KR100370722B1

KR100370722B1 - 액정의 배향 상태 전이 방법, 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 구동 방법

Info

Publication number: KR100370722B1
Application number: KR10-2000-0025574A
Authority: KR
Inventors: 고마노리오; 다쯔오 우찌다
Original assignee: 산요 덴키 가부시키가이샤; 다쯔오 우찌다
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 2000-05-13
Publication date: 2003-02-05
Also published as: KR20000077257A; US20050174518A1; US6927825B1; TWI224710B

Abstract

액정에 화상을 표시하기 위한 표시 전압보다 높은 전이 전압을 인가하면 액정을 벤드 전이시킬 수 있다. 여기에서, 화상 표시 기간 이전에 전이 전압을 전이 기간 만큼 인가하고, 액정을 벤드 전이시켜 둠으로써 화상 표시 기간에서는 OCB 모드를 이용할 수 있어, 응답 속도가 빠른 LCD로 할 수 있다. 또, 전이 기간은 전이 전압에 의해 결정된다. 화소 영역의 간극 d을 예를 들어 5㎛의 전이 거리 이하로 함으로써, 화소의 간극을 넘어 벤드 배향이 확산되고, 표시 영역 전체를 벤드 배향시킬 수 있다. 또, 액티브 매트릭스형 LCD에서는, 공통 전극에 전이 전압을 인가함으로써, 화소 전극 간에 위치하는 데이터선이나 게이트선 사이에도 전계를 발생시켜, 표시 화면 전체를 벤드 전이시킬 수 있다. 배향막에 부여된 프리틸트각을 1.2°보다 크게 하여, 벤드 배향의 전이 인자(6)을 많이 발생시켜, 확실하게 벤드 전이시킴과 동시에 전이 속도를 빠르게 할 수 있다. 또, 프리틸트각을 3°보다 작게 하여, 벤드 배향에서의 응답 속도를 빠르게 할 수 있다.

Description

액정의 배향 상태 전이 방법, 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 구동 방법{METHOD OF TRANSITING ORIENTATION STATE OF LIQUID CRYSTAL, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD OF THE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 액정 구동 속도가 빠른 OCB(Optical Controlled Birefringence) 모드의 LCD에 관한 것이다.

LCD의 구동 재생 능력의 향상이나, 필드 시퀀셜 LCD (Field Sequential LCD; FS-LCD)의 실용화를 위해 보다 응답 속도가 빠른 LCD가 요구되고 있다.

LCD의 응답 속도라는 것은, 액정에 구동 전압을 인가한 후 액정이 구동 상태로 변화하는 데에 필요한 시간이다. 액정은 전압이 인가되면 소정의 방향으로 배향되어 구동 상태가 되지만, 배향 방향에 액정 분자가 모일 때까지는 일정 시간이 필요하고, 이 시간이 응답 속도가 된다. 응답 속도가 늦으면, 예를 들면 동화상이 표시될 때, 전의 화면이 남기 때문에, 특히 동화상 표시 특성이 낮은 LCD가 된다. 응답 속도가 보다 빠른 액정을 이용한 LCD이면, 동화상을 보다 원활하게 표시할 수 있다.

또, FS-LCD라는 것은, 3원색의 광을 신속히 전환하여 각 색의 화상을 하나의 화소로 교대로 표시함으로써 컬러의 표시를 행하는 방식이다. FS-LCD에 이용되는 액정은 그 동작 원리로부터 컬러 필터 방식의 LCD에 이용되는 액정에 비해 현저히 빠른 응답 속도가 요구되고 있어, 실용화가 기대되고 있다.

그런데, 응답 속도가 빠른 액정으로서는, OCB 모드의 액정이 이전부터 알려져 있다. OCB 모드는 벤드 배향이 되는 액정을 2축의 광학 보상층과 함께 이용하는 LCD의 방식이다. 도 1a 내지 도 1c는 대향하는 글래스 등으로 이루어진 투명 기판(51, 52) 상에, 각각 제1, 제2 전극(53, 54), 배향막(55, 56)을 형성하고, 그 사이에 액정층(57)을 봉입한 LCD를 도시하고 있다. 액정층(57)은 네마틱 액정이며, 배향막(55, 56)은 서로 거의 평행 방향으로 러빙되며, 서로 대향하도록 프리틸트각이 이루어져 있다. 여기에 도시하지 않은 광학 보상층이 배치되어 가시화된다. 도 1a는 전극(53, 54)에 전압을 인가하지 않은 상태이다. 액정 분자(57a)는 러빙 방향(지면 평행 방향)으로 배향되며, 배향막(55, 56) 근방의 액정 분자(57a)는 프리틸트각의 방향을 향하고 있다. 도 1b는 전극(53)에 예를 들면 5V의 구동 전압을 인가한 상태를 나타내고 있다. 인가된 구동 전압에 의해 액정이 서 있지만, 액정층(57)의 중앙에서는 액정 분자가 누워있다. 도 1b의 상태의 배향을 스플레이(splay) 배향이라고 부른다. 도 1c는 액정(57a)의 배향 상태가 변화한 상태를 나타내고 있다. 도 1c의 상태의 배향을 벤드(bend) 배향이라고 부른다. 벤드 배향에서는, 스플레이 배향과 달리, 액정층(57) 중앙의 액정 분자도 서 있다. 스플레이 배향과 벤드 배향은 서로 가역 상 전이이며, 스플레이 배향이 벤드 배향으로 전이하는 것을 벤드 전이라고 부른다.

벤드 배향을 이용한 LCD 중 하나로 OCB 모드가 있다. 이것은 벤드 배향의 액정과 2축의 광학 보상층을 이용한 것이다. 벤드 배향은 종래의 TN이나 STN 방식의 LCD에 이용되는 액정 모드와 비교하여 응답 속도가 빠르기 때문에, OCB 모드를 이용한 LCD는 구동 표시나 FS-LCD에 적합하다.

OCB 모드를 이용하여 LCD를 제작하도록 한 경우, 벤드 전이 이전의 스플레이 배향과, 벤드 배향에서는, 응답 속도가 격단으로 변화하기 때문에, LCD의 셀 내의 액정을 확실하게 벤드 전이시킬 필요가 있다.

그러나 벤드 전이의 물리적 메커니즘에 관해서는 아직 불명한 점도 많고, 해명할 과제는 아직 많은 것이 현실이다.

여기에서 본 발명은 OCB 모드를 이용한 LCD에서, 액정을 확실하게 벤드 전이시켜, 응답 속도가 빠른 LCD를 얻는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이하와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 액정의 배향 상태 전이 방법에 있어서, 서로 대향하여 배치된 제1 및 제2 전극을 피복하는 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되는 액정은, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 갖고, 상기 스플레이 배향 상태와 상기 벤드 배향 상태는, 소정의 임계치 전압을 경계로 제1 및 제2 전계 사이에 인가되는 전압에 따라서 상태 에너지의 크기가 전환되고, 상기 벤드 배향 상태의 상기 액정에 소정 범위의 표시 전압을 인가하여 표시를 행하기 전에 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 상기 표시 전압의 최대 전압보다 큰 전압을 인가하여 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시킨다.

액정 표시 장치의 구동 방법에서의 본 발명의 특징은, 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 상기 표시 전압의 최대 전압보다 높은 전이 전압을 인가하여, 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시키고, 상기 벤드 배향 상태의 액정을 구동하여 표시를 행한다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치의 구동 방법에서, 상기 액정의 상기 스플레이 배향 상태와, 상기 벤드 배향 상태는, 소정의 임계치 전압을 경계로 제1 및 제2 전극 사이에 인가되는 전압에 따라서 상태 에너지의 크기가 전환된다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치 또는 그 구동 방법에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 인가되는 전압이 소정의 임계치 전압 이상이 되면, 상기 액정의 상기 벤드 배향 상태에서의 상태 에너지 레벨이 상기 스플레이 배향 상태에서의 상태 에너지 레벨보다 낮아진다.

