KR100268556B1

KR100268556B1 - 액정 표시 장치 및 전자 기기

Info

Publication number: KR100268556B1
Application number: KR1019970074818A
Authority: KR
Inventors: 아키라 아베; 신현호
Original assignee: 아키라 아베; 가부시키가이샤 프론테크
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2000-10-16
Also published as: JPH10197888A; JP3813280B2; KR19980070240A; US5870158A

Abstract

본 발명의 목적은, 필요에 응하여 시야각이 넓은 상태와 좁은 상태를 자유롭게 전환할 수 있는 액정 표시 장치와 전자 기기를 제공하는데 있다.

본 발명은, 한 쌍의 기판 11, 12를 대향 배설하고 기판 사이에 액정 13을 주입하고, 상기 일방의 기판의 대향면 위에 커먼 전극 18, 배양막 27을 설치하고, 상기 타방의 기판의 대향면 위에 액정의 표시 영역을 덮도록 다수의 화소 전극 20을설치하고, 상기 화소 전극과 전기적으로 절연시켜 액정의 비표시 영역에 상기 다수의 화소 전극의 각각의 둘레에 도전성의 블랙 매트릭스 22를 상기 타방의 기판 위에 설치하고, 상기 화소 전극과 블랙 매트릭스 위에 배향막을 설치하고, 상기 블랙 매트릭스에 인가 하였을 때 상기 다수의 화소 전극의 각각에 대응하여 형성되는 화소 영역을 2개로 나누고, 상기 블랙 매트릭스에 인가하지 않을 때에 상기 화소 전극에 대응하여 형성되는 화소 영역을 1개로 하는 전환 수단을 설치하여 이루어진다.

Description

액정 표시 장치 및 전자 기기

본 발명은, 시야각을 넓게 할 것인가 좁게 할 것인가를 선택할 수 있는 액정 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.

도 16은, 액정 표시 장치의 한 구조 예를 나타내는 것으로, 이 예의 액정 표시 장치 H는, 대향하는 한 쌍의 기판 1, 2 사이에 TN모드의 액정 3이 배설되고, 기판 1, 2의 외측에 편광판 4, 5가 배치되어 구성되어 있다. 그리고, 상기 액정 표시장치 H가 박막 트랜지스터 방식의 것에 대해서는, 한쪽의 기판 1에 있어서 매트릭스 모양으로 소스 배선 6과 게이트 배선 7이 설치되고, 소스 배선 6과 게이트 배선 7이 교차하는 영역에 스위치 소자로써의 박막 트랜지스터 8과 화소 전극 9가 설치되는 것과 함께, 타방의 기판 2에 컬러 필터 10과 공통 전극 11이 설치되고, 각 영역의 화소 전극 9와 그것에 대향하는 공통 전극 10과의 사이에 전위 차를 주어 양 전극 사이에 액정 3에 소망의 전계를 인가하는 것으로 액정 3의 배향 제어를 할 수 있도록 구성되어 있다.

또, 이러한 종류의 액정 표시 장치 H에 있어서는, 전계의 무인가시에 액정 분자의 배향 제어를 행하기 위하여, 한쪽 기판 1의 액정측에 도시하지 않은 배향막이, 타방 기판 2의 액정측에 도시하지 않은 배향막이 각각 설치되고, 도 16에 있어서 아래 기판 1측의 배향막이 도 17의 화살표 B로 나타내는 방향으로 러빙 처리되고, 도 16에 있어서 위의 기판 2측의 배향막이 도 17의 화살표 A로 나타내는 방향으로 러빙처리되어 있다.

따라서, 도 16에 나타낸 구조의 액정 표시 장치 H는, 액정 3에 대하여 전계를 인가하지 않는 상태에 있어서는 상하의 기판 사이에서 기판 1,2에 평행하게 호모지니어스 배향한 액정 분자가 90° 트위스트를 일으키고, 액정 3에 대하여 전계를 인가한 상태에 있어서는 액정 분자가 전계의 방향을 따라 기판 사이에서 기립하여 배향하므로, 아래 기판 1의 하방으로부터의 백라이트의 광을 통과 또는 차폐의 여부를 전환하는 것으로 명상태와 암상태를 전환할 수 있다.

그러나, 근래, 이러한 종류의 TN모드의 액정 표시 소자에 있어서는, 그 시야각 의존성이 문제가 되고 있다. 도 18은, TN모드의 액정 표시 장치의 일반적인 시야각 의존성을 나타내는 것으로, 도 18의 사선 부분이 컨트래스트(CR) 10이상의 범위를 나타내고 있다. 도 18에 의하면, TN모드의 액정 표시 소자는, 좌우 방향으로부터의 시인성은 어느 정도 양호하지만, 상하 방향, 특히 상방향으로부터의 시인성이 나쁜 것이 명확하다.

이같은 배경으로부터 최근에는, 액정의 시야각을 넓히기 위한 여러 가지의 구조가 제안되어 있다.

종래, 이러한 종류의 액정 표시 소자의 시야각을 넓게 하는 기술로써, 화소 단위의 배향 분할화 구조가 알려져 있다. 이 배향 분할화 구조라는 것은, 각각의 화소 영역에 있어서, 전압을 인가하였을 때에 액정 분자가 기립하는 방향이 다른 도매인(영역)을 갖게 한 구조를 나타내고, 이러한 종류의 구조는, 통상, 화소를 2분할하고, 각각 다른 배향 처리를 행한 구조로 되어 있다. 이 배향 분할화 구조에 의해, TN 모드의 액정 표시 장치에 있어서 문제가 되었던, 상하 방향에서의 급격하고 동시에 비대칭한 컨트래스트의 변화가 완화되어 대칭화되고, 중간조에 있어서 계조의 반전이 생기지 않는 영역이 확대하는 효과를 얻을 수 있고, 이것에 의해, 광시야각의 액정 표시 장치가 제안될 가능성이 생기게 되었다. 본 발명은 이같은 배경을 근거로 하여 이루어진 것이다.

