KR100676806B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR100676806B1
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나가에노부까즈
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

화소 내에 적어도 1개의 축 대칭 배향 도메인을 갖는 액정 표시 장치에서, 중간조 표시 상태에서도, 양호한 축 대칭 배향 도메인이 형성되어, 표시 품위가 우수한 광시야각 액정 표시 장치를 제공한다. 제1 기판(110a)과, 제1 기판에 대향하도록 설치된 제2 기판(110b)과, 제1 기판과 제2 기판 형성에 설치된 수직 배향형의 액정층(120)을 갖고, 각각이, 제1 기판 상에 형성된 제1 전극(111)과, 제2 기판 상에 형성된 제2 전극(131)과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성된 액정층(120)을 포함하는, 행 및 열을 갖는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소를 구비하고, 제1 기판은, 복수의 화소의 간극에 차광 영역을 갖고, 차광 영역의 액정층측에, 규칙적으로 배열된 벽 구조체(115)를 갖고, 제1 전극 및 제2 전극은, 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 1개의 개구부(114)를 갖고, 임의의 행 또는 열의 적어도 한쪽은, 임의의 수직 주사 기간에서, 제2 전극의 전위를 기준 전위로 하여 플러스 극성의 전압이 공급되는 제1 전극을 갖는 제1 화소와, 마이너스 극성의 전압이 공급되는 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 구성되어 있으며, 또한, 액정층은, 적어도 소정의 전압을 인가하였을 때에, 축대칭 배향을 나타내는 적어도 1개의 액정 도메인을 형성하고, 적어도 1개의 액정 도메인의 축대칭 배향의 중심축은 적어도 1개의 개구부 내 또는 그 근방에 형성된다.
액정층, 차광 영역, 화소, 액정 도메인, 개구부, 투명 전극, 투과 영역

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명에 따른 실시예의 투과형 액정 표시 장치(100)의 하나의 화소의 구성을 모식적으로 도시하는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 도 1의 (a) 중의 1B-1B'선을 따라 절취한 단면도이며, (c)는 다른 투과형 액정 표시 장치(100')의 하나의 화소의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예의 반투과형 액정 표시 장치(200)의 하나의 화소의 구성을 모식적으로 도시하는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 도 1의 (a) 중의 2B-2B'선을 따라 절취한 단면도.
도 3은 반투과형 액정 표시 장치(200)의 액티브 매트릭스 기판(210a)의 평면도.
도 4는 반투과형 액정 표시 장치(200)의 액티브 매트릭스 기판(210a)의 단면도.
도 5a는 본 발명에 따른 제1 실시예의 액정 표시 장치(300A)의 구동 회로 및 화소 배치를 모식적으로 도시하는 도면.
도 5b는 본 발명에 따른 제2 실시예의 액정 표시 장치(300A)의 구동 회로 및 화소 배치를 모식적으로 도시하는 도면.
도 6은 액정 표시 장치(300A 및 300B)의 임의의 프레임 기간에서의 화소에 인가되어 있는 전압의 극성 패턴의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 액정층에 전압을 인가하였을 때의 등전위선의 거동과 액정 배향 디렉터의 시뮬레이션 결과를 모식적으로 도시하는 도면으로, (a)는 본 발명에 따른 실시예의 구동 방법의 경우, (b) 및 (c)는 종래의 구동 방법의 경우를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 동작 원리를 설명하는 개략도로, (a)는 전압 무인가 시, (b)는 전압 인가 시를 각각 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 모식도.
도 10은 본 발명에 따른 실시예의 액정 표시 장치에서의 투과 영역과 반사 영역의 전압-반사율(투과율)의 액정층의 두께 의존성을 나타내는 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 시각-콘트라스트비 특성을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : TFT(액티브 매트릭스) 기판
2 : 게이트 신호선
3 : 소스 신호선
4 : TFT
5 : 드레인 전극
6 : 화소 전극
7 : 투명 전극
8 : 반사 전극
9 : 게이트 절연막
10 : 게이트 전극
11 : 소스·드레인 전극(n+-Si층)
12s : 반도체층
13 : 채널 보호층
14 : 개구 구조
15 : 개구부
16 : 절연막
17 : 투명 기판(대향(CF) 기판)
18 : 컬러 필터층
19 : 대향 전극
20 : 액정층
21 : 액정 분자
12, 32 : 배향막
50 : 액정 패널
40, 43 : 편광판
41, 44 : 1/4 파장판
42, 45 : 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(NR판)
100 : 투과형 액정 표시 장치
110a : 액티브 매트릭스 기판
110b : 대향 기판(컬러 필터 기판)
111 : 화소 전극
113 : 절결부
114 : 개구부
115 : 벽 구조체
130 : 컬러 필터층
131 : 대향 전극
133 : 지지체
200 : 반투과형 액정 표시 장치
210a : 액티브 매트릭스 기판
210b : 대향 기판(컬러 필터 기판)
211 : 화소 전극
213 : 절결부
214 : 개구부
215 : 벽 구조체
230 : 컬러 필터층
231 : 대향 전극
232 : 투명 유전체층(반사부 단차)
233 : 지지체
300A, 300B : 액정 표시 장치
301 : 데이터 신호선(소스 신호선)
302 : 주사 신호선(게이트 신호선)
303 : 소스 신호선 구동 회로
304 : 게이트 신호선 구동 회로
305 : 스위칭 소자
306 : 화소 전극
본 발명은, 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 휴대 정보 단말기(예를 들면 PDA), 휴대 전화, 차량 탑재용 액정 디스플레이, 디지털 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 오락 기기, 텔레비전 등에 적합하게 이용되는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
정보 인프라는 나날이 진보하여, 휴대 전화, PDA, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 차량 탑재용 내비게이션 등의 기기는 사람들의 생활에 깊이 침투하고, 이 대부분에 액정 표시 장치가 채용되고 있다. 이들의 액정 표시 장치는 본체가 취급하는 정보량의 증가에 수반하여, 보다 많은 정보를 표시하는 것이 요구되고, 고콘트라스트, 광시야각, 고휘도, 다색, 고정밀 화에의 시장의 요구가 높아지고 있다.
고콘트라스트화 및 광시야각화를 실현할 수 있는 표시 모드로서, 수직 배향형 액정층을 이용한 수직 배향 모드가 주목받고 있다. 수직 배향형 액정층은, 일반적으로, 수직 배향막과 유전 이방성이 마이너스인 액정 재료를 이용하여 형성된다.
예를 들면, 특허 문헌 1에는, 화소 전극에 액정층을 개재하여 대향하는 대향 전극에 형성한 개구부의 주변에 경사 전계를 발생시키고, 개구부 내에서 수직 배향 상태에 있는 액정 분자를 중심으로 주위의 액정 분자를 경사 배향시킴으로써, 시각 특성이 개선된 액정 표시 장치가 개시되어 있다.
그러나, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 구성에서는, 화소 내의 전 영역에 경사 전계를 형성하는 것이 어렵고, 그 결과 전압에 대한 액정 분자의 응답이 지연되는 영역이 화소 내에 발생하여, 잔상 현상이 나타난다고 하는 문제가 발생한다.
특허 문헌 2에는, 슬릿 전극(개구 패턴)을 화소 전극과 대향측의 공통 전극의 양측에 설치함과 함께, 양 전극 중 적어도 한쪽은 슬릿 전극을 형성하는 영역에 단차를 배치함으로써, 개구 패턴을 이용하여 전계 경사를 4방향으로 균일하게 분산시켜 광시야각화를 실현하는 기술을 개시하고 있다.
한편, 특허 문헌 3에는, 화소 내에 규칙적으로 복수의 볼록부를 형성함으로써, 볼록부를 중심으로 출현하는 경사형 방사 배향의 액정 도메인의 배향 상태를 안정화하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 이 문헌에는, 볼록부에 의한 배향 규제력과 함께, 전극에 형성된 개구부에 의한 경사 전계를 이용하여 액정 분자의 배향을 규제함으로써, 표시 특성을 개선할 수 있는 것을 개시하고 있다.
한편, 최근, 실외 또는 실내 중 어디에 있더라도 고품위의 표시가 가능한 액정 표시 장치가 제안되어 있다(예를 들면 특허 문헌 4 및 특허 문헌 5). 이 액정 표시 장치는, 반투과형 액정 표시 장치라고 불리며, 화소 내에 반사 모드로 표시를 행하는 반사 영역과, 투과 모드로 표시를 행하는 투과 영역을 갖고 있다.
현재 시판되고 있는 반투과형 액정 표시 장치는, ECB 모드나 TN 모드 등이 이용되지만, 상기 특허 문헌 3에는, 투과형 액정 표시 장치뿐만 아니라, 반투과형 액정 표시 장치에 적용한 구성도 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 6에는, 수직 배향형 액정층의 반투과형 액정 표시 장치에서, 투과 영역의 액정층의 두께를 반사 영역의 액정층의 두께의 2배로 하기 위해 형성하는 절연층에 형성한 오목부에 의해 액정의 배향(다축 배향)을 제어하는 기술이 개시되어 있다. 오목부는 예를 들면 정팔각형으로 형성되고, 액정층을 개재하여 오목부에 대향하는 위치에 돌기(볼록부) 또는 슬릿(전극 개구부)이 형성된 구성이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 6의 도 4 및 도 16 참조).
또한, 특허 문헌 7은, 수직 배향형 액정 표시 장치에 도트 반전 구동함으로써, 표시의 거칠기를 억제하고, 높은 콘트라스트비로 넓은 시야각 특성을 실현하는 기술을 개시하고 있다. 특허 문헌 7에서는, 소정의 화소 피치로 도트 반전 구동을 행함으로써, 인접하는 화소 전극 단부에 발생하는 전계의 왜곡을 이용하여 액정 분자의 배향 방향을 규정하고 있다. 또한, 전계에 의한 작용을 충분히 발휘시키기 위해서는 화소 전극 피치가 액정층의 두께 이상이며, 20㎛ 이하의 범위인 것이 바람직하다고 기재되어 있다. 또한, 화소 전극의 중앙부에 개구부를 형성함으로써, 액정 분자의 방사 형상 배향의 중심부가 개구부에 확실하게 고정되어, 배향을 보다 안정화할 수 있다고 기재되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평 6-301036호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특개 2002-55347호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특개 2003-167253호 공보
특허 문헌 4 : 일본 특허 제2955277호 공보
특허 문헌 5 : 미국 특허 제6195140호 명세서
특허 문헌 6 : 일본 특개 2002-350853호 공보
특허 문헌 7 : 일본 특개 2001-125144호 공보
특허 문헌 3에 개시되어 있는 기술은, 화소 내에 볼록부를 형성하여 복수의 액정 도메인을 형성하고(즉, 화소 분할하고), 액정 분자에 대한 배향 규제력을 강화하고 있지만, 본 발명자의 검토에 따르면, 충분한 배향 규제력을 얻기 위해서는, 화소 내부에 규칙적으로 배치한 볼록부의 배향 제어 구조를 형성하는 것이 필요하여, 제조 공정이 복잡해진다고 하는 과제가 있다. 또한, 화소 내에 볼록부의 배향 규제 구조를 설치함으로써 볼록부의 주변으로부터 광 누설이 발생하기 때문에 콘트라스트비가 저하되거나, 혹은 이것을 방지하기 위한 차광부를 형성하면 실효 개구율이 저하되는 경우도 있다. 또한, 특히 대향 기판에 배향 규제 구조를 설치하는 경우에는, 기판의 얼라인먼트 마진의 영향을 받기 때문에, 축 대칭 배향 도메인의 축 중심 어긋남에 수반한 거칠기의 문제나 실효 개구율의 저하 및/또는 콘트라스트 비의 저하는 더 현저해진다.
또한, 특허 문헌 6에 개시되어 기술에서는, 다축 배향을 제어하기 위해서 설치되는 오목부와 반대측에 볼록부 또는 전극 개구부를 배치하는 것이 필요하게 되어, 상기 종래 기술과 마찬가지의 문제가 발생한다.
한편, 특허 문헌 7은, 도트 반전 구동함으로써 인접하는 화소 전극 사이에 생성되는 횡전계(경사 전계의 기판면 내 성분)를 이용하여, 액정 분자가 경사지는 방향을 규정하고 있기 때문에, 배향 상태의 안정성이 전극의 형상에 의해 좌우됨과 함께, 전계가 낮은 중간조 표시 상태에서 충분한 배향 규제력을 얻을 수 없다는 문제가 있다. 또한, 특허 문헌 7의 도 9에 도시되어 있는 화소 전극의 4 코너의 액정 분자의 배향 방향을 보면 알 수 있듯이, 화소 전극의 각부 부근에서는, 횡전계의 방향이 서로 다르다(거의 직교한다). 그 결과, 화소의 각부 부근에는 디스클리네이션(배향 결함)이 발생하기 쉽게 된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 여러점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 화소 내에 적어도 하나의 축 대칭 배향 도메인을 갖는 액정 표시 장치에서, 중간조 표시 상태에서도, 양호한 축 대칭 배향 도메인이 형성되어, 표시 품위가 우수한 광시야각 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하도록 설치된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 수직 배향형의 액정층을 갖고, 각각이 상기 제1 기판 위에 형성된 제1 전극과, 상기 제2 기판 위에 형 성된 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 형성된 상기 액정층을 포함하는 복수의 화소를 구비하고, 상기 복수의 화소가 행 및 열을 갖는 매트릭스 형상으로 배치된 액정 표시 장치로서, 상기 제1 기판은, 상기 복수의 화소의 간극에 차광 영역을 갖고, 상기 차광 영역의 상기 액정층측에, 규칙적으로 배열된 벽 구조체를 갖고, 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 한쪽은, 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖고, 상기 복수의 화소의 임의의 행 또는 열 중 적어도 한쪽은, 임의의 수직 주사 기간에서, 상기 제2 전위를 기준 전위로 하여 플러스 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제1 화소와, 마이너스 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 구성되어 있고, 상기 액정층에 적어도 소정의 전압을 인가했을 때에, 축 대칭 배향을 나타내는 적어도 하나의 액정 도메인을 형성하고, 상기 적어도 하나의 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축은 상기 적어도 하나의 개구부 내 또는 그 근방에 형성되는 것을 특징으로 한다.
임의의 실시예에서, 상기 복수의 화소의 임의의 행 및 열은, 임의의 수직 주사 기간에서, 상기 제2 전극의 전위를 기준 전위로 하여 플러스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제1 화소와, 마이너스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 구성되어 있다.
임의의 실시예에서, 상기 복수의 화소의 각각의 상기 제1 전극에 공급되는 전압의 극성은, 수직 주사 기간마다 반전된다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 전극은, 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어 도 하나의 제1 개구부를 갖고, 상기 제2 전극은, 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 제2 개구부를 갖고, 또한 상기 적어도 하나의 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축은 상기 적어도 하나의 제1 개구부 및 상기 적어도 하나의 제2 개구부 내 중 적어도 하나의 개구부 내 또는 그 근방에 형성된다.
임의의 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제1 개구부와 상기 적어도 하나의 제2 개구부는, 상기 액정층을 개재하여 서로 적어도 일부가 중첩되는 위치에 배치되어 있다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 전극은, 적어도 하나의 절결부를 갖는다.
임의의 실시예에서, 상기 복수의 화소의 간극에 차광 영역을 갖고, 상기 차광 영역에 상기 액정층의 두께를 규정하는 지지체가 설치되어 있다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 전극은, 투과 영역을 규정하는 투명 전극과 반사 영역을 규정하는 반사 전극을 포함하고, 상기 투과 영역 내의 상기 액정층의 두께 dt와, 상기 반사 영역 내의 상기 액정층의 두께 dr가, 0.3dt<dr<0.7dt의 관계를 만족한다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 전극은, 투과 영역을 규정하는 투명 전극과 반사 영역을 규정하는 반사 전극을 포함하고, 상기 적어도 하나의 액정 도메인은, 상기 투과 영역에 형성된 액정 도메인을 포함하고, 상기 제1 전극은 적어도 하나의 제1 개구부를 갖고, 상기 제2 전극은 적어도 하나의 제2 개구부를 갖고, 상기 적어도 하나의 제1 개구부 및 제2 개구부는, 상기 투과 영역에 형성된 상기 액정 도메인의 중심축에 대응하는 개구부를 포함하고, 상기 제1 전극은, 상기 개구부를 중심 으로 점대칭으로 배치된 복수의 절결부를 갖는다.
임의의 실시예에서, 상기 제2 기판의 상기 반사 영역에 선택적으로 투명 유전체층이 형성되어 있다.
임의의 실시예에서, 상기 투명 유전체층은, 광을 산란하는 기능을 갖는다.
임의의 실시예에서, 상기 제2 기판에 형성된 컬러 필터층을 더 갖고, 상기 반사 영역의 상기 컬러 필터층의 광학 농도가 상기 투과 영역의 상기 컬러 필터층보다 작다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 갖고, 상기 제1 기판 및/또는 상기 제2 기판과 상기 한쌍의 편광판 사이에 적어도 하나의 2축성 광학 이방성 매체층을 더 갖는다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 더 갖고, 상기 제1 기판 및/또는 상기 제2 기판과 상기 한쌍의 편광판 사이에 적어도 하나의 1축성 광학 이방성 매체층을 더 갖는다.
본 발명의 다른 액정 표시 장치는, 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하도록 설치된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 수직 배향형의 액정층을 갖고, 상기 제1 기판은, 행 방향으로 연장되는 복수의 주사 신호선과, 열 방향으로 연장되는 복수의 데이터 신호선과, 상기 복수의 주사 신호선 및 상기 복수의 데이터 신호선에 접속된 복수의 스위칭 소자와, 상기 복수의 스위칭 소자를 통해 상기 복수의 데이터 신호선에 접속된 복수의 제1 전극을 갖고, 상기 제2 기판은, 상기 액정층을 개재하여 상기 복수의 제1 전극에 대향하는 제2 전극을 갖고, 각각이, 상기 복수의 제1 전극의 각각과, 상기 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 형성된 상기 액정층을 포함하는, 행 및 열을 갖는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소와, 상기 복수의 화소의 간극에 차광 영역을 갖는 액정 표시 장치로서, 상기 복수의 스위칭 소자 중에서, 상기 복수의 주사 신호선 중의 임의의 한개에 접속된 스위칭 소자는, 상기 임의의 한개에 인접하는 한쌍의 행에 속하는 제1 전극의 내의 한쪽에 접속된 스위칭 소자와 다른 쪽에 접속된 스위칭 소자를 교대로 갖고, 상기 복수의 화소의 임의의 행은, 임의의 수직 주사 기간에서, 상기 제2 전극의 전위를 기준 전위로 하여 플러스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제1 화소와, 마이너스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 구성되어 있고, 각각의 화소에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 한쪽은, 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖고, 상기 액정층에 적어도 소정의 전압을 인가했을 때에, 축 대칭 배향을 나타내는 적어도 하나의 액정 도메인을 형성하고, 상기 적어도 하나의 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축은 상기 적어도 하나의 개구부 내 또는 그 근방에 형성되는 것을 특징으로 한다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 기판은, 상기 차광 영역 내의 상기 액정층측에, 규칙적으로 배열된 벽 구조체를 더 갖는다.
임의의 실시예에서, 상기 복수의 화소의 임의의 열은, 임의의 수직 주사 기간에, 상기 제2 전극의 전위를 기준 전위로 하여 플러스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제1 화소와, 마이너스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 구성되어 있다.
임의의 실시예에서, 상기 복수의 화소의 각각의 상기 제1 전극에 공급되는 전압의 극성은, 수직 주사 기간마다 반전된다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 전극은, 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 제1 개구부를 갖고, 상기 제2 전극은, 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 제2 개구부를 갖고, 또한 상기 적어도 하나의 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축은 상기 적어도 하나의 제1 개구부 및 상기 적어도 하나의 제2 개구부 내 중 적어도 하나의 개구부 내 또는 그 근방에 형성된다.
임의의 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제1 개구부와 상기 적어도 하나의 제2 개구부는, 상기 액정층을 개재하여 서로 적어도 일부가 중첩되는 위치에 배치되어 있다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 전극은, 적어도 하나의 절결부를 갖는다.
