KR20020083506A - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

액정표시장치는, 제1기판(20), 제2기판(40), 제1기판(20)과 제2기판(40) 사이에 끼워진 액정층(50)을 포함한다. 제1기판(20)은, 제1기판(20)은, 제1투명기판(21)에 배열된 제1-1 내지 제1-N위상차판들(27, 28)을 포함하고, 제2기판(40)은, 제2투명기판(41)에 배열된 제2-1 내지 제2-N위상차판들(42, 43)을 포함한다. 상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들(27, 28) 중에 하나의 위상차판이 기준방향에 대하여 제1각으로 배치되는 광학축을 갖고, 상기 제1-1 내지 1-N위상차판들(27, 28) 중에 하나의 위상차판과 대응하는 상기 제2-1 내지 제2-N위상차판들(42, 43) 중 하나의 위상차판은 기준방향에 대하여 제2각으로 배치되는 광학축을 갖는다면, 상기 제1 및 제2각들은 약 90°차이 난다.

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법{Liquid crystal display device and method of fabrication the same}
본 발명은, 스크린상에 영상들을 형성하기 위해 광이 통과되는 영역 및 스크린상에 영상들을 형성하기 위해 광이 반사되는 영역을 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는, 박형이며, 소비전력이 작다는 특징들을 가지고 있다. 이 특징들로 인하여, 각종 OA기기의 모니터용 스크린에 폭넓게 사용된다.
CRT(cathod ray tube; 브라운관)나 전계발광(electroluminescence)표시장치와는 다르게, 액정표시장치는 자체 발광하는 기능을 갖지 않는다. 이 때문에, 액정표시장치는 모니터용 스크린과 분리된 광원을 준비할 필요가 있다. 이 광원의 종류에 따라서, 액정표시장치는 광투과형 액정표시장치와 광반사형 액정표시장치로 대별된다.
광투과형 액정표시장치에서는, 후방에 광원을 배치하고, 그 광원으로부터 발생된 광(백라이트라고 함)의 투과 및 차단을 전환함으로써 영상을 표시한다.
이 광투과형 액정표시장치에서, 백라이트를 발생시키기 위한 전력이 전 소비전력의 50%이상을 차지한다. 즉, 백라이트용 광원이 광투과형 액정표시장치의 소비전력의 증가의 원인이 되고 있다.
상기와 같은 광투과형 액정표시장치의 결점을 해소하기 위하여 제안된 액정표시장치가 광반사형 액정표시장치이다.
광반사형 액정표시장치는 주위의 광들을 반사시키는 반사판을 구비하고 있다. 이 반사판으로부터 반사된 주위의 광들의 투과 및 차단을 전환함으로써 스크린에 영상이 표시된다. 광투과형 액정표시장치와는 다르게, 이 광반사형 액정표시장치는 광원을 구비할 필요가 없어, 광투과형 액정표시장치와 비교하여 소비전력을 저감시킬 수가 있다.
예를 들면, 휴대전화와 같은 휴대용통신기기는 옥외에서 자주 사용되고, 주위의 광을 반사광으로서 이용할 수 있다. 이런 이유 때문에, 광반사형 액정표시장치는 휴대통신기기의 모니터용 스크린으로 적합하다.
그러나, 주위의 광을 반사광으로서 이용하는 광반사형 액정표시장치는, 주위의 광이 밝지 않으면, 사용자가 스크린을 선명하게 볼 수 없다는 결점을 갖고 있다.
한편, 광반사형 액정표시장치의 경우와는 반대로, 광투과형 액정표시장치는 주위광이 극히 밝으면 주위광과 비교하여 표시광이 어두워 보인다는 문제점이 있다.
이 문제점들을 해결하기 위하여, 광의 일부를 투과시킴으로써, 표시를 행하는 광투과형 표시와, 광의 일부를 반사시킴으로써, 표시를 행하는 광반사형 표시 모두를 1개의 액정패널에 설치한 반사투과겸용 액정표시장치가 제안된다.
예를 들면, 일본특허 제2955277(B2)(특개평11-101992호)에서 제안된 반사투과겸용 액정표시장치가 도 1에 도시된다.
이 액정표시장치에는, 액티브매트릭스기판(100), 액티브매트릭스기판(100)에 대향하게 배치된 대향기판(110), 및 액티브매트릭스기판(100)과 대향기판(110) 사이에 끼워진 액정층(120)이 포함된다.
액티브매트릭스기판(100)에는, 제1투명기판(101), 액정층(120)의 반대측의 제1투명기판(101)상에 형성된 위상차판(102) 및 위상차판(102)상에 형성된 편광판(103)이 포함된다.
편광판(103)의 아래에는 백라이트원(104)이 배치된다.
대향기판(110)은, 제2투명기판(111), 제2투명기판(111)상에 형성된 위상차판(112) 및 위상차판(112)상에 형성된 편광판(113)으로 구성된다.
제1투명기판(101)상에는, 백라이트원(104)으로부터 발생된 광이 액티브매트릭스기판(100), 액정층(120) 및 대향기판(110)을 투과하는 광투과영역(A), 및 입사된 광이 반사되는 광반사영역(B)을 갖는다.
광투과영역(A)에서는, 제1투명기판(101)상에, 투명도전막(105)이 설치된다.
광반사영역(B)에서는, 제1투명기판(101)상에, 요철형상으로 형성된 절연막(106) 및 절연막(106)을 덮는 광반사판(107)이 형성된다.
백라이트원(104)으로부터 발생된 광(130)은 투명도전막(105)을 투과하여, 액정패널상에 소정의 표시를 행한다. 또, 액정표시장치의 외부로부터 진입하여 온 광(140)은 광반사판(107)에서 반사함으로써, 액정패널상에 소정의 표시를 행한다.
위상차판들(102 및 112)은, 이 투과광 및 반사광에 4분의 1 파장(이하, λ/4라 함)의 리타데이션을 제공한다. 투과광 및 반사광이 편광판(103 및 113)을 통과할 때 원편광은 직선편광으로 또는 직선편광은 원편광으로 변환된다.
도 1에서 보여준 바와 같이, 투명도전막(105)의 아래에는 절연막이 형성되지 않는다. 광투과영역(A)의 셀갭, 즉 액정층(120)의 두께(Df)를 광반사영역(B)의 셀갭(Dr)보다 크게 함으로써, 화소전극의 광반사영역(A)에서 액정을 주사하고 통과하는 주위광의 액정층에서의 광로길이와, 화소전극의 광투과광역(B)에서 액정을 통과하는 광의 액정층에서의 광로길이를 비슷하게 할 수 있고, 화소전극의 광반사영역(A)과 광투과영역(B)에서의 액정층에서의 특성변화를 일치시킬 수 있다.
그러나, 도 1에서 보여준 종래의 액정표시장치에서는, 광투과부의 셀갭(Df)이 반사부의 셀갭(Dr)보다도 크기 때문에, 반사광들을 통한 영상표시특성을 최적화 하면, 휘도가 낮게 된다는 문제가 있었다. 이것은, 반사특성을 최적화 하는 경우, 액정의 트위스트각이 대략 72°정도 되고, 이 대략 72°의 트위스트각에서 Df<Dr의 조건하에서 투과광의 강도가 저하되기 때문이다.
