KR100489314B1 - 액티브매트릭스형액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 브라운관과 같은 시야각을 실현할 수 있는 기판표면에 평행의 전계에 의해 표시를 제어하는 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 동화상 대응가능한 고속응답의 액티브매트릭스형 액정장치를 제공하는 것을 과제로한 것이며, 그 해결수단으로서, 1쌍의 대향하는 절연기판과, 기판위에 형성되는 1쌍의 배향막과, 1쌍의 배향막에 끼워유지된 액정조성물과, 기판면에 대략 평행의 전계를 인가할 수 있는 화소전극 및 대향전극을 가지고, 한쪽의 배향막쪽의 초기배향방향과 다른쪽의 배향막쪽의 초기배향방향이 가로전계방향에 대해서 대략 선대칭이되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한 것이다. 이로써, 동화상대응가능한 고속응답속도를 가진 가로전계방식의 액정표시장치를 얻을 수 있는 효과를 얻게된다.

Description

액티브매트릭스형 액정표시장치

본 발명은, 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히, 박막트랜지스터등을 사용한 액티브·매트릭스방식의 액정표시장치에 관한 것이다.

박막트랜지스터(TFT)로 표시되는 액티브소자를 사용한 액티브매트릭스형 액정표시장치는 얇다. 경량이다 라고 하는 특징과 브라운관에 필적하는 고화질이라는 점에서, OA기기등의 표시단말로서 널리 보급되기 시작하고 있다. 이 액정표시장치의 표시방식에는, 대별해서, 다음의 2가지가 있다. 하나는, 투명전극이 구성된 2개의 기판에 의해 액정을 사이에 끼워넣고, 투명전극에 인가된 전압에 의해 동작시켜, 투명전극을 투과하여 액정에 입사한 광을 변조해서 표시하는 방식이며, 현재, 보급되어 있는 제품이 거의 이 방식을 채용하고 있다. 또, 다른 하나는, 기판위에 구성한 2개의 전극의 사이의 기판면에 대략 병행의 전계에 의해 액정을 동작시켜, 2개의 전극의 틈새로부터 액정에 입사한 광을 변조해서 표시하는 방식(이하 가로 전계방식이라 부름)이며, 시야각이 현저하게 넓다고 하는 특징을 가지며, 액티브매트릭스형 액정표시장치에 관해서 유망한 기술이다. 후자의 방식의 특징에 관해서는, 주로 일본국 특허출원 공표 평 5-505247호 공보, 동 특공소 63-21907호 공보, 및 동 특개평 6-160878호 공보등이 기재되어 있다.

그러나, 상기 가로전계방식(in-plane·Switching방식이라고도 부름.)에 관한 상기 출원에 기재되어 있는 액티브매트릭스형 액정표시장치에서는, 응답속도가 빠른 것이라도 100ms정도이며, 동화상표시를 행하기 위하여 필요하게 되는 40∼20ms이하의 응답속도에는 걸맞지 않고, 동화상표시를 행하였을시에 동화상의 잔상이 발생하여, 화상이 혜성과 같이 꼬리를 끌며 흐르는 것처럼 보인다고 하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 브라운관과 같은 넓은 시야각을 가지고, 또한, 동화상에 대응할 수 있는 고속응답의 액티브매트릭스형 액정표시장치를 제공하는데 있다.

공지의 가로전계방식에는, 이하의 2구성이 있다.

또한, 응답속도는, 전압인가시의 상승시간과, 전압소거시의 하강시간의 합이라 정의하고, 이하에 설명한다.

제 1의 구성은, 액정층의 액정분자의 초기배향방향을 상부기판쪽의 액정층이 계면에 있어서, 전계인가 방향과 동일방향으로 하고, 하부기판쪽의 액정층의 계면에 있어서, 전계인가방향과 약 90° 다르게 하고, 전압무인가시에 약 90°트위스트한 배열로 한다.

이 상태의 액정분자를, 2개의 전극에 의해서 발생되는 기판면에 대략 평행의 전계(이하 가로전계라 부름.)에 의해서, 하부의 기판쪽계면의 액정 분자를 전계인가방향으로 약 90°회전시키고, 그 선광성(旋光性)을 없앰으로써, 투과율을 변화시키고, 표시를 얻는다.

그러나, 이 구성은, 하부기판쪽 계면부근의 액정분자를 약 90°나 회전시키지 않으면 안되기 때문에, 구동전압비 10Volt이상으로 매우 높아지기 쉽다. 이 구성의 응답속도는, 상승시간은, 어느 정도 빨리할 수 있으나, 하강시간은, 액정분자가 90°되돌아오지 않으면 안되기 때문에, 빨라도 40ms이상이고, 동화상대응에 충분하지 않았다.

제 2의 구성은, 액정층의 액정분자의 초기배향방향을 상하부기판쪽의 계면에서 대략 동일하고, 전압무인가시에, 액정의 트위스트가 없는 균질(homogeneous)배열로 한다. 이 상태의 액정분자에, 가로전계에 의해서, 액정분자를 전체적으로 전계방향으로 약 45°회전시키고(포지티브의 유전이방성을 가진 경우, 네거티브의 경우는 전계방향과 직교하는 방향), 그때의 액정층의 복굴절율의 변화에 의해, 투과율을 변화시키고, 화상을 표시시킨다.

제 2의 구성은, 제 1의 구성보다, 구동전압을 5Volt정도 낮게할 수 있어, 변화가 빠른 특정동화상을 제외하면 실용적인 범위이다.

제 2의 구성에서는, 응답속도는, 상하부기판사이의 액정층의 두께에 크게 의존하며, 얇아질수록 응답속도가 빨라진다. 한편, 기판간격은 너무 좁게하면, 갭의 균일성을 내기 어렵고, 표시얼룩이 발생하기 쉽다. 또, 액정을 밀봉할때의 속도가 느리고, 밀봉시간이 너무 걸리는 등의 문제가 있어, 현실적으로는, 액정층의 두께는, 4㎛전후가 실용적인 한계치이다. 이 때문에, 응답속도는 빨라도 60ms전후로 되어 있었다.

또한, 제 1의 구성의 예로서는, G. Baur et al, JAPAN DIS PLAY 1992, P.547∼550, 또는 R. A. Soref, Journal of Applied Physics, Vol 45, No. 12, December 1974, P. 5466∼5468, 또는, R. A. Soref, Proceedings of the IEEE. December 1974, P. 1710∼171에 기재되어 있다.

또, 제 2의 구성의 예로서는, M. Ohe et al, ASIA DISPLAY 1995, P. 557∼580 등에 기재되어 있다.

본 발명의 대표적인 구성은, 액정층의 액정분자의 초기배향방향을 상부기판쪽의 계면에서는, 전계인가방향과 약 45°로 하고, 하부기판쪽의 계면에서는, 전계인가방향과 약 -45°로 하고, 전압무인가시에 약 90°트위스트한 배열로 한다.

또한, 편의상, 초기배향각은, 가로전계의 면내방향에 대하여, 반시계 방향을 정방향으로 규정하고, -90°이상 90°이하의 각도에 있어서 규정한다.

이 상태의 액정분자를, 가로전계에 의해서, 상부기판쪽의 계면의 액정분자를 전계방향으로 약 45°, 하부기판쪽의 계면의 액정분자를 전계방향으로 약 45°회전시켜, 그 복굴절성을 없앰으로써, 투과율을 변화시키고, 표시를 얻는다.

이 구성에서는, 상하부기판쪽의 계면부근의 액정분자를 각각 약 45°만큼 회전시키면 되고, 상기한 제 1의 구성에 비해, 낮은 전압으로 구동할 수 있다. 또, 액정층의 중심에 대해서, 45°트위스트한 액정층이 적층된 형태로 되어, 기판간 갭이 약절반으로 되는 것과 등가이다. 즉, 2층으로 적층된 액정은, 각각의 층의 액정분자의 탄성적인 관계에 의해 동작함으로, 실질상 약 절반의 액정층만으로 동작하는 것과 등가로 된다.

상기한 제 1의 구성도 제 2의 구성과 마찬가지로, 액정층 두께가 좁아질수록 응답속도가 빨라지고, 액정층 두께의 대략 2재곱에 반비례한다. 또, 제 1의 구성에 비해, 45° 밖에 회전동작하지 않기 때문에, 이에 의해 약 2배 빨라지고, 본 발명의 구성은 원리적으로 상기 제 1의 구성의 약 8배의 속도의 응답속도를 달성할 수 있다.

상기 제 1의 구성에서 상승시간 이 약 45ms라고 가정하면, 본 구성에서는, 원리적으로는 약 6ms의 하강시간을 달성할 수 있는 것으로 된다. 또, 본 발명의 구성의 응답속도를 측정한 결과, 응답속도는, 약 20ms정도를 얻을 수 있었다.

또, 이 구성은, 종래의 구성에서 나타난 바와 같은 중간상태(調)표시로서 응답속도가 악화하게 되는 감소가 관측되지 않고, 어느 인가전압에서도 약 일정한 빠른 응답속도를 얻을 수 있었다.

본 발명의 또 다른 목적 및 본 발명의 또 다른 특징은, 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

(실시예 1)

〈액티브·매트릭스액정표시장치〉

이하, 액티브·매트릭스방식의 컬러액정표시장치에 본 발명을 적용한 실시예를 설명한다. 또한, 이하 설명하는 도면에서, 동일 기능을 가진 것을 동일부호를 붙이고, 그 반복설명은 생략한다.

〈매트릭스부(화소부)의 평면구성〉

도 1은 본 발명의 액티브·매트릭스방식컬러액정표시장치의 일화소와 그 주변을 표시한 평면도이다.

도 1에 표시한 바와 같이, 각 화소는 주사신호선(게이트신호선 또는 수평신호선)GL과, 대향전압신호선(대향전극배선)CL과, 인접하는 2개의 영상 신호(드레인신호선 또는 수직신호선)DL과의 교차영역내(4개의 신호선으로 둘러싸인 영역내)에 배치되어 있다. 각 화소는 박막트랜지스터TFT, 축적용량Cstg, 화소전극PX 및 대향전극CT를 포함한다. 주사신호선GL, 대향전압신호선CL은 도면에서는 좌우방향으로 뻗어있고, 상하방향으로 복수개 배치되어 있다. 영상신호선DL은 상하방향으로 뻗어있고, 좌우방향으로 복수개배치되어 있다. 화소전극PX은 박막트랜지스터TFT와 접속되고, 대향전극CT는 대향전압신호선CL와 일체로 되어 있다.

영상신호선DL을 따라서 상하로 인접하는 2화소에서는, 도 1A선에서 접어구부렸을 때, 평면구성이 맞포개지는 구성으로 되어 있다. 이것은, 대향전압신호선CL을 영상신호선DL을 따라서 상하로 인접하는 2화소에 의해 공통화하고, 대향전압신호선CL의 전극폭을 확대함으로써, 대향전압신호선CL의 저항을 저감하기 때문이다. 이에 의해, 외부회로로부터 좌우방향의 각 화소의 대향전극CT에 대향전압을 충분히 공급하는 일이 용이하게 된다.

화소전극PX와 대향전극CT는 서로 대향하고, 각 화소전극PX와 대향전극CT와의 사이의 전계에 의해 액정LC의 광학적인 상태를 제어하여, 표시를 제어한다. 화소전극PX와 대향전극CT는 빗살형상으로 구성되고, 각각, 도면의 상하방향으로 가늘고 긴 전극으로 되어 있다.

1화소내의 대향전극CT의 개수 0(빗살의 개수)는, 화소전극PX의 개수(빗살의 개수)P와 0=P+1의 관계를 반드시 가지도록 구성하다(본 실시예에서는 O=3, P=2). 이것은, 대향전극CT와 화소전극PX을 교호로 배치하고, 또한, 대향전극 CT를 영상신호선DL에 반드시 인접시키기 위해서이다. 이에 의해, 대향전극CT와 화소전극PX의 사이의 전계가, 영상신호선DL로부터 발생하는 전계로부터 영향을 받지않도록, 대향전극CT에 의해 영상신호선DL로부터의 전기력선을 시일드할 수 있다. 대향전극CT는 후술의 대향전압신호선CL에 의해 항상 외부로부터 전위를 공급받고 있기 때문에, 전위는 안정되어 있다. 그 때문에, 영상신호선DL에 인접해도, 전위변동이 거의 없다. 또, 이에 의해, 화소전극PX의 영상신호선DL로부터의 기하학적인 위치가 멀어짐으로, 화소전극PX와 영상신호선DL의 사이의 기생용량이 대폭적으로 감소하고, 화소전극전위Vs의 영상신호전압에 의한 변동도 억제할 수 있다. 이러한 일에 의해, 상하방향으로 발생하는 크로스토크(세로스미어라 불리는 화질불량)을 억제할 수 있다.

