KR20010098656A - 액정 장치, 투사형 표시 장치 및 전자기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 매우 세밀한 투사형의 액정 패널에 대하여 디스클리네이션(disclination)에 기인하는 표시 결함을 발생하지 않도록 하여 고계조 표시를 가능하게 한 액정 장치 및 투사형 표시 장치의 제공을 목적으로 한다. 본 발명은 한쪽 기판(10)과 다른쪽 기판(20) 사이에 액정층(50)이 형성되고, 이 중, 기판(10) 상에, 매트릭스 형상으로 배치된 화소 전극(9a)과, 그 복수의 화소 전극을 각각 구동하는 TFT(30)가 마련되어 있다. 여기서, 기판 사이의 액정 두께를 d, 기판면의 액정 배향막(프리틸트각)θp로 한 경우에, 20°≤θp≤30°, 1≤d/L의 관계를 만족시킨다.

Description

액정 장치, 투사형 표시 장치 및 전자기기{LIQUID CRYSTAL DEVICE, PROJECTION TYPE DISPLAY APPARATUS, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 배향막의 프리틸트각, 그 위에, 화소 전극끼리의 간극, 액정층의 두께를 특정한 관계로 규정한 액정 장치와, 그것을 이용한 투사형 표시 장치와 전자기기에 관한 것으로, 특히, 디스클리네이션 라인(disclination line)에 기인하는 표시 결함의 발생을 억제한 기술에 관한 것이다.
종래부터, 액정 표시 장치는 직시형(direct view type)뿐만이 아니라, 프로젝션 텔레비전 등의 투사형 표시 소자로서도 수요가 높아져가고 있다. 여기서, 액정 표시 장치를 투사형 표시 소자로서 사용하는 경우에, 종래의 화소수로 확대율을 높이면, 화면의 거칠기가 눈에 띄게 된다. 그래서, 높은 확대율에서도 세밀한 화상을 얻기 위해서는, 화소수를 증가시키는 것이 필요하게 된다.
그러나, 액정 표시 장치의 면적을 일정하게 하여 화소수를 증가시키는 경우, 특히 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치에서는, 화소 이외의 배선 부분이나 스위칭 소자의 부분이 차지하는 면적이 상대적으로 커지기 때문에, 이들 부분을 피복하여 숨기는 블랙 매트릭스의 면적이 증대한다.
또한, 이 경우에 문제로 되는 것은, 화소와 화소의 거리, 즉, 화소 전극과 화소 전극의 간극이 필연적으로 좁게 되기 때문에, 어떤 하나의 화소 전극을 착안하면, 인접하는 다른 화소 전극의 가장자리부로부터 받는 전계의 영향에 의해서, 디스클리네이션(액정 분자의 기울기 변동)이 발생하기 쉽게 된다는 점이다. 디스클리네이션이 발생하는 것이면, 해당 발생 부분을, 해당 배선 부분이나 스위칭 소자의 부분과 함께, 블랙 매트릭스에 의해 덮어 숨기는 것이 필요하게 된다.
이와 같이, 액정 표시 장치의 면적을 일정하게 하여 화소수를 증가시키는 경우, 배선 부분이나 스위칭 소자의 부분뿐만 아니라, 디스클리네이션의 발생 부분에 대해서도, 블랙 매트릭스에 의해 덮어 숨기는 것이 필요하게 되기 때문에, 블랙 매트릭스의 면적이 표시 영역에 대하여 극단적으로 커진다. 따라서, 이 경우, 표시에 기여하는 화소 개구부의 면적이 감소하여 개구율이 저하하는 결과, 표시 화면이 어둡게 되어, 화상 품위를 저하시킨다는 문제가 있었다.
여기서, 디스클리네이션에 의한 표시 결함에 대하여 상술한다. 현재의 투사 표시 소자로서 이용하는 액정 표시 장치에 있어서, 매우 세밀한 구조로 한 것에는, 복수 매트릭스 형상으로 배열하는 직사각형 형상의 화소 전극의 폭이 20×10-6m(20㎛)각 정도로 미세화되어 있다. 또한, 고세밀화된 액정 표시 장치에 있어서, 반사형의 구조를 채용하면, 기판 상에 형성한 스위칭 소자를 절연막으로 덮은 후에, 화소 전극을 거의 극간 없게 배치할 수 있다. 이 때문에, 반사형 구조의 액정 표시장치에서는, 화소 전극끼리의 간극을, 약간 1×10-6m(1㎛) 정도까지 좁힐 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 화소 전극의 간격이 좁혀진 액정 표시 장치에 있어서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 기판 측에 마련되는 화소 전극(100),(101)의 간격 L이 1×10-6m정도이며, 이것에 대향하는 기판 측에 마련되는 공통 전극(102)과, 화소 전극(100),(102)의 간격 d가 2×10-6∼4×10-6m이기 때문에, 서로 인접하는 화소 전극(100),(101) 사이의 경계 부분에 존재하는 액정에는 강한 횡 전계가 작용하게 된다. 여기서 예컨대, 공통 전극(102)을 접지하여 0V로 고정하고, 화소 전극(100)에 +5V를 인가하고, 화소 전극(101)에 -5V를 인가하여 액정을 배향 제어하는 경우, 전압을 인가하는 것에 의해 기판에 대하여 기립하는 형태의 액정을 사용하면, 도 12에 도시하는 바와 같이, 화소 전극(100)에 대응하는 영역의 액정에 있어서 화소 전극(101)에 가까운 측의 영역의 액정에는, +5V와 -5V의 전위차인 10V의 횡 전계가 발생하고, 이 횡 전계의 영향을 받은 액정은 본래와는 다른 방향으로 배향할 가능성이 높다. 즉, 화소 전극(100)에서 배향 제어해야 할 영역의 액정에 있어서, 일부의 액정이 다른 액정과 미묘하게 다른 방향을 향하게 된다. 이 결과, 배향 방향이 미묘하게 다른 액정의 경계 영역(도 12에 참조 부호 DR로 나타내는 경계선에 따르는 영역)에 디스클리네이션 라인이라고 불려지는 선형상의 표시 결함이 생기게 된다. 또, 이 선형상의 표시 결함의 폭을 실제로 측정하여 본 결과, 평균적으로 3×10-6m(㎛)정도의 폭인 것이 밝혀졌다.
여기서, 도 14는, 종래의 액정 표시 장치에 있어서, 화소부에서의 광의 반사 상태를 계산하여, 그 명도를 나타낸 것이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 화소내의 휘도는 디스클리네이션 라인의 발생에 의해, 특히 화소의 양측에서 저하하고 있는 것을 알 수 있다.
