KR100723981B1

KR100723981B1 - 액정 장치 및 투사형 표시 장치

Info

Publication number: KR100723981B1
Application number: KR1020050002924A
Authority: KR
Inventors: 오쿠무라오사무
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2007-06-04
Also published as: JP2005201960A; US20050151903A1; TW200532356A; CN1641444A; US7551250B2; CN100383634C; TWI260462B; KR20050074326A; US20080129941A1

Abstract

투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도의 범위 내에서 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있는 액정 장치(100)의 제공을 목적으로 한다. 트위스티드 네마틱 모드로 동작하는 액정 패널(60)이 구비되고, 액정 패널(60)의 광 입사측에 제 1 광학 보상판(70)이 배치되고, 또한 광 출사측에 제 2 광학 보상판(80)이 배치되어 있다. 각 광학 보상판(70, 80)은 부의 굴절율 이방성을 나타내는 액정 분자를 하이브리드 배향시켜 이루어지고, 그 법선 방향에서의 위상차가 10㎚ 이상 30㎚ 이하로 되고, 각각의 법선 방향에서 본 경우의 진상축 방향(71, 81)이 직각이 아닌 각도로 교차하도록 배치되어 있다.

Description

액정 장치 및 투사형 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND PROJECTION DISPLAY APPARATUS}

도 1은 액정 패널의 등가 회로도,

도 2는 액정 패널의 평면 구조의 설명도,

도 3은 액정 패널의 단면 구조의 설명도,

도 4는 실시예 1의 액정 장치의 분해 사시도,

도 5는 광학 보상판의 측단면도,

도 6은 광학 보상의 설명도,

도 7은 광학 보상판의 위상차와 투영 콘트라스트비의 관계를 나타내는 그래프,

도 8은 액정 장치의 등콘트라스트비 곡선,

도 9는 실시예 2의 액정 장치의 분해 사시도,

도 10은 적층 배치한 광학 보상판의 측단면도,

도 11은 광학 보상의 설명도,

도 12는 투사형 표시 장치의 요부를 나타내는 구성도,

도 13은 광학 보상판의 위상차의 시각 의존성을 나타내는 그래프.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

60 : 액정 패널

70 : 제 1 광학 보상판

71 : 배향 규제 방향(진상축 방향)

80 : 제 2 광학 보상판

81 : 배향 규제 방향(진상축 방향)

100 : 액정 장치

본 발명은 액정 장치 및 투사형 표시 장치에 관한 것이다.

액정 프로젝터 등의 투사형 표시 장치에서의 광 변조 수단으로서 액정 장치가 이용되고 있다. 액정 장치는 한 쌍의 기판에 의해 액정층을 사이에 유지하여 구성되어 있다. 그 한 쌍의 기판의 내측에는 액정층에 대하여 전계를 인가하는 전극이 형성되어 있다. 그 전극의 내측에는 액정 분자의 배향 상태를 규제하는 배향막이 형성되어 있다. 그리고, 비선택 전압 인가 시와 선택 전압 인가 시의 액정 분자의 배향 변화에 근거하여, 화상광이 형성되게 되어 있다.

종래의 액정 장치를 이용한 투사형 표시 장치는, 투영 화상의 콘트라스트비가 1:500 정도 밖에 안되고, DMD(등록 상표) 등의 기계식 셔터를 이용한 투사형 표 시 장치의 콘트라스트비 1:3000에 비해 좋지 않았다. 그 원인은 액정 장치의 시각 특성에 있다. 애당초, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 입사하는 광원 광은 완전한 평행광이 아니다.

그런데, 광 변조 수단으로서 이용되는 액정 장치에는 입사각 의존성이 있기 때문에, 이것이 투영 화상의 콘트라스트비를 저하시키는 원인이 되고 있다.

그래서, 액정 장치의 입사각 의존성을 보상하기 위해서 광학 보상판이 채용되고 있다. 이 광학 보상판은 부의 굴절율 이방성을 나타내는 디스코틱(discotic) 액정을 하이브리드 배향시킨 것이다(예컨대, 특허 문헌 1 및 비특허 문헌 1 참조). 이 하이브리드 배향에 의해 광학 보상판은 그 법선 방향에서 본 경우에 지상축(遲相軸) 및 진상축(進相軸)을 구비하고 있다. 그 때문에 광학 보상판은 법선 방향에 위상차를 갖게 된다.

도 13은 특허 문헌 1에 기재된 광학 보상판에서의 위상차의 시각 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 13에 의하면, 광학 보상판에 대한 시각이 0°인 경우의 위상차, 즉 광학 보상판의 법선 방향에서의 위상차는 40㎚ 정도인 것을 알 수 있다. 또한 특허 문헌 2에는 광학 보상판의 법선 방향에서의 위상차가 70㎚ 및 80㎚인 예가 개시되어 있다.

그리고, 액정 패널에서의 광 입사측의 기판의 외측에는 제 1 광학 보상판이 배치되고, 광 출사측의 기판의 외측에는 제 2 광학 보상판이 배치되어 있다. 제 1 광학 보상판 및 제 2 광학 보상판은 각 광학 보상판의 법선 방향에서 본 경우의 진상축 방향(즉, 디스코틱 액정의 배향 규제 방향이며, 도 5의 화살표(71)로 나타내 는 X축 방향)이, 대응하는 기판에서의 배향막의 배향 규제 방향과 대략 일치하도록 배치되어 있다. 또, 액정 패널의 각 기판의 배향 규제 방향은 대략 직교하기 때문에, 각 광학 보상판의 배향 규제 방향도 대략 직교하도록 배치되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본국 특허 공개 평성 제8-50206호 공보

[특허문 헌 2] 일본국 특허 공개 평성 제9-15587호 공보

[비특허 문헌 1] 히로유키 모리, 「액정 디스플레이 입문 강좌 제 11 회 : 디스코틱 광학 보상막에 의한 TFT-LCD의 시야각 확대 기술」, 액정, 일본 액정 학회, 2002년 1월 25일, 제 6 권, 제 1 호, p84-92

그러나, 광학 보상판은 본래 직시형의 액정 패널을 위해 개발된 것으로서, 넓은 시각 범위에서 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있도록 설계되어 있다. 이에 대하여, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도는 커봐야 극각 12° 정도이다. 그리고, 그 좁은 각도 범위의 입사광에 의해 투영 화상이 구성되게 된다. 그 때문에, 그 좁은 시각 범위에서 더욱 높은 콘트라스트비를 얻기 위한 액정 장치의 개발이 요구되고 있다.

