KR101663180B1 - 액정 패널 및 전자 기기 - Google Patents

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히로나오 타나카
히데마사 야마구치
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가부시키가이샤 재팬 디스프레이
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Abstract

횡전계{橫電界} 표시형의 액정 패널에서는 배향 규제력이 약하기 때문에, 리버스 트위스트{reverse twist} 현상이 출현하기 쉽다는 과제를 해결하기 위해서, 서로 일정 거리를 사이에 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 봉지{封止}되는 액정층과, 배향막과, 상기 제1 기판측에 형성되는 대향 전극 패턴과, 상기 제1 기판측에 복수개의 전극가지{電極枝}에 의해서 형성되는 화소 전극 패턴으로서, 상기 복수개의 전극가지중 컨택트로부터 연장되는 복수개의 전극가지를 횡단적으로 연결하는 부분 연결가지{連結枝}를 상기 컨택트 근방에 형성한 화소 전극 패턴을 가지는 액정 패널을 제안한다.
배향막, 화소 전극, 전극가지, 연결부, 컨택트부, 대향 전극, 전극가지, 컨택트, 슬릿, 부분 연결가지.

Description

액정 패널 및 전자 기기{LIQUID CRYSTAL PANEL AND ELECTRONIC APPARATUS}
이 명세서에서 설명하는 발명은, 화소 전극과 대면{對面} 전극과의 사이에 발생되는 횡방향 전계에 의해 액정 분자의 배열을 기판면과 평행하게 회전 제어하는 구동 방식의 액정 패널에 관한 것이다. 또한, 이 명세서에서 제안하는 발명은, 해당{當該} 액정 패널을 탑재한 전자 기기로서의 측면을 가진다.
현재, 액정 패널의 패널 구조에는, 패널면에 대해서 수직 방향으로 전계를 발생하는 종전계{縱電界} 표시형에 더하여, 다양한 구동 방식에 대응한 패널 구조가 제안되어 있다. 예를 들면, 패널면에 대해서 수평 방향으로 전계를 발생하는 횡전계{橫電界} 표시형의 패널 구조가 제안되어 있다.
이 횡전계 표시형의 액정 패널은, 액정 분자의 회전 방향이 기판면과 평행하다. 즉, 횡전계 표시형의 액정 패널에서는, 액정 분자의 기판면에 대한 수직 방향으로의 회전이 적다. 이 때문에, 광학 특성(콘트라스트, 휘도, 색조)의 변화가 비교적 적다고 하는 특성이 알려져 있다. 즉, 횡전계 표시형의 액정 패널은, 종전계 표시형의 액정 패널보다도 시야각이 큰 특징이 있다.
도 1에, 횡전계 표시형의 액정 패널을 구성하는 화소 영역의 단면 구조예를 도시하고, 도 2에 대응하는 평면 구조예를 도시한다.
액정 패널(1)은, 2장{枚}의 유리 기판(3 및 5)과, 이들 사이에 끼워넣어지도록 봉입{封入; fill}된 액정층(7)으로 구성된다. 각 기판중 외측 표면에는 편광판(9)이 배치되고, 내측 표면에는 배향막(11)이 배치된다. 또한, 배향막(11)은, 액정층(7)의 액정 분자군을 일정 방향으로 배열시키기 위해서 사용되는 막이다. 일반적으로, 폴리이미드막이 사용된다.
또, 유리 기판(5)에는, 투명 도전막으로 형성된 화소 전극(13)과 대향 전극(15)이 형성된다. 이 중, 화소 전극(13)은, 빗살 모양{櫛齒狀}으로 가공된 5개의 전극가지{電極枝}(13A)의 양단{兩端} 연결부(13B)로 연결한 구조를 가지고 있다. 또, 화소 전극(13)의 도면중 상단{上端}에는, 전극가지(13A)의 일부와 연결부(13B)와 일체적으로 접속되는 직사각형{矩形} 형상의 컨택트부(13C)가 형성되어 있다.
한편, 대향 전극(15)은, 전극가지(13A)보다도 하층측(유리 기판(5)측)에 화소 영역의 전체를 덮도록 형성되어 있다. 이 전극 구조에 의해, 전극가지(13A)와 대향 전극(15)의 사이에 포물선 모양의 전계가 발생한다. 도 1에서는, 이 전계를 파선{破線}의 화살표로 나타내고 있다.
또한, 화소 영역은, 도 2에 도시하는 신호선(21)과 주사선(23)으로 둘러싸인 영역이 대응한다. 덧붙여서 말하면, 각 화소 영역에는, 화소 전극(13)에 대한 신 호 전위의 인가를 제어하는 박막 트랜지스터가 배치된다. 이 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 주사선(23)과 접속되어 있고, 주사선(23)의 전위에 의해서 온·오프 동작이 전환 제어되도록 되어 있다.
또, 박막 트랜지스터의 한쪽의 주{主}전극은 신호선(21)과 도시하지 않은{不圖示} 배선 패턴을 통해서 접속되고, 다른쪽의 주전극은 컨택트(25)와 접속되어 있다. 따라서, 박막 트랜지스터가 온 동작한 경우에는, 신호선(21)과 화소 전극(13)이 전기적으로 접속된다.
또, 도 2에 도시하는 바와 같이, 이 명세서에서는, 전극가지(13A) 사이의 틈새{隙間}를 슬릿(31)이라고 부른다. 도 2의 경우, 슬릿(31)의 연설{延設; extension} 방향은, 신호선(21)의 연설 방향과 똑같다. 즉, 슬릿(31)은, 도면중의 Y축 방향을 따라 형성된다.
참고삼아, 도 3의 (a) 및 (b)에, 컨택트(25) 부근의 단면 구조를 도시한다.
[특허 문헌 1] 일본 특개평{特開平}10-123482호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특개평11-202356호 공보
횡전계 표시형의 액정 패널에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 슬릿(31)의 양단 부분(전극가지(13A)가 연결부(13B)나 컨택트(13C)로 연결되는 부분의 근처)에서, 전압 인가시의 액정 분자의 배향이 흐트러지기 쉬운 것이 알려져 있다. 컨택 트부는 직사각형 모양의 전극으로 되기 때문에 횡전계가 발생하지 않고, 배향 제어가 약하기 때문이다. 또, 컨택트 주위는 통상 요철{凹凸; uneven}이 커서 배향이 흐트러지는 핵이 되기 쉽다고 하는 이유도 있다. 이 현상은, 디스클리네이션{disclination}이라고 불린다.
