KR101294952B1 - 액정 표시용 대향 기판 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실시 형태에 관한 액정 표시용 대향 기판은 투명 기판과, 블랙 매트릭스와, 벨트 형상의 복수의 투명 전극을 포함한다. 블랙 매트릭스는 투명 기판의 한쪽의 평면 위를 화소 단위 또는 서브픽셀 단위로 분할하고, 평면 위에 차광부와 복수의 개구부를 형성한다. 벨트 형상의 복수의 투명 전극은, 평면 위에 화소 단위 또는 서브픽셀 단위로 형성된다. 블랙 매트릭스는 화소 단위 또는 서브픽셀 단위에 있어서, 서로 평행하게 대향하는 2변을 포함하는 프레임 패턴과, 프레임 패턴의 2변과 평행하고 화소 단위 또는 서브픽셀 단위의 중앙부에 형성되는 선 형상의 중앙 패턴을 포함한다. 복수의 투명 전극의 각각은 프레임 패턴의 2변 및 중앙 패턴과 평행하고, 프레임 패턴의 2변의 길이 방향에 수직인 단면에 있어서, 중앙 패턴에 대하여 대칭으로 배치된다.

Description

액정 표시용 대향 기판 및 액정 표시 장치{OPPOSITE SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 출원은 2011년 6월 29일자로 출원된 일본 특허 출원 제2011-144564호에 기초한 것으로 그 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조로서 본 명세서에 원용된다.
본 발명은 액정 표시용 대향 기판 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치는, 예를 들면 유리 기판 등과 같은 투명 기판에 의해서 액정층을 협지하는 액정셀을 구비한다. 또한, 일반적인 액정 표시 장치는, 이 액정셀의 표면 및 이면에 편광판 및 위상차판을 부착한 액정 패널을 구비한다. 예를 들면, 관찰자와 반대측의 이면에 광원으로서 백라이트를 배치 설치하는 구성의 액정 표시 장치, 또는 백라이트 외에 실내광 등 외부 광원을 이용하는 액정 표시 장치가 이용되고 있다. 외부 광원을 이용하는 액정 표시 장치는, 액정셀에 편광판 등을 부착한 액정 패널을 구비한다. 입체 화상 액정 표시 장치 및 시각 제어 액정 표시 장치에 있어서, 백라이트 또는 외부 광원을 이용하는 액정 패널은, 액정 패널 표면으로부터의 광의 출사각을 그의 표시 목적에 따라 제어한다.
입체 화상 액정 표시 장치나 3차원 디스플레이로서 다양한 방식이 알려져 있다. 이들 방식은 안경을 이용하는 방식, 안경을 사용하지 않는 방식을 포함한다. 색의 차이를 이용한 애너글리프(anaglyph) 방식 또는 편광을 이용한 편광 안경 방식 등과 같은 전용 안경을 이용하는 방식에서는, 3D 시청시에 관찰자가 안경을 써야하는 번거로움이 있다. 최근에는 안경을 필요로 하지 않는 방식의 요망이 강해지고 있다.
단수 또는 복수의 관찰자(이하, 각각 "2안식", "다안식"이라고도 함)에 대하여, 액정 패널 표면으로부터의 광을 각도 조정하여 출사하기 위해, 액정 패널의 표면 또는 이면에 광 제어 소자를 배치 설치하는 기술이 검토되고 있다.
안경을 필요로 하지 않는 입체 화상 액정 표시 장치에 이용되고 있는 광 제어 소자는 대략 3가지 방식으로 나누어진다.
첫번째로는 광학 렌즈를 2차원 배열하고, 규칙적인 굴절을 이용하는 렌티큘러 렌즈 방식이다. 렌티큘러 렌즈는 투명 수지 등으로 시트상으로 가공되며, 표시 장치의 표면 또는 이면에 부착되어 사용된다. 특허문헌 1(일본 특허 제4010564호 공보), 특허문헌 2(특허 제4213226호 공보)에 렌티큘러 렌즈(렌티큘러 스크린)를 이용한 입체 화상 표시 기술이 개시되어 있다.
두번째로는 시차 배리어라고 불리는 차광성의 슬릿을 한 방향에 2차원 배열하고, 그 배열을 이용하여 우안용과 좌안용의 출사광을 얻는 패러랙스 배리어 방식이다. 특허문헌 3(일본 특허 공개 제2007-11254호 공보), 특허문헌 4(일본 특허 공개 제2009-139947호 공보), 특허문헌 5(일본 특허 공개 제2010-210982호 공보)에 시차 배리어를 이용한 입체 화상 표시 기술이 개시되어 있다.
세번째로는, 예를 들면 전압 인가 등에 의해서 굴절률 또는 위상축이 가변의 광학 소자(예를 들면 액정 또는 강유전체 압전 소자 등)를 이용하여, 입체 화상에 관한 출사광을 제어하는 플렉시블 렌즈 어레이 방식이다. 액정 렌즈 어레이를 이용한 기술은, 특허문헌 6(일본 특허 공개 제2000-102038호 공보), 특허문헌 7(특허 제3940725호 공보)에 개시되어 있다.
시차 배리어 방식은, 차광성의 슬릿을 이용하기 때문에 광의 투과율이 낮아지는 문제가 있다. 또한, 시차 배리어 방식에 있어서는, 관찰자의 위치가 바람직하지 않은 경우, 차광성 슬릿인 비표시 영역이 관찰자의 관찰을 방해하여, 그 결과 입체 영상을 관찰할 수 없는 범위가 확대되는 경우가 있다.
렌티큘러 렌즈 방식 및 플렉시블 렌즈 어레이 방식에 있어서는, 시차 배리어 방식에서의 저투과율의 문제는 경감된다. 그러나, 단수의 관찰자(2안식)가 소형의 액정 패널을 이용하는 휴대 전화 또는 게임 기기인 경우, 어느 방식이라 해도 액정 패널이 두꺼워지고, 무거워지는 경향이 있다.
게다가, 상기한 특허문헌 1, 2에 개시된 렌티큘러 렌즈 방식에 있어서는, 입체 표시 기능을 실현하기 위해서, 복수 유닛(2보다 큰 N개의 인접하는 유닛. 또한, 유닛(단위 화소)은 풀컬러 표시인 경우, 통상 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소의 3색으로 하나의 유닛을 구성함)을 통합하여 하나의 렌즈로 표시시키는 기술이 채용되고 있다. 따라서, 액정 표시의 해상도는 크게 저하되어, 한층 2차원 표시(통상의 표시)와 3차원 표시의 전환이 곤란하다.
제1 양태에 있어서, 액정 표시용 대향 기판은 투명 기판과, 블랙 매트릭스와, 벨트 형상(帶狀)의 복수의 투명 전극을 포함한다. 블랙 매트릭스는, 투명 기판의 한쪽 평면 위를 화소 단위 또는 서브픽셀 단위로 분할하고, 평면 위에 차광부와 복수의 개구부를 형성한다. 벨트 형상의 복수의 투명 전극은, 평면 위에 화소 단위 또는 서브픽셀 단위로 형성된다. 블랙 매트릭스는 화소 단위 또는 서브픽셀 단위에 있어서, 서로 평행하게 대향하는 2변을 포함하는 프레임 패턴과, 프레임 패턴의 2변과 평행하고 화소 단위 또는 서브픽셀 단위의 중앙부에 형성되는 선 형상의 중앙 패턴을 포함한다. 복수의 투명 전극의 각각은, 프레임 패턴의 2변 및 중앙 패턴과 평행하고, 프레임 패턴의 2변의 길이 방향에 수직인 단면에 있어서, 중앙 패턴에 대하여 대칭으로 배치된다.
제2 양태에 있어서, 액정 표시 장치는 능동 소자를 구비하는 어레이 기판과 대향 기판이 액정층을 사이에 두고 대향한다. 어레이 기판은 매트릭스 형상으로 배치되는 화소 또는 서브픽셀마다 능동 소자와 전기적으로 접속되는 스트라이프 형상 또는 빗살무늬의 화소 전극을 구비한다. 대향 기판은 블랙 매트릭스와 벨트 형상의 복수의 투명 전극을 포함한다. 블랙 매트릭스는 투명 기판의 한쪽 평면 위를 화소 또는 서브픽셀의 단위로 분할하고, 평면 위에 차광부와 복수의 개구부를 형성한다. 벨트 형상의 복수의 투명 전극은, 평면 위에 화소 또는 서브픽셀의 단위로 형성된다. 블랙 매트릭스는 화소 단위 또는 서브픽셀 단위에 있어서, 서로 평행하게 대향하는 2변을 포함하는 프레임 패턴과, 프레임 패턴의 2변과 평행하고 화소 단위 또는 서브픽셀 단위의 중앙부에 형성되는 선 형상의 중앙 패턴을 포함한다. 복수의 투명 전극의 각각은 프레임 패턴의 2변, 중앙 패턴 및 화소 전극과 평행하고, 프레임 패턴의 2변의 길이 방향에 수직인 단면에 있어서, 중앙 패턴에 대하여 대칭으로 배치되고, 단면의 수평 방향에서 화소 전극과 어긋난 위치가 된다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제1 예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제2 예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스와 대향 기판의 투명 전극과의 위치 관계의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제3 예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제4 예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제5 예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제6 예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제7 예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 9는 "<"상의 서브픽셀의 배치의 일례를 나타내는 부분 평면도이다.
도 10은 평행사변형의 서브픽셀의 배치의 제1 예를 도시하는 부분 평면도이다.
도 11은 평행사변형의 서브픽셀의 배치의 제2 예를 도시하는 부분 평면도이다.
도 12는 직사각형의 서브픽셀에 의해서 구성되는 화소의 일례를 도시하는 부분 단면도이다.
도 13은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 14는 제1 실시 형태에서, 구동 전압이 인가되어 있지 않은 경우의 중심축으로부터 좌측의 화소 또는 서브픽셀의 액정 상태의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 15는 제1 실시 형태에서, 구동 전압 인가시의 중심축으로부터 좌측의 화소 또는 서브픽셀의 액정 상태의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 16은 화소 전극의 액정측의 표면에 형성된 줄무늬의 제1 예를 도시하는 평면도이다.
도 17은 화소 전극의 액정측의 표면에 형성된 줄무늬의 제2 예를 도시하는 평면도이다.
도 18은 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 19는 제3 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 20은 제4 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 21은, 제5 실시 형태에 관한 렌티큘러 렌즈의 광축과 프리즘 시트의 광축과의 관계의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 22는 제6 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 23은 제6 실시 형태에 따른 구동 전압 인가시 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 24는 제6 실시 형태에 따른 백라이트를 구비한 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 25는 제7 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 26은 제7 실시 형태에 따른 구동 전압 인가시의 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 기능 및 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 필요에 따라 설명을 행한다.
이하의 실시 형태에서는 특징적인 부분에 대해서만 설명하고, 통상의 액정 표시 장치의 구성 요소와 차이가 없는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
이하의 실시 형태에서, 액정 표시 장치의 단일색의 표시 단위는 1 서브픽셀 또는 1화소로 한다.
[제1 실시 형태]
본 실시 형태에서는 화소 또는 서브픽셀 단위로, 복수의 벨트 형상의 투명 전극을 대칭으로 배치하는 액정 표시용 대향 기판 및 이 대향 기판을 구비하는 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제1 예를 도시하는 부분 단면도이다. 이 도 1은, 화소 또는 서브픽셀 단위의 단면을 나타내고 있다. 이 도 1은, 블랙 매트릭스의 프레임 패턴의 2변의 길이 방향에 수직인 단면이다.
대향 기판(1)은 투명 기판(2)과, 블랙 매트릭스 BM과, 투명 수지층(3)과, 복수의 투명 전극(4)을 구비한다.
블랙 매트릭스 BM은 투명 기판(2)의 한쪽 평면 위에 형성된다. 블랙 매트릭스 BM은, 투명 기판(2)의 평면을 화소 단위 또는 서브픽셀 단위로 분할한다. 블랙 매트릭스 BM은, 투명 기판(2)의 평면 위에 차광부와 광을 통과시키는 복수의 개구부를 형성한다.
투명 수지층(3)은, 투명 기판(2)의 평면과 블랙 매트릭스 BM 위에 형성된다.
복수의 투명 전극(4)은 투명 기판(2)의 상측이고, 이 도 1의 예에서는 투명 수지층(3) 위에 형성된다. 복수의 투명 전극(4)은 벨트 형상의 형상을 가지며, 화소 단위 또는 서브픽셀 단위에 대하여 형성된다.
본 실시 형태에서 블랙 매트릭스 BM은, 화소 단위 또는 서브픽셀 단위에 있어서, 서로 평행하게 대향하는 2변을 포함하는 프레임 패턴 B1을 포함한다. 또한, 블랙 매트릭스 BM은 프레임 패턴 B1의 2변과 평행하고, 화소 단위 또는 서브픽셀 단위의 중앙부에 형성되는 선 형상의 중앙 패턴 B2를 포함한다.
투명 전극(4)의 각각은, 프레임 패턴 B1의 2변 및 중앙 패턴 B2와 평행하다. 각 투명 전극(4)은, 프레임 패턴 B1의 2변의 길이 방향에 수직인 도 1의 단면에 있어서, 중앙 패턴 B2를 통과하는 중심축 C에 대하여 대칭으로 배치된다.
이 대향 기판(1)은 액정 표시 장치에 구비된 경우, 투명 기판(2)의 다른쪽의 평면측이 관찰자측(액정 표시 장치의 표면측)을 향하고, 투명 전극(4)측이 액정층측에 배치된다.
도 1의 단면에 있어서, 투명 전극(4)의 단면 중심과 프레임 패턴 B1의 단면 중심 사이의 거리 D1은, 투명 전극(4)의 단면 중심과 중앙 패턴 B2의 단면 중심 사이의 거리 D2보다도 짧다.
투명 기판(2)의 단면의 수평 방향 F2의 위치에서, 복수의 투명 전극(4)과 프레임 패턴 B1의 2변은 인접한다. 수직 방향 F1에 있어서, 복수의 투명 전극(4)의 일부와 프레임 패턴 B1의 2변의 일부는 중첩되어 있다.
도 2는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제2 예를 도시하는 부분 단면도이다. 이 도 2는, 상기 도 1과 마찬가지의 조건에 기초하여 표현되어 있다.
이 도 2의 대향 기판(5)에 있어서는, 투명 기판(2)의 한쪽 평면 위에 블랙 매트릭스 BM과, 벨트 형상의 복수의 투명 전극(4)이 형성되어 있다.
투명 수지층(3)은, 투명 기판(2)의 한쪽 평면, 블랙 매트릭스 BM, 복수의 투명 전극(4)을 덮도록 형성된다.
도 2의 대향 기판(5)의 단면에 있어서, 복수의 투명 전극(4)의 단면 중심과 프레임 패턴 B1의 2변의 단면 중심 사이의 거리 D1은, 복수의 투명 전극(4)의 단면 중심과 중앙 패턴 B2의 단면 중심 사이의 거리보다도 길다. 이 대향 기판(5)에 있어서는, 복수의 투명 전극(4)이 중앙 패턴 B2를 사이에 두고 중앙 패턴 B2와 접촉하고 있다.
투명 기판(2)의 단면의 수평 방향의 위치에서, 복수의 투명 전극(4)과 중앙 패턴 B2는 인접한다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스 BM과 투명 전극(4)과의 위치 관계의 일례를 도시하는 평면도이다. 이 도 3은, 관찰자측에서 본 블랙 매트릭스 BM과 투명 전극(4)과의 위치 관계를 나타내고 있다.
대향 기판(1)에 있어서는, 평면에서 볼 때 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1과 투명 전극(4)이 인접한다.
대향 기판(5)에 있어서는, 평면에서 볼 때 블랙 매트릭스 BM의 중앙 패턴 B2와 투명 전극(4)은 인접한다.
도 4는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제3 예를 도시하는 부분 단면도이다. 이 도 4는, 상기 도 1과 마찬가지의 조건에 기초하여 표현되어 있다.
이 도 4의 대향 기판(6)은, 블랙 매트릭스 BM이 형성된 투명 기판(2)의 평면과, 투명 수지층(3) 사이에 착색층(컬러 필터)(7)이 구비되어 있다.
즉, 대향 기판(6)에 있어서, 착색층(7)은 투명 기판(2)의 평면과 블랙 매트릭스 BM 위에 형성된다. 착색층(7)은, 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B 중 적어도 2색을 포함한다. 이 대향 기판(6)에 있어서는, 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B 중 어느 하나가 화소 또는 서브픽셀에 대하여 구비된다.
투명 수지층(3)은 착색층(7) 위에 형성된다.
복수의 투명 전극(4)은 투명 수지층(3) 위에 형성된다.
도 4의 단면에 있어서, 투명 전극(4)의 단면 중심과 프레임 패턴 B1의 단면 중심 사이의 거리는, 투명 전극(4)의 단면 중심과 중앙 패턴의 단면 중심 사이의 거리보다도 짧다. 투명 기판(2)의 수평 방향의 F2의 위치에서, 복수의 투명 전극(4)과 프레임 패턴 B1의 2변은 인접한다. 수직 방향 F1에 있어서, 복수의 투명 전극(4)의 일부와 프레임 패턴 B1의 2변의 일부는 중첩되어 있다.
도 5는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제4 예를 도시하는 부분 단면도이다. 이 도 5는, 상기 도 4와 마찬가지의 조건에 기초하여 표현되어 있다.
이 도 5의 대향 기판(8)은, 상기 도 4의 대향 기판(6)에 투명 패턴(9)을 더 부가한 구성을 갖는다.
투명 패턴(9)은 프레임 패턴 B1의 2변과 착색층(7) 사이에 형성된다.
도 5의 단면의 수평 방향(화소 또는 서브픽셀의 개구폭 방향) F2에 있어서, 프레임 패턴 B1의 2변과 착색층(7) 사이의 투명 패턴(9)의 폭 W1은, 투명 전극(4)의 폭 W2보다도 작다.
도 6은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제5 예를 도시하는 부분 단면도이다. 이 도 6은, 상기 도 4와 마찬가지의 조건에 기초하여 표현되어 있다.
이 도 6의 대향 기판(10)은, 투명 전극(4)의 위치가 도 4의 대향 기판(6)과 상이하지만, 다른 구성에 대해서는 동일하다.
대향 기판(10)의 단면에 있어서, 복수의 투명 전극(4)의 단면 중심과 프레임 패턴 B1의 2변의 단면 중심 사이의 거리 D1은, 복수의 투명 전극(4)의 단면 중심과 중앙 패턴 B2의 단면 중심 사이의 거리 D2보다도 길다. 투명 기판(2)의 단면의 수평 방향 F2의 위치에서, 복수의 투명 전극(4)과 중앙 패턴 B2는 인접한다. 수직 방향 F1에 있어서, 복수의 투명 전극(4)의 일부와 프레임 패턴 B2의 일부는 중첩되어 있다.
도 7은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제6 예를 도시하는 부분 단면도이다. 이 도 7은, 상기 도 6과 마찬가지의 조건에 기초하여 표현되어 있다.
이 도 7의 대향 기판(11)은, 상기 도 5의 대향 기판(10)에 투명 패턴(12)을 더 부가한 구성을 갖는다.
투명 패턴(12)은 중앙 패턴 B2와 착색층(7) 사이에 형성된다.
도 7의 단면의 수평 방향 F2에 있어서, 중앙 패턴 B2와 착색층(7) 사이의 투명 패턴(12)의 폭 W3은, 투명 전극(4)의 폭 W2보다도 작다.
도 8은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시용 대향 기판의 제7 예를 도시하는 부분 단면도이다. 이 도 8은, 상기 도 6과 마찬가지의 조건에 기초하여 표현되어 있다.
대향 기판(12)은, 상기 도 6의 대향 기판(10)의 착색층(7)의 중앙부에 오목부(13)를 형성하고 있다. 오목부(13)는 착색층(7) 중, 중앙 패턴 B2와 접하는 면과 반대측의 면의 중앙부에 형성된다.
이하에 화소 또는 서브픽셀의 평면 형상에 대해서 설명한다.
화소 또는 서브픽셀은 평면에서 볼 때 대향하는 변이 평행인 다각형으로 한다. 구체적으로는, 화소 또는 서브픽셀의 평면 형상으로는 정방형, 직사각형, 평행사변형, "<" 형상으로 구부러진 형상(V자상 또는 부메랑 형상)으로 할 수 있다.
도 9는, "<" 형상의 서브픽셀의 배치의 일례를 나타내는 부분 평면도이다. 이 도 9에 있어서는, 수평 방향으로 복수의 서브픽셀이 배열되어 하나의 화소가 형성된다.
도 10은, 평행사변형의 서브픽셀의 배치의 제1 예를 도시하는 부분 평면도이다. 이 도 10에 있어서는, 수평 방향으로 상이한 색의 서브픽셀(14r, 14g, 14b)이 배열되고, 수직 방향으로 동일한 색의 서브픽셀(14r, 14g, 14b)이 배열된다. 도 10에서는, 서브픽셀의 중앙에 배치되어 있는 블랙 매트릭스 BM의 중앙 패턴 B2는 생략되어 있다.
도 11은, 평행사변형의 서브픽셀의 배치의 제2 예를 도시하는 부분 평면도이다. 이 도 11에 있어서는, 수평 방향으로 동일한 색의 서브픽셀(14r, 14g, 14b)이 배열되고, 수직 방향으로 다른 색의 서브픽셀(14r, 14g, 14b)이 배열된다. 수직 방향으로 배열되는 1조의 14r, 14g, 14b와, 수평 방향으로 배열되는 복수의 서브픽셀(14r, 14g, 14b)에 의해서 화소(14)가 구성된다.
도 12는, 직사각형의 서브픽셀(14r, 14g, 14b)에 의해서 구성되는 화소의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 12에 있어서는, 수평 방향으로 상이한 색의 서브픽셀(14r, 14g, 14b)이 배열되고, 수직 방향으로 동일한 색의 서브픽셀(14r, 14g, 14b)이 배열된다. 수평 방향으로 배열되는 1조의 14r, 14g, 14b에 의해서 화소(14)가 구성된다.
이하에, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구체예에 대해서 설명한다.
도 13은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 13은, 화소 또는 서브픽셀 단위의 단면을 나타내고 있다. 이 도 13은, 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1의 2변(측변)의 길이 방향에 수직인 단면이다.
액정 표시 장치(15)는, 어레이 기판(16)과, 액정층(17)과, 대향 기판(8)을 구비한다. 어레이 기판(16)과 대향 기판(8)은 액정층(17)을 사이에 두고 대향한다.
어레이 기판(16)은 능동 소자(24), 투명 기판(18), 절연층(19a 내지 19c), 차광 패턴(20a, 20b), 공통 전극(21), 화소 전극(22)을 포함한다. 어레이 기판(16)의 화소 전극(22)의 형성측이 액정층(17)에 대향한다.
능동 소자(24)는, 예를 들면 채널 재료로서 가시 영역에서 투명한 복합 금속 산화물을 이용한 산화물 반도체 박막 트랜지스터이다.
투명 기판(18) 위에는 절연층(19a)이 형성된다.
절연층(19a) 위에는 차광 패턴(20a, 20b)이 선택적으로 형성된다.
절연층(19a)과 차광 패턴(20a, 20b) 위에는 절연층(19b)이 형성된다.
절연층(19b) 위에는 공통 전극(21)이 형성된다. 공통 전극(21)은, 예를 들면 화소 또는 서브픽셀마다 빗살무늬 또는 스트라이프 형상으로 할 수 있다.
절연층(19b)과 공통 전극(21) 위에는 절연층(19c)이 형성된다.
절연층(19c) 위에는 화소 전극(22)이 형성된다.
절연층(19c)과 화소 전극(22) 위에는 배향막(23)이 형성된다.
화소 전극(22)은, 예를 들면 화소 또는 서브픽셀마다 빗살무늬 또는 스트라이프 형상으로 할 수 있다. 화소 전극(22)은 능동 소자(24)와 전기적으로 접속된다.
대향 기판(8)의 투명 전극(4)측은 액정층(17)에 대향하고, 투명 기판(2)측은 관찰자측이 된다.
투명 전극(4)의 각각은, 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1의 2변(측변) 및 중앙 패턴 B2, 화소 전극(22), 공통 전극(21)의 길이 방향과 평행하다.
투명 전극(4)은, 프레임 패턴 B1의 2변의 길이 방향에 수직인 도 13의 단면에 있어서, 중앙 패턴 B2를 통과하는 중심축 C에 대하여 대칭으로 배치된다. 투명 전극(4)은, 도 13의 단면의 수평 방향 F2에 있어서, 화소 전극(22)과 어긋난 위치가 된다.
화소 전극(22)의 길이 방향과 공통 전극(21)의 길이 방향은 평행하다. 화소 전극(22)과 공통 전극(21)은, 투명 기판(2, 18)의 평면에 대한 수직 방향 F2에 있어서, 절연층(19c)을 통해 일부가 중첩되어 있다. 공통 전극(21)의 일부는, 도 13의 단면의 수평 방향 F2에 있어서, 화소 또는 상기 서브픽셀의 중심축 C측에 화소 전극(22)보다도 돌출되어 있다.
도 13의 단면의 수평 방향 F2에 있어서, 어레이 기판(16)의 차광 패턴(20b)의 폭 W4는, 프레임 패턴의 폭 W5보다도 넓다. 차광 패턴(20b)은, 수직 방향 F1의 위치에서 프레임 패턴 B1과 중첩된다. 예를 들면, 차광 패턴(20a, 20b)은 광 반사성의 금속 박막에 의해서 형성된다.
예를 들면, 액정층(17)에 포함되어 있는 액정 분자는 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정 분자의 길이 방향의 초기 배향은 수직으로 한다.
이하에 상기와 같은 구성을 갖는 액정 표시 장치(15)에 대해서 상세히 설명한다.
액정 표시 장치(15)에 있어서, 어레이 기판(16)은, 예를 들면 박막 트랜지스터(이하, TFT라 함) 등과 같은 능동 소자(24)와 화소 전극(22)을 구비한다.
대향 기판(8)은 평면에서 볼 때 화소 전극(22)과 평행하고, 또한 어긋난 위치 관계에 있는 벨트 형상의 투명 전극(4)을 구비한다. 대향 기판(8)은, 블랙 매트릭스 BM을 구비한다. 블랙 매트릭스 BM은, 대향하는 변이 평행한 다각형의 프레임 패턴 B1에 의해서 개구부를 형성한다. 블랙 매트릭스 BM은, 평면에서 볼 때 프레임 패턴 B1의 측변과 평행하고 개구부의 중앙을 통과하는 중앙 패턴 B2를 구비한다. 대향하는 변이 평행한 다각형으로는, 예를 들면 직사각형, 평행사변형, "<"형으로 구부러진 다각형 등이 이용된다.
TFT는 실리콘 반도체에 의해서 형성될 수도 있고, 산화물 반도체에 의해서 형성될 수도 있다. 예를 들면, 본 실시 형태와 같이, 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1의 선폭 W5가 어레이 기판(16)의 차광 패턴(20b)의 폭 W4보다 좁은 경우 등과 같이, 능동 소자(24)가 광의 영향을 받기 쉬운 경우에는, 광의 가시 영역 감도가 낮은 산화물 반도체를 채널 재료로 하는 TFT를 이용하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체 TFT가 이용되는 경우, 선폭 W5가 좁은 블랙 매트릭스 BM을 사용하여도, 가시광의 영향에 의한 오동작을 회피할 수 있다. 또한, 산화물 반도체 TFT가 이용되는 경우에는, 실리콘 반도체 TFT가 이용되는 경우보다 화소 또는 서브픽셀의 개구율을 향상시킬 수 있기 때문에, 이 관점에서도 산화물 반도체 TFT가 이용되는 것이 바람직하다. 산화물 반도체 TFT의 대표적인 채널 재료로는, 예를 들면 IGZO라 불리는 인듐, 갈륨, 아연의 복합 금속 산화물이 이용된다. 높은 개구율을 확보할 수 있는 산화물 반도체 TFT를 이용한 액정 표시 장치(15)에 있어서는, 액정셀화 후에, 광 배향 및 전압 인가에 의한 배향막의 배향 처리(프리틸트각의 부여)가 용이해진다는 이점이 있다.
산화물 반도체로는, 가시 영역에서 투명한 복합 금속 산화물을 적용할 수 있다. 이러한 금속 산화물을 성분으로서 포함하는 반도체 재료는, 예를 들면 아연, 인듐, 주석, 텅스텐, 마그네슘, 갈륨 중 2종 이상의 원소를 포함하는 산화물이다. 산화물 반도체로서, 예를 들면 산화아연, 산화인듐, 산화인듐아연, 산화주석, 산화텅스텐(WO), 산화아연갈륨인듐(In-Ga-Zn-O), 산화인듐갈륨(In-Ga-O), 산화아연주석(Zn-Sn-O), 산화아연규소·주석(Zn-Sn-Si-O) 등의 재료가 이용되며, 다른 재료가 이용될 수도 있다. 이러한 재료는 실질적으로 투명하고, 밴드갭이 2.8 eV 이상인 것이 바람직하며, 3.2 eV 이상인 것이 보다 바람직하다. 이러한 재료의 구조는 단결정, 다결정, 미결정, 결정/비정질의 혼정, 나노 결정 산재 비정질, 비정질 중 어느 것일 수도 있다. 산화물 반도체층의 막 두께는 10nm 이상이 바람직하다. 산화물 반도체층은, 예를 들면 스퍼터링법, 펄스 레이저 퇴적법, 진공 증착법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법, 잉크젯법, 인쇄법 등의 방법을 이용하여 형성된다. 산화물 반도체층은, 바람직하게는 스퍼터링법, 펄스 레이저 퇴적법, 진공 증착법, 잉크젯법, 인쇄법에 의해서 형성된다. 스퍼터링법에서는, RF 마그네트론 스퍼터링법, DC 스퍼터링법을 사용할 수 있지만, 보다 바람직하게는 DC 스퍼터링법이 이용된다. 스퍼터용 출발 재료(타겟 재료)로는, 예를 들면 산화물 세라믹 재료 또는 금속 타겟 재료를 사용할 수 있다. 진공 증착으로는, 예를 들면 가열 증착, 전자빔 증착, 이온 플레이팅법을 사용할 수 있다. 인쇄법으로는, 예를 들면 전사 인쇄, 플렉소 인쇄, 그라비아 인쇄, 그라비아 오프셋 인쇄 등이 이용될 수도 있고, 다른 방법이 이용될 수도 있다. CVD법으로서, 핫와이어 CVD법, 플라즈마 CVD법 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 금속의 무기염(예를 들면 염화물)의 수화물을 알코올 등에 용해시켜 소성·소결하고, 산화물 반도체를 형성하는 등, 다른 방법이 이용될 수도 있다.
본 실시 형태에서는, 유전율 이방성이 음인 액정에 대해서 설명하지만, 유전율 이방성이 양인 액정도 본 실시 형태에 적용 가능하다. 유전율 이방성이 양인 액정의 경우, 액정은 초기 수평 배향이고, 구동 전압을 인가함으로써 액정은 기판면으로부터 상승하는 구동을 행한다. 액정 재료로는, 분자 구조 내에 불소 원자를 구비하는 액정 재료(이하, 불소계 액정이라 증명함)가 이용된다.
본 실시 형태에서 투명 전극(4)은 화소 전극(22)과 대향하고, 또한 수평 방향 F2에서 어긋난 위치 관계에 있다. 투명 전극(4)과 화소 전극(22) 사이에는 경사 전계가 가해진다. 이 경사 전계에 의한 액정 구동에서는, 종래의 종전계에서의 수직 배향에 이용되는 액정 재료보다 저유전율(유전율 이방성이 작은)의 액정 재료가 구동 가능하다. 수직 배향 액정을 이용한 액정 표시 장치에 있어서 종래의 종전계에서 액정 구동을 행하는 경우, 전압 인가시에 액정이 쓰러지는 방향이 결정되지 않기 때문에, 미리 액정이 쓰러지는 방향을 결정해 둘 필요가 있다. 액정은 배향막을 이용하여, 예를 들면 기판 표면의 법선 방향으로부터 0.1°내지 1.5°전후의 프리틸트각이 부여된다. 이에 비하여, 본 실시 형태에서는 경사 전계에 의해 액정을 구동시킴으로써, 배향막을 이용하여 액정에 프리틸트각을 부여시키지 않고 액정 구동 가능하다.
본 실시 양태에 있어서는, 액정 구동의 전압 인가시에 어레이 기판(16)측의 화소 전극(22)과 공통 전극(21)의 돌출부(21a)에 실질적으로 강한 전계가 발생한다. 이 전계에 의해, 저유전율(유전율 이방성이 작은)의 액정 재료를 사용하여도 고속으로 액정을 구동할 수 있다. 또한, 돌출부(21a)의 작용에 의해 낮은 전압으로 액정을 구동할 수 있어, 저소비 전력화가 가능해진다. 일반적으로, 유전율 이방성이 작은 액정 재료는 그 점도가 낮아, 동일한 정도의 전계 강도를 인가한 경우에 고속 응답이 얻어진다. 불소계 액정은 유전율이 낮아 이온성 불순물의 취입이 적어, 불순물에 의한 전압 유지율 저하 등의 성능 열화가 작아 표시 불균일 및 표시의 소부를 일으키기 어렵다. 유전율 이방성이 음인 액정으로서, 예를 들면 실온 부근에서 복굴절률이 0.1 정도인 네마틱 액정을 사용할 수 있다. 유전율 이방성이 양인 액정으로는 다양한 액정 재료를 적용할 수 있다. 액정층(17)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서 실효적으로 적용 가능한 액정층(17)의 Δnd는, 예를 들면 대략 300nm 내지 500nm의 범위이다.
예를 들면, 배향막(23)으로는 폴리이미드계 유기 고분자막, 또는 폴리실록산 구조를 포함하는 유기 고분자막을 가열 경막하여 사용할 수 있다. 배향막(23)은, 자외선 등의 광 배향, 또는 액정셀화 후에 광 배향과 전압 인가를 병용하고, 예를 들면 0.1°내지 1.5°전후의 프리틸트각을 부여한 배향 유지층일 수도 있다. 배향막(23)에 대한 배향 처리에 사용되는 광은, 편광일 수도 있고 비편광일 수도 있다. 액정셀화 후에, 액정의 구동 조건에 가까운 전압을 화소 전극(22) 등에 인가함으로써 액정이 쓰러지는 방향의 결정이 가능해진다. 배향막(23)에 프리틸트각을 부여함으로써, 액정의 구동 전압을 저전압화할 수 있어 저소비 전력의 액정 표시 장치(15)를 제공할 수 있다.
도 13에 있어서, 편광판 및 위상차판의 도시는 생략되어 있지만, 예를 들면 액정 표시 장치(15)에 대하여 1 내지 3매의 위상차판을 편광판의 표면 또는 이면에 접합하여 사용할 수도 있다.
대향 기판(8)은, 예를 들면 유리 등과 같은 투명 기판(2)과, 프레임 패턴 B1과 중앙 패턴 B2를 포함하는 블랙 매트릭스 BM과, 투명 패턴(9)과, 복수색의 착색층(7)과, 투명 수지층(3)과, 벨트 형상의 투명 전극(4)과, 배향막(25)을 구비한다. 프레임 패턴 B1은 서로 대향하는 평행한 선 형상의 2변을 포함한다. 여기서 "선상" 및 "벨트 형상"은 모두 일정폭을 갖는 패턴이다. 예를 들면, "벨트 형상"은 "선상"보다도 폭이 넓은 것으로 한다. 본 실시 형태에서 프레임 패턴 B1에 포함되는 선 형상의 2변은 스트라이프 형상이고, 벨트 형상의 복수의 투명 전극(4)도 스트라이프 형상으로 한다. 본 실시 형태에서 "선상", "벨트 형상", "스트라이프 형상"의 획선폭은, 액정 표시의 화면 크기, 필요한 개구율, 후술하는 배광각 등의 조건에 기초하여 적절하게 조정 가능하다. 도 13과 같은 단면에서 볼 때 투명 전극(9)의 위치는, 투명 수지층(3)의 상부일 수도 있고, 투명 기판(2)과 블랙 매트릭스 BM 사이일 수도 있고, 블랙 매트릭스와 착색층(7) 사이일 수도 있고, 착색층(7)과 투명 기판(3) 사이일 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 평면에서 볼 때 화소 또는 서브픽셀의 형상은, 예를 들면 상기 도 10에 도시한 바와 같은 평행사변형으로 한다. 평행사변형의 경사 각도는, 입체 화상 표시시에 므와레 무늬 발생이 없는, 예를 들면 30도의 각도로 한다. 또한, 도 10에서는 화소 또는 서브픽셀의 중앙에 배치되어 있는 블랙 매트릭스 BM의 중앙 패턴 B2는 생략되어 있다.
어레이 기판(16)은, 예를 들면 유리 등과 같은 투명 기판(18)과, 절연층(19a 내지 19c)과, 차광 패턴(20a, 20b)과, 공통 전극(21)과, 화소 전극(22)과, 배향막(23)을 포함한다. 공통 전극(21)은, 벨트 형상의 투명 전극(4)과 동일한 공통 전위(common)이다. 액정의 고속 응답을 그다지 필요로 하지 않는 용도에서는, 어레이 기판(16)측의 공통 전극(21)을 생략할 수도 있다. 차광 패턴(20a, 20b)은 능동 소자(24)의 배선에 이용되는 금속 박막을 이용할 수도 있다. 차광 패턴(20a, 20b)으로는, 예를 들면 구리 또는 알루미늄의 박막, 또는 이들 합금 박막을 사용할 수 있다. 차광 패턴(20a, 20b)으로서, 예를 들면 구리 또는 알루미늄 등의 금속 박막 상에 몰리브덴, 티탄, 크롬 등의 고융점 금속의 박막을 적층한 패턴을 사용할 수 있다. 차광 패턴(20a, 20b)으로서, 예를 들면 알루미늄 또는 은 또는 이들 합금 박막을 이용함으로써, 이 차광 패턴(20b)을 후술하는 반투과형 액정 표시 장치의 광의 반사막으로서 사용할 수 있다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 박막을 이용하는 경우, 산화알루미늄(Al203)을 보호층으로서 이용할 수 있다.
본 실시 형태에서 투명 전극(4)과, 화소 전극(22)과, 공통 전극(21)과, 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1의 2변과, 중앙 패턴 B2는 각각 길이 방향이 평행하다. 화소 또는 서브픽셀에 있어서, 복수의 투명 전극(4)과, 복수의 화소 전극(22)은 중앙 패턴 B2를 통과하는 중심축 C를 기준으로 하는 선대칭의 위치에 있다. 화소 또는 서브픽셀에 있어서, 복수의 투명 전극(4)과, 복수의 화소 전극(22)은 수평 방향 F2에서(평면에서 볼 때) 어긋난 위치 관계가 된다. 대향 기판(8)측의 투명 전극(4)과, 어레이 기판(16)측의 공통 전극(21)은 수직 방향 F1에서 화소 전극(22)을 사이에 두는 배치 관계가 되고, 수평 방향 F2에서 각각이 어긋난 위치 관계가 된다.
이하, 화소 또는 서브픽셀의 1/2 부분 단면도인 도 14 및 도 15를 이용하여, 액정 표시 장치(15)의 액정층(17)의 액정 분자의 동작을 설명한다.
도 14는, 구동 전압이 인가되어 있지 않은 경우의 중심축 C로부터 좌측의 화소 또는 서브픽셀의 액정 상태의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 14에 있어서, 액정 분자(17a 내지 17h)는 구동 전압이 인가되어 있지 않은 경우, 어레이 기판(16), 대향 기판(8)의 각각의 표면(배향막(23, 25)의 상면)에 수직으로 배향하고 있다.
도 15는, 구동 전압 인가시 중심축 C로부터 좌측의 화소 또는 서브픽셀의 액정 상태의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
이 도 15에 나타낸 바와 같이, 구동 전압 인가시에는 어레이 기판(15)의 화소 전극(22)으로부터 대향 기판(8)의 공통 전위의 투명 전극(4)으로 향하는 전기력선(26)이 형성되고, 액정 분자(17a 내지 18g)가 전기력선(26)에 수직이 되도록 쓰러진다.
구동 전압 인가시의 어레이 기판(16)측에서는, 화소 전극(22)으로부터 공통 전극(21)에 전기력선(27)이 형성되고, 액정 분자(17h)는 전기력선(27)에 수직이 되도록 쓰러진다.
액정 분자(17a 내지 17h)가 쓰러지는 양(기울기의 변화)은, 전압의 크기와, 화소 전극(22)에 대한 위치로부터 대략 결정된다. 도 15의 단면에서는, 액정 분자(17a 내지 17h)의 길이 방향은, 화소 또는 서브픽셀의 개구부의 중앙으로부터 좌측에 걸쳐서 경사를 갖지만, 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1 및 중앙 패턴 B2의 직하 근방의 액정 분자(17i 내지 17k)는 거의 수직 배향 그대로가 된다.
액정 분자(17a 내지 17k)의 쓰러짐의 편차와, 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1 및 중앙 패턴 B2와 어레이 기판(16)측의 차광 패턴(20a, 20b)의 크기를 상이하게 함으로써, 화소 또는 서브픽셀의 개구로부터의 광에 배광각(출사각)α를 부여할 수 있다. 이 배광각은 후술하는 백라이트인 엣지라이트의 양측에 구비되는 고체 발광 소자의 발광과, 액정 구동을 동기시킴으로써, 더 강조할 수 있다. 예를 들면, 고체 발광 소자인 LED를 단순히 엣지라이트로 하지 않고, 대각의 코너부에 집중 배치하면, 좌우·상하 방향의 입체 화상 표시를 실현할 수 있어 사용자의 시인 용이성을 향상시킬 수 있다.
도 15에 나타내는 투명 패턴(9)은, 화소 또는 서브픽셀의 개구(광투과)부의 프레임측(도 15의 단면에서의 좌측)으로부터의 출사광을 증가시킬 수 있다. 수직 방향 F1에서 투명 패턴(9)과 중첩되는 착색층(7)의 부분은 막 두께가 얇아진다. 따라서, 화소 또는 서브픽셀의 개구부의 단부로부터의 투과광을 증가시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(15)는, 화소 또는 서브픽셀 내에서 수평 방향 F2에서 투과율이 상이한 복수의 영역을 갖는, 예를 들면 액정 표시 장치(15)를 이용하여 통상의 2차원 표시를 행하는 경우, 투명 패턴(9)을 경유하는 출사광을 활용함으로써, 고휘도이고 다이내믹한 액정 표시를 실현할 수 있으며, 관찰자는 밝은 실내 등에서도 충분히 영상을 시인할 수 있다.
대체적으로는, 상기한 도 8에 나타낸 바와 같이, 착색층(7)의 두께를 부분적으로 변경함으로써, 얇은 착색층(7)으로부터의 밝은 출사광을 다이내믹 표시에 활용할 수 있다.
도 15에서는 중심축 C로부터 좌측이 도시되어 있지만, 이 도시되어 있는 측의 화소 전극(22)과, 도시되어 있지 않은 중심축 C로부터 우측의 화소 전극(22)을, 상이한 능동 소자(24)로 구동할 수 있다. 이들 2개의 화소 전극(22)의 전압 인가 타이밍과, 후술하는 엣지라이트의 양측에 구비되는 고체 발광 소자의 발광을 동기시켜, 3차원 화상 표시시에 우안용 출사광의 타이밍과 좌안용 출사광의 타이밍을 어긋나게 함으로써, 입체 화상 표시의 효과를 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 화소 또는 서브픽셀에 대하여 2개의 능동 소자(24)가 할당된다. 2개의 능동 소자(24)에 상이한 영상 신호에 기초하는 전압을 인가시켜, 액정층(17)에 포함되는 액정을 구동한다. 이에 따라, 효과적인 입체 화상 표시를 행할 수 있다.
예를 들면, 액정 표시 장치(15)는, 우안용 출사광의 타이밍과 좌안용 출사광의 타이밍을 동일한 타이밍으로 하고, 동일한 영상 신호를 부여함으로써, 시야각이 넓은 2차원 화상을 표시할 수 있다.
도 15에 있어서, 광의 출사각인 배광각α는, 관찰자의 위치나 거리, 사람수, 액정 표시 장치(15)의 화면 크기, 액정층(17) 또는 착색층(7) 등의 두께 치수 등에 기초하여 다양하게 설정할 수 있다. 입체 화상 표시 장치로서의 배광각α는, 예를 들면 2도 내지 20도의 범위 내로 설정되다. 수평 방향에서의 블랙 매트릭스 BM의 단부와 차광 패턴(20b)의 단부 사이의 폭(치수차) W6은 적절하게 설정 가능하다. 후술하는 백라이트로부터의 좌안용·우안용 출사광의 각도의 개방이 작은 경우에는 폭 W6을, 예를 들면 3㎛ 내지 30㎛로 조금 크게 설정하는 것이 바람직하다. 백라이트로부터의 좌안용·우안용 출사광의 배광각이 목적으로 하는 배광각α에 가까운 경우에는 폭 W6을, 예를 들면 0㎛ 내지 5㎛로 작게 하고, 화소의 개구율을 높일 수 있다. 수직 방향 F1에 있어서, 화소 전극(22)과 공통 전극(21)이 중첩되어 있는 중첩부 L은, 보조 용량으로서 액정 표시에 활용 가능하다.
액정 표시의 소부를 완화시키기 위해, 화소 전극(22) 또는 투명 전극(4) 등에, 구동 전압으로서 오프셋(전압 시프트)을 인가할 수도 있다. 하나의 화소 또는 서브픽셀을 2개 이상의 능동 소자(24)로 구동하는 경우에는, 한쪽 능동 소자(24)의 구동 전압의 타이밍 또는 인가 전압의 파형을 조정할 수도 있다. 2개 이상의 능동 소자(24)로 구동을 행하는 경우, 오프셋은 전압의 크기와 함께 전압 인가의 타이밍을 어긋나게 할 수도 있다. 투명 전극(4) 및 공통 전극(21)에 인가되는 공통 전압은, 액정 응답성의 개선을 목적으로 변조 가능하게 한다. 액정 표시 장치(15)의 크기 및 사용 목적에 기초하여, 빗살무늬 패턴인 화소 전극(22) 및 공통 전극(21)의 수평 방향 F2의 빗살 무늬의 갯수, 밀도, 간격, 배치는 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 도 14 및 도 15에 있어서는, 도 10의 화소 또는 서브픽셀의 배치를 이용하고 있지만, 이것 대신에 도 9, 도 11, 도 12 등과 같은 다양한 화소 또는 서브픽셀의 배치를 사용할 수 있다.
도 16은, 화소 전극(22)의 액정측의 표면에 형성된 줄무늬(flaw line)의 제1 예를 도시하는 평면도이다.
예를 들면, 빗살무늬의 화소 전극(22)의 폭이 4㎛를 초과하는 경우, 또는 대형 액정 디스플레이 또는 300 ppi(pixel per inch) 이하의 화소에 대응하도록 성긴 피치로 형성된 광폭의 화소 전극(22)이 이용되는 경우에는, 액정 분자의 넘어지기 쉬움 또는 액정 배향의 불안정(fluctuation)을 갖게 하기 때문에 화소 전극(22)의 표면(액정측의 면)에 오목부 또는 줄무늬를 형성할 수도 있다. 도 16의 예에서는, 빗살무늬의 화소 전극(22)의 표면에, 폭 1㎛ 이하의 1개 이상의 줄무늬(221)가 화소 전극(22)의 길이 방향과 실질적으로 평행(도 13 내지 15의 단면의 수평 방향과 실질적으로 수직)이 되도록 형성된다.
도 17은, 화소 전극(22)의 액정측의 표면에 형성된 줄무늬의 제2 예를 도시하는 평면도이다.
예를 들면, 빗살무늬의 화소 전극(22)의 표면에 폭 1㎛ 이하의 1개 이상의 줄무늬(222)가 화소 전극(22)의 길이 방향과 실질적으로 수직(도 13 내지 15의 단면의 수평 방향과 실질적으로 평행)이 되도록 형성된다.
줄무늬(221, 222)는 화소 전극(22)의 표면에 형성되고, 이에 의해 화소 전극(22) 위에 형성되는 배향막 또는 배향 유지층에 줄무늬로서의 텍스쳐(texture)가 나타난다. 구체적으로는, ITO와 같은 투명 도전막으로 화소 전극(22)이 형성되는 경우, 예를 들면 150nm 두께의 ITO의 표면에 대하여 선 형상으로 약간의 에칭(Slightly etching)이 행해지고, 20nm 내지 40nm의 깊이, 대략 1㎛의 폭으로 줄무늬(221, 222)가 형성된다. 또한, 배향막 또는 배향 유지층을 화소 전극(22) 위에 50nm 전후의 얇은 막 두께로 형성함으로써, 줄무늬(221, 222)의 텍스쳐는 배향막 또는 배향 유지층의 면에 나타난다. 줄무늬(221, 222)의 형성은 20nm 내지 40nm 깊이의 약간의 에칭으로 실현될 수도 있고, 1㎛ 폭 미만으로 50nm 이상의 깊이로 할 수도 있다. 평면에서 볼 때 화소 전극(22)과 공통 전극(21)이 중첩되지 않는 부분에서는, 투명 도전막의 두께에 거의 상당하는 깊이로 줄무늬(221, 222)가 형성되고, 화소 전극(22)에 공극이 형성될 수도 있다. 단면에서 볼 때 줄무늬(221, 222)에는 테이퍼가 형성될 수도 있다. 에칭 등으로 형성하는 줄무늬의 폭은, 줄무늬의 바닥부의 폭이 1㎛ 이하이면 된다. 줄무늬(221, 222)를 형성하는 피치는, 예를 들면 2㎛ 내지 10㎛ 정도로 할 수 있다. 화소 전극(22)과 투명 전극(4) 사이에 경사 전계가 발생하면, 화소 전극(22) 위에 해당 화소 전극(22)의 길이 방향과 평행 또는 직각으로 형성된 줄무늬(221, 222)에 의해, 화소 전극(22) 위에서 액정 분자를 균일하게 쓰러뜨릴 수 있다. 줄무늬(221, 222)를 형성하지 않는 광폭의 화소 전극(22)에서는, 해당 화소 전극(22)을 평면에서 볼 때의 코너 부분과 중앙부에서 액정 분자의 쓰러짐에 편차가 발생하여, 화소 전극(22) 위 및 서브픽셀 내에서 투과율의 명암 및 불균일이 발생하기 쉬워진다. 이러한 명암 및 불균일은 서브픽셀의 투과율 저하의 원인이 된다. 게다가, 줄무늬(221, 222) 상부의 액정 분자는, 수직 배향이면서도 줄무늬로 표출된 텍스쳐의 영향을 받아 낮은 전압으로 쓰러지기 쉽고, 고속 구동이 가능해진다. 줄무늬(221, 222)는 화소 전극(22)의 폭에 따라 1개 또는 복수개 형성된다. 화소 전극(22)의 폭이 4㎛ 이하로 좁은 경우에는 형성하지 않아도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 입체 화상 표시를 효과적으로 행할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 밝고, 고해상도로 화상 표시를 행할 수 있다.
[제2 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 화소 또는 서브픽셀에 대하여 4개의 능동 소자(24)를 구비하는 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 18은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 18은, 화소 또는 서브픽셀의 1/2 부분 단면도이고, 화소 또는 서브픽셀의 중심축 C로부터 좌측만을 도시하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서 화소 또는 서브픽셀의 중심축 C로부터 우측의 구성에 대해서는, 도 18의 좌측의 구성과 대칭이다.
액정 표시 장치(28)의 단면의 좌측에는, 벨트 형상의 2개의 투명 전극(4a, 4b), 2개의 화소 전극(22a, 22b), 2개의 공유 전극(21a, 21b), 2개의 능동 소자(24a, 24b)가 구비된다. 따라서, 액정 표시 장치(28)의 화소 또는 서브픽셀 단위에서는, 4개의 화소 전극, 4개의 공유 전극, 4개의 능동 소자가 구비된다.
단면의 좌측에 있어서는, 어레이 기판(29)측의 2개의 화소 전극(22a, 22b)은 2개의 능동 소자(24a, 24b)에 각각 전기적으로 접속된다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(28)와, 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(15) 사이의 주된 상위점은, 단면의 좌측에 2개의 화소 전극(22a, 22b) 및 공통 전극(21a, 21b)을 구비하고, 2개의 화소 전극(22a, 22b)에 2개의 능동 소자(24a, 24b)를 접속한다는 점이다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(28)에 있어서는, 화소 또는 서브픽셀의 단면 좌측과 마찬가지로 단면 우측에도 2개의 화소 전극(22a, 22b) 및 공통 전극(21a, 21b)을 구비하고, 2개의 화소 전극(22a, 22b)에 2개의 능동 소자(24a, 24b)가 접속된다.
이에 따라, 입체 화상 표시에 필요한 광의 경사 출사를 강조할 수 있다. 화소 또는 서브픽셀의 개구부의 단부에 가까운 화소 전극(22a)은, 액정 분자(17a 내지 17c)를 독립적으로 구동함으로써 투명 패턴(9)을 개재하여 각도를 갖게 한 경사 출사광(30)을 증가시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(28)는, 예를 들면 도 18에 도시되는 좌측의 화소 또는 서브픽셀로 우안용 화상을 출력하고, 도시하지 않은 우측의 화소 또는 서브픽셀로 좌안용의 화상을 출력한다. 또한, 단면의 좌측 및 우측의 각각에 화소 전극(22a, 22b)을 구비하고, 화소 전극(22a, 22b)에 상이한 영상 신호, 예를 들면 깊이가 있는 배경 화상과 눈앞에서 튀어나오는 화상의 신호를 각각 부여함으로써, 더욱 입체감 있는 영상을 표시할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 화소 또는 서브픽셀에 대하여, 4개의 능동 소자가 할당되어 있고, 이 4개의 능동 소자에 대하여 상이한 영상 신호에 기초하는 전압이 인가되어, 액정층(17)에 포함되는 액정이 구동된다. 예를 들면, 4개의 능동 소자에 대한 신호는, 액정 표시 장치(28) 이면에 배치 설치한 백라이트의 LED 등의 고체 발광 소자와 동기시킨다. 이에 의해, 우안용 화상, 좌안용 화상, 배경 화상, 튀어나오는 화상을 각각 다른 타이밍에 표시시킬 수 있다.
[제3 실시 형태]
본 실시 형태에서는 반투과형의 액정 표시 장치에 대해서 설명하는데, 이와 같은 구성은 입체 화상 표시용 액정 표시 장치에 대해서도 적용 가능하다.
도 19는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 19는 화소 또는 서브픽셀의 1/2 부분 단면도이고, 화소 또는 서브픽셀의 중심축 C로부터 좌측만을 도시하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서 화소 또는 서브픽셀의 중심축 C로부터 우측의 구성에 대해서는, 도 19의 좌측의 구성과 대칭이다.
본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(31)는 화소 또는 서브픽셀 단위로 2개의 능동 소자(24a, 24b)가 구비된다.
도 19의 단면의 좌측에 있어서의 화소 또는 서브픽셀의 단부측에 위치하는 화소 전극(22a)과, 도시하지 않은 우측에서의 개구부의 단부측에 위치하는 화소 전극(22a)은 동일한 능동 소자(24a)와 전기적으로 접속된다.
도 19의 단면의 좌측에서의 화소 또는 서브픽셀의 중앙측에 위치하는 화소 전극(22b)과, 도시하지 않은 우측에서의 화소 또는 서브픽셀의 중앙측에 위치하는 화소 전극(22b)은 동일한 능동 소자(24b)와 전기적으로 접속된다.
본 실시 형태에서, 어레이 기판(29)측의 차광 패턴(20b)은 외광의 반사막으로서 이용된다. 차광 패턴(20b)은, 예를 들면 광을 반사하기 쉬운 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 은 합금의 박막으로 한다. 차광 패턴(20b)은 밝은 실내광 또는 태양광 등을 광원으로 하는 외광을 반사하여 표시에 이용한다.
차광 패턴(20b)의 표면에는, 광산란성을 갖게 하기 위해서 미세한 요철이 형성될 수도 있다.
투명 패턴(9)의 투명 수지에, 이 투명 수지와 굴절률이 상이한 투명 미립자를 분산시켜 광산란막으로 할 수도 있다.
또한, 광산란성이 부여된 투명 패턴(9), 차광 패턴(20b), 착색층(7)은 입체 화상 표시시 므와레 무늬를 해소시키는 기술로서 사용할 수 있다.
도 19는 화소 전극(22a, 22b)과, 공통 전위인 투명 전극(4a, 4b) 및 공통 전극(21a, 21b) 사이에 구동 전압을 인가하고, 액정 분자(17a 내지 17h)가 경사진 상태(광투과 상태)를 나타내고 있다. 반사 표시는 태양광 등의 외광을 차광 패턴(20b)에 의해서 반사시켜 출사광으로 함으로써 행해진다. 이 경우, 반사 표시 영역의 광은, 액정층(17)을 2회 통과한다. 투과 표시 영역에서는, 백라이트 광원으로부터의 광은 액정층(17)을 1회 통과한다. 따라서, 반사 표시 영역에서의 광로 길이는 투과 표시 영역의 2배가 된다. 반사 표시 영역과 투과 표시 영역과의 광로의 차에 대해서는, 반사 표시 영역의 액정 분자(17a, 17b)의 기울기와 투과 표시 영역의 액정 분자(10d, 17e, 17f)의 기울기에 대하여 차를 냄(Δnd의 차를 냄)으로써 조정할 수 있다. 환언하면, 반사 표시 영역의 표시를 담당하는 화소 전극(22a)에 인가하는 전압과, 투과 표시 영역의 표시를 담당하는 화소 전극(22b)에 인가하는 전압을 변경한다. 이에 의해, 반사 표시 영역과 투과 표시 영역의 액정 분자의 편차를 조정할 수 있어, 반투과 표시를 최적화할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 1 화소 또는 1 서브픽셀에 4개의 능동 소자를 배치하는 구성이 설명되어 있다. 그러나, 1/2 화소 또는 1/2 서브픽셀에 1개씩의 능동 소자가 배치되고, 1 화소 또는 1 서브픽셀에 합계 2개의 능동 소자가 배치 설치되어도 된다. 예를 들면, 1/2 화소 또는 1/2 서브픽셀의 각각의 중앙쪽의 화소 전극(22b)을 이용하여, 액정 분자(17a 내지 17h)에 경사 구배를 부여하는 액정 구동을 행함으로써 반투과 표시를 실현할 수 있다.
[제4 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 어레이 기판의 이면과 대향 기판의 표면 중 적어도 한쪽에 광의 굴절 기능을 갖는 광 제어 소자를 구비한 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 20은 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 이 도 20은 수직 방향의 단면도이다.
액정 표시 장치(15)는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 도 13의 구성에 추가로, 렌티큘러 렌즈(렌즈 시트)(32)와 백라이트(33)를 더 구비한다.
본 실시 형태에서 액정 표시 장치(15)는, 어레이 기판(16)의 이면측에 렌티큘러 렌즈(32), 백라이트(33)를 배치 설치한다.
렌티큘러 렌즈(32)는, 예를 들면 2개 또는 다른 짝수의 유닛(화소)폭의 볼록형 렌즈이다. 렌티큘러 렌즈(32)는, 이 도 20의 단면에 수직인 광축을 갖는다. 즉, 렌티큘러 렌즈(32)에서 볼록형 렌즈의 길이 방향은, 도 20의 단면에 대하여 수직으로 한다. 2개 또는 다른 짝수의 유닛폭에 있어서의 서브픽셀의 색순은, 적색 서브픽셀→ 녹색 서브픽셀→ 청색 서브픽셀의 동일한 배열이 2회, 또는 다른 짝수회 반복된다. 이에 의해, 3색 화소의 발광의 균일성을 확보할 수 있다.
백라이트(33)는, 예를 들면 LED 등과 같은 고체 발광 소자(34a, 34b)와, 반사판(35)과, 도광판과 일체화된 프리즘 시트(36)를 포함하는 광원이다. 본 실시 형태에서 백라이트(33)는, 어레이 기판(16)의 이면에 고체 발광 소자(34a, 34b)의 어레이를 구비하는 엣지라이트형의 도광부로 한다.
프리즘 시트(36)는, 도 20에 나타내는 단면에서 볼 때 삼각형상이다. 삼각형의 각도는, 렌티큘러 렌즈(32) 및 상기한 화소 구성의 조합에 기초하여, 액정 표시 장치(15)로부터의 출사광(37a, 37b)의 배광각이 대략 2도 내지 20도의 범위 내에 들어가도록 설정한다. 배광각은 액정 표시 장치(15)의 화면의 크기 및 상정하는 관찰자(2안식, 다안식의 선택 등을 포함함)의 위치에 기초하여 조정한다.
예를 들면, 렌티큘러 렌즈(32)와 프리즘 시트(36) 등의 광의 굴절 기능을 갖는 광 제어 소자는, 화소 전극(4)의 길이 방향과 수직인 방향으로 광을 굴절한다.
본 실시 형태에서는, 화소 또는 서브픽셀의 평면 형상을 상기 도 10과 마찬가지로 한다. 이 경우에는, 화소 또는 서브픽셀의 배열과, 렌티큘러 렌즈(32)와의 간섭(므와레 무늬)은 발생하지 않는다.
배광각은 렌티큘러 렌즈 형상 또는 액정 패널과 프리즘 시트 등의 광 제어 소자와의 관찰자 방향에의 위치 등에 의해 그의 크기를 조정할 수 있다. 렌티큘러 렌즈는 지향성을 갖게 하기 위해, 표시 화면 내에서 그의 단면 형상에 편차를 갖게 하여도 된다. 예를 들면, 표시 화면 단부의 렌즈는 편심시키거나 비구면 렌즈로 하는 등으로 화면 중앙쪽의 배광각이 되도록 조정할 수 있다.
본 실시 형태에서 제어부(38)는, 고체 발광 소자(34a, 34b)의 어레이를 능동 소자(24)에 인가되는 영상 신호와 동기하여 발광시킨다.
예를 들면, 상기 제1 실시 형태에서 도 13을 이용하여 설명한 화소 또는 서브픽셀의 단면 좌측의 액정 구동과, 도 20에 나타내는 우측의 고체 발광 소자(34b)를 동기시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 화소 또는 서브픽셀의 단면 우측의 액정 구동과 좌측의 고체 발광 소자(34a)를 동기시킨다.
본 실시 형태에서는 영상 신호와 백라이트(33)가 동기되고, 광학 소자인 렌티큘러 렌즈(32) 및 프리즘 시트(36)를 구비하고, 고해상도의 입체 화상 표시가 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(15)에 있어서, 단수의 관찰자(2안식)를 전제로 하는 경우에는, 렌티큘러 렌즈(32)를 생략한 구성으로 하여도 된다. 고체 발광 소자(34a, 34b)는 백색 LED일 수도 있고, RGB의 개별 발광 LED일 수도 있다.
본 실시 형태에서는, 광 제어 소자로서 하나 이상의 렌티큘러 렌즈(32)와 하나 이상의 프리즘 시트(36) 중 적어도 한쪽을 구비하여도 된다.
본 실시 형태에서는, 광 제어 소자로서 양면에 프리즘이 형성되어 있는 프리즘 시트가 사용되어도 된다. 양면에 형성되는 프리즘의 형상 및 피치는, 입체 화상의 표시에 따라 조정되어도 된다. 예를 들면, 양면 프리즘 시트의 한쪽면을 삼각형상 단면으로 하고, 다른쪽의 면을 한쪽면보다도 큰 피치의 렌즈 시트로 한다. 이와 같이, 일체 형성되는 양면 프리즘 시트가 광학 제어 소자로서 사용되는 경우, 양면 프리즘 시트의 한쪽면의 광축과 다른쪽의 면의 광축에 상이한 각도θ를 부여할 수 있다.
[제5 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 렌티큘러 렌즈의 광축과 프리즘 시트의 광축에, 평면에서 볼 때 화소 또는 서브픽셀의 배열 방향에 대하여 각도θ를 부여하고, 므와레 무늬를 감소시키는 구성에 대해서 설명한다.
예를 들면, 상기한 도 12에 도시한 바와 같은 평면에서 볼 때 구형 형상(직사각형 형상 등)의 화소 또는 서브픽셀이 이용되는 경우, 상기 제4 실시 형태에서 설명한 렌티큘러 렌즈(32)와 프리즘 시트(36)의 배치에서는, 화소 또는 서브픽셀의 배열과 간섭이 생겨 므와레 무늬가 발생하는 경우가 있다.
이를 위한 본 실시 형태에서는, 도 21에 나타낸 바와 같이, 평면에서 볼 때 렌티큘러 렌즈(32)의 광축(32a)과 프리즘 시트(36)의 광축(36a)에 므와레 무늬 해소를 위한 θ를 부여한다.
예를 들면, 상기 제4 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(15)의 대향 기판(8)에 있어서, 직사각형 형상의 화소 또는 서브픽셀이 배열되어 있는 것으로 한다. 또한, 어레이 기판(16)은, 상기 각 실시 형태와 마찬가지로 한다. 액정 표시 장치(15)는, 이 대향 기판(8)과 어레이 기판(16)을, 음의 유전율 이방성의 액정을 수직 배향시킨 액정층(17)을 협지하는 형태로 접합시키고, 또한 편광판 및 위상차판을 그의 표리에 부착함으로써 형성된다.
렌티큘러 렌즈(32)의 광축(32a)과 프리즘 시트(36)의 광축(36a)과의 각도θ를 약 30도로 함으로써, 액정 표시 장치(15)는 므와레 무늬 발생이 없는 입체 화상 액정 표시를 행할 수 있다.
[제6 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 도 2의 대향 기판(5)을 구비하는 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 22는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 22는 화소 또는 서브픽셀 단위의 단면을 나타내고 있다. 이 도 22는 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1의 2변(측변)의 길이 방향에 수직인 단면이다.
액정 표시 장치(15)는 어레이 기판(16)과, 액정층(17)과, 대향 기판(8)을 구비한다. 어레이 기판(16)과 대향 기판(8)은 액정층(17)을 사이에 두고 대향한다.
액정 표시 장치(39)에 있어서, 대향 기판(5)과 어레이 기판(16)은 서로 대향하고, 수직 배향의 액정층(17)을 협지한다. 대향 기판(5)의 투명 수지층(3)의 상면에는 배향막(25)이 형성되어 있다. 대향 기판(5)에 형성된 배향막(25)측은 액정층(17)에 대향한다. 투명 기판(2)측은 관찰자측이 된다.
이 도 22에 있어서는, 투명 전극(4), 화소 전극(22), 공통 전극(21)에 전압이 인가되어 있지 않고, 수직 배향 상태의 액정 분자가 도시되어 있다. 액정층(17)에 포함되는 액정은 유전율 이방성이 음인 액정이다. 도 22에 있어서, 편광판, 위상차판은 통상과 마찬가지이기 때문에 생략되어 있다.
도 23은, 구동 전압 인가시 액정 표시 장치(39)에 있어서의 액정 상태의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
액정 표시 장치(39)에 있어서, 액정 분자는 투명 전극(4)과 공통 전극(21)을 공통 전위(공통)로서 이용하며, 화소 전극(22)에 전압을 인가함으로써 쓰러진다. 액정 분자(17a, 17b)의 길이 방향은, 전기력선(40a, 40b)에 수직이 되는 화살표 방향으로 경사를 갖는다. 화소 전극(22)과 공통 전극(21)의 근방에 있는 액정 분자(17h)의 길이 방향은, 전기력선(40h)에 수직이 되는 방향으로 쓰러진다. 프레임 패턴 B1의 수평 방향의 폭은 차광 패턴(20b)의 폭보다도 넓다. 화소 또는 서브픽셀에 있어서의 수평 방향 F2의 위치에서, 프레임 패턴 B1이 차광 패턴(20b)보다도 중앙측에 돌출되어 있는 폭은 Wb이다. 이들 액정 분자(17a, 17b, 17h)의 쓰러짐과, 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1 및 중앙 패턴 B2와, 차광 패턴(20a, 20b)과의 관계에 기초하여, 이 화소 또는 서브픽셀의 개구부에서의 광은 배광각α의 기울기로 출사된다.
도 24는 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 이 도 24는 수직 방향의 단면도이다.
액정 표시 장치(39)는, 상기한 도 22 및 도 23의 구성에 추가로, 백라이트(41)를 더 구비한다. 액정 표시 장치(39)는, 어레이 기판(16)의 이면측에 백라이트(41)를 배치 설치한다.
백라이트(41)는 프리즘 시트(36), 예를 들면 LED 등과 같은 RGB 개별 발광 소자(42a, 42b), 반사판(35)을 구비한다.
제어부(43)는 액정 구동을 행하는 경우, 예를 들면 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자, 청색 발광 소자와, 화소 또는 서브픽셀의 개구부의 1/2를 구동하는 능동 소자를 동기시키고, 이에 따라 입체 화상 표시를 실현시킨다.
또한, 화소 또는 서브픽셀에 대하여 2개의 능동 소자를 배치 설치하는 것이 아닌, 하나의 능동 소자로 하나의 화소 또는 서브픽셀을 구동시킴으로써, 통상의 2차원 화상을 필드 시퀀셜(시분할) 구동에 의해 표시시킬 수 있다.
[제7 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 도 7의 대향 기판(11)을 구비하는 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 25는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 25는 화소 또는 서브픽셀 단위의 단면을 나타내고 있다. 도 25는 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1의 2변(측변)의 길이 방향에 수직인 단면이다.
액정 표시 장치(44)는 어레이 기판(16)과, 액정층(17)과, 대향 기판(11)을 구비한다. 어레이 기판(16)과 대향 기판(11)은 액정층(17)을 사이에 두고 대향한다.
액정 표시 장치(44)에 있어서, 대향 기판(11)과 어레이 기판(16)은 서로 대향하고, 수직 배향의 액정층(17)을 협지한다. 대향 기판(11)의 투명 수지층(3)의 상면에는 배향막(25)이 형성되어 있다. 대향 기판(5)에 형성된 배향막(25)측은 액정층(17)에 대향한다. 투명 기판(2)측은 관찰자측이 된다.
이 도 25의 수평 방향 F2에 있어서의 프레임 패턴 B1, 중앙 패턴 B2, 투명 전극(4), 화소 전극(22), 공통 전극(21)의 배치(즉 평면에서 볼 때의 배치)는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
본 실시 형태에서는, 착색층(7)과 중앙 패턴 B2 사이에 투명 패턴(12)이 형성되어 있다. 평면에서 볼 때 투명 패턴(12)과 투명 전극(4)의 일부는 중복된다.
이 도 25는, 구동 전압 인가 전의 액정 표시 장치(44)를 예시하고 있으며, 액정층(17)의 액정 분자의 길이 방향은, 어레이 기판(16) 및 대향 기판(11)의 각각에 대하여 수직으로 배향되어 있다.
도 26은 구동 전압 인가시 액정 표시 장치(44)에 있어서의 액정 상태의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
액정 표시 장치(44)에서는, 전기력선과 수직이 되는 방향으로 액정 분자의 길이 방향은 회전한다. 이 때, 투명 전극(4)은, 예를 들면 공통 전위의 그랜드이다. 구동 전압이 인가된 한쪽 화소 전극(22)은, 중심축 C를 넘어서 이 한쪽 화소 전극(22)의 반대측에 존재하는 액정 분자를 약간량 쓰러뜨릴 수 있다. 이에 의해, 화소 또는 서브픽셀 전체의 액정 분자를 활용할 수 있어, 화소 또는 서브픽셀은 1/2의 화소 또는 서브픽셀보다도 높은 투과율을 얻을 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치(44)는 밝은 입체 화상을 표시할 수 있다.
액정 표시 장치(44)는 투명 패턴(12)을 구비함으로써, 더욱 밝은 표시를 행할 수 있다.
또한, 액정 표시 장치(44)의 대향 기판(11)은 블랙 매트릭스 BM의 중앙 패턴 B2를 형성하고, 이 중앙 패턴 B2를 덮도록 투명 패턴(12)을 형성하고, 착색층(7), 투명 수지층(3), 투명 전극(4)을 형성함으로써 생성된다. 투명 패턴(12)은, 예를 들면 알칼리 가용인 감광성 아크릴 수지 등을 이용하여 공지된 포토리소그래피법에 의해서 생성된다.
[제8 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 도 2의 대향 기판(5)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
(투명 전극(4)의 형성)
대향 기판(5)의 제조 방법에서는, 우선 무알칼리 유리인 투명 기판(2)의 한쪽면 위에 스퍼터링 장치를 이용하여 투명 도전막인 ITO(인듐·주석의 금속 산화물박막)를 전체면에 성막한다. 이 ITO는, 예를 들면 기판 온도를 실온으로 하여, 스퍼터링 장치에서 0.14㎛의 막 두께로 성막한다. 다음으로, 성막한 ITO막을 공지된 포토리소그래피법으로 예를 들면 20㎛의 획선폭으로 형성하고, 벨트 형상의 투명 전극(4)이 생성된다. 또한, 실온 성막의 ITO막은, 투과율 상승을 위한 어닐링이 필요하다. 어닐링을 위한 열 처리는, 후속 공정의 블랙 매트릭스의 형성 등에 있어서의 경막 처리와 함께 실시되어도 된다.
(블랙 매트릭스 BM의 형성)
<블랙 매트릭스 형성용 분산액>
카본 블랙 분산액은 카본 안료 20중량부, 고분자 분산제 8.3중량부, 구리프탈로시아닌 유도체 1.0중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 71중량부를 각각 첨가하고, 비드밀 분산기에 의해서 교반함으로써 생성된다.
<블랙 매트릭스 형성용 포토레지스트>
블랙 매트릭스 형성용 레지스트의 재료로서, 예를 들면 카본 블랙 분산액, 수지(고형분 56.1중량％), 단량체, 개시제, 용제(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 또는 에틸-3-에톡시프로피오네이트), 레벨링제가 사용된다. 이들 재료가 이하의 조성비로 혼합 교반되어 블랙 매트릭스 형성용 레지스트로서 이용된다(고형분 중 안료 농도: 약 19％).
카본 블랙 분산액 3.0중량부
수지 1.4중량부
단량체 0.3중량부
개시제 0.67중량부
개시제 0.17중량부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 15중량부
에틸-3-에톡시프로피오네이트 5.0중량부
레벨링제 1.5중량부
<블랙 매트릭스 BM의 형성 조건>
블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1과 중앙 패턴 B2의 형성에 있어서는, 우선 상기 포토레지스트가 유리 등의 투명 기판(2)에 스핀 코팅되고, 예를 들면 100℃에서 3분간 건조되어, 투명 기판(2)의 표면에 막 두께 1.4㎛의 도막(塗膜)이 형성된다. 다음으로, 소정의 패턴폭(블랙 매트릭스 BM의 획선폭에 상당) 및 개구 패턴을 갖는 노광용 포토마스크를 이용하여, 투명 기판(2) 위의 도막에 대하여 광원으로부터 광이 조사된다. 이 광은, 예를 들면 초고압 수은등 램프를 이용하여 200mj/㎠ 조사된다. 다음으로, 광 조사 후의 기판에 대하여, 2.5％ 탄산나트륨 수용액을 이용하여 예를 들면 60초간 현상이 행해지고, 수세 및 건조가 행해지고, 230℃에서 60분간 가열 처리가 행해져 패턴의 정착이 행해진다. 이에 의해, 투명 기판(2) 위에 블랙 매트릭스 BM이 형성된다. 프레임 패턴 B1의 획선폭은, 예를 들면 약 20㎛, 중앙 패턴 B2의 획선폭은, 예를 들면 약 8㎛로 한다. 블랙 매트릭스 BM의 평면에서 볼 때의 화소 또는 서브픽셀의 형상은, 도 9에 나타내는 "<"상으로 해도 된다.
(투명 수지층(3)의 형성)
블랙 매트릭스 BM 및 블랙 매트릭스 BM으로 차광되지 않은 개구부를 덮도록, 알칼리 가용성의 아크릴 감광성 수지 도포액을 이용하여 투명 수지층(3)이 형성된다. 투명 수지층(3)은 경막 후의 막 두께가 예를 들면 약 2㎛가 되도록 형성된다. 이 투명 수지층(3)의 형성에 의해 액정 표시용 대향 기판(5)이 형성된다.
또한, 본 실시 형태의 대향 기판(5)은 모노컬러 표시로 한정되지 않으며, 예를 들면 필드 시퀀셜(복수색의 LED 광원을 백라이트에 이용하고, 시분할의 광원 구동에 의해 컬러 필터 없이 컬러 표시를 행하는 수법)의 컬러 액정 표시 장치에 대해서도 적용 가능하다.
아크릴 감광성 수지 도포액으로는, 예를 들면 하기와 같이 아크릴 수지를 합성하고, 추가로 단량체, 광 개시제를 가하고, 예를 들면 0.5㎛의 여과(filtration)를 행하여 얻어지는 투명 수지 도포액을 사용할 수 있다.
(아크릴 수지의 합성)
아크릴 수지의 합성에 있어서는, 우선 반응 용기에 시클로헥사논 800부를 넣고, 반응 용기에 질소 가스를 주입하면서 가열하고, 하기 단량체 및 열 중합 개시제의 혼합물을 적하하여 중합 반응을 행한다.
스티렌 55부
메타크릴산 65부
메틸메타크릴레이트 65부
벤질메타크릴레이트 60부
열 중합 개시제 15부
연쇄 이동제 3부
적하 후에 충분히 가열을 행하고, 그 후, 이 혼합물에 열 중합 개시제 2.0부를 시클로헥사논 50부에서 용해시킨 물질을 첨가하고, 추가로 반응을 계속하여 아크릴 수지의 용액이 얻어진다.
이 수지 용액에 고형분이 30중량％가 되도록 시클로헥사논을 첨가하여 아크릴 수지 용액을 제조하여 수지 용액(1)이 얻어진다. 아크릴 수지의 중량 평균 분자량은 약 20000이었다.
또한, 하기의 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 예를 들면 직경 1 mm의 유리 비드를 이용하여 샌드밀로 소정 시간(2시간) 동안 분산한 후, 0.5㎛의 필터로 여과하여 투명 수지 도포액이 얻어진다.
수지 용액(1) 100중량부
다관능 중합성 단량체 EO 변성 비스페놀 A 메타크릴레이트 20부
광 개시제 16중량부
시클로헥사논 150중량부
또한, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 도 1에 나타내는 대향 기판(1)은, 본 실시 형태에서 설명한 제조 공정의 일부를 교체하여, 투명 전극(4)을 투명 수지층(3) 위에 형성함으로써 제조할 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스 BM의 형성에 이용하는 포토마스크의 패턴은, 프레임 패턴 B1 및 중앙 패턴 B2의 설계 사양에 맞춘다.
본 실시 형태에서는, 투명 전극(4) 위에 블랙 매트릭스 BM을 형성하는 구성에 대해서 설명하고 있지만, 블랙 매트릭스 BM 위에 투명 전극(4)을 형성할 수도 있다.
[제9 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 도 4의 대향 기판(6)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
(블랙 매트릭스 BM의 형성)
예를 들면 무알칼리 유리 등과 같은 투명 기판(2)의 한쪽면 위에, 상술한 블랙 매트릭스 형성용 포토레지스트를 이용하여, 동일한 패턴에 의해서 프레임 패턴 B1 및 중앙 패턴 B2를 포함하는 블랙 매트릭스 BM이 형성된다.
(착색층(7)(착색 화소)의 형성)
<착색층 형성용 분산액>
착색층(7)에 분산하는 유기 안료로서, 이하의 재료가 사용된다.
적색용 안료
C.I. 피그먼트 레드 254
C.I. 피그먼트 레드 177
녹색용 안료
C.I. 피그먼트 그린 58
C.I. 피그먼트 그린 150
청색용 안료
C.I. 피그먼트 블루 15
C.I. 피그먼트 바이올렛 23
상기한 안료를 이용하여 적색, 녹색, 청색의 각 색 분산액이 생성된다.
적색 안료 분산액
적색 안료: C.I. 피그먼트 레드 254 18중량부
적색 안료: C.I. 피그먼트 레드 177 2중량부
아크릴바니시(고형분 20중량％) 108중량부
상기 조성의 혼합물을 균일하게 교반한 후, 유리 비드를 이용하여 샌드밀로 소정 시간(예를 들면 5시간) 동안 분산하고, 필터(예를 들면 5㎛ 필터)로 여과하여 적색 안료 분산액이 생성된다.
녹색 안료 분산액
C.I. 피그먼트 그린 58 16중량부
C.I. 피그먼트 그린옐로우 150 8중량부
아크릴바니시(고형분 20중량％) 102중량부
상기한 조성의 혼합물에 대하여, 적색 안료 분산액과 마찬가지의 생성 방법을 이용하여 녹색 안료 분산액이 생성된다.
청색 안료 분산액
C.I. 피그먼트 블루 15 50중량부
C.I. 피그먼트 바이올렛 23 2중량부
분산제 6중량부
아크릴바니시(고형분 20중량％) 200중량부
상기한 조성의 혼합물에 대하여, 적색 안료 분산액과 마찬가지의 생성 방법을 이용하여 청색 안료 분산액이 생성된다.
<착색 화소 형성 컬러 레지스트>
적색 화소 형성 컬러 레지스트
적색 분산액 150중량부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 13중량부
광 개시제 4중량부
증감제 2중량부
용제: 시클로헥사논 257중량부
상기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 5㎛의 필터로 여과함으로써, 적색 화소 형성 컬러 레지스트가 얻어진다.
녹색 화소 형성 컬러 레지스트
녹색 분산액 126중량부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 14중량부
광 개시제 4중량부
증감제 2중량부
시클로헥사논 257중량부
상기한 조성의 혼합물을 균일해지도록 교반 혼합한 후, 5㎛의 필터로 여과함으로써, 녹색 화소 형성 컬러 레지스트가 얻어진다.
청색 화소 형성 컬러 레지스트
청색 화소 형성 컬러 레지스트는, 하기 조성을 이용하여 적색 화소 형성 컬러 레지스트와 마찬가지의 방법으로 생성된다.
청색 분산액 258중량부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 19중량부
광 개시제 4중량부
증감제 2중량부
시클로헥사논 214중량부
<착색층 형성>
상기한 바와 같은 방법에 의해서 얻어진 착색 화소 형성 컬러 레지스트를 이용하여 착색층(7)이 형성된다. 이 착색층(7)의 형성에 있어서의 각종 조건은 일례이고, 다른 조건이 적용될 수도 있다.
착색층(7)의 형성에서는, 우선 기판에 적색 화소 형성용 컬러 레지스트가 스핀 코팅에 의해 완성되어 막 두께 1.8㎛가 되도록 도포된다. 90℃, 5분간 건조시킨 후, 착색층 형성용 포토마스크를 통과하여 고압 수은등의 광이 300mj/㎠ 조사되어 알칼리 현상액으로 60초간 현상되고, 스트라이프 형상의 적색 필터 R(적색의 착색 화소)이 형성된다. 그 후, 적색 필터 R은 230℃, 30분간 소성된다. 블랙 매트릭스 BM과 착색층(7)의 중첩은, 예를 들면 6.0㎛가 된다. 화소 또는 서브픽셀의 형상은, 예를 들면 도 12에 나타내는 직사각형 형상의 화소로 한다.
녹색 화소 형성용 레지스트도 마찬가지로 스핀 코팅에 의해 완성되어 막 두께 1.8㎛가 되도록 도포된다. 90℃, 5분간 건조시킨 후, 상술한 적색 필터 R과 인접한 위치에 패턴이 형성되도록 포토마스크를 통과하여 노광 및 현상이 행해진다. 이에 따라, 녹색 필터 G(녹색 화소)가 형성된다.
적색, 녹색과 마찬가지의 수법에 의해, 청색 화소 형성용 레지스트에 대해서도 완성되어 막 두께 1.8㎛로 얻어진다. 그 후, 녹색 필터 G는 230℃, 30분간 경막된다.
(투명 수지층(3)의 형성)
상기 제8 실시 형태의 아크릴 투명 수지 도포액을 이용하여, 경막 후 막 두께 2㎛의 투명 수지층(3)은, 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B의 3색을 포함하는 착색층(7)을 덮도록 형성된다. 투명 수지층(3)은 230℃, 30분간 경막된다.
(투명 전극(4)의 형성)
투명 전극(4)인 ITO의 형성에 있어서는, 스퍼터링 장치를 이용하여 투명 수지층(3)을 덮도록 ITO(인듐·주석의 금속 산화물 박막)가 막 두께 0.14㎛, 실온에서 성막된다.
ITO는 공지된 포토리소그래피법을 이용하여 20㎛ 폭의 투명 전극(4)으로서 형성된다. 투명 전극(4)은 패턴 형성 후에 ITO막의 어닐링으로서, 230℃, 30분간 열 처리된다.
이상과 같은 공정에 의해서 대향 기판(10)이 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 투명 전극(4)을 투명 수지층(3) 위에 형성하고 있다. 그러나, 투명 전극(4)은 투명 기판(2)에 직접 형성될 수도 있고, 착색층(7)과 투명 수지층(3) 사이에 형성될 수도 있다.
[제10 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 도 8의 대향 기판(12)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
(블랙 매트릭스 BM의 형성)
상기 제8 실시 형태와 마찬가지의 공정으로, 블랙 매트릭스 형성용 포토레지스트를 이용하여 프레임 패턴 B1 및 중앙 패턴 B2를 포함하는 블랙 매트릭스 BM이 형성된다.
(착색층(7)의 형성)
상기 제9 실시 형태와 마찬가지의 공정으로, 적색, 녹색, 청색의 착색층 형성용 컬러 레지스트를 이용하여, 각각 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B를 포함하는 착색층(7)이 형성된다. 포토마스크로는 각각의 화소 또는 서브픽셀의 중앙의 오목부(13)를 형성하기 위해서, 화소 또는 서브픽셀의 중앙부의 투과율을 감소시킨 그레이톤 마스크가 이용된다. 오목부(13)는, 그레이톤 마스크를 이용한 포토리소그래피법에 의해서, 예를 들면 화소 또는 서브픽셀의 중앙에 깊이 0.5㎛이고, 중앙 패턴 B2를 따라 형성된다. 오목부(13)의 경사(숄더)를 액정 배향에 이용하는 경우에는, 오목부(13)의 깊이를 0.3㎛ 내지 1.5㎛의 범위 내로 하는 것이 적당하다.
(투명 수지층(4)의 형성)
상기 제8 실시 형태의 아크릴 투명 수지 도포액을 이용하여, 투명 수지층(3)은 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B의 3색을 포함하는 착색층(7)의 전체를 덮도록 형성된다. 투명 수지층(3)은 230℃, 30분간 경막된다.
(투명 전극(4)의 형성)
투명 전극(4)의 형성에 있어서는, 스퍼터링 장치를 이용하여 투명 수지층(3)을 덮도록 ITO(인듐·주석의 금속 산화물 박막)가 막 두께 0.14㎛, 실온에서 성막된다.
ITO는 공지된 포토리소그래피법을 이용하여 20㎛ 폭의 벨트 형상의 패턴으로서 형성된다. 벨트 형상의 투명 전극(4)은, 패턴 형성 후에 ITO막의 어닐링으로서, 230℃, 30분간 열 처리된다. 이에 의해 대향 기판(12)이 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 투명 전극(4)이 투명 수지층(3) 위에 형성되는 구성에 대해서 설명하고 있다. 그러나, 투명 전극(4)은 투명 기판(2)의 한쪽면에 직접 형성될 수도 있고, 착색층(7)과 투명 수지층(3) 사이에 형성될 수도 있다.
[제11 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 상기 각 실시 형태의 착색층(7)에 적용 가능한 투명 수지 및 유기 안료에 대해서 설명한다.
(투명 수지)
블랙 매트릭스 BM 또는 차광 패턴(20a, 20b) 등의 각종 차광층, 또는 착색층(7)의 형성에 이용되는 감광성 착색 조성물은, 안료 분산체에 추가로 다관능 단량체, 감광성 수지 또는 비감광성 수지, 중합 개시제, 용제 등을 포함한다. 이하, 감광성 수지 및 비감광성 수지 등, 본 실시 형태에서 운용 가능한 투명성이 높은 유기 수지를 총칭하여 투명 수지라 부른다.
투명 수지는 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 감광성 수지를 포함한다. 열가소성 수지로는, 예를 들면 부티랄 수지, 스티렌-말레산 공중합체, 염소화폴리에틸렌, 염소화폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리아세트산비닐, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지, 알키드 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 고무계 수지, 환화 고무계 수지, 셀룰로오스류, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드 수지 등이 이용된다. 열경화성 수지로는, 예를 들면 에폭시 수지, 벤조구아나민 수지, 로진 변성 말레산 수지, 로진 변성 푸마르산 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 페놀 수지 등이 이용된다. 열경화성 수지로는, 예를 들면 멜라민 수지와 이소시아네이트기를 함유하는 화합물을 반응시켜 얻어지는 물질이 사용될 수도 있다.
(알칼리 가용성 수지)
본 실시 형태에서 사용되는 블랙 매트릭스 BM의 형성 재료인 차광층, 착색층(7)의 형성에는, 포토리소그래피에 의한 패턴 형성 가능한 감광성 수지 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 투명 수지는, 알칼리 가용성이 부여된 수지인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지로는, 카르복실기 또는 수산기를 포함하는 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 알칼리 가용성 수지로서, 에폭시아크릴레이트계 수지, 노볼락계 수지, 폴리비닐페놀계 수지, 아크릴계 수지, 카르복실기 함유 에폭시 수지, 카르복실기 함유 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 알칼리 가용성 수지로는 에폭시아크릴레이트계 수지, 노볼락계 수지, 아크릴계 수지가 바람직하고, 특히 에폭시아크릴레이트계 수지나 노볼락계 수지가 바람직하다.
(아크릴 수지)
투명 수지로는, 예를 들면 이하의 아크릴계 수지가 적용 가능하다.
아크릴계 수지에는, 단량체로서, 예를 들면 (메트)아크릴산; 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트벤질(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트 등의 알킬(메트)아크릴레이트; 히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 히드록시프로필(메트)아크릴레이트 등의 수산기 함유 (메트)아크릴레이트; 에톡시에틸(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 에테르기 함유 (메트)아크릴레이트; 및 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메트)아크릴레이트 등의 지환식 (메트)아크릴레이트 등을 이용하여 얻어지는 중합체가 이용된다.
또한, 상기한 단량체에는 단독 물질을 이용할 수도 있고, 또는 2종 이상의 물질을 병용할 수도 있다. 또한, 단량체와 공중합 가능한 스티렌, 시클로헥실말레이미드, 또는 페닐말레이미드 등의 화합물과의 공중합체를 아크릴 수지에 이용할 수도 있다.
예를 들면 (메트)아크릴산 등의 에틸렌성 불포화기를 갖는 카르복실산을 공중합하여 얻어진 공중합체와, 글리시딜메타크릴레이트 등의 에폭시기 및 불포화 이중 결합을 함유하는 화합물을 반응시킴으로써, 감광성을 갖는 수지를 얻어도 된다. 또한, 글리시딜메타크릴레이트 등의 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트의 중합체 또는 글리시딜메타크릴레이트 등의 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트의 중합체와 다른 (메트)아크릴레이트와의 공중합체에 (메트)아크릴산 등의 카르복실산 함유 화합물을 부가시킴으로써, 감광성을 갖는 수지를 얻어도 된다.
