KR20020062859A - 액정 표시장치 - Google Patents

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키무라마사노리
타나카요시노리
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 액정의 배향 상태를 비표시 상태에 있어서의 배향 상태로부터 표시 상태에 있어서의 배향 상태로 확실하게 전이할 수 있는 액정 표시장치의 제공하는 것이다.
대향하는 한 쌍의 기판과 이들의 한 쌍의 기판간에 배치되고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 달라 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정층과, 상기 한 쌍의 기판의 어느 한쪽에 형성된 축적 용량 전극(9)과, 이 축적 용량 전극(9)과 절연체를 통해서 겹치도록 설치되어 있는 동시에 상기 축적 용량 전극(9)과 상기 액정층 사이에 배치되며, 더욱이 상기 축적 용량 전극(9)과 겹치는 영역 내에 개구부(6a)를 갖고 있는 화소 전극(6)과, 상기 축적 용량 전극(9)과 상기 화소 전극(6) 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는 구동수단을 구비하고 있다.

Description

액정 표시장치{Liquid crystal display}
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 OCB 모드(Optically self-compensated Birefringence mode)의 액정 표시 소자를 구비한 액정 표시장치에 관한 것이다.
최근, 멀티미디어 기술의 진전에 따라 대량의 화상 정보가 유통되고 있다. 이러한 화상 정보를 표시하는 수단으로서 액정 표시장치가 급속히 보급되고 있다. 이것은 액정 기술의 발전에 의해, 고콘트라스트 및 광시야각의 액정 표시장치가 개발·실용화되고 있기 때문이다. 현재는 액정 표시장치의 표시 성능이 CRT 디스플레이와 비견하는 레벨에까지 와 있다.
그러나, 현행의 액정 표시장치에서는 액정의 응답 속도가 충분하지 않기 때문에, 동화상 표시에 적합하지 않다는 문제가 있다. 즉, 현행의 NTSC(National Television System Committee) 시스템에 있어서는 1프레임 기간(16.7msec) 이내로 액정이 응답할 필요가 있음에도 불구하고, 현행의 액정 표시장치에서는 다계조 표시를 행한 경우에 계조간에서의 응답에 100msec 이상 요하기 때문에, 동화상 표시에 있어서 화상이 흐르는 현상이 발생하게 된다. 특히 구동 전압이 낮은 영역에 있어서의 계조간에서의 응답은 현저하고 느려지기 때문에, 양호한 동화상 표시를 실현할 수 없었다.
그래서, 종래부터 액정 표시장치에 있어서의 고속 응답화의 시도가 수많이 이루어지고 있다. 고속 응답의 여러가지 액정 표시 방식에 대해서는 Wu등에 의해 정리되어 있지만(C.S. Wu and S.T. Wu, SPIE, 1665, 250(1992)), 동화상의 표시에 필요한 응답 특성을 기대할 수 있는 방식은 한정되어 있는 것이 현상이다.
현재, 동화상 표시에 적합한 고속 응답성을 갖는 표시장치로서, OCB 모드 액정 표시 소자, 강유전성 액정 표시 소자, 또는 반강유전성 액정 표시 소자를 구비한 액정 표시장치가 유망시되고 있다.
이 중에서, 층 구조를 갖는 강유전성 액정 표시 소자 및 반강유전성 액정 표시 소자는 내충격성이 약하고, 사용 온도 범위가 좁으며, 특성의 온도 의존성이 큰 점 등, 실용적인 의미에서의 과제가 많다. 그 때문에, 현실적으로는 네마틱 액정을 사용하는 OCB 모드 액정 표시 소자가 동화상 표시에 적합한 액정 표시 소자로서 주목받고 있다.
이 OCB 모드 액정 표시 소자는 1983년 J.P.Bos에 의해 그 고속성이 나타났다. 그리고, 그 후, 위상차판을 구비함으로써 광시야각과 고속 응답성을 양립할 수 있는 디스플레이인 것이 나타났기 때문에, 연구개발이 활발화되었다.
도 36은 종래의 OCB 모드 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 36에 도시하는 바와 같이, 이 OCB 모드 액정 표시 소자는 투명한 대향 전극(82)이 그 하측면에 형성되어 있는 제 1 유리 기판(81)과, 투명한 화소 전극(87)이 그 상측면에 형성되어 있는 제 2 유리 기판(88)을 구비하고 있다. 대향 전극(82)의 하측면에는 제 1 배향막(83)이, 화소 전극(87)의 상측면에는 제 2 배향막(86)이 각각 형성되어 있고, 이들의 배향막(83, 86)간의 틈에 액정 분자가 충전되어 액정층(84)이 형성되어 있다. 이들의 배향막(83, 86)에는 액정 분자를 평행하며 또한 동일 방향으로 배향시키기 위해서 배향 처리가 각각 이루어져 있다. 또, 액정층(84)의 막 두께는 스페이서(85)에 의해 유지되어 있다.
또한, 제 1 유리 기판(81)의 상측면에는 제 1 편광판(91)이, 제 2 유리 기판(88)의 하측면에는 제 2 편광판(92)이 각각 형성되어 있고, 이들의 편광판(91, 92)은 크로스 니콜(즉, 그것들의 광축이 직교하도록)에 배치되어 있다. 또한, 이 제 1 편광판(91)과 제 1 유리 기판(81) 사이에는 제 1 위상차판(89)이, 제 2 편광판(92)과 제 2 유리 기판(88) 사이에는 제 2 위상차판(90)이 각각 형성되어 있다. 이들의 위상차판(89, 90)으로서는 주축이 하이브리드 배열된 음의 위상차판이 사용된다.
이와 같이 구성된 OCB 모드 액정 표시 소자는 전압 인가에 의해 액정의 배향 상태를 스프레이 배향(84a)으로부터 밴드 배향(84b)으로 전이시키고, 이 밴드 배향 상태에 의해 화상 표시를 행하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 OCB 모드 액정 표시 소자는 TN(twisted Nematic) 모드 액정 표시 소자 등과 비교하여 액정의 응답 속도가 현저하게 향상되기 때문에, 동화상 표시에 적합한 액정 표시장치를 실현할수 있다. 또한, 위상차판(89, 90)을 설치함으로써, 광시야각을 실현하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, OCB 모드 액정 표시 소자는 액정이 밴드 배향 상태인 경우에 화상 표시를 행한다. 그 때문에, 초기의 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로의 전이(이하, 스프레이 밴드 전이라고 함)를 실행하는 초기화 처리가 필요 불가결하다.
도 37은 종래의 액정 표시장치에 있어서 스프레이 밴드 전이를 행하기 위한 초기화 처리를 설명하는 도면으로, 도 37a는 스프레이 밴드 전이가 행하여진 비율의 변화를 도시하는 도면, 도 37b 및 도 37c는 그 초기화 처리 중에 액정 표시 소자에 대하여 인가하는 전압의 파형을 도시하는 도면이다.
도 37a에 있어서, 세로축은 액정 표시 소자가 구비하는 액정층에 있어서 초기의 스프레이 배향으로부터 밴드 배향으로 전이한 비율을 도시하고 있다. 또한, 도 37b, 도37c에 있어서, 세로축은 소스선과 대향 전극의 전위차, 게이트선과 소스선의 전위차를 각각 도시하고 있다.
도 37b에 도시하는 바와 같이, 초기화 처리에 있어서는 소스선과 대향 전극의 전위차가 10V 이상이 되도록 소스선 및 대향 전극의 각각에 대하여 소정의 전압을 간헐적으로 인가한다. 또한, 도 37c가 도시하는 바와 같이, 초기화 처리의 전체에 걸쳐 게이트선과 소스선의 전위차가 10V 이상이 되도록 게이트선 및 소스선의 각각 대하여 소정의 전압을 인가한다. 그 결과, 도 37a에 도시하는 바와 같이 밴드 배향으로 전이한 비율이 단계적으로 증대하여, 초기화 처리가 종료하였을 때 스프레이 밴드 전이가 완료한다.
그런데, 이 스프레이 밴드 전이의 모양을 관찰하면, 어떤 특정한 개소에서 밴드 배향의 핵이 발생하고, 이 핵이 성장해 감에 따라 전이가 행하여지는 것을 알 수 있다. 이하에서는 이 핵을 전이핵이라고 부르기로 한다.
이러한 전이핵을 발생시키기 위해서, 일본 특개평 10-20284호 공보에, 어레이 기판측의 소정의 위치에 도전성 재료로 이루어지는 볼록부 또는 요부가 형성되어 있는 액정 표시 패널이 개시되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 볼록부 또는 오목부형의 액정층에 가해지는 전계 강도가 주위보다도 커지기 때문에, 전이핵의 발생이 재촉되고, 그 결과 스프레이 밴드 전이가 스무스하게 행하여진다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 액정 표시장치의 경우, 전계 강도의 크기가 충분하지 않기 때문에, 스프레이 밴드 전이가 확실하게 행하여지지 않는 경우가 있었다. 이 경우, 스프레이 배향 상태의 영역이 국소적으로 잔존하게 되고, 그것이 휘점(輝點)이 되어 점 결함과 같이 관찰된다는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 3은 도 2의 III-III에서 본 단면도.
도 4는 도 3에 도시하는 단면도에 있어서의 액정층 부분의 확대도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 6은 인가 전압과 깁스 에너지의 관계를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치가 구비하는 화소의 단면의 등전위선도.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치가 구비하는 화소의 평면의 깁스 에너지의 분포도.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치에 있어서의 전이 전압의 파형의 일례를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치에 있어서의 전이 전압의파형의 다른 예를 도시하는 도면.
도 11은 도트 반전 방식을 설명하기 위한 도면.
도 12는 라인 반전 방식을 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 다른 예를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 다른 예를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 15는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 다른 예를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 16은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 다른 예를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 17은 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 18은 본 발명의 실시예 3에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 19는 본 발명의 실시예 4에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 20은 본 발명의 실시예 5에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 21은 본 발명의 실시예 6에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 22는 도 21의 XXII-XXII에서 본 단면도.
도 23은 본 발명의 실시예 7에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 24는 본 발명의 실시예 8에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 반도체 스위칭 소자(TFT) 부분의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 25는 본 발명의 실시예 9에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 26은 본 발명의 실시예 10에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 27은 본 발명의 실시예 11에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 28은 도 27의 XXVIII-XXVIII에서 본 단면도.
도 29는 본 발명의 실시예 12에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 30은 본 발명의 실시예 13에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 31은 본 발명의 실시예 14에 따른 액정 표시장치의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 화소의 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 33은 본 발명의 실시예 15에 따른 액정 표시장치에 있어서의 전이 전압의 파형의 일례를 도시하는 도면.
도 34는 본 발명의 실시예 15에 따른 액정 표시장치에 있어서의 전이 전압의 파형의 다른 예를 도시하는 도면.
도 35는 본 발명의 실시예 15에 따른 액정 표시장치에 있어서의 전이 전압의 파형의 다른 예를 도시하는 도면.
도 36은 종래의 OCB 모드 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 37은 종래의 액정 표시장치에 있어서 스프레이 밴드 전이를 행하기 위한 초기화 처리를 설명하는 도면으로, 도 37a는 스프레이 밴드 전이가 행하여진 비율의 변화를 도시하는 도면, 도 37b 및 도 37c는 그 초기화 처리 중에 액정 표시 소자에 대하여 인가하는 전압의 파형을 도시하는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
1 : 유리 기판 2: 대향 전극
2c : 돌기 2d : 오목부
3 : 배향막 4 : 액정층
4a, 4b : 셀 갭 5 : 배향막
6 : 화소 전극 6a : 개구부
6b : 노치(notch)부 6c : 돌기
6d : 오목부 7, 8 : 절연층
9 : 축적 용량 전극 10 : 유리 기판
11 : 소스선 11a : 개구부
12 : 게이트선 13 : TFT
14 : 드레인 전극 17 : 배선층
18 : 평탄화층 19 : 절연층
20 : 액정 분자 21 : 컬러 필터층
22, 23 : 블랙 매트릭스 25 : 배선층
51 : 보조 전극 51a : 개구부
52 : 절연층 60a : 돌기
60b : 오목부 61 : 스페이서
62 : 보호막 63 : a-Si 층
64 : 활성 반도체층 65 : 절연층
66 : 볼록부 70 : 백라이트
71 : 광원 72 : 도광판
73 : 반사판 74 : 확산 시트
100 : 액정 표시 소자 101 : 액정 셀
102 : 컬러 필터 기판 103 : 어레이 기판
104a, 104b : 위상차 필름 105a, 104b : 음의 1축성 위상차 필름
106 : 양의 1축성 위상차 필름 107a, 107b : 편광판
201 : 중간부 500 : 백라이트
501 : 제어회로 502 : 게이트 드라이버
503 : 소스 드라이버 504 : 영상 신호
601 : 중간부
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 액정 표시장치는 대향하는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판간에 배치되고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 달라 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정층과, 상기 한 쌍의 기판의 어느 한쪽에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 절연체를 통해서 겹치도록 설치되어 있는 동시에 상기 제 1 전극과 상기 액정층 사이에 배치되고, 더욱이 상기 제 1 전극과 겹치는 영역 내에 결핍부를 갖고 있는 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는 구동수단을 구비하고 있다.