또, 본 발명자들은, 액정 표시 장치의 용도에 따라서는, 액정 표시 장치의 시야각을 좁게 하는 쪽이 바람직한 경우와, 액정 표시 장치의 시야각을 넓게 하는 쪽이 바람직한 경우의 양방이 있는 것에 착안하여, 본 발명에 도달하였다.

본 발명의 목적은, 상기 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 필요에 응하여 시야각이 넓은 상태와 좁은 상태를 자유로 전환할 수 있는 액정 표시 장치 및 그것을 구비한 전자 기기를 제공하는데 있다.

본 발명에 관한 액정 표시 장치는, 한 쌍의 기판을 대향 배설하여 이들 기판 사이에 액정을 설치하고, 상기 일방의 기판의 대향면 위에 커먼 전극 및 배향막을 순차 설치하고, 상기 타방 기판의 대향면 위에 액정의 표시 영역을 덮도록 다수의화소 전극을 설치하는 것과 함께, 상기 화소 전극과 전기적으로 절연시켜 액정의 비표시 영역에 상기 다수의 화소 전극의 각각의 둘레에 도전성의 블랙 매트릭스를 상기 타방의 기판 위에 설치하고, 더욱이 상기 화소 전극과 블랙 매트릭스 위에 배향막을 설치하고, 상기 블랙 매트릭스에 인가하였을 때 상기 다수의 화소 전극의 각각에 대응하여 형성되는 화소 영역을 2개로 나누고, 상기 블랙 매트릭스에 인가하지 않을 때에 상기 화소 전극에 대응하여 형성되는 화소 영역을 1개로 하는 전환 수단을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

전환 수단을 설치하고, 이 전환 수단에 의해 각 화소 영역을 1개의 도매인으로 하든지, 2개의 도매인으로 나누든지를 전환할 수 있고, 화소 영역을 1개의 도매인으로 하는 것으로 시야각이 좁은 상태로 사용할 수 있고, 화소 영역을 2개의 도매인으로 나누는 것으로 시야각이 넓은 상태로 사용할 수 있다. 따라서, 전환 수단에 의해 저시야각 상태와 광시야각 상태를 임의로 전환하여, 사용 목적에 맞는 시야각 상태를 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 표시 상태를 주위의 넓은 범위로 보려고 할 경우는, 전환 수단에 의해 광시야각 상태를 선택하고, 표시 상태를 주위에 비밀로 할 목적으로 사용할 경우는, 저시야각 상태를 선택하는 것이 바람직하다. 여기서 도매인은, 그 영역에 있어서 액정 분자가 같은 배향 규칙을 가지고 배향하는 영역을 나타낸다.

상술한 구조의 구체적인 것으로써, 블랙 매트릭스와 커먼 전극과를 상기 전환 수단을 개재하여 전기적으로 접속하여 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 또, 블랙 매트릭스와 커먼 전극과를 동전위로 인가 자재로 하여 이루어지는 구성으로 할 수도 있다.

블랙 매트릭스와 커먼 전극을 전기적으로 접속하여 양자를 동전위로 하는 것에 의해, 각 화소를 확실히 2개의 도매인으로 분할 할 수 있고, 이것에 의해, 상하 방향에서의 급격하고 동시에 비대칭한 컨트래스트의 변화가 완화되어 대칭화하고,중간조에 있어서 계조의 반전이 생기지 않는 영역이 확대하는 효과를 얻을 수 있다.

또, 상기 액정을 TN모드의 액정으로 하고, 상기 타방의 기판에 설치된 배향막의 러빙 방향과, 상기 일방의 기판에 설치된 배향막의 러빙 방향과를 90°트위스트 상태로 하는 것과 함께, 상기 일방의 기판의 배향막의 러빙 방향을 상기 일방의 기판측으로부터 보아 타방 기판의 러빙 방향으로부터 오른쪽 둘레에 90° 트위스트 방향을 향하도록 규정하여 이루어지는 구성을 채용함으로써, 확실하게 화소 영역을 2분할화 하여 상하 방향에서의 급격하고 동시에 비대칭한 컨트래스트의 변화를 완화하여 대칭화하고, 중간조에 있어서 계조의 반전이 생기지 않는 영역을 확대하는 효과를 확실히 얻을 수 있다.

다음으로 본 발명에 관한 전자 기기는, 한 쌍의 기판을 대향 배설하여 이들 기판 사이에 액정을 설치하고, 상기 일방의 기판의 대향면 위에 커먼 전극 및 배향막을 순차 설치하고, 상기 타방 기판의 대향면 위에 액정의 표시 영역을 덮도록 다수의 화소 전극을 설치하는 것과 함께, 상기 화소 전극과 전기적으로 절연시켜 액정의 비표시 영역에 상기 다수의 화소 전극의 각각의 둘레에 도전성의 블랙 매트릭스를 상기 타방의 기판 위에 설치하고, 더욱이 상기 화소 전극과 블랙 매트릭스 위에 배향막을 설치하고, 상기 블랙 매트릭스에 인가하였을 때 상기 다수의 화소 전극의 각각에 대응하여 형성되는 화소 영역을 2개로 나누고, 상기 블랙 매트릭스에 인가하지 않을 때 상기 화소 전극에 대응하여 형성되는 화소 영역을 1개로 하는 전환 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

전환 수단을 설치하고, 이 전환 수단에 의해 각 화소 영역을 1개의 도매인으로 하든지, 2개의 도매인으로 나누든지를 전환할 수 있고, 화소 영역을 1개의 도매인으로 함으로써 시야각이 좁은 상태로 사용할 수 있고, 화소 영역을 2개로 도매인으로 함으로써 시야각이 넓은 상태로 사용할 수 있다. 따라서, 전환 수단에 의해 저시야각 상태와 광시야각 상태를 임의로 전환하여, 사용 목적에 맞는 시야각 상태를 선택하여 사용할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 예를 들어, 표시상태를 주위의 넓은 범위로 보려고 할 경우는, 전환 수단에 의해 광시야각 상태를 선택하고, 표시 상태를 주위에 비밀로 할 목적으로 사용할 경우는, 전환 수단에 의해 저시야각 상태를 선택하는 것이 바람직하다.

