KR19980087372A

KR19980087372A - 액정 패널 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR19980087372A
Application number: KR1019980018989A
Authority: KR
Inventors: 요꼬 가쯔야; 신지 시마다; 기요시 오기시마; 유따까 다까후지
Original assignee: 쯔지 하루오; 샤프 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1998-12-05
Also published as: JPH1144885A; KR100320693B1; JP3406492B2; US6507381B1

Abstract

상호 대향하여 배치되는 대향 기판과 화소 기판 간에, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 재료로 이루어지는 액정층을 봉입하여, 복굴절 제어의 액정 패널을 구성한다. 상기 액정 패널에 있어서, 액정 재료로서의 액정 분자는, 상기 대향 기판및 화소 기판의 법선 방향에 대해 3°내지 10°의 범위 내에서 경사진 배향 상태를 갖고 있다. 액정층에 구동 전압이 인가되면, 액정 분자의 최초의 경사 각도인 프리틸트각이 종래의 값보다도 크기 때문에 역전 틸트 영역의 발생이 억제된다. 이에 따라, 인접하는 화소 간에서의 전위의 영향으로 형성되는 디스클리네이션의 라인이, 화소의 단부로 이동한다. 상기 디스클리네이션의 라인의 이동에 의해, 넓은 영역에서의 디스클리네이션의 발생이 억제되어 화소의 유효 반사율이 증가한다.

Description

액정 패널 및 액정 표시 장치

본 발명은, 복굴절 제어 방식에 의해 화상 표시를 행하는 액정 패널과, 이 액정 패널을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

종래부터, 액정 표시 장치에 있어서의 액정 분자의 동작을 제어하는 방법으로서, 복굴절(birefringence) 제어 방식이 알려져 있다. 상기 방식에서는, 기판 평면에 대해 수직으로 배향한 액정 분자에 구동 전압을 인가한다. 그리고, 그 구동 전압의 강도에 따라 액정 분자를 경사(틸트)시켜, 이것에 따라 발생되는 복굴절의 변화에 의해 광의 투과를 제어하여 화상 표시를 행한다.

이러한 액정 표시 장치에 이용되는 액정 패널은, 통상, 공통 전극과 배향막을 구비한 대향 기판과, 복수의 화소 전극과 배향막을 구비한 화소 기판을 대향시켜 그들 사이에 액정층을 봉입하고, 그들 외측에 한쌍의 편광판을 더욱 배치한 구성이다.

이와 같은 액정 패널에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 대향 기판(51a)또는 화소 기판(51b)에 대해 액정층(53)의 액정 분자(52…)가 완전히 수직 상태로 배향하고 있으면, 구동 전압의 인가 시에 상기 액정 분자가 랜덤 방향으로 경사져서 표시 화상의 품위가 매우 저하된다. 이 때문에, 구동 전압을 인가하지 않은 상태에 있어서, 액정 분자를 일정한 각도(프리틸트각)로 미리 경사시켜 놓는다. 이것에 의해, 구동 전압의 인가 시에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 결정할 수 있다.

이와 같은 액정 표시 장치로서는, 예를 들면, 상기 대향 기판 또는 화소 기판중 한쪽 기판측만으로, 어떤 프리틸트각의 배향을 설정하고, 액정 분자의 배향 상태를 결정하는 특개평2-151830호 공보에 개시된 액정 표시 장치가 있다. 또한, 액정 분자의 배향 제어에 대해 개시된 액정 표시 장치에서는, 특개평2-211424호 공보의 제조 방법에 의해 얻어지는 액정 표시 장치나, 특개평3-107925호 공보의 액정 표시 장치가 알려져 있다. 전자의 액정 표시 장치로서는, 상기한 기판을 수직 배향 처리한 후에 러빙을 더욱 행함으로써 액정 분자의 배향 제어를 행한다. 후자의 액정 표시 장치에서는, 수직 배향막으로서 폴리이미드막을 이용하고, 이 폴리이미드막을 러빙함으로써 액정 분자를 배향시킨다.

상기 액정 분자의 프리틸트각은, 종래의 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 화소 기판의 법선 방향에 대해 0. 5°내지 3°의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 0. 5°내지 1°의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하다고 되어 있다.

또한, 종래부터, 상기 액정 표시 장치에 이용되는 액정 패널에 있어서는, 화소 전극을 제외한 영역, 예를 들면, 화소의 간극에 있는 비표시부를 작게 하는 것 등이 행해지고 있다. 이것은, 화소 전극을 될 수 있는 한 크게 유지함으로써, 유효한 표시 면적을 확보하여, 액정 패널의 표시 화상을 밝게 하기 때문이다. 여기서, 화소 전극을 될 수 있는 한 크게 유지하면, 인접하는 화소 간의 거리가 액정 패널의 셀 두께(액정층의 셀 갭)보다도 작아지거나, 혹은 거의 동일한 정도로 된다.

이와 같이 인접하는 화소간의 거리가 작아지면, 각 화소의 화소 전극끼리에 생기는 가로 방향의 전계가 커진다. 상기 가로 방향의 전계는, 화소 간에 존재하는 액정 분자의 배열에 영향을 주어 액정 분자의 배열을 흐트러뜨리게 된다. 액정 분자의 배열이 흐트러지면, 상기 화소 간에 있어서, 액정 분자의 배향 방향이 다른 영역과는 역방향이 되는 역전 틸트 영역의 발생을 초래한다.

상기 역전 틸트 영역은, 액정 분자의 배향의 경계인 디스클리네이션(disclination)에 의한 라인을 화상 상에 생기게 한다. 이 라인을 포함하는 영역에서는, 표시 화상은 어둡게 되어 휘도가 저하한다. 또한, 화상 그 자체의 표시 품위가 저하하여 분균일해서 조악한 화상으로 된다.

상기한 악영향은, 특히, 라인 반전 구동(V 반전 구동 등)이나 도트 반전 구동등의 구동 방식을 채용한 고정밀의 액정 패널에 있어서 현저하다. 이 경우, 액정 패널 전체가 어둡게 되어, 표시 품위가 극단적으로 저하하게 된다.

여기서, 액정 분자에 대해 상기한 프리틸트각을 부여하면, 액정의 배향이 가로 전계에 의해 흐트러지기 어렵고, 역전 틸트 영역의 발생이 억제된다. 이 때문에, 넓은 영역에서의 디스클리네이션의 발생이 회피되고, 상기한 악영향을 회피하는 것이 가능해진다.

그런데, 상술한 바와 같은 0. 5 °내지 3°의 각도의 범위 내의 프리틸트각의 조건은, 비표시부의 영역이 어느 정도의 넓이를 갖고 있는 경우에 적용된다. 즉, 1개의 화소에 있어서, 유효 표시부인 개구부가 그다지 크지 않고, 비표시부의 영역을 적절히 확보할 수 있는 경우에서는, 상기 프리틸트각의 조건을 만족함으로써, 디스클리네이션의 영역을, 비표시부인 블랙 매트릭스 등에 의해 차폐할 수 있다.

상기한 조건 하에서는, 디스클리네이션의 영역은 화상 표시에는 이용되고 있지 않기 때문에, 얻어지는 표시 화면에 있어서는, 콘트라스트를 충분히 만족하는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 그런데, 화소의 개구부를 크게해 감에 따라 비표시부가 작아지면, 배향이 흐트러진 영역을 상기 블랙 매트릭스 등의 비표시부에 의해 차폐하는 것이 곤란해진다.

특히, 편광광을 이용하는 반사 형식의 액정 패널에서는, 블랙 매트릭스는 대향 기판측에 형성되게 된다. 이 경우, 기판끼리를 접합시키는 마진이 필요해져서, 블랙 매트릭스의 영역을 넓게 취할 필요가 있다. 이 구성은 디스클리네이션의 영역을 차폐하는 것에 대해서는 문제로 되지 않지만, 유효 표시 면적의 확대를 저해하게 된다.

본 발명의 목적은, 액정 분자의 프리틸트각을 소정의 각도 범위에 설정함으로써, 디스클리네이션이 넓은 영역에 있어서 발생하는 것을 억제하여, 높은 유효 표시 면적을 실현할 수 있는 액정 패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 액정 패널을 이용함에 따라, 높은 표시 품위를 갖는 복굴절 제어 방식의 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 액정 패널은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 복굴절 제어 방식의 액정 패널에 있어서, 서로 대향하여 배치되는 대향 기판 및 화소 기판과, 상기 대향 기판과 상기 화소 기판 사이에 봉입되고, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자가 상기 화소 기판의 법선 방향에 대해 3°내지 10°의 범위 내에서 경사진 배향 상태로 되어 있는 액정층을 포함하고 있다.