이러한 구성으로 하면, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 전위차가 생긴 경우, 제 2 전극이 갖고 있는 결핍부의 주변의 전계 강도가 다른 영역의 전계 강도와 비교하여 커진다. 그 때문에, 이 결핍부의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 액정층의 배향 상태의 전이를 확실하게 행하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 한 쌍의 기판의 한쪽을 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소 전극과, 서로 교차하도록 배열된 복수의 게이트선 및 복수의 소스선과, 상기 화소 전극의 각각 대응하여 설치되고, 상기 게이트선을 통해서 공급되는 구동 신호에 따라서 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이의 도통/비도통을 전환하는 복수의 스위칭 소자를 갖는 어레이 기판이며, 상기 한 쌍의 기판의 다른쪽은 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 전극을 갖는 대향 기판으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극을 상기 축적 용량 전극으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 화소 전극으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 제 1 전극을 게이트선으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 화소 전극으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극을 상기 축적 용량 전극으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 소스선으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 제 1 전극을 상기 게이트선으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 소스선으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 제 1 전극을 상기 화소 전극으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 게이트선으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극을 화소 전극으로 하고, 상기 제 2 전극을 축적 용량 전극으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 제 1 전극을 상기 소스선으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 게이트선으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극을 상기 소스선으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 축적 용량 전극으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 한 쌍의 기판 중 상기 제 2 전극 및 상기 제 1 전극이 형성되어 있는 기판과는 다른 기판에 절연체를 통해서 겹치도록 설치되어 있는 제 3 전극 및 제 4 전극을 또한 구비하고, 상기 제3 전극이 상기 제 4 전극과 상기 액정층 사이에 배치되고, 더욱이 상기 제 4 전극과 겹치는 영역 내에 결핍부를 갖고 있고, 상기 구동수단이 상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는 구성이어도 좋다.
이러한 구성으로 하면, 액정층의 배향 상태의 전이를 행하기 위해서 제 3 전극과 상기 제 4 전극 사이에서 전위차가 생긴 경우, 제 3 전극이 갖고 있는 결핍부의 주변의 전계 강도가 다른 영역의 전계 강도와 비교하여 커진다. 그 때문에, 제 2 전극이 갖고 있는 결핍부의 주변에 배치되어 있는 액정 분자뿐만 아니라, 제 3 전극이 갖고 있는 결핍부의 주변에 배치되어 있는 액정 분자도 전이핵이 된다. 이와 같이 양 기판측에서 전이핵을 발생시킴으로써, 액정층의 배향 상태의 전이를 더한층 확실하게 행하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 결핍부를 상기 제 2 전극에 형성된 개구부로 하여도 좋다.
이 경우, 상기 개구부의 형상을 서로 교차하는 방향으로 연장되어 있는 복수의 직선 부분을 포함하고 있는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 상기 개구부의 형상을 V자형, W자형, 또는 X자형으로 하여도 좋다. 또한, 상기 개구부의 형상을 다각형으로 하여도 좋다.
또, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 결핍부를 상기 액정층에 2방향의 전계를 가하는 것이 가능한 형상이 되도록 구성하여도 좋다. 이와 같이 구성하면 좌측 방향 및 우측 방향 2종류의 트위스트(twist) 배향 영역이 형성된다. 이들의 트위스트 배향 영역이 접하는 개소에서는 탄성 왜곡 에너지가 커지기 때문에, 더욱 스무스하게 액정층의 배향 상태의 전이가 행하여지게 된다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 제 2 전극을 그 폭이 4㎛ 이하인 부분을 포함하는 개구부를 갖는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같이 구성하면, 제 1 전극이 갖고 있는 개구부의 주변에서의 전계 강도를 더욱 크게 할 수 있다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 결핍부를 상기 제 2 전극에 형성된 절열부로 하여도 좋다. 이와 같이 구성하면, 이 결핍부의 주변에 배치되어 있는 액정 분자를 전이핵으로 할 수 있고, 액정층의 배향 상태의 전이를 확실하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시장치는, 대향하는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판간에 배치되고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 달라 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정층과, 상기 한 쌍의 기판의 어느 한쪽에 절연체를 통해서 겹치도록 형성되어 있는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는 구동수단과, 상기 한 쌍의 기판의 대향하는 위치에 각각 형성되고, 상기 액정층의 두께 방향으로 돌기하는 볼록부를 구비하고 있다.
이와 같이 구성하면, 이들의 볼록부가 존재하는 영역에 있어서의 셀 갭의 두께가 볼록부가 존재하지 않는 영역에 있어서의 셀 갭의 두께와 비교하여 작아진다.이것에 의해, 액정층의 배향 상태의 전이를 행하기 위해서 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 전위차가 생긴 경우, 볼록부가 존재하는 영역에 있어서의 셀 갭의 주변에서 국소적으로 전계 강도가 커진다. 그 때문에, 이 셀 갭의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 액정층의 배향 상태의 전이가 확실하게 행하여지게 된다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시장치는, 대향하는 한 쌍의 기판과 상기 한 쌍의 기판간에 배치되고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 달라 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정층을 갖는 액정 표시장치이며, 상기 한 쌍의 기판의 어느 한쪽에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 액정층 사이에 배치된 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는 구동수단을 또한 구비하고, 서로 인접하는 2개의 상기 제 2 전극의 대향하는 단부가 절연체를 통해서 상기 제 1 전극과 각각 겹쳐 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성하면, 액정층의 배향 상태의 전이를 행하기 위해서 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 전위차가 생긴 경우, 상기 인접하는 제 2 전극의 대향하는 단부간에서 국소적으로 전계 강도가 커진다. 그 때문에, 이 대향하는 단부간의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 액정층의 배향 상태의 전이가 확실하게 행하여지게 된다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 단부 중의 한쪽이 상기 제 1 전극과 겹치는 영역 내에 돌기를 갖고, 다른쪽이 상기 제 1 전극과 겹치는 영역 내에 상기 돌기와 대응하는 오목부를 갖는 구성으로 하여도 좋다. 이러한 구성으로 하면, 상기 돌기와 그 돌기에 대응하는 오목부 사이에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 액정층의 배향 상태의 전이를 확실하게 행할 수 있다.
이 경우, 상기 돌기와 상기 오목부 사이의 거리를 4㎛ 이상 8㎛ 이하로 하여도 좋다. 이것에 의해, 각 제 1 전극간에서의 단락을 발생시키지 않고 상기 돌기 및 상기 오목부간의 전계 강도를 크게 할 수 있다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 돌기를 톱날형으로 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 한 쌍의 기판의 한쪽을 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소 전극과, 서로 교차하도록 배열된 복수의 게이트선 및 복수의 소스선과, 상기 화소 전극의 각각 대응하여 설치되고, 상기 게이트선을 통해서 공급되는 구동 신호에 따라서 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이의 도통/비도통을 전환하는 복수의 스위칭 소자를 갖는 어레이 기판으로 하고, 상기 한 쌍의 기판의 다른쪽을 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 전극을 갖는 대향 기판으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극을 상기 축적 용량 전극으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 화소 전극으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 제 1 전극을 게이트선으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 화소 전극으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 절연체를 컬러 필터로 하여도 좋고, 평탄화층으로 하여도 좋다. 이와 같이 구성하면, 컬러 필터 또는 평탄화층을 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 절연체로서 겸용할 수 있다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 제 2 전극의 본체와 상기 단부 사이에는 그 폭이 상기 본체 및 상기 단부의 폭보다도 작아진 중간부를 형성하도록 하여도 좋다.
이와 같이 구성하면, 중간부의 폭 및 길이를 조정함으로써, 인접하는 제 2 전극의 대향하는 단부간에 있어서 생성되는 축적 용량과, 그 밖의 구성요소로 생성되는 축적 용량의 밸런스를 취하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 제 1 전극이 도전성의 차광막으로 형성되고, 상기 제 2 전극을 상기 대향 전극으로 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 전위차는 15V 이상 32V 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 인접하는 각 화소 전극에 대하여 다른 극성의 전압을 인가하도록 하여도 좋다. 이와 같이 소위 도트 반전 방식으로 전압을 인가함으로써, 2방향의 횡전계를 생성할 수 있다. 그 때문에, 좌측 방향 및 우측 방향의 2종류의 트위스트 배향 영역이 형성된다. 이들의 트위스트 배향 영역이 접하는 개소에서는 탄성 왜곡 에너지가 커지기 때문에, 더욱 스무스하게 액정층의 배향 상태의 전이가 행하여지게 된다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 비표시 상태의 배향 상태를 스프레이 배향으로 하고, 상기 표시 상태의 배향 상태를 밴드 배향으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행하는 액정 표시장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 적색, 녹색, 및 청색의 각 발광을 각각 발광하는 광원을 갖는 조명장치와, 1프레임 기간 내에 상기 광원이 각 발광을 각각 시분할로 발광하도록 상기 조명장치를 제어하는 조명장치 제어수단을 또한 구비하는 구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해, 소위 필드 시퀀셜 컬러 방식으로, 액정층의 배향 상태의 전이를 확실하게 행하는 액정 표시장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시장치는 대향하는 한 쌍의 기판과 상기 한 쌍의 기판간에 배치되고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 달라 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정층을 구비하고, 상기 한 쌍의 기판의 한쪽은, 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소 전극과, 서로 교차하도록 배열된 복수의 게이트선 및 복수의 소스선과, 상기 화소 전극의 각각 대응하여 설치되고, 상기 게이트선을 통해서 공급되는 구동 신호에 따라서 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이의 도통/비도통을 전환하는 복수의 스위칭 소자를 갖는 어레이 기판이며, 상기 한 쌍의 기판의 다른쪽은 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 전극을 갖는 대향 기판으로, 상기 스위칭 소자를 구성하는 소스 전극이 상기 소스선으로부터 상기게이트선에 평행한 방향에 또한 상기 게이트선에 겹치도록 연장되어 있는 동시에 상기 게이트선과 상기 액정층 사이에 각각 절연체를 통해서 끼워져 있고, 상기 게이트선에 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이를 도통으로 하는 구동 신호를 공급하여 상기 소스 전극과 화소 전극을 동전위로 하는 동시에, 상기 소스선과 상기 게이트선 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행한다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 대향 전극과 상기 화소 전극 사이에도 전위차를 생기게 하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 상기 소스 전극이 굴곡부를 갖도록 하여도 좋다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시예 1)
본 발명의 실시예 1은 어레이 기판의 내면에 형성된 화소 전극에 개구부를 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 또, 도면에서는 편의상, X 방향을 액정 표시 소자의 위 방향으로 하였다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자(100)는 후술하는 액정 셀(101)을 갖고 있다. 그리고, 이 액정 셀(101)의 상측면에는, 주축이 하이브리드 배열한 음의 굴절율 이방성을 갖는 광학매체로 이루어지는 위상차 필름(104a; 이하, 단지 음의 위상차 필름이라고 함), 음의 1축성 위상차 필름(105a), 양의 1축성 위상차 필름(106), 편광판(107a)이 순차로 적층되어 있다. 또한, 액정 셀(101)의 하측면에는, 음의 위상차 필름(104b), 음의 1축성 위상차 필름(105b), 편광판(107b)이 순차로 적층되어 있다. 또, 2축성 위상차 필름은 음의 1축성 위상차 필름 및 양의 1축성 위상차 필름을 합친 역할과 같은 역할을 하기 때문에, 액정 셀의 양면에 각각 음의 위상차 필름(104), 2축성 위상차 필름(도시하지 않음) 및 편광판을 순차로 적층하여도 좋다.