화소전극PX와 대향전극CT의 전극폭은 각각 6㎛로 한다. 이것은, 액정층의 두께방향에 대해서, 액정층전체에 충분한 전계를 인가하기위하여, 후술의 액정층의 두께 5.0㎛보다도 크게 설정하고, 또한 개구율을 크게하기 위하여 가능한 한 가늘게 한다. 또, 영상신호선DL의 전극폭은 단선을 방지하기 위하여, 화소전극PX와 대향전극CT에 비교해서 약간 넓게 8㎛로 한다. 여기서, 영상신호선DL의 전극폭이, 인접하는 대향전극CT의 전극폭의 2배이하가 되도록 설정한다. 또는, 영상신호선DL의 전극폭이 수율의 생산성으로부터 결정되어 있는 경우에는, 영상신호선DL에 인접하는 대향전극CT의 전극폭을 영상신호선DL의 전극폭의 1/2이상으로 한다. 이것은, 영상신호선DL로부터 발생하는 전기력선을 각각 양옆의 대향전극CT에 의해 흡수하기 때문이며, 어떤 전극폭으로부터 발생하는 전기력선을 흡수하려면, 그것과 동일폭이상의 전극폭을 가진 전극이 필요하다. 따라서, 영상신호선DL의 전극의 절반(4㎛씩)으로부터 발생하는 전기력선을 각각 양옆의 대향전극CT가 흡수하면 되기 때문에, 영상신호선DL에 인접하는 대향전극CT의 전극폭을 1/2이상으로 한다. 이에 의해, 영상신호의 영향에 의해, 크로스토크가 발생하는 특히 상하방향(세로방향의 크로스토크)을 방지한다.

주사신호선GL은 말단쪽의 화소(후술의 주사전극단자GTM의 반대쪽)의 게이트전극GT에 충분히 주사전압이 인가할 만큼의 저항치를 만족하도록 전극폭을 설정한다. 또, 대향전압신호선CL도 말단쪽의 화소(후술의 공통버스라인CB의 반대쪽)의 대향전극CT에 충분히 대향전압이 인가할 수 있을 만큼의 저항치를 만족하도록 전극폭을 설정한다.

한편, 화소전극PX와 대향전극CT의 사이의 전극간격은, 사용하는 액정재료에 의해서 바꾼다. 이것은, 액정재료에 의해서 최대투과율을 달성하는 전계강도가 다르기 때문에, 전극간격을 액정재료에 따라서 설정하고, 사용하는 영상신호구동회로(신호쪽 드라이버)의 내압에 의해 설정되는 신호전압의 최대진폭의 범위에서, 최대투과율을 얻을 수 있도록 하기 위해서이다. 후술의 액정재료를 사용하면 전극간격은, 16㎛가 된다.

또, 본 실시예에서는, 전극을 모두, TFT기판쪽에 배치하고 있으나, 특히, 대향전극CT 및 대향전압신호선CL은, 대향기판쪽에 맞아도 되고, 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 한다.

또, 대향전극 CT의 배선방향에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 실시예에서는, 게이트배선GL과 동일 방향으로 배치하고 있으나, 드레인배선DL과 동일 방향, 또는, 매트릭스형상으로 끌어돌려도 좋고, 이러한 것은 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 한다.

〈매트릭스부(화소부)의 단면구성〉

도 2는 도 1의 3-3절단선에 있어서의 단면을 표시한 도면, 도 3은 도 1의 4-4절단선에 있어서의 박막트랜지스터TFT의 단면도, 도 4는 도 1의 5-5절단선에 있어서의 축적용량Cstg의 단면을 표시한 도면이다. 도 2∼도 4에 표시한 바와 같이, 액정층LC를 기준으로해서 하부투명유리기판SUB1쪽에는 박막트랜지스터TFT, 축적용량Cstg 및 전극군이 형성되고, 상부 투명유리기판SUB2쪽에는 컬러필터FIL, 차광용블랙매트릭스패턴BM이 형성되어 있다.

또, 투명유리기판SUB1, SUB2의 각각의 안쪽(액정LC쪽)의 표면에는, 액정의 초기배향을 제어하는 배향막ORI, ORI2가 형성되어 있고, 투명유리기판SUB1, SUB2의 각각의 바깥쪽의 표면에는, 편광축이 직교해서 배치된 (크로스니콜배치)편광판이 형성되어 있다.

〈TFT기판〉

먼저, 아래쪽투명유리기판SUB1쪽(TFT기판)의 구성을 상세히 설명한다.

〈박막트랜지스터TFT〉

박막트랜지스터TFT는, 게이트전극GT에 포지티브의 바이어스를 인가하면, 소스드레인사이의 채널저항이 작아지고, 바이어스를 영으로 하면, 채널저항은 커지도록 동작한다.

박막트랜지스터TFT는, 도 3에 표시한 바와 같이, 게이트전극GT, 게이트절연막GI, i형 (진성, intrinsic, 도전형결정불순물이 도우프되어 있지 않는)비정질실리콘(Si)으로 이루어진 i형 반도체층AS, 1쌍의 소스전극SD1, 드레인전극SD2를 가진다. 또한, 소스, 드레인은 본래 그사이의 바이어스극성에 의해서 결정되는 것으로서, 이 액정표시장치의 회로에서는 그 극성은 동작중반전하므로, 소스, 드레인은 동작중 교체되는 것으로 이해되고 있었다. 그러나, 이하의 설명에서는, 편의상 한쪽을 소스, 다른 쪽을 드레인으로 고정해서 표현한다.

〈게이트전극GT〉

게이트전극GT는 주사신호선GL과 연속해서 형성되어 있으며, 주사신호선GL의 일부의 영역이 게이트전극GT가 되도록 구성되어 있다. 게이트전극GT는 박막트랜지스터TFT의 능동영역을 넘는 부분이면, i형 반도체층AS를 완전히 덮도록(아래쪽에서 봐서)그것보다 약간 크게형성되어 있다. 이에 의해, 게이트전극GT의 역할외에, i형 반도체층AS에 외광이나 백라이트광이 닿지않도록 고안되어 있다. 본 예에서는, 게이트전극GT는, 단층의 도전막g1에 의해 형성되어 있다. 도전막g1로서는 예를 들면 스퍼터링으로 형성된 알루미늄(Al)막이 사용되고, 그위에는 Al의 양극산화막AOF가 형성되어 있다.

〈주사신호선GL〉

주사신호선GL은 도전막g1에 의해 구성되어 있다. 이 주사신호선GL의 도전막g1은 게이트전극GT의 도전막과 동일 제조공정에 의해 형성되며, 또한, 일체적으로 구성되어 있다. 이 주사신호선GL에 의해, 외부회로로부터 게이트전압Vg를 게이트전극GT에 공급한다. 또, 주사신호선GL위에도 Al의 양극산화막AOF가 형성되어 있다. 또한, 영상신호DL과 교차하는 부분은 영상신호선DL과의 단락의 확률을 작게하기 위하여 가늘게 하고, 또, 단락해도, 레이저트리밍에 의해 분리할 수 있도록 두갈래로 하고 있다.

〈대향전극CT〉

대향전극CT는 게이트전극GT 및 주사신호선GL과 동일층의 도전막g1에 의해 구성되어 있다. 또, 대향전극CT위에도 Al의 양극산화막AOF가 형성되어 있다. 대향전극CT에는 대향전압Vcom이 인가되도록 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 대향전압Vcom은 영상신호선DL에 인가되는 최소레벨의 구동전압Vdmin과 최대레벨의 구동전압Vdmax과의 중간직류전위로부터, 박막트랜지스터소자TFT를 오프상태로 할 때에 발생하는 피드스루(feed through)전압△Vs분만큼 낮은 전위로 설정되나, 영상신호구동회로에서 사용되는 집적회로의 전원전압을 약절반으로 저감하고 싶은 경우는, 교류전압을 인가하면 된다.

〈대향전압신호선CL〉

대향전압신호선CL은 도전막g1에 의해 구성되어 있다. 이 대향전압신호선CL의 도전막g1은 게이트전극GT, 주사신호선GL 및 대향전극CT의 도전막g1과 동일 제조공정에서 형성되고, 또한 대향전극CT와 일체적으로 구성되어 있다. 이 대향전압신호선CL에 의해, 외부회로로부터 대향전압Vcom을 대향전극CT에 공급한다. 또, 대향전압신호선CL위에도 Al의 양극산화막AOF가 형성되어 있다. 또한, 영상신신호선DL과 교차하는 부분은, 주사신호선GL과 마찬가지로 영상신호선DL과의 단락확률을 작게하기 위해 가늘게하고, 또, 단락해도, 레이저트리밍에 의해 분리할 수 있도록 두갈래로 하고 있다.

〈절연막GI〉

절연막GI는, 박막트랜지스터TFT에 있어서, 게이트전극GT와 함께 반도체층AS에 전계를 주기위한 게이트절연막으로서 사용된다. 절연막GI는 게이트전극GT 및 주사신호선GL의 상부층에 형성되어 있다. 절연막GI로서는 예를 들면 플라즈마CVD에 의해 형성된 질화실리콘막을 선택할 수 있으며, 1200∼2700Å의 두께로 (본 실시예에서는, 2400Å정도)형성된다. 게이트절연막GI는, 매트릭스부AR의 전체를 둘러싸도록 형성되고, 주변부는 외부접속단자DTM, GTM을 노출하도록 제거되어 있다. 절연막GI는 주사신호선GL 및 대향전압신호선CL과 영상신호선DL의 전기적절연에도 기여하고 있다.

〈i형 반도체층AS〉

i형 반도체층AS는, 비정질실리콘으로, 200∼2200Å의 두께로 (본 실시예에서는, 2000Å정도의 막두께)형성된다. 층 d0는 저항콘택트용의 인(P)을 도우프한 N(+)형 비정질실리콘반도체층이며, 아래쪽에 i형 반도체층 AS가 존재하고, 위쪽에 도전층d1(d2)이 존재하는 곳에만 남아있다.

i형 반도체층AS는 주사신호선GL 및 대향전압신호선CL과 영상신호선DL과의 교차부(그로스오버부)의 양자간에도 형성되어 있다. 이 교차부의 i형 반도체층AS는 교차부에 있어서의 주사신호선GL 및 대향전압신호선CL과 영상신호선DL과의 단락을 저감한다.

〈소스전극SD1, 드레인전극SD2〉

소스전극SDI, 드레인전극SD2의 각각은, N(+)형 반도체층d0에 접촉하는 도전막d1과 그 위에 형성된 도전막d2로 구성되어 있다.

도전막d1은 스퍼터링에 의해 형성한 크롬(Cr)막을 사용하고, 500∼1000Å의 두께로(본 실시예에서는 600Å정도)형성된다. Cr막은 막두께를 두껍게 형성하면 스트레스가 커짐으로, 2000Å정도의 막두께를 넘지 않는 범위에서 형성한다. Cr막은 N(+)형 반도체층d0과의 접착성을 양호하게 하고, 도전막d2의 Al이 N(+)형 반도체층d0으로 확산하는 것을 방지하는(소위 배리어층의)목적으로 사용된다. 도전막d1로서, Cr막의 외에 고융점금속(Mo, Ti, Ta, W)막, 고융점금속실리사이드(MoSi2, TiSi2, TaSi2, WSi2)막을 사용해도 된다.

도전막d2는 Al의 스퍼터링에 의해 3000∼5000Å의 두께로(본 실시예에서는, 4000Å정도)형성된다. Al막은 Cr막에 비해서 스트레스가 작고, 두꺼운 막두께로 형성하는 일이 가능하고, 소스전극SD1, 드레이전극SD2 및 영상신호DL의 저항치를 저감하거나, 게이트전극GT나 i형반도체층AS에 기인하는 단차 타넘기를 확실하게 하는 (스텝커버리지를 양호하게 하는)작용이 있다.

도전막d1, 도전막d2를 동일한 마스크패턴에 의해 패터닝한 후, 동일 마스크를 사용해서, 또는 도전막d1, 도전막d2를 마스크로해서, N(+)형 반도체층d0이 제거된다. 즉, i형반도체층AS위에 남아있던 N(+)형 반도체층d0는 도전막d1, 도전막d2이외의 부분이 자동조정(self aligning)에 의해 제거된다. 이때, N(+)형 반도체층d0는 그 두께분은 모두 제거되도록 에칭됨으로, i형반도체층AS도 약간 그 표면부분이 에칭되나, 그 정도는 에칭시간으로 제어하면 된다.

〈영상신호선DL〉

영상신호선DL은 소스전극SD1, 드레인전극SD2와 동일층의 제 2도전막d2, 제 3도전막d3으로 구성되어 있다. 또, 영상신호선DL은 드레인전극SD2와 일체로 형성되어 있다.

〈화소전극PX〉

화소전극PX은 소스전극SD1, 드레인전극SD2와 동일층의 제 2도전막d2, 제 3도전막d3으로 구성되어 있다. 또, 화소전극PX는 소스전극SD1과 일체로 형성되어 있다.

〈축적용량Cstg〉

화소전극PX는, 박막트랜지스터TFT와 접속되는 끝부분과 반대쪽의 끝부분에 있어서, 대향전압신호선CL과 포개지도록 형성되어 있다. 이 맞포갬은, 도 4로부터도 명백한 바와 같이, 화소전극PX를 한쪽의 전극PL2로 하고, 대향전압신호CL을 다른쪽의 전극PL1로 하는 축적용량(정전용량소자)Cstg를 구성한다. 이 축적용량Cstg의 유전체막은, 박막트랜지스터TFT의 게이트절연막으로서 사용되는 절연막G1 및 양극산화막AOF에 의해 구성되어 있다.

도 1에 표시한 바와 같이 평면적으로는 축적용량Cstg는 대향전압신호선CL의 도전막g1의 폭을 넓힌부분에 형성되어 있다.

〈보호막PSV1〉

박막트랜지스터TFT위에는 보호막PSV1이 형성되어 있다. 보호막PSV1은 주로 박막트랜지스터TFT를 습기등으로부터 보호하기 위해서 형성되어 있으며, 투명성이 높고 또한 내습성이 좋은 것을 사용한다. 보호막PSV1은 예를 들면 플라즈마CVD장치에 의해 형성한 산화실리콘막이나 질화실리콘막으로 형성되어 있으며, 1㎛정도의 막두께로 형성한다.

