KR20140140586A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20140140586A
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히사시 나까다
겐조 후꾸요시
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Abstract

실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)는, 어레이 기판(6), 컬러 필터 기판(5), 액정층(7), 백라이트(4), 제어부(12)를 포함한다. 어레이 기판(6)은 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 화소에 대응하는 복수의 화소 전극을 구비한다. 컬러 필터 기판(5)은 어레이 기판(6)에 대향하고, 복수의 화소에 대응하는 컬러 필터(16)를 구비한다. 액정층(7)은 어레이 기판(6)과 컬러 필터 기판(7) 사이에 구비된다. 백라이트(4)는 어레이 기판(6) 이면에 구비된다. 제어부(12)는 화소 전극에의 전압 인가 타이밍과, 백라이트(4)의 발광 타이밍을 제어한다. 복수의 화소는, 횡방향으로 긴 평행사변형으로 하고, 횡방향에 동일색이 배열되고, 종방향에 다른 색이 배열된다. 횡방향에 인접하는 화소는, 인접하는 화소의 중심선에서 선 대칭으로 한다. 인접하는 화소의 액정 분자는 마이너스의 유전율 이방성을 갖고, 인접하는 화소에 대응하는 화소 전극에 전압이 인가되면, 중심선에서 선 대칭의 방향이며 기판 평면에 수평하게 회전한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치의 액정 셀은, 예를 들어, 유리 기판 등과 같은 투명 기판에 의해 액정층이 끼움 지지되는 구성을 갖는다. 액정 표시 장치는 액정 셀의 표면 및 이면에, 편광판, 또는, 편광판 및 위상차판을 설치한 액정 패널을 구비한다.
제1 예에 있어서, 액정 표시 장치는 관찰자와 반대측인 액정 패널 이면에, 광원으로서 백라이트 유닛을 구비한다. 제2 예에 있어서, 액정 표시 장치는 백라이트 유닛 외에, 실내광 등의 외부 광원을 이용한다.
3차원 화상 표시 가능한 액정 표시 장치 및 시각 제어 가능한 액정 표시 장치에 있어서, 백라이트 유닛 또는 외부 광원을 이용하는 액정 패널은, 관찰자측인 액정 패널 표면으로부터 외부로 출사되는 광의 출사각을, 그 표시 목적에 따라서 제어한다.
3차원 화상 표시 가능한 액정 표시 장치 또는 디스플레이 장치로서, 다양한 표시 방식이 알려져 있다. 이들 표시 방식은 안경을 이용하는 방식, 안경을 사용하지 않는 방식을 포함한다. 안경을 사용하는 방식은 색의 차이를 이용하는 애너글리프 방식, 또는, 편광을 이용하는 편광 안경 방식 등을 포함한다. 안경을 이용하는 방식에서는, 3차원 화상 표시 시에 관찰자가 전용 안경을 쓸 필요가 있어 번거롭다. 최근에 있어서는, 안경을 필요로 하지 않는 방식의 요청이 강해지고 있다.
액정 패널로부터 단수 또는 복수의 관찰자(이하, 각각 「2안식」, 「다안식」이라고 표현하는 경우가 있음)에 대해 출사되는 광을 각도 조정하기 위해, 액정 패널의 표면 또는 이면에 광 제어 소자를 배치하는 기술이 검토되고 있다.
안경을 필요로 하지 않는 3차원 화상 표시 가능한 액정 표시 장치에, 광 제어 소자가 사용되는 경우가 있다.
광 제어 소자의 일례로서, 광학 렌즈를 2차원 배열하고, 규칙적인 굴절을 실현하는 렌티큘러 렌즈가 있다. 렌티큘러 렌즈는 투명 수지 등이 시트 형상으로 가공되고, 액정 표시 장치의 표면 또는 이면에 부착됨으로써 사용된다. 특허문헌 1(일본 특허 제4010564호 공보), 특허문헌 2(일본 특허 제4213226호 공보)는, 렌티큘러 렌즈(렌티큘러 스크린)를 사용한 3차원 화상 표시 기술을 개시한다. 볼록 형상의 렌즈를 구비한 프리즘 시트가, 특허문헌 3 내지 8(일본 특허 공개 제2010-506214호 공보, 일본 특허 공개 제2010-524047호 공보, 일본 특허 공개 제2010-541019호 공보, 일본 특허 공개 제2010-541020호 공보, 일본 특허 제4655465호 공보, 일본 특허 제3930021호 공보)에 개시되어 있다.
컬러 필터의 화소(착색 화소)의 다양한 배열과, 그 배열의 방향으로 개구부를 구비한 광선 제어 소자(렌티큘러ㆍ시트)와의 관계는, 특허문헌 9(일본 특허 공개 제2008-249887호 공보)에 개시되어 있다.
또한, 동일색의 컬러 필터를 횡방향으로 연속적으로 배치하는 기술은, 특허문헌 10(일본 특허 공개 제2009-3002호 공보)의 예를 들어 청구항 1에 개시되어 있다.
상술된 특허문헌 1 내지 8에서는, 렌티큘러 렌즈가 사용된다. 특허문헌 1은, 표시 소자(화소 또는 서브 화소)를 평행사변형 또는 삼각형으로 형성하고, 또는 표시 소자를 오프셋으로 배치하고, 실질적으로 화소(서브 화소이어도 좋음) 배열과 렌티큘러 스크린 사이에 각도를 갖게 하는 기술을 개시한다. 특허문헌 1은, 특허문헌 2와 마찬가지로, 연속적인(원활한) 수평 시차를 관찰자에게 부여하는 기술을 개시한다. 특허문헌 1에 있어서는, 실질적으로 비스듬하게 배치한 화소 배열과, 이 화소 배열과 교차되는 렌티큘러 스크린의 엣지에 의해, 표시에 까칠함이 발생하는 경우가 있다. 특허문헌 1에는, 예를 들어, 액정 분자의 선 대칭이 되는 배향 방향을 3차원 광 제어 소자를 사용해서 최적화하는 기술, 또는, 삼각 기둥 형상 프리즘과 횡길이 화소와 대응시켜, 3차원 화상과 2차원 화상을 전환하는 기술은 개시되어 있지 않다. 특허문헌 1에는 3차원 화상 표시용의 액정 표시 장치에, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 사용하는 기술에 대해서도 개시되어 있지 않다.