본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광투과형 및 광반사형겸용의 액정표시장치에서, 광반사형 액정표시장치로써 사용하는 경우에는 휘도를 저하시키지 않고, 광투과형 액정표시장치로써 사용하는 경우에는 콘트라스트 및 휘도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 광투과형 및 광반사형 액정표시장치의 제조방법을제공하는 것이다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이고,
도 3은 도 2에 도시된 액정표시장치의 평면도이고,
도 4a는 도 2에 도시된 액정표시장치의 위상차판들의 배치각들 사이 관계의 제1예를 보여주는 도면이고,
도 4b는 도 4a에 도시된 액정표시장치에 인가된 전압과 투과 또는 반사율 사이의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 5a는 도 2에 도시된 액정표시장치의 위상차판들의 배치각들 사이 관계의 제2예를 보여주는 도면이고,
도 5b는 도 5a에 도시된 액정표시장치에 인가된 전압과 투과 또는 반사율 사이의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 6a는 도 2에 도시된 액정표시장치의 위상차판들의 배치각들 사이 관계의 제3예를 보여주는 도면이고,
도 6b는 도 6a에 도시된 액정표시장치에 인가된 전압과 투과 또는 반사율 사이의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 7a는 도 2에 도시된 액정표시장치의 위상차판들의 배치각들 사이 관계의 제4예를 보여주는 도면이고,
도 7b는 도 7a에 도시된 액정표시장치에 인가된 전압과 투과 또는 반사율 사이의 관계를 보여주는 그래프들이고,
도 8a 및 8b는 셀갭과 투과율 사이의 관계를 실험한 결과를 보여주는 그래프들이고,
도 9a 내지 9g는 도 2에서 도시된 액정표시장치의 제조방법을 공정별로 보여주는 단면도들이고,
도 10은 제1실시예에 따른 액정표시장치가 적용된 전자기기의 제1예의 블럭도이고, 및
도 11은 제1실시예에 따른 액정표시장치가 적용된 전자기기의 제2예의 블럭도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 제1실시예에 따른 액정표시장치
20: 액티브매트릭스기판
21: 제1투명기판22: 게이트절연막
23: 제1절연막24: 제2절연막
25: 반사전극26: 투명전극
27: 제1-1위상차판28: 제1-2위상차판
29: 제1편광판30: 백라이트원
40: 대향기판41: 제2투명기판
42: 제2-1위상차판43: 제2-2위상차판
44: 제2편광판50: 액정층
본 발명의 하나의 양태에서, (a) 제1기판, (b) 제1기판과 이격되어 대향하는 제2기판, (c) 제1기판과 제2기판 사이에 끼워진 액정층, 제1기판은, (a1) 광이 투과하는 제1영역과 광이 반사하는 제2영역을 갖는 제1투명기판, (a2) 액정층과는 반대측에 제1투명기판상에 형성된 제1-1 내지 제1-N위상차판들로, 여기서, 제1-K위상차판은 제1-(K+1)위상차판보다 제1투명기판에 더 가까우며, N은 1이상의 정수이고, K는 1이상의 정수인 위상차판들, 및 (a3) 제1-N위상차판상에 배열된 제1편광판을 포함하고, 제2기판은, (b1) 제2투명기판, (b2) 액정층과는 반대측에 제2투명기판상에 형성된 제2-1 내지 제2-N위상차판들로, 여기서, 제2-K위상차판은 제2-(K+1)위상차판보다 제2투명기판에 더 가까우며, N은 1이상의 정수이고, K는 1이상의 정수인 위상차판들 , 및 (b3) 제2-N위상차판에 배치된 제2편광판을 포함하고, 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중에 하나의 위상차판이 기준방향에 대하여 제1각으로 배치되는 광학축을 갖고, 제1-1 내지 1-N위상차판들 중에 하나의 위상차판과 대응하는 제2-1 내지 제2-N위상차판들 중 하나의 위상차판은 기준방향에 대하여 제2각으로 배치되는 광학축을 갖는다면, 제1 및 제2각들은 약 90° 차이나는 액정표시장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에서, (a) 광이 투과하는 제1영역과 광이 반사되는 제2영역을 갖는 제1투명기판, (b) 제1투명기판에 이격되어 대향하는 제2기판, (c) 제1투명기판과 제2기판 사이에 끼워진 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, (a)제1투명기판의 제2영역에서 표면에 볼록부들 및 오목부들을 갖고, 제1영역에 평탄한 표면을 갖는 절연막 형성하는 공정; (b) 제1영역의 절연막상에 투명전극을 형성하는 공정; (c) 기초막과, 알루미늄막 또는 은막으로 구성된 상부막을 제1투명기판의 전면에 형성하는 공정; 및 (d) 기초막과 상부막들을 패터닝하는 공정을 포함하고, 투명전극은 기초막을 통하여 상부막에 전기적으로 접속하는 액정표시장치의 제조방법이 제공된다.
도 2에서, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치(10)의 단면도를 보여준다.
본 실시예에 따른 액정표시장치(10)는, 액티브매트릭스기판(20), 액티브매트릭스기판(20)에 대향하게 배치된 대향기판(40), 액티브매트릭스기판(20)과 대향기판 사이에 끼워진 액정층(50), 액티브매트릭스기판(20)의 아래쪽에 배치된 백라이트원(30; back light source)으로 구성된다.
액티브매트릭스기판(20)은, 제1투명기판(21), 제1투명기판(21)상에 형성된 게이트절연막(22), 게이트절연막(22)에 형성된 제1절연막(23), 제1절연막(23)을 덮도록 게이트절연막(22)상에 형성된 제2절연막(24), 제2절연막(24)상에 형성된 반사전극(25), 반사전극(25)과 일부 겹치게 제2절연막(24)상에 형성된 투명전극(26), 제1투명기판(21)상에 형성된 박막트랜지스터(31), 액정층(50)과는 반대측에 제1투명기판(21)상에 형성된 제1-1위상차판(27), 제1-1위상차판(27)상에 형성된 제1-2위상차판(28), 및 제1-2위상차판(28)상에 형성된 제1편광판(29)으로 구성된다.
백라이트원(30)은 제1편광판(29)의 바로 아래쪽에 배치된다.
대향기판(40)은, 제2투명기판(41)과, 제2투명기판(41)상에 형성된 제2-1위상차판(42)과, 제2-1위상차판(42)상에 형성된 제2-2위상차판(43)과, 제2-2위상차판(43)상에 형성된 제2편광판(44)으로 이루어진다.
또, 대향기판(40)에는, 액정층(50)과 접하게, 제2투명기판(41)상에 투명전극 및 배향막(어느 것도 도시되지 않음)이 형성된다.
또, 액티브매트릭스기판(20)에는, 액정층(50)과 접하게, 반사전극(25) 및 투명전극(26) 모두에 배향막(미도시)이 형성된다.
액티브매트릭스기판(20)에는, 광이 투과하는 제1영역(A)과, 광이 반사하는 제2영역(B)이 형성된다. 반사전극(25)은 제2영역(B)에 형성되고, 투명전극(26)은 제1영역(A)에 형성된다.
제2영역(B)에서는, 제1절연막(23)은 볼록형상의 점들로 형성되고, 제1절연막(23)을 덮는 제2절연막(24)은 볼록부분과 오목부분들을 갖도록 형성된다. 또, 제1영역(A)에서는, 제1절연막(23)은 평탄하다. 따라서, 제2영역(B)에서, 제2절연막(24)상에 형성된 반사전극(25)도 볼록부분과 오목부분들을 갖고, 또, 제1영역(A)에서, 제2절연막(24)상에 형성된 투과전극(26)도 평탄하다.
제1실시예에 따라 액정표시장치의 구조가 도 2에서 도시된 구성에 한정되는 것은 아니다. 제1영역(A)에서도 제2영역(B)에서도 동일하게 제1절연막(23)은 볼록형상의 점모양으로 형성될 수도 있고, 제1절연막(23)을 덮는 제2절연막(24)도 볼록부분과 오목부분들을 갖도록 형성될 수도 있다.
또, 제2영역(B)에서도, 제1절연막(23)은 평탄한 형상으로 형성되고, 제2절연막(24)도 평탄한 형상이 되어도 좋다. 이 경우에는, 반사광의 산란은 대향기판(40)에 의해 행해진다.
