KR20070045937A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

화소 내의 반사 표시 영역을 사이에 둔 양측에 투과 표시 영역을 배치한다. 제1 높이 조정층을 대향 기판의 대향 전극 하에 형성하여 반사 표시 영역에서의 액정층의 두께를 투과 표시 영역의 두께보다 얇게 한다. 반사 표시 영역의 주연에서의 액정 분자의 작용과 투과 표시 영역의 주연에서의 액정 분자의 작용이 반사 표시 영역의 양측에서 대칭이 된다. 화소 내에서의 액정 배향 안정성을 향상시킬 수 있다. 액정층 중의 액정 분자의 배향 요동에 의한 표시 불균일의 결함을 회피할 수 있다. 시야각의 비대칭성을 회피할 수 있다. 표시 품위가 좋은 액정 셀이 된다.

투과 표시 영역, 액정 셀, 높이 조정층, 대향 기판, 액정층

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도1은 본 발명의 액정 표시 장치의 제1 실시 형태의 일부를 도시하는 설명 단면도.

도2는 상기 액정 표시 장치의 어레이 기판의 일부를 도시하는 설명 평면도.

도3은 상기 액정 표시 장치의 대향 기판의 일부를 도시하는 설명 평면도.

도4는 상기 액정 표시 장치의 CR 시야각을 나타내는 그래프.

도5는 본 발명의 액정 표시 장치의 제2 실시 형태의 일부를 도시하는 설명 단면도.

도6은 상기 액정 표시 장치의 어레이 기판의 일부를 도시하는 설명 평면도.

도7은 상기 액정 표시 장치의 대향 기판의 일부를 도시하는 설명 평면도.

도8은 상기 액정 표시 장치의 CR 시야각을 나타내는 그래프.

도9는 일 비교예의 액정 표시 장치의 일부를 도시하는 설명 단면도.

도10은 상기 액정 표시 장치의 어레이 기판의 일부를 도시하는 설명 평면도.

도11은 상기 액정 표시 장치의 대향 기판의 일부를 도시하는 설명 평면도.

도12는 상기 액정 표시 장치의 CR 시야각을 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 액정 표시 장치로서의 액정 셀

2 : 어레이 기판

3, 32 : 투광성 기판으로서의 유리 기판

5 : 화소

13 : 용량선으로서의 보조 용량선

21 : 반사 영역으로서의 반사 표시 영역

22 : 투과 영역으로서의 투과 표시 영역

31 : 대향 기판

33 : 조정층으로서의 제1 높이 조정층

34 : 대향 전극

42 : 액정층

본 발명은 어레이 기판과 대향 기판 사이에 액정층이 개재된 액정 표시 장치에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 액정 표시 장치는 액정 소자를 이용하고 있고, 경량, 박형 및 저소비 전력 등의 특징을 가지므로, OA 기기나, 정보 단말 장치, 시계, 텔레비전 등의 다양한 분야에 이용되고 있다. 특히, 액정 표시 장치 중에서 박막 트랜지스터(TFT) 소자를 이용한 액정 표시 장치는 TFT 소자가 응답성이 우수한 점으로부터, 휴대 전화기나 텔레비전, 컴퓨터 등의 많은 표시 장치로서 이용되고 있다.

최근, 정보 단말 장치의 소형 경량화에 수반하여 고해상도이면서 시야각이 넓은 표시 장치가 요구되고 있다. 그리고, 이 고해상도에는 TFT 소자가 설치되어 있는 어레이 기판의 구조의 미세화에 의해 대응이 이루어져 있다. 한편, 시야각에 대해서는 네마틱 액정을 이용한 OCB(Optically Compensated Bend) 방식이나, MVA(Multi-domain Vertical Alignment) 방식, IPS(In-Plane Switching : 횡전계) 방식을 이용한 광시야각인 액정 모드를 갖는 표시 장치가 알려져 있다.

또한, 최근에는 야외에서의 사용 빈도가 높아지고 있으므로, 광의 투과에 의해 표시가 가능한 투과 표시 방식에 더하여, 부분적으로 반사하는 광에 의해 표시가 가능한 반사 표시 방식을 구비한 반투과 표시가 가능한 액정 모드를 갖는 반투과형 액정 표시 방식이 실용화되고 있다. 그리고, 이들 광시야각인 액정 모드와 반투과 표시가 가능한 액정 모드를 조합함으로써, 시야각이 넓고 야외에서의 시인성(視認性)이 우수한 고성능인 액정 표시 장치에의 요구가 높아지고 있다.

특히, 투과 표시와 반사 표시의 각각이 가능한 반투과형의 액정 표시 장치에서는 투과 표시가 가능한 투과 영역과, 반사 표시가 가능한 반사 영역의 액정층의 두께를 독립적으로 제어할 필요가 있다. 일반적으로, 어레이 기판과, 이 어레이 기판에 대향하여 배치되는 대향 기판과의 사이의 액정층에 전압을 인가하기 위한 반사 영역에 대향하는 부분의 대향 전극 하에 볼록 형상의 돌출부를 설치하여, 이 반사 영역에서의 액정층의 두께를 제어하고 있으므로 이 돌출부를 형성하기 위한 프로세스가 증가해 버린다.

또한, 레지스트 재료 등의 유전체 구조물로 배향 분할하는 MVA 방식의 액정 표시 장치에서는, 이 MVA 방식 고유의 배향 제어용 볼록 형상의 유전체층과 반사 영역에서의 액정층의 두께를 조정하기 위한 볼록 형상의 유전체층의 각각을 어레이 기판의 화소 전극의 상하로 독립하여 형성할 필요가 있다. 따라서, 이 액정 표시 장치를 제조하기 위한 프로세스 수 혹은 마스크 수의 증가나 막 두께 제어 등의 관리 항목이 증가해 버리므로, 화소 내의 액정 배향 안정성의 향상이 용이하지 않고, 표시 불균일 등의 결함의 회피가 용이하지 않으므로 표시 품위의 향상이 용이하지 않다고 하는 문제를 갖고 있다.

