KR100968001B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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데쯔야 고지마
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유꼬 기즈
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유끼오 기자끼
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Abstract

제1 절연 기판(100)과, 제1 절연 기판(100) 상에 배치되는 제1 전극(130)과, 제1 절연 기판(100)과 제1 전극(130) 사이에 제1 전극(139)에 대해 절연 기초층을 개재하여 배치되는 제2 전극(108)을 포함하는 제1 기판(10)과, 제2 절연 기판(200)과, 제2 절연 기판(200) 상에 배치되는 제3 전극(230)을 포함하는 제2 기판(20)과, 제1 전극(130)과 제3 전극(230) 사이에 협지되며, 초기화 처리에서 제1 상태로부터 제2 상태로 상 전이되는 액정층(30)과, 초기화 처리에서 제1 전극(130)과 제2 전극(230)에 제1 전압을 공급함과 함께 제3 전극(230)에 제1 전압과 상이한 제2 전압을 공급하는 전압 공급부를 구비하고, 제1 전극(130)은, 각 전극(130, 230)에 공급되는 각 전압에 기초하여 액정층(30)에 전이 핵을 형성하는 전이 핵 형성부(131)를 구비하는 액정 표시 장치이다.
제1 절연 기판, 제2 절연 기판, 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극, 액정층

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 출원은 2007년 9월 26일자로 출원된 일본 특허 출원 제2007-250209호에 기초한 것으로, 그 우선권을 주장하며 상기 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조 인용된다.
본 발명은, 액정 표시 장치에 관한 것이다.
OCB(optically compensated bend) 모드의 액정 표시 장치에서는 액정 재료에 밴드 배향을 형성시키고, 각 배향막 근방에서 액정 분자의 틸트각을 변화시킴으로써 액정층의 리터데이션을 변화시킨다. OCB 모드는 우수한 응답 속도 및 시야각 특성을 실현할 수 있는 표시 모드의 하나이며, 최근 주목을 받고 있다.
OCB 모드의 액정 표시 장치에서는, 상기한 바와 같이 액정 재료에 밴드 배향을 형성시키는 것이 필요하다. 그러나, 전원 투입 전의 초기 상태에서, 액정 재료는 스프레이 배향을 형성하고 있다. 이것은, 액정 재료에는, 원래 스프레이 배향이 밴드 배향과 비교하여 보다 안정되기 때문이다. 따라서，OCB 모드의 액정 표시 장치를 기동할 때에는, 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로 전이시키기 위한 처리가 필요로 된다.
이 전이 발현에는, 액정층에 밴드 배향과 스프레이 배향의 상태 에너지차 이상의 에너지를 제공할 필요가 있다. 예를 들면, 액정 재료를 전이시키는 방법으로서, 액정 셀에의 전압 인가에 의해 정전 에너지를 제공하는 방법이 제안되어 있다. 이 경우, 밴드 배향과 스프레이 배향의 상태 에너지차 상당의 전압 인가에서는 전이 진행이 느리기 때문에, 실제로는 매우 높은 전압 인가가 필요하였다. 또한，이 전이 과정은 기판 표면의 형상이나 전계 분포의 영향을 받기 쉽기 때문에, 액정층 내에 미전이 영역이 남는 경우가 있었다.
종래, 이 문제를 해결하기 위해, 인접하는 화소의 주위에 화소 안에 넣을 수 있는 상자 형상의 굴곡 패턴(이하, 전이 핵 패턴이라고 부름)을 설치하고, 해당 전극간에 전위차를 부여함과 동시에 대향 전극간에도 전위차를 부여하여, 액정 셀의 두께 방향 및 면 내 방향으로 강한 액정 배열 왜곡을 발생시켜, 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로 고속으로 전이시키는 기술이 제안되어 있다(일본 공개 특허 제2003-280036호 공보 참조).
또한, 전이 핵 패턴을, 화소 전극과, 이에 근접하여 인접 화소 전극과 스위칭 소자를 통하여 접속하는 근접 전극으로 구성하고, 해당 전극간에 화상 신호 진폭 상당의 전위차를 부여함과 동시에 대향 전극간에도 전위차를 부여하여, 액정 셀의 두께 방향 및 면 내 방향으로 강한 액정 배열 왜곡을 발생시켜, 화소 전극과 주위 배선 사이의 용량 커플링에 의한 전위 변동을 억제하면서, 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로 고속으로 전이시키는 기술도 제안되어 있다(일본 공개 특허 제2003-280036호 공보 참조). 이들 기술에서는, 전이 핵 패턴은 화소 전극을 주변 배선 전극의 바로 위에 위치하도록 배치함으로써 설치되어 있고, 개구율 및 콘트라스트를 높게 유지할 수 있도록 하고 있다.
상기, 일본 공개 특허 제2003-280036호 공보에서는, 전이 핵 패턴에서, 인접하는 화소 전극끼리, 혹은 화소 전극과 인접 화소 전위를 인가할 수 있는 근접 전극을 근접시키고, 또한 서로 역극성의 신호 전위를 인가함으로써, 횡전계 강도를 강화하고 있다.
그러나, 화소 형성면 내에서 전극끼리를 근접시키는 경우에는, 패터닝 한계의 제약을 고려할 필요가 있다. 예를 들면, 투명 전극 재료로서 이용되는 ITO의 경우, 전극과 전극간에는 적어도 수㎛ 정도의 거리가 발생한다. 즉, 패터닝 한계의 제약에 의해, 전극끼리를 소정의 거리보다도 근접시키는 것이 어려워, 화소 형성면 내에서 원하는 횡전계 강도를 얻을 수 없는 경우가 있었다.
또한, 고속의 전이를 실현하기 위해서는, 대향 전극, 개개의 화소 전극, 또한 근접 전극에, 각각 서로 다른 전위를 소정의 타이밍에서 설정할 필요가 있어, 복잡한 구동 제어 회로가 필요하였다. 즉, 전이 핵 패턴에 근접 전극을 이용하는 화소 구성의 경우에는, 1화소당 2개의 스위칭 소자가 필요하여, 소자 구조 및 구동 회로 구성을 간이하게 하는 것이 어려웠다.
또한, 인접 화소간, 또는 화소와 근접 전극간에 부여할 수 있는 전위차는 화소 신호 진폭 상당(통상 10V나, 그 이하)이다. 이 경우, 액정 셀의 면 내 방향의 전계 강도가 부족하여, 전이 동작이 불안정하게 되는 경우가 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 간이한 구성으로 액정 재료를 전이시킴과 함께, 개구율 및 콘트라스트가 높은 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 표시 화면의 전체에 걸쳐, 초기 전이의 문제점이 없는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 양태에 의한 액정 표시 장치는, 제1 절연 기판과, 상기 제1 절연 기판 상에 배치되는 제1 전극과, 상기 제1 절연 기판과 상기 제1 전극간에 상기 제1 전극에 대해 절연 기초층을 개재하여 배치되는 제2 전극을 포함하는 제1 기판과, 제2 절연 기판과, 상기 제2 절연 기판 상에 배치되는 제3 전극을 포함하는 제2 기판과, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극간에 협지되며, 초기화 처리에서 제1 상태로부터 제2 상태로 상 전이되는 액정층과, 초기화 처리에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 제1 전압을 공급함과 함께 상기 제3 전극에 상기 제1 전압과 상이한 제2 전압을 공급하는 전압 공급부를 구비하고, 상기 제1 전극은, 각 전극에 공급되는 각 전압에 기초하여 상기 액정층에 전이 핵을 형성하는 전이 핵 형성부를 구비한다.