상기한 구성에서는, 액정층에 대해 구동 전압이 인가되면, 액정 분자의 최초의 경사 각도인 프리틸트각이 종래의 값(0. 5°내지 3°)보다도 크기 때문에 역전틸트 영역의 발생이 억제된다. 이에 따라, 인접하는 화소 간에 있어서의 전위의 영향으로 형성되는 디스클리네이션의 라인이, 화소의 단부로 이동한다. 상기 디스클리네이션의 라인의 이동에 의해, 디스클리네이션이 넓은 영역에서의 발생이 억제되어, 화소의 유효 반사율이 증가한다.

또한, 프리틸트각이 종래의 값보다도 크면 액정 분자의 경사 각도가 급격하게 변화하기 때문에, 액정 분자의 반응 속도를 보다 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 액정 패널에 대한 화상의 기록 시간을 단축할 수 있다.

따라서, 입사한 광의 이용 효율이 높아, 밝은 화상을 표시할 수 있고, 또한, 고속의 응답이 가능한 액정 패널을 얻을 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징, 및 우수한 점은, 이하에 설명하는 기재에 의해 충분히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이점은, 첨부 도면을 참조한 다음 설명에서 명백하게 될 것이다.

도 1a는 본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 이용되는 액정 패널에 있어서, 액정층에 있어서의 액정 분자의 경사 배향 상태를 나타낸 모식도.

도 1b는 도 1a의 액정 패널에 있어서의 액정 분자의 경사 각도를 나타낸 모식도.

도 2는 도 1a의 액정층을 갖는 액정 패널의 구성을 나타낸 단면도.

도 3은 도 2의 액정 패널에 있어서의 화소 기판의 구성을 나타낸 회로도.

도 4a는 도 2의 액정 패널에 구동 전압이 인가되어 있지 않는 경우에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 나타낸 모식도.

도 4b는 도 2의 액정 패널에 구동 전압이 인가된 경우에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 나타낸 모식도.

도 5는 도 2의 액정 패널의 변형예의 구성을 나타낸 단면도.

도 6은 도 2의 액정 패널에 있어서의 화상의 기록이 이루어져 있을 때의, 주사선과 데이타선으로 둘러싸인 각 영역에 있어서의 구동 전압의 극성의 분포 상태를 나타낸 설명도.

도 7은 도 2의 액정 패널에 있어서의 화상의 기록이 이루어져 있을 때의, 주사선과 데이타선으로 둘러싸인 각 영역에 있어서의 구동 전압의 극성의 다른 분포상태를 나타낸 설명도.

도 8은 도 2의 액정 패널을 이용한 투사형의 액정 표시 장치의 구성을 나타낸 블럭도.

도 9는 도 7의 액정 표시 장치에 있어서의, 액정 패널의 수평 방향에 있어서의 액정 분자의 배향 방향과 편광 빔 분할기의 편광축과의 관계를 나타낸 설명도.

도 10a 내지 도 10c는 도 2의 액정 패널에 있어서, 화상 표시의 시뮬레이션에 의한 이미지를 나타낸 설명도.

도 11은 본 발명의 액정 표시 장치에 이용되는 액정 패널의 평균 반사율과 프리틸트각과의 관계를 나타낸 그래프.

도 12는 본 발명의 액정 표시 장치에 이용되는 액정 패널의 응답율과 시간과의 관계를 나타낸 그래프.

도 13은 도 2의 액정 패널에 있어서, 화상 표시의 시뮬레이션에 의한 다른 이미지를 나타낸 설명도.

도 14는 종래의 액정 패널의 액정층에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 나타낸 모식도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 액정 패널

11a : 대향 기판

11b : 화소 기판

17 : 액정층

17a : 액정 분자

30 : 투사형 액정 표시 장치

본 발명의 실시 형태에 대해 도면에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 또, 이것에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

본 실시 형태에서는, 복굴절 제어에 의해 화상 표시를 행하는, 액티브 매트릭스 방식으로 반사 형식의 액정 패널을 이용한 투사형의 액정 표시 장치를 예로 들어 설명을 행한다.

본 발명의 액정 표시 장치에 이용되는 반사 형식의 액정 패널(10)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 대향 기판(11a)와 화소 기판(11b)을 대향시켜, 그 사이에, 밀봉재(15)를 이용하여 액정층(17)을 봉입한 구성이다. 대향 기판(11a)의 화소 기판(11b)과의 대향면에는, 투명 전극층(13)과 배향막(12a)이 이 순서대로 적층되어 있다. 투명전극층(13)은, ITO(인듐석 산화물: idium tin oxide) 등으로 이루어지는 공통 전극이다. 또한, 배향막(12a)은 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 등으로 이루어진다. 또, 일반적인 직시 반사형의 액정 표시 장치 등에 이용되는 액정 패널에는, 상기 각 구성 요소 이외에 컬러 필터 등이 구비되어 있다.

마찬가지로, 화소 기판(11b)의 대향 기판(11a)과의 대향면에는, 복수의 화소 전극(14…)과, 박막 트랜지스터(이하, TFT로 함: 16…)와, 배향막(12b)이 형성되어 있다. 화소 전극(14…)은 ITO 등으로 이루어진다. TFT(16…)는, 화소 전극(14…)을 구동하기 위한 구동 소자이다. 또한, 배향막(12b)은 폴리이미드 등으로 이루어진다. 상기 화소 전극(14…)은, 통상, 수백개 단위로 매트릭스형으로 배열되어 있고, 복수의 상기 컬러 필터의 각각 대응하는 위치에 형성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 액정 패널(10)이 반사 형식의 액정 패널이기 때문에, 상기 화소 전극(14…)은, 광의 반사율이 높은 재료로 이루어져 있다.

상기 TFT(16…)의 소스 전극(16a…)은 대응하는 화소 전극(14…)에 접속되어 있다. 또한, 화소 전극(14…)과 TFT(16…) 사이에는, 화소 전극(14…)의 형성면을 평탄하게 하기 위해 유기 고분자막 등으로 이루어지는 층간 절연막(18)이 형성되어 있다. 1개의 TFT(16)에 대해서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 주사선(41)과 데이타선(42)이 1라인씩 접속되어 있다. 주사선(41)은 TFT(16)의 게이트 전극(16b)에 접속되어 있고, 데이타선(42)은, TFT(16)의 드레인 전극(16c)에 접속되어 있다. 또한, TFT(16)의 소스 전극(16a)은 도 2에도 도시한 바와 같이, 화소 전극(14)에 접속되어 있다.

이 주사선(41) 및 데이타선(42)은 화소 기판(11b) 상에 복수 형성되어 있다. 주사선(41)은, 얻어지는 액정 패널(10)에 표시되는 화상에 있어서 좌우 방향으로 이루어지는 방향(이하, 가로 방향으로 함)에 따라서, 상호 평행하게 되도록 형성되어 있다. 한편, 데이타선(42)은, 주사선(41)이 형성되어 있는 방향과 직교하는 방향(이하, 세로 방향으로 함)에 따라서, 상호 평행하게 되도록 형성되어 있다.

즉, 상기 주사선(41…) 및 데이타선(42…)은, 상호 직교하도록 화소 기판(11b)상에 형성되어 있고, 상기 주사선(41…) 및 데이타선(42…)의 교점에 TFT(16…)가 형성되어 있다. 또한, 주사선(41…) 및 데이타선(42…)으로 둘러싸인 복수의 영역 각각 화소 전극(14…)이 형성되어 있다.

도 1a, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 액정층(17)을 형성하고 있는 액정 재료인 액정 분자(17a…)는 대향 기판(11a) 또는 화소 기판(11b)의 법선 방향에 대해 3°내지 10°의 범위 내의 프리틸트각을 갖고 경사져 있다. 이 상태는, 도 1b에 도시한 바와 같이, 대향 기판(11a) 또는 화소 기판(11b)의 수평 방향에 대해 80°내지87°의 프리틸트각을 갖고 액정 분자(17a…)가 경사져 있다고 간주할 수도 있다.