특허문헌 2는, 렌티큘러 스크린의 주축과 화소 배열 사이에 오프셋각을 부여하는 기술을 개시한다. 특허문헌 2에서는, 오프셋각을 부여한 렌티큘러에 의해, 3차원 화상 표시의 분해능의 손실이 감소되고, 관찰자의 머리가 이동하는 경우라도 원활한 표시가 제공된다(화면이 완만하게 전환된다). 그러나, 특허문헌 2에서는, 비스듬히 배치한 렌티큘러 스크린의 엣지가 화소 배열과 교차되므로, 표시에 까칠함이 발생하는 경우가 있다. 특허문헌 2는, 예를 들어, 액정 분자의 선 대칭이 되는 배향 방향과 3차원 광 제어 소자의 관계를 최적화하는 기술, 또는, 삼각 기둥 형상 프리즘과 횡길이 화소를 대응시켜, 3차원 화상과 2차원 화상을 전환하는 기술을 개시하고 있지 않다. 특허문헌 2는, 3차원 화상 표시용의 액정 표시 장치에 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정을 사용하는 기술을 개시하고 있지 않다.
특허문헌 3 내지 6에서는, 광학적 보상 밴드(Optically Compensated Bend:OCB) 모드의 액정이 3차원 화상 표시에 적용된다. 특허문헌 3 내지 6에서는, OCB가 간단히 3차원 화상 표시에 필요한 액정의 응답 시간의 관점으로부터 설명되어 있다. 그러나, 특허문헌 3 내지 6은, 액정 패널에 사용되는 액정 분자 그 자체에 의한 배광을 최적화하고, 밝은 3차원 화상 표시 및 2차원 화상 표시를 가능하게 하는 액정 표시 장치를 개시하고 있지 않다. 예를 들어, 특허문헌 3 내지 6은, 우안용 화상의 광원의 배광각과 좌안용 화상의 광원의 배광각에 대해, OCB 액정 분자가 어느 방향으로 배열하면, 우안ㆍ좌안용의 3차원 화상 표시에 최적이 될지, 개시하고 있지 않다. 덧붙여, OCB 액정은 IPS(수평 배향의 액정 분자를 사용한 횡전계의 액정 패널) 또는 VA(수직 배향의 액정 분자를 사용한 종전계의 액정 패널)보다 시야각 특성이 저하되는 경우가 있다. OCB 액정은 초기 배향인 스프레이 배향으로부터 구동 시의 밴드 배향에의 전이 조작을, 패널 기동 시에 필요로 한다. 이로 인해, OCB 액정은 소형 휴대 기기용의 액정 표시 장치로서 바람직하지 않을 경우가 있다.
특허문헌 3 내지 7은, 특허문헌 8에 개시되어 있는 단면 형상을 갖는 양면 프리즘 시트를 개시하고 있다. 특허문헌 3 내지 7의 액정 표시 장치는, 백라이트 유닛의 양측에 구비된 광원을 사용해서 3차원 화상 표시를 행한다. 그러나, 특허문헌 3 내지 7은, 특허문헌 8과 마찬가지로, 3차원 화상 표시에서 발생하기 쉬운, 프리즘 시트와 액정 패널의 간섭에 의한 무아레의 해소책을 개시하고 있지 않다. 또한, 액정 패널에 구비되는 액정 분자 그 자체에 의한 배광을 최적화하고, 밝은 3차원 화상 표시와 2차원 화상 표시를 가능하게 하는 액정 표시 장치는, 특허문헌 3 내지 7에 개시되어 있지 않다.
특허문헌 8은, 삼각 기둥 형상 프리즘 열과 평행한 원통 형상 렌즈 열을 구비하고, 원통 형상 렌즈의 초점 위치가 프리즘의 정점에 일치하는 양면 프리즘 시트를 개시하고 있다. 특허문헌 8의 도 1 또는 도 2는, 이 양면 프리즘 시트와, 백라이트 유닛에 구비된 양측의 광원을 사용해서 3차원 화상 표시를 행하는 기술을 나타내고 있다. 그러나, 특허문헌 8의 기술에서는, 3차원 화상 표시에서 발생하기 쉬운, 원통 형상 렌즈 열과 액정 패널의 간섭에 의한 무아레의 해소가 곤란하다. 또한, 액정 패널에 사용되는 액정 분자 그 자체에 의한 배광을 최적화하고, 밝은 3차원 화상 표시와 2차원 화상 표시를 가능하게 하는 액정 표시 장치는, 특허문헌 8에 개시되어 있지 않다. 특허문헌 8은, 컬러 액정 표시 장치에 일반적으로 사용되는 컬러 필터와 양면 프리즘 시트의 매칭을 고려하고 있지 않고, 양면 프리즘 시트와 횡길이 화소의 대응 관계를 개시하고 있지 않다. 또한, 특허문헌 8은, 액정 패널에 사용되는 액정 분자의 배향 또는 액정 동작의 관점으로부터의 최적화를 개시하고 있지 않다.