본 발명은 이러한 점에 비추어 이루어진 것으로, 표시 품위가 좋은 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 투광성 기판, 이 투광성 기판의 일 주면 상에 매트릭스 형상으로 설치된 복수의 화소, 이들 복수의 화소에 설치되고 광의 반사를 이용하여 시인 가능한 반사 영역 및 이 반사 영역을 사이에 둔 상기 반사 영역의 양측에 설치되고 광의 투과를 이용하여 시인 가능한 투과 영역을 구비한 어레이 기판과, 이 어레이 기판의 투광성 기판의 일 주면에 대향하여 설치된 투광성 기판을 구비한 대향 기판과, 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재되고 상기 반사 영역에서의 두께가 상기 투과 영역에서의 두께보다 얇은 액정층을 구비한 것이다.

그리고, 어레이 기판의 투광성 기판의 일 주면 상에 매트릭스 형상으로 설치된 복수의 화소 각각의 반사 영역을 사이에 둔 반사 영역의 양측에 투과 영역을 각 각 마련하고, 반사 영역에서의 액정층의 두께가 투과 영역에서의 액정층의 두께보다 얇다.

이하, 본 발명의 액정 표시 장치의 제1 실시 형태의 구성을 도1 내지 도3을 참조하여 설명한다.

도1 내지 도3에 있어서, 부호 1은 액정 표시 장치로서의 액정 셀이고, 이 액정 셀(1)은 광시야의 반투과형의 액정 표시 소자이다. 또한, 이 액정 셀(1)은 MVA(Multi-domain Vertical Alignment : 멀티 도메인 수직 배향) 방식이라 불리워지는 광시야각 모드를 이용한 수직 배향형의 액정 모드를 갖는 표시 장치이다.

그리고, 이 액정 셀(1)은 대략 직사각형 평판 형상의 어레이 기판(2)을 구비하고 있다. 이 어레이 기판(2)은, 대략 투명한 직사각형 평판 형상의 유리 기판(3)을 갖고 있다. 이 유리 기판(3)은 투광성을 갖는 동시에, 전기적인 절연성을 갖는 투명 기판으로서의 투광성 기판이다. 그리고, 이 유리 기판(3)의 일 주면인 표면 상에는 복수의 화소(5)가 매트릭스 형상으로 설치되어 배치되어 있다. 이들 복수의 화소(5) 각각은, 유리 기판(3)의 종방향에 따른 긴 형상인 평면에서 보아 가늘고 긴 직사각형으로 형성되어 있다. 또한, 이들 복수의 화소(5) 각각에는 화소 전극(6), 축적 용량으로서의 화소 보조 용량인 도시하지 않은 보조 용량 및 박막 트랜지스터(TFT)(7)의 각각이 1 화소 구성 소자로서 1개씩 배치되어 있다.

또한, 이 유리 기판(3) 상에는 제1 배선으로서의 게이트선인 복수의 주사선(11)이 이 유리 기판(3)의 폭 방향을 따라 배치되어 있다. 이들 주사선(11)은 도전성막으로 구성된 게이트 전극 배선이며, 유리 기판(3)의 횡방향을 향해 등간격 으로 평행하게 이격되어 있다. 또한, 이 유리 기판(3) 상에는 제2 배선으로서의 복수의 신호선(12)이 이 유리 기판(3)의 종방향을 따라 배치되어 있다. 이들 신호선(12)은 도전성막으로 구성된 전극 배선으로서의 화상 신호 배선이며, 유리 기판(3)의 횡방향을 향해 등간격으로 평행하게 이격되어 있다. 그리고, 이들 주사선(11) 및 신호선(12)은 도전성막을 스퍼터법 등으로 성막한 후에 패터닝하여 작성되어 있다.

또한, 이들 주사선(11) 및 신호선(12)은 유리 기판(3) 상에 직교하여 교차하여 격자 형상으로 배선되어 있다. 그리고, 이들 주사선(11) 및 신호선(12)으로 둘러싸인 직사각형의 각 영역에 화소(5)가 각각 설치되어 있다. 또한, 이들 주사선(11) 및 신호선(12)의 각 교점에 대응하여, 화소 전극(6), 보조 용량 및 박막 트랜지스터(7)의 각각이 각 화소(5)마다 설치되어 있다.

또한, 유리 기판(3) 상의 주사선(11) 사이에는 이들 주사선(11)의 길이 방향에 따른 복수의 금속 전극인 용량선으로서의 보조 용량(Cs)선(13)이, 이 유리 기판(3)의 폭 방향을 따라 배치되어 있다. 이들 보조 용량선(13)은 주사선(11) 사이의 유리 기판(3)의 종방향에 따른 대략 중앙부에, 이들 주사선(11)에 대해 평행하게 이격되어 설치되어 있다. 또한, 이들 보조 용량선(13)은 각 화소(5) 내에 설치되어 있는 보조 용량에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 이 보조 용량선(13)은 각 화소(5) 내에 설치되어 있는 화소 전극(6)의 일부를 구성하고 있다. 또한, 이 보조 용량선(13)의 일 주면인 표면에는, 이 보조 용량선(13)의 표면에 입사한 광을 반사시키는 반사면(14)이 형성되어 있다.