도 4에서는, 전술한 디스클리네이션이 발생하기 쉬운 영역(41)을 망긋기{網掛}로 도시하고 있다. 도 4의 경우, 계{計} 8개의 영역(41)에서 액정 분자의 배향 흐트러짐{亂; disturbance}이 발생한다.
그런데, 이 디스클리네이션에 외부 압력(손가락밀기{指押} 등)이 가해지면, 액정 분자의 배열 흐트러짐은, 도면중 화살표로 도시하는 바와 같이, 전극가지(13A)의 연설 방향을 따라 확대되는 특성이 있다. 또한, 이 액정 분자의 배열 흐트러짐은, 액정 분자의 배열을 전계 방향과는 역방향으로 회전시키는 방향으로 작용한다. 이 현상을, 리버스 트위스트{reverse twist} 현상이라고 부르기로 한다.
도 5에, 리버스 트위스트 현상의 발생예를 도시한다. 도 5에서는, 이 액정 분자의 배열 흐트러짐 영역(43)을, 전극가지(13A)의 연설 방향을 따라 연장되는 망긋기 표시로서 표현하고 있다.
또한, 현재 이용되고 있는 액정 패널에서는, 리버스 트위스트 현상이 발생하면, 자연 방치에 의해서 원상태{元}로 되돌릴 수 없는 문제가 있다. 화소의 상부와 하부의 각각으로부터 확대되는 디스클리네이션이 화소 중앙부에서 결합하는 것에 의해 안정화 상태를 형성하며, 영역(43)에 위치하는 액정 분자의 배향 방향을 원상태로 되돌릴 수 없기 때문이다. 결과적으로, 리버스 트위스트 현상이 발생한 영역(43)이, 화상 나머지{畵殘; residual image}(즉, 표시 얼룩{表示斑; display irregularity}으로서 언제까지나 시인{視認; view}되는 문제가 있었다. 이하, 이 화상 나머지를, 리버스 트위스트 라인이라고 한다.
덧붙여서 말하면, 컨택트부(13C)로부터 직접 연장되는 2개의 전극가지(13A)에는, 리버스 트위스트 라인이 남기 쉽다. 도 5에서는, 화소 영역의 중앙 측에 위치하는 2개의 리버스 트위스트 라인을 양측의 리버스 트위스트 라인보다도 강조해서 표현하고 있다.
그래서, 발명자들은, 서로 일정 거리를 사이에 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과, 제1 및 제2 기판 사이에 봉지{封止}되는 액정층과, 배향막과, 제1 기판측에 형성되는 대향 전극 패턴과, 제1 기판측에 복수개의 전극가지에 의해서 형성되는 화소 전극 패턴으로서, 복수개의 전극가지중 컨택트로부터 연장되는 복수개의 전극가지를 횡단적으로 연결하는 부분 연결가지{連結枝}를 컨택트 근방에 형성한 화소 전극 패턴을 가지는 액정 패널을 제안한다.
또한, 화소 전극 패턴과 대향 전극 패턴은, 똑같은 계층면에 형성해도 좋고, 다른 계층면에 형성해도 좋다. 즉, 횡전계 표시형의 액정 패널이며, 화소 전극에 슬릿을 가지는 것이면, 화소 영역의 단면 구조는 불문한다.
또, 화소 전극 패턴을 구성하는 복수개의 전극가지에 의해서 형성되는 슬릿 의 연설 방향과 액정의 배향 방향과의 교차각이 7°이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 발명자들은, 배향 안정성이 약한 컨택트 근방 영역에, 복수개의 전극가지를 횡단적으로 연결하는 부분 연결가지를 형성한다. 이것에 의해, 액정이 외압에 의해서 내리 눌린 경우에도, 컨택트 근방 영역에 발생하는 디스클리네이션이 전극가지를 따라 화소 중앙으로 성장하는 것을, 컨택트 근방 영역과 부분 연결가지와의 사이에 가둬넣을{閉入; confine} 수가 있다. 결과적으로, 외압을 원인으로 하는 표시 얼룩(리버스 트위스트 라인)의 발생을 최소한으로 그치게 할 수가 있다.
이하에서는, 발명의 최량의 형태예를, 이하에 나타내는 순번으로 설명한다.
(A) 액정 패널 모듈의 외관예 및 패널 구조
(B) 화소 구조예 1: 싱글 도메인 구조를 가지는 경우
(C) 화소 구조예 2: 의사{疑似; pseudo} 듀얼 도메인 구조를 가지는 경우
(D) 화소 구조예 3: 듀얼 도메인 구조를 가지는 경우
(E) 화소 구조예 4: 듀얼 도메인 구조를 가지는 경우
(F) 화소 구조예 5: 다른 단면 구조
(G) 화소 구조예 6: 다른 단면 구조
(H) 화소 구조예 7: 다른 화소 구조예
(I) 다른 형태예
또한, 본 명세서에서 특별히 도시 또는 기재되지 않는 부분에는, 해당 기술 분야의 주지 또는 공지 기술을 적용한다. 또, 이하에 설명하는 형태예는, 발명의 하나의 형태예로서, 이들에 한정되는 것은 아니다.
(A) 액정 패널 모듈의 외관예 및 패널 구조
도 6에, 액정 패널 모듈(51)의 외관예를 도시한다. 액정 패널 모듈(51)은, 지지 기판(53)에 대향 기판(55)을 접합{貼合; bond}한 구조를 가지고 있다. 지지 기판(53)은, 유리, 플라스틱 또는 기타{其他} 기재{基材; substrate}로 구성된다. 대향 기판(55)도, 유리, 플라스틱 또는 기타 투명 부재를 기재로 한다. 대향 기판(55)은, 봉지재료{sealant}를 사이에 두고 지지 기판(53)의 표면을 봉지하는 부재이다.
또한, 기판의 투명성은 광의 사출{射出}측만 확보되어 있으면 좋고, 다른쪽 기판측은 불투명성 기판이더라도 좋다.