보호막PSV1은, 매트릭스부 AR의 전체를 둘러싸도록 형성되고, 주변부는 외부접속단자DTM, GTM을 노출하도록 제거되어 있다. 보호막PSV1과 게이트절연막GI의 두께관계에 관해서는, 전자는 보호효과를 생각하여 두껍게 되고, 후자는 트랜지스터의 상호 콘덕턴스gm을 얇게 한다. 따라서, 보호효과가 높은 보호막PSV1은 주변부도 가능한 한 넓은 범위에 걸쳐서 보호하도록 게이트절연막GI보다도 크게 형성되어 있다.

〈컬러필터기판〉

다음에, 도 1, 도 2로 돌아가서, 상부쪽 투명유리기판SUB2쪽(컬러필터기판)의 구성을 상세히 설명한다.

〈차광막BM〉

상부투명유리기판SUB2쪽에는, 불필요한 간격부(화소전극PX와 대향전극CT의 사이와의 틈새)로부터의 투과광이 표시면쪽으로 출사(出射)해서, 콘트라스트비등을 저하시키지 안토록 차광막BM(소위 블랙매트릭스)을 형성하고 있다. 차광막BM은, 외부광 또는 백라이트광이 i형반도체층AS에 입사하지 않도록 하는 역할도 다하고 있다. 즉, 박막트랜지스터TFT의 i형반도체층AS는 상하에 있는 차광막BM 및 약간 큰 게이트전극GT에 의해서 샌드위치가 되어, 외부의 자연광이나 백라이트광이 닿지않게 된다.

도 1에 표시한 차광막BM의 폐쇄된 다각형의 윤곽선은, 그 안쪽이 차광막BM이 형성되지 않는 개구를 표시하고 있다. 이 윤곽선의 패턴은, 일예이다. 또, 도면의 상하방향의 경계선은 상하기판의 맞춤정밀도에 의해서 결정되며, 맞춤정밀도가 영상신호선DL에 인접하는 대향전극CT의 전극폭보다도 좋은 경우에는, 대향전극의 폭의 사이에 설정하면, 보다 개구부를 확대할 수 있다.

차광막BM은 광에 대한 차폐성을 가지고, 또한, 화소전극PX와 대향전극CT의 사이의 전계에 영향을 주지않도록 절연성이 높은 막으로 형성되어 있으며, 본 실시예에서는 흑색의 안료를 레지스트재에 혼입하여, 1.2㎛정도의 두께로 형성하고 있다.

차광막BM은 각 화소의 주위에 격자형상으로 형성되고, 이 격자에 의해 1화소의 유효표시영역이 구획지어져 있다. 따라서, 각화소의 윤곽이 차광막BM에 의해서 확실해진다. 즉, 차량막BM은, 블랙매트릭스와 i형반도체층AS에 대한 차광의 2개의 기능을 가진다.

차광막BM은 주변부에도 액자형상으로 형성되고, 그 패턴은 도트형상으로 복수의 개구를 형성한 도 1에 표시한 매트릭스부의 패턴과 연속해서 형성되어 있다. 주변부의 차광막BM은, 시일부SL의 바깥쪽으로 연장되고, 개인컴퓨터등의 실장기에 기인하는 반사광등의 누설광이 매트릭스부에 들어가는 것을 방지하고 있다. 다른 한편, 이 차광막BM은 기판SUB2의 가장자리보다도 약 0.3∼1.0mm정 안쪽으로 한정시키고, 기판SUB2의 절단영역을 피해서 형성되어 있다.

〈컬러필터FIL〉

컬러필터FIL은 화소에 대향하는 위치에 적, 녹, 청의 반복으로 스트라이프형상으로 형성되어 있다. 컬러필터FIL은 차광막BM의 에지부분과 포개지도록 형성되어 있다.

컬러필터FIL은 다음과 같이 형성할 수 있다. 먼저, 상부투명유리기판SUB2의 표면에 아크릴계수지등의 염색기재를 형성하고, 사진평판기술에 의해 적색필터형성영역이외의 염색기재를 제거한다. 그후, 염색기재를 적색염료로 염색하고, 고착처리를 실시하여, 적색필터R을 형성한다. 다음에, 마찬가지의 공정을 실시함으로써, 녹색필터G, 청색필터B를 순차 형성한다.

〈오버코트막OC〉

오버코트막OC는 컬러필터FIL의 염료의 액정LC에의 누설방지 및 컬러필터FIL, 차광막BM에 의한 단차의 평탄화를 위하여 형성되어 있다. 오버코트막OC는 예를 들면 아크릴수지, 에폭시수지등의 수명수지재료에 의해 형성되어 있다.

〈액정층 및 편향판〉

다음에, 본 발명의 특징인 액정층, 배향막, 평광판 등에 대해서 설명한다.

〈액정층〉

액정재료LC로서는, 유전율이방성△ε가 포지티브이고, 그 값이 10.2, 굴절률이방성△n은, 0.084(589mm, 20℃에서의 값)의 네마틱액정을 사용한다. 액정층의 두께는, 5.0㎛로 하고, 리터데이션△n·d는 0.42㎛로 한다. 이 리터데이션△n·d에 의해, 후술의 액정의 초기배향각 및 평광판의 배치의 경우, 최대콘트라스트비를 얻을 수 있다. 즉, 실시예 1에서는, 리터데이션△n·d값은, 복굴절의 제 0차(First minimum)모드표시가 되도록 설정한다.

액정층의 두께는, 폴리머비이드에 의해 제어하고 있다.

또, 약 90° 트위스트한 초기배향상태를 형성하기 위하여, 본 실시예에서는, 상부쪽기판SUB2로부터 하부쪽기판SUB1을 향해서, 시계방향의 비틀림을 가진 카이럴재를 액정에 약 0.1%혼합한다.

또한, 액정재료LC는, 특별히 한정한 것은 아니나, 유전율이방성△ε는, 그 값이 큰 쪽이, 구동전압을 저감할 수 있고, 또 회전에 관한 탄성정수K2는, 그 값이 작을수록 구동전압을 저감할 수 있다.

또, 액정층의 두께가 두꺼우면, 액정의 밀봉시간이 단축되고, 또한 기판간 갭불균일을 적게할 수 있으나, 적어도 응답속도를 향상시키기 위해서는 8㎛이하, 바람직하게는, 응답속도를 30ms정도로 하기 위해서는, 액정층의 두께를 5㎛이하로 하는 것이 바람직하다.

〈배향막〉

배향막ORI로서는, 폴리이미드를 사용한다. 하부기판쪽의 배향막ORI1은, 러빙방향RDR1로 러빙된다. 또, 상부기판쪽의 배향막ORI2는, 러빙방향RDR2로 러빙된다.

여기서, 초기배향각은, 가로전계의 면내방향에 대하여, 반시계방향을 정방향으로 규정하고, -90° 이상 90° 이하의 각도에 있어서 규정한다. 즉, 러빙방향RDR와 그 역방향의 어느 한쪽에 있어서, 가로전계의 면내방향에 대하여, -90° 이상 90° 이하의 범위의 방향을 초기배향방향으로 한다.

본 실시예에서는 배향막ORI1쪽의 러빙방향RDR1과 인가전계방향EDR이 이루는 초기배향각β1은 -45° 로 한다. 또, 배향막ORI2쪽의 러빙방향RDR2와 인가전계방향EDR이 이루는 초기배향각β2는 45° 로 하고, 상하부기판사이에서 90° 트위스트θ한 배치로 한다. 도 16에 그 관계를 표시한다.

본 실시예에서는 β1, β2는, 각각, -90° MF 넘어 -35° 이하, 35° 이상 90° 미만으로 하고, 바람직하게는, 각각, -45° , 45° 로 하는 것이 중요하다.

또, 상기의 β1, β2는, 그 값의 부호를 서로 교체해도 된다. 이 경우는, 트위스트방향이 반대로 된다.

도 16에 표시한 러빙방향RDR1, RDR2에서는 상하기판계면에서의 액정층의 액정분자의 틸트각의 배향이, 스프레이상태가 되고, 액정분자가 서로 광학특성을 보상하는 효과를 내어, 넓은 시각특성을 얻을 수 있다.

그러나, 액정층내의 액정분자의 틸트각을 병렬상태가 되도록 초기배향각β1, β2를 설정해도 본 발명의 고속응답화를 도모할 수 있다. 이 경우는, 예를 들면, 러빙방향RDR1은, 가로전계의 면내방향에 대해서 -45° (β1은 -45° ), 러빙방향RDR2는, 가로전계의 면내방향에 대해서 -135° (β2는 45° )가 된다. 즉, 러빙방향RDR2를 반대방향으로 하는 것도 가능하다.

〈편광판〉

편광판POL로서는, 일본국 닛토덴코회사제G1220DU를 사용하고, 하부기판쪽의 편광판POL1의 편광투과축MAX1을 인가전계방향EDR과 일치시킨다. 상세하게는, 편광판POL1의 편광투과축MAX1과 인가전계방향EDR이 이루는 각

1을 0°로 한다. 또, 위쪽의 편향판POL2의 편광투과축MAX2를, 아래쪽의 편광판POL1의 편광투과축MAX1에 직교시킨다. 즉, 위쪽의 편광판POL2의 편광투과축MAX2와 인가전계방향EDR이 이루는 각

2를 90° 로 한다.

따라서, 편광투과축MAX1과 편광투과축MAX2이 이루는 각 = │

2-

1│=90° 로 한다. 도 16에 그관계를 표시한다. 이에 의해, 화소전극PX와 대향전극CT의 사이의 인가전압을 증가시키는 데 수반하여, 액정분자의 광측이 편광투과축MAX1의 방향으로 재배향하여, 차치로 복굴절성을 발생하지 않게 되기 때문에, 투과율이 서서히 감소하여 혹으로 되는 노멀리오픈특성을 얻을 수 있다.

또, 위쪽의 편향판POL2의 편광투과축MAX2의 아래쪽의 편광판POL1의 편광투과축MAX1의 관계는 서로 교체해도 동등의 특성을 얻을 수 있다. 즉,

1=90° ,

2=0°로 해도 된다.

〈매트릭스주변의 구성〉

도 5는 상하의 유리기판SUB1, SUB2를 포함한 표시패널PNL의 매트릭스(AR)주변의 요부평면을 표시한 도면이다. 또, 도 6은, 좌측에 주사회로가 접속되어야할 외부접속단자GTM부근의 단면을, 우측에 외부접속단자가 없는 곳의 시일부부근의 단면을 표시한 도면이다.

이 패널의 제조에서는, 작은사이즈라면 시스템효율향상을 위하여 1매의 유리기판으로 복수개분의 디바이스를 동시에 가공하고 나서 분할하고, 큰사이즈라면 제조설비의 공용을 위하여 어떤 품종으로도 표준화된 크기의 유리기판을 가공하고 나서 각 품종에 맞는 사이즈로 작게하고, 어느 경우도 대강의 공정을 거치고나서 유리를 절단한다. 도 5, 도 6은 후자의 예를 표시한 것으로서, 도 5, 도 6의 양도면 다같이 상하부기판SUB1, SUB2의 절단 후를 표시하고 있으며, LN은 양기판의 절단전의 가장자리를 표시한다. 어느 경우도, 완성상태에서는 외부접속단자군Tg, Td 및 단자COT(첨자생략)가 존재하는 (도면에서 상변과 좌변의)부분은 이들을 노출하도록 상부쪽 기판SUB2의 크기가 하부쪽기판SUB1보다도 안쪽으로 제한되어 있다. 단자군Tg, Td는 각각 후술하는 주사회로접속용 단자GTM, 영상신호회로접속용 단자DTM과 이들의 인출배선부를 집적회로칩CHI가 탑재된 테이프캐리어패키지TCP(도 13, 도 14)의 단위로 복수개 종합해서 이름 붙인 것이다. 각군의 매트릭스부로부터 외부접속단자부에 이를때까지의 인출배선은, 양단부에 가까워짐에 따라 경사져 있다. 이것은, 패키지TCP의 배열피치 및 각 패키지TCP에 있어서의 접속단자피치에 표시패널PNL의 단자DTM, GTM을 맞추기 위해서이다. 또, 대향전극단자COT는, 대향전극CT에 대향전압을 외부회로로부터 인가하기 위한 단자이다. 매트릭스부의 대향전극신호선CL은, 주사회로용 단자GTM의 반대쪽(도면에서는 우측)으로 인출하고, 각 대향전압신호선을 공통버스라인CB에 의해 한데모아서, 대향전극단자COT에 접속되어 있다.

투명유리기판SUB1, SBU2의 사이에는 그 가장자리를 따라서, 액정밀봉개구INJ를 제외하고, 액정LC을, 밀봉하도록 시일패턴SL이 형성된다. 시일재는 예를 들면 에폭시수지로 이루어진다.

배향막ORI1, ORI2의 층은, 시일패턴SL의 안쪽에 형성된다. 편광판POL1, POL2는 각각 하부투명유리기판SUB1, 상부투명우리기판SUB2의 바깥쪽의 표면에 구성되어 있다. 액정LC는 액정분자의 방향을 설정하는 하부배향막ORI1과 상부배향막ORI2의 사이에서 시일패턴SL에 의해 구획지어진 영역에 밀봉되어 있다. 하부배향막ORI1은 하부투명유리기판SUB1쪽의 보호막PSV1의 상부에 형성된다.