임의의 실시예에서, 상기 복수의 화소의 간극에 차광 영역을 갖고, 상기 차광 영역에 상기 액정층의 두께를 규정하는 지지체가 설치되어 있다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 전극은, 투과 영역을 규정하는 투명 전극과 반사 영역을 규정하는 반사 전극을 포함하고, 상기 투과 영역 내의 상기 액정층의 두께 dt와, 상기 반사 영역 내의 상기 액정층의 두께 dr이, 0.3dt<dr<0.7dt의 관계를 만족한다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 전극은, 투과 영역을 규정하는 투명 전극과 반사 영역을 규정하는 반사 전극을 포함하고, 상기 적어도 하나의 액정 도메인은, 상 기 투과 영역에 형성된 액정 도메인을 포함하고, 상기 제1 전극은 적어도 하나의 제1 개구부를 갖고, 상기 제2 전극은 적어도 하나의 제2 개구부를 갖고, 상기 적어도 하나의 제1 개구부 및 제2 개구부는 상기 투과 영역에 형성된 상기 액정 도메인의 중심축에 대응하는 개구부를 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 개구부를 중심으로 점대칭으로 배치된 복수의 절결부를 갖는다.
임의의 실시예에서, 상기 제2 기판의 상기 반사 영역에 선택적으로 투명 유전체층이 형성되어 있다.
임의의 실시예에서, 상기 투명 유전체층은 광을 산란하는 기능을 갖는다.
임의의 실시예에서, 상기 제2 기판에 형성된 컬러 필터층을 더 갖고, 상기 반사 영역의 상기 컬러 필터층의 광학 농도가 상기 투과 영역의 상기 컬러 필터층보다도 작다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 갖고, 상기 제1 기판 및/또는 상기 제2 기판과 상기 한쌍의 편광판 사이에 적어도 하나의 2축성 광학 이방성 매체층을 더 갖는다.
임의의 실시예에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 더 갖고, 상기 제1 기판 및/또는 상기 제2 기판과 상기 한쌍의 편광판 사이에 적어도 하나의 1축성 광학 이방성 매체층을 더 갖는다.
<실시예>
[제1 실시예]
이하에, 도 1∼도 4, 도 5a, 도 6∼도 11을 참조하여 본 발명에 따른 제1 실 시예의 액정 표시 장치의 구성을 구체적으로 설명한다.
(투과형 액정 표시 장치)
우선, 본 발명에 따른 제1 실시예의 투과형 액정 표시 장치(100)의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 투과형 액정 표시 장치(100)의 하나의 화소의 구성을 모식적으로 도시하는 도면으로, 도 1의 (a)는 평면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a) 중 1B-1B'선을 따라 취한 단면도이다.
여기서는, 1 화소를 2 분할(N=2)한 예를 나타내지만, 화소 피치에 따라서 분할수(=N)는 3 이상으로 설정될 수 있고, 이 경우에는 제2 기판측의 분할 영역의 대략 중심부에 형성하는 개구부의 수(=n)도 화소 분할수(=N)와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 또, 분할수(=N)가 많아지면, 실효 개구율은 저하하는 경향에 있으므로, 고정밀한 표시 패널에 적용하는 경우에는 분할수(=N)를 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 화소를 분할하지 않은(N=1로 표현하는 경우도 있음) 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또 분할된 영역을 「서브 화소」라고 하는 경우도 있다. 서브 화소에는 전형적으로는 하나의 액정 도메인이 형성된다.
액정 표시 장치(100)는, 투명 기판(예를 들면 글래스 기판)(110a)과, 투명 기판(110a)에 대향하도록 설치된 투명 기판(110b)과, 투명 기판(110a, 110b) 사이에 형성된 수직 배향형의 액정층(120)을 갖는다. 기판(110a, 110b) 위의 액정층(120)에 접하는 면에는 수직 배향막(도시되지 않음)이 형성되어 있고, 전압 무인가 시에는, 액정층(120)의 액정 분자는, 수직 배향막의 표면에 대하여 대략 수직으로 배향하고 있다. 액정층(120)은, 유전 이방성이 마이너스인 네마틱 액정 재료를 포 함하고, 필요에 따라 카이럴제를 더 포함한다.
액정 표시 장치(100)는, 투명 기판(110a) 위에 형성된 화소 전극(111)과, 투명 기판(110a)에 대향하도록 설치된 투명 기판(110b) 위에 형성된 대향 전극(131)을 갖고, 화소 전극(111)과 대향 전극(131) 사이에 형성된 액정층(120)이 화소를 규정한다. 여기서는, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131) 모두 투명 도전층(예를 들면 ITO 층)으로 형성되어 있다. 또, 전형적으로는, 투명 기판(110b)의 액정층(120)측에는, 화소에 대응하여 형성되는 컬러 필터(130)(복수의 컬러 필터를 통합하여 전체를 컬러 필터층(130)이라고 하는 경우도 있음)와, 인접하는 컬러 필터(130) 사이에 형성되는 블랙 매트릭스(차광층)(132)가 형성되고, 이들 위에 대향 전극(131)이 형성되지만, 대향 전극(131) 위(액정층(120)측)에 컬러 필터층(130)이나 블랙 매트릭스(132)를 형성해도 된다.
분할수(=N)가 2인 도 1에 도시한 액정 표시 장치(100)에서는, 투명 기판(110a) 위의 화소 전극(111)의 주위의 차광 영역 위에 후술하는 벽 구조체(115)가 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(111)은, 화소 내의 소정의 위치에 분할수에 따른 수(도 1에서는, n=2)의 제1 개구부(114a)를 갖고 있다. 화소 전극(111)은, 또한 소정의 위치에 4개의 절결부(113)를 갖고 있다. 한편, 대향측의 투명 기판(110b) 상의 대향 전극(131)은, 소정의 위치에 분할수에 따른 수(도 1에서는, n=2)의 제2 개구부(114b)를 갖고 있다.
여기서는, 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)는 액정층(120)을 개재하여 상호 공간적으로 중첩되는 위치 관계로 배치되어 있다. 또한, 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b)(서로 대향하는 한쌍의 개구부를 개구부(114)라고 하는 경우가 있음)는 동일한 크기(직경)를 갖고 있고, 도 1의 (a)에서는 서로 중첩되어 있다.
이 액정층(120)에 소정의 전압을 인가하면, 각각이 축 대칭 배향을 나타내는 2개(분할수 N과 동수)의 액정 도메인이 형성되고, 이들 액정 도메인의 각각의 축 대칭 배향의 중심축은, 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b) 내 또는 이들의 근방에 형성된다. 후에 상세히 설명한 바와 같이, 한쌍의 개구부(114)는 축 대칭 배향 도메인의 중심축의 위치를 고정하도록 작용한다. 여기서 예시한 바와 같이, 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)가 액정층을 개재하여 서로 중첩되도록 배치되면, 한쌍의 개구부(114)에 의한 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다. 제1 개구부와 제2 개구부의 작용에 의해서 하나의 중심축을 고정·안정화하기 때문에, 제1 개구부(114a) 또는 제2 개구부(114b)가 발현할 작용은, 하나의 개구부에서 중심축을 고정·안정화하는 경우보다도 작아도 되기 때문에, 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b)의 직경을 작게 할 수 있고, 그 결과 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다.
벽 구조체(115)는 그 경사면 효과에 의해 액정 분자가 전압 인가 시(전계 발생 시)에 경사지는 방향을 규정하도록 작용한다. 벽 구조체(115)의 경사진 측면에 의한 배향 규제력은, 전압 무인가 시에도 작용하여, 액정 분자를 경사지게 한다. 또한, 본 실시예의 액정 표시 장치는, 후에 상세히 설명하는 바와 같이, 행 및 열을 갖는 매트릭스 형상으로 배치된 화소에 대하여, 각 수직 주사 기간 내에, 열 및 행 중 어디에도, 서로 인접하는 화소의 화소 전극에 인가되는 전압이, 대향 전극 (131)에 인가되는 전압을 기준으로 하여 역극성으로 되도록 인가된다(도트 반전 구동). 따라서, 인접하는 화소의 사이에 급격한 경사 전계가 형성되어, 축 대칭 배향을 안정화하도록 작용한다. 또한, 화소의 사이에 형성되는 전계는, 인접하는 화소의 사이에 존재하는 벽 구조체(115)에 의해서 비뚤어지게 되어, 벽 구조체(115)의 벽면에서 액정 분자가 경사지는 방향을 규정하도록 작용한다. 이들 효과가 협동적으로 작용하여, 축 대칭 배향이 안정화된다. 특허 문헌 7에 기재된 바와 같이 도트 반전 구동에 의한 경사 전계만으로는, 중간조 표시 상태에서 인접하는 화소의 계조 레벨차가 작은 경우에는, 충분한 배향 안정화 효과가 얻어지지 않는 경우가 있지만, 벽 구조체(115)의 벽면 효과를 더불어 이용함으로써, 중간조 표시 상태에서도 축 대칭 배향이 충분히 안정화된다. 또, 도트 반전 구동을 채용하는 것이 인접 화소간에 발생하는 경사 전계에 의한 배향 안정화 효과가 대략 사각형의 화소의 4변에 대하여 얻어지는 점에서 바람직하지만, 행 반전 구동 또는 열 반전 구동을 행하여도 적어도 열 방향 또는 행 방향으로 인접하는 화소간에 발생하는 경사 전계에 의한 배향 안정화 효과를 얻을 수 있다.
또한, 화소 전극(111)에 형성되는 절결부(113)는, 축 대칭 배향 도메인의 경계 부근에 설치되고, 액정 분자가 전계에 의해 쓰러지는 방향을 규정하여, 축 대칭 배향 도메인을 형성하도록 작용한다. 개구부(114) 및 절결부(113)의 주변에는, 화소 전극(111)과 대향 전극(113) 사이에 인가되는 전압에 의해, 경사 전계가 형성되고, 이 경사 전계와 벽 구조체(115)에 의해 왜곡되어 형성되는 벽면에서의 전계의 작용에 의해 액정 분자가 경사지는 방향이 규정되는 결과, 상술한 바와 같이, 축 대칭 배향이 형성된다. 또한, 여기서는, 절결부(113)는 화소(여기서는, 전체가 투과 영역)에 형성되는 액정 도메인의 중심축에 대응하는 개구부(여기서는, 도 1 중 우측의 개구부)(114)를 중심으로 점 대칭으로 배치된 4개의 절결부(113)를 포함하고 있다.
이러한 절결부(113)를 형성함으로써, 전압 인가 시에 액정 분자가 기울어지는 방향이 규정되고, 2개의 액정 도메인이 형성된다. 덧붙여서, 도 1에서, 화소 전극(111)의 좌측에 절결부를 형성하고 있지 않은 이유는, 도시한 화소 전극(111)의 좌측에 위치하는 화소 전극(도시 생략)의 우단에 형성한 절결부에 의해 마찬가지의 작용이 얻어지기 때문에, 화소의 실효 개구율을 저하하는 절결부를 화소 전극(111)의 좌단에서는 생략하고 있다. 여기서는, 후술하는 벽 구조체(115)에 의한 배향 규제력도 얻어지기 때문에, 화소 전극(111)의 좌단에 절결부를 형성하지 않아도, 절결부를 형성한 경우와 마찬가지로 안정된 액정 도메인이 형성되는 것 외에, 실효 개구율이 향상된다는 효과가 얻어진다.
여기서는, 4개의 절결부(113)를 형성하였지만, 절결부는 인접하는 액정 도메인 사이에 적어도 1개 형성하면 되며, 예를 들면, 여기서는 화소의 중앙부에 가늘고 긴 절결부를 형성하고, 다른 것을 생략하여도 된다.
축 대칭 배향 도메인의 중심축을 고정하기 위해 화소 전극(111) 및 대향 전극(131)의 소정의 위치에 형성하는 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b)의 형상은, 예시한 바와 같이 원형인 것이 바람직하지만 이것에 한정되지는 않는다. 또한, 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b)의 형상이 상이하여도 된다. 단, 전방 위적으로 거의 동일한 배향 규제력을 발휘시키기 위해서는, 사각형 이상의 다각형인 것이 바람직하며, 정다각형인 것이 바람직하다.
여기서는, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131) 양쪽에 개구부를 형성한 예를 나타내었지만, 어느 한쪽에 개구부를 형성하여도 축 대칭 배향의 중심축을 고정하는 효과가 얻어진다. 또한, 여기서는, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131) 양쪽에 개구부를 형성하는 경우에, 동일한 크기의 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)를 서로 겹치도록 배치한 구성을 예시하였지만, 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b)의 구성 및 배치는 이것에 한정되지는 않는다. 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)는 서로 겹쳐지지 않아도, 각각이 축 대칭 배향을 고정·안정화하는 효과는 얻어진다. 단, 제1 개구부(114a)에 의해, 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축의 일단을 고정하고, 제2 개구부(114b)에 의해 타단을 고정하도록 배치하면, 축 대칭 배향의 중심축을 보다 안정적으로 고정할 수 있다. 또한, 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)가 액정층을 개재하여 서로 적어도 일부가 겹쳐지도록 배치되면, 개구부(114)에 의한 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다. 이 때, 제1 개구부와 제2 개구부의 작용에 의해 1개의 중심축을 고정·안정화하기 때문에, 제1 개구부(114a) 또는 제2 개구부(114b)가 발현해야 할 작용은, 1개의 개구부에서 중심축을 고정·안정화하는 경우보다도 작아도 되며, 여기서 예시한 바와 같이, 동일한 크기의 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)를 서로 겹치도록 배치함으로써, 실효 개구율의 저하를 최소한으로 할 수 있다.
축 대칭 배향 도메인 내의 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 방향을 규정 하도록 작용하는 절결부(113)의 형상은, 인접하는 축 대칭 배향에 대하여 거의 동일한 배향 규제력을 발휘하도록 설정되며, 예를 들면 사각형이 바람직하다. 덧붙여서, 절결부는 생략할 수도 있다.
액정 표시 장치(100)는, 인접하는 화소 사이에 차광 영역을 갖고, 이 차광 영역 내의 투명 기판(110a) 상에 벽 구조체(115)를 갖고 있다. 여기서, 차광 영역이란, 투명 기판(110a) 상의 화소 전극(111)의 주변 영역에 형성되는, 예를 들면 TFT나 게이트 신호 배선, 소스 신호 배선, 또는 투명 기판(110b) 상에 형성되는 블랙 매트릭스에 의해 차광되는 영역이며, 이 영역은 표시에 기여하지 않는다. 따라서, 차광 영역에 형성된 벽 구조체(115)는 표시에 악영향을 미치지 않는다.
여기서 예시한 벽 구조체(115)는, 화소를 포위하도록 연속한 벽으로서 설치되어 있지만, 이것에 한하지 않고 복수의 벽으로 분단되어 있어도 된다. 이 벽 구조체(115)는, 액정 도메인의 화소의 외연 근방에 형성되는 경계를 규정하도록 작용하기 때문에, 어느 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 벽 구조체를 복수의 벽(벽부)으로 구성한 경우, 개개의 벽의 길이는, 인접하는 벽 간의 길이보다도 긴 것이 바람직하다.
액정층(120)의 두께(셀 갭이라 함)를 규정하기 위한 지지체(133)를 차광 영역(여기서는, 블랙 매트릭스(132)에 의해 규정되는 영역)에 형성하면, 표시 품위를 저하시키지 않기 때문에 바람직하다. 지지체(133)는, 투명 기판(110a 및 110b)의 어느 쪽에 형성하여도 되며, 예시한 바와 같이, 차광 영역에 설치된 벽 구조체(115) 상에 설치하는 경우에 한정되지는 않는다. 벽 구조체(115) 상에 지지체 (133)를 형성하는 경우에는, 벽 구조체(115)의 높이와 지지체(133)의 높이의 합이 액정층(120)의 두께로 되도록 설정된다. 벽 구조체(115)가 형성되어 있지 않은 영역에 지지체(133)를 설치하는 경우에는, 지지체(133)의 높이가 액정층(120)의 두께로 되도록 설정된다. 지지체(133)는, 예를 들면 감광성 수지를 이용하여 포토리소그래피 공정에서 형성할 수 있다.
이 액정 표시 장치(100)에서는, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131)에 소정의 전압(임계값 전압 이상의 전압)을 인가하면, 벽 구조체(115)의 벽면에 의해 왜곡된 전계 및 벽 구조체의 벽면 효과에 의해 주로 인접하는 2개의 액정 도메인 내의 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 방향을 규정하며, 한쌍의 절결부에 의한 경사 전계 작용에 의해 인접하는 2개의 액정 도메인 내의 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 배향 규제력이 협동적으로 작용하여, 중간조 표시 상태에서도, 액정 도메인의 축 대칭 배향을 안정화시킨다. 또한, 도트 반전 구동을 행함으로써 인접하는 화소에 형성되는 경사 전계의 작용에 의해, 축 대칭 배향이 안정화되는 효과도 얻어진다. 또한, 2개의 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축은, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131)의 길이 방향의 중앙부에 설치한 2쌍의 개구부(114) 내 또는 그 근방에 고정·안정화된다.
이와 같이, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131)의 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축에 대응하는 위치에 개구부(114)를 형성함으로써, 중심축의 위치가 고정·안정화되기 때문에, 액정 표시 패널 내의 전면에 걸쳐, 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축이 일정한 위치에 배치되는 결과, 표시의 균일성이 향상된다. 또한, 축 대칭 배향이 안정화되는 결과, 중간조 표시에서의 응답 시간을 짧게 할 수 있다는 효과도 얻어진다. 또한, 액정 표시 패널의 가압에 의한 잔상을 저감(회복하는 시간을 짧게 함)할 수도 있다.
덧붙여서, 투명 기판(110a)의 액정층(120)측에는, 예를 들면 TFT 등의 능동 소자 및 TFT에 접속된 게이트 배선 및 소스 배선 등의 회로 요소(모두 도시 생략)가 형성된다. 또한, 투명 기판(110a)과, 투명 기판(110a) 상에 형성된 회로 요소 및 상술한 화소 전극(111), 벽 구조체(115), 지지체(133)(지지체는 액티브 매트릭스 기판 및 컬러 필터 기판 중 어느 쪽에 형성하여도 상관없음) 및 배향막 등을 통합하여 액티브 매트릭스 기판이라 하는 경우가 있다. 한편, 투명 기판(110b)과 투명 기판(110b) 상에 형성된 컬러 필터층(130), 블랙 매트릭스(132), 대향 전극(131) 및 배향막 등을 통합하여 대향 기판 또는 컬러 필터 기판이라 하는 경우가 있다.
또한, 상기 설명에서는 생략하였지만, 액정 표시 장치(100)는 투명 기판(110a 및 110b)을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 더 갖는다. 한쌍의 편광판은, 전형적으로는 투과축이 서로 직교하도록 배치된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 2축성 광학 이방성 매체층 또는 1축성 광학 이방성 매체층을 형성하여도 된다.
(반투과형 액정 표시 장치)
다음으로, 도 2를 참조하면서, 본 발명에 따른 제1 실시예의 반투과형 액정 표시 장치(200)의 구성을 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예의 투과형 액정 표시 장치(200)의 1개의 화소의 구성을 모식적으로 나타내는 도면으로서, 도 2의 (a)는 평면도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a) 중의 2B-2B'선을 따라 취한 단면도이다.
여기서는, 1 화소를 3 분할(N=3, 투과 영역이 2 분할, 반사 영역이 1 분할)한 예를 나타내지만, 화소 피치에 따라 분할 수(=N)는 적어도 2개 이상(투과 영역이 최저 1 분할, 반사 영역이 최저 1 분할)으로 설정할 수 있다. 대향 기판(제2 기판)측의 분할 영역(축 대칭 배향 도메인이 형성되는 영역)의 대략 중심에 형성하는 개구부의 수(=n)도 화소 분할 수(=N)와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 단, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 대향 기판의 반사 영역의 액정층측에 선택적으로 투명 유전체층을 형성하는 경우에는, 대향 전극(제2 전극)의 반사 영역에는 개구부를 형성하지 않아도 된다. 또한, 분할 수(=N)가 많아지면, 실효 개구율은 저하되는 경향이 있기 때문에, 고정밀한 표시 패널에 적용하는 경우에는 분할 수(=N)를 작게 하는 것이 바람직하다.
액정 표시 장치(200)는, 투명 기판(예를 들면, 글래스 기판)(210a)과, 투명 기판(210a)에 대향하도록 설치된 투명 기판(210b)과, 투명 기판(210a와 210b) 사이에 형성된 수직 배향형 액정층(220)을 갖는다. 양쪽 기판(210a 및 210b) 상의 액정층(220)에 접하는 면에는, 수직 배향막(도시 생략)이 형성되어 있으며, 전압 무인가 시에는, 액정층(220)의 액정 분자는 수직 배향막의 표면에 대하여 대략 수직으로 배향되어 있다. 액정층(220)은, 유전 이방성이 마이너스인 네마틱 액정 재료를 포함하며, 필요에 따라, 카이럴제를 더 포함한다.