그리고, 각 화소(5)의 화소 전극(6)은 복수의 주사선(11) 및 신호선(12)으로 구획된 직사각형의 영역 내에 설치되어 있다. 그리고, 이들 화소 전극(6)의 보조 용량선(13)의 양측부에는, 이 보조 용량선(13)에 연속하여 투명 전극(15)이 각각 적층되어 설치되어 있다. 이들 투명 전극(15)은 투명한 ITO(Indium Tin Oxide)로 구성된 투과 화소 전극이며, 각 화소(5) 내의 보조 용량선(13)의 양측인 신호선(12) 사이의 영역을 각각 덮고 있다. 따라서, 이들 투명 전극(15)은 각 화소(5) 내의 보조 용량선(13)을 사이에 둔 양측부에 설치되어 있고, 이 보조 용량선(13)과 같은 층에 적층되어 있다. 또한, 이들 투명 전극(15)은 보조 용량선(13)의 막 두께보다 얇은 막 두께로 형성되어 있다. 따라서, 이들 투명 전극(15)의 표면보다 보조 용량선(13)의 반사면(14)이 볼록 형상으로 돌출된 구조로 형성되어 있다.

여기서, 각 화소(5) 내의 보조 용량선(13)이 적층된 영역이 광의 반사를 이용하여 시인 가능한 반사 방식의 표시가 가능한 반사 영역으로서의 반사 표시 영역(21)이 된다. 즉, 이 반사 표시 영역(21)은 보조 용량선(13)의 반사면(14)에서의 광의 반사의 유무에 의해 시인 가능해지는 영역이다. 또한, 이들 각 화소(5) 내의 투명 전극(15)이 적층된 영역이 광의 투과를 이용하여 시인 가능한 투과 방식의 표시가 가능한 투과 영역으로서의 투과 표시 영역(22)이 된다. 즉, 이 투과 표시 영역(22)은 투명 전극(15)에서의 광의 투과의 유무에 의해 시인 가능해지는 영역이다.

따라서, 각 화소(5) 내에는 이들 각 화소(5) 내의 화소 전극(6)의 길이 방향의 중앙부에 반사 표시 영역(21)이 이들 각 화소(5)의 폭 방향의 전체에 걸쳐 직사 각형 평판 형상으로 배치되어 설치되어 있다. 따라서, 액정 셀(1)은 각 화소(5) 내에 반사 표시 영역(21)과 투과 표시 영역(22)의 각각이 설치되어 있는 것에 의해 이들 반사 표시 영역(21) 및 투과 표시 영역(22)을 갖는 반투과형이다.

또한, 이들 각 화소(5) 내에는 반사 표시 영역(21)의 화소 전극(6)의 길이 방향에 따른 양측부에 투과 표시 영역(22)이 이들 각 화소(5)의 폭 방향의 전체에 걸쳐 직사각형 평판 형상으로 배치되어 설치되어 있다. 이로 인해, 이들 화소(5) 내에는 반사 표시 영역(21)의 양측에 투과 표시 영역(22)이 대칭적, 즉 선대칭으로 설치되어 있다.

그리고, 각 화소 전극(6)을 포함한 유리 기판(3) 상에는 폴리이미드의 배향 처리로 형성된 배향막(28)이 적층되어 있다. 이 배향막(28)은 화소 전극(6)을 덮는 유리 기판(3)의 표면 상에 배향 수단이 실시되어 구성되어 있다. 또한, 이 배향막(28)은 수직 배향막을, 예를 들어 70 nm 이상 90 nm 이하인 막 두께로 도포하여 형성된 배향 처리층이다. 그리고, 이 배향막(28)은 일정한 방향으로 배향 처리되고, 각 화소(5) 내의 화소 전극(6), 박막 트랜지스터(7), 주사선(11), 신호선(12) 및 보조 용량선(13)의 각각을 덮고 있다.

한편, 어레이 기판(2)에 대향하여 공통 기판인 직사각형 평판 형상의 대향 기판(31)이 배치되어 있다. 이 대향 기판(31)은 대략 투명한 직사각형 평판 형상의 유리 기판(32)을 구비하고 있다. 이 유리 기판(32)은 투광성을 갖는 동시에 전기적인 절연성을 갖는 투명한 투명 기판으로서의 투광성 기판이다. 그리고, 이 유리 기판(32)의 어레이 기판(2)에 대향한 측의 일 주면인 표면에는, 이 유리 기 판(32)을 어레이 기판(2)의 유리 기판(3)에 대향시킨 상태에서, 이 유리 기판(3) 상의 각 화소(5) 내의 반사 표시 영역(21) 전체에 대향하는 평면에서 보아 직사각형인 제1 높이 조정층(33)이 매트릭스 형상으로 설치되어 있다.

그리고, 이 제1 높이 조정층(33)은 어레이 기판(2)과 대향 기판(31) 사이의 간극인 셀 갭을 조정하는 볼록 구조의 구조체이다. 또한, 이 제1 높이 조정층(33)은 절연성의 감광성을 갖는 아크릴 레지스트의 패턴으로, 예를 들어 1.2 ㎛ ± 0.2 ㎛ 정도의 막 두께로 형성되어 있다. 구체적으로, 이 제1 높이 조정층(33)은 반사 표시 영역(21)에서의 셀 갭(23)을 투과 표시 영역(22)에서의 셀 갭(24)보다 작게 하는 작용을 갖는다.

또한, 대향 기판(31)의 유리 기판(32)의 표면에는, 이 유리 기판(32) 상의 각 제1 높이 조정층(33)을 덮도록 ITO로 구성된 공통 전극으로서의 공통 전극인 대향 전극(34)이 적층되어 있다. 이 대향 전극(34)은 각 제1 높이 조정층(33)의 각각을 포함하는 유리 기판(32)의 표면 상의 전체면에 균일하게 적층되어 성막되어 있다. 따라서, 이들 제1 높이 조정층(33)은 대향 전극(34)과 유리 기판(32)의 사이인 동시에, 이 대향 전극(34)의 하부에 형성되어 있다.