이 액정표시장치는, 하부투명유리기판SUB1쪽, 상부투명유리기판SUB2쪽에서 별개로 여러 가지의 층을 겹쳐쌓고, 시일패턴SL을 기판SUB2쪽에 형성하고, 하부투명유리기판SUB1과 상부투명유리기판SUB2를 맞포개고, 시일재SL의 개구부INJ로부터 액정LC를 주입하고, 주입구INJ를 에폭시수지등으로 밀봉하고, 상하부기판을 절단함으로써 조립된다.

〈게이트단자부〉

도 7은 표시매트릭스의 주사신호선GL로부터 그 외부접속단자GTM까지의 접속구조를 표시한 도면이며, (A)는 평면이고 (B)는 (A)의 B-B절단선에 있어서의 단면을 표시하고 있다. 또한, 동도면은 도 7아래쪽부근에 대응하고, 경사배선부분은 편의상 일직선으로 표시하였다.

AO는 포토레지스트직접묘화의 경계선, 바꾸어 말하면 선택적 양극산화의 포토레지스트패턴이다. 따라서, 이 포토레지스트는 양극산화후 제거되고, 도면에 표시한 패턴AO는 완성품으로서는 남지않으나, 게이트배선GL에는 단면도에 표시한 바와 같이, 산화막AOF가 선택적으로 형성되므로 그 궤적이 남는다. 평면도에 있어서, 포토레지스트의 경계선AO를 기준으로해서 좌측은 레지스트에 의해 덮고 양극산화를 하지 않는 영역, 우측은 레지스트로부터 노출되어 양극산화되는 영역이다. 양극산화된 AL층 g1은 표면에 그 산화물Al2O3막AOF가 형성되어 아래쪽의 도전부는 체적이 감소한다. 물론, 양극산화는 그 도전부가 남도록 적절한 시간, 전압 등을 설정해서 행하여진다.

도면중 Al층 g1은, 알기 쉽게 하기 위하여 사선을 쳐서 표시하고 있으나, 양극화되지 않는 영역은 빗날형상으로 패터닝되어 있다. 이것은, Al층의 폭이 넓으면 표면에 위스커가 발생함으로, 1개 1개의 폭은 좁게하고, 이들을 복수개 병렬로 묶은 구성으로 함으로써, 위스커의 발생을 방지하면서, 단선의 확률이나 도전율의 휘생을 최저한으로 억제하는 목적이다.

게이트단자GTM은 Al층 g1과, 또 그 표면을 보호하고, 또한, TCP(Tape Carriev Packege)와의 접속의 신뢰성을 향상시키기 위한 투명도전층g2에 의해 구성되어 있다. 이 투명도전막g2는 스퍼터링에 의해 형성된 투명도전막(Indum-Tin-Oxide ITO:네사막)으로 이루어지며, 100∼2000Å의 두께로 (본 실시예에서는 1400Å정도의 막두께)형성된다. 또 Al층 g1위 및 그 측면부에 형성된 도전층d1 및 d2는, Al층과 투명도전층g2와의 접속불량을 보완하기 위하여, Al층과 투명도전층g2의 양쪽에 접속성이 좋은 Cr층 d1은 접속하고, 접속저항의 저감을 도모하기 위한 것이며, 도전층d2는 도전층d1과 동일마스크형성되어 있기 때문에 남아있는 것이다.

평면도에 있어서, 게이트절연막GI는 그 경계선보다도 우측에, 보호막PSV1도 그 경계선보다도 우측에 형성되어 있으며, 좌단부에 위치하는 단자부TM은 이들로부터 노출되어 외부회로와의 전기적접촉을 할 수 있도록 되어있다. 도면에서는, 게이트선GL과 게이트단자가 1쌍만이 표시되어 있으나, 실제는 이와 같은 쌍이 도 7에 표시한 바와 같이 상하에 복수개 배열되어 단자군Tg(도 5)가 구성되며, 게이트단자의 좌단부는, 제조과정에서는 기판의 절단영역을 넘어서 연장되어 배선SHg(도시생략)에 의해서 단락된다. 제조과정에 있어서의 이와 같은 단락선SHg는 양극화성시의 급전과, 배향막ORI1의 러빙시등의 정전파괴방지에 도움이 된다.

〈드레인단자DTM〉

도 8은 영상신호DL로부터 그 외부접속단자DTM까지의 접속을 표시한 도면이며, (A)는 그 평면을 표시하고, (B)는 (A)의 B-B절단선에 있어서의 단면을 표시한다. 또한, 동도면은 도 5우측위부근에 대응하며, 도면의 방향은 편의상 바뀌어져 있으나 우단부방향이 기판SUB1의 상단부에 해당한다.

TSTd는 검사단자이며 여기에는 외부회로는 접속되지 않으나, 프로브침등을 접촉할 수 있도록 배선부보다 폭이 넓혀져 있다. 마찬가지로, 드레인단자DTM도 외부회로와의 접속을 할 수 있도록 배선부보다 폭이 넓혀져 있다. 외부접속드레인단자DTM은 상하방향으로 배열되고, 드레인단자DTM은, 도 5에 표시한 바와 같이 단자군Td(첨가생략)를 구성하여 기판SUB1의 절단선을 넘어서 더 연장되어, 제조과정중에는 정전파괴방지를 위하여 그 모두가 서로 배선SHd(도시생략)에 의해서 단락된다. 검사단자TSTd는 도 8에 표시한 바와 같이 1개 간격의 영상신호선DL으로 형성된다.

드레인접속단자DTM은 투명도전층g2단층으로 형성되어 있으며, 게이트절연막GI를 제거한 부분에서 영상신호선DL과 접속되어 있다. 게이트절연막GI의 끝부분위에 형성된 반도체층AS는 게이트절연막GI의 가장자리를 테이퍼 형상으로 에칭하기 위한 것이다. 단자DTM위에서는 외부회로와의 접속을 행하기 위하여 보호막PSV1은 물론제거되어 있다.

매트릭스부로부터 드레인단자부DTM까지의 인출배선은, 영상신호선DL과 동일레벨의 층d1, d2가 보호막PSV1의 도중가지 구성되어 있으며, 보호막PSV1의 속에서 투명도전막g2와 접속되어 있다. 이것은, 전식(Electric corro sion)하기 쉬운 Al층 d2를 보호막PSV1이나 시일패턴SL에 의해 될 수 있는한 보호하는 목적이다.

〈대향전극단자CTM〉

도 9는 대향전극신호선CL로부터 그 외부접속단자CTM까지의 접속을 표시한 도면이며, (A)는 그 평면을 표시하고, (B)는 (A)의 B-B절단선에 있어서의 단면을 표시한다. 또한, 동도면은 도 5좌측상부부근에 대응한다.

각 대향전압신호선CL은 공통버스라인CB에 의한데 모아서 대향전극단자CTM로 인출되어 있다. 공통버스라인CB는 도전층g1의 위에 도전층d1, 도전층d2를 적층한 구조로 되어 있다. 이것은, 공통버스라인CB의 저항을 저감하고, 대향전압이 외부회로로부터 각 대향전압신호선CL에 충분히 공급되게 하기 위해서이다. 본 구조에서는, 특히 새로히 도전층을 부하하는 일없이, 공통버스라인의 저항을 내리게할 수 있는 것이 특징이다. 공통버스라인CB의 도전층g1은 도전층d1, 도전층d2와 전기적으로 접속되도록, 양극화는 이루어져 있지 않는다. 또, 게이트절연막GI로부터도 노출해 있다.

대향전극단자CTM은, 도전층g1의 위에 투명도전층g2가 적층된 구조로 되어 있다. 투명도전층g2에 의해, 그 표면을 보호하고, 전식등을 방지하기 위하여 내구성이 좋은 투명도전층g2에 의해, 도전층g1을 덮고 있다.

〈표시장치전체등가회로〉

표시매트릭스부의 등가회로와 그 주변회로의 결선도를 도 10에 표시한다. 동도면은 회로도이나, 실제의 기하학적 배치에 대응해서 그려져 있다. AR은 복수의 화소를 2차원형상으로 배열한 매트릭스·어레이이다.

도면중, X는 영상신호선DL을 의미하며, 첨자 G, B 및 R이 각각 녹, 청 및 적색화소에 대응해서 부가되어 있다. Y는 주사신호선GL을 의미하며, 첨가 1, 2, 3,…end는 주사타이밍의 순서에 따라서 부가되어 있다.

주사신호선Y(첨가생략)는 수직주사회로V에 접속되어 있으며, 영상신호선X(첨자생략)는 영상신호구동회로H에 접속되어 있다.

SUP는 1개의 전압원으로부터 복수의 분압한 안정화된 전압원을 얻기 위한 전원회로나 호스트(상위연산처리장치)로부터의 CRT(음극선관)용의 정보를 TFT액정표시장치용의 정보로 교환하는 회로를 포함하는 회로이다.

〈구동방법〉

도 11에 본 발명의 액정표시장치의 구동파형을 표시한다. 대향전압을 Vch와 VcI의 2치의 교류직사각형파형으로 하고, 이것에 동기시켜서 주사신호Vg(i-1), Vg(i)의 비선택전압을 1주사기간마다, Vg1h와 Vg11의 2치로 변화시킨다. 대향전압의 진폭값과 비선택전압의 진폭값은 동일하게 한다. 영상신호전압은, 액정층에 인가하고 싶은 전압으로부터, 대향전압의 진폭의 1/2을 뺀 전압이다.

대향전압은 직류라도 되나, 교류화함으로써 영상신호전압의 최대진폭을 저감할 수 있고, 영상신호구동회로(신호쪽 드라이버)에 내압(耐壓)이 낮은 것을 사용하는 일이 가능하게 된다.

〈축적용량Cstg의 작용〉

축적용량Cstg는, 화소에 기록된 (박막트랜지스터TFT가 OFF된 후의)영상정보를, 오래축적하기 위해 형성한다. 본 발명에서 사용하고 있는 전계를 기판면과 평행하게 인가하는 방식에서는, 전계를 기판면에 수직으로 인가하는 방식과 달라, 화소전극과 대향전극에 의해 구성되는 용량(소위 액정용량)이 거의 없기 때문에, 축적용량Cstg가 영상정보를 화소에 축적하는 것을 할 수 없다. 따라서, 전계를 기판면과 평행으로 인가하는 방식에서는, 축적용량Cstg는 필수적인 구성요소이다.

또 축적용량Cstg는, 박막트랜지스터TFT가 스위칭할 때, 화소전극전위Vs에 대한 게이트전위변화△Vg의 영향을 저감하는 것으로도 작용한다. 이 상태를 식으로 표시하면, 다음과 같이 된다.

△Vs={CgS/(CgS+Cstg+Cpix)}×△Vg

여기서, Cgs는 박막트랜지스터TFT의 게이트전극GT와 소스전극SD1과의 사이에 형성되는 기생용량, Cpix는 화소전극 PX와 대향전극CT와의 사이에 형성되는 용량, △Vs는 △Vg에 의한 화소전극전위의 변화분 소위 피드스루전압을 표시한다. 이 변화분△Vs는 액정LC에 인가되는 직류성분의 원인으로 되나, 유지용량Cstg를 크게하면 할수록, 그 값을 작게할 수 있다. 액정LC에 인가되는 직류성분의 저감은, 액정LC의 수명을 향상하고, 액정표시화면의 절환시에 앞화상이 남는 소위 눌어붙음을 저감할 수 있다.

상기한 바와 같이, 게이트전극GT는 i형반도체층AS를 완전히 덮도록 크게 되어 있는 분만큼, 소스전극SD1, 드레인전극SD2와의 오버랩면적이 증가하고, 따라서 기생용량Cgs가 커져서, 화소전극전위Vs는 게이트(주사)신호Vg의 영향을 받기 쉬워진다고 하는 역효과가 발생한다. 그러나, 축적용량Cstg를 형성함으로써 이 역효과도 해소 할 수 있다.

또, 구동방법은, 상기한 것에 한하지 않으면, 그외의 액티브매트릭스 구동방법으로도 문제없고, 본 발명의 범주이다.

〈표시패널PNL과 구동회로기판PCB1〉

도 12는, 도 5등에 표시한 표시패널PNL에 영상신호구동회로H와 수직주사회로V를 접속한 상태를 표시한 상면도이다.

CHI는 표시패널PNL을 구동시키는 구동IC칩(아래쪽의 5개는 수직주사회로쪽의 구동IC칩, 좌측의 10개씩은 영상신호구동회로쪽의 구동IC칩)이다. TCP는 도 13, 도 14에서 후술하는 바와 같이 구동용IC칩 CHI가 테이프·자동본딩법(TAB)에 의해 실장된 테이프캐리어패키지, PCB1은 상기 TCP나 콘덴서등이 실장된 구동회로기판이며, 영상신호구동회로용과 주사신호구동회로용의 둘로 분할되어 있다. FGP는 프레임그라운트패드이며, 시일드케이스SHD에 깊이 들어가서 형성된 스프링형상의 파편이 납땜된다. FC는 아래쪽의 구동회로기판PCB1과 좌측의 구동회로기판PCB1을 전기적으로 접속하는 플랫케이블이다. 플랫케이블FC로서는 도면에 표시한 바와 같이, 복수의 리이드선(인청동의 소재에 Sn도금을 실시한 것)을 스트라이프형상의 폴리에틸렌층과 폴리비닐알코올층에 의해 샌드위치해서 지지한 것을 사용한다.