그런데, 액정 패널의 액정층에 전계를 인가하면, 액정층의 중앙 부근의 액정 분자는 수직 배향되지만, 배향막 부근의 액정 분자는 완전히는 수직 배향되지 않는다. 그 때문에, 전계 인가 시에서의 액정 패널은 법선 방향에서 관찰한 경우에도 약간은 위상차를 갖게 된다. 이 위상차가 흑 표시에서의 광 누설의 원인이 되어, 액정 패널의 법선 방향에서의 콘트라스트비를 저하시키게 된다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도의 범위 내에서, 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있는 액정 장치의 제공을 목적으로 한다. 또한, 투영 화상에 있어서 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있는 투사형 표시 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 액정 장치는, 한 쌍의 기판에 의해 액정층이 사이에 유지된 액정 패널을 구비하고, 상기 액정 패널이 트위스티드 네마틱 모드로 동작하는 액정 장치로서, 상기 액정 패널에서의 적어도 한쪽 기판의 외측에, 부의 굴절율 이방성을 나타내는 액정 분자를 하이브리드 배향시켜 이루어지는 제 1 광학 보상판이 배치되고, 상기 광학 보상판의 법선 방향에서의 위상차가 10㎚ 이상 30㎚이하인 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 액정 패널에서의 법선 방향의 위상차를 광학 보상판에 의해 보상할 수 있다. 이에 따라, 흑 표시에서의 광 누설을 방지할 수 있게 되어, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도의 범위 내에서 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 기판중 한쪽의 상기 기판의 외측에 제 1 상기 광학 보상판이 배치되고, 또한 상기 한 쌍의 기판중 다른쪽의 상기 기판의 외측에 제 2 상기 광학 보상판이 배치되며, 상기 제 1 광학 보상판 및 상기 제 2 광학 보상판은 각각 의 법선 방향에서 본 경우의 진상축이 직각이 아닌 각도로 교차하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 액정 패널에서의 한쪽 기판측의 액정층의 위상차가 제 1 광학 보상판에 의해 보상되고, 다른쪽 기판측의 액정층의 위상차가 제 2 광학 보상판에 의해 보상된다. 그리고, 제 1 광학 보상판 및 제 2 광학 보상판의 진상축을 직각이 아닌 각도로 교차시킴으로써, 광학 보상판 전체로서 법선 방향의 위상차를 발생시킬 수 있게 되어, 액정 패널에서의 법선 방향의 위상차를 보상할 수 있다. 따라서, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도의 범위 내에서 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있다.

또, 상기 한 쌍의 기판중 한쪽 기판의 외측에 제 1 상기 광학 보상판이 배치되고, 또한 상기 제 1 광학 보상판의 외측에 제 2 상기 광학 보상판이 배치되며, 상기 제 2 광학 보상판은, 상기 액정 분자의 광축과 상기 제 2 광학 보상판의 법선 방향이 이루는 각도가 작은 쪽의 면을 상기 제 1 광학 보상판에 대향시켜 배치하고, 상기 제 1 광학 보상판 및 상기 제 2 광학 보상판은, 각각의 법선 방향에서 본 경우의 진상축이 직각이 아닌 각도로 교차하도록 배치되어 있더라도 좋다.

이 구성에 의하면, 액정 패널에서의 한쪽 기판측의 액정층의 위상차가 제 1 광학 보상판에 의해 보상되고, 다른쪽 기판측의 액정층의 위상차가 제 2 광학 보상판에 의해 보상된다. 또한, 액정 패널에서의 법선 방향의 위상차를 보상하는 것이 가능하게 되어, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도의 범위 내에서 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있다.

또한, 상기 제 1 광학 보상판 및 상기 제 2 광학 보상판은, 상기 한 쌍의 기판중 광 출사측의 상기 기판의 외측에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 제 1 광학 보상판 및 제 2 광학 보상판이 광원으로부터 이간 배치되기 때문에, 광원으로부터 멀어지는 질수록, 그리고 액정 장치의 개구율에 의해 광량이 감소할수록, 광원으로부터의 열 영향에 의한 열화를 억제할 수 있다.

또한, 상기 제 1 광학 보상판 또는 상기 제 2 광학 보상판중, 어느 한쪽의 광학 보상판의 상기 진상축은, 그 광학 보상판에 대응하는 상기 기판의 배향 규제 방향과 평행하게 되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 제 1 광학 보상판 또는 제 2 광학 보상판중 어느 하나의 다른쪽 광학 보상판의 배치만을 조절함으로써, 각 광학 보상판의 법선 방향에서 본 경우의 진상축을 직각이 아닌 각도로 교차시킬 수 있다.

또한, 상기 제 1 광학 보상판의 상기 진상축과 상기 제 2 광학 보상판의 상기 진상축과의 교차 각도는 91° 이상 110° 이하의 범위 내에서, 상기 액정 장치의 투영 콘트라스트비가 최대로 되는 각도인 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 액정 패널에서의 법선 방향의 위상차의 보상과, 법선 방향으로부터의 극각이 작은 범위에서의 위상차의 보상의 밸런스를 이룰 수 있게 된다. 따라서, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도의 범위 내에서 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 투사형 표시 장치는 상술한 액정 장치를 광 변조 수단으로 서 구비한 것을 특징으로 한다.

투사형 표시 장치에서는, 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도가 극각 12° 정도이며, 그 입사광에 의해 투영 화상이 구성된다. 그리고, 상술한 액정 장치에 의해, 액정 패널에서의 법선 방향 및 극각이 작은 범위에서의 위상차를 보상하는 것이 가능하게 되어, 흑 표시에서의 광 누설을 방지할 수 있다. 따라서, 투영 화상에 있어서 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 도면을 참조하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 이용하는 각 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해서, 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다. 또 본 명세서에서는, 액정 장치의 각 구성 부재에 있어서의 액정층측을 내측이라고 부르고, 그 반대측을 외측이라고 부르기로 한다. 또한, 「비선택 전압 인가 시」 및 「선택 전압 인가 시」라는 것은, 각각「액정층으로의 인가 전압이 액정의 경계치 전압 근방일 때」 및 「액정층으로의 인가 전압이 액정의 경계치 전압에 비해서 충분히 높을 때」를 뜻하고 있는 것으로 한다.

(실시예 1)

최초로, 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 장치에 관하여 도 1 내지 도 8을 이용하여 설명한다. 실시예 1에 따른 액정 장치는, 한 쌍의 기판에 의해 액정층이 사이에 유지된 액정 패널과, 그 액정 패널의 외측에 각각 배치된 광학 보상판과, 그 광학 보상판의 외측에 각각 배치된 편광판을 갖는 것이다. 또 본 실시예에서 는, 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 TFT라 함) 소자를 이용한 액티브 매트릭스 방식의 투과형 액정 패널을 예로 들어 설명한다.

(등가 회로)

도 1은 액정 패널의 등가 회로도이다. 투과형 액정 패널의 화상 표시 영역을 구성하기 위해 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 도트에는 화소 전극(9)이 형성되어 있다. 또한, 그 화소 전극(9)의 옆쪽에는, 당해 화소 전극(9)으로의 통전을 제어하기 위한 스위칭 소자인 TFT 소자(30)가 형성되어 있다. 이 TFT 소자(30)의 소스에는 데이터선(6a)이 전기적으로 접속되어 있다. 각 데이터선(6a)에는 화상 신호 S1, S2, …, Sn이 공급된다. 또 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 각 데이터선(6a)에 대하여 이 순서대로 선순차적으로로 공급하더라도 좋고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)에 대하여 그룹마다 공급하더라도 좋다.

