KR101506746B1 - 액정 장치, 전자 기기 및 프로젝터 - Google Patents

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Abstract

특정한 시각 방향에서의 표시 화상의 콘트라스트를 향상시켜 개선된 액정 장치를 제공한다. 한쌍의 기판 사이에 초기 배향 상태가 평행 배향을 나타내는 액정 분자 LC를 포함하는 액정층(20)을 협지하는 액정 패널과, 액정 패널의 양측에 배치된 한쌍의 편광판(36, 56)을 구비하고, 액정 분자 LC는 프리틸트각 θ1을 갖고 기판면 내의 소정 방향으로 배향되어 있고, 액정 패널은 한쌍의 편광판(36, 56)이 배치된 어느 하나의 측으로부터 입사된 광 L을 다른 쪽의 측을 향하여 출사하는 액정 장치(1)로서, 액정 패널은, 기판의 법선 방향과 서로 다른 방향으로 최대 강도로 되는 광을 출사함과 함께, 광의 최대 강도 방향 D의 기판면 내에 투영된 방위 방향이 소정 방향과 대략 평행하게 되어 있고, 광의 최대 강도 방향 D는, 프리틸트각 θ1을 갖는 액정 분자 LC의 장축 방향과 이루는 각이 직각에 가까운 측을 향하여 기판의 법선 방향으로부터 경사시킨 방향인 것을 특징으로 한다.
액정 장치, 액정 패널, 프리틸트각, 최대 강도 방향, 위상차판, 전자 기기, 프로젝터

Description

액정 장치, 전자 기기 및 프로젝터 {LIQUID CRYSTAL DEVICE, ELECTRONIC DEVICE AND PROJECTOR}
본 발명은 액정 장치, 전자 기기 및 프로젝터에 관한 것이다.
종래의 TN(Twisted Nematic) 방식 등의 액정 구동 방식을 채용한 액정 장치는, 콘트라스트에 큰 시각 의존성이 있기 때문에, 액정 장치의 정면으로부터 관찰하는 화상과 경사 방향으로부터 관찰하는 화상에서 콘트라스트가 서로 달라, 경사 방향으로부터는 양호한 화상을 관찰할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 이러한 문제에 대하여, IPS(In-Plane Switching) 방식이나 FFS(Fringe-Field Switching) 방식 등으로 불리는 횡전계 동작형의 구동 방식이나, VA(Vertical Alignment) 방식으로 불리는 수직 배향의 구동 방식이 개발된 것에 의해 큰 개선이 보여지고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
그러나, 이들 시각 의존성을 개량한 구동 방식의 액정 장치이어도, 장치 정면의 표시면의 법선 방향으로부터 관찰하면, 예를 들어 1000 이상인 콘트라스트가, 경사 방향으로부터 관찰하면 수십으로까지 저하하는 경우가 많다. 도 19에는, 일례로서 IPS 방식의 액정 장치의 시각 특성을 나타내는 등콘트라스트 곡선을 나타낸 다. 도면에 도시한 바와 같이, 법선 방향의 표시 화상에 대응하는, 도 19의 중심 부근 AR1을 이용한 표시 화상에서는, 거의 표시 화상의 모든 영역에서 높은 콘트라스트로 된다. 그러나, 예를 들면 경사 15°의 방향으로부터의 표시 화상에 대응하는, 도 19의 중심으로부터 어긋나게 한 위치 AR2의 표시 화상에서는, 화상의 코너부에서 콘트라스트가 저하되어 있다. 이러한 경향은, 전술한 FFS 방식, VA 방식에서도 마찬가지로 발생한다.
이러한 경사 표시의 콘트라스트의 저하는, 일부의 사용 용도에서 불만이 남아 있었다. 일부의 용도란, 표시면의 법선 방향으로부터 기울인 특정한 방향으로부터 화상을 관찰하거나, 또는 특정한 방향으로 화상을 투사하는 것을 목적으로 한 표시 장치이다. 이러한 표시 장치로서는, 예를 들면, 헤드 업 디스플레이(HUD), 헤드 마운트 디스플레이(HMD), 전자 뷰 파인더(EVF), 프로젝터 등이 있다.
이하에 일례를 나타낸다. 도 20은 HUD를 구비한 승용차의 개략도이다. 승용차의 데쉬보드(95) 내에 수납된 헤드 업 디스플레이(900)는, 백라이트(92)로부터의 광을 변조하는 액정 장치(91)와, 액정 장치(91)를 통하여 사출된 광 L(화상광)을 프론트 윈도우(94) 상에 투사하여 표시 화상을 확대하는 요면경(93)을 구비하고 있고, 프론트 윈도우(94) 상에는, 투사된 광 L을 운전자 M을 향하여 반사하는 프론트 윈도우 실드(96)가 배치되어 있다. 운전자 M은, 프론트 윈도우 실드(96)에서 반사하는 광 L에 의한 허상 I를 관찰한다.
이 때, 태양광과 같은 외광 SL이 프론트 윈도우(94)를 통하여 액정 장치(91)에 입사되면, 액정 장치(91)의 요면경(93)측의 표면에서 외광 SL이 정반사(또는 경 면 반사)하고, 백라이트(92)로부터의 광 L과 동일한 광로를 찾아가서 운전자 M을 향하여 반사하여, HUD의 표시를 보기 어렵게 한다.
따라서, 액정 장치(91)를 비스듬하게 배치하고, 외광 SL의 액정 장치(91)의 요면경(93)측의 표면에서의 반사광을, 운전자 M의 눈에 도달하지 않는 방향으로 반사시키는 구조가 제안되어 있다. 그러나, 이러한 구조에서는, 전술한 시각 의존성 때문에 표시 화상의 콘트라스트가 크게 손상되어, 양호한 화상 표시가 불가능하다고 하는 문제가 있었다.
특허 문헌 2와 같이, 사출광의 장치 내에서의 반사를 액정 장치의 구조에 의해 개선하는 제안은 이루어져 있었지만, 외광과 표시 화상의 관계에서의 문제점을 장치의 구조에 의해 개선하는 제안은 이제까지 이루어져 있지 않았다. 따라서, 종래의 액정 장치와는 서로 다른 설계 사상에 기초하여, 액정 장치의 법선 방향이 아니라, 특정한 시각 방향에서 양호한 표시가 가능하게 되는 액정 장치가 요구되고 있었다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평성09-80436호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평성05-53090호 공보
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 특정한 시각 방향에서의 표시 화상의 콘트라스트를 향상시켜 개선된 액정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 액정 장치를 구비한 전자 기기, 및 프로젝터를 제공 하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 액정 장치는, 한쌍의 기판 사이에 초기 배향 상태가 평행 배향을 나타내는 액정 분자를 포함하는 액정층을 협지하는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 양측에 배치된 한쌍의 편광판을 구비하고, 상기 액정 분자는 프리틸트각을 갖고 상기 기판면 내의 소정 방향으로 배향되어 있고, 상기 액정 패널은 상기 한쌍의 편광판이 배치된 어느 하나의 측으로부터 입사된 광을 다른 쪽의 측을 향하여 출사하는 액정 장치로서, 상기 액정 패널은, 상기 기판의 법선 방향과 서로 다른 방향으로 최대 강도로 되는 광을 출사함과 함께, 상기 광의 최대 강도 방향의 상기 기판면 내에 투영된 방위 방향이 상기 소정 방향과 대략 평행하게 되어 있고, 상기 광의 최대 강도 방향은, 상기 프리틸트각을 갖는 상기 액정 분자의 장축 방향과 이루는 각이 직각에 가까운 측을 향하여 상기 기판의 법선 방향으로부터 경사시킨 방향인 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 액정층에서 특정한 방향으로 투과하는 투과광은, 액정 분자의 장축 방향과 직각에 가깝게 되어 있기 때문에, 다소 시각이 변화하여도 액정 디렉터와 투과광의 편광 방향이 이루는 각도가 변하기 어려워, 이상적인 위상 상태로 투과한다. 따라서, 특정한 방향과 그 근방의 시야각 방향에의 투과광은, 위상차에 기인하는 콘트라스트 저하가 생기기 어려워, 특정한 방향에 양호한 표시가 가능한 액정 장치로 할 수 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 액정 장치는, 한쌍의 기판 사이 에 유전율 이방성이 마이너스인 액정 분자를 포함하는 액정층을 협지한 수직 배향 모드의 액정 패널과, 상기 액정 패널의 양측에 배치된 한쌍의 편광판을 구비하고, 상기 액정 분자는 프리틸트각을 갖고 상기 기판면 내의 소정 방향으로 배향되어 있고, 상기 액정 패널은 상기 한쌍의 편광판이 배치된 어느 하나의 측으로부터 입사된 광을 다른 쪽의 측을 향하여 출사하는 액정 장치로서, 상기 액정 패널은, 상기 기판의 법선 방향과 서로 다른 방향으로 최대 강도로 되는 광을 출사함과 함께, 상기 광의 최대 강도 방향의 상기 기판면 내에 투영된 방위 방향이 상기 소정 방향과 대략 평행하게 되어 있고, 상기 광의 최대 강도 방향은, 상기 프리틸트각을 갖는 상기 액정 분자의 장축 방향과 이루는 각이 평행에 가까운 측을 향하여 상기 기판의 법선 방향으로부터 경사시킨 방향인 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 액정층에서 특정한 방향으로 투과하는 투과광은, 액정 분자와 거의 평행하게 전파하기 때문에, 다소 시각이 변화하여도 액정 분자의 복굴절에 의한 영향을 받기 어려워, 이상적인 위상 상태로 투과한다. 따라서, 특정한 방향 근방의 시야각 방향으로의 투과광은, 위상차에 기인하는 콘트라스트 저하가 생기기 어려워, 특정한 방향에 양호한 표시가 가능한 액정 장치로 할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 한쌍의 편광판 중의 한쪽의 편광판의 흡수축 방향과 상기 소정 방향은 대략 평행하게 배치되어 있고, 상기 한쪽의 편광판은, 그 한쪽의 편광판의 법선 방향과, 상기 광의 최대 강도 방향이 평행에 가까운 측에 상기 액정 패널의 상기 기판에 대하여 경사진 상태로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 경사진 상기 한쪽의 편광판과 다른 한쪽의 편광판의 조합 이, 상기 특정한 방향을 중심으로 한 시야각 방향에서 높은 차광 성능을 갖기 때문에, 특정한 방향에 양호한 표시가 가능한 액정 장치로 할 수 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제3 액정 장치는, 한쌍의 기판 사이에 초기 배향 상태가 평행 배향을 나타내는 액정 분자를 포함하는 액정층을 협지하는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 양측에 배치된 한쌍의 편광판을 구비하고, 상기 액정 분자는 상기 기판면 내의 소정 방향으로 배향되어 있고, 상기 액정 패널은 상기 한쌍의 편광판 중 한쪽의 편광판측으로부터 입사된 광을 다른 쪽의 편광판측을 향하여 출사하는 액정 장치로서, 상기 액정 패널은, 상기 기판의 법선 방향과 서로 다른 방향으로 최대 강도로 되는 광을 출사함과 함께, 상기 한쌍의 편광판 중 어느 하나의 편광판의 흡수축 방향과 상기 소정 방향이 대략 직교로 배치되어 있고, 상기 소정 방향과 대략 직교한 흡수축 방향을 가진 상기 편광판은, 그 편광판의 법선 방향과, 상기 광의 최대 강도 방향이 평행에 가까운 측에 상기 액정 패널의 상기 기판에 대하여 경사진 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 상기 특정한 방향을 중심으로 한 시야각 방향에서 다소 시각이 변화하여도, 액정 디렉터와 상기 한쪽의 편광판을 투과한 광의 편광 방향이 이루는 각도가 변하기 어려워, 특정한 방향에 양호한 표시가 가능한 액정 장치로 할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 편광판의 상기 액정 패널과 반대측에는 광원이 배치되어 있고, 그 광원의 출사 방향이, 상기 액정 패널이 출사되는 상기 광의 최대 강도 방향인 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 광원의 출사 방향이 원하는 광의 최대 강도 방향과 일치한다. 그 때문에, 광원으로부터의 광을 유효하게 최대 강도 방향으로 사출하고, 특정한 방향에 양호한 표시가 가능한 액정 장치로 할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 액정 장치는 시각 보상용의 위상차판을 구비하고, 상기 위상차판은, 그 위상차판의 법선 방향과, 상기 광의 최대 강도 방향이 평행에 가까운 측에 상기 액정 패널의 상기 기판에 대하여 경사진 상태로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 위상차판을 투과하는 투과광은, 위상차판의 시각 의존성의 영향을 받기 어렵기 때문에, 위상차에 기인하는 콘트라스트 저하를 발생시키지 않아, 특정한 방향에 양호한 표시가 가능한 액정 장치로 할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는, 전술한 액정 장치를 구비하고, 상기 액정 장치는, 상기 액정 장치가 사출하는 광의 최대 강도 방향으로 화상 표시를 행하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 액정 장치의 법선 방향과는 서로 다른 방향에, 콘트라스트가 높고 양호한 화상을 표시하는 것이 가능한 전자 기기로 할 수 있다.
본 발명의 프로젝터는, 전술한 액정 장치를 구비하고, 상기 액정 장치는, 상기 액정 장치가 사출하는 광의 최대 강도 방향으로 화상을 투사하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 액정 장치의 법선 방향과는 서로 다른 방향에, 콘트라스트가 높고 양호한 화상을 투사하는 것이 가능한 프로젝터로 할 수 있다.
[제1 실시 형태]
이하, 도 1∼도 7을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액정 장치에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 모든 도면에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위하여, 각 구성 요소의 막 두께나 치수의 비율 등은 적절하게 서로 다르게 하고 있다.
우선, 액정 장치(1)의 개략 구성에 대하여 설명한다. 액정 장치(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 화소 표시 영역을 구성하는 복수의 서브 화소 영역이 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 또한, 액정 장치(1)의 화소 표시 영역을 구성하는 복수의 서브 화소 영역에는, 각각 화소 전극(제1 전극)(11)과, 화소 전극(11)을 스위칭 제어하기 위한 TFT(Thin Film Transistor: 박막 트랜지스터) 소자(구동 소자)(12)가 형성되어 있다. 이 TFT 소자(12)는, 소스가 액정 장치(1)에 설치된 데이터선 구동 회로(13)로부터 연장되는 데이터선(14)에 접속되고, 게이트가 액정 장치(1)에 설치된 주사선 구동 회로(15)로부터 연장되는 주사선(16)에 접속되고, 드레인이 화소 전극(11)에 접속되어 있다.
데이터선 구동 회로(13)는, 데이터선(14)을 통하여 화상 신호 S1, S2, …, Sn을 각 서브 화소 영역에 공급하는 구성으로 되어 있다. 또한, 주사선 구동 회로(15)는, 주사선(16)을 통하여 주사 신호 G1, G2, …, Gm을 각 서브 화소 영역에 공급하는 구성으로 되어 있다. 여기에서, 데이터선 구동 회로(13)는, 화상 신호 S1∼Sn을 이 순서대로 선 순차로 공급하여도 되고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(14)끼리에 대하여 그룹마다 공급하여도 된다. 또한, 주사선 구동 회로(15)는, 주사 신호 G1∼Gm을 소정의 타이밍에서 펄스적으로 선 순차로 공급한다.
그리고, 액정 장치(1)는, 스위칭 소자인 TFT 소자(12)가 주사 신호 G1∼Gm의 입력에 의해 일정 기간만 온 상태로 됨으로써, 데이터선(14)으로부터 공급되는 화상 신호 S1∼Sn이 소정의 타이밍에서 화소 전극(11)에 기입되는 구성으로 되어 있다. 그리고, 화소 전극(11)을 통하여 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호 S1∼Sn은, 화소 전극(11)과 액정을 통하여 배치된 후술하는 공통 전극(41) 사이에서 일정 기간 유지된다. 여기에서, 유지된 화상 신호 S1∼Sn이 리크되는 것을 방지하기 위하여, 화소 전극(11)과 후술하는 공통 전극(41) 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬 접속되도록 축적 용량(18)이 부여되어 있다. 이 축적 용량(18)은, TFT 소자(12)의 드레인과 용량선(19) 사이에 형성되어 있다.
다음으로, 액정 장치(1)의 상세 구성에 대하여, 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다. 도 2는 액정 장치의 부분 단면도, 도 3은 액정 장치의 서브 화소 영역을 나타내는 부분 평면도이다. 도 2는, 도 3의 A-A에서의 화살 표시 단면도에 상당한다. 본 실시 형태의 액정 장치(1)는, 횡전계 동작형의 구동 방식인 FFS 방식을 구비하는 것으로서 설명을 행하지만, 동일하게 횡전계 동작형의 IPS 방식을 채용한 것으로 하여도 마찬가지로 효과가 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 액정 장치(1)는, 소자 기판(기판)(30)과, 소자 기판(30)과 대향 배치된 대향 기판(기판)(50)과, 소자 기판(30)과 대향 기판(50) 사이에 협지된 액정층(20)을 구비한 액정 패널(10)과, 소자 기판(30)의 외면측(액정층(20)과 반대측)에 설치된 편광판(36)과, 대향 기판(50)의 외면측에 설치된 편광 판(56)을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 액정 장치(1)에는, 소자 기판(30)과 대향 기판(50)이 대향하는 영역의 가장자리 끝을 따라 도시되지 않은 시일재가 형성되어 있고 액정층(20)이 밀봉되어 있다. 이 액정 장치(1)는, 소자 기판(30)측으로부터 조명광이 조사되고, 대향 기판(50)측을 표시측으로 하는 구성으로 되어 있다.
소자 기판(30)은, 광 투과성을 구비한 기판 본체(31)를 구비하고 있다. 기판 본체(31)를 형성하는 재료에는, 예를 들면 글래스, 석영 글래스, 질화 규소 등의 무기물이나, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지 등의 유기 고분자(수지)를 이용할 수 있다. 또한, 광 투과성을 구비하면, 상기 재료를 적층 또는 혼합하여 형성된 복합 재료를 이용할 수도 있다.
기판 본체(31)의 액정층(20)측의 면 위에는, 알루미늄이나 구리 등의 도전성 재료로 이루어지는 주사선(16)과 용량선(19)이 서로 평행하게 형성되어 있다. 주사선(16)과 용량선(19)은 동일한 재료를 이용하는 것으로 하여도 되고, 또한 서로 다른 재료를 이용하여 형성하여도 된다. 이들은, 예를 들면 알루미늄 등의 도전막을 성막한 후에, 패터닝됨으로써 얻어진다.
또한 기판 본체(31) 위에는, 주사선(16) 및 용량선(19)을 덮도록 게이트 절연막(32)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(32)은, 질화 실리콘이나 산화 실리콘 등과 같은 절연성을 갖는 투광성 재료로 구성되어 있다.
게이트 절연막(32) 위에는, 반도체층(42), 소스 전극(43), 드레인 전극(44)이 형성되어 있고, 이들 반도체층(42), 소스 전극(43), 드레인 전극(44) 및 기판 본체(31) 위에 형성되어 있는 주사선(16)에 의해 구동용 TFT(12)를 구성하고 있다. 또한, 드레인 전극(44)과 도통하여 용량 전극(45)이 형성되어 있고, 용량선(19)과 함께 축적 용량(18)을 구성하고 있다.
반도체층(42)은, 아몰퍼스 실리콘 등의 반도체로 구성되어 있다. 또한, 소스 전극(43)은, 동일하게 게이트 절연막(32) 위에 형성되어 있는 도시되지 않은 데이터선(14)으로부터 분기되어 형성되어 있고, 반도체층(42)의 일단에 접속되어 있다. 그리고, 드레인 전극(44)은 용량 전극(45)과 도통하여 형성되어 있고, 반도체층(42)의 타단에 접속되어 있다.
또한 게이트 절연막(32) 위에는, 구동용 TFT(12), 용량 전극(45) 및 도시되지 않은 데이터선(14)을 덮도록 층간 절연막(33)이 형성되어 있다. 층간 절연막(33)은, 게이트 절연막(32)과 마찬가지로, 질화 실리콘이나 산화 실리콘 등의 절연성을 갖는 투광성 재료로 구성되어 있다. 또한, 층간 절연막(33)의 용량 전극(45)과 겹치는 부분에는, 화소 전극(11)과 구동용 TFT(12)의 도통을 도모하기 위한 관통 구멍인 컨택트 홀(33a)이 형성되어 있다.
층간 절연막(33) 위에는, 공통 전극(41)이 형성되어 있다. 공통 전극(41)은, 띠 형상의 형상을 하고 있고, 화소 전극(11)과 마찬가지로, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide: 인듐 주석 산화물) 등의 투광성 도전 재료로 구성되어 있다. 그리고, 공통 전극(41)은, 화소 전극(11)보다도 액정층(20)으로부터 이격되는 측, 즉, 화소 전극(11)의 기판 본체(31)측(화소 전극(11)과 기판 본체(31)의 사이)에 배치되어 있다. 그리고, 공통 전극(41)에는, 예를 들면, 액정층(20)의 구동에 이용되는 소정의 일정한 전위 혹은 0V가 인가되는 것, 또는 소정의 일정한 전위와 이것과는 상이한 다른 소정의 일정한 전위가 주기적(프레임 기간마다 또는 필드 기간)으로 절환되는 신호가 인가되는 것으로 되어 있다.
공통 전극(41) 위에는, 컨택트 홀(33a)을 구비하고 질화 실리콘이나 산화 실리콘 등의 절연성을 갖는 투광성 재료로 구성된 전극간 절연막(34)이 형성되어 있다. 또한 전극간 절연막(34) 위에는, 서브 화소 P의 형상에 따른 화소 전극(11)이 형성되어 있고, 컨택트 홀(33a)을 통하여 구동용 TFT(12)의 드레인 전극(44)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 전극(11)은, ITO 등의 광 투과성을 구비한 도전성 재료로 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는 ITO를 이용하고 있다.
또한, 전극간 절연막(34) 위에는, 화소 전극(11)을 덮고 배향막(35)이 형성되어 있다. 배향막(35)은, 예를 들면 폴리이미드 등의 유기 재료나 실리콘 산화물 등의 무기 재료로 구성되어 있고, 전압 무인가 상태에서 액정층(20)에 포함되는 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키는 역할을 구비한다. 본 실시 형태에서는, 배향막(35)은 폴리이미드의 형성 재료를 도포하여 이것을 건조ㆍ경화시킨 후, 그 상면에 러빙 처리를 실시함으로써 얻어진다.
한편, 대향 기판(50)은 광 투과성을 구비한 기판 본체(51)를 구비하고 있다. 기판 본체(51)를 형성하는 재료에는 기판 본체(31)와 마찬가지로, 예를 들면 글래스, 석영 글래스, 질화 규소 등의 무기물이나, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지 등의 유기 고분자(수지)를 이용할 수 있다. 또한, 광 투과성을 구비하면, 상기 재료를 적층 또는 혼합하여 형성된 복합 재료를 이용할 수도 있다.
기판 본체(51)의 액정층(20)측의 면 위에는, 컬러 필터층(52)이 형성되어 있 다. 컬러 필터층(52)은, 서브 화소의 형상에 대응하여 배치되어 있고, 각 서브 화소의 표시색에 대응하는 색재를 함유하고 있다.
컬러 필터층(52) 위에는, 배향막(55)이 형성되어 있다. 배향막(55)은, 예를 들면 폴리이미드 등의 유기 재료나 실리콘 산화물 등의 무기 재료로 구성되어 있고, 전압 무인가 상태에서 액정층(20)에 포함되는 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키는 역할을 구비한다. 본 실시 형태에서는, 배향막(55)은 폴리이미드의 형성 재료를 도포하여 이것을 건조ㆍ경화시킨 후, 그 상면에 일정 방향으로 러빙 처리를 실시함으로써 얻어진다. 이 러빙에 의한 배향막(55)의 배향 방향이, 배향막(35)의 배향 방향과 반평행 방향으로 되도록 배치되어 있다.
소자 기판(30)과 대향 기판(50)에 협지되는 액정층(20)에 포함되는 액정 분자는 플러스의 유전율 이방성을 구비하고 있고, 배향막(35, 55)의 러빙 방향으로 배향하고, 층 내에서 호모지니어스 배향을 하고 있다.
또한, 기판 본체(31)의 액정층(20)과는 반대측의 면에는 편광판(36)이 설치되어 있고, 기판 본체(51)의 액정층(20)과는 반대측의 면에는 편광판(56)이 설치되어 있다. 이들 편광판(36, 56)은, 각각의 편광축(흡수축)이 서로 직교하는 크로스 니콜 상태로 설치되어 있고, 어느 한쪽의 흡수축이, 배향막(35, 55)의 배향 방향과 동일 방향으로 되도록 배치되어 있다.
계속해서, 도 3에 도시하는 평면도를 참조하여 본 실시 형태의 액정 장치(1)에서의 서브 화소 P 근방의 평면 배선 구조를 설명한다. 도 3에서는, 소자 기판(30) 위의 각 배선 및 반도체층만을 나타내고, 각 절연막을 생략하고 있다. 또 한, 도면을 보기 쉽게 하기 위하여, 배선의 폭이나 크기를 변경하여 도시하고 있다.
도면에 도시한 바와 같이, 주사선(16) 및 용량선(19)은 대략 평행하게 형성되어 있고, 도면에서는 수평 방향으로 연장되어 있다. 데이터선(14)은 이들 주사선(16) 및 용량선(19)에 대하여 직교하도록 형성되어 있다. 따라서, 주사선(16), 데이터선(14) 및 용량선(19)은 평면에서 보아 대략 격자 형상으로 배선되어 있다.
데이터선(14)으로부터는, 평면에서 보아 역L자 형상의 소스 전극(43)이 분기되어 있고, 주사선(16)과 평면적으로 겹치도록 형성되어 있는 반도체층(42)의 일단과 접속되어 있다. 반도체층(42)의 타단에는 드레인 전극(44)이 접속되어 있고, 구동용 TFT(12)를 형성하고 있다. 또한, 드레인 전극(44)은 용량선(19)과 평면적으로 겹치도록 형성되어 있는 용량 전극(45)과 접속되어 있고, 축적 용량(18)을 형성하고 있다.
화소 전극(11)은, 평면에서 보아 거의 사다리 형상으로 구성되고, 공통 전극(41)과 평면적으로 겹쳐 있다. 그리고, 화소 전극(11)은, 평면에서 보아 사각형의 틀 형상의 틀부(11a)와, 거의 도면 수평 방향으로 연장함과 함께 도면 수직 방향에서 간격을 두고 서로 평행하게 되도록 복수(15개) 배치된 띠 형상 전극(띠 형상부)(11b)을 구비하고 있다. 여기에서, 띠 형상 전극(11b)은, 그 양단이 각각 틀부(11a) 중의 도면 수직 방향으로 연장되는 부분과 접속되어 있다.
여기에서, 도시되지 않은 배향막의 배향 방향은, 도면 수평 방향으로 되어 있다. 또한, 띠 형상 전극(11b)은, 도면 수평 방향에 대하여 약 20°경사지게 배 치되어 있다. 그 때문에 전압 무인가의 초기 상태에서, 액정 분자 LC와 띠 형상 전극(11b)이 이루는 각 θ는 약 20°로 되어 있다. 이와 같이 하여, 화소 전극(11)과 공통 전극(41)은, 전극간 절연막(34)을 개재하여 배치되어 있고 FFS 방식의 전극 구조를 구성하고 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 액정 장치(1)에 대하여, 도 4 내지 도 7을 이용하여 특징 부분과 작용의 설명을 한다.