〈TCP의 접속구조〉

도 13은 주사신호구동회로V나 영상신호구동회로H를 구성하는 집적회로칩CHI가 가요성배선기판에 탑재된 테이프캐리어패키지TCP의 단면구조를 표시한 도면이더, 도 14는 그것을 액정표시패널의, 본 실시예에서는 주사신호회로용 단자GTM에 접속한 상태를 표시한 요부단면도이다.

동 도면에 있어서, TTB는 집적회로CHI의 입력단자·배선부이고, TTM은 집적회로CHI의 출력단자·배선부이며, 예를 들면, Cu로 이루어지고, 각각의 안쪽의 선단부(통칭 이너리이드)에는 집적회로CHI의 본딩패드PAD가 소위 페이스다운본딩법에 의해 접속된다. 단자TTB, TTM의 바깥쪽의 선단부(통칭 아우터리이드)는 각각 반도체집적회로칩CHI의 입력 및 출력에 대응하고, 납땜등에 의해 CRT/TFT변환회로·전원회로SUP에, 이방성도전막ACF에 의해서 액정표시패널PNL에 접속된다. 패키지TCP는, 그 선단부가 패널PNL쪽의 접속단자GTM을 노출한 보호막PSV1을 덮도록 패널에 접속되어 있으며, 따라서, 외부접속단자GTM(DTM)은 보호막PSV1이거나 패키지TCP의 적어도 한쪽에 의해 덮혀짐으로 전식에 대해서 강하게 된다.

BF1은 폴리이미드등으로 이루어진 베이스필름이며, SRS는 납땜을 할 때 땜납이 쓸데없는 곳에 붙지않도록 마스크하기 위한 솔더레지스트막이다. 시일패턴SL의 바깥쪽의 상하유리기판의 틈새는 세정후 에폭시수지EPX등에 의해 보호되고, 패키지TCP와 상부쪽기판SUB2의 사이에는 또 실리콘수지SIL이 충전되어 보호가 다중화되어 있다.

〈구동회로기판PCB2〉

구동회로기판PCB2는, IC, 콘덴서, 저항등의 전자부품이 탑재되어 있다. 이 구동회로기판PCB2에는, 1개의 전압원으로부터 복수의 분압한 안정화된 전압원을 얻기 위한 전원회로나, 호스트(상위연산처리장치)로부터의 CRT(음극선관)용의 정보를 TFT액정표시장치용의 정보로 변환하는 회로를 포함하는 회로SUP가 탑재되어 있다. CJ는 외부와 접속되는 도시하지 않는 커넥터가 접속되는 커넥터접속부이다.

구동회로기판PCB1과 구동회로기판PCB2는 플랫케이블FC에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

〈액정표시모듈MDL의 전체구성〉

도 15는, 액정표시모듈MDL의 각구성부품을 표시한 분해사시도이다.

SHD는 금속판으로 이루어진 프레임형상의 시일드케이스(금속프레임), LCW는 그 표시창, PNL은 액정표시패널, SPB는 광학산판, LCB는 도광체, RM은 반사판, BL은 백라이트형광관, LCA는 백라이트케이스이며, 도면에 표시한 바와 같은 상하의 배치관계로 각재료가 겹쳐쌓여져서 모듈MDL이 조립된다.

모듈MDL은, 시일드케이스SHD에 형성된 클릭과 훅에 의해서 전체가 고정되도록 되어 있다.

백라이트케이스LCA는 백라이트형광관BL, 광학산판SPB, 도광체LCB, 반사판RM을 수납하는 형상으로 되어 있으며, 도광체LCB의 측면에 배치된 백라이트형광관BL의 광을, 도광체LCB, 반사판RM, 광학산판SPB에 의해 표시면에서 균일한 백라이트로하여, 액정표시패널PNL쪽에 출사한다.

백라이트형광관BL에는 인버터회로기판PCB3이 접속되어 있으며, 백라이트형광관BL의 전원으로 되어 있다.

〈실시예 1의 액정표시장치의 특성〉

도 17 및 도 18은, 실시예 1의 액정의 구동법의 원리를 설명하는 도면이다.

이하, 예로서, 액정의 유전이방성△ε가 포지티브의 경우를 설명한다.

전압무인가시에는, 도 17(a)에 표시한 바와 같이, 예를 들면, 액정층내의 액정분자는, 상부쪽기판SUB2로부터 하부쪽기판SUB1의 방향으로, 시계방향으로 90° 트위스트한 초기상태에 있어서, 전압인가시에는, 도 17(b)에 표시한 바와 같이, 트위스트해 있는 액정분자의 액정층의 두께방향의 부분이 감소하여, 상하부기판쪽의 계면부근만으로 되고, 대부분의 액정분자가 전압인가방향으로 균질배향한다.

전압무인가시에는, 도 16에 표시한 액정층의 구성 및 편광판의 투과축의 배치에 의해, 액정의 복굴절효과에 의해, 고투과율상태(백표시)를 얻을 수 있다. 또, 전압인가시에는 균질배향한 액정분자가, 한쪽의 편광판의 편광축에 일치하기 때문에, 그 부분에서 복굴절성이 발생하지 않고, 액정층의 실질적인 리터데이션이 한없이 0에 가까워지고, 복굴절효과가 발생하지 않는다.

단, 실제로는, 전압인가시에는, 계면부근에서 트위스트배향해 있는 액정층이 잔류해있으므로, 리터데이션은 0으로는 되지 않으나, 본 실시예에서는, 트위스트배향해 있는 액정층의 두께를 한없이 얇게할 수 있어, 거의 대부분을 균질배향으로 할 수 있다고 가정하고 있다. 편광판은 크로스니콜배치(서로 직교배치)되어 있으므로, 복굴절성이 없으면, 광은 투과하지 않고 흑표시를 얻을 수 있다.

이 원리에 의거하여, 이하의 표시특성을 얻을 수 있다.

실시예 1의 구성에 의해, 전압무인가시에 백표시를 얻는 노멀리오픈형의 전기광학특성을 얻을 수 있고, 백표시시의 투과율은, 4.5%였다. 또, 구동전압12Volt로 흑표시를 얻으므로써, 콘트라스트비 3을 얻을 수 있었다.

도 19에 실시예 1의 인가전압-투과율특성을 표시한다.

실시예 1에서는 구동전압을 올리면, 투과율이 저하하여 콘트라스트비를 향상 시킬 수 있다. 그러나, 구동회로의 내압의 제한에 의해, 본 실시예에서는 최대구동전압을 12Volt로 설정하였다. 단, 본 발명에는, 12Volt이상 또는 그 이하의 최대전압으로 구동하는 경우도 당연히 포함된다.

또, 실시예 1의 액정표시장치의 응답속도는, 상승시간Tr이 8ms, 하강시간Tf가 14ms이고, 응답속도 22ms를 얻었다.

도 20∼도 22에 각각, 상승시간Tr, 하강시간Tf 및 응답속도를 표시한다.

실시예 1의 응답속도는, 동화상을 표시하는 데 필요한 응답속도30ms 이하이고, 이에 의해, 동화상을 표시해도 화상이 흐르지 않고, 양호한 동화상표시를 얻을 수 있다. 또, 비교를 위하여, 도 20∼도 22에는, 상기한 종래의 제 1의 구성예(종래방식1)과 제 2의 구성예(종래방식2)의 응답속도의 특성을 표시한다.

종래방식 1 및 2와 비교해서, 응답속도가 약 1/2∼1/4정도 감소하여, 상당한 고속응답화가 도모되고 있다. 또한, 종래방식 2는, 액정층의 두께가 4.0㎛로 했을때의 응답속도이다. 종래방식 2는, 전압인가시에 백표시를 얻는 노멀리클로우즈(노멀리블랙)특성이나, 동일 액정재료로, 백표시의 투과율을 종래방식 1 및 실시예 1과 동등하게 하기 위하여, 액정층의 두께를 4.0㎛로 하였다. 한편, 종래방식 1 및 실시예 1은, 액정층의 두께를 5.0㎛로 하였다.

특히 주목해야할 것은, 종래방식 1 및 2에서는, 액정인가전압에 의해 응답속도가 크게 변화하고, 액정인가전압이 작을수록 응답속도가 현저하게 느리게 되었다. 한편, 본 발명의 구성에서는, 액정인가전압에 응답속도가 그다지 의존하지 않고, 거의 일정하다는 것을 알 수 있다.

이 특성으로부터, 종래방식에서 특히 문제가 되어 있던 중간상태에서의 화상꼬리끌기를 전혀 발생시키지 않는 것을 알았다.

한편, 시야각특성은, 종래방식 1 및 2와 동등이상의 상하좌우 140°이상을 달성할 수 있었다. 특히, 종래방식 2에서 문제가 되고있던, 어떤 특정시간방향의 색조변화 및 계조반전도 개선할 수 있었다.

여기서, 색조변화는, 예를 들면, 가로전계의 면내성분의 방향을 0°로 하는 경우, 방위각으로 약 45° 및 225° 부근이, 황색(또는 청색)으로 백색이 변색하고, 방위각으로 약 -45° 및 135° 부근이, 청색(또는 황색)으로 변색하는 현상이다. 또, 계조반전은, 예를 들면, 경사방향에서 관찰하면, 백색이 황색 또는 청색으로 변색하는 현상이다. 이것은, 백표시때에, 시각의 기울기에 수반하는 리터데이션의 변화가, 상부기판부근의 액정층과 하부기판부근의 액정층이 서로 맞보상하기 때문이다.

이상과 같이, 본 발명에 있어서는, 응답속도를 동화상대응에 필요한 30ms이하로 할 수 있다. 또, 부가적인 효과로서, 시야각을 종래방식에 비해서 더욱 개선할 수 있다. 또, 재료면에서, 종래방식 2보다도 굴절률이방성△n이 큰재료를 선택할 수 있으므로, 보다 재료의 선택성이 넓어지고, 또, 액정층도 좀두껍게 설정할 수 있으므로, 기판간 갭의 균일성을 내기 쉽게되고, 휘도의 균일성도 향상된다. 또한, 액정층을 두껍게 할 수 있으므로, 액정의 밀봉시간도 단축할 수 있다.

실시예 1의 박막트랜지스터TFT의 단면구조 및 전극의 각 구성은 일예이며, 기타의 TFT구조 및 전극의 배치(대향전극을 컬러필터기판에 배치하는 것을 포함함)와 본 발명과의 짜맞춤도 가능하다.

〈실시예 2∼실시예 5〉

실시예 2∼5의 구성은, 보상용셀부착노멀리오픈의 구성이며, 이하의 구성을 제외하면, 실시예 1의 구성과 마찬가지이다.

실시예 2∼5의 단면구성을 도 23에 표시한다.

구동용전극 CT, PX나 박막트랜지스터TFT등을 가진 구동용 액정셀과, 전극을 가지고 있지 않는 보상용셀을 가진 구성으로 한다.

실시예 2는, 실시예 1에 보상용액정셀만을 형성한 구성이다.

실시예 3은, 또, 구동용액정셀의 액정재료의 굴절률이방성△n을 크게 한 구성이다.

실시예 4는, 또, 실시예 2의 구성의 편광판의 투과축을 최적화한 구성이다.

실시예 5는, 구동용 액정셀의 초기트위스트각θ를 최적화한 구성이다.

〈구동용 액정셀〉

실시예 2∼5에서 사용한 초기트위시트각θ, 초기배향각β1, β2, 액정층의 두께d, 액정재료의 유전율이방성△ε, 굴절률이방성△n의 조건을 표 1에 표시한다.

[표 1]

〈보상용 액정셀〉

보상용액정셀은 도 23에 표시되는 하부쪽기판SUB3, 상부쪽기판SUB4 및 그사이에 끼워유지된 액정조성물CLC, 하부쪽기판SUB3쪽의 배향막ORI3, 상부쪽기판SUB4쪽의 배향막ORI4로 이루어진다.

〈보상용 액정층〉

도 24에, 구동용 액정셀의 러빙방향, 초기배향각 및 편광판투과축과, 이에 대한 보상용액정층의 러빙방향(배향막부근의 배향방향)을 표시한다.

배향막ORI3은, RDR3방향으로 러빙되고, 배향막ORI4는 RDR4방향으로 러빙된다. β3, β4는, 각각, 러빙방향RDR3과 구동용셀의 인가전계방향EDR이 이루는 초기배향막 및 러빙방향RDR4와 구동용 액정셀의 인가전계방향EDR이 이루는 초기배향각이다.

또, 보상용액정층셀의 액정층의 △n 및 액정층의 두께d의 적을 리터데이션(△n·d)'로 한다. 트위스트각θ2는 보상용 액정층의 트위스트각이다.

여기서, 실시예 2∼4에서 사용한 보상액정층의 리터데이선(△n·d)', 트위스트각 θ2, 초기배향각 β3, β4의 조건을 표 1에 표시한다.

여기서, β1, β2, β3, β4의 관계는 │β3-β4│≒│β1-β2│이고, 또, 상기 β3이 상기 β2에 대략 직교하고 있다.

또, 보상용 액정셀은, 실시예 2∼5의 보상용 셀과 동등의 광학특성을 얻을 수 있도록 한 콜레스테릭액정을 끼워유지한 필름을 사용하는 것도 본 발명의 범주에 포함된다.

〈편광판〉

실시예 2∼5에서 사용한 편광판의 편광투과축의 배치를 표 1에 표시한다.

여기서, 백라이트광의 입사쪽의 편광판POL1의 투과축의 방향을 PDR로 하고, 출사쪽의 편광판POL2의 투과축의 방향을 ADR로 한다.