배향막(12a, 12b)의 각 표면은, 개재하는 액정 분자(17a…)가, 상기한 바와 같은 프리틸트각을 갖는 경사 배향을 하도록, 러빙 처리 등의 배향 처리가 미리 실시되어 있다. 상기 배향 처리의 방향은, 배향막(12a, 12b) 모두 동일한 방향으로 되어 있고, 화소 기판(11b)에 형성되어 있는 화소 전극(14…)에 있어서의 주사선(41…)이 형성되어 있는 방향에 대해 약 45°의 각도를 갖는 방향으로 되어 있다. 즉, 이 상태에서는, 액정층(17)의 액정 분자(17a…)는, 상하 각 배향막(12a, 12b)의 배향 방향이 동일하기 때문에, 트위스트하지 않은 상태로 되어 있다.

구체적으로는, 액정 패널(10)에 구동 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 액정 분자(17a…)는 상술한 도 1b에 도시한 바와 같이, 화소 기판(11b)의 법선 방향으로부터 3°내지 10°의 범위 내에서 경사져 있는 상태로 되어 있다. 또한, 이 액정 분자(17a…)는, 도 4a에 도시한 바와 같이, 상기 배향막(12a, 12b)의 배향 처리에 의해, 상기 가로 방향인 화살표 A 방향(주사선 41…이 형성되어 있는 방향)에 대해, 약 45°의 각도를 갖는 방향(화살표 B 방향)으로 배향하고 있다. 즉, 액정 분자(17a…)는 대향 기판(11a) 또는 화소 기판(11b)에 대해, 3°내지 10°의 각도로 경사져서 서 있는 상태이고, 이 때의 경사져 있는 방향이 상기 화살표 B 방향으로 된다.

그리고, 이 액정 패널(10)에 대해 구동 전압을 인가하면, 모든 액정 분자(17a…)의 경사는 도 4b에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 액정 분자(17a…)는 도 1b에 도시한 바와 같은, 대향 기판(11a) 또는 화소 기판(11b)에 대해 경사져서 서 있는 상태로부터, 상기 수평 방향으로 평행한 상태가 되도록 그 경사를 변화시키게 된다. 또, 이 때, 액정 분자(17a…)의 배향 방향은 상기 화살표 B 방향인 상태 그대로이다.

액정층(17)을 형성하는 액정 재료(액정 분자17a…)에는, 유전 이방성이 마이너스인 네마틱 액정이 이용된다. 또한, 상기 대향 기판(11a)과 화소 기판(11b) 사이의 폭, 즉, 액정층(17)의 두께인 셀 갭은, 1㎛ 내지 4㎛가 적당하지만, 이용되는 액정 분자(17a…)의 리터데이션(retardation)을 고려하여 대개 2㎛ 내지 3. 5㎛가 더욱 바람직하다. 이 셀 갭은 공지의 액정 패널의 셀 갭(약 5㎛)과 비교하여 작은 값으로 되어 있다. 또, 셀 갭은, 대향 기판(11a)과 화소 기판(11b) 사이에 존재하는 도시하지 않은 스페이서나, 밀봉재(15) 등으로 이용되는 시일재에 의해 유지된다.

상기 액정층(17)에서는, 도 1b에 도시한 바와 같이, 액정 분자가 대향 기판(11a) 또는 화소 기판(11b)의 법선 방향으로부터 3°내지 10°의 범위 내의 프리틸트각이 되도록 제어된다. 이 프리틸트각은, 액정 재료에도 의하지만, 3°내지 7°의 범위 내의 각도가 더욱 바람직하다.

설정하는 상기 프리틸트각은, 대향 기판(11a) 및 화소 기판(11b)의 각각에 있어서, 동일해도 좋지만 다르더라도 상관 없다. 또한, 프리틸트각은 상기 대향 기판(11a)과 화소 기판(11b) 중 한 쪽의 기판에 있어서만 설정하여도 좋다. 이 때는, 양쪽 기판으로 프리틸트각을 설정하는 경우와 비교하여, 약 2배의 각도로 할 필요가 있다.

상기 프리틸트각의 변화는, 구동 전압의 인가되어 있지 않은 상태에서의 액정 분자(17a…)의 배향 상태를 결정함과 동시에, 구동 전압을 인가한 상태에서의 액정 분자(17a…)의 배향 상태도 결정한다.

즉, 액정 분자(17a…)의 최초의 경사 각도인 프리틸트각이 큰 경우, 구동 전압이 인가되면, 상기 액정 분자(17a…)의 경사 각도는 급격히 변화한다. 이 때문에, 액정 분자의 응답 속도가 커진다. 또한, 프리틸트각이 큰 경우, 역전틸트 영역이 좁아짐으로써, 인접하는 화소간의 전계 영향으로 형성되는 디스클리네이션의 라인이 화소의 단부로 이동한다. 이 디스클리네이션의 라인의 이동에 의해, 넓은 영역에서의 디스클리네이션의 발생이 억제되기 때문에, 화소의 유효 반사율이 증가한다. 따라서, 액정 분자(17a…)의 프리틸트각을 크게 설정하는 것은, 액정 패널의 밝기를 향 상시키는데 있어서 크게 기여한다.

액정 패널에 구동 전압을 인가하였을 때에 보다 밝은 표시로 하기 위해서는, 상기 프리틸트각을 가능한 한 큰 각도로 하는 편이 좋다. 그러나, 이 큰 각도의 상태에서는 액정 분자(17a…)가 너무 경사지기 때문에, 액정층(17)으로의 조사광이 일부 편광을 일으킨다. 이 액정 분자의 경사에 의해서는, 밝은 표시는 가능해지지만, 구동 전압을 인가하지 않은 상태에 있어서, 검게되어야 할 표시의 농도가 저하하여 화상의 콘트라스트가 저하하게 된다. 따라서, 프리틸트각은 3°내지 7°°의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

상기 프리틸트각은, 배향막의 재질을 적절하게 선택하는 것과, 배향막에 실시되는 러빙 처리의 방법, 강도, 방향에 의해 제어할 수 있다. 이 러빙 처리의 방향으로서는, 상술한 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 가로 방향인 화살표 A 방향에 대해, 40°내지 50°의 범위 내의 각도, 더욱 바람직하게는 약 45°의 각도를 갖는 방향(화살표 B 방향)으로 되어 있다.

액정 분자(17a…)의 배향 방향, 즉 액정 분자(17a…)의 화소 기판(11b)에의 사영을, 상기 가로 방향에 대해 상기한 범위 내의 각도, 더욱 바람직하게는 약 45°의 각도로 배향시키면, 다른 각도로 배향시키는 경우와 달리, 상기 디스클리네이션의 라인이 화소의 단부에 수직으로 형성되게 된다. 이 때문에, 디스클리네이션의 라인이 화소 전극(14…) 사이의 라인과 평행하게 되어, 화소 전극(14…) 상에 있어서, 액정 분자(17a…)의 배향이 흐트러지거나, 액정 분자(17a…)의 배향이 불안정해지거나 하하는 디스클리네이션의 영역의 발생이 감소한다. 그렇기 때문에, 표시 품위가 보다 향상된 액정 패널이 얻어진다.

또한, 액정층(17)의 두께, 즉, 셀 갭의 값은, 상술한 바와 같이 2㎛ 내지 3㎛의 범위 내이고, 종래의 액정 패널의 값과 비교하여 작아져 있다. 이 때문에, 액정 분자의 응답 속도가 커짐과 동시에, 인접하는 화소 간에 있어서의 가로 방향의 전계의 영향이 보다 작아진다.

또한, 상기한 액정 패널(10)의 구성에 의하면, 액정 패널 그 자체를 소형화할 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이 셀 갭이 작으므로, 스페이서를 이용하지 않아도 셀 갭을 일정하게 유지하는 것이 가능하다.

또한, 위상 차판을 대향 기판(11a)에 구비함으로써, 상기한 검게되어야 할 표시의 저농도화를 저감시켜 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있다. 그 때문에, 프리틸트각을 보다 한층 더 크게 하는 것이 가능해진다. 또, 상기 위상 차판은 화소 기판(11b)에 구비되어 있어도 좋다.

또한, 상기 액정 패널로서는, 대향 기판(11a)에 대해 액정 패널의 비표시부로되는 영역에, 광의 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 격자형의 패턴을 형성한 액정 패널(20)이어도 좋다.

예를 들면, 상기 액정 패널(20)은 도 5에 도시한 바와 같이, 도 2에 도시한 액정 패널(10)에 있어서의 대향 기판(11a)의 화소 기판(11b)과의 대향면 상에, 공통 전극(13), 배향막(12a)에 덧붙여, 금속제의 격자형의 패턴인 블랙 매트릭스(BM: 19)를 형성한 것이다. 이 BM(19)은 대향 기판(11a)의 화소 기판(11b)과의 대향면 상에, 영역(19a)에 대응하는 패턴으로서 형성되어 있다. 영역(19a)은 배향막(12b)에 덮어져 있는 화소 전극(14…) 끼리의 사이의 비표시부이다.

상기 영역(19a)에는, 하층에 TFT(16…)의 소스 전극(16a…)이나 상술한 주사선(41…), 데이타선(42…) 등의 배선이 형성되어 있다(주사선 41… 및 데이타선 42…는 도 5에서는 도시하지 않음). 이 때문에, 이 각 배선의 전위에 의해 액정층(17)에 전압이 인가된다. 이에 따라, 원래, 표시되어야 할 표시가 얻어지지 않거나, 액정 분자의 배향의 혼란을 야기하거나 하는 등의 표시 혼란이 영역(19a)에 있어서 초래된다.

그래서, BM(19)을 이용하여 상기 영역(19a)을 화상 표시 상에서는 검게 표시함에 따라, 상기한 액정층의 표시의 흐트러짐이 화상에 악영향을 미치게 하는 것을 회피하는 것이 가능해진다.

더구나, 상기한 BM(19)과 같은 광의 반사율이 높은 금속제의 격자형 패턴이 대향 기판(11a)의 화소 기판(11b)과의 대향면 상에 형성되기 때문에, 액정 패널(20)에 입사하는 광 중 상기 BM(19)에 입사하는 광은 액정층(17)에 도달하기 전에 반사되게 된다. 또한, BM(19) 상에서 반사한 광은 액정층(17)을 투과하지 않기 때문에, 액정층(17)에 의해 편광하지 않고 광원부로 반환된다. 그렇기 때문에, 반사광은 광원부로부터의 출사광에 영향을 미치게 하는 일이 없다. 따라서, 화상을 표시하는데에 있어서, 화소 간에서의 액정 분자의 배향 흐트러짐이 미치는 악영향이나, 화소간에서의 누광을 방지할 수 있다.

상기 액정 패널(10)이나 액정 패널(20) 등이라고 한 본 발명에 따른 액정 패널에 있어서의 구동 방식에서는, 특정한 것이 아니라 V 반전 구동 방식이나 H 반전 구동 방식 등 일반적인 액정 패널의 구동 방식을 적용할 수 있다. 그러나, 보다 바람직한 구동 방식으로서는, 주사선(41…) 및 /또는 데이타선(42…)에 있어서 연속하는 2라인 이상의 복수라인별로 구동 전압의 극성의 반전을 행하는 구동 방식이다.

통상, 상기 액정 패널(10, 20) 등의 액티브 매트릭스 방식의 액정 패널을 구동하는 경우, 상기 액정 패널의 수명의 관점으로부터, 프레임마다 구동 전압의 극성을 반전시키는 교류 구동이 이루어진다. 이것은, 액정에 대해 직류 전압을 장시간인가하면, 액정의 재료 물질이 변화하여 여러가지 열화 현상을 야기하게 되기 때문이다. 여기서, 상기 교류 구동의 구동 방식으로서는, V 반전 구동 방식, H 반전 구동 방식, 도트 반전 구동 방식 등의 각 방식이 알려져 있다.

예를 들면, 상기 액정 패널(10, 20)을 V 반전 구동 방식에 의해 구동하면, 도3에 도시한 바와 같은 액정 패널(10)에 있어서의 표시면에 형성되어 있는 화소 전극(14…)에 대해, 세로 방향으로 형성되어 있는 데이타선(42)마다 구동 전압의 극성의 반전이 행해진다. 이 구동 방식은, 플리커(flicker)의 발생을 대폭 저감할 수 있는 등 표시 품위를 향상시키는 효과를 갖고 있고, 일반의 액정 패널의 구동 방식으로서 잘 이용되고 있다.

그런데, 이 V 반전 구동 방식에서는, 인접하는 화소 전극(14) 간에 있어서의 가로 방향의 전위차가 커져, 가로 방향의 전계가 커진다. 그렇기 때문에, 역전 틸트에 의한 디스클리네이션이 생겨 표시가 어둡게 된다. 본 발명에 따른 액정 패널(10, 20)에서는, 이 V 반전 구동 방식에서도 디스클리네이션의 발생을 효과적으로 억제할 수 있지만, 표시의 밝기를 중시한 경우, 이 V 반전 구동 방식은, 그다지 바람직한 구동 방식이라고는 말할 수 없다.

또한, 화소 전극(14…)에 대해 가로 방향에 형성되어 있는 주사선(41)마다 구동 전압의 극성의 반전이 행해지는 H 반전 구동 방식이나, 1개의 화소(화소 전극 14) 마다 구동 전압의 극성의 반전이 행해지는 도트 반전 구동 방식에서도, V 반전구동 방식과 마찬가지의 문제가 생긴다. 이들 각 구동 방식도, V 반전 구동 방식과 마찬가지로, 표시 품위를 향상시키는 효과를 각각 갖고 있으므로, 일반적으로 잘 이용되고 있다. 이들 구동 방식을 이용한 경우에서도, 본 발명에 따른 액정 패널에서는, 디스클리네이션의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 그러나, 표시의 밝기를 중시한 경우, 역시, 그다지 바람직한 구동 방식이라고는 말할 수 없다.

그래서, 액정 패널(10, 20)의 구동에는, 상기한 바와 같은, 주사선(41…) 및 /또는 데이타선(42…)에 있어서 연속하는 2라인 이상의 복수 라인별로 구동 전압의 극성을 반전하는 것과 같은 구동 방식을 이용한다.

이 구동 방식의 예로서, 주사선(41…) 및 데이타선(42…)의 각각의 연속하는 2라인별로 구동 전압의 극성을 반전하는 경우에 대해 설명한다. 이 구동 방식에 의해서 액정 패널(10, 20)을 구동시키면, 도 6에 도시한 바와 같이, 복수의 주사선(41… 중) 2라인별로 설치되어 있는 주사선(41a, 41c, 41e)과, 복수의 데이타선(42…) 중 2라인별로 설치되는 데이타선(42a, 42c, 42e)으로 각각 둘러싸이는 영역마다 구동 전압의 극성의 반전이 행해진다.

이 때, 주사선(41a, 41c, 41e)의 한쪽 측에 인접하고 있는 영역의 구동 전압의 극성과, 다른쪽측에 인접하고 있는 영역의 구동 전압의 극성과는 서로 다르다. 또한, 상기 각 영역의 내측에서는, 영역 내 전체의 구동 전압의 극성이 동일한 극성으로 되어 있다.

예를 들면, 주사선(41a, 4ic) 및 데이타선(42a, 42c)으로 둘러싸여 있는 영역(43)과, 주사선(41c, 4ie) 및 데이타선(42a, 42c)으로 둘러싸여 있는 영역(44)에 대해 설명한다. 상기 영역(43)에 있어서의 구동 전압의 극성은, 모든 화소 전극(14…)에서 +로 되어 있다. 또한, 주사선(41c)을 경계로 하여, 세로 방향으로 보아 영역(43)의 아래쪽에 있는 영역(44)에 있어서의 구동 전압의 극성은, 모든 화소 전극(14…) 에서 -로 되어 있다.

즉, 주사선(41c)에 대해 세로 방향의 상측에 인접하고 있는 한쪽 영역(43)과, 주사선(41c)에 대해 세로 방향의 하측에 인접하고 있는 다른쪽 영역(44)과의 구동 전압의 극성은 서로 다르다. 구동 전압의 극성의 분포는, 주사선(41c)으로부터 2라인 떨어진 주사선(41a, 41e) 근방에 있어서도, 주사선(41c) 근방과 마찬가지이다.

한편, 주사선(41…)의 1라인별로 보면, 주사선(41a, 41c, 41e)의 각각에 인접하는 주사선(41b, 41d, 41f)을 경계로 하여 세로 방향으로 인접하고 있는 영역끼리에서는, 구동 전압의 극성이 동일하게 되어 있다.

또, 데이타선(42…)에 있어서도, 주사선(41…)과 마찬가지라고 말할 수 있다. 즉, 데이타선(42a, 42c, 42e)을 경계로 하여 가로 방향에 인접하고 있는 영역끼리에서는 구동 전압의 극성이 다르다. 그리고, 데이타선(42b, 42d, 42f)을 경계로 하여 가로 방향에 인접하고 있는 영역끼리에서는 구동 전압의 극성이 동일하게 되어 있다.