특허문헌 9는, 렌티큘러 시트인 광선 제어 소자와, 착색 화소의 다양한 배열의 조합을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 9는, 관찰자의 2안이 배열되는 방향으로 긴 착색 화소를 형성하고, 하나의 착색 화소에 1개의 액티브 소자를 구비하고, 인접하는 착색 화소의 각각의 액티브 소자로 액정층을 구동했을 때에, 횡방향에 인접하는 화소의 사이에, 액정 분자가 무너지는 방향이, 이 인접하는 2개의 화소의 종방향의 중심축에 대해 선 대칭이 되는 액정 표시 장치를 개시하고 있지 않다. 또한, 특허문헌 9는, 2개의 적색 화소와 2개의 녹색 화소와 2개의 청색 화소의 6화소로 3차원 화상 표시 시의 회소(繪素)로 하는 기술을 개시하고 있지 않다. 또한, 특허문헌 9는, 어레이 기판에 있어서의 액정층과 반대측의 면에, 고체 발광 소자 어레이를 구비하는 엣지 라이트형의 도광부와, 영상 신호 및 액정 분자의 동작과 동기하여 고체 발광 소자에 전압을 인가하고, 고체 발광 소자를 발광시키는 유닛을 구비하는 액정 표시 장치를 개시하고 있지 않다.
특허문헌 10은, 표시 영역의 긴 변 방향으로, 동일색의 색 요소(착색 화소)를 배열하고, 색 요소를 스트라이프 형상으로 배열하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 10은, 렌티큘러 렌즈를 사용해서, 예를 들어, 긴 변 방향에 선 대칭인 액정 배향을 사용해서 3차원 화상을 표시하는 기술을 개시하고 있지 않다. 특허문헌 10은, 고체 발광 소자와 영상 신호의 동기를 고려하고 있지 않고, 3차원 화상 표시 기술에 관한 것도 아니다.
3차원 화상의 표시에 대해서는, 표시 품질의 향상이 요망된다. 그러나, 특허문헌 1 내지 10은, 액티브 소자에 의해 액정층을 선 대칭 구동하는 기술, 관찰자의 2안이 배열되는 방향으로 일치시킨 횡길이 화소와 그 액정 구동, 렌티큘러 렌즈와 고체 발광 소자의 최적의 구성을 개시하고 있지 않다.
본 발명은, 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어져 있고, 3차원 화상 표시에 부수되는 무아레를 해소하고, 3차원 표시와 2차원 표시를 보다 밝고 효과적으로 실현하기 위한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 형태에 있어서, 액정 표시 장치는, 어레이 기판, 컬러 필터 기판, 액정층, 백라이트 유닛, 제어부를 구비한다. 어레이 기판은, 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 화소에 대응하는 복수의 화소 전극을 구비한다. 컬러 필터 기판은, 어레이 기판에 대향하고, 복수의 화소에 대응하는 컬러 필터를 구비한다. 액정층은, 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에 구비된다. 백라이트 유닛은, 어레이 기판의 액정층측과 반대의 이면측에 구비된다. 제어부는, 화소 전극에의 액정 구동 전압의 인가 타이밍과, 백라이트 유닛의 발광 타이밍을 제어한다. 복수의 화소는, 횡방향으로 긴 평행사변형의 평면 형상을 갖고, 횡방향에 동일색이 배열되고, 종방향에 다른 색이 배열된다. 복수의 화소에 있어서 횡방향에 인접하는 화소는, 인접하는 화소의 중심선에서 선 대칭의 형상을 갖는다. 인접하는 화소의 액정 분자는 마이너스의 유전율 이방성을 갖고, 인접하는 화소에 대응하는 화소 전극에 액정 구동 전압이 인가되면, 중심선에서 선 대칭의 방향이며 기판 평면에 수평하게 회전한다.
본 발명의 형태에 있어서는, 무아레 등의 표시 불균일을 해소할 수 있고, 높은 표시 품질의 3차원 화상을 표시할 수 있어, 3차원 표시와 2차원 표시를 전환 가능하고, 3차원 표시와 2차원 표시를 보다 밝고 효과적으로 실현할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 광 제어 소자의 원기둥 형상 렌즈 및 삼각 기둥 프리즘의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5는 인접하는 2개의 화소 중 한쪽 화소의 화소 전극에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작과 출사광의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6은 인접하는 2개의 화소 중 다른 쪽 화소의 화소 전극에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작과 출사광의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 인접하는 2개의 화소의 화소 전극에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작과 출사광의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 인접하는 2개의 화소의 화소 전극의 형상과 배향막의 러빙 방향의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9는 2개의 화소 중 한쪽 화소의 화소 전극에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 10은 액정 구동 전압 인가 시의 전기력선 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 11은 인접하는 2개의 화소 중 다른 쪽 화소의 화소 전극에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 12는 인접하는 2개의 화소의 화소 전극에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 14는 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 15는 인접하는 2개의 화소 중 한쪽 화소의 화소 전극 및 고체 발광 소자의 동기의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 16은 인접하는 2개의 화소 중 다른 쪽 화소의 화소 전극 및 고체 발광 소자의 동기의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 17은 손가락 등의 대전체가 액정 패널에 근접한 경우의 액정 분자의 상승 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 실질적으로 동일한 기능 및 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙이고, 설명을 생략하거나 또는 필요한 경우만 설명을 행한다.
이하의 실시 형태에 있어서는, 특징적인 부분에 대해서만 설명하고, 통상의 액정 표시 장치의 구성 요소와 차이가 없는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
이하의 실시 형태에 있어서, 화소는 서브 화소이어도 좋다. 액정 표시 장치의 표시 단위는, 일례로서, 2개의 적색 화소와 2개의 녹색 화소와 2개의 청색 화소를 포함하는 합계 6화소로 형성되는 회소로 한다. 그러나, 회소에 포함되는 화소의 수는 자유롭게 변경 가능하다.
이하의 실시 형태에 있어서, 관찰자의 우안과 좌안의 배열 방향과 병행한 화소의 배열 방향을 횡방향으로 하고, 이 횡방향으로 수직인 화소의 배열 방향을 종방향으로 한다.
착색 화소는 횡방향으로 긴 형상을 갖는다. 이하에서, 횡방향을 화소 길이 방향으로 기재하는 경우가 있다. 착색 화소는 종방향으로 짧은 형상을 갖는다. 이하에 있어서, 종방향을 화소 짧은 방향으로 기재하는 경우가 있다.