도 2는 상술한 액정 셀(101)의 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 III-III에서 본 단면도이고, 도 4는 그 단면도에 있어서의 액정층 부분의 확대도이다. 또, 도 2에서는 편의상, 화소 전극보다도 위쪽에 형성되어 있는 구성요소를 생략하고 있다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 액정 셀(101)은 2장의 기판, 즉 후술하는 바와 같이 컬러 필터를 구비하는 컬러 필터 기판(102) 및 어레이 기판(103)을 구비하고 있다. 컬러 필터 기판(102) 및 어레이 기판(103)은 스페이서(도시하지 않음)를 통해서 대향하여 배치되어 있고, 이들의 컬러 필터 기판(102)과 어레이 기판(103) 사이에 형성된 틈에 액정층(4)이 배치되어 있다. 또한, 이 액정층(4)에는 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이 액정 분자(20)가 주입되어 있다. 또, 액정 분자(20)는 후술하는 깁스 에너지를 크게 하기 위해서, 굴절율 이방성(△n)이 0.2이상의 시아노계 액정 재료로 한다.
컬러 필터 기판(102)은, 유리 기판(1)의 하측면에 컬러 필터층(21), 투명 전극(2; 대향 전극) 및 배향막(3)이 순차로 적층 형성되어 구성되어 있다. 이 컬러 필터층(21)은 적색 컬러 필터(21R), 녹색 컬러 필터(21G), 및 청색 컬러 필터(21B)로 구성되어 있다. 또한, 이들의 각 색의 컬러 필터의 경계에는 차광막인 블랙 매트릭스(22)가 각각 형성되어 있다.
한편, 어레이 기판(103)은 유리 기판(10)을 갖고 있고, 이 유리 기판(10)의 상측면에는 배선층(17)이 형성되어 있다. 이 배선층(17)은 서로 교차하도록 배열된 게이트선(12) 및 소스선(11)과, 축적 용량 전극(9)과 이들의 전극간의 도통을 방지하기 위한 절연체로 이루어져 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 축적 용량 전극(9)은 각 게이트선(12)간의 소정의 위치에 배치되도록, 게이트선(12)과 평행하게 각각 형성되어 있다. 이들의 게이트선(12) 및 축적 용량 전극(9)은 동일한 층에 형성되어 있고, 그 층이 가장 아래 위치하고 있다. 그리고 이들의 게이트선(12) 및 축적 용량 전극(9)을 덮도록 하여 절연층(8)이 형성되어 있다. 이 절연층(8)의 상측면에는 소스선(11)이 형성되어 있고, 이 소스선(11)을 덮도록 하여 절연층(7)이 형성되어 있다.
배선층(17)의 상측면에는 게이트선(12)과 소스선(11)으로 구획된 화소의 영역 내에 위치하도록 화소 전극(6)이 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 축적 용량 전극(9)은 각 게이트선(12)간에 배치되어 있기 때문에, 화소 전극(6)은 절연층(7, 8)을 통해서 축적 용량 전극(9)과 겹치는 영역을 갖고 있다. 그리고, 그 영역 내에는 직사각형상의 개구부(6a)가 형성되어 있다.
또한, 화소 전극(6) 및 배선층(17)을 덮도록 하여 배향막(5)이 형성되어 있다. 이 배향막(5) 및 컬러 필터 기판(102) 측에 형성된 배향막(3)에는 액정층(4) 내의 액정 분자를 평행하고 또한 동일 방향으로 배향시키도록 이미 알려진 러빙 처리 등의 배향 처리가 각각 실시되어 있다. 이 경우, 배향 처리의 방향은 소스선(11)에 평행한 방향으로 한다.
또, 부호(13)는 반도체 스위칭 소자인 TFT(Thin Film Transistor)를, 부호(14)는 그 TFT(13)와 화소 전극(6)을 접속하는 드레인 전극을 각각 도시하고 있다.
이와 같이 구성된 액정 표시 소자(100)의 초기 상태에 있어서, 액정 분자(20)는 도 4a에 도시하는 바와 같은 스프레이 배향을 이루고 있다. 본 실시예에 따른 액정 표시장치는 후술하는 바와 같이 액정 표시 소자(100)에 소정의 전압을 인가함으로써, 액정 분자(20)의 배향 상태를 상술한 스프레이 배향으로부터 도 4b에 도시하는 바와 같은 밴드 배향으로 전이시킨다. 그리고, 이 밴드 배향의 상태에서 화상 표시를 행한다. 즉, 이 액정 표시 소자(100)는 OCB 모드의 표시 소자이다. 또, 이하에서는 스프레이 밴드 전이시에 액정 표시 소자(100)에 인가하는 전압을 전이 전압이라고 부르기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2 및 도 3도 더불어 참조하면, 액정 표시 소자(100)는 주지의 TFT(Thin Film Transistor) 타입의 표시 소자이고, 상술한 바와 같이 게이트선(12) 및 소스선(11)이 매트릭스형으로 배치되어 있다. 그리고, 이 액정 표시 소자(100)의 게이트선(12) 및 소스선(11)을 각각 게이트 드라이버(502) 및 소스 드라이버(503)에 의해서 구동하고, 게이트 드라이버(502) 및 소스 드라이버(503)를 제어회로(501)에 의해서 제어하도록 구성되어 있다.
또한, 액정 표시 소자(100)의 아래쪽에는 백라이트(500)가 구비되어 있다. 이 백라이트(500)는 백색광을 발광하는 냉음극관 등으로 구성되어 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에서는 제어회로(501)가 외부로부터 입력되는 영상 신호(504)에 따라서, 게이트 드라이버(502), 소스 드라이버(503)에 대하여 제어 신호를 각각 출력한다. 그 결과, 게이트 드라이버(502)가 게이트선(12)에 주사 신호 전압을 인가하여 각 화소의 TFT(13)를 순차 온시키고, 한편, 소스 드라이버(503)가 그 타이밍에 맞추어 소스선(11)을 통하여 영상 신호(504)에 따른 영상 신호 전압을 각 화소의 화소 전극(6)에 순차 인가한다. 이것에 의해, 액정 분자가 변조되고, 백라이트(500)로부터 출사되는 광의 투과율이 변화한다. 그 결과, 관찰자의 눈에 영상 신호(504)에 대응하는 화상이 비친다.
다음으로, 이상과 같이 하여 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서의 스프레이 밴드 전이의 상세에 대해서 설명한다.
도 6은 인가 전압과 깁스 에너지의 관계를 도시하는 도면이다. 여기서, 깁스 에너지는 전기 에너지와 탄성 에너지의 총화(總和)를 말한다.
도 6에 있어서, 부호(31)는 액정 분자가 밴드 배향 상태인 경우의 인가 전압(1) 깁스 에너지 특성을 도시하고 있고, 또한 32, 33은 액정 분자가 트위스트 배향 상태, 스프레이 배향 상태인 경우의 인가 전압(1) 깁스 에너지 특성을 각각 도시하고 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 인가 전압이 임계 전압(Vcr)보다도 낮은 경우에 있어서는 밴드 배향과 비교하여 스프레이 배향 쪽이 깁스 에너지가 낮게 되어 있다. 여기서, 깁스 에너지가 낮다고 하는 것은 음 에너지가 높은 것을 뜻하고 있기 때문에, 더욱 안정된 상태인 것을 도시하고 있는 것이다. 따라서, 이 경우에는 스프레이 배향 쪽이 밴드 배향과 비교하여 더욱 안정된 상태로 되어 있다.
한편, 인가 전압이 임계 전압(Vcr)보다도 높은 경우에 있어서는 이 관계가 역전하여, 스프레이 배향과 비교하여 밴드 배향 쪽이 깁스 에너지가 낮게 되어 있다. 즉, 밴드 배향 쪽이 스프레이 배향과 비교하여 더욱 안정된 상태로 되어 있다.
따라서, 비교적 높은 전압을 인가한 경우, 액정 분자는 더욱 안정된 상태인 밴드 배향으로 전이하기 쉬워진다. 그 때문에, 국소적으로 전계 강도가 커지는 개소가 있는 경우, 그 개소의 주변의 액정 분자가 밴드 배향으로 전이하고, 이 전이가 다른 액정 분자로 파급되어 가게 된다. 즉, 그와 같은 국소적으로 전계 강도가 커지는 개소의 주변에 배치되어 있는 액정 분자를 전이핵으로 하여 스프레이 밴드 전이가 일어나게 된다.
본 실시예에 따른 액정 표시장치에서는 화소 전극(6)에 형성된 개구부(6a)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 된다. 이하, 이 점에 대해서 설명한다.
본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서, 화소 전극(6)의 개구부(6a) 근방의 전계 분포를 조사하기 위해서 전계 시뮬레이션을 실시하였다. 구체적으로는 화소 전극(6)에 +7V의 전압을, 축적 용량 전극(9)에 125V의 전압을 각각 인가하여 전계 강도의 변화를 관찰하였다. 또, 여기서는 상기 개구부(6a)의 형상을 폭 4㎛, 길이 8㎛의 직사각형으로 하였다.
도 7 및 도 8은 상술한 전계 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도면으로, 도 7은 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 임의의 화소의 단면의 등전위선도이고, 도 8은 그 화소의 평면의 깁스 에너지의 분포도이다. 또, 도 8에 있어서는 짙은 색이 되면 될수록 음 에너지가 높은(깁스 에너지가 낮다) 것을 도시하고 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 개구부(6a)의 주변에서 등전위선이 치밀하게 되어 있다. 이것에 의해, 이 개구부(6a)의 주변에서 전계 강도가 국소적으로 커져 있고, 즉 전계 집중이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 이것은 상술한 바와 같이 화소 전극(6)이 축적 용량 전극(9)과 겹치는 영역 내에 개구부(6a)를 형성하고 있고, 이들의 화소 전극(6)과 축적 용량 전극(9)과 다른 전압을 인가하고 있기 때문이다. 또한, 도 8로부터는 개구부(6a)의 주변에서 음 에너지가 높아져 있는 것을 알 수 있다. 이것에 의해, 이 개구부(6a)의 주변에서 스프레이 밴드 전이가 일어나기 쉬워져 있는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 이 개구부(6a)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시장치에서는 각 화소 전극(6)이 개구부(6a)를 각각 갖고 있다. 그 때문에, 각 화소마다 전이핵이 존재하게 된다. 따라서, 스프레이 배향대로의 화소가 잔존하지 않고, 스프레이 밴드 전이를확실하게 행하는 것이 가능해진다.
다음에, 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서의 전이 전압의 파형 및 그 전이 전압을 인가하는 방식에 대해서 설명한다.
도 9는 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서의 전이 전압의 파형을 도시하는 도면이다. 본 실시예에 따른 액정 표시장치에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이 홀수열째의 소스선(11A, 11C…)을 통해서 각 화소 전극(6Aa, 6Cc…)에 입력되는 교류 직사각형파 전압의 극성과, 짝수열째의 소스선(11B, 11D…)을 통해서 각 화소 전극(6Bb, 6Dd…)에 입력되는 교류 직사각형파 전압의 극성이 반대로 되도록 한다.
이 경우, 우선, 제 1행째의 게이트선(12a)에 구동 신호로서 +15V의 전압을 인가함으로써 제 1행째의 화소 전극(6Aa, 6Ab, 6Ac…)의 TFT(13Aa, 13Ab, 13Ac…)를 온으로 한다. 이들의 TFT(13Aa, 13Ab, 13Ac…)가 온이 되었을 때에는 도 9에 도시하는 바와 같이 소스선(11A, 11C…)에 +7V의 전압이 인가되어 있다. 따라서, 소스선(11A, 11C…)으로부터, TFT(13Aa, 13Ac…)를 통해서 +7V의 전압이 화소 전극(6Aa, 6Ac…)에 각각 인가된다. 한편, 마찬가지로 TFT(13Aa, 13Ab, 13Ac…)가 온이 되었을 때에는 소스선(11B, 11D…)에 -7V의 전압이 인가되어 있다. 따라서, 소스선(11B, 11D…)으로부터, TFT(13Ab, 13Ad…)를 통해서 -7V의 전압이 화소 전극(6Ab, 6Ad…)에 각각 인가된다.