도 4는, 액정 장치(1)의 분해 사시도로서, 설명을 쉽게 하기 위하여 액정층(20)의 액정 분자 LC를 디렉터 방향이 길이 방향으로 되는 원주 형상으로 도시하고 있다. 이하의 설명에서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 액정 장치(1)를 투과하는 투과광과, 투과광의 최대 강도 방향인 우선 시각 방향의 관계에 대하여 설명한다. 수평면 내의 소정 방향을 X축 방향, 수평면 내에서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향의 각각과 직교하는 방향(즉 연직 방향)을 Z축 방향으로 한다. 본 실시 형태에서는, 도면 속으로부터 도면 앞쪽 방향을 X축 방향, 도면 수평 방향을 Y축 방향, 도면 수직 방향을 Z축 방향으로 하고 있다.
도면에 도시하는 편광판(36, 56)에 기재한 양쪽 화살표는, 각 편광판의 흡수축의 방향을 나타내고 있고, 편광판(36)의 흡수축은 y축과 평행, 편광판(56)의 흡수축은 x축과 평행하게 되어 있다. 편광판(36, 56)의 흡수축의 방향은 교체하여도 상관없다. 또한, 액정 분자 LC의 배향 방향은 y축과 평행하게 되어 있다.
본 실시 형태의 액정 장치(1)는, 액정 분자 LC의 초기 배향 상태에 특징이 있다. 도면에서, 액정 장치(1)의 기판의 법선 방향 N으로부터 각도 θ1만큼 y축 방향으로 기울인 방향을, 관찰자에게 양호한 화상을 보이고자 하는 특정한 방향(우선 시각 방향) D로 한다. 이러한 관계의 경우, 액정 분자 LC의 초기 배향 상태에서, 액정 분자 LC의 장축 방향과, 액정층(20)을 개재하여 우선 시각 방향 D에 투과하는 투과광의 액정층(20)에서의 광로가 이루는 각이 커지도록, 즉 직각에 가까워지도록 프리틸트각 θ2를 제어한다.
여기에서, 액정 분자 LC의 장축과 직각에 맞추는 방향은, 「우선 시각 방향 D」이어도 되지만, 「우선 시각 방향 D로 투과하는 투과광의 액정층(20)에서의 광로」이면 더욱 좋다. 이것은, 액정층(20)으로부터 우선 시각 방향 D로 광이 투과하는 경우에는, 장치 외부와의 계면에서 투과광이 굴절하기 때문에, 우선 시각 방향 D와 액정층(20)에서의 광로의 방향이 일치하지 않기 때문이다.
도 5는, 액정층(20)을 개재하여 우선 시각 방향 D로 사출되는 투과광 L과 액정 분자 LC의 관계를 나타내는 모식도로서, (a)가 종래 구조의 예, (b)가 본 실시 형태를 나타낸다. 여기에서는, 액정 분자 LC를 타원형으로 나타내고 있고, 장축 방향이 액정 분자 LC의 장축 방향을 나타내고 있다. 또한, 설명을 간단히 하기 위하여, 여기에서는 액정층(20)과 장치 외부의 관계만을 나타낸다.
도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 종래 구조의 액정층(20)을 투과하는 투과광 L은, 호모지니어스 배향을 하고 있는 액정 분자 LC에 대하여 비스듬하게 투과하기 때문에, 다소의 시각 변화에서도 액정 디렉터와 투과광 L의 편광 방향이 이루는 각 도가 변화하여, 콘트라스트 저하가 일어난다.
그에 대하여, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 미리 액정 분자 LC에 프리틸트각 θ2를 형성하고 있기 때문에 투과광 L의 광로와 액정 분자 LC의 장축 방향이 직각으로 되어 있다. 그 때문에, 액정층(20)을 투과하는 투과광 L은, 다소 시각이 변화하여도 액정 디렉터와 투과광 L의 편광 방향이 이루는 각도가 변하기 어려워, 콘트라스트 저하가 적은 양호한 표시가 가능하게 된다.
여기에서, 프리틸트각 θ2는, 법선 방향 N으로부터 우선 시각 방향 D에의 기울기 각도 θ1, 액정 분자 LC의 이상광 굴절률 ne를 이용하여, 스넬의 법칙으로부터 유도할 수 있다. 장치 외부(공기)의 굴절률 n=1.0, 정상광 굴절률 no=1.48로 하고, 각도 θ1=15°로 하면, 액정층(20)으로부터의 투과광 L의 입사각 θ3은, 스넬의 법칙으로부터 n×sinθ1=no×sinθ3이 성립하기 때문에, θ3은 약 10°로 된다. 도면에 도시한 바와 같이, 입사각 θ3은 프리틸트각 θ2와 동등하기 때문에, 프리틸트각 θ2는 약 10°로 된다.
마찬가지로, 법선 방향 N으로부터 임의의 우선 시각 방향 D에의 각도 θ1과 프리틸트각 θ2의 관계는, 전술한 장치 외부의 굴절률 n과 액정 분자 LC의 정상광 굴절률 no를 이용하면 이하의 수학식 1로 표현할 수 있다. 도 6에는, 예로서 전술 한 굴절률 n과 정상광 굴절률 no의 값을 이용한 각도 θ1과 프리틸트각 θ2의 관계를 나타내는 그래프를 도시한다.
θ2=sin-1((n/no)sinθ1)
도 7에는, 전술한 바와 같이 프리틸트각 θ2를 제어한 액정층을 구비하는 액정 장치(1)의 등콘트라스트 곡선을 나타낸다. 도 7은 도 19에 대응하는 도면이다. 장치의 법선 방향 N으로부터 y축 방향으로 약 15°기울인 방향을 우선 시각 방향 D로 한 경우, 도면에 나타내는 영역 AR을 투과하는 광을 이용하여 화상 표시를 행하지만, 도 19와 비교하면 명확한 바와 같이, 영역 AR의 코너부의 콘트라스트가 증대되고 개선되어 있다. 이상과 같이 하여, 프리틸트각 θ2를 제어함으로써, 우선 시각 방향 D에 콘트라스트가 높은 양호한 화상을 표시 가능한 액정 장치(1)로 할 수 있다.
이상과 같은 구성의 액정 장치(1)에 따르면, 우선 시각 방향 D의 광로와 액정 분자 LC의 장축 방향이 직각으로 되어 있기 때문에, 액정층(20)을 투과하는 투과광 L은, 다소 시각이 변화하여도 액정 디렉터와 투과광 L의 편광 방향이 이루는 각도가 변하기 어렵다. 따라서, 우선 시각 방향 D 근방의 시야각 방향에서 콘트라스트 저하가 적은 양호한 표시가 가능한 액정 장치(1)로 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 액정 분자 LC는 플러스의 유전율 이방성을 구비 하는 것으로 하였지만, 마이너스의 유전율 이방성을 구비하는 것으로 하여도 된다. 그 경우에는, 화소 전극(11)이 구비하는 띠 형상 전극(11b)의 연장 방향을 평면 방향으로 90°기울여서 배치하고, 액정 분자 LC의 구동 상태가 동일해지도록 한다. 이러한 구성을 이용함으로써, 화소를 구성하는 각 부재의 레이아웃의 제약에 따른 설계가 가능해져, 액정 장치의 설계 자유도를 높일 수 있다. 또한, 도 4의 띠 형상 전극(11)은, 화소 레이아웃의 정도에 따라서는, y방향 혹은 x방향과 평행하게 배치되는 경우가 있다. 그 경우, 액정의 배향 방향은 y방향 혹은 x방향으로부터 5°내지 20°회전하게 되는데, 그 경우에도 도 7의 등콘트라스트 곡선을 5°내지 20° 회전시킨 특성으로 되어, 영역 AR의 콘트라스트는 종래의 도 19보다 증대되고 개선되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 투과광 L의 광원에 대해서는 특별히 언급하지 않았지만, 투과광 L의 광원이 편광판(36)의 액정 패널(10)과 반대측에 배치되어 있어도 된다. 그 경우, 상기 광원으로부터의 광의 출사 방향이, 액정 패널(10)이 출사하는 광의 최대 강도 방향 D인 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 광원의 출사 방향이 원하는 광의 최대 강도 방향 D와 일치하기 때문에, 광원으로부터의 광을 유효하게 최대 강도 방향 D로 사출하고, 특정한 방향에 양호한 표시가 가능한 액정 장치(1)로 할 수 있다.