〈실시예 2∼실시예 5의 특성〉

실시예 2∼5의 액정구동의 원리를 도 25에 표시한다.

실시예 1과 비교해서, 보다 낮은 전압으로 높은 콘트라스트비를 얻기 위하여, 전압인가상태에서, 도 25(b)에 표시한 바와 같은 액정분자의 배향상태를 형성하여 흑표시를 얻는다. 즉, 실시예 2∼5의 액정셀은, 전압인가상태에서는, 계면부근의 액정분자가 강한 트위스트배향상태이고, 중앙부부근의 액정분자가 약한 트위스트배향상태로 되어 있다. 여기서, 약한 트위스트란, 트위스트각/층두께가 작은 상태를 말하고, 또, 강한 트위스트란, 트위스트각/층두께가 큰 상태를 말한다. 따라서, 이 배향상태를 보상하도록 보상용액정층 및 편광판 배치를 행함으로써, 낮은 전압으로 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있다.

이와 같이 구성된 액정표시장치에 대해서 이하의 특성을 얻을 수 있다.

실시예 2∼5에서는, 응답속도는 실시예 1과 동등한 특성을 얻을 수 있었다.

구동전압Vlc와 투과율T의 관계를 도 26에 표시한다.

실시예 2∼5의 번호순에 따라서, 대략, 콘트라스트비, 구동전압, 최대투과율을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 특히, 실시예 5에서는, 구동전압7Volt로 콘트라스트비 100이상, 최대투과율(백표시때의 패널의 절대투과율)4.1%를 얻을 수 있었다.

도 27에, 구동셀의 리터데이션과 콘트라스트비 및 최대투과율의 관계를 표시한다.

도 27로부터, 최적리터데이션은 적어도 충분한 투과율을 주기위해서는 750nm이상, 바람직하게는, 충분한 콘트라스트비를 얻을 수 있는 1250nm이상이 바람직한 것을 알 수 있다.

또, 도 28에 실시예 2~5의 액정표시장치의 콘트라스트비와, 편광판배치

=│

1-

2│의 관계를 표시한다.

도 28로부터, 충분한 콘트라스트비가 얻어지기 위해서는, 최적편광판투과축의 관계

=│

1-

2│는, 90°이상 120°이하, 바람직하게는 95°이상 115°이하가 바람직하다. 또, 구동용 액정셀의 초기트위스트각과 콘트라스트비 및 최대투과율의 관계를 도 29에 표시한다. 여기서, 보상용 셀의 트위스트각 θ2=θ로 한다.

도 29로부터, 초기트위스트각은, 충분한 콘트라스트비와 최대투과율을 양립시키기 위하여, 90° 이상 115° 이하로 설정하는 것이 바람직한 것을 알았다. 또, 보상용액정층의 리터데이선(△n·d)'는, 도 27∼도 29에 표시한 특성을 얻기 위해서는, 0.4·(△n·d)에서부터 0.6·(△n·d)의 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 때로는, (△n·d)'=0.52·(△n·d)부근에 설정하면 최적화할 수 있다.

〈실시예 6∼실시예 8〉

실시예 6∼8의 구성은, 보상용 셀부착노멀리클로우즈의 구성예이며, 이하의 구성을 제외하면, 실시예 2~5의 구성과 마찬가지이다.

실시예 6∼8의 단면구성은, 실시예 2∼5와 마찬가지로, 도 23에 표시한다.

실시예 6∼8에서는, 구동용 전극CT, PX, 박막트랜지스터TFT등을 가진 구동용 액정셀과, 전극을 가지고 있지 않는 보상용 액정셀을 가진다.

실시예 6은, 실시예 2와 다르며, 보상용 액정셀의 리터데이션(△n·d)'을 구동용 셀의 리터데이션(△n·d)과 일치시킨 구성이다.

실시예 7은, 또, 구동용 액정셀의 액정재료의 굴절률이방성△n을 크게하고, 보상용 액정셀의 리터데이션(△n·d)'과 구동액정셀의 리터데이션(△n·d)을 일치시키는 구성이다.

또, 실시예 8은, 실시예 7의 초기트위스트각θ를 바꾼 구성을 표시한다.

〈구동용액정셀〉

실시예 6∼8에서 사용한 초기트위스트각θ, 초기배향각β1, β2, 액정층의 두께d, 액정재료의 △ε, △n의 조건을 표 2에 표시한다.

[표 2]

〈보정용 액정셀〉

실시예 6∼8에서 사용한 보상용액정층의 리터데이션(△n·d)', 트위스트각θ2, 초기배향각 β3, β4의 조건을 표 2에 표시한다. 각 파라미터의 정의는 실시예 2∼5와 동일하다.

여기서, β1, β2, β3, β4의 관계는, │β3-β4│≒│β1-β2│이고, 또, 상기 β3이 상기 β2에 대략 직교하고 있다.

또, 보상용 액정셀은, 실시예에 표시한 보상용 셀과 동등한 광학특성을 얻을 수 있게한, 콜레스테릭액정을 끼워유지한 필름을 사용하는 것도 가능하다.

〈편광판〉

실시예 6∼8에서 사용한 편광판의 편광투과축의 배치를 표 2에 표시한다.

〈실시예 6∼실시예 8의 특성〉

액정구동의 원리는, 실시예 2∼5와 마찬가지이며, 도 25에 표시한다. 단, 실시예 2∼5와 달리, 실시예 6~8에서는, 보상용 액정셀의 리터데이션(△n·d)'도, 구동용 액정셀의 리터데이션(△n·d)과 일치시킨다. 따라서, 액정인가전압의 증가에 따라, 투과율이 상승하는 노멀리클로우즈의 특성을 표시한다.

도 30에, 실시예 6∼8의 구동전압Vlc와 투과율T의 관계를 표시한다.

실시예 6∼8에서는, 전압무인가시에 흑표시(저투과상태)를 얻는다. 전압무인가에서는, 액정분자의 배향상태가 이상적인 트위스트상태이기 때문에, 보상용 셀에서의 보상을 하기 쉽고, 이상적인 흑레벨, 즉, 한없이 0에 가까운 투과율을 달성할 수 있다. 따라서, 생산상의 불균일, 특히 기판간의 갭불균일에 대한 마진을 넓힐 수 있어, 보다 안정적으로 고콘트라스트의 제품을 제조할 수 있었다.

실시예 7에서는, 구동전압7Volt로 콘트라스트비 100이상, 최대투과율(백표시때의 패널의 절대투과율)4.5%를 얻을 수 있었다. 또, 응답속도도 실시예 6 및 실시예 7에서는, 실시예 1과 동등한 특성을 얻을 수 있었다.

구동용셀의 리터데이션과 콘트라스트비 및 최대투과율의 관계는, 실시예 6과 실시예 7을 비교해도 알 수 있는 바와 같이, 실시예 6보다 실시예 7의 쪽이 최대투과율이 향상되어 있기 때문에, 실시예 2∼5와 마찬가지로, 최적리터데이션은 적어도 750nm이상이 바람직하다.

또, 편광판배치

=│

1-

2│는 90° 부근이 바람직하다.

또, 실시예 8과 같이, 초기트위스트각을 90° 보다 크게함으로써, 투과율이 상스하기 시작하는 액정인가전압, 즉, 임계치전압을 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 표시에 기여하는 임계치전압으로부터 최대투과율을 얻을 때까지의 전압까지의 전압폭을 저감시킬 수 있어, 영상신호구동회로의 신호출력레인지를 저감시킬 수 있다. 따라서, 영상신호구동회로, 특히, 신호드라이버의 회로규모를 축소할 수 있다 단, 실시예 8에서는, 응답속도가 약간 느리게 되고, 상승시간 12ms, 하강시간 20ms, 응답속도가 32ms였다. 따라서, 초기트위스트각은 최대투과율을 얻는 구동전압을 변화시키는 일에 기여하고, 70° 이상 160° 이하가 바람직하다.

〈실시예 9∼실시예 13〉

실시예 9∼13의 구성은, 1축위상필름부착노멀오픈의 구성예이며, 이하의 구성을 제외하면, 실시예 1의 구성과 마찬가지이다.

실시예 9∼13의 단면구성을 도 31에 표시한다. 본 실시예에서는, 기판SUB1, BUS2의 바깥쪽에 이들을 끼워넣도록, 상하에 1축성위상치필름FILM1 및 FILM2를 배치한다.

실시예 9는, 실시예 1의 구성에, 1축성위상차필름FILM1 및 FILM2를 배치하는 구성이다.

실시예 10은, 실시예 9의 위상차필름의 위상지상축을 바꾼구성이다.

실시예 11은, 실시예 10의 위상차필름의 리터데이션을 상하의 필름에 의해 틀리게한 구성이다.

실시예 12는, 실시예 11의 액정재료의 굴절률이방성△n을 크게한 구성이다.

실시예 13은, 실시예 12의 초기트위스트각을 바꾼 경우를 표시한다.

〈1축성위상차필름〉

실시예 9∼13에서 사용한 1축성위상차필름의 위상지상축γ1, γ2, 리터데이션(△n·d)1, (△n·d)2의 조건을 표 3에 표시한다. 여기서, γ1은, 아래쪽위상차필름FILM1의 위상지상축LDR1과 전계인가방향EDR이 이루는 각, γ2는, 위쪽위상차필름FILM2의 위상지상축LDR2와 전계인가방향EDR이 이루는 각이며, 모두, 전계인가방향EDR을 기준으로 반시계방향을 정방향으로 정의해서, 이하에 설명한다.

[표 3]

〈액정층〉

실시예 9∼13에서 사용한 보상용 액정층의 리터데이션△n·d, 초기트위스트각θ, 초기배향각 β1, β2의 조건을 표 3에 표시한다. 또 도 32에 그 각도의 관계를 표시한다.

〈편광판〉

실시예 9∼13에서 사용한 평광판의 평광투과축을 표 3에 표시한다. 또 도 32에 그 각도의 관계를 표시한다.

〈실시예 9∼실시예 13의 특성〉

실시에 9∼13의 액정구동의 원리는, 실시예 2∼5와 마찬가지이다.

실시예 9~13에서는, 실시예 1과 비교해서, 보다 낮은 전압으로 높은 콘트라스트비를 얻기 때문에, 도 25(b)에 표시한 바와 같은 배향상태에서 흑표시를 얻는다.

실시예 9~13의 액정셀은, 저전압에서는, 계면부근의 액정분자가 강한 트위스트배향상태이고, 중앙부부근의 액정분자가 약한 트위스트배향이 되도록 과도적인 상태가 된다. 따라서, 이 배향상태를 보상하도록, 위상차 필름 및 편광판배치를 행함으로써, 낮은 전압으로 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있다.

실시예 9∼13에서는, 응답속도는, 실시예 1과 동등한 특성을 얻을 수 있었다.

구동전압Vlc와 투과율T의 관계를 도 33에 표시한다. 실시예 9∼13의 번호순에 따라서, 대략, 콘트라스트비, 최대투과율을 향상 할 수 있는 것을 알 수 있다. 특히, 실시예 13에서는, 구동전압7Volt로 콘트라스트비100이상, 최대투과율(백표시의 패널의 절대투과율)4.4%를 얻을 수 있었다.

도 33에 표시한 바와 같이, 실시예 9와 실시예 10에서는 특성에 변화는 없었다. 이 일로부터, 위상차판지상축각γ1, γ2와 위상차판의 리터데이션(△n·d)1, (△n·d)2는, γ1·(△n·d)1 및 γ2·(△n·d)2가 일정하면, 그 값을 변화시켜도 특성이 변하지 않는 것을 알 수 있다.

또 실시예 2∼5에서 설명한, 도 27에 표시한 구동용 셀의 리터데이션과 콘트라스트비 및 최대투과율의 관계, 도 28에 표시한 편광판 투과축의 관계

와 콘트라스트비 및 최대투과율의 관계, 도 29에 표시한 구동용 셀의 초기트위스트각과 콘트라스트비 및 최대투과율의 관계는, 실시예 9∼13에서도 마찬가지의 관계를 얻었다. 단, 구동용셀의 리터레이션(△n·d)과 위상차판의 리터데이션(△n·d)1, (△n·d)2의 관계는, γ1=-22.5° , γ2=22.5° 일 때, (△n·d)1+(△n·d)2=0.52·(△n·d)의 관계를 충족시키도록 구성한다.

따라서, 최적리터데이션은, 적어도 충분한 투과율을 얻기 위해서는 750nm이상, 바람직하게는, 충분한 콘트라스트비를 얻을 수 있는 1250nm이상이 바람직하다.

또, 충분한 콘트라스트비를 얻을 수 있게 하기 위해서는, 최적편광판투과축의 관계

=│

1-

2│는, 90° 이상 120° 이하, 바람직하게는 95° 이상 115° 이하가 바람직하다.

또, 초기트위스트각은, 충분한 콘트라스트비와 백트과율을 양립하기 위해서, 90°이상 115°이하가 바람직하다.

또 위상차필름의 리터데이션(△n·d)1+(△n·d)2는, 도 27∼도 29에 표시한 특성을 얻기 위해서는, 0.4·(△n·d)~0.6·(△n·d)의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 특히, (△n·d)1+(△n·d)2=0.52·(△n·d)부근에 설정하면, 최적화할 수 있다.

또, 실시예 10∼12에 표시한 바와 같이 (△n·d)2〉(△n·d)1로 설정하거나, 또는 지상축의 각도를 │γ2│〉│γ1│로 함으로써, 보다 최적화할 수 있다. 구체적으로는 │γ1│=│γ2│일 때, (△n·d)2=.15·(△n·d)1부근, 따라서, (△n·d)1〈(△n·d)2〈2·(△n·d)1 또는, │γ1│〈│γ2│〈2·│γ1│이 바람직하다.