액정 표시 장치(200)는, 투명 기판(210a) 상에 형성된 화소 전극(211)과, 투명 기판(210b) 상에 형성된 대향 전극(231)을 가지며, 화소 전극(211)과 대향 전극(231) 사이에 형성된 액정층(220)이 화소를 규정한다. 투명 기판(210a) 상에는, 후술하는 바와 같이, TFT 등의 회로 요소가 형성되어 있다. 투명 기판(210a) 및 이 위에 형성된 구성 요소를 통합하여 액티브 매트릭스 기판(210a)이라고 하는 경우가 있다.
또한, 전형적으로는, 투명 기판(210b)의 액정층(220)측에는, 화소에 대응하여 형성되는 컬러 필터(230)(복수의 컬러 필터를 통합하여 전체를 컬러 필터층(230)이라 하는 경우도 있음)와, 인접하는 컬러 필터(230) 사이에 형성되는 블랙 매트릭스(차광층)(232)가 형성되고, 이들 위에 대향 전극(231)이 형성되지만, 대향 전극(231) 상(액정층(220)측)에 컬러 필터층(230)이나 블랙 매트릭스(232)를 형성하여도 된다. 투명 기판(210b) 및 이 위에 형성된 구성 요소를 통합하여 대향 기판(컬러 필터 기판)(210b)이라 하는 경우가 있다.
화소 전극(211)은, 투명 도전층(예를 들면, ITO층)으로 형성된 투명 전극(211a)과, 금속층(예를 들면, Al층, Al을 포함하는 합금층, 및 이들 중 어느 하나를 포함하는 적층막)으로 형성된 반사 전극(211b)을 갖는다. 그 결과, 화소는 투명 전극(211a)에 의해 규정되는 투명 영역 A와, 반사 전극(211b)에 의해 규정되는 반사 영역 B를 포함한다. 투명 영역 A는, 투과 모드에서 표시를 행하고, 반사 영역 B는 반사 모드에서 표시를 행한다.
화소 분할 수(=N)가 3(투과 영역이 2 분할, 반사 영역이 1 분할)인 도 2에 도시한 액정 표시 장치(200)에서는, 화소 전극(211) 주위의 차광 영역 위에 후술하는 벽 구조체(215)가 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(211)은, 화소 내의 소정의 위치에 분할 수에 따른 수(도 2에서는, n=3)의 제1 개구부(214a)를 갖고 있다. 화소 전극(211)은, 또한, 소정의 위치에 4개의 절결부(213)를 갖고 있다. 한편, 대향측의 투명 기판(210b) 상의 대향 전극(231)은, 투과 영역의 분할 수에 따른 2개의 제2 개구부(114b)를 갖고 있다.
이 액정층에 소정의 전압을 인가하면, 각각이 축 대칭 배향을 나타내는 3개(분할 수 N과 동일한 한 갯수)의 액정 도메인이 형성되고, 이들 액정 도메인 각각의 축 대칭 배향의 중심축은, 제1 개구부(214a) 및 제2 개구부(114b) 내 또는 그 근방에 형성된다. 후에 설명한 바와 같이, 화소 전극(211) 및 대향 전극(231)의 소정의 위치에 형성한 개구부(214a 및 214b)가 축 대칭 배향의 중심축의 위치를 고정하도록 작용한다. 여기서 예시한 바와 같이, 투과 영역에서, 제1 개구부(214a)와 제2 개구부(214b)가 액정층을 개재하여 서로 중첩되도록 배치되면, 한쌍의 개구부(214)에 의한 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다. 제1 개구부와 제2 개구부의 작용에 의해 1개의 중심축을 고정·안정화하기 때문에, 제1 개구부(114a) 또는 제2 개구부(114b)가 발현하여야 할 작용은 1개의 개구부에서 중심축을 고정·안정화하는 경우보다 작아도 되기 때문에, 제1 개구부(214a) 및 제2 개구부(214b)의 직경을 작게 할 수 있고, 그 결과, 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다.
벽 구조체(215)는 그 경사면 효과에 의해 액정 분자가 전압 인가 시(전계 발생 시)에 기울어지는 방향을 규정하도록 작용한다. 또한, 본 실시예의 액정 표시 장치는 후에 상세하게 설명하는 바와 같이, 행 및 열을 갖는 매트릭스 형태로 배치된 화소에 대하여, 각 수직 주사 기간 내에, 열 및 행 중 어느 것에서도, 서로 인접하는 화소의 화소 전극에 인가되는 전압이, 대향 전극(231)에 인가되는 전압을 기준으로 하여 역극성으로 되도록 인가된다(도트 반전 구동). 따라서, 인접하는 화소 사이에 급격한 경사 전계가 형성되어, 축 대칭 배향을 안정화하도록 작용한다. 또한, 화소 사이에 형성되는 전계는 인접하는 화소 사이에 존재하는 벽 구조체(215)에 의해 왜곡되고, 벽 구조체(215)의 벽면에 의해 액정 분자가 기울어지는 방향을 규정하도록 작용한다. 이것의 효과가 협동적으로 작용하여, 축 대칭 배향이 안정화된다. 특허 문헌 7에 기재된 바와 같이, 도트 반전 구동에 의한 경사 전계만으로는, 중간조 표시 상태에서 인접하는 화소의 계조 레벨 차가 작은 경우에는, 충분한 배향 안정화 효과가 얻어지지 않는 경우가 있지만, 벽 구조체(215)의 벽면 효과를 더불어 이용함으로써, 중간조 표시 상태에서도 축 대칭 배향이 충분히 안정화된다. 덧붙여서, 도트 반전 구동을 채용하는 것이 인접 화소간에 발생하는 경사 전계에 의한 배향 안정화 효과를 대략 사각형의 화소의 네 변에 대하여 얻을 수 있다는 점에서 바람직하지만, 행 반전 구동 또는 열 반전 구동을 행하여도 적어도 열 방향 또는 행 방향으로 인접하는 화소간에 발생하는 경사 전계에 의한 배향 안정화 효과를 얻을 수 있다.
또한, 필요에 따라 배치하는 절결부(213)는, 축 대칭 배향 도메인의 경계 부근에 형성되고, 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 방향을 규정하여, 축 대칭 배향 도메인을 형성하도록 작용한다. 절결부(213) 주변에는, 개구부(214a 및 214b) 와 마찬가지로, 화소 전극(211)과 대향 전극(213) 사이에 인가되는 전압에 의해, 경사 전계가 형성되고, 이 경사 전계와 벽 구조체(215)에 의해 왜곡되어 형성되는 벽면에서의 전계의 작용에 의해 액정 분자가 기울어지는 방향이 규정되는 결과, 상술한 바와 같이, 축 대칭 배향이 형성된다.
또한, 여기서는 절결부(213)는 화소의 투과 영역에 형성되는 액정 도메인의 중심축에 대응하는 개구부(여기서는, 도 2의 (a) 중의 우측의 개구부)(214a)를 중심으로 하여 점 대칭으로 배치된 4개의 절결부(213)를 포함하고 있다. 이러한 절결부(213)를 형성함으로써, 전압 인가 시에 액정 분자가 기울어지는 방향이 규정되어, 3개의 액정 도메인이 형성된다. 벽 구조체(215)나 개구부(214)나 절결부(213)의 배치 및 이들의 바람직한 형상으로 대해서는, 상술한 투과형 액정 표시 장치(100)의 경우와 마찬가지이다. 도 2에는, 투과 영역 A에 2개의 액정 도메인을 형성하고, 반사 영역 B에 1개의 액정 도메인을 형성하는 예를 나타내었지만, 이것에 한정되지 않는다. 덧붙여서, 개개의 액정 도메인은 대략 정방형의 형상으로 하는 것이 시야각 특성 및 배향의 안정성의 관점으로부터 볼 때 바람직하다.
액정 표시 장치(200)는, 인접하는 화소 사이에 차광 영역을 가지며, 이 차광 영역의 투명 기판(210a) 상에 벽 구조체(215)를 갖고 있다. 차광 영역은 표시에 기여하지 않기 때문에, 차광 영역에 형성된 벽 구조체(215)는 표시에 악영향을 미치지 않는다. 여기서 예시한 벽 구조체(215)는 화소를 포위하도록 연속된 벽으로서 설치되어 있지만, 이것에 한하지 않고 복수의 벽으로 분단되어 있어도 된다. 이 벽 구조체(215)는 액정 도메인의 화소의 외연 근방에 형성되는 경계를 규정하도 록 작용하기 때문에, 어느 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 벽 구조체(215)를 복수의 벽으로 구성한 경우, 개개의 벽의 길이는 인접하는 벽 간의 길이보다도 긴 것이 바람직하다.
액정층(220)의 두께(셀 갭이라 함)를 규정하기 위한 지지체(233)를 차광 영역(여기서는, 블랙 매트릭스(232)에 의해 규정되는 영역)에 형성하면, 표시 품위를 저하시키지 않기 때문에 바람직하다. 지지체(233)는, 투명 기판(210a 및 210b)의 어느 쪽에 형성하여도 되며, 예시한 바와 같이, 차광 영역에 설치된 벽 구조체(215) 상에 설치하는 경우로 한정되지는 않는다. 벽 구조체(215) 상에 지지체(233)를 형성하는 경우에는, 벽 구조체(215)의 높이와 지지체(233)의 높이의 합이 액정층(220)의 두께로 되도록 설정된다. 벽 구조체(215)가 형성되어 있지 않은 영역에 지지체(233)를 설치하는 경우에는, 지지체(233)의 높이가 액정층(220)의 두께로 되도록 설정된다.
이 액정 표시 장치(200)에서는, 화소 전극(211) 및 대향 전극(231)에 소정의 전압(임계값 전압 이상의 전압)을 인가하면, 투과 영역 A에 2개의 축 대칭 배향 액정 도메인과, 반사 영역 B에 1개의 축 대칭 배향 도메인이 형성된다. 벽 구조체(215)의 벽면에 의해 왜곡된 전계 및 벽 구조체의 벽면 효과에 의해 주로 인접하는 3개의 액정 도메인 내(투과 영역 2개, 반사 영역 1개)의 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 방향을 규정하고, 4개의 절결부에 의한 경사 전계 작용에 의해 인접하는 3개의 액정 도메인 내의 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 배향 규제력이 협동적으로 작용하여, 액정 도메인의 축 대칭 배향이 안정화된다. 또한, 투과 영역 A에 형성되는 2개의 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축은, 각각 한쌍의 개구부(214)(서로 대향하는 214a 및 214b) 내 또는 근방에 고정되어, 안정화된다. 반사 영역 B에 형성되는 1개의 축 대칭 액정 도메인의 중심축은 개구부(214a)에 의해 안정화된다.
다음으로, 투과 모드의 표시와 반사 모드의 표시를 둘 다 행할 수 있는 반투과형 액정 표시 장치(200)에 특유한 바람직한 구성을 설명한다.
투과 모드의 표시에서는, 표시에 이용되는 광은 액정층(220)을 1회 통과할 뿐인 데 비해, 반사 모드의 표시에서는, 표시에 이용되는 광은 액정층(220)을 2회 통과한다. 따라서, 도 2의 (b)에 모식적으로 도시한 바와 같이, 투과 영역 A의 액정층(220)의 두께 dt를 반사 영역 B의 액정층(220)의 두께 dr의 약 2배로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정함으로써, 양 표시 모드의 광에 대하여 액정층(220)이 부여하는 리터데이션을 대략 동일하게 할 수 있다. dr=0.5dt가 가장 바람직하지만, 0.3dt<dr<0.7dt의 범위 내에 있으면 양쪽 표시 모드에서 양호한 표시를 실현할 수 있다. 물론, 용도에 따라서는, dt=dr이어도 된다.
액정 표시 장치(200)에서는, 반사 영역 B의 액정층(220)의 두께를 투과 영역 A의 액정층의 두께보다도 작게 하기 위해, 글래스 기판(210b)의 반사 영역 B에만 투명 유전체층(234)을 형성하고 있다. 투명 유전체층(234)은 예시한 바와 같이, 대향 전극(231)의 하측(액정층과 반대측)에 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 반사 전극(211b) 아래에 절연막 등을 이용하여 단차를 제공할 필요가 없기 때문에, 액티브 매트릭스 기판(210a)의 제조를 간략화할 수 있다는 이점이 얻어진다. 또한, 액정층(220)의 두께를 조정하기 위한 단차를 제공하기 위한 절연막 위에 반사 전극(211b)을 설치하면, 절연막의 경사면(테이퍼부)을 피복하는 반사 전극에 의해 투과 표시에 이용되는 광이 차단되거나, 혹은 절연막의 경사면에 형성된 반사 전극에 의해 반사되는 광은 내부 반사를 반복하기 때문에, 반사 표시에도 유효하게 이용되지 않는다는 문제가 발생하지만, 상기 구성을 채용하면 이들 문제의 발생이 억제되어, 광의 이용 효율을 개선할 수 있다.
또한, 이 투명 유전체층(234)에 광을 산란하는 기능(확산 반사 기능)을 갖는 것을 이용하면, 반사 전극(211b)에 확산 반사 기능을 부여하지 않더라도, 양호한 페이퍼 화이트에 가까운 백 표시를 실현할 수 있다. 투명 유전체층(234)에 광 산란능을 부여하지 않아도, 반사 전극(211b)의 표면에 요철 형상을 줌으로써, 페이퍼 화이트에 가까운 백 표시를 실현하는 것도 가능하지만, 요철의 형상에 따라서는 축 대칭 배향의 중심축의 위치가 안정되지 않는 경우가 있다. 이것에 대하여, 광 산란능을 갖는 투명 유전체층(234)과 평탄한 표면을 갖는 반사 전극(211b)을 이용하면, 반사 전극(211b)에 형성하는 개구부(214a)에 의해 중심축의 위치를 보다 확실하게 안정화할 수 있다는 이점이 얻어진다. 물론, 대향 전극(231)의 반사 영역 B에 개구부(214b)를 형성함으로써 축 대칭 배향의 중심축을 보다 안정화할 수 있다. 덧붙여서, 반사 전극(211b)에 확산 반사 기능을 제공하기 위해, 그 표면에 요철을 형성하는 경우, 요철 형상은 간섭 색이 발생하지 않도록 연속된 파상으로 하는 것이 바람직하며, 축 대칭 배향의 중심축을 안정화할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 투과 모드에서는 표시에 이용되는 광은, 컬러 필터층(230)을 1회 통과할 뿐인 데 비해, 반사 모드의 표시에서는, 표시에 이용되는 광은 컬러 필터층(230)을 2회 통과한다. 따라서, 컬러 필터층(230)으로서, 투과 영역 A 및 반사 영역 B에 동일한 광학 농도의 컬러 필터층을 이용하면, 반사 모드에서의 색 순도 및/또는 휘도가 저하되는 경우가 있다. 이 문제의 발생을 억제하기 위해, 반사 영역의 컬러 필터층의 광학 농도를 투과 영역의 컬러 필터층보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 덧붙여서, 여기서 말하는 광학 농도는 컬러 필터층을 특징짓는 특성값이며, 컬러 필터층의 두께를 작게 하면, 광학 농도를 작게 할 수 있다. 혹은, 컬러 필터층의 두께를 그대로 두고, 예를 들면 첨가하는 색소의 농도를 저하시켜, 광학 농도를 작게 할 수도 있다. 이와 같이, 투과 영역 A와 반사 영역 B에서 상이한 컬러 필터의 색층을 형성하는 것은 표시의 색 재현성을 향상시킬 목적으로부터 매우 효과가 크다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하면서, 반투과형 액정 표시 장치에 적합하게 이용되는 액티브 매트릭스 기판의 구조의 일례를 설명한다. 도 3은 액티브 매트릭스 기판의 부분 확대도이며, 도 4는 도 3 중의 X-X'선을 따라 취한 단면도이다. 도 3 및 도 4에 도시한 액티브 매트릭스 기판은, 투과 영역 A에 1개의 액정 도메인을 형성하는 구성을 갖고 있는 점(즉, 개구부(214a) 및 절결부(213)의 수가 적은 점)에서, 도 2에 도시한 액티브 매트릭스 기판(211a)과 상이하지만, 다른 구성은 동일하여도 된다.
도 3 및 도 4에 도시하는 액티브 매트릭스 기판은, 예를 들면 글래스 기판으 로 이루어지는 투명 기판(1)을 가지며, 투명 기판(1) 상에는 게이트 신호선(2) 및 소스 신호선(3)이 서로 직교하도록 설치되어 있다. 이들 신호 배선(2 및 3)의 교차부 근방에 TFT(4)가 설치되어 있으며, TFT(4)의 드레인 전극(5)은 화소 전극(6)에 접속되어 있다.
화소 전극(6)은, ITO 등의 투명 도전층으로 형성된 투명 전극(7)과, Al 등으로 형성된 반사 전극(8)을 가지며, 투명 전극(7)이 투과 영역 A를 규정하고, 반사 전극(8)이 반사 영역 B를 규정한다. 화소 전극(6)의 소정의 영역에는, 상술한 바와 같이, 축 대칭 배향 도메인의 배향을 제어하기 위해 절결부(14) 및 축 대칭 배향 도메인의 축 위치 고정을 행하기 위한 제1 개구부(214)가 형성되어 있다. 또한, 축 대칭 배향 도메인의 배향 상태를 규정하기 위해 화소 밖의 비표시 영역의 신호선(차광 영역)의 부분에는 화소 영역을 둘러싸는 벽 구조체(도시 생략)가 형성된다.
화소 전극(6)은 다음단의 게이트 신호선 상에 게이트 절연막(9)을 개재하여 중첩시키고 있으며, 보조 용량이 형성되어 있다. 또한, TFT(4)는 게이트 신호선(2)으로부터 분기된 게이트 전극(10)의 상부에 게이트 절연막(9), 반도체층(12s), 채널 보호층(13) 및 n+-Si층(11)(소스·드레인 전극)이 적층된 구조를 갖고 있다.
덧붙여서, 여기서는 바텀 게이트형 TFT의 구성예를 나타내었지만, 이것에 한정되지 않으며, 톱 게이트형 TFT를 이용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 도 2에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치(200)는 액정 표시 장치(100)와 마찬가지로, 차광 영역에 설치된 벽 구조체(215) 및 절결부(213)에 의해, 중간조 표시 상태에서도, 안정된 축 대칭 배향 도메인이 형성된다. 또한, 도트 반전 구동을 행함으로써 인접하는 화소에 형성되는 경사 전계의 작용에 의해, 축 대칭 배향이 안정화되는 효과도 얻어진다. 또한, 화소 전극 및 대향 전극의 대략 중앙부에 형성한 각각 한쌍의 개구부(214)는 화소 내의 축 대칭형 배향 도메인의 중심축을 고정·안정화하기 때문에, 중간조 표시 상태에서 경사로부터 표시를 보았을 경우의 위화감을 저감시키는 등의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 투명 유전체층(234) 및/또는 컬러 필터층(230)을 상술한 바와 같이 구성함으로써, 투과 모드 및 반사 모드에서의 표시의 밝기나 색 순도를 향상할 수 있다.
(배향 안정화 구동 방법)
상술한 실시예의 액정 표시 장치는, 행 및 열을 갖는 매트릭스 형태로 배치된 화소에 대하여, 각 수직 주사 기간 내에, 열 및 행 중 어느 것에서도, 서로 인접하는 화소의 화소 전극에 인가되는 전압이, 대향 전극에 인가되는 전압을 기준으로 하여 역극성으로 되도록 인가된다(도트 반전 구동). 여기서는, 도트 반전 구동을 행함으로써, 얻어지는 배향 안정화 효과를 상세히 설명한다.
도 5a에 본 발명에 따른 제1 실시예의 액정 표시 장치(300A)의 구동 회로 및 화소 배치를 모식적으로 도시한다. 이 액정 표시 장치(300A)는, 상술한 액정 표시 장치(100 또는 200)와 동일한 구성의 표시 영역을 갖고 있다.
