KR100921422B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저계조에서의 응답 속도 지연을 개선하여 중간조 응답의 고속화를 가능하게 하고, CRT와 대략 동등한 동화 성능을 갖는 신뢰성이 높은 화상 표시 를 실현하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치는, 화소 전극(5)에 밴드 형상 부위를 중심으로 한 좌우 대칭의 미세한 빗살 형상으로 패턴 형성된 미세 전극 패턴(21)이 등간격으로 형성되며, 이것을 덮도록 밴드 형상의 유전체층(22)이 표시 화소 내에 등간격으로 패턴 형성된다. 유전체층(22) 및 이를 보완하는 미세 전극 패턴(21)의 존재에 의해, 그 형성 부위가 고역치 영역(23)으로 되고, 상대적으로 유전체층(22)이 존재하지 않는 저역치 영역(24)이 형성된다.

액정 표시 장치, 유전체층, 저역치 영역, 화소 전극

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 부의 유전율 이방성을 갖는 액정을 이용하는 액정 표시 장치를 주요 대상으로 한다.

플랫 패널 디스플레이 중에서, 현재 가장 다용도로 이용되고 있는 것이 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)이다. 퍼스널 컴퓨터(PC) 또는 워드 프로세서, OA 기기, 휴대전화는 물론, 최근에는 대화면 텔레비전, 또는 AV 퍼스널 컴퓨터라고 불리는 것과 같은 PC와 TV가 융합된 제품 등에 대한 응용까지 기대되게 된 LCD의 표시 품질은 최근에 각별한 진보를 달성하여, 정면에서의 콘트라스트 및 색 재현에 대해서는 CRT와 대등 이상까지 도달하고 있으며, 특히, PC용 모니터로서는 충분한 명세(specification)를 갖게 되었다.

LCD는 정면에서의 콘트라스트 및 색 재현이 우수한 반면, 시야각, 동화 성능(응답 특성)에 대해서는 여전히 큰 과제를 남기고 있다.

그래서, 액정 디스플레이의 시각 특성 개선의 견지에서, 소위 MVA(Multi- domain Vertical Alignment) 방식의 액정 표시 모드가 주목되고 있다. MVA 방식은 기판 위에 설치한 구조물 또는 슬릿을 이용하여 수직 배향형 액정의 배향 분할을 행하는 방식이다. 구체적으로는, 밴드 형상의 구조물 또는 전극의 제외부(슬릿)를 상하 기판 표면에 교대로 배치함으로써, 구조물 또는 슬릿을 경계로 하여 배향 방향이 대략 180° 상이한 액정 도메인을 형성하여 배향 분할을 실현한다. 이 MVA 방식에 의해 액정 표시 장치의 시각 특성이 크게 개선되었다.

MVA 방식은 시야각의 넓이 때문에 고화질 액정 모드의 대표격으로 간주되고 있으며, 실제로 PC용 모니터로서 필요한 성능을 대부분 충족시키고 있다. 그러나, TV 또는 AV용 PC에 대한 응용을 생각했을 경우, 흑색으로부터 어두운 회색으로의 중간조 응답이 느리다는 문제가 있다.

MVA 방식에서는, 전압 무인가 시에 액정이 수직으로 배향하고 있다. 따라서, 경사 초기(흑색→저계조 시)는 액정의 회전 속도가 매우 느려진다. 이 저계조에서의 응답 속도 지연은 MVA 방식의 기본적 구성과 관계되는 문제이며, 숙명적이라고도 할 수 있는 결점이다.

그래서, 본 발명은 상기 과제를 감안하여 안출된 것으로서, 저계조에서의 응답 속도 지연을 개선하여 중간조 응답의 고속화를 가능하게 하고, CRT와 비교하여도 위화감 없이 사용할 수 있는 동화 성능을 갖는 신뢰성이 높은 화상 표시 를 실현하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 예의 검토한 결과, 이하에 나타낸 발명의 모든 형태에 상도했다.

본 발명은 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치를 대상으로 하고 있다.

본 발명의 액정 표시 장치는 표시 화소 내에 역치(threshold value) 전압이 상이한 영역이 형성되어 있고, 상기 역치 전압이 조절되어, 원하는 계조 표시 특성으로 제어되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태는, 상기 액정 배향막의 배향 제어에 의해, 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역이 형성되어 있고, 상기 역치 전압이 조절되어, 원하는 계조 표시 특성으로 제어되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태는, 그 표시 화소가 대향하는 상기 각 전극간 거리가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되는 동시에, 상기 거리의 상위(相違)를 보충하는 막 두께의 절연체가 상기 전극 위에 설치되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태는, 그 표시 화소가 용량 결합에 의해 정전 용량이 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되어 있고, 구동 전압의 인가 시에, 상기 각 영역에 정전 용량에 따른 전압이 각각 인가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태는, 상기 전극의 소정 부위에 복수의 미세한 투공이 형성되어 있고, 상기 부위에 대응하여 표시 화소가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태는, 그 표시 화소 내에서, 적어도 한쪽의 상기 기판 위에 상기 전극의 일부를 노출시키는 절연 구조물이 설치되고, 상기 절연 구조물에 의해 상기 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역이 형성되어 있으며, 상기 역치 전압이 조절되어, 원하는 계조 표시 특성으로 제어되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태는, 한쪽의 상기 기판의 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역이 형성되고, 상기 역치 전압의 조절에 의해 원하는 계조 표시 특성으로 제어되는 동시에, 다른쪽의 상기 기판에 밴드 형상의 제방 형상 돌기가 복수 형성되어 있으며, 상기 제방 형상 돌기는, 그 폭 및 높이의 적어도 한쪽이 장소에 따라 상이한 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태는, 표시 화소가 대향하는 상기 각 전극간 거리가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되도록 한쪽의 상기 기판 위에 부분적으로 절연부재가 설치되어, 원하는 계조 표시 특성으로 제어되어 이루어진 것이다.

또한, 본 발명은 상기 구성의 액정 표시 장치의 제조 방법도 그 대상으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은, 제 1 전극 및 박막트랜지스터가 형성되어 이루어진 제 1 기판과, 제 2 전극이 형성되어 이루어진 제 2 기판이 액정 배향막을 통하여 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 제 1 기판 위에 절연막을 통하여 투명 도전막을 형성하고, 상기 투명 도전막을 가공하여, 상기 제 1 전극과 함께 주변 접속 배선을 형성하며, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 버스 라인과 드레인 버스 라인을 상기 주변 접속 배선에 의해 접속한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법의 다른 형태는, 제 1 전극 및 박막트랜지스터가 형성되어 이루어진 제 1 기판과, 제 2 전극이 형성되어 이루어진 제 2 기판이 액정 배향막을 통하여 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 절연막을 형성할 때에, 동일 재료를 사용하여 상기 게이트 절연막과 함께 상기 제 1 전극 위에 원하는 계조 표시 특성으로 제어하기 위한 소정 형상의 절연부재를 형성한다.

본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법의 다른 형태는, 제 1 전극 및 박막트랜지스터가 형성되어 이루어진 제 1 기판과, 제 2 전극이 형성되어 이루어진 제 2 기판이 액정 배향막을 통하여 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 제 1 기판 위에 절연막을 통하여 투명 도전막을 형성하고, 상기 투명 도전막을 가공하여, 상기 제 1 전극과 함께 주변 접속 배선을 형성하며, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 버스 라인과 드레인 버스 라인을 상기 주변 접속 배선에 의해 접속하는 동시에, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 절연막을 형성할 때에, 동일 재료를 사용하여 상기 게이트 절연막과 함께 상기 제 1 전극 위에 원하는 계조 표시 특성으로 제어하기 위한 소정 형상의 절연부재를 형성한다.

본 발명에 의하면, 저계조에서의 응답 속도 지연을 개선하여 중간조 응답의 고속화를 가능하게 하고, CRT와 대략 동등한 동화 성능을 갖는 신뢰성이 높은 화상 표시 를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 저계조에서의 응답 속도 지연을 개선하여 중간조 응답의 고속화를 가능하게 하고, CRT와 대략 동등한 동화 성능을 실현하는 동시에, 제방 형상 돌기 형상을 규정함으로써, 액정 분자의 배향이 안정화할 때까지 필요로 하는 시간을 대폭으로 단축시킬 수 있다. 이것에 의해, 동화 표시 시에 위화감이 적은 표시 를 얻을 수 있고, 상당히 신뢰성이 높은 화상 표시 를 실현할 수 있다.

이하, 본 발명을 적용한 매우 적합한 모든 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

(제 1 실시형태)

먼저, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 설명한다.

본 실시형태에서는 MVA 방식의 액정 표시 장치를 예시한다.

-액정 표시 장치의 개략 구성-

도 1은 본 발명의 액정 표시 장치의 개략적인 주요 구성을 나타내는 단면도이다.

이 액정 표시 장치는 소정 간격을 두어 대향하는 한쌍의 투명 유리기판(1, 2)과, 이들 투명 유리 기판 사이에 끼워지는 액정층(3)을 구비하여 구성되어 있다.

한쪽의 투명 유리기판(1) 위에는 절연층(4)을 통하여 복수의 ITO 화소 전극(5)이 형성되고, ITO 화소 전극(5)을 덮도록 투명한 액정 배향막(6a)이 형성되어 있으며, 다른쪽의 투명 유리기판(2) 위에는 컬러 필터(7), ITO 공통 전극(8) 및 액정 배향막(6b)이 차례로 적층되어 있다. 그리고, 액정층(3)을 끼우도록 액정 배향막(수직 배향막)(6a, 6b)이 맞대어져 유리기판(1, 2)이 고정되고, 각 기판(1, 2)의 외측에 편광자(9, 10)가 설치된다. ITO 화소 전극(5)은 액티브 매트릭스와 함께 형성되고, 도시한 예에서는 액티브 매트릭스의 데이터 버스 라인(11)이 도시되어 있다. 또한, 전극은 한쪽 기판에만 설치되는 경우도 있다(예를 들어, IPS 모드의 경우).

액정층(3)은 유전율 이방성이 부인 액정으로 이루어지며, 전압의 무인가 시에는 액정 분자가 대략 수직으로 배향하고, 소정 전압의 인가 시에는 액정 분자가 대략 수평으로 배향하는 소위 VA 모드(Vertically Aligned Mode)로 되어 있다.

-본 실시형태의 원리적 설명-

본 실시형태에서는, 표시 화소 내에 역치(threshold value) 전압이 상이한 영역, 즉, 저역치 영역과 고역치 영역을 형성하고, 역치 전압을 저역치 영역에서 고속 응답하도록 조절함으로써, 원하는 계조 표시 특성, 즉, 각 계조에서 응답 속도를 평균화하여 일정해지도록 제어한다.

도 2는 본 실시형태의 원리를 설명하기 위한 투과율과 응답 시간과의 관계를 나타내는 특성도이다.

VA 모드의 액정 표시 장치에서는, 전압 무인가 시에 액정이 대략 수직으로 배향하기 때문에, 실선 I과 같이 본질적으로 저계조에서의 응답 속도 지연이 발생한다. 이상적으로는, 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같은 계조 바가 이동하는 화면을 상정한 경우, 이동에 의한 잔상이 없어 동체의 형상이 정확하게 표시 되는 것, 즉, 도 2 중의 이상 상태로서 나타낸 실선 II와 같이, 응답 속도가 계조에 의존하지 않고 일정해지는 것이 좋다.

그러나, 예를 들어, 셀 두께를 얇게 하는 등의 일반적인 수법에 의해, 모든 계조에 걸쳐 전체적으로 응답 속도를 향상시켜도, 상기한 VA 모드의 본질적 구조에 의해, 파선 I과 같이 실선 I과 대략 동일 형상으로서 전체적으로 응답 시간이 단축될 뿐이며, 마찬가지로 저계조에서는 고계조에 비하여 응답 속도가 느리고, 실선 II와 같은 계조에 의존하지 않는 응답 속도를 얻는 것은 불가능하다(저계조에서는 고계조에 비하여 응답이 느리다).

본 실시형태에서는 저계조의 응답 속도 향상을 목적으로 하고, 이하의 포인트를 기본적 골자로 한다.

(1) 표시 하는 계조에 따라 표시 화소의 점등 면적을 변화시킨다(밝은 표시 에서는 보다 넓은 면적을 점등시키고, 어두운 표시 에서는 보다 좁은 면적을 점등시킨다).

(2) 일정 계조를 표시 시킨 경우, 보다 저계조로 동작하고 있던 영역과 추가로 점등한 영역의 동작을 평균화시킨다.

즉, 표시 영역을 저역치 영역과 고역치 영역으로 분할하고, 저역치 영역에서 응답 속도를 고속화시키는 것(부분 응답)에 의해, 파선 II와 같이 고역치 영역에서는 실선 I과 동일한 고속 응답을 유지하면서, 저역치 영역에서만 응답 속도가 향상되어, 전체적으로 이상적인 실선 II에 가까운 대략 평균적인 응답 속도를 얻을 수 있게 된다. 실제로 계조간에서의 응답 시간의 최대 격차를 1.5∼3배 정도 이내로 억제함으로써, VA 액정의 동화 표시 성능을 대폭으로 향상시키는 것이 가능해진다.

-구체적인 실시예-

이하, 상술한 부분 응답 원리에 의거하여, 부분 응답을 실현하는 구체적인 모든 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

도 4는 실시예 1의 액정 표시 장치에서의 주요 구성을 나타내는 개략도이다. 여기서, (a)가 평면도, (b)가 단면도이다.