그리고, 이 대향 전극(34)의 표면에는 대향 기판(31)을 어레이 기판(2)에 대향시킨 상태에서, 이 어레이 기판(2) 상의 각 화소(5)의 길이 방향에 따라 설치되고 폭 방향의 중앙부에 위치하는 평면에서 보아 가늘고 긴 직사각형의 제2 높이 조정층(35)이 매트릭스 형상으로 설치되어 있다. 이 제2 높이 조정층(35)도 또한, 절연성의 감광성을 갖는 아크릴 레지스트의 패턴으로 형성되어 있고, 예를 들어 1.2 ㎛ ± 0.2 ㎛ 정도의 막 두께를 갖고 있다. 여기서, 이 제2 높이 조정층(35) 및 제1 높이 조정층(33)의 각각은 기존의 어레이 기판(2)의 제조 프로세스로 처리가 가능한 레지스트 재료 등이 이용되어 구성되어 있다.

또한, 이 제2 높이 조정층(35)은 제1 높이 조정층(33)의 두께 치수와 동등한 두께 치수를 갖고 있고, 이 제1 높이 조정층(33)이 적층되어 있는 부분을 제외한 대향 전극(34)의 표면 상에 적층되어 있다. 즉, 이 제2 높이 조정층(35)은 어레이 기판(2)의 화소 전극(6)에 대향한 영역 내인 동시에, 제1 높이 조정층(33)의 폭 방향의 양측 모서리의 중앙부로부터 이 제1 높이 조정층(33)의 폭 방향에 따라 설치되어 있다.

따라서, 이들 제1 높이 조정층(33) 및 제2 높이 조정층(35)의 각각도, 각 화소(5)의 길이 방향의 중심선 및 폭 방향의 중심선의 각각에 대해 선대칭인 형상으로 형성되어 있다. 환언하면, 이들 제1 높이 조정층(33) 및 제2 높이 조정층(35)은 각 화소(5)의 중심을 기준으로 한 점대칭인 형상으로 형성되어 있다. 즉, 이들 제2 높이 조정층(35)은 이들 제2 높이 조정층(35)의 주연부인 주변부의 에지 형상이 제1 높이 조정층(33)의 길이 방향의 중심에 대해 대칭이 되도록 배치되어 있다. 여기서, 어레이 기판(2)의 각 화소(5)의 화소 전극(6)의 주연부인 주변부의 에지 형상도 또한, 제1 높이 조정층(33)의 길이 방향의 중심에 대해 대칭이 되도록 배치되어 있다.

또한, 대향 전극(34)의 표면에는 이 대향 전극(34)의 표면에 형성되어 있는 각 제2 높이 조정층(35)의 각각을 덮도록 폴리이미드의 배향 처리로 형성된 배향 막(38)이 적층되어 있다. 이 배향막(38)은 각 제2 높이 조정층(35)의 각각을 덮는 대향 전극(34)의 표면 상의 전체면에 적층되어 있다. 또한, 이 배향막(38)은 각 제2 높이 조정층(35)을 덮는 유리 기판(32)의 표면에 배향 수단이 실시되어 구성되어 있다. 또한, 이 배향막(38)은 수직 배향막을, 예를 들어 70 nm 이상 90 nm 이하의 막 두께로 도포하여 형성된 배향 처리층이다. 그리고, 이 배향막(38)은 일정한 방향으로 배향 처리되어 있고, 유리 기판(32) 상의 대향 전극(34) 및 제2 높이 조정층(35)의 각각을 덮고 있다.

또한, 이 배향막(38)과 어레이 기판(2)의 배향막(28)은 이들 배향막(28, 38) 사이가 기판 간극재로서의 도시하지 않은 스페이서를 거쳐서 소정의 간극, 예를 들어 3.65 ㎛ ± 0.3 ㎛가 되도록 도시하지 않은 밀봉재로 액정 주입 공간인 액정 밀봉 영역 A이 형성되도록 대향하여 배치되어 접합되어 있다. 그리고, 이 액정 밀봉 영역 A에는 액정 조성물로서의 액정 분자(41)가 주입되어 밀봉되어 광변조층으로서의 액정층(42)이 형성되어 있다. 따라서, 이 액정층(42)은 어레이 기판(2)의 배향막(28)과 대향 기판(31)의 배향막(38) 사이에 끼움 지지되어 유지되어 있다. 여기서, 어레이 기판(2)의 각 화소(5)의 반사 표시 영역(21) 및 투과 표시 영역(22)의 각각에 대향하고 있는 액정층(42)은, 이들 각 화소(5)의 반사 표시 영역(21) 및 투과 표시 영역(22)의 각각에 대향하고 있는 대향 전극(34)을 거쳐서 전압이 인가된다.

또한, 이 액정층(42)은 화소 전극(6) 내의 보조 용량선(13)의 반사면(14)을 투명 전극(15)의 표면으로부터 돌출시킨 것에 의해 반사 표시 영역(21)에서의 액정 층(42)의 두께인 셀 갭(23)이 각 투과 표시 영역(22) 각각에서의 액정층(42)의 두께인 셀 갭(24)보다 작게 구성되어 있다. 환언하면, 이 액정층(42)은 반사 표시 영역(21)에서의 두께가 각 투과 표시 영역(22) 각각에서의 두께보다 얇게 구성되어 있다.

또한, 이 액정층(42)의 액정 분자(41)로서는 도전 이방성이 마이너스(Nn)인 액정 재료가 이용되고 있다. 따라서, 액정 셀(1)로서는 액정 분자(41)를 수직으로 배향한 수직 배향형 액정 모드가 설치되어 있다. 또한, 이 액정 셀(1)의 어레이 기판(2) 및 대향 기판(31) 각각의 유리 기판(3, 32)의 다른 주면인 이면에는, 직사각형 평판 형상의 광학 필터인 1/4 파장판(43, 44)이 각각 적층되어 접착되어 있다. 또한, 이들 1/4 파장판(43, 44) 상에는 직선 편광판(45, 46)이 각각 적층되어 접착되어 있다.