액정 표시 장치(300A)는, TFT형 액정 표시 장치이며, 열 방향으로 연장되는 서로 평행한 복수의 데이터 신호선(소스 신호선)(301)과 행 방향으로 연장되는 서 로 평행한 복수의 주사 신호선(게이트 신호선)(302)을 가지며, 각각, 소스 신호 구동 회로(303) 및 게이트 신호 구동 회로(304)에 접속되어 있다. 액정 표시 장치(300A)는, 화소마다 적어도 1개의 TFT(305)를 가지며, TFT(305)의 게이트 전극이 주사 신호선에 접속되어 있고, 소스 전극에 데이터 신호선이 접속되어 있다. TFT(305)의 드레인 전극은 화소 전극(306)에 접속되어 있으며, 게이트 전극에 소정의 전압(주사 신호 전압)이 인가되었을 때에 TFT(305)가 ON 상태로 되어, 화소 전극(306)이 데이터 신호선과 전기적으로 접속되어서, 소정의 데이터 신호 전압이 화소 전극(306)에 공급된다. 화소 전극(306)에 대향하는 대향 전극(도시 생략 : 전형적으로는, 복수의 화소 전극에 대향함)에는 소정의 공통 전압이 공급된다. 대향 전극에 공급되는 공통 전압과, 화소 전극(306)에 공급되는 데이터 신호 전압 간의 차가 각각의 화소의 액정층에 인가된다. 화소 전극(306)에 공급되는 전압을 대향 전극에 공급되는 전압을 기준으로 하여, 행 방향 및 열 방향으로 인접하는 화소간에 역극성으로 하여, 프레임마다 전환한다.
본 실시예에서는, 1 프레임 기간 내에, 매트릭스 형태로 배치되어 형성된 임의의 제1 화소와 인접하는 동일한 행(n 행째)의 주사 신호선 상에 배치한 제2 화소에 대하여, 대향 전극을 기준으로 하여 서로 역극성의 전압을 인가함과 함께, 임의의 n 행째의 주사선 상의 제1 화소와 동일한 열의 데이터 신호선에 접속한 임의의 n+1행째의 주사선에 접속한 제3 화소에 대해서도, 대향 전극을 기준으로 하여 서로 역극성의 전압을 인가한다(도트 반전 구동). 또한, 프레임마다 모든 화소에 인가되는 전압의 극성을 반전시킨다(프레임 반전 구동). 예를 들면, 도 6에 본 실시예 의 액정 표시 장치(300A)의 임의의 프레임 기간에서의 화소에 인가되어 있는 전압의 극성 패턴의 일례를 나타낸다. 도 6에 도시한 다음 프레임에서는, 모든 화소에 대하여, 플러스와 마이너스가 역전된다.
도 7의 (a) 내지 (c)에 액정층에 전압을 인가하였을 때의 등전위선의 형태와 액정 배향 디렉터의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 여기서, 액정층의 구동 전압은 4V로 설정하고, 전계에 의한 등전위선의 인입 효과를 확인하기 위해, 인접하는 화소 전극 간의 간극의 폭이 3㎛인 경우와 9㎛인 경우를 비교한다. 또한, 종래의 라인 반전 구동 등과 같이 인접 화소 전극간에는 동일한 극성의 전압이 인가된 경우와, 대향 전극을 기준으로 하여 인접 화소간에 플러스/마이너스의 극성이 역극성으로서 인가된 경우(본 실시예)에 대하여 나타낸다.
도 7의 (a)는, 본 발명에 따른 실시예의 구동 방법에 의해, 인접 화소 전극에 역극성의 전압을 인가한 경우(전극 간의 간극 3㎛), (b) 종래의 구동 방법에 의해, 인접 화소간에 동일한 극성의 전압을 인가한 경우(전극 간극 3㎛), (c) 종래의 구동 방법에 의해 인접 화소간에 동일한 극성의 전압을 인가한 경우(전극 간극 9㎛)의 시뮬레이션 결과이다.
인접 화소간에 역극성의 전압을 인가한 경우에는, 화소의 경계에서 급격한 전위 구배가 발생하여 보다 효과적으로 등전위선이 인입되는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 본 실시예의 구동 방법에서는 종래의 인접 화소간에 동일한 극성이며, 또한, 전극 간극 9㎛인 경우보다도 더 효과적으로 등전위선이 인입되어, 액정 분자가 전계에 의해 비스듬히 배향되는 것을 알 수 있다. 또한, 본 실시예의 구동 방법에 서는 전극 간극 3㎛인 경우라도 효과적으로 액정 분자가 전계에 의해 배향 제어되어 있는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 인접하는 화소에 인가하는 전압의 극성을 대향 전극에 대하여 1 프레임마다 역극성으로 인가함으로써, 화소간에 큰 전위 구배를 형성시키는 것이 가능해지므로, 이 전위 구배를 이용한 배향 규제력에 의해, 수직 배향형 액정층에 형성되는 축 대칭 배향을 보다 안정화할 수 있다.
또한, 이 배향 안정화에 적합한 구동 방법은 액정 패널의 플리커의 저감에도 매우 유효하다.
즉, 일반적인 액티브형 액정 패널에서는, 화소마다 설치한 TFT 소자 등의 스위칭 소자의 특성이 충분하지 않기 때문에 소스 신호 구동 회로(열 방향)(303)로부터 출력되는 데이터 신호의 플러스/마이너스 극성이 대칭이더라도, 액정층의 투과율은 플러스/마이너스의 데이터 전압에 대하여 완전히 대칭으로 되지 않고, 1 프레임마다 액정층으로의 인가 전압의 플러스/마이너스 극성을 반전시키는 구동 방식(1 프레임 반전 구동)에 의해서는 액정 패널의 플리커가 눈에 띄는 경우가 있다.
이러한 플리커 저감 대책으로서, 1 수평 주사선마다 플러스/마이너스 극성을 반전시키고, 또한, 1 프레임 주기마다 플러스/마이너스 극성을 반전시키는 구동 방식(1H 반전 구동) 등이 알려져 있으며, 그 외에도 화소를 형성하는 액정층으로의 인가 전압의 플러스/마이너스 극성을 1 주사 신호선마다 또한 1 데이터선마다 반전시키고, 1 프레임 주기마다도 반전시키는 구동 방식(도트 반전 구동) 등이 행해지고 있다. 플리커 억제의 효과는, 본 실시예와 마찬가지의 도트 반전 구동에 의해 가장 저감할 수 있다는 특징을 갖고 있지만, 도트 반전 구동의 경우에는, 동일한 주사선 상의 화소 전극에 플러스 혹은 마이너스의 극성의 전압이 인가되기 때문에 소스 신호선 구동 회로의 IC 내압을 높게 설정해야만 한다는 문제도 지적되고 있다.
덧붙여서, 본 발명의 실시예의 액정 표시 장치는, 벽 구조체에 의한 배향 규제력을 이용하여 축 대칭 배향을 형성하고 있기 때문에, 충분한 전계가 얻어지지 않는 중간조에서도, 축 대칭 배향을 안정화하는 것이 가능하여, 중간조에서의 표시 품위를 개선할 수 있다.
〔동작 원리〕
다음으로 도 8을 참조하면서, 수직 배향형 액정층을 갖는 본 발명의 실시예의 액정 표시 장치가 우수한 광시야각 특성을 갖는 이유를 설명한다.
도 8은, 액티브 매트릭스 기판측에 설치한 벽 구조체(15) 및 개구부(14a)와, 컬러 필터 기판측에 형성한 개구부(14b)에 의한 배향 규제력의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 도 8의 (a)는 전압 무인가 시, 도 8의 (b)는 전압 인가 시의 액정 분자의 배향 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 도 8의 (b)에 나타낸 상태는 중간조를 표시하고 있는 상태이다.
도 8의 (a) 및 (b)에 도시한 액정 표시 장치는, 투명 기판(1) 상에, 절연막(16), 소정의 위치에 개구부(14a)를 갖는 화소 전극(6), 벽 구조체(15)를 형성하고, 배향막(12)을 이 순으로 배치하고 있다. 다른쪽 투명 기판(17) 상에는, 컬러 필터층(18)과 소정의 위치에 개구부(14b)를 갖는 대향 전극(19) 및 배향막(32)이 이러한 순으로 형성되어 있다. 양 기판 사이에 형성된 액정층(20)은, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자(21)를 포함한다.
도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에는, 액정 분자(21)는 수직 배향막(12 및 32)의 배향 규제력에 의해 기판 표면에 대하여 대략 수직으로 배향된다.
한편, 전압 인가 시에는, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 유전 이방성이 마이너스인 액정 분자(21)는 분자 장축이 전기력선에 대하여 수직으로 되고자 하기 때문에, 한쌍의 개구부(14a 및 14b) 주변에 형성되는 경사 전계 및 벽 구조체(15)의 측면(벽면)의 전계 왜곡이나 배향 규제력에 의해, 액정 분자(21)가 기울어지는 방향이 규정되게 된다. 따라서, 예를 들면, 개구부(14a 및 14b)를 중심으로 하는 축 대칭 형상으로 배향되게 된다. 이 축 대칭 배향 도메인 내에서는 액정 디렉터는 전방위(기판면 내의 방위)에 걸쳐 배향되어 있기 때문에, 시야각 특성이 우수하다. 여기서, 축 대칭 배향은, 방사 형상 경사 배향과 동의이고, 액정 분자는, 축 대칭 배향의 중심축(방사 형상 경사 배향의 중심) 주위에는 디스클리네이션 라인을 형성하지 않고 연속적으로 배향되어 있으며, 액정 분자의 장축을 방사 형상(radial), 동심원형(tangential), 스파이럴 형상으로 배향하고 있는 상태를 말한다. 또한, 어느 경우라도, 액정 분자의 장축이 배향의 중심으로부터 방사 형상으로 경사된 성분(경사 전계에 평행한 성분)을 갖고 있다.
여기서는, 개구부(14a 및 14b) 주위에 형성되는 경사 전계의 작용이나 벽 구조체(15)에서의 배향 규제력에 대하여 설명하였지만, 화소 전극(6)의 엣지부에 형 성되는 절결부 근방에서도 마찬가지로 경사 전계가 형성되어, 액정 분자(21)가 전계에 의해 기울어지는 방향이 규정된다.
또한, 상술한 도트 반전 구동을 행함으로써, 인접하는 화소 전극 사이에 생성되는 경사 전계도 액정 분자의 축 대칭 배향을 안정화시키도록 작용한다.
다음으로, 본 발명에서의 액정 표시 장치의 구성에 관하여 설명한다.
도 9에 도시한 액정 표시 장치는, 백 라이트와, 반투과형 액정 패널(50)과, 반투과형 액정 패널(50)을 개재하여 상호 대향하도록 설치된 한쌍의 편광판(40, 43)과, 편광판(40, 43)과 액정 패널(50) 사이에 설치된 1/4 파장판(41, 44)과, 1/4 파장판(41, 44)과 액정 패널(50) 사이에 설치된 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(42, 45)을 갖고 있다. 액정 패널(50)은, 투명 기판(액티브 매트릭스 기판)(1)과 투명 기판(대향 기판)(17) 사이에 수직 배향형 액정층(20)을 갖고 있다. 액정 패널(50)로서, 여기서는, 도 2에 도시한 액정 표시 장치(200)와 마찬가지의 구성을 갖는 것을 이용한다.
도 9에 도시한 액정 표시 장치의 표시 동작을 이하에 간단하게 설명한다.
반사 모드 표시에 대해서는, 상측으로부터의 입사광은 편광판(43)을 통과하여, 직선 편광으로 된다. 이 직선 편광은, 편광판(43)의 투과축과 1/4 파장판(44)의 지상축(遲相軸)이 이루는 각이 45°로 되도록 배치된 1/4 파장판(44)에 입사하면 원편광으로 되어, 기판(17) 상에 형성한 컬러 필터층(도시 생략)을 투과한다. 또한, 여기서는 법선 방향으로부터 입사하는 광에 대하여 위상차를 부여하지 않는 위상차판(45)을 이용하고 있다.
전압 무인가 시에는, 액정층(20) 내의 액정 분자는 기판면에 대략 수직으로 배향되어 있기 때문에 입사광은 위상차가 거의 0으로 투과하고, 하측의 기판(1)에 형성한 반사 전극에 의해 반사된다. 반사된 원편광은 다시 액정층(20) 내를 통과하여 컬러 필터층을 통과하고, 재차, 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(45)을 원편광으로 통과하며, 1/4 파장판(44)을 지나, 최초로 입사하여 편광판(43)을 투과하였을 때의 편광 방향과 직교하는 편광 방향의 직선 편광으로 변환되어 편광판(43)에 도달하기 때문에, 광은 편광판(43)을 투과할 수 없어 흑 표시로 된다.
한편, 전압 인가 시에는, 액정층(20) 내의 액정 분자는 기판면에 수직인 방향으로부터 수평 방향으로 기울기 때문에, 입사한 원편광은 액정층(20)의 복굴절에 의해 타원 편광으로 되며, 하측의 기판(1)에 형성한 반사 전극에 의해 반사된다. 반사된 광은 액정층(20)에서 편광 상태가 다시 변화되고, 다시 액정층(20) 내를 통과하여 컬러 필터층을 통과하며, 재차, 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(45)을 통과하여, 1/4 파장판(44)에 타원 편광으로서 입사하기 때문에, 편광판(43)에 도달할 때에 입사 시의 편광 방향과 직교한 직선 편광으로는 되지 않고, 편광판(43)을 투과한다. 즉, 인가 전압을 조절함으로써 액정 분자가 기우는 정도가 제어되며, 편광판(43)을 투과할 수 있는 반사광량이 변조되어, 계조 표시가 가능하게 된다.
또한, 투과 모드의 표시에 대해서는, 상하 2매의 편광판(43) 및 편광판(40)은 각각 그 투과축이 직교하도록 배치되어 있고, 광원으로부터 출사된 광은 편광판(40)에서 직선 편광으로 되며, 이 직선 편광은, 편광판(40)의 투과축과 1/4 파장판(41)의 지상축이 이루는 각이 45°로 되도록 배치된 1/4 파장판(41)에 입사하면 원 편광으로 되어 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(42)을 지나 하측의 기판(1)의 투과 영역 A에 입사한다. 또한, 여기서는 법선 방향으로부터 입사하는 광에 대하여 위상차를 부여하지 않는 위상차판(42)을 이용하고 있다.
전압 무인가 시에는, 액정층(20) 내의 액정 분자는 기판면에 대략 수직으로 배향되어 있기 때문에, 입사광은 위상차가 거의 0으로 투과하여, 하측의 기판(1)에 원편광의 상태로 입사하고, 원편광의 상태로 액정층(20) 및 상측의 기판(17)을 지나 상측의 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(45)을 투과하여 1/4 파장판(44)에 이른다. 여기서, 하측의 1/4 파장판(41)과 상측의 1/4 파장판(44)의 지상축이 상호 직교하도록 배치함으로써, 투과해 온 편광은 하측의 1/4 파장판(41)에서 발생한 위상차를 상측의 1/4 파장판(44)에서 캔슬하게 되어, 원래의 직선 편광으로 되돌아간다. 상측의 1/4 파장판(44)을 투과한 편광은 편광판(40)의 투과축(편광축)과 평행한 직선 편광으로 되며, 편광판(40)과 투과축이 직교하는 편광판(43)에서 흡수되어 흑 표시로 된다.
한편, 전압 인가 시에는, 액정층(20) 내의 액정 분자(21)는 기판면에 수직인 방향으로부터 수평 방향으로 기울기 때문에 액정 표시 장치에의 입사한 원편광은 액정층(20)의 복굴절에 의해 타원 편광으로 되며, 상측의 CF 기판(17)이나 상측의 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(45) 및 1/4 파장판(44)을 타원 편광으로서 편광판(43)에 이르기 때문에 입사 시의 편광 성분과 직교한 직선 편광으로는 되지 않고, 편광판(43)을 통과하여 광이 투과한다. 즉, 인가 전압을 조절함으로써 액정 분자가 기우는 정도가 제어되며, 편광판(43)을 투과할 수 있는 투과광량이 변조되 어, 계조 표시가 가능하게 된다.
광학 이방성이 마이너스인 위상차판은 액정 분자가 수직 배향 상태에서의 시야각을 변화시킨 경우의 위상차의 변화량을 최소로 억제하여, 광시야각측으로부터의 관찰 시의 흑 들뜸 현상을 억제한다. 또한, 마이너스의 위상차판과 1/4 파장판의 조합 대신에, 광학 이방성이 마이너스인 위상차판과 1/4 파장판을 일체화시킨 2축성 위상차판을 이용해도 된다.
본 발명과 같이 전압 무인가 시에 흑 표시를 행하고, 전압 인가 시에 백 표시로 되는 노멀리 블랙 모드를 축 대칭 배향 도메인에서 행한 경우, 액정 표시 장치(패널)의 상하에 한쌍의 1/4 파장판을 설치함으로써, 편광판에 기인하는 소광 모양을 해소시켜 밝기를 개선하는 것도 가능하게 된다. 또한, 상하의 편광판의 투과축을 상호 직교하여 배치하여 노멀리 블랙 모드를 축 대칭 배향 도메인에서 행한 경우에는, 원리적으로는 크로스 니콜로 배치한 한쌍의 편광판과 동일 정도의 흑 표시를 실현할 수 있기 때문에, 매우 높은 콘트라스트비를 실현할 수 있음과 함께, 전방위적인 배향으로 유도된 넓은 시야각 특성을 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에서 규정한 투과 영역의 액정층 두께 dt와 반사 영역의 액정층 두께 dr의 관계에 대해서는, 도 10에 투과 영역과 반사 영역의 전압-반사율(투과율)의 액정 두께의 의존성에 도시한 바와 같이, 0.3dt<dr<0.7dt의 조건을 만족하는 것이 바람직하고, 0.4dt<dr<0.6dt의 범위인 것이 보다 바람직하다. 하한값보다 낮은 반사 영역의 액정층 두께에서는 최대 반사율의 50% 이하로 되어, 충분한 반사율이 얻어지지 않게 된다. 한편, 상한값보다 반사 영역의 액정층 두께 dr이 큰 경 우에는 전압-반사율 특성에서 투과 표시 시와는 다른 구동 전압에서 반사율이 최대로 되는 극대값이 존재함과 함께 투과 표시에서의 최적의 백 표시 전압에서는 상대 반사율이 저하되는 경향이 커서, 최대 반사율의 50% 이하로 되기 때문에 충분한 반사율이 얻어지지 않게 된다. 그러나, 반사 영역 B에서는 액정층의 광로 길이가 투과 영역의 2배로 되기 때문에, 투과 영역 A와 동일한 설계를 하는 경우에는, 액정 재료의 광학적인 복굴절 이방성(Δn)과 패널의 셀 두께 설계가 매우 중요하게 된다.
본 발명에 따른 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 구체적인 특성을 이하에 예시한다.
여기서는, 도 9에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치를 제작하였다. 액정 셀(50)에는, 도 2에 도시한 액정 표시 장치(200)와 마찬가지의 구성의 액정 셀을 이용하였다.
TFT 기판측의 화소 전극에는, 투과 영역 및 반사 영역의 각각의 소정의 위치에 직경 5㎛의 개구부(제1 개구부)를 형성함과 함께, 화소 주위의 신호선 상 등의 차광부 상에 벽 구조체를 배치하였다. 또한, 대향 기판측의 대향 전극에는, 투과 영역부 및 반사 영역부의 각각의 소정의 위치에는 직경 5㎛의 축 대칭 배향 도메인의 축 중심 고정용의 개구부(제2 개구부)를 배치하였다. 또한, 이들 한쌍의 제1 및 제2 개구부는 액정층을 개재하여 공간적으로 상호 중첩되는 위치 관계로 하였다. 여기서는, 절결부 폭을 3㎛, 인접 화소 전극간의 간극을 5㎛로 하였다. 또한, 컬러 필터 기판에서는 투명 유전체층(234)에 광 산란능을 갖지 않는 것을 이용 하여, 반사 전극(211b)의 하층부에 표면에 요철 형상의 연속 형상을 실시한 수지층을 형성하여, 반사 표시 시의 확산 반사 특성을 조정하였다.
공지의 배향막 재료를 이용하여, 공지의 방법으로 수직 배향막을 형성하였다. 러빙 처리는 행하고 있지 않다. 액정 재료로서는, 유전율 이방성이 마이너스인 액정 재료(Δn; 0.1, Δε; -4.5)를 이용하였다. 여기서는, 투과 영역의 액정층 두께 dt를 4㎛, 반사 영역의 액정층 두께 dr을 2.2㎛(dr=0.55dt)로 하였다.