이 밖에, 액정 패널 모듈(51)에는, 외부 신호나 구동 전원을 입력하기 위한 FPC(플렉시블 프린트 서킷)(57)가 필요에 따라서 배치된다.
도 7에, 액정 패널 모듈(51)의 시스템 구성예를 도시한다. 액정 패널 모듈(51)은, 하부 유리 기판(61)(도 1의 유리 기판(5)에 대응한다) 위에, 화소 어레이부(63)와, 신호선 드라이버(65)와, 게이트선 드라이버(67)와, 타이밍 컨트롤 러((69)를 배치한 구성을 가지고 있다. 이 형태예의 경우, 화소 어레이부(63)의 구동 회로는, 1개 또는 복수개의 반도체 집적 회로로서 형성되고, 유리 기판 위에 실장된다.
덧붙여서 말하면, 화소 어레이부(63)는, 표시 상의 1화소를 구성하는 화이트 유닛이 M행×N열로 배치된 매트릭스 구조를 가지고 있다. 또한, 이 명세서에서, 행이란, 도면중 X방향으로 배열되는 3×N개의 서브화소(71)로 구성되는 화소열을 말한다. 또, 열이란, 도면중 Y방향으로 배열되는 M개의 서브화소(71)로 구성되는 화소열을 말한다. 물론, M과 N의 값은, 수직 방향의 표시 해상도와 수평 방향의 표시 해상도에 따라서 정해진다.
또, 신호선 드라이버(65)는, 화소 계조에 대응하는 신호 전위 Vsig를 신호선 DL에 인가하는데 이용된다. 이 형태예의 경우, 신호선 DL은, 도면중 Y방향으로 연장되도록 배선되어 있다.
게이트선 드라이버(67)는, 신호 전위 Vsig의 기입{書入; write} 타이밍을 주는 제어 펄스를 주사선 WL에 인가하는데 이용된다. 이 형태예의 경우, 주사선 WL은, 도면중 X방향으로 연장되도록 배선된다.
여기서, 서브화소(71)에는, 도시하지 않은 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 그의 게이트 전극은 주사선 WL에 접속되고, 주전극의 한쪽은 신호선 DL에 접속되고, 주전극의 다른쪽은 화소 전극(13)에 접속된다.
타이밍 컨트롤러(69)는, 신호선 드라이버(65) 및 게이트선 드라이버(67)에 구동 펄스를 공급하는 회로 디바이스이다.
(B) 화소 구조예 1
도 8에 화소 구조예를 도시한다. 이 화소 구조는, FFS(Fringe Field Switching)형의 액정 패널에서 사용되는 것이다.
따라서, 화소 영역의 단면 구조는, 도 1에 도시하는 구조로 된다. 즉, 대향 전극(15)은, 화소 전극(13)보다도 하층 측에 화소 영역의 전역{全域}을 덮도록 배치된다.
도 8에 도시하는 화소 구조의 기본 구조는, 도 2에 도시하는 화소 구조와 똑같다. 즉, 화소 전극(13)은, 빗살 모양으로 가공된 5개의 전극가지(13A)의 양단을 연결부(13B)로 연결한 구조를 가지고 있다.
또, 화소 전극(13)은, 화소 영역의 도면중 상단 측에, 컨택트부(13C)를 가지고 있다. 이 컨택트부(13C)는, 그의 중앙 부근에 형성된 컨택트(25)를 통해, 도시하지 않은 박막 트랜지스터에 접속되어 있다.
또, 컨택트부(13C)는, 일단{一端} 측에서 연결부(13B)와 접속됨과 동시에, 타단{他端} 측에서 3개의 전극가지(13A)에 접속되어 있다.
또한, 여기서의 3개의 전극가지(13A)는, 5개의 전극가지(13A)중 양단에 위치하는 2개의 전극가지(13A) 이외의 전극가지(13A)이다.
그런데, 이 컨택트부(13C)는, 패턴 면적이 크다. 이 때문에, 컨택트부(13C)에 직접 접속되는 3개의 전극가지(13A)에 의해서 형성되는 2개의 슬릿(31)과의 경계 부분의 배향 안정성이 약해지기 쉽다. 배향 안정성이 약하다고 하는 것은, 액정이 내리 눌린 경우에 발생되는 리버스 트위스트도 성장하기 쉬운 것을 의미한다.
그래서, 도 8에 도시하는 화소 구조예의 경우에는, 컨택트부(13C)의 근방 위치에, 컨택트부(13C)로부터 직접 연장되는 3개의 전극가지(13A) 사이를 횡단적으로 접속하는 부분 연결가지(81)를 형성한다. 이 부분 연결가지(81)에 의해, 화소 영역의 중앙 측에 위치하는 3개의 전극가지(13A)에 의해서 형성되는 2개의 슬릿(31)을 2개의 영역으로 물리적으로 분할할 수가 있다.
이들 2개의 슬릿(31)은, 액정이 내리 눌린 경우에, 리버스 트위스트의 성장이 현저하게 출현하기 쉬운 슬릿이다.
단, 부분 연결가지(81)가 존재함으로써, 액정이 내리 눌린 경우에서도, 리버스 트위스트의 성장은 컨택트부(13C) 측의 슬릿(31) 내에 둘{留; confine} 수 있으며, 화소 영역의 중앙 부근까지는 미치지 않도록 할 수 있다. 도 9에, 액정이 외압에 의해 내리 눌린 경우의 상태를 도시한다.
도 9와 도 5를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 부분 연결가지(81)를 형성한 화소 영역에서는, 화소 영역내에 잔존하는 리버스 트위스트 라인이 대폭 적어진다. 특히, 화소 영역의 중앙 부근에 발생하는 리버스 트위스트 라인을 없애거나 또는 대폭 줄일 수가 있다.
결과적으로, 이 화소 구조의 채용에 의해, 액정 패널 전체로서의 표시 품질을 크게 개선할 수가 있다.
또한, 컨택트부(13C)와 부분 연결가지(81) 사이에 형성되는 틈새는 가능한 한 좁은 것이 바람직하다. 예를 들면, 제조 한계 근처까지 틈새가 좁은 것이 바람직하다. 틈새가 좁을 수록, 배향 규제력이 작용하는 화소 영역의 면적을 늘릴 수 있기 때문이다.