백라이트원(30)으로부터 발생된 광(150)은 제1영역(A)을 투과하고, 액정패널상에 소정의 표시를 행한다. 또, 액정표시장치(10)의 외부로부터 진입하여 온 입사광(160)은 반사전극(25)에서 반사됨으로써, 액정패널상에 소정의 표시를 행한다.
박막트랜지스터(31)는, 제1투명기판(21)상에 형성된 게이트전극(32)과, 게이트전극(32)의 위의 게이트절연막(22)상에 형성된 비정질실리콘(a-Si)층(33a)과, a-Si층(33a)상에 부분적으로 형성된 n+형 비정질실리콘(a-Si)층(33b)과, n+형 a-Si층(33b) 및 a-Si층(33a)을 덮는 게이트절연막(22)상에 형성된 드레인전극(34)과, n+형 a-Si층(33b) 및 a-Si층(33a)을 덮는 게이트절연막(22)상에 형성된 소스전극(35)으로 구성된다.
반사전극(25)은, 콘택부(36)에서, 소스전극(35)과 접한다.
또, 제1-1위상차판(27)의 리타데이션은 140㎚이고, 제1-2위상차판(28)의 리타데이션은 250㎚이다.
또, 제1-1위상차판(27)의 리타데이션은 135∼160㎚의 범위내이면 좋고, 제1-2위상차판(28)의 리타데이션은 250∼300㎚의 범위내이면 좋다.
도 3은, 도 2에 도시된 제1실시예에 따른 액정표시장치(10)의 평면도이다. 도 2는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선에서의 단면도에 해당한다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 액티브매트릭스기판(20)은, 서로 직교하는 게이트배선(1) 및 드레인배선(2)을 포함한다. 이 게이트배선(1) 및 드레인배선(2)으로둘러싸인 화소영역의 각각에 스위칭소자로서의 박막트랜지스터(31)가 형성된다.
반사전극(25)은 각 화소영역에 입사한 광을 반사한다. 액티브매트릭스기판(20)과 대향기판(40)에 끼워진 액정층(50)에 반사전극(25)을 통하여 전압이 인가된다.
또, 반사전극(25)에 인접하여 형성된 투명전극(26)은, 백라이트원(30)에서 발생된 광을 투과시킨다.
게이트전극(32)은 게이트배선(1)에, 드레인전극(34)은 드레인배선(2)에, 소스전극(35)은 반사전극(25)에 각각 전기적으로 접속된다.
상기 제1-1위상차판(27)이 기준방향에 대하여 제1각으로 배치되는 광학축을 갖고, 상기 제1위상차판과 대응하는 상기 제2-1위상차판(42)은 기준방향에 대하여 제1각으로 배치되는 광학축을 갖는다면, 상기 제1 및 제2각들은 약 90°차이 난다.
이하에서, 위상판의 광학축이 기준방향에 대하여 배치되는 각을 배치각이라 한다.
구체적으로, K는 1 이상이고 N-1보다는 작은 정수일 때, 제1-K위상차판은 제1-(K+1)위상차판보다 상기 제1투명기판(21)에 더 가깝게 위치되도록 제1-1 내지 제1-N위상차판들이 상기 제1투명기판(21)상에 형성되고, 제2-K위상차판은 제2-(K+1)위상차판보다 상기 제2투명기판(41)에 더 가깝게 위치되도록 제2-1 내지 제2-N위상차판들이 상기 제1투명기판(41)상에 형성되고, 제1-K위상차판은 제2-K위상차판에 대응한다면, 대응하는 제1위상차판과 제2위상차판들은, 그 광학축이 기준방향에 대하여 배치되는 각이 서로 대략 90°어긋나게 설정된다.
이하에서 설명될 예에서, 액정층(50)의 두께방향 중앙부의 액정분자의 배향방향에 대하여 직교하는 방위를 기준방향으로 하고, 액정층(50)의 액정이 대향기판(40)에서부터 액티브매트릭스기판(20)을 향하여 비틀리기 시작하는 방향을 정비틀림방향으로 한다.
제1예에서는, 제2영역에서, 흑색을 표시하는 경우에 색의 발생을 방지하고, 또 높은 콘트라스트를 얻기 위한 광반사형 액정표시장치를 제안한 선원인 일본특원2001-022485에 따라, 제2-1위상차판(42), 제2-2위상차판(43), 제2편광판(44)을 설정한다. 즉, 위상차판, 편광판의 리타데이션을 선택하고, 배치각을 설정한다.
다음으로, 제1영역에만 영향을 주는 제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제1편광판(29)으로서 각각 대응하는 제2-1위상차판(42), 제2-2위상차판(43), 제2편광판(44)과 동일한 리타데이션을 갖는 위상차판을 마련한다. 각각 대응하는 위상차판들, 편광판들 사이의 배치각은 대략 90°어긋나도록 설정한다.
도 4a는, 제1-1위상차판(27)과 제2-1위상차판(42) 서로간의 광학축의 배치각의 관계, 및 제1-2위상차판(28)과 제2-2위상차판(43) 서로간의 광학축의 배치각의 관계를 보여주는 제1예를 도시하고 있다.
도 4b는 제1예에서의 액정에 공급된 인가전압과 광투과율(또는 광반사율)의 관계를 보여주는 그래프이다.
이 제1예에서는, 도 4a에서 보여준 바와 같이, 제1편광판(29)의 흡수축은 기준방향에 대하여 0°경사지고, 제2편광판(44)의 흡수축은 기준방향에 대하여 90°경사진다.
또, 액티브매트릭스기판(20)의 러빙각은 126°이고, 대향기판(40)의 러빙각은 54°이다.
제1예에서는, 제1-1위상차판(27) 및 제2-1위상차판(42)은 대략 4분의 1파장(λ/4)의 리타데이션을 갖는 위상차판이 되고, 제1-2위상차판(28) 및 제2-2위상차판(43)은 대략 반파장(λ/2)의 리타데이션을 갖는 위상차판이 된다.
제1-1위상차판(27)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 105°이다. 이 제1-1위상차판(27)에 대응하는 제2-1위상차판(42)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 15°이다. 이와 같이, 제1-1위상차판(27)과 제2-1위상차판(42)에서는, 광학축의 배치각이 90°어긋나도록 설정된다.
또, 제1-2위상차판(28)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 165°이다. 이 제1-2위상차판(28)에 대응하는 제2-2위상차판(43)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 76°이다. 이와 같이, 제1-2위상차판(28)과 제2-2위상차판(43)에서는, 광학축의 배치각이 90°(정확하게 89°) 어긋난다.
배치각에 대하여 모두 앞서 설명한 관계를 갖는 제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43)을 포함하는 액정표시장치가 제조되고, 제1영역(A)을 투과한 투과광에 의해 영상이 표시될 때의 콘트라스트 비를 측정되었다.
그 측정값은 105였다.
이것은, 콘트라스트비가 100 이하인 종래의 액정표시장치에서의 콘트라스트비와 비교하여 개선된 값이다.
도 5a는, 제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43) 상호간의 광학축의 배치각의 관계의 제2예를 나타낸다.
도 5b는 제2예에서의 인가전압과 광투과율(또는 광반사율)과의 관계를 나타내는 그래프이다.
제2예에서는, 제2-1위상차판(42) 제2-2위상차판(43) 및 제2편광판(44)은 제1예와 동일한 리타데이션, 배치각들을 갖도록 설정된다.
잔류 리타데이션을 제1-1위상차판(27)에서 보상하기 위하여, 제1-1위상차판(27)은 제1예와는 중심값이 3㎚ 어긋난 리타데이션을 갖는다. 그러나, 실질적으로는 거의 동일하다. 오히려, 제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28)의 배치각을 제1예와는 다르게 설계하여, 각각 대응하는 제2-1위상차판(42), 제2-2위상차판(43)에 대응하는 배치각의 차는 90°정도 기울어지게 설정된다.