본 예에서는, 도시한 바와 같이, 투명 유리기판(1)의 화소 전극(5)에 밴드 형상 부위를 중심으로 한 좌우 대칭의 미세한 빗살 형상으로 패턴 형성된 미세 전극 패턴(21)이 등간격으로 형성되며, 화소 전극(5) 위의 미세 전극 패턴(21)을 덮도록 밴드 형상의 유전체층(22)이 표시 화소 내에 등간격으로 패턴 형성되어 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 이들 유전체층(22)을 덮도록 배향막(6a)이 더 형성되어 있다. 유전체층(22) 및 이를 보완하는 미세 전극 패턴(21)의 존재에 의해, 그 형성 부위가 고역치 영역(23)으로 되고, 상대적으로 유전체층(22)이 존재하지 않는 저역치 영역(24)이 형성된다. 이 구조에 의해, 저계조에서는 유전체층(22)이 존재하지 않는 저역치 영역(24)의 역치가 더 낮기 때문에 저역치 영역(24)만이 동작하여, 상기 부분 응답이 실현된다.

상기 부분 응답을 실현함에 있어서, 먼저, 도 4의 구조에서 동작을 확인했다. 미세 전극 패턴(21) 위에 막 두께 0.5㎛ 정도의 유전체층(22)(Shipley사 제조 포토레지스트)을 부분적으로 설치했다. 유전체층(22)이 존재하는 영역에서는 역치 전압이 높아지고, 유전체층(22)이 없는 영역에서는 통상의 역치로 동작한다.

도 5는 실시예 1의 구조에서의 액정 배향 상태를 나타내는 현미경 사진이다.

3.0V의 전압 인가에서는 비유전체 영역만 동작하고 있어, 상기 부분 응답이 실현되고 있음을 알 수 있다(도 5의 (a)). 3.5∼4.0V에서는, 비유전체부 및 비미 세 슬릿부(미세 전극 패턴(21)이 존재하지 않는 부위)가 동작하고, 미세 전극 패턴(21) 위의 영역에서는 동작하지 않는다(도 5의 (b) 및 (c)). 5V 이상 인가함으로써 비로소 전체가 동작한다(도 5의 (d)∼(f)).

도 6은 부분 응답의 효과와 유전체막 두께의 의존성을 조사한 결과를 나타내는 특성도이고, 도 7은 3.0V 인가 시에서의 유전체막 두께와 부분 응답과의 관계를 나타내는 현미경 사진이다.

도 7의 (a)∼(c)에 나타낸 바와 같이, 어느 정도 안정되어 효과를 얻기 위해서는 유전체층(22)의 막 두께로 0.5㎛ 이상이 필요했다. 막 두께 0.5㎛에서는 0%→2.5% 계조간의 응답이 38㎳(종래의 MVA 방식은 180㎳), 0.7㎛에서는 30㎳까지 개선되었다. 흑색→백색(0%→100% 계조)간 응답은 각 막 두께 조건 모두 약 15㎳(종래의 MVA 방식에서도 15㎳)였다. 부분 응답은 고계조 응답 개선에는 기여하지 않지만, 저계조 응답 개선 효과가 매우 큰 것, 즉, 계조간의 응답 평균화에 효과적인 수단임을 확인할 수 있었다.

[실시예 2]

도 8은 실시예 2의 액정 표시 장치에서의 주요 구성을 나타내는 개략도이고, (a)가 평면도, (b)가 단면도이다.

실시예 1에서는, 투명 유리기판(1)에 있어서, 슬릿(21)이 형성된 화소 전극(5) 위에 유전체층(22)을 설치한 경우에 대해서 나타냈으나, 본 예에서는 프로세스의 부담 저감을 위해, 미세 전극 패턴(21)의 형성을 생략하고, 폭 10㎛ 정도의 밴드 형상 슬릿(25)만을 형성한 화소 전극(5) 위에 유전체층(22)을 설치한 구조를 제조하여, 실시예 1과 동일하게, 부분 응답의 효과와 유전체막 두께의 의존성을 조사했다.

도 9는 실시예 2의 구조에서의 액정 배향 상태를 나타내는 현미경 사진이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 3.0V의 전압 인가 시에서의 배향을 관찰하면 부분 응답이 확인되었다. 그러나, 주의 깊게 관찰하면 비유전체 영역의 액정도 미묘하게 동작하고 있음을 알 수 있었다. 이것은, 미세 전극 패턴(21)이 없어져 밴드 형상 슬릿(25)만으로 된 것에 의해, 액정층(3)에 인가되는 전압이 약간 높아졌기 때문이라고 생각된다.

[실시예 3]

도 10은 실시예 3의 액정 표시 장치에서의 주요 구성을 나타내는 개략도이고, (a)가 평면도, (b)가 단면도이다.

본 예에서는, 실시예 1의 구조와 함께, 투명 유리기판(2) 위에, 투명 유리기판(1)의 비유전체 영역에 대응하는 부위에 유전 재료로 이루어진 밴드 형상의 제방 형상 돌기(26)를 설치하는 구조를 제조하여, 실시예 1과 동일하게, 부분 응답의 효과와 유전체막 두께의 의존성을 조사했다.

도 11은 실시예 3의 구조에서의 액정 배향 상태를 나타내는 현미경 사진이다.

본 예에서는, 실시예 1과 동일하게, 3.0V 이하의 인가 전압에서 부분 응답을 실현할 수 있었다. 투과율은 단(單)셀 실험에 있어서 5.4V로 19%(종래의 MVA 방식에서는 21%)를 얻을 수 있었다. 이 경우, 손실은 10% 이내이며, 이것은 유전체 영 역의 역치가 높아져 투과율 포화점이 고전압 측으로 시프트했기 때문이라고 생각된다.

[실시예 1∼3의 비교 검토]

실시예 1과 2를 비교한 경우, 도 12에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에서는 실시예 2에 비하여 저계조의 우수한 응답 속도가 얻어졌다. 이것은, 실시예 2의 경우에서는, 실시예 1과 비교하여 부분 응답 효과가 약해졌기 때문에, 저계조 응답 개선 효과도 저하를 나타낸 것으로 생각된다. 따라서, 실시예 2의 구조에서는, 충분한 효과를 얻기 위해서는 유전체층을 더 두껍게 형성할 필요가 있다.

실시예 1과 3을 비교한 경우, 도 13에 나타낸 바와 같이, 실시예 3에서는 실시예 1에 비하여 저계조의 응답 속도가 뒤떨어지지만, 실시예 3에서도 0%→2.5%의 계조간에서 55㎳의 우수한 응답 시간이 얻어졌다(종래의 MVA 방식에서는 180㎳).

도 14는 실시예 1과 3의 구조에서 비유전체 영역의 폭을 5㎛ 정도로 통일하고, 횡축을 계조 대신에 전압으로 한 응답 특성도이다.

이와 같이 개구부의 폭이 동일하면, 전압을 기준으로 하여 비교한 경우에 모든 구조가 거의 동일한 응답 특성을 나타낸다(계조를 횡축으로 한 도 13에서는, 실시예 1의 응답 속도가 더 고속으로 된다). 이것은, T-V 특성의 차이가 저계조 동작에 영향을 주어, 실시예 1이 보다 고속의 저계조 동작을 나타내는 것으로 생각된다.

도 15는 실시예 1과 3의 구조에서 전압과 투과율과의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 특성 곡선이 실시예 3에 비하여 더 내려가 있음을 알 수 있다. 즉, 동일한 계조를 표시 하기 위해 보다 높은 전압을 필요로 한다. 저계조를 표시 하기 위해 필요한 전압이 실시예 1이 더 높음을 알 수 있다. 이것이 실시예 1이 실시예 3보다 고속화를 달성할 수 있었던 이유이다.

본 발명은 패널 설계에도 획기적인 진보를 초래한다. 예를 들면, 육안으로는 계조 30% 정도의 응답이 가장 눈에 띄지만, 그 계조에서의 응답 시간을 20㎳ 이하로 억제하면, 그것이 걱정되지 않게 됨을 알 수 있었다고 한다. 종래 기술에서는 그것을 알 수 있었다고 하여도, 그에 맞추어 T-V 특성을 변경하는 것은 불가능했다. 이것에 대하여 본 발명에서는, 유전체 영역과 비유전체 영역의 면적 비율을 변화시킴으로써, T-V 특성을 자유롭게 제어할 수 있다. 구체적으로는, 도 15에서 20㎳를 달성하기 위해 필요한 전압은 4V이며, 도 14에서 4V 인가 시에 계조 30%가 표시 되는 T-V 특성을 실현하면 된다. 이것은 면적비, 또는 유전체층의 막 두께, 유전율 등의 설계 조건을 변경하는 것만으로 용이하게 실현할 수 있다.

[실시예 4]

도 16은 실시예 4의 액정 표시 장치에서의 주요 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

본 예의 구조에서는, 자외선이 부분적으로 투명 유리기판(1) 측의 액정 배향막(6a) 표면에 조사되고, 역치 전압이 상이한 영역, 즉, 고역치 영역(31) 및 이것과 상대적인 저역치 영역(32)이 형성되어 있다. 이 경우, 미조사 부위인 고역치 영역(31)에서는 통상 역치로 동작하나, 조사 부위인 저역치 영역(32)에서는 역치 전압이 저전압 측으로 시프트하고, 저전압에서는 조사 부위만이 점등하게 되어, 상기 부분 응답이 실현된다.

본 예에서는, 먼저, 자외선에 의해 역치(T-V) 특성을 변화시킬 수 있는지의 여부를 조사했다.

실험용 셀은, 슬릿이 형성된 ITO 화소 전극(5)을 갖는 한쪽의 투명 유리기판(1)에 설치된 액정 배향막(6a)(수직 배향막: JSR 제조) 표면에 자외선을 조사하고, 상기 기판과 제방 형상 돌기(26)가 형성된 ITO 공통 전극(8)을 갖는 다른쪽의 투명 유리기판(2)을 접합시키며, 유전율 이방성이 부인 액정(Merck Japan Ltd. 제조)을 주입하여 액정층(3)을 형성하여 이루어진 것이다. 셀 두께는 4㎛로 했다. 또한, 본 예에서는, 평행 광원(USHIO사 제조 UV 조사 장치)과 비평행 광원(ORC사 제조 UV 조사 장치)의 2종류의 자외선 광원을 이용하고, 조사 에너지를 변화시켜 전압과 투과율과의 관계를 조사했다.

전자의 결과를 도 17의 (a)에, 후자의 결과를 도 17의 (b)에 각각 나타낸다.

이와 같이, 액정 배향막(6a)의 표면에 자외선을 조사함으로써, 역치를 변화시킬 수 있음을 알 수 있었다.

이어서, 본 예의 구조에 있어서, 액정 배향막의 표면에 국소적으로 자외선을 조사하는 것에 의한 부분 응답의 실현을 조사하기 위해, 자외선 광원의 조사량을 변화시켜, 전압과 투과율과의 관계, 및 투과율과 응답 시간과의 관계를 각각 조사했다.

전자의 결과를 도 18의 (a)에, 후자의 결과를 도 18의 (b)에 각각 나타낸다.

도 18에 나타낸 바와 같이, 조사량 4500mJ/㎠에서 역치를 저전압 측으로 약간 시프트하는 것이 확인되었다. 응답 특성에 대해서도 동일하게, 조사량 4500mJ/㎠에 의해 자외선 조사가 없는 경우에 비하여 최대 응답 시간이 105㎳로부터 75㎳로 단축되어, 저계조 동작의 개선이 확인되었다.

[실시예 5]

본 예에서는, 슬릿이 형성된 ITO 화소 전극(5)을 갖는 한쪽의 투명 유리기판(1)에 설치한 액정 배향막(6a)과, 제방 형상 돌기(26)가 형성된 ITO 공통 전극(8)을 갖는 다른쪽의 투명 유리기판(2)에 설치한 액정 배향막(6b)과의 사이에서, 자외선의 조사량을 변화시켜 역치(수직 배향 성분)가 상이한 상태로 했다.

구체적으로, 다른쪽의 투명 유리기판(2)에는 액정 배향막(6b)으로서 수직 배향 성분 25%의 수직 배향막(JSR 제조)을, 한쪽의 투명 유리기판(1)에는 액정 배향막(6a)으로서 수직 배향 성분을 5%까지 감소시킨 수직 배향막을 설치했다. 후자의 수직 배향성이 낮은 수직 배향막에서는, 전압 인가에 의해, 보다 경사지기 쉬운 상태가 얻어지기 때문에, 도 19((a)는 전압과 응답 시간과의 관계, (b)는 투과율과 응답 시간과의 관계를 나타낸다)에 나타낸 바와 같이, 역치를 크게 저감시킬 수 있었다.

또한, 저계조의 응답 특성도 최대 응답 시간에서 수직 배향 성분을 조절(감소 조절)하지 않는 경우에 비하여 95㎳로부터 55㎳로 단축되어, 실시예 4의 경우 이상으로 우수한 개선이 확인되었다.

[실시예 6]

본 예에서는, 밴드 형상 슬릿(25)이 형성된 ITO 화소 전극(5)을 갖는 한쪽의 투명 유리기판(1)과, 제방 형상 돌기(26)가 형성된 ITO 공통 전극(8)을 갖는 다른쪽의 투명 유리기판(2)에 액정 배향막(6a, 6b)으로서 동일한 수직 배향막(JSR 제조)을 설치하고, 다른쪽 투명 유리기판(2)의 수직 배향막에만 비평행 광원(ORC사 제조 UV 조사 장치)에 의해 자외선을 3000mJ/㎠ 조사했다. 그 결과, 실시예 4와 동일하게 저계조의 응답 특성이 최대 응답 시간에서 95㎳로부터 60㎳로 단축되어, 우수한 개선이 확인되었다.