본 발명의 다른 형태에서는, 액정 표시 장치 또는 그 구동 방법에서, 상기 제1 및 제2 전극 사이에 표시 전압을 인가하여 상기 액정을 구동하고, 상기 표시 전압에 따른 표시를 행함과 동시에, 상기 표시 전압을 인가하기 전에 상기 표시 전압보다 고전압인 상기 전이 전압을 인가한다.

이와 같이, 표시 모드로 이행하기 전에 전이 전압을 액정에 인가하면, 표시 모드로 이행하기 전에 액정을 벤드 배향 상태로 전이시킬 수 있다. 상기 임계치 전압보다 표시 전압이 높기 때문에, 표시 전압이 인가되는 통상 표시시에는, 액정은 상태 에너지 레벨이 낮은 벤드 배향 상태를 유지한다. 벤드 배향 상태는 인가 전압에 비해 고속 응답이 가능함과 동시에, 시야각이 넓은 우수한 표시가 가능하게 된다. 따라서, 최적의 상태에서의 이미지 표시가 가능하게 된다.

본 발명의 다른 형태는, 상기 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 표시 전압은 상기 임계치 전압보다 높다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치의 구동 방법에서, 상기 전이 전압은 그 전압치에 따라서 결정되는 소정 전이 기간 동안, 연속하여 상기 제1 및 제2 전극 간에 인가된다.

표시 전압이 임계치 전압보다 높으면, 표시 기간 중 액정의 배향을 고속 응답 가능한 벤드 배향 상태를 유지시키면서 표시 내용에 따라서 액정을 구동할 수 있다.

또, 전이 기간을 전이 전압에 따라 적절한 길이로 하여, 필요 최소한의 전력에서 액정을 벤드 전이시킬 수 있다. 또, 전이 기간 중, 연속하여 전이 전압을 인가하면 벤드 전이를 효율적으로 일어나게 할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에서는, 액정 표시 장치 또는 그 구동 방법에 있어서, 상기 제1 전극은 복수개 설치된 화소 각각에 대응하여 형성된 복수의 화소 전극이고, 상기 제2 전극은 상기 복수의 화소 전극에 대향하는 공통 전극이고, 상기 제1 기판과 상기 공통 전극의 전위차를 상기 제1 기판과 상기 복수의 화소 전극의 전위차보다 크게 하여 상기 전이 전압을 상기 액정에 인가한다.

이와 같이 제2 기판 전체로 확산되는 공통 전극과 제1 기판과의 전위차를 크게 하여 실질적으로 전이 전압을 공통 전극에 인가함으로써, 상기 전이 전압을 상기 액정에 인가하면, 확실하고 신속하게 그리고 그만큼 전이 전압을 그만큼 고전압으로 하지 않아도 벤드 배향 상태로 전이시킬 수 있다. 특히, 화소 전극이 존재하지 않는 화소 간극에서도 공통 전극에 의해 전이 전압을 인가할 수 있기 때문에 표시 셀 전영역에서 액정을 신속하게 벤드 배향 상태로 할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에서는, 제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에 형성된 복수의 제1 전극과, 상기 복수의 제1 전극을 피복하여 형성된 제1 배향막과, 상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에 형성된 제2 전극과, 상기 제2 전극을 피복하여 형성된 제2 배향막을 구비하고, 상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되고, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 갖는 액정이고, 상기 복수의 제1 전극의 상호 이간 거리, 또는 상기 복수의 제1 전극의 상호 간극에서의 도전층 부재 영역의 폭은 5㎛ 이하이다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치에서 상기 복수의 제1 전극 상호의 이간 거리, 또는 상기 복수의 제1 전극 상호의 간극에서의 도전 부재 영역의 폭은 2㎛ 이하이다.

본 발명의 다른 형태로는, 상기 액정 표시 장치에 있어서, 제1 전극은 복수의 라인 형상의 전극이고, 제2 전극은 상기 제1 전극과 거의 직교하는 방향으로 부여된 복수의 라인 형상의 전극이고, 상기 복수의 라인 형상의 제1 전극 상호 이간거리 및/또는 상기 복수의 라인 형상의 제2 전극 상호의 이간 거리는 5㎛ 이하 또는 2㎛ 이하이다.

이와 같이 제1 및 제2 전극을 구비한 액정 표시 장치에서, 복수의 제1 전극 끼리의 간극, 또는 제2 전극도 복수개 있는 경우의 제2 전극 끼리의 간극을 5㎛이하, 또는 2㎛ 이하로 하면, 예를 들어, 패시브 매트릭스 LCD에서도 전극이 존재하지 않는 영역, 즉 화소 간극이 벤드 전이의 장해가 되는 일 없이, 표시 셀의 전역에서 신속하게 액정을 스플레이 배향 상태로부터 벤드 배향 상태로 전이시킬 수 있다.

본 발명의 다른 형태는, 제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1 기판 상의 제2 기판과의 대향면 측에 형성된 복수의 화소 전극과, 상기 복수의 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 배향막과, 상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에 형성된 공통 전극과, 상기 공통 전극을 피복하여 형성된 제2 배향막을 구비하고, 상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되고, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 갖는 액정이고, 상기 복수의 화소 전극 상호의 간극, 또는 상기 복수의 화소 전극 상호의 간극에서의 도전층 부재 영역의 폭은 5㎛ 이하이다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 화소 전극 상호 간극에서의 도전층 부재 영역의 폭은 2㎛ 이하이다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 화소 전극 상호 간극에는 화소간 전극을 갖고, 상기 복수의 화소 전극이 대응하는 화소 전극과 상기 화소간 전극과의 이간 거리는 2㎛ 이하이다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 화소 전극과 상기 화소간 전극은 절연되어 있다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 화소 전극 상호 간극에는, 화소간 전극을 갖고, 상기 복수의 화소 전극의 대응하는 화소 전극과 상기 화소간 전극은 절연층을 사이에 두고 서로 중첩된 영역을 갖는다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 화소 전극에는 각각 스위칭 소자가 접속되고, 상기 복수의 화소 전극 상호 간극에는, 화소간 전극으로서 상기 스위칭 소자를 선택하는 선택 라인 또는 상기 복수의 화소 전극 각각에 소정 신호를 공급하는 신호 라인이 설치되어 있다.

이상의 같이 화소 전극이 개별 전극으로서 복수개 형성되어 있는 경우, 이 화소 전극 간의 평행 방향에서의 이간 거리, 또는, 그 화소 전극 간에 배치되는 선택 라인 (예를 들어 게이트 라인)이나, 신호 라인 (예를 들어 데이터 라인이나 보조 용량 라인)과 화소 전극과의 거리를 5㎛ 이하, 또는 2㎛ 이하로 하면, 화소 전극 간이 장해가 되는 일 없이, 표시 셀의 전역에서, 신속하게 액정을 스플레이 배향 상태로부터 벤드 배향 상태로 전이시킬 수 있다. 또, 액티브형 액정 표시 장치에서는, 많은 경우 화소 전극 사이에 각종 라인이 배치되어 있기 때문에, 액정을 벤드 배향 상태로 전이시키기 위해서 화소 전극 사이에 특별한 도전층을 설치하지 않아도 이들 도전성의 라인을 이용할 수 있다.

본 발명의 다른 형태는, 제1 및 제2 기판 간에 액정이 배치된 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에 형성된 제1 전극, 상기 제1 전극을 피복하여 형성된 제1 배향막, 상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에 형성된 제2 전극, 상기 제2 전극을 피복하여 형성된 제2 배향막을 구비하고, 상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되어, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 갖는 액정이고, 상기 제1 및 제2 배향막의 프리틸트각은 1.2°보다 크다.