[제2 실시 형태]
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액정 장치(2)의 설명도이다. 본 실시 형태의 액정 장치(2)는, 제1 실시 형태의 액정 장치(1)와 일부 공통되어 있 다. 서로 다른 것은, 소자 기판(30)측에 배치하는 편광판(36)에 경사각 φ를 설치하는 것이다. 또한, 편광판의 흡수축 방향을 규정하고 있다. 이하에서 제1 실시 형태와 공통되는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다.
액정 장치(2)의 소자 기판(30)측에 배치되는 편광판(36)은, 액층 분자 LC의 배향 방향과 동일 방향에 흡수축을 구비하여 배치되어 있다. 또한, 편광판(36)은, 우선 시각 방향 D를 향하여 경사각 φ로 되도록 경사져 있다. 다시 말하면, 편광판(36)의 법선 방향이 우선 시각 방향 D와 평행하게 되는 방향으로 경사각 φ를 구비하여 설치되어 있다. 경사각 φ는, 기판의 법선 방향 N으로부터 우선 시각 방향 D에의 기울기 각도 θ1과 동등하게 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
도 9는, 전술한 바와 같이 편광판(36)의 경사각 φ를 제어한 액정 장치(2)의 등콘트라스트 곡선이며, 제1 실시 형태의 도 7과 마찬가지로 도 19에 대응하는 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 영역 AR의 코너부의 콘트라스트가 도 7보다도 증대되어 있고, 보다 개선되어 있다.
이상과 같은 구성의 액정 장치(2)에 따르면, 경사진 편광판(36)과 편광판(56)의 조합이 우선 시각 방향 D를 중심으로 한 시야각 방향에서 가장 높은 차광 성능을 갖기 때문에, 우선 시각 방향 D에 양호한 표시가 가능한 액정 장치(2)로 할 수 있다.
또한, 액정 장치(2)에는, 액정층(20)에서 생기는 위상차를 보상하는 위상차 판을 구비하는 것으로 하여도 된다. 그 경우, 위상차판에도 위상차판의 법선 방향과, 우선 시각 방향 D에 투과하는 투과광 L의 광로 방향이 평행하게 되는 경사각을 부여하는 것이 바람직하다.
또한, 장치를 투과하는 광의 이용 방법에 따라서, 도 10에 도시하는 액정 장치(3)와 같이, 편광판(56)을 투과하는 광의 위상을 λ/2 어긋나게 하는 위상차판(60)을 편광판(56)측의 외부에 구비하는 것으로 하여도 된다. 예를 들면, 전술한 HUD와 같이, 광을 글래스 등에서 반사시키고 그 반사광을 이용하여 화상 표시를 행하는 경우, 입사면에 수평인 편광 성분인 s광(또는 s편광)의 쪽이, 입사면에 수직인 편광 성분인 p광(또는 p편광)보다도 반사하기 쉽다. 그 때문에, 액정 장치(2)를 투과하는 투과광의 편광면과 반사면의 관계에 의해, 투과광이 s광으로 되도록 위상차판에서 위상을 어긋나게 하는 것이 바람직하다.
[제3 실시 형태]
도 11은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 액정 장치(4)의 설명도이다. 본 실시 형태의 액정 장치(4)는, 제2 실시 형태의 액정 장치(2)와 일부 공통되어 있고, 액정 분자 LC가 X축 방향으로 배향되어 있는 점이 서로 다르다. 이와 같은 경우에는, 액정 분자 LC에 프리틸트각을 부여하지 않고 소자 기판(30)과 평행한 배향으로 하고, 편광판(36)에는 경사각 φ를 설정한다. 이러한 배향 상태로 하면, 초기 배향 상태에서 액정 분자 LC의 디렉터 방향과, 우선 시각 방향 D가 서로 직교한다.
도 12는, 액정 장치(4)의 등콘트라스트 곡선으로서, 도 19에 대응하는 도면 이다. 도면에 도시한 바와 같이, 화상 표시에 이용하는 영역 AR의 코너부의 콘트라스트가 도 19보다도 증대되어 있어, 종래예보다도 개선된 표시가 가능하게 되어 있다.
이상과 같은 구성의 액정 장치(4)에 따르면, 우선 시각 방향 D를 중심으로 한 시야각 방향에서 다소 시각이 변화하여도, 액정 디렉터와 투과광 L의 편광 방향이 이루는 각도가 변하기 어렵다. 즉, 특정한 방향에 양호한 표시가 가능한 액정 장치로 할 수 있다.
[제4 실시 형태]
도 13 및 도 14는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 수직 배향 방식의 액정 장치(5)의 설명도이다. 본 실시 형태의 액정 장치(5)는, 이제까지 설명한 횡전계 방식의 액정 장치와는 달리, 초기 배향 상태에서 액정 분자 LC가 소자 기판(30) 및 대향 기판(50)에 대하여 수직 방향으로 배향된다. 따라서, 우선 도 13을 이용하여, 횡전계 방식의 액정 장치와의 장치 구성 상의 차이를 설명한 후에, 도 14를 이용하여 작용의 설명을 행한다.
도 13에 도시한 바와 같이 액정 장치(5)에서는, 화소 전극(11)은 소자 기판(30)측에, 공통 전극(41)은 대향 기판(50)측에 설치되어 있다. 화소 전극(11)에는 도시되지 않은 슬릿이 설치되어 있고, 인가시에 후술하는 프리틸트각을 형성한 방향과는 서로 다른 방향으로 전계를 발생시키고, 프리틸트의 방향과는 서로 다른 방향으로 액정 분자 LC를 무너뜨리는 것으로 하고 있다.
화소 전극(11)은, 화소 표시 영역과 평면적으로 겹쳐 층간 절연막(33) 위에 설치되어 있고, 그 화소 전극(11) 위를 덮어 수직 배향막(35)이 형성되어 있다. 한편, 공통 전극(41)은, 컬러 필터(52) 위에 형성되어 있고, 그 공통 전극(41)의 위를 덮어 수직 배향막(55)이 형성되어 있다. 수직 배향막(35, 55)은, 전압 무인가시에서의 액정층(20) 내의 액정 분자 LC를, 소자 기판(30), 대향 기판(50)에 대하여 수직 방향으로 배향시키는 것이면 되며, 예를 들면 ODS(Octadecyltrimethoxy silane) 등을 형성 재료에 이용하여 통상 알려진 방법에 의해 형성할 수 있다.