이 제2예에서는, 도 5a에 보여준 바와 같이, 제1편광판(30)의 흡수축은 기준방향에 대하여 -1°경사지고, 제2편광판(44)의 흡수축은 기준방향에 대하여 90°경사진다.
또, 액티브매트릭스기판(20)의 러빙각은 126°이고, 대향기판(40)의 러빙각은 54°이다.
제1예와 유사하게, 제2예에서는, 제1예의 경우와 동일하게, 제1-1위상차판(27) 및 제2-1위상차판(42)은 대략 4분의 1파장(λ/4)의 리타데이션을 갖는 위상차판이 되고, 제1-2위상차판(28) 및 제2-2위상차판(43)은 대략반파장(λ/2)의 리타데이션을 갖는 위상차판이 된다.
제1-1위상차판(27)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 -2.8°이다. 이 제1-1위상차판(27)에 대응하는 제2-1위상차판(42)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 15°이다. 상술한 제1예에서는, 제1-1위상차판(27)과 제2-1위상차판(42)에서는, 광학축의 배치각이 90°기울어지도록 설정되었지만, 제2예에서는, 제1-1위상차판(27)에 의해 잔류 리타데이션을 보상하기 위해, 제1예의 경우와는 다르게, 제1-1위상차판(27)과 제2-1위상차판(42)과의 광학축의 배치각의 차가 90°가 되지 않는다.
제1-2위상차판(28)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 110°이다. 이 제1-2위상차판(28)에 대응하는 제2-2위상차판(43)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 76°이다. 이 경우도, 제1-2위상차판(28)과 제2-2위상차판(43)과의 광학축의 배치각의 차는 90°가 되지 않는다.
제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43)이 상술한 제2예와 같은 관계를 갖는 액정표시장치를 작성하고, 제1영역(A)을 투과한 투과광에 의해 표시를 행한 경우의 콘트라스트 비를 측정하였다.
그 측정값은 500이였다.
이것은, 종래의 액정표시장치에서의 콘트라스트 비(100 이하)보다도 대폭으로 개선된 값이다.
도 6a는, 제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43) 상호간의 광학축의 배치각의 관계의 제3예를 나타낸다.
도 6b는 제1예에서의 인가전압과 광투과율(또는 광반사율)과의 관계를 나타내는 그래프이다.
제3예에서 제1단계로서, 제2영역(B)에서, 시야각변화에 따른 액정층(50)의 리타데이션의 변화와, 시야각변화에 따른 위상차막들의 리타데이션의 변화가, 종합적으로 제거되도록, 제2-1위상차판(42), 제2-2위상차판(43), 제2편광판(44)을 설정한다. 즉, 위상차판, 편광판의 리타데이션을 선택하고, 배치각을 설정한다. 이하에서는, 제2영역(B)만을 형성한 경우의 효과, 즉, 제1영역(A)이 존재하지 않는 경우의 효과에 대하여 기재한다.
도 6a에서는, 대향기판(40)의 러빙각을 54°로 하고, 액정층(50)의 트위스트각과 액정층의 셀갭의 곱(Δnd)의 값은 약 0.27㎛이다. 트위스트각에 대하여는 ±4°정도, Δnd의 값에 대해서는 ±0.4㎛정도의 허용범위가 있다. 즉, 액정층(50)의 트위스트각은 66∼74°로 할 수 있고, 액정층(50)의 Δnd의 값은 0.21∼0.31㎛로 할 수 있다.
제2투명기판(41)의 액정층(50)의 외측에는, 제2-1위상차판(42), 제2위상차판(43) 및 제2편광판(44)이 순차 배치된다. 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43) 각각에 대하여, 550㎚의 단색 광에 대한 리타데이션은, 145∼180㎚ 및 250∼300㎚의 범위로 각각 설정된다.
도 6a에서 보여진 바와 같이, 액정층(50)의 액정의 배향상태는, 대향기판(40) 및 액티브매트릭스기판(20)의 배향막에 대한 배향처리 방향에 의해 결정되고, 대향기판(40)의 경계면에서부터 액티브매트릭스기판(20)의 경계면으로향하여 연속적으로 비틀리게 배향된다.
액정분자들이 대향기판(40)의 주위에 배향되는 방향 및 액정분자들이 액티브매트릭스기판의 주위에 배향되는 방향을 2등분하는 방향이며, 액정층(50)의 두께 방향 중앙부의 액정분자의 배향되는 제1방향에 대하여 직교하는 방향을 기준으로 하고, 액정이 대향기판(40)에서부터 액티브매트릭스기판(20)을 향하여 비틀리는 방향을 정방향으로 한다면, 제2-1위상차판(42), 제2-2위상차판(43), 제2편광판(44)은, 각각 배치각들(α, β 및 γ)을 갖는 편광흡수축들을 갖도록 설계된다.
본 실시예에서는, 배치각(α)을 -15∼15°, 배치각(β)을 45∼75°, 및 배치각(γ)을 60∼90°로 함으로써, 시야각의 변화에 따른 영상이 착색되는 것을 피할 수 있다.
제2영역(B)에서는, 전압이 액정에 인가되지 않았을 때, 본 실시예의 액정표시장치는 밝은 상태를 표시하는 노말화이트(normal white)소자이다. 입사된 광은 제2편광판(44), 제2-2위상차판(43), 및 제2-1위상차판(42)을 순차로 통과하도록 함으로써, 원편광 또는 원편광에 가까운 평광상태의 광으로 변화되어, 액정층(50)에 입사된다. 대향기판(40)의 공통투명전극(미도시)을 매개로 액정층(50)에 전계를 작용시킴으로써, 액정의 배향상태를 변화시키고 입사광이 반사전극(25)에 반사되어 사용자에게 도달하는 광의 강도가 변화되게 표시할 수 있다.
제1실시예에서는, 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43)을 형성하는 재료로서는, 폴리카보네이트계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 노르보넨(norbornene)계 고분자 또는 폴리비닐알콜계 고분자 등을 사용할 수 있다.
상기와 같이, 제1실시예의 구성에 따르는 액정표시장치의 제2영역(B)은, 밝은 표시조건에서 시각을 변화시켜도, 영상이 밝아지는 불균일이 없는 양호한 전색상의 화상으로 표시될 수 있고, 높은 콘트라스트 비를 가지며, 표시가 황색화되지 않을 수 있다.
다음으로, 제2단계로서, 제1영역의 잔류 리타데이션을 제1-1위상차판(27)으로 보상하기 위해, 제1-1위상차판(27)의 리타데이션을 125∼155㎚로 설정한다. 제1-2위상차판(28)에는 제2-2위상차판(43)과 동일한 리타데이션을 이용한다. 제1-2위상차판(28)의 배치각도 설정한다. 제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제1편광판(29)의 배치각은 각각 대응하는 위상차판, 편광판과, 기준방향에 대응하는 광학축의 배치각이 대략 90도 어긋나게 설정한다.
이 제3예에서는, 도 6a에서 보여준 바와 같이, 제1편광판(29)의 흡수축은 기준방향에 대하여 163도 경사지고, 제2편광판(44)의 흡수축은 기준방향에 대하여 73도 기울어진다.
또, 액티브매트릭스기판(20)의 러빙각은 126도 이고, 대향기판(40)의 러빙각은 54도이다.
제3예에서도, 제1 및 제2예의 경우와 동일하게, 제1-1위상차판(27) 및 제2-1위상차판(42)은 대략 4분의 1파장(λ/4)의 리타데이션을 갖는 위상차판이 되고, 제1-2위상차판(28) 및 제2-2위상차판(43)은 대략 반파장(λ/2)의 리타데이션을 갖는 위상차판이 된다.