이와 같이 프리틸트각을 1.2°보다 크게 하면, 동일한 벤드 배향 상태에서도 액정의 인가 전압으로의 상승 응답 속도를 빠르게 할 수 있어, 고속 구동이 요구되는 용도에 있어서 매우 유리하게 된다.

또한 프리틸트각을 1.2°보다 크게 하면, 동일 전이 전압을 인가한 경우, 스플레이 배향 상태로부터 벤드 배향 상태로의 전이 속도 (벤드 전이의 확산 속도)를 빠르게 할 수 있다.

따라서, 예를 들면, 제1 및 제2 전극 간에 표시해야 할 이미지에 따른 표시 전압을 인가하기 전에, 신속하게 액정을 스플레이 배향 상태로부터 고속 응답성이 우수한 벤드 배향 상태로 전이시키는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 예를 들면 전원 투입으로부터 액정 표시 장치에서 표시가 가능하게 될 때 까지의 기동 시간을 단축하는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 형태에서는, 상기 액정 표시 장치에서 상기 제1 및 제2 배향막의 프리틸트각은 3° 이하이다.

이와 같이 프리틸트각을 3° 이하로 하면, 벤드 배향 상태로 전이시킨 액정의 상승 응답 속도가 충분히 빠르고, 또한 액정의 하강 응답 속도에 대해서도 충분히 빠르게 할 수 있으며, FS-LCD와 같은 고속 동작이 요구되는 용도에 대응하는 것이 가능하게 된다.

도 1a, 1b 및 1c는 액정의 벤드 배향과 스플레이 배향을 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 액정의 벤드 배향과 스플레이 배향의 기브스 에너지를 나타내는 도면이다.

도 3은 액정의 벤드 배향과 스플레이 배향 간의 포텐셜 장벽을 나타내는 도면이다.

도 4는 액정을 벤드 배향시키는 데에 필요한 전이 전압과 전이 시간의 관계를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 전극간 전압을 나타내는 도면.

도 6a는 액티브 매트릭스형 LCD의 개략적 구성을 나타내는 단면도.

도 6b는 단순 매트릭스형 LCD의 개략적 구성을 나타내는 평면도.

도 7a, 7b 및 7c는 단순 매트릭스형 LCD에서의 벤드 전이의 확산 상황을 나타내는 평면도.

도 8은 화소간 거리, 인가 전압, 벤드 전이율의 관계를 나타내는 그래프.

도 9a, 9b 및 9c는 단순 매트릭스형 LCD에서, 화소간 거리를 전이 거리 이하로 한 경우의 벤드 전이의 확산을 나타내는 평면도.

도 10a 및 10b는 액티브 매트릭스형 LCD를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 11a 및 11b는 액티브 매트릭스형 LCD를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 12a 및 12b는 액티브 매트릭스형 LCD에서의 벤드 전이의 확산을 설명하기 위한 평면도.

도 13은 프리틸트각의 차이에 의한 벤드 전이률의 차이를 나타내는 도면.

도 14a 및 도 14b는 프리틸트각의 차이에 의한 벤드 전이의 확산 속도의 차이를 나타내는 도면.

도 15는 벤드 배향 액정의 프리틸트각의 차이에 의한 응답 속도의 차이를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

1, 2 : 전극

3 : 중첩 영역

6 : 전이 인자

11 : 화소 전극

12 : 박막 트랜지스터

13 : 데이터선

14 : 게이트선

15 : 공통 전극

21, 22 : 전극

51, 52 : 투명 기판

53, 54 : 전극

55, 56 : 배향막

57 : 액정층

도 2는 본 발명의 전이 방법의 기본적인 원리를 설명하기 위한 액정에의 인가 전압에 대한 기브스(Gibbs)의 에너지의 변화를 나타내는 도면이다. 실선은 스플레이 배향을, 일점 쇄선은 벤드 배향의 기브스 에너지를 각각 나타내고 있다. 또, 도 3은 인가 전압이 임계치 전압 Vc보다 높은 전압 V1일 때의 스플레이 배향, 벤드 배향의 기브스 에너지를 나타내고 있다.

기브스 에너지는 액정의 배향 상태에 의해 변화하는 상태 에너지로서, 상태 에너지가 낮은 배향 상태가 보다 안정된 상태라고 말할 수 있다. 스플레이 배향, 벤드 배향 모두 인가 전압의 증가와 함께 에너지가 저하하여 간다. 이에 의해, 전압 무인가시에는 프리틸트 방향에서 안정되어 있는 액정 분자가 구동되고, 스플레이, 벤드 어느 쪽인가의 배향을 행한다. 기브스 에너지는 인가 전압이 임계치 전압 Vc보다 낮을 때는, 스플레이 배향 쪽이 낮고, Vc를 초과하면 벤드 배향 쪽이 낮아진다. 물질은 상태 에너지가 낮은 쪽에서 안정되는 성질이 있기 때문에, 인가 전압이 임계치 전압 Vc보다 낮을 때는 스플레이 배향 쪽이 안정적이고, 액정 분자는 스플레이 배향이 된다. 즉, 스플레이 배향이 액정의 초기 배향 상태이다. 인가 전압이 임계치 전압 Vc보다 높을 때는 벤드 배향 쪽이 보다 안정적이다.

OCB 모드는 벤드 배향의 액정을 이용하지만, 인가 전압을 단순히 임계치 전압 Vc보다 높은 전압, 예를 들어 V1로 증가시켜도 벤드 배향으로의 전이 (벤드 전이)가 일어날 확률은 낮다. 이것은 도 3에서 나타낸 바와 같이, 스플레이 배향과 벤드 배향 사이에는 포텐셜 장벽 PB이 존재하기 때문이라고 생각된다. 즉, 인가 전압 V1에서는 △E의 포텐셜 장벽 PB를 넘는 데에 충분한 전압이 아니기 때문에, 벤드 전이할 수 없는 것이다. 그리고, 포텐셜 장벽 PB를 넘어, 한번 벤드 전이한 후의 액정은, 인가 전압이 임계치 전압 Vc보다 높을 때, 기브스 에너지가 보다 낮은 벤드 배향을 유지한다.

또, 도 2를 보면, V1보다 인가 전압을 더욱 상승시키면, 벤드 배향과 스플레이 배향의 기브스 에너지의 차는 더욱 확대되고, 벤드 배향에서의 기브스 에너지 레벨은 낮아진다. LCD의 표시를 행하기 전에 임계치 전압 Vc보다 충분히 높은 전이 전압을 미리 인가하여, 셀 내의 액정을 미리 벤드 전이시킨다.

본 실시 형태에 관한 LCD의 개략적 단면 구조는 상기 도 1a 내지 도 1c의 LCD와 공통이다. 즉, 대향하는 투명 기판(51, 52) 상에, 각각 제1, 제2 전극(53, 54), 배향막(55, 56)을 형성하고, 그 사이에 액정층(57)을 봉입하고 있다. 도 4는 제1 전극(53)과 제2 전극(54) 사이에 일정 전압을 계속 인가하여, 전극 간의 액정이 벤드 전이할 때 까지의 시간을 측정한 실측치를 나타내는 그래프이다. 예를 들면, 전극(53, 54) 사이에 10V의 전압을 계속 인가하면, 약 20초에서 전극 간의 액정이 벤드 전이한다. 그리고, 인가 전압을 상승시키면 벤드 전이에 필요한 시간은 급격이 단축되고, 18V를 인가하면 2초에 벤드 전이된다. 이와 같이 임계치 전압 Vc보다 충분히 높은 전압 (본 명세서에는, 이를 전이 전압이라고 부름)을 인가함으로써, 액정을 벤드 전이시켜 OCB 모드에서 동작시킬 수 있다.

이것은 인가 전압을 상승시킴으로써, 벤드 배향, 스플레이 배향의 에너지 차가 확대됨과 동시에, 포텐셜 장벽 PB를 초과하기 위한 에너지를 갖는 액정 분자가 증가하기 때문이라고 생각된다.