이하에 있어서는, 동일색의 2화소를 1조로 하여 설명하는 경우가 있다. 또한, 6화소를 포함하는 회소는, 횡방향에 2개의 동일색 화소가 배열되고, 종방향에 각각 다른 3색의 화소가 배열된다고 한다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도이다. 이 도 1은, 횡방향의 단면을 나타낸다.
액정 표시 장치(1)는, 기본적인 구성 요소로서, 액정 패널(2), 편광판(3), 백라이트 유닛(4), 제어부(12) 등을 구비한다. 편광판(3)은 위상차판을 접합하여 형성되어도 좋다.
이하의 각 실시 형태에 있어서, 1쌍의 편광판(3)은 크로스니콜 구성으로 해도 좋다. 또한, 1쌍의 편광판(3)의 흡수축은 평행하게 하고, 액정 표시 장치(1)는, 어느 한쪽 편광판(3)과 액정 패널(2) 사이에, 이 중 어느 한쪽 편광판(3)의 제1 직선 편광을, 이 제1 직선 편광과 직교하는 제2 직선 편광으로 변환하는 시상(旋狀) 소자를 구비한다고 해도 좋다.
액정 패널(2)은 컬러 필터 기판(5), 어레이 기판(6), 액정층(7)을 포함한다. 컬러 필터 기판(5)과 어레이 기판(6)은 대향하고 있다. 액정층(7)은 컬러 필터 기판(5), 어레이 기판(6) 사이에 끼워진다.
본 실시 형태에 있어서, 복수의 화소는 매트릭스 형상으로 배치된다.
액정 패널(2)은 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소를 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 각 화소는, 평면시(平面視)에서 종방향보다도 횡방향으로 긴 평행사변형 형상으로 한다.
상기한 바와 같이, 횡방향이란, 관찰자의 우안(81)과 좌안(82)이 배열되는 방향이다. 본 실시 형태에 있어서는, 인접하는 동일색의 화소가 횡방향(도 1의 횡방향 단면의 수평 방향)으로 배열된다고 한다. 편광판(3), 도시하지 않은 위상차판 등은 액정 패널(2)의 표면(관찰자측의 평면)측 및 이면(관찰자와 반대측의 평면)측에 구비된다.
백라이트 유닛(4)은 액정 패널(2)의 이면[어레이 기판(6)의 액정층(7)측과 반대의 이면측]에, 편광판(3)을 통하여 구비된다. 백라이트 유닛(4)은 기본적인 구성 요소로서, 예를 들어, LED(발광 다이오드) 등과 같은 고체 발광 소자(91, 92)와, 삼각 기둥 형상 프리즘의 어레이인 광 제어 소자(101)와, 원기둥 형상 렌즈의 어레이인 광 제어 소자(102)와, 반사판(11) 등을 구비한다.
도 1에 도시하는 원기둥 형상 렌즈의 어레이는, 도 1의 횡방향 단면에 대해 수직 방향으로 그 길이(긴) 방향을 갖는다. 삼각 기둥 형상 프리즘의 어레이인 광 제어 소자(101)와, 원기둥 형상 렌즈의 어레이인 광 제어 소자(102)는, 아크릴 수지 등으로 형성되고, 표리 관계의 일체 성형품으로 해도 좋다.
삼각 기둥 형상 프리즘의 어레이 피치는, 원기둥 형상 렌즈의 어레이 피치와 1:1의 관계로 해도 좋고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 원기둥 형상 렌즈의 어레이 피치보다도 삼각 기둥 형상 프리즘의 어레이 피치를 가늘게 해도 좋다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 원기둥 형상 렌즈의 길이 방향의 축과, 삼각 기둥 형상 프리즘의 길이 방향의 축은, 각도 θ를 갖는다.
복수의 삼각 기둥 형상 프리즘은, 종방향에 대해 각도 θ를 갖는다. 복수의 삼각 기둥 형상 프리즘은, 가는 피치로 배열된다. 각도 θ는, 예를 들어, 3° 내지 42°의 범위로 해도 좋다. 각도 θ는, 이 범위보다 큰 각도이어도 좋다. 각도 θ는 편광판 또는 액정 배향의 광학축과 간섭하지 않는 각도로 한다.
백라이트 유닛(4)은, 예를 들어, 확산판, 도광판, 편광 분리 필름, 재귀반사 편광 소자 등을 구비해도 좋지만, 이 도 1에서는 생략하고 있다.
고체 발광 소자(91, 92)는, 예를 들어, 발광 파장 영역에 적색, 녹색, 청색의 3파장을 포함하는 백색광을 발하는 백색 LED로 해도 좋다. 고체 발광 소자(91, 92)는, 예를 들어, GaN계 청색 LED와 YAG계 형광 물질을 조합한 의사 백색 LED로 해도 좋다. 연색성을 높이기 위해, 적색 LED 등 1색 이상의 주요 피크를 갖는 LED가 의사 백색 LED와 함께 사용되어도 좋다. 예를 들어, 청색 LED에 적색 및 녹색의 형광체를 적층한 광원이 사용되어도 좋다.
백라이트 유닛(4)은, 복수의 고체 발광 소자(91)와 복수의 고체 발광 소자(92)를 포함하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 복수의 고체 발광 소자(91)와 복수의 고체 발광 소자(92)는, 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나를 개별로 발광하는 LED를 포함한다고 해도 좋다. 복수의 고체 발광 소자(91)와 복수의 고체 발광 소자(92)는, 자외 영역의 광을 발광하는 LED를 포함한다고 해도 좋고, 적외 영역의 광을 발광하는 LED를 포함한다고 해도 좋다.
제어부(12)는 액정 표시 장치(1)에 있어서의 각종의 제어 처리를 실행한다. 예를 들어, 제어부(12)는 화소 전극(221, 222)에의 액정 구동 전압의 인가 타이밍과, 백라이트 유닛(4)의 발광 타이밍을 제어한다. 예를 들어, 제어부(12)는 우안용 영상 신호ㆍ좌안용 영상 신호에 기초해서, 고체 발광 소자(91, 92)의 발광 타이밍과, 액정층(7)의 구동 전압의 인가 타이밍을 동기 제어함으로써, 3차원 화상 표시를 실현한다.
