | 蒸着装置、蒸着方法、液晶装置の製造方法 | |
JP2003005183A (ja) | 液晶装置および液晶装置の製造方法、投射型液晶装置並びに電子機器 | |
CN115087919A (zh) | 投影型显示装置 | |
JP2022096107A (ja) | 液晶装置、及び電子機器 | |
JP2002287152A (ja) | 液晶装置および投射型表示装置 | |
JP2004163921A (ja) | 液晶表示素子と液晶表示素子の配向膜の形成方法 | |
JP2000305084A (ja) | 反射型液晶表示デバイス | |
JP2004102297A (ja) | プロジェクションディスプレイシステム及び表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |