KR101662426B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR101662426B1
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히사시 나까다
겐조 후꾸요시
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Abstract

액정 표시 장치(1)의 복수의 화소는, 세로 방향으로 긴 다각형이다. 화소는, 다각형의 측변과 평행한 중앙선에서 이분되고, 중앙선에 대하여 선대칭이다. 화소 전극(9a, 9b)은, 중앙선에 대하여 선대칭으로 나누어진다. 화소 전극(9a, 9b)의 표면에는, 중앙선으로 향하는 길이 방향을 갖는 줄무늬가 형성된다. 공통 전극(8a, 8b)은, 중앙선에 대하여 선대칭으로 나누어진다. 공통 전극(8a, 8b)의 가로 방향의 위치는, 화소 전극(9a, 9b)에 대하여 중앙선으로부터 이격되는 방향으로 어긋나 있다. 배향막(10)은 액정 분자 L1 내지 L12의 길이 방향을, 수직 방향으로부터 공통 전극(8a, 8b)이 화소 전극(9a, 9b)으로부터 어긋나 있는 방향으로 경사시키도록, 액정 분자 L1 내지 L12에 프리틸트각 θ를 부여한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는, 박형 표시 장치의 일종이다. 액정 표시 장치에 대해서는, 한층더 고화질화, 저가격화, 전력 절약화가 요구되고 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치에 구비되는 컬러 필터를 개량함으로써, 더 높은 화질이 실현된다. 화질은, 예를 들어 충분한 색순도, 높은 콘트라스트, 높은 평탄성 등을 실현함으로써 향상된다.
액정 표시 장치를 고화질화하기 위해서, 예를 들어 VA(Vertically Alig㎚ent), HAN(Hybrid-aligned Nematic), TN(Twisted Nematic), OCB(Optically Compensated Bend), CPA(Continuous Pinwheel Alig㎚ent) 등과 같은 액정 배향 방식 또는 액정 구동 방식이 제안되고 있다. 이 기술을 실용화함으로써, 액정 표시 장치의 광시야각 및 고속 응답이 실현된다.
유리 등과 같은 기판의 평면에 대하여 액정이 평행하게 배향된 VA 방식의 액정 표시 장치는, 광시야각 및 고속 응답을 실현한다. HAN 방식의 액정 표시 장치는, 광시야각을 유효하게 실현한다. 그러나, VA 방식의 액정 표시 장치 또는 HAN 방식의 액정 표시 장치에 있어서는, 컬러 필터에 대한 평탄성(막 두께의 균일성 및 컬러 필터 표면의 요철 저감)과 유전율 등의 전기적 특성에 관하여, 더 높은 정밀도가 요구된다.
고화질의 액정 표시 장치에 있어서는, 고속 응답을 위해서 액정층의 두께(액정 셀 두께)를 얇게 하는 기술이 중요해진다.
VA 방식에 대하여, MVA(Multi-Domain Vertically Alig㎚ent), PVA(Patterned Vertically Alig㎚ent), VAECB(Vertically Alig㎚ent Electrically Controlled Birefringence), VAHAN(Vertical Alig㎚ent Hybrid-aligned Nematic), VATN(Vertically Alig㎚ent Twisted Nematic) 등의 다양한 개량 모드가 개발되고 있다.
VA 방식 등과 같이 액정층의 두께 방향으로 구동 전압을 인가하는 종전계 방식의 액정 표시 장치에 있어서는, 보다 고속의 액정 응답, 더 넓은 시야각, 더 높은 투과율이 요구된다.
기판 표면에 대하여 초기 수직의 액정 분자는, 전압 인가 시에 쓰러지는 방향이 정해지기 어렵다. 따라서, MVA 방식에 있어서는, 액정 구동의 전압 인가 시에 수직 배향 액정이 불안정해지는 것을 해소하기 위해서, 복수의 슬릿 형상의 볼록부가 설치된다. MVA 방식에 있어서는, 복수의 슬릿 간에 서로 다른 배향 방향의 복수의 액정 도메인을 형성함으로써, 넓은 시야각이 확보된다.
특허문헌 1(일본 특허 제3957430호 공보)은, 제1 및 제2 배향 규제 구조체(슬릿)를 사용하여 액정 도메인을 형성하는 기술을 개시하고 있다.
특허문헌 2(일본 특허공개 제2008-181139호 공보)는, 광 배향을 사용하여 4개의 액정 도메인을 형성하는 기술을 개시하고 있다. 이 특허문헌 2에서는, 넓은 시야각을 확보하기 위해서, 각각의 액정 도메인에 엄밀한 프리틸트각(수평 방향에서 89°)을 부여하는 복수회(4회)의 배향 처리가 필요해진다. 또한, 특허문헌 2는, 서로 90°상이한 복수의 배향축을 필요로 한다.
특허문헌 3(일본 특허공개 제2011-248132호 공보)은, 제2 전극이 제1 전극으로부터 비어져 나오는 어레이 기판의 전극 구성을 개시하고 있다.
상기한 바와 같이, 수직 배향이며 MVA 방식의 액정 표시 장치는, 넓은 시야각을 확보하기 위해서, 컬러 필터의 위에 형성된 복수의 슬릿을 사용하여 액정 도메인을 형성한다. 슬릿은, 컬러 필터보다도 액정층측에 형성된다. 2개의 수지제의 슬릿 사이에 위치하는 액정 분자는, 구동 전압 인가 전에, 기판면에 대하여 수직인 길이 방향을 갖는다. 2개의 슬릿 사이의 액정 분자는, 구동 전압 인가 시에, 2개의 슬릿에 대하여 수직인 방향으로 쓰러지고, 기판면과 수평이 되도록 기울게 된다. 그러나, 2개의 슬릿 사이의 중앙 액정 분자는, 구동 전압 인가 시에, 쓰러지는 방향이 일의적으로 정해지지 않고, 스프레이 배향 또는 벤드 배향이 발생하는 경우가 있다. 이러한 액정의 배향 흐트러짐은, 액정 표시에서의 변동, 표시 얼룩, 투과율 저하의 원인으로 된다.
또한, MVA 방식에 있어서는, 액정이 쓰러지는 양을 구동 전압으로 세밀하게 제어하는 것이 어렵다. 이로 인해, MVA 방식의 액정 표시 장치는, 예를 들어 IPS라 불리는 수평 배향의 액정 표시 장치보다도, 중간조 표시의 제어성이 떨어진다. 특히, MVA 방식은, 구동 전압과 표시(응답 속도)의 선형성이 낮아, 낮은 구동 전압에서의 중간조 표시가 어렵다.
특허문헌 2는, 상기와 같은 MVA 방식의 과제의 대부분을 해소한다. 그러나, 특허문헌 2에서는, 복수회의 노광에 의한 배향 처리가 필요해진다. 특허문헌 2의 도 61에 도시된 바와 같이, 특허문헌 2에서는, 넓은 시야각 확보를 위해 형성되는 도메인 내에서 배향이 약간 불균일해지는 경우가 있다. 이 불균일에 의해, 특히 화소 주변부에서의 얼룩이 발생하기 쉬워진다.
도 20은, 도메인 내의 경사의 불균일을 개선하는 종래의 화소 전극의 일례를 나타내는 평면도이다. 화소의 세로 방향의 프레임부(화소의 양쪽 측변)에는, 소스 신호선(7a, 7b)이 구비되어 있다. 화소의 가로 방향의 프레임부에는, 게이트선(23a, 23b)이 구비되어 있다.
도 21은, 화소 전극의 선단과 소스 신호선(7a, 7b) 사이의 전기력선 상태의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 21은, 도 20의 E-E' 단면이다. 도 20 및 도 21은, 화소의 프레임부에 형성되는 암부(24)의 발생 상태를 나타낸다.
도메인 내의 배향의 불균일을 방지하기 위해서, 도 20에서는, 빗살의 길이 방향이 4방향으로 신장하는 빗살 형상 패턴을 갖는 화소 전극(25)이 구비되어 있다.
빗살 형상의 화소 전극(25)에 의해, 액정 구동 전압 인가 시의 4개의 도메인 내에서의 액정 배향은, 4개의 빗살의 길이 방향과 균일한 방향으로 할 수 있어, 고품질의 액정 화질을 제공할 수 있다.
그러나, 도 20에 도시한 빗살 형상의 화소 전극(25)의 선단 부분은, 화소의 세로 방향의 프레임부에 구비되는 소스 신호선(7a, 7b)의 전압의 영향을 받기 쉽다. 화소 사이즈가 작아질수록, 소스 신호선(7a, 7b) 등 박막 트랜지스터(TFT)의 배선의 영향은 커진다. 빗살 형상의 화소 전극(25)과 소스 신호선(7a, 7b) 사이의 전계에 의해, 화소의 세로 방향의 프레임부 근방의 액정 분자(26)는, 화소 전극(25)의 길이 방향의 배향과 서로 다른 방향(29)으로 쓰러져서, 암부(24)가 발생하는 경우가 있다. 이 암부(24)는, 화소 사이즈가 큰 대형의 액정 표시 장치에서는 무시되어도 된다. 그러나, 200ppi(pixels per inch) 이상의 미세 화소에 있어서는, 화소에 대한 세로 방향의 암부(24)의 면적 비율이 높아져서, 무시할 수 없을 정도의 큰 영향을 주는 경우가 있다.
액정 구동 전압 인가 시에, 화소 내의 액정 분자는, 빗살 형상의 화소 전극(25)의 길이 방향이며, 화소 중심을 향하는 4개의 방향(27a 내지 27d)으로 쓰러져서, 광시야각 표시가 실현된다. 그러나, 화소의 프레임부에 있어서는, 소스 신호선(7a, 7b)의 전기장의 영향을 받는다. 빗살 형상의 화소 전극(25)과 소스 신호선(7a, 7b)의 사이에 전기력선(28)으로 표현되는 전계가 형성된다. 이 전기력선(28)에 의해, 프레임부 근방의 액정 분자(26)는 화소 전극으로부터 소스 신호선(7a, 7b)을 향하는 방향(29)으로 쓰러진다. 이 액정 분자(26)가 쓰러지는 방향(29)은, 다른 주된 액정 분자가 쓰러지는 방향과 상이하다. 이로 인해, 화소의 프레임부 주변의 광투과율은 낮아, 소스 신호선(7a, 7b)의 근방은 암부(24)로 된다.
특허문헌 3은, 이 특허문헌 3의 청구항 9에 나타낸 바와 같이, 제1 전극과, 제2 전극 및 제3 전극의 사이에 구동 전압이 인가된 경우에, 화소 영역을 이분하는 대칭의 액정 동작을 실행하는 수직 배향의 액정 표시 장치를 개시하고 있다. 특허문헌 3의 청구항 1에 개시된 투명 도전막 위에 복수 색의 컬러 필터를 적층하는 구성은, 높은 투과율을 확보하는 점에서 우위이다. 그러나, 투명 도전막 위에 유전체인 컬러 필터가 적층되면, 이 컬러 필터가 여분의 전기 용량을 갖는 경우가 있다. 태블릿 단말기 또는 휴대 전화 등의 모바일 기기에서는, 소비 전력을 낮춰서 장시간 사용할 수 있는 것이 요망된다. 따라서, 액정 표시 장치는 여분의 전기 용량을 갖지 않는 것이 바람직하다. 또한, 특허문헌 3은, 보다 고속이고 더 균일한 액정 동작을 행하기 위한 제1 전극의 표면을 개시하고 있지 않다. 또한, 특허문헌 3은, 보다 고속의 액정 동작을 행하기 위한 제1 전극 위의 배향막의 프리틸트 방향을 개시하고 있지 않다. 특허문헌 3은, 컬러 필터에 구비되는 숄더부와 오목부를 제외한 제1 전극 위의 배향막에, 고속 동작을 위한 프리틸트각을 부여하는 것을 개시하고 있지 않다.
본 발명은 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어져 있으며, 고정밀도로 액정 분자를 경사시켜서, 액정 구동을 고속 응답 가능하게 하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 형태에 따른 액정 표시 장치는, 어레이 기판과, 컬러 필터 기판과, 액정층을 구비한다. 어레이 기판은, 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 화소에 대응하는 복수의 화소 전극 및 복수의 공통 전극과, 배향막을 구비한다. 컬러 필터 기판은, 어레이 기판에 대향하고, 복수의 화소에 대응하는 복수의 컬러 필터 및 복수의 대향 전극을 구비한다. 액정층은, 어레이 기판과 컬러 필터 기판의 사이에 구비된다. 복수의 화소는, 평면에서 보아 가로 방향보다도 세로 방향으로 긴 다각형이다. 화소는, 평면에서 보아 다각형의 측변과 평행하고 화소를 이분하는 중앙선에 대하여 선대칭이다. 화소 전극은, 평면에서 보아 중앙선에 대하여 선대칭으로 나뉘어져 있다. 화소 전극의 액정층측의 표면에는, 평면에서 보아 중앙선을 향하는 길이 방향을 갖는 적어도 하나의 줄무늬가 형성되어 있다. 공통 전극은, 평면에서 보아 중앙선에 대하여 선대칭으로 나뉘어져 있다. 공통 전극은, 기판 평면에 대한 수직 방향에 있어서, 화소 전극보다도 액정층으로부터 이격된 위치에 형성된다. 공통 전극의 가로 방향 위치는, 평면에서 보아 화소 전극에 대하여 중앙선으로부터 이격되는 방향으로 어긋나 있다. 액정층은, 부(負)의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 구비한다. 배향막은, 액정 분자의 길이 방향을, 수직 방향으로부터 공통 전극이 화소 전극으로부터 어긋나 있는 방향으로 경사시켜서, 액정 분자에 프리틸트각을 부여한다.
본 발명의 형태에 있어서는, 액정 표시 장치의 액정 분자를 고정밀도로 경사시킬 수 있어, 액정 구동을 고속 응답 가능하게 할 수 있다.
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는, 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 액정 구동 전압 인가 시의 상태의 일례를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은, 제1 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스로 구분되는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는, 어레이 기판에 구비되는 화소 전극과 공통 전극의 평면 형상의 일례를 나타내는 화소 평면도이다.
도 5는, 제1 실시 형태에 따른 가로 방향에 있어서의 좌측 절반의 화소의 일례를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 줄무늬의 형성 방법의 제1 예를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 줄무늬의 형성 방법의 제2 예를 나타내는 단면도이다.
도 8은, 줄무늬의 형성 방법의 제3 예를 나타내는 단면도이다.
도 9는, 복수의 사다리꼴 형상 화소의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 10은, 직사각형 화소에 구비되는 대향 전극과 화소 전극의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 11은, 대향 전극과 화소 전극의 좌측 절반의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 12는, 제2 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스로 구분되는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 13은, 제2 실시 형태에 따른 화소 전극과 공통 전극의 평면 형상의 일례를 나타내는 화소 평면도이다.
도 14는, 제3 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스로 구분되는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 15는, 제3 실시 형태에 따른 화소 전극과 공통 전극의 평면 형상의 일례를 나타내는 화소 평면도이다.
도 16은, 제3 실시 형태에 따른 대향 전극과 화소 전극의 배치 위치의 일례를 나타내는 부분 평면도이다.
도 17은, V자 형상 화소에 구비되는 대향 전극과 화소 전극의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 18은, 제4 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스로 구분되는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 19는, 제4 실시 형태에 따른 화소의 화소 전극과 공통 전극과 대향 전극의 평면 형상의 일례를 나타내는 화소 평면도이다.
도 20은, 도메인 내의 경사의 불균일을 개선하는 종래의 화소 전극의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 21은, 화소 전극의 선단과 소스 신호선 사이의 전기력선의 상태의 일례를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 기능 및 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 부여하고, 필요에 따라 설명을 행한다.
이하의 실시 형태에 있어서는, 특징적인 부분에 대해서만 설명하고, 통상의 액정 표시 장치의 구성 요소와 차이가 없는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
이하의 실시 형태에 있어서, 화소는 서브 화소이어도 된다. 액정 표시 장치의 표시 단위는, 적어도 하나의 화소 또는 적어도 하나의 서브 화소로 형성되는 회소(繪素)로 하여도 된다. 회소에 포함되는 화소 또는 서브 화소의 수는 자유롭게 변경 가능하다.
이하의 실시 형태에 있어서, 관찰자의 우안과 좌안의 배열 방향과 거의 평행이 되는 화소의 배열 방향을 가로 방향으로 하고, 가로 방향에 수직인 화소의 배열 방향을 세로 방향으로 한다.
착색 화소는, 가로 방향보다도 세로 방향으로 긴 형상으로 한다. 따라서, 가로 방향은 화소 짧은 방향으로 되고, 세로 방향은 화소 길이 방향으로 된다.
이하에 있어서는, 가로 방향 또는 세로 방향으로 인접하는 2 화소를 1조의 화소 세트로서 설명하는 경우가 있다.
[제1 실시 형태]
본 실시 형태에 있어서는, 액정 분자를 고정밀도로 경사시켜서, 액정 구동을 고속화하기 위한 화소 형상 및 전극 형상에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 1은, 가로 방향의 단면을 나타낸다.
액정 표시 장치(1)는, 기본적인 구성 요소로서, 어레이 기판(2), 컬러 필터 기판(3: 또는 대향 기판), 액정층(4)을 구비한다. 어레이 기판(2)과 컬러 필터 기판(3)은, 액정층(4)을 사이에 두고 마주한다. 도 1에 있어서, 액정 표시 장치(1)의 관찰자측은 위이며, 이면측은 아래이다.
본 실시 형태에 있어서, 복수의 화소는, 평면에서 보아 가로 방향보다도 세로 방향으로 긴 다각형으로 한다. 화소 형상은, 평면에서 보아 다각형의 측변과 평행하고 화소를 가로 방향으로 이분하는 중앙선 CL에 대하여 선대칭으로 한다.
어레이 기판(2)은, 투명 기판(5)의 한쪽 면 위에 절연층(6a), 소스 신호선(7a, 7b), 절연층(6b), 공통 전극(8a, 8b: 제2 전극), 절연층(6c), 화소 전극(9a, 9b: 제1 전극), 배향막(10: 배향 유지층)을 순차 형성한 구성을 갖는다. 공통 전극(8a, 8b)과 화소 전극(9a, 9b)은, 각 화소에 구비된다.
보다 구체적으로는, 투명 기판(5)의 한쪽 면 위에 절연층(6a)이 형성된다. 절연층(6a)의 위에 소스 신호선(7a, 7b)이 형성된다. 소스 신호선(7a, 7b)이 형성된 절연층(6a)의 위에 절연층(6b)이 형성된다. 절연층(6b)의 위에는, 공통 전극(8a, 8b)이 형성된다. 공통 전극(8a, 8b)이 형성된 절연층(6b)의 위에는, 절연층(6c)이 형성된다. 절연층(6c)의 위에 화소 전극(9a, 9b)이 형성된다. 화소 전극(9a, 9b)이 형성된 절연층(6c)의 위에는, 배향막(10)이 형성된다.
어레이 기판(2)의 투명 기판(5)은, 예를 들어 유리 기판이어도 된다. 어레이 기판(2)은 TFT 등과 같은 액티브 소자(11a, 11b)를 구비한다. 1단위의 화소에 2개의 액티브 소자를 구비함으로써, 3차원(입체) 표시가 가능해진다. 또한, 액티브 소자(11a, 11b)는, 투명 기판(5)에 형성되어도 된다. 액정 표시 장치(1)가 2차원 표시만을 행하는 경우, 1개의 액티브 소자가 1단위의 화소에 구비되는 것으로 하여도 된다. 2차원 표시만의 경우에는, 화소 전극(9a, 9b)의 양쪽으로 동일한 타이밍에 액정 구동 전압이 인가된다. 어레이 기판(2)의 투명 기판의 다른 쪽 면측은, 액정 표시 장치(1)의 이면측이다. 어레이 기판(2)의 배향막(10)은 액정층(4)과 접한다.
소스 신호선(7a, 7b)은, 화소의 세로 방향의 프레임부를 따라 형성된다.
공통 전극(8a, 8b)은, 평면에서 보아 중앙선 CL에 대하여 선대칭으로 나뉘어져 있다. 도 1의 단면의 수평 방향에 있어서, 공통 전극(8a, 8b)은, 화소 전극(9a, 9b)보다도, 화소의 측변(세로 방향의 프레임부)의 방향으로 어긋나 있으며, 비어져나옴부(8c, 8d)를 구비한다. 공통 전극(9a, 9b)은, 선 형상, 띠 형상, 판 형상, 빗살 형상, 직사각 형상, 평행사변형 형상, 또는 다각형 화소 형상으로 하여도 된다.
화소 전극(9a, 9b)은, 평면에서 보아 중앙선 CL에 대하여 선대칭으로 나뉘어져 있다. 화소 전극(9a, 9b)의 평면 형상은, 화소 개구 영역과 거의 동일한 다각형으로 하여도 된다. 화소 전극(9a, 9b)은, 평면에서 보아 이 화소 개구 영역 내에 수용되는 것으로 하여도 된다. 또한, 화소 전극(9a, 9b)은, 선 형상, 띠 형상, 판상, 직사각 형상, 평행사변형 형상, 또는 다각형 화소 형상으로 하여도 된다.
공통 전극(8a, 8b)과 화소 전극(9a, 9b)은, 도 1의 단면의 수직 방향에 있어서, 절연층(6c)을 사이에 두고 대향한다. 공통 전극(8a, 8b)은, 기판 평면에 대한 수직 방향에 있어서, 화소 전극(9a, 9b)보다도 액정층(4)으로부터 이격된 위치에 형성된다. 공통 전극(8a, 8b)의 가로 방향의 위치는, 평면에서 보아 화소 전극(9a, 9b)의 가로 방향의 위치와 어긋나 있다. 공통 전극(8a, 8b)은, 평면에서 보아 화소 전극(9a, 9b)으로부터 비어져 나오는 부분과, 겹치는 부분을 포함한다. 공통 전극(8a, 8b)의 전위와, 후술하는 대향 전극(15a, 15b)의 전위는, 동일한 코먼 전위로 하여도 된다.
화소 전극(9a, 9b)은, 액티브 소자(11a, 11b)와 전기적으로 접속된다. 화소 전극(9a, 9b)은, 예를 들어 1개의 직사각 형상 전극에 있어서 측변과 평행한 화소 중앙부에 선 형상의 슬릿을 형성함으로써 형성되어도 된다. 본 실시 형태의 화소 중앙부의 슬릿은, ITO 등의 도전막에 의해 형성되는 화소 전극(9a, 9b)의 사이, 대향 전극(15a, 15b)의 사이에 형성되는 선 형상의 개구부인 것으로 한다. 화소 중앙부의 슬릿에 있어서, 도전막은 제거되어 있다.
예를 들어, 공통 전극(8a, 8b) 및 화소 전극(9a, 9b)은, 투명 도전막(ITO)과 같이, 가시 파장 영역에서 투명한 도전성 금속 산화물에 의해 형성된다. 그러나, 액정 표시 장치(1)가 반투과형 또는 반사측형의 경우, 공통 전극(8a, 8b) 및 화소 전극(9a, 9b)의 일부 또는 전부는, 광 반사성이 높은 알루미늄 합금 박막, 은 합금 박막으로 형성되어도 된다.
배향막(10)은 액정 분자 L1 내지 L12의 길이 방향을, 수직 방향으로부터, 공통 전극(8a, 8b)이 화소 전극(9a, 9b)으로부터 어긋나 있는 방향으로 경사시키도록, 액정 분자 L1 내지 L12에 프리틸트각 θ를 부여한다. 배향막(10)은 적어도, 화소 전극(9b)의 표면과 액정층(4)의 사이에 형성된다. 배향막(10)은 수평 방향이며 공통 전극(8a, 8b)이 화소 전극(9a, 9b)으로부터 비어져 나오는 방향(화소의 세로 방향의 중앙선 CL로부터 화소의 세로 방향의 프레임부를 향하는 방향)으로, 액정층(4)의 액정 분자 L1 내지 L12를 경사지게 한다.
액정층(4)은, 부의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 L1 내지 L12를 포함한다. 액정 분자 L1 내지 L12는, 예를 들어 수직으로 배향된다. 도 1에 있어서, 액정 분자 L1 내지 L12는, 화소 전극(8a, 8b)에 전압이 인가되지 않은 초기 배향 상태를 나타내고 있다.
컬러 필터 기판(3)은, 투명 기판(12)의 한쪽 면 위에 블랙 매트릭스 BM, 컬러 필터층(13), 투명 수지층(14), 대향 전극(15a, 15b: 제3 전극), 배향막(16)을 순차 형성한 구성을 갖는다. 컬러 필터층(13)에 포함되는 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B 중 어느 하나와, 대향 전극(15a, 15b)은, 각 화소에 대하여 구비된다.
보다 구체적으로는, 투명 기판(12)의 한쪽 면 위에 블랙 매트릭스 BM이 형성된다. 블랙 매트릭스 BM이 형성된 투명 기판(12)의 위에 컬러 필터층(13)이 형성된다. 컬러 필터층(13)의 위에 투명 수지층(14)이 형성된다. 투명 수지층(14)의 위에는, 대향 전극(15a, 15b)이 형성된다. 대향 전극(15a, 15b)이 형성된 투명 수지층(14)의 위에는, 배향막(16)이 형성된다.
컬러 필터 기판(3)의 투명 기판(12)의 다른 쪽 면측은, 액정 표시 장치(1)의 관찰자측이다. 컬러 필터 기판(3)의 배향막(16)은 액정층(4)과 접한다.
컬러 필터 기판(3)의 투명 기판(12)은, 예를 들어 유리 기판이어도 된다.
블랙 매트릭스 BM은, 투명 기판(12)의 한쪽 면을, 복수의 화소 개구 영역(화소 영역 또는 서브 화소 영역)으로 구분한다. 따라서, 블랙 매트릭스 BM은, 화소의 프레임부에 형성된다. 블랙 매트릭스 BM은, 컬러 필터층(13)에 포함되어도 된다.
본 실시 형태에 있어서, 화소 개구 영역의 평면 형상은, 예를 들어 대향하는 변이 평행한 다각형으로 한다. 이 다각형은, 예를 들어 정사각형, 직사각형, 평행사변형, 절곡된 「<」 형상(부메랑 형상), V자 형상, 육각형으로 하여도 된다. 각 화소 개구 영역은, 각 화소에 대응한다.
블랙 매트릭스 BM은, 액정 표시의 콘트라스트를 향상시키기 위해서, 단위의 화소 또는 서브 화소의 프레임부, 또는 단위의 화소 또는 서브 화소가 대향하는 2변 또는 4변에 형성되는 차광층이다. 이 차광층은, 예를 들어 투명 수지에 차광성 안료를 분산시킨 도막에 의해 형성된다. 차광층은, 일반적으로 감광성을 갖는다. 차광층은, 예를 들어 차광성의 도막을, 노광·현상을 포함하는 포토리소그래피법에 의해 패턴 형성함으로써 형성된다.
컬러 필터층(13)은, 각 화소에 적색 필터 R, 청색 필터 B, 녹색 필터 G 중 어느 하나를 할당한다.
대향 전극(15a, 15b)으로서, 예를 들어 투명 도전막이 사용된다. 대향 전극(15a, 15b)의 평면 형상은, 화소 개구 영역과 거의 동일한 다각형으로 하여도 된다. 예를 들어, 대향 전극(15a, 15b)은 선 형상, 띠 형상, 판 형상, 빗살 형상, 직사각 형상, 평행사변형 형상, 또는 다각형 화소 형상으로 하여도 된다. 도 1의 단면의 수평 방향에 있어서, 대향 전극(15a, 15b)의 가로 방향의 위치는, 화소 전극(9a, 9b)의 가로 방향의 위치와 어긋나 있다. 예를 들어, 대향 전극(15a, 15b)이 화소 전극(9a, 9b)으로부터 어긋나 있는 방향은, 공통 전극(8a, 8b)이 화소 전극(9a, 9b)으로부터 어긋나 있는 방향과 역방향으로 하여도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 대향 전극(15a, 15b)은, 화소 전극(9a, 9b)보다도, 화소의 세로 방향의 중앙선 CL측으로 어긋나 있다. 대향 전극(15a, 15b)은, 도 1의 단면의 수직 방향에 있어서, 배향막(16), 액정층(4), 배향막(10)을 사이에 두고 화소 전극(9a, 9b)과 대향한다. 대향 전극(15a, 15b)은, 평면에서 보아 화소 전극(9a, 9b)으로부터 비어져 나오는 부분과, 겹치는 부분을 포함한다. 액정 구동 시에, 대향 전극(15a, 15b)과 화소 전극(9a, 9b)의 사이에는, 전압이 인가되고, 경사 전계가 발생한다.
대향 전극(15a, 15b)은, 1개의 직사각 형상 전극의 세로 방향의 화소 중앙부에 슬릿을 형성함으로써, 형성되어도 된다.
예를 들어, 대향 전극(15a, 15b)은, 투명 도전막과 같이, 가시 파장 영역에서 투명한 도전성 금속 산화물에 의해 형성된다.
배향막(16)은, 적어도 대향 전극(15a, 15b)의 표면과 액정층(4)의 사이에 형성된다. 배향막(16)은, 액정층(4)에 프리틸트각을 부여하여도 되고, 하지 않아도 된다. 배향막(16)은, 예를 들어 수평 방향이며 화소의 세로 방향의 중앙선 CL로부터 화소의 세로 방향의 프레임부를 향하는 방향으로, 액정층(4)의 액정 분자를 기울이는 것으로 하여도 된다. 한편, 배향 처리가 배향막(16)으로 행해지지 않아, 배향막(16)에 의해 프리틸트각이 액정 분자에 부여되지 않고, 배향막(16)에 의해 액정 분자의 수직 배향이 유지되어도 된다. 배향막(16)에 의해 부여되는 액정 분자의 프리틸트각의 크기는, 배향막(10)에 의해 부여되는 액정 분자의 프리틸트각의 크기와 상이하여도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 프리틸트각 θ는, 기판면의 법선 방향(도 1의 수직 방향)을 0°로 하고, 이 법선 방향으로부터의 각도를 나타낸다. 수직 배향의 경우, 프리틸트각은 0°이다.
예를 들어, 배향막(16)에 의한 액정 분자의 프리틸트각 θ는, 수직 방향에 대하여 약 0°내지 1.0°정도의 범위로 하고, 배향막(10)에 의한 액정 분자의 프리틸트각 θ는, 약 0.1°내지 1.5°정도로 하여도 된다. 예를 들어, 화소 전극(9a, 9b) 위의 액정 분자의 프리틸트각 θ는, 대체로 0.3°내지 1.0°의 범위로 하여도 된다. 액정 분자의 프리틸트각 θ는, 화소의 측변과 평행한 중앙선에서 이분하는 선대칭의 기울기로 할 수 있다.
배향막(10, 16)에 대한 배향 처리에서는, 액정 셀화 전에, 복수의 방향으로부터 광 배향이 행해지는 것으로 하여도 된다. 또한, 배향막(10, 16)에 대한 배향 처리에서는, 복수회의 마스크 러빙 처리가 배향막(10, 16)에 대하여 행해지는 것으로 하여도 된다. 이에 의해, 화소에 대하여 복수의 배향 방향을 갖는 복수의 도메인이 형성된다.
배향막(10, 16)에 대한 배향 처리에서는, 액정 셀화 후에, 화소 전극(9a, 9b)에 전압을 인가하고, 광조사를 행하는 것으로 하여도 된다. 이 배향 처리는, 간편하며, 1회 실시하면 된다. 배향 처리가 비편광을 사용하여 행해짐으로써, 실질적으로 노광량을 많게 할 수 있어, 처리 시간을 짧게 할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 수직 배향의 액정 분자 L1 내지 L12에, 미소한 프리틸트각 θ를 부여하면 되기 때문에, 광조사 등의 배향 처리 시간을 짧게 할 수 있다.
배향막(10, 16)의 막 두께는, 예를 들어 약 60㎚로 하여도 된다. 배향막(10, 16)은, 각각 어레이 기판(2) 및 컬러 필터 기판(3)의 액정층(4)과 접하는 면에 형성되어 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)에 있어서는, 예를 들어 어레이 기판(2), 컬러 필터 기판(3), 액정층(4)을 조합함으로써, 액정 셀이 형성된다. 배향 처리에서는, 화소 전극(9a, 9b)에 액정 구동 전압(예를 들어 1V 내지 20V의 교류 또는 직류의 전압)을 인가하고, 수직 배향의 배향막(10, 16)에 광 등의 전자파를 조사하고, 프리틸트각 θ를 부여한다. 배향 처리에 있어서 조사되는 광은, 편광이어도 되고, 비편광이어도 된다.
공통 전극(8a, 8b)은, 평면에서 보아 블랙 매트릭스 BM의 세로 방향의 부분에 평행하다. 각 화소에 있어서, 공통 전극(8a, 8b)은, 평면에서 보아 화소 전극(9a, 9b)으로부터 비어져 나오고 있는 비어져나옴부(8c, 8d)를 포함한다. 화소 전극(9a, 9b)과 대향 전극(15a, 15b)은, 도 1의 단면으로 나타낸 바와 같이, 비스듬히 어긋나 있다.
액정 표시 장치(1)는, 통상의 액정 표시 장치와 마찬가지로, 편광판, 위상차판 등을 구비하지만, 이 도 1에서는 생략되어 있다. 또한, 액정 표시 장치(1)는 편광판에 접합한 1장 내지 3장의 위상차판을 구비하는 것으로 하여도 된다.
도 2는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)의 액정 구동 전압 인가 시의 상태의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
수평 방향의 위치에 있어서의 화소 전극(9a, 9b)과 공통 전극(8a, 8b) 사이의 어긋남과, 화소 전극(9a, 9b)과 대향 전극(15a, 15b) 사이의 어긋남을 조정함으로써, 화소 전극(9a, 9b)과 공통 전극(8a, 8b)의 사이, 및 화소 전극(9a, 9b)과 대향 전극(15a, 15b)의 사이에 전압이 인가된 경우의 액정 분자 L1 내지 L12의 경사 방향을 설정할 수 있다. 도 2의 단면에 있어서, 액정 분자 L1 내지 L12의 경사 방향 Da, Db는, 화소의 중앙선 CL로부터 측변부를 향하는 수평 방향이다. 이 경사 방향 Da, Db는, 화소의 중앙선 CL에서 선대칭이다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스 BM으로 구분되는 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 가로 방향으로 서로 다른 색을 배열하고, 세로 방향으로 동일한 색을 배열하고 있다. 또한, 동일한 색의 화소는, 평면에서 보아 경사 방향으로 배열되어도 된다.
도 4는, 어레이 기판(2)에 구비되는 화소 전극(9a, 9b)과 공통 전극(8a, 8b)의 평면 형상의 일례를 나타내는 화소 평면도이다.
도 5는, 본 실시 형태에 따른 가로 방향에 있어서의 좌측 절반의 화소의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 5는, 상기 도 2의 좌측 절반에 상당하고, 도 4의 B-B' 단면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a, 9b)에 액정 구동 전압이 인가되지 않은 경우의 액정 분자 L1 내지 L6은, 파선으로 나타낸 바와 같이 작은 프리틸트각 θ를 갖는 수직 배향이다. 화소 전극(9a, 9b)에 액정 구동 전압이 인가되면, 화소 전극(9a)과 공통 전극(8a)의 사이에는 전기력선(17a)으로 표현되는 전기장이 형성된다. 또한, 화소 전극(9a)에 액정 구동 전압이 인가되면, 화소 전극(9a)과, 이 화소 전극(9a)의 형성 위치로부터 어긋난 위치의 대향 전극(15a)의 사이에 경사 방향의 전기력선(17b)으로 표현되는 전기장이 형성된다.
액정 분자 L1, L2, L6은, 경사 방향의 전기장에 기초하여, 도 5에서 도시한 동작 방향 Da로 경사진다.
액정 분자 L3 내지 L5는, 구동 전압 인가의 초기 액정 분자 L1, L2, L6의 경사 전파를 받아, 바로 동작 방향 Da로 쓰러진다.
도 2에 도시되어 있는 우측 절반의 화소 액정 분자 L7 내지 L12는, Da와 역방향 Db로 경사진다. 실효적으로 강한 전기장에 있는 액정 분자 L1, L12는, 무엇보다 빨리 동작하고, 액정 표시를 고속화하기 위한 트리거로 된다. 경사 전계에 있는 액정 분자 L2 내지 L6, L7 내지 L11도, 액정 분자 L1, L12와 마찬가지로, 고속으로 동작한다. 이로 인해, 액정 분자 L2 내지 L6, L7 내지 L11은, 액정 분자 L1, L12와 협조하여 액정 표시의 고속화를 실현한다.
본 실시 형태와 같이 경사 전계에 의해 액정 분자 L1 내지 L12를 경사시킴으로써, 작은 프리틸트각 θ를 갖는 액정 분자이어도 실질적으로는 큰 프리틸트각을 갖는 액정 분자와 같이 구동시킬 수 있다. 따라서, 경사 전계에 의해 액정 분자 L1 내지 L12를 경사시킴으로써, 액정 표시의 고속화를 실현할 수 있다. 예를 들어, 경사 전계에 의해 액정 분자 L1 내지 L12를 경사시킴으로써, 약 0.1°내지 0.9°의 범위가 작은 프리틸트각 θ이어도 액정 분자 L1 내지 L12를 고속으로 동작시킬 수 있다. 또한, 수직 배향의 액정 표시에 있어서, 프리틸트각이 큰 액정 분자는 쓰러지기 쉽지만, 큰 프리틸트각을 갖기 위해서 흑색 표시일 때에도 광 누설이 있어 콘트라스트가 저하되는 경우가 있다.
액정 표시 장치(1)는, 세로 방향이 대향하는 측변 근방의 화소 단부에 있어서, 화소 전극(9a, 9b)으로부터 공통 전극(8a, 8b)의 비어져나옴부 a[비어져나옴부(8c, 8d)에 대응]로의 전기장을 형성하고, 비어져나옴 방향 Da, Db로 액정 분자를 경사시킨다. 본 실시 형태에 따른 전기장 형성과 액정 동작은, 종래의 수직 배향의 액정 표시 장치에서 과제였던 세로 방향으로 2변 근방의 암부(24)를 해소하고, 화소 내에서의 균질한 표시이면서 높은 투과율의 표시를 실현시킬 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a, 9b)의 전체 크기는, 다각형의 화소 블랙 매트릭스 BM의 화소 개구 영역보다 약간 작거나 또는 거의 동일한 크기이며, 화소 개구 영역과 거의 동일한 형상(예를 들어 세로로 긴 직사각형)이다.
화소 전극(9a, 9b)의 페어의 세로 방향의 중앙부에는, 슬릿(18)이 형성되어 있다.
본 실시 형태에 있어서, 화소 개구 영역의 크기는, 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B의 크기와 거의 동일하게 한다.
화소의 세로 방향의 측변부의 근방에는, 소스 신호선(7a, 7b)이 구비된다.
화소 전극(9a, 9b)의 액정층(4)측의 표면(관찰자측의 표면)에는, 평면에서 보아 중앙선 CL을 향하는 길이 방향을 갖는 적어도 하나의 줄무늬(20)가 형성된다. 예를 들어, 줄무늬(20)의 길이 방향과 가로 방향 사이의 각도는, 대체로 0°±45°의 범위 내로 하여도 된다. 도 4의 예에 있어서는, 화소 전극(9a, 9b)의 액정층(4) 측의 표면에, 공통 전극(8a, 8b)이 화소 전극(9a, 9b)으로부터 비어져 나오는 방향(이 예에서는 화소의 측변을 향하는 방향) Dc, Dd로 신장되는 적어도 하나의 줄무늬(20)가 형성되어 있다. 화소 전극(9a, 9b)의 표면에 형성된 줄무늬(20)는 구동 전압 인가 시에, 액정 분자 L1 내지 L12의 방향 Da, Db로의 균일한 경사를 돕고, 동시에 액정의 응답성을 향상시킨다. 그리고, 적어도 하나의 줄무늬(20)가 형성됨으로써, 구동 전압 인가 후의 투과율을 더 높게 할 수 있어, 화소 내의 투과율의 분포를 균일화할 수 있다.
줄무늬(20)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 예를 들어 2㎛ 전후, 또는 폭 1㎛ 이하로 화소 전극(9a, 9b)의 표면에 형성된다.
화소 전극(9a, 9b)의 표면에 줄무늬(20)가 형성됨으로써, 화소 전극(9a, 9b)의 위에 형성된 배향막(10)에 줄무늬(20)에 기초하는 텍스처(texture)가 발생한다. 예를 들어, 화소 전극(9a, 9b)의 위에 약 50㎚ 전후의 얇은 배향막(10)을 형성함으로써, 줄무늬(20)의 텍스처가 배향막(10)의 표면에 나타난다.
예를 들어, 화소 전극(9a, 9b)은 투명 도전막에 의해 형성된다. 화소 전극(9a, 9b)의 두께는 약 150㎚로 하여도 된다. 줄무늬(20)는 투명 도전막의 표면에, 약 20㎚ 내지 40㎚의 깊이, 대체로 1㎛의 폭으로, 선 형상으로 형성하여도 된다. 줄무늬(20)의 형성은, 예를 들어 슬라이트리 에칭으로 실행된다. 슬라이트리 에칭은, 예를 들어 약 20㎚ 내지 40㎚의 깊이의 줄무늬(20)를 형성하여도 되고, 약 50㎚ 이상의 깊이의 줄무늬(20)를 형성하여도 된다. 도 4와 같은 평면도에 있어서의 공통 전극(8a, 8b)과 겹치지 않는 화소 전극(9a, 9b)의 부분에는, 화소 전극(9a, 9b)의 거의 두께에 상당하는 깊이로 줄무늬(20)가 형상되어도 된다. 단면에 있어서, 줄무늬(20)에는, 테이퍼가 형성되어도 된다. 에칭 등에 의해 형성되는 줄무늬(20)의 저부의 폭은, 대체로 2㎛보다 넓어도 된다. 줄무늬(20)를 형성하는 간격인 세로 방향의 피치는, 액정 분자 L1 내지 L12의 쓰러짐을 균일화하기 위해서, 대체로 2㎛ 내지 5㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. 줄무늬(20)의 피치 또는 줄무늬(20)의 저부 폭을 10㎛보다 크게 하면, 액정 분자 L1 내지 L12의 균일한 경사의 효과가 희박하게 된다.
화소 전극(9a, 9b)과 대향 전극(15a, 15b)의 사이에 경사 전계가 형성되면, 세로 방향으로 배열되어 있으며, 가로 방향으로 긴 복수의 줄무늬(20)에 의해, 화소 전극(9a, 9b)의 위에서 액정 분자를 균일하게 쓰러뜨릴 수 있다. 예를 들어, 화소 전극(9a, 9b)에 줄무늬(20)가 형성되지 않은 경우, 화소 전극(9a, 9b)의 평면에서 보아 코너 부분과 중앙 부분의 사이에서, 액정 분자가 "치우친 쓰러짐"으로 되고, 화소 전극(9a, 9b) 위 또는 화소 내에서, 투과율의 명암 또는 얼룩이 발생하기 쉬워진다. 이러한 명암 또는 얼룩은, 화소의 투과율 저하의 원인으로 된다. 그러나, 본 실시 형태와 같이, 화소 전극(9a, 9b)에 줄무늬(20)를 형성함으로써, 액정 분자 L1 내지 L12를 균일하게 경사시킬 수 있어, 명암 및 얼룩의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 줄무늬(20)의 상부의 액정 분자는 수직 배향이다. 수직 배향이며 줄무늬(20)의 상부의 액정 분자는, 배향막(10)에 나타나 있는 텍스처의 영향을 받고, 낮은 전압으로 경사시킬 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태에 있어서는, 액정 분자 L1 내지 L12를 고속으로 구동할 수 있다. 또한, 줄무늬(20)의 개수는, 줄무늬(20)의 폭 및 피치, 화소 전극(9a, 9b)의 크기에 기초하여 조정 가능하다.
도 5의 수평 방향 위치에 있어서, 화소 전극(9a)과 공통 전극(8a)은, 수직 방향으로 마주한다. 화소 전극(9a)과 대향 전극(15a)은, 수직 방향으로 마주한다. 공통 전극(8a)은, 화소 전극(9a)보다 화소의 측변측으로 어긋나 있다. 이 화소 전극(9a)에 대한 공통 전극(8a)의 어긋남에 의해, 공통 전극(8a)은 비어져나옴부 a를 갖는다. 비어져나옴부 a의 초과량(수평 방향의 폭)은, 예를 들어 약 1㎛ 내지 6㎛ 등과 같이 작아도 된다. 비어져나옴부 a의 초과량은, 액정 재료, 구동 조건, 액정층(4)의 두께 등에 따라 적절히 조정 가능하다. 수평 방향에 있어서의 화소 전극(9a)과 공통 전극(8a)의 겹침부 b는, 액정 구동에 따른 보조 용량을 위해 사용되어도 된다. 도 5의 수평 방향 위치에 있어서, 화소 전극(9a)은 대향 전극(15a)보다 화소의 측변측으로 어긋나 있다. 이 대향 전극(15a)에 대한 화소 전극(9a)의 어긋남에 의해, 화소 전극(9a)은 비어져나옴부 c를 갖는다. 대향 전극(15a)은 화소 전극(9a)보다 화소의 중앙선 CL측으로 어긋나 있다. 이 화소 전극(9a)에 대한 대향 전극(15a)의 어긋남에 의해, 대향 전극(15a)은 비어져나옴부 d를 갖는다. 비어져나옴부 c, d의 비오져나옴량은, 예를 들어 대체로 0.5㎛ 내지 5㎛ 등과 같은 작은 양이어도 된다. 또한, 도 5는, 화소의 좌측 절반의 단면을 나타내지만, 우측 절반의 단면은 이 좌측 절반의 단면과 선대칭으로 된다.
도 6 내지 도 8은, 줄무늬(20)의 형성 방법의 제1 내지 제3 예를 나타내는 단면도이다. 이 도 6 내지 도 8은, 도 4의 C-C' 단면에 대응한다. 본 실시 형태에 있어서, 줄무늬(20)의 형성 밀도, 폭 Fl, 피치 Fs는 화소 내에서 조정 가능하다.
도 6에서는, 절연층(6c)의 위에 화소 전극(9a)이 형성되고, 에칭 등의 방법을 이용하여 줄무늬(20)가 화소 전극(9a)에 형성되어 있다.
도 7에서는, 절연층(6c)의 표면에, 예를 들어 투명 수지 등에 의한 볼록부(21)가 형성되고, 볼록부(21)가 형성된 절연층(6c)의 위에 화소 전극(9a)이 적층 됨으로써, 돌기 형상의 줄무늬(20)가 화소 전극(9a)에 형성되어 있다. 돌기 형상의 줄무늬(20)의 높이는, 이 줄무늬(20)의 근방의 액정 분자의 프리틸트각이 커지지 않도록, 예를 들어 200㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
도 8에서는, 절연층(6c)의 표면에, 드라이 에칭 등에 의해 오목부(22)가 형성되고, 오목부(22)가 형성된 절연층(6c)의 위에 화소 전극(9a)이 적층되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 화소를, 우상 영역, 좌상 영역, 좌하 영역, 우하 영역의 4 상한으로 분할하고, 이 4 상한으로 줄무늬(20)의 길이 방향을 바꾸어도 된다. 예를 들어, 4 상한의 사이에서 줄무늬의 길이 방향을 각각 대체로 90°상이한 것으로 하여도 된다.
가로 방향으로 인접하는 2개의 화소를 화소 유닛으로 하고, 이 화소 유닛을 4 상한으로 분할하고, 이 4 상한으로 줄무늬의 길이 방향을 바꾸는 것으로 하여도 된다.
도 3 및 도 4에서는, 화소는, 가로 방향보다도 세로 방향으로 긴 직사각 형상의 경우를 예시하고 있다. 그러나, 도 9에 도시한 바와 같이, 화소의 형상은, 예를 들어 서로 평행한 짧은 변과 긴 변이 세로 방향의 사다리꼴로 하여도 된다. 줄무늬의 길이 방향과 가로 방향 사이의 각도는, 대체로 0°±45°의 범위 내로 하여도 된다. 도 9에 있어서, 화소 유닛은, 가로 방향으로 배열하는 2개의 사다리꼴 형상의 화소를 포함한다. 화소 유닛은, 2개의 사다리꼴 형상 화소 사이의 세로 방향의 중심선에 대하여 선대칭이다. 동색의 화소는, 세로 방향으로 배열되어도 되고, 가로 방향으로 배열되어도 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 대향 전극(15a, 15b)은, 화소 전극(9a, 9b)의 표면에 형성된 복수의 줄무늬(20)와 평행한 슬릿(30)을 갖는 직사각 형상 패턴으로 하여도 된다. 화소 전극(9a, 9b)의 줄무늬(20)의 길이 방향과, 대향 전극(15a, 15b)의 슬릿(30)의 길이 방향을 평행하게 함으로써, 구동 전압 인가 시의 액정 경사 방향을 줄무늬(20)와 평행 방향으로 설정할 수 있다. 또한, 평면에서 보아 화소 전극(9a, 9b)의 줄무늬(20)의 위치는, 대향 전극(15a, 15b)에 형성된 슬릿(30) 사이의 중앙 위치로 할 수 있다. 슬릿(30)은 대향 전극(15a, 15b)에 형성되는 선 형상의 개구부인 것으로 한다. 슬릿(30)에 있어서, 도전막은 제거되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 슬릿(30)이 대향 전극(15a, 15b)에 형성되지 않아도 되고, 대향 전극(15a, 15b)은 단순한 직사각 형상 패턴으로 하여도 된다.
본 실시 형태에 있어서, 액정층(4)의 액정 분자 L1 내지 L12는, 부의 유전율 이방성을 갖는 것으로 한다. 액정층(4)의 액정 분자 L1 내지 L12로서는, 복굴율이 실온 부근에서 예를 들어 0.06 내지 0.3 정도의 네마틱 액정 분자를 사용할 수 있다.
액정층(4)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 실시 형태에서 실효적으로 사용되는 액정층(4)의 Δnd는, 대개 300㎚ 내지 500㎚의 범위이다.
배향 처리 전의 배향막(10, 16)으로서는, 예를 들어 감광성 폴리오르가노실록산 또는 감광성 폴리오르가노실록산과, 폴리아믹산 또는 폴리이미드 등의 중합체를 함유시킨 물질을 사용하여도 된다. 배향 처리 전의 배향막(10, 16)으로서는, 예를 들어 실록산 신나메이트로 대표되는 실록산계 중합체를 사용하여도 된다. 배향 처리 전의 배향막(10, 16)으로서는, 예를 들어 감광성 폴리이미드 또는 감광성의 중합성 액정 재료 등의 도막을 사용하여도 된다. 배향 처리 전의 배향막(10, 16)으로서는, 예를 들어 아조벤젠 유도체를 사용한 광 배향막, 또는 주쇄에 삼중결합을 갖는 폴리아믹산을 포함하는 광 배향막을 사용하여도 된다.
또한, 프리틸트각 θ는, 예를 들어 Journal of Applied Physics, Vol.48 No.5, p.1783-1792(1977)에 기재되어 있는 크리스탈 로테이션법 등에 의해 측정 가능하다.
액티브 소자(11a, 11b)로서 사용되는 TFT의 채널은, 예를 들어 가시 영역 투명한 복합 금속 산화물로 형성된다. 액티브 소자(11a, 11b)의 채널을, 복합 금속 산화물을 사용하여 산화물 반도체로 형성함으로써, 블랙 매트릭스 BM 등의 차광층의 패턴의 선 폭을 좁게 할 수 있다. 이와 같이, 차광층의 패턴을 세밀하게 함으로써, 액정 표시 장치(1)의 밝기를 증가할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 광 배향을 효율적으로 행하면서, 액정 표시 장치(1)의 신뢰성을 향상시키기 위해 산화물 반도체 TFT를 사용하는 것으로 하여도 된다. 종래의 광 배향 기술의 일종으로서, 광중합성의 모노머를 첨가한 액정을 사용하는 배향 방법이 있다. 이 배향 방법은, 실리콘 반도체에 관계되는 큰 면적을 차지하는 TFT 차광부, 블랙 매트릭스 BM, 자외광 투과율이 낮은 컬러 필터층(13) 등에 기초하는 자외광 차광에 의해 발생하는 미중합의 모노머 잔존, 경화 불충분의 배향막에 의해, 액정 표시 장치의 신뢰성이 저하되는 경우가 있다. 이에 반하여, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)에 있어서는, 차광부의 면적을 적게 하고, 넓은 면적에 노광을 행하고, 광중합성의 모노머를 사용하지 않는 것으로, 대폭으로 신뢰성 및 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 이러한 산화물 반도체 TFT와 비교하여, 실리콘 반도체 TFT는, 가시 영역 광에 감도를 갖는다. 이로 인해, 실리콘 반도체 TFT에 대하여 큰 블랙 매트릭스 BM 등과 같은 차광층을 사용하여 차광을 행할 필요가 있다. 이에 반하여, 본 실시 형태에 있어서, 액티브 소자(11a, 11b)는 투명 채널 재료로서 복합 금속 산화물을 사용한 산화물 반도체 TFT이다. 산화물 반도체 TFT의 가시 영역 감도는 낮다. 이로 인해, 본 실시 형태에 있어서는, 실리콘 반도체 TFT와 같은 큰 차광부를 형성할 필요가 없어, 더 밝은 표시를 얻을 수 있다.
산화물 반도체에는, 가시 영역 투명한 금속의 복합 산화물을 적용할 수 있다. 금속 산화물을 성분으로서 포함하는 반도체 재료는, 아연, 인듐, 주석, 텅스텐, 마그네슘, 갈륨 중 2종류 이상의 원소를 포함하는 복합 금속 산화물이어도 된다. 금속 산화물을 성분으로서 포함하는 반도체 재료는, 예를 들어 산화아연, 산화인듐, 산화인듐아연, 산화주석, 산화텅스텐(WO), 산화아연갈륨인듐(In-Ga-Zn-O), 산화인듐갈륨(In-Ga-O), 산화아연주석(Zn-Sn-O), 산화아연실리콘·주석(Zn-Sn-Si-O)이어도 된다. 금속 산화물을 성분으로서 포함하는 반도체 재료로서, 다른 재료가 사용되어도 된다. 본 실시 형태에서 사용되는 반도체 재료는, 실질적으로 투명하며, 밴드 갭이 2.8eV 이상인 것이 바람직하고, 밴드 갭이 3.2eV 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태에서 사용되는 반도체 재료의 구조는, 단결정, 다결정, 미결정, 결정/아몰퍼스의 혼정, 나노 결정 산재 아몰퍼스, 아몰퍼스의 어느 것이어도 된다. 산화물 반도체의 막 두께는, 대체로 10㎚ 이상이 바람직하다.
산화물 반도체의 막 또는 층은, 스퍼터법, 펄스 레이저 퇴적법, 진공 증착법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법, 잉크젯법, 인쇄법 등의 방법을 이용하여 형성된다.
산화물 반도체의 막 또는 층은, 바람직하게는 스퍼터법, 펄스 레이저 퇴적법, 진공 증착법, 잉크젯법, 인쇄법에 의해 형성된다. 스퍼터법에서는, RF 마그네트론 스퍼터법, DC 스퍼터법을 이용할 수 있다. 이 스퍼터법 중에서는 DC 스퍼터법을 이용하는 것이 보다 바람직하다. 스퍼터용 출발 재료(타깃 재료)로서, 산화물 세라믹스 재료 또는 금속 타깃 재료를 사용할 수 있다. 진공 증착으로서는, 가열 증착, 전자빔 증착, 이온 플레이팅법을 이용할 수 있다. 인쇄법으로서는, 전사 인쇄, 플렉소 인쇄, 그라비아 인쇄, 그라비아 오프셋 인쇄 등을 이용할 수 있으며, 다른 방법을 이용하여도 된다. CVD법으로서는, 핫와이어 CVD법, 플라즈마 CVD법 등을 이용할 수 있다. 상기 금속의 무기염(예를 들어 염화물)의 수화물을 알코올 등에 용해시키고, 소성·소결하여 산화물 반도체를 형성하는 등과 같은 다른 방법이 산화물 반도체의 형성에 이용되어도 된다.
전술한 바와 같이, 어레이 기판(2)은 투명 기판(5)의 위에 절연층(6a), 소스 신호선(7a, 7b), 절연층(6b), 공통 전극(8a, 8b), 절연층(6c), 화소 전극(9a, 9b), 배향막(10)을 이 순서로 구비한다. 어레이 기판(2)은, 화소 전극(9a, 9b)에 액정 구동 전압을 인가하기 위한 액티브 소자(11a, 11b)를 구비한다. 어레이 기판(2)에 구비되는 소스 신호선(7a, 7b) 및 게이트선은, 액티브 소자(11a, 11b)에 전기적으로 접속된다.
액티브 소자(11a, 11b)는, 예를 들어 보텀 게이트형 탑 컨택트 에치 스토퍼 구조를 갖는다. 액티브 소자(11a, 11b)에는, 예를 들어 톱 게이트형, 또는 더블 게이트형 트랜지스터 구조가 사용되어도 된다. 광 센서, 또는 그 밖의 액티브 소자를 산화물 반도체의 투명 채널층을 구비한 트랜지스터에 의해 형성하여도 된다.
액티브 소자(11a, 11b)의 제조에 있어서는, 먼저 ITO 박막을 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해 140㎚ 형성하고, 이어서, ITO 박막을 원하는 형상으로 패터닝하여 게이트 전극 및 보조 콘덴서 전극을 형성하고, 플라즈마 CVD법을 이용하여 SiH4, NH3, H2를 원료 가스로서 SiHX 박막을 예를 들어 350㎚ 형성하고, 투명한 절연층인 게이트 절막을 형성한다. 또한, 채널층으로서, InGaZnO4 타깃을 사용하여 아몰퍼스In-Ga-Zn-O 박막을 DC 스퍼터법에 의해 40㎚ 형성하고, 원하는 형상으로 패터닝하여 투명한 채널층을 형성한다. 또한, Si3H4 타깃을 사용하고, RF 스퍼터법에 의해 Ar 및 O2를 도입하면서 SiON 박막을 형성하고, 원하는 형상으로 패터닝하여 채널 보호층을 형성한다. 또한, ITO 박막을 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해 140㎚ 형성하고, 원하는 형상으로 패터닝하여 소스·드레인 전극을 형성한다.
이상 설명한 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)에 있어서는, 대향 전극(15a, 15b)이 형성되어 있는 컬러 필터 기판(3)의 배향막(16)과, 액티브 소자(11a, 11b)가 형성되어 있는 어레이 기판(2)의 배향막(10)이 대향한다. 배향막(10, 16)의 사이에는 액정층(4)이 구비된다.
액정 구동 시에는, 어레이 기판(2)의 화소 전극(9a, 9b)과 공통 전극(8a, 8b)의 사이 및 어레이 기판(2)의 화소 전극(9a, 9b)과 컬러 필터 기판(3)의 대향 전극(15a, 15b)의 사이에 액정 구동 전압이 인가된다.
본 실시 형태에 있어서는, 액정 구동 시에, 전극 간에 경사 전계가 발생한다. 경사 전계를 사용함으로써, 배향막(10, 16)에 의해 부여되는 액정 분자 L1 내지 L12의 프리틸트각 θ를 종전의 수직 배향의 액정 표시 장치의 프리틸트각보다 작게 할 수 있고, 이에 의해 구동 전압 오프 시의 흑색 표시를 보다 검게 할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)는 휴대 전화, 게임 기기, 태블릿 단말기, 노트북(퍼스널 컴퓨터), 텔레비전, 자동차의 대시보드 등에 설치되는 표시 장치에 적용할 수 있다.
[제2 실시 형태]
본 실시 형태에 있어서는, 다각형 화소 형상의 변형예이며, 평행사변형 형상의 화소에 대하여 설명한다.
도 12는, 본 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스 BM으로 구분되는 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 13은, 본 실시 형태에 따른 화소 전극(9a, 9b)과 공통 전극(8a, 8b)의 평면 형상의 일례를 나타내는 화소 평면도이다.