똑같이, 부분 연결가지(81)는 영역을 2개로 분할할 수 있으면 좋으므로, 그 패턴폭은 제조 한계까지 가늘게 하는 것이 바람직하다.
(C) 화소 구조예 2
도 10에, 2번째의 화소 구조예를 도시한다. 이 화소 구조예도, FFS(Fringe Field Switching)형의 액정 패널에서 사용되는 것을 상정한다.
이 화소 전극(13)의 기본적인 패턴 구조는, 전술한 화소 구조예(도 8)와 똑같다. 즉, 화소 전극(13)은, 5개의 전극가지(13A), 연결부(13B), 컨택트부(13C), 부분 연결가지(81)로 구성된다.
그런데, 전술한 화소 구조예(도 8)의 경우에는, 신호선(21) 및 전극가지(13A)가 어느 것이나, Y축 방향과 평행하게 형성하는 경우를 예시했다.
이에 대해, 도 10에 도시하는 화소 구조예의 경우에는, 화소 영역내의 배선이 Y축 방향에 대해서 경사지게 형성되는 점에서, 전술한 화소 구조예와 달라 있다.
또한, 이 경사 방향은, Y축 방향에 대해서 상하에 위치하는 2개의 화소 영역 사이에서 역전하도록 형성된다. 즉, Y축 방향에 대해서 시계 방향으로 경사지는 패턴과 반시계 방향으로 경사지는 패턴이, Y축 방향을 따라 번갈아 배치된다. 바꾸어 말하면, 이 형태예에서의 화소 영역은, X축 방향으로 연장되는 주사선(23)에 대해서 상하 경면{鏡面} 구조로 된다.
또한, 도 10에는, 화소 영역의 패턴이, Y축 방향에 대해서 시계 방향으로 경 사진 경우를 주로 도시하고 있다. 덧붙여서 말하면, 배향막(11)의 배향 방향은, Y축 방향과 평행하다. 따라서, 이 화소 영역에서는, 전계의 인가시에, 액정 분자가 반시계 방향으로 회전한다.
물론, 도 10에 주로 도시한 화소 영역의 상하에는, 화소 영역의 패턴이, Y축 방향에 대해서 반시계 방향으로 경사지는 화소 영역이 형성되게 된다. 물론, 이 화소 영역에서는, 전계의 인가시에, 액정 분자가 시계 방향으로 회전한다.
이와 같이, 액정 분자의 회전 방향이 상하 2개의 화소 영역에서 역방향으로 되는 것에 의해, 시야각이 넓은 액정 패널을 실현할 수가 있다.
또한, 이상에 나타낸 이 화소 구조는, 의사적인 듀얼 도메인 구조를 구성한다.
이하에서는, 액정층(7)의 배향 방향과 전극가지(13A)에 의해서 형성되는 슬릿(31)의 연설 방향과의 바람직한 관계에 대해서 설명한다. 또한, 액정층(7)의 배향 방향(또한, 「액정의 배향 방향」이라고도 말한다)이란, 액정이 가지는 유전율 이방성의 향함{방향}으로 정의되며, 유전율이 큰 방향을 말하는 것으로 한다.
도 10에 도시하는 화소 구조에서는, 배향막(11)의 배향 방향과 전극가지(13A)에 의해서 형성되는 슬릿(31)의 연설 방향과 액정층(7)의 교차각 α가 7°이상으로 되는 경우를 매우 적합한 구조로서 표현하고 있다.
이 값은, 이하의 실험에 의해 정한 것이다. 이하, 발명자들이 확인한 특성을 설명한다.
우선, 도 11에, 슬릿(31)의 연설 방향과 액정층(7)의 배향 방향과의 사이에 인정된 특성을 도시한다. 이 도 11은, 교차각 α와 표시 얼룩이 소실{消失; disappear}될 때까지의 시간과의 관계를 도시하고 있다. 도 11의 횡축은, 슬릿(31)의 연설 방향과 액정층(7)의 배향 방향과의 교차각 α이며, 도 11의 종축은, 표시 얼룩이 소실될 때까지의 시간이다.
도 11에 도시하는 실험 결과로부터, 교차각 α가 7°미만인 경우에는, 리버스 트위스트 현상에 의한 표시 얼룩이 자연히 소실되지 않는 것이 확인되었다.
한편, 교차각 α가 7°이상인 경우에는, 리버스 트위스트 현상에 의한 표시 얼룩을 자연히 소실할 수 있는 것이 확인되었다. 이것이, 도 10에서, 교차각 α를 7°이상으로 표기한 이유이다.
또한, 교차각 α가 7°인 경우, 표시 얼룩의 소실에 요{要}한 시간은 3.5[초]였다. 또, 실험의 결과, 교차각 α가 클 수록, 표시 얼룩이 소실될 때까지의 시간이 단축되는 것이 확인되었다.
예를 들면, 교차각 α가 10°인 경우에는, 3[초]에 표시 얼룩이 소실되는 것이 확인되었다. 또, 예를 들면 교차각 α가 15°인 경우에는, 2.5[초]에 표시 얼룩이 소실되는 것이 확인되었다. 또, 예를 들면 교차각 α가 20°인 경우에는, 1.5[초]에 표시 얼룩이 소실되는 것이 확인되었다.
이것으로부터, 교차각 α가 클 수록, 횡전계 표시형의 액정 패널에서의 액정 분자의 배향 규제력을 높일 수 있는 것을 알 수 있다.
도 12에, 교차각 α와 표시 얼룩의 레벨과의 사이에 관찰된 결과를 도시한다. 도 12의 횡축은, 슬릿(31)의 연설 방향과 액정층(7)의 배향 방향과의 교차각 α이며, 도 12의 종축은, 표시 얼룩의 시인{視認; visible} 레벨이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 교차각 α가 10°이상이면, 표시 화면을 어느 각도에서 보더라도 표시 얼룩이 보이지 않는 것이 확인되었다. 또, 교차각 α가 5°인 경우에는, 표시 화면을 비스듬한 방향에서 본 경우에, 표시 얼룩이 희미하게 보이는 것이 확인되었다. 또한, 교차각 α가 5°이상 10°미만인 범위에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이 시인성{視認性; visibility}이 조금씩 변화하는 것이 확인되었다.