제1-1위상차판(27)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 90°이다. 이제1-1위상차판(27)에 대응하는 제2-1위상차판(42)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 0°이다. 이와 같이, 제1-1위상차판(27)과 제2-1위상차판(42)에서는 광학축의 배치각의 차가 90°어긋나게 설정된다.
제1-2위상차판(28)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 149°이다. 이 제1-2위상차판(28)에 대응하는 제2-2위상차판(43)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 59°이다. 이 경우도, 제1-2위상차판(28)과 제2-2위상차판(43)에서는 광학축의 배치각이 90°어긋나게 설정된다.
제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43)이 상술한 제3예와 같은 관계를 갖는 액정표시장치를 제조하고, 제1영역(A)을 투과한 투과광에 의해 표시를 행한 경우의 콘트라스트 비를 측정하였다.
그 측정값은 800이였다.
이것은, 종래의 액정표시장치에서의 콘트라스트 비(100 이하)보다도 대폭으로 개선된 값이다.
또, 전술한 제2예에서는, 액티브매트릭스기판(20)의 제1-1위상차판(27)에 의해 잔류 리타데이션을 보상하지만, 이 제3예에서는, 대향기판(40)의 제2-1위상차판(42)에 의해 보상한다.
이와 같이, 잔류 리타데이션은 액티브매트릭스기판(20)의 제1-1위상차판(27)에서 보상되어도 좋고, 또는 대향기판(40)의 제2-1위상차판(42)에서 보상되어도 좋다. 또는, 액티브매트릭스기판(20)의 제1-1위상차판(27)과 대향기판(40)의 제2-1위상차판(42) 쌍방에서 잔류 리타데이션을 보상하는 것도 가능하다.
도 7a는, 제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43) 상호간의 광학축의 배치각의 관계를 보여주는 제4예를 나타낸다.
도 7b는 제1예에서의 인가전압과 광투과율(또는 광반사율)과의 관계를 나타내는 그래프이다.
제1-2위상차판(28), 제1편광판(29)은 제3예와 동일한 리타데이션, 배치각들을 갖는다.
잔류 리타데이션을 제2-1위상차판(42)에서 보상하기 위하여, 제2-1위상차판(42)의 리타데이션을 제3예와는 중심값을 6㎚ 어긋나게 한다. 그러나, 제2-1위상차판(42)은 제3예와 실질적으로는 거의 동일한 리타데이션을 갖는다. 이와는 다르게, 제1-1위상차판(27)의 배치각을 제3예와는 다르게 하여, 대응하는 제2-1위상차판(42)에 대응하는 배치각의 차가 90°정도 어긋나게 설정한다.
이 제4예에서는, 도 7a에서 보여준 바와 같이, 제1편광판(29)의 흡수축은 기준방향에 대하여 163도 경사지고, 제2편광판(44)의 흡수축은 기준방향에 대하여 73도 기울어진다.
또, 액티브매트릭스기판(20)의 러빙각은 126도 이고, 대향기판(40)의 러빙각은 54도이다.
제4예에서도, 제1 내지 제3예의 경우와 동일하게, 제1-1위상차판(27) 및 제2-1위상차판(42)은 대략 4분의 1파장(λ/4)의 리타데이션을 갖는 위상차판이 되고, 제1-2위상차판(28) 및 제2-2위상차판(43)은 대략 반파장(λ/2)의 리타데이션을갖는 위상차판이 된다.
제1-1위상차판(27)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 105°이다. 이 제1-1위상차판(27)에 대응하는 제2-1위상차판(42)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 0°이다. 이와 같이, 제1-1위상차판(27)과 제2-1위상차판(42)에서는 광학축의 배치각의 차가 90°이상 어긋나게 설정된다.
제1-2위상차판(28)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 149°이다. 이 제1-2위상차판(28)에 대응하는 제2-2위상차판(43)의 광학축의 배치각은 기준방향에 대하여 59°이다. 이 경우도, 제1-2위상차판(28)과 제2-2위상차판(43)에서는 광학축의 배치각이 90°어긋나게 설정된다.
제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43)이 상술한 제4예와 같은 관계를 갖는 액정표시장치를 제조하고, 제1영역(A)을 투과한 투과광에 의해 표시를 행한 경우의 콘트라스트 비를 측정하였다.
그 측정값은 330이였다.
이것은, 종래의 액정표시장치에서의 콘트라스트 비(100 이하)보다도 대폭으로 개선된 값이다.
전술한 제2예에서는, 액티브매트릭스기판(20)의 제1-1위상차판(27)에 의해 잔류 리타데이션을 보상하지만, 이 제4예에서는, 제3예의 경우와 동일하게, 대향기판(40)의 제2-1위상차판(42)에 의해 보상한다.
제1 내지 제4예에서 설명한 바와 같이, 제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제2-1위상차판(42) 및 제2-2위상차판(43)의 각 배치각의 관계를 상술한 제1 내지 제4예 중 어느 것에서 정해진 관계를 갖도록, 즉, 제1-1위상차판(27) 및 제2-1위상차판(42)과 제1-2위상차판(28) 및 제2-2위상차판(43) 사이에서, 기준방향에 대한 광학축의 배치각이 대략 90도 어긋나도록 설정함으로써, 종래의 액정표시장치와 비교하여, 제1영역(A)을 투과한 투과광에 의한 표시를 행한 경우의 콘트라스트 비를 대폭으로 개선하는 것이 가능하다.
또, 상술한 제1 내지 제4예에서는, 액티브매트릭스기판(20) 및 대향기판(40)에 각각 2개씩의 위상차판이 형성되어 있는 경우를 상정하였지만, 위상차판의 수는 2개에 한정되지 않고, 액티브매트릭스기판(20) 및 대향기판(40)에 각각 1개씩의 위상차판을 형성하여도 좋고, 또는 각각 3개 이사의 위상차판을 형성하는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 액정표시장치(10)에서는, 제2영역(B)에서의 셀갭, 즉, 액정층의 두께(Dr)는 제1영역(A)에서의 셀갭, 즉 액정층(50)의 두께(Df)보다도 크게 설정된다.
제2영역(B)에서의 반사전극(25)은 볼록부분과 오목부분들을 갖기 때문에, 제2영역(B)에서의 셀갭(Dr)으로서는 제2영역(B)에서의 광로길이들의 평균값으로 정해진다.
이와 같이, 셀갭(Dr)을 셀갭(Df)보다도 크게 설정됨으로써, 본 액정표시장치(10)에서의 표시된 영상의 즉 백색온도를 높게 할 수 있다. 반사투과겸용의 액정표시장치에서는, 통상, 제2영역(B)의 휘도가 최대로 되도록 셀갭(Dr)을 설정한다. 따라서, 제1영역(A)의 셀갭(Df)도 동일한 값으로 함으로써, 제1영역(A)의 휘도도 최대로 설정할 수 있다.
도 8a에 셀갭과 투과율과의 관계를 실험한 결과를 보여준다. 이 결과로부터, 셀갭 3.2㎛에서 휘도가 최대로 된다. 그러나, 인가전압-투과율 특성에서, 점프가 발견되기 때문에, 셀갭으로서는 3㎛가 바람직하다. 그래서, 제2영역(A)의 셀갭은 3㎛로 설정한다.
한편, 도 8b에서 보여진 셀갭과 적, 녹, 청색별 투과율의 실험결과로부터, 제1영역(A)의 셀갭(Df)을 3㎛보다 작게 설정하면, 청색의 휘도가 향상되는 것을 알 수 있다. 또, 셀갭(Df)을 휘도가 최대인 셀갭보다 작게 함으로써, 백색온도를 높게 할 수 있다.