이 도 12 및 도 13에 있어서, 각 화소의 형상은, 세로로 긴 평행사변형 형상이다. 이 화소는, 서로 평행한 짧은 변과 서로 평행한 긴 변을 갖는다. 짧은 변은, 가로 방향과 평행하며, 화소의 상단부 및 하단부로 된다. 긴 변은, 세로 방향과 각도 α1을 갖고, 화소의 측단부로 된다. 긴 변 및 긴 변과 평행한 중앙선 CL은, 가로 방향과 직각이 아닌 각도 α2를 갖는다.
도 12의 화소 배열에 있어서, 가로 방향으로 인접하는 2개의 화소는, 이 가로 방향으로 인접하는 2개의 화소 사이의 중앙선에 대하여 선대칭이다. 세로 방향으로 인접하는 2개의 화소는, 이 세로 방향으로 인접하는 2개의 화소 사이의 중앙선에 대하여 선대칭이다. 세로 방향으로 인접하는 2개의 화소에 의해 형성되는 화소 세트는, 「<」 형상 또는 「>」 형상으로 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 가로 방향으로 서로 다른 색을 배열하고, 세로 방향으로 동일한 색을 배열하고 있다. 또한, 동일한 색의 화소는, 평면에서 보아 경사 방향으로 배열되어도 된다.
도 13의 B-B' 단면은, 상기 도 5와 마찬가지이다. 이 경우에도, 액정 분자 L1 내지 L12는, 초기의 작은 프리틸트각 θ를 갖는다.
본 실시 형태에 따른 화소 전극(9a, 9b), 공통 전극(8a, 8b), 대향 전극(15a, 15b)의 위치 관계, 구동 전압 인가 시의 액정 분자 L1 내지 L12의 동작은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 1개의 화소를 평행사변형 형상으로 나타내고, 세로 방향으로 인접하는 2개의 화소로 구성되는 화소 세트를 「<」 형상 또는 「>」 형상으로 하고 있지만, 1 화소의 형상을 「<」 형상 또는 「>」 형상으로 하고, 가로 방향으로 서로 다른 색을 배열하고, 세로 방향으로 동일한 색을 배열하여도 된다.
[제3 실시 형태]
본 실시 형태에 있어서는, 다각형 화소 형상의 변형예이며, V자 형상의 화소에 대하여 설명한다.
도 14는, 본 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스 BM으로 구분되는 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 15는, 본 실시 형태에 따른 화소 전극(9a, 9b)과 공통 전극(8a, 8b)의 평면 형상의 일례를 나타내는 화소 평면도이다.
도 16은, 본 실시 형태에 따른 대향 전극(15a)과 화소 전극(9a)의 배치 위치의 일례를 나타내는 부분 평면도이다. 이 도 16은, 화소의 좌측만을 나타내고 있다.
본 실시 형태의 V자 형상의 각 화소는, 화소의 상부 프레임부로서, 가로 방향에 V자 형상의 변, 화소의 하부 프레임부로서, 가로 방향에 V자 형상의 변을 갖는다. 2개의 V자 형상의 변은 서로 평행하다. 각 화소는, 세로 방향에 평행한 2개의 측변을 갖는다. 각 화소는, 가로 방향보다도 세로 방향으로 길다. 또한, 본 실시 형태의 각 화소의 형상은, 역 V자 형상이어도 된다. 각 화소의 상부 및 하부는, V자 형상의 블랙 매트릭스 BM으로 구획된다. 가로 방향에는, 서로 다른 색의 화소가 배열된다. 세로 방향에는, 동일한 색의 화소가 배열된다. 또한, 동일한 색의 화소는, 평면에서 보아 경사 방향으로 배열되어도 된다.
V자 형상의 변과 가로 방향은, 각도 α3을 갖는다. 이 각도 α3은, 시야각을 향상시키기 위해서, 약 5°내지 45°의 범위로 하여도 된다. 또한, 평면에서 보아 액정 분자 L1 내지 L12의 배향 방향은, V자 형상의 상변 및 하변과 동일한 방향으로 설정되어도 된다.
예를 들어, 가로 방향과 V자 형상의 변 사이의 각도 α3을 45°로 하고, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 표리에 접합되는 편광판의 흡수축을 0°와 90°의 크로스니콜 상태로 한다. 이 경우, 본 실시 형태에 있어서는, 편광판의 흡수축이 45°와 135°인 제1 및 제2 실시 형태보다도, 편광판의 손실을 저감시킬 수 있다. 통상의 액정 패널에 있어서도, 편광판의 흡수축이 45°와 135°의 크로스니콜 상태인 경우가 많다. 이러한 통상의 액정 패널은, 변경 필름을, 편광 필름 원체의 롤 형상 필름으로부터, 45°의 방향에서 직사각 형상으로 잘라내고, 잘라낸 편광 필름을 액정 패널에 접합되어 생성된다. 이러한 액정 패널의 제조에 있어서는, 편광 필름에 많은 손실이 발생한다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a, 9b)은, V자 형상의 화소 형상을 따른 형상으로 형성된다. 화소 전극(9a, 9b)은, 화소 중앙선 CL에 대하여 선대칭의 형상을 갖는다. 화소 전극(9a, 9b)의 표면에는, V자 형상의 변을 따라 복수의 줄무늬(20)가 형성된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 예를 들어 도 17에 도시한 바와 같이, 대향 전극(15a, 15b)은, 화소 전극(9a, 9b)의 표면에 형성된 복수의 줄무늬(20)와 평행한 슬릿(30: 개구부)을 갖는 평행사변형 형상 패턴으로 하여도 된다. 화소 전극(9a, 9b)의 줄무늬(20)와, 대향 전극(15a, 15b)의 슬릿(30)의 길이 방향을 평행으로 함으로써, 구동 전압 인가 시의 액정 배향을 줄무늬(20)와 평행 방향으로 설정할 수 있다. 또한, 평면에서 보아 화소 전극(9a, 9b)의 줄무늬(20)의 위치는, 대향 전극(15a, 15b)의 슬릿(30) 사이의 중앙 위치로 할 수 있다.
도 15의 B-B' 단면은, 상기 도 5와 마찬가지이다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는, 비어져나옴부 a를 구비함으로써, 소스 신호선(7a, 7b)의 영향을 저감시킬 수 있어, 세로 방향의 암부(24)의 발생을 방지할 수 있다.
[제4 실시 형태]
본 실시 형태에 있어서는, 다각형 화소 형상의 변형예이며, 육각 형상의 화소에 대하여 설명한다.
도 18은, 본 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스 BM으로 구분되는 적색 필터 R, 녹색 필터 G, 청색 필터 B의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 19는, 본 실시 형태에 따른 화소의 화소 전극(9a, 9b)과 공통 전극(8a, 8b)과 대향 전극(15a, 15b)의 평면 형상의 일례를 나타내는 화소 평면도이다.
이 도 18 및 도 19에 있어서, 화소는, 세로 방향에 평행한 2개의 긴 변을 갖는다. 화소의 상하의 변은, 역 V자 형상 및 V자 형상이다. 각 화소의 형상은, 세로로 긴 육각 형상이다. 복수의 화소는, 하니컴 형상의 매트릭스를 형성한다.
도 18에 있어서는, 서로 다른 색의 화소가 가로 방향으로 배열된다. 적색 화소 R, 녹색 화소 G, 청색 화소 B 등의 착색 화소는, 각각 1/2 화소씩 어긋나면서, 동일한 색이 세로 방향으로 배열된다.
각 화소의 상부 및 하부를 구획하는 가로 방향의 역 V자 형상의 변 및 V자 형상의 변은, 각각 평면에서 보아 가로 방향과 각도 α4를 갖는다. TFT 등의 액티브 소자(11a, 11b) 및 소스 전극은, 도 18 및 도 19에서는 생략되어 있다. 소스 신호선(7a, 7b)은, 평면에서 보아 육각형 화소의 블랙 매트릭스 BM의 하부이면서, 세로 방향으로 구비된다.
도 19에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a, 9b)은, 육각형 화소의 세로 방향의 중앙선 CL1로부터 선대칭의 형상이면서, 육각형 화소의 가로 방향의 중앙선 CL2로부터 선대칭의 형상이다.
화소 전극(9a, 9b)의 표면에는, 육각형 화소의 가로 방향 역 V자 형상의 변 및 V자 형상의 변과 평행한 복수의 줄무늬(20)가 형성되어 있다. 복수의 줄무늬(20)와 가로 방향 사이의 각도 α4는, 약 0°±45°의 범위 내에 설정할 수 있다. 가로 방향과 줄무늬(20)의 사이에 각도 α4를 갖게 함으로써, 액정 표시 장치에 넓은 시야각을 갖게 할 수 있다.
공통 전극(8a, 8b)은, 화소 전극(9a, 9b)과 겹침부 b를 갖는다. 공통 전극(8a, 8b)은, 절연층(6b)을 개재하여 화소 전극(9a, 9b)의 하측에 구비된다. 공통 전극(8a, 8b)은, 세로 방향의 중앙선 CL1로부터 선대칭의 형상이다. 공통 전극(8a, 8b)은, 도 19에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a, 9b)보다도 화소의 측변측에 어긋나 있다.
화소 전극(9a, 9b)에는, 액티브 소자(11a, 11b)를 개재하여 액정 구동 전압이 인가된다.
대향 전극(15a, 15b)은, 세로 방향의 중앙선 CL1로부터 선대칭의 형상이다. 대향 전극(13)은 도 19에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a, 9b)보다도 화소의 중앙선 CL1측에 어긋나 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 배향막(10, 16)은, 상기의 제1 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 줄무늬(20)와 평행하면서, 세로 방향의 중앙선 CL1에 대하여 선대칭의 방향 프리틸트각 θ를 갖는다.
[제5 실시 형태]
본 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 내지 제4 실시 형태에 따른 컬러 필터 기판(3)에 사용되는 투명 수지 및 유기 안료 등에 대하여 예시한다.
(투명 수지)
블랙 매트릭스 BM, 컬러 필터(13)의 형성에 사용되는 감광성 착색 조성물은, 안료 분산체 외에, 다관능 모노머, 감광성 수지 또는 비감광성 수지, 중합 개시제, 용제 등을 함유한다. 예를 들어, 감광성 수지 및 비감광성 수지 등과 같은, 본 실시 형태에서 사용하는 것이 가능한 투명성이 높은 유기 수지를 총칭하여 투명 수지라 한다.