또한, TFT 소자(30)의 게이트에는 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있다. 주사선(3a)에는 소정의 타이밍으로 펄스식으로 주사 신호 G1, G2, …, Gm이 공급된다. 또 주사 신호 G1, G2, …, Gm은 각 주사선(3a)에 대하여이 순서대로 선순차적으로 인가된다. 또한, TFT 소자(30)의 드레인에는 화소 전극(9)이 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 주사선(3a)으로부터 공급된 주사 신호 G1, G2, …, Gm에 의해, 스위칭 소자인 TFT 소자(30)를 일정 기간만 온 상태로 하면, 데이터선(6a)으로부터 공급된 화상 신호 S1, S2, …, Sn이 각 화소의 액정에 소정의 타이밍으로 기입된다.

액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호 S1, S2, …, Sn은, 화소 전극(9)과 후술하는 공통 전극 사이에 형성되는 액정 용량으로 일정 기간 유지된다. 또, 유지된 화상 신호 S1, S2, …, Sn이 리크되는 것을 방지하기 위해서, 화소 전극(9)과 용량선(3b) 사이에 축적 용량(17)이 형성되고, 액정 용량과 병렬로 배치되어 있다. 이와 같이, 액정에 전압 신호가 인가되면, 인가된 전압 레벨에 의해 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 이에 따라, 액정에 입사된 광이 변조되어 계조 표시가 가능해진다.

(평면 구조)

도 2는 액정 패널의 평면 구조의 설명도이다. 본 실시예의 액정 패널에서는, TFT 어레이 기판 상에 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, 이하 ITO라 함) 등의 투명 도전성 재료로 이루어지는 직사각형 형상의 화소 전극(9)(파선(9a)에 의해 그 윤곽을 나타냄)이 매트릭스 형상으로 배열되어 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(9)의 종횡의 경계에 따라, 데이터선(6a), 주사선(3a) 및 용량선(3b)이 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 각 화소 전극(9)이 형성된 영역이 도트이며, 매트릭스 형상으로 배치된 도트마다 표시를 행하는 것이 가능한 구조로 되어 있다.

TFT 소자(30)는 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 반도체층(1a)을 중심으로 하여 형성되어 있다. 반도체층(1a)의 소스 영역(후술)에는 콘택트 홀(5)을 거쳐서 데이터선(6a)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 반도체층(1a)의 드레인 영역(후술)에는 콘택트 홀(8)을 거쳐서 화소 전극(9)이 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 반도체층(1a)에서의 주사선(3a)과의 대향 부분에는 채널 영역(1a’)이 형성되어 있다. 또 주사선(3a)은 채널 영역(1a’)과의 대향 부분에서 게이트 전극으로서 기능한다.

용량선(3b)은 주사선(3a)에 따라 대략 직선 형상으로 연장되는 본선부(즉, 평면적으로 보아 주사선(3a)에 따라 형성된 제 1 영역)와, 데이터선(6a)과의 교점으로부터 데이터선(6a)을 따라 전단측(도면중 상향)으로 돌출된 돌출부(즉 평면적으로 보아, 데이터선(6a)에 따라 연장되어 마련된 제 2 영역)에 의해 구성되어 있다. 또한, 도 2중에 우상향의 사선으로 나타낸 영역에는 제 1 차광막(11a)이 형성되어 있다. 그리고, 용량선(3b)의 돌출부와 제 1 차광막(11a)이 콘택트 홀(13)을 거쳐서 전기적으로 접속되어, 후술하는 축적 용량이 형성되어 있다.

(단면 구조)

도 3은 액정 패널의 단면 구조의 설명도이며, 도 2의 A-A’선에서의 측단면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이 본 실시예의 액정 패널(60)은, TFT 어레이 기판(10)과, 이것에 대향 배치된 대향 기판(20)과, 이들 사이에 유지된 액정층(50)을 주체로 하여 구성되어 있다. TFT 어레이 기판(10)은, 유리나 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(10A), 및 그 내측에 형성된 TFT 소자(30)나 화소 전극(9), 배향막(16) 등을 주체로 하여 구성되어 있다. 한쪽 대향 기판(20)은, 유리나 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(20A), 및 그 내측에 형성된 공통 전극(21)이나 배향막(22) 등을 주체로 하여 구성되어 있다.

TFT 어레이 기판(10)의 표면에는 후술하는 제 1 차광막(11a) 및 제 1 층간 절연막(12)이 형성되어 있다. 그리고, 제 1 층간 절연막(12)의 표면에 반도체층(1a)이 형성되고, 이 반도체층(1a)을 중심으로 하여 TFT 소자(30)가 형성되어 있다. 반도체층(1a)에서의 주사선(3a)과의 대향 부분에는 채널 영역(1a’)이 형성되고, 그 양측에 소스 영역 및 드레인 영역이 형성되어 있다. 또, 이 TFT 소자(30)는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 채용하고 있기 때문에, 소스 영역 및 드레인 영역에, 각각 불순물 농도가 상대적으로 높은 고농도 영역과, 상대적으로 낮은 저농도 영역(LDD 영역)이 형성되어 있다. 즉, 소스 영역에는 저농도 소스 영역(1b)과 고농도 소스 영역(1d)이 형성되고, 드레인 영역에는 저농도 드레인 영역(1c)과 고농도 드레인 영역(1e)이 형성되어 있다.

반도체층(1a)의 표면에는 게이트 절연막(2)이 형성되어 있다. 그리고, 게이트 절연막(2)의 표면에 주사선(3a)이 형성되어, 그 일부가 게이트 전극을 구성하고 있다. 또한, 게이트 절연막(2) 및 주사선(3a)의 표면에는 제 2 층간 절연막(4)이 형성되어 있다. 그리고, 제 2 층간 절연막(4)의 표면에 데이터선(6a)이 형성되고, 제 2 층간 절연막(4)에 형성된 콘택트 홀(5)을 거쳐서 데이터선(6a)이 고농도 소스 영역(1d)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제 2 층간 절연막(4) 및 데이터선(6a)의 표면에는 제 3 층간 절연막(7)이 형성되어 있다. 그리고, 제 3 층간 절연막(7)의 표면에 화소 전극(9)이 형성되고, 제 2 층간 절연막(4) 및 제 3 층간 절연막(7)에 형성된 콘택트 홀(8)을 거쳐서 화소 전극(9)이 고농도 드레인 영역(1e)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 화소 전극(9)을 피복하도록 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막(16)이 형성되어 있다. 배향막(16)의 표면에는 연마 등이 실시되고, 비선택 전압 인가 시에서의 액정 분자의 배향 방향을 규제할 수 있게 되어 있다.

또, 본 실시예에서는, 반도체층(1a)을 연장해서 마련하여 제 1 축적 용량 전극(1f)이 형성되어 있다. 또한, 게이트 절연막(2)을 연장해서 마련하여 유전체막이 형성되고, 그 표면에 용량선(3b)이 배치되어 제 2 축적 용량 전극이 형성되어 있다. 이들에 의해, 상술한 축적 용량(17)이 구성되어 있다.