그리고, 일단 벤드 전이한 액정은 인가 전압이 임계치 전압 Vc보다 충분히 낮아지지 않으면, 다시 전이하여 스플레이 배향되는 일은 없다. 이것은 도 3으로부터 명백한 바와 같이, 스플레이 배향을 향할 때도 포텐셜 장벽 PB가 존재하기 때문이다. 따라서, 일단 벤드 전이된 액정은 임계치 전압 Vc를 크게 하회하지 않는 범위의 표시 전압을 인가하여 화면 표시를 행하고 있는 한, 벤드 배향을 유지하여, OCB 모드에서 동작시킬 수 있는 것이다. 또, 실험에 의하면 일단 벤드 배향시킨 LCD는 인가 전압을 0V로 한 후도 수시간 정도는 OCB 모드가 지속되는 것을 확인할 수 있었다.

[실시 형태 1]

즉, 벤드 전이시키기 위한 전이 전압은 예를 들면 LCD의 전원 투입시 등에 일단 인가되어 액정을 벤드 전이시키면, 표시 전압이 인가되고 있는 (즉 화면 표시를 행하고 있는) 동안은, 벤드 배향이 계속 유지된다. 그리고, OCB 모드를 이용한 본 실시 형태 1에 관한 LCD에서는, 도 5에서 나타낸 바와 같이, 전원 투입시 (시간=0), 제1 및 제2 전원 사이에 전이 전압 Vt를 전이 기간 T 동안 인가하고, 그 후 화면 표시 기간에는 종래의 LCD와 동일하게 하여 영상 신호에 따른 파형의 표시전압을 인가하여 이미지 표시를 행하도록 한다. 전이 전압 Vt와 전이 기간 T의 값은 예를 들면 도 4를 참조하여 결정하면 좋다.

액정을 확실하게 벤드 전이시키기 위해서는, 전이 전압 Vt와 전이 기간 T를 도 4에 플롯트하고, 그 점이 도 4에서 나타낸 실선보다 위의 영역에 오도록 양자의 값을 결정한다. 단, 전이 기간 T가 길어지면, 화면의 표시가 개시될 때 까지의 대기 시간이 길어지고, 그 사이는 인가 전압이 높기 때문에 소비 전력도 증대해 버린다. 또, 전이 전압 Vt가 높으면, 소비 전력이 증대하여, 용량이 큰 전원이 필요하게 된다. 따라서, 실선 근방에서 전이 전압 Vt와 전이 기간 T를 설정하는 것이 좋다. 예를 들면 전이 전압 Vt을 15V로 설정하면, 전이 기간은 5초에 끝난다. 또, 예를 들면 퍼스콤의 모니터로서 이용하는 경우, OS(오퍼레이팅 시스템)의 기동중에는 화면을 볼 필요성이 낮기 때문에, 전이 기간을 예를 들면 15초로 길게 확보하고, 전이 전압을 11V로 낮게 설정할 수 있다. 또, 도 4에서, 실선보다 아래의 영역에 오도록 한 전이 전압 Vc와 전이 기간 T에서도, 실선 근방의 영역에서 실선보다 매우 아래인 영역만 아니면 높은 확률로 벤드 전이하기 때문에 실시 가능하다.

인가 전압을 더욱 크게 하면, 더욱 신속하게 벤드 전이할 것으로 예상되지만, 일반적으로 LCD는 미세 구조이고, 제1 전극(53)과 제2 전극(54)의 내압을 초과하도록 하는 전압은 인가할 수 없다. 또, 높은 전압을 인가하기 위해서는, 상응하는 전원을 구비할 필요가 있고, 예를 들면 휴대용 단말의 모니터로서 LCD를 이용하는 경우는, 기기의 대형화로 이어지게 된다. 따라서, 20V 이상의 전압을 거는 것은, 현실적이지 않고 전이 시간은 적어도 1초는 확보할 필요가 있다.

도 6a는 액티브 매트릭스형 LCD를 나타내는 평면도이다. 액티브 매트릭스형 LCD는 각 화소 마다 화소 전극(11)이 형성되고, 각 화소 전극(11)은 박막 트랜지스터(12)를 통해 데이터선(13)에 접속되어 있다. 각각의 박막 트랜지스터(12)의 게이트 전극은 데이터선(13)과는 절연되어 형성된 게이트선(14)에 접속되어 있다. 또, 점선으로 나타낸 바와 같은 보조 용량 전극이 형성되어 있는 경우도 있다. 이상의 구조는 모두 제1 기판에 형성되어 있다. 그리고, 이상의 구조를 피복하여, 공통 전극(15)이 제2 기판에 형성되어 있다.

상술한 바와 같은 액정을 벤드 배향으로 전이시키기 위한 전이 전압은, 제1 전극 즉 화소 전극(11)과 제2 전극 즉 공통 전극(15) 사이에 인가되지만, 이를 위해서는 한쪽을 접지하고, 또 한 쪽의 전압을 상승 또는 저하시킴으로써 전이 전압을 인가하면 된다. 또, 도 2에 나타낸 바와 같이 기브스 에너지는 인가 전압이 반전 전압 (임계치 전압 Vc)보다 작으면, 스플레이 배향 상태 쪽이 낮기 때문에 표시 셀에 전압이 인가되지 않는 영역은 벤드 전이되기 어렵다. 이 때문에, 공통 전극(15)를 접지하고, 제1 기판 측의 화소 전극(11)에만 전이 전압을 인가하면, 화소 전극(11) 상의 영역은 벤드 전이시킬 수 있지만, 화소 전극(11) 간 영역이 벤드 전이되지 않는 경우가 있다. 따라서, 제1 기판 측에 전이 전압을 인가하는 경우는, 화소 전극(11)만이 아니라, 박막 트랜지스터(12), 데이터선(13), 게이트선(14), 보조 용량 전극 등, 제1 기판에 형성된 모든 전극에 전이 전극을 인가할 필요가 있다. 물론 이것은 불가능한 것은 아니지만, 전이 전압을 인가하기 위한 배선이 복잡하게 되어, 게이트 전극에 20V라고 하는 게이트 전압으로서는 높은 전압이 인가되게 되기 때문에, 박막 트랜지스터(12)가 절연 파손될 우려가 생긴다. 여기에서, 액티브 매트릭스형 LCD에 전이 전압을 인가하는 경우, 제1 기판에 형성되어 있는 각 전극을 제1 기판을 동전위, 즉 접지하고, 전이 전압은 공통 전극(15)에 인가하는 것이 좋다. 공통 전극(15)은 제1 기판측의 전극을 피복하여 형성되어 있기 때문에, 공통 전극(15)의 전위를 변화시키면 용이하게 액정의 모든 영역에 전이 전압을 인가할 수 있다. 제1 기판은 통상 접지되어 있기 때문에, 전이 전압의 인가시에는 제1 기판과 화소 전극(11)의 전위차보다 제1 기판과 공통 전극(15)의 전위차 쪽이 커진다.

도 6b에서 나타낸 단순 매트릭스형 LCD이면, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 등가이기 때문에, 어느 전극에 전이 전압을 인가하여도 좋다. 또, 제1 및 제2 전극(21, 22)에 역극성의 전압을 인가하여, 양쪽에서 전이 전압으로 해도 좋다.

이와 같이 본 실시 형태에서, 액정 표시 장치 또는 LCD는 단순 매트릭스, 액티브 매트릭스, 투과형, 반사형, 그 외 어느 방식의 액정 표시 장치이어도 동일하게 실시할 수 있다.

상술한 본 실시 형태에서는, 표시 전압을 인가하기 전에, 제1 및 제2 전극 사이에 표시 전압보다 높은 전이 전압을 인가하기 때문에, 액정을 미리 벤드 배향으로 전이시켜 이미지 표시를 행할 수 있고, 화면 표시 기간에서는, 액정을 고속 응답 가능한 벤드 배향 상태에서의 표시 모드, 즉 OCB 모드로 할 수 있다.