여기서, 이들 직선 편광판(45, 46)으로서는 어레이 기판(2)의 각 화소(5) 내의 반사 표시 영역(21)에서 효과적으로 전기-광학 스위칭할 수 있도록 일반적으로 원편광판이라 불리워지는 편광 소자가 이용되고 있다. 그리고, 이 원편광판으로서는, 직선 편광 소자에 1/4 파장판을 조합한 구조나, 직선 편광 소자에 1/4 파장판과 1/2 파장판을 적층시켜 파장에 의한 광의 투과율 변환을 억제시킨 구성 등을 이용할 수 있다. 또한, 이들 직선 편광판(45, 46)에는 시야각을 보다 넓게 하는 관점으로부터 마이너스의 위상차를 갖는 광학 소자를 가할 수도 있다.

이 결과, 액정 셀(1)은 각 화소(5)의 박막 트랜지스터(7)를 스위칭하여 화소 전극(6)에 영상용 신호를 인가하여 액정층(42) 중의 액정 분자(41)의 배향을 제어 하여, 이들 각 화소(5) 내의 화소 전극(6)의 반사 표시 영역(21)에서 반사되는 광과, 이들 화소 전극(6)의 투과 표시 영역(22)을 투과하는 광의 각각을 변조함으로써 소정의 화상을 시인 가능하게 한다.

다음에, 상기 제1 실시 형태의 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.

우선, 화소 전극(6)이 매트릭스 형상으로 배치된 어레이 기판(2)을 작성한다.

또한, 대향 기판(31)의 유리 기판(32) 상의 어레이 기판(2)의 각 화소(5)의 반사 표시 영역(21)의 각각에 대향하는 위치에 감광성 아크릴 레지스트를 이용하여 제1 높이 조정층(33)을 매트릭스 형상으로 형성한다.

계속해서, 이 유리 기판(32) 상의 대략 전체면에 각 제1 높이 조정층(33)의 각각을 덮도록 대향 전극(34)을 형성한다.

이 후, 이 대향 전극(34) 상에 어레이 기판(2)의 각 화소(5)에 대응시켜 감광성 아크릴 레지스트를 이용하여 제2 높이 조정층(35)을 형성한다.

이 때, 이 어레이 기판(2) 상의 화소 전극(6) 중의 이 화소 전극(6)에 대향하는 대향 기판(31)의 제1 높이 조정층(33)과 마주보는 영역을, 광을 반사하는 금속 전극으로 형성하여 보조 용량선(13)이라 한다. 또한, 이 어레이 기판(2) 상의 화소 전극(6) 중의 대향 기판(31)의 제2 높이 조정층(35)을 마주보는 영역을, 광을 투과하는 투명 전극(15)으로 형성한다.

또한, 이들 어레이 기판(2) 및 대향 기판(31) 각각의 액정층(42)과 접하는 면에 수직 배향막을 각각 도포하여 배향막(28, 38)을 형성한다.

계속해서, 이들 어레이 기판(2)과 대향 기판(31)의 간극을 확보하면서 스페이서를 거쳐서 밀봉재로 접합한다.

이 후, 이들 어레이 기판(2)과 대향 기판(31) 사이의 액정 밀봉 영역 A에, 액정 분자(41)를 충전한 후 밀봉하여 액정층(42)을 형성한다.

또한, 이들 어레이 기판(2) 및 대향 기판(31) 각각의 이면에 1/4 파장판(43, 44) 및 직선 편광판(45, 46)의 각각을 배치하여, 반사 표시 영역(21) 및 투과 표시 영역(22)의 각각을 각 화소(5) 내에 갖는 반투과형의 액정 셀(1)을 형성한다.

이 결과, 이 액정 셀(1)의 직선 편광판(45, 46)으로부터 원편광판을 떼어낸 직선 편광 상태의 특성을 확인한 바, 도4에 도시한 바와 같이 이 액정 셀(1)의 대략 상하 방향에서 대칭인 형상의 CR(Computed Radiography : 컴퓨터 X선 화상법) 시야각을 확인할 수 있고, 껄껄함 등의 표시 불균일이 없는 품위인 것을 확인할 수 있었다.

이에 대해, 도9 내지 도12에 도시한 일 비교예와 같이, 어레이 기판(2)의 화소 전극(6)의 길이 방향의 일단부에 보조 용량선(13)을 배선하고, 이 보조 용량선(13)에 대향하도록 제1 높이 조정층(33)을 형성하고, 이 제1 높이 조정층(33)의 폭 방향의 일측에만 제2 높이 조정층(35)을 형성하여 각 화소(5) 내에 투과 표시 영역(22)의 일측에만 반사 표시 영역(21)이 형성된 액정 셀(1)의 경우에는, 이 액정 셀(1)의 직선 편광판(45, 46)으로부터 원편광판을 떼어낸 직선 편광 상태의 특성을 확인한 바, 도12에 도시한 바와 같이 이 액정 셀(1)의 상하 방향에서 비대칭인 형상의 CR 시야각을 확인할 수 있고, 껄껄함 등의 표시 불균일이 발생하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 이 일 비교예의 액정 셀(1)의 반사 표시 영역(21)은 광을 투과시킬 필요가 없으므로, 주로 어레이 기판(2)측의 차광 영역에 형성하는 것이 일반적이다. 이로 인해, 어레이 기판(2) 상의 주사선(11)이나 보조 용량선(13) 등의 불투명한 금속 배선 부분에 대향한 위치에 반사 표시 영역(21)용의 구조체인 제1 높이 조정층(33)을 형성하는 경우가 많다. 즉, 주사선(11)이나 보조 용량선(13)이 배치되는 화소 전극(6)의 길이 방향의 일단부에 반사 표시 영역(21)을 형성하는 것이 일반적이다.