[실시예 7]

도 20은 실시예 7에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

본 예에서는, 표시 화소가 대향하는 투명 유리기판(1, 2)의 각 전극(ITO 화소 전극(5)과 ITO 공통 전극(8))간 거리가 상이한 2개의 영역(31, 32)으로 분할되는 동시에, 상기 거리의 상위를 보충하는 막 두께의 절연체, 여기서는 유전체층(33)이 영역(31)의 홈부를 충전하도록 투명 유리기판(1)의 ITO 화소 전극(5) 위에 설치되고, 유전체층(33)과 SiO₂ 등의 절연층(34)에 의해 대략 평탄면이 형성된다. 또한, 유전체층(33)으로서는, 투명도가 높은 포토레지스트(예를 들어, JSR제 포지티브형 포토레지스트)를 사용하는 것이 매우 적합하다. 또한, 영역(32) 위, 즉, 투명 유리기판(1)의 절연층(34)을 통한 ITO 화소 전극(5) 위에 제방 형상 돌기(35)가, 투명 유리기판(2)의 ITO 공통 전극(8) 위에서의 영역(31)에 대향하는 부 위에 제방 형상 돌기(36)가 각각 설치되어 있다.

그리고, 투명 유리기판(1) 측에는 상기 평탄면 및 제방 형상 돌기(35)를 덮도록 액정 배향막(6a)이 형성되고, 투명 유리기판(2) 측에는 ITO 공통 전극(8) 및 제방 형상 돌기(36)를 덮도록 액정 배향막(6b)이 형성되어, 이들 기판(1, 2)에 의해 액정층(3)을 끼워, 액정 표시 장치가 구성된다.

본 예의 액정 표시 장치에 있어서는, 유전체층(33)과 절연층(34)의 유전율 상위에 의해, 영역(31)이 고역치 영역, 영역(32)이 저역치 영역으로 되고, 이것에 의해 저계조에서는 영역(32)만이 동작하며, 응답 시간이 단축되어 상기 부분 응답이 실현된다. 또한, 제방 형상 돌기(35, 36)의 존재에 의해 액정 분자의 프리틸트를 야기시키고, 액정의 배향성을 단시간에 안정화시킬 수 있어, 응답 특성의 향상이 조장된다. 또한, 본 예에서는 유전체층(33)과 절연층(34)에 의해 상기 평탄면이 형성되고, 이것에 의해 액정층(3)의 두께가 대략 균일화되기 때문에, 투과율 및 시각 특성의 개선도 도모할 수 있다.

[실시예 8]

도 21은 실시예 8에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

본 예는 실시예 7의 변형예이며, 도 20에서 설명한 구조에서의 영역(31, 32)의 피치를 변화시켜(정밀하게 하여), 투명 유리기판(2) 측의 제방 형상 돌기(36)가 투명 유리기판(1) 측의 영역(31)(절연층(34))과 대향하도록 액정 표시 장치를 구성한다.

이 경우, 제방 형상 돌기(35, 36)의 근방에만 강한 전압이 인가된다. 제방 형상 돌기(35, 36)의 근방에서는 액정에 프리틸트가 있기 때문에, 저전압으로 액정 배향이 변화하기 쉽다. 따라서, 이 구조에 의해, 제방 형상 돌기(35, 36) 근방의 전압을 강하게 하여 상기 근방의 액정 움직임을 보조할 수 있다.

[실시예 9]

도 22는 실시예 9에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

본 예는 실시예 7의 변형예이며, 제방 형상 돌기(35, 36) 대신에, ITO 화소 전극(5) 및 ITO 공통 전극(8)의 제방 형상 돌기(35, 36)에 대응하는 부위에 각각 밴드 형상 슬릿(37, 38)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 응답 시간을 단축하여 상기 부분 응답을 실현하는 동시에, 제방 형상 돌기(35, 36)를 설치하는 경우와 동일하게, 액정의 프리틸트를 야기시키고, 액정의 배향성을 단시간에 안정화시킬 수 있어, 응답 특성의 향상을 조장한다. 또한, 제방 형상 돌기와 전극의 슬릿을 혼재시키는 것도 가능하다.

본 예에서는, 밴드 형상 슬릿 대신에, 도 23에 나타낸 바와 같은 밴드 형상 부위를 중심으로 한 좌우 대칭의 미세한 빗살 형상으로 패턴 형성된 미세 슬릿(39)을 ITO 화소 전극(5)(ITO 공통 전극(8))에 형성하여도 매우 적합하다. 이것에 의해, 상기 부분 응답을 더욱 현저하게 하는 것이 가능해진다.

[실시예 10]

도 24는 실시예 10에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략 단 면도이다.

본 예의 액정 표시 장치에서는, 표시 화소가 용량 결합에 의해 정전 용량이 상이한 2개의 영역(41, 42)으로 분할되어 있고, 구동 전압의 인가 시에, 각 영역(41, 42)에 정전 용량에 따른 전압이 각각 인가된다.

구체적으로는, 투명 유리기판(1)에 있어서, ITO 화소 전극을 대신하는 구동 전극(43)의 유무에 의해 각 영역(41, 42)이 형성되는 동시에, 구동 전극(43)의 하층에 유전체층(44)을 통하여 상기 구동 전극(43)과 용량 결합하는 분할 전극(45)이 설치되고, 실시예 7의 액정 표시 장치와 동일한 부위에 제방 형상 돌기(35, 36)가 설치되어 있다. 유전체층(44)으로서는, 예를 들어, 박막트랜지스터(TFT)의 층간절연막으로서 사용되는 SiN 등을 막 두께 150㎚ 정도로 형성한다.

본 예에서는, 상기의 구조에 의해, 구동 전극(43)에 인가된 전압은 구동 전극(43)과 분할 전극(45)이 이루는 정전 용량과 화소의 정전 용량에 의해 분압되고, 분할 전극(45)에 인가된다. 이것에 의해, 1 화소 내에서, 구동 전극(43)이 존재하는 영역(41)과 존재하지 않는 영역(42)에서 인가 전압을 상이하게 할 수 있고, 응답 시간이 단축되어 상기 부분 응답이 실현된다. 또한, 분할 전극(45)을 인접하는 제방 형상 돌기(35, 36) 사이의 중앙 부위에 배치할 수도 있다.

[실시예 11]

도 25는 실시예 11에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

본 예는 실시예 10의 변형예이며, 투명 유리기판(1) 위의 소정 부위에 용량 결합 전극(51)이 등간격으로 형성되고, 이 용량 결합 전극(51) 위에 유전체층(52)을 통하여 구동 전극(53) 및 분할 전극(54)이 인접하여 형성된다. 여기서, 구동 전극(53)과 분할 전극(54)의 간극이 용량 결합 전극(51) 위의 소정 부위에 위치하도록 조절되고 있으며, 구동 전극(53)에 인가된 전압은, 구동 전극(53)과 용량 결합 전극(51), 및 구동 전극(53)과 분할 전극(54)이 이루는 각 정전 용량과, 화소의 정전 용량에 의해 분압되어 분할 전극(54)에 인가된다. 이것에 의해, 1 화소 내에서, 용량 결합 전극(51)이 존재하는 영역(41)과 존재하지 않는 영역(42)에서 인가 전압을 상이하게 할 수 있고, 응답 시간이 단축되어 상기 부분 응답이 실현된다. 또한, 분할 전극(54)은 제방 형상 돌기(35, 36) 사이의 중앙 부위에 배치할 수도 있다.

[실시예 12]

도 26은 실시예 12에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

본 예의 액정 표시 장치에서는, ITO 화소 전극(5)의 소정 부위에 미세한(직경 1㎛ 정도의) 투공(61)이 밀집 형성되어 있고, 상기 부위에 대응하여 표시 화소가 상이한 2개의 영역으로 분할된다. 이 경우, 표시 화소에 있어서, 투공(61)이 형성된 영역(41)에서는 평균 전계 강도가 저하되고, 투공(61)이 형성되지 않은 영역(42)에서는 상대적으로 평균 전계 강도가 높아지기 때문에, 화소의 영역에 의해 액정의 동작 전압을 상이하게 할 수 있고, 응답 시간이 단축되어 상기 부분 응답이 실현된다.

[실시예 13]

도 27은 실시예 13에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도이고, (a)가 평면도, (b)가 I-I에 따른 단면도이다.

본 예의 액정 표시 장치는, 표시 화소 내에서, 투명 유리기판(1) 위에 형성된 ITO 화소 전극인 미세 전극 패턴(71)의 일부를 노출시키는 밴드 형상 개구(75)가 형성된 절연 구조물(72)이 설치되고, 이 절연 구조물(72)에 의해 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역이 형성되어 있다.

미세 전극 패턴(71)에는, 동일 방위로 연장되는 복수의 스트라이프 패턴(73)으로 이루어진 패턴 그룹(74)이 형성되어 있고, 인접하는 패턴 그룹(74)끼리에서는 각 스트라이프 패턴(73)이 연장되는 방위가 상이하다. 그리고, 밴드 형상의 개구(75)로부터 인접하는 슬릿 그룹(74)의 중앙 부위를 노출시키도록 절연 구조물(72)이 형성되고, 역치 전압이 조절되어 원하는 계조 표시 특성으로 제어되고 있다. 이 경우, 표시 화소에 있어서, 절연 구조물(72)이 존재하는 영역(76)이 고역치 영역, 절연 구조물(72)이 존재하지 않는, 즉, 개구(75)의 영역(77)이 저역치 영역으로 된다. 따라서, 저계조에서는 저역치 영역(77)만이 동작하고, 중간조에서의 응답 시간이 단축되어 상기 부분 응답이 실현된다.

본 예에서는, 개구(75)의 부위 및 그 근방에 존재하는 액정만이 경사 배향하고, 절연 구조물(72) 위의 액정 분자는 대략 수직 배향의 상태를 유지한다. 이 때, 편광축은 상하 및 좌우 방향으로 배치하고 있기 때문에, 바로 아래를 향한 액정 분자는 광을 투과하지 않는다. 하방으로부터 약간 오른쪽 또는 왼쪽을 향한 액 정 분자가 광을 투과함으로써, 중간조 표시 를 실현할 수 있다. 이와 같이 하여, 저전압 인가 시에는 절연 구조물(72)이 존재하지 않는 개구(75) 부위(영역(77))의 액정 분자만을 응답시킴으로써 상기 부분 응답을 실현할 수 있다.

이것에 의해, 고속 응답인 흑색으로부터 백색으로의 응답을 이용한 중간조 응답을 실현할 수 있기 때문에, 중간조 응답을 고속화할 수 있게 된다. 한편, 백색 표시 시에는, 구조물이 있는 영역의 액정 분자에도 충분히 전압이 인가되어, 절연 구조물(72)이 존재하는 영역(76) 및 존재하지 않는 영역(77)의 전체가 응답한다.

본 예의 액정 표시 장치의 구체적 구성에 대해서 설명한다.

본 예에서는 투명 유리기판(1) 위에 ITO 화소 전극을 형성하고, 이것을 미세 스트라이프 형상으로 패터닝하여 패턴 그룹(74)을 형성하며, 미세 전극 패턴(71)으로 했다. 기판 재료에는 판 두께 0.7㎜의 유리기판(Nippon Electric Glass Co., Ltd. 제조)을 사용했다. 미세 전극 패턴(71)은, 선형 구조가 연장되는 방위가 기판면 내에서 대략 90° 상이한 것과 같은 V자 형상의 반복으로 하여, V자의 중앙 부위에서 각 전극 재료를 접속하여 형성했다. V자의 폭은 3㎛ 정도, 한 변의 길이는 40㎛ 정도, 각 V자간의 거리는 3㎛ 정도로 했다. V자끼리의 접속부는 폭 3㎛ 정도로 했다.

이와 같이 하여 형성한 미세 전극 패턴(71) 위에서, V자의 중앙부(폭 5㎛)를 제외한 영역에 선택적으로 절연 구조물(72)을 형성했다. 절연 구조물(72)의 높이는 0.5㎛ 정도로 했다. 절연 구조물 재료에는 감광성 아크릴 수지(JSR제(製))를 사용했다. 절연 구조물(72)의 형성은, 투명 유리기판(1) 위에 상기 수지를 스핀 코팅하고, 90℃에서 20분의 베이킹((크린 오븐 사용)을 행하며, 포토마스크를 이용하여 선택적으로 자외광을 조사하고, 유기 알칼리계 현상액(TMAH 0.2wt% 수용액)으로 현상하여, 200℃에서 60분간 베이킹(크린 오븐 사용)하여 행하였다.

이 투명 유리기판(1) 위에 액정 배향막(6a)(수직 배향막)을 형성했다. 배향막 재료에는 JSR사 제조의 수직 배향막을 사용하고, 투명 유리기판(1) 위에 상기 재료를 스핀 코팅하며, 80℃에서 1분간(핫 플레이트 사용)의 프리베이킹을 행한 후, 180℃에서 60분간(크린 오븐 사용)의 베이킹을 행하였다.

본 예에서는 절연 구조물(72)을 V자 중앙의 접속 부위에 겹쳤으나, 도 28에 나타낸 바와 같이, 일부 중복시킬 수도 있다. 또한, 도 29에 나타낸 바와 같이, 절연 구조물(72)을 미세 패턴(71)의 대향 부위에 설치할 수도 있다. 또한, 도 30에 나타낸 바와 같이, 절연 구조물(72)이 형성된 미세 전극 패턴(71)을 갖는 투명 유리기판(1)의 대향 부위에 밴드 형상 절연 구조물(78)을 설치하여도 매우 적합하다. 이 경우, 밴드 형상 절연 구조물(78)의 높이를 0.7㎛ 정도, 폭을 3㎛ 정도로 했다.

또한, 다른쪽의 투명 유리기판(2) 위에는 ITO 공통 전극(8)을 전면에 형성하고, 그 위에 액정 배향막(6b)을 형성했다.