그리고, 전이 전압은 전이 기간 계속하여 인가되지만, 이 전이 기간을 전이 전압치에 따라서 결정함으로써 확실하게 벤드 전이시킬 수 있다. 또, 필요 이상으로 높은 전이 전압을 인가하는 일 없이, 또 실용적인 기간 내에 액정을 벤드 배향으로 전이시킬 수 있다.

또 상술한 바와 같이 액티브 매트릭스형 LCD에서는, 전이 전압을 공통 전극에 인가하게 되면, 전이 전압을 인가하기 위한 배선이 단순하게 됨과 동시에, 화소 전극이 존재하지 않는 영역에 대해서도 벤드 전이시킬 수 있다.

[실시 형태 2]

다음에 단순 매트릭스형 LCD에서의 벤드 전이를 전극간 거리의 관계에 대해 설명한다. 도 7a 내지 7c는 단순 매트릭스형 LCD에서, 스플레이 배향으로부터 벤드 배향으로의 전이 상황을 나타내는 평면도이다. 대향하는 글래스로 이루어진 제1 및 제2 투명 기판 간의 셀에 액정이 봉입되어 있고, 제1 투명 기판 상의 제2 기판과의 대향면 측에는 횡방향에 스프라이프 상으로 존재하는 복수의 제1 전극(1)이 형성되어 있다. 또, 제2 투명 기판 상의 제1 기판과의 대향면 측에는 종방향으로 스트라이프 상으로 연장되는 복수의 제2 전극(2)이 형성되어 있다. 액정을 사이에 두고 제1 전극과 제2 전극이 서로 중첩하는 영역은 각각 중첩 영역(3)이 되고, 그 영역(3)에서는 제1 및 제2 전극에 인가되는 전압에 의해 전계가 형성되어, 액정을 구동할 수 있다.

도 7a에서, 셀 내에 몇개인가 크로스해칭으로 나타낸 점(6)은 벤드 전이가 일어나게 되는 전이 인자(전이 소스)이다. 벤드 전이는 그 전이 인자(6)를 스타트 포인트로서 발생하고, 이를 중심으로 방사상으로 벤드 전이가 확산되어 간다. 도 7b는 이 형태를 나타내고 있다. 도면 중 해칭을 실시한 영역(5)이 벤드 전이되어있는 영역이고, 전이 인자(6)를 중심으로 경시적으로 확대되어 간다.

그러나, 도 7c에서 나타낸 바와 같이, 벤드 전이는 화소 영역 내에 확산된 후에는, 그 이상 확산되지 않는다고 하는 현상을 볼 수 있다.

인접 화소 영역에 벤드 전이가 일어날 확률인 벤드 전이률을 벤드 전이률="(인접하는 화소 영역으로 벤드 배향이 전이한 관찰점) / (전관찰점)"으로 정의하고, 도 8에, 화소 영역의 간극 d를 2㎛, 5㎛, 11㎛로 변화시킬 때의 벤드 전이률의 전이 전압에 대한 변화를 나타낸다. 또한, 도 8에서, 다이아몬드 형의 마크(◇)가 2㎛, 정방형의 마크(□)가 5㎛, 삼각형의 마크(△)가 11㎛인 경우를 각각 나타내고 있다.

먼저 도 8에서, 실선으로 나타낸 화소 간극이 2㎛인 경우를 보인다. 인가 전압이 5V 이하일 때에는 전이율이 0이다. 인가 전압을 증가시켜 가, 6V 정도에서 전이율이 증가하고, 8V 정도 인가하면 전이률이 1, 즉 확실하게 인접하는 화소 영역으로 벤드 배향이 전이하는 것을 나타내고 있다.

도 9a 내지 9c는 이 때의 벤드 전이의 형태를 나타낸 평면도이다. 스트라이프상의 제1 전극(1)과 제2 전극(2)이 형성되어 있는 등의 점은, 도 7a 내지 도 7c와 동일하지만, 화소 영역 간극 d는 2㎛가 되어 있다. 도 9a는 도 7a와 동일한 형태에서, 전이 인자(6)가 컬럼에 생겨 있다. 도 9b에서, 벤드 전이가 전이 인자(6)를 중심으로 확산되고, 벤드 전이의 영역(5')은 인접하는 화소 영역(3)에 걸쳐 확산되어 있다. 그리고, 도 9c에 해칭 영역으로 나타낸 바와 같이, 벤드 전이의 영역(7)은 셀 전면에 확산된다. 벤드 전이율이 높으면, 이와 같이 전면에 벤드 전이의 영역이 확산될 수 있다. 벤드 전이가 전면에 확산되면, LCD 전면에 걸쳐 균등하게 응답 속도가 빨라진다.

다시 도 8을 참조하면, 도 8에서 정방형의 마크로 나타낸 화소 간극 d=5㎛인 경우를 보면, 8V에서는 아직 전이율은 0이다. 그리고, 인가 전압이 9V 정도가 되면 전이율이 증가하고, 11V 정도에서는 전이율 1이 된다. 화소 간극이 2㎛인 경우와 비교하여, 보다 간극이 넓은 d=5㎛인 경우는, 전이율을 상승하기 위해서는 보다 높은 전이 전압이 필요하다. 또한, 삼각형의 마크로 나타낸 간극 d=11㎛인 경우에는 인가 전압이 10V가 되어도 아직 전이율 0 그대로이다. 또 높은 전압을 인가하면 2㎛나 5㎛의 경우와 동일하게, 특정 인가 전압에서 전이율이 상승하는 것이 예상되지만, 일반적으로 LCD에 인가되는 화소 전압은 10V 정도이다. 따라서, 전극 간 거리는 5㎛ 이하일 필요가 있고, 2㎛ 이하이면 더욱 좋다. 이하, 벤드 전이가 일어나는 화소의 간극 (여기에서는, 전극의 간극)을 전이 거리로 부른다.

이상의 결과로부터,

·인접하는 화소 간에서의 벤드 전이는, 전극 간에 인가되고 있는 인가 전압이 높은 만큼 이전하기 쉽고,

·전극이 부재인 전극 간은 벤드 전이시 소위 장벽이 되고,

·전극간 거리는 좁은 쪽이 화소 영역 사이의 벤드 전이가 생기기 쉽고,

·화소간 거리는 전이 거리 이하, 즉 5㎛이하, 바람직하게는 2㎛이하이면 좋은 것을 알 수 있다.

상술한 점은 도 9a 내지 도 9c에서 나타낸 단순 매트릭스형의 LCD만이 아니고, 도 10a에서 나타낸 바와 같은 액티브 매트릭스형 LCD에서도 동일하다고 말할 수 있다. 도 10a는 액티브 매트릭스형 LCD의 평면도, 도 10b는 그 화소 전극(11)의 간극 부분의 단면도이다. 제1 투명 기판(10) 상에 복수의 데이터선(13)가 형성되고, 데이터선(13) 상에는 도시하지 않은 절연막을 거쳐 게이트선(14)이 형성되어 있다. 게이트선(14) 상에는 평탄화막인 절연막(16)을 거쳐 각 화소 마다 화소 전극(11)이 형성되고, 그 위에 배향막(17)이 형성되어 있다. 제1 투명 기판(10)에 대향하여 배치된 제2 투명 기판(18) 상에는 복수의 화소 전극(11)에 대향하여 공통 전극(15)이 형성되고, 그 위에 배향막(30)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 기판 사이에는 액정(31)이 봉입되어 있다. 또, 도시하지 않은 보조 용량 전극이 화소 전극(11)에 접속되어 있다.