상술한 구조의 구체적인 것으로써, 블랙 매트릭스와 커먼 전극과를 상기 전환 수단을 개재하여 전기적으로 접속하여 이루어지는 구성으로 할 수 있고, 블랙 매트릭스와 커먼 전극과를 동전위로 인가 자재로 하여 이루어지는 구성으로 할 수 있다.

블랙 매트릭스와 커먼 전극을 전기적으로 접속하여 양자를 동전위로 하는 것에 의해, 각 화소를 확실하게 2개의 도매인으로 분할 할 수 있고, 이것에 의해, 상하 방향에서의 급격하고 동시에 비대칭한 컨트래스트의 변화를 완화하여 대칭화하고, 중간조에 있어서 계조의 반전이 생기지 않는 영역을 확대하는 효과를 얻을 수 있고, 광시야각 상태를 얻을 수 있다.

또, 상기 액정을 TN모드의 액정으로 하고, 상기 타방의 기판에 설치된 배양막의 러빙 방향과, 상기 일방의 기판에 설치된 배향막의 러빙 방향과를 90°트위스트 상태로 하는 것과 함께, 상기 일방의 기판의 배향막의 러빙 방향을 상기 일방의 기판측으로부터 보아 타방 기판의 러빙 방향으로부터 오른쪽 둘레에 90°트위스트 방향으로 향하도록 규정하여 이루어지는 구성을 채용함으로써, 확실하게 화소 영역을 2분할화 하여 상하 방향에서의 급격하고 동시에 비대칭한 컨트래스트의 변화를 완화하여 대칭화하고, 중간조에 있어서 계조의 반전이 생기지 않는 영역을 확대하는 효과를 확실히 얻을 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다.

제1도는 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 한 실시 형태의 일부를 단면으로 한 분해 사시도이다.

제2도는 제1도에 나타낸 액정 표시 장치의 소스 드레인 배선과 박막 트랜지스터 및 화소 전극의 배치 구성을 나타내는 평면도이다.

제3도는 제2도에 나타낸 액정 표시 장치의 일부 단면도이다.

제4도는 제2도에 나타낸 액정 표시 장치의 러빙 처리 방향의 제1예를 나타낸 평면도이다.

제5a도는 제2도에 나타낸 액정 표시 장치의 러빙 처리 방향의 제2예를 나타낸 평면도이고,

제5b도는 동 액정 표시 장치의 러빙 처리 방향의 제3예를 나타내는 평면도이고,

제5c도는 동 액정 표시 장치의 러빙 처리 방향의 제4예를 나타내는 평면도이다.

제6a도는 제2도에 나타낸 액정 표시 장치의 러빙 처리 방향의 제5예를 나타내는 평면도이고,

제6b도는 동 액정 표시 장치의 러빙 처리 방향의 제6예를 나타내는 평면도이고,

제6c도는 동 액정 표시 장치의 러빙 처리 방향의 제7예를 나타내는 평면도이고,

제6d도는 동 액정 표시 장치의 러빙 처리 방향의 제8예를 나타내는 평면도이다.

제7도는 본 발명에 관한 액정 표시 장치를 구비한 전자 기기의 한 구조 예를 나타내는 사시도이다.

제8도는 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 화소 전극 위에 형성된 2도매인 영역을 구분하는 디스크리미네이션 라인을 나타내는 평면도이다.

제9도는 액정 표시 장치의 시야각을 평가할 때에 사용하는 극좌표의 설명도이다.

제10도는 일반적인 노멀리 화이트형의 액정 표시 장치의 인가 전압과 투과율의 관계를 나타내는 도이다.

제11도는 동 액정 표시 장치에 있어서 계조 전압 레벨과 규격화 계조 레벨을 나타내는 도이다.

제12도는 블랙 매트릭스를 플로팅 상태, 커먼 전극을 접지 상태로 한 경우에, 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 표시 상태를 Iso-REC법에 의해 극좌표시한 도이다.

제13도는 블랙 매트릭스와 커먼 전극을 접지 상태로 한 경우에, 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 표시 상태를 Iso-REC법에 의해 극좌표시한 도이다.

제14도는 블랙 매트릭스와 커먼 전극을 접지 상태로 한 경우에, 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 등 컨트래스트 곡선을 나타내는 도이다.

제15도는 블랙 매트릭스를 플로팅 상태로 한 액정 표시 장치의 등 컨트래스트 곡선을 나타내는 도이다.

제16도는 종래의 TN모드의 액정 표시 장치의 한 예를 나타내는 분해 사시도이다.

제17도는 종래의 액정 표시 장치의 러빙 방향을 나타내는 도이다.

제18도는 종래 액정 표시 장치의 등 컨트래스트 곡선을 나타내는 도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

E : 액정 표시 장치 11,12 : 기판

13 : 액정 18 : 커먼 전극

20 : 화소 전극 21 : 박막 트랜지스터

26,27 : 배향막 22 : 블랙 매트릭스

30 : 스위치(전환 수단) K : 전자 기기

42 : 스위치(전환 수단)

이하, 본 발명의 한 실시 형태에 관하여 설명한다.

도 1~도 4는, 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 한 실시 형태를 설명하기 위한 것으로, 도 1은 본 실시 형태의 부분 단면 구조를 나타내는 사시도, 도 2는 동실시 형태의 박막 트랜지스터 부분과 화소 전극 부분의 배치 구조를 나타내는 평면도, 도 3은 동실시 형태의 요부 단면도, 도 4는 동실시 형태의 배향막의 러빙 방향을 나타내는 도이다.