본 실시예의 액정 표시 장치의 구성은, 위로부터 순서대로 편광판(관찰측), 1/4 파장판(위상차판1), 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(위상차판2(NR판)), 액정층(상측; 컬러 필터 기판, 하측; 액티브 매트릭스 기판), 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(위상차판3(NR판)), 1/4 파장판(위상차판4), 편광판(백 라이트측)의 적층 구조로 하였다. 또한, 액정층의 상하의 1/4 파장판(위상차판1과 위상차판4)에서는 서로의 지상축을 직교시켜, 각각의 위상차를 140㎚로 한다. 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(위상차판2와 위상차판3)은 각각의 위상차를 135㎚로 하였다. 또한, 2매의 편광판(관찰측, 백 라이트측)에서는, 투과축을 직교시켜 배치하였다.
액정 표시 장치에 구동 신호를 인가(액정층에 4V 인가)하여 표시 특성을 평가하였다. 특히 이 경우, 본 발명에서는, 대향 전극을 기준으로 하여 인접 화소간에 +4V 및 -4V의 신호를 1프레임 내에서 인가하고, 다음 1프레임에서는 극성 반전을 행하는 도트 반전 구동을 행하여 표시 특성을 평가하였다.
투과 표시에서의 시야각-콘트라스트의 특성 결과를 도 11에 도시한다. 투과 표시에서의 시야각 특성은 거의 전방위적으로 대칭인 특성을 나타내고, CR>10의 영 역은 ±80°로 양호하며, 투과 콘트라스트도 정면에서 300 : 1 이상으로 높은 것이었다. 또한, 인접 화소간에 동일 극성의 구동 신호를 인가하는 종래의 라인 반전 등의 구동 방법을 적용하는 경우에 비해, 인접 화소 전극 간극을 좁게 할 수 있기 때문에, 종래비에서 15% 정도의 투과율 개선 효과가 확인되었다.
한편, 반사 표시의 특성은, 분광 측색계(미놀타사제 CM2002)로 평가하고, 표준 확산판을 기준으로 하여 반사율 약 9.5%(개구율 100% 환산값), 반사 표시의 콘트라스트값은 24로, 종래의 액정 표시 장치에 비해 높은 콘트라스트를 나타내서 양호하였다.
또한, 중간조(8계조 분할 시의 계조 레벨2)의 그레이 스케일에서의 경사 방향으로부터의 거칠기의 평가에서는, 전혀 위화감은 느껴지지 않았다.
또한, 상하 기판에 한쌍의 전극 개구부를 형성한 경우의 액정 표시 장치에서의 중간조 응답 시간(8계조 분할 시에서의 계조 레벨3으로부터 계조 레벨5의 변화에 필요한 시간 ; m초)은 35m초로, 본 발명의 액정 패널 구성을 취함으로써 응답 시간의 개선 효과가 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한, 전압 4V 인가(백 표시) 시에 손끝으로 패널면을 눌렀을 때의 배향 복원력에 대해서는 누름부에서의 잔상이 거의 보이지 않았다.
본 발명의 액정 패널을 인접 화소간에의 인가 전압을 동일 극성으로 한 종래의 1H 라인 반전 구동 방법으로 구동시킨 경우, 인접 화소 전극간의 간극을 3㎛로 한 경우에는, 도 7의 (b)에서도 도시한 바와 같이 액정 분자의 배향 제어가 충분히 행해지지 않아, 액정 영역 내에서 디스클리네이션이 발생하는 현상이 확인되었다. 이 경우에는 또한, 표시 콘트라스트나 응답 속도도 충분하지 않아, 표시 품위의 저하가 현저하였다.
[제2 실시예]
이하에, 도 1∼도 4, 도 5b, 도 6∼도 11을 참조하면서 본 발명에 따른 제2 실시예의 액정 표시 장치의 구성을 구체적으로 설명한다. 제2 실시예의 액정 표시 장치는, 도트 반전 구동되는 점, 및, 벽 구조체가 생략될 수 있는 점에서 제1 실시예의 액정 표시 장치와 다르다.
(투과형 액정 표시 장치)
우선, 본 발명에 따른 제2 실시예의 투과형 액정 표시 장치(100)의 구성을 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1의 (a) 및 (b)는, 투과형 액정 표시 장치(100)의 1개의 화소의 구성을 모식적으로 도시하는 도면으로, 도 1의 (a)는 평면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에서의 1B-1B'선을 따라 취한 단면도이다. 또한, 도 1의 (c)는, 다른 투과형 액정 표시 장치(100')의 1개의 화소의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
여기서는, 1화소를 2분할(N=2)한 예를 나타내지만, 화소 피치에 따라 분할수(=N)는 3 이상으로 설정할 수 있고, 이 경우에는 제2 기판측의 분할 영역의 대략 중심부에 형성하는 개구부의 수(=n)도 화소 분할수(=N)와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 분할수(=N)가 많아지면, 실효 개구율은 저하되는 경향에 있기 때문에, 고정밀한 표시 패널에 적용하는 경우에는, 분할수(=N)를 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 화소를 분할하지 않는(N=1로 표현하는 경우도 있음) 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한 분할된 영역을 「서브 화소」라고 하는 경우도 있다. 서브 화소에는 전형적으로는 1개의 액정 도메인이 형성된다.
도 1의 (a) 및 (b)에 도시한 액정 표시 장치(100)는, 투명 기판(예를 들면 글래스 기판)(110a)과, 투명 기판(110a)에 대향하도록 설치된 투명 기판(110b)과, 투명 기판(110a와 110b) 사이에 형성된 수직 배향형의 액정층(120)을 갖는다. 기판(110a, 110b) 상의 액정층(120)에 접하는 면에는 수직 배향막(도시 생략)이 형성되어 있고, 전압 무인가 시에는, 액정층(120)의 액정 분자는, 수직 배향막의 표면에 대하여 대략 수직으로 배향하고 있다. 액정층(120)은, 유전 이방성이 마이너스인 네마틱 액정 재료를 포함하며, 필요에 따라, 카이럴제를 더 포함한다.
액정 표시 장치(100)는, 투명 기판(110a) 상에 형성된 화소 전극(111)과, 투명 기판(110a)에 대향하도록 설치된 투명 기판(110b) 상에 형성된 대향 전극(131)을 갖고, 화소 전극(111)과 대향 전극(131) 사이에 형성된 액정층(120)이 화소를 규정한다. 여기서는, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131) 모두 투명 도전층(예를 들면 ITO층)으로 형성되어 있다. 또한, 전형적으로는, 투명 기판(110b)의 액정층(120)측에는, 화소에 대응하여 형성되는 컬러 필터(130)(복수의 컬러 필터를 통합하여 전체를 컬러 필터층(130)이라고 하는 경우도 있음)와, 인접하는 컬러 필터(130) 사이에 형성되는 블랙 매트릭스(차광층)(132)가 형성되며, 이들 상에 대향 전극(131)이 형성되지만, 대향 전극(131) 상(액정층(120)측)에 컬러 필터층(130)이나 블랙 매트릭스(132)를 형성해도 된다.
분할수(=N)가 2인 도 1에 도시한 액정 표시 장치(100)에서는, 투명 기판 (110a) 상의 화소 전극(111) 주위의 차광 영역 상에 후술하는 벽 구조체(115)가 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(111)은, 화소 내의 소정의 위치에 분할수에 따른 수(도 1에서는, n=2)의 제1 개구부(114a)를 갖고 있다. 화소 전극(111)은, 또한, 소정의 위치에 4개의 절결부(113)를 갖고 있다. 한편, 대향측의 투명 기판(110b) 상의 대향 전극(131)은, 소정의 위치에 분할수에 따른 수(도 1에서는, n=2)의 제2 개구부(114b)를 갖고 있다.
여기서는, 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)는 액정층(120)을 개재하여 상호 공간적으로 중첩되는 위치 관계로 배치되어 있다. 또한, 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b)(상호 대향하는 한쌍의 개구부를 개구부(114)라고 하는 경우가 있음)는 동일한 크기(직경)을 갖고 있고, 도 1의 (a)에서는 상호 중첩되어 있다.
이 액정층(120)에 소정의 전압을 인가하면, 각각이 축 대칭 배향을 나타내는 2개(분할수 N과 동수)의 액정 도메인이 형성되며, 이들 액정 도메인의 각각의 축 대칭 배향의 중심축은, 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b) 내 또는 이들 근방에 형성된다. 한쌍의 개구부(114)는 축 대칭 배향 도메인의 중심축의 위치를 고정하도록 작용함과 함께, 축 대칭 배향을 안정화하도록 작용한다. 여기서 예시한 바와 같이, 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)가 액정층을 개재하여 상호 중첩되도록 배치하면, 한쌍의 개구부(114)에 의한 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다. 제1 개구부와 제2 개구부의 작용에 의해 1개의 중심축을 고정·안정화하기 때문에, 제1 개구부(114a) 또는 제2 개구부(114b)가 발현해야 할 작용은, 1개의 개구부에서 중심축을 고정·안정화하는 경우보다 작아도 되기 때문에, 제1 개구부(114a) 및 제 2 개구부(114b)의 직경을 작게 할 수 있고, 그 결과, 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다.
본 실시예의 액정 표시 장치는, 후에 상세히 설명하는 바와 같이, 행 및 열을 갖는 매트릭스 형상으로 배치된 화소에 대하여, 각 수직 주사 기간 내에, 열 및 행 중 어느 것에서도, 상호 인접하는 화소의 화소 전극에 인가되는 전압이, 대향 전극(131)에 인가되는 전압을 기준으로 하여 역극성으로 되도록 인가된다(도트 반전 구동). 이와 같이, 도트 반전 구동을 채용함으로써 인접 화소간에 발생하는 경사 전계에 의한 배향 안정화 효과를 대략 사각형의 화소의 4변에 대하여 얻을 수 있다. 따라서, 인접하는 화소 사이에 급격한 경사 전계가 형성되어, 축 대칭 배향을 형성하도록 작용한다.
또한, 본 실시예의 액정 표시 장치에서는, 임의의 한개의 주사 신호선에 접속된 스위칭 소자는, 해당 주사 신호선에 인접하는 한쌍의 행에 속하는 화소 전극(111) 내의 한쪽에 접속된 스위칭 소자와 다른쪽에 접속된 스위칭 소자를 교대로 갖고 있다. 따라서, 종래의 1라인 반전 구동(1H 반전 구동)을 행함으로써, 결과적으로, 행 방향 및 열 방향으로 인접하는 화소의 액정층에, 대향 전극(131)을 기준으로 하여 상호 역극성의 표시 신호를 인가할 수 있다(1H 도트 반전 구동).
또한, 본 실시예의 액정 표시 장치는, 상술한 바와 같이 개구부(114) 내 또는 그 근방에 축 대칭 배향의 중심이 고정·안정화된다. 이것은, 이 개구부(114)에 의해 형성되는 경사 전계의 작용에 의해, 개구부(114)를 중심으로 그 주변의 액정 분자가 연속적인 배향(축 대칭 배향)이 형성되기 때문이며, 이 개구부(114)(적 어도 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b) 중 한쪽)의 작용에 의해, 특허 문헌7의 도 9에 도시한 바와 같은 각부에서 불연속한 배향이 형성되는 것이 억제·방지된다. 또한, 개구부(114)의 작용에 의해, 전계가 낮은 중간조 표시 상태에서도 충분히 안정된 축 대칭 배향을 얻을 수 있어, 액정 표시 패널이 눌러졌을 때에 발생하는 배향 흐트러짐이 정상적인 배향으로 회복하는 시간을 짧게 할 수 있다.
화소 전극(111) 및 대향 전극(131)의 소정의 위치에 형성하는 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b)의 형상은, 축 대칭 배향 도메인 내의 액정 분자의 배향의 연속성을 얻기 위해서는, 예시한 바와 같이 원형인 것이 바람직하지만 이것에 한정되지 않는다. 또한, 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b)의 형상이 서로 달라도 된다. 단, 전방위적으로 거의 동일한 배향 규제력을 발휘시키기 위해서는, 사각형 이상의 다각형인 것이 바람직하고, 정다각형인 것이 바람직하다.
여기서는 화소 전극(111) 및 대향 전극(131)의 양방에 개구부를 형성한 예를 나타내었지만, 어느 한쪽에 개구부를 형성해도 축 대칭 배향의 중심축을 고정하는 효과가 얻어진다. 또한, 여기서는, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131)의 양방에 개구부를 형성하는 경우에 있어서, 동일한 크기의 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)를 상호 중첩되도록 배치한 구성을 예시하였지만, 제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b)의 구성 및 배치는 이것에 한정되지 않는다. 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)는 상호 중첩되지 않아도, 각각이 축 대칭 배향을 고정·안정화하는 효과는 얻어진다. 단, 제1 개구부(114a)에 의해, 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축의 일단을 고정하고, 제2 개구부(114b)에 의해 타단을 고정하도록 배치하면, 축 대칭 배향의 중심축을 더욱 안정적으로 고정할 수 있다. 또한, 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)가 액정층을 개재하여 상호 적어도 일부가 중첩되도록 배치하면, 개구부(114)에 의한 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다. 이 때, 제1 개구부와 제2 개구부의 작용에 의해 1개의 중심축을 고정 안정화하기 때문에, 제1 개구부(114a) 또는 제2 개구부(114b)가 발현해야 할 작용은, 1개의 개구부로 중심축을 고정·안정화하는 경우보다 작아도 되고, 여기서 예시한 바와 같이, 동일한 크기의 제1 개구부(114a)와 제2 개구부(114b)를 상호 중첩되도록 배치함으로써, 실효 개구율의 저하를 최소한으로 할 수 있다.
또한, 액정 표시 장치(100)는, 인접하는 화소 사이에 차광 영역을 갖고, 이 차광 영역 내의 투명 기판(110a) 상에 벽 구조체(115)를 갖고 있다. 여기서, 차광 영역이란, 투명 기판(110a) 상의 화소 전극(111)의 주변 영역에 형성되는, 예를 들면 TFT나 게이트 신호 배선, 소스 신호 배선, 또는, 투명 기판(110b) 상에 형성되는 블랙 매트릭스에 의해 차광되는 영역이며, 이 영역은 표시에 기여하지 않는다. 따라서, 차광 영역에 형성된 벽 구조체(115)는 표시에 악영향을 미치지 않는다.
벽 구조체(115)는 그 경사면 효과에 의해 액정 분자가 전압 인가 시간(전계 발생 시)에 경사지는 방향을 규정하도록 작용한다. 벽 구조체(115)의 경사진 측면에 의한 배향 규제력은, 전압 무인가 시에도 작용하여, 액정 분자를 경사지게 한다. 또한, 화소 사이에 형성되는 전계는, 인접하는 화소 사이에 존재하는 벽 구조체(115)에 의해 왜곡되어, 벽 구조체(115)의 벽면에 의해 액정 분자가 경사지는 방향을 규정하도록 작용한다.
벽 구조체(115)를 설치하면, 인접하는 화소 사이에 형성되는 급격한 경사 전계 및 개구부(114)의 주위에 형성되는 경사 전계에 의한 배향 규제력 외에 추가적으로, 벽 구조체(115)에 의한 배향 규제력이 협동적으로 작용하여, 축 대칭 배향이 더욱 안정적으로 형성된다. 벽 구조체(115)의 벽면 효과를 더불어 이용함으로써, 경사 전계에 의한 배향 규제력이 작은 중간조 표시 상태에서의 축 대칭 배향의 안정성이 더욱 향상됨과 함께, 액정 표시 패널이 눌러졌을 때에 발생하는 배향 흐트러짐이 정상적인 배향으로 회복되는 시간을 더욱 짧게 할 수 있다.
여기서 예시한 벽 구조체(115)는, 화소를 포위하도록 연속한 벽으로서 설치되어 있지만, 이것에 한하지 않고 복수의 벽으로 분단되어 있어도 된다. 이 벽 구조체(115)는 액정 도메인의 화소의 외연 근방에 형성되는 경계를 규정하도록 작용하기 때문에, 어느 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 벽 구조체를 복수의 벽(벽부)으로 구성한 경우, 개개의 벽의 길이는, 인접하는 벽 사이의 길이보다 긴 것이 바람직하다.
또한, 화소 전극(111)에 형성되는 절결부(113)는, 축 대칭 배향 도메인의 경계 부근에 형성되어, 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 방향을 규정하기 때문에, 축 대칭 배향 도메인을 더 안정적으로 형성하도록 작용한다. 여기서 예시한 바와 같이 벽 구조체(115)와 조합하여 이용하면, 개구부(114) 및 절결부(113)의 주변에 형성되는 경사 전계와 벽 구조체(115)에 의해 왜곡되어 형성되는 벽면에서의 전계의 작용으로 액정 분자가 경사지는 방향이 규정되는 결과, 상술한 바와 같이 2개의 축 대칭 배향이 안정적으로 형성된다. 또한, 여기서는, 절결부(113)는, 화소 (여기서는 전체가 투과 영역)에 형성되는 액정 도메인의 중심축에 대응하는 개구부(여기서는 도 1에서의 우측의 개구부)(114)를 중심으로 점대칭으로 배치된 4개의 절결부(113)를 포함하고 있다.
상술한 바와 같은 절결부(113)를 형성함으로써, 전압 인가 시에 액정 분자가 쓰러지는 방향이 규정되어, 2개의 액정 도메인이 형성된다. 또한, 도 1에서, 화소 전극(111)의 좌측에 절결부를 형성하지 않는 이유는, 도시한 화소 전극(111)의 좌측에 위치하는 화소 전극(도시 생략)의 우단에 형성한 절결부에 의해 마찬가지의 작용이 얻어지기 때문에, 화소의 실효 개구율을 저하하는 절결부를 화소 전극(111)의 좌단에서는 생략하고 있다. 또한, 여기서는, 벽 구조체(115)에 의한 배향 규제력도 얻어지기 때문에, 화소 전극(111)의 좌단에 절결부를 형성하지 않아도, 절결부를 형성한 경우와 마찬가지로 안정된 액정 도메인이 형성되는 것 외에 추가로, 실효 개구율이 향상된다고 하는 효과가 얻어진다.
액정 표시 장치(100)에서는, 4개의 절결부(113)를 형성하였지만, 절결부는, 인접하는 액정 도메인 사이에 적어도 1개 형성하면 되고, 예를 들면, 여기서는, 화소의 중앙부에 가늘고 긴 절결부를 형성하고, 다른 것을 생략해도 된다.
축 대칭 배향 도메인 내의 액정 분자가 전계에 의해 쓰러지는 방향을 규정하도록 작용하는 절결부(113)의 형상은, 인접하는 축 대칭 배향에 대하여 거의 동일한 배향 규제력을 발휘하도록 설정되며, 예를 들면 사각형이 바람직하다. 또한, 절결부는 생략할 수도 있다.
액정층(120)의 두께(셀 갭이라고도 함)를 규정하기 위한 지지체(133)를 차광 영역(여기서는 블랙 매트릭스(132)에 의해 규정되는 영역)에 형성하면, 표시 품위를 저하시키지 않기 때문에 바람직하다. 지지체(133)는, 투명 기판(110a, 110b)의 어느 쪽에 형성해도 되고, 예시한 바와 같이, 차광 영역에 설치된 벽 구조체(115) 상에 설치하는 경우에 한정되지 않는다. 벽 구조체(115) 상에 지지체(133)를 형성하는 경우에는, 벽 구조체(115)의 높이와 지지체(133)의 높이의 합이 액정층(120)의 두께로 되도록 설정된다. 벽 구조체(115)가 형성되어 있지 않은 영역에 지지체(133)를 설치하는 경우에는, 지지체(133)의 높이가 액정층(120)의 두께로 되도록 설정된다. 지지체(133)는, 예를 들면, 감광성 수지를 이용하여 포토리소그래피 공정에서 형성할 수 있다.
이 액정 표시 장치(100)에서는, 도트 반전 구동을 행함으로써 인접하는 화소에 형성되는 경사 전계의 작용에 의해, 축 대칭 배향이 형성되며, 2개의 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축은, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131)의 길이 방향의 중앙부에 형성한 2쌍의 개구부(114) 내 또는 그 근방에 고정·안정화된다. 또한, 벽 구조체(115)의 벽면에 의해 왜곡된 전계 및 벽 구조체의 벽면 효과에 의해 주로 인접하는 2개의 액정 도메인 내의 액정 분자가 전계에 의해 쓰러지는 방향을 규정하고, 한쌍의 절결부에 의한 경사 전계의 작용에 의해 인접하는 2개의 액정 도메인 내의 액정 분자가 전계에 의해 쓰러지는 방향이 규정되며, 이들이 협동적으로 작용하여, 중간조 표시 상태에서도, 액정 도메인의 축 대칭 배향을 안정화한다.