다음으로, 제 1행째의 게이트선(12a)에 다시 -15V의 전압을 인가함으로써 제 1행째의 화소 전극(6Aa, 6Ab, 6Ac…)의 TFT(13Aa, Ab, Ac…)를 오프로 한다. 이와동시에 제 2 행째의 게이트선(12b)에 +15V의 전압을 인가함으로써 제 2 행째의 화소 전극(6Ba, 6Bb, 6Bc…)의 TFT(13Ba, 13Bb, 13Bc…)를 온으로 한다. TFT(13Ba, 13Bb, 13Bc…)가 온이 되었을 때에는 도 9에 도시하는 바와 같이 소스선(11A, 11C…)에 -7V의 전압이 인가되어 있다. 따라서, 소스선(11A, 11C…)으로부터, TFT(13Ba, 13Bc…)를 통해서 -7V의 전압이 화소 전극(6Ba, 6Bc…)에 각각 인가된다. 한편, 마찬가지로 TFT(13Ba, 13Bb, 13Bc…)가 온으로 되었을 때에는 소스선(11B, 11D…)에 +7V의 전압이 인가되어 있다. 따라서, 소스선(11B, 11D…)으로부터, TFT(13Bb, 13Bd…)를 통해서 +7V의 전압이 화소 전극(6Bb, 6Bd…)에 각각 인가된다.
모든 게이트선(12)에 대해서 순차 +15V의 전압을 인가함으로써, 상술한 바와 같이 소스선(11)으로부터 각 화소 전극(6)에 교류 직사각형파 전압을 인가하면, 홀수행째·홀수열째의 화소 전극(6Aa, 6Ca, 6Ac, 6Cc…) 및 짝수행째·짝수열째의 화소 전극(6Bb, 6Db, 6Bd, 6Dd…)에는 플러스의 전압이 인가된다. 한편, 짝수행째·홀수열째의 화소 전극(6Ba, 6Da, 6Bc, 6Dc…) 및 홀수행째·짝수열째의 화소 전극(6Ab, 6Cb, 6Ad, 6Cd…)에는 마이너스의 전압이 인가된다.
그렇게 하면, 홀수행째의 화소 전극(6Aa, 6Ca…)과 짝수행째의 화소 전극(6Ba, 6Da…) 사이뿐만 아니라, 홀수열째의 화소 전극(6Aa, 6Ba, 6Ca, 6Da…)과 짝수열째의 화소 전극(6Ab, 6Bb, 6Cb, 6Db…) 사이에도 각각 전계가 발생한다. 이 모양을 도 11에 도시한다.
상술한 바와 같이 도트마다 전압 극성이 반전하는 도트 반전 방식을 채용한경우, 도 11에 도시하는 바와 같이 각 화소마다 가로 방향(기판에 평행한 방향)의 전계(이하, 횡전계)가 발생하게 되고, 더욱이 그 횡전계의 방향이 화살 방향(110(소스선(11)의 길이 방향)) 및 화살 방향(120(게이트선(12))의 길이 방향) 2방향이 된다. 그 때문에, 좌측 방향 및 우측 방향의 2종류의 트위스트 배향 영역이 형성된다. 그리고, 이들의 트위스트 배향 영역이 접하는 개소에서는 탄성 왜곡 에너지가 커지고, 그 결과 음 에너지가 커진다. 이것에 의해, 더욱 스무스하게 스프레이 밴드 전이가 행하여지게 된다.
또한, 상술한 바와 같이 하여 화소 전극(6)에 대하여 전압이 인가되는 한편, 도 9에 도시하는 바와 같이 대향 전극(2) 및 축적 용량 전극(9)의 각각에 대하여, -25V의 전압을 1초간 인가한다.
이러한 전이 전압을 인가함으로써, 액정 표시 소자(100)의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커진다. 상술한 바와 같이 화소 전극(6)은 축적 용량 전극(9)과 절연체를 통해서 겹쳐 있는 영역 내에 개구부(6a)를 갖고 있기 때문에, 이와 같이 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커지면, 개구부(6a)의 주변에서 강한 전계 집중이 발생한다. 그 결과, 각 화소 전극(6)이 갖는 개구부(6a)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자를 전이핵으로 하여 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있다.
또, 대향 전극(2)과 축적 용량 전극(9)은 구조적으로 단락시키도록 하고 있어도 좋다. 또한, 게이트선(12)에 대해서는 반드시 라인마다 순차 인가해야만 하는 것은 아니고, 초기화 처리의 동안, 게이트 온 전위를 계속 인가하도록 하여도좋다.
또한, 상술한 바와 같이, 대향 전극(2), 화소 전극(6)에는 -25V, ±7V의 전압이 각각 인가되기 때문에, 이들의 대향 전극(2)과 화소 전극(6) 사이에는 최대 32V의 전위차가 생기게 되지만, 본 발명은 이 값에 한정되는 것은 아니고, 전이핵을 발생시키기 위해서 충분한 값이면 좋은 것은 말할 필요도 없다. 구체적으로는 10V 이상 35V 이하 정도이고, 바람직하게는 15V 이상 32V 이하 정도이다.
또한, 도 10에 도시하는 바와 같은 파형의 전이 전압을 사용하도록 하여도 좋다. 즉, 도 9에 도시한 경우와 달리, 소스선(11)을 0V의 전위로 유지함으로써 화소 전극(6)에는 전압을 인가하지 않고, 대향 전극(2) 및 축적 용량 전극(9)에 대하여 -25V의 전압을 1초간 인가하도록 하여도 좋다. 이 경우에도, 도 9에 도시한 파형의 전이 전압을 사용하는 경우와 마찬가지로 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 전이 전압을 인가하기 전에, 액정층(4), 즉 화소 전극(6)과 대향 전극(2) 사이에 전압이 인가되어 있는 경우, 액정 분자의 배열이 비대칭이 되어 있는 스프레이 배향 상태가 형성되기 때문에, 스프레이 밴드 전이가 스무스하게 행하여지지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 전이 전압을 인가하기 직전에는 화소 전극(6)과 대향 전극(2) 사이에 전압을 인가하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 액정층(4)에 전압이 인가되지 않고, 액정의 분자 배열을 대칭의 스프레이 배향 상태로 유지할 수 있기 때문에, 더욱 스무스하게 밴드 배향 상태로 전이시킬 수 있게 된다.
또, 상술한 바와 같은 도트 반전 방식이 아니라, 도 12에 도시하는 바와 같이 라인마다 전압 극성이 반전하는 라인 반전 방식으로 전이 전압을 인가하도록 하여도 좋다. 이 경우, 발생하는 횡전계는 1방향(화살 부호(110))뿐이지만, 그 횡전계에 의한 작용에 의해서 스프레이 밴드 전이가 재촉되게 된다.
그런데, 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서는 화소 전극(6)의 개구부(6a)의 형상을 직사각형으로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 이하에 도시하는 바와 같은 형상이어도 좋다.
도 13에서 도 16까지는 화소 전극(6)의 개구부(6a)의 형상의 그 밖의 예를 도시하기 위한 평면도이다. 도 13에 도시하는 화소 전극(6)의 개구부(6a)는 2개의 직선 부분으로 구성되어 있고, 그것들의 직선 부분은 소스선(11)은 서로 교차하는 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 그리고, 이들의 직선 부분의 한 끝이 각각 교차함으로써, 역V자형으로 되어 있다. 이러한 형상으로 함으로써, 2방향의 횡전계를 발생시키는 것이 가능해지기 때문에, 좌측 방향 및 우측 방향의 2종류의 트위스트 배향 영역이 형성된다. 그 결과 이들의 트위스트 배향 영역이 접하는 개소에서는 탄성 왜곡 에너지가 커지고, 음 에너지가 커진다. 이와 같이 국소적으로 음 에너지를 크게 함으로써, 이 개구부(6a)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되기 때문에, 스무스하게 스프레이 밴드 전이가 행하여지게 된다.
또, 이와 같이 역V자형이 아니라, V자형 등, 이 역V자를 90도 단위로 회전시킨 형상이어도 좋다. 그 경우에도 마찬가지로 2종류의 트위스트 배향 영역을 형성할 수 있다.
또한, 도 14에 도시하는 화소 전극(6)의 개구부(6a)는 상술한 역V자가 2개 연속해 구성되어 있다. 그 때문에, 도 14에 도시하는 바와 같이 역W자형으로 되어 있다. 이 경우에도 역V자형의 경우와 마찬가지로 2종류의 트위스트 배향 영역을 형성할 수 있다.
또, 이와 같이 역W자형이 아니라 이 역W자를 90도 단위로 회전시킨 형상이어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 역V자가 3개 이상 연속해 있는 형상이어도 좋다.
또한, 도 15에 도시하는 화소 전극(6)의 개구부(6a)는 도 13에 도시하는 경우와 마찬가지로 2개의 직선 부분으로 구성되어 있지만, 그것들의 중심부가 교차하도록 배치되어 있기 때문에 X자형으로 되어 있다. 이 경우에도 역V자형의 경우와 마찬가지로 2종류의 트위스트 배향 영역을 형성할 수 있다.
또한, 도 16에 도시하는 화소 전극(6)의 개구부(6a)는 마름모 형상으로 되어 있다. 또 이 마름형 이외에도, 예를 들면 삼각형, 평행 사변형 등의 다른 다각형으로 하여도 좋다. 이 경우에도 역V자형의 경우와 마찬가지로 2종류의 트위스트 배향 영역을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 화소 전극(6)의 개구부(6a)는 여러가지 형상으로 하는 것이 가능하고, 그 폭의 크기도 일의로는 정해지지 않는다. 그러나, 더욱 강한 전계 집중을 발생시키기 위해서, 그 폭은 비교적 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는 폭이 4㎛ 이하의 부분을 갖고 있는 것이 바람직하다.
(실시예 2)
본 발명의 실시예 2는 평탄화층(18)을 형성한 액정 표시장치의 예이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 실시예 1에 따른 액정 표시장치에 있어서는 각 화소 전극(6)간에 소스선(11)이 배치되어 있고, 그 소스선(11)의 두께에 대응하여 제 1 절연층(7)의 일부가 각 화소 전극(6)간에서 볼록부를 형성하고 있다. 그 때문에, 각 화소 전극(6)간의 거리는 그 볼록부의 폭 이상으로 해야만 하고, 그 결과 개구율이 낮아진다는 문제가 있다. 그래서, 본 실시예에서는 이하에 설명하는 바와 같은 평탄화층(18)을 형성하고 있다.
도 17은 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 17에 도시하는 바와 같이 제 1 절연층(7)의 표면을 덮도록 하여 아크릴계 레지스터 등의 수지 재료로 이루어지는 평탄화층(18)이 형성되고, 이 평탄화층(18)상에 화소 전극(6)이 형성되어 있다.
또, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이와 같이 평탄화층(18)을 형성함으로써, 각 화소 전극(6)간의 거리를 짧게 하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 고개구율화를 도모할 수 있기 때문에, 저소비전력으로, 더욱이 충분히 밝은 표시를 실현할 수 있다.
또한, 이러한 평탄화층(18)은 화소 전극(6)과 축적 용량 전극(9) 사이의 절연체로서도 기능하게 된다. 즉, 이 평탄화층(18)은 요철이 있는 층을 평탄화시킨다고 하는 통상의 용도뿐만 아니라, 화소 전극(6)과 축적 용량 전극(9) 사이의 절연체로서의 용도를 겸하고 있다.
(실시예 3)
본 발명의 실시예 3은 컬러 필터층을 어레이 기판측에 형성한 액정 표시장치의 예이다.
도 18은 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 18에 도시하는 바와 같이 각 색의 컬러 필터(21R, 21G, 21B)와, 그것들의 컬러 필터간에 형성된 블랙 매트릭스(22)로 구성되는 컬러 필터층(21)이 어레이 기판(103)측에 설치되어 있는 절연층(7)상에 형성되어 있다.
또, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이러한 구성으로 함으로써, 컬러 필터층(21)이 화소 전극(6)과 축적 용량 전극(9) 사이의 절연체로서 기능하게 된다. 즉, 이 컬러 필터층(21)은 컬러 표시를 행하기 위한 필터로서의 통상의 용도뿐만 아니라, 화소 전극(6)과 축적 용량 전극(9) 사이의 절연체로서의 용도를 겸하고 있다.