또, 위상필름FILM1, FILM2를 상부쪽에만 2매 배치하는 경우의 단면구성을, 도 35에 표시한다. 또, 다른 배치방법으로도 본 실시예와 같은 특성을 얻을 수 있으나, 그들은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

〈실시예 14∼실시예 16〉

실시예 14∼16의 구성은, 1축위상차필름부착노멀리클로우즈의 구성예이며, 이하의 구성을 제외하면, 실시예 9∼13의 구성과 마찬가지이다.

실시예 14∼16의 단면구성은, 도 31에 표시하나, 실시예 9∼13과 마찬가지이다.

실시예 9∼13과 마찬가지로, 기판SUB1, SUB2의 바깥쪽에 그들을 끼워넣도록, 상하에 1축위상차 필름FILM1 및 FILM2를 배치한다.

실시예 14는, 실시예 9와 다르며, 1축성위상차필름의 리터데이션의 합(△n·d)1+(△n·d)2를 구동용셀의 리터데이션(△n·d)과 일치시킨 구성이다.

실시예 15는, 실시예 14의 리터데이션조건에서, 구동용 액정셀의 액정재료의 유전율이방성△n을 크게한 구성이다.

또 실시예 16은, 실시예 15의 초기트위스트각θ를 바꾼경우를 표시한다.

〈1축성위상차필름〉

실시예 14∼16에서 사용한 1축성위상차필름의 위상지상축γ1, γ2, 리터데이션(△n·d)1, (△n·d)2의 조건을 표 4에 표시한다 여기서, γ1은 하부쪽위상차필름FILM1의 위상지상축LDR1과 전계인가방향EDR이 이루는 각, γ2는 상부쪽위상차필름FILM2의 위상지상축LDR2와 전계인가방향EDR이 이루는 각, (△n·d)1, (△n·d)2는, 각각 하부쪽위상차필름의 리터데이션, 상부쪽위상차필름의 리터데이션을 표시한다. 도 32에 그 각도의 관계를 표시한다.

〈액정층〉

실시예 14∼16에서 사용한 구동용셀의 액정층의 리터데이션△n·d, 초기트위시트각θ, 초기배향각β1, β2의 조건을 표 4에 표시한다. 도 32에 그 각도의 관계를 표시한다.

[표 4]

〈편광판〉

실시예 14∼16에서 사용한 편광판의 편광투과축을 표 4에 표시한다. 도 32에 그 각도의 관계를 표시한다.

〈실시예 14∼실시예 16의 특성〉

액정구동의 원리는, 도 25에 표시하나, 실시예 9∼13과 마찬가지이다. 단, 실시예 9∼13과 달리, 실시예 14∼16에서는, 1축성위상차필름의 리터데이션의 합(△n·d)1+(△n·d)2를 구동액정셀의 리터데이션(△n·d)와 일치시키는 조건을 취함으로써, 액정인가전압의 증가에 따라, 투과율이 상스하는 노멀리클로우즈의 특성을 표시한다.

도 34에 실시예 14~16의 구동전압Vlc와 투과율T의 관계를 표시한다.

실시예 14∼16에서는, 전압무인가시에 흑표시(저투과상태)를 얻는다.

전압무인가에서는, 액정분자의 배향상태가 이상적인 트위스트상태이기 때문에, 1축성위상차필름에 의한 보상이 하기 쉽고, 이상적인 흑레벨, 즉 한없이 영에 가까운 투과율을 달성할 수 있다. 따라서, 생산상의 불균일, 특히 기판간의 갭은 불균일에 대한 마진을 넓힐 수 있어, 보다 안정적으로 고콘트라스트의 제품을 제조할 수 있었다.

실시예 15 및 16에서는, 구동전압7Volt로 콘트라스트비 100이상, 최대투과율(백표시의 패널의 절대투과율)4.5%를 얻을 수 있었다. 또, 응답속도로, 실시예 14 및 실시예 15에서는, 실시예 1과 마찬가지의 특성을 얻을 수 있었다.

구동셀의 리터데이션과 콘트라스트비 및 최대투과율의 관계는, 실시예 14와 실시예 15를 비교해도 알 수 있는 바와 같이 실시예 14보다 실시예 15의 쪽이 최대투과율이 향상되어 있기 때문에, 실시예 19∼13마찬가지로, 최적리터데이션은, 적어도 750nm이상이 바람직하다.

또, 편광판배치

=│

1-

2│는 90° 부근이 바람직하다.

또, 실시예 16과 같이, 초기트위스트각을 90° 보다 크게함으로써, 투과율이 상승하기 시작하는 액정인가전압, 즉, 임계치전압으로부터 임계치전압으로부터 최대투과율을 얻을 때까지의 전압폭을 저감시킬 수 있어, 영상신호구동회로의 신호출력영역을 저감시킬 수 있고, 영상신호구동회로, 특히, 그속에 사용하는 신호드라이버의 회로규모를 축소할 수 있다.

단, 응답속도가 약간 느리게 되었다. 실시예 16에서는, 상승속도가 12ms, 하강속닥 20ms, 응답속도가 32ms였다. 따라서, 초기트위스트각은 최대투과율을 얻는 구동전압을 변화시키는 일에 기여하고, 70° 이상 160° 이하가 바람직한 것을 알았다.

또, 위상차필름FILM1, FILM2를 상부쪽에만 2매 배치하는 경우의 단면구성을 도 35에 표시한다. 또, 다른 배치방법으로도 본 실시예와 같은 특성을 얻을 수 있으나, 그들은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

〈실시예 17∼실시예 20〉

실시예 17∼20의 구성은, 네거티브의 유전이방성을 가진 (△ε〈0)액정재료를 사용했을 경우의 구성예를 표시한다. 또, 이하의 구성을 제외하면 실시예 1의 구성과 마찬가지이다.

실시예 17에서는, 실시예 1에, 네거티브의 유전이방성을 가진 (△ε〈0)액정재료를 사용한 구성이다.

실시예 18은, 실시예 17의 구성에서, 편광판의 투과축을 최적화한 구성이다.

실시예 19는, 실시예 18의 구성에서, 초기트위스트각θ를 최적화한 구성이다.

실시예 20은, 실시예 19의 구성에서, 리터데이션△n·d 및 편광판의 투과축을 최적화한 구성이다.

〈구동용 액정셀〉

실시예 17∼20에서 사용한 초기트위스트각θ, 초기배향각 β1, β2, 액정의 두께d, 액정재료의 △n의 조건을 표 5에 표시한다.

[표 5]

〈편광판〉

실시예 17∼20에서 사용한 편광판의 편광투과축의 배치를 표 5에 표시한다.

〈실시예 17∼실시예 20의 특성〉

액정구동의 원리는 도 36에 표시한다.

네거티브의 유전이방성을 가진 액정은, 전계인가방향과 직교하는 방향으로 액정분자의 장축이 재배향된다. 따라서, 도 36(a)에 일예를 표시하나, 전압무인가상태에서, 기판SUB2로부터 기판SUB1방향으로, 반시계방향으로 약한 트위스트상태를 형성해 놓는다. 전압인가상태에서는, 도 36(b)에 표시한 바와 같이, 액정층의 중앙부부근은, 시계방향의 강한 트위스트상태로 변화하고, 상하의 계면층에서는, 반시계방향의 트위스트상태가 된다.

또, 전압무인가의 약한 트위시트배향상태에서는, 편광판위치를 최적화함으로써, 양호한 흑레벨(저투과상태)를 얻을 수 있고, 이에 의해 액정인가전압의 증가에 따라, 투과율이 상승하는 노멀리클로우즈의 특성을 표시한다.

도 37에 실시예 17∼20에 있어서의 구동전압Vlc와 투과율T의 관계를 표시한다.

실시예 17∼20에서는, 전압무인가시에 흑표시(저투과상태)를 얻는다. 전압무인가에서는, 액정분자의 배향상태가 이상적인 트위스트상태이기 때문에, 편광판배치에 의한 최적화를 하기 쉽고, 이상적인 흑레벨, 즉, 한없이 영에 가까운 투과율을 달성할 수 있다. 따라서, 생산상의 불균일, 특히 기판간의 갭불균일에 대한 마진을 넓힐 수 있고, 보다 안정적으로 고콘트라스트의 제품을 제조할 수 있었다.

실시예 20에서는, 구동전압8Volt로 콘트라스트비 100이상, 최대투과율(백표시의 패널의 절대투과유)4.3%를 얻을 수 있었다. 또, 응답속도로, 실시예 19 및 실시예 20에서는, 실시예 1보다 약간 느리고, 상승이 20ms, 하강이 16ms, 응답시간 36ms였다.

구동용셀의 리터데이션과 콘트라스트비 및 최대투과율의 관계는, 실시예 14와 실시예 15를 비교해도 알 수 있는 바와 같이, 실시예 19보다 실시예 20의 쪽이 최대투과율이 향상되어 있기 때문에, 실시예 2∼5의 특성과 마찬가지로, 최적리터데이션은 적어도 750nm이상이 바람직하다.

또, 편광판배치

=│

1-

2│는 90° 부근이 바람직하다.

실시예 17 및 18에서는, 상승시간40ms, 하강시간20ms, 응답속도60ms로 느렸다. 또, 실시예 19 및 20과 같이 초기트위스트각을 보다 크게 함으로써, 응답속도, 특히 상승의 응답속도를 대폭적으로 개선할 수 있다. 즉, 초기트위시트각을 크게하면 할수록 응답속도는 빨라진다.

그러나, 실시예 18과 실시예 19의 비교로부터, 초기트위스트각을 크게하면, 편광판의 배치의 최적화를 행한 상태에서, 얻게되는 콘트라스트비가, 초기트위스트각을 크게하면 할수록 저하하는 것을 알 수 있다.

따라서, 응답속도와 콘트라스트비의 트레이드오프의 관계가 있으므로, 양쪽을 균형좋게 얻을 수 있는 범위로서는, 초기 트위스트각은 20° ∼ 50° 의 범위가 바람직하다.

또, 편광판의 배치에 있어서는, 실시예 17과 실시예 18의 비교에 의해, 편광판을 90° 보다 최적화함으로써, 콘트라스트비 및 최대투과율을 향상시킬 수 있다.

실시예 17∼20을, 실시예 2∼16과 같이 보상용액정층, 위상차필름을 이용해서 고콘트라스트비, 저전압화, 또는 노멀오픈특성으로 하는 것도 가능하다. 따라서, 이들 방법은, 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

(실시예 21)

실시예 21의 구성은, 이하의 구성을 제외하면, 실시예 1의 구성과 마찬가지이다.

〈배향막〉

하부기판의 러빙방향RDR1과 인가전계방향EDR과의 이루는 초기배향각β1은 -50° 로 하고, 상부기판의 러빙방향RDR2와 인가전계방향EDR이 이루는 초기배향각β2는 40° 로 하고, 상하부기판사이에서 90° 트위스트한 배치로 한다.

액정구동용전극(화소전극PX 및 대향전극CT의 양쪽)이 하부기판에 배치되어 있는 경우, 기판면에 평행의 전계(가로전계)는, 하부기판근처의 쪽이 강하고, 상부기판근처가 될 수록 약해진다. 따라서, 하부기판근처의 액정분자의 쪽이, 상부기판근처의 액정분자는 회전하기 쉽다. 따라서 인가전계방향EDR으로 액정층의 액정분자의 대부분이 재배향하는 데 필요한 전압은, 실시예 1과 비교해서, 실시예 21의 쪽이 저전압이고 좋다. 즉, 실시예 1에서는, 흑을 내는데 필요한 전압이 약 12Volt였으나, 실시예 21에서는, 약 10Volt로, 실시예 1과 동등의 흑레벨을 얻을 수 있었다.

또, 본 실시예에서는, β1, β2는, -50° , 40° 로 하였으나, 50° , -40° 로도 마찬가지이다. 또한, 실시예 21의 필수구성은, 액정구동용 전극이 하부기판에만 배치되어 있는 경우는, │β1│〉│β2│이고, 액정구동용 전극이 상부기판에만 배치되어 있는 경우는 │β1│〈│β2│의 조건을 충족시키면 된다.

또, 실시예 21의 구성은, 실시예 1만이 아니고, 실시예 2∼20의 구성에도 마찬가지로 적용가능하며, 본 발명의 범주에 포함된다.