화소 전극(111) 및 대향 전극(131)의 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축에 대응하는 위치에 개구부(114)를 형성함으로써, 중심축의 위치가 고정·안정화되기 때문에, 액정 표시 패널 내의 전면에 걸쳐, 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축이 일정한 위치에 배치되는 결과, 표시의 균일성이 향상된다. 또한, 축 대칭 배향이 안정화되는 결과, 중간조 표시에서의 응답 시간을 짧게 할 수 있다고 하는 효과도 얻어진다. 또한, 액정 표시 패널의 누름에 의한 잔상을 저감하는(회복하는 시간을 짧게 하는) 것도 가능하다. 벽 구조체(115)를 설치함으로써 축 대칭 배향이 더욱 안정화되기 때문에, 특히, 누름에 의한 잔상을 저감하고자 하는 용도에서는 벽 구조체를 설치하는 것이 바람직하다.
또, 투명 기판(110a)의 액정층(120)측에는, 예를 들면 TFT 등의 액티브 소자 및 TFT에 접속된 게이트 배선 및 소스 배선 등의 회로 요소(모두 도시 생략)가 형성된다. 또한, 투명 기판(110a)과, 투명 기판(110a) 상에 형성된 회로 요소 및 상술한 화소 전극(111), 벽 구조체(115), 지지체(133)(지지체는 액티브 매트릭스 기판 및 컬러 필터 기판 중 어느 쪽에 형성하여도 상관없음) 및 배향막 등을 통합하여 액티브 매트릭스 기판이라고 하는 경우가 있다. 한편, 투명 기판(110b)과 투명 기판(110b) 상에 형성된 컬러 필터층(130), 블랙 매트릭스(132), 대향 전극(131) 및 배향막 등을 통합하여 대향 기판 또는 컬러 필터 기판이라고 하는 경우가 있다.
도 1의 (c)에 도시하는 액정 표시 장치(100')는, 벽 구조체를 구비하지 않는다는 점에서 도 1의 (a) 및 (b)에 도시한 액정 표시 장치(100)와 다르다. 도 1의 (c)에서, 액정 표시 장치(100)와 공통인 구성 요소는 도 1의 (b)와 동일한 참조 부호로 나타낸다.
액정 표시 장치(100')는, 액정 표시 장치(100)와 마찬가지로, 도트 반전 구 동됨으로써 형성되는 인접 화소 사이에 급격한 경사 전계와, 화소 전극(111) 및 대향 전극(131)에 형성된 개구부(114)의 주변에 형성되는 경사 전계에 의해, 개구부(114)(제1 개구부(114a) 및 제2 개구부(114b) 중 적어도 한쪽) 내 또는 그 근방에 중심축이 고정·안정화된 2개의 축 대칭 배향 도메인이 안정하게 형성된다. 또한, 화소 전극(111)에 형성된 절결부(113)가 액정 도메인의 경계 부근의 액정 분자의 배향 방향을 규제하기 때문에, 2개의 액정 도메인의 축 대칭 배향이 더욱 안정화된다.
또한, 액정 표시 장치(100')는, 액정 표시 장치(100)와 마찬가지로, 임의의 하나의 주사 신호선에 접속된 스위칭 소자는, 해당 주사 신호선에 인접하는 한쌍의 행에 속하는 화소 전극(111) 내의 한쪽에 접속된 스위칭 소자와 다른 쪽에 접속된 스위칭 소자를 교대로 갖고 있다. 따라서, 종래의 1H 반전 구동을 행함으로써, 결과적으로, 행 방향 및 열 방향으로 인접하는 화소의 액정층에, 대향 전극(131)을 기준으로 하여 상호 역극성의 표시 신호를 인가할 수 있다(1H 도트 반전 구동).
또, 상술한 설명에서는 생략하였지만, 액정 표시 장치(100 및 100')는, 투명 기판(110a 및 110b)을 개재하여 상호 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 더 구비한다. 한쌍의 편광판은 전형적으로는 투과축이 상호 직교하도록 배치된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 2축성 광학 이방성 매체층 또는 1축성 광학 이방성 매체층을 형성하여도 된다.
(반투과형 액정 표시 장치)
다음에, 도 2를 참조하면서, 본 발명에 따른 제2 실시예의 반투과형 액정 표 시 장치(200)의 구성을 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예의 투과형 액정 표시 장치(200)의 하나의 화소의 구성을 모식적으로 도시하는 도면으로, 도 2의 (a)는 평면도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a) 중의 2B-2B'선을 따라 절취한 단면도이다.
여기서는 1 화소를 3 분할(N=3, 투과 영역이 2 분할, 반사 영역이 1 분할)한 예를 나타내지만, 화소 피치에 따라 분할 수(=N)는 적어도 2 이상(투과 영역이 최저 1 분할, 반사 영역이 최저 1 분할)으로 설정할 수 있다. 대향 기판(제2 기판)측의 분할 영역(축 대칭 배향 도메인이 형성되는 영역)의 대략 중심에 형성하는 개구부의 수(=n)도 화소 분할 수(=N)와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 단, 예를 들면 후술하는 바와 같이, 대향 기판의 반사 영역의 액정층측에 선택적으로 투명 유전체층을 형성하는 경우에는, 대향 전극(제2 전극)의 반사 영역에는 개구부를 형성하지 않아도 된다. 또한, 분할 수(=N)가 많게 되면, 실효 개구율은 저하하는 경향에 있으므로, 고정밀한 표시 패널에 적용하는 경우에는 분할 수(=N)를 적게 하는 것이 바람직하다.
액정 표시 장치(200)는, 투명 기판(예를 들면, 글래스 기판)(210a)과, 투명 기판(210a)에 대향하도록 형성된 투명 기판(210b)과, 투명 기판(210a와 210b) 사이에 형성된 수직 배향형의 액정층(220)을 구비한다. 양쪽 기판(210a 및 210b) 상의 액정층(220)에 접하는 면에는 수직 배향막(도시 생략)이 형성되어 있어, 전압 무인가 시에는, 액정층(220)의 액정 분자는 수직 배향막의 표면에 대하여 대략 수직으로 배향하고 있다. 액정층(220)은 유전 이방성이 마이너스인 네마틱 액정 재료를 포함하고, 필요에 따라, 카이럴제를 더 포함한다.
액정 표시 장치(200)는, 투명 기판(210a) 상에 형성된 화소 전극(211)과, 투명 기판(210b) 상에 형성된 대향 전극(231)을 구비하고, 화소 전극(211)과 대향 전극(231) 사이에 형성된 액정층(220)이 화소를 규정한다. 투명 기판(210a) 상에는, 후술하는 바와 같이 TFT 등의 회로 요소가 형성되어 있다. 투명 기판(210a) 및 이 위에 형성된 구성 요소를 통합하여 액티브 매트릭스 기판(210a)이라고 하는 경우가 있다.
또한, 전형적으로는, 투명 기판(210b)의 액정층(220)측에는, 화소에 대응하여 설치되는 컬러 필터(230)(복수의 컬러 필터를 통합하여 전체를 컬러 필터층(230)이라고 하는 경우도 있음)와, 인접하는 컬러 필터(230) 사이에 설치되는 블랙 매트릭스(차광층)(232)가 형성되고, 이들 위에 대향 전극(231)이 형성되지만, 대향 전극(231) 상(액정층(220)측)에 컬러 필터층(230)이나 블랙 매트릭스(232)를 형성하여도 된다. 투명 기판(210b) 및 이 위에 형성된 구성 요소를 통합하여 대향 기판(컬러 필터 기판)(210b)이라고 하는 경우가 있다.
화소 전극(211)은, 투명 도전층(예를 들면, IT0층)으로 형성된 투명 전극(211a)과, 금속층(예를 들면, Al층, Al을 포함하는 합금층, 및 이들 중 어느 하나를 포함하는 적층막)으로 형성된 반사 전극(211b)을 구비한다. 그 결과, 화소는, 투명 전극(211a)에 의해 규정되는 투명 영역 A와, 반사 전극(211b)에 의해 규정되는 반사 영역 B를 포함한다. 투명 영역 A는 투과 모드에서 표시를 행하고, 반사 영역 B는 반사 모드에서 표시를 행한다.
화소 분할 수(=N)가 3(투과 영역이 2 분할, 반사 영역이 1 분할)인 도 2에 도시한 액정 표시 장치(200)에서는, 화소 전극(211) 주위의 차광 영역 상에 후술하는 벽 구조체(215)가 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(211)은, 화소 내의 소정의 위치에, 분할 수에 따른 수(도 2에서는, n=3)의 제1 개구부(214a)를 갖고 있다. 화소 전극(211)은, 또한, 소정의 위치에 4개의 절결부(213)를 갖고 있다. 한편, 대향측의 투명 기판(210b) 상의 대향 전극(231)은, 투과 영역의 분할 수에 따른 2개의 제2 개구부(114b)를 갖고 있다.
이 액정층에 소정의 전압을 인가하면, 각각이 축 대칭 배향을 나타내는 3개(분할 수 N과 동일한 수)의 액정 도메인이 형성되고, 이들 액정 도메인의 각각의 축 대칭 배향의 중심축은, 제1 개구부(214a) 및 제2 개구부(114b) 내 또는 그 근방에 형성된다. 화소 전극(211) 및 대향 전극(231)의 소정의 위치에 형성된 개구부(214a 및 214b)는 축 대칭 배향의 중심축의 위치를 고정하도록 작용함과 함께, 축 대칭 배향을 안정화하도록 작용한다. 여기서, 예시를 위해, 투과 영역에서, 제1 개구부(214a)와 제2 개구부(214b)가 액정층을 개재하여 상호 중첩되도록 배치하면, 한쌍의 개구부(214)에 의한 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다. 제1 개구부와 제2 개구부의 작용에 의해 1개의 중심축을 고정·안정화하기 때문에, 제1 개구부(114a) 또는 제2 개구부(114b)가 발현할 작용은, 1개의 개구부로 중심축을 고정·안정화하는 경우보다 작아도 되기 때문에, 제1 개구부(214a) 및 제2 개구부(214b)의 직경을 작게 할 수 있고, 그 결과, 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다.
본 실시예의 액정 표시 장치는, 상세히 후술하는 바와 같이, 행 및 열을 갖 는 매트릭스 형상으로 배치된 화소에 대하여, 각 수직 주사 기간 내에, 열 및 행 중 어느 것에서도, 상호 인접하는 화소의 화소 전극에 인가되는 전압이, 대향 전극(231)에 인가되는 전압을 기준으로 하여 역극성으로 되도록 인가된다(도트 반전 구동). 이와 같이, 도트 반전 구동을 채용함으로써 인접 화소 사이에 발생하는 경사 전계에 의한 배향 안정화 효과를 대략 사각형의 화소의 4변에 대하여 얻는다. 따라서, 인접하는 화소 사이에 급격한 경사 전계가 형성되어, 축 대칭 배향을 안정화하도록 작용한다.
또한, 본 실시예의 액정 표시 장치에서는, 임의의 하나의 주사 신호선에 접속된 스위칭 소자는, 해당 주사 신호선에 인접하는 한쌍의 행에 속하는 화소 전극(211) 내의 한쪽에 접속된 스위칭 소자와 다른 쪽에 접속된 스위칭 소자를 교대로 갖고 있다. 따라서, 종래의 1 라인 반전 구동(1H 반전 구동)을 행함으로써, 결과적으로, 행 방향 및 열 방향으로 인접하는 화소의 액정층에, 대향 전극(231)을 기준으로 하여 상호 역극성의 표시 신호를 인가할 수 있다(1H 도트 반전 구동).
또한, 본 실시예의 액정 표시 장치는, 상술한 바와 같이 개구부(214) 내 또는 그 근방에 축 대칭 배향의 중심이 고정·안정화된다. 이것은, 이 개구부(214)에 의해 형성되는 경사 전계의 작용에 의해서, 개구부(214)를 중심으로 그 주변의 액정 분자가 연속적인 배향(축 대칭 배향)이 형성되기 때문이고, 이 개구부(214)(적어도 제1 개구부(214a) 및 제2 개구부(214b) 중 한쪽)의 작용에 의해서, 특허 문헌 7의 도 9에 도시되어 있는 바와 같은 각부에서 불연속한 배향이 형성되는 것이 억제·방지된다. 또한, 개구부(214)의 작용에 의해서, 전계가 낮은 중간조 표시 상태에서도 충분히 안정된 축 대칭 배향을 얻을 수 있어, 액정 표시 패널이 눌러졌을 때에 생기는 배향 흐트러짐이 정상적인 배향으로 회복하는 시간을 짧게 할 수 있다.
또한, 액정 표시 장치(200)는, 인접하는 화소 사이에 차광 영역을 구비하고, 이 차광 영역의 투명 기판(210a) 상에 벽 구조체(215)를 구비하고 있다. 차광 영역은 표시에 기여하지 않기 때문에, 차광 영역에 형성된 벽 구조체(215)는 표시에 악영향을 미치지 않는다.
벽 구조체(215)는 그 경사면 효과에 의해 액정 분자가 전압 인가 시(전계 발생 시)에 경사지는 방향을 규정하도록 작용한다. 벽 구조체(215)의 경사지는 측면에 의한 배향 규제력은 전압 무인가 시에도 작용하여 액정 분자를 경사지게 한다. 또한, 화소 사이에 형성되는 전계는, 인접하는 화소 사이에 존재하는 벽 구조체(215)에 의해 왜곡되어, 벽 구조체(215)의 벽면에 의해 액정 분자가 경사지는 방향을 규정하도록 작용한다.
벽 구조체(215)를 설치하면, 인접하는 화소 사이에 형성되는 급격한 경사 전계 및 개구부(214) 주위에 형성되는 경사 전계에 의한 배향 규제력 외에 추가로, 벽 구조체(215)에 의한 배향 규제력이 협동적으로 작용하여, 축 대칭 배향이 더욱 안정하게 형성된다. 벽 구조체(215)의 벽면 효과를 함께 이용함으로써, 경사 전계에 의한 배향 규제력이 작은 중간조 표시 상태에서의 축 대칭 배향의 안정성이 더욱 향상됨과 함께, 액정 표시 패널이 눌러졌을 때에 생기는 배향 흐트러짐이 정상적인 배향으로 회복하는 시간을 더욱 짧게 할 수 있다.
여기서 예시한 벽 구조체(215)는, 화소를 포위하도록 연속한 벽으로서 설치되어 있지만, 이것에 한하지 않고 복수의 벽으로 분단되어 있어도 된다. 이 벽 구조체(215)는 액정 도메인의 화소의 외연 근방에 형성되는 경계를 규정하도록 작용하기 때문에, 어느 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 벽 구조체(215)를 복수의 벽으로 구성한 경우, 개개의 벽의 길이는, 인접하는 벽 사이의 길이보다 긴 것이 바람직하다.
또한, 필요에 따라 배치하는 절결부(213)는 축 대칭 배향 도메인의 경계 부근에 형성되어, 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 방향을 규정하여, 축 대칭 배향 도메인을 형성하도록 작용한다. 절결부(213)의 주변에는, 개구부(214a 및 214b)와 마찬가지로, 화소 전극(211)과 대향 전극(213) 사이에 인가되는 전압에 의해 경사 전계가 형성되고, 이 경사 전계와 벽 구조체(215)에 의해 왜곡되어 형성되는 벽면에서의 전계의 작용에 의해 액정 분자가 경사지는 방향이 규정되는 결과, 상술한 바와 같이 축 대칭 배향이 형성된다.
또한, 여기서는, 절결부(213)는, 화소의 투과 영역에 형성되는 액정 도메인의 중심축에 대응하는 개구부(여기서는, 도 2의 (a) 중의 우측의 개구부)(214a)를 중심으로 점대칭으로 배치된 4개의 절결부(213)를 포함하고 있다. 여기서 예시하는 바와 같이 벽 구조체(215)와 조합하여 이용하면, 개구부(214) 및 절결부(213)의 주변에 형성되는 경사 전계와 벽 구조체(215)에 의해 왜곡되어 형성되는 벽면에서의 전계의 작용에 의해 액정 분자가 경사지는 방향이 규정되는 결과, 상술한 바와 같이 3개의 축 대칭 배향이 안정하게 형성된다. 벽 구조체(215)나 개구부(214)나 절결부(213)의 배치 및 이들의 바람직한 형상에 대하여는, 상술한 투과형 액정 표시 장치(100)의 경우와 마찬가지이다. 도 2에는 투과 영역 A에 2개의 액정 도메인을 형성하고, 반사 영역 B에 1개의 액정 도메인을 형성하는 예를 나타내었지만, 이것에 한정되지 않는다. 또, 개개의 액정 도메인은 대략 정사각형의 형상으로 하는 것이, 시야각 특성 및 배향의 안정성의 관점에서 바람직하다.
액정층(220)의 두께(셀 갭이라고도 함)를 규정하기 위한 지지체(233)를 차광 영역(여기서는, 블랙 매트릭스(232)에 의해 규정되는 영역)에 형성하면, 표시 품위를 저하시키지 않기 때문에 바람직하다. 지지체(233)는, 투명 기판(210a 및 210b)의 어느 쪽에 형성하여도 되고, 예시한 바와 같이, 차광 영역에 설치된 벽 구조체(215) 상에 형성하는 경우에 한정되지 않는다. 벽 구조체(215) 상에 지지체(233)를 형성하는 경우에는, 벽 구조체(215)의 높이와 지지체(233)의 높이의 합이 액정층(220)의 두께로 되도록 설정한다. 벽 구조체(215)가 형성되어 있지 않은 영역에 지지체(233)를 설치하는 경우에는, 지지체(233)의 높이가 액정층(220)의 두께로 되도록 설정한다.
이 액정 표시 장치(200)에서는, 화소 전극(211) 및 대향 전극(231)에 소정의 전압(임계값 전압 이상의 전압)을 인가하면, 투과 영역 A에 2개의 축 대칭 배향 액정 도메인과, 반사 영역 B에 1개의 축 대칭 배향 도메인이 형성된다. 벽 구조체(215)의 벽면에 의해 왜곡된 전계 및 벽 구조체의 벽면 효과에 의해 주로 인접하는 3개의 액정 도메인 내(투과 영역 2개, 반사 영역 1개)의 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 방향을 규정하고, 4개의 절결부에 의해 경사 전계 작용으로 인접하는 3 개의 액정 도메인 내의 액정 분자가 전계에 의해 기울어지는 배향 규제력이 협동적으로 작용하여, 액정 도메인의 축 대칭 배향이 안정화된다. 또한, 투과 영역 A에 형성되는 2개의 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축은, 각각 한쌍의 개구부(214)(상호 대향하는 개구부(214a 및 214b)) 내 또는 근방에 고정되어, 안정화된다. 반사 영역 B에 형성되는 1개의 축 대칭 액정 도메인의 중심축은 개구부(214a)에 의해 안정화된다.
여기서는 벽 구조체(215)를 구비하는 반투과형 액정 표시 장치(200)의 바람직한 구성예를 설명하였지만, 도 1의 (c)에 도시한 투과형 액정 표시 장치(100')와 마찬가지로, 벽 구조체(215)를 생략하여도 된다. 단, 벽 구조체(215)를 설치함으로써 축 대칭 배향이 더욱 안정화되기 때문에, 특히, 눌러짐에 의한 잔상을 저감하고자 하는 용도에서는, 벽 구조체를 설치하는 것이 바람직한 것은 상술한 바와 같다.
도 2에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치(200)는, 액정 표시 장치(100)와 마찬가지로, 도트 반전 구동을 행함으로써 인접하는 화소에 형성되는 경사 전계의 작용 및 개구부(214) 주위에 형성되는 경사 전계의 작용에 의해, 축 대칭 배향이 안정하게 형성된다. 또한, 화소 전극 및 대향 전극의 대략 중앙부에 형성된 각각 한쌍의 개구부(214)는 화소 내의 축 대칭형 배향 도메인의 중심축을 고정·안정화하기 때문에, 중간조 표시 상태에서 경사로부터 표시를 본 경우의 거친 느낌을 저감하는 등의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 차광 영역에 설치된 벽 구조체(215) 및 절결부(213)에 의해, 중간조 표시 상태에서도, 안정된 축 대칭 배향 도메인이 형성 된다.
또한, 투명 유전체(234) 및/또는 컬러 필터층(230)을 상술한 바와 같이 구성함으로써, 투과 모드 및 반사 모드에서의 표시의 밝기나 색 순도를 향상시킬 수 있다.
반투과형 액정 표시 장치의 바람직한 구성은 제1 실시예에서 설명한 바와 같으며, 도 3 및 도 4에 도시한 액티브 매트릭스 기판을 적합하게 이용할 수 있다.