또한, TFT 소자(30)의 형성 영역에 대응하는 TFT 어레이 기판(10)의 표면에 제 1 차광막(11a)이 형성되어 있다. 제 1 차광막(11a)은 액정 패널에 입사된 광이 반도체층(1a)의 채널 영역(1a'), 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 침입하는 것을 방지하는 것이다. 또, 제 1 차광막(11a)은 제 1 층간 절연막(12)에 형성된 콘택트 홀(13)을 거쳐서 전단 혹은 후단의 용량선(3b)과 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 제 1 차광막(11a)은 제 3 축적 용량 전극으로서 기능하고, 제 1 층간 절연막(12)을 유전체막으로 하여 제 1 축적 용량 전극(1f)과의 사이에 새로운 축적 용량이 형성되어 있다.

한편, 데이터선(6a), 주사선(3a) 및 TFT 소자(30)의 형성 영역에 대응하는 대향 기판(20)의 표면에는 제 2 차광막(23)이 형성되어 있다. 제 2 차광막(23)은 액정 패널에 입사된 광이 반도체층(1a)의 채널 영역(1a’)이나 저농도 소스 영역(1b), 저농도 드레인 영역(1c)에 침입하는 것을 방지하는 것이다. 또한, 대향 기판(20) 및 제 2 차광막(23)의 표면에는 거의 전면에 걸쳐 ITO 등의 도전체로 이루 어지는 공통 전극(21)이 형성되어 있다. 또한, 공통 전극(21)의 표면에는 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막(22)이 형성되어 있다. 배향막(22)의 표면에는 연마 등이 실시되고, 비선택 전압 인가 시에서의 액정 분자의 배향 방향을 규제할 수 있게 되어 있다.

그리고, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에는 네마틱 액정으로 이루어지는 액정층(50)이 유지되어 있다. 이 네마틱 액정 분자는 정의 유전율 이방성을 나타내는 것으로서, 비선택 전압 인가 시에 수평 배향하고, 선택 전압 인가 시에 수직 배향하게 되어 있다. 또한 네마틱 액정 분자는 정의 굴절율 이방성을 나타내는 것으로서, 그 복굴절과 액정층 두께와의 곱(리타데이션) Δnd는, 예컨대 약 0.40㎛(60℃)로 되어 있다. 또, TFT 어레이 기판(10)의 배향막(16)에 의한 배향 규제 방향과, 대향 기판(20)의 배향막(22)에 의한 배향 규제 방향은, 도 4의 화살표(67, 68)로 도시하는 바와 같이, 약 90° 뒤틀린 상태로 배치되어 있다. 이에 따라, 본 실시예의 액정 패널(60)은 트위스티드 네마틱 모드로 동작하게 되어 있다.

(편광판)

도 4는 실시예 1의 액정 장치의 분해 사시도이다. 본 실시예의 액정 장치(100)는, 상술한 액정 패널(60)과, 액정 패널(60)의 외측에 배치된 광학 보상판(70, 80)과, 광학 보상판(70, 80)의 외측에 배치된 편광판(62, 64)에 의해 구성되어 있다. 각 광학 보상판(70, 80) 및 각 편광판(62, 64)은, 사파이어 유리나 수정 등의 열 전도율이 높은 광 투과성 재료로 구성된 지지 기판(78)(도 5참조)에 장착되고, 액정 패널(60)로부터 이간 배치되어 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이 액정 패널(60)의 광 입사측에는 편광판(62)이 배치되고, 광 출사측에는 편광판(64)이 배치되어 있다. 각 편광판(62, 64)은, 그 흡수축 방향의 직선 편광을 흡수하고, 투과축 방향의 직선 편광을 투과하는 기능을 갖는다. 그리고 각 편광판(62, 64)은, 각각의 흡수축 및 투과축이 직교하도록 배치되어 있다. 또, 광 출사측의 편광판(64)은, 그 흡수축(65) 또는 투과축이 액정 패널(60)의 광 출사측의 기판에서의 배향막의 배향 규제 방향(68)과 대략 일치하도록 배치되어 있다. 또한 광 입사측의 편광판(62)은, 그 흡수축(63) 또는 투과축이 액정 패널(60)의 광 입사측의 기판에서의 배향막의 배향 규제 방향(67)과 대략 일치하도록 배치되어 있다.

그리고, 액정 장치(100)에 대하여 편광판(62)의 하측으로부터 광이 입사되면, 편광판(62)의 투과축과 일치하는 직선 편광만이 편광판(62)을 투과한다. 비선택 전압 인가 시의 액정 패널(60)에서는 액정 분자가 나선형으로 수평 배향되어 있다. 그 때문에, 액정 패널(60)에 입사된 직선 편광은 약 90° 선광되어 액정 패널(60)로부터 출사된다. 이 직선 편광은 편광판(64)의 투과축과 일치하기 때문에 편광판(64)을 투과한다. 따라서, 비선택 전압 인가 시의 액정 패널(60)에서는 백 표시가 행하여진다(표준 백색 모드). 또한, 선택 전압 인가 시의 액정 패널(60)에서는 액정 분자가 수직 배향되어 있다(도 6 참조). 그 때문에, 액정 패널(60)에 입사된 직선 편광은 선광되지 않고 액정 패널(60)로부터 출사된다. 그리고, 이 직선 편광은 편광판(64)의 투과축과 직교하기 때문에, 그 편광판(64)을 투과하지 않는다. 따라서, 선택 전압 인가 시의 액정 패널(60)에서는 흑 표시가 행하여진다.

(광학 보상판)

그리고 본 실시예에서는, 액정 패널(60)에서의 광 입사측 기판의 외측에 제 1 광학 보상판(70)이 배치되고, 광 출사측 기판의 외측에 제 2 광학 보상판(80)이 배치되어 있다.

도 5는 광학 보상판의 측단면도이다. 제 1 광학 보상판(70)은 트리아세틸셀룰로즈(TAC) 등으로 이루어지는 지지체(72) 상에 배향막(도시하지 않음)을 마련하고, 그 배향막 상에 트리페닐렌 유도체 등의 디스코틱 화합물층(74)을 형성한 것이다. 또, 배향막은 폴리비닐알콜(PVA) 등으로 이루어지고, 그 표면에는 연마 등이 실시되어, 액정 분자의 배향 방향을 규제할 수 있게 되어 있다. 한편, 디스코틱 화합물층(74)은 부의 일축성을 나타내는 굴절율 타원체의 광축의 경사 각도가 막 두께 방향으로 연속적으로 변화된 광학적 구조를 갖는 것이다. 이러한 하이브리드 배향 구조는 지지체(72) 상에 액정성 디스코틱 화합물을 도포하여, 일정 온도로 배향·경화시킴으로써 얻을 수 있다. 또 디스코틱 화합물은 지지체(72)측에서 0∼15°의 틸트각을 나타내고, 그 반대측에서 20∼60°의 틸트각을 나타낸다. 또, 디스코틱 액정의 배향 규제 방향(71)을 X축 방향으로 정의한다. 이 X축 방향은 광학 보상판을 법선 방향에서 본 경우의 진상축 방향이다. 이러한 제 1 광학 보상판(70)으로서, 구체적으로는 후지 사진 필름에서 제조된 WV 필름을 채용하는 것이 가 능하다. 또 제 2 광학 보상판에 대해서도 상술한 제 1 광학 보상판(70)과 같이 구성되어 있다.