이하, 인접 화소 전극(11)끼리의 간극을 d로 하면, 화소 전극(11)끼리의 사이에는 데이터선(13)이나 게이트선(14)이 배치되고, 또 화소 전극(11) 끼리의 내압도 확보할 필요가 있어, 이 간극 d를 전이 거리 이하로 하는 것은 곤란하다. 간극 d가 전이 거리보다 큰 상황에서 화소 전극(11)에만 전이 전압을 인가하면, 화소 전극(11) 사이의 영역이 벤드 전이의 장벽이 되어, 벤드 전이하지 않는 화소가 생기는 경우가 있다. 여기서, 제1 기판(10) 측에 전이 전압을 인가하는 경우는, 화소 전극(11)만이 아니라, 데이터선(13), 게이트선(14), 보조 용량 전극 등, 제1 기판에 형성되는 모든 전극 배선에 전이 전압을 인가한다. 데이터선(13), 게이트선(14)에도 전이 전압을 인가함으로써, 화소 전극(11) 사이의 액정도 벤드 전이시킬 수 있다. 한편, 전이 전압을 인가하기 위한 배선이 복잡하게 되고, 또한 전이 전압이 게이트 전압에도 인가되어 버려, 박막 트랜지스터(12)가 절연 파손될 우려가 생긴다.

그리고, 액티브 매트릭스형 LCD에 전이 전압을 인가하는 경우, 전이 전압은 공통 전극(15)에 인가하는 것이 좋다. 공통 전극(15)은 게이트 전극(14), 데이터선(13), 게이트선(14)를 넓게 피복하고 있기 때문에, 공통 전극(15)에 전이 전압을 인가하고, 제1 기판측의 각종 전극을 접지하여 두면, 화소 전극(11)과 공통 전극(15) 사이만이 아니라, 데이터선(13), 게이트선(14)와 공통 전극(15) 사이에도 전계가 생긴다. 전계가 생기면, 벤드 전이의 확산을 방지하는 일은 없어지고, 보다 확실하게 표시 화면 전체를 벤드 전이시킬 수 있다.

이와 같이 전이 전압을 인가하면, 화소 전극(11)의 간극 d는 전이 거리 이상이어도 좋고, 그리고 이 때는 화소 전극(11)과 데이터선(13) 또는 게이트선(14)의 거리 d', d"가 전이 거리 이하이면 좋다.

또, 상술한 바와 같이, 화소 전극(11) 간극 d를 전이 거리, 2㎛ 이하로 하는 것은 곤란하지만, 데이터선(13), 게이트선(14)은 화소 전극(11)과는 절연막(16)을 사이에 두고 형성되어 있기 때문에, 간극 d', d"를 2㎛로 하는 것은 용이하다.

또한, 도 11a, 11b에서 나타낸 바와 같이, 화소 전극(11)과 데이터선(13), 게이트선(14)이 중첩되도록 형성되면 좋다. 이에 의해, 화소 전극(11)과 데이터선(13), 게이트선(14)의 간극 d', d"은 0이 된다.

화소 간에 전극 부재(不在) 영역이 전이 거리 이상에 걸쳐 존재하지 않도록 각 전극을 화소간 전극으로서 배치하는 것이 중요하다. 여기에서, 화소 간에 배치되는 전극, 즉 화소간 전극은 데이터선(13), 게이트선(14)에 한정되는 것은 아니고, 특별이 이를 설치해도 물론 좋고, 보조 용량 전극을 이용해 겸용해도 좋다. 단, 특히 액티브 매트릭스형 LCD에서는, 데이터선이나 게이트선은 모든 표시 영역에 격자상으로 배치되어 있기 때문에, 화소 간에 배치되는 전극으로서 이용하는 데에는 최적이다.

본 실시 형태 2와 같이, OCB 모드를 갖는 LCD의 제1 전극 간의 거리를 5㎛ 이하, 보다 적합하게는 2㎛ 이하로 하여, 벤드 배향을 화소간을 넘어 확산시킬 수 있고, 각 화소의 액정을 OCB 모드에서 고속 구동할 수 있다.

또, 데이터 배선(13), 게이트 배선(14) 등 도전성 층을 배치하여, 화소 전극(11)의 간극이 2㎛ 이하가 되지 않는 경우에도, 화소간에서의 벤드 전이를 가능하게 할 수 있다.

[실시 형태 3]

다음에 벤드 전이와 액정의 프리틸트각의 관계에 대해서 액티브 매트릭스형 LCD를 예로 설명한다. 도 12a 내지 12c는 액티브 매트릭스형 LCD에서, 스플레이 배향으로부터 벤드 배향으로의 전이에 대해 나타낸 평면도이고, LCD의 구성은 상술한 도 6a 및 10a를 공통으로 한다.

도 12a에서, 셀 내에 몇개인가 크로스해칭으로 나타낸 점(6)은 벤드 전이가 일어나게 되는 전이 인자이다. 액티브 매트릭스형 LCD에서도, 상술한 도 9a 내지 도 9c를 동일하게 벤드 전이는 그 전이 인자(6)를 스타트 포인트으로서 발생하고, 이를 중심에 방사상으로 벤드 전이가 확산되어 간다. 도 12b는 그 형태를 나타내고 있다. 도중에 해칭 영역(6)이 벤드 전이하고 있는 영역이고, 전이 인자(6)를 중심으로 경시적으로 확대하여 가고, 상술한 바와 같이 화소 사이에 전극 부재 영역(d', d" 또는 d)이 크게 존재하지 않으면, 최종적으로 도 12c에 나타낸 바와 같이 셀 전면에 확산된다.

이와 같은 전이 메커니즘에서, 벤드 전이는,

·전이 인자를 많이 발생시키고

·전이의 확산 속도를 빠르게 하는 것에 의해서 보다 신속한 벤드 전이를 실현할 수 있다.

상술한 바와 같이 전이 인자는 랜덤하게 발생하고, 항상 일정한 위치에 발생한다고 한정할 수 없다. 만약 인접 화소로부터 전이가 확산되지 않게 되면, 전이 인자(6)가 발생하지 않은 화소 전극(11') 상의 액정은 벤드 전이되지 않는다. 이하, 벤드 전이율을 벤드 전이율="전이 전압 인가 60초후에 벤드 전이한 전극의 수/전체 전극수"로 정의된다. 도 13은 액정의 프리틸트각이 다른 3개의 샘플에, 다른 전이 전압을 인가한 경우의 벤드 전이율의 변화를 나타내고 있다. 전이 전압은 30Hz의 방형파를 5V∼10V로 변화시켜 각각 측정한다. 3개의 샘플은,

샘플1(◇로 나타냄) 프리틸트각=1.2°

샘플2(□로 나타냄) 프리틸트각=2.7°

샘플3(△로 나타냄) 프리틸트각=3.8°

이고, 각각 전극수는 10×10(x×y)이고, 각 전극 사이즈는 5×5(㎜)이다.

이 결과로부터, 프리틸트각이 큰 배향막 쪽이, 벤드 전이율도 큰 것을 알 수 있다.

벤드 전이는 인접하는 화소로부터 전이하기 때문에, 전이율은 반드시 100%일 필요는 없다. 물론, 전이율이 높은 쪽이 보다 신속하게 벤드 전이하는 것은 명백하다. 이상과 같이, 일반적으로 LCD는 미세 구조이고, 제1 기판 상의 제1 전극과 제2 기판 상의 제2 전극의 내압은 크게 설정되지 않는다. 또, 높은 전압을 인가하기 위해서는, 대응 전원을 구비할 필요가 있고, 예를 들면 휴대용 단말의 모니터로서 LCD를 이용하는 경우는 기기의 대형화로 이어져 버린다. 따라서, 인가 전압이 10V일 때, 벤드 전이율이 50% 이하가 되어 버리는 프리틸트각이 1.2°인 샘플은 바람직하지 않다. 벤드 배향을 이용하는 LCD에서, 배향막의 프리틸트각은 1.2°보다 크게, 또한 될 수 있으면 큰 프리틸트각을 갖는 것이 좋다.