도 1~도 3에 나타내는 구성의 액정 표시 장치 E에 있어서는, 소정의 셀 갭을 두고 상하에 대향 배설된 한 쌍의 투명 기판 11, 12 사이에 TN모드의 액정 13이 봉입되고, 위의 기판 11의 상측에 편광판 15가, 기판 12의 하측에 편광판 16이 각각배설되고, 위의 기판 11의 액정 13측에 컬러 필터 17과 공통 전극으로 된 커먼 전극 18이 적층되어 있다. 또, 아래 기판 12의 액정 13측에는, 소스 배선 14와 게이트 배선 19가 매트릭스 모양으로 배설되고, 소스 배선과 게이트 배선으로 둘러싸인 영역마다에 ITO 등의 투명 도전 재료로 된 화소 전극 20이 설치되고, 각 화소 전극 20에 각각 소스 배선 14 및 게이트 배선 19에 접속하는 스위치 소자로써의 박막 트랜지스터 21이 접속되어 구성되어 있다.

도 1에 나타내는 구성에 있어서는, 액정 표시 장치 E에 설치되는 다수의 화소중, 3개의 화소 영역만이 나타내어져 있고, 그 외의 부분은 생략되어 있지만, 화소 전극 20은 액정 표시 장치 E의 1개의 화소 마다에 설치되고, 1개의 화소 마다에 R(빨강), G(초록), B(파랑)의 3원색 중, 임의의 한색의 필터가 배치되어 컬러 필터 17이 구성되어 있다.

다음으로, 기판 12의 상면측에 있어서, 각 화소 전극 20의 주위 부분에는, 소스 배선 부분과 게이트 배선 부분과 박막 트랜지스터 부분과 같이 액정의 표시에 기여하지 않는 비표시 영역을 감추기 위한 블랙 매트릭스 22가 배설되어 있다. 이블랙 매트릭스 22는, Cr, Mo 등의 차광성의 도전성의 금속 막으로 되고, 이 금속 막에 화소 전극 20의 윤곽 형상보다도 약간 작은 형상의 투공 29가, 복수, 같은 간격으로 형성되어 이루어지고, 각 투공 29의 위치를 화소 전극 20에 위치를 맞추어 도 3에 나타내는 것과 같이 기판 12위에 형성되고, 이 블랙 매트릭스 22위에 도 3에 나타내는 것과 같이 절연막 25를 개재하여 화소 전극 20이 설치되어 있다. 또, 화소 전극 20에 위치를 맞추어 형성된 복수의 투공 29의 윤곽은 도 2에 쇄선으로 나타내어진 형상으로 되고, 이들의 쇄선으로 둘러싸여지는 영역의 내측이 광을 투과할 수 있는 표시 영역으로, 쇄선으로 둘러싸여지는 주위측의 부분(소스 배선 14와 게이트 배선 19와 박막 트랜지스터 부분 및 그 주위 부분)이 광을 투과하지 않는 비표시 영역으로 된다.

그리고, 아래 기판 12의 화소 전극 20위에는 액정 13에 접하도록 배향막 26이 형성되는 것과 함께, 위의 기판 11의 전극층 17의 액정측에도 배향막 27이 형성되어 있고, 아래 기판 12의 배향막 26의 러빙 방향이 도 4의 화살표 B방향으로, 위의 기판 11의 배향막 27의 러빙 방향이 도 4의 화살표 A'방향으로 각각 향해져 있다. 상기 화살표 B방향은, 액정 표시 장치 E의 사용자가, 도 4에 나타내는 것과 같이 기판 11, 12를 정면에서 본 경우의 시야 방향으로써, 오른쪽 하측 방향에, 화살표 A' 방향은 같은 시야 방향으로써, 왼쪽 하측 방향에 상당한다.

다음으로, 이 실시 형태에 있어서 블랙 매트릭스 22와 커먼 전극 18이, 스위치(전환 수단) 30이 구성된 접속선 31에 의해 접속되어져 있고, 스위치 30의 온, 오프에 의해 블랙 매트릭스 22와 커먼 전극 18을 접속하든지, 양자를 분리하든지를 전환할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 도 1과 도 3에서는 블랙 매트릭스 22와 커먼 전극 18의 일부분에 각각 접속선 31을 접속 한 것처럼 간략화 하여 도시하였지만, 실제의 액정 표시 장치에 있어서, 기판 11, 12는 그 주위가 실제로 둘러싸여져 액정 13이 봉입되는 구조이므로, 블랙 매트릭스 22의 한 끝부와 커먼 전극 18의 한 끝부를 기판 11, 12의 실부분의 주위까지 인출하고, 이들의 인출 부분을 접속선 31로 접속하는 것이 되지만, 도 1과 도 3에서는 간략화 하여 기재하고 있다.

또한, 도면에서는 생략하였지만, 기판 11, 12의 주위에는, 소스 배선 14와 게이트 배선 19의 구동용의 IC가 실장되고, 커먼 전극 18은 접지 된 상태로 되는 것과 함께, 블랙 매트릭스 22는 커먼 전극 18에 접속되어 있지 않은 상태에 있어서 플로팅 상태로 되도록 되어 있다.

본 실시 형태의 액정 표시 장치 E에 있어서는, 스위치 30을 해방하여 블랙매트릭스 22와 커먼 전극 18의 접속을 분리하고, 블랙 매트릭스 22를 플로팅 상태, 커먼 전극 18을 접지한 상태로 하든지, 스위치 30을 닫아 블랙 매트릭스 22와 커먼전극 18과를 전기적으로 접속하여 양자를 접지한 동전위 상태로 해두는 것의 양상태를 선택할 수 있다.

본 실시 형태의 액정 표시 장치 E에 있어서, 표시 방법은, 통상의 액정 표시 장치와 마찬가지로, 화소 전극 20과 커먼 전극 18 사이에 전계 인가의 여부를 전환함으로써 행할 수 있다. 액정에 전계를 인가하지 않는 상태에 있어서, 기판 11, 12사이에 존재하는 액정 분자는, 아래 기판측의 배향막 26의 러빙 방향(도 4의 B방향)과 위의 기판측의 배향막 27의 러빙 방향(도 4a' 방향)과의 사이에서 90°트위스트의 상태로 되고, 이 상태에서 아래의 편광판 16을 통과해온 백라이트의 광을 편향시켜 위의 편광판 15를 통과시키므로, 명표시로 된다. 또, 액정에 전계를 인가한 상태에 있어서 액정 분자는 기판 11, 12 사이에서 기립하므로 백라이트의 광은 편광판 16, 15가 차단하도록 되어 암표시로 된다.