도 6은 광학 보상의 설명도이다. 액정 패널(60)에 밀봉된 네마틱 액정은 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 것이다. 즉, 광축(66) 방향의 굴절율이 다른 방향의 굴절율보다 크고, 굴절율 타원체에서는 럭비볼형으로 된다. 그리고, 액정 패널(60)의 네마틱 액정에 선택 전압을 인가하면, 액정층의 두께 방향 중앙부에서 단부에 걸쳐서 액정 분자가 수직 배향된다. 여기서, 럭비볼형의 굴절율 타원체는 경사 방향으로부터 관찰하면 타원이 되고, 그 장축과 단축의 차가 복굴절이 된다. 이 경사 방향으로부터 관찰한 경우의 위상차가 흑 표시에서의 광 누설의 원인이 되어, 액정 패널의 콘트라스트비를 저하시켜, 시각 특성을 악화시키게 된다.

이에 대하여, 제 1 광학 보상판(70)을 구성하는 디스코틱 액정은, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 것이다. 즉, 광축(76) 방향의 굴절율이 다른 방향의 굴절율보다 작고, 굴절율 타원체에서는 원반형이 된다. 여기서, 제 1 광학 보상판(70)에서의 원반형의 굴절율 타원체(75)의 광축(76)을 액정 패널(60)에서의 럭비볼형의 굴절율 타원체(65)의 광축(66)과 평행하게 배치하면, 광학적인 정부가 반대로 되어, 굴절율 타원체(65)의 복굴절 효과를 부정할 수 있다. 그래서 도 4에 도시하는 바와 같이, 제 1 광학 보상판(70)에서의 배향막의 배향 규제 방향(71)이 액정 패널(60)에서의 배향막의 배향 규제 방향(67)과 대략 일치하도록, 제 1 광학 보상판(70)을 배치한다. 또한 도 6에 도시하는 바와 같이 제 1 광학 보상판(70)에서의 액정 분자(75)의 광축(76)과 제 1 광학 보상판(70)의 법선이 이루는 각도가 큰 쪽 의 면(즉, 액정 분자(75)가 수직 배향되어 있는 쪽의 면)(70a)이 액정 패널(60)과 대향하도록 제 1 광학 보상판(70)을 배치한다. 이에 따라, 도 6에 화살표로 도시하는 바와 같이, 액정 패널(60)을 구성하는 정의 굴절율 타원체의 광축에 대하여, 제 1 광학 보상판(70)을 구성하는 부의 굴절율 타원체의 광축이 평행하게 배치된다. 그 때문에, 모든 방향에서 관찰한 경우의 위상차를 거의 완전하게 보상하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 흑 표시에서의 광 누설을 방지할 수 있게 되어, 액정 패널의 콘트라스트비가 향상되어 시각 특성을 개선할 수 있다.

그런데, 액정 패널(60)의 네마틱 액정에 선택 전압을 인가하면, 액정층의 중앙 부근의 액정 분자는 수직 배향되지만, 배향막 부근의 액정 분자는 앵커링이 강해 완전히는 수직 배향되지 않는다. 그 때문에, 선택 전압 인가 시에서의 액정 패널(60)은, 법선 방향에서 관찰한 경우에도 약간은 위상차를 갖게 된다. 이 위상차가 흑 표시에서의 광 누설의 원인이 되어, 액정 패널(60)의 법선 방향에서의 콘트라스트비를 저하시키게 된다.

한편, 각 광학 보상판(70, 80)의 디스코틱 액정 분자는, 굴절율 타원체의 광축의 경사 각도가 막 두께 방향으로 연속적으로 변화되는 하이브리드 배향을 취하고 있다. 이 하이브리드 배향에 의해 각 광학 보상판(70, 80)은 그 법선 방향에서 본 경우에 지상축 및 진상축을 구비하고 있다. 즉, 각 광학 보상판(70, 80)에서의 배향막의 배향 규제 방향(X축 방향)(71, 81)이 진상축이 되고, 배향 규제 방향(71, 81)에 직교하는 방향이 지상축이 된다. 이에 따라, 광학 보상판은 법선 방향으로 위상차를 갖게 된다. 그래서, 본원의 발명자는 각 광학 보상판(70, 80)의 법선 방 향의 위상차에 의해 액정 패널(60)의 법선 방향의 위상차를 보상하는 방안을 찾아내었다.

도 7은 광학 보상판의 위상차와 투영 콘트라스트비의 관계를 나타내는 그래프이다. 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차를 변화시켜, 투사형 표시 장치에 의한 투영 화상의 콘트라스트비를 계산했다. 도 7에서는, 각 광학 보상판의 두께를 변화시킴으로써, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차(리타데이션)를 5∼80㎚까지 변화시켰다. 또, 액정 패널에 조사되는 광은, 통상의 투사형 표시 장치에 사용되는 광원으로부터의 광과 동등하며, 액정 패널의 법선 방향으로 최대 강도를 갖고, 극각 12°에서 강도가 1/10로 감소될 정도의 넓이를 갖고 있다.

또, 제 1 광학 보상판 및 제 2 광학 보상판의 진상축 방향을 직교시킨 경우에는, 각각의 법선 방향의 위상차가 서로 부정되어 버리기 때문에, 광학 보상판 전체로서 법선 방향의 위상차가 0이 되어, 액정 패널의 법선 방향의 위상차를 보상할 수가 없게 된다.

그래서, 여러 가지 위상차로 설정된 제 1 광학 보상판 및 제 2 광학 보상판에 대하여 각각의 진상축 방향을 직교 이외의 각도로 교차시킴으로써, 광학 보상판 전체로서 법선 방향의 위상차가 발생하도록 했다. 구체적으로는, 도 4에 도시하는 바와 같이 광 입사측 편광판(62)의 흡수축 각도를 0°로 한 경우에, 제 1 광학 보상판(70)의 진상축 방향(배향 규제 방향)(71)을 0°, 액정 패널(60)에서의 광 입사측 기판의 배향 규제 방향(67)을 0°, 광 출사측 기판의 배향 규제 방향(68)을 90°, 광 출사측 편광판(64)의 흡수축 각도를 90°로 설정함과 동시에, 제 2 광학 보 상판(80)의 진상축 방향(배향 규제 방향)(81)을 91°∼110°의 범위 내에서 변화시켰다. 또, 제 2 광학 보상판(80)의 진상축 방향(81)을 액정 패널(60)에서의 광 출사측 기판의 배향 규제 방향(68)과 다르게 한 경우에는, 액정 패널(60)을 경사 방향으로부터 관찰한 경우의 위상차의 보상이 불완전해질 가능성이 있다. 그래서, 투사형 표시 장치에 의한 투영 화상의 콘트라스트비가 최대가 되는 각도에, 제 2 광학 보상판(80)의 진상축 방향(81)을 배치한다. 이에 따라, 액정 패널에서의 법선 방향의 위상차의 보상과, 법선 방향부터의 극각이 작은 범위에서의 위상차의 보상의 밸런스를 이룰 수 있게 된다.