본 발명의 부가적인 목적 및 장점은 다음의 상세한 설명에서 기술되며, 이 상세한 설명으로부터 어느 정도 명확해질 것이거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 이해될 것이다. 본 발명의 목적들 및 장점들은 특히 이하에 기재한 수단들과 그 조합에 의해 실현되어, 얻어질 것이다.
본 명세서에 첨부되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면을, 본 발명에 실시예를 기술하며, 상술한 일반적인 설명과 후술하는 설명은 모두 본 발명의 원리를 설명한다.
본 발명에 따르면, 간이한 구성으로 액정 재료를 전이시킴과 함께, 개구율 및 콘트라스트가 높은 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 표시 화면의 전체에 걸쳐, 초기 전이의 문제점이 없는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 대해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에서, 마찬가지 또는 유사한 기능을 발휘하는 구성에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 양태에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 추한 단면도이다. 도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다. 또한, 도 1에서는, 후술하는 컬러 필터를 생략하고 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는, OCB 모드의 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치로서, 액정 표시 패널(1)과, 이것과 대향하도록 배치된 백라이트(도시하지 않음)를 갖고 있다.
액정 표시 패널(1)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 어레이 기판인 배면 기판(10)과, 대향 기판인 전면 기판(20)을 포함하고 있다. 배면 기판(10)과 전면 기판(20) 사이에는, 틀 형상의 접착제층(도시하지 않음)이 개재되어 있다. 배면 기판(10)과 전면 기판(20)과 접착제층으로 둘러싸여진 공간은 액정 재료를 포함하는 액정층(30)으로 채워져 있다. 배면 기판(10) 및 전면 기판(20)의 각 외면 상에는, 광학 보상 필름(40) 및 편광판(50)이 순차적으로 배치되어 있다.
배면 기판(10)은, 예를 들면 글래스 기판 등의 투명 절연 기판(100)을 포함하고 있다. 투명 절연 기판(100) 상에는, 예를 들면 SiNx층, SiO2층 중 어느 하나, 또는 SiNx층 및 SiO2층 등의 언더코트층(101)이 형성되어 있다.
언더코트층(101) 상에는 채널 및 소스ㆍ드레인이 형성된 폴리실리콘층 등의 반도체층(102)이 배치되어 있다. 반도체층(102) 및 언더코트층(101)은 게이트 절연막(103)으로 피복되어 있다. 게이트 절연막(103)은, 예를 들면 TEOS(tetra ethoxy ortho silane)를 이용하여 형성할 수 있다.
게이트 절연막(103) 상에는, 도 1 및 도 3에 도시한 주사선(104), 도 1 및 도 2에 도시한 게이트 전극(105), 도 1 및 도 3에 도시한 보조 용량 배선(106)이 동층에 배치되어 있다. 주사선(104)은, 각각 제1 방향으로 연장됨과 함께, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되어 있다.
도 1에서는, 주사선(104)은, 각각 횡 방향 또는 행 방향인 X 방향으로 연장됨과 함께, 종 방향 또는 열 방향인 Y 방향으로 배열되어 있다. 주사선(104)의 재 료로서는 금속 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 주사선(104)의 재료로서는, MoW를 사용할 수 있다.
게이트 전극(105)은, 도 1에 도시한 바와 같이 주사선(104)의 일부로서 설치되어 있다. 또한, 게이트 전극(105)은, 도 2에 도시한 바와 같이 게이트 절연막(103)을 개재하여, 반도체층(102) 내에 형성된 채널과 마주 보고 있다. 게이트 전극(105)과 게이트 절연막(103)과 반도체층(102)은, 주사선(104)과 후술하는 신호선(108)의 교차부 근방에 배치된 스위칭 소자로서, 박막 트랜지스터(110)를 구성하고 있다.
또한, 여기서는 스위칭 소자(110)로서 박막 트랜지스터를 예시하고 있지만, 다이오드나 MIM(Metal-Insulator-Metal) 소자 등의 다른 소자를 스위칭 소자로서 사용하여도 된다.
보조 용량 배선(106)은 X 방향으로 연장됨과 함께, 이 X 방향과 교차하는 Y 방향으로 배열되어 있다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 주사선(104)마다 1개의 보조 용량 배선(106)을 배치하고 있다. 보조 용량 배선(106)은, 예를 들면 주사선(104)과 동일 공정에서 형성할 수 있다.
게이트 절연막(103), 주사선(104), 게이트 전극(105) 및 보조 용량 배선(106)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(107)으로 피복되어 있다. 층간 절연막(107)에는, 예를 들면 SiO2, SiNx 중 어느 하나, 또는 SiO2 및 SiNx 등을 사용할 수 있다.
층간 절연막(107) 상에는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 신호선(108)과 드레인 전극(109)이 배치되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 신호선(108)은, 각각 Y 방향으로 연장됨과 함께 X 방향으로 배열되어 있다. 신호선(108)의 재료로서는 금속 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 신호선(108)에는 Mo층과 Al-Nd층과 Mo층의 3층 구조를 채용할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 신호선(108)은 층간 절연막(107)에 형성한 컨택트홀에 의해, 박막 트랜지스터(110)의 소스 전극에 접속되어 있다. 혹은, 신호선(108)은 소스 전극과 일체로 형성되어 있다.
드레인 전극(109)의 일단은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 층간 절연막(107)에 형성한 컨택트홀에 의해, 박막 트랜지스터(110)의 반도체층(102)에 접속되어 있다. 드레인 전극(109)의 타단은, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 층간 절연막(107)을 개재하여, 보조 용량 배선(106)과 대향하고 있다. 즉, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는 드레인 전극(109)과 보조 용량 배선(106)과 층간 절연막(107)은, 캐패시터를 구성하고 있다. 또한, 드레인 전극(109)에는, 예를 들면 신호선(108)과 동일한 재료를 사용할 수 있다.
층간 절연막(107), 신호선(108) 및 드레인 전극(109)은, 절연 기초층으로 피복되어 있다. 이 절연 기초층은, 상 전이를 신속하게 실현 가능하도록 표면 평활화의 기능을 구비하고 있다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 일례로서 절연 기초층을, 패시베이션막(111)과 컬러 필터(120)로 구성하고 있다. 또한, 절연 기초층은 패시베이션막(111)을 생략하고 컬러 필터(120)만으로 구성하여도 된다. 또한, 컬러 필터(120)를 투명 수지로 치환하는 것도 가능하다.
패시베이션막(111)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(107), 신호선(108) 및 드레인 전극(109)을 피복하고 있다. 패시베이션막(111)에는, 예를 들면 SiNx를 사용할 수 있다.
컬러 필터(120)는 흡수 스펙트럼이 서로 다른 복수의 착색층, 예를 들면 녹색 착색층 G, 청색 착색층 B, 적색 착색층 R을 갖고 있다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 이들 착색층 G, B, R은, 도 3에 도시한 바와 같이 Y 방향으로 연장된 대략 사각 형상임과 함께, 도 2에 도시한 바와 같이 X 방향으로 배열되어 스트라이프 패턴을 형성하고 있다.
이들 착색층 G, B, R은, 도 2에 도시한 바와 같이, 이들 사이의 경계가 신호선(108) 상에 위치하도록 배치되어 있다. 착색층 G, B, R에는, 예를 들면 투명 수지, 염료 및 안료의 혼합물, 또는 투명 수지와 염료 혹은 안료를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 도 2 및 도 3에서는 컬러 필터(120)를 배면 기판(10)측에 설치하고 있지만, 컬러 필터(120)는 전면 기판(20)측에 설치하여도 된다.
컬러 필터(120) 상에는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 박막 트랜지스터(110)의 각각에 대응하여, 예를 들면 ITO(indium tin oxide) 등의 투명 도전체로 이루어지는 화소 전극(130)이 배치되어 있다. 이들 화소 전극(130)은, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 패시베이션막(111) 및 컬러 필터(120)에 형성한 컨택트홀을 통하여, 드레인 전극(109)에 전기적으로 접속되어 있다. 화소 전극(130)은 반사형으로 하는 것이면 알루미늄 등의 금속 재료로 구성할 수 있다.
화소 전극(130) 및 컬러 필터(120)는 배향막(140)으로 피복되어 있다. 배향막(140)의 재료에는, 예를 들면 폴리이미드 등의 수지를 사용할 수 있다. 배향막(140)에는 배향 처리가 실시되어 있다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 배향 처리로서, 막면에서의 액정 분자(300)가 일어서는 방위를 규정하는 방식, 예를 들면 러빙 처리를 선택하고 있다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 러빙 처리에서, 도 1 중에 화살표로 나타낸 방위를 러빙 방위 AD로 하고 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 화소 전극(130)은 전이 핵 형성부를 갖고 있다. 즉, 화소 전극(130)의 끝변 중, 드레인 전극(109)과 겹침과 함께 Y 방향과 대략 평행하게 연장되는 부분에는, 전이 핵 패턴(131)이 설치되어 있다. 전이 핵 패턴(131)은 화소 전극(130)의 끝변에 설치된 굴곡 패턴이다.
전이 핵 패턴(131)의 패턴 형상은, 예를 들면 러빙 방위 AD와 교차하는 굴곡 패턴으로 구성할 수 있고, 서로 다른 형상 패턴의 조합, 또는 연쇄 패턴이어도 된다. 도 1에 도시하는 경우에서는, 일례로서, 러빙 방위 AD에 대해 대략 45°의 각도로 교차하는 끝변으로 이루어지는 오목부로 이루어지는 연속 사각형 패턴의 전이 핵 패턴(131)을 도시하였다.
도 1에 도시한 바와 같이, 배향막(140, 240)에는 X 방향 및 Y 방향과 대략 45°를 이루는 방위 AD로 러빙 처리가 이루어져 있다. 전이 핵 패턴(131)은 X 방 향으로 신장하는 끝변과, Y 방향으로 신장하는 끝변으로 이루어지는 오목부를 갖고 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 전이 핵 패턴(131)은 X 방향으로 연장되는 끝변끼리의 Y 방향에서의 폭 W가 액정층(30)의 두께 d1의 2분의 1 이상이며, 절연 기초층의 두께 d2가 액정층(30)의 두께 d1의 5분의 1 이상으로 되도록 형성되어 있다. 절연 기초층의 두께 d2를 액정층(30)의 두께 d1의 5분의 1 이상, 보다 바람직하게는 4분의 1 이상으로 함으로써, 절연 기초층을 개재하여 배치되는 상하 전극에 동일한 전압이 공급되어도, 전이 핵 패턴(131) 근방의 액정층(30)에는 실효적인 횡전계를 충분히 인가하는 것이 가능하게 된다. 또한，X 방향으로 연장되는 끝변끼리의 Y 방향에서의 폭 W를 액정층(30)의 두께 d1의 2분의 1 이상으로 함으로써, 확실한 핵 형성을 가능하게 할 수 있다.
전면 기판(20)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들면 글래스 기판 등의 투명 절연 기판(200)을 포함하고 있다. 투명 절연 기판(200)은 배면 기판(10)의 배향막(140)이 형성된 면과 대향하도록 배치되어 있다. 투명 절연 기판(200)의 배면 기판(10)과의 대향면에는, 대향 전극으로서의 공통 전극(230)이 배치되어 있다. 공통 전극(230)에는, 예를 들면 ITO 등의 투명 도전체를 사용할 수 있다.
공통 전극(230)은 배향막(240)으로 피복되어 있다. 배향막(240)은, 도시하지 않은 스페이서에 의해, 배향막(140)으로부터 이격하고 있다. 배향막(240)의 재료에는, 예를 들면 폴리이미드 등의 수지를 사용할 수 있다. 배향막(240)에는 배 향막(140)과 마찬가지로, 러빙 등의 배향 처리가 실시되어 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 배향막(240)의 배향 처리로서, 배향막(140)과 마찬가지로, 예를 들면 러빙 처리를 선택하고, 러빙 처리를 행할 때에, 도 1 중에 화살표 AD로 나타낸 방위를 러빙 방위로 하고 있다.
배면 기판(10)과 전면 기판(20) 사이에는, 틀 형상의 접착제층(도시하지 않음)이 개재되어 있다. 또한, 배면 기판(10)과 전면 기판(20) 사이로서, 접착제층의 틀의 내측에는, 도시하지 않은 입상 스페이서가 개재되어 있다. 혹은, 배면 기판(10) 및 전면 기판(20)의 적어도 한쪽의 대향면에는, 주상 스페이서(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이들 스페이서는, 배면 기판(10)과 전면 기판(20)과 접착제층으로 둘러싸여진 공간의 두께를 일정하게 유지하는 역할을 하고 있다.
액정층(30)은, 유전율 이방성 및 굴절률 이방성이 플러스인 액정 재료를 포함하고 있다. 이 액정 재료는, 화소 전극(130)과 공통 전극(230) 사이에 전압이 인가되어 있는 기간, 밴드 배향을 형성한다. 명표시와 암표시의 절환은, 화소 전극(130)과 공통 전극(230) 사이에 인가하는 전압의 절대값을, 전형적으로는 제로보다도 큰 제1 값과, 제1 값보다도 큰 제2 값 사이에서 절환함으로써 행한다. 또한, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 제1 값은 제로이어도 되는 경우가 있다. 이하, 화소 전극(130)과 공통 전극(230) 사이의 인가 전압의 절대값을 제1 값으로 하고 있는 상태를 오프 상태라고 부르고, 인가 전압의 절대값을 제2 값으로 하고 있는 상태를 온 상태라고 부른다.
도 2 및 도 3에는, 오프 상태에서 밴드 배향을 형성하고 있는 액정 분 자(300)의 축 방향이 지면에의 45°를 이루고 있을 때의 사영상을 도시하고 있다.
광학 보상 필름(40)은, 예를 들면 이축성 필름이다. 광학 보상 필름(40)은, 예를 들면 굴절률 이방성이 마이너스인 일축성 화합물, 예를 들면 디스코틱 액정 화합물을 하이브리드 배향시킨 광학 이방성층을 포함하고 있다.
투명 절연 기판(100) 상에 배치된 광학 보상 필름(40)이 포함하는 일축성 화합물의 광학축은, 예를 들면 투명 절연 기판(100)측에서는 배면 기판(10)의 근방에 위치한 액정 분자(300)의 온 상태에서의 광학축과 대략 평행하다. 투명 절연 기판(100)의 반대측에서는, 배면 기판(10)과 전면 기판(20)의 중간에 위치한 액정 분자(300)의 온 상태에서의 광학축과 대략 평행하다.
또한, 투명 절연 기판(200) 상의 광학 보상 필름(40)이 포함하는 일축성 화합물의 광학축은, 예를 들면 투명 절연 기판(200)측에서는, 전면 기판(20)의 근방에 위치한 액정 분자(300)의 온 상태에서의 광학축과 대략 평행하다. 투명 절연 기판(200)의 반대측에서는, 배면 기판(10)과 전면 기판(20)의 중간에 위치한 액정 분자(300)의 온 상태에서의 광학축과 대략 평행하다. 이들 광학 보상 필름(40)의 리터데이션의 합은, 예를 들면 액정층(30)의 온 상태에서의 리터데이션과 거의 동등하게 되어 있다.