상술한 바와 같이 명표시와 암표시를 전환하여 표시 할 경우에, 스위치 30을 해방하여 블랙 매트릭스 22와 커먼 전극 18의 접속을 분리 하고, 블랙 매트릭스 22를 플로팅 상태, 커먼 전극 18을 접지 한 상태로 하면, 각 화소 영역에 존재하는 액정 분자는 1개의 화소 영역마다에 같은 상태로 배향 제어되므로(1개의 화소 영역이 1개의 도매인으로 됨), 종래의 액정 표시 장치와 같이 액정의 명상태와 암상태가 얻어지고, 결과적으로 시야각은 도 18에 나타낸 종래 액정 표시 장치의 경우와 같게 된다.

다음으로, 스위치 30을 닫아 블랙 매트릭스 22와 커먼 전극 18과를 전기적으로 접속하여 양자를 접지한 상태로 하여 둠으로써, 1개의 화소 영역을 2개의 도매인(영역)으로 분할할 수 있다. 또, 상하의 배향막 11, 12의 러빙 방향을 도 4에 나타내는 바와 같이 규정한 경우, 1개의 화소 영역에 있어서 양 도매인의 경계를 나타내는 디스크리미네이션을 직사각형 모양의 화소 영역의 대각선 방향에 생성시킬 수 있다. 1개의 화소 영역을 2개의 도매인으로 분할 할 수 있는 것에 의해, TN모드의 액정 표시 장치에 있어서 문제가 되었던, 상하 방향에서의 급격하고 동시에 비대칭한 컨트래스트의 변화를 완화하여 대칭화하고, 중간조에 있어서 계조의 반전이 생기지 않는 영역을 확대하는 효과를 얻을 수 있고, 이것에 의해, 광시야각 특성을 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 실시예의 액정 표시 장치에 의하면, 스위치 30의 조작에 의해 블랙 매트릭스 22와 커먼 전극 18과를 전기적으로 접속하든지 안하든지를 전환함으로써, 블랙 매트릭스 22를 접지 상태로 한 경우는 1개의 화소 영역을 2도매인화하여 광시야각 상태로 할 수 있고, 블랙 매트릭스 22를 플로팅 상태로 한 경우는 1개의 화소 영역을 1개의 도매인으로써 저시야각 상태로 할 수 있다. 따라서 스위치 30의 전환에 의해 광시야각 상태와 저시야각 상태를 자유로 전환할 수 있으므로, 주위로부터 보여지는 것을 바라지 않는 프라이버시에 관한 사항이나 기밀 사항 등을 표시하고 있는 경우에 스위치 30에 의해 저시야각 상태로, 주위로부터 보여져도 괜찮은 정보 등을 표시하고 있는 경우에 광시야각 상태로 자유롭게 전환하여 사용할 수 있다.

또, 상기의 실시 형태에 있어서는, 아래의 기판 12에 블랙 매트릭스 22를 설치하고, 그 위에 화소 전극 20을 설치한 예에 대하여 설명하였지만, 아래의 기판 12위에 직접 화소 전극 20을 설치한 후에 그 위에 절연층을 개재하여 블랙 매트릭스를 설치하는 구조라도 괜찮다.

다음으로, 도 5와 도 6은, 본 발명에 관한 액정 표지 장치 E에 적용되는 아래기판 12측의 배향막 26과, 위의 기판 11측의 배향막 27의 각각의 러빙 방향의 다른 예를 나타낸다.

도 5(a)는, 러빙 방향을 기판 11, 12의 대각선 방향으로 한 것에 더해, 위의 기판측의 배향막 27의 러빙 방향을 화살표 A₁방향(기판을 정면에서 본 경우의 좌경사 상방향), 아래 기판측의 배향막 26의 러빙 방향을 화살표 B₁방향(기판을 정시한경우의 좌경사 하방향)으로 설정한 예이고, 도 5(b)는 도 5(a)의 양 러빙 방향을 90°우회전(A₂방향과 B₂방향)으로 설정한 예이고, 도 5(c)는 도 5(b)의 양 러빙 방향을 90°우회전(A₃방향과 B₂방향) 한 예이다.

마찬가지로, 도 6(a)은 러빙 방향을 기판 11, 12의 각변에 대하여 평행 방향이나 직각 방향으로 한 것에 더해, 위의 기판측의 배향막 27의 러빙 방향을 화살표 A₄방향(기판을 정면에서 본 경우에 좌방향), 아래 기판측의 배향막 26의 러빙 방향을 화살표 B₄방향(기판을 정면에서 본 경우의 하방향)으로 설정한 예이고, 도 6(b)은 도 6(a)의 양 러빙 방향을 90°우회전(A₅방향과 B₅방향)으로 설정한 예이고, 도 6(c)은 도 6(b)의 양 러빙 방향을 90°우회전(A₆방향과 B₆방향)한 예이고, 도 6(d)은 도 6(c)의 양 러빙 방향을 90°우회전(A₇방향과 B₇방향)한 예이다.

도 5와 도 6에 나타내는 것과 같이 상하의 배향막 26, 27의 러빙 방향을 여러 가지의 방향으로 규정할 수가 있고, 어느 방향에서도 본원 발명의 목적을 달성할 수 있다.