그런데, 디스클리네이션에 의한 표시 결함을 될 수 있는 한 해소한다고 하는 목적으로부터, 서로 인접하는 화소 전극의 극성을 될 수 있는 한 동일하게 하는 것이 가능한 프레임 반전 구동 방식을 채용하여, 표시 시의 프레임마다 동일 극성의 전압을 모든 화소 전극에 인가하여 액정을 구동하는 것도 가능하지만, 프레임 반전 구동 방식에서는 상술한 바와 같은 문제를 완전히는 해소할 수 있는 것이 아니었다. 즉, 표시 영역의 전면(全面)을 백 또는 흑 중 어느 하나의 표시로 하는 경우에는, 프레임 반전 구동이 유효하지만, 표시 영역 내에 백 표시와 흑 표시가 혼재하는 것과 같은 표시 형태에서는, 백 표시와 흑 표시의 경계 부분이 회색 표시에 가까운 표시로 되어, 경계 부분의 표시가 번진 상태로 된다. 예컨대, 도 13에 도시하는 바와 같이, 백 표시의 배경에 흑 표시로 「A」 문자를 표시하려고 한 경우, 흑 표시 「A」의 윤곽 부분 주위의 백 표시 부분에, 디스클리네이션 라인에 기인하는 회색 표시 영역이 생성되어, 「A」 문자의 윤곽이 선명하지 않게 되어, 계조가 낮은 표시 형태로 된다. 특히, 투사형 표시 소자에서는, 확대 투사 표시이므로 사태는 보다 심각하게 된다.
한편, 액정의 구동 방식에는, 프레임 반전 구동 방식 외에, 세로 1라인마다, 또는 가로 1라인마다 구동 전압의 극성을 교체하는 라인 반전 구동 방식이나, 인접하는 화소 전극마다 구동 전압의 극성을 교체하는 도트 반전 구동 방식 등이 알려져 있고, 각각의 구동 방식에 장점이 있으므로, 프로젝터용의 액정 패널에 있어서, 여러 가지의 구동 방식을 선택할 수 있는 것이 바람직하다. 단, 전술한 디스클리네이션 라인이 발생하는 문제로부터, 매우 세밀한 액정 패널의 구동 방식으로서, 인접하는 화소 전극 사이의 전위차가 커지는 라인 반전 구동 방식이나, 도트 반전 구동 방식을 채용할 수 없다는 사정이 있다.
또한, 현재, 프로젝터에 요구되는 성능은 제 1에 밝기이며, 이 점은 화소에 대응하여 마이크로 렌즈를 마련하여, 개구 부분에 광을 수속하는 것으로, 실효 개구율을 향상시키는 것이 가능하다. 단, 마이크로 렌즈를 마련하면, 화소에 입사하는 광속(光束) 밀도는 커지게 되고 그 결과, 배향막이 손상되어 액정에 배향 이상이 생길 가능성이 지적되어 있다. 또, 이상에 있어서는, 설명의 간략화를 위해, 액정 표시 장치에 통상 마련되고 있는 컬러 필터나 편광판을 제외하여, 패널 단독에서의 개구율을 문제로서 설명했다.
본 발명은 상술한 사정을 배경으로 하여 된 것이고, 그 목적으로 하는 것은 배향막의 프리틸트각, 또한, 화소 전극끼리의 간극, 액정층의 두께를 특정한 관계로 규정하는 것에 의해, 액정의 이상 배향에 기인하는 표시 결함의 발생을 억제하여, 밝은 표시가 가능한 액정 장치, 투사형 표시 장치 및 전자기기의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이익 등은 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 장치로서, TFT 어레이 기판의 표시 영역의 구성을 나타내는 등가 회로,
도 2는 동 TFT 어레이 기판에 있어서의 TFT 1개 분의 구성을 나타내는 확대단면도,
도 3은 동 액정 장치의 화소 피치와 화소 전극 간격과 액정층 막의 관계를 설명하기 위한 개략 설명도,
도 4는 동 액정 장치의 전체 구성을 도시하는 도면,
도 5는 도 4의 H-H'선에 따른 단면도,
도 6의 (a) 내지 (d)는 각각 동 액정 장치에 적용 가능한 구동 방식의 화소마다의 전압 분포를 도시하는 도면,
도 7은 동 액정 장치에, 기판으로서 Si 기판을 이용한 경우의 구성을 나타내는 단면도,
도 8은 동 액정 장치에 있어서, 광의 반사 상태를 계산하고 명도를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 액정 장치를 갖춘 액정 프로젝터의 일 실시예를 나타내는 구성도,
도 10의 (a)는 휴대 전화를 나타내는 사시도이며, (b)는 손목 시계를 나타내는 사시도이며, (c)는 휴대형 정보 처리 장치를 나타내는 사시도,
도 11은 종래의 액정 장치에 구비되는 소자 기판 측의 화소 전극과 대향 기판 측의 공통 전극의 위치 관계를 나타내기 위한 도면,
도 12는, 종래의 액정 장치에 있어서, 횡 전계의 영향에 의해 액정의 배향 상태로 디스클리네이션을 발생한 상태를 도시하는 도면,
도 13은, 종래의 액정 장치에 있어서, 백 표시에서 흑 표시로 「A」의 문자를 표시한 상태를 도시하는 도면,
도 14는, 종래의 액정 장치에 있어서, 횡 전계의 영향으로 액정 배향에 디스클리네이션을 발생한 배향 상태에서의 광의 반사를 계산하여, 명도를 나타내는 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
8 : 콘택트 홀 9a : 화소 전극
10 : 기판 16 : 절연층
20 : 제 2 기판 30 : TFT
50 : 액정층 101 : 반도체 기판
105 : 전계 효과 트랜지스터 112 : 화소 전극
700 : 투사형 표시 장치 1000 : 휴대 전화
1100 : 손목 시계 1200 : 정보 처리 장치
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 액정 장치에 있어서는, 서로 대향하는 면에 각각 배향막이 마련된 한 쌍의 기판 사이에 액정이 주입되어, 복수의 주사선과, 복수의 데이터선과, 이들 주사선 및 데이터선에 의해 구획된 화소 영역마다 마련된 스위칭 소자 및 화소 전극을 갖는 액정 장치에 있어서, 상기 배향막에 의한 프리틸트각이 20°이상 30°이하로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이 구성에 의하면, 디스클리네이션에 기인하는 표시 결함이 화소밖에 놓여지기 때문에, 디스클리네이션의 발생 부분을 차광하기 위한 블랙 매트릭스를 불필요하게 마련하지 않은 결과, 그 만큼 밝은 표시를 확보하는 것이 가능해진다.