배면 기판(10)과 전면 기판(20)의 각각에 부착되는 편광판(50)은, 예를 들면 그들의 투과축이 서로 대략 직교하도록 배치된다. 또한, 각 편광판(50)은, 예를 들면 그 투과축이 X 방향 및 Y 방향에 대해 대략 45°의 각도를 이루도록 배치되어 있다.
주사선(104)은 일수직 주사 기간에 걸쳐 순차적으로 주사 펄스를 출력하는 주사선 구동 회로에 각각 접속되어 있고, 신호선(108)은 수평 주사 기간마다 영상 신호를 출력하는 신호선 구동 회로에 각각 접속되어 있고, 또한 공통 전극(230)은 공통 전극 구동 회로에 접속되어 있다. 또한, 주사선 구동 회로, 신호선 구동 회로 및 공통 전극 구동 회로는, 액정 컨트롤러에 접속되어, 그 동작 타이밍이 제어된다.
또한, 도시하지 않은 백라이트는, 액정 표시 패널(1)의 배면 기판(10)을 조명하도록 배치되어 있고, 점등 타이밍은 액정 컨트롤러에 의해 제어되어 있다.
또한, 여기서는 액정 표시 패널(1)에서 노멀리 화이트 구동을 행하는 경우의 구조를 설명하고 있지만, 이 액정 표시 패널(1)은 노멀리 블랙 구동을 행하도록 설계하여도 된다. 또한, 여기서는, 온 상태를 보상하는 구성을 채용하였지만, 오프 상태를 보상하는 구성을 채용하여도 된다.
상기의 액정 표시 장치에서, 전원 투입 전의 초기 상태에서는, 액정 재료는 스프레이 배향을 형성하고 있다. 따라서, 표시 장치를 기동할 때, 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로 전이시키기 위한 처리, 즉 초기화 처리가 필요하다.
스프레이 배향으로부터 밴드 배향에 고속으로, 또한 전체면에 걸쳐 확실히 전이시키기 위해서는, 화소 전극(130)과 공통 전극(230) 사이에 전압을 인가하여 액정 분자(300)를 액정 표시 패널(1)의 두께 방향으로 일어나게 하는 동작과 동시에, 전이 핵 패턴(131)에서 러빙 방위 AD와 교차하는 횡전계를 발생시켜, 기판면 내 방위의 회전 방법이 서로 다른 트위스트 왜곡을 근접시켜 형성함으로써 왜곡 에 너지를 집중시켜, 전이가 생기기 쉽게 하는 것이 유효하다.
따라서, 고속의 전이를 위해서는, 전이 핵 패턴(131)에서, 트위스트 왜곡을 발생시키는 것에 충분한 횡전계가 필요로 된다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 전이 핵 패턴(131)의 구조의 경우, 화소 전극(130)과 절연막을 개재하여 적층되는 직하 전극(드레인 전극(109))이 동일한 전위이어도, 액정 분자(300)에 대해 횡전계를 인가하는 것이 가능해지고, 게다가 충분한 강도에 도달하는 것을 발명자들은 발견하였다. 그 이유를 이하에 설명한다.
전이 핵 패턴(131) 근방에서, 종 방향의 절연(유전성) 부재의 적층 구조를 생각하면, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 화소 전극(130) 상과 근접하는 드레인 전극(109) 상에서는, 상층인 절연 기초층의 유무의 차이가 있다. 이 때문에, 화소 전극(130) 상과 근접하는 드레인 전극(109) 상에서는 종전계 강도가 서로 다르기 때문에, 핵 전이 패턴(131)의 형상을 따라서 액정 분자(300)에 횡전계가 인가되어 배열 상태가 서로 다르게 된다.
상세하게는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 각 부재층을 용량 성분이라고 간주하였을 때에 분배되는 전압값이 상이하여, 동일한 높이, 예를 들면 액정층(30)의 하측 계면의 높이에서, 화소 전극(130) 상과 근접하는 드레인 전극(109) 상과의 사이에는 전위차가 생긴다. 이 전위차가 액정층(30)의 응답 임계 전압 이상이면, 확실히 트위스트 왜곡을 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 초기화를 행할 때에, 화소 전 극(130)과 드레인 전극(109)은 동일 전위로 된다. 이때, 화소 전극(130)과 공통 전극(230) 사이의 전위차와, 드레인 전극(109)과 공통 전극(230) 사이의 전위차가 동등하게 된다.
따라서, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 액정층(30)의 하측 계면의 높이에서, 화소 전극(130) 상과, 드레인 전극(109) 상에 전위차가 발생한다. 그 결과, 전이 핵 패턴(131)의 끝변과 대략 직교하는 방향으로 횡전계가 생기게 된다. 또한, 본 명세서 내에서, 종 방향이란 배면 기판(10) 및 전면 기판(20)의 기판면에 대략 직교하는 방향(액정 표시 패널(1)의 두께 방향)이며, 횡 방향이란 배면 기판(10) 및 전면 기판(20)의 기판면과 대략 평행한 방향이다.
상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성에 의하면, 화소 전극(130)과 적층 구조에는 있지만 전위차를 설정할 수 없기 때문에, 종래에는 이용할 수 없다고 생각되었던 드레인 전극(109) 사이에도, 전이 핵 패턴(131)을 형성할 수 있다.
즉, 드레인 전극(109)은 통상적으로, 차광성의 금속 재료로 형성되기 때문에, 드레인 전극(109)이 배치되는 영역은 표시에 이용할 수 없다. 따라서, 화소 전극(130)의 드레인 전극(109)과 겹치는 영역에 전이 핵 패턴(131)을 새롭게 설치하였다고 하여도, 개구율이나 콘트라스트를 저하시키는 일이 없다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 간이한 구성으로 액정 재료를 전이시킴과 함께, 개구율 및 콘트라스트가 높은 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 표시 화면의 전체에 걸쳐, 초기 전이 의 문제점이 없는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
특히, 전술한 바와 같이 전이 핵 패턴(131)으로서, X 방향으로 연장되는 끝변끼리의 Y 방향에서의 폭 W가 액정층(30)의 두께 d1의 2분의 1 이상이며, 절연 기초층의 두께 d2가 액정층(30)의 두께 d1의 5분의 1 이상, 보다 바람직하게는 4분의 1 이상으로 되도록 형성함으로써, 실효적인 횡전계를 충분히 인가하는 것이 가능해지고, 또한 확실한 핵 형성을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 화소 전극(130)과 드레인 전극(109)을 접속하는 컨택트홀은, 도 3에 도시한 바와 같이 배면 기판(10)의 표면에 움푹 팬 부분이 생기지 않도록 충분히 평탄화되어 있다. 이와 같이, 배면 기판(10)의 전이 핵 패턴(131)의 근방에 움푹 팬 부분이 생기지 않도록 평탄화함으로써, 전이 핵을 기점으로 한 밴드 배열의 넓어짐을 저해하지 않고, 보다 고속의 전이를 실현할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 대해 이하에 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는, 배향막(140, 240)의 러빙 방위 AD가 Y 방향과 대략 평행한 점과, 전이 핵 패턴(131)이 화소 전극(130)의 절연 기초층을 개재하여 신호선(108)과 겹치는 끝변에 형성되어 있는 점이 상기의 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치와 상위하다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에서는, 상기의 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치와 마찬가지로, 화소 전극(130)은 전이 핵 패턴(131)을 포함하는 전이 핵 형성부를 갖고 있다. 전이 핵 패턴(131)은 도 6에 도시한 바와 같은 굴곡 패턴이다. 즉, 전이 핵 패턴(131)은 러빙 방위 AD와 교차하는 방향으로 연장되는 2개의 끝변과 러빙 방위 AD와 대략 평행한 방향으로 연장되는 1개의 끝변으로 이루어지는, 기판면과 대략 평행한 방향에서의 요철 형상의 굴곡 패턴이다. 전이 핵 패턴(131)은 절연 기초층을 개재하여 신호선(108) 상에 배치되어 있다.
상기의 전이 핵 패턴(131) 근방에서, 종 방향(액정 표시 패널(1)의 두께 방향)의 절연(유전성) 부재의 적층 구조를 생각하면, 화소 전극(130) 상과 근접하는 신호선(108) 상에서는, 상층인 절연 기초층의 유무의 차이가 있고, 또한 배향막(140)이나 액정층(30)의 두께가 서로 다를 가능성이 있다. 또한, 화소 전극(130) 상과 근접하는 신호선(108) 상에서는, 종전계 강도의 차이로부터 액정 분자(300)의 배열 상태가 서로 다르므로, 평균적인 유전율도 서로 다르게 된다.
따라서, 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 경우와 마찬가지로, 도 5에 도시한 바와 같이 각 부재층을 용량 성분이라고 간주하였을 때에 분배되는 전압값이 상이하다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 화소 전극(130)과 신호선(108)이 동일한 전위이어도, 동일한 높이, 예를 들면 액정층(30)의 하측 계면의 높이에서, 화소 전극(130) 상과 근접하는 신호선(108) 상에 전위차가 발생하게 된다. 이 전위차가 액정층(30)의 응답 임계 전압 이상이면, 상기한 경우와 마찬가지로 확실히 트위스트 왜곡을 형성할 수 있다.
이것은, 초기화 처리에서，1수직 주사 기간에 걸쳐, 소정의 영상 신호를 신 호선(108)에 대해 계속해서 공급하는, 즉 화소 전극(130)과 신호선(108)이 동일 전위로 되어도 전이 핵의 형성이 가능하게 되는 것을 의미한다. 즉, 초기화 처리에서, 화소 전극(130)과 신호선(108) 사이에 적극적으로 전위차를 갖게 하도록 1수직 주사 기간에 걸쳐 교번 전압을 인가하도록 하는 제어의 필요도 없다. 이 때문에, 신호선 구동 회로나 액정 컨트롤러의 구성을 간소화할 수 있다.
또한, 신호선(108)은 통상적으로, 차광성의 금속 재료로 형성되기 때문에, 신호선(108)이 배치되는 영역은 표시에 이용할 수 없다. 따라서, 화소 전극(130)의 신호선(108)과 겹치는 영역에 전이 핵 패턴(131)을 새롭게 설치하였다고 하여도, 개구율이나 콘트라스트를 저하시키는 일이 없다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 상기의 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 경우와 마찬가지로, 간이한 구성으로 액정 재료를 전이시킴과 함께, 개구율 및 콘트라스트가 높은 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하, 상기 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 실시예에 대해서 설명한다.
(제1 실시예)
제1 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 도 1 내지 도 3에 도시한 OCB 모드의 액정 표시 장치를, 이하의 방법에 의해 제조한 것이다. 또한, 본 실시예에서는 배면 기판(10)의 외면에 광학 보상 필름(40)을 배치하지 않고, 전면 기판(20)의 외면에만 광학 보상 필름(40)을 배치하였다.
최초로, 투명 절연 기판으로서 두께 0.5㎜의 글래스 기판(100)을 준비하고, 이 글래스 기판(100) 상에, 언더코트층(101)부터 화소 전극(130)까지의 구조를 성 막 및 패터닝에 의해 형성하였다. 화소 전극(130)을 패터닝할 때에는, 도 1에 도시한 바와 같이 드레인 전극(109) 상에 배치된 끝변 중의 Y 방향으로 연장되는 끝변에, 그 끝변보다도 화소 전극(130)의 내측에 움푹 팬 오목부를 갖는 전이 핵 패턴(131)을 형성하였다.
전이 핵 패턴(131)의 X 방향으로 연장되는 끝변끼리의 Y 방향에서의 폭 W는 액정층(30)의 두께 d1의 2분의 1 이상이며, 절연 기초층의 두께 d2는 액정층(30)의 두께 d1의 5분의 1 이상인 4분의 1로 되어 있다. 구체적으로는, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 액정층(30)의 두께 d1이 약 4㎛이며, 폭 W가 약 2㎛이며, 절연 기초층의 두께 d2가 약 1㎛이다.
또한, 투명 절연 기판으로서 두께 0.5㎜의 글래스 기판(200)을 준비하고, 이 글래스 기판(200) 상에, 공통 전극(230)을 형성하였다. 여기서는, 화소 전극(130)은 대략 직사각형 형상으로 하고, 화소 전극(130)을 배치하는 X 방향의 피치를 82㎛로 하고, Y 방향의 피치를 246㎛로 하였다.
다음으로, 화소 전극(130) 및 공통 전극(230)의 각각의 상에, JSR 주식회사제의 옵토마 AL3456을 스핀코트함으로써, 두께 0.1㎛의 폴리이미드 수지층을 형성하였다. 각 폴리이미드 수지층에 대해, 도 1에 기재된 러빙 방위 AD를 따라서, 즉 신호선(108)이 연장되는 방향에 대해 45°로 교차하는 방향으로 러빙 처리를 실시하였다. 이와 같이 하여, 배향막(140 및 240)을 형성하였다.
다음으로, 배면 기판(10)의 주면에, 배향막(140)을 둘러싸도록 열경화성 접착제를 디스펜스하였다. 이 접착제층이 형성하는 틀에는, 액정 주입구로서 이용하 기 위한 개구부(도시하지 않음)를 형성하였다. 접착제를 가건조한 후, 도시하지 않은 트랜스퍼 패드 상에 은 페이스트를 디스펜스하였다.
계속해서, 배향막(240) 상에, 직경이 4.3㎛인 입상 스페이서를 산포하였다. 여기서는 스페이서로서 입상 스페이서를 산포하였지만, 그 대신에 감광성 수지를 이용하여 주상 스페이서를 형성하여도 된다. 주상 스페이서는 배면 기판(10), 전면 기판(20) 중 어디에 설치하여도 무방하다. 또한 주상 스페이서는 배면 기판(10), 혹은 전면 기판(20)에 일체적으로 설치하고, 이 상에 배향막을 배치하여도 된다.
그 후, 배면 기판(10)과 전면 기판(20)을, 배향막(140) 및 배향막(240)이 마주 보고, 또한 이들 배향막(140, 240)의 러빙 방위 AD가 동등하게 되도록 접합하고, 이것을 가열하였다.
다음으로, 디프법에 의해 유전율 이방성이 플러스인 네마틱 액정 화합물을 주입하였다. 계속해서, 액정 주입구에 자외선 경화 수지를 디스펜스하고, 이것에 자외선을 조사하였다. 또한, 배면 기판(10)의 외면에 편광판(50)을 접착함과 함께, 전면 기판(20)의 외면에 광학 보상 필름(40) 및 편광판(50)을 순차적으로 접착하였다.
또한, 여기서 사용한 광학 보상 필름(40)은 디스코틱 액정 화합물을 그 광학축이 X 방향으로 수직한 면 내에서 변화하도록 밴드 배향시킨 광학 이방성층을 포함하고 있다. 이 광학 보상 필름(40)의 최대의 주법선 속도의 방향은 광학 보상 필름(40)의 두께 방향과 대략 평행하며, 최소의 주법선 속도의 방향은 X 방향과 대 략 평행하며, 나머지의 주법선 속도 방향은 Y 방향과 대략 평행하다.
이와 같이 하여 얻어진 액정 표시 패널(1)을 도시하지 않은 주사선 구동 회로, 신호선 구동 회로, 공통 전극 구동 회로, 액정 컨트롤러, 또한 백라이트 유닛 등과 조합함으로써, 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치를 완성하였다.
이 액정 표시 장치를, 실온 하 또한 백라이트를 점등한 상태에서, 주사선(104)에 순차적으로 주사 펄스를 인가함과 함께, 신호선(108)에 2.5V를 기준으로 하여 1수직 주사 기간마다 극성 반전하는 진폭 5V(±2.5V)의 전압을 인가하고, 또한 공통 전극(230)에 대해 2.5V를 기준으로 하여 1수직 주사 기간마다 신호선(108)의 전압과 반대 방향으로 극성 반전하는 진폭 30V(±15V)의 전압을 인가하였다. 이 결과, 화소 전극(130)과 공통 전극(230) 사이에는 ±17.5V의 교류 전압이 인가된다.
상기의 액정 표시 장치의 화소를 현미경 너머로 관찰한 결과, 1화소에서, 액정 재료가 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로 변화하는 데에 필요한 시간의 평균값은 0.08초이었다. 반복 측정에 의한, 화면 전체에서 전이가 완료될 때까지의 평균적인 소요 시간은 0.15초이었다. 전체면에서 전이하는 데에 시간을 요하는 것은, 패널면 내에서 프리틸트의 분포가 존재하기 때문이다.
상기 실시예에서는, 절연 기초층의 두께 d2를 1㎛로 하였지만, 또한 후막을 3㎛로 한바, 액정 재료가 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로 변화하는 데에 필요한 시간의 평균값은 0.1초이었다. 반복 측정에 의한, 화면 전체에서 전이가 완료될 때까지의 평균적인 소요 시간은 0.2초이었다.
상기한 실시예에서는, 전이를 확인하기 위해 초기화 처리를 백라이트를 점등한 상태에서 행하고 있지만, 실제는 초기화 처리 시에는 백라이트를 소등해 두는 쪽이 바람직하다.
또한 초기화 처리 시간은, 환경 온도에 민감하게 영향을 받기 때문에, 온도 센서의 검출 결과에 기초하여 초기화 처리 시간을 결정하는 것이 바람직하다.
또한，상기한 실시 형태에서는, 초기화 처리 시, 주사선(104)에 대해 순차적으로 주사 펄스를 출력하였지만, 복수의 주사선(104)에 대해 동시에 주사 펄스를 출력하거나, 혹은 전체 주사선(104)에 대해 일괄하여 주사 펄스를 출력하여도 무방하다.
(제2 실시예)
다음으로, 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해서 이하에 설명한다. 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지의 방법에 의해, 도 2, 도 3 및 도 6에 도시한 액정 표시 장치를 제조하였다. 즉, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 도 6에 도시한 바와 같이 화소 전극(130)에 스위칭 소자(110)를 통하여 접속한 신호선(108)과 겹치도록 전이 핵 패턴(131)을 설치하였다. 또한, 배향막(140, 240)에는, 도 6에 도시한 러빙 방위 AD, 즉 신호선(108)의 연장 방향을 따른 방향으로 러빙 처리를 실시하였다.
핵 전이 패턴(131)은 화소 전극(103)으로부터 대응 신호선(108)과 중첩하도록 대응 신호선(108)을 따라서 돌출된 복수의 볼록부로 구성되어 있다. 이 볼록부의 각각은, 러빙 방위 AD와 직교하는 끝변, 러빙 방위 AD로 평행한 끝변, 또한 러 빙 방위 AD와 대략 45°의 각도로 교차하는 끝변으로 구성되어 있다.
그리고, 전이 핵 패턴(131)의 X 방향으로 연장되는 끝변끼리의 Y 방향에서의 폭 W는 액정층(30)의 두께 d1의 2분의 1 이상이며, 절연 기초층의 두께 d2는 액정층(30)의 두께 d1의 4분의 1 이상으로 되어 있다.
또한, 본 실시예에서는, 상기한 바와 마찬가지로, 주사선(104)에 순차적으로 주사 펄스를 인가함과 함께, 신호선(108)에 2.5V를 기준으로 하여 프레임마다 극성 반전하는 진폭 5V(±2.5V)의 전압을 인가하고, 또한 공통 전극(230)에 대해 2.5V를 기준으로 하여 프레임마다 신호선(108)의 전압과 반대 방향으로 극성 반전하는 진폭 30V(±15V)의 전압을 인가하였다.
또한, 본 실시예에서는 액정층(30)의 두께 d1을 4㎛, 절연 기초층의 두께 d2를 1㎛, 또한 전이 핵 패턴(131)의 X 방향으로 연장되는 끝변끼리의 Y 방향에서의 폭 W를 2㎛로 하였다.
이 액정 표시 장치에 대해서, 제1 실시예에서 실시한 것과 마찬가지의 방법에 의해, 스프레이 배향 상태로부터 밴드 배향 상태로의 전이 소요 시간을 측정하였다. 그 결과, 1화소에서의 평균적인 전이 소요 시간은 0.1초이었다. 화면 전체가 전이 완료될 때까지의 평균적인 소요 시간은 0.2초이었다.
상기한 실시예에서는, 전이 핵 패턴(131)을 볼록부로 구성하였지만, 이것은 제1 실시예와 같이 오목부로 구성하여도 무방하다. 화소 전극(130)과 신호선(108)의 중복 면적을 극력 줄여서 기생 용량을 경감하는 것은 통상 표시 동작에서는 바람직하고, 이 때문에 볼록부로 구성하는 쪽이 바람직하다.
(제3 실시예)
본 실시예에 따른 액정 표시 장치로서, 도 2, 도 3 및 도 7에 도시한 액정 표시 장치를, 후술하는 점을 제외하고 실시예 2와 마찬가지로 하여 제조하였다. 즉, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극(130)을 패터닝할 때에, 도 7에 도시한 바와 같은 전이 핵 패턴(131)을 형성하였다. 또한, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 배향막(140, 240)에 도 7에 도시한 러빙 방위 AD로 러빙 처리를 실시하였다. 러빙 방위 AD는, 신호선(108)이 연장되는 방향(Y 방향)에 대해 대략 45°를 이루는 방위이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 전이 핵 패턴(131)은 화소 전극(130)의 신호선(108)과 겹치는 끝변 ER, EL에 설치된 굴곡 패턴이다. 즉, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 대략 직사각형 형상의 화소 전극(130)의 Y 방향으로 연장되는 끝변 ER, EL에 전이 핵 패턴(131)을 형성하고 있다.
도 7에는, 인접하는 화소 전극(130)의 서로 대향하는 끝변 ER, EL의 일부를 도시하고 있다. 끝변 ER은, 인접하는 신호선(108)의 상층에 배치되고, 전이 핵 패턴(131)의 양단으로부터 신호선(108)과 대략 평행하게 연장된 끝변 ERB를 갖고 있다. 전이 핵 패턴(131)은 끝변 ERB보다도, 화소 전극(130)의 내측에 배치되고, 신호선(108)과 대략 평행하게 연장된 끝변 ER2를 갖고 있다. 끝변 ER2는, 그 일단에서 러빙 방위 AD와 대략 평행하게 연장되는 끝변 ER1과 접속하고, 끝변 ER2와 끝변 ERB는 끝변 ER1에 의해 접속되어 있다.
끝변 ER2의 타단은 끝변 ER3의 일단에 접속하고 있다. 끝변 ER3은 러빙 방 위 AD와 대략 직교하는 방향으로, 신호선(108)의 X 방향에서의 폭의 중심보다도 끝변 EL측으로 연장되어 있다. 상기한 바와 같이, 끝변 ER1, 끝변 ER2 및 끝변 ER3에 의해, 전이 핵 패턴(131)의 끝변 ERB보다도 화소 전극(130)의 내측에 움푹 팬 오목부가 형성된다.
끝변 ER3의 타단은 끝변 ER4의 일단에 접속하고 있다. 끝변 ER4는 러빙 방위 AD와 대략 직교하는 방향으로, 끝변 ERB보다도 화소 전극(130)의 내측으로 연장되어 있다. 끝변 ER3과 끝변 ER4에 의해, 전이 핵 패턴(131)의 끝변 ERB보다도 끝변 EL측으로 돌출된 삼각형의 볼록부가 형성된다.
끝변 ER4의 타단은 끝변 ER5의 일단에 접속하고 있다. 끝변 ER5는 신호선(108)과 대략 평행하게 연장되어 있다. 끝변 ER5의 타단은 끝변 ER6의 일단에 접속하고 있다. 끝변 ER6은 러빙 방위 AD와 대략 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 끝변 ER6의 타단은 끝변 ERB에 접속하고 있다. 즉, 끝변 ER4, 끝변 ER5, 및 끝변 ER6에 의해, 전이 핵 패턴(131)의 끝변 ERB보다도 화소 전극(130)의 내측에 움푹 팬 오목부가 형성된다.
끝변 EL은 대응 신호선(108)의 상층에 배치되고, 끝변 ER의 전이 핵 패턴(131)과 대향하여 배치된 인접 전이 핵 패턴(131L)을 갖고 있다. 끝변 EL은 전이 핵 패턴(131L)의 양단으로부터 신호선(108)과 대략 평행하게 연장된 끝변 ELB를 갖고 있다.
인접 전이 핵 패턴(131L)은 신호선(108) 상에서 끝변 ELB보다도 화소 전극(130)의 내측에 배치되고, 신호선(108)과 대략 평행하게 연장된 끝변 EL2를 갖고 있다. 끝변 EL2의 일단은 러빙 방위 AD와 대략 직교하는 방향으로 연장되는 끝변 EL1의 타단에 접속되고, 끝변 EL1과 끝변 ELB는 끝변 EL1에 의해 접속되어 있다.
끝변 EL2의 타단은 끝변 EL3의 일단에 접속되어 있다. 끝변 EL3은 러빙 방위 AD와 대략 직교하는 방향으로, 신호선(108)의 X 방향에서의 폭의 중심보다도 끝변 ER측으로 연장되어 있다. 끝변 EL1, 끝변 EL2 및 끝변 EL3에 의해, 인접 전이 핵 패턴(131L)의 끝변 ELB보다도 화소 전극(130)의 내측에 움푹 팬 오목부가 형성된다.
끝변 EL3의 타단은 끝변 EL4의 일단에 접속하고 있다. 끝변 EL4는 신호선(108)이 연장되는 방향과 대략 평행하게 연장되어 있다. 끝변 EL4의 타단은 끝변 EL5의 일단과 접속하고 있다. 끝변 EL5는 러빙 방위 AD와 대략 직교하는 방향으로, 끝변 ELB보다도 화소 전극(130)의 내측으로 연장되어 있다.
끝변 EL3, 끝변 EL4 및 끝변 EL5에 의해, 인접 전이 핵 패턴(131L)의 대략 사각 형상의 볼록부가 형성된다. 이 볼록부는 신호선(108)의 X 방향에서의 중심보다도 끝변 ER측으로 돌출되어 있다. 끝변 ER2와 끝변 EL4는 서로 대향하고, 대략 평행하게 연장되어 있다. 끝변 ER3과 끝변 EL5는 서로 대향하고, 대략 평행하게 연장되어 있다.
끝변 EL5의 타단은 끝변 EL6의 일단에 접속하고 있다. 끝변 EL6은 신호선(108) 상에서, 신호선(108)과 대략 평행하게 연장되어 있다. 끝변 EL6은 끝변 ER3과 끝변 ER4가 접속하는 부분과 대향하는 위치에 배치되어 있다.
끝변 EL6의 타단은 끝변 EL7의 일단에 접속하고 있다. 끝변 EL7은 러빙 방 위 AD와 대략 평행하게 연장되어 있다. 끝변 EL7과 끝변 ER4는 서로 대향하고, 대략 평행하게 연장되어 있다. 상기한 바와 같이, 끝변 EL5, 끝변 EL6, 끝변 EL7에 의해, 인접 전이 핵 패턴(131L)의 끝변 ELB보다도 화소 전극(130)의 내측에 움푹 팬 오목부가 형성된다. 끝변 EL7의 타단은 끝변 ELB에 접속하고 있다.
즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 끝변 ER3과 끝변 ER4로 이루어지는 삼각 형상의 볼록부는, 끝변 EL5, 끝변 EL6 및 끝변 EL7로 이루어지는 오목부와 대향하도록 배치되어 있다. 끝변 ER1, 끝변 ER2 및 끝변 ER3으로 이루어지는 오목부는, 끝변 EL3, 끝변 EL4 및 끝변 EL5로 이루어지는 대략 사각 형상의 볼록부와 대향하도록 배치되어 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 신호선의 X 방향에서의 폭 L1은 대략 12㎛, 끝변 ELB와 신호선(108)의 끝변까지의 거리 L2는 대략 3.5㎛, 끝변 ER4와 끝변 EL7의 거리 L3은 대략 5.0㎛, 끝변 ER3과 끝변 ER4의 접속 부분과 끝변 EL6의 거리 L4는 대략 3.0㎛, 끝변 ER3과 끝변 ER4의 접속 부분과 끝변 ER2의 거리 L5는 7.0㎛, 끝변 ER3과 끝변 EL5의 거리 L6은 대략 5.0㎛, 끝변 EL4의 길이 L7은 대략 7.0㎛, 끝변 ER2와 끝변 EL4의 거리 L8은 대략 3.0㎛, 끝변 EL1과 끝변 EL3의 거리 L9는 대략 5.0㎛, 끝변 EL2와 신호선(108)의 끝변까지의 거리 L10은, 대략 1.5㎛이다. 전이 핵 패턴(131)의 Y 방향에서의 길이 L11은 대략 33.5㎛이다.
이 액정 표시 장치를, 실온 하 또한 백라이트를 점등한 상태에서, 상기한 바와 마찬가지로, 주사선(104)에 순차적으로 주사 펄스를 인가함과 함께, 신호선(108)에 2.5V를 기준으로 하여 프레임마다 극성 반전하는 진폭 5V(±2.5V)의 전 압을 인가하고, 또한 공통 전극(230)에 대해 2.5V를 기준으로 하여 프레임마다 신호선(108)의 전압과 반대 방향으로 극성 반전하는 진폭 30V(±15V)의 전압을 인가하였다.
상기의 액정 표시 장치의 화소를 현미경 너머로 관찰한 결과, 1화소에서, 액정 재료가 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로 변화하는 데에 필요한 시간의 평균값은 0.08초이었다. 반복 측정에 의한, 화면 전체에서 전이가 완료될 때까지의 평균적인 소요 시간은 0.15초이었다.
즉, 상기의 결과로부터 제1 본 실시 형태 및 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 간결한 소자 및 구동 회로 구성에서, 전체 화소를 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로 전이시키고, 게다가 개구율 및 콘트라스트가 높은 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태 그대로에 한정되는 것이 아니라, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 도 1 내지 도 4에는, 화소 주위에 전이 핵 패턴(131)을 설치하는 구성을 도시하였지만, 화소 내부의 개구부에 설치하는 구성으로 하여도 된다.
또한, 전이가 진행되는 스피드는 전이 핵 패턴(131)을 설치한 부분으로부터 배향막(140, 240)의 러빙 방위 AD의 시단측보다도 종단측으로 빠르게 진행한다. 따라서, 전이 핵 패턴(131)을, 적어도 배향막의 러빙 방위 AD의 시단측에 설치함으로써, 전이가 완료될 때까지의 소요 시간을 보다 단축할 수 있다.
또한, 상기의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 도 7에 도시한 전이 핵 패턴(131) 및 인접 전이 핵 패턴(131L)을 채용하고 있지만, 도 7에 도시한 전이 핵 패턴(131) 및 인접 전이 핵 패턴(131L)이 연속한 것을 갖고 있어도 되고, 도 7에 도시한 오목부나 볼록부의 사이즈나 배치 위치를 적절히 변경하여도 된다.
또한, 도 1 내지 도 4에는, 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 도시하였지만, 액정 표시 장치에는, 예를 들면 단순 매트릭스형 등의 다른 구동형을 채용하여도 된다. 액정 표시 장치의 구동형에 특별히 제한은 없다.
또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 기재되는 전체 구성 요소로부터 몇 개의 구성 요소를 삭제하여도 된다. 또한, 다른 실시 형태에 걸치는 구성 요소를 적절히 조합하여도 된다.
당 분야의 업자라면 부가적인 장점 및 변경들이 용이하게 생성될 수 있다. 따라서, 광의의 관점에서의 본 발명은 본 명세서에 예시되고 기술된 상세한 설명 및 대표 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 청구 범위들 및 그 등가물들에 의해 정의된 바와 같은 일반적인 발명 개념의 사상 또는 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변경들을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면의 일례를 도시하는 도면.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 도 1에 도시한 액정 표시 장치의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면의 일례를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는 도 1에 도시한 액정 표시 장치의 전이 핵 패턴 근방에 생기는 횡전계에 대해 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 표시 패널
10 : 배면 기판
20 : 전면 기판
30 : 액정층
40 : 광학 보상 필름
50 : 편광판
100 : 투명 절연 기판
101 : 언더코트층
102 : 반도체층
103 : 게이트 절연막
104 : 주사선
105 : 게이트 전극
106 : 보조 용량 배선
107 : 층간 절연막
108 : 신호선
109 : 드레인 전극

Claims (15)

  1. 제1 절연 기판과, 상기 제1 절연 기판 상에 배치되는 제1 전극과, 상기 제1 절연 기판과 상기 제1 전극간에 상기 제1 전극에 대해 절연 기초층을 개재하여 배치되는 제2 전극을 포함하는 제1 기판과,
    제2 절연 기판과, 상기 제2 절연 기판 상에 배치되는 제3 전극을 포함하는 제2 기판과,
    상기 제1 전극과 상기 제3 전극간에 협지되고, 초기화 처리에서 제1 상태로부터 제2 상태로 상 전이되는 액정층과,
    초기화 처리에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 제1 전압을 공급함과 함께 상기 제3 전극에 상기 제1 전압과 상이한 제2 전압을 공급하는 전압 공급부를 구비하고,
    상기 제1 전극은, 각 전극에 공급되는 각 전압에 기초하여 상기 액정층에 전이 핵을 형성하는 전이 핵 형성부를 구비하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 제1 전극 상에 제1 배향막을, 상기 제2 기판은 상기 제3 전극 상에 제2 배향막을 각각 포함하고, 서로 평행하게 배향 처리되어 상기 액정층에 배향 방위를 규정하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전이 핵 형성부는 굴곡 패턴을 포함하고, 상기 배향 방위와 교차하는 끝변을 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연 기초층의 두께는, 상기 액정층의 두께의 5분의 1 이상인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연 기초층의 두께는 1㎛ 이상인 액정 표시 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 굴곡 패턴은, 상기 제1 전극의 끝변보다도 상기 제1 전극의 내측에 움푹 팬 오목부를 갖고,
    상기 제1 전극의 끝변이 연장되는 방향에서, 상기 오목부의 폭은 상기 액정층의 두께의 2분의 1 이상인 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전극의 끝변이 연장되는 방향에서, 상기 오목부의 폭은 2㎛ 이상인 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은, 상기 제1 전극에 소정의 영상 신호를 공급하는 신호선과, 상기 신호선과 상기 제1 전극의 도통 상태를 절환하는 박막 트랜지스터를 더 갖고,
    상기 제2 전극은, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극인 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 제1 전극에 영상 신호를 공급하는 신호선인 액정 표시 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 굴곡 패턴은, 적어도 상기 제1 전극의 상기 배향 방위의 시단(始端)측의 끝변에 설치되어 있는 액정 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상태는 스프레이 배향 상태이며, 상기 제2 상태는 밴드 배향 상태인 액정 표시 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극에 소정의 영상 신호를 공급하는 신호선을 더 갖고,
    상기 배향 방위는 상기 신호선이 연장되는 방향과 교차하는 방위이며,
    상기 굴곡 패턴은, 상기 배향 방위와 평행한 끝변과, 상기 배향 방위와 직교하는 끝변과, 상기 신호선이 연장되는 방향과 평행하게 연장되는 끝변으로 이루어지는 액정 표시 장치.
  13. 제1 절연 기판과, 상기 제1 절연 기판 상에 배치되는 신호선 및 주사선과, 상기 신호선 및 주사선에 스위치 소자를 통하여 접속됨과 함께, 상기 신호선 및 주사선 상에 절연 기초층을 개재하여 배치되는 화소 전극을 구비한 제1 기판과,
    제2 절연 기판과, 상기 제2 절연 기판 상에 배치되는 공통 전극을 구비한 제2 기판과,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극간에 배치되고, 초기화 처리에서 제1 상태로부터 제2 상태로 상 전이되는 액정층과,
    초기화 처리에서 상기 화소 전극과 상기 신호선에 제1 전압을 공급함과 함께 상기 공통 전극에 상기 제1 전압과 상이한 제2 전압을 공급하는 전압 공급부를 구비한 액정 표시 장치로서,
    상기 전압 공급부는, 초기화 처리에서, 상기 신호선에 대해, 적어도 1수직 주사 기간 동안, 동일한 전압을 출력하고,
    상기 화소 전극은, 상기 절연 기초층을 개재하여 상기 신호선 상에 배치된 끝변에 설치되고, 상기 화소 전극, 상기 신호선 및 상기 공통 전극의 전위에 기초하여 액정층에 전이 핵을 형성하는 전이 핵 형성부를 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 화소 전극 상에 제1 배향막을, 상기 제2 기판은 상기 공통 전극 상에 제2 배향막을 각각 포함하고, 서로 평행하게 배향 처리되어 상기 액정층에 배향 방위를 규정하는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전이 핵 형성부는 굴곡 패턴을 포함하고, 상기 배향 방위와 교차하는 끝변을 포함하는 액정 표시 장치.
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