또, 제2영역(B)에서의 반사전극(25)은 볼록부분과 오목부분들을 갖기 때문에, 제2영역(B)에서의 셀갭(Dr)으로서는, 제2영역(B)에서의 광로길이들의 평균값을 취한다. 셀갭을 확보하기 위해서, 구형의 마이크로펄(micro-pears)과 같은 셀갭을 액정층에 투입하는 경우, 제2영역(B)에서는 마이크로펄은 반사전극(25)의 표면의 요철보다 직경이 작은 구형을 이루기 때문에, 제2영역(B)에서 셀갭을 제어하는 것은 곤란하지만, 투과전극(26)의 표면은 평탄하기 때문에, 마이크로펄로 셀갭을 용이하게 제어할 수 있다.
또, 셀갭(Dr)을 셀갭(Df)과 대략 동등하거나 또는 동일하게 설정하는 것도 가능하다. 앞서 설명한 바와 같이, 통상, 제2영역(B)의 휘도가 최대로 되도록 셀갭(Dr)을 설정한다. 따라서, 제1영역(A)의 셀갭(Df)도 동일한 값으로 함으로써, 제1영역(A)의 휘도를 최대로 설정할 수 있다. 이 경우도, 평탄한 제1영역(A)에서셀갭의 제어는 용이하다.
다음으로, 도 9 및 도 9g를 참조하여, 본 실시예에 따른 액정표시장치(10)의 액티브매트릭스기판(20)의 제조방법을 설명한다.
도 9a 내지 9g는 액정표시장치(10)의 액티브매트릭스기판(20)의 단면도들이다. 액정표시장치(10)의 액티브매트릭스기판(20)의 제조방법이 도 9a 내지 9g를 참조하여 이하에서 설명된다.
우선, 도 9a에서 보여준 바와 같이, 유리로 된 제1투명기판(21)상에, 스퍼터법에 의해 크롬(Cr)을 성막한다.
다음으로, 포토리소그래피 및 에칭에 의해, 크롬막을 패터닝하여, 게이트배선(1, 도 3참조) 및 게이트전극(32)을 형성한다.
또, 크롬막에 대신에, 모리브덴, 티탄, 알루미늄, 알루미늄합금 등의 저항이 낮으며 박막형성 및 포토리소그래피에 의한 패터닝이 용이한 금속으로 된 금속막을 형성하여도 좋다. 다르게는, 알루미늄막과, 그 위에 티탄 등의 베리어메탈막을 형성한 적층구조로 된 배선막을 형성할 수도 있다.
다음으로, CVD법에 의해, 게이트절연막(22)으로 된 질화실리콘막을 전면에 성막한다.
다음으로, 게이트절연막(22)상에, 도핑되지 않은 비정질실리콘막과, n+형으로 도핑된 비정질실리콘막을 CVD에 의해 성막한 후, 패터닝하여 a-Si층(33a)과 n+형a-Si층(33b)을 형성한다. a-Si층(33a)은 박막트랜지스터(31)의 능동층이 되는 것이고, n+형 a-Si층(33b)은 드레인전극(34) 및 소스전극(35)과 s-Si층(33a)과의 오옴콘택을 확보하기 위한 것이다.
이 후, a-Si층(33a) 및 n+형 a-Si층(33b)상에, 스퍼터법에 의해, 크롬막을 성막하고, 이 크롬막을 패터닝하고, 드레인전극(34) 및 소스전극(35)을 형성한다.
다음으로, n+형 a-Si층(33b)이 에칭가스를 사용하여 드라이에칭을 행하여, 드레인전극(34)과 소스전극(35) 사이의 n+형 a-Si층(33b)을 부분적으로 제거한다. 이것은, 드레인전극(34) 및 소스전극(35) 사이를 n+형 a-Si층(33b)을 매개로 직접 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다.
다음으로, CVD법에 의해, 제1투명막(21) 위에 질화실리콘막을 성막하고, 또한, 패터닝 함으로써, 패시베이션막(미도시)을 형성한다. 이 패시베이션막은 이온 등의 불순물이 a-Si층(33a)에 확산되고, 박막트랜지스터(31)가 동작불량을 일으키는 것을 방지하기 위한 것이다.
이상의 공정에 의해, 도 9a에 보여준 바와 같이, 제1투명기판(21)상에 박막트랜지스터(31)가 형성된다.
다음으로, 도 9b에서 보여준 바와 같이, 반사전극(25)에 소정의 볼록부분과 오목부분들을 형성하기 위하여 제1절연막(23a)을 제2영역(B)에 형성하고, 제1절연막(23a)보다도 높이가 높은 제1절연막(23b)을 제1영역(A)에 형성한다.
다음으로, 도 9c에서 보여준 바와 같이, 제1의 절연막(23a 및 23b)에 표면형상변환프로세스처리를 시행하고, 모서리부를 둥글게 하고, 완만한 볼록형상으로 한다.
다음으로, 도 9d에서 보여준 바와 같이, 제1절연막(23a 및 23b)을 덮는 제2절연막(24)을 형성함과 동시에, 반사전극(25)과 소스전극(35)을 접속하기 위한 콘택홀(36)을 형성한다.
제1절연막(23a 및 23b) 및 제2절연막(24)은 표시영역내부의 전면에 형성되고, 제1절연막(23a) 및 제2절연막(24)에 의해 급한 단차가 형성되지 않도록, 제2절연막(24)은, 표시영역의 외부에 위치한 화소의 외측(도 9d의 왼쪽)에서 제1절연막(23a)보다 더 바깥쪽까지 연장되어 형성된다.
제1절연막(23a 및 23b)으로서는, 감광성을 갖지 않는 수지 또는 감광성을 갖는 수지 중 어느 것도 이용할 수 있다.
감광성을 갖지 않는 수지를 이용하는 경우의 형성공정은, 제1절연막(23a 및 23b)의 형성단계, 제1절연막(23a 및 23b)의 패터닝용 레지스트의 형성단계, 레지스트의 노광단계, 레지스트의 현상단계, 레지스트를 마스크로 하여 제1절연막(23a 및 23b)의 에칭단계, 레지스트를 제거하는 단계의 단계들로 구성된다.
감광성을 갖는 수지를 이용하는 경우의 형성공정은, 제1절연막(23a 및 23b)의 성막, 노광, 현상의 각 단계들로 구성되고, 레지스트의 성막 및 제거단계를 생략할 수 있다.
도 9c에 도시한 표면형상변환 프로세스처리에서는, 80∼300℃에서 열처리를 행함으로써, 패터닝후의 제1절연막(23a 및 23b)의 표면을 용해시켜 완만한 형상으로 한다. 제1절연막(23a 및 23b)을 열처리하는 것 대신에, 제1절연막(23a 및 23b)이 예를 들면, 약품에 의한 용해처리와 같은 다른 처리를 거치게 할 수도 있다. 또, 제2절연막(24)에 의해 충분히 완만한 표면이 형성될 수 있는 경우에는, 제1절연막(23a 및 23b)을 그 모서리들을 둥굴게 하는 특별한 처리를 시행할 필요가 없다.
본 실시예에서는, 제1절연막(23a 및 23b) 및 제2절연막(24)으로서는, 폴리이미드막을 사용하였다. 단, 제1절연막(23a 및 23b) 및 제2절연막(24)은 반드시 동일한 유기수지재료를 이용할 필요는 없고, 다른 재료를 이용할 수도 있다.
예를 들면, 제1절연막(23a 및 23b) 및 제2절연막(24)으로서, 아크릴수지 및 폴리이미드수지, 실리콘질화막 및 아크릴수지, 실리콘질화막 및 폴리이미드 등의 조합을 이용할 수도 있다.
다음으로, 도 9e에 표시된 바와 같이, ITO(indium tin oxide) 등의 투명재료로 된 투명막(26a)을 성막한 후, 이 투명막(26a)을 덮도록 레지스트(미도시)를 형성하고, 투명전극(26)이 형성된 영역만 레지스트패턴을 형성한다.