도 7에 도시하는 바와 같이 광학 보상판이 없는 경우(즉, 광학 보상판의 법선 방향의 위상차가 0인 경우)에는 투영 콘트라스트비가 480으로 되어 있다. 또한, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차가 40㎚인 종래의 광학 보상판을 사용한 경우에는 투영 콘트라스트비가 930으로 되어 있다. 이에 대하여, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차를 10∼30㎚으로 한 경우에는 투영 콘트라스트비가 1200을 초과하고 있다. 특히, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차를 20㎚으로 한 경우에는 투영 콘트라스트비가 1500을 상회하고 있다. 또, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차가 10㎚, 20㎚, 30㎚ 및 40㎚인 경우에 있어서, 투영 콘트라스트비를 최적화할 수 있는 제 2 광학 보상판의 진상축 방향의 각도는, 각각 103.5°, 97.2°, 95.6° 및 95.5°였다.

도 8은 액정 장치의 등콘트라스트비 곡선이며, 도 8(a)는 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차가 20㎚인 경우이고, 도 8(b)는 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차가 40㎚인 경우이다. 또, 각 도면의 횡축 및 종축은 액정 패널의 법선 방향을 중심으로한 극각이며, 콘트라스트비는 상용대수로 표시되어 있다. 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차가 20㎚인 경우와 40㎚인 경우를 비교하면, 40㎚인 경우 쪽이 넓은 시각(예컨대, 콘트라스트비가 10²를 초과하는 영역이 넓음)이지만, 극각 12°의 범위에서는 20㎚인 경우 쪽이 고콘트라스트비로 되어 있는 것을 알 수 있다. 또 상술한 바와 같이, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도는 최대이더라도 극각 12°정도이며, 그 입사광에 의해 투영 화상이 구성된다. 따라서, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차가 20㎚인 액정 패널을 이용하여 구성한 투사형 표시 장치의 투영 콘트라스트비 1560은 위상차가 40㎚의 액정 패널을 이용하여 구성한 투사형 표시 장치의 투영 콘트라스트비 930보다 높아진다.

본 실시예에서는, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차를 10㎚ 이상 30㎚ 이하로 하는 구성으로 했다. 이 구성에 의하면, 액정 패널의 법선 방향 및 극각이 작은 범위에서의 위상차를 각 광학 보상판에 의해 보상할 수 있다. 이에 따라, 흑 표시에서의 광 누설을 방지할 수 있게 되어, 액정 패널의 법선 방향 및 극각이 작은 범위에서의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다. 또, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도는 최대이더라도 극각 12°정도이며, 그 입사광에 의해 투영 화상이 구성되게 된다. 따라서, 본 실시예의 액정 장치을 이용하여 투사형 표시 장치를 구성함으로써, 투영 화상의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.

(실시예 2)

다음에, 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 장치에 관하여 도 9 내지 도 11을 이용하여 설명한다. 도 4에 나타내는 실시예 1에 따른 액정 장치에서는, 액정 패널(60)의 양측에 제 1 광학 보상판(70) 및 제 2 광학 보상판(80)을 배치했다. 이에 대하여, 도 9에 나타내는 실시예 2에서는, 액정 패널(60)의 광 출사측에만 제 1 광학 보상판(70) 및 제 2 광학 보상판(80)을 배치하고 있는 점에서 다르다. 또, 실시예 1과 동일한 구성이 되는 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 9는 실시예 2의 액정 장치의 분해 사시도이다. 본 실시예에서는, 액정 패널(60)에서의 광 출사측 기판의 외측에 제 2 광학 보상판(80)이 배치되고, 그 제 2 광학 보상판(80)의 외측에 제 1 광학 보상판(70)이 배치되어 있다. 제 2 광학 보상판(80)에서의 배향막의 배향 규제 방향(81)은 액정 패널(60)의 광 출사측 기판에서의 배향막의 배향 규제 방향(68)과 대략 일치하도록 배치되어 있다. 이에 대하여, 제 1 광학 보상판(70)에서의 배향 규제 방향(71)은 투사형 표시 장치에 의한 투영 화상의 콘트라스트비가 최대가 되는 각도로 최적화되어 있다. 구체적으로는, 광 입사측 편광판(62)의 흡수축 각도를 0°로 한 경우에, 액정 패널(60)에서의 광 입사측 기판의 배향 규제 방향(67)을 0°, 광 출사측 기판의 배향 규제 방향(68)을 90°, 제 2 광학 보상판(80)의 진상축 방향(배향 규제 방향)(71)을 90°, 광 출사측 편광판(64)의 흡수축 각도를 90°로 설정함과 동시에, 제 1 광학 보상판(70)의 진상축 방향(배향 규제 방향)(71)을 -20°∼-1°의 범위 내에서 변화시켰다. 그리고, 투사형 표시 장치에 의한 투영 화상의 콘트라스트비가 최대가 되는 각도에 제 1 광학 보상판(70)의 진상축 방향(71)을 배치했다.

도 10은 적층 배치한 광학 보상판의 측단면도이다. 본 실시예에서는, 지지 기판(78)의 표면에 제 1 광학 보상판(70)이 장착되고, 또한 제 1 광학 보상판(70)의 표면에 제 2 광학 보상판(80)이 배치되어 있다. 이와 같이, 제 1 광학 보상판(70) 및 제 2 광학 보상판(80)은 1개의 지지 기판(78)에 장착된 상태로 액정 장치에 배치되어 있다.

도 11은 광학 보상의 설명도이다. 제 2 광학 보상판(80)은 액정 분자(85)의 광축(86)과 제 2 광학 보상판(80)의 법선이 이루는 각도가 큰 쪽의 면(80a)을 액정 패널(60)에 대향시켜 배치되어 있다. 또한, 제 1 광학 보상판(70)은, 액정 분자(75)의 광축(76)과 제 1 광학 보상판(70)의 법선이 이루는 각도가 작은 쪽의 면(70b)을 제 2 광학 보상판(80)에 대향시켜 배치되어 있다.

이상으로부터, 도 4에 나타내는 실시예 1에서는 액정 패널(60)의 광 입사측에 배치되어 있던 제 1 광학 보상판(70)이, 도 11에 나타내는 실시예 2에서는 제 2 광학 보상판(80)의 광 출사측에 평행 이동한 상태로 되어있다. 따라서, 도 11에 화살표로 도시하는 바와 같이, 액정 패널(60)을 구성하는 굴절율 타원체의 광축에 대하여, 제 1 광학 보상판(70) 및 제 2 광학 보상판(80)을 구성하는 굴절율 타원체의 광축이 평행하게 배치된다.