여기서, 어레이 기판(2)의 반사 표시 영역(21)에 대해 투과 표시 영역(22)이 화소(5)의 길이 방향의 일단부 또는 타단부에만 배치된 종래의 액정 셀(1)에서는, 제1 높이 조정층(33)에 의한 대향 전극(34)의 요철 형상에 의해 액정 분자(41)의 작용이 영향을 받기 쉽다. 이로 인해, 반사 표시 영역(21)의 화소 전극(6)에 의해 발생되는 액정 분자(41)의 작용과, MVA의 배향 제어에 의해 발생되는 액정 분자(41)의 작용의 각각을 고려할 필요가 있다.

즉, 반사 표시 영역(21)에서의 액정층(42)의 두께를 투과 표시 영역(22)의 두께보다 얇게 하기 위한 제1 높이 조정층(33)을 대향 기판(31)의 대향 전극(34) 하부에 형성한 경우에는, 이 제1 높이 조정층(33)을 형성한 것에 의해 대향 전극(34)이 볼록 구조가 된다. 그리고, 이 대향 전극(34)은 일반적으로 볼록 구조인 부분에 전계의 집중이 발생되므로, 이 대향 전극(34)이 볼록 구조로 되어 있는 반사 표시 영역(21)의 주연부에서는, 이 반사 표시 영역(21)의 중심을 향해 쓰러져 들어가는 방향으로 액정 분자(41)가 움직인다. 한편, 투과 표시 영역(22)에서는 투명 전극(15)의 주연부에서 형성되는 누설 전장에 의한 전계에 의해, 대향 전극(34)의 볼록 구조에 대향하고 있는 반사 표시 영역(21)과 마찬가지로 투명 전극(15)의 중심을 향해 쓰러져 들어가는 방향으로 액정 분자(41)가 움직인다.

단, 이들 투과 표시 영역(22)과 반사 표시 영역(21)의 경계 부분에서는 반사 표시 영역(21)의 주연부에서의 전계 집중에 의한 효과가 지배적이 되므로, 도9에 도시한 바와 같이 투과 표시 영역(22)의 액정 분자(41)의 작용이 비대칭이 된다. 그리고, 이 액정 분자(41)의 비대칭인 작용에 의해 배향 안정성이나 시야각 등의 액정 셀(1)의 표시 성능에 영향을 미치므로, 화소 전극(6)의 길이 방향의 일단부 또는 타단부에만 반사 표시 영역(21)이 형성되어 있는 종래의 액정 셀(1)에서는 시야각이 비대칭이 되거나, 배향 안정성의 저하에 의한 껄껄함 등의 표시 불균일이 발생될 우려가 있었다.

그래서, 상기 제1 실시 형태의 액정 셀(1)에서는 상술한 바와 같이 어레이 기판(2)의 각 화소(5) 내의 화소 전극(6)의 반사 표시 영역(21)을 사이에 둔 양측에 투과 표시 영역(22)을 각각 배치시켰다. 이 결과, 액정 셀(1)의 각 화소(5)의 반사 표시 영역(21)에서의 액정층(42)의 두께를 투과 표시 영역(22)의 두께보다 얇게 하는 제1 높이 조정층(33)을 대향 기판(31)의 대향 전극(34) 하부에 형성한 경우라도 각 화소(5)의 반사 표시 영역(21)의 양측에 투과 표시 영역(22)이 각각 마련되어 있으므로, 대향 전극(34)이 볼록 구조로 되어 있는 반사 표시 영역(21)의 주연부에서의 액정 분자(41)의 작용과, 각 투과 표시 영역(22)의 주연부에서의 액 정 분자(41)의 작용이 도1에 도시한 바와 같이 반사 표시 영역(21)의 양측에서 대칭이 된다.

따라서, 상기 종래의 액정 셀(1)에서 발생된 시야각의 비대칭성이나 배향 안정성의 저하에 수반되는 껄껄함 등의 표시 불균일의 발생이 되기 어려워진다. 따라서, 이들 복수의 화소(5) 각각 내에서의 액정 배향 안정성을 향상시킬 수 있는 동시에, 액정층(42) 중의 액정 분자(41)의 배향 요동에 의한 표시 불균일 등의 결함을 회피할 수 있으므로 시야각의 비대칭성을 회피할 수 있다. 이로 인해, 액정 셀(1)의 각 화소(5) 각각에서의 시야각의 대칭성을 확보할 수 있어, 이 액정 셀(1)의 화질 전반의 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 이 액정 셀(1)의 표시 품위를 향상시킬 수 있으므로, 넓은 시야각을 갖는 반투과형 액정 셀(1)을 용이하게 제공할 수 있다.

또한, 각 화소(5)의 반사 표시 영역(21)의 양측에 투과 표시 영역(22)을 마련한 구성이므로, 액정 셀(1)을 제조하기 위한 프로세스 수나 마스크 수 등의 비용 상승이나, 액정층(42)의 두께를 제도적으로 제어하기 위한 제1 높이 조정층(33)의 막 두께 관리 항목을 증가시킬 필요가 없다. 따라서, 종래의 제조 공정을 변경하는 일 없이 시야각 특성이 우수한 반투과형 액정 셀(1)을 수율 좋게 제조할 수 있다.