여기서, 본 발명에 있어서, 상기 배향막은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘으로 이루어지는 구성이 바람직하다. 이와 같은 재료로부터 예컨대 사방 증착법를 이용하여 배향막을 형성하면, 20°이상 30°이하의 프리틸트각을 비교적 용이하게 실현할 수 있고, 또한, 광에 의한 배향막의 분해가 방지되기 때문에, 배향 이상의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 기판 사이에 주입되어 형성되는 액정층의 두께(셀 갭)를 d로 하고, 상기 화소 전극끼리의 간격을 L로 했을 때에, d/L≥1로 되는 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 디스클리네이션은 셀 갭 d가 작게 됨에 따라서, 또한, 화소 전극끼리의 간격 L이 좁게 됨에 따라서, 각각 현저하게 나타나지만, 이러한 d/L≥1로 되는 관계를 만족시키면, 횡 전계의 영향이 적고, 또한, 개구율을 크게 잡을 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 화소 전극이 광 반사성의 금속 전극인 구성으로 하여도 좋다. 화소 전극이 광 반사성의 금속 전극으로 구성되면, 스위칭 소자나 배선을 화소 전극의 하층에 형성할 수 있다. 이 때문에, 화소 전극을 스위칭 소자나 배선의 배치와 관계없이 배치할 수 있다.
그런데, 본 발명에 따른 투사형 액정 장치는 상기 액정 장치를 구비하고 있기 때문에, 디스클리네이션에 의한 표시 결함을 방지한 밝은 표시가 가능해진다.
구체적으로는, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 변조하는 광 변조 장치와, 상기 광 변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 렌즈가 구비되고, 상기 광 변조 장치로서 상기 액정 장치가 이용된 구성이라고 하면, 확대 투사할 때에, 디스클리네이션에 의한 표시 결함을 방지한 밝은 표시가 가능해진다.
마찬가지로, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 변조하는 광 변조 장치와, 상기 광 변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 렌즈가 구비되고, 상기 광 변조 장치로서 상기 액정 장치가 청색 계열의 표시부에 이용된 구성이라고 하면, 청색의 순도를 향상시킨 표시가 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 전자기기는 상기 액정 장치를 갖추고 있기 때문에, 디스클리네이션에 의한 표시 결함을 방지한 밝은 표시가 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 근거하여 설명하지만, 본 발명은이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
(실시예 1)
<액정 장치의 화소부>
우선, 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 장치에 대하여 설명한다. 우선, 이 액정 표시 장치의 화소부에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하고 설명한다. 도 1은 액정 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에 있어서의 각종 소자나 배선 등의 등가 회로이다. 도 2는 도 1에 나타낸 TFT 1개에 따른 TFT 어레이 기판을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 또한, 단면도에 있어서는, 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 때문에, 각 층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.
그런데, 도 1에 있어서, 본 실시예에 따른 액정 장치의 화상 표시 영역에서는, m개의 주사선(3a)이 행 방향으로 연장되는 한편, n개의 데이터선(6a)이 열 방향으로 연장함과 동시에, 이들의 주사선(3a)과 데이터선(6a)의 교차 부분에 대응하여, TFT(30)와 화소 전극(9a)이 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 여기서, TFT(30)의 게이트 전극은 주사선(3a)에 접속되고, 그 소스 전극은 데이터선(6a)에 접속되며, 그 드레인 전극은 화소 전극(9a)에 접속되어 있다. 또한, m개의 주사선(3a)의 각각에는, 소정의 타이밍에서 순서대로 액티브 레벨로 되는 주사 신호 G1, G2, …, Gm이 각각 인가되는 구성으로 되어 있고, 또한, n개의 데이터선(6a) 각각에는, 어떤 주사 신호가 액티브 레벨로 되는 기간에, 화상 신호S1, S2, …, Sn이 이 순서에서 선의 순서대로, 또는 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a) 끼리의 그룹마다 각각 공급되는 구성으로 되어 있다.
따라서, 어떤 주사 신호가 액티브 레벨로 되면, 해당 주사 신호가 공급되는 주사선(3a)의 1행 분의 TFT(30)는 일제히 온 상태로 된다. 그리고, 이 온 상태 기간에, 공급되는 화상 신호 S1, S2, …, Sn이 해당 1행 분의 화소 전극(9a)의 각각에 기입되고, 후술하는 대향 기판에 형성된 대향 전극과의 사이에서 일정 기간 유지되게 된다.
여기서, 액정은 인가되는 전압 레벨에 의해 분자 집합의 배향이나 질서가 변화되는 것에 의해, 여기를 통과하는 광을 변조하여, 계조 표시를 가능하게 한다. 액정이 통상 백색 모드이면, 인가된 전압에 따라 입사광이 이 액정 부분을 통과 불가능하게 하고, 통상 흑색 모드이면, 인가된 전압에 따라 입사광이 액정 부분을 통과 가능하게 되어, 전체로서 액정 장치로부터는 화상 신호에 따른 강도를 가지는 광이 사출된다. 여기서, 유지된 화상 신호가 누설되는 것을 막기 위해서, 화소 전극(9a)과 대향 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)이 부가되어 있다. 이 축적 용량(70)에 의해, 화소 전극(9a)의 전압을, 소스 전압이 인가된 시간보다도 3자리수 정도 긴 시간 유지할 수 있기 때문에, 유지 특성이 개선되어, 계조비가 높은 액정 장치를 실현할 수 있다.
다음에, 도 2의 확대 단면도에 도시하는 바와 같이, TFT 어레이 기판(10)에는 각 화소 전극(9a)에 인접하는 위치에, 화소 스위칭용 TFT(스위칭 소자)(30)가 마련되어 있다. 한편, 화소 전극(9a)에서 TFT(30)와 반대측에는 배향막(16)이 마련되어 있다. 또, TFT 어레이 기판(10)은, 후술하는 바와 같이, 대향 전극이나 배향막이 형성된 대향 기판과 일정한 간극을 유지하여 접합되고, 이 간극에 액정이 밀봉되어, 액정층(50)이 형성되어 있다. 또한, 이 액정층(50)은 화소 전극(9a)과 대향 전극에 전압차가 없는 상태로, 양 기판에 형성된 배향막에 의해 소정의 배향 상태로 되도록 구성되어 있다.