도 4와 도 5와 도 6에 나타내는 모든 러빙 방향에 공통된 조건으로써, 상하의 기판 사이에 존재하는 액정 분자가 상기 기판 사이에서 90°트위스트 상태로 되지만, 아래 기판측의 러빙 방향을 따라 나열한 액정 분자가 그 장축을 기판을 정면에서 본 상태에 있어서 우회전(시계 방향)으로 90°회전시킨 상태로 위의 기판의 러빙 방향에 따르도록 배향막 26, 27의 러빙 방향을 설정하는 것이 바람직하다.

한층, 도 4~도 6에 나타내는 각 예에 있어서는, 러빙 방향의 각도를, 기판 중심을 회전 중심으로 판단한 경우에, 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°의 경우만을 나타내었지만, 그 외 각도의 경우라도, 상하의 기판 사이에 존재하는 액정 분자가 상하 기판 사이에서 90°트위스트 상태로 되고, 아래 기판측의 러빙 방향을 따라 나열한 액정 분자가 그 장축을 기판을 정면에서 본 상태에 있어서 우회전으로 90° 회전시킨 상태로 위의 기판의 러빙 방향에 따르도록 설정되어 있으면 괜찮다.

도 7은, 본 발명에 관한 액정 표시 장치 E를 구비한 전자 기기 K의 한 예를 나타내는 것으로, 이 예에서는 노트 퍼스널 컴퓨터의 보디 40을 구성하는 커버 보드 41에 액정 표시 장치 E가 구성되어 있다.

그리고, 이 액정 표시 장치 E는, 도 1~도 4를 근거로 설명한 구조를 갖지만, 블랙 매트릭스 22와 커먼 전극 18과 접속을 온, 오프하는 버튼형 등의 스위치(전환 수단) 42가 개판 41의 내면측 오른쪽 상부에 설치되고, 이 스위치 42의 전환에 의해 액정 표시 장치 E의 시야각을 광시야각 상태와 저시야각 상태로 용이하게 전환할 수 있다.

이 예의 전자 기기 K에 있어서, 프라이버시에 관한 사항이나 기밀 사항 등을 표시하고 있으면서 주위로부터 보여지지 않는 것이 바람직한 상황에 있어서는 스위치 42에 의해 액정 표시 장치 E를 저시야각 상태로 하고, 반대로, 주위로부터 보여져도 괜찮을 경우, 또는, 주위의 넓은 각도로부터 보이는 쪽이 좋을 경우는, 스위치의 전환에 의해 광시야각 상태로 한다. 이같이 사용함으로써, 상황에 응한 두 가지의 표시 상태를 얻을 수 있다.

한편, 상기의 실시 형태에 있어서는, 액정 표시 장치 E를 노트 퍼스널 컴퓨터에 설치한 예에 대하여 설명하였지만, 노트 퍼스널 컴퓨터 외에도 액정 표시 장치가 일반적으로 적용되는 전자 기기의 모두에 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이고, 액정 표시 장치를 갖는 캐시 디스펜서, 카피 기계, 팩시밀리 장치, 액정 푸시 버튼을 갖는 거치 전화, 휴대 전화, 금고의 액정 터치 패널 등에 널리 적용할 수 있는 것은 물론이다.

유리 기판 위에, Mo로 된, 도 2에 나타낸 투공(촌법 30μm×12μm)을 다수 형성한 블랙 매트릭스를 성막하고, 이 위에 질화 규소로 된 층간 절연막을 개재하여 게이트 배선, 박막 트랜지스터, ITO의 투명 화소 전극, 소스 배선 등을 형성하고, 더욱이 폴리이미드계의 배향막을 피복하고, 이 배향막을 도 4에 나타낸 B방향으로 러빙롤을 마찰하는 러빙 처리를 행하여 도에 나타내는 평면 형상의 박막 트랜지스터 어레이를 제조하였다. 또, 다른 유리 기판에 컬러 필터와, ITO로 된 커먼 전극과, 폴리이미드계의 배향막을 형성하고, 이 배향막을 도 4에 나타낸 A방향으로 러빙롤을 마찰하는 러빙 처리를 행하고, 양 유리 기판 사이에 TN모드의 액정을 봉입하여 액정 표시 장치를 제작하였다.

한층, 한쪽의 유리 기판의 단부에 커먼 전극으로부터 인출한 도체부를 형성하고, 타방의 기판의 단부에 블랙 매트릭스로부터 인출한 도체부를 형성하고, 양 도체부를 스위치를 개재하여 Ag페이스트 전극에서 접속하였다. 이 구조의 액정 표시장치에 있어서, 화소 전극의 횡폭을 34μm, 길이를 125μm로 하여 제조하였다.

도 8의 모식도는, 얻어진 액정 표시 장치에 대하여, 화소 전극에 부가하는 전압 Vseg를 5.5V, 커먼 전극과 블랙 매트릭스의 전위를 접지 전위, 0V로 하여 구동하고, 각 화소에 생기는 도매인의 경계가 되는 디스크리미네이션 라인을 광학 현미경으로 사진 촬영한 결과의 모식 상태를 나타낸다.

도 8에 나타내는 것과 같이 종으로 긴 직사각형 모양의 각 화소에 있어서, 거의 45° 경사의 디스크리네이션 라인 L의 생성을 인지할 수 있고, 각 화소가 2개의 도매인으로 분할되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

또, 이것에 대해, 화소 전극에 부가하는 전압 Vseg를 5.5V, 커먼 전극의 전위를 접지 전위, 0V, 블랙 매트릭스를 플로팅 상태로 하여 구동한 결과, 각 화소 영역은 1개의 도매인으로 되어 디스크리미네이션 라인은 관찰되지 않았다.

다음으로, 얻어진 액정 표시 장치의 시야각 특성의 평가를 Iso-REC법에 의해(REC라는 것은, Reverce-image, Excessively-dark-image/bright-image, Contranst-Ratio의 약) 행하여 졌다.

이하에 Iso-REC법에 대하여 간략하게 설명한다.