단, 교차각 α가 크면 클 수록 좋은 것은 아니다.
도 13에, 확인된 투과 특성을 도시한다. 또한, 도 13의 횡축은, 슬릿(31)의 연설 방향과 액정층(7)의 배향 방향과의 교차각 α이며, 도 13의 종축은, 상대 투과율이다. 덧붙여 말하면, 도 13에서는, 교차각 α가 5°인 경우를 100%로서 도시하고 있다.
도 13의 경우, 교차각 α가 5°인 경우에 있어서의 투과율이 최대로 되고, 교차각 α가 45°인 경우에 있어서의 투과율이 최소로 된다. 또한, 교차각 α가 45°인 경우에 있어서의 상대적인 투과율은 약 64%로 된다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 교차각 α와 상대 투과율과의 사이에는 대체로 선형의 관계가 인정된다. 이 투과율의 관점에서 보면, 교차각 α는, 작을 수록 표시 휘도의 점에서 유리하게 되는 것을 알 수 있다.
이상의 특성으로부터, 발명자들은, 슬릿(31)의 연설 방향과 액정층(7)의 배향 방향과의 교차각 α는 7°이상 15°이하인 것이 바람직하다고 생각한다. 이 조 건을 만족시키면, 상대적인 투과율과 표시 얼룩이 소실될 때까지의 시간의 양쪽을 양호한 상태로 유지할 수가 있다.
이것에 의해, 손가락 밀기 등에 의한 리버스 트위스트 현상에 의해서 액정 분자의 배열이 흐트러졌다고 해도, 수초{數秒} 이내에 자연히 소거할 수 있는 액정 패널을 실현할 수가 있다.
(D) 화소 구조예 3
도 14에, 3번째의 화소 구조예를 도시한다. 이 화소 구조도, FFS(Fringe Field Switching)형의 액정 패널에서 사용되는 것이다.
단, 3번째의 화소 구조에서는, 1개의 화소 영역내에 듀얼 도메인 구조를 채용하는 경우에 대해서 설명한다. 즉, 화소 전극(13)을 화소 영역(도면중, 파선으로 도시하는 직사각형 영역)의 Y축 방향 중앙 부근에서 굴절시키는 구조를 채용한다.
또한, 도 14에서의 굴곡점은 1개이지만, 2개 이상의 굴곡점을 설치해서 멀티 도메인 구조로 하는 것도 가능하다.
여기서, 도 14에 도시하는 화소 구조는, 굴곡점으로부터 X축 방향으로 연장되는 가상선을 경계로 해서 상하 경면 구조로 되도록 구성한다. 무엇보다도, 컨택트부(13C)나 부분 연결가지(81)는 화소 영역내에 1개이다. 따라서, 이들에 대해서는 상하 경면 구조의 대상외{對象外}이다. 또, 상하 경면 구조에는, 화소 전극(13) 뿐만 아니라, 신호선(21)도 포함된다.
또, 이 조건의 경우에도, 액정층(7)의 배향 방향과 슬릿(31)의 연설 방향과 의 교차각 α는 7°이상으로 형성한다. 물론, 교차각 α는, 7°이상 15°미만이 전체적인 표시 성능의 관점에서는 바람직하다. 또, 액정층(7)의 배향 방향은, Y축 방향과 평행한 경우를 상정한다.
이 듀얼 도메인 구조를 가지는 화소 구조의 경우, 화소 영역의 상반분{上半分}과 하반분{下半分}에서 액정 분자의 회전 방향이 역방향으로 된다. 즉, 화소 영역의 도면중 상반분에서는 전계의 인가에 의해서 액정 분자가 반시계 방향으로 회전하는데 대해, 화소 영역의 도면중 하반분에서는 전계의 인가에 의해서 액정 분자가 시계 방향으로 회전한다.
이와 같이, 액정 분자의 회전 방향이 역방향으로 되는 것에 의해, 어느 각도로부터 표시 화면을 보더라도 1화소 당의 광량을 균일화할 수가 있다. 따라서, 1번째의 화소 구조보다도 시야각이 넓은 액정 패널을 실현할 수가 있다.
물론, 전술한 바와 같이, 액정층(7)의 배향 방향과 슬릿(31)의 연설 방향과의 관계는 최적화되어 있다. 따라서, 손가락 밀기 등에 의한 리버스 트위스트에 의해서 액정 분자의 배열이 흐트러졌다고 해도, 수초 이내에 자연히 소거할 수가 있다.
(E) 화소 구조예 4
도 15에, 4번째의 화소 구조예를 도시한다. 이 화소 구조는, 도 14에 도시한 듀얼 도메인 구조의 변형예에 대응한다. 즉, 1화소 내에서 듀얼 도메인 구조를 채용하는 화소 구조에 대응하고, 기본적인 화소 구조는 도 14에 도시한 화소 구조와 똑같다.
상위점{相違点}은, 전극가지(13A)의 굴곡점 끼리를 횡단적으로 접속하는 연결가지(13D)를 추가적으로 채용하는 점이다.
그 이유는, 이하 대로이다. 도 14에 도시하는 3번째의 화소 구조의 경우, 도메인의 경계 부분(굴곡점의 부분)에서 액정 분자의 회전 방향이 역방향으로 된다. 이 때문에, 이 경계 부분에 배향 규제력이 약해져서, 배향 흐트러짐이 발생되기 쉬워진다. 이 배향 흐트러짐은, 리버스 트위스트 현상의 소실에 영향을 미칠 가능성이 있다.
한편, 도 15에 도시하는 화소 구조예의 경우에는, 굴곡점에서 5개 모두의 전극가지(13A)를 연결하는 연결가지(13D)에 의해서 2개의 도메인을 물리적으로 분리할 수가 있다.
이 때문에, 각 도메인의 경계 부분에서의 액정 분자의 배열 흐트러짐을 없앨 수가 있다. 결과적으로, 도 15에 도시하는 화소 구조는, 리버스 트위스트 라인의 소실을, 도 14에 도시하는 화소 구조의 경우보다도 단축할 수가 있다.