(배향 안정화 구동 방법)
상술한 제2 실시예의 액정 표시 장치는, 행 및 열을 갖는 매트릭스 형상으로 배치된 화소에 대하여, 각 수직 주사 기간 내에, 열 및 행 중 어느 것에서도, 상호 인접하는 화소의 화소 전극에 인가되는 전압이, 대향 전극에 인가되는 전압을 기준으로 하여 역극성으로 되도록 인가된다(도트 반전 구동). 여기서는, 도트 반전 구동을 행함으로써, 얻어지는 배향 안정화 효과를 상세히 설명한다.
도 5b에 본 발명에 따른 실시예의 액정 표시 장치(300B)의 구동 회로 및 화소 배치를 모식적으로 도시한다. 이 액정 표시 장치(300B)는 상술한 액정 표시 장치(100 또는 200)와 동일한 구성의 표시 영역을 구비하고 있다.
액정 표시 장치(300B)는 TFT형 액정 표시 장치로, 열 방향으로 연장하는 상호 평행한 복수의 데이터 신호선(소스 신호선)(301)과 행 방향으로 연장하는 상호 평행한 복수의 주사 신호선(게이트 신호선)(302)을 구비하고, 각각, 소스 신호 구동 회로(303) 및 게이트 신호 구동 회로(304)에 접속되어 있다. 액정 표시 장치(300B)는 화소마다 적어도 하나의 TFT(305)를 구비하고, TFT(305)의 게이트 전극이 주사 신호선(302)에 접속되어 있으며, 소스 전극에 데이터 신호선(301)이 접속되어 있다. TFT(305)의 드레인 전극은 화소 전극(306)에 접속되어 있어, 게이트 전극에 소정의 전압(주사 신호 전압)이 인가되었을 때에 TFT(305)가 ON 상태로 되고, 화소 전극(306)이 데이터 신호선과 전기적으로 접속되어, 소정의 데이터 신호 전압이 화소 전극(306)에 공급된다. 화소 전극(306)에 대향하는 대향 전극(도시 생략 : 전형적으로는 복수의 화소 전극에 대향함)에는 소정의 공통 전압이 공급된다. 대향 전극에 공급되는 공통 전압과 화소 전극(306)에 공급되는 데이터 신호 전압의 차가 각각의 화소의 액정층에 인가된다.
여기서, 임의의 1개의 주사 신호선(302)에 접속된 TFT(305)는, 해당 주사선(302)에 인접하는 한쌍의 행에 속하는 화소 전극(306)의 한쪽(예를 들면, 윗행에 속하는 화소 전극(306))에 접속된 TFT(305)와 다른 쪽(예를 들면, 아랫행에 속하는 화소 전극(306))에 접속된 TFT(305)를 교대로 갖도록 배열되어 있다. 다시 말해서, 복수의 데이터 신호선(301) 중, 예를 들면, 홀수번째의 데이터 신호선(301)에 접속된 TFT(306)는 주사 신호선(302)의 상측에 배치되어 있고(윗행의 화소 전극(306)에 접속되어 있고), 짝수번째의 데이터 신호선(301)에 접속된 TFT(305)는 주사 신호선(302)의 하측에 배치되어 있다(아랫행의 화소 전극(306)에 접속되어 있다). 즉, 임의의 주사 신호선(302)에 접속된 TFT(305)(및 화소 전극(306))를 데이터 신호선(301)마다 상하 방향으로 교대로 지그재그 형상으로 배열하고 있다.
상술한 바와 같은 지그재그형 배열의 패널 구성에 대하여 종래의 1 라인 반전 구동을 행함으로써, 화소 전극(306)에 공급되는 전압을, 대향 전극에 공급되는 전압을 기준으로 하여, 행 방향 및 열 방향에 인접하는 화소간에 역극성으로 하여, 프레임마다 전환한다. 즉, 소스 신호선 구동 회로(303) 및 게이트 신호선 구동 회로(304)는 종래의 1 라인 반전 구동을 행할 뿐이므로, 결과적으로 도트 반전 구동을 실현할 수 있다.
본 실시예에서는, 1 프레임 기간 내에, 매트릭스 형상으로 배치되어 형성된 임의의 제1 화소와, 해당 제1 화소에 인접하는 동일 행의 제2 화소에 대하여, 대향 전극을 기준으로 하여 상호 역극성의 전압을 인가함과 함께, 임의의 n행째의 주사선에 접속된 제1 화소와, 해당 제1 화소와 동일 열의 데이터 신호선에 접속된 n+1행째(또는, n-1행째)의 주사 신호선에 접속된 제3 화소에 대하여도, 대향 전극을 기준으로 하여 상호 역극성의 전압을 인가한다(도트 반전 구동). 또한, 프레임마다 모든 화소에 인가되는 전압의 극성을 반전시킨다(프레임 반전 구동). 예를 들면, 도 6에, 본 실시예의 액정 표시 장치(300B)의 임의의 프레임 기간에서의 화소에 인가되어 있는 전압의 극성 패턴의 일례를 도시한다. 도 6에 도시한 다음 프레임에서는, 모든 화소에 대하여, 플러스와 마이너스가 역전한다.
도 7의 (a) 내지 (c)에, 액정층에 전압을 인가하였을 때의 등전위선의 거동과 액정 배향 디렉터의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 여기서, 액정층의 구동 전압은 4V로 설정하고, 전계에 의한 등전위선의 인입 효과를 확인하기 위해서, 인접하는 화소 전극 간의 간극의 폭이 3㎛인 경우와 9㎛인 경우의 것을 비교한다. 또한, 종래의 패널 구성에 대하여 종래의 라인 반전 구동을 행한 경우 등과 같이 인접 화소 전극간에는 동일 극성의 전압이 인가된 경우와, 대향 전극을 기준으로 하여 인 접 화소간에 플러스/마이너스의 극성을 역극성으로 하여 인가된 경우(본 실시예)에 대하여 도시한다.
도 7의 (a)는 본 발명에 따른 실시예의 구동 방법으로, 인접 화소 전극에 역극성의 전압을 인가한 경우(전극 간의 간극 3㎛), (b)는 종래의 구동 방법으로, 인접 화소간에 동일 극성의 전압을 인가한 경우(전극 간극 3㎛), (c)는 종래의 구동 방법으로, 인접 화소간에 동일 극성의 전압을 인가한 경우(전극 간극 9㎛)의 시뮬레이션 결과이다.
인접 화소간에 역극성의 전압을 인가한 경우에는 화소의 경계에서 급격한 전위 구배가 발생하여 보다 효과적으로 등전위선이 인입되는 것이 확인된다. 예를 들면, 본 실시예의 구동 방법에서는 종래의 인접 화소간에 동일 극성이며, 또한 전극 간극 9㎛의 경우보다 더 효과적으로 등전위선이 인입되고, 액정 분자가 전계에 의해 비스듬하게 배향되는 것이 확인된다. 또한, 본 실시예의 구동 방법에서는, 전극 간극 3㎛의 경우에도 효과적으로 액정 분자가 전계에 의해 배향 제어되어 있는 것이 확인된다.
이상과 같이, 임의의 주사 신호선(302)에 접속된 TFT(305)(및 화소 전극(306))를 데이터 신호선(301)마다 상하 방향으로 교대로 지그재그 형상으로 배열한 구성을 갖는 패널에 대하여 종래의 1 라인 반전 구동을 행하고, 행 방향 및 열 방향 중 어느 것에서도 인접하는 화소에 인가하는 전압의 극성을 대향 전극에 대하여 1 프레임마다 역극성으로 인가함으로써, 화소간에 큰 전위 구배를 형성시키는 것이 가능하게 되고, 이 전위 구배를 이용한 배향 규제력에 의해, 수직 배향형 액정층에 형성되는 축 대칭 배향을 보다 안정화할 수 있다.
또, 이 배향 안정화에 적합한 구동 방법은 액정 패널의 플리커의 저감에도 매우 유효하다.
즉, 일반적인 액티브 액정 패널에서는, 화소마다 설치한 TFT 소자 등의 스위칭 소자의 특성이 충분하지 않기 때문에 소스 신호 구동 회로(열 방향)(303)로부터 출력되는 데이터 신호의 플러스/마이너스가 대칭이어도, 액정층의 투과율은 플러스/마이너스의 데이터 전압에 대하여 완전하게 대칭으로 되지 않고, 1 프레임마다 액정층에의 인가 전압의 플러스/마이너스 극성을 반전시키는 구동 방식(1 프레임 반전 구동)에서는 액정 패널의 플리커가 눈에 띄는 경우가 있다.
이러한 플리커 저감 대책으로서, 1 수평 주사선마다 플러스/마이너스 극성을 반전시키고, 또한 1 프레임 주기마다 플러스/마이너스 극성을 반전시키는 구동 방식(1H 반전 구동) 등이 알려져 있고, 그 외에도 화소를 형성하는 액정층에의 인가 전압의 플러스/마이너스 극성을 1 주사 신호선마다 또한 1 데이터선마다 반전시키고, 1 프레임 주기마다도 반전시키는 구동 방식(도트 반전 구동) 등이 행해지고 있다. 플리커 억제의 효과는, 본 실시예와 마찬가지의 도트 반전 구동에 의해 가장 저감할 수 있다고 하는 특징을 갖고 있지만, 도트 반전 구동의 경우에는, 동일한 주사선 상의 화소 전극에 플러스 혹은 마이너스의 극성의 전압이 인가되도록 소스 신호선 구동 회로의 IC 내압을 높게 설정해야 한다고 하는 과제도 지적되어 있다. 이에 대하여, 본 실시예에서는, 임의의 주사 신호선에 접속된 스위칭 소자(및 화소 전극)를 데이터 신호선마다 상하 방향으로 교대로 지그재그 형상으로 배열한 구성 을 갖는 패널에 대하여 종래의 1 라인 반전 구동을 행함으로써, 결과적으로, 도트 반전 구동을 실현할 수 있기 때문에, 종래의 도트 반전 구동과 같이 높은 IC 내압이 요구되지 않는다.
또한, 본 발명의 실시예의 액정 표시 장치에서 벽 구조체를 더 설치하면, 벽 구조체에 의한 배향 규제력도 이용하여 축 대칭 배향을 안정화할 수 있기 때문에, 특히, 충분한 전계가 얻어지지 않는 중간조에서도, 축 대칭 배향을 안정화하는 것이 가능하고, 중간조에서의 표시 품위를 개선할 수 있다. 또한, 액정 표시 패널이 눌러졌을 때에 생기는 배향 흐트러짐(눌러짐에 의한 잔상이라고 하는 경우가 있음)이 정상적인 배향으로 회복하는 시간을 짧게 할 수도 있다.
[동작 원리]
다음에, 도 8을 참조하면서, 수직 배향형 액정층을 구비하는 본 발명의 실시예의 액정 표시 장치가 우수한 광시야각 특성을 갖는 이유를 설명한다.
도 8은, 액티브 매트릭스 기판측에 형성한 벽 구조체(15) 및 개구부(14a)와, 컬러 필터 기판측에 형성한 개구부(14b)에 의한 배향 규제력의 작용을 설명하기 위한 도면으로, 도 8의 (a)는 전압 무인가 시, 도 8의 (b)는 전압 인가 시의 액정 분자의 배향 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 도 8의 (b)에 도시한 상태는 중간조를 표시하고 있는 상태이다.
도 8의 (a) 및 (b)에 도시한 액정 표시 장치는, 투명 기판(1) 상에, 절연막(16), 소정의 위치에 개구부(14a)를 갖는 화소 전극(6), 벽 구조체(15)를 형성하는 배향막(12)을 이 순서로 배치하고 있다. 다른 쪽 투명 기판(17) 상에는, 컬러 필 터층(18)과, 소정의 위치에 개구부(14b)를 갖는 대향 전극(19) 및 배향막(32)이 이 순서로 형성되어 있다. 양 기판 사이에 형성된 액정층(20)은, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자(21)를 포함한다.
도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 전압 무인가 시에는, 액정 분자(21)는 수직 배향막(12 및 32)의 배향 규제력에 의해 기판 표면에 대하여 대략 수직으로 배향한다.
한편, 전압 인가 시에는, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 유전 이방성이 마이너스인 액정 분자(21)는 분자 길이 축이 전기력선에 대하여 수직으로 되려고 하기 때문에, 한쌍의 개구부(14a 및 14b) 주변에 형성되는 경사 전계 및 벽 구조체(15)의 측면(벽면)의 전계 왜곡이나 배향 규제력에 의해서, 액정 분자(21)가 쓰러지는 방향이 규정되게 된다. 따라서, 예를 들면, 개구부(14a 및 14b)를 중심으로하는 축 대칭 형상으로 배향하게 된다. 이 축 대칭 배향 도메인 내에서는, 액정 디렉터는 전방위(기판면 내의 방위)로 배향하여 있기 때문에, 시야각 특성이 우수하다.
여기서는 개구부(14a 및 14b) 주위에 형성되는 경사 전계의 작용이나 벽 구조체(15)에서의 배향 규제력에 대하여 설명하였지만, 화소 전극(6)의 엣지부에 형성되는 절결부의 근방에서도 마찬가지로 경사 전계가 형성되어, 액정 분자(21)가 전계에 의해 기울어지는 방향이 규정된다. 특히, 상술한 도트 반전 구동을 행함으로써, 인접하는 화소 전극 사이에 생성되는 경사 전계가 액정 분자의 축 대칭 배향을 안정하게 형성하도록 작용한다. 또한, 벽 구조체(15)를 생략하여도, 도트 반전 구동을 행함으로써 얻어지는 급격한 경사 전계의 작용 및 개구부(14a 및 14b) 주위에 형성되는 경사 전계의 작용에 의해서 축 대칭 배향을 안정하게 형성할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 실시예에 의한 반투과형 액정 표시 장치의 구체적인 특성을 이하에 예시한다. 여기서는, 도 9에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치를 제작하였다. 액정 셀(50)에는, 도 2에 도시한 액정 표시 장치(200)와 마찬가지의 구성의 액정 셀을 이용하였다.
TFT 기판측의 화소 전극에는, 투과 영역 및 반사 영역의 각각의 소정의 위치에 직경 5㎛의 개구부(제1 개구부)를 형성함과 함께, 화소 주위의 신호선 상 등의 차광부 상에 벽 구조체를 배치하였다. 또한, 대향 기판측의 대향 전극에는, 투과 영역부 및 반사 영역부의 각각의 소정의 위치에는 직경 5㎛의 축 대칭 배향 도메인의 축 중심 고정용의 개구부(제2 개구부)를 배치하였다. 또, 이들 한쌍의 제1 및 제2 개구부는 액정층을 개재하여 공간적으로 상호 중첩되게 하는 위치 관계로 하였다. 여기서는 절결부 폭을 3㎛, 인접 화소 전극 간의 간극을 5㎛로 하였다. 또한, 컬러 필터 기판으로서는 투명 유전체층(234)에 광 산란능을 갖지 않는 것을 이용하고, 반사 전극(211b)의 하층부에 표면에 요철 형상의 연속 형상을 실시한 수지층을 형성하여, 반사 표시 시의 확산 반사 특성을 조정하였다.
공지된 배향막 재료를 이용하여, 공지된 방법으로 수직 배향막을 형성하였다. 러빙 처리는 행하지 않는다. 액정 재료로서는, 유전율 이방성이 마이너스인 액정 재료(△n ; 0.1, △ε; -4.5)를 이용하였다. 여기서는 투과 영역의 액정층 두께 dt를 4㎛, 반사 영역의 액정층 두께 dr을 2.2㎛(dr=0.55dt)로 하였다.
본 실시예의 액정 표시 장치의 구성은, 위부터 순서대로 편광판(관찰측), 1/4 파장판(위상차판1), 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(위상차판2(NR판)), 액정층(상측 ; 컬러 필터 기판, 하측 ; 액티브 매트릭스 기판), 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(위상차판3(NR판)), 1/4 파장판(위상차판4), 편광판(백 라이트측)의 적층 구조로 하였다. 또, 액정층의 상하의 1/4 파장판(위상차판1과 위상차판4)에서는 서로의 지상축을 직교시켜, 각각의 위상차를 140㎚로 한다. 광학 이방성이 마이너스인 위상차판(위상차판2과 위상차판3)은 각각의 위상차를 135㎚로 하였다. 또한, 2매의 편광판(관찰측, 백 라이트측)에는 투과축을 직교시켜 배치하였다.
액정 표시 장치에 구동 신호를 인가(액정층에 4V 인가)하여 표시 특성을 평가하였다. 특히, 여기서는, 상술한 바와 같이 스위칭 소자를 각 데이터 신호선마다 상하 방향으로 교대로 지그재그 형상으로 배열시킨 구성을 취하고, 1H 라인 반전을 행함으로써 액정층에 대하여 의사적으로 도트 반전과 마찬가지의 구동 신호를 인가하고, 대향 전극을 기준으로 하여 인접 화소 사이에 +4V 및 -4V의 신호를 1 프레임 내에서 인가하며, 다음 1 프레임에서는 극성 반전을 구동하여 액정 패널의 표시 특성을 평가하였다.
투과 표시에서의 시야각-콘트라스트의 특성 결과를 도 11에 도시한다. 투과 표시에서의 시야각 특성은 거의 전방위적이며 대칭인 특성을 나타내고, CR>10의 영역은 ±80°로 양호하며, 투과 콘트라스트도 정면에서 300:1 이상으로 높은 것이었다. 또, 인접 화소 사이에 동일 극성의 구동 신호를 인가하는 종래의 라인 반전 등의 구동 방법을 적용하는 경우에 비해, 인접 화소 전극 간극을 좁게 할 수 있기 때문에, 종래비에서 15% 정도의 투과율 개선 효과가 확인되었다.
한편, 반사 표시의 특성은 분광 측색계(미놀타사제 CM2002)로 평가하여, 표준 확산판을 기준으로 하여 반사율은 약 9.5%(개구율 100% 환산값)이고, 반사 표시의 콘트라스트치는 25로, 종래의 액정 표시 장치에 비해 높은 콘트라스트를 나타내어 양호하였다.
또한, 중간조(8 계조 분할 시에서의 계조 레벨 2)의 그레이 스케일에서의 경사 방향으로부터의 거칠기의 평가에서는 전혀 거친 느낌은 느껴지지 않았다.
또한, 상하 기판에 한쌍의 전극 개구부를 형성한 경우의 액정 표시 장치에서의 중간조 응답 시간(8 계조 분할 시에서의 계조 레벨 3으로부터 계조 레벨 5의 변화에 요하는 시간 ; m초)은 35m초로, 본 발명의 액정 패널 구성을 취함으로써 응답 시간의 개선 효과가 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한, 전압 4V 인가(백 표시) 시에 손가락 끝으로 패널면을 눌렀을 때의 배향 복원력에 대해서는 누름부에서의 잔상이 거의 보이지 않았다.
본 발명의 액정 패널을, 인접 화소 사이에의 인가 전압을 동일 극성으로 한 종래의 1H 라인 반전 구동 방법으로 구동시킨 경우, 인접 화소 전극 간의 간극을 3㎛로 한 경우에는, 도 7의 (b)에도 도시한 바와 같이 액정 분자의 배향 제어가 충분히 행하여지지 않아, 액정 영역 내에서 디스클리네이션이 발생하는 현상이 확인되었다. 이 경우에는 또한, 표시 콘트라스트나 응답 속도도 충분하지 않아, 표시 품위의 저하가 현저하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 우수한 표시 품위의 액정 표시 장치를 비교적 간단한 구성으로 실현할 수 있다. 본 발명은, 투과형 액정 표시 장치 및 반투과형(투과·반사 양용)형 액정 표시 장치에 적합하게 적용된다. 특히, 반투과형 액정 표시 장치는 휴대 전화 등의 이동 기기의 표시 장치로서 적합하게 이용된다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 제1 기판의 차광 영역 내의 액정층측에 배치한 벽 구조체의 경사면 효과에 의해 액정 분자가 전압 인가 시(전계 발생 시)에 경사지는 방향이 규정되어, 축 대칭 배향 도메인이 형성된다. 또한, 복수의 화소의 임의의 행 또는 열 중 적어도 한쪽은, 임의의 수직 주사 기간에서, 제2 전극(예를 들면 대향 전극)의 전위를 기준 전위로 하여 플러스의 극성의 전압이 공급되는 제1 전극(예를 들면 화소 전극)을 갖는 제1 화소와, 마이너스의 극성의 전압이 공급되는 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 있기 때문에, 제1 화소와 제2 화소 사이에 급격한 경사 전계가 생성되어, 이 경사 전계에 의해서 축 대칭 배향 도메인이 안정화된다. 서로 인접하는 화소의 제1 전극에 극성이 반대인 전압을 인가함으로써 생성되는 경사 전계와, 인접하는 화소 사이에 설치된 벽 구조체의 경사면에 의한 배향 규제 및 벽 구조체에 의한 전계의 왜곡 효과가 작용함으로써, 축 대칭 배향 도메인의 배향이 안정된다. 벽 구조체의 경사면에 의한 배향 규제 효과는 전계에 유무에 불구하고 작용함과 함께, 벽 구조체에 의해서 전계가 왜곡되는 효과가 얻어지기 때문에, 중간조 표시 상태에서도 축 대칭 배향을 안정화할 수 있다.