그런데, TFT 어레이 기판(10)에는, 화소 스위칭용 TFT(30)에 대향하는 위치에 제 1 차광막(11a)이 마련되어 있다. 제 1 차광막(11a)은 바람직하게는 불투명한 고융점 금속인 Ti나, Cr, W, Ta, Mo 및 Pd 중 적어도 하나를 포함하는 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드 등으로 구성되어 있다. 이러한 재료로부터 제 1 차광막(11a)을 구성하면, 이후에 행해지는 고온 처리에 의해, 제 1 차광막(11a)이 파괴되거나 용융되지 않도록 할 수 있다. 또한, 제 1 차광막(11a)에 의해, TFT 어레이 기판(10) 측으로부터의 반사광 등이 화소 스위칭용 TFT(30)의 채널 영역(1a')이나 LDD 영역(1b),(1c)에 입사하는 사태를 미연에 막을 수 있어, 광 전류의 발생에 의해 화소 스위칭용 TFT(30)의 특성이 열화하는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 제 1 차광막(11a)과 복수의 화소 스위칭용 TFT(30) 사이에는, 제 1 층간 절연막(12)이 마련되어 있다. 제 1 층간 절연막(12)은 화소 스위칭용 TFT(30)를 구성하는 반도체층(1a)을, 제 1 차광막(11a)에서 전기적으로 절연하기 위해서 마련되는 것이다. 또한, 제 1 층간 절연막(12)은 TFT 어레이 기판(10)의 전면에 형성하여, 화소 스위칭용 TFT(30)를 위한 하지막으로서의 기능을 갖는다. 즉, TFT 어레이 기판(10) 표면의 연마 시에 있어서의 거칠기나, 세정 후에 남는 오염 등으로 화소 스위칭용 TFT(30)의 특성이 열화하는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 여기서, 제 1 층간 절연막(12)은, 예컨대 NSG(non-doped silicate glass)나, PSG(phosphorus silicate glass), BSG(boron silicate glass), BPSG(boron phosphorus silicate glass) 등의 고절연성 유리나, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막 등으로 이루어진다. 이러한 제 1 층간 절연막(12)에 의해, 제 1 차광막(11a)이 화소 스위칭용 TFT(30) 등을 오염시키는 사태를 미연에 방지할 수 있다. 또, TFT 어레이 기판(10)에 불투명한 Si 기판을 이용하는 경우, 제 1 차광막(11a)은 불필요하게 된다.
계속해서, 화소 스위칭용 TFT(30)을 구성하는 반도체층(1a)의 표면에는, 열 산화 처리 등에 의한 게이트 절연막(2)이 형성되고 또한, 폴리 실리콘막으로 이루어지는 주사선(3a)이 형성되어 있다. 이 때문에, 주사선(3a) 중 반도체층(1a)과 교차하는 부분이 TFT(30)의 게이트 전극으로서 기능하고 또한, 반도체층(1a) 중 해당 주사선(3a)의 바로 아래 부분이 채널 영역(1a')으로서 기능하게 된다. 또한, 반도체층(1a) 중 채널 영역(1a')에 인접하는 양측에는, 각각 저농도 소스 영역(소스 측 LDD 영역)(1b), 동 저농도 드레인 영역(드레인 측 LDD 영역)(1c)이 마련되고, 또한 외측에는, 각각 고농도 소스 영역(1d), 고농도 드레인 영역(1e)이 마련되고, TFT(30)은 소위 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖고 있다. 또, 각 영역(1b),(1c),(1d),(1e)은 반도체층(1a)에 대하여, n형 또는 p형의 채널을 형성하는지에 따라 소정 농도의 n형용 또는 p형용의 도펀트(dopant)를 도핑하는 것에 의해 형성되어 있다. 또, n형 채널의 TFT는 동작 속도가 빠르다고 하는 이점이 있고, 화소의 스위칭 소자인 화소 스위칭용 TFT(30)으로서 이용되는 경우가 많다.
또한, 화소 전극(9a)의 재료에는, 투과형이면, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전막이 바람직하고, 한편, 반사형이면, Al 또는 Ag 등의 반사성이 높은 도전막으로 형성하면 좋다.
그런데, TFT(30)를 구성하는 반도체층(1a) 중 고농도 소스 영역(1d)은 게이트 절연막(2) 및 제 2 층간 절연막(4)에 구멍을 형성하는 콘택트 홀(5)에 의해, Al 등의 저 저항인 금속막이나 금속 실리사이드 등의 합금막 등의 차광성 박막으로 이루어지는 데이터선(6a)에 접속되는 한편, 고농도 드레인 영역(1e)은 게이트 절연막(2), 제 2 층간 절연막(4) 및 제 3 층간 절연막(7)에 구멍을 형성하는 콘택트 홀(8)에 의해서 대응하는 화소 전극(9a)에 접속되어 있다. 또, 고농도 드레인 영역(1e)과 화소 전극(9a)은 데이터선(6a)과 동일한 Al막이나 주사선(3a)과 동일한 폴리 실리콘막을 중계하여 전기적으로 접속하도록 하여도 좋다.
또, TFT(30)는, 상술한 바와 같이, LDD 구조를 가지는 것이 바람직하지만, 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 불순물 이온의 투입을 행하지 않는 오프셋 구조를 가져서 좋고, 게이트 전극(3a)을 마스크로서 고농도로 불순물이온을 투입하여, 자기 정렬적으로 고농도 소스 및 드레인 영역을 형성하는 자기 정렬형의 TFT이더라도 좋다.
한편, TFT(30)의 반도체층(3a) 중 고농도 드레인 영역(1e)에 인접하는 고농도 영역(1f)은 주사선(3a)과 대략 평행하게 연장하는 용량선(3b)의 형성 위치까지 연장되어 마련되어 있음과 동시에 저 저항화되어 있다. 이 때문에, 축적 용량(70)은 고농도 영역(1f)과 용량선(3b)의 일부에 의하여 게이트 절연막(2)을 유전체로서 형성한 구성으로 되어있다. 여기서, 축적 용량(70)의 유전체는 고온 산화에 의해 폴리 실리콘막 상에 형성되는 TFT(30)의 게이트 절연막(2)이 분명하기 때문에, 얇게 또한 고내압의 절연막으로 할 수 있다. 이 때문에, 축적 용량(70)은 비교적 소면적·대용량으로 할 수 있다.
이 결과, 데이터선(6a) 아래 영역 및 주사선(3a)에 따르는 공간이라는 개구 영역을 벗어난 공간을 유효하게 이용하여, 화소 전극(9a)의 축적 용량을 늘릴 수 있다. 또, 화소 전극(9a)을 데이터선(6a)이나 주사선(3a) 상에 절연막을 거쳐서 형성하여도 상관없다.