(실시예 4)
본 발명의 실시예 4는 어레이 기판의 내면에 형성된 화소 전극 및 소스선에 개구부를 각각 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 19는 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 19에 도시하는 바와 같이 화소 전극(6)의양 단부의 일부가 게이트선(12)과 겹치도록 그 게이트선(12)을 향해서 각각 돌출하고 있다. 그리고, 그 돌출한 부분의 게이트선(12)과 겹치는 영역 내에 직사각형상의 개구부(6a)를 각각 형성하고 있다. 또한, 이들의 개구부(6a) 이외에도, 화소 전극(6)은 실시예 1의 경우와 마찬가지로 축적 용량 전극(9)과 겹치는 영역 내에 직사각형상의 개구부(6a)를 형성하고 있다. 또, 화소 전극(6)과 게이트선(12) 및 축적 용량 전극(9)은 실시예 1의 경우와 동일하게 하여 절연층을 통해서 겹쳐 있다.
또한, 소스선(11)은 절연층을 통해서 게이트선(12)과 겹쳐 있고, 그 겹쳐 있는 영역 내에 직사각형상의 개구부(11a)를 형성하고 있다.
또, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서, 실시예 1에서 설명한 바와 전이 전압이 인가된 경우, 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커진다. 상술한 바와 같이 화소 전극(6)은 게이트선(12) 및 축적 용량 전극(9)과 절연체를 통해서 겹치는 영역 내에 개구부(6a)를 각각 갖고 있기 때문에, 이와 같이 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커지면, 각 개구부(6a)의 주변에서 강한 전계 집중이 발생한다. 그 결과, 그것들의 개구부(6a)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되어 스프레이 밴드 전이가 스무스하게 행하여지게 된다.
또한, 마찬가지로 하여 소스선(11)과 게이트선(12)과 대하여 전이 전압이 인가된 경우, 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커진다. 상술한 바와 같이 소스선(11)은 게이트선(12)과 절연체를 통해서 겹치는 영역 내에 개구부(11a)를 갖고 있기 때문에, 이와 같이 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커지면, 각 개구부(11a)의 주변에서 전계 집중이 발생한다. 그 결과, 그 개구부(11a)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되어 스프레이 밴드 전이가 스무스하게 행하여지게 된다.
또, 상술한 개구부(6a) 및 개구부(11a)의 폭은 실시예 1의 경우와 마찬가지로 4㎛ 이하로 한다. 이것에 의해, 더욱 강력한 집중 전계를 발생시킬 수 있다. 또한, 개구부(6a) 및 개구부(11a)는 직사각형상이 아니어도 좋고, 도 12에서 도 15까지 도시한 바와 같은 형상이어도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
이와 같이, 본 실시예에서는 화소 전극(6)이 복수의 개구부(6a)를 갖고, 또한 소스선(11)도 개구부(11a)를 갖고 있다. 그리고, 이들의 개구부(6a) 및 개구부(11a)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되기 때문에, 실시예 1의 경우와 비교하여, 전이핵의 수가 증가하고 있다. 그 때문에, 실시예 1의 경우보다도 더욱 확실하게 스프레이 밴드 전이를 행하는 것이 가능해진다.
(실시예 5)
본 발명의 실시예 5는 어레이 기판의 내면에 형성된 화소 전극에 절열부를 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 20은 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 20에 도시하는 바와 같이 실시예 4의 경우와 동일하게 하여, 화소 전극(6)의 양 단부의 일부가 게이트선(12)과 겹치도록 그 게이트선(12)을 향해서 각각 돌출하고 있다. 그리고, 그 돌출한 부분의 게이트선(12)과 겹치는 영역 내에 복수의 절열부(6b)를 형성하고 있다. 그 때문에, 그 돌출한 부분은 빗 형상으로 형성되어 있다. 이들의 절열부(6b)의 폭은 4㎛ 이하로 한다.
또, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이러한 구성으로 함으로써, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 전이 전압이 인가된 경우, 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커진다. 상술한 바와 같이 화소 전극(6)은 게이트선(12)과 절연체를 통해서 겹치는 영역 내에 절열부(6b)를 갖고 있기 때문에, 이와 같이 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커지면, 각 절열부(6b)의 주변에서 전계 집중이 발생한다. 그 때문에, 이들의 절열부(6b)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 스프레이 밴드 전이가 스무스하게 행하여지게 된다.
또, 본 실시예에서는, 화소 전극(6)은 축적 용량 전극(9)과 겹치는 영역 내에 개구부를 형성하지 않았지만, 그와 같은 개구부가 형성되어 있어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 실시예 4의 경우와 동일하게 하여, 소스선(11)이 게이트선(12)과 겹치는 영역 내에 개구부를 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시예에서는 화소 전극(6)의 단부에 복수의 절열부(6b)가 형성되어 있지만, 이 절열부의 수가 1개이어도 좋다.
(실시예 6)
본 발명의 실시예 6은 어레이 기판의 내면에 형성된 축적 용량 전극 및 게이트선에 절열부를 각각 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 21은 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한, 도 22는 도 20의 XXII-XXII에서 본 단면도이다. 또, 도 22에서는 편의상, 축적 용량 전극보다도 위쪽에 형성되어 있는 구성요소를 생략하고 있다.
도 21 및 도 22에 도시하는 바와 같이, 액정 셀(101)은 스페이서(도시하지 않음)를 통해서 대향하여 배치되어 있는 컬러 필터 기판(102) 및 어레이 기판(103)을 구비하고 있다. 또, 이 컬러 필터 기판(102)의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
어레이 기판(103)은 유리 기판(10)을 갖고 있다. 유리 기판(10)의 상측면에는 화소 전극(6)이 형성되어 있고, 그 화소 전극(6)을 덮도록 하여 절연층(19)이 형성되어 있다.
또한, 이러한 절연층(19)의 상측면에는 배선층(25)이 형성되어 있다. 이 배선층(25)은 서로 교차하도록 배열된 게이트선(12) 및 소스선(11)과, 축적 용량 전극(9)과, 이들의 전극간의 도통을 방지하기 위한 절연체로 이루어져 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 소스선(11)이 상기 절연층(19)상에 형성되어 있고, 이소스선(11)을 덮도록 절연층(7)이 형성되어 있다. 또한, 이 절연층(7)상에 게이트선(12) 및 축적 용량 전극(9)이 형성되어 있고, 이들의 게이트선(12) 및 축적 용량 전극(9)을 덮도록 하여 배향막(5)이 형성되어 있다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 축적 용량 전극(9)은 각 게이트선(12)간에 배치되어 있다. 또한, 화소 전극(6)은 게이트선(12)과 소스선(11)으로 구획된 화소의 영역 내에 배치되어 있다. 그 때문에, 축적 용량 전극(9)은 절연층(7, 19)을 통해서 화소 전극(6)과 겹치는 영역을 갖고 있다. 그리고, 그 영역 내에는 복수의 절열부(9b)가 형성되어 있다.
상술한 화소 전극(6)의 양 단부의 일부는 게이트선(12)과 겹치도록 그 게이트선(12)을 향해서 각각 돌출하고 있다. 그리고, 게이트선(12)은 상술한 화소 전극(6)의 돌출 부분과 겹치는 영역 내에 복수의 절열부(12b)를 형성하고 있다.
상술한 절열부(9b, 12b)의 각각의 폭은 실시예 1의 경우와 마찬가지로 4㎛ 이하로 한다.
또, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 전이 전압이 인가된 경우, 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커진다. 상술한 바와 같이, 축적 용량 전극(9)은 화소 전극(6)과 절연체를 통해서 겹쳐 있는 영역 내에 절열부(9b)를 갖고, 또한 게이트선(12)은 마찬가지로 겹쳐 있는 영역 내에 절열부(12b)를 갖고 있기 때문에, 이와 같이 액정표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커지면, 절열부(9b, 12b)의 주변에서 강한 전계 집중이 발생한다. 그 결과, 스프레이 밴드 전이가 확실하게 행하여지고, 점 결함이 없는 양호한 화상 표시를 실현할 수 있다.
또, 본 실시예에서는 게이트선(12) 및 축적 용량 전극(9)이 화소 전극(6)과 겹치는 영역 내에만 절열부를 형성하고 있지만, 소스선(11)과 겹치는 영역 내에 같은 절열부를 형성하도록 하여도 좋다. 또한, 그들의 절열부 대신에 개구부를 형성하도록 하여도 좋다.
(실시예 7)
실시예 1에서 실시예 6까지는 어레이 기판의 내면에 형성된 전극에 개구부 또는 절열부를 형성하는 구성이었다. 이것에 대하여, 본 발명의 실시예 5는 대향 기판(컬러 필터 기판)의 내면에 형성된 보조 전극에 개구부를 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 23은 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 23에 도시하는 바와 같이 액정 셀(101)은 스페이서(도시하지 않음)를 통해서 대향하여 배치되어 있는 컬러 필터 기판(102) 및 어레이 기판(103)을 구비하고 있다. 또, 이 어레이 기판(103)의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
컬러 필터 기판(102)의 내면에 형성된 대향 전극(2)의 하측면에는 절연층(52)을 개재하여 보조 전극(51)이 형성되어 있다. 이 보조 전극(51)은 어레이 기판(103)의 내면에 형성된 화소 전극(6)과 대략 동일한 형상을 하고 있고, 그 화소 전극(6)과 마찬가지로 하여, 게이트선 및 소스선(11)으로 구획된 각 화소의 영역 내에 위치하도록 배치되어 있다. 또한, 이들의 보조 전극(51) 및 절연층(52)을 덮도록 하여 배향막(3)이 형성되어 있다.
상술한 바와 같이, 보조 전극(51)은 화소 전극(6)과 대략 동일한 형상을 하고 있고, 그 중앙 부근에 폭이 4㎛ 이하의 직사각형상의 개구부(51a)가 형성되어 있다. 보조 전극(51)의 전체 면은 대향 전극(2)과 겹쳐 있기 때문에, 이 개구부(51a)는 당연한 일이지만 대향 전극(2)과 겹치는 영역 내에 형성되어 있다. 이러한 개구부(51a)의 형상은 직사각형에 한정되는 것은 아니고, 도 12에서 도 15까지 도시한 바와 같은 형상 등이어도 좋은 것은 실시예 1에서 설명한 바와 같다.
또, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 전이 전압이 인가된 경우, 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커진다. 상술한 바와 같이, 보조 전극(51)은 대향 전극(2)과 절연체를 통해서 겹치는 영역 내에 개구부(51a)를 갖고 있기 때문에, 이와 같이 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커지고, 더욱이 보조 전극(51)에 대하여 대향 전극(2)과는 다른 전압이 인가되면, 각 개구부(51a)의 주변에서 강한 전계 집중이 발생한다. 그 결과, 그 개구부(51a)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되어 스프레이 밴드 전이가 스무스하게 행하여지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시장치에서는 각 보조 전극(51)이 화소마다 형성되어 있기 때문에, 각 화소마다 전이핵이 존재하게 된다. 따라서, 스프레이 배향대로의 화소가 잔존하지 않고, 양호한 화상 표시를 실현할 수 있다.
또한, 이와 같이 대향 기판(컬러 필터 기판)측에 전이핵을 발생시킴으로써, 어레이 기판측에만 전이핵을 발생시키는 경우와 비교하여, 더욱 많은 전이핵이 존재하게 된다. 따라서, 스프레이 밴드 전이의 확실성이 더 한층 증대한다.
(실시예 8)
본 발명의 실시예 8은 어레이 기판과 대향 기판과의 대향 부분에 돌기를 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 24는 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 반도체 스위칭 소자(TFT) 부분의 주요한 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 24에 도시하는 바와 같이 액정 셀(101)은 스페이서(61)를 통해서 대향하여 배치되어 있는 컬러 필터 기판(102) 및 반도체 스위칭 소자인 TFT(13)를 갖는 어레이 기판(103)을 구비하고 있다.
어레이 기판(103)은 유리 기판(10)을 갖고 있다. 이 유리 기판(10)의 상측면에는 게이트선(12)이 형성되고, 이 게이트선(12)을 덮도록 절연층(65)이 형성되어 있다. 또한, 절연층(65)의 상측면에는 TFT(13) 및 화소 전극(6)이 형성되어 있다.