(F) 화소 구조예 5
전술한 4개의 화소 구조예에서는, 어느 것이나 도 1에서 설명한 단면 구조를 가지는 FFS형의 액정 패널에 대해서 설명했다. 즉, 빗살 모양으로 가공된 화소 전극(13)의 하층에, 화소 영역의 전체를 덮도록 대향 전극(15)을 배치한 화소 구조를 가지는 액정 패널에 대해서 설명했다.
그러나, 도 16에 도시하는 바와 같이, 대향 전극(15)을 빗살 형상으로 가공한 액정 패널(91)을 채용해도 좋다. 또한, 도 16에는, 도 1과의 대응 부분에 동일 부호를 붙여서 도시하고 있다.
도 16의 경우, 대향 전극(15)의 전극가지(15A)는, 화소 전극(13)의 전극가지(13A)의 틈새(슬릿(31))를 메우도록 배치된다.
즉, 대향 전극(15)의 전극가지(15A)는, 화소 영역 내에서, 화소 전극(13)의 전극가지(13A)와 겹치지 않도록 배치된다. 물론, 화소 전극(13)과 대향 전극(15)과의 사이에 형성되는 전계에 대해서 다름{違}은 없다.
(G) 화소 구조예 6
전술한 각 화소 구조예의 경우에는, 어느 것이나 화소 전극(13)과 대향 전극(15)이 층을 달리하여{層違; 다른 층에} 형성되는 화소 구조를 전제로 설명했다.
그렇지만, 발명자들이 제안하는 기술은, 화소 전극(13)과 대향 전극(15)이 동일 층에 형성되는 횡전계 표시형의 액정 패널에도 적용할 수 있다.
도 17에, 6번째의 화소 구조예에 대응하는 단면 구조예를 도시하고, 도 18에 6번째의 화소 구조예에 대응하는 평면 구조예를 도시한다. 또한, 이 액정 패널도 기본적인 구조는, 다른 화소 구조에 대응하는 액정 패널의 구조와 똑같다.
즉, 액정 패널(101)은, 2장의 유리 기판(3 및 5)과, 이들 사이에 끼워넣어지도록 봉입된 액정층(7)으로 구성된다. 각 기판중 외측 표면에는 편광판(9)이 배치되고, 내측 표면에는 배향막(11)이 배치된다.
또, 도 17에 도시하는 액정 패널(101)도, 화소 전극(13)과 대향 전극(15)은 유리 기판(5)에 형성된다.
이 중, 화소 전극(13)은, 빗살 모양으로 가공된 4개의 전극가지(13A)의 일단 을 연결부(13B)로 연결한 구조를 가지고 있다.
한편, 화소 영역 내에서의 대향 전극(15)은, 도 16의 경우와 똑같이 빗살 모양으로 형성된다. 도 17의 경우, 화소 영역 내에는 3개의 전극가지(15A)가 형성되고, 그의 일단이 공통 전극선(33)에 접속되어 있다. 여기서, 대향 전극(15)의 전극가지(15A)는, 화소 전극(13)의 전극가지(13A)의 틈새에 끼워넣어지도록, 화소 전극(13)과 똑같은 계층에 형성된다. 또한, 공통 전극선(33)은, 도 18에 도시하는 바와 같이, 신호선(21)과 주사선(23)을 따르도록 격자 모양으로 형성된다.
이상 대로, 이 화소 구조예의 경우에는, 화소 전극(13)의 전극가지(13A)와 대향 전극(15)의 전극가지(15A)가 동일 계층에서, X축 방향으로 번갈아 출현하도록 배치된다. 이 전극 구조에 의해, 화소 전극(13)의 전극가지(13A)와 대향 전극(15)의 전극가지(15A) 사이에 포물선 모양의 전계가 발생한다. 도 17에는, 이 전계를 파선으로 도시한다.
또, 도 18에 도시하는 바와 같이, 여기서의 화소 구조예의 경우에는, 컨택트부(13C)로부터 직접 연장되는 전극가지(13A)가 2개이다. 따라서, 이 화소 구조의 경우에는, 이들 2개의 전극가지(13A)를 서로 연결하도록, 부분 연결가지(81)를 형성한다.
이 화소 구조에 의해, 손가락 밀기 등에 의한 외압에 의한 리버스 트위스트 라인이 화소 영역의 중앙 부근에 생기기 어려운 액정 패널을 실현할 수가 있다.
(H) 화소 구조예 7
전술한 6개의 화소 구조예에서는, 어느 것이나 화소 전극(13)의 전극가 지(13A)에 의해서 형성되는 슬릿(31)의 연설 방향이 Y축 방향과 평행 또는 Y축 방향에 대해서 예각으로 교차하는 경우에 대해서 설명했다.
그렇지만, 화소 전극(13)의 전극가지(13A)에 의해서 형성되는 슬릿(31)의 연설 방향은, X축 방향과 평행 또는 X축 방향에 대해서 예각으로 교차해도 좋다.
도 19에, 이런 종류의 화소 구조의 1예를 도시한다. 또한, 도 19는, 화소 전극(13)과 대향 전극(15)이 유리 기판(5) 측의 다른 층{他層}에 배치되는 경우(도 1)의 화소 구조예를 도시하고 있다. 물론, 6번째의 화소 구조예와 마찬가지 화소 구조도 생각된다.
도 19의 설명으로 되돌아간다. 도 19의 경우, 화소 전극(13)의 전극가지(13A)는, 주사선(23)과 평행하게 형성된다. 그리고, 전극가지(13A)의 양단은, 연결부(13B)에 의해 연결되어 있다.
이 때문에, 전극가지(13A) 끼리의 사이에 형성되는 슬릿(31)은, X방향으로 연설되어 있다.
이 화소 구조예의 경우도, 컨택트부(13C)와, 이 컨택트부(13C)로부터 직접 연장되는 전극가지(13A)와의 경계 부분에서 배향 규제력이 약해지기 쉽다.
그러나, 이들 전극가지(13A) 사이를 횡단하도록 부분 연결가지(81)를 형성하는 것에 의해, 전술한 다른 화소 구조예의 경우와 마찬가지로, 외부 압력의 인가시에 있어서의 해당 영역의 리버스 트위스트 라인의 성장을 효과적으로 억제할 수가 있다.