또, 본 실시예에서는, 화소 스위칭용 TFT(30)의 게이트 전극(데이터선(3a))을 소스-드레인 영역(1b),(1e) 사이에 1개만 배치한 싱글 게이트 구조로 했지만, 이들 사이에 2개 이상의 게이트 전극을 배치하여도 좋다. 이 때, 각각의 게이트 전극에는 동일한 신호가 인가되도록 한다. 이와 같이 듀얼 게이트(더블 게이트) 혹은 트리플 게이트 이상으로 TFT를 구성하면, 채널과 소스-드레인 영역 접합부의 리크 전류를 방지할 수 있어, 오프 시의 전류를 저감할 수 있다. 이들 게이트 전극의 적어도 1개를 LDD 구조 혹은 오프셋 구조로 하면, 또한 오프 전류를 저감할 수 있어 안정한 스위칭 소자를 얻을 수 있다.
다음에, 상술한 구조의 액정 표시 장치에 있어서, 배향막에 의한 액정의 프리틸트각, 화소 전극(9a)의 간극 및 액정층의 두께 관계에 대하여 검토한다. 우선, 설명의 편의를 위해, 도 3에 도시하는 바와 같이, 화소 전극(9a)의본체부(9a1) 끼리의 간극을 L(×10-6m)로 하고, 화소 전극(9a)의 배열 피치를 P(×10-6m)로 하고, 또한, 액정층의 두께(기판(10)측의 배향막(16)과 기판(20) 측의 배향막(22) 사이의 간격인 셀 갭)를 d(×10-6m)로 한다. 또한, 액정 분자의 길이 축과 기판(배향막)면이 이루는 각도(프리틸트각)를 θp로 한다.
우선, 도 1 및 도 2의 구성에 있어서, 배열 피치 p를 25×10-6m로 하고, 화소 전극(9a)을 15×10-6m 각의 크기로 하였다(따라서, 간극 L은 10×10-6m이다). 또한, 셀 갭 d를 5×10-6m로 설정했다. 또한, 배향막(16),(22)에 무기 재료인 SiO2를 이용하여, 사방 증착법에 의해서, 프리틸트각 θp가 25°로 되도록 설정함과 동시에, 양 기판 사이에서 45°의 트위스트 네마틱 배향 모드로 했다. 이 때, 네거티브형의 네마틱 액정의 굴절 이방성 Δn과 셀 갭 d와의 곱 Δn·d의 값을 0.48×10-6m로 했다.
또한, 도시 생략하지만, 대향 기판(20)에는, 기판 배면(상측)에 있어서, 감광성 수지로 이루어지는 마이크로 렌즈와, 마이크로 렌즈를 피복하는 아크릴계 접착층과 커버 글라스가 형성되어 있다.
이러한 조건하에서, 서로 인접하는 화소 전극으로부터의 횡 전계의 영향을 고려하면서, 액정 배향 상태를 계산하여, 광의 반사율이 화소 전극에 있어서 어떠한 명도로 되는지를 시뮬레이트한 결과를, 도 8에 나타낸다. 이 도에서는, 도 14에 나타내는 종래예와 비교하여 분명히 디스클리네이션에 기인하는 표시 결함이 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
계속해서, 프리틸트각 θp를 변화시킨 경우에, Δn·d를 0.48㎛로 고정했을 때, 필요하게 되는 셀 갭 d의 계산 결과를, 다음 표(표 1)에 나타낸다. 또, 이 표에는, 구동 방식으로서 도트 반전 구동 방식을 채용한 경우의 반사율 및 그 응답 속도의 계산 결과에 대해서도 더불어 나타낸다.
이 표 1로부터 프리틸트각 θp가 30° 이상에서는, 셀 갭 d가 커지는 것을 알 수 있다. 또한, 응답 시간은 셀 갭 d의 2승에 비례하여 커지게 된다고 알려져 있기 때문에, 셀 갭 d가 커지는 방향은 바람직하지 못하다. 또한, 프리틸트각 θp가 20° 이하에서는, 반사율이 감소하고 있지만, 이것은 디스클리네이션이 발생하고 있기 때문이다. 따라서, 프리틸트각 θp를 20° 이상 30° 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 횡 전계의 영향은 셀 갭 d가 작을수록 받기 쉽고, 또한 화소 전극끼리의 간극 L이 좁을수록 받기 쉽기 때문에, 매우 세밀한 패널이면, 현저하게 나타나게 된다. 또한, 표 1에서 기술한 바와 같이 셀 갭 d가 커지면, 응답시간이 크게 되지만, 밝기에 대해서는, Δn·d를 일정하게 하는 경우에, 셀 갭 d를 작게 하면, Δn이 큰 액정 재료가 필요하게 된다. 단, Δn이 큰 액정에는, 신뢰성이 있는 것이 적으므로, 프로세스 상 불리하다.
다음에, 화소 전극(9a)의 배열 피치 P를 10㎛에서, 또한, 셀 갭 d를 3.2㎛에서 일정하게 한 경우에, 화소 전극끼리의 간극 L을 변화시켰을 때의, 개구율의 변화에 대하여 다음 표(표 2)에 나타낸다.
여기서, 프리틸트각 θp를, 20° 이상 30° 이하로 설정한다. 횡 전계의 영향이 적고, 또한, 개구율을 크게 취하여 고계조를 얻기 위해서는, 셀 갭 d와 간극 L 사이에, d/L≥1로 되는 관계가 필요하다. 통상 백색 표시 모드의 경우, 화소 전극끼리의 간극을 작게 하여 개구율을 크게 취할 수 있더라도 횡 전계의 발생에 의해 흑색 표시로 광 누설이 생긴다. 광 누설에 의해 개구율이 크게 되어도 밝은 고계조 표시는 얻어지지 않는다. 현재의 투사형 장치에 있어서의 액정 표시 장치의 계조는 200 이상이 요구되고 있다. 이것을 실현하기 위해서 상기 조건은 필요하다.
따라서, 프리틸트각 θp를, 20° 이상 30° 이하로 설정함과 동시에, 셀 갭 d와 간극 L 사이에, d/L≥1로 되는 관계를 만족하도록 하면, 인접하는 다른 화소전극에 의한 횡 전계의 영향을 받더라도 디스클리네이션 라인이 화소 내에 발생할 우려가 적어져, 매우 세밀한 표시 구성이더라도 계조비가 높고 고품위인 표시가 가능해진다.