이와 같은 구동 전압의 극성의 분포 상태에서 액정 패널(10, 20)이 구동되면, 상기 영역(43, 44) 내에 있어서, 인접하는 화소 전극(14)끼리의 구동 전압의 극성이 같게 되는 부분이 생긴다. 그렇기 때문에, 인접하는 화소 전극(14) 간의 전계가 작아져서, 역전 틸트에 의한 디스클리네이션의 발생을 더욱 억제할 수 있다.

그 때문에, 상기 구동 방식을 이용한 액정 패널(10, 20)에서는, V 반전 구동 방식 등을 이용한 경우에 생기는 문제, 즉 인접하는 화소 전극(14) 간의 전계가 커진다고 하는 문제를 효과적으로 억제할 수 있다.

즉, 주사선(41…) 및 데이타선(42…)의 각각이 연속하는 2라인 이상의 복수 라인별로 구동 전압의 극성을 반전하는 것과 같은 구동 방식을 이용하여 액정 패널(10, 20)을 구동함으로써, 가로 방향의 전계가 커지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 때문에, 액정 패널에 있어서, 구동 시에 표시를 어둡게 하고 있는 요인을 종래보다도 감소시키게 된다. 그렇기 때문에, 액정 패널(10, 20)에 있어서, 표시를 보다 밝게 할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 주사선(41…) 및 데이타선(42…)에 있어서, 각각, 연속하는 2라인별로 구동 전압의 극성을 반전시키는 구동 방식으로 하였지만, 주사선(41…)만, 혹은, 데이타선(42…)에만 있어서, 연속하는 2라인 이상의 복수 라인별로 구동 전압의 극성을 반전시키는 구동 방식으로 하여도 좋다.

또한, 액정 패널(10, 20)의 구동 방식은 상기 구동 방식에 의해, 이하와 같이구성하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 상기 액정 패널(10, 20)에 화상이 기록되어 있 을 때에, 기록 중의 주사선(41)을 경계로 하여, 상기 주사선(41)의 세로 방향의 상측측의 영역과 세로 방향의 하측측의 영역에 있어서의 구동 전압의 극성을 서로 다르게 함과 동시에, 상기 각 영역 내에서는, 구동 전압의 극성을 전부 동일하게 하는 것이다.

예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 주사선(41…)의 2라인별로 구동 전압의 극성을 반전시키는 경우에 있어서, 도 6에 도시한 주사선(41c)이 기록 중이라고 한다. 이 때, 주사선(41c)의 상측측에 인접하는 영역(45)에 있어서의 구동 전압의 극성을 +로 하고, 하측측에 인접하는 영역(46)에 있어서의 극성을 -로 한다. 더구나, 영역(45) 내의 화소 전극(14…)에서는, 구동 전압의 극성이 전부 +이고, 한편, 영역(46) 내의 양소 전극(14…)에서는, 구동 전압의 극성이 전부 -이다.

이와 같이, 액정 패널(10, 20)의 구동 방식은, 기록 중의 주사선(41c)에 인접하는 한쪽 측의 영역(상측측의 영역 45)에 있어서의 구동 전압의 극성과 다른쪽측의 영역(하측측의 영역 46)에 있어서의 구동 전압의 극성이 서로 다른 것이다. 또한, 상기 각 영역(영역 45 및 영역 46) 내에서의 구동 전압의 극성은 전부 동일하다. 그렇게 하면, 구동되어 있는 액정 패널(10, 20) 상에서는, 동일한 영역 내에서 인접하는 화소 전극(14)끼리의 구동 전압의 극성이 같게 됨과 동시에, 기록 중의 영역 이외에서는 구동 전압의 극성이 전부 같게 된다.

그 때문에, 인접하는 화소 전극(14) 간에서의 주사선(41…)이 형성되어 있는 방향에 따른 방향의 전계가 보다 작아져서, 역전 틸트에 의한 디스클리네이션의 발생을 더욱 억제할 수 있다. 그 때문에, 액정 패널(10, 20)의 구동 시에 표시를 어둡게 하고 있는 요인을 종래보다도 한층 더 감소시키게 되고, 표시를 보다 한층 더 밝게 할 수 있다.

또, 상술한 바와 같은 구동 방식은, 주사선(41…) 및 /또는 데이타선(42…)의 복수 라인별로 구동 전압의 극성을 반전하는 구동 방식과 조합되지 않은 경우, 프레임 반전 구동 방식과 동일해진다. 이 프레임 반전 구동 방식에 의해 액정 패널(10)을 구동하면, 액정 패널(10)의 표시면에 형성되어 있는 화소 전극(14…) 전부에 대해 구동 전압의 극성의 반전이 행해진다. 그 때문에, 인접하는 화소 전극(14) 사이에서의 가로 방향의 전위차가 작아져서, 가로 방향의 전계가 작아진다. 그렇기 때문에, 액정 분자의 역전 틸트에 의한 디스클리네이션이 발생하지 않고, V 반전 구동 방식등과 비교하여, 밝은 표시가 가능해진다.

이 프레임 반전 구동 방식에서는, 플리커(화면의 변동)가 발생되기 쉬워지는 등의 표시 품위의 저하가 생기기 때문에, 일반적인 액정 패널의 구동 방식으로서는 그다지 이용되고 있지 않다. 그러나, 이 프레임 반전 구동 방식에서는, 예를 들면, 프레임 주파수를 증가시켜, 관찰자에게 플리커를 인식시키지 않도록 함으로써 화상의 표시 품위를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 표시의 밝기를 중시하는 본 발명에 따른 액정 패널(10, 20)의 구동 방식으로서는, 일반적으로 이용되고 있는 V 반전 구동 방식 등보다도 적절한 것으로 되어 있다.

다음에, 상기한 반사 형식의 액정 패널을 이용한 본 발명의 투사형의 액정 표시 장치(30)에 대해 설명한다.

본 발명의 투사형의 액정 표시 장치(30)는 도 8에 도시한 바와 같이, 입사 광원인 램프(31), 편광빔 분할기(PBS: 32), 크로스다이클로익 프리즘(33), 액정 패널(10a, 10b, 10c), 투영 렌즈(34), 위상 차판(35…) 및 스크린(40)으로 이루어져 있다.

액정 패널(10a, 10b, 10c)은, 상술한 구성을 갖는 액정 패널(10)에 있어서, 크로스다이클로익 프리즘(33)의 3개의 면의 각각 하나씩 배치되어 있다. 액정 패널(10a, 10c)은, 크로스다이클로익 프리즘(33)을 측면으로부터 협지하도록 배치되어 있다. 또한, 액정 패널(10b)은, 크로스다이클로익 프리즘(33)의 액정 표시 장치(30)의 후방부측을 향하는 면에 배치되어 있다.

즉, ㄷ자형으로 배치된 3개의 액정 패널(10a, 10b, 10c)의 내측에 크로스다이클로익 프리즘(33)이 배치된다. 또한, 이 액정 패널(10b) 및 크로스다이클로익 프리즘(33)과, PBS(32)와, 투영 렌즈(34)가 이 순서로 거의 직선형으로 1열로 배치되어 있다. 또한, 램프(31)는 PBS(32)에 입사광을 공급하고, 또한, 공급된 입사광이 스크린(40)으로 출사될 때까지의 경로를 방해하지 않는 위치에 배치된다.

상기 액정 패널(10a, 10b, 10c)은 각각 표시 화면에 있어서의 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 광을 분담하고 있다. 즉, 입사, 분광된 광이 각 액정 패널(10a, 10b, 10c)에 의해 반사되는 경우, 각 액정 패널(10)에 따른 색만이 반사된다. 본 실시 형태에서는, 액정 패널(10a)이 R, 액정 패널(10b)이 G, 액정 패널(10c)이 B의 광을 분담하여 반사하고 있다.

상기 각 액정 패널(10a, 10b, 10c)에 의해 반사된 R, G, B의 각 광은, 크로스다이클로익 프리즘(33) 및 PBS(32)를 경유하여 합성되고, 투영 렌즈(34)에 의해 확대되어 출사되고, 스크린(40)에 투영된다. 이와 같이 하여 컬러의 화상 표시가 가능해진다.