Iso-REC법이라는 것은, 기판 12의 중심을 도 9에 나타낸 것과 같이 원점 0으로 한 경우, 이 원점 0을 중심으로 하는 반구를 상정하고, 기판 12의 도 9의 지면 앞측 방향을 하방위 0°, 위방향을 우방위 90°, 도 9의 지면 안측을 상방위 180°, 좌방향을 좌방위-90°로 표기할 수 있고, 이 반구의 어느 위치로부터 액정 화면을 보았을 경우에 어떤 표시 형태가 얻어질까의 여부를 표시하는 방법의 1종이다.

먼저, TV모드의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화면을 여러 가지 방향에서 보면, 정면에서는 정상적인 표시이지만, 상방위에서 보면, 전체에 컨트래스트비가 낮은, 말하자면, 「백점」의 표시로 된다.(과도 명표시; Excessively-Bright-Image) 또는, 하방위에서는 입사각이 작은 경우는 전체적으로 어두운, 말하자면, 「흑점」표시(과도 암표시; Excessively-Dark-Image)로 되고, 입사각이 더욱 큰 경우에는, 표시의 명암이 「반전」하고 있는 표시(반전; Reverce-Image)로 된다. 이들의 「백점」,「흑점」,「반전」을 정량화하고, 그 분포를 나타내는 것이 Iso-REC법으로써 알려져 있다.

도 10에 노멀리 화이트 모드의 TN형 액정 표시 장치의 전기 광학 특성의 한예를 나타낸다. 도 10에 의하면, 정면과 경사방향에서는 투과율 곡선이 틀리고, V1~V6의 전압 범위에서는, 경사 방향의 투과율은 정면보다 낮고, V6 이후는 반대로 경사 방향쪽이 투과율이 높다. 이 특성도에 있어서 각 방향에서의 최대 투과율로 각 투과율을 규격화하고 규격화 계조 레벨을 구하고, V1에서부터 V8까지의 계조 전압 레벨에 대해 플롯 하면 도 11의 관계로 된다.

예를 들어, 정면의 규격화 계조 레벨 L3은 V3의 전압이 인가되어 있음에도 불구하고 경사 방향에서는 L8로 되고, 정면보다 어두어져 있기 때문에, 「흑점」으로 판정할 수 있다. 그리고, 이 흑점량은, 계조 레벨 L3로부터 L8로 변화하고 있기때문에, 이 차이에 의해 5레벨로 된다. 이같이 L1부터 L8까지의 전계조 레벨에 관하여, 흑점량을 카운트하고, 그 중의 최대치를 그 각도에 대한 흑점량으로 한다.

한편, 「백점」에 대해서도 마찬가지로 하여 계산되고, 예를 들어, 계조 전압 레벨 V8에서는 정면에서 규격화 휘도 레벨은 8인데 대해, 경사 방향에서는 6으로 증가해 있고, 「백점」으로 판정되고, 그 크기는 2레벨로 된다. 또, 「반전」은계조 전압 레벨의 증가와 함께 규격화 계조 레벨이 감소하고, 어느 계조 전압 레벨에서 극소치로 된 후에 재 증가한 경우, 「반전」으로 판단하고, 그 크기는 최대 재 증가 레벨로 나타내어진다. 이 경우는, 반전 레벨은 3이다.

이상과 같이 표시 이상은, 항목별로 정량화 할 수 있고, 이들의 값을 시야각의 극좌표로 나타낸다.

도 12는, 먼저 제조한 도 1에 나타낸 구조의 액정 표시 장치에 대해, 스위치를 해방하고 공통 전극과 블랙 매트릭스를 접속하지 않은 상태로 한 경우에, 「백점」을 EB, 「흑점」을 ED, 「반전」을 RI로써 Iso-REC법에 의해 극좌표에 표시 정상영역과 표시 이상 영역을 나타낸 것이다. 도 12에 있어서, RI=1의 격자 모양 영역, RI=2, 3의 사선 영역, RI=4의 종선 영역, RI=5의 횡선 영역은 각각 「반전」을 나타내고, 숫자는 반전의 크기를 나타내고, ED로 표시되는 흑칠 부분은 「흑점」을 나타내고, EB로 표시되는 그물선 영역은 「백점」을 나타내고, 아무것도 그려져 있지 않은 영역이 정상 표시 영역이 된다.

이 도 12에서 명확한 것처럼, 블랙 매트릭스를 플로팅 상태로 하고 커먼 전극과 동전위로 하고 있지 않은 액정 표시 장치에서는, 하방위의 얕은 각도에 흑점 영역이 있고, 총괄하여 하방위의 시야각이 좁은 것이 명확하다.

도 13은, 스위치에 의해 블랙 매트릭스와 커먼 전극을 접속하고, 양자를 동전위로한 상태의 액정 표시 장치에 대해, Iso-REC법에 의해 극좌표에 표시 정상 영역과 표시 이상 영역을 표시한 결과를 나타낸다.

도 12와 도 13을 비교하여 명료한 것처럼, 블랙 매트릭스와 커먼 전극을 접속하여 양자를 동전위로 한 경우에, 표시 정상영역이 하방위에 특히 크게 퍼지고, 시야각이 넓어져 있는 것이 분명하다. 또, 하방위에 있어서 흑점 영역은 전혀 없어지고, 반전 영역은 대폭 축소하였다. 더욱이, 상방위에 있어서 백점의 정도도 감소한 것이 분명하다.

도 14는 블랙 매트릭스와 커먼 전극을 접속한 상태의 액정 표시 장치에 있어서 등 컨트래스트 곡선을 나타내지만, 2도매인형의 전형적인 등 컨트래스트 곡선을 얻을 수 있었다. 즉, 도 14에 나타낸 등 컨트래스트 곡선은, 2종류의 시야각 특성이 합성된 것으로 볼 수 있다.

이상의 점에서, 스위치의 전환에 의해, 저시야각 상태와 광시야각 상태를 임의로 전환 할 수 있다는 것이 명확해 졌다.