투명 수지로서는, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 또는 감광성 수지를 사용할 수 있다. 열가소성 수지로서는, 예를 들어 부티랄 수지, 스티렌-말레산 공중합체, 염소화폴리에틸렌, 염소화폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산 비닐 공중합체, 폴리아세트산 비닐, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지, 알키드 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 고무계 수지, 환화 고무계 수지, 셀룰로오스류, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 열경화성 수지로서는, 예를 들어 에폭시 수지, 벤조구아나민 수지, 로진 변성 말레산 수지, 로진 변성 푸마르산 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 페놀 수지 등을 사용할 수 있다. 열경화성 수지는, 멜라민 수지와 이소시아네이트기를 함유하는 화합물을 반응시켜 생성되는 것으로 하여도 된다.
(알칼리 가용성 수지)
본 실시 형태에 사용하는 블랙 매트릭스 BM 등의 차광 패턴, 투명 패턴, 컬러 필터(13)의 형성에는, 포토리소그래피에 의한 패턴 형성이 가능한 감광성 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 투명 수지는, 알칼리 가용성이 부여된 수지인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지로서, 카르복실기 또는 수산기를 포함하는 수지를 사용하는 것으로 하여도 되고, 다른 수지를 사용하는 것으로 하여도 된다. 알칼리 가용성 수지로서는, 예를 들어 에폭시아크릴레이트계 수지, 노볼락계 수지, 폴리비닐페놀계 수지, 아크릴계 수지, 카르복실기 함유 에폭시 수지, 카르복실기 함유 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 이들 중, 알칼리 가용성 수지로서는, 에폭시아크릴레이트계 수지, 노볼락계 수지, 아크릴계 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 에폭시아크릴레이트계 수지 또는 노볼락계 수지가 바람직하다.
(아크릴 수지)
본 실시 형태에서 적용 가능한 투명 수지의 대표로서, 이하의 아크릴계 수지가 예시된다.
아크릴계 수지로서는, 단량체로서, 예를 들어 (메트)아크릴산; 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트 펜질(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 사용하여 얻는 중합체를 이용할 수 있다.
또한, 여기에서 예시된 단량체는, 단독으로 사용, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 또한, 아크릴 수지는, 이들 단량체와 공중합 가능한 스티렌, 시클로헥실말레이미드, 또는 페닐말레이미드 등의 화합물에 의한 공중합체를 사용하여 생성되어도 된다.
또한, 예를 들어 (메트)아크릴산 등의 에틸렌성 불포화기를 갖는 카르복실산을 공중합하여 얻어진 공중합체와, 글리시딜 메타크릴레이트 등의 에폭시기 및 불포화 이중 결합을 함유하는 화합물을 반응시킴으로써, 감광성을 갖는 수지를 생성하여도 된다. 예를 들어, 글리시딜 메타크릴레이트 등의 에폭시기 함유(메트)아크릴레이트의 중합체, 또는 이 중합체와 그 밖의 (메트)아크릴레이트와의 공중합체에, (메트)아크릴산 등의 카르복실산 함유 화합물을 부가시킴으로써, 감광성을 갖는 수지를 생성하여도 된다.
(유기 안료)
적색 안료로서는, 예를 들어 C. I. Pigment Red 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 안료로서는, 예를 들어 C. I. Pigment Yellow 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 안료로서는, 예를 들어 C.I. Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64, 80 등을 사용할 수 있고, 이들 중에서는, C. I. Pigment Blue 15:6이 바람직하다.
자색 안료로서는, 예를 들어 C. I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 등을 사용할 수 있고, 이들 중에서는, C. I. Pigment Violet 23이 바람직하다.
녹색 안료로서는, 예를 들어 C. I. Pigment Green 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, 이들 중에서는, 할로겐화 아연 프탈로시아닌 녹색 안료인 C. I. Pigment Green 58이 바람직하다.
(블랙 매트릭스 BM의 색재)
블랙 매트릭스 BM의 층에 포함되는 차광성의 색재는, 가시광 파장 영역에 흡수를 가짐으로써 차광 기능을 나타내는 색재이다. 본 실시 형태에 있어서 차광성의 색재에는, 예를 들어 유기 안료, 무기 안료, 염료 등을 사용할 수 있다. 무기 안료로서는, 예를 들어 카본 블랙, 산화티타늄 등을 사용할 수 있다. 염료로서는, 예를 들어 아조계 염료, 안트라퀴논계 염료, 프탈로시아닌계 염료, 퀴논이민계 염료, 퀴놀린계 염료, 니트로계 염료, 카르보닐계 염료, 메틴계 염료 등을 사용할 수 있다. 유기 안료에 대해서는, 상기한 유기 안료가 채용 가능하다. 또한, 차광성 성분은, 1종을 사용하여도 되고, 적당한 비율로 2종 이상을 조합하여도 된다. 또한, 이들 색재의 표면 수지 피복에 의해 고체적 저항화가 행해져도 되고, 반대로, 수지의 모재에 대하여 색재의 함유 비율을 높여서 약간의 도전성을 부여함으로써 저체적 저항화가 행해져도 된다. 그러나, 이와 같은 차광성 재료의 체적 저항값은, 약 1×108 내지 1×1015Ω·cm의 범위이므로, 투명 도전막의 저항값에 영향을 미치는 레벨은 아니다. 마찬가지로, 차광층의 비유전율도, 색재의 선택 또는 함유 비율에 의해 대체로 3 내지 20의 범위에서 조정할 수 있다. 블랙 매트릭스 BM의 도막, 착색 화소의 도막, 투명 수지층의 비유전율은, 액정 표시 장치(1)의 설계 조건 및 액정 구동 조건에 따라, 상기한 비유전율의 범위 내에서 조정할 수 있다.
상기의 각 실시 형태는, 발명의 취지가 변함없는 범위에서 다양하게 변경하여 적용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 화소에 대응하는 복수의 화소 전극 및 복수의 공통 전극과, 복수의 소스 신호선과, 배향막을 구비한 어레이 기판과,
    상기 어레이 기판에 대향하고, 상기 복수의 화소에 대응하는 복수의 컬러 필터 및 복수의 대향 전극을 구비한 컬러 필터 기판과,
    상기 어레이 기판과 상기 컬러 필터 기판과의 사이에 구비된 액정층
    을 구비하고,
    상기 복수의 화소는, 평면에서 보아 가로 방향보다도 세로 방향으로 긴 다각형이며,
    상기 화소는, 상기 평면에서 보아 상기 다각형의 측변과 평행하고 상기 화소를 이분하는 중앙선에 대하여 선대칭이며,
    또한, 상기 소스 신호선이, 상기 화소의 상기 측변을 따라 형성되며,
    상기 화소 전극은, 상기 평면에서 보아 상기 중앙선에 대하여 선대칭으로 나뉘어져 있으며,
    상기 화소 전극의 상기 액정층 측의 표면에는, 상기 평면에서 보아 상기 중앙선으로 향하는 길이 방향을 갖는 복수의 줄무늬가 형성되어 있으며,
    상기 공통 전극은, 상기 평면에서 보아 상기 중앙선에 대하여 선대칭으로 나뉘어져 있으며,
    상기 공통 전극은, 기판 평면에 대한 수직 방향에 있어서, 상기 화소 전극보다도 상기 액정층으로부터 이격된 위치에 형성되고,
    상기 공통 전극의 상기 가로 방향의 위치는, 상기 평면에서 보아 상기 화소 전극에 대하여 상기 중앙선으로부터 이격되는 방향으로 어긋나 있으며,
    상기 액정층은, 부(負)의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 구비하고,
    상기 배향막은, 상기 액정 분자의 길이 방향을, 상기 수직 방향으로부터 상기 공통 전극이 상기 화소 전극으로부터 어긋나 있는 방향으로 경사시키도록, 상기 액정 분자에 프리틸트각을 부여하고,
    상기 대향 전극의 가로 방향의 위치는, 상기 평면에서 보아, 상기 화소 전극의 상기 가로 방향의 위치와 어긋나 있으며,
    상기 대향 전극이 상기 화소 전극으로부터 어긋나 있는 방향은, 상기 공통 전극이 상기 화소 전극으로부터 어긋나 있는 방향과 역방향이며,
    상기 화소 전극으로부터 상기 공통 전극의 비어져 나오는 부분으로의 전기장 형성 시에, 상기 비어져 나오는 부분의 비어져 나오는 방향으로 상기 액정 분자를 경사지게 하고, 또한, 상기 액정 분자를 상기 화소 전극 상에서 상기 중앙선으로부터 상기 측변으로 향하는 방향으로 쓰러지게 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극은, 상기 수직 방향으로 마주하고,
    상기 화소 전극과 상기 대향 전극은, 상기 수직 방향으로 마주하고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극의 사이에 절연층을 더 구비하고,
    상기 공통 전극은, 상기 평면에서 보아 상기 화소 전극으로부터 비어져 나오는 부분과, 상기 화소 전극과 겹치는 부분을 구비하고,
    상기 어레이 기판은, 제1 투명 기판 위에, 상기 공통 전극, 상기 절연층, 상기 화소 전극, 상기 배향막을 구비한 구성을 갖고,
    상기 컬러 필터 기판은, 제2 투명 기판 위에, 상기 컬러 필터, 투명 수지층, 대향 전극을 구비한 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 줄무늬의 길이 방향은, 상기 가로 방향에 대하여 0°±45°의 범위의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 필터 기판은, 상기 복수의 화소를 구분하고, 복수의 화소 개구 영역을 형성하는 블랙 매트릭스를 더 구비하고,
    상기 복수의 컬러 필터는, 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터를 구비하고,
    상기 화소 개구 영역에는, 상기 적색 필터, 상기 녹색 필터, 상기 청색 필터 중 어느 하나가 할당되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극에 액정 구동 전압을 인가하기 위해 사용되는 액티브 소자를 더 구비하고,
    상기 액티브 소자는, 산화물 반도체 박막 트랜지스터이며,
    상기 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 채널 재료는, 복합 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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