또한, 액정 패널(10a, 10b, 10c)의 전방면, 즉, 각 액정 패널(10a, 10b, 10c)에있어서의 대향 기판의 배향면 측에는, 위상 차판(35…)이 구비되어 있다. 1개의 액정 패널(10)에 구비되어 있는 위상 차판(35)은, 1장만이어도, 2장 이상이 중첩되어 있어도 좋다.

상기 PBS(32)는 2장의 편광 빔 분할기의 각각의 편광축이 거의 직교하도록 조합되어 배치되어 있다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, PBS(32)에 있어서의 광의 입사측의 입사 편광축(21)과 출사측의 출사 편광축(22)은, 상호 직교하도록 되어 있다. 또한, 입사 편광축(21)과 출사 편광축(22) 각각은, 상기 배향 처리의 방향(23)에 대해 45°의 각도를 이루도록 배치되어 있다.

다음에, 상기한 액정 표시 장치(30)의 화상 표시 동작에 대해 설명을 행한다.

액정 패널(10a, 10b, 10c)의 액정 분자의 구동은, 통상의 액티브 매트릭스 구동 방식에 의한다. 이 액티브 매트릭스 구동 방식에 의한 구동 시에, 액정 분자에의 구동 전압의 인가 방법으로서는, 프레임 반전 구동 방식, V 반전 구동 방식, H 반전 구동 방식, 도트 반전 구동 방식 등의 구동 방식이 고려된다. 일반적으로는, 액정 패널의 구동 방식으로서 크로스 토크나 섀도윙 등을 감소시키기 위해 V 반전구동 방식, H 반전 구동 방식, 도트 반전 구동 방식 등과 같이, 인접하는 화소 전극에 인가되는 구동 전압의 극성이 다른 구동 방식을 이용하는 일이 많다.

그러나, 본 발명에 따른 액정 패널(10, 20)에 있어서는 표시의 밝기가 중시된다. 따라서, 상술한 도 6 또는 도 7에 도시한 바와 같은, 인접하는 화소 전극끼리의 구동 전압의 극성이 같이 되는 부분을 갖는 구동 방식(프레임 반전 구동 방식도 포함)이 적절하게 이용된다.

상기한 구동 방식에서 화소 전극에 인가된 구동 전압의 강도에 따라서, 액정 분자의 배향이 초기 상태로부터 에너지가 가장 낮게 되는 상태로 변화한다. 이 배향 상태의 변화에 의해, 액정층(17)의 리터데이션이 변화하고, 액정층(17)을 투과하는 광의 편광 상태가 변화한다.

상기한 바와 같이 편광 상태가 변화한 액정 패널(10a, 10b, 10c)에, 입사 광원인 램프(31)로부터의 광이 입사한다. 이 때, 램프(31)로부터의 광은, PBS(32)로 반사되었을 때에 직선 편광의 광으로 되고, 크로스다이클로익 프리즘(33)을 투과할 때에 R, G, B의 각 광으로 분해된다. 다음에, 이 직선 편광의 각 광이 액정 패널(10a, 10b, 10c)의 액정층(17)을 투과하는 동안에, 그 편광 상태는 적절하게 변화한다.

편광 상태가 변화한 광은, 반사판을 겸하는 상기 액정 패널(10a, 10b, 10c)의 화소 전극으로 반사된다. 이 반사광은, 각 액정 패널(10)의 액정층(17)의 상태에 따라서 편광 상태가 변화한 광으로 되어 있다. 또한, 액정 패널(10a)로부터의 반사광은 R, 액정 패널(10b)로부터의 반사광은 G, 액정 패널(10c)로부터의 반사광은 B의 광이다. 이들, R, G, B의 각 광은, 크로스다이클로익 프리즘(33)을 경유하여, PBS(32)를 투과한다. 이 광이 투영 렌즈(34)로부터 출사되어 스크린(40)에 투사된다.

상기한 액정 표시 장치(30)에 있어서, 액정 패널(10a, 10b, 10c)의 액정 분자는, 그 굴곡 변형을 이용함으로써 응답 속도가 커져 있다. 또한, 액정층(17)의 셀 갭이 작기 때문에, 액정 분자의 응답 속도를 보다 크게 할 수 있다. 덧붙여, 액정 분자의 프리틸트각을 크게 함에 따라, 응답 속도를 더욱 크게 할 수 있다. 따라서, 액정 패널(10a, 10b, 10c)에의 화상의 기록 시간을 단축할 수 있어, 원활한 화상 표시가 가능해진다.

또한, 상술한 바와 같이, 위상 차판(35…)을 이용함으로써, 프리틸트각을 크게함에 따른 콘트라스트의 저하를 저감시킨다. 이 위상 차판(35…)은, 검게 표시하는 밀도를 줄여 콘트라스트의 저하를 억제하기 위해, 여러장을 적절하게 조합한 것이어도 좋다. 또, 이 위상 차판(35…)은 액정 패널(10a, 10b, 10c)의 액정층(17)을 투과하는 광의 위상 차를 보상하기 위한 것이다. 그렇기 때문에, 이 위상 차판(35…)은, 액정 표시 장치(30)의 표시 화상의 콘트라스트를 상승시켜, 표시 품위를 보다 향상시킨다.

또한, 상기한 액정 패널(10a, 10b, 10c)은 셀 갭이 작기 때문에, 인접하는 화소 간에 있어서의 가로 방향의 전계의 영향이 작아져 있다. 또, 이 가로 방향의 전계의 영향을 보다 작게 하기 위해서, 셀 갭을 더욱 작게 함과 동시에, 그것에 수반하는 위상 차를 상기 위상 차판(35…)에 의해 보상하여도 좋다.

덧붙여, 상기 액정 패널(10a, 10b, 10c)의 표시는 구동 전압을 인가하지 않은 경우에 검게 표시되기 때문에, 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서가 눈에 띄는 것이 회피된다. 또한, 액정 패널 그 자체가 작고 또한 셀 갭도 작아지기 때문에, 스페이서를 이용하지 않는 것도 가능하다.

이상과 같이, 액정 분자의 프리틸트각의 설정, 액정층의 셀 갭의 설정, 액정 패널의 구동 방식의 선택, 및 위상 차판의 사용을 적절하게 행함으로써, 이하와 같은액정 패널을 얻을 수 있다. 즉, 액정 분자의 물질치가 다르더라도, 입사한 광의 이용 효율의 향상, 밝은 화상 표시의 실현, 콘트라스트의 상승 등이라고 한 표시 품위의 향상을 꾀할 수 있는 외에, 또한, 고속의 응답이 가능한, 예를 들면 반사 형식의 액정 패널을 얻을 수 있다. 또한, 이 액정 패널을 이용함에 따라, 소형으로 보다 밝은 화상 표시를 행할 수 있는 투사형의 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 덧붙여, 액정 패널의 소형화가 가능하기 때문에, 액정 표시 장치 전체의 소형화 및 제조 비용의 삭감이 가능해진다.

또, 이상의 실시 형태에서는, 화소 전극에 구동 전압을 인가하기 위한 능동 소자로서 TFT를 이용하였지만, MIM(Metal Insulator Metal) 등을 액티브 소자로서 이용하여도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 화상을 표시하기 위한 광의 이용 형식이 반사 형식인 액정 패널에 대한 예시를 행하였지만, 본 발명의 액정 패널의 광의 이용 형식은 이것에 한정되는 것이 아니라 투과 형식이어도 좋다. 단, 이 투과 형식의 경우, 액정층의 두께를 1㎛ 내지 4㎛의 범위 내로 하는 것은 곤란해진다.

다음에, 본 발명의 액정 표시 장치에 이용되는 액정 패널의 구체적인 실시예에 대해, 도 2, 도 10 내지 도 13에 기초하여 이하에 설명한다.

〔실시예 1〕

도 2에 나타낸 액정 패널(10)에 있어서, 복굴절이 Δn=0. 0825 및 Δ6=4. 2인 액정 분자를 이용하고, 또한, 그 때의 액정층(17)의 셀 갭을 d=2. 3㎛에 설정한 경우에 대해 화상 표시를 행하였다.