또한, 수직 배향 방식의 액정 장치(5)의 액정층(20)에 이용되는 액정 분자 LC는, 유전율 이방성이 마이너스이다. 그 때문에 도 14에 도시한 바와 같이, 액정 장치(5)에서는, 전압 무인가시에 액정 분자 LC 디렉터 방향과, 액정층(20)을 개재하여 우선 시각 방향 D에 투과하는 투과광의 액정층(20)에서의 광로가 평행하게 되도록, 프리틸트각 θ2를 제어한다.
도 15는, 액정 장치(5)의 액정층(20)을 개재하여 우선 시각 방향 D로 사출되는 투과광 L과 액정 분자 LC의 관계를 나타내는 모식도로서, 도 5에 대응하는 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 프리틸트각 θ2는, 법선 방향 N으로부터 우선 시각 방향 D로의 기울기 각도 θ1, 액정 분자 LC의 정상광 굴절률 no를 이용하여, 스넬의 법칙으로부터 유도할 수 있다. 장치 외부(공기)의 굴절률 n=1.0, 정상광 굴절률 no=1.48로 하고, 각도 θ1=15°로 하면, 액정층(20)으로부터의 투과광 L의 입사각 θ3은, 스넬의 법칙으로부터 n×sinθ1=no×sinθ3이 성립하기 때문에, θ3은 약 10°로 된다. 도면에 도시한 바와 같이, 프리틸트각 θ2는 입사각 θ3은 구할 수 있으며, 프리틸트각 θ2는 약 80°로 된다.
이상과 같은 구성의 액정 장치(5)에 따르면, 액정층(20)에서 우선 시각 방향 D로 투과하는 투과광 L은, 액정 분자 LC과 거의 평행하게 전파하기 때문에, 다소 시각이 변화하여도 액정 분자 LC의 복굴절에 의한 영향을 받기 어려워, 이상적인 위상 상태로 투과한다. 따라서, 우선 시각 방향 D 근방의 시야각 방향에의 투과광 L은, 위상차에 기인하는 콘트라스트 저하가 생기기 어려워, 양호한 표시가 가능한 액정 장치(5)로 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 액정 장치(5)는, 화소 전극(11)에 슬릿을 설치하고 경사 전계를 인가하여 액정을 구동하는 것으로 하였지만, 화소 전극(11)에는 슬릿을 설치하지 않고, 그대로 프리틸트의 방향으로 액정이 무너지도록 구동하여도 된다.
[전자 기기]
도 16은, 본 발명의 액정 장치를 구비한 전자 기기의 일례인 헤드 업 디스플레이(700)의 개략 구성도이다. 도 17은, 헤드 업 디스플레이(700)의 화상을 차량 운전석으로부터 본 도면이다.
도 16에서 차량(70)은 세단 타입의 승용차이다. 헤드 업 디스플레이(700)는, 액정 장치(71)와 광원(72)을 구비한 전기 광학 장치(100)와, 전기 광학 장치(100)로부터 사출된 광 L(화상광)을 프론트 윈도우(74) 상에 투사하는 요면경(반사 광학계)(73)과, 프론트 윈도우(74) 상에 투사된 광을 운전석을 향하여 반사하는 프론트 윈도우 실드(76)를 구비하고 있다.
전기 광학 장치(100)는 데쉬보드(75)의 내부에 수납되어 있다. 데쉬보드(75)에는, 프론트 윈도우(74)의 하부에, 광 L을 투과하기 위한 개구부(75H)가 형성되어 있고, 그 개구부(75H)를 통하여, 요면경(73)에서 반사된 광 L이 프론트 윈도우 실드(76) 상에 투영되도록 되어 있다. 투영된 화상은 허상 I로서 차량의 운전자 M에 시인된다.
프론트 윈도우 실드(76)는, 예를 들면 하프 미러 등의 시트 형상의 막으로서 구성되는데, 프론트 윈도우(74)의 표면을 처리함으로써 광 L의 일부를 반사시키도록 하여도 된다. 도 17에 도시한 바와 같이, 프론트 윈도우 실드(76)는 운전석의 정면에 배치되어 있다. 프론트 윈도우 실드(76) 상에는, 속도 미터나 가솔린 잔량, 경고 등의 정보가 표시된다. 운전자 M은 운전 중에 시선을 크게 움직이지 않고 이들의 정보를 시인할 수 있다.
여기에서, 액정 장치(71)는 전술한 본 발명의 구성을 구비하고 있고, 액정 장치(71)의 표면의 법선 방향에 대하여 특정한 각도만큼 기울인 방향이 우선 시각 방향으로 되어 있다. 또한, 액정 장치(71)는 경사지어 설치되어 있고, 화상 표시에 이용하는 광 L에는 우선 시각 방향을 투과한 광을 이용하는 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 헤드 업 디스플레이(700)는, 외광 SL이 액정 장치(71)의 표면에 입사하였다고 하여도, 운전자 M의 눈에 도달하지 않는 방향으로 반사시킬 수 있음과 동시에, 우선 시각 방향을 투과한 광을 이용하여, 운전자 M에 양호한 표시 화상을 보이게 할 수 있다.
[프로젝터]
도 18은, 본 발명의 액정 장치를 구비한 프로젝터의 개략 구성도이다. 프로젝터(800)는, 도 18에 도시된 바와 같이, 광원(810)과, 광원(810)의 광을 시간 순차적으로 변조함으로써 R, G, B 각 색의 광학상을 생성하는 액정 장치(811)와, 이 액정 장치(811)에서의 광학상을 스크린 S 위에 확대 투사하는 투사 렌즈(812)를 구비한다. 또한 프로젝터(800)는, 스크린 S 위에 표시하는 화상을 구성하기 위한 화상 정보를 색 정보와 휘도 정보로 분리하는 정보 분리 수단(813)을 구비하고 있고, 색 정보 및 휘도 정보의 각각에 기초하여 광원(810)의 광을 제어 가능하게 되어 있다.
프로젝터(800)는, 광원(810)의 광을 분리하는 광 분리 수단(814)과, 색 정보에 기초하여 소정의 색 광을 생성하는 색 시분할 수단(815)과, 휘도 정보에 기초하여 휘도 변조광을 생성하는 휘도 변조광 생성 수단(816)과, 이들 색 시분할 수단(815) 및 휘도 변조광 생성 수단(816)을 투과한 광을 합성하는 합성 수단(817)을 구비하고 있다.
광원(810)은, 광을 사출하는 고압 수은 램프(810a)와, 고압 수은 램프(810a)로부터 사출된 광을 반사시키는 리플렉터(810b)를 구비하고 있다. 고압 수은 램프(810a)는, 백색광을 사출하는 램프이다.