다음으로, 이 레지스트패턴을 마스크로하여, 투명막(26a)을 에칭한 후, 레지스트패턴을 제거한다. 그 결과, 도 9f에서 보여준 바와 같이, 투명전극(26)이 형성된다.
다음으로, 전면에 몰리브덴막(25a)과 알루미늄막(25b)을 성막한다. 이 몰리브덴막(25a) 및 알루미늄막(25b)을 덮도록 레지스트(미도시)를 형성하고, 반사전극(25)이 형성된 영역만 레지스트패턴을 형성한다.
다음으로, 이 레지스트패턴을 마스크로하여, 몰리브덴막(25a) 및 알루미늄막(25b)을 에칭한 후, 레지스트패턴을 제거한다. 그 결과, 도 9g에서 보여준 바와 같이, 몰리브덴막(25a) 및 알루미늄막(25b)으로 된 반사전극(25)이 형성된다.
도 9g에서 보여준 바와 같이, 투명전극(26)의 단부상에 몰리브덴막(25a)을 형성하고, 또 몰리브덴막(25a)상에 알루미늄막(25b)을 형성함으로써, 알루미늄막(25b)으로 이루어진 반사전극과 투명전극(26)을 전기적으로 접속한다. 알루미늄막(25b)의 기초로서 몰리브덴막(25a)을 형성하여 투명전극(26)과 접속하는 것은, 전지효과를 방지하기 위한 것이다.
전지효과를 확실히 방지하기 위하여, 도 9g에서 보여준 바와 같이, 투명전극(26)상의 알루미늄막(25b)의 단부는 몰리브덴막(25a)의 단부에서부터 더 거리 "A"만큼 반사전극측으로 후퇴시킨다. 거리 "A"는 1㎛이상 확보하는 것이 바람직하다.
또, 기초몰리브덴막(25a)의 막두께는 100∼3,000Å, 알루미늄막(25b)의 막두께는 500∼5,000Å이 바람직하다. 알루미늄막(25b)의 막두께가 500Å 미만이면 반투과가 되어, 반사막으로서 충분한 기능을 하지 못한다. 한편, 알루미늄막(25b)의 막두께가 5,000Å을 초과하면 표면이 보얗게 흐려져 반사율이 저하되기 때문에, 반사막으로서 충분한 기능을 하지 못한다. 몰리브덴막(25a)의 막두께를 100Å 이상으로 하는 것은 전지효과를 확실히 방지하기 위해서이다.
기초막으로서는 몰리브덴 이외, 크롬, 티탄, 탄탈을 이용할 수도 있다. 제2절연막(24)에 유기수지재료를 이용하는 경우, 이 금속들을 기초로서 이용함으로써, 제1절연막(24)과 기초막(25a)의 밀착성을 증가시킬 수 있다.
이상의 공정에서, 본 실시예에 따른 액정표시장치(10)의액티브매트릭스기판(20)이 형성된다.
상술한 제1실시예에 따른 액정표시장치(10)는 각종 전자기기에 응용하는 것이 가능하다. 이하, 그 응용예를 들어본다.
도 10은, 액정표시장치(10)를 응용한 휴대용통신기기(250)의 블록도이다. 액정표시장치(10)는, 휴대용통신기기(250)에서는, 액정패널(265)이 구성요소로서 이용된다.
휴대용통신기기(250)는, 액정패널(265), 백라이트발생수단(266) 및 영상신호를 처리하는 영상신호처리부(267)로 이루어진 표시부(268)와, 본 휴대용통신기기(250)의 각 구성요소를 제어하는 제어부(269)와, 제어부(269)가 실행하는 프로그램 또는 각종 데이터를 기억하는 기억부(271)와, 데이터통신을 수행하기 위한 통신부(272)와, 키보드 또는 포인터로 구성된 입력부(273)와, 본 휴대용통신기기(250)의 각 구성요소에 전력을 공급하는 전원부(274)를 포함한다.
제1실시예에 따른 액정표시장치(10)를 이용한 액정패널(265)을 이용함으로써, 표시부(268)의 개구율이 개선되고, 표시부(268)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또, 액정표시장치(10)를 이용한 액정패널(265)은, 휴대용 개인컴퓨터 또는 노트형 개인컴퓨터 또는 데스크탑형 개인컴퓨터의 모니터에 적용될 수 있다.
도 11은, 액정표시장치(10)를 응용한 휴대전화기(275)의 블록도이다.
휴대전화기(275)는, 액정패널(265), 백라이트원(266) 및 영상신호를 처리하는 영상신호처리부(267)로 이루어진 표시부(276)와, 본 휴대전화기(275)의 각 구성요소를 제어하는 제어부(277)와, 제어부(277)가 실행하는 프로그램 또는 각종 데이터를 기억하는 기억부(278)와, 무선신호를 수신하기 위한 수신부(279)와, 무선신호를 송신하기 위한 송신부(281)와, 키보드 또는 포인터로 구성된 입력부(282)와, 본 휴대전화기(275)의 각 구성요소에 전력을 공급하는 전원부(283)를 포함한다.
액정표시장치(10)를 이용한 액정패널(265)을 이용함으로써, 표시부(276)의 개구율이 개선되고, 표시부(276)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
상기 실시예의 설명에서는, 본 발명의 특징이 되는 부분들이 주로 설명되고, 본 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 부분들은 자세하게 설명되지 않았다. 그러나, 후자는 상세한 설명이 없어도 본 분야의 기술자들에게 이미 이해될 수 있는 사항에 속한다.
본 실시형태에서는, 제1투명기판(21), 제1-1위상차판(27), 제1-2위상차판(28), 제1편광판(29) 및 백라이트원(30)은 모두 인접한 부분들과 접하도록 표현하고 있지만, 실시에 따라 이것의 요소들이 꼭 접할 필요가 없다. 일부 또는 전부가 독립하여 배치되어도 본 발명의 유효성은 손상되지 않는다.
이것은 대향측의 제2투명기판(41), 제2-1위상차판(42), 제2-2위상차판(43), 제2편광판(44)에서도 동일하다.
제1실시예에 따른 액정표시장치(10)는, 위상차판 2매를 각각 액정층(50)의 상하에 이용하지만, 2매로 할 필요는 없고, 필요에 따라 N매(N은 자연수)를 사용하여도 좋다.
앞서 설명된 본 발명에 의해 얻어진 이점들이 이하에게 설명된다.
본 발명에 따른 액정표시장치에 따르면, 반사광들을 통하여 영상을 표시할 때에는, 갭여유가 넓고, 높은 백색표시가 가능한 트위스트네마틱액정을 적용할 수 있고, 투과된 광들을 통하여 영상을 표시할 때에는, 높은 콘트라스트로 선명한 표시를 행할 수 있다.
이유는 아래와 같다.
반사형 패널용으로 이용되는 액정표시장치가 설계될 때, 반사광들을 통하여 영상을 표시할 때의 표시특성을 고려하여 90°이외의 어느 각이 선택된다. 그러나, 이와 같은 90도 이외의 트위스트각도에서는, 전압을 인가한 경우에도 상하의 기판부근의 액정분자는 입상되지 않고, 잔류 복굴절율이 존재하기 때문에, 높은 콘트라스트를 얻을 수가 없다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 제1위상차판의 복굴절율을 증가시켜, 잔류 복굴절율 타원체와 평행하게 함으로써, 이 잔류 리타데이션을 배제함과 동시에, 제1위상차판과 제2위상차판을 조합함으로써, 넓은 대역에서 위상차 보상을 행할 수 있고, 높은 콘트라스트 비를 얻을 수 있다.