이러한 TFT(13)는 게이트선(12)의 위치에 대응하여 배치되어 있고, 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어지는 활성 반도체층(64)상에, 이 활성 반도체층(64)과 소스 전극(111) 및 드레인 전극(14)을 전기에 접속하기 위한 N+a-Si층(63)을 형성함으로써 구성되어 있다. 여기서, 소스 전극(111)은 소스선과 접속되고, 그 소스선으로부터 신호 전압이 공급되는 전극이다. 또, 이 TFT(13)는 보호막(62)에 의해 보호되어 있다.
한편, 컬러 필터 기판(102)은, 유리 기판(1), 컬러 필터층(21), 투명 전극(2; 대향 전극) 및 배향막(3)이 순차로 적층 형성되어 구성되어 있다. 또, 컬러 필터층(21)은 빨강, 초록, 청색의 각 색의 컬러 필터 및 이들의 컬러 필터의 경계에 형성되는 블랙 매트릭스로 구성된다.
상술한 대향 전극(2)의 하측면의 TFT(13)에 대향하는 위치에는 어레이 기판(103)측을 향해서 돌출한 볼록부(66)가 형성되어 있다. 또, 이 볼록부(66)는 예를 들면 에폭시계의 감광성 수지 등을 사용하여 적의의 크기로 형성된다. 이러한 볼록부(66)와 TFT(13)가 형성된 위치에 있어서의 셀 갭(4b)의 두께는 이들이 형성되어 있지 않은 위치에 있어서의 셀 갭(4a)의 두께와 비교하여 작아진다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 액정 표시장치에 있어서, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 전이 전압이 인가된 경우, 셀 갭(4b)의 주변에서 집중 전계가 발생한다. 그 때문에, 이 셀 갭(4b)의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 스프레이 밴드 전이가 확실하게 행하여진다. 따라서, 점 결함이 없는 고품질의 액정 표시장치를 실현할 수 있다.
또, 본 실시예에서는 컬러 필터 기판(102)이 구비하는 볼록부(66)와 어레이 기판(103)이 구비하는 TFT(13)를 사용하여, 더욱 좁은 셀 갭 공간을 형성하고 있지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예를 들면 어레이 기판(103)에 TFT(13)와는 별도의 볼록부를 형성하고, 컬러 필터 기판(102)의 상기 볼록부와 대향하는 위치에 동일하게 볼록부를 형성함으로써, 더욱 좁은 셀 갭 공간을 형성하는 구성이어도 좋다.
(실시예 9)
본 발명의 실시예 9는 어레이 기판의 내면에 형성된 인접하는 화소 전극의 대향하는 단부의 각각 절열부를 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 25는 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또, 이하에서는 편의상, 화소 전극(6) 중의 하나의 화소 전극(6A) 및 그 화소 전극(6A)과 소스선(11)의 길이 방향에 있어서 인접하는 화소 전극(6B)을 사용하여 설명한다.
도 25에 도시하는 바와 같이 화소 전극(6A)은 한 끝이 게이트선(12)과 겹치도록 배치되어 있고, 그 한 끝에는 소스선(11)의 길이 방향으로 돌출한 복수의 돌기(6c)가 형성되어 있다. 또한, 이 돌기(6c)가 형성되어 있는 단부와 대향하는 화소 전극(6B)의 단부는 게이트선(12)과 겹치도록 게이트선(12)을 향해서 돌출하고 있다. 그리고, 그 돌출한 부분의 게이트선(12)과 겹치는 영역 내에, 상술한 복수의 돌기(6c)와 대응하는 오목부(6d)가 형성되어 있다.
또, 화소 전극(6)과 게이트선(12)은 실시예 1의 경우와 동일하게 하여 절연층을 통해서 겹쳐 있다.
또한, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 전이 전압이 인가된 경우, 액정 표시 소자의 두께 방향에 있어서의 전위차가 커진다. 상술한 바와 같이 돌기(6c) 및 그 돌기(6c)와 대응하는 오목부(6d)는 게이트선(12)과 겹치도록 설치되고 있기 때문에, 이들의 돌기(6c) 및 그 돌기(6c)와 대응하는 오목부(6d) 간의 주변에서 집중 전계가 발생한다. 그 때문에, 이 돌기(6c) 및 오목부(6d) 간의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 스프레이 밴드 전이가 확실하게 행하여진다. 따라서, 점 결함이 없는 고품질의 액정 표시장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예 9에 있어서는, 인접하는 2개의 화소 전극(6A, 6B)에 각각 인가되는 전압의 극성을 반대로 하면(즉, 화소 전극(6A)에 플러스의 극성의 전압이 인가되는 경우에는, 화소 전극(6B)에는 마이너스의 극성의 전압이 인가되도록 하면), 화살 부호(110) 및 화살 부호(120)로 도시하는 바와 같이 인접하는 2개의 화소 전극(6A, 6B) 사이에서 화살 부호(110 및 120)에 의해 도시되는 바와 같이, 평면에서 보아 2방향의 횡전계가 발생한다. 도 11에 관한 설명과 같이, 이와 같이 하면 인접하는 2개의 화소 전극(6A, 6B) 사이에서 액정 분자의 탄성 왜곡 에너지가 커지고, 그 결과, 음 에너지가 커진다. 이것에 의해, 더욱 스무스하게 스프레이밴드 전이가 행하여지게 된다.
또, 상술한 바와 같이 돌기(6c) 및 오목부(6d) 간의 주변에서 전계 집중이 발생하지만 그 전계 집중을 더욱 강하게 하기 위해서는 이들 돌기(6c)와 오목부(6d) 사이의 거리(6e)는 짧으면 짧을 수록 좋다. 그러나, 그 거리(6e)가 지나치게 짧으면, 각 화소 전극(6)간에서 단락이 발생할 우려가 있기 때문에, 실제로는 일정한 제약이 존재한다. 구체적으로는 돌기(6c)와 오목부(6d) 사이의 거리(6e)를 4㎛ 이상 8㎛ 이하 정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 실시예 2의 경우와 마찬가지로 평탄화층을 형성하도록 하여도 좋고, 실시예 3의 경우와 마찬가지로 컬러 필터층을 어레이 기판측에 형성하도록 하여도 좋다.
(실시예 10)
본 발명의 실시예 10은 실시예 9의 경우와 달리, 화소 전극의 본체와 단부 사이에 중간부를 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 26은 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또, 이하에서는 편의상, 화소 전극(6) 중의 하나의 화소 전극(6A) 및 그 화소 전극(6A)과 소스선(11)의 길이 방향에 있어서 인접하는 화소 전극(6B)을 사용하여 설명한다.
도 25에 도시하는 바와 같이, 화소 전극(6A)은 한 끝이 축적 용량 전극(9)과 겹치도록 배치되어 있고, 그 한 끝에는 소스선(11)의 길이 방향으로 돌출한 복수의돌기(6c)가 형성되어 있다. 또한, 이 돌기(6c)가 형성되어 있는 단부와 대향하는 화소 전극(6B)의 단부는 축적 용량 전극(9)과 겹치도록 축적 용량 전극(9)을 향해서 돌출하고 있다. 그리고, 그 돌출한 부분의 축적 용량 전극(9)과 겹치는 영역 내에, 상술한 복수의 돌기(6c)와 대응하는 오목부(6d)가 형성되어 있다.
또, 화소 전극(6)과 축적 용량 전극(9)은 실시예 1의 경우와 동일하게 하여 절연층을 통해서 겹쳐 있다.
또한, 화소 전극(6)은 그 화소 전극의 본체, 단부, 및 이들의 본체와 단부 사이에 형성된 중간부(601)로 구성되어 있다. 이 중간부(601)의 폭(6f)은 화소 전극(6)의 본체 및 단부의 폭보다도 작게, 구체적으로는 10㎛로 하였다.
또, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 9의 경우와 같기 때문에, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
그런데, 각 화소 전극(6)의 단부에 형성된 돌기(6c)와 오목부(6d) 사이에 형성되는 축적 용량은 상술한 중간부(601)의 폭 및 길이에 따라서 변화한다. 그 때문에, 각 화소 내에 형성되는 축적 용량의 다소에 따라서 중간부(601)의 폭 및 길이를 조정함으로써, 돌기(6c)와 오목부(6d) 사이에서 생성되는 축적 용량과 그 밖의 구성요소에 의해 생성되는 축적 용량의 밸런스를 취하는 것이 가능해진다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 전이 전압이 인가된 경우, 실시예 9의 경우와 동일하게 하여 돌기(6c) 및 그 돌기(6c)와 대응하는 오목부(6d) 사이의 주변에서 집중 전계가 발생한다. 그 때문에, 이 돌기(6c) 및 오목부(6d)간의 주변에 배치되어 있는 액정분자가 전이핵이 되고, 스프레이 밴드 전이가 확실하게 행하여진다. 따라서, 점 결함이 없는 고품질의 액정 표시장치를 실현할 수 있다.
(실시예 11)
본 발명의 실시예 11은 대향 기판의 내면에 형성된 대향 전극에 개구부를 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 27은 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한, 도 28은 도 27의 XXVIII-XXVIII에서 본 단면도이다. 또, 도 27에서는 블랙 매트릭스(22)와 대향 전극(2)의 위치 관계만을 도시하고 있고, 그 밖의 구성에 대해서는 생략하고 있다.
도 27 및 도 28에 도시하는 바와 같이, 액정 셀(101)은 스페이서(도시하지 않음)를 통해서 대향하여 배치되어 있는 컬러 필터 기판(102) 및 어레이 기판(103)을 구비하고 있다. 또, 이 어레이 기판(103)의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
컬러 필터 기판(102)은 유리 기판(1)을 갖고 있다. 이 유리 기판(1)의 하측면에는 컬러 필터층(21)이 형성되어 있다. 구체적으로는 적색 컬러 필터(21R), 녹색 컬러 필터(21G), 및 청색 컬러 필터(21B)가 형성되어 있고, 각 색의 컬러 필터의 경계에는 도전성의 블랙 매트릭스(23)가 각각 형성되어 있다.
또한, 이 컬러 필터층(21)의 하측면에는 대향 전극(2) 및 배향막(3)이 적층 형성되어 있다. 여기서, 이 대향 전극(2)은 화소열마다 전압을 인가할 수 있도록화소열마다 분할되어 있고, 각 대향 전극(2)간이 도전성의 블랙 매트릭스(23)와 겹치도록 배치되어 있다. 이하에서는 편의상, 대향 전극(2) 중의 하나의 대향 전극(2A) 및 그 대향 전극(2A)과 게이트선(도시하지 않음)의 길이 방향에 있어서 인접하는 대향 전극(2B)을 사용하여 설명한다.
대향 전극(2A)은 각 화소마다 그 일부가 대향 전극(2B) 측을 향해서 각각 돌출하고 있다. 그리고, 그것들의 돌출 부분이 실시예 10에 있어서의 화소 전극(6)의 단부와 같은 형상을 하고 있다. 즉, 상기 돌출 부분은 게이트선의 길이 방향으로 돌출한 복수의 돌기(2c)를 갖고 있다. 또한, 이 돌기(2c)가 형성되어 있는 돌출 부분과 대향하도록 하여, 전극(2B)은 각 화소마다 그 일부가 대향 전극(2A)) 측을 향해서 각각 돌출하고 있다. 그리고, 그 돌출 부분이 상기 돌기(2c)와 대응하는 오목부(2d)를 갖고 있다. 또한, 이들의 돌출 부분과 대향 전극(2A, 2B)의 본체는 중간부(201)에서 각각 접속되어 있다.
또, 본 실시예에서는 컬러 필터층(21)이 대향 전극(2)과 블랙 매트릭스(23) 사이의 절연체로서 기능하고 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 전이 전압이 인가되고, 더욱이 블랙 매트릭스(23)에 대하여 대향 전극(2)과는 다른 전이 전압이 인가된 경우, 돌기(2c) 및 그 돌기(2c)와 대응하는 오목부(2d) 사이의 주변에서 집중 전계가 발생한다. 그 때문에, 이 돌기(2c) 및 오목부(2d) 사이의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 스프레이 밴드 전이가 확실하게 행하여진다. 따라서, 점 결함이 없는 고품질의 액정 표시장치를 실현할 수 있다.
또한, 이와 같이 대향 기판(컬러 필터 기판)측에 전이핵을 발생시킴으로써, 어레이 기판측에만 전이핵을 발생시키는 경우와 비교하여, 더욱 많은 전이핵이 존재하게 된다. 따라서, 스프레이 밴드 전이의 확실성이 더 한층 증대한다.