다음에, 벤드 전이의 확산 속도를

벤드 전이 확산 속도 = (벤드 전이한 거리) / (걸린 시간)

으로 정의하고, 전이 인자로부터 3㎜ 이격된 위치까지 벤드 전이가 확산되는 데에 필요한 시간을 측정하여, 벤드 전이의 확산 속도를 구하고, 이를 도 14a 및 14b에 도시한다. 도 14a는 등방 처리 후의 벤드 전이 확산 속도, 도 14b는 벤드 전이시켜 스플레이 배향으로 한 직후에 다시 벤드 전이시킨 경우의 벤드 전이 확산 속도이다.

이 결과로부터, 전이 전압이 큰 만큼 벤드 전이 확산 속도가 빨라지고, 프리틸트각이 큰 만큼 벤드 전이 확산 속도가 빨라진다는 것을 알 수 있다, 또, 등방 처리 후보다도, 일단 벤드 전이시킨 후 스플레이 배향으로 한 직후 다시 벤드 전이시킨 쪽이 벤드 전이 커짐 속도가 빠르다. 이것은, 전이 전압 인가시의 벤드 배향 상태에서, 자계의 프리틸트각이 커지고 이 프리틸트각이 높은 상태가 일정 시간 잔류하기 때문이라고 생각된다. 이 잔류 현상은 수시간에서 수십 시간 유지된다.

또, LCD에 벤드 배향의 액정을 이용하는 것을 고려한 경우, 구동 전압을 인가한 후 배향 상태로 이동하기 까지의 시간, 즉 응답 속도가 고속인 것이 매우 중요하다. 확인을 위해 기재하면, 상술한 벤드 전이로의 전이 시간은, 스플레이 배향을 나타낸 상태에서 벤드 배향을 나타낸 상태로의 전이 시간이다. 이하에 기술한 응답 속도는 구동 전압을 인가하여 액정을 구동하는 경우 기저 상태로부터 구동 상태로의 천이 시간이다. 도 15는 각각의 샘플에서의 25℃에서의 응답 속도를 나타내고 있다. τr은 상승 응답 시간, 즉 구동 전압을 인가한 후 액정이 구동할 때 까지의 시간, τd는 하강 응답 시간, 즉 구동 전압 인가 상태로부터 구동 전압을 소거하여, 액정이 구동 상태로부터 기저 상태로 돌아올 때 까지의 시간이다. 이 결과로부터 하강 응답 속도에 관해서는 프리틸트각이 작은 배향막 쪽이 빠른 것을 알 수 있다. 이것은 프리틸트각이 적은 배향막 쪽이 앵커링 (anchoring) 강도가 강한 것에 기인하고 있다고 생각된다.

그런데 프레임 주파수 60Hz에서 화면 표시를 행하는 FS-LCD에서는 1색의 표시 시간은 1/180=5.6㎳이다. 스캔 시간으로서 0.6㎳ 필요하면, 응답 시간은 5㎳ 이하일 필요가 있다. 이에 비해, 도 15로부터 하강 응답 시간 τd를 5㎳ 이하로 하는 프리틸트각은 3° 이하로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다.

상기 설명은 액티브 매트릭스형 LCD를 이용하여 설명했지만, 물론 단순 매트릭스나 그 외 어느 방식의 LCD이어도 동일하게 성립한다.

이와 같이 본 실시 형태에서는 OCB 모드를 갖는 LCD에서, 배향막의 프리틸트각을 1.2°보다 크게 하여 액정을 확실하게 벤드 전이시키는 것을 가능하게 하고 있다. 또, 프리틸트각을 1.2°보다 크게 하여, 벤드 전이의 확산 속도를 충분히 빠르게 해도 전이 전압의 인가 시간을 단축할 수 있다.

또한, 프리틸트각이 3° 이하로 작게 하여, 벤드 전이 후의 액정의 상승의 응답 속도만이 아니라 하강 응답 속도도 실효적인 속도로 할 수 있다.

Claims

액정의 배향 상태 전이 방법에 있어서,

서로 대향하여 배치된 제1 및 제2 전극을 피복하는 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입된 액정은 스플레이(splay) 배향 상태와 벤드(bend) 배향 상태를 갖고,

상기 스플레이 배향 상태와 상기 벤드 배향 상태는, 소정 임계치 전압을 경계로 상기 제1 및 제2 전극 사이에 인가되는 전압에 따라 상태 에너지의 크기가 전환되며,

상기 벤드 배향 상태의 상기 액정에 소정 범위의 표시 전압을 인가하여 표시를 행하기 전에, 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 상기 표시 전압의 최대 전압보다 큰 전압을 인가하여 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시키는 액정의 배향 상태 전이 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막에는 실질적으로 동일한 방향으로 러빙 처리가 실시되어 있는 액정의 배향 상태 전이 방법.
제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,

상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에는 제1 전극이 형성되고,

상기 제1 전극을 피복하여 제1 배향막이 형성되며,

상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에는 제2 전극이 형성되고,

상기 제2 전극을 피복하여 제2 배향막이 형성되며,

상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되고, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 가지며,

상기 제1 및 제2 전극 사이에 표시 전압을 인가하여 상기 액정을 구동하여 상기 표시 전압에 따른 표시를 행함과 함께,

상기 표시 전압을 인가하기 전에 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 상기 표시 전압의 최대 전압보다 높은 전이 전압을 인가하여, 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시켜, 상기 벤드 배향 상태의 액정을 구동하여 표시를 행하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제3항에 있어서, 상기 액정의 상기 스플레이 배향 상태와 상기 벤드 배향 상태는, 소정 임계치 전압을 경계로 제1 및 제2 전극 사이에 인가되는 전압에 따라 상태 에너지의 크기가 전환되는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 인가되는 전압이 소정의 임계치 전압 이상이 되면, 상기 액정의 상기 벤드 배향 상태에서의 상태 에너지 레벨이 상기 스플레이 배향 상태에서의 상태 에너지 레벨보다 낮아지는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,

상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에는 제1 전극이 형성되고,

상기 제1 전극을 피복하여 제1 배향막이 형성되며,

상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에는 제2 전극이 형성되고,

상기 제2 전극을 피복하여 제2 배향막이 형성되며,

상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되고, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 가지며,

상기 제1 및 제2 전극 사이에 표시 전압을 인가하여 상기 액정을 구동하여, 상기 표시 전압에 따른 표시를 행함과 함께,

상기 표시 전압을 인가하기 전에 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 상기 표시 전압의 최대 전압보다 높은 전이 전압을 인가하여, 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시켜, 상기 벤드 배향 상태의 액정을 구동하여 표시를 행하며,

상기 표시 전압은 임계치 전압보다 높은 액정 표시 장치의 구동 방법.
제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,

상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에는 제1 전극이 형성되고,

상기 제1 전극을 피복하여 제1 배향막이 형성되며,

상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에는 제2 전극이 형성되고,

상기 제2 전극을 피복하여 제2 배향막이 형성되며,

상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되고, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 가지며,

상기 제1 및 제2 전극 사이에 표시 전압을 인가하여 상기 액정을 구동하여, 상기 표시 전압에 따른 표시를 행함과 함께,

상기 표시 전압을 인가하기 전에 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 상기 표시 전압의 최대 전압보다 높은 전이 전압을 인가하여, 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시켜, 상기 벤드 배향 상태의 액정을 구동하여 표시를 행하며,

상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 인가되는 전압이 소정의 임계치 전압 이상이 되면, 상기 액정의 상기 벤드 배향 상태에서의 상태 에너지 레벨이 상기 스플레이 배향 상태에서의 상태 에너지 레벨보다 낮아지고,

상기 전이 전압은 그 전압값에 따라서 결정되는 소정의 전이 기간 계속하여 상기 제1 및 제2 전극 사이에 인가되는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제7항에 있어서, 상기 임계치 전압은 상기 표시 전압보다 낮은 액정 표시 장치의 구동 방법.
제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,