그리고, 각 광학 보상판(70, 80)의 두께를 변화시킴으로써, 각 광학 보상판(70, 80)의 법선 방향의 위상차(리타데이션)를 5∼80㎚까지 변화시켰다. 그 결과, 각 광학 보상판(70, 80)의 법선 방향의 위상차와 투영 콘트라스트비의 관계는, 도 7에 나타내는 실시예 1과 동일한 경향을 나타내었다. 즉, 광학 보상판이 없는 경우의 투영 콘트라스트비는 480, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차가 40㎚인 경우의 투영 콘트라스트비는 1010이었다. 이에 대하여, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차를 10∼30㎚로 한 경우에는 투영 콘트라스트비가 1200을 초과하고, 특히 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차를 20㎚로 한 경우에는 투영 콘트라스트비가 1600에 달하고 있었다. 또, 각 광학 보상판의 법선 방향의 위상차가 10㎚, 20㎚, 30㎚ 및 40㎚인 경우에 있어서, 투영 콘트라스트비를 최적화할 수 있는 제 1 광학 보상판(70)의 진상축 방향의 각도는, 각각 -23°, -10.4°, -8° 및 -7°였다.

이와 같이, 실시예 2에서도 실시예 1과 같이, 액정 패널의 법선 방향 및 극각이 작은 범위에서의 위상차를 각 광학 보상판에 의해 보상할 수 있다. 이에 따라, 흑 표시에서의 광 누설을 방지할 수 있게 되어, 액정 패널의 법선 방향 및 극각이 작은 범위에서의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다. 그리고, 본 실시예의 액정 장치를 이용하여 투사형 표시 장치를 구성함으로써, 투영 화상의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.

그리고 실시예 2에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이 제 1 광학 보상판(70) 및 제 2 광학 보상판(80)을 1개의 지지 기판(78)에 장착한 상태로 액정 장치에 배치하기 때문에, 지지 기판(78)의 사용 개수를 삭감할 수 있다. 지지 기판(78)은, 사파이어나 무알칼리 유리 등의 열 전도율이 큰 투광성 재료로 구성되어 있지만, 사파이어는 위상차가 크고, 또한 무알칼리 유리도 열에 의해 위상차를 발생한다. 그러나, 실시예 2에서는, 지지 기판(78)의 사용 개수를 삭감할 수 있기 때문에, 지 지 기판(78)의 위상차에 의한 영향을 저감할 수 있게 된다. 상술한 투영 콘트라스트비가 전체적으로 실시예 1보다 높아지고 있는 것은, 지지 기판(78)의 위상차에 의한 영향이 저감된 효과가 기여하고 있는 것으로 생각된다. 이에 따라, 흑 표시에서의 광 누설이 감소하여, 액정 장치의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다. 또한, 지지 기판(78)에 의한 광의 감쇠를 저감하는 것도 가능하게 되어, 출사광의 밝기를 확보할 수 있다. 또한, 공간 절약화가 가능하게 되어, 액정 장치의 제조 비용을 저감하는 것도 가능하게 된다.

또한 실시예 2에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이 제 1 광학 보상판(70) 및 제 2 광학 보상판(80)을 액정 패널(60)의 광 출사측에만 배치하기 때문에, 제 1 광학 보상판(70) 및 제 2 광학 보상판(80)이 광원(도시하지 않음)으로부터 이간 배치되고, 또한 액정 패널에 의해 광량이 감쇠되기 때문에 열 영향을 받기 어렵게 된다. 따라서, 실시예 1과 비교해서 제 1 광학 보상판(70) 및 제 2 광학 보상판(80)의 열 열화를 억제할 수 있다.

(투사형 표시 장치)

다음에, 본 발명의 전자 기기의 구체예인 투사형 표시 장치에 관하여 도 12를 이용하여 설명한다. 도 12는 투사형 표시 장치의 요부를 나타내는 개략 구성도이다. 이 투사형 표시 장치는, 상술한 각 실시예에 따른 액정 장치를 광 변조 수단으로서 구비한 것이다.

도 12에 있어서, 810은 광원, 813, 814는 다이클로익 미러, 815, 816, 817은 반사 미러, 818은 입사 렌즈, 819는 릴레이 렌즈, 820은 출사 렌즈, 822, 823, 824는 본 발명의 액정 장치로 이루어지는 광 변조 수단, 825는 크로스 다이클로익 프리즘, 826은 투사 렌즈이다. 광원(810)은, 금속 할로겐 등의 램프(811)와 램프의 빛을 반사하는 리플렉터(812)로 이루어진다.

다이클로익 미러(813)는, 광원(810)부터의 백색광에 포함되는 적색광을 투과시킴과 동시에, 청색광과 녹색광을 반사한다. 투과한 적색광은 반사 미러(817)에서 반사되어, 적색광용 광 변조 수단(822)에 입사된다. 또한, 다이클로익 미러(813)에서 반사된 녹색광은, 다이클로익 미러(814)에 의해 반사되어, 녹색광용 광 변조 수단(823)에 입사된다. 또한, 다이클로익 미러(813)에서 반사된 청색광은 다이클로익 미러(814)를 투과한다. 청색광에 대해서는, 긴 광로에 의한 광 손실을 막기 위해서, 입사 렌즈(818), 릴레이 렌즈(819) 및 출사 렌즈(820)를 포함하는 릴레이 렌즈계로 이루어지는 도광 수단(821)이 마련되어 있다. 이 도광 수단(821)을 거쳐서, 청색광이 청색광용 광 변조 수단(824)에 입사된다.

각 광 변조 수단에 의해 변조된 3개의 색광은 크로스 다이클로익 프리즘(825)에 입사된다. 이 크로스 다이클로익 프리즘(825)은 4개의 직각 프리즘을 접합한 것으로서, 그 계면에는 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 X자 형상으로 형성되어 있다. 이들 유전체 다층막에 의해 3개의 색광이 합성되어 컬러 화상을 나타내는 광이 형성된다. 합성된 광은 투사 광학계인 투사 렌즈(826)에 의해 스크린(827)상에 투영되어, 화상이 확대되어 표시된다.

또, 광원(810)에서의 램프(811)로부터의 광은, 리플렉터(812)에 의해 대략 평행광으로 변환되기 때문에, 광 변조 수단(822, 823, 824)에 대한 광원광의 입사 각도는 최대로도 12°정도이다. 그리고, 그 입사광에 의해 투영 화상이 구성되게 된다.

여기서, 광 변조 수단(822, 823, 824)으로서, 상술한 각 실시예에 따른 액정 장치를 사용하면, 법선 방향 및 극각의 작은 범위에서 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다. 따라서, 스크린(827) 상에 투영된 화상의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 전자 기기의 다른 구체예로서, 휴대 전화를 들 수 있다. 이 휴대 전화는, 상술한 각 실시예 또는 그 변형예에 따른 액정 장치를 표시부에 구비한 것이다. 또한, 그 밖의 전자 기기로서는, 예를 들면 IC 카드, 비디오 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 헤드 마운트 디스플레이, 또한 표시 기능 부가 팩시밀리 장치, 디지털 카메라의 파인더, 휴대형 TV, DSP 장치, PDA, 전자 수첩, 전광 게시반, 선전 공고용 디스플레이 등을 들 수 있다.