또한, 액정 표시 장치(1)는 수광 소자(13)를 구비해도 좋다. 이 경우, 수광 소자(13)는 광 센서에 의한 데이터 입력에 사용된다. 예를 들어, 수광 소자(13)는 자외 영역 또는 적외 영역 발광 LED 등과 같은 발광 소자로부터 출사된 특정 파장광을 검출한다. 제어부(12)는 특정 파장광을 검출한 수광 소자(13)의 위치를 검출한다. 또한, 예를 들어, 제어부(12)는 수광 소자(13)에 의해 검출된 광에 기초해서, 관찰자의 위치 또는 손가락 등의 포인터의 위치를 검출한다. 수광 소자(13)는 복합 금속 산화물에 의해 투명 채널층이 형성된 산화물 반도체 액티브 소자로 해도 좋고, 자외 영역의 광을 검출 가능이어도 좋다. 수광 소자(13)는 액정 표시 장치의 하우징에 실장된 CMOS 또는 CCD 등의 촬상 소자(카메라)이어도 좋다. 이와 같은 수광 소자(13)는 터치 센싱 및 촬상 외에, 생체 인증, 개인 인증에 사용된다고 해도 좋다. 또한, 수광 소자(13)는, 예를 들어, 어레이 기판(6) 상에 매트릭스 형상으로 구비된 복수의 광 센서로 해도 좋다.
제어부(12)는, 예를 들어, 수광 소자(13)의 출력값에 기초해서 관측자의 위치를 검출하고, 관측자의 위치에 기초해서 고체 발광 소자(91, 92)로부터의 출사광의 출사각 β를 조정한다. 이에 의해, 관찰자의 2안[우안(81)과 좌안(82)]에의 출사각 α를 조정할 수 있어, 3차원 화상의 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)의 컬러 필터 기판(5)의 일례를 나타내는 평면도이다. 이 도 3은 컬러 필터 기판(5)의 정면도이며, 관찰자로부터 컬러 필터 기판(5)을 관찰한 상태를 예시한다.
각 화소는 횡방향으로 긴 형상을 갖는다. 이 도 3에 있어서, 각 화소는 횡방향으로 길고, 종방향으로 짧은 평행사변형이다. 이 평행사변형은 횡방향에 대해 각도 γ를 갖는 긴 변과, 종방향과 평행한 짧은 변을 갖는다.
동일색의 2개의 화소가 나란히 배치된다. 복수의 화소는, 횡방향에 동일색이 배열되고, 종방향에 다른 색이 배열된다. 복수의 화소에 있어서 횡방향에 인접하는 화소는, 인접하는 화소의 중심선에서 선 대칭의 형상을 갖는다. 횡방향의 화소 배열은, V자 형상 또는 역 V자 형상의 동일색 2개의 화소의 반복 패턴이 된다.
복수의 화소는, 횡방향으로 배열되는 녹색 화소 G1, G2, 적색 화소 R1, R2, 청색 화소 B1, B2를 포함하는 제1 회소와, 횡방향으로 배열되는 녹색의 화소 G3, G4, 적색 화소 R3, R4, 청색 화소 B3, B4를 포함하는 제2 회소를 포함한다.
평행사변형의 긴 변과 횡방향 사이의 각도 γ로서는, 예를 들어, 약 5° 내지 30°의 범위로 설정되고, 예를 들어, 15°정도가 설정된다. 화소가 횡방향에 대해 각도 γ를 가짐으로써, 무아레를 완화할 수 있고, 또한 FFS(IPS) 액정 표시 장치에 있어서 액정 분자를 회전하기 쉽게 할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 횡방향에 동일색의 화소를 배열함으로써, 색 불균일이 적은 3차원 화상 표시를 실현할 수 있다.
블랙 매트릭스 BM은 화소를 구분한다. 이 도 3에 있어서, 블랙 매트릭스 BM은 종방향에 인접하는 화소의 사이에 형성되고, 상기 횡방향에 인접하는 화소의 사이에는 형성되지 않는다. 즉, 블랙 매트릭스 BM은, 각 화소의 상변 및 하변에 형성된다. 횡방향에 인접하는 화소의 사이에 블랙 매트릭스 BM을 형성하지 않음으로써, 보다 무아레가 적은, 밝은 3차원 화상 표시를 실현할 수 있다.
컬러 필터 기판(5) 하에는, 액정층(7)을 개재해서 어레이 기판(6)이 구비된다. 바꾸어 말하면, 컬러 필터 기판(5)과 어레이 기판(6)은 대향한다. 컬러 필터 기판(5)과 어레이 기판(6) 사이에는, 액정층(7)이 구비된다. 어레이 기판(6)은 액티브 소자(14a, 14b)를 구비한다. 액티브 소자(14a, 14b)로서는, 예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT)가 사용된다. 또한, 어레이 기판(6)은, 다른 액티브 소자를, 수광 소자로서 구비한다고 해도 좋다.
이하에 있어서는, 화소 G1, G2를 전형예로서 설명하지만, 다른 화소도 마찬가지의 특징을 갖는다.
2개의 화소 G1, G2의 횡방향의 폭 Lp는, 반원 기둥 형상 렌즈의 폭에 맞춘다. 화소 G1, G2는 액정층(7)을 구동하는 액티브 소자(14a, 14b) 외에, 광 센서로서 사용되는 수광 소자(13)를 구비한다고 해도 좋다.
도 4는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)의 일례를 나타내는 단면도이다. 이 도 4는, 도 3의 A-A' 단면에 상당한다. 복수의 녹색 화소 G1, G2는 횡방향(수평 방향)으로 나란히 형성되어 있다.