또한, 어레이 기판(2)의 각 화소(5) 내의 반사 표시 영역(21)의 양측에 위치하는 투과 표시 영역(22)의 각각에 대향한 대향 기판(31)의 대향 전극(34) 상에 제1 높이 조정층(33)의 두께와 동등한 제2 높이 조정층(35)을 각각 형성하였다. 이 결과, 이들 투과 표시 영역(22)에서의 액정층(42)의 두께가 반사 표시 영역(21)에서의 액정층(42)의 두께와 대략 동등해지므로 이들 투과 표시 영역(22) 및 반사 표시 영역(21) 각각에서의 액정층(42)의 두께가 다른 것에 의한, 각 투과 표시 영역(22)에서의 액정 분자(41)의 작용이 비대칭이 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 액정 분자(41)의 비대칭인 작용에 의한 시야각의 비대칭성이나, 배향 안정성의 저하에 수반되는 껄껄함 등의 표시 불균일의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있으므로 액정 셀(1)의 표시 품위를 보다 향상시킬 수 있다.

여기서, 액정 셀(1)의 액정 표시 모드로서는 유전 이방성이 마이너스인 액정 분자(41)를 수직으로 배향한 수직 배향형 액정 표시 방식이 이용되고, 특히 MVA 방식인 광시야각 모드가 채용되어 있다. 따라서, MVA 방식을 이용한 수직 배향형 액정 표시 모드를 갖는 액정 셀(1)로 함으로써, 종래부터 실용화되어 있는 TN(Twist Nematic : 트위스트 네마틱) 방식이나 IPS 방식 등에 대표되는 수평 배향형 액정 셀(1)의 제조 공정, 즉 제조 프로세스 중의 러빙 처리를 불필요하게 할 수 있다. 따라서, 이 액정 셀(1)을 제조할 때의 러빙 처리 공정에서의 먼지의 발생이나, 러빙 불균일 등의 불량을 회피할 수 있기 때문에, 이 액정 셀(1)의 생산성을 향상시킬 수 있으므로 시야각 특성이 우수한 반투과형 액정 셀(1)을 수율 좋게 제조할 수 있다.

또한, MVA 방식은 액정층(42) 중의 액정 분자(41)의 경사 방향을 대향 기판(31)의 대향 전극(34) 상에 형성한 제2 높이 조정층(35)이나, 이 대향 전극(34)의 절결부인 외주연(fringe-field : 프린지 필드)에서 제어하고 있다. 따라서, 상 술한 바와 같이 대향 기판(31)의 대향 전극(34) 상에 제2 높이 조정층(35)을 형성한 것에 의해, 어레이 기판(2)의 각 화소(5) 내의 투명 전극(15)과 대향한 제2 높이 조정층(35)에서 액정 분자(41)의 경사 방향을 제어할 수 있다. 이 때, 감광성 레지스트를 이용한 패턴으로 제2 높이 조정층(35)을 구성함으로써 어레이 기판(2)의 각 화소(5) 내의 투과 표시 영역(22)에 대향하고 있는 부분의 액정 분자(41)의 경사 방향을 임의의 방향으로 제어할 수 있다.

한편, 각 화소(5)의 반사 표시 영역(21)에서는 액정층(42)에 전압을 인가하기 위한 대향 전극(34) 하부에 제1 높이 조정층(33)이 형성되어 있다. 이로 인해, 이 대향 전극(34)의 반사 표시 영역(21)에 대향한 부분에 형성되는 볼록 구조에 의해, 이 반사 표시 영역(21)에서의 액정층(42)의 두께를 제어하여 반사 표시시키고 있다. 또한, 이 제1 높이 조정층(33)으로서는 감광성 레지스트를 이용하거나, 어레이 기판(2)의 주사선(11) 혹은 신호선(12) 등의 배선 재료 등을 이용함으로써 원하는 형상으로 할 수 있다.

또한, 액정 셀(1)의 각 화소(5)의 반사 표시 영역(21)에서의 대향 전극(34)의 볼록 구조로서는, 이 액정 셀(1)의 어레이 기판(2)의 각 화소 전극(6)의 주연부에 의한 액정 분자(41)의 작용으로 정합시키는 것이 중요하다. 이로 인해, 이들 화소 전극(6)의 주연부와 반사 표시 영역(21)의 대향 전극(34)의 볼록 구조의 주연부의 형상이, 제1 높이 조정층(33)의 길이 방향의 중심에 대해 대칭적으로 배치시키면 좋다. 즉, 화소 전극(6)의 길이 방향의 중심으로 제1 높이 조정층(33)이 대향한 상태가 가장 바람직한 배치 상태가 된다. 단, 실용상에 있어서는 반사 표시 영역(21)의 양측에 투과 표시 영역(22)이 배치되어 있으면 좋다.

또한, 액정 분자(41)의 경사 방향인 극각과, 이 액정 분자(41)의 면내 방향인 방위각을 동시에 제어하기 위해, 미세한 요철 형상을 반사 표시 영역(21)에 대향한 대향 전극(34)의 표면에 부여하는 것도 가능하다. 그리고, 이 미세한 요철 형상으로서는 이 요철 형상의 간격인 주기를, 예를 들어 3 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하인 패턴으로 하는 것이 배향 균일성을 향상시키는 면에서 특히 바람직하지만, 액정층(42)에 인가되는 전압이나, 투과율, 화질 등의 밸런스로부터 이 미세한 요철 형상의 주기로서 상기 패턴 이외를 이용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제1 실시 형태에서는 대향 기판(31)의 대향 전극(34) 하부에 제1 높이 조정층(33)이 형성된 액정 셀(1)에 대해 설명하였지만, 도5 내지 도8에 도시한 제2 실시 형태와 같이 어레이 기판(2)의 보조 용량선(13) 하부에 제1 높이 조정층(33)을 형성한 액정 셀(1)로 할 수도 있다. 이 액정 셀(1)은 어레이 기판(2)의 유리 기판(3) 상의 각 화소(5)의 반사 표시 영역(21)에, 예를 들어 1.5 ㎛ ± 0.2 ㎛의 높이의 제1 높이 조정층(33)이 적층되어 있다. 이 제1 높이 조정층(33)은 각 화소(5)의 길이 방향의 중앙부에, 이들 각 화소(5)의 폭 방향을 따라 이 폭 방향에 걸친 전체에 설치되어 있다.