이 조건의 액정 패널(10)의 화상 표시의 시뮬레이션에 의한 이미지에서는, 프리틸트각이 0. 1°인 경우에서는, 도 10a에 도시한 바와 같이, 화소 전체에 역전 틸트 영역에 따른 디스클리네이션의 발생이 보였다. 이에 대해, 프리틸트각이 3°인 경우에서는, 도 10b에 도시한 바와 같이, 각 화소의 경계에 해당하는 비표시부 부근에만 디스클리네이션이 보였다. 또한, 프리틸트각이 5°인 경우에서는, 도 10c에 도시한 바와 같이, 프리틸트각이 3°인 경우와 마찬가지로 비표시부 부근에만 디스클리네이션이 보였지만, 역전 틸트 영역은 프리틸트각이 3°인 경우보다도 약간 작아져 있었다. 또, 도 10a, 도 10b, 도 10c의 시뮬레이션의 표시 영역은, 한 변이 56. 0㎛이다. 또한, 화살표의 방향이 액정 분자의 배향 방향이다.

또한, 상기한 조건 하에 있어서, 액정 패널(10)에 입사한 광의 평균 반사율과 액정 분자의 프리틸트각과의 관계는 다음과 같이 되었다. 즉, 도 11에 도시한 바와 같이, 프리틸트각이 1°내지 10°의 범위 내에서는 높은 평균 반사율로 되어 있지만, 프리틸트각이 1°미만으로 된 경우에서는, 평균 반사율이 급격하게 저하하게 되었다.

또한, 상기 조건 하에 있어서의 액정 패널(10)의 응답 속도를 프리틸트각이 1°의 경우와 5°의 경우로 계산하면, 도 12에 도시한 바와 같이 어느쪽의 경우에도 큰 값으로 되지만, 특히 5°인 경우, 응답율 그 자체가 높아져 있는 것을 알았다.

본 실시예에 있어서는, 반사 형식의 액정 패널의 계산에 의한 콘트라스트는 약 3000이라는 값을 실현하는 것이 가능하였다. 또한, 이 반사 형식의 액정 패널은 액정을 구동하지 않은 상태에서 90% 이상의 반사율을 갖는 경우에는, 액정을 구동하고 있는 상태에서 반사율이 약 65%라고 하는 밝기를 갖는 것으로 되었다. 이 때의 액정의 구동 방식으로서는 V 반전 구동 방식을 이용하고 있다.

또, 상기한 액정의 구동 방식으로서는, V 반전 구동 방식에 한정되는 것이 아니라, H 반전 구동 방식이어도 좋다. 본 발명의 액정 패널에서는, 액정의 구동 방식의 차이에 관계 없이, 높은 반사율을 갖는 액정 패널을 얻을 수 있다.

〔실시예 2〕

본 실시예에서는, 상기 실시예 1과 동일한 액정 패널인, 도 2에 도시한 액정 패널(10)을 이용하였다. 이 액정 패널(10)에 있어서는, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 복굴절이 Δn=0. 0825 및 Δε= -4. 2인 액정 분자를 이용하고, 또한, 그 때의 액정층(17)의 셀 갭을 d=2. 3㎛로 설정하였다. 또한, 액정 분자의 프리틸트각은 5°로 하였다.

이 액정 패널(10)의 구동 방식으로서 이하의 것을 이용한 경우에 대해, 화상 표시를 행하였다. 즉, 상술한 기록 중의 주사선(41)을 경계로 하여, 상기 주사선(41)에 인접하는 상측측의 영역에 있어서의 구동 전압의 극성과 하측측의 영역에 있어서의 구동 전압의 극성을 상호 다르게 함과 동시에, 상기 각 영역 내에서는 구동 전압의 극성을 전부 동일하게 하는 구동 방식이다.

이 조건의 액정 패널(10)의 화상 표시의 시뮬레이션에 의한 이미지에서는, 도13에 도시한 바와 같이, 각 화소의 경계에 해당하는 비표시부 부근에 생기는 디스클리네이션이 상기 실시예 1의 경우보다도 매우 작아져 있었다. 또, 도 13의 시뮬레이션의 표시 영역은 실시예 1에 있어서의 도 10a, 도 10b, 도 10c와 마찬가지로, 한 변이 56. 0㎛이다. 또한, 화살표의 방향이 액정 분자의 배향 방향이다.

상기 액정 패널(10)은 액정을 구동하지 않은 상태에서 90% 이상의 반사율을 갖는 경우에는, 액정을 구동하고 있는 상태에서 반사율이 약 88%라고 하는 밝기를 갖게 되었다. 그렇기 때문에, 실시예 1과 같은 V 반전 구동 방식이나, H 반전 구동 방식, 도트 반전 구동 방식을 이용한 경우에 비해 매우 밝은 액정 패널로 할 수 있었다. 또한, 본 실시예의 구동 방식에서는, 크로스 토크(cross talk)나 플리커의 발생은, 다른 구동 방식에 비교하면 약간 증가한다. 그러나, 커플링 용량이 작아지는 구조로 하는 것이나, 프레임 주파수를 크게 하는 것 등에 의해, 상기 크로스 토크나 플리커의 발생을 억제하여, 표시 품위의 저하를 회피할 수 있다. 또한, 프리틸트각을 크게 함으로써 디스클리네이션의 영역을 더욱 작게 하는 것도 가능하다. 이상에 의해, 액정 분자의 프리틸트각이, 대향 기판 또는 화소 기판의 법선 방향에 대해, 3°내지 10°, 바람직하게는 3°내지 7°의 범위 내이면, 역전 틸트가 넓은 영역에서 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이 역전 틸트 영역의 발생의 억제에 의해, 디스클리네이션의 라인이 화상 표시에 영향을 주는 일은 회피된다. 따라서, 보다 표시 품위가 높은 복굴절 제어 방식의 액정 패널을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 이 액정 패널의 구동 방식을, 인접하는 화소 전극끼리에 있어서의 구동 전압의 극성이 같게 되는 부분을 갖는 구동 방식으로 함으로써, 보다 표시 품위가 높은 복굴절 제어 방식의 액정 패널을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 이 액정 패널을 이용한 투사형의 액정 표시 장치는, 소형으로 보다 밝은 화상을 표시할 수 있다.

본 발명의 액정 패널에서는, 화상을 표시하기 위한 광의 이용 형식으로서 반사 형식이 이용됨과 동시에, 상기 액정층의 두께가 1㎛ 내지 4㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.

상기한 구성에 의하면, 화상을 표시하기 위한 광의 이용 형식으로서 반사 형식을 이용함에 따라, 액정층의 두께, 즉, 셀 갭을 종래의 액정 표시 장치의 값(약 5㎛)보다도 작게 할 수 있다. 이 때문에, 액정 분자의 응답 속도를 보다 크게 할 수 있음과 동시에, 인접하는 화소간에서의 가로 방향의 전계의 영향을 작게 할 수 있다. 또한, 셀 갭이 작기 때문에, 액정 패널 그 자체를 작게 하는 경우에는, 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서가 불필요해지게 된다.

본 발명의 액정 패널에서는, 상기 액정 분자의 배향 방향이, 화소 기판에 구비되어 있는 주사선의 방향에 대해 40°내지 50°의 범위 내인 것이 바람직하다.

상기한 구성에 의하면, 액정 분자의 배향 방향을 40°내지 50°의 범위 내, 특히 바람직하게는 45°로 배향시키면, 다른 각도로 배향시키는 경우와 비교하여, 디스클리네이션의 라인이 화소 전극의 방향과 평행하게 되어, 액정 분자의 배향이 흐트러지거나, 혹은, 액정 분자의 배향이 불안정해지거나 하는 영역이 감소한다. 이에 대해, 상기한 범위 이외의 배향 방향에서는, 도메인에 기인하는 화상의 표시의 흐트러짐의 발생이나 표시 화면 상 어둡게 되는 부분의 발생이 증가한다. 그렇기 때문에, 상기한 바와 같이 액정 분자의 배향 방향을 40°내지 50°의 범위 내에서 배향시킴에 따라, 표시 품위가 보다 향상된 액정 패널이 얻어진다.

본 발명의 액정 패널에서는, 상기 대향 기판 또는 화소 기판이 배향면 측에 위상 차판을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

상기한 구성에 의하면, 배향면 측에 구비된 위상 차판을 이용하여 액정층을 투과하는 광의 위상 차를 보상함으로써, 상기 프리틸트각을 크게 함에 따른 콘트라스트의 저하를 저감할 수 있다.

또한, 인접하는 화소 간에서의 주사선이 형성되어 있는 방향에 따른 방향의 전계의 영향을 작게 하기 위해서, 셀 갭의 값을 보다 작게 하는 일이 행해진다. 이 셀 갭을 작게 함에 따른 위상 차를 상기 위상 차판으로 보상할 수 있다. 그렇기 때문에, 표시되는 화상의 콘트라스트를 보다 향상시킬 수 있다.