컬러 필터 기판(5)은 투명 기판(15) 상에, 블랙 매트릭스 BM, 컬러 필터(착색층)(16), 투명 수지층(17), 배향막(181)을 형성한 구성을 갖는다. 도 4의 단면에서는, 블랙 매트릭스 BM은 도시되어 있지 않지만, 블랙 매트릭스 BM은, 예를 들어, 투명 기판(15)과 컬러 필터(16) 사이에 형성된다. 컬러 필터 기판(5)은, 복수의 화소에 대응하는 컬러 필터(16)를 구비한다. 컬러 필터(16) 중 녹색 필터는 녹색 화소에 대응지어지고, 적색 필터는 적색 화소에 대응지어지고, 청색 필터는 청색 화소에 대응지어진다.
액정 표시 장치(1)에 있어서, 컬러 필터 기판(5)의 투명 기판(15)측은 관찰자와 마주 향하고, 컬러 필터 기판(5)의 배향막(181)측은 액정층(7)과 마주 향한다. 이 도 4에 있어서, 편광판은 생략되어 있다.
이 도 4의 단면은 블랙 매트릭스 BM이 형성되어 있지 않은 부분의 단면이므로, 블랙 매트릭스 BM은 도 4에 도시되어 있지 않다. 그러나, 예를 들어, 2차원 화상 표시에서의 콘트라스트가 3차원 화상 표시보다도 우선되는 경우에는, 예를 들어, 2개의 화소 G1, G2를 포함하는 화소 세트 GS의 단부의 위치 P1 및 2개의 화소 G1, G2의 중앙부의 위치 P2에, 종방향의 블랙 매트릭스 BM이 형성되어도 좋다. 이 위치 P1, P2는, 도 4의 단면 수직 방향[액정 패널(2)의 적층 방향]에서, 투명 기판(15)과 컬러 필터(16) 사이이다.
어레이 기판(6)은 투명 기판(19) 상에, 절연층(20a, 20b), 공통 전극(21), 절연층(20c), 화소 전극(221, 222), 배향막(182)을 형성한 구성을 갖는다. 예를 들어, 절연층(20a 내지 20c)에는 SiN이 사용된다. 어레이 기판(6)은, 복수의 화소 G1, G2의 각각에 대응하는 복수의 화소 전극(221, 222)을 구비한다.
액정 표시 장치(1)에 있어서, 어레이 기판(6)의 투명 기판(19)측은 액정 패널(2)의 이면측이 되고, 어레이 기판(6)의 배향막(182)측은 액정층(7)과 마주 향한다.
화소 G1의 화소 전극(221)과, 화소 G2의 화소 전극(222)은, 화소 세트 GS의 중심축에 대해 선 대칭으로 형성된다. 화소 G1의 화소 전극(221)과, 화소 G2의 화소 전극(222)은, 인접하는 화소 G1, G2의 중심선 사이에 두고 분리되어 있다.
화소 G1, G2의 공통 전극(21)은 화소 세트 GS의 중심축에 대해 대칭으로 형성된다.
횡방향에 인접하는 화소 G1, G2에 구비된 공통 전극(21)은 횡방향에 인접하는 화소 G1, G2의 중심선에서 선 대칭의 형상으로 한다.
화소 전극(221, 222)은, 예를 들어, 빗살 형상 패턴을 갖는다고 해도 좋고, 스트라이브 형상 패턴을 갖는다고 해도 좋다.
공통 전극(21) 및 화소 전극(221, 222)은, 예를 들어, 투명 도전막에 의해 형성된다.
본 실시 형태에 있어서는, 화소 세트 GS의 전극 구성을 선 대칭으로 하고 있다. 즉, 인접하는 2개의 화소 G1, G2의 전극 위치는 선 대칭이다.
따라서, 화소 전극(221)과 공통 전극(21) 사이에 전압이 인가된 경우의 화소 G1의 액정층(7)의 액정 분자의 길이 방향과, 화소 전극(222)과 공통 전극(21) 사이에 전압이 인가된 경우의 화소 G2의 액정층(7)의 액정 길이 방향은, 선 대칭이 된다.
화소 전극(221, 222)과 공통 전극(21)은, 관찰자측으로부터 본 평면시에서 겹쳐져 있고, 이 겹침 부분은 보조 용량으로서 액정 표시에 사용할 수 있다.
액정층(7)은 초기 수직 배향을 갖는 액정 분자 L1 내지 L8을 포함한다. 액정 분자 L1 내지 L8은 길이 방향을 갖는 형상이며, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는다.
도 5 내지 도 7을 사용하여, 액정 동작과 출사광의 관계를 설명한다.
도 5는, 인접하는 2개의 화소 G1, G2 중 한쪽 화소 G1의 화소 전극(221)에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작과 출사광(231)을 나타내는 액정 표시 장치(1)의 일례를 나타내는 단면도이다.
이 도 5에서는, 액티브 소자(14a)가 화소 G1의 화소 전극(221)에 전압을 인가한다. 그러면, 화소 전극(221)으로부터 공통 전극(21)에의 전계가 발생한다. 화소 전극(221)에 전압을 인가함으로써 발생한 전기력선과 수직으로 되도록, 초기 수평 배향의 액정 분자 L1 내지 L4는 기판 평면과 수평하게 회전한다. 이 도 5에서는, 액정 분자 L1 내지 L4의 길이 방향은 화소 전극(221)에의 전압 무인가 상태에서 도 5의 단면 수직 방향을 향하고 있고, 화소 전극(221)에의 전압 인가 후에 수평 방향(횡방향)을 향하도록 회전한다.
이와 같은 액정 동작에 의해, 좌측 방향의 출사광(231)이 출사된다. 출사광(231)의 각도 α는, 전술한 바와 같이, 광 제어 소자(101, 102)에 의해 조정된다.
도 6은, 인접하는 2개의 화소 G1, G2 중 다른 쪽 화소 G2의 화소 전극(222)에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작과 출사광(232)을 나타내는 액정 표시 장치(1)의 일례를 나타내는 단면도이다.