이와 같이 하여 얻은 기판(1, 2)을 직경 4㎛의 스페이서(Sekisui Fine Chemical Co., Ltd. 제조)를 통하여 접합시켜 빈 셀을 제조하고, 기판(1, 2) 사이에는 유전율 이방성이 부인 액정 재료(Merck Japan Ltd. 제조)를 주입하여, 액정 층(3)을 형성했다.

[실시예 14]

도 31은 실시예 14에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도이고, (a)가 평면도, (b)가 I-I에 따른 단면도이다.

본 예는 실시예 13의 변형예이며, 미세 전극 패턴(71)의 말단을 테이퍼 형상으로 하고, 상기 패턴에 방향성이 부여되어 있다. 구체적으로는, 미세 전극 패턴(71) 말단의 굵은 부분의 폭을 6㎛ 정도, 가느다란 부분의 폭을 2㎛ 정도로 했다. 이것에 의해, 액정 분자의 배향을 치밀하게 제어하는 것이 가능해진다.

[실시예 15]

도 32는 실시예 15에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도이고, (a)가 평면도, (b)가 I-I에 따른 단면도이다.

본 예는 실시예 13의 변형예이며, 실시예 13과는 미세 전극 패턴(71)이 상이한 동시에, 그에 따라 절연 구조물(72)의 형상이 상이한 점에서 다르다.

구체적으로는, ITO 화소 전극에, 먼저, 격자 형상 전극 패턴(81)을 형성했다. 격자의 폭은 5㎛로 했다. 또한, 격자 형상 전극 패턴(81)에 의해 구획된 4개의 영역에 방향성을 갖는 미세 전극 패턴(82)을 형성하고, 미세 전극 패턴(82)의 형상을 격자 형상 전극 패턴(81)에 접하는 부분의 폭이 굵어지도록 했다. 미세 전극 패턴(82)의 길이는, 격자 형상 전극 패턴(81)의 교점 부근으로부터 연장되는 것을 40㎛로 하고, 다른 미세 전극 패턴(82)은 그 정점이 격자 형상 전극 패턴(81)이 연장되는 방위와 직교 또는 평행으로 되도록 맞추었다. 이러한 전극 패턴(81, 82) 이 형성되어 이루어진 전극 패턴(71)을 갖는 투명 유리기판(1) 위에 선택적으로 절연 구조물(72)을 형성했다. 여기서는, 절연 구조물(72)을 격자 형상으로 분리하도록 밴드 형상 개구(75)를 형성했다. 개구(75)의 선 폭은 5㎛로 했다.

또한, 절연 구조물(72)의 형상은 격자 형상에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 도 33 및 도 34에 나타낸 바와 같이, 사각형 개구(75)(도 33에서는 중앙 부위, 도 34에서는 4개의 코너 부위)를 형성할 수도 있다. 또한, 도 35에 나타낸 바와 같이, 사각형 개구(75)를 중앙 부위에 형성하는 동시에, 도 32 내지 도 34의 예와 같이 미세 전극 패턴(82)을 전체적으로 형성하지 않고, 부분적, 여기서는 도 35의 (c)에 나타낸 바와 같이, 미세 전극 패턴 그룹이 대략 마름모꼴로 되도록 형성하여도 매우 적합하다. 또한, 도 33 내지 도 35에 있어서는, 대향하는 투명 유리기판(2) 측에 밴드 형상의 구조물인 제방 형상 돌기(36)를 형성한 예를 나타낸다.

또한, 도 36에 나타낸 바와 같이, 미세 전극 패턴(71) 대신에, ITO 화소 전극에 격자 형상 전극 패턴(81)만을 형성하는 것으로 하고, 절연 구조물(72)의 4개의 코너에 각각 사각형 개구(75)을 형성하며, 투명 유리기판(2) 측에 밴드 형상의 구조물인 제방 형상 돌기(36)를 형성할 수도 있다. 또한, 도 37에 나타낸 바와 같이, 미세 전극 패턴(71) 대신에, ITO 화소 전극에 격자 형상 전극 패턴(81)만을 형성하는 것으로 하고, 절연 구조물(72)을 사각형으로 패턴 형성하며, 이 절연 구조물(72)을 둘러싸도록 밴드 형상의 제방 형상 돌기(36)를 형성할 수도 있다. 더 나아가서는, 도 38에 나타낸 바와 같이, 미세 전극 패턴(71) 대신에, ITO 화소 전극에 격자 형상 전극 패턴(81)만을 형성하는 것으로 하고, 절연 구조물(72)을 격자 형상으로 분리하도록 밴드 형상 개구(75)를 형성하여도 매우 적합하다.

[실시예 16]

도 39는 실시예 16에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도이고, (a)가 평면도, (b)가 I-I에 따른 단면도이다.

본 예는 실시예 15의 변형예이며, 실시예 15와는 절연 구조물(72)이 투명 유리기판(2) 측에 형성되어 있는 점에서 다르다.

구체적으로는, 투명 유리기판(1) 위에 ITO 화소 전극을 형성하고, 이것에 격자 형상 슬릿(81)을 형성하며, 미세 전극 패턴(71)으로 했다. 그리고, 이것과 대향하는 투명 유리기판(2) 위에 절연 구조물(72)을 설치하고, 중앙 부위에 사각형 개구(75)를 형성했다. 또한, 절연 구조물(72) 위에 밴드 형상 격자 패턴의 구조물인 제방 형상 돌기(36)를 형성했다. 또한, 실시예 13과 동일하게, 격자 형상 전극 패턴(81)과 함께 ITO 화소 전극에 미세 슬릿(82)을 형성하고, 미세 전극 패턴(71)으로 하도록 할 수도 있다.

또한, 절연 구조물(72) 및 제방 형상 돌기(36)의 형성으로서는 상기에 한정된 것이 아니라, 예를 들어, 도 40에 나타낸 바와 같이 개구(75)를 마름모꼴로 하거나, 도 41에 나타낸 바와 같이 절연 구조물(72)을 격자 형상으로 분리하도록 밴드 형상의 개구(75)를 형성하거나, 도 42에 나타낸 바와 같이 절연 구조물(72)을 격자 형상 슬릿(81)의 중앙 부위와 대향하도록 사각형으로 패턴 형성하는 동시에, 이것을 둘러싸는 것과 같은 밴드 형상으로 제방 형상 돌기(36)를 형성하도록 할 수도 있다.

[실시예 17]

도 43은 실시예 17에 의한 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도이고, (a)가 평면도, (b)가 I-I에 따른 단면도이다.

본 예는 실시예 15 및 16의 변형예이며, 절연 구조물이 투명 유리기판(1) 측뿐만 아니라, 투명 유리기판(2) 측에도 형성되어 있다.

구체적으로, 투명 유리기판(1) 측에는, ITO 화소 전극에 격자 형상 슬릿(81)을 형성하여 미세 전극 패턴(71)으로 하고, 그 위에 사각형으로 패터닝하여 이루어진 절연 구조물(72a)을 설치했다. 한편, 투명 유리기판(2) 측에는, 4개의 코너에 각각 사각형의 절연 구조물(72b)을 패턴 형성하는 동시에, 대향하는 절연 구조물(72a)을 둘러싸는 것과 같은 밴드 형상으로 제방 형상 돌기(36)를 형성한다. 이 경우, 상방으로부터 보았을 때에 절연 구조물(72a, 72b)이 일부 중복하도록 형성되어 있으나, 반드시 이와 같이 형성할 필요는 없고, 도 44에 나타낸 바와 같이 절연 구조물(72a, 72b)을 중복하지 않도록 형성할 수도 있다.

또한, 절연 구조물(72a, 72b)의 형성으로서는 상기에 한정된 것이 아니라, 예를 들어, 도 45에 나타낸 바와 같이 절연 구조물(72a)을 마름모꼴로 형성하고, 이것에 대응하도록 투명 유리기판(2)의 4개의 코너에 각각 삼각형으로 절연 구조물(72b)을 형성할 수도 있다.

또한, 도 46에 나타낸 바와 같이, 투명 유리기판(1) 측에는, ITO 화소 전극에 격자 형상 슬릿(81)을 형성하여 미세 전극 패턴(71)으로 하고, 도 43의 경우와는 반대로, 4개의 코너에 각각 사각형의 절연 구조물(72b)을 패턴 형성하는 반면, 투명 유리기판(2) 측에는, 사각형으로 패터닝하여 이루어진 절연 구조물(72a)을 설치하며, 이 절연 구조물(72a)을 둘러싸는 것과 같은 밴드 형상으로 제방 형상 돌기(36)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 상방으로부터 보았을 때에 절연 구조물(72a, 72b)이 일부 중복하도록 형성되어 있으나, 반드시 이와 같이 형성할 필요는 없고, 절연 구조물(72a, 72b)을 중복하지 않도록 형성하여도 매우 적합하다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태의 액정 표시 장치에 의하면, 저계조에서의 응답 속도 지연을 개선하여 중간조 응답의 고속화를 가능하게 하고, CRT와 대략 동등한 동화 성능을 갖는 신뢰성이 높은 화상 표시 를 실현할 수 있다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다.

본 실시형태에서는, 제 1 실시형태와 동일하게, 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역(저역치 영역 및 고역치 영역)을 구비하고, 역치 전압이 저역치 영역에서 고속 응답하도록 조절되어 이루어진 MVA 방식의 액정 표시 장치를 예시하나, 본 실시형태의 액정 표시 장치는 상기 구성과 함께, 밴드 형상의 제방 형상 돌기가 그 폭 및 높이의 적어도 한쪽이 장소에 따라 상이한 형상으로 형성되어 있다.

-본 실시형태의 기본적 구성-

이하, 본 실시형태에서의 특징적인 형상의 제방 형상 돌기에 대해서 설명한다.

본 실시형태의 액정 표시 장치의 개략 구성은, 도 47에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시형태의 도 1에서 나타낸 구조와 동일하며, 제 1 실시형태에서의 실시예 1 의 도 4와 동일하게, 투명 유리기판(1)에는 미세 전극 패턴(21)이 형성된 ITO 화소 전극(5)을 구비하고, 미세 전극 패턴(21)을 덮도록 밴드 형상 유전체층(22)이 패턴 형성되어 있다. 그리고, 투명 유리기판(2)에는, ITO 공통 전극(8) 위에서의 투명 유리기판(1)의 비유전체 영역에 대응하는 부위에 유전 재료로 이루어진 밴드 형상의 제방 형상 돌기(91∼96)가 형성되어 있다.

수직 배향형 액정 표시 장치의 기판 표면에 제방 형상 돌기를 형성함으로써, 전압 인가에 따른 액정 배향 제어를 효과적으로 행할 수 있음은 널리 알려져 있다. 이것은, 제방 형상 돌기가 절연체로서 기능하고, 액정층에서의 법선 방향 전계가 왜곡되어, 그에 따라 액정 분자가 균일하게 배향하는 것에 기인한다.

도 48은 본 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 1 예를 나타내는 개략 구성도이다.

본 예의 제방 형상 돌기(91)는, 도 48의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 그 폭 및 높이가 서서히 변화하도록 형성되어 있다.

이와 같이, 제방 폭을 대(폭 a)로부터 소(폭 b)로, 또한, 제방 높이를 대(높이 c)로부터 소(높이 d)로 상이하게 한 구조로 함으로써, 액정 분자의 경사 방향을 제어하기 쉬워진다. 도 48의 (c) 및 (d)에 나타낸 바와 같이, 제방 형상 돌기(91)의 형상에 따라 액정 분자가 배향하기 때문에, 제방 형상 돌기(91)의 중심 라인 위에서의 액정 분자가 도면 중의 아래쪽으로 경사지게 되고, 그 중앙 부위에서의 배향 제어가 가능해진다. 배향이 안정될 때까지의 시간 지연도 없어지고, 전체적으로 응답 속도가 빨라진다.

제방 형상 돌기(91)는 통상 감광성 재료의 패터닝에 의해 제조되나, 제방 폭이 클 경우에는 그 높이가 높고, 제방 폭이 작을 경우에는 높이가 낮아지는 것이 알려져 있으며, 이 경우, 제방 형상 돌기(91)의 부분은 연속적으로 경사진 구조로 됨을 알 수 있었다. 이것은, 역치 전압 이하의 구동 시에 있어서, 액정 분자가 수직으로 배향하면서도, 제방 형상 돌기(91)의 경사에 따라, 적지만 경사각을 가짐을 의미한다. 경사각을 가진 수직 배향형 액정 표시 장치는, 전압 인가 시의 배향 방향이 규정되고, 고속의 응답성을 나타내기 때문에, MVA형 액정 표시 장치에 있어서도, 제방 형상 돌기(91) 위의 배향 제어가 가능해지며, 응답성을 보다 향상시키는 것이 가능해진다.

도 49는 본 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 2 예를 나타내는 개략 구성도이다.

본 예의 제방 형상 돌기(92)는, 그 폭 및 높이의 변화 패턴이 인접하는 상기 제방 형상 돌기(92) 사이에서 반대로 되도록 형성되어 있다.

이 경우, 도면 중의 상면으로부터 보아 인접하는 제방 형상 돌기(92)는, 서로 제방 폭의 대소가 교체되면서 주기적으로 배치되고, 액정 분자의 배향 방향으로 왜곡이 생기지 않아, 안정된 배향성을 얻는 것이 가능해지며, 투과율 불량으로 되는 도메인의 발생을 방지하는 것이 가능해진다.

도 50은 본 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 3 예를 나타내는 개략 구성도이다.

본 예의 제방 형상 돌기(93)는, 그 일부가 분단되어 공극부(93a)가 형성되어 있다. 이 경우, 공극부(93a)에 의해 액정 분자의 배향을 특별히 제어하기 쉬워지는 것이 확인되었다.