(실시예 12)
본 발명의 실시예 12는 화소 전극의 단부의 형상이 실시예 10의 경우와 다른 액정 표시장치의 예이다.
도 29는 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 28에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서도, 실시예 10의 경우와 마찬가지로 화소 전극(6)이 본체, 단부, 및 이들의 본체와 단부 사이의 중간부(601)로 구성되어 있고, 그 중간부(601)의 폭은 본체 및 단부의 폭보다도 작게 되어 있다. 또, 이하에서는 편의상, 화소 전극(6) 중의 하나의 화소 전극(6A) 및 그 화소 전극(6A)과 소스선(11)의 길이 방향에 있어서 인접하는 화소 전극(6B)을 사용하여 설명한다.
화소 전극(6A)은, 한 끝이 축적 용량 전극(9)과 겹치도록 배치되어 있고, 그 한 끝에는 소스선(11)의 길이 방향으로 돌출한 복수의 돌기(6c)가 형성되어 있다. 이 돌기(6c)는 톱날형으로 형성되어 있고, 그 돌기(6c)의 긴 변(6g) 및 짧은 변(6h)이 연장되는 방향이 게이트선(12)의 길이 방향에 대하여 소정의 각도 경사지도록 배치되어 있다.
또한, 이 돌기(6c)가 형성되어 있는 단부와 대향하는 화소 전극(6B)의 단부는 축적 용량 전극(9)과 겹치도록 축적 용량 전극(9)을 향해서 돌출하고 있다. 그리고, 그 돌출한 부분의 축적 용량 전극(9)과 겹치는 영역 내에, 상술한 복수의 돌기(6c)와 대응하는 오목부(6d)가 형성되어 있다.
또, 화소 전극(6)과 축적 용량 전극(9)은 실시예 1의 경우와 동일하게 하여 절연층을 통해서 겹쳐 있다.
또한, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 9의 경우와 같기 때문에, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
그런데, 화소 전극(6A)의 단부에 형성되는 돌기(6c)의 긴 변(6g) 또는 짧은 변(6h)이 연장되는 방향과 배향막에 대하여 실시하는 배향 처리의 방향이 동일해지는 경우, 액정층에 가장 강한 전계가 생기게 된다. 그래서, 그 긴 변(6g) 또는 짧은 변(6h)이 연장되는 방향을 배향막에 대하여 실시하는 배향 처리의 방향에 맞추는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 더욱 강한 전계 집중을 발생시킬 수 있고, 그 결과 스프레이 밴드 전이를 더욱 확실하게 행할 수 있다.
또, 표시 화면의 위치에 따라서 시야각 특성을 다르게 함으로써, 전체적으로 양호한 화상 표시를 실현시키는 경우가 있다. 이러한 경우, 그 표시 화면의 위치에 따라서 배향 처리의 방향을 변화시킴으로써 시야각 특성을 다르게 한 것이 많다. 따라서, 이러한 경우이면, 예를 들면 화소에 의해서 상기 돌기(6c)의 긴 변(6g) 또는 짧은 변(6h)이 연장되는 방향을 변화시킴으로써, 배향 처리의 방향의 변화에 대응하도록 하여도 좋다.
(실시예 13)
본 발명의 실시예 13은 화소 전극의 단부의 형상이 실시예 10의 경우와 다른 액정 표시장치의 예이다.
도 30은 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 액정 표시 소자의 주요한 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 30에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서도, 실시예 8의 경우와 마찬가지로 화소 전극(6)이 본체, 단부, 및 그 본체와 단부 사이의 중간부(601)로 구성되어 있고, 그 중간부(601)의 폭은 본체 및 단부의 폭보다도 작게 되어 있다. 또, 이하에서는 편의상, 화소 전극(6) 중의 하나의 화소 전극(6A) 및 그 화소 전극(6A)과 소스선(11)의 길이 방향에 있어서 인접하는 화소 전극(6B)을 사용하여 설명한다.
화소 전극(6A)은, 축적 용량 전극(9)을 향해서 각각 돌출하고 있고, 그 돌출 부분이 축적 용량 전극(9)과 겹치도록 각각 배치되어 있다. 그리고, 그 양 단부의 한쪽에는 축적 용량 전극(9)과 겹치는 영역 내에, 해당 축적 용량 전극(9)의 길이 방향으로 돌출하는 복수의 돌기(60a)가 형성되어 있다.
또한, 이 돌기(60a)가 형성되어 있는 단부와 대향하는 화소 전극(6B)의 단부는 축적 용량 전극(9)과 겹치도록 축적 용량 전극(9)을 향해서 돌출하고 있다. 그리고, 그 돌출한 부분의 축적 용량 전극(9)과 겹치는 영역 내에, 상술한 복수의 돌기(60a)와 대응하는 오목부(60b)가 형성되어 있다.
또, 화소 전극(6)과 축적 용량 전극(9)은 실시예 1의 경우와 동일하게 하여 절연층을 통해서 겹쳐 있다.
또한, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 9의 경우와 같기 때문에, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 전이 전압이 인가된 경우, 실시예 9의 경우와 동일하게 하여 돌기(60a) 및 그 돌기(60a)와 대응하는 오목부(60b) 사이의 주변에서 집중 전계가 발생한다. 그 때문에, 이 돌기(60a) 및 오목부(60b) 사이의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 스프레이 밴드 전이가 확실하게 행하여진다. 따라서, 점 결함이 없는 고품질의 액정 표시장치를 실현할 수 있다.
(실시예 14)
본 발명의 실시예 14는 필드 시퀀셜 컬러 방식으로서 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다.
도 31은 본 실시예에 따른 액정 표시장치의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 31에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시장치는, 액정 표시 소자(100)와, 그 액정 표시 소자(100)의 아래쪽에 배치된 백라이트(70)를 구비하고 있다. 여기서, 이 액정 표시 소자(100)는 실시예 1에서 실시예 13까지의 어느 하나에서 설명한 표시 소자이다.
또한, 백라이트(70)는 투명한 직사각형의 합성 수지판으로 이루어지는 도광판(72)과, 해당 도광판(72)의 한 단면(72a) 근방에 해당 단면(72a)에 접하여 배치된 광원(71)과, 도광판(72)의 아래쪽으로 배치된 반사판(73)과, 도광판(72)의 상측면에 형성된 확산 시트(74)를 포함하여 구성되어 있다.
상술한 광원(71)은 빨강, 초록, 파랑의 3원색의 각 색을 발광하는 LED가 순차적으로 반복하여 배열되어 있는 LED 어레이이다.
이상과 같이 구성된 백라이트(70)에서는 광원(71)으로부터 발생한 광이 단면(72a)으로부터 도광판(72)에 입사한다. 이 입사한 광은 도광판(72)의 내부에서 다중 산란하여 그 상측면의 전체 면으로부터 출사한다. 이 때 도광판(72)의 아래에서 새어 반사판(73)에 입사한 광은 반사판(73)에서 반사되어 도광판(72) 내로 되돌려진다. 그리고, 도광판(72)으로부터 출사된 광은 확산 시트(74)로 확산되고, 그 확산된 광이 액정 표시 소자(100)에 입사한다. 이것에 의해, 액정 표시 소자(100)의 전체에 빨강, 초록 또는 파랑의 광이 균일하게 조사된다.
이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에서는 백라이트(70)의 광원인 LED를 소정의 주기로 빨강, 초록, 파랑의 순서로 순차 발광시키도록 제어회로(도시하지 않음)가 백라이트(70)에 제어 신호를 출력한다. 또한, 그 발광과 동기하여 표시를 행하기 때문에, 마찬가지로 제어회로가 외부로부터 입력되는 화상 신호에 따라서 게이트 드라이버(도시하지 않음) 및 소스 드라이버(도시하지 않음)로 제어 신호를 각각 출력한다. 그 결과, 게이트 드라이버가 게이트선에 주사 신호 전압을 인가하여 각 화소의 TFT를 순차 온시키고, 한편, 소스 드라이버가 그 타이밍에 맞추어 소스선을 통해서 화상 신호 전압을 각 화소의 화소 전극에 순차 인가한다. 이것에 의해, 액정 분자가 변조되어, 백라이트(70)로부터 출사되는 광의 투과율이 변화하고, 이 액정 표시장치를 관찰하는 사람의 눈에 화상 신호에 대응하는 화상이 비치게 된다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 액정 표시장치는 소위 필드 시퀀셜 컬러방식의 장치이다. 필드 시퀀셜 컬러 방식의 액정 표시장치의 경우, 1프레임 기간을 복수의 서브 프레임 기간으로 나누어 표시를 행하기 때문에, 액정 표시 소자의 응답 속도가 느리면 양호한 화상 표시를 얻을 수 없다. 이 점, 본 실시예에 따른 액정 표시장치의 경우, 고속 응답이 가능한 OCB형의 액정 표시 소자(100)를 구비하고 있기 때문에, 필드 시퀀셜 컬러 방식으로 양호한 화상 표시를 실현할 수 있다.
또한, 실시예 1에서 실시예 13까지 나타내진 액정 표시 소자는 상술한 바와 같이 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 본 실시예에 따른 액정 표시장치에서는 점 결함도 없고 양호한 화상 표시를 얻을 수 있다.
(실시예 15)
본 발명의 실시예 15는 게이트선과 겹치도록 소스 전극을 형성함으로써, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있는 액정 표시장치의 예이다. 또, 본 실시예에 따른 액정 표시장치의 구성에 대해서는 도 32를 참조하여 후술하는 화소의 구성 이외에는 실시예 1의 경우와 같기 때문에 설명을 생략한다.
도 32는 본 실시예에 따른 액정 표시장치가 구비하는 화소의 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 32에 도시하는 바와 같이 소스선(11)과 접속되고, 그 소스선(11)으로부터 신호 전압이 공급되는 소스 전극(111)이 형성되어 있다. 이 소스 전극(111)은 게이트선(12)의 길이 방향과 평행하게 연장되어 나와 있고, 절연체(도시하지 않음)를 통해서 게이트선(12)과 겹치도록 하여 형성되어 있다. 이 소스 전극(111)에 공급된 신호 전압은 드레인 전극을 통해서 화소 전극(6)에 공급된다. 또, 소스선(11)의 위쪽에는 액정층(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 따라서, 소스 전극(111)은 게이트선(12)과 액정층 사이에 끼워지도록 하여 형성되어 있다.
상술한 소스 전극(111)은 게이트선(12)과 겹치는 영역 내에 굴곡부를 갖고 있다. 이렇게 구성된 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서, 후술하는 바와 같은 전이 전압이 인가된 경우, 소스 전극(111)이 갖는 굴곡부와 화소 전극(6) 사이의 주변에서 집중 전계가 발생한다. 그 때문에 이 굴곡부와 화소 전극(6) 사이의 주변에 배치되어 있는 액정 분자가 전이핵이 되고, 스프레이 밴드 전이가 확실하게 행하여진다.
다음으로, 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서의 전이 전압의 파형 및 그 전이 전압을 인가하는 방식에 대해서 설명한다.
도 33은 본 실시예에 따른 액정 표시장치에 있어서의 전이 전압의 파형을 도시하는 도면이다. 본 실시예에 따른 액정 표시장치에서는 도 33에 도시하는 바와 같이 각 게이트선(12a, 12b, 12c…)에 대하여 게이트 온 전위인 +15V를 1초간 인가한다. 또한, 대향 전극(2)에 대해서는 +25V의 전압을 마찬가지로 1초간 인가한다. 그리고, 그 동안, 전압치 ±7V, 주파수 30㎐(필드 주파수), 듀티비 50%의 교류 직사각형파의 전압을 소스선(11)에 인가한다. 더욱이 구체적으로는 실시예 1의 경우와 마찬가지로 홀수열째의 소스선(11A, 11C…)을 통해서 각 화소 전극(6Aa, 6Cc…)에 입력되는 교류 직사각형파 전압의 극성과, 짝수열째의 소스선(11B, 11D…)을 통해서 각 화소 전극(6Bb, 6Dd…)에 입력되는 교류 직사각형파 전압의 극성이 반대가 되도록, 소스선(11)에 대하여 전압을 인가한다.