여기서, 수직 주사 기간은, 전형적으로는 프레임 기간이며, 프레임을 복수의 필드로 분할한 경우에는 개개의 필드 기간에 대응한다. 또한, 제1 전극에 인가하는 전압의 극성은, 행 및 열의 양방에 관하여 교대로 반전시키는 것이 가장 바람직하지만, 열 또는 행 중 어느 한쪽이라도 된다. 단, 화소는 일반적으로 열 방향으로 길기 때문에, 열마다 반전시키는 쪽이 행마다 반전시키는 것보다도 바람직하다. 이하, 제1 전극에 인가하는 전압의 극성을 제어하는 구동 방법을 「반전 구동」이라고 칭하고, 행 내에서 역극성의 화소가 인접하는 경우를 열 반전, 열 내에서 역극성의 화소가 인접하는 경우를 행 반전, 행 및 열 중 어느 것에서도 역극성의 화소가 인접하는 경우를 도트 반전이라고 한다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치에서는, 제1 전극(예를 들면 화소 전극) 및/또는 제2 전극(예를 들면 대향 전극)에 설치한 개구부가 축 대칭 배향의 중심축의 위치를 고정하도록 작용하여, 그 결과 축 대칭 배향 도메인의 배향이 안정화된다. 또한, 화소 내에 복수의 축 대칭 배향 도메인을 형성하는 경우에는, 제1 전극에 절결부를 설치하면, 절결부의 근방에 생성되는 경사 전계의 영향에 의해서, 액정 분자가 쓰러지는 방향이 규정되어, 축 대칭 배향 도메인이 더 안정화된다.
또한, 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축의 일단이 제1 개구부 내 또는 그 근방에 고정되고, 타단이 제2 개구부 내 또는 그 근방에 고정되도록 제1 개구부 및 제2 개구부(개구부의 쌍)를 배치하면, 축 대칭 배향의 중심축이 더 안정적으로 고정된다. 또한, 제1 개구부와 제2 개구부(한쌍의 개구부)가 액정층을 개재하여 서로 적어도 일부가 중첩되도록 배치하면, 개구부에 의한 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다. 이 때, 제1 개구부와 제2 개구부의 작용에 의해서 하나의 중심축을 고정·안정화하기 때문에, 각각의 개구부(제1 개구부 또는 제2 개구부)가 발현할 작용은, 하나의 개구부로 중심축을 고정·안정화하는 경우보다도 작아도 된다. 즉, 제1 개구부 및 제2 개구부의 크기(예를 들면 원형의 개구부의 직경)를 작게 할 수 있기 때문에, 실효 개구율의 저하를 더 억제할 수 있다. 제1 개구부 및 제2 개구부의 크기는 상호 동일해도 되고 달라도 된다. 제1 개구부 및 제2 개구부는, 축 대칭 배향의 중심축의 위치를 고정하여 안정화시키기 위해서 설치되기 때문에, 그 크기는 비교적 작고, 실효 개구율의 저하는 작다. 또한 제1 기판과 제2 기판을 접합할 때의 얼라인먼트 어긋남의 영향을 받기 어렵다.
축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축에 대응하는 위치에 개구부를 설치함으로써, 중심축의 위치가 고정·안정화되기 때문에, 액정 표시 패널 내의 전면에 걸쳐서, 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축이 일정한 위치에 배치되는 결과, 표시의 균일성이 향상한다. 예를 들면 중간조 표시를 경사로부터 관찰했을 때의 위화감이 저감된다. 또한, 축 대칭 배향이 안정화되는 결과, 중간조 표시에서의 응답 시간을 짧게 할 수 있다는 효과도 얻어진다. 또한, 액정 표시 패널이 눌러졌을 때에 발생하는 배향 흐트러짐(누름에 의한 잔상이라고 하는 경우도 있음)이 정상적인 배향으로 회복하는 시간을 짧게 할 수도 있다.
반투과형 액정 표시 장치에 적용하는 경우, 액정층의 두께를 제어하기 위한 투명 유전체층을 제2 기판측에 설치하는 구성을 채용하면, 제1 기판측에 단차를 형성하여 투과 영역과 반사 영역을 분할하는 종래의 반투과형 액정 표시 장치에 비해 투과 표시 시의 표시에 기여하지 않은 무효 영역을 저감하는 것이 가능해져, 투과 표시 시의 밝기를 개선할 수 있다. 또한, 반사 영역의 밝기를 개선하기 위해서 설치하는 확산 반사판은 제1 기판의 반사 영역 위에 형성하는 것도 가능할 뿐만 아니라, 제2 기판의 투명 유전체층 위에 광 산란층(광 확산층)을 형성할 수도 있다. 이 경우에는 반사 전극의 표면에 요철 등을 형성할 필요를 없애는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 액정 표시 장치에서의 복수의 화소의 임의의 행은, 임의의 수직 주사 기간에서, 제2 전극(예를 들면 대향 전극)의 전위를 기준 전위로 하여 플러스의 극성의 전압이 공급되는 제1 전극(예를 들면 화소 전극)을 갖는 제1 화소와, 마이너스의 극성의 전압이 공급되는 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 있기 때문에, 제1 화소와 제2 화소 사이에 급격한 경사 전계가 생성되어, 이 경사 전계에 의해서 축 대칭 배향 도메인이 형성된다.
또한, 본 발명의 다른 액정 표시 장치에서는, 제1 전극(예를 들면 화소 전극) 및/또는 제2 전극(예를 들면 대향 전극)에 설치한 개구부의 주변에 형성되는 경사 전계가, 축 대칭 배향의 중심축의 위치를 고정하도록 작용함과 함께, 인접하는 화소 사이에 형성되는 급격한 경사 전계와 협동하여, 축 대칭 배향 도메인의 배향을 안정화한다. 또한, 화소 내에 복수의 축 대칭 배향 도메인을 형성하는 경우에는, 제1 전극에 절결부를 설치하면, 절결부의 근방에 생성되는 경사 전계의 영향에 의해서, 액정 분자가 쓰러지는 방향이 규정되어, 축 대칭 배향 도메인이 더 안정화된다.
또한, 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축의 일단이 제1 개구부 내 또는 그 근방에 고정되고, 타단이 제2 개구부 내 또는 그 근방에 고정되도록 제1 개구부 및 제2 개구부(개구부의 쌍)를 배치하면, 축 대칭 배향의 중심축이 더 안정적으로 고정된다. 또한, 제1 개구부와 제2 개구부(한쌍의 개구부)가 액정층을 통하여 서로 적어도 일부가 중첩되도록 배치하면, 개구부에 의한 실효 개구율의 저하를 억제할 수 있다. 이 때, 제1 개구부와 제2 개구부의 작용에 의해서 하나의 중심축을 고정·안정화하기 때문에, 각각의 개구부(제1 개구부 또는 제2 개구부)가 발현할 작용은, 하나의 개구부로 중심축을 고정·안정화하는 경우보다도 작아도 된다. 즉, 제1 개구부 및 제2 개구부의 크기(예를 들면 원형의 개구부의 직경)을 작게 할 수 있기 때문에, 실효 개구율의 저하를 더 억제할 수 있다. 제1 개구부 및 제2 개구부의 크기는 상호 동일해도 되고 달라도 된다. 제1 개구부 및 제2 개구부는, 축 대칭 배향의 중심축의 위치를 고정하여 안정화시키기 위해서 설치되기 때문에, 그 크기는 비교적 작고, 실효 개구율의 저하는 작다. 또한 제1 기판과 제2 기판을 접합할 때의 얼라인먼트 어긋남의 영향을 받기 어렵다.
축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축에 대응하는 위치에 개구부를 설치함으로써, 중심축의 위치가 고정·안정화되기 때문에, 액정 표시 패널 내의 전면에 걸쳐, 축 대칭 배향 액정 도메인의 중심축이 일정한 위치에 배치되는 결과, 표시의 균일성이 향상한다. 예를 들면 중간조 표시를 경사로부터 관찰했을 때의 위화감이 저감된다. 또한, 축 대칭 배향이 안정화되는 결과, 중간조 표시에서의 응답 시간을 짧게 할 수 있다는 효과도 얻어진다. 또한, 액정 표시 패널이 눌러졌을 때에 발생하는 배향 흐트러짐(누름에 의한 잔상이라는 경우도 있음)이 정상적인 배향으로 회복되는 시간을 짧게 할 수도 있다.
또한, 제1 기판의 차광 영역 내의 액정층측에 벽 구조체를 설치한 구성을 채용하면, 벽 구조체의 경사면 효과에 의해 액정 분자가 전압 인가 시(전계 발생 시)에 경사지는 방향이 규정되어, 축 대칭 배향 도메인이 더 안정적으로 형성된다. 서로 인접하는 화소의 제1 전극에 극성이 반대인 전압을 인가함으로써 생성되는 경사 전계와, 인접하는 화소 사이에 설치된 벽 구조체의 경사면에 의한 배향 규제 및 벽 구조체에 의한 전계의 왜곡 효과가 작용함으로써, 축 대칭 배향 도메인의 배향이 안정된다. 벽 구조체의 경사면에 의한 배향 규제 효과는 전계에 유무에 불구하고 작용함과 함께, 벽 구조체에 의해서 전계가 왜곡되는 효과가 얻어지기 때문에, 중간조 표시 상태에서도 축 대칭 배향을 안정화할 수 있어, 액정 표시 패널이 눌러졌을 때에 발생하는 배향 흐트러짐이 정상적인 배향으로 회복되는 시간을 더 짧게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치에서는, 임의의 한개의 주사 신호선에 접속된 스위칭 소자는, 해당 주사 신호선에 인접하는 한쌍의 행에 속하는 제1 전극의 내의 한쪽에 접속된 스위칭 소자와 다른 쪽에 접속된 스위칭 소자를 교대로 갖고 있다. 즉, 스위칭 소자(및/또는 스위칭 소자를 통해 접속된 화소 전극)가 임의의 주사 신호선에 대하여 상하 교대로 지그재그 형상으로 배치되어 있다. 따라서, 종래의 1 라인 반전 구동(1H 반전 구동)을 행함으로써, 결과적으로 행 방향 및 열 방향에 인접하는 화소의 액정층에, 제2 전극(대향 전극)을 기준으로 하여 서로 역극성의 표시 신호를 인가하는 것이 가능해진다(1H 도트 반전 구동).
반투과형 액정 표시 장치에 적용하는 경우, 액정층의 두께를 제어하기 위한 투명 유전체층을 제2 기판측에 설치하는 구성을 채용하면, 제1 기판측에 단차를 설치하여 투과 영역과 반사 영역을 분할하는 종래의 반투과형 액정 표시 장치에 비해 투과 표시 시의 표시에 기여하지 않은 무효 영역을 저감하는 것이 가능해져, 투과 표시 시의 밝기를 개선할 수 있다. 또한, 반사 영역의 밝기를 개선하기 위해서 설치하는 확산 반사판은 제1 기판의 반사 영역 위에 형성하는 것도 가능할 뿐만 아니라, 제2 기판의 투명 유전체층 위에 광 산란층(광 확산층)을 형성할 수도 있다. 이 경우에는 반사 전극의 표면에 요철 등을 형성할 필요를 없애는 것이 가능하다.

Claims (29)

  1. 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하도록 설치된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 수직 배향형의 액정층을 갖고,
    각각의 화소가, 상기 제1 기판 위에 형성된 제1 전극과, 상기 제2 기판 위에 형성된 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 형성된 상기 액정층을 포함하는 복수의 화소를 구비하고, 상기 복수의 화소가 행 및 열을 갖는 매트릭스 형상으로 배치된 액정 표시 장치로서,
    상기 제1 기판은, 상기 복수의 화소의 간극에 차광 영역을 갖고, 상기 차광 영역의 상기 액정층측에, 규칙적으로 배열된 벽 구조체를 갖고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 상기 제1 전극은, 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖고,
    상기 복수의 화소의 임의의 행 또는 열 중 적어도 한쪽은, 임의의 수직 주사 기간에, 상기 제2 전극의 전위를 기준 전위로 하여 플러스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제1 화소와, 마이너스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 구성되어 있고,
    상기 액정층에 적어도 소정의 전압을 인가했을 때에, 축 대칭 배향을 나타내는 적어도 하나의 액정 도메인을 형성하고, 상기 적어도 하나의 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축은 상기 적어도 하나의 개구부 내 또는 그 근방에 형성되는, 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소의 임의의 행 및 열은, 임의의 수직 주사 기간에, 상기 제2 전극의 전위를 기준 전위로 하여 플러스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제1 화소와, 마이너스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 구성되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소의 각각의 상기 제1 전극에 공급되는 전압의 극성은, 수직 주사 기간마다 반전되는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 제1 개구부를 갖고, 상기 제2 전극은, 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 제2 개구부를 갖고, 또한
    상기 적어도 하나의 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축은 상기 적어도 하나의 제1 개구부 및 상기 적어도 하나의 제2 개구부 내 중 적어도 하나의 개구부 내 또는 그 근방에 형성되는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 개구부와 상기 적어도 하나의 제2 개구부는, 상기 액정층을 통하여 서로 적어도 일부가 중첩되는 위치에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 적어도 하나의 절결부를 갖는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소의 간극에 차광 영역을 갖고, 상기 차광 영역에 상기 액정층의 두께를 규정하는 지지체가 설치되어 있는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 투과 영역을 규정하는 투명 전극과 반사 영역을 규정하는 반사 전극을 포함하고, 상기 투과 영역 내의 상기 액정층의 두께 dt와, 상기 반사 영역 내의 상기 액정층의 두께 dr이, 0.3dt<dr<0.7dt의 관계를 만족하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 투과 영역을 규정하는 투명 전극과 반사 영역을 규정하는 반사 전극을 포함하고, 상기 적어도 하나의 액정 도메인은, 상기 투과 영역에 형성 된 액정 도메인을 포함하고, 상기 제1 전극은 적어도 하나의 제1 개구부를 갖고, 상기 제2 전극은 적어도 하나의 제2 개구부를 갖고, 상기 적어도 하나의 제1 개구부 및 제2 개구부는 상기 투과 영역에 형성된 상기 액정 도메인의 중심축에 대응하는 개구부를 포함하고,
    상기 제1 전극은, 상기 개구부를 중심으로 점대칭으로 배치된 복수의 절결부를 갖는 액정 표시 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제2 기판의 상기 반사 영역에 선택적으로 투명 유전체층이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 투명 유전체층은, 광을 산란하는 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 기판에 설치된 컬러 필터층을 더 갖고, 상기 반사 영역의 상기 컬러 필터층의 광학 농도가 상기 투과 영역의 상기 컬러 필터층보다도 작은 액정 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 갖고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 하나와 상기 한쌍의 편광판 사이에 적어도 하나의 2축성 광학 이방성 매체층을 더 갖는 액정 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 더 갖고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 하나와 상기 한쌍의 편광판 사이에 적어도 하나의 1축성 광학 이방성 매체층을 더 갖는 액정 표시 장치.
  15. 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하도록 설치된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 수직 배향형의 액정층을 갖고,
    상기 제1 기판은, 행 방향으로 연장되는 복수의 주사 신호선과, 열 방향으로 연장되는 복수의 데이터 신호선과, 상기 복수의 주사 신호선 및 상기 복수의 데이터 신호선에 접속된 복수의 스위칭 소자와, 상기 복수의 스위칭 소자를 통해 상기 복수의 데이터 신호선에 접속된 복수의 제1 전극을 갖고,
    상기 제2 기판은, 상기 액정층을 개재하여 상기 복수의 제1 전극에 대향하는 제2 전극을 갖고, 각각의 화소가 상기 복수의 제1 전극의 각각과, 상기 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 설치된 상기 액정층을 포함하는, 행 및 열을 갖는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소와, 상기 복수의 화소의 간극에 차광 영역을 갖는 액정 표시 장치로서,
    상기 복수의 스위칭 소자 중, 상기 복수의 주사 신호선 중 임의의 한개에 접속된 스위칭 소자는, 상기 임의의 한개에 인접하는 한쌍의 행에 속하는 제1 전극 중 한쪽에 접속된 스위칭 소자와 다른 쪽에 접속된 스위칭 소자를 교대로 갖고, 상기 복수의 화소의 임의의 행은, 임의의 수직 주사 기간에, 상기 제2 전극의 전위를 기준 전위로 하여 플러스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제1 화소와, 마이너스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 구성되어 있고,
    각각의 화소에서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 한쪽은, 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖고, 상기 액정층에 적어도 소정의 전압을 인가했을 때에, 축 대칭 배향을 나타내는 적어도 하나의 액정 도메인을 형성하고, 상기 적어도 하나의 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축은 상기 적어도 하나의 개구부 내 또는 그 근방에 형성되는, 액정 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 기판은, 상기 차광 영역 내의 상기 액정층측에, 규칙적으로 배열된 벽 구조체를 더 갖는 액정 표시 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 화소의 임의의 열은, 임의의 수직 주사 기간에, 상기 제2 전극의 전위를 기준 전위로 하여 플러스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖 는 제1 화소와, 마이너스의 극성의 전압이 공급되는 상기 제1 전극을 갖는 제2 화소가 교대로 배열되어 구성되어 있는 액정 표시 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 화소의 각각의 상기 제1 전극에 공급되는 전압의 극성은, 수직 주사 기간마다 반전되는 액정 표시 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전극은 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 제1 개구부를 갖고, 상기 제2 전극은 화소 내의 소정의 위치에 형성된 적어도 하나의 제2 개구부를 갖고, 또한 상기 적어도 하나의 액정 도메인의 축 대칭 배향의 중심축은 상기 적어도 하나의 제1 개구부 및 상기 적어도 하나의 제2 개구부 내 중 적어도 하나의 개구부 내 또는 그 근방에 형성되는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 개구부와 상기 적어도 하나의 제2 개구부는, 상기 액정층을 통하여 서로 적어도 일부가 중첩되는 위치에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 적어도 하나의 절결부를 갖는 액정 표시 장치.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 차광 영역에 상기 액정층의 두께를 규정하는 지지체가 설치되어 있는 액정 표시 장치.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 투과 영역을 규정하는 투명 전극과 반사 영역을 규정하는 반사 전극을 포함하고 상기 투과 영역 내의 상기 액정층의 두께 dt와, 상기 반사 영역 내의 상기 액정층의 두께 dr이, 0.3 dt<dr<0.7dt의 관계를 만족하는 액정 표시 장치.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 투과 영역을 규정하는 투명 전극과 반사 영역을 규정하는 반사 전극을 포함하며, 상기 적어도 하나의 액정 도메인은, 상기 투과 영역에 형성된 액정 도메인을 포함하며, 상기 제1 전극은 적어도 하나의 제1 개구부를 갖고, 상기 제2 전극은 적어도 하나의 제2 개구부를 갖고, 상기 적어도 하나의 제1 개구부 및 제2 개구부는, 상기 투과 영역에 형성된 상기 액정 도메인의 중심축에 대응하는 개구부를 포함하고,
    상기 제1 전극은, 상기 개구부를 중심으로 점대칭으로 배치된 복수의 절결부 를 갖는 액정 표시 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제2 기판의 상기 반사 영역에 선택적으로 투명 유전체층이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 투명 유전체층은, 광을 산란하는 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 제2 기판에 형성된 컬러 필터층을 더 갖고, 상기 반사 영역의 상기 컬러 필터층의 광학 농도가 상기 투과 영역의 상기 컬러 필터층보다도 작은 액정 표시 장치.
  28. 제15항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 갖고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 하나와 상기 한쌍의 편광판 사이에 적어도 하나의 2축성 광학 이방성 매체층을 더 갖는 액정 표시 장치.
  29. 제15항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 한쌍의 편광판을 더 갖고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 하나와 상기 한쌍의 편광판 사이에 적어도 하나의 1축성 광학 이방성 매체층을 더 갖는 액정 표시 장치.
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