예를 들면, 히드록시에틸메타아크릴레이트 등의 단량체이고, 수산기를 갖는 중합체에 메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트 등의 이소시아네이트기 및 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물을 반응시킴으로써, 감광성을 갖는 수지를 얻어도 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 복수의 수산기를 갖는 히드록시에틸메타크릴레이트 등의 공중합체와 다염기산 무수물을 반응시켜 공중합체에 카르복실기를 도입하고, 카르복실기를 갖는 수지를 얻을 수 있다. 카르복실기를 갖는 수지의 제조 방법은, 이 방법만으로 한정되는 것은 아니다.
상기한 반응에 이용하는 산 무수물의 예로서, 예를 들면 말론산 무수물, 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 메틸테트라히드로프탈산 무수물, 및 트리멜리트산 무수물 등이 있다.
상술한 아크릴계 수지의 고형분 산가는 20 내지 180 mgKOH/g인 것이 바람직하다. 산가가 20 mgKOH/g보다 작은 경우에는, 감광성 수지 조성물의 현상 속도가 너무 늦어 현상에 요하는 시간이 많아지고, 생산성이 떨어지는 경향이 있다. 또한, 고형분 산가가 180 mgKOH/g보다 큰 경우에는, 반대로 현상 속도가 너무 빨라, 현상 후의 패턴 박리 또는 패턴 결함 등과 같은 문제점이 발생하는 경향이 있다.
또한, 상기 아크릴계 수지가 감광성을 갖는 경우, 이 아크릴 수지의 이중 결합 당량은 100 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 내지 2000이고, 가장 바람직하게는 100 내지 1000이다. 이 중 결합 당량이 2000을 초과하는 경우에는, 충분한 광 경화성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
(광 중합성 단량체)
광 중합성 단량체로서, 예를 들면 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 트리시클로데카닐(메트)아크릴레이트, 멜라민(메트)아크릴레이트, 에폭시(메트)아크릴레이트 등의 각종 아크릴산 에스테르 및 메타크릴산에스테르, (메트)아크릴산, 스티렌, 아세트산비닐, (메트)아크릴아미드, N-히드록시메틸(메트)아크릴아미드, 아크릴로니트릴 등을 사용할 수 있다.
또한, 광 중합성 단량체로서, 예를 들면 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트에 다관능 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 (메트)아크릴로일기를 갖는 다관능 우레탄아크릴레이트가 이용되는 것이 바람직하다. 또한, 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트와 다관능 이소시아네이트와의 조합은 임의이고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 광 중합성 단량체로서 1종의 다관능 우레탄아크릴레이트를 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
(광 중합 개시제)
광 중합 개시제로는, 예를 들면 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-t-부틸-디클로로아세토페논, 디에톡시아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토페논계 화합물; 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 화합물; 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 아크릴화벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드 등의 벤조페논계 화합물; 티오크산톤, 2-클로르티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤 등의 티오크산톤계 화합물; 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-비페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 화합물; 1,2-옥탄디온, 1-〔4-(페닐티오)-,2-(O-벤조일옥심)〕, O-(아세틸)-N-(1-페닐-2-옥소-2-(4'-메톡시-나프틸)에틸리덴)히드록실아민 등의 옥심에스테르계 화합물; 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥시드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드 등의 포스핀계 화합물; 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 에틸안트라퀴논 등의 퀴논계 화합물; 보레이트계 화합물; 카르바졸계 화합물; 이미다졸계 화합물; 티타노센계 화합물 등을 사용할 수 있다. 감도를 향상시키기 위해서는, 옥심 유도체류(옥심계 화합물)를 이용하는 것이 유효하다. 이들 물질은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
(증감제)
증감제로는, 예를 들면 광 중합 개시제와 증감제를 병용하는 것이 바람직하다. 증감제로는, 예를 들면 α-아실옥시에스테르, 아실포스핀옥시드, 메틸페닐글리옥실레이트, 벤질-9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 에틸안트라퀴논, 4,4'-디에틸이소프탈로페논, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논 등의 화합물을 병용할 수도 있다.
증감제는 광 중합 개시제 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 내지 60 질량부의 양을 함유시킬 수 있다.
(에틸렌성 불포화 화합물)
상술한 광 중합 개시제는, 에틸렌성 불포화 화합물과 함께 이용되는 것이 바람직하다. 에틸렌성 불포화 화합물이란, 에틸렌성 불포화 결합을 분자 내에 1개 이상 갖는 화합물을 의미한다. 또한, 광 중합 개시제는 중합성, 가교성, 및 그에 수반되는 노광부와 비노광부와의 현상액 용해성의 차이를 확대할 수 있다는 등의 측면에서, 에틸렌성 불포화 결합을 분자 내에 2개 이상 갖는 화합물인 것이 바람직하다. 또한, 광 중합 개시제로는, 그의 불포화 결합이 (메트)아크릴로일옥시기에서 유래되는 (메트)아크릴레이트 화합물이 특히 바람직하다.
에틸렌성 불포화 결합을 분자 내에 1개 이상 갖는 화합물로는, 예를 들면 (메트)아크릴산, 크로톤산, 이소크로톤산, 말레산, 이타콘산, 시트라콘산 등의 불포화 카르복실산, 및 그의 알킬에스테르; (메트)아크릴로니트릴; (메트)아크릴아미드; 스티렌 등이 이용된다. 에틸렌성 불포화 결합을 분자 내에 2개 이상 갖는 화합물로는, 예를 들면 불포화 카르복실산과 폴리히드록시 화합물과의 에스테르류, (메트)아크릴로일옥시기 함유 포스페이트류, 히드록시(메트)아크릴레이트 화합물과 폴리이소시아네이트 화합물과의 우레탄(메트)아크릴레이트류, 및 (메트)아크릴산 또는 히드록시(메트)아크릴레이트 화합물과 폴리에폭시 화합물과의 에폭시(메트)아크릴레이트류 등이 이용된다.
상기한 광 중합성 개시제, 증감제 및 에틸렌성 불포화 화합물은, 액정셀 내에 위상차층을 형성하는 경우에는, 중합성 액정 화합물을 포함하는 조성물에 가해질 수도 있다.
(다관능 티올)
감광성 착색 조성물에는, 연쇄 이동제로서의 기능을 하는 다관능 티올을 함유시킬 수 있다. 다관능 티올은 티올기를 2개 이상 갖는 화합물이면 되고, 예를 들면 헥산디티올, 데칸디티올, 1,4-부탄디올비스티오프로피오네이트, 1,4-부탄디올비스티오글리콜레이트, 에틸렌글리콜비스티오글리콜레이트, 에틸렌글리콜비스티오프로피오네이트, 트리메틸올프로판트리스티오글리콜레이트, 트리메틸올프로판트리스티오프로피오네이트, 트리메틸올프로판트리스(3-메르캅토부티레이트), 펜타에리트리톨테트라키스티오글리콜레이트, 펜타에리트리톨테트라키스티오프로피오네이트, 트리메르캅토프로피온산트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트, 1,4-디메틸메르캅토벤젠, 2,4,6-트리메르캅토-s-트리아진, 2-(N,N-디부틸아미노)-4,6-디메르캅토-s-트리아진 등을 사용할 수 있다.
이들 다관능 티올은 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 다관능 티올은 감광성 착색 조성물 중에, 안료 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.2 내지 150 질량부, 보다 바람직하게는 0.2 내지 100 질량부의 양으로 사용할 수 있다.
(용제)
감광성 착색 조성물에는, 기판 위에의 균일한 도포를 가능하게 하기 위해서, 예를 들면 물 또는 유기 용제 등의 용제가 배합된다. 또한, 본 실시 형태에서 이용되는 조성물이 컬러 필터의 착색층인 경우, 용제는 안료를 균일하게 분산시키는 기능도 갖는다. 용제로는, 예를 들면 시클로헥사논, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 1-메톡시-2-프로필아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸벤젠, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 크실렌, 에틸셀로솔브, 메틸-n 아밀케톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세트산에틸, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 이소부틸케톤, 석유계 용제 등을 사용할 수 있다. 용제는 이들 물질을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 용제는 착색 조성물 중에, 안료 100 질량부에 대하여 800 질량부 내지 4000 질량부, 바람직하게는 1000 질량부 내지 2500 질량부에서 함유시킬 수 있다.
(유기 안료)
적색 안료로는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 레드 7, 9, 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81:2, 81:3, 97, 122, 123, 146, 149, 168, 177, 178, 179, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 208, 210, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 242, 246, 254, 255, 264, 272, 279 등을 사용할 수 있다.
황색 안료로는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 옐로우 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 144, 146, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 199, 213, 214 등을 사용할 수 있다.
청색 안료로는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 블루 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64, 80 등을 사용할 수 있고, 이 중에서는 C.I. 피그먼트 블루 15:6이 바람직하다.
보라색 안료로는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 등을 사용할 수 있고, 이 중에서는 C.I. 피그먼트 바이올렛 23이 바람직하다.
녹색 안료로는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 그린 1, 2, 4, 7, 8, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 26, 36, 45, 48, 50, 51, 54, 55, 58 등을 사용할 수 있고, 이 중에서는 C.I. 피그먼트 그린 58이 바람직하다.
이하, C.I. 피그먼트의 안료 종류의 기재에 있어서, 단순히 PB(피그먼트 블루), PV(피그먼트 바이올렛), PR(피그먼트 레드), PY(피그먼트 옐로우), PG(피그먼트 그린) 등으로 생략하여 기재하는 경우가 있다.
(블랙 매트릭스 BM의 색재)
블랙 매트릭스 BM에 포함되는 차광성의 색재는, 가시광 파장 영역에 흡수를 가짐으로써 차광 기능을 나타내는 색재이다. 본 실시 형태에서, 차광성의 색재에는, 예를 들면 유기 안료, 무기 안료, 염료 등이 이용된다. 무기 안료로는, 예를 들면 카본블랙, 산화티탄 등이 이용된다. 염료로는, 예를 들면 아조계 염료, 안트라퀴논계 염료, 프탈로시아닌계 염료, 퀴논이민계 염료, 퀴놀린계 염료, 니트로계 염료, 카르보닐계 염료, 메틴계 염료 등이 이용된다. 유기 안료로는, 상기한 유기 안료를 채용할 수 있다. 또한, 차광성 성분은 1종을 이용할 수도 있고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용할 수도 있다. 또한, 이들 색재의 표면에 의한 수지 피복에 의해 고부피 저항화가 행해질 수도 있다. 반대로, 수지의 모재에 대하여 색재의 함유 비율을 높여 약간의 도전성을 부여함으로써, 저부피 저항화가 행해질 수도 있다. 그러나, 이러한 차광성 재료의 부피 저항값은 대략 1×108 내지 1×1015Ω·cm의 범위이며, 투명 도전막의 저항값에 영향을 미치는 수준은 아니다. 예를 들면, 블랙 매트릭스 BM 상에 ITO 등의 투명 도전막을 적층하는 구성에 있어서, 블랙 매트릭스 BM의 도전성이 투명 도전막에 큰 영향을 미치지 않는다. 또한, 차광층의 비유전율도 색재의 선택 또는 함유 비율로 대략 3 내지 11의 범위에서 조정 가능하다. 차광층, 제1 투명 수지층, 착색층의 비유전율은 액정 표시 장치의 설계 조건 또는 액정의 구동 조건에 맞춰서 조정 가능하다.
[제12 실시 형태]
본 실시 형태에서는, 상기 각 실시 형태의 요점에 대해서 설명한다.
제1 양태에 따른 대향 기판에 있어서는, 투명 기판(2) 상에 형성된 블랙 매트릭스 BM에 의해서 복수의 개구부가 형성된다. 블랙 매트릭스 BM에서, 프레임 패턴 B1의 대향하는 2변과, 개구부의 중앙에 형성되어 있는 중앙 패턴 B2와는 평면에서 볼 때 평행하다. 벨트 형상의 투명 전극(4)은 프레임 패턴 B1의 대향하는 2변과, 평면에서 볼 때 평행하고 인접한다.
제2 양태에 따른 대향 기판에 있어서, 벨트 형상의 투명 전극(4)은 평면에서 볼 때 중앙 패턴 B2와 평행하고, 중앙 패턴 B2의 양측에서 인접한다.
또한, 여기서 "인접"에 대해서는, 투명 전극(4)과 중앙 패턴 B2와의 사이에서, 예를 들면 0 내지 6㎛ 정도의 중첩 부분이 있어도 되고, 반대로 예를 들면 0 내지 6㎛ 정도의 약간의 간극이 있어도 된다.
상기 제1 및 제2 양태에 있어서, 블랙 매트릭스 BM의 위와, 복수의 화소 또는 서브픽셀에 대응하는 개구부(광투과 영역)를 덮도록 투명 수지층(3)이 형성될 수도 있다. 대향 기판이 컬러 표시용인 경우, 이 대향 기판은 블랙 매트릭스 BM과 투명 수지층(3)과의 사이에, 화소 또는 서브픽셀에 대응하는 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B 등의 컬러 필터를 포함하는 착색층(7)을 포함한다. 적색 필터 R에 대응하는 적색 서브픽셀, 녹색 필터 G에 대응하는 녹색 서브픽셀, 청색 필터 B에 대응하는 청색 서브픽셀은, 단위 화소 또는 유닛이라 표기할 수 있다. 상기 제1 및 제2 양태에 있어서, 투명 전극(4)의 형성 위치는 단면에서 볼 때 어떤 위치여도 상관없다. 블랙 매트릭스 BM을 형성하기 전에 투명 전극(4)을 형성할 수도 있고, 투명 전극(4)은 블랙 매트릭스 BM의 위, 투명 수지층(3)의 위, 또는 착색층(7)의 위에 형성될 수도 있다.
제3 양태에 있어서, 액정 표시 장치는 어레이 기판(16)과, 액정층(17)과, 대향 기판을 구비한다. 어레이 기판(16)과 대향 기판은 액정층(17)을 통해 대향한다.
어레이 기판(16)은, 복수의 개구부의 각각에 대하여 스트라이프 형상 또는 빗살무늬의 화소 전극(22)과 이 화소 전극(22)과 전기적으로 접속되는 능동 소자(24)를 구비한다.
대향 기판은 평면에서 볼 때 어레이 기판(16)의 화소 전극(22)과 평행하고 또한 어긋난 위치 관계에 있는 벨트 형상의 투명 전극(4)을 개구부의 각각에 대하여 구비한다.
어레이 기판(16)의 화소 전극(22)과 대향 기판(8)의 투명 전극(4)은, 평면에서 볼 때 개구부의 중앙으로부터 선대칭의 위치에 배치 설치되어 있다.
제4 양태에 관한 액정 표시 장치에 있어서, 어레이 기판(16)은 복수의 개구부의 각각에 대하여 스트라이프 형상 또는 빗살무늬의 화소 전극(22)과, 이 화소 전극(22)과 전기적으로 접속되는 능동 소자(24)와, 스트라이프 형상 또는 빗살무늬의 공통 전극(21)을 구비한다.