<액정 장치의 전체 구성>
다음에, 본 실시예에 따른 액정 장치의 전체 구성을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4에 있어서, TFT 어레이 기판(10)의 위에는, 밀봉(seal)재(52)가 그 가장자리를 따라 마련되고, 그 내측에 병행하여, 주변을 차광하는 차광막(53)이 마련되어 있다. 밀봉(seal)재(52)의 외측의 영역에는, 데이터선 구동 회로(101) 및 실장 단자(102)가 TFT 어레이 기판(10)의 한 변을 따라 마련되고 있고, 주사선 구동 회로(104)가 이 한 변에 인접하는 2변을 따라 마련되어 있다. 주사선(3a)에 공급되는 주사 신호의 지연이 문제가 되지 않는 것이라면, 주사선 구동 회로(104)는 한 쪽뿐이라도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 데이터선 구동 회로(101)를 화상 표시 영역의 변을 따라 양측에 배열하여도 좋다. 또한, TFT 어레이 기판(10)이 남는 한 변에는, 화상 표시 영역의 양측에 마련된 주사선 구동 회로(104)의 사이를 연결하기 위한 복수의 배선(105)이 마련되어 있다. 그리고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 밀봉(seal)재(52)와 거의 같은 윤곽을 갖는 대향 기판(20)이 해당 밀봉(seal)재(52)에 의해서 일정한 갭 d를 유지하여 TFT 어레이 기판(10)에 고착됨과 동시에, 이 공간에 액정이 주입되어 액정층(50)이 형성된다. 또, 밀봉(seal)재(52)는, 예컨대 광경화성 수지나 열경화성 수지 등으로 이루어지는 접착제이며, 이 중에는, 막대 형상이나 구형의 스페이서(도면에서는 생략했다)가 혼입되어, 일정한 갭 d가 유지되는 구성으로 되어있다.
또한, 대향 기판(20)의 투사광이 입사하는 쪽 및 TFT 어레이 기판(10)의 출사광이 사출 측에는 각각, 예컨대, TN(트위스트 네마틱) 모드 외에, STN(Super TN) 모드, 강유전성 액정(FLC) 모드 등의 동작 모드나, 통상 백색 모드/통상 흑색 모드와 별도로 응하여, 편광 필름, 위상차 필름, 편광판 등이 소정의 방향에서 적절히 배치된다.
이상 설명한 실시예에 따른 액정 장치는 컬러 액정 프로젝터에 적용되기 때문에, 3장의 액정 장치가 RGB용의 광 밸브로서 각각 이용됨과 동시에, 각 액정 장치에는, 후술하는 바와 같이, 각각 RGB 색 분해용의 다이크로익 미러(dychroic mirror)를 거쳐서 분해된 각 색의 광이 투사광으로서 각각 입사되게 된다.
따라서, 본 실시예에서는, 대향 기판(20) 측에, 컬러 필터는 마련되어 있지 않다. 그러나, 대향 기판(20)에 있어서, 화소 전극(9a)에 대향하는 영역에 RGB의 컬러 필터를 그 보호막과 동시에 형성하여도 좋다. 이와 같이 하면, 액정 프로젝터 이외의 직시형이나 반사형의 컬러 액정 텔레비전 등의 컬러 액정 장치에 각 실시예에 있어서의 액정 장치를 적용할 수 있다. 또한, 대향 기판(20) 상에, 몇 층의 굴절률이 서로 다른 간섭층을 퇴적하는 것에 의해, 광의 간섭을 이용하여, RGB 색을 만들어내는 다이크로익 필터를 형성하여도 좋다. 이 다이크로익 필터를 부착한 대향 기판에 의하면, 보다 밝은 컬러 액정 장치를 실현할 수 있다.
또한, 각 화소에 마련되는 스위칭 소자로는, 노멀 스태거형 또는공면(coplanar)형의 폴리 실리콘 TFT인 것으로 하여 설명했지만, 역 스태거형 TFT나 아몰퍼스 실리콘 TFT 등의 다른 형의 TFT에 대하여도, 실시예는 유효하다.
또한, 본 실시예에서는, TFT를 이용하여 화소 전극(9a)을 구동하도록 구성했지만, TFT 이외의, 예컨대, TFD(Thin Film Diode : 박막 다이오드) 등의 능동(active) 매트릭스 소자를 이용하는 것도 가능하고, 또한, 액정 장치를 수동(passive) 매트릭스형의 액정 장치로서 구성하는 것도 가능하다.
도 6은 본 실시예의 액정 장치를 구동하는 경우에 적용할 수 있는 구동 방식에 대하여 설명하기 위한 것이다. 제 1 에, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 테두리선으로 둘러싼 구형상의 영역을 하나의 화소라고 간주하면, 전체 화소에 대하여 프레임마다 동일 극성의 전압으로 구동하는 방식, 환언하면, 도 6의 (a)에 나타내는 프레임에서는 +의 전위를 전 화소에 인가하고, 도시하지 않은 다른 프레임에서는 1의 전위를 전 화소에 인가한다는 전압 인가를 프레임마다 반복하여 실행하는 프레임 반전 구동 방식을 채용할 수 있다. 제 2 에, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상하좌우에 인접하는 화소의 하나 하나에 서로 극성이 다른 전압을 인가하여 구동하는 도트 반전 구동 방식을 채용할 수 있다. 제 3 에, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 가로 1라인마다 인가하는 전위를 반대 극성으로 할지, 도 6의 (d)에 도시하는 바와 같이, 세로 1라인마다 인가하는 전위를 반대 극성으로 하는 라인 반전 구동 방식을 채용할 수 있다.
여기서, 종래의 세밀한 액정 장치에 있어서, 복수의 화소 전극의 간격을1×10-6m 정도로 좁힌 구조에서는, 횡 전계의 영향으로 프레임 반전 구동 방식밖에 채용할 수 없다. 이것은 도트 반전 구동 또는 프레임 반전 구동을 하면, 디스클리네이션 라인을 생성하여 표시 결함이 발생할 우려가 있기 때문이다. 이것에 대하여, 본 실시예의 구조를 채용하면, 인접하는 화소의 사이에서 인가 전압의 극성이 다른 구동 방식을 채용하여도, 표시 영역에 디스클리네이션 라인을 생성할 우려가 적어지기 때문에, 도 6의 (b)에 나타내는 도트 반전 구동 방식이나, 동 도의 (c) 또는 동 도의 (d)에 나타내는 라인 반전 구동 방식을 채용하여도, 디스클리네이션의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 어느 쪽의 구동 방식이라도 적용할 수 있기 때문에, 범용성을 높일 수 있다.