이 도 6에서는, 액티브 소자(14b)가 화소 전극(222)에 전압을 인가한다. 그러면, 화소 전극(222)으로부터 공통 전극(21)에의 전계가 발생한다. 화소 전극(222)에 전압을 인가함으로써 발생한 전기력선과 수직으로 되도록, 초기 수평 배향의 액정 분자 L5 내지 L8은 기판 평면과 수평하게 회전한다. 이 도 6에서는, 액정 분자 L5 내지 L8의 길이 방향은, 화소 전극(222)에의 전압 무인가 상태에서 도 6의 단면의 수직 방향을 향하고 있고, 화소 전극(221)에의 전압 인가 후에 수평 방향(횡방향)을 향하도록 회전한다.
화소 G1에서의 액정 분자 L1 내지 L4의 회전의 방향과, 화소 G2에서의 액정 분자 L5 내지 L8의 회전의 방향은, 역방향이다.
이와 같은 액정 동작에 의해, 우측 방향의 출사광(232)이 출사된다. 출사광(232)의 각도 α는, 전술한 바와 같이, 광 제어 소자(101, 102)에 의해 조정된다.
도 5 및 도 6에서 도시한 액정 동작과 상기의 고체 발광 소자(91, 92)의 발광을 동기하여 실행시킴으로써, 3차원 화상 표시, 또는, 우안(81) 방향과 좌안(82) 방향에 다른 화상을 표시할 수 있다.
도 7은, 인접하는 2개의 화소 G1, G2의 화소 전극(221, 222)에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작과 출사광(231, 232)을 나타내는 액정 표시 장치(1)의 일례를 나타내는 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서, 인접하는 화소 G1, G2의 액정 분자는, 인접하는 화소 G1, G2에 대응하는 화소 전극(221, 222)에 액정 구동 전압이 인가되면, 중심축에서 선 대칭의 방향으로 쓰러진다.
인접하는 2개의 화소 G1, G2의 화소 전극(221, 222)에 전압을 인가함으로써, 밝고 시야각이 넓은 2차원 화상 표시를 실현할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)는, 3차원 화상과 2차원 화상의 전환을 매우 간이하게 행할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 L1 내지 L8을 사용해서 설명하고 있다. 그러나, 플러스의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자에 대해서도, 본 실시 형태를 마찬가지로 적용 가능하다.
이하에 있어서는, 화소 전극(221, 222)의 형상과 액정 분자 L1 내지 L8의 평면시에서의 회전에 대해 설명한다. 이 평면시에서의 회전은 수평 회전이다.
도 8은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)의 인접하는 2개의 화소 G1, G2의 화소 전극(221, 222)의 형상과 배향막(181, 182)의 러빙 방향의 일례를 나타내는 평면도이다.
본 실시 형태에 있어서, 화소 G1, G2의 화소 전극(221, 222)은 빗살 형상이다. 화소 전극(221, 222)은, 인접하는 화소 G1, G2의 중앙선에 대해 선 대칭이다. 화소 전극(221, 222)의 복수의 빗살부(櫛齒部)는 화소 세트 GS의 단부측으로부터 중앙측으로 신장한다. 화소 전극(221, 222)의 복수의 빗살부의 연결부는 화소 세트 GS의 단부측에 배치된다. 화소 전극(221, 222)의 복수의 빗살부의 길이 방향은 화소 G1, G2의 긴 변과 평행하다. 빗살부의 폭은 Fl로 하고, 빗살부의 스페이스 폭(갭)은 Fs로 한다.
배향막(181, 182)의 러빙 방향(24)은 종방향(화소의 짧은 변)과 평행한 방향으로 한다. 액정 분자 L1 내지 L8의 초기 배향 방향은, 이 러빙 방향과 동일하게 한다. 따라서, 초기 배향 상태에서, 액정 분자 L1 내지 L8의 길이 방향은, 평면시에서 종방향으로 평행하게 된다. 러빙은 기계적인 러빙이어도 좋고, 광 배향에 의한 배향 처리에 의해 실현되어도 좋다.
배향막(181, 182)의 재료로서는, 예를 들어, 폴리이미드 또는 폴리오르가노실록산 등이 사용된다. 배향막(182)은 화소 전극(221, 222) 상에 형성된다.
배향막(181, 182)은 감광성을 갖는다고 해도 좋다. 또한, 감광성의 배향막(181, 182) 대신에, 감광성의 모노머를 액정층(7)에 분산시켜도 좋다. 이와 같이, 감광성의 배향막(181, 182)을 사용하는 경우, 또는, 감광성의 모노머를 액정층(7)에 분산시킨 경우, 화소 전극(221, 222)과 공통 전극(21) 사이에 전압을 인가하면서, 광을 조사함으로써, 배향 처리가 실현된다.
도 9는, 인접하는 2개의 화소 G1, G2 중 한쪽 화소 G1의 화소 전극(221)에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작의 일례를 나타내는 평면도이다.
또한, 도 10은 액정 구동 전압 인가 시의 전기력선 상태의 일례를 나타내는 단면도이다. 이 도 10은, 도 9의 C-C' 단면에 상당한다.
이 도 9 및 도 10에 있어서는, 화소 전극(221)에 전압이 인가됨으로써, 화소 전극(221)의 빗살부의 길이 방향으로 수직이고, 화소 전극(221)으로부터 공통 전극(21)을 향하는 방향으로, 전기력선이 발생하고 있다. 화소 G1의 화소 전극(221) 상의 액정 분자 L1 내지 L4는, 전기력선에 대해 수직으로 되도록 수평 회전한다. 그 결과, 액정 분자 L1 내지 L4의 길이 방향은, 화소 전극(221)의 빗살부의 길이 방향과 거의 평행해진다.
도 11은, 인접하는 2개의 화소 G1, G2 중 다른 쪽 화소 G2의 화소 전극(222)에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작의 일례를 나타내는 평면도이다.