이 제방 형상 돌기(93)의 구조에서의 발상과 제방 형상 돌기(92)의 구조에서의 발상을 병합한 결과 상도한 것이 도 51에 나타낸 바와 같은 형상의 공극부(93a)를 갖는 제방 형상 돌기(94)이다.

도 52는 본 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 4 예를 나타내는 개략 구성도이다.

본 예의 제방 형상 돌기(95)는, 그 폭 및 높이의 적어도 한쪽이 주기적으로 변화하는 형상으로 형성되어 있고, 구체적으로는 길이 방향의 한 변에 결각(95a)이 형성되어 있다(도 52의 (a)).

이와 같이 결각(95a)을 형성함으로써, 액정 분자는 결각(95a)에 따라, 전압 인가 시에 배향하고자 한다. 결각(95a)에 있어서, 제방 형상 돌기(95)와 수직 방향의 변보다도 경사 방향의 선을 더 길게 하여 둠으로써, 액정 분자의 배향 방향을 제어하는 것이 가능해진다(도 52의 (b)). 이것은, 결각(95a)의 배향 방향에 의거하여 제방 형상 돌기(95) 위의 배향 방향을 제어하고, 배향 안정화를 단시간에 가능하게 하는 것을 의미한다.

결각(95a)은 그 패터닝의 정밀도 한계도 있기 때문에, 직각삼각형으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 결각(95a)의 크기는 모두 동일할 필요는 없으며, 특별히 배향을 크게 하고자 하는 위치의 부분, 또는 원래의 전계와는 상이한 전계의 영향을 받기 쉬운 부분에는, 약간 크게 결각(95a)을 형성하는 등, 그 밸런스는 임 의로 설정하는 것이 가능하다.

인접하는 결각(95a)의 간격에 대해서도, 결각(95a)의 크기와 동일하게 임의로 규정할 수 있다. 즉, 상술한 결각(95a)의 효과를 보다 현저하게 필요로 할 경우에는, 그 간격을 짧게 하여 결각(95a)을 조밀하게 배치하는 것이 좋다. 결각(95a)의 밀소(密疏) 영역을 혼재시킬 수도 있다. 또한, 결각(95a)의 크기를 번갈아 변화시키도록 형성하여도 매우 적합하다(도 52의 (c))

도 53은 본 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 5 예를 나타내는 개략 구성도이다.

본 예의 제방 형상 돌기(96)는, 도 53의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상기 제방 형상 돌기(96)의 한쪽 변 I측과 다른쪽 변 II측에 번갈아 결각(95a)이 형성되어 이루어진 것이다. 이 구성에 의하면, 결각을 보다 크게 형성하면서도 조밀하게 형성할 수 있다는 이점이 있다.

이 경우, 도 53의 (b)에 나타낸 바와 같이, 결각(96a)을 좌우의 변 I과 II에서 대칭으로 형성하여도 매우 적합하다.

-구체적인 실시예-

이하, 상술한 기본적 구성에 의거하여, 본 실시형태의 구체적인 모든 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

투명 유리기판(2)에 도 48에서 나타낸 제방 형상 돌기(91)를 형성했다.

즉, ITO 공통 전극(8)을 형성한 후, 레지스트(Shipley사 제조)를 1500rpm으 로 20초간 스핀 코팅하고, 제방 폭 a가 10㎛ 정도, 제방 폭 b가 4㎛ 정도, 길이 방향의 제방 길이가 45㎛ 정도로 되도록 포토마스크를 통하여 노광시키며, 현상했다. 현상 후, 120℃에서 40분간, 다시 200℃에서 40분간 베이킹한 후, 에싱 처리를 행하였다.

그 후, 제방 형상 돌기(91)의 높이를 측정하면, 제방 폭 a측에서는 약 1.7㎛ 정도, 제방 폭 b측에서는 1.0㎛ 정도로 형성되어 있고, 제방 형상 돌기(91)에는 약 0.9°경사의 형성을 확인할 수 있었다. 통상, 러빙 처리를 한 VA 셀은 약 89°의 프리틸트각을 갖고 있기 때문에, 이 제방 경사가 약 1°인 것은 완만한 경사부를 부여하는 의미에서 타당한 결과로 되었다.

투명 유리기판(1)에는, 도 47에 나타낸 바와 같이, ITO 화소 전극(5)에 미세 전극 패턴(21)을 패턴 형성한 후, 레지스트를 얇게 도포하고, 패터닝하여 미세 전극 패턴(21)을 덮는 유전체층(22)을 형성했다. 이들 기판(1, 2)에 액정 배향막(6a, 6b)으로서, 수직 배향막(JSR 제조)을 이용하여 형성하고, 액정(Merck Japan Ltd. 제조)을 주입하여, 액정 셀을 제조했다(셀 두께: 4.0㎛ 정도). 이 액정 셀에 전압을 인가한 결과, 액정 분자가 배향하고, 특히 제방 형상 돌기(91) 위에서 경사면에 따른 형태로 양호한 액정 배향이 얻어짐을 확인했다.

[실시예 2]

실시예 1과 대략 동일한 요령으로 투명 유리기판(1, 2)에 각 구성요소를 형성했다.

다만, 본 예에서는, 투명 유리기판(2)에 도 49에서 나타낸 제방 폭 및 높이 의 변화 패턴이 인접하는 상기 제방 형상 돌기(92) 사이에서 반대로 되는 형상의 제방 형상 돌기(92)를 형성하여(액정 셀 A), 제방 폭 및 높이가 일정해진 제방 형상 돌기를 형성한 종래의 경우(액정 셀 B)와 투과율을 비교했다.

그 결과, 종래의 액정 셀 B에서는 인접하는 제방 형상 돌기 사이에서 왜곡이 생기는 것에 대하여, 본 예의 액정 셀 A에서는 균일한 배향성을 나타냈다. 5.4V를 인가했을 때, 액정 셀 B에서는 투과율 19.4%이었던 것에 대하여, 액정 셀 A에서는 21.1%로 높은 투과율을 얻을 수 있어, 본 예의 구조가 MVA형 액정 표시 장치에 적합함을 확인했다.

[실시예 3]

실시예 1과 대략 동일한 요령으로 투명 유리기판(1, 2)에 각 구성요소를 형성했다.

다만, 본 예에서는, 투명 유리기판(2)에 도 52에서 나타낸 길이 방향의 한 변에 결각(95a)을 갖는 형상의 제방 형상 돌기(95)를 형성하고(액정 셀 C), 제방 폭 및 높이가 일정해진 제방 형상 돌기를 형성한 종래의 경우(액정 셀 D)와 투과율을 비교했다. 여기서, 액정 셀 C에는 제방 형상 돌기(95)의 제방 폭을 10㎛ 정도로 하고, 제방 형상 돌기(95)의 길이 방향과 직교하는 변이 5㎛ 정도, 사변이 12㎛ 정도인 직각삼각형으로 결각(95a)을 형성하며, 액정 셀 D에는 제방 폭이 10㎛ 정도인 제방 형상 돌기를 형성했다.

그 결과, 본 예의 액정 셀 C에서는, 제방 형상 돌기(95) 위의 도메인이 균일해져, 순식간에 배향이 안정화하는 것에 대하여, 종래의 액정 셀 D에서는, 그 중심 부위에서 배향의 안정화에 장시간을 필요로 했다. 또한, 액정 셀 D에서는 인가 전압 3V에서 45㎳를 필요로 한 것에 대하여, 액정 셀 C에서는 35㎳의 빠른 응답성을 나타내고, 본 예에서의 응답성의 고속화 효과를 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태의 액정 표시 장치에 의하면, 저계조에서의 응답 속도 지연을 개선하여 중간조 응답의 고속화를 가능하게 하고, CRT와 대략 동등한 동화 성능을 실현하는 동시에, 제방 형상 돌기(91∼96)와 같이 제방 형상을 규정함으로써, 액정 분자의 배향이 안정화할 때까지 필요로 하는 시간을 대폭으로 단축시킬 수 있다. 이것에 의해, 동화 표시 시에 위화감이 적은 표시 를 얻을 수 있고, 상당히 신뢰성이 높은 화상 표시 를 실현할 수 있다.

(제 3 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 설명한다.

본 실시형태에서는, 제 1 실시형태와 동일하게, 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역(저역치 영역 및 고역치 영역)을 구비하고, 역치 전압이 저역치 영역에서 고속 응답하도록 조절되어 이루어진 MVA 방식의 액정 표시 장치를 예시하나, 본 실시형태의 액정 표시 장치는, 표시 화소가 대향하는 상기 각 전극간 거리가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되도록 한쪽의 기판 위에 부분적으로 절연부재가 설치되어 이루어진 것이다.

-본 실시형태의 기본적 구성-

이하, 본 실시형태의 기본적 구성에 대해서 설명한다.

본 실시형태의 액정 표시 장치의 개략 구성은, 도 54에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(102)이 형성된 TFT 기판(101)과, ITO 투명 전극(104)이 형성된 컬러 필터(CF) 기판(103)이 액정층(105) 등을 사이에 끼워 대향 배치되어 있고, TFT 기판(101)과 ITO 전극(104) 사이의 소정 부위에 투명한 절연부재(106)가 설치되어 있다. 이 절연부재(106)에 의해, 기판(101, 103) 사이의 거리(d1, d2)가 부분적으로 조절된다.

일반적으로, 응답 속도는 이상적으로는 표시 의 계조에 의존하지 않고 일정한 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 MVA 또는 TN 방식의 액정 표시 장치의 경우, 계조간의 응답 속도에는 최대 7∼9배의 차가 있기 때문에, 동화 표시 시에 일부의 계조에서 잔상(殘像)으로서 인식된다(도 2 참조). 패널 전체적으로 저계조 영역에서의 응답 속도를 향상시키는 것으로서, TFT 기판 측에 유전체층을 설치한 부분 응답이 안출되어 있으나, 본 실시형태에서는, 새로운 개선책으로서, 표시 화소 일부분의 셀 두께를 변화시켜, 셀 두께가 얇고 액정의 응답 속도가 빠른 부분을 저계조에서 효과적으로 이용한다.

또한, MVA의 경우에, 밝은 표시 (고계조)에서는 넓은 면적이 점등되고, 어두운 표시 (저계조)에서는 좁은 면적만이 점등되는 것과 같은 표시 하는 계조에 따라 점등되는 면적이 변화하는 구성으로 하며, 각 계조에서 응답 속도를 일정하게 하기 때문에, 일정 계조에서 표시 시켰을 경우, 그보다 저계조 측에서 동작하는 부분을 고속으로 응답시킴으로써, 패널 전체적으로는 계조에 의존하지 않고 대략 일정한 응답 속도를 얻을 수 있는 것과 같은 부분 응답으로 된다.

상기를 실현하는 수단으로서 도 54와 같은 구조를 생각하여, 표시 화소의 일 부에 투명 절연부재(106)를 형성함으로써 셀 두께의 일부가 얇은 영역을 설치한다. 셀 두께가 얇은 부분은 액정의 응답 속도가 빠르기 때문에, 이 부분에 Δn을 맞춘 액정을 사용하면, 셀 두께가 두꺼운 부분(도면 중에서 거리 d1로 나타낸 부분)에서는 투과율이 저하되기 때문에, 저전압에서는 셀 두께가 얇은 부분(도면 중에서 거리 d2로 나타낸 부분)만 밝아진다.

따라서, 저계조에서는 셀 두께가 얇은 고속으로 응답하는 부분만 보이기 때문에(부분 응답), 패널 전체의 표시 로서는, 저계조 영역에서의 고속화를 실현할 수 있다.

셀 두께가 얇은 부분의 면적은, 절연부재(106) 등을 패터닝할 필요가 있기는 하지만, 두꺼운 부분과 동일한 면적일 필요는 없으며, 원하는 T-V 특성(계조 표시 특성)을 얻기 위해, 그 밸런스는 임의로 설정할 수 있다.

또한, 셀 두께가 얇은 부분은, 절연부재의 막 두께를 바꿈으로써 셀 두께를 변화시키는 것이 가능하기 때문에, 이 부분의 T-V 특성은 절연부재(106)의 막 두께에 의해 변화시키는 것이 가능하다.

-구체적인 실시예-

이하, 상술한 기본적 구성에 의거하여, 본 실시형태의 구체적인 모든 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

도 55((a)는 평면도, (b)는 I-I에 의한 단면도)에 나타낸 바와 같이, CF 기판(103)의 착색 수지 위에 감광성 아크릴, 폴리이미드, 에폭시 등의 절연부재용 투 명 수지를 약 0.7㎛의 막 두께로 도포하고, 포토마스크를 통하여 노광 및 현상을 행함으로써, 표시 화소의 일부분에만 절연부재(106)를 남기고, 그 이외의 부분은 통상의 셀 두께로 되도록 절연부재(106)를 제거한다. 그 후, ITO 투명 전극(104)을 성막하고, CF 기판(103)을 완성시킨다.

TFT 기판(101)에 대해서는, 종래와 동일하도록 화소 전극(102)에 슬릿(102a)이 형성된 기판을 사용한다. 이 때의 슬릿(102a) 형상은, 도시한 바와 같은 형상으로 할 수도 있으며, 도 55의 (c)에 나타낸 바와 같은 빗살 형상으로 할 수도 있다.