상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에는 제1 전극이 형성되고,

상기 제1 전극을 피복하여 제1 배향막이 형성되며,

상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에는 제2 전극이 형성되고,

상기 제2 전극을 피복하여 제2 배향막이 형성되며,

상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되고, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 가지며,

상기 제1 및 제2 전극 사이에 표시 전압을 인가하여 상기 액정을 구동하여, 상기 표시 전압에 따른 표시를 행함과 함께,

상기 표시 전압을 인가하기 전에 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 상기 표시 전압의 최대 전압보다 높은 전이 전압을 인가하여, 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시켜, 상기 벤드 배향 상태의 액정을 구동하여 표시를 행하며,

상기 제1 전극은 복수개 설치된 화소 각각에 대응하여 형성된 복수의 화소 전극이고,

상기 제2 전극은 상기 복수의 화소 전극에 대향하는 공통 전극이고,

상기 제1 기판과 상기 공통 전극의 전위차를 상기 제1 기판과 상기 복수의 화소 전극의 전위차보다 크게 하여 상기 전이 전압을 상기 액정에 인가하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제9항에 있어서, 상기 표시 전압은 임계치 전압보다 높은 액정 표시 장치의 구동 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막에는 실질적으로 동일한 방향으로 러빙 처리가 실시되어 있는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치에 있어서,

상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에 형성된 복수의 제1 전극과,

상기 복수의 제1 전극을 피복하여 형성된 제1 배향막과,

상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에 형성된 제2 전극과,

상기 제2 전극을 피복하여 형성된 제2 배향막

을 포함하고,

상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되고, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 갖는 액정이며,

상기 복수의 제1 전극의 상호 이간 거리, 또는 상기 복수의 제1 전극의 상호 간극에서의 도전층 부재(不在) 영역의 폭은 5㎛ 이하인 액정 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 복수의 제1 전극 상호 이간 거리, 또는 상기 복수의 제1 전극의 상호 간극에서의 도전층 부재 영역의 폭은 2㎛ 이하인 액정 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 복수의 제1 전극 및 상기 제2 전극에 의해 상기 액정에 전이 전압을 인가하여 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시키고, 상기 벤드 배향 상태의 액정을 구동하여 표시를 행하는 액정 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막에는 실질적으로 동일한 방향으로 러빙 처리가 실시되어 있는 액정 표시 장치.
제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치에 있어서,

상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에 설치된 복수의 라인 형상의 제1 전극과,

상기 복수의 라인 형상의 제1 전극을 피복하여 형성된 제1 배향막과,

상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에, 상기 복수의 제1 전극과 각각 거의 직교하는 방향으로 설치된 복수의 라인 형상의 제2 전극과,

상기 복수의 라인 형상의 제2 전극을 피복하여 형성된 제2 배향막

을 포함하고,

상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되고, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 갖는 액정이며,

상기 복수의 라인 형상의 제1 전극의 상호 이간 거리 및/또는 상기 복수의 라인 형상의 제2 전극의 상호 이간 거리는 5㎛ 이하인 액정 표시 장치.
제16항에 있어서, 상기 복수의 라인 형상의 제1 전극의 상호 이간 거리 및/또는 상기 복수의 라인 형상의 제2 전극의 상호 이간 거리는 2㎛ 이하인 액정 표시 장치.
제16항에 있어서, 상기 복수의 라인 형상의 제1 전극 및 제2 전극에 의해, 상기 액정에 전이 전압을 인가하여 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시키고, 상기 벤드 배향 상태의 액정을 구동하여 표시를 행하는 액정 표시 장치.
제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막에는 실질적으로 동일한 방향으로 러빙 처리가 실시되어 있는 액정 표시 장치.
제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치에 있어서,

상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에 형성된 복수의 화소 전극과,

상기 복수의 화소 전극을 피복하여 형성된 제1 배향막과,

상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에 형성된 공통 전극과,

상기 공통 전극을 피복하여 형성된 제2 배향막

을 포함하고,

상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되고, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 갖는 액정이며,

상기 복수의 화소 전극의 상호 간극, 또는 상기 복수의 화소 전극의 상호 간극에서의 도전층 부재 영역의 폭은 5㎛ 이하인 액정 표시 장치.
제20항에 있어서, 상기 복수의 화소 전극의 상호 간극에서의 도전층 부재(不在) 영역의 폭은 2㎛ 이하인 액정 표시 장치.
제20항에 있어서, 상기 복수의 화소 전극의 상호 간극에는 화소간 전극을 더 포함하고, 상기 복수의 화소 전극의 대응하는 화소 전극과 상기 화소간 전극과의 이간 거리는 2㎛ 이하인 액정 표시 장치.
제22항에 있어서, 상기 복수의 화소 전극과 상기 화소간 전극은 절연되어 있는 액정 표시 장치.
제20항에 있어서, 상기 복수의 화소 전극의 상호 간극에는 화소간 전극을 포함하고, 상기 복수의 화소 전극의 대응하는 화소 전극과 상기 화소간 전극은 절연층을 사이에 두고 서로 중첩된 영역을 갖는 액정 표시 장치.
제20항에 있어서, 상기 복수의 화소 전극에는 각각 스위칭 소자가 접속되고,

상기 복수의 화소 전극의 상호 간극에는, 화소간 전극으로서 상기 스위칭 소자를 선택하는 선택 라인 또는 상기 복수의 화소 전극의 각각에 소정 신호를 공급하는 신호 라인이 설치되어 있는 액정 표시 장치.
제25항에 있어서, 상기 복수의 화소 전극의 대응하는 화소 전극과, 상기 선택 라인 또는 상기 신호 라인은 절연층을 사이에 두고 서로 중첩된 영역을 갖는 액정 표시 장치.
제20항에 있어서, 상기 복수의 화소 전극과 상기 공통 전극에 의해 상기 액정에 전이 전압을 인가하여 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시켜, 상기 벤드 배향 상태의 액정을 구동하여 표시를 행하는 액정 표시 장치.
제27항에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 공통 전극의 전위차를 상기 제1 기판과 상기 복수의 화소 전극의 전위차보다 크게 하여 상기 전이 전압을 상기 액정에 인가하는 액정 표시 장치.
제20항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막은 실질적으로 동일한 방향으로 러빙 처리가 실시되어 있는 액정 표시 장치.
제1 및 제2 기판 간에 액정이 배치된 액정 표시 장치에 있어서,

상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에 형성된 제1 전극,

상기 제1 전극을 피복하여 형성된 제1 배향막,

상기 제2 기판 상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에 형성된 제2 전극,

상기 제2 전극을 피복하여 형성된 제2 배향막

을 포함하고,

상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되어, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 갖는 액정이고,

상기 제1 및 제2 배향막의 프리틸트각은 1.2°보다 크고 3° 이하인 액정 표시 장치.
제30항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극에 의해 상기 액정에 전이 전압을 인가하고, 상기 액정을 상기 벤드 배향 상태로 전이시켜, 상기 벤드 배향 상태의 액정을 구동하여 표시를 행하는 액정 표시 장치.
제1 및 제2 기판 사이에 액정이 배치된 액정 표시 장치에 있어서,

상기 제1 기판 상의 상기 제2 기판과의 대향면 측에 형성된 제1 전극,

상기 제1 전극을 피복하여 형성된 제1 배향막,

상기 제2 기판상의 상기 제1 기판과의 대향면 측에 형성된 제2 전극,

상기 제2 전극을 피복하여 형성된 제2 배향막

을 포함하고,

상기 액정은 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 봉입되며, 스플레이 배향 상태와 벤드 배향 상태를 갖는 액정이고,

상기 제1 및 제2 배향막의 프리틸트각은 3°이하인 액정 표시 장치.