블랙 매트릭스 BM은, 복수의 개구부의 평면 형상을 직사각형, 평행사변형, <의 모양으로 구부러진 다각형 중 어느 하나로 한다. 블랙 매트릭스 BM은, 개구부의 구분을 행하는 프레임 패턴 B1과, 프레임 패턴 B1의 서로 평행한 2변과 평행하고, 개구부의 중앙에 배치되는 중앙 패턴 B2를 구비한다.
어레이 기판(16)의 화소 전극(22)은, 평면에서 볼 때 대향 기판의 중앙 패턴 B2와 평행한 위치 관계로 한다.
상기한 제3 및 제4 양태에 관한 액정 표시 장치는, 복수의 개구부의 각각에 대하여 능동 소자(24)를 2개 또는 4개 구비하고, 각 능동 소자(24)에 상이한 영상 신호에 기초하여 전압을 인가하고, 액정을 구동하는 제어부를 더 구비할 수도 있다.
제3 및 제4 양태에 관한 액정 표시 장치는, 이면에, 양단부에 고체 발광 소자 어레이를 구비하는 엣지라이트형 도광부를 더 구비할 수도 있다. 이 경우, 액정 표시 장치는, 양단부의 고체 발광 소자 어레이의 각각을 2개 또는 4개의 능동 소자(24)에 인가되는 영상 신호와 동기하여 발광시키는 제어부를 더 구비할 수도 있다.
제3 및 제4 양태에 관한 액정 표시 장치는, 광의 굴절 기능을 갖는 광 제어 소자의 하나 이상을, 그의 액정 표시 장치의 이면 또는 표면에 구비할 수도 있다. 광 제어 소자로는, 예를 들면 플렉시블 렌즈 어레이, 렌즈 시트(이하, 렌티큘러 렌즈라고도 함)(32), 프리즘 시트(36) 등이 있다. 광 제어 소자를 포함하는 액정 표시 장치를 경량화하기 위해서, 렌즈 시트(32) 또는 프리즘 시트(36)를 선택하여 사용할 수 있다. 하나 이상의 렌즈 시트(32) 및/또는 하나 이상의 프리즘 시트(36)를 액정 표시 장치의 이면 또는 표면에 구비할 수도 있다.
액정 표시 장치의 복수의 개구부(화소 또는 서브픽셀)의 배열과, 렌즈 시트(32) 또는 프리즘 시트(36)의 기하학적 배열(렌즈의 배열 또는 프리즘의 배열)과의 므와레 무늬를 감소시키기 위해, 렌즈 시트(32) 또는 프리즘 시트(36)의 광축에 각도θ를 부여시켜도 된다. 여기서 광축이란, 평면에서 볼 때 렌즈의 배열 또는 프리즘의 배열과 수직인 방향을 가리킨다. 므와레 무늬 감소를 위한 각도θ는, 예를 들면 30도, 45도 등과 같이, 15도 내지 60도의 범위에서 선택할 수 있다. 단, 렌즈 시트(32) 또는 프리즘 시트(36)의 광축과, 편광판이나 위상차판의 광축에서, 예를 들면 15도 내지 30도의 차를 줌으로써, 편광판 또는 위상차판에 대한 간섭을 피할 수 있다.
상기 각 양태에 있어서, 대향 기판의 벨트 형상의 투명 전극(4)은, 대향 기판의 블랙 매트릭스 BM의 프레임 패턴 B1의 2변 또는 중앙 패턴 B2에 인접한다. 대향 기판의 벨트 형상의 투명 전극(4)은, 액정층(17)을 통해 대향하는 어레이 기판(16)측의 화소 전극(21)과 어긋난 위치 관계로 된다. 이러한 전극의 위치 관계에 의해, 수직 배향 액정의 경사 전계 구동을 행할 수 있다.
상기 각 양태에 있어서는, 높은 해상도와 얇고 경량인 입체 화상 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 및 제2 양태에 관한 대향 기판을 구비한 액정 표시 장치, 및 상기 제3 및 제4 양태에 관한 액정 표시 장치는, 1명의 관찰자(2안식)를 대상으로, 안경, 시차 배리어 및 플렉시블 렌즈 어레이를 이용하지 않고, 입체 화상을 표시할 수 있다.
게다가, 렌즈 시트(32) 또는 프리즘 시트(36)의 하나 이상을 액정 표시 장치에 적용함으로써, 복수의 관찰자(다안식)를 대상으로, 높은 화질의 입체 화상 표시를 행할 수 있다.
상기 제1 및 제2 양태에 관한 대향 기판을 구비한 액정 표시 장치, 및 상기 제3 및 제4 양태에 관한 액정 표시 장치에 있어서는, 블랙 매트릭스 BM의 주변에 투명 패턴(9, 12)을 형성함으로써, 밝기를 강조한 다이나믹 표시를 행할 수 있다.
상기 제1 및 제2 양태에 관한 대향 기판을 구비한 액정 표시 장치, 및 상기 제3 및 제4 양태에 관한 액정 표시 장치에 있어서는, 어레이 기판(16)측의 차광 패턴(20b)을 광 반사성의 금속 박막으로 함으로써, 반투과형(transflective) 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 양태에 있어서는, 복수의 표시 기능을 갖는 신규한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기한 각 실시 형태는, 발명의 취지가 변하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 적용할 수 있다.

Claims (33)

  1. 액정 표시용 대향 기판에 있어서,
    투명 기판의 한쪽의 평면 위를 화소 단위 또는 서브픽셀 단위로 분할하고, 상기 평면 위에 차광부와 복수의 개구부를 형성하는 블랙 매트릭스와,
    상기 평면의 상방에 상기 화소 단위 또는 상기 서브픽셀 단위로 형성되는 벨트 형상의 복수의 투명 전극
    을 구비하고,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 화소 단위 또는 상기 서브픽셀 단위에 있어서, 서로 평행하게 대향하는 2변을 포함하는 프레임 패턴과, 상기 프레임 패턴의 상기 2변과 평행하고 상기 화소 단위 또는 상기 서브픽셀 단위의 중앙부에 형성되는 선 형상의 중앙 패턴을 구비하고,
    상기 복수의 투명 전극의 각각은, 상기 프레임 패턴의 상기 2변 및 상기 중앙 패턴과 평행하고, 상기 프레임 패턴의 상기 2변의 길이 방향에 수직인 단면에 있어서, 상기 중앙 패턴에 대하여 대칭으로 배치되는,
    대향 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단면에 있어서, 상기 투명 전극의 단면 중심과 상기 프레임 패턴의 단면 중심과의 사이의 거리는, 상기 투명 전극의 단면 중심과 상기 중앙 패턴의 단면 중심과의 사이의 거리보다도 짧고,
    상기 단면의 수평 방향의 위치에서 상기 복수의 투명 전극과 상기 프레임 패턴의 상기 2변이 인접하는,
    대향 기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 평면과 상기 블랙 매트릭스를 덮는 투명 수지층을 더 구비하고,
    상기 복수의 투명 전극은 상기 투명 수지층 위에 형성되는,
    대향 기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평면과 상기 블랙 매트릭스를 덮는 착색층을 더 구비하는,
    대향 기판.
  5. 제4항에 있어서, 상기 착색층을 덮는 투명 수지층을 더 구비하고,
    상기 투명 전극은 상기 투명 수지층 위에 형성되는,
    대향 기판.
  6. 제4항에 있어서, 상기 프레임 패턴의 상기 2변과 상기 착색층과의 사이에 투명 패턴을 더 구비하고,
    상기 단면의 수평 방향에서 상기 프레임 패턴과 상기 착색층과의 사이의 상기 투명 패턴의 폭은, 상기 투명 전극의 폭보다도 작은,
    대향 기판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단면에 있어서, 상기 복수의 투명 전극의 단면 중심과 상기 프레임 패턴의 상기 2변의 단면 중심과의 사이의 거리는, 상기 복수의 투명 전극의 단면 중심과 상기 중앙 패턴의 단면 중심과의 사이의 거리보다도 길고,
    상기 단면의 수평 방향의 위치에서 상기 복수의 투명 전극과 상기 중앙 패턴이 인접하는,
    대향 기판.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 투명 전극은 상기 평면 위에 형성되어 있고,
    상기 평면과 상기 블랙 매트릭스와 상기 복수의 투명 전극 위에 투명 수지층을 더 구비하는, 대향 기판.
  9. 제7항에 있어서, 상기 평면과 상기 블랙 매트릭스 위에 착색층을 더 구비하는, 대향 기판.
  10. 제9항에 있어서, 상기 착색층 위에 투명 수지층을 더 구비하고,
    상기 투명 전극은 상기 투명 수지층 위에 형성되는,
    대향 기판.
  11. 제9항에 있어서, 상기 중앙 패턴과 상기 착색층과의 사이에 투명 패턴을 더 구비하고,
    상기 단면의 수평 방향에서 상기 중앙 패턴과 상기 착색층과의 사이의 상기 투명 패턴의 폭은, 상기 투명 전극의 폭보다도 작은,
    대향 기판.
  12. 제9항에 있어서, 상기 착색층 중 상기 중앙 패턴과 접하는 면과 반대측의 면의 중앙부에 오목부가 형성되어 있는, 대향 기판.
  13. 제4항에 있어서, 상기 착색층은 적색, 녹색, 청색 중 적어도 2색을 포함하고,
    상기 적어도 2색에 기초하여 화소 또는 서브픽셀이 형성되는,
    대향 기판.
  14. 제1항에 있어서, 상기 개구부의 평면 형상은 대향하는 변이 평행인 다각형인, 대향 기판.
  15. 능동 소자를 구비하는 어레이 기판과 대향 기판이 액정층을 사이에 두고 대향하는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 어레이 기판은,
    매트릭스 형상으로 배치되는 화소 또는 서브픽셀마다 상기 능동 소자와 전기적으로 접속되는 스트라이프 형상 또는 빗살무늬의 화소 전극을 구비하고,
    상기 대향 기판은,
    투명 기판의 한쪽의 평면 위를 상기 화소 또는 상기 서브픽셀의 단위로 분할하고, 상기 평면 위에 차광부와 복수의 개구부를 형성하는 블랙 매트릭스와,
    상기 평면의 상방에 상기 화소 또는 상기 서브픽셀의 단위로 형성되는 벨트 형상의 복수의 투명 전극
    을 구비하고,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 화소 단위 또는 상기 서브픽셀 단위에 있어서, 서로 평행하게 대향하는 2변을 포함하는 프레임 패턴과, 상기 프레임 패턴의 상기 2변과 평행하고 상기 화소 단위 또는 상기 서브픽셀 단위의 중앙부에 형성되는 선 형상의 중앙 패턴을 구비하고,
    상기 복수의 투명 전극의 각각은, 상기 프레임 패턴의 상기 2변, 상기 중앙 패턴 및 상기 화소 전극과 평행하고, 상기 프레임 패턴의 상기 2변의 길이 방향에 수직인 단면에 있어서, 상기 중앙 패턴에 대하여 대칭으로 배치되고, 상기 단면의 수평 방향에서 상기 화소 전극과 어긋난 위치로 되는,
    액정 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 어레이 기판은 빗살무늬 형상 또는 스트라이프 형상의 공통 전극을 더 구비하는, 액정 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 화소 전극의 길이 방향과 상기 공통 전극의 길이 방향은 평행하고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 상기 평면에 대한 수직 방향에서 절연층을 개재하여 일부가 중첩되어 있고,
    상기 공통 전극의 일부는 상기 단면의 수평 방향에서, 상기 화소 또는 상기 서브픽셀의 중앙측에 상기 화소 전극보다도 돌출되어 있는,
    액정 표시 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 단면에 있어서, 상기 투명 전극의 단면 중심과 상기 프레임 패턴의 단면 중심과의 사이의 거리는, 상기 투명 전극의 단면 중심과 상기 중앙 패턴의 단면 중심과의 사이의 거리보다도 짧고,
    상기 단면의 수평 방향의 위치에서 상기 복수의 투명 전극과 상기 프레임 패턴의 상기 2변이 인접하는,
    액정 표시 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 단면에 있어서, 상기 복수의 투명 전극의 단면 중심과 상기 프레임 패턴의 상기 2변의 단면 중심과의 사이의 거리는, 상기 복수의 투명 전극의 단면 중심과 상기 중앙 패턴의 단면 중심과의 사이의 거리보다도 길고, 상기 단면의 수평 방향의 위치에서 상기 복수의 투명 전극과 상기 중앙 패턴이 인접하는,
    액정 표시 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 화소 전극은 상기 액정층측의 표면에 적어도 하나의 줄무늬를 갖는, 액정 표시 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 줄무늬의 길이 방향은 상기 화소 전극의 길이 방향과 평행 또는 수직인, 액정 표시 장치.
  22. 제15항에 있어서, 상기 어레이 기판은 상기 단면의 수평 방향에서 상기 프레임 패턴보다도 폭이 넓고, 상기 수직 방향의 위치에서 상기 프레임 패턴과 중첩되는 차광 패턴을 더 구비하는, 액정 표시 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 차광 패턴은 광 반사성의 금속 박막에 의해서 형성되는, 액정 표시 장치.
  24. 제15항에 있어서, 상기 대향 기판은 상기 화소 또는 상기 서브픽셀에 대하여 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나를 할당한 착색층을 더 구비하는, 액정 표시 장치.
  25. 제15항에 있어서, 상기 화소 또는 상기 서브픽셀은 상기 수평 방향에서 투과율이 상이한 복수의 영역을 구비하는, 액정 표시 장치.
  26. 제15항에 있어서, 상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가지고, 초기 배향이 수직인 액정을 포함하는, 액정 표시 장치.
  27. 제15항에 있어서, 상기 능동 소자는 채널 재료로서 가시 영역에서 투명한 복합 금속 산화물을 이용한 산화물 반도체 박막 트랜지스터인, 액정 표시 장치.
  28. 제15항에 있어서, 상기 화소 또는 상기 서브픽셀에 대하여 할당된, 상기 화소 전극을 포함하는 2개 또는 4개의 화소 전극과,
    상기 화소 또는 상기 서브픽셀에 대하여 할당된, 상기 능동 소자를 포함하는 2개 또는 4개의 능동 소자
    를 더 구비하고,
    상기 2개 또는 4개의 능동 소자는 다른 영상 신호에 기초하여 전압을 상기 2개 또는 4개의 화소 전극에 인가하고, 상기 액정층에 포함되는 액정을 구동하는, 액정 표시 장치.
  29. 제15항에 있어서, 상기 어레이 기판의 이면과 상기 대향 기판의 표면 중 적어도 한쪽에 광의 굴절 기능을 갖는 광 제어 소자를 더 구비하는, 액정 표시 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 광 제어 소자는 하나 이상의 렌즈 시트와 하나 이상의 프리즘 시트 중 적어도 한쪽을 포함하는, 액정 표시 장치.
  31. 제29항에 있어서, 상기 광 제어 소자는 상기 화소 전극의 길이 방향과 수직인 방향으로 상기 광을 굴절하는, 액정 표시 장치.
  32. 제29항에 있어서, 상기 광 제어 소자의 광축은 상기 평면에서의 상기 화소 또는 상기 서브픽셀의 배열 방향에 대하여, 므와레 무늬 감소를 위한 각도θ를 갖는, 액정 표시 장치.
  33. 제15항에 있어서, 상기 어레이 기판의 이면에, 발광 소자 어레이를 구비하는 엣지라이트형의 도광부와,
    상기 발광 소자 어레이를 상기 능동 소자에 인가되는 영상 신호와 동기하여 발광시키는 발광부
    를 더 구비하는, 액정 표시 장치.
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