도 15는, 블랙 매트릭스의 전위를 제어하지 않은 상태(플로팅 상태)의 비교예의 액정 표시 장치에 있어서 등 컨트래스트 곡선이고, 종래의 TN모드의 액정 표시 장치와 같은 특성이 얻어져 있는 것이 명확하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 관한 액정 표시 장치에 있어서는, 전환 수단에 의해 화소 영역을 1개로 하든지, 2개로 하든지를 전환할 수 있으므로, 광시야각 상태와 저시야각 상태를 용이하게 전환할 수 있다.

또, 전환 수단을 개재하여 블랙 매트릭스와 커먼 전극과를 접속한 구성이고, 블랙 매트릭스와 커먼 전극과를 전기적으로 접속하여 동전위로 하든지, 분리 하든지를 용이하게 전환할 수 있으므로, 광시야각 상태와 저시야각 상태를 용이하게 전환할 수 있다.

더욱이, 블랙 매트릭스와 커먼 전극과를 스위치를 개재하여 전기적으로 접속하는 구성으로 함으로써, 표시 내용을 주위로부터 보기 어려운 상태로 사용할 경우에 블랙 매트릭스와 커먼 전극과를 분리함으로써 대응할 수 있고, 표시 내용을 주위의 넓은 각도로부터 보기 가능하도록 할 경우에 블랙 매트릭스와 커먼 전극과를 전기적으로 접속함으로써 대응할 수 있다.

다음으로, 상기 구조를 실현할 때에, 액정을 TN모드의 액정으로 하고, 타방의 기판에 설치된 배향막의 러빙 방향과, 일방의 기판에 설치된 배향막의 러빙 방향과를 90°트위스트 상태로 하는 것과 함께, 일방의 기판의 배향막의 러빙 방향을 한쪽의 기판측으로부터 보아 타방 기판의 러빙 방향으로 부터 오른쪽 둘레에 90°트위스트 방향을 향하도록 규정하여 이루어지는 구성을 채용함으로써, 광시야각 상태와 저시야각 상태를 확실하게 전환할 수 있는 구조를 실현할 수 있다.

또, 전환 수단을 구비한 전자 기기에 있어서 전환 수단의 전환에 의해 광시야각 상태와 저시야각 상태를 자유롭게 전환할 수 있으므로, 표시의 내용을 주위에서 보기 어려운 상태로 사용 할 경우와 넓은 각도로부터 보기 가능한 상태에서 사용할 경우에 스위치의 전환에 의해 용이하게 대응할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims

한 쌍의 기판을 대향 배설하여 이들 기판 사이에 액정을 설치하고, 상기 일방의 기판의 대향면 위에 커먼 전극 및 배향막을 순차 설치하고, 상기 타방 기판의 대향면 위에 액정의 표시 영역을 덮도록 다수의 화소 전극을 설치하는 것과 함께, 상기 화소 전극과 전기적으로 절연시켜 액정의 비표시 영역에 상기 다수의 화소 전극의 각각의 둘레에 도전성의 블랙 매트릭스를 상기 타방의 기판 위에 설치하고, 더욱이 화소 전극과 블랙 매트릭스 위에 배향막을 설치하고, 상기 블랙 매트릭스에 인가하였을 때 상기 다수의 화소 전극의 각각에 대응하여 형성되는 화소 영역을 2개로 나누고, 상기 블랙 매트릭스에 인가하지 않을 경우에 상기 화소 전극에 대응하여 형성되는 화소 영역을 1개로 하는 전환 수단을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
청구항 1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스와 상기 커먼 전극과를 상기 전환 수단을 개재하여 전기적으로 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
청구항 1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스와 상기 커먼 전극과를 동전위로 인가 자재로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
청구항 1항에 있어서, 상기 액정을 TN모드의 액정으로 하고, 상기 타방의 기판에 설치된 배향막의 러빙 방향과, 상기 일방의 기판에 설치된 배향막의 러빙 방향과를 90°트위스트 상태로 하는 것과 함께, 상기 타방 기판의 배향막의 러빙 방향을 한쪽 방향으로 향하게 하고, 상기 일방의 기판의 배향막의 러빙 방향을 상기 일방의 기판측으로부터 보아 상기 타방의 배향막의 배향 방향으로부터 오른쪽 둘레에 90° 트위스트한 방향으로 향하도록 규정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
한 쌍의 기판을 대향 배설하여 이들 기판 사이에 액정을 설치하고, 상기 일방의 기판의 대향면 위에 커먼 전극 및 배향막을 순차 설치하고, 상기 타방 기판의 대향면 위에 액정의 표시 영역을 덮도록 다수의 화소 전극을 설치하는 것과 함께, 상기 화소 전극과 전기적으로 절연시켜 액정의 비표시 영역에 상기 다수의 화소 전극의 각각의 둘레에 도전성의 블랙 매트릭스를 상기 타방의 기판 위에 설치하고, 더욱이 상기 화소 전극과 블랙 매트릭스 위에 배향막을 설치하고, 상기 블랙 매트릭스에 인가한 경우 상기 다수의 화소 전극의 각각에 대응하여 형성되는 화소 영역을 2개로 나누고, 상기 블랙 매트릭스에 인가하지 않을 경우에 상기 화소 전극에 대응하여 형성되는 화소 영역을 1개로 하는 전환 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
청구항 5항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스와 상기 커먼 전극과를 상기 전환 수단을 개재하여 전기적으로 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
청구항 5항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스와 상기 커먼 전극과를 동전위로 인가 자재로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
청구항 5항에 있어서, 상기 액정을 TN모드의 액정으로 하고, 상기 타방의 기판에 설치된 배향막의 러빙 방향과, 상기 일방의 기판에 설치된 배향막의 러빙 방향을 90°트위스트 상태로 하는 것과 함께, 상기 타방 기판의 배향막의 러빙 방향을 한쪽 방향으로 향하게 하고, 상기 일방의 기판의 배향막의 러빙 방향을 상기 일방의 기판측으로부터 보아 상기 타방의 배향막의 배향 방향으로부터 오른쪽 둘레에 90°트위스트된 방향을 향하도록 규정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기.