이렇게 하여 전이 전압을 인가한 경우, 비교적 대형의 액정 표시장치라도 균일하게 스프레이 밴드 전이를 행할 수 있었다. 이것은 액정에 인가되는 전압이 교류이기 때문에, 불안정한 「요란(擾亂)」 상태가 생기고, 그 결과 균일성이 높아졌기 때문이라고 생각된다. 또, 여기서는 필드 주파수를 30㎐로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명자 등의 검토에 의하면 그 주파수는 1㎑ 이하인 것이 바람직하였다.
또한, 도 34에 도시하는 바와 같은 파형의 전이 전압을 사용하도록 하여도 좋다. 즉, 도 33에 도시한 경우와 달리 소스선(11)을 0V의 전위로 유지함으로써 화소 전극(6)에는 전압을 인가하지 않고, 대향 전극(2)에 대하여 -25V의 전압을 1초간 인가하도록 하여도 좋다. 이와 같이 소스선(11)의 전위를 0V대로 유지하여 변동시키지 않기 때문에, 소스 드라이버에 의존하지 않고 용이하게 행할 수 있다. 이 경우에도, 도 33에 도시한 파형의 전이 전압을 사용하는 경우와 마찬가지로 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행할 수 있다. 단지, 약간 면 내에 스프레이 밴드 전이의 불균일성이 보이고, 도 33의 경우와 비교하여, 스프레이 밴드 전이를 발생시키기 위해서 요하는 전압이 2에서 3V 정도 높아졌다.
여기서 본 발명자 등은, 대향 전극(2)에 인가하는 전위의 극성과 게이트 온 전위의 극성이 동일한 경우 쪽이 다른 경우(예를 들면, 대향 전극(2)에 -25V, 게이트선(12)에 게이트 온 전위로서 +15V를 각각 인가한다)와 비교하여, 스프레이 밴드 전이가 발생하기 쉬운 것을 알았다. 이것은 극성이 다른 경우와 비교하여, 동일한 경우 쪽이 더욱 강한 횡전계가 발생하여, 스프레이 밴드 전이의 발생이 촉진되었기때문이라고 생각된다.
또한, 도 35에서 도시하는 바와 같은 파형의 전이 전압을 사용하도록 하여도 좋다. 즉, 도 9를 참조하여 상술한 경우와 동일하게 하여, 각 게이트선(12a, 12b, 12c…)에 게이트 온 전위인 +15V를 순차 인가하고, 대향 전극(2)에 대해서는 -25V의 전압을 1초간 인가한다. 그리고, 그 동안 전압치 ±7V, 주파수 30㎐(필드 주파수), 듀티비 50%의 교류 직사각형파의 전압을 소스선(11)에 인가한다. 이 경우, 게이트선(12)은 통상의 화상 표시의 경우와 마찬가지로 구동되게 되기 때문에, 일반적인 액정 표시장치(예를 들면 TN형 액정 표시장치 등)가 구비하는 게이트 드라이버를 사용하는 수가 있고, 저가의 구성으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서도, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 전이 전압을 인가하기 직전에는 화소 전극(6)과 대향 전극(2) 사이에 전압을 인가하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또, 상기한 설명에 있어서는 OCB 모드의 액정 표시 소자를 구비한 액정 표시장치를 예로 들어 설명하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 달라 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정 표시 소자를 구비하는 액정 표시장치에 대하여 사용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 액정 표시장치는 점 결함이 없고 양호한 화상 표시를 얻을 수 있다. 이 액정 표시장치는 여러가지 제품에 응용하는 것이 가능하다. 즉, 예를 들면 액정 텔레비전, 액정 모니터, 또는 휴대형 전화기의 액정 디스플레이 등에 응용할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시장치에 의하면, 전계 집중을 발생시킴으로써 전이핵을 생성할 수 있기 때문에, 스프레이 밴드 전이를 확실하게 행하는 수 있고, 점 결함도 없고 양호한 화상 표시를 얻을 수 있다.

Claims (41)

  1. 대향하는 한 쌍의 기판과,
    상기 한 쌍의 기판간에 배치되고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 다르고, 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정층과,
    상기 한 쌍의 기판의 어느 한쪽에 설치된 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극과 절연체를 통해서 겹치도록 형성되어 있는 동시에 상기 제 1 전극과 상기 액정층 사이에 배치되고, 더욱이 상기 제 1 전극과 겹치는 영역 내에 결핍부를 갖고 있는 제 2 전극과,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는 구동수단을 구비한 액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판의 한쪽은, 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소 전극과, 서로 교차하도록 배열된 복수의 게이트선 및 복수의 소스선과, 상기 화소 전극의 각각에 대응하여 설치되고, 상기 게이트선을 통해서 공급되는 구동 신호에 따라서 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이의 도통/비도통을 전환하는 복수의 스위칭 소자를 갖는 어레이 기판이며,
    상기 한 쌍의 기판의 다른쪽은 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 전극을 갖는 대향 기판인, 액정 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극은 상기 축적 용량 전극이고, 상기 제 2 전극은 상기 화소 전극인, 액정 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 게이트선이고, 상기 제 2 전극은 상기 화소 전극인, 액정 표시장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극은 상기 축적 용량 전극이고, 상기 제 2 전극은 상기 소스선인, 액정 표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 게이트선이고, 상기 제 2 전극은 상기 소스선인, 액정 표시장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 화소 전극이고, 상기 제 2 전극은 상기 게이트선인,액정 표시장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극은 화소 전극이고, 상기 제 2 전극은 축적 용량 전극인, 액정 표시장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 소스선이고, 상기 제 2 전극은 상기 게이트선인, 액정 표시장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극은 상기 소스선이고, 상기 제 2 전극은 상기 축적 용량 전극인, 액정 표시장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전위차는 15V 이상 32V 이하인, 액정 표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 중 상기 제 2 전극 및 상기 제 1 전극이 형성되어 있는 기판과는 다른 기판에 절연체를 통해서 겹치도록 형성되어 있는 제 3 전극 및 제 4전극을 또한 구비하고,
    상기 제 3 전극은 상기 제 4 전극과 상기 액정층 사이에 배치되고, 더욱이 상기 제 4 전극과 겹치는 영역 내에 결핍부를 갖고 있고,
    상기 구동수단은 상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는, 액정 표시장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 결핍부는 상기 제 2 전극에 설치된 개구부인, 액정 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 개구부의 형상이 서로 교차하는 방향으로 연장되어 있는 복수의 직선 부분을 포함하고 있는, 액정 표시장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 개구부의 형상이 V자형인, 액정 표시장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 개구부의 형상이 W자형인, 액정 표시장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 개구부의 형상이 X자형인, 액정 표시장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 개구부의 형상이 다각형인, 액정 표시장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 결핍부는 상기 액정층에 2방향의 전계를 가하는 것이 가능한 형상이 되도록 구성되어 있는, 액정 표시장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 폭이 4㎛ 이하인 부분을 포함하는 개구부를 갖고 있는, 액정 표시장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 결핍부는 상기 제 2 전극에 설치된 절열부인, 액정 표시장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 비표시 상태의 배향 상태는 스프레이 배향이고, 상기 표시 상태의 배향 상태는 밴드 배향인, 액정 표시장치.
  23. 대향하는 한 쌍의 기판과,
    상기 한 쌍의 기판간에 배치되고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 다르고, 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정층과,
    상기 한 쌍의 기판의 어느 한쪽에, 절연체를 통해서 겹치도록 형성되어 있는 제 1 전극 및 제 2 전극과,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는 구동수단과,
    상기 한 쌍의 기판의 대향하는 위치에 각각 형성되고, 상기 액정층의 두께 방향으로 돌기하는 볼록부를 구비하는 액정 표시장치.
  24. 대향하는 한 쌍의 기판과,
    상기 한 쌍의 기판간에 배치되고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 다르고, 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정층을 갖는 액정 표시장치에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판의 어느 한쪽에 형성된 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극과 상기 액정층 사이에 배치된 제 2 전극과,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는 구동수단을 또한 구비하고,
    서로 인접하는 2개의 상기 제 2 전극의 향하는 단부(端部)가 절연체를 통해서 상기 제 1 전극과 각각 겹쳐 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 단부 중의 한쪽은 상기 제 1 전극과 겹치는 영역 내에 돌기를 갖고 있고, 다른쪽은 상기 제 1 전극과 겹치는 영역 내에 상기 돌기와 대응하는 오목부를 갖고 있는, 액정 표시장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 돌기와 상기 오목부 사이의 거리가 4㎛ 이상 8㎛ 이하인, 액정 표시장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 돌기는 톱날형으로 형성되어 있는, 액정 표시장치.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판의 한쪽은, 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소 전극과, 서로 교차하도록 배열된 복수의 게이트선 및 복수의 소스선과, 상기 화소 전극의 각각에 대응하여 설치되고, 상기 게이트선을 통해서 공급되는 구동 신호에 따라서 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이의 도통/비도통을 전환하는 복수의 스위칭 소자를 갖는 어레이 기판으로,
    상기 한 쌍의 기판의 다른쪽은 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 전극을 갖는 대향 기판인, 액정 표시장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 화소 전극에 겹치는 축적 용량 전극을 갖고, 상기 제 1 전극은 상기 축적 용량 전극이고, 상기 제 2 전극은 상기 화소 전극인, 액정 표시장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 게이트선이고, 상기 제 2 전극은 상기 화소 전극인, 액정 표시장치.
  31. 제 24 항에 있어서,
    상기 절연체는 컬러 필터인, 액정 표시장치.
  32. 제 24 항에 있어서,
    상기 절연체는 평탄화층인, 액정 표시장치.
  33. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 전극의 본체와 상기 단부 사이에는 그 폭이 상기 본체 및 상기 단부의 폭보다도 작게 된 중간부가 형성되어 있는, 액정 표시장치.
  34. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 도전성의 차광막으로 형성되고, 상기 제 2 전극은 상기 대향 전극인, 액정 표시장치.
  35. 제 24 항에 있어서,
    상기 전위차는 15V 이상 32V 이하인, 액정 표시장치.
  36. 제 24 항에 있어서,
    인접하는 각 화소 전극에 대하여 다른 극성의 전압을 인가하는, 액정 표시장치.
  37. 제 24 항에 있어서,
    상기 비표시 상태의 배향 상태는 스프레이 배향이고, 상기 표시 상태의 배향 상태는 밴드 배향인, 액정 표시장치.
  38. 제 1 항에 있어서,
    적색, 녹색, 및 청색의 각 발광을 각각 발광하는 광원을 갖는 조명장치와,
    1프레임 기간 내에 상기 광원이 각 발광을 각각 시분할로 발광하도록 상기조명장치를 제어하는 조명장치 제어수단을 또한 구비하는 액정 표시장치.
  39. 대향하는 한 쌍의 기판과,
    상기 한 쌍의 기판간에 배치되고, 표시 상태에 있어서의 배향 상태와 비표시 상태에 있어서의 배향 상태가 달라 화상을 표시시키기 전에 비표시 상태의 배향 상태로부터 표시 상태의 배향 상태로 초기화하는 것이 필요한 액정층을 구비하고,
    상기 한 쌍의 기판의 한쪽은, 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소 전극과, 서로 교차하도록 배열된 복수의 게이트선 및 복수의 소스선과, 상기 화소 전극의 각각 대응하여 설치되고, 상기 게이트선을 통해서 공급되는 구동 신호에 따라서 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이의 도통/비도통을 전환하는 복수의 스위칭 소자를 갖는 어레이 기판이고,
    상기 한 쌍의 기판의 다른쪽은 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 전극을 갖는 대향 기판이고,
    상기 스위칭 소자를 구성하는 소스 전극이 상기 소스선으로부터 상기 게이트선에 평행한 방향으로 또한 상기 게이트선에 겹치도록 연장되어 있는 동시에 상기 게이트선과 상기 액정층 사이에 각각 절연체를 통해서 끼워져 있고,
    상기 게이트선에 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이를 도통으로 하는 구동 신호를 공급하여 상기 소스 전극과 화소 전극을 동전위로 하는 동시에, 상기 소스선과 상기 게이트선 사이에 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는, 액정 표시장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 대향 전극과 상기 화소 전극 사이에도 전위차를 생기게 함으로써 상기 초기화를 행하는 액정 표시장치.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 소스 전극은 굴곡부를 갖는, 액정 표시장치.
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