또한, 이 어레이 기판(2)의 유리 기판(3) 상에는 제1 높이 조정층(33)을 덮도록 투명 전극(15)이 설치되어 있다. 이 투명 전극(15)은, 각 화소(5) 내의 대략 전체에 걸쳐 적층되어 있다. 즉, 이 투명 전극(15)은 각 화소(5) 내의 반사 표시 영역(21)과, 이 반사 표시 영역(21)의 양측에 위치하는 각 투과 표시 영역(22)의 각각에 설치되어 있다. 또한, 이 투명 전극(15) 상의 제1 높이 조정층(33)에 대향한 위치에 보조 용량선(13)이 적층되어 있다. 이 보조 용량선(13)은 제1 높이 조정층(33)의 폭 치수와 동등한 폭 치수를 갖고 있다. 따라서, 이 보조 용량선(13)은 제1 높이 조정층(33) 상을 덮고 피복하고 있다. 또한, 이 보조 용량선(13) 및 투명 전극(15)의 각각을 덮도록 배향막(28)이 적층되어 있다.

한편, 대향 기판(31)의 유리 기판(32) 상의 전체면에 대향 전극(34)이 적층되어 있고, 이 대향 전극(34) 상에 제2 높이 조정층(35)이 적층되어 있다. 이 제2 높이 조정층(35)은 화소 전극(6)의 길이 방향의 일단부 모서리의 폭 방향의 중앙으로부터, 이 화소 전극(6)의 길이 방향을 따라 이 화소 전극(6)의 길이 방향의 타단부 에지 부근의 위치까지 걸쳐 평면에서 보아 가늘고 긴 직사각형으로 형성되어 있다. 또한, 이 제2 높이 조정층(35) 및 대향 전극(34)의 각각을 덮도록 배향막(38)이 적층되어 있다.

그리고, 이들 대향 기판(31)과 어레이 기판(2)은 이들 어레이 기판(2)의 배향막(28)과 대향 기판(31)의 배향막(38) 사이에, 예를 들어 3.5 ㎛ ± 0.3 ㎛ 정도의 간격이 형성되도록 스페이서를 거쳐서 밀봉재로 접합되어 있다.

이 결과, 이 액정 셀(1)의 직선 편광판(45, 46)으로부터 원편광판을 떼어낸 직선 편광 상태의 특성을 확인한 바, 도8에 도시한 바와 같이 상기 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 이 액정 셀(1)의 대략 상하 방향에서 대칭인 형상의 CR 시야각을 확인할 수 있고, 껄껄함 등의 표시 불균일이 없는 품위인 것을 확인할 수 있었으므로 상기 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 상기 각 실시 형태에서는 각 화소(5)의 화소 전극(6)을 박막 트랜지스터(7)로 제어하는 구성으로 하였지만, 예를 들어 박막 다이오드 등의 박막 트랜지스터(7) 이외의 스위칭 소자로 화소 전극(6)을 제어하는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 액티브 매트릭스형 액정 셀(1) 이외의 단순 매트릭스형 액정 셀(1)이라도 대응시켜 이용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 액정층의 반사 영역에서의 두께가 투과 영역에서의 두께보다 얇은 경우라도 복수의 화소 각각의 반사 영역을 사이에 둔 반사 영역의 양측에 투과 영역을 마련함으로써, 이들 투과 영역에서의 액정층의 작용이 이들 투과 영역 사이에 위치하는 반사 영역측을 향해 대칭이 되므로, 복수의 화소 각각에서의 배향 안정성을 향상시킬 수 있는 동시에 배향 요동에 의한 표시 불균일이나 시각의 대칭성을 확보할 수 있으므로 표시 품위를 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 투광성 기판, 상기 투광성 기판의 일 주면 상에 매트릭스 형상으로 설치된 복수의 화소, 상기 복수의 화소에 설치되고 광의 반사를 이용하여 시인 가능한 반사 영역 및 상기 반사 영역을 사이에 두고 상기 반사 영역의 양측에 설치되며 광의 투과를 이용하여 시인 가능한 투과 영역을 구비한 어레이 기판과,

   상기 어레이 기판의 투광성 기판의 일 주면에 대향하여 배치된 투광성 기판을 구비한 대향 기판과,

   상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재되고 상기 반사 영역에서의 두께가 상기 투과 영역에서의 두께보다 얇은 액정층을 구비한 것을 특징으로 한 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정층은 어레이 기판 및 대향 기판 중 어느 한쪽에 설치된 조정층에 의해 반사 영역에서의 두께가 투과 영역에서의 두께보다 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 한 액정 표시 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 대향 기판은 투광성 기판의 일 주면에 배치된 대향 전극을 구비하고,

   상기 조정층은 상기 대향 전극과 상기 투광성 기판 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 한 액정 표시 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 어레이 기판은 투광성 기판의 일 주면 상에 설치된 용량선을 구비하고,

   상기 반사 영역은 상기 용량선이 위치한 영역인 것을 특징으로 한 액정 표시 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 화소는 각각 긴 형상으로 설치되고,

   상기 반사 영역은 상기 화소의 길이 방향의 중앙부에 설치되고,

   상기 투과 영역은 상기 길이 방향에 따른 상기 반사 영역의 양측에 설치되어 있는 것을 특징으로 한 액정 표시 장치.

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