Claims (16)

  1. (a) 제1기판,
    (b) 상기 제1기판과 이격되어 대향하는 제2기판,
    (c) 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 끼워진 액정층,
    상기 제1기판은,
    (a1) 광이 투과하는 제1영역과 광이 반사하는 제2영역을 갖는 제1투명기판,
    (a2) 상기 액정층과는 반대측에 상기 제1투명기판상에 형성된 제1-1 내지 제1-N위상차판들로, 여기서, 제1-K위상차판은 제1-(K+1)위상차판보다 상기 제1투명기판에 더 가까우며, N은 1이상의 정수이고, K는 1이상의 정수인 위상차판들 , 및
    (a3)상기 제1-N위상차판상에 배열된 제1편광판을 포함하고,
    상기 제2기판은,
    (b1) 제2투명기판,
    (b2) 상기 액정층과는 반대측에 상기 제2투명기판상에 형성된 제2-1 내지 제2-N위상차판들로, 여기서, 제2-K위상차판은 제2-(K+1)위상차판보다 상기 제2투명기판에 더 가까우며, N은 1이상의 정수이고, K는 1이상의 정수인 위상차판들 , 및
    (b3) 상기 제2-N위상차판에 배치된 제2편광판을 포함하고,
    상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중에 하나의 위상차판이 기준방향에 대하여 제1각으로 배치되는 광학축을 갖고, 상기 제1-1 내지 1-N위상차판들 중에 하나의 위상차판과 대응하는 상기 제2-1 내지 제2-N위상차판들 중 하나의 위상차판은기준방향에 대하여 제2각으로 배치되는 광학축을 갖는다면, 상기 제1 및 제2각들은 약 90°차이나는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중, 상기 제1투명기판에 가장 가까운 위치에 있는 위상차판은 140∼160㎚범위의 리타데이션을 갖고,
    상기 제2-1 내지 제2-N위상차판들 중, 상기 제2투명기판에서 가장 멀리 떨어진 위치에 있는 위상차판은 250∼300㎚범위의 리타데이션을 갖는 액정표시장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중, 상기 제1투명기판에 가장 가까운 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 90∼120°범위 의 각으로 배치되고, 상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중, 상기 제1투명기판에 가장 먼 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 150∼180°범위의 각으로 배치되고, 상기 제1편광판은 기준방향에 대해서 -15∼15°범위의 각으로 배치되고,
    상기 제2-1 내지 제2-N위상차판들 중, 상기 제2투명기판에 가장 가까운 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 60∼90°범위의 각으로 배치되고, 상기 제2-1 내지 제2-N위상차판 중, 상기 제2투명기판에 가장 먼 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 60∼90°범위의 각으로 배치되고, 상기 제2편광판은 기준방향에 대해서 75∼105°범위의 각으로 배치되는 액정표시장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중, 상기 제1투명기판에 가장 가까운 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 -20∼10°범위 의 각으로 배치되고, 상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중, 상기 제1투명기판에 가장 먼 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 95∼125°범위의 각으로 배치되고, 상기 제1편광판은 기준방향에 대해서 -15∼15°범위의 각으로 배치되고,
    상기 제2-1 내지 제2-N위상차판들 중, 상기 제2투명기판에 가장 가까운 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 0∼30°범위의 각으로 배치되고, 상기 제2-1 내지 제2-N위상차판 중, 상기 제2투명기판에 가장 먼 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 60∼90°범위의 각으로 배치되고, 상기 제2편광판은 기준방향에 대해서 75∼105°범위의 각으로 배치되는 액정표시장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중, 상기 제1투명기판에 가장 가까운 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 75∼105°범위 의 각으로 배치되고, 상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중, 상기 제1투명기판에 가장 먼 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 135∼165°범위의 각으로 배치되고, 상기 제1편광판은 기준방향에 대해서 150∼180°범위의 각으로 배치되고,
    상기 제2-1 내지 제2-N위상차판들 중, 상기 제2투명기판에 가장 가까운 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 -15∼15°범위의 각으로 배치되고, 상기 제2-1 내지 제2-N위상차판 중, 상기 제2투명기판에 가장 먼 위치에 있는 위상차판은 기준방향에 대해서 45∼75°범위의 각으로 배치되고, 상기 제2편광판은 기준방향에 대해서 60∼90°범위의 각으로 배치되는 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1-1 내지 제1-N위상차판들 중, 상기 제1투명기판에 가장 가까운 위치에 있는 위상차판은 125∼155㎚범위의 리타데이션을 갖고, 상기 제2-1 내지 제2-N위상차판들 중, 상기 제2투명기판에서 가장 멀리 떨어진 위치에 있는 위상차판은 250∼300㎚범위의 리타데이션을 가지며, 상기 제2-1 내지 제2-N위상차판들 중, 상기 제2투명기판에 가장 가까운 위치에 있는 위상차판은 140∼170㎚범위의 리타데이션을 갖는 액정표시장치.
  7. (a) 제1투명기판,
    (b) 상기 제1투명기판과 이격되어 대향하는 제2기판,
    (c) 상기 제1투명기판과 상기 제2기판 사이에 끼워진 액정층,
    상기 제1투명기판은 광이 투과하는 제1영역과 광이 반사하는 제2영역을 가지며,
    몰리브덴, 크롬, 티탄 및 탈탄 중 하나로 구성되며 절연막상에 형성된 기초막과, 알루미늄 및 은 중 하나로 구성되며 상기 기초막상에 형성되는 상부막으로 구성된 반사전극은 상기 제2영역에 형성되고,
    투과전극은 상기 제1영역의 절연막상에 형성되고,
    반사전극은, 그 모서리들에서 상기 반사전극이 상기 투과전극상에 위치되게 상기 투과전극에 부분적으로 겹쳐지는 액정표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 절연막은 유기막이고, 상기 기초막의 두께는 100∼3,000Å범위이고, 상기 상부막의 두께는 500∼5,000Å범위인 액정표시장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 투과전극과 상기 반사전극의 접속부의 평면도상에서, 상기 투과전극과 상기 반사전극이 겹쳐는 제2부분과 상기 투과전극과 상기 기초막이 겹치지 않는 제3부분 사이에, 상기 투과전극이 상기 기초막에 겹쳐지지만 상부막에는 겹쳐지지 않는 제1부분이 존재하는 액정표시장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2영역에 형성된 상기 절연막은 볼록부들과 오목부들이 있는 표면으로 형성되는 액정표시장치.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1영역에 형성된 상기 절연막은 평탄한 표면을 갖는 액정표시장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2부분은 테퍼진 형상이고, 제1부분은 폭이 0.5㎛ 이상인 액정표시장치.
  13. 제1항, 제2항, 제6항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1영역의 상기 액정층의 두께와, 상기 제2영역의 상기 액정층의 두께가 대략 동일한 액정표시장치.
  14. 제1항, 제2항, 제6항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1영역의 상기 액정층의 두께와, 상기 제2영역의 상기 액정층의 두께보다도 작은 액정표시장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 액정표시장치를 포함하는 전자기기.
  16. (a) 광이 투과하는 제1영역과 광이 반사되는 제2영역을 갖는 제1투명기판,
    (b) 상기 제1투명기판에 이격되어 대향하는 제2기판,
    (c) 상기 제1투명기판과 상기 제2기판 사이에 끼워진 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
    (a) 상기 제1투명기판의 상기 제2영역에서 표면에 볼록부들 및 오목부들을 갖고, 상기 제1영역에 평탄한 표면을 갖는 절연막 형성하는 공정;
    (b) 상기 제1영역의 상기 절연막상에 투명전극을 형성하는 공정;
    (c) 기초막과, 알루미늄막 또는 은막으로 구성된 상부막을 상기 제1투명기판의 전면에 형성하는 공정; 및
    (d) 상기 기초막과 상기 상부막들을 패터닝하는 공정을 포함하고,
    상기 투명전극은 상기 기초막을 통하여 상기 상부막에 전기적으로 접속하는 액정표시장치의 제조방법.
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