(Ⅰ) 다른 형태예
(Ⅰ-1) 기판 재료
전술한 형태예에 관계된 설명에서는, 기판을 유리 기판으로 했지만, 플라스틱 기판 또는 기타 기판을 이용해도 좋다.
(Ⅰ-2) 배향막의 배향 방향 1
전술한 형태예중 화소 구조예 1(도 8)의 경우에는, 액정층(7)의 배향 방향과 슬릿(31)의 연설 방향이 3°정도의 예각으로 교차하는 경우를 상정했다.
물론, 교차각 α가 7°이상으로 되는 경우에는, 화소 구조예 2(도 10)와 마찬가지로, 발생한 리버스 트위스트 라인을 자연 방치로 소거할 수 있는 효과를 기대할 수가 있다.
(Ⅰ-3) 배향막의 배향 방향 1
전술한 형태예중 화소 구조예 2(도 10), 화소 구조예 3(도 14) 및 화소 구조예 4(도 15)의 경우에는, 액정층(7)의 배향 방향과 슬릿(31)의 연설 방향과의 사이에 형성되는 교차각 α가 7°이상인 경우를 바람직한 예로서 설명했다.
그렇지만, 교차각 α는, 7°미만이더라도 상관없다. 그 경우에는, 표시 얼룩이 잔존하게 되지만, 도 9에서 설명한 바와 같이, 화소 영역의 중앙 부근에서의 리버스 트위스트 라인의 성장을 효과적으로 개선할 수 있기 때문에, 표시 품질의 개선 효과를 기대할 수 있다.
(Ⅰ-4) 제품예
전술한 설명에서는, 횡전계를 발생할 수 있는 다양한 화소 구조에 대해서 설명했다. 여기에서는, 이들 형태예에 관계된 화소 구조를 가지는 액정 패널(구동 회로를 실장하지 않는 상태)이나 액정 패널 모듈(구동 회로를 실장한 상태)을 실장한 전자 기기에 대해서 설명한다.
도 20에, 전자 기기(111)의 개념 구성예를 도시한다. 전자 기기(111)는, 전술한 화소 구조를 가지는 액정 패널(113), 시스템 제어부(115) 및 조작 입력부(117)로 구성된다.
시스템 제어부(115)에서 실행되는 처리 내용은, 전자 기기(111)의 상품 형태에 따라 다르다.
또, 조작 입력부(117)의 구성도 상품 형태에 따라 다르며, 예를 들면 GUI(그래픽 유저 인터페이스), 스위치, 버튼, 포인팅 디바이스 또는 기타 조작자{操作子; operator}로 구성된다.
또한, 전자 기기(111)는, 기기 내에서 생성되거나 또는 외부로부터 입력되는 화상이나 영상을 표시하는 기능을 탑재하고 있으면, 특정 분야의 기기에는 한정되지 않는다.
도 21에, 기타 전자 기기가 텔레비전 수상기인 경우의 외관예를 도시한다. 텔레비전 수상기(121)의 하우징{筐體} 정면에는, 프런트 패널(123)및 필터 유리(125) 등으로 구성되는 표시 화면(127)이 배치된다. 표시 화면(127) 부분이, 형태예에서 설명한 액정 패널에 대응한다.
또, 이런 종류의 전자 기기(111)에는, 예를 들면 디지털 카메라가 상정된다. 도 22에, 디지털 카메라(131)의 외관예를 도시한다. 도 22의 (a)가 정면측(피사체측)의 외관예이고, 도 22의 (b)가 배면측(촬영자측)의 외관예이다.
디지털 카메라(131)는, 보호 커버(133), 촬상 렌즈부(135), 표시 화면(137), 컨트롤 스위치(139) 및 셔터 버튼(141)으로 구성된다. 이 중, 표시 화면(137) 부분이, 형태예에서 설명한 액정 패널에 대응한다.
또, 이런 종류의 전자 기기(111)에는, 예를 들면 비디오 카메라가 상정된다. 도 23에, 비디오 카메라(151)의 외관예를 도시한다.
비디오 카메라(151)는, 본체(153)의 전방에서 피사체를 촬상하는 촬상 렌즈(155), 촬영의 스타트/스톱 스위치(157) 및 표시 화면(159)으로 구성된다. 이 중, 표시 화면(159) 부분이, 형태예에서 설명한 액정 패널에 대응한다.
또, 이런 종류의 전자 기기(111)에는, 예를 들면 휴대단말 장치가 상정된다. 도 24에, 휴대 단말 장치로서의 휴대 전화기(161)의 외관예를 도시한다. 도 24에 도시하는 휴대 전화기(161)는 폴더식{折疊式; folder type}이며, 도 24의 (a)가 하우징을 연 상태의 외관예이며, 도 24의 (b)가 하우징을 접은{折疊; folded} 상태의 외관예이다.
휴대 전화기(161)는, 상측 하우징(163), 하측 하우징(165), 연결부(이 예에서는 힌지부)(167), 표시 화면(169), 보조 표시 화면(171), 픽처 라이트(173) 및 촬상 렌즈(175)로 구성된다. 이 중, 표시 화면(169) 및 보조 표시 화면(171) 부분이, 형태예에서 설명한 액정 패널에 대응한다.
또, 이런 종류의 전자 기기(111)에는, 예를 들면 컴퓨터가 상정된다. 도 25에, 노트북형 컴퓨터(181)의 외관예를 도시한다.
노트북형 컴퓨터(181)는, 하측 하우징(183), 상측 하우징(185), 키보드(187) 및 표시 화면(189)으로 구성된다. 이 중, 표시 화면(189) 부분이, 형태예에서 설명한 액정 패널에 대응한다.
이들 외에, 전자 기기(111)에는, 프로젝터, 오디오 재생 장치, 게임기, 전자 북, 전자 사전 등이 상정된다.
(Ⅰ-5) 기타
전술한 형태예에는, 발명의 취지의 범위 내에서 다양한 변형예가 생각된다. 또, 본 명세서의 기재에 의거해서 창작되거나 또는 조합되는 각종 변형예 및 응용예도 생각된다.