이상 상세히 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 브라운관과 같은 시야각을 실현할 수 있고, 또한, 동화상대응가능한 고응답속도의 액티브매트릭스형 액정표시장치를 제공하는 일이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 액티브·매트릭스형 컬러액정표시장치의 액정표시부의 1화소와 그 주변을 표시한 요부평면도

도 2는 도 1의 3-3절단선에 있어서의 화소의 단면도

도 3은 도 1의 4-4절단선에 있어서의 박막트랜지스터소자 TFT의 단면도

도 4는 도 1의 5-5절단선에 있어서의 축적용량 Cstg의 단면도

도 5는 표시패널의 매트릭스 주면부의 구성을 설명하기 위한 평면도

도 6은 좌측에 주사신호단자, 우측에 외부접속단자가 없는 패널 가장자리부분을 표시한 단면도

도 7은 게이트단자 GTM과 게이트배선 GL의 접속부부근을 표시한 평면과 단면의 도면

도 8은 드레인단자 DTM과 영상신호선 DL과의 접속부부근을 표시한 평면과 단면의 도면

도 9는 공통전극단자 CTM, 공통버스라인 CB및 공통전신호선 CL의 접속부부근을 표시한 평면과 단면의 도면

도 10은 본 발명의 액티브·매트릭스형 컬러액정표시장치의 매트릭스부와 그 주변을 포함한 회로도

도 11은 본 발명의 액티브·매트릭스형 컬러액정표시장치의 구동파형을 표시한 도면

도 12는 액정표시패널에 주변의 구동회로를 실장한 상태를 표시한 상면도

도 13은 구동회로를 구성하는 집적회로칩 CHI가 가요성배선기판에 탑재된 테이프캐리어패키지 TCP의 단면구조를 표시한 도면

도 14는 테이프캐리어패키지 TCP를 액정표시패널 PNL의 주사신호회로용 단자 GTM에 접속한 상태를 표시한 요부단면도

도 15는 액정표시모듈의 분해사시도

도 16은 인가전계방향, 러빙방향, 초기배향각, 편광판투과축의 관계를 표시한 도면

도 17은 실시예 1의 액정동작을 기판면에 수직방향에서 본 이미지를 표시한 도면

도 18은 실시예 1의 액정동작을 단면방향에서 본 이미지를 표시한 도면

도 19는 실시예 1의 액정인가전압과 투과율의 관계를 표시한 도면

도 20은 실시예 1의 액정인가전압과 상승응답시간의 관계를 표시한 도면

도 21은 실시예 1의 액정인가 전압과 상승응답시간의 관계를 표시한 도면

도 22는 실시예 1의 액정인가전압과 종합응답시간의 관계를 표시한 도면

도 23은 실시예 2∼실시예 8에 있어서의 도 1의 3-3절단선에 있어서의 화소의 단면도

도 24는 실시예 2∼실시예 8에 있어서의 인가전계방향, 구동액정셀 및 보상용 액정셀의 러빙방향, 초기배향각, 편광판투과축의 관계를 표시한 도면

도 25는 실시예 2∼실시예 8의 액정동작을 단면방향에서 본 이미지를 표시한 도면

도 26은 실시예 2∼실시예 5의 액정인가전압과투과율의 관계를 표시한 도면

도 27은 실시예 2∼실시예 5의 액정세르이 리터데이션과 콘트라스트비 및 백투과율의 관계를 표시한 도면

도 28은 실시예 2∼실시예 5의 편광판 투과축배치와 콘트라스트비의 관계를 표시한 도면

도 29는 실시예 2∼실시예 5의 액정셀의 초기트위스트각과 콘트라스트비 및 백투과율의 관계를 표시한 도면

도 30은 실시예 6~실시예 8의 액정인가전압과 투과율의 관계를 표시한 도면

도 31은 실시예 9∼실시예 13에 있어서의 도 1의 3-3절단선에 있어서의 화소의 단면도

도 32는 실시예 9∼실시예 13에 있어서의 인가전계방향, 액정셀의 러빙방향, 초기배향각, 편광판투과축, 위상차판위상 지연축의 관계를 표시한 도면

도 33은 실시예 9∼실시예 13의 액정인가전압과 투과율의 관계를 표시한 도면

도 34는 실시예 14∼실시예 16의 액정인가전압과 투과율의 관계를 표시한 도면

도 35는 위2매 위상차판 배치에 있어서의 도 1의 3-3절단선에 있어서의 화소의 단면도

도 36은 실시예 17∼실시예 20의 액정동작을 단면 방향에서 본 이미지를 표시한 도면

도 37은 실시예 17∼실시예 20의 액정인가전압과 투과율의 관계를 표시한 도면

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

SUB: 투명유리기판 GL: 주사신호선

DL: 영상신호선 CL: 대향전압신호선

PX: 화소전극 CT: 대향전극

GI : 절연막 GT: 게이트전극

AS: i형 반도체층 SD: 소스전극 또는 드레인전극

PSV: 보호막 BM: 차광막

LC: 액정 TFT: 박막트랜지스터

g,d: 도전막 Cstg: 축적용량

AOF: 양극산화막 AO: 양극산화마스크

GTM: 게이트단자 DTM: 드레인단자

DB: 공통버스라인 DTM: 공통전극단자

SHD: 시일드케이스 PNL: 액정표시패널

SPB: 광확산판 LCB: 도광체

BL: 백라이트형광관 LCA: 백라이트케이스

RM: 반사판

B1: 구동용셀의 배향막 ORI1쪽의 초기배향방향과 가로전계의 면내방향 EDR이이루는 초기배향각

B2: 구동용셀의 배향막 ORI2쪽의 초기배향방향과 가로전계의 면내방향 EDR이 이루는 초기배향각

B3: 광학보상용셀의 배향막 ORI3쪽의 초기배향방향과 가로전계의 면내방향 EDR 이이루는 초기배향각

B4: 광학보상용셀의 배향막 ORI4쪽의 초기배향방향과 가로전계의 면내방향 EDR이이루는 초기배향각

γ1: 광학보상용위상차 필름 FILM1의 위상차(位上差)지상축(遲相軸)과 가로전계의 면내방향 EDR이이루는 각

γ2: 광학보상용위상차 필름 FILM2의 위상차(位上差)지상축(遲相軸)과 가로전계의 면내방향 EDR이이루는 각

RDR: 배향막의 러빙방향

Claims (32)

1쌍의 대향하는 절연기판과, 상기 각 기판위에 형성되는 배향막과, 상기 1쌍의 배향막에 끼워유지되는 액정조성물과, 상기 기판면에 평행의 가로전계를 인가하는 화소전극 및 대향전극과, 상기 1쌍의 기판을 끼워 유지하는 1쌍의 편광판을 가진 액정표시장치에 있어서,

상기 가로전계의 면내방향과 한쪽의 배향막쪽의 초기배향방향이 이루는 초기배향각 β1 및 상기 가로전계의 면내방향과 다른쪽의 배향막쪽의 초기배향방향이 이루는 초기배향각β2가, β1≒-β2의 관계가 있고, 또, 상기 가로전계의 면내방향과 한쪽의 편광판의 편광투과축이 이루는 각이 0° 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

1쌍의 대향하는 절연기판과, 상기 각 기판위에 형성되는 배향막과, 상기 1쌍의 배향막에 끼워유지되는 액정조성물과, 상기 기판면에 평행의 가로전계를 인가하는 화소전극 및 대향전극과, 상기 1쌍의 기판을 끼워유지하는 1쌍의 편광판을 가진 액정표시장치에 있어서,

상기 액정조성물이 포지티브의 유전이방성을 가진 동시에, 상기 가로전계의 면내방향과 한쪽의 배향막쪽의 초기배향방향이 이루는 초기배향각β1과, 상기 가로 전계의 면내방향과 다른쪽의 배향막쪽의 초기배향방향이 이루는 초기배향각β2가, 서로 부호가 다르고, 또, │β1+β2│≤20°의 관계가 있고, 또, 상기 가로전계의 면내방향과 한쪽의 편광판의 편광투과축이 이루는 각이, 0° 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 2항에 있어서, 또, 35°≤│β1│〈90° 또한 35°≤│β2│〈90° 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 1항, 제 2항, 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 또, 광학보상용 액정셀을 상기 1쌍의 대향기판의 상부쪽 또는 하부쪽에 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 4항에 있어서, 상기 광학보상용 액정셀의, 상기 가로전계의 면내방향과 한쪽의 배향막쪽의 초기배향방향이 이루는 초기배향각β3과, 상기 가로전계의 면내방향과 다른쪽의 배향막쪽의 초기배향방향이 이루는 초기배향 각β4가, 상기 β1과 상기 각 β2와의 관계에서, │β3-β4│≒│β1-β2│이고, 또, 상기 각 β3이 상기 각 β2에 직교하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 5항에 있어서, 상기 광학보상용 액정셀이 가진 액정조성물의 굴절률이방성과 액정층의 두께의 적(△n·d)'과, 구동용 액정셀의 액정조성물의 굴절률이방성과 액정층의 두께의 적(△n·d)이

0.4 (△n·d)≤(△n·d)≤0.6·(△n·d)

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 6항에 있어서, 상기 편광판의 한쪽의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각Ψ1 및 상기 편광판의 다른쪽의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각 Ψ2가,

90°≤│Ψ1-Ψ2│≤120°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 6항에 있어서, 상기 각 β1과 각 β2의 관계가,

90°≤│β1-β2│≤115°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 6항에 있어서, 상기 액정조성물의 굴절률이방성과 액정층의 두께의 적(△n·d)이,

(△n·d)≥750nm

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 5항에 있어서, 상기 광학보상용 액정셀이 가진 액정조성물의 굴절률이방성과 액정층의 두께의 적(△n·d)

? 구동용 애정셀의 액정조성물의 굴절률이방성과 액정층의 두께의 적(△n·d)이

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 10항에 있어서, 상기 편광판의 한쪽의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각 Ψ1, 및, 상기 편광판의 다른쪽의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각Ψ2가,

│Ψ1-Ψ2│=90°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 10항에 있어서, 상기 각 β1과 각 β2의 관계가,

70°≤│β1-β2│≤160°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 10항에 있어서, 상기 액정조성물의 굴절률이방성과 액정층의 두께의 적(△n·d)이,

(△n·d)≥750nm

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 1항, 제 2항, 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 또, 광학보상용 위상차필름을 상기 1쌍의 기판의 상부쪽 또는 하부쪽 또는 양쪽에 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 14항에 있어서, 상기 광학보상용위상차필름이 콜레스테릭액정을 끼워유지하는 광학보상용 위상차필름인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 14항에 있어서, 상기 광학보상용 위상차필름을 2매이상 가지고, 한쪽의 기판과 편광판의 사이에 적어도 1매 배치하고, 다른쪽의 기판과 편광판의 사이에 적어도 1매 배치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 16항에 있어서, 상기 광학보상용 위상차필름의 한쪽의 위상차지상축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각 γ1 또는 다른 쪽의 위상차 지상축과 가로전계의 면내방향이 이르는 각 γ2는

γ1=β1/2 및 γ2=β2/2

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 17항에 있어서, 상기 광학보상용 위상차필름이 가진 액정조성물의 굴절률이방성과 두께의 적(△n·d)n의 총계와, 구동용 액정셀의 액정조성물의 굴절률이방성과 두께의 적(△n·d)이

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 18항에 있어서, 상기 편광판의 한쪽의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각 Ψ1 및 상기 편광판의 다른 쪽의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각 Ψ2가,

90°≤│Ψ1-Ψ2│≤120°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 18항에 있어서, 상기 각 β1과 β2의 관계가,

90°≤│β1-β2│≤115°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 18항에 있어서, 상기 액정조성물의 굴절률이방성과 두께의 적(△n·d)이,

(△n·d)≥750nm

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 17항에 있어서, 상기 광학보상용 위상차필름이 가진 액정조성물의 굴절률이방성과 두께의 적(△n·d)n의 총계와, 구동용 액정셀의 액정조성물의 굴절률이방성과 두께의 적(△n·d)이,

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 22항에 있어서, 상기 편광판의 한쪽의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각 Ψ1 및 상기 편광판의 다른쪽의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각 Ψ2가,

│Ψ1-Ψ2│=90°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 22항에 있어서, 상기 각β1과 각 β2의 관계가,

70°≤│β1-β2≤160°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 22항에 있어서, 상기 액정조성물의 굴절률이방성과 두께의 적(△n·d)이,

(△n·d)≥750nm

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 14항에 있어서, 상기 광학보상용위상차필름을 2배이상가지고, 한쪽의 기판과 편팡판의 사이에 적어도 2매 배치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

1쌍의 대향하는 절연기판과, 상기 각 기판위에 형성되는 배향막과, 상기 1쌍의 배향막에 끼워유지되는 액정조성물과, 상기 기판면에 대략 평행의 가로전계를 인가하는 화소전극 및 대향전극과, 상기 1쌍의 기판을 끼워유지하는 1쌍의 편광판을 가진 액정표시장치에 있어서,

상기 액정조성물이 네거티브의 유전이방성을 가진 동시에, 상기 가로전계의 면내방향과 한쪽의 배향막쪽의 초기배향방향이 이루는 초기배향각β1 및 상기 가로전계의 면내방향과 다른쪽의 배향막쪽의 초기배향방향이 이루는 초기배향각 β2가, 서로 부호가 다르고, 또,

0°〈│β1│≤55°, 또한 0°〈│β2│≤55°

의 관계가 있고, 상기 가로전계의 면내방향과 한쪽의 편광판의 편광투과축이 이루는 각이, 0° 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 27항에 있어서, 상기 편광판의 한쪽의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루어는 각Ψ1 및 상기 편광판의 다른쪽의 편광판의 편광판의 편광투과축과 가로전계의 면내방향이 이루는 각Ψ2가,

90°≤│Ψ1-Ψ2│≤120°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 27항에 있어서, 상기 각 β1과 각 β2의 관계가,

20°≤│β1-β2│≤50°

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 27항에 있어서, 상기 액정조성물의 굴절률이방성과 두께의 적(△n·d)이,

(△n·d)≥750nm

인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 27항에 있어서, 1쌍의 대향하는 절연기판과, 상기 기판위에 형성되고 액정조성물을 배열시킬 수 있는 1쌍의 배향막과, 1쌍의 배향막에 끼워유지된 액정조성물을 가진 광학보상용 액정셀을 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

제 27항에 있어서, 광학보상용 위상차필름을 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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