또, 본 발명의 기술적 범위는, 상술한 실시예로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않은 범위에서, 상술한 실시예에 여러 가지 변경을 가한 것을 포함한다. 예를 들면, 실시예로서는 스위칭 소자로서 TFT를 구비한 액정 장치를 예로 하여 설명했지만, 스위칭 소자로서 박막 다이오드(Thin Film Diode) 등의 2 단자형 소자를 채용하더라도 좋다. 또한, 실시예로서는 투과형 액정 장치를 예로 하여 설명했지만, 본 발명의 액정 장치를 반사형이나 반투과형의 액정 장치에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 전자 기기로서 3판식의 투사형 표시 장치를 예로 하여 설명했지만, 본 발명의 액정 장치를 단판식의 투사형 표시 장치나 직시형 표시 장치에 적용하는 것도 가능하다.

상술한 본 발명에 의하면, 투사형 표시 장치의 광 변조 수단에 대한 광원광의 입사 각도의 범위 내에서 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있는 액정 장치 및 투사형 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims

한 쌍의 기판 사이에 액정층이 유지된 액정 패널을 구비하고, 상기 액정 패널이 트위스티드 네마틱 모드(twisted nematic mode)로 동작하는 액정 장치로서,

상기 액정 패널에서의 적어도 한쪽 기판의 바깥쪽에 부(負)의 굴절율 이방성을 나타내는 액정 분자를 하이브리드 배향시켜 이루어지는 광학 보상판이 배치되고,

상기 광학 보상판의 두께를 변화시켜 상기 광학 보상판의 법선 방향으로부터 보았을 때의 위상차가 10㎚ 이상 30㎚ 이하로 설정되어 있고,

상기 광학 보상판의 법선 방향에서의 위상차가 10㎚ 이상 30㎚ 이하의 범위에서 투영 콘트라스트비가 최대로 설정되어 있는

것을 특징으로 하는 액정 장치.
한 쌍의 기판 사이에 액정층이 유지된 트위스티드 네마틱 모드의 액정 패널과, 상기 액정 패널에 광을 조사하는 광원과, 상기 액정 패널의 상기 광원 쪽의 상기 기판의 바깥쪽에 배치된 부의 굴절율 이방성을 나타내는 액정 분자를 하이브리드 배향시켜 이루어지는 제 1 광학 보상판과, 상기 액정 패널의 상기 광원 쪽과는 반대쪽의 상기 기판의 바깥쪽에 배치된 부의 굴절율 이방성을 나타내는 액정 분자를 하이브리드 배향시켜 이루어지는 제 2 광학 보상판을 구비하는 액정 장치로서,

상기 제 1 광학 보상판은 상기 액정 분자의 광축과 상기 제 1 광학 보상판의 법선이 이루는 각도가 작은 쪽의 면이 상기 광원 쪽에 배치되고, 상기 제 2 광학 보상판은, 상기 액정 분자의 광축과 상기 제 2 광학 보상판의 법선이 이루는 각도가 큰 쪽의 면이 상기 광원 쪽에 배치되어 있으며,

상기 제 1 광학 보상판 및 상기 제 2 광학 보상판은 법선 방향으로부터 보았을 때의 위상차가 모두 10㎚ 이상 30㎚ 이하로 설정되어 있고, 각각의 법선 방향으로부터 본 경우의 진상축이 직각이 아닌 각도로 교차하도록 배치되어 있는

것을 특징으로 하는 액정 장치.
한 쌍의 기판 사이에 액정층이 유지된 트위스티드 네마틱 모드의 액정 패널과, 상기 액정 패널에 광을 조사하는 광원과, 상기 액정 패널의 상기 광원 쪽의 상기 기판의 바깥쪽에 배치된 부의 굴절율 이방성을 나타내는 액정 분자를 하이브리드 배향시켜 이루어지는 제 1 광학 보상판과, 상기 제 1 광학 보상판의 바깥쪽에 배치된 부의 굴절율 이방성을 나타내는 액정 분자를 하이브리드 배향시켜 이루어지는 제 2 광학 보상판을 구비하는 액정 장치로서,

상기 제 1 광학 보상판은, 상기 액정 분자의 광축과 상기 제 1 광학 보상판의 법선이 이루는 각도가 작은 쪽의 면이 상기 광원 쪽에 배치되고, 상기 제 2 광학 보상판은 상기 액정 분자의 광축과 상기 제 2 광학 보상판의 법선이 이루는 각도가 큰 쪽의 면이 상기 광원 쪽에 배치되며, 또한 상기 액정 분자의 광축과 상기 제 2 광학 보상판의 법선 방향이 이루는 각도가 작은 쪽의 면이 상기 제 1 광학 보상판에 대향하여 배치되어 있고,

상기 제 1 광학 보상판 및 상기 제 2 광학 보상판은, 법선 방향으로부터 보았을 때의 위상차가 모두 10㎚ 이상 30㎚ 이하로 설정되어 있고, 각각의 법선 방향으로부터 본 경우의 진상축이 직각이 아닌 각도로 교차하도록 배치되어 있는

것을 특징으로 하는 액정 장치.
한 쌍의 기판 사이에 액정층이 유지된 트위스티드 네마틱 모드의 액정 패널과, 상기 액정 패널에 광을 조사하는 광원과, 상기 액정 패널의 상기 광원 쪽과는 반대 쪽의 상기 기판의 바깥쪽에 배치된 부의 굴절율 이방성을 나타내는 액정 분자를 하이브리드 배향시켜 이루어지는 제 2 광학 보상판과, 상기 제 2 광학 보상판의 바깥 쪽에 배치된 부의 굴절율 이방성을 나타내는 액정 분자를 하이브리드 배향시켜 이루어지는 제 1 광학 보상판을 구비하는 액정 장치로서,

상기 제 2 광학 보상판은 상기 액정 분자의 광축과 상기 제 2 광학 보상판의 법선이 이루는 각도가 큰 쪽의 면이 상기 광원 쪽에 배치되고, 상기 제 1 광학 보상판은 상기 액정 분자의 광축과 상기 제 1 광학 보상판의 법선이 이루는 각도가 작은 쪽의 면이 상기 광원 쪽에 배치되며, 또한 상기 면이 상기 제 2 광학 보상판과 대향하여 배치되어 있으며,

상기 제 1 광학 보상판 및 상기 제 2 광학 보상판은 법선 방향으로부터 보았을 때의 위상차가 모두 10㎚ 이상 30㎚ 이하로 설정되어 있고, 각각의 법선 방향으로부터 본 경우의 진상축이 직각이 아닌 각도로 교차하도록 배치되어 있는

것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 광학 보상판 또는 상기 제 2 광학 보상판 중 어느 한쪽의 광학 보상판의 상기 진상축은, 그 광학 보상판에 대응하는 상기 기판의 배향 규제 방향과 평행하게 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 광학 보상판의 상기 진상축과 상기 제 2 광학 보상판의 상기 진상축의 교차 각도는, 91° 이상 110° 이하의 범위 내에서, 상기 액정 장치의 투영 콘트라스트비가 최대로 되는 각도인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 액정 장치를 광변조 수단으로서 구비한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.