이들 TFT 기판(101) 및 CF 기판(103)에 배향막을 형성하고, 접합시키며, 절단한 후에 좁은 갭용으로 Δn을 조정한 액정을 주입하여, 통상 부분의 셀 두께가 4.2㎛, 좁은 갭 부분이 3.5㎛인 MVA 액정 패널을 제조했다. 전압의 인가와 함께 갭의 좁은 부분으로부터 밝아지기 시작하고, 특히 저계조 영역에서도 응답 특성이 양호한 패널을 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일하게, TFT 기판(101) 및 CF 기판(103)을 제조했다. 다만, 도 56((a)는 평면도, (b)는 I-I에 의한 단면도)에 나타낸 바와 같이, CF 기판(103) 측에는, 셀 두께가 변화하는 갭의 경계 부분으로 되는 절연부재(106)의 단부에 레지스트를 이용하여 선 폭 10㎛, 막 두께 1.2㎛의 제방 형상 돌기(111)를 형성했다.

이들 기판을 실시예 1과 동일하게 패널로 하면, 셀 두께가 변화하는 단차의 부분에서 발생하는 배향의 흐트러짐에 의한 투과율 저하를 억제할 수 있고, 저계조 영역에서도 응답 특성이 양호하며, 투과율이 높은 패널을 얻을 수 있었다.

[실시예 3]

실시예 2와 동일하게, TFT 기판(101) 및 CF 기판(103)을 제조했다. 다만, 도 57((a)는 평면도, (b)는 I-I에 의한 단면도)에 나타낸 바와 같이, TFT 기판(101)에는, 슬릿(102a) 부분에 이것을 덮도록 박막 절연체로서 레지스트를 약 0.5㎛의 막 두께로 도포하고, 패터닝하여 유전체층(112)을 형성했다.

이와 같이 슬릿(102a)을 포함하는 영역에 구조물을 형성한 경우, 특히 중간조 부분의 응답을 대폭으로 개선할 수 있음을 알 수 있다.

이 방식과 조합시킨 경우에 있어서는, 저계조 영역에서는 셀 두께가 좁은 영역의 액정 분자만을 흑색으로부터 백색으로 응답시키고, 그 이외의 유전체층(112)이 존재하는 영역에서는 흑색의 상태로 하는 부분 응답에 의해 중간조 표시 를 실현한다. 패널 전체로서 보았을 경우, 고속 응답을 나타내는 흑색으로부터 백색으로의 응답을 중간조 응답에 이용할 수 있기 때문에, 저계조에서의 응답 속도는 보다 빨라진다.

본 실시형태의 액정 표시 장치에 의하면, 표시 화소 일부분의 셀 두께를 얇게 함으로써, 액정의 응답 속도를 각 계조에서 균일하게 하고, 종래의 MVA 패널에서 나타난 저계조 영역에서의 응답 속도 지연이 없어, 패널의 저계조에서의 응답 특성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 실제의 유니트에서도 잔상의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 동화에서도 위화감이 없는 표시 를 얻을 수 있고, 표시 품질의 향상에 기여한다,

(제 4 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 대해서 설명한다.

본 실시형태에서는, 제 1 실시형태와 동일하게, 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역(저역치 영역 및 고역치 영역)을 구비하고, 역치 전압이 저역치 영역에서 고속 응답하도록 조절되어 이루어진 MVA 방식의 액정 표시 장치를 예시하나, 본 실시형태에서는 액정 표시 장치의 제조 방법에 특징이 있다.

-본 실시형태의 기본적 구성-

이하, 본 실시형태의 기본적 구성에 대해서 설명한다.

MVA형 액정 표시 장치에는, 그 제조 프로세스에 대해서 이하에 나타낸 바와 같은 문제가 발생하고 있다.

(1) MVA형 액정 표시 장치에 있어서는, 저계조의 응답 속도를 개선하기 위해, 상술한 바와 같이, 예를 들어, 박막트랜지스터를 설치하는 기판(TFT 기판) 측의 화소 전극 위에 유전체막을 선택적으로 설치할 필요가 있다. 따라서, 제조 공정 수가 증가한다.

(2) 박막트랜지스터 제조 공정에 있어서, 트랜지스터에 불량이 발생하는 주요한 이유의 하나로서, 절연막의 정전기 파괴가 있다. 도전막이나 절연막을 퇴적시키는 PVD 및 CVD 등의 성막 공정 또는 게이트 전극이나 배선을 가공하기 위한 건식 에칭 공정에서 실행되는 플라즈마를 이용하는 처리에 있어서, 부유 상태에 있는 게이트 전극 및 소스/드레인 전극에 정전기가 축적되고, 절연막, 특히, 게이트 절연막이 절연 파괴되는 것이다. 또한, 소스/드레인 전극을 형성하기 위한 포토리소 그래피 공정에 있어서, 레지스트가 도포된 기판을 베이킹한 후에 지지대로부터 떼어낼 때에 발생하는 소위 박리 대전에 의해 전극에 축적된 정전기에 의해서도 발생한다. 또한, 상기와 같은 정전기의 축적에 의해, TFT 특성의 열화, 특히, 역치 전압이 변동할 경우도 있다. 일반적으로 정전 파괴를 방지하는 방법으로서는, 게이트 버스 라인과 드레인 버스 라인을 기판 주변에서 묶어 접속하고 동일 전위로 하는 수법이 있다. 이 배선은 공정 수의 삭감을 위해 게이트 버스 라인 또는 드레인 버스 라인과 동일한 배선으로 접속하나, 게이트 버스 라인과 드레인 버스 라인은 배선 저항을 저감시키기 위해, Al 또는 Al 합금을 이용한다. 이 경우, 패널 공정에 있어서, 스크라이브 후에 접속 배선의 단면이 대기에 노출되어 부식된다는 문제가 발생했다.

종래, 박막트랜지스터 기판의 화소 전극 위에 퇴적되는 유전체막은, 박막트랜지스터를 형성한 후에 레지스트 등을 퇴적시키고 있었다. 이것에 대하여 본 실시형태에서는, 박막트랜지스터 제조 공정의 과정에서 게이트 절연막 및 최종 보호막을 이용하여 유전체막을 형성한다.

또한, 본 실시형태에서는, 박막트랜지스터의 제조 방법에 있어서, 게이트 전극 및 게이트 버스 라인을 형성한 후에, 절연막을 통하여 투명 도전막인 화소 전극을 형성하는 동시에 게이트 버스 라인과 드레인 버스 라인을 접속하기 위한 배선을 주변부에 투명 도전막으로 형성한다. 또한, 그 마스크에 의해 절연막을 제거하고, 게이트 절연막, 반도체막, 고농도 불순물 반도체막을 연속적으로 퇴적시키며, 반도체막과 고농도 불순물 반도체막을 선택적으로 패터닝에 의해 잔존시킨다. 또한, 화소 전극, 게이트 버스 라인 단자 및 투명 도전막으로 형성된 주변 접속 배선에 콘택트 홀을 형성한다. 다음으로, 소스/드레인 전극 및 드레인 버스 라인을 형성하는 동시에, 투명 도전막으로 형성된 주변 접속 배선과 드레인 버스 라인과의 접속 및 투명 도전막으로 형성된 주변 접속 배선과 게이트 버스 라인 단자를 소스/드레인 전극과 동층의 배선에 의해 접속한다.

본 실시형태에서는, 유전체막으로서 게이트 절연막 또는 최종 보호막을 적용하기 때문에, 제조 공정 수를 증가시키지 않고 효율적으로 MVA형 액정 표시 장치의 응답 속도가 개선된다.

또한, 절연 기판 위에 형성된 게이트 버스 라인의 단부와 드레인 버스 라인이 투명 도전막으로 형성된 주변 접속 배선에 의해 TFT가 제조될 때까지 접속되어 동일 전위로 된다. 상세하게는, 소스/드레인 전극 및 드레인 버스 라인을 구성하는 도전막을 퇴적시킨 단계에서 이 도전막과 게이트 전극간이 자동적으로 단락되기 때문에, 게이트 절연막의 정전기 파괴 또는 TFT 특성의 열화가 방지된다. 또한, 접속 배선이 투명 도전막, 예를 들어, ITO이기 때문에, 패널 공정의 스크라이브 후에 배선의 단면이 대기에 노출되어도 부식되지 않는다.

-구체적인 실시예-

이하, 상술한 기본적 구성에 의거하여, 본 실시형태의 구체적인 실시예를 설명한다.

도 58 및 도 59는 TFT 기판의 평면도, 도 60 및 도 61은 본 실시예의 TFT의 제조 공정을 나타내는 단면도, 도 62는 게이트 버스 라인의 단자 근방을 나타내는 평면도, 도 63은 게이트 버스 라인의 단자를 형성하는 공정을 나타내는 단면도, 도 64는 드레인 버스 라인의 단자 근방을 나타내는 평면도, 도 65는 드레인 버스 라인의 단자를 형성하는 공정을 나타내는 단면도이다.

먼저, TFT의 형성 공정을 도 60 및 도 61에 의거하여 설명하고, 그 후에 게이트 버스 라인의 제조 공정, 드레인 버스 라인의 제조 공정을 설명한다.

먼저, 도 60의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유리기판 위에 Al막(201)을 형성한 후에, Al막(201)을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 동시에 게이트 버스 라인을 동시에 형성한다. 이 경우, Al막(201)의 에칭액으로서는 인산, 아세트산, 질산과 물의 혼합액을 사용한다.

이어서, 도 60의 (b)에 나타낸 바와 같이, CVD법에 의해 SiN 등의 절연막(203)을 전체에 퇴적시키고, 연속하여 스퍼터링법에 의해 전체에 ITO막(204)을 50㎚ 정도의 두께로 퇴적시키며, 이것을 패터닝하여 화소 전극(204b)과 주변 접속용 배선(204a)을 형성한다. 또한, 화소 전극(204b)에는, 도 58에 나타낸 바와 같이, 도메인 규제용 슬릿(205)을 형성한다. 이 경우, 포토레지스트를 마스크로 사용하는 동시에, 에칭액으로서 염산염화제이철염산수용액, 염산과 질산과 물의 혼합액 등을 사용하여 ITO막(204)을 에칭하고, 불소계 가스를 사용하여 반응성 이온 에칭법에 의해, 절연막(203)을 에칭한다.

이어서, 도 60의 (c)에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 CVD법에 의해, SiN막(206), a-Si 동작 반도체막(207) 및 n⁺a-Si막(208)을 차례로 형성하고, 포토레지 스트를 마스크로 하여 n⁺a-Si막(208) 및 a-Si 동작 반도체막(207)을 반응성 이온 에칭법에 의해 패터닝하여 적어도 게이트 전극 및 소스/드레인 전극으로 되는 부분만 잔존시킨다. n⁺a-Si막(208) 및 a-Si 동작 반도체막(207)을 패터닝할 때는, 불소계 가스를 이용하여 반응성 이온 에칭법에 의해 에칭한다.

이어서, 도 60의 (d)에 나타낸 바와 같이, 게이트 절연막에 화소 전극, 주변 접속용 배선 단자 및 게이트 버스 라인 단자의 콘택트 홀(209)을 형성하는 동시에 화소 전극 위에 게이트 절연막(유전체막)(206)의 슬릿(210)을 형성한다. 이 경우, 포토레지스트를 마스크로 사용하여, 불소계 가스를 이용한 반응성 이온 에칭법에 의해, 게이트 절연막(유전체막)(206)을 에칭한다. 또한, 게이트 절연막은 SiN, SiO, SiON, 산화 Al, 질화 Al, 노볼락 수지, 아크릴 수지, 및 폴리이미드 수지에서 선택된 적어도 일종이며, 단층 또는 다층으로 형성되어 이루어진 것이다.

이어서, 도 60의 (e)에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링법에 의해 Ti막(213)과 Al막(214)을 적층하고 나서, 포토레지스트의 마스크를 이용하여, Al막(214)으로부터 SiN막(206)까지를 패터닝하여, Ti막(213), Al막(214) 및 n⁺a-Si막(208)을 a-Si 동작 반도체막(207) 위에서 분할하여 그 양측으로 연장시킴으로써, 드레인 전극과 소스 전극을 TFT 형성 영역에 형성하고, 이것과 동시에, 드레인 전극에 연결되는 드레인 버스 라인을 주변 접속 배선(204a)에 접속하며, 게이트 버스 라인을 드레인 메탈의 패턴으로 주변 접속 배선(204a)에 접속시킨다. 이것에 의해, TFT가 완성된다. 또한, 패터닝 시에는, Al막(214)과 Ti막(213)은 반응성 이온 에칭법을 사용하 여, BCl₃과 Cl₂의 혼합 가스에 의해 에칭한다. 그 평면 상태는 도 58에 나타낸 바와 같이 되고, 유리기판(1) 위에는, 도 60의 (e)와 같이, TFT가 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 또한, 도 58의 중앙 부위에 용량 버스 라인(202)이 형성되어 있다.

다음으로, 에칭 스톱퍼 타입의 TFT의 제조 방법에 대해서 설명한다. 상술한 도 60에서는 채널 에칭 타입의 TFT의 제조 방법을 설명했으나, 도 61에서는 에칭 스톱퍼 타입의 제조 방법을 나타낸다.

먼저, 도 61의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유리기판 위에 Al막(201)을 형성한 후에, Al막(201)을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 동시에 게이트 버스 라인을 동시에 형성한다. 이 경우, Al막(201)의 에칭액으로서는 인산, 아세트산, 질산과 물의 혼합액을 사용한다.

이어서, 도 61의 (b)에 나타낸 바와 같이, CVD법에 의해 SiN 등의 절연막(203)을 전체에 퇴적시키고, 연속하여 스퍼터링법에 의해 ITO막(204)을 50㎚ 정도의 두께로 퇴적시키며, 이것을 패터닝하여 화소 전극과 주변 접속용 배선(204a)을 형성한다. 또한, 화소 전극(204b)에는, 도 59에 나타낸 바와 같이, 도메인 규제용 슬릿(205)을 형성한다. 이 경우, 포토레지스트를 마스크로 사용하는 동시에, 에칭액으로서 염산염화제이철염산수용액, 염산과 질산과 물의 혼합액 등을 사용하여 ITO막(204)을 에칭하고, 불소계 가스를 사용하여 반응성 이온 에칭법에 의해, 절연막(203)을 에칭한다.