(실시예 2)
다음에, 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 장치에 대하여 설명한다. 이 액정 장치는 실시예 1에 있어서의 TFT 어레이 기판(10)을 반도체 기판으로 함과 동시에, 이 반도체 기판에 화소 스위칭용의 능동 소자를 마련한 것이다. 이 때, 반도체 기판은 광의 투과성을 갖지 않기 때문에, 액정 장치는 반사형으로서 이용된다.
도 7은 동 실시예에 따른 반사형 액정 장치에 있어서, 화소 스위칭용의 전계 효과 트랜지스터 1개 분의 구성을 나타내는 단면도이다. 또, 등가 회로적으로는, 도 1에 나타낸 실시예 1과 전혀 차이가 없다.
그런데, 도면에 있어서, 참조부호 101은 단결정 실리콘과 같은 P형 또는 N형의 반도체 기판이며, 참조부호 102는 반도체 기판(101)의 표면에 형성되어, 기판보다 불순물 농도가 높은 P형 또는 N형의 웰 영역이다. 웰 영역(102)은 특히 한정되지는 않지만, 예컨대 세로 768개×가로 1024개 또는 그 이상의 화소를 갖는 매우 세밀한 액정 패널일 경우, 그들의 화소의 웰 영역을 공통 웰 영역으로서 형성하지만, 다른 데이터선 구동 회로나 주사선 구동 회로, 입력 회로, 타이밍 회로 등의 주변 회로를 구성하는 소자가 형성되는 부분의 웰 영역과는 분리하여 형성되는 것도 있다.
다음에, 참조부호 103은 반도체 기판(101)의 표면에 형성된 소자 분리용의 필드 산화막(소위 LOCOS)이다. 필드 산화막(103)은, 예컨대 선택 열 산화에 의해서 형성된다. 필드 산화막(103)에는, 개구부가 형성되고, 이 개구부의 내측 중앙에 실리콘 기판 표면의 열 산화에 의해 형성되는 게이트 산화막(114)을 거쳐서, 폴리 실리콘 또는 메탈 실리사이드 등으로 이루어지는 게이트 전극(105a) 및 주사선이 형성되어, 게이트 전극(105a)의 양측에 있어서 기판 표면 측에는 웰 영역(102)보다 높은 불순물 농도인 N형 불순물층(도핑층)으로 이루어지는 소스 영역(106a), 드레인 영역(106b)이 형성되고, 이들에 의해 전계 효과 트랜지스터(FET : 스위칭 소자)(105)가 구성되어 있다.
상기 소스 영역(106a), 드레인 영역(106b)의 위쪽에는, BPSG(Boron Phosphorus Silica Grass)막과 같은 제 1 층간 절연막(104)을 거쳐서, 1층 째의 알루미늄 층으로 이루어지는 제 1 도전층(107a),(107b)이 형성된다. 이 중, 제 1 도전층(107a)은 제 1 층간 절연막(104)에 형성된 콘택트 홀을 거쳐서 소스영역(106a)과 전기적으로 접속되어, 데이터 신호의 전압을 소스 영역(106a)에 공급하는 소스 전극(데이터선에 상당함)을 구성한다. 또한, 제 1 도전층(107b)은 제 1 층간 절연막(104)에 형성된 드레인 전극을 구성한다.
다음에, 상기 제 1 도전층(107a),(107b)의 위에는 2산화 실리콘과 같은 절연막으로 이루어지는 제 2 층간 절연막(108)이 형성되고, 또한 그 위쪽에는 알루미늄층 또는 탄탈층으로 이루어지는 제 2 도전층(109)이 형성되어 있다.
또한, 제 2 도전층(109)의 위쪽에는, 이산화 실리콘이나, 질화 실리콘, 산화 탄탈 등의 고유전율의 재료로 이루어진 절연층(110)이 형성되고, 그 위에 드레인 전극(107b)에 접속된 광 반사성의 금속으로 이루어지는 화소 전극(112)이 형성되어 있다. 이러한 화소 전극(112)은 제 2 도전층(109)과 동시에 절연층(110)을 형성하고 있다. 따라서, 여기에, 유지 용량(113)이 구성되게 된다. 이 때문에 제 2 도전층(109)은 그 표면이 평탄화되어 있는 것이 바람직하다. 또, 제 2 도전층(109)에는, 액정 패널에 있어서의 공통 전위 전극 Vcom 또는 그 근방, 혹은 상기 화소 전극(반사 전극)(112)에 인가된 전압(데이터 신호 전압)의 진폭 중심 전위 또는 그 근방, 혹은 상기의 공통 전극 전위와 상기의 전압 진폭 중심 전압의 중간 전위 중 어느 하나의 소정 전위를 부여하는 배선이 전기적으로 접속되어 있다. 또, 공통 전극 전위 Vcom과는 액정층을 극성 반전 구동할 때의 반전 중심 전위에 상당한다.
그리고, 도 7에 나타내는 화소 전극(12)은 평면적으로는, 실시예 1과 마찬가지로 매트릭스 형상으로 배치되고, 그들의 화소 전극(112) 상에 도면에서는 생략한 배향막이 형성됨과 동시에, 반도체 기판(101)과 대향하는 쪽에는, 실시예 1과 마찬가지인 대향 기판이 배치되고, 또한 양 기판 사이에 액정층이 형성되어, 반사형의 액정 표시 장치가 구성되는 것으로 된다.
이 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 반도체 기판(101)에 있어서도 앞의 실시예의 구조와 마찬가지로, 프리틸트각 θp를, 20° 이상 30° 이하로 설정함과 동시에, 셀 갭 d와 간극 L과의 사이에, d/L≥1로 되는 관계를 만족하도록 하면, 인접하는 다른 화소 전극에 의한 횡 전계의 영향을 받더라도 디스클리네이션 라인이 화소 내에 발생할 우려가 적어져, 매우 세밀한 표시 구성이더라도 계조비가 높은 고품위의 표시가 가능해진다.
<프로젝터>
다음에, 상술한 실시예의 액정 장치를 이용한 응용예 중 몇 개인가에 대하여 설명한다. 우선, 액정 장치를 광 밸브에 이용한 투사형 표시 장치(액정 프로젝터)에 대하여 설명한다. 도 9는 이 액정 프로젝터의 구성을 도시하는 도면이다.