본 발명의 액정 패널에서는, 금속제의 재료로 이루어지는 격자형의 패턴이, 상기 화소 기판에 구비되어 있는 복수의 화소 전극 간의 비표시부로 되는 영역으로 하여 대향 기판 상에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기한 구성에 의하면, 화소 기판 상에 있어서의 화소 전극 사이의 영역에 형성되어 있는 배선의 전위에 의해 액정층의 표시가 흐트러지게 되지만, 상기한 영역을 금속제의 재료로 이루어지는 격자형 패턴에 의해 화상 표시 상에서 검게 표시함으로써, 상기 표시의 흐트러짐이 화상에 영향을 미치게 하는 것이 회피된다.

또한, 상기한 금속제의 격자형 패턴은 대향 기판에 형성되기 때문에, 액정 패널에 입사하는 광을 반사함과 동시에, 반사한 광은, 액정층을 투과하지 않기 때문에 편광하지 않고 광원부로 반환되어, 출사광에 영향을 미치게 하는 일이 없다. 따라서, 표시되는 화상에 있어서, 화소 간에서의 액정 분자의 배향의 혼란이나 화소 간에서의 누광을 방지할 수 있다.

본 발명의 액정 패널에서는, 상기 액정 패널이, 화소 기판에 구비되어 있는 복수의 주사선 및/또는 복수의 데이타선에 있어서 2라인 이상의 복수 라인별로 구동 전압의 극성의 반전을 행하는 구동 방식에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

상기한 구성에 의하면, 구동되어 있는 액정 패널 상에 있어서, 인접하는 화소 전극끼리의 구동 전압의 극성이 같게 되는 부분이 생긴다. 그렇기 때문에, 상기 인접하는 화소 전극 간의 전계가 작아져서, 역전 틸트에 의한 디스클리네이션의 발생을 더욱 억제할 수 있다. 그 때문에, 액정 패널의 구동에 있어서, 표시를 어둡게 하고 있는 요인이 종래보다도 적어지게 되어, 액정 패널의 표시를 보다 밝게 할 수 있다.

본 발명의 액정 패널에서는, 상기 액정 패널이, 화소 기판에 구비되어 있는 복수의 주사선 중, 기록 중의 주사선을 경계로 하여, 상기 주사선에 인접하는 한쪽 측의 영역에서의 구동 전압의 극성과 다른쪽 측의 영역에서의 구동 전압의 극성이서로 다름과 동시에, 상기 각 영역 내에서는 구동 전압의 극성은 전부 동일로 되어 있는 구동 방식에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

상기한 구성에 의하면, 구동되어 있는 액정 패널 상에 있어서, 주사선이 형성되어 있는 방향에 따른 방향에서 인접하는 화소 전극끼리의 구동 전압의 극성이 같게 됨과 동시에, 기록 중의 영역 이외에서는 구동 전압의 극성이 같게 된다. 그 때문에, 상기 인접하는 화소 전극 간에서의 주사선이 형성되어 있는 방향에 따른 방향의 전계가 보다 작아져서, 역전 틸트에 의한 디스클리네이션의 발생을 더욱 억제할 수 있다. 그 때문에, 액정 패널의 구동에 있어서, 표시를 어둡게 하고 있는 요인이 종래보다도 보다 한층 더 적어지게 되어 액정 패널의 표시를 보다 밝게 할 수 있다.

본 발명의 액정 표시 장치는 상기한 액정 패널을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의하면, 상기한 액정 패널을 이용함에 따라, 응답 속도가 빠르고, 소형으로 보다 밝은 화상을 표시할 수 있는 투사형의 액정 표시 장치를 얻을 수있다. 덧붙여, 상기한 액정 패널은 소형화가 가능하기 때문에, 액정 표시 장치 전체를 소형화할 수 있음과 동시에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.

발명의 상세한 설명의 항에 있어서 이루어질 수 있는 구체적인 실시 형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술 내용을 밝히는 것으로, 그와 같은 구체예에만 한정하여 협의로 해석되어야 되는 것이 아니라, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허 청구 사항과의 범위 내에서, 여러가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

Claims

복굴절 제어 방식의 액정 패널에 있어서, 서로 대향하여 배치되는 대향 기판 및 화소 기판과, 상기 대향 기판과 상기 화소 기판 사이에 봉입되고, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자가 상기 화소 기판의 법선 방향에 대해 3°내지 10°의 범위 내의 각도로 경사한 배향 상태로 되어 있는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제1항에 있어서, 상기 액정 분자가 상기 화소 기판의 법선 방향에 대해 3°내지 7°의 범위 내의 각도로 경사진 배향 상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제1항에 있어서, 화상을 표시하기 위한 광의 이용 형식으로서 반사 형식이 이용되는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제1항에 있어서, 상기 액정층의 두께가 1㎛ 내지 4㎛의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제4항에 있어서, 상기 액정층의 두께가 2㎛ 내지 3. 5㎛의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제1항에 있어서, 상기 화소 기판에 형성된 주사선을 더욱 포함하고, 상기 액정 분자의 상기 화소 기판에의 사영이, 상기 주사선의 형성 방향에 대해 40°내지 50°의 범위 내의 각도를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제1항에 있어서, 상기 액정 분자의 경사진 배향 상태에 기인하는 편광을 보정하는 위상 차판을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제1항에 있어서, 상기 화소 기판에 구비된 복수의 화소 전극과, 복수의 상기 화소 전극 사이의 비표시부로 되는 영역에 대응하여 상기 대향 기판 상에 형성되고, 금속제의 재료로 이루어지는 격자형의 패턴을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제1항에 있어서, 상기 화소 기판에 구비된 복수의 주사선 및 복수의 데이타선을 더욱 포함하고, 각 주사선 및 각 데이타선의 적어도 한쪽에 인가하는 구동 전압의 극성을 2라인이상의 복수 라인별로 반전하는 구동 방식에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제1항에 있어서, 상기 화소 기판에 구비된 복수의 주사선을 더욱 포함하고, 상기 주사선 중, 기록 중의 주사선을 경계로 하여, 상기 주사선에 인접하는 한쪽 측의 영역에 있어서의 구동 전압의 극성과 다른쪽 측의 영역에 있어서의 구동 전압의 극성이 서로 달라 있음과 동시에, 상기 각 영역 내에서는 구동 전압의 극성은 전부 동일하게 되어있는 구동 방식에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
복굴절 제어 방식의 액정 패널에 있어서, 상호 대향하여 배치되는 대향 기판및 화소 기판과, 상기 대향 기판과 상기 화소 기판 사이에 봉입되고, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자가 상기 화소 기판의 법선 방향에 대해 3°내지 10°의 범위 내의 각도로 경사진 배향 상태로 되어 있는 액정층을 포함하는 액정 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 액정 분자가 상기 화소 기판의 법선 방향에 대해 3°내지 7°의 범위 내의 각도로 경사진 배향 상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 화상을 표시하기 위한 광의 이용 형식으로서 반사 형식이 이용되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 액정층의 두께가 1㎛ 내지 4㎛의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제14항에 있어서, 상기 액정층의 두께가 2㎛ 내지 3. 5㎛의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 화소 기판에 형성된 주사선을 더욱 포함하고, 상기 액정 분자의 상기 화소 기판에의 사영이, 상기 주사선의 형성 방향에 대해 40°내지 50°의 범위 내의 각도를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 액정 분자의 경사한 배향 상태에 기인하는 편광을 보정하는 위상 차판을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 화소 기판에 구비된 복수의 화소 전극과, 복수의 상기 화소 전극의 사이의 비표시부로 되는 영역에 대응하여 상기 대향 기판 상에 형성되고, 금속제의 재료로 이루어지는 격자형의 패턴을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 화소 기판에 구비된 복수의 주사선 및 복수의 데이타선을 더욱 포함하고, 각 주사선 및 각 데이타선의 적어도 한쪽에 인가하는 구동 전압의 극성을 2라인이상의 복수 라인별로 반전하는 구동 방식에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 화소 기판에 구비된 복수의 주사선을 더욱 포함하고, 상기 주사선 중, 기록 중의 주사선을 경계로 하여, 상기 주사선에 인접하는 한쪽 측의 영역에 있어서의 구동 전압의 극성과 다른쪽 측의 영역에 있어서의 구동 전압의 극성이 서로 다름과 동시에, 상기 각 영역 내에서는 구동 전압의 극성은 전부 동일하게 되어 있는 구동 방식에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.