이어서, 도 61의 (c)에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 CVD법에 의해, SiN막(206), a-Si 동작 반도체막(207) 및 SiN 채널 절연 보호막(217)을 차례로 퇴적시키고, 이어서, 포토레지스트를 마스크로 하여 SiN 채널 절연 보호막(217)을 반응성 이온 에칭법에 의해 패터닝하여 적어도 게이트 전극 위의 채널로 되는 부분만 잔존시킨다. SiN 채널 절연 보호막(217)을 패터닝할 때에는, 불소계 가스를 이용하여 반응성 이온 에칭법에 의해 에칭한다.

이어서, 도 61의 (d)에 나타낸 바와 같이, a-Si 동작 반도체막(207) 및 게이트 절연막(206)에 화소 전극, 주변 접속용 배선 단자 및 게이트 버스 라인 단자의 콘택트 홀을 형성하는 동시에, 화소 전극 위에 게이트 절연막(유전체막)(206)의 슬릿(210)을 형성한다. 이 경우, 포토레지스트를 마스크로 사용하여, 불소계 가스를 이용한 반응성 이온 에칭법에 의해, 절연막을 에칭한다.

이어서, 도 61의 (e)에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 CVD법에 의해, n⁺a-Si막(208)을 형성하고, 이어서, 스퍼터링법에 의해 Ti막(213)과 Al막(214)을 적층하고 나서, 포토레지스트의 마스크를 이용하여, Al막(214)으로부터 SiN막(206)까지를 패터닝하여, 게이트 전극의 양측으로 연장시킴으로써, 드레인 전극과 소스 전극을 TFT 형성 영역에 형성하고, 이것과 동시에, 드레인 전극에 연결되는 드레인 버스 라인을 주변 접속 배선에 접속하며, 게이트 버스 라인과 주변 접속 배선을 드레인 메탈의 패턴으로 접속시킨다. 이것에 의해, TFT가 완성된다. 또한, 패터닝 시에는, Al막(214)과 Ti막(213)은 반응성 이온 에칭법을 사용하여, BCl₃과 Cl₂의 혼합 가스에 의해 에칭하고, n⁺a-Si막(208)과 a-Si 동작 반도체막(207)은 불소계 가스에 의해 에칭한다. 그 평면 상태는 도 59에 나타낸 바와 같이 되고, 유리기판(1) 위에는, 도 61의 (e)와 같이, TFT가 매트릭스 형상으로 형성되어 있다.

다음으로, 게이트 버스 라인 단자와 드레인 버스 라인 단자의 형성 공정을 각각 도 63 및 도 65에 의거하여 설명한다.

먼저, 도 63의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상술한 바와 같이, 유리기판 위에 Al막(201)을 퇴적시킨 후에, 패터닝하여 게이트 전극과 게이트 버스 라인 및 그 단자를 형성하고, 게이트 버스 라인은 유리기판 위에서, 예를 들어, X방향으로 연장되며, 이것에 연결되는 게이트 버스 라인의 단자는 유리기판의 대향하는 2개의 변을 따라 복수 형성된다.

이어서, 도 63의 (b) 및 도 65의 (a)에 나타낸 바와 같이, 절연막(203)과 ITO막(204)을 성장시켜 화소 전극을 형성하게 되나, 아울러, 게이트 버스 라인과 드레인 버스 라인의 선단을 일체화하는 주변 접속 배선(204a)을 유리기판의 에지를 따라 형성한다. 그리고, 이 마스터 패턴에 의해 절연막(203)을 제거한다.

이어서, 도 63의 (c) 및 도 65의 (b)에 나타낸 바와 같이, 전체에 SiN막(206), a-Si 동작 반도체막(207) 및 n⁺a-Si막(208)을 형성하고, 패터닝에 의해 게이트 전극 및 소스/드레인 전극으로 되는 부분만 잔존시키기 위해, n⁺a-Si막(208) 및 a-Si 동작 반도체막(207)은 게이트 버스 라인과 그 단자의 위로부터 제거된다.

다음으로, 도 63의 (c)에 나타낸 바와 같이, 게이트 버스 라인 측에서는, 게 이트 버스 라인 단자(220) 위에서 게이트 절연막(206)에 화소 전극, 주변 접속용 배선 단자 및 게이트 버스 라인 단자의 콘택트 홀(218, 219)을 형성한다. 한편, 도 65의 (b)에 나타낸 바와 같이, 드레인 버스 라인 측에서는, 드레인 버스 라인 단자(222) 위에서 게이트 절연막(206)에 드레인 단자의 콘택트 홀(221)을 형성한다.

이어서, 도 63의 (d) 및 도 65의 (c)에 나타낸 바와 같이, 전체에 Ti막(213)과 Al막(214)을 형성하고, 이것을 패터닝하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하나, 동시에 드레인 전극과 일체로 되는 드레인 버스 라인을 Y방향으로 연장시키며, 드레인 버스 라인 단자를 주변 접속 배선에 접속시킨다. 동시에, 콘택트 홀(219)을 형성한 게이트 버스 라인 단자(220)와 주변 접속 배선 단자를 동층의 배선에 의해 접속한다. 이 때, 게이트 버스 라인 단자(220)와 드레인 버스 라인 단자(222)는, 이 주변 접속 배선(204a) 자체가 단자로 된다.

이 때의 평면 상태는 도 62 및 도 64에 나타낸 바와 같이 되고, 드레인 버스 라인은 주변 접속 단자에 접속한 상태로 되어 있다. 그 결과, 드레인 전극을 형성하기 위해 Ti막(213)을 형성할 때에는, 그 Ti막(213)은 게이트 버스 라인 및 주변 접속 배선(204a)에 도통한 상태로 되어 있는 동시에, 게이트 버스 라인은 드레인 메탈과 동층의 배선에 의해 주변 접속 배선과 접속되어 있기 때문에, 게이트층과 드레인층은 동일 전위로 되고, 정전 파괴가 미연에 방지된다. 또한, 드레인 전극을 형성하기 이전에는, 정전 파괴가 발생할 우려는 없다. 따라서, 정전기에 의해 게이트 절연막의 파괴가 발생하지 않으며, TFT 형성 공정에서의 게이트와 드레인과 의 단락 문제는 이것에 의해 회피된다. 이상에 의해, 드레인 버스 라인, 게이트 버스 라인과 그들의 인출 단자의 형성 공정이 종료된다.

그런데, 상기한 실시예에 의하면, ITO막(204)에 의해 화소 전극을 형성한 후에, 전지 효과 방지용의 Ti막(213)을 형성하고, 그 후에 Al막(214)을 형성하며, 드레인 전극(211) 및 소스 전극(212)을 형성하기 때문에, ITO 화소 전극이 Al막(201)에 접촉하지 않아, Al막(201)의 패터닝 시에 전지 효과에 의한 부식은 발생하지 않는다. 이 경우의 Al막(201)은 저저항화를 위해 형성하고, 그 아래의 Ti막(213)은 배리어 메탈층 및 전지 효과 방지층으로서 설치한 것이다. 또한, 저저항화 금속막으로서는 그 이외에 Au, Cu, Ag 등이 있으며, 전지 효과 방지 금속막으로서는 Ta, Cr, Mo, W 등이 있다. 또한, 화소 전극으로서는 ITO막 이외에 산화주석 등을 사용할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 저계조 측에서의 응답 속도를 고속으로 한 MVA형 액정 표시 장치를 실현하는 동시에, 제조 공정 수를 증가시키지 않고 효율적으로 이것을 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 드레인 전극과 드레인 버스 라인을 그 성막 시점으로부터 주변 접속 배선 및 게이트 버스 라인을 통하여 게이트 전극과 동일 전위로 하고 있기 때문에, 성막 공정 또는 드라이 에칭 공정에서의 게이트 절연막의 정전 파괴를 미연에 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 모든 형태를 부기로서 정리하여 기재한다.

(부기 1) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표 시 장치로서, 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역이 형성되어 있고, 상기 역치 전압이 조절되어, 원하는 계조 표시 특성으로 제어되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

(부기 2) 고역치 영역이 저역치 영역보다 면적적으로 넓어지는 범위 내에서, 상기 역치 전압이 조절되어 이루어진 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 3) 상기 역치 전압의 조절에 의해, 상기 표시 화소 전체에서의 응답 특성이 평균화되어 이루어진 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 2에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 4) 액정 배향 방위가 상기 저역치 영역을 사이에 끼워 대략 대칭인 방위로 되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 2 또는 3에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 5) 상기 표시 화소 내에 유전체층이 형성되고, 상기 유전체층의 유무에 의해 상기 역치 전압이 상이한 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 4 중의 어느 하나에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 6) 상기 전극의 상기 고역치 영역에 대응하는 부위에 슬릿이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 부기 2 내지 5 중의 어느 하나에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 7) 상기 저역치 영역에 대향하는 측의 상기 기판에 유전체 돌기가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 부기 2 내지 5 중의 어느 하나에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 8) 상기 액정층은 유전율 이방성이 부인 액정으로 이루어지며, 전압의 무인가 시에는 액정 분자가 대략 수직으로 배향하고, 소정 전압의 인가 시에는 액정 분자가 대략 수평으로 배향하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 7 중의 어느 하나에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 9) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정 배향막을 통하여 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서, 상기 액정 배향막에 의한 배향 제어에 의해, 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역이 형성되어 있고, 상기 역치 전압이 조절되어, 원하는 계조 표시 특성으로 제어되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

(부기 10) 상기 역치 전압이 상이한 영역이 동일한 상기 액정 배향막에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 11) 상기 역치 전압이 상이한 영역이 대향 배치된 한쌍의 상기 액정 배향막 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 12) 상기 액정 배향막은, 그 재료의 수직 배향 성분의 함유율이 조정되어 상기 배향 제어되어 이루어진 것을 특징으로 하는 부기 9 내지 11 중의 어느 하나에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 13) 상기 액정층은 유전율 이방성이 부인 액정으로 이루어지며, 전압의 무인가 시에는 액정 분자가 대략 수직으로 배향하고, 소정 전압의 인가 시에는 액정 분자가 대략 수평으로 배향하는 것을 특징으로 하는 부기 9 내지 12 중의 어 느 하나에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 14) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서, 표시 화소가 대향하는 상기 각 전극간 거리가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되는 동시에, 상기 거리의 상위를 보충하는 막 두께의 절연체가 상기 전극 위에 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

(부기 15) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서, 표시 화소가 용량 결합에 의해 정전 용량이 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되어 있고, 구동 전압의 인가 시에, 상기 각 영역에 정전 용량에 따른 전압이 각각 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

(부기 16) 한쪽의 상기 기판 위에, 상기 전극의 유무에 의해 상기 각 영역이 형성되는 동시에, 상기 전극의 하층에 이것과 용량 결합하는 용량 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 15에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 17) 한쪽 상기 기판의 상기 전극의 하층에서의 소정의 상기 영역에 대응하는 부위에, 상기 전극과 용량 결합하는 용량 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 15에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 18) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서, 상기 전극의 소정 부위에 복수의 미세한 투공이 형성되어 있고, 상기 부위에 대응하여 표시 화소가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

(부기 19) 상기 액정층은 유전율 이방성이 부인 액정으로 이루어지며, 전압 의 무인가 시에는 액정 분자가 대략 수직으로 배향하고, 소정 전압의 인가 시에는 액정 분자가 대략 수평으로 배향하는 것을 특징으로 하는 부기 15 내지 18 중의 어느 하나에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 20) 상기 소정 전압보다 작은 전압을 인가했을 때에, 상기 액정 분자의 배향이 경사지는 방향이 상기 각 표시 화소 내에서 복수의 방향으로 되도록 상기 액정 분자를 규제하는 도메인 규제수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 부기 19에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 21) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서, 표시 화소 내에서, 적어도 한쪽의 상기 기판 위에 상기 전극의 일부를 노출시키는 절연 구조물이 설치되고, 상기 절연 구조물에 의해 상기 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역이 형성되어 있으며, 상기 역치 전압이 조절되어, 원하는 계조 표시 특성으로 제어되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

(부기 22) 상기 전극에는, 동일 방위로 연장되는 복수의 선형 전극 패턴으로 이루어진 전극 패턴 그룹이 형성되고, 인접하는 상기 전극 패턴 그룹끼리에서는 상기 선형 전극 패턴이 연장되는 방위가 상이한 동시에, 상기 전극 패턴 그룹이 형성된 상기 전극, 및 상기 전극 패턴 그룹과 대향하는 상기 기판의 상기 전극의 적어도 한쪽을 덮도록 상기 절연 구조물이 부분적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 21에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 23) 상기 절연 구조물은, 상기 전극 패턴 그룹을 구성하는 상기 선형 전극 패턴과 연장되는 방위가 다른 구조물의 제외부를 갖고 있으며, 상기 제외 패 턴으로부터 상기 전극의 일부가 노출되는 것을 특징으로 하는 부기 22에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 24) 상기 액정층은 유전율 이방성이 부인 액정으로 이루어지며, 전압의 무인가 시에는 액정 분자가 대략 수직으로 배향하고, 소정 전압의 인가 시에는 액정 분자가 상기 전극 패턴 그룹을 구성하는 상기 선형 전극 패턴이 연장되는 방위로 경사지는 것을 특징으로 하는 부기 22 또는 23에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 25) 상기 전극에는 적어도 1개의 선형 전극 패턴이 형성되어 있고, 상기 선형 전극 패턴이 형성된 상기 전극, 및 상기 선형 전극과 대향하는 상기 기판의 상기 전극의 적어도 한쪽을 덮도록 상기 절연 구조물이 부분적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 23에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 26) 상기 액정층은 유전율 이방성이 부인 액정으로 이루어지며, 전압의 무인가 시에는 액정 분자가 대략 수직으로 배향하고, 소정 전압의 인가 시에는 액정 분자가 상기 선형 전극 패턴이 연장되는 방위로 경사지는 것을 특징으로 하는 부기 25에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 27) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서, 한쪽의 상기 기판의 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역이 형성되고, 상기 역치 전압의 조절에 의해 원하는 계조 표시 특성으로 제어되는 동시에, 다른쪽의 상기 기판에 밴드 형상의 제방 형상 돌기가 복수 형성되어 있으며, 상기 제방 형상 돌기는, 그 폭 및 높이의 적어도 한쪽이 장소에 따라 상이한 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