이 액정 프로젝터는 시스템 광축 L에 따라 배치한 광원부(710)와, 적분 렌즈(720)와, 편광 변환 소자(730)로부터 개략 구성되는 편광 조명 장치(700)와, 이 편광 조명 장치(700)로부터 사출된 S편광 광속을, S편광 광속 반사면(741)에 의해 반사시키는 편광 빔 스플리터(740)와, 편광 빔 스플리터(740)의 S편광 광속 반사면(741)으로부터 반사된 광 중 청색광 B의 성분을 분리하는 다이 클럭 미러(742)와, 분리된 청색광 B를 변조하는 반사형 액정 광밸브(745B)와, 청색광이 분리된 후의 광속 중 적색광 R의 성분을 반사시켜 분리하는 다이 클럭 미러(743)와, 분리된적색광 R을 변조하는 반사형 액정 광밸브(745R)와, 다이 클럭 미러(743)를 통과하는 나머지의 광 중 녹색광(G)을 변조하는 반사형 액정 광밸브(745G)와, 3개의 반사형 액정 광밸브(745R),(745G),(745B)에서 변조된 광을 다이 클럭 미러(743),(742), 편광 빔 스플리터(740)로써 합성하여, 이 합성광을 스크린(760)에 투영하는 투영 광학계(750)로 구성되어 있다. 여기서, 3개의 반사형 액정 광밸브(745R),(745G),(745B)에는, 각각 실시예에 따른 반사형의 액정 표시 장치(액정 패널)가 이용되고 있다.
이 구성에 있어서, 광원부(710)로부터 사출된 랜덤인 편광 광속은 적분 렌즈(720)에 의해 복수의 중간 광속으로 분할된 후, 제 2 적분 렌즈를 광 입사 측에 갖는 편광 변환 소자(720)에 의해 편광 광속이 거의 갖추어진 한 종류의 편광 광속(S 편광 광속)으로 변환되고 나서 편광 빔 스플리터(740)에 도달하게 되어 있다. 편광 변환 소자(730)로부터 출사된 S편광 광속은 편광 빔 스플리터(740)의 S편광 광속 반사면(741)에 의해서 반사되어, 반사된 광속 중 청색광 B의 광속이 다이 클럭 미러(742)의 청색광 반사층에서 반사되어, 반사형 액정 광밸브(745B)에 의해서 변조된다. 또한, 다이 클럭 미러(742)의 청색광 반사층을 투과한 광속 중 적색광 R의 광속은 다이 클럭 미러(743)의 적색광 반사층에서 반사되어, 반사형 액정 광밸브(745R)에 의해서 변조된다. 한편, 다이 클럭 미러(743)의 적색광 반사층을 투과한 녹색광 G의 광속은 반사형 액정 광밸브(745G)에 의해 변조된다. 이상과 같이 하여 반사형 액정 광밸브(745R),(745G),(745B)에 의해서 색광의 변조가 이루어진다.
이들의 액정 패널의 화소로부터 반사된 색광 중 S편광 성분은 S편광을 반사하는 편광 빔 스플리터(740)를 통과하지 않고, P편광 성분은 통과한다. 이 편광 빔 스플리터(740)를 투과한 광에 의해 화상이 형성된다. 따라서, 투영되는 화상은 TN형 액정을 액정 패널에 이용한 경우는, OFF 화소의 반사광이 투영 광학계(750)에 도달하고, ON 화소의 반사광 렌즈에 도달하지 않기 때문에, 통상 백색 표시로 된다.
또한, 실시예에 따른 액정 표시 장치를 특히 청색계의 광밸브(745B)에 이용하여, 청색광의 컷오프 파장을 400㎚로 하면, 색순도를 높이는 표시가 가능해진다.
반사형 액정 패널은 유리 기판에 TFT 어레이를 형성한 타입과 비교하여 반도체 기술을 이용하여 화소를 형성하기 때문에, 화소수를 보다 많이 형성할 수 있어, 패널 사이즈도 작게 했으므로, 매우 세밀한 화상을 투사할 수 있음과 동시에, 프로젝터 자체의 소형화에 기여한다.
<전자기기>
다음에, 실시예에 따른 액정 표시 장치 중 어느 하나를 구비한 전자기기의 구체예에 대하여 설명한다. 도 10의 (a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10의 (a)에 있어서, 참조부호 1000은 휴대 전화 본체이며, 참조부호 1001은 실시예에 따른 액정 표시 장치를 이용한 액정 표시부이다.
또한, 도 10의 (b)는 손목 시계형 전자기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10의 (b)에 있어서, 참조부호 1100은 시계 본체이며, 참조부호 1101은 실시예에따른 액정 표시 장치 중 어느 하나를 이용한 액정 표시부이다.
도 10의 (c)는 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10의 (c)에 있어서, 참조부호 1200은 정보 처리 장치이고, 참조부호 1202는 키보드 등의 입력부이며, 참조부호 1204는 정보 처리 장치 본체이며, 참조부호 1206은 실시예에 따른 액정 표시 장치를 이용한 액정 표시부이다.
이들의 전자기기는 각각 실시예 1 또는 2에 따른 액정 표시 장치를 액정 표시부로서 구비했기 때문에, 높은 계조비로 매우 세밀한 표시를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 액정의 이상 배향에 기인하는 표시 결함의 발생을 억제하여, 밝은 표시를 얻는 것이 가능해진다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (8)

  1. 서로 대향하는 면에 각각 배향막이 마련된 한 쌍의 기판 사이에 액정이 유지되어 이루어지고, 복수의 주사선과, 복수의 데이터선과, 이들 주사선 및 데이터선에 의해 구획된 화소 영역마다 마련된 스위칭 소자 및 화소 전극을 갖는 액정 장치로서, 상기 배향막에 의한 프리틸트각(pretilt angle)이 20° 이상 30° 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배향막이 산화 실리콘 또는 질화 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 장치.

  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 사이에 유지된 액정층의 두께를 d로 하고, 상기 화소 전극끼리의 간극을 L로 했을 때에, d/L≥1로 되는 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액정 장치.


  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 전극이 광 반사성의 금속 전극인 것을 특징으로 하는 액정 장치.

  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 액정 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.

  6. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 변조하는 광 변조 장치와, 상기 광 변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 렌즈를 구비하되, 상기 광 변조 장치로는 청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 액정 장치가 이용된 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.

  7. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 변조하는 광 변조 장치와, 상기 광 변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 렌즈를 구비하되, 상기 광 변조 장치로는 청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 액정 장치가 청색계의 표시부에 이용된 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.

  8. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 액정 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자기기.
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