도 1은 횡전계 표시형의 액정 패널의 단면 구조예를 설명하는 도면,
도 2는 횡전계 표시형의 액정 패널의 평면 구조예를 설명하는 도면,
도 3은 컨택트 부근의 단면 구조예를 도시하는 도면,
도 4는 디스클리네이션을 설명하는 도면,
도 5는 리버스 트위스트 현상을 설명하는 도면,
도 6은 액정 패널 모듈의 외관예를 도시하는 도면,
도 7은 액정 패널 모듈의 시스템 구성예를 도시하는 도면,
도 8은 1번째의 화소 구조예를 도시하는 도면(평면 구조),
도 9는 리버스 트위스트 라인의 발생예를 설명하는 도면,
도 10은 2번째의 화소 구조예를 도시하는 도면(평면 구조),
도 11은 교차각의 크기와 표시 얼룩의 소실 시간의 관계를 설명하는 도면,
도 12는 교차각의 크기와 표시 얼룩의 레벨의 관계를 설명하는 도면,
도 13은 교차각의 크기와 상대 투과율의 관계를 설명하는 도면,
도 14는 3번째의 화소 구조예를 도시하는 도면(평면 구조),
도 15는 4번째의 화소 구조예를 도시하는 도면(평면 구조),
도 16은 5번째의 화소 구조예를 도시하는 도면(단면 구조),
도 17은 6번째의 화소 구조예를 도시하는 도면(단면 구조),
도 18은 6번째의 화소 구조예를 도시하는 도면(평면 구조),
도 19는 7번째의 화소 구조예를 도시하는 도면(평면 구조),
도 20은 전자 기기의 시스템 구성을 설명하는 도면,
도 21은 전자 기기의 외관예를 도시하는 도면,
도 22는 전자 기기의 외관예를 도시하는 도면,
도 23은 전자 기기의 외관예를 도시하는 도면,
도 24는 전자 기기의 외관예를 도시하는 도면,
도 25는 전자 기기의 외관예를 도시하는 도면.
[부호의 설명]
11: 배향막, 13: 화소 전극, 13A: 전극가지, 13B: 연결부, 13C: 컨택트부, 15: 대향 전극, 15A: 전극가지, 25: 컨택트, 31: 슬릿, 81: 부분 연결가지.

Claims (8)

  1. 서로 일정 거리를 사이에 두고 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과,
    제1 기판과 제2 기판 사이에 액정 분자를 봉지{封止}해서 이루어지는 액정층과,
    액정층의 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키는 배향막과,
    제1 기판측에 형성되는 대향 전극 패턴과,
    제1 기판측에 형성되는 화소 전극 패턴과,
    신호 전위의 기입{書入; write} 타이밍을 주는 제어 펄스가 공급되는 주사선과,
    신호 전위가 공급되는 신호선
    을 구비하고,
    화소 전극 패턴은,
    제어 전극단이 주사선과 접속되고, 주전극단의 한쪽이 신호선에 접속된 트랜지스터의 주전극단의 다른쪽과 접속되는 컨택트부와,
    주사선과 신호선으로 둘러싸인 화소 영역 중에, 컨택트부로부터 직접 연장하는 복수개의 제1 전극가지{電極枝}와,
    화소 영역의 적어도 한쪽 주변측에서, 제1 전극가지를 따라 연장하는 제2 전극가지와,
    컨택트부의 복수개의 제1 전극가지와는 반대측과 제2 전극가지의 단부를 접속하는 연결부와,
    복수개의 제1 전극가지를, 화소 영역의 중앙보다도 컨택트부에 가까운 위치에서 횡단적으로 연결하여, 복수개의 제1 전극가지에 의해서 형성되는 복수개의 슬릿을 2개의 영역으로 물리적으로 분할하고, 컨택트부와 틈새{隙間}를 형성하는 부분 연결가지{連結枝}로 이루어지는 액정 패널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    화소 전극 패턴과 대향 전극 패턴은, 똑같은 계층면에 형성되는 액정 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    화소 전극 패턴과 대향 전극 패턴은, 다른 계층면에 형성되는 액정 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    제1 전극가지끼리의 사이 및 제1 전극가지와 제2 전극가지 사이에 형성되는 슬릿의 연설{延設; extension} 방향과 액정 분자의 배향 방향과의 교차각이 7도 이상인 액정 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    제1 전극가지끼리의 사이 및 제1 전극가지와 제2 전극가지 사이에 형성되는 슬릿의 연설 방향과 액정 분자의 배향 방향과의 교차각이, 7도 이상 15도 이하인 액정 패널.
  8. 서로 일정 거리를 사이에 두고 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정 분자를 봉지해서 이루어지는 액정층과, 액정층의 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키는 배향막과, 제1 기판측에 형성되는 대향 전극 패턴과, 제1 기판측에 형성되는 화소 전극 패턴과, 신호 전위의 기입 타이밍을 주는 제어 펄스가 공급되는 주사선과, 신호 전위가 공급되는 신호선을 가지는 액정 패널,
    액정 패널을 구동하는 구동 회로,
    시스템 전체의 동작을 제어하는 시스템 제어부, 및
    시스템 제어부에 대한 조작 입력을 접수하는 조작 입력부
    를 구비하고,
    액정 패널의 화소 전극 패턴은,
    제어 전극단이 주사선과 접속되고, 주전극단의 한쪽이 신호선에 접속된 트랜지스터의 주전극단의 다른쪽과 접속되는 컨택트부와,
    주사선과 신호선으로 둘러싸인 화소 영역 중에, 컨택트부로부터 직접 연장하는 복수개의 제1 전극가지와,
    화소 영역의 적어도 한쪽 주변측에서, 제1 전극가지를 따라 연장하는 제2 전극가지와,
    컨택트부의 복수개의 제1 전극가지와는 반대측과 제2 전극가지의 단부를 접속하는 연결부와,
    복수개의 제1 전극가지를, 화소 영역의 중앙보다도 컨택트부에 가까운 위치에서 횡단적으로 연결하여, 복수개의 제1 전극가지에 의해서 형성되는 복수개의 슬릿을 2개의 영역으로 물리적으로 분할하고, 컨택트부와 틈새를 형성하는 부분 연결가지로 이루어지는 전자 기기.
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