여기에서, 액정 장치(811)는 전술한 본 발명의 구성을 구비하고 있고, 프로젝터(800)로부터 스크린 S에 지근 거리로부터의 투사를 행하는 경우의, 프로젝터(800)로부터 스크린 S에의 투사 각도에 대응한 경사 방향이, 액정 장치(811)의 우선 시각 방향으로 되어 있다. 그 때문에, 프로젝터(800)는, 근접한 거리로부터 콘트라스트가 높은 양호한 화상을 투사할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 바람직한 실시 형태예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 전술한 예에서 나타낸 각 구성 부재의 여러가지 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 여러가지 변경 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액정 장치의 회로 구성도.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 액정 장치의 부분 단면도.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 액정 장치의 서브 화소 영역을 나타내는 부분 평면도.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 액정 장치를 설명하는 분해 사시도.
도 5의 (a)는 종래 구조에서의 작용을 설명하기 위한 개략도이고, (b)는 제1 실시 형태에 따른 액정 장치의 작용을 설명하기 위한 개략도.
도 6은 제1 실시 형태의 프리틸트각을 구하는 그래프.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 액정 장치의 효과를 나타내는 등콘트라스트 곡선.
도 8은 제2 실시 형태에 따른 액정 장치를 설명하는 분해 사시도.
도 9는 제2 실시 형태에 따른 액정 장치의 효과를 나타내는 등콘트라스트 곡선.
도 10은 제2 실시 형태에 따른 액정 장치의 변형예를 설명하는 분해 사시도.
도 11은 제3 실시 형태에 따른 액정 장치를 설명하는 분해 사시도.
도 12는 제3 실시 형태에 따른 액정 장치의 효과를 나타내는 등콘트라스트 곡선.
도 13은 제4 실시 형태에 따른 액정 장치의 부분 단면도.
도 14는 제4 실시 형태에 따른 액정 장치를 설명하는 분해 사시도.
도 15는 제4 실시 형태에 따른 액정 장치의 작용을 설명하기 위한 개략도.
도 16은 본 발명의 전자 기기를 도시하는 개략 구성도.
도 17은 본 발명의 전자 기기를 도시하는 개략 구성도.
도 18은 본 발명의 프로젝터를 도시하는 개략 구성도.
도 19는 종래예의 액정 장치의 등콘트라스트 곡선.
도 20은 종래예의 전자 기기를 도시하는 개략 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1∼5: 액정 장치
10: 액정 패널
20: 액정층
30: 소자 기판(기판)
36: 편광판(한쪽의 편광판)
50: 대향 기판(기판)
56: 편광판
700: 헤드 업 디스플레이(전자 기기)
800: 프로젝터
D: 우선 시각 방향(최대 강도 방향)
L: 투과광(광)
LC: 액정 분자
θ2: 프리틸트각
φ: 경사각

Claims (8)

  1. 한쌍의 기판 사이에 초기 배향 상태가 평행 배향을 나타내는 액정 분자를 포함하는 액정층을 협지하는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 양측에 배치된 한쌍의 편광판을 구비하고, 상기 액정 분자는 프리틸트각을 갖고 상기 기판면 내의 소정 방향으로 배향되어 있고, 상기 액정 패널은 상기 한쌍의 편광판이 배치된 어느 하나의 측으로부터 입사된 광을 다른 측을 향하여 출사하는 액정 장치로서,
    상기 액정 패널은, 전압 인가 시에 상기 기판의 법선 방향과 다른 방향으로 최대 강도로 되는 광을 출사함과 함께, 상기 광의 최대 강도 방향의 상기 기판면 내에 투영된 방위 방향이 상기 소정 방향과 실질적으로 평행하게 되어 있고,
    상기 광의 최대 강도 방향은, 상기 프리틸트각을 갖는 상기 액정 분자의 장축 방향과 이루는 각이 직각에 가까운 측을 향하여 상기 기판의 법선 방향으로부터 경사시킨 방향인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  2. 한쌍의 기판 사이에 유전율 이방성이 마이너스인 액정 분자를 포함하는 액정층을 협지한 수직 배향 모드의 액정 패널과, 상기 액정 패널의 양측에 배치된 한쌍의 편광판을 구비하고, 상기 액정 분자는 프리틸트각을 갖고 상기 기판면 내의 소정 방향으로 배향되어 있고, 상기 액정 패널은 상기 한쌍의 편광판이 배치된 어느 하나의 측으로부터 입사된 광을 다른 측을 향하여 출사하는 액정 장치로서,
    상기 액정 패널은, 전압 인가 시에 상기 기판의 법선 방향과 다른 방향으로 최대 강도로 되는 광을 출사함과 함께, 상기 광의 최대 강도 방향의 상기 기판면 내에 투영된 방위 방향이 상기 소정 방향과 실질적으로 평행하게 되어 있고,
    상기 광의 최대 강도 방향은, 상기 프리틸트각을 갖는 상기 액정 분자의 장축 방향과 이루는 각이 평행에 가까운 측을 향하여 상기 기판의 법선 방향으로부터 경사시킨 방향인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  3. 한쌍의 기판 사이에 초기 배향 상태가 평행 배향을 나타내는 액정 분자를 포함하는 액정층을 협지하는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 양측에 배치된 한쌍의 편광판을 구비하고, 상기 액정 분자는 상기 기판면 내의 소정 방향으로 배향되어 있고, 상기 액정 패널은 상기 한쌍의 편광판 중 한쪽의 편광판측으로부터 입사된 광을 다른 쪽의 편광판측을 향하여 출사하는 액정 장치로서,
    상기 액정 패널은, 전압 인가 시에 상기 기판의 법선 방향과 다른 방향으로 최대 강도로 되는 광을 출사함과 함께, 상기 한쌍의 편광판 중 어느 하나의 편광판의 흡수축 방향과 상기 소정 방향이 실질적으로 직교로 배치되어 있고,
    상기 소정 방향과 실질적으로 직교한 흡수축 방향을 가진 상기 편광판은, 그 편광판의 법선 방향과, 상기 광의 최대 강도 방향이 평행에 가까운 측에 상기 액정 패널의 상기 기판에 대하여 경사진 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 한쌍의 편광판 중 한쪽의 편광판의 흡수축 방향과 상기 소정 방향은 실질적으로 평행하게 배치되어 있고, 상기 한쪽의 편광판은, 그 한쪽의 편광판의 법선 방향과, 상기 광의 최대 강도 방향이 평행에 가까운 측에 상기 액정 패널의 상기 기판에 대하여 경사진 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광판의 상기 액정 패널과 반대측에는 광원이 배치되어 있고, 그 광원의 출사 방향이, 상기 액정 패널이 출사하는 상기 광의 최대 강도 방향인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 장치는 시각 보상용의 위상차판을 구비하고,
    상기 위상차판은, 그 위상차판의 법선 방향과, 상기 광의 최대 강도 방향이 평행에 가까운 측에 상기 액정 패널의 상기 기판에 대하여 경사진 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 액정 장치를 구비하고, 상기 액정 장치는, 상기 액정 장치가 사출하는 광의 최대 강도 방향으로 화상 표시를 행하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 액정 장치를 구비하고, 상기 액정 장치는, 상기 액정 장치가 사출하는 광의 최대 강도 방향으로 화상을 투사하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
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