(부기 28) 상기 제방 형상 돌기는, 그 폭 및 높이가 서서히 변화하는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 27에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 29) 상기 제방 형상 돌기는, 그 일부가 분단되어 공극부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 27 또는 28에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 30) 상기 제방 형상 돌기는, 그 폭 및 높이의 적어도 한쪽이 주기적으로 변화하는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 27에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 31) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역을 형성하고, 상기 역치 전압을 조절하여, 원하는 계조 표시 특성으로 제어하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 32) 자외선을 부분적으로 액정 배향막의 표면에 조사하고, 상기 역치 전압이 상이한 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 부기 31에 기재된 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 33) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정 배향막을 통하여 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 액정 배향막을 배향 제어함으로써, 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역을 형성하고, 상기 역치 전압을 조절하여, 원하는 계조 표시 특성으로 제어하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 34) 상기 액정 배향막에 전자파를 조사하고, 상기 액정 배향막을 배향 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 33에 기재된 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 35) 상기 전자파를 조사 에너지의 양, 파장, 및 강도의 적어도 1종을 조절하여 조사하는 것을 특징으로 하는 부기 34에 기재된 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 36) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 표시 화소를 대향하는 상기 각 전극간 거리가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할하는 동시에, 상기 거리의 상위를 보충하는 막 두께의 절연체를 상기 전극 위에 설치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 37) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 전극의 소정 부위에 미세한 슬릿을 형성하고, 상기 부위에 대응하여 표시 화소를 상이한 2개 이상의 영역으로 분할하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 38) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 표시 화소 내에서, 적어도 한쪽의 상기 기판 위에 상기 전극의 일부를 노출시키는 절연 구조물을 설치하고, 상기 절연 구조물에 의해 상기 표시 화소 내에 역치 전압이 상이한 영역을 형성하며, 상기 역치 전압을 조절하여, 원하는 계조 표시 특성으로 제어하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 39) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 한쪽의 상기 기판의 표시 화소 내에 역치 전압이 상이 한 영역을 형성하고, 상기 역치 전압의 조절에 의해 원하는 계조 표시 특성으로 제어하는 동시에, 다른쪽의 상기 기판에 폭 및 높이의 적어도 한쪽이 장소에 따라 상이한 형상으로 밴드 형상의 제방 형상 돌기를 복수 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 40) 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서, 표시 화소가 대향하는 상기 각 전극간 거리가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되도록 한쪽의 상기 기판 위에 부분적으로 절연부재가 설치되어, 원하는 계조 표시 특성으로 제어되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

(부기 41) 다른쪽의 상기 기판 위의 상기 전극에 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 40에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 42) 상기 절연부재의 일 단부에 제방 형상 돌기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 40 또는 41에 기재된 액정 표시 장치.

(부기 43) 제 1 전극 및 박막트랜지스터가 형성되어 이루어진 제 1 기판과, 제 2 전극이 형성되어 이루어진 제 2 기판이 액정 배향막을 통하여 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 제 1 기판 위에 절연막을 통하여 투명 도전막을 형성하고, 상기 투명 도전막을 가공하여, 상기 제 1 전극과 함께 주변 접속 배선을 형성하며, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 버스 라인과 드레인 버스 라인을 상기 주변 접속 배선에 의해 접속하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 44) 제 1 전극 및 박막트랜지스터가 형성되어 이루어진 제 1 기판과, 제 2 전극이 형성되어 이루어진 제 2 기판이 액정 배향막을 통하여 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 절연막을 형성할 때에, 동일 재료를 사용하여 상기 게이트 절연막과 함께 상기 제 1 전극 위에 원하는 계조 표시 특성으로 제어하기 위한 소정 형상의 절연부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 45) 제 1 전극 및 박막트랜지스터가 형성되어 이루어진 제 1 기판과, 제 2 전극이 형성되어 이루어진 제 2 기판이 액정 배향막을 통하여 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 제 1 기판 위에 절연막을 통하여 투명 도전막을 형성하고, 상기 투명 도전막을 가공하여, 상기 제 1 전극과 함께 주변 접속 배선을 형성하며, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 버스 라인과 드레인 버스 라인을 상기 주변 접속 배선에 의해 접속하는 동시에, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 절연막을 형성할 때에, 동일 재료를 사용하여 상기 게이트 절연막과 함께 상기 제 1 전극 위에 원하는 계조 표시 특성으로 제어하기 위한 소정 형상의 절연부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

(부기 46) 상기 게이트 절연막은 SiN, SiO, SiON, 산화 Al, 질화 Al, 노볼락 수지, 아크릴 수지, 및 폴리이미드 수지에서 선택된 적어도 일종이며, 단층 또는 다층으로 형성되어 이루어진 것인 것을 특징으로 하는 부기 44 또는 45에 기재된 액정 표시 장치의 제조 방법.

도 1은 본 발명의 액정 표시 장치의 개략적인 주요 구성을 나타내는 단면도.

도 2는 제 1 실시형태의 원리를 설명하기 위한 투과율과 응답 시간과의 관계를 나타내는 특성도.

도 3은 계조 바를 나타내는 모식도.

도 4는 제 1 실시형태에서의 실시예 1의 액정 표시 장치에서의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 5는 실시예 1의 구조에서의 액정 배향 상태를 나타내는 현미경 사진.

도 6은 부분 응답의 효과와 유전체막 두께의 의존성을 조사한 결과를 나타내는 특성도.

도 7은 3.0V 인가 시에서의 유전체막 두께와 부분 응답과의 관계를 나타내는 현미경 사진.

도 8은 제 1 실시형태에서의 실시예 2의 액정 표시 장치에서의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 9는 실시예 2의 구조에서의 액정 배향 상태를 나타내는 현미경 사진.

도 10은 제 1 실시형태에서의 실시예 3의 액정 표시 장치에서의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 11은 실시예 3의 구조에서의 액정 배향 상태를 나타내는 현미경 사진.

도 12는 실시예 1과 2의 응답 속도를 비교한 특성도.

도 13은 실시예 1과 3의 응답 속도를 비교한 특성도.

도 14는 실시예 1과 3의 구조에서 비유전체 영역의 폭을 5㎛ 정도로 통일하고, 횡축을 계조 대신에 전압으로 한 특성도(T-V 특성도).

도 15는 실시예 1과 3의 구조에서 전압과 응답 시간과의 관계를 나타내는 특성도.

도 16은 제 1 실시형태에서의 실시예 4의 액정 표시 장치에서의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 17은 평행 광원과 비평행 광원의 2종류의 자외선 광원을 이용하고, 조사 에너지를 변화시켜 전압과 투과율과의 관계를 조사한 결과를 나타내는 특성도.

도 18은 자외선 광원의 조사량을 변화시켜, 전압과 투과율과의 관계 및 투과율과 응답 시간과의 관계를 조사한 결과를 나타내는 특성도.

도 19는 저계조의 응답 특성을 나타내는 특성도.

도 20은 제 1 실시형태에서의 실시예 7의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 21은 제 1 실시형태에서의 실시예 8의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 22는 제 1 실시형태에서의 실시예 9의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 23은 제 1 실시형태에서의 실시예 9의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 24는 제 1 실시형태에서의 실시예 10의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나 타내는 개략도.

도 25는 제 1 실시형태에서의 실시예 11의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 26은 제 1 실시형태에서의 실시예 12의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 27은 제 1 실시형태에서의 실시예 13의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 28은 제 1 실시형태에서의 실시예 13의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 29는 제 1 실시형태에서의 실시예 13의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 30은 제 1 실시형태에서의 실시예 13의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 31은 제 1 실시형태에서의 실시예 14의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 32는 제 1 실시형태에서의 실시예 15의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 33은 제 1 실시형태에서의 실시예 15의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 34는 제 1 실시형태에서의 실시예 15의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타 내는 개략도.

도 35는 제 1 실시형태에서의 실시예 15의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 36은 제 1 실시형태에서의 실시예 15의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 37은 제 1 실시형태에서의 실시예 15의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 38은 제 1 실시형태에서의 실시예 15의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 39는 제 1 실시형태에서의 실시예 16의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 40은 제 1 실시형태에서의 실시예 16의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 41은 제 1 실시형태에서의 실시예 16의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 42는 제 1 실시형태에서의 실시예 16의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 43은 제 1 실시형태에서의 실시예 17의 액정 표시 장치의 주요 구성을 나타내는 개략도.

도 44는 제 1 실시형태에서의 실시예 17의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타 내는 개략도.

도 45는 제 1 실시형태에서의 실시예 17의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 46은 제 1 실시형태에서의 실시예 17의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

도 47은 제 2 실시형태에서의 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.

도 48은 제 2 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 1 예를 나타내는 개략 구성도.

도 49는 제 2 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 2 예를 나타내는 개략 구성도.

도 50은 제 2 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 3 예를 나타내는 개략 구성도.

도 51은 제 2 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 2 예와 제 3 예를 병합했을 때의 개략 구성도.

도 52는 제 2 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 4 예를 나타내는 개략 구성도.

도 53은 제 2 실시형태에서의 제방 형상 돌기의 제 5 예를 나타내는 개략 구성도.

도 54는 제 3 실시형태에서의 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 개략 단면도.

도 55는 제 3 실시형태에서의 실시예 1의 액정 표시 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 56은 제 3 실시형태에서의 실시예 2의 액정 표시 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 57은 제 3 실시형태에서의 실시예 3의 액정 표시 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 58은 제 4 실시형태에서의 액정 표시 장치를 나타내는 개략 평면도.

도 59는 제 4 실시형태에서의 액정 표시 장치를 나타내는 개략 평면도.

도 60은 제 4 실시형태에서의 채널 에칭 타입 TFT의 제조 방법을 나타내는 개략 단면도.

도 61은 제 4 실시형태에서의 에칭 스톱퍼 타입 TFT의 제조 방법을 나타내는 개략 단면도.

도 62는 제 4 실시형태에서의 게이트 버스 라인 단자 근방을 나타내는 개략 평면도.

도 63은 게이트 버스 라인 단자의 형성 공정을 나타내는 개략 단면도.

도 64는 제 4 실시형태에서의 드레인 버스 라인 단자 근방을 나타내는 개략 평면도.

도 65는 드레인 버스 라인 단자의 형성 공정을 나타내는 개략 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 투명 유리기판

3, 105 : 액정층

4, 34 : 절연층

5 : ITO 화소 전극

6a, 6b : 액정 배향막

7 : 컬러 필터

8 : ITO 공통 전극

9, 10 : 편광자

11 : 데이터 버스 라인

21, 82 : 미세 전극 패턴

22, 33, 44, 52 : 유전체층

23, 31 : 고역치 영역

24, 32 : 저역치 영역

25, 37, 38 : 밴드 형상

26, 35, 36, 91∼96 : 제방 형상 돌기

41, 42, 76, 77 : 영역

43, 53 : 구동 전극

45, 54 : 분할 전극

51 : 용량 결합 전극

61 : 투공(透孔)

71 : 미세 전극 패턴

72, 82, 83 : 절연 구조물

73, 102a : 슬릿

74 : 슬릿 그룹

75 : 개구

81 : 격자 형상 슬릿

95a : 결각(缺刻)

101 : TFT 기판

102 : 화소 전극

103 : CF 기판

104 : ITO 투명 전극

106: 절연부재

111 : 제방 형상 돌기

112 : 유전체막

201 : Al막

204 : ITO막

204a : 주변 접속용 배선

204b : 화소 전극

205 : 도메인 규제용 슬릿

209, 218, 129, 221 : 콘택트 홀

220 : 게이트 버스 라인 단자

222 : 드레인 버스 라인 단자

Claims (6)

1. 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서,

   상기 전극은 균일한 두께로 형성되어 있고,

   표시 화소가 대향하는 상기 각 전극간 거리가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되도록, 상기 전극 위에 절연체가 설치되며,

   상기 절연체는 상기 각 전극간 거리가 상이한 2개 이상의 영역 중 어느 하나의 영역에 대응하여 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서,

   표시 화소가 용량 결합에 의해 정전 용량이 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되어 있고,

   상기 전극의 각 영역 위에 각각 제방 형상 돌기가 설치되어 있으며,

   구동 전압의 인가 시에, 상기 각 영역에 정전 용량에 따른 전압이 각각 인가되고,

   한쪽의 상기 기판 위에, 상기 전극의 유무에 의해 상기 각 영역이 형성되는 동시에, 상기 전극의 하층에 이것과 용량 결합하는 용량 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,

   한쪽 상기 기판의 상기 전극의 하층에서의 소정의 상기 영역에 대응하는 부위에, 상기 용량 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 액정층을 끼워 이루어진 액정 표시 장치로서,

   상기 전극의 소정 부위에 복수의 미세한 투공이 밀집(密集) 형성되어 있고, 상기 부위에 대응하여 표시 화소가 상이한 2개 이상의 영역으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 삭제

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