이 도 11에 있어서는, 화소 전극(222)에 전압이 인가됨으로써, 화소 전극(222)의 빗살부의 길이 방향으로 수직이고, 화소 전극(222)으로부터 공통 전극(21)을 향하는 방향으로, 전기력선이 발생하고 있다. 화소 G2의 화소 전극(222) 상의 액정 분자 L5 내지 L8은 전기력선에 대해 수직으로 되도록 수평 회전한다. 그 결과, 액정 분자 L5 내지 L8의 길이 방향은 화소 전극(222)의 빗살부의 길이 방향과 거의 평행해진다.
도 12는, 인접하는 2개의 화소 G1, G2의 화소 전극(221, 222)에 대한 액정 구동 전압 인가 시의 액정 동작의 일례를 나타내는 평면도이다.
화소 전극(221, 222)에 전압이 인가되면, 화소 G1에 있어서 화소 전극(221) 상의 액정 분자 L1 내지 L4가 수평 회전하고, 화소 G2에 있어서 화소 전극(222) 상의 액정 분자 L5 내지 L8이 수평 회전한다. 이 화소 G1에서의 회전의 방향과, 화소 G2에서의 회전의 방향은 화소 G1, G2의 중앙선에서 선 대칭이며, 이에 의해 화소 G1, G2에서의 액정 동작의 대칭성이 양호해져, 시야각이 확대된다.
액정 재료로서는, 예를 들어, 분자 구조 내에 불소 원자를 구비하는 액정 재료(이하, 불소계 액정이라고 호칭함)가 바람직하다. 불소계 액정은 점도와 유전율이 낮고, 이온성 불순물의 도입이 적다. 액정 재료로서 불소계 액정을 사용한 경우, 불순물에 의한 전압 유지율 저하 등의 성능의 열화가 작아져, 표시 불균일 및 표시의 시징을 억제할 수 있다. 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정으로서, 예를 들어, 실온 부근에서 복굴절률이 0.1 정도의 네마틱 액정을 사용할 수 있다. 플러스의 유전율 이방성을 갖는 액정으로서는, 다양한 액정 재료를 적용할 수 있다. 소비 전력 억제보다, 높은 응답성이 요구되는 액정 표시 장치에는, 큰 유전율 이방성을 갖는 액정이 사용된다고 해도 좋다. 액정층(7)의 두께는, 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서 실효적으로 적용 가능한 액정층(7)의 Δnd는, 예를 들어, 약 300㎚ 내지 500㎚의 범위이다.
이상 설명한 본 실시 형태의 액정 표시 장치(1)에 있어서는, 무아레 등의 표시 불균일을 해소하고, 3차원 화상의 표시 품질을 높게 할 수 있어, 밝은 표시를 행할 수 있고, 3차원 화상 표시와 2차원 화상 표시를 용이하게 전환할 수 있다. 이 효과를 이하에서 구체적으로 설명한다.
본 실시 형태에 있어서는, 가로로 긴 화소가 형성된다. 이 구성에서는, 횡방향으로, 녹색 화소의 행, 적색 화소의 행, 청색 화소의 행이 배열된다.
통상의 세로로 긴 화소에 있어서는, 횡방향으로, 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소의 3종의 화소가 배열되고, 화소의 하부에 위치하는 액티브 소자를 구동하기 위해, 종방향으로 영상 신호를 보내는 드라이버가 3색분 필요해진다.
이에 대해, 본 실시 형태에서는, 횡방향에 동일색으로 가로로 긴 화소가 배열되고, 종방향에 다른 3색이 줄무늬 형상으로 배열되므로, 화소의 드라이버는 통상의 화소 1/3의 개수로 되고, 저비용으로 액정 패널(2)을 제조할 수 있다. 영상 신호를 담당하는 드라이버는 소비 전력도 높으므로, 본 실시 형태에 있어서는, 저소비 전력의 액정 표시 장치(1)를 제공할 수 있다.
덧붙여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(1)의 각 색 화소는, 횡방향의 화소 폭이 가로로 길고 일정한 폭이므로, 세로로 길게 경사지게 한 화소의 경우보다, 회소 단위로 색 불균일이 없는 고품질의 표시를 실현할 수 있다. 또한, 가시광 영역, 저감도인 산화물 반도체의 박막 트랜지스터를, 액정 구동하는 액티브 4소자(14a, 14b)로서 사용할 수 있으므로, 블랙 매트릭스 BM이 가늘고, 개구율이 높은 액정 표시 장치(1)를 제공할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 종래 3차원 화상 표시에서 문제가 되는 무아레 등 표시 불균일을 해소할 수 있고, 또한, 밝은 표시로 3차원 화상 표시와 2차원 화상 표시의 전환을, 심플한 구성으로 실현할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)는 휴대 전화, 게임 기기, 태블릿 단말기, 노트북 PC(퍼스널 컴퓨터), 텔레비전, 차의 대시보드 등에 설치되는 표시 장치에 적용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 변형예로서, 액정 표시 장치(1)는 무아레 해소를 위해, 복수의 삼각 기둥 형상 프리즘의 길이 방향과 거의 직각인 길이 방향을 갖는 복수의 삼각 기둥 형상 프리즘을 더 구비해도 좋다.
또한, 보다 효과적인 3차원 화상 표시를 위해, 복수의 삼각 기둥 형상 프리즘의 길이 방향과, 복수의 반원 기둥 형상 렌즈의 길이 방향을 거의 평행으로 하고, 삼각 기둥 프리즘의 폭은 화소의 횡방향의 길이의 2배로 해도 좋다.
반원 기둥 형상 렌즈의 폭은 횡방향의 2개의 화소의 폭의 정수배로 할 수 있다.
어레이 기판(6)과 백라이트 유닛(4) 사이, 또는, 컬러 필터 기판(5)의 액정층(7)측과 반대의 표면측(관찰자측)에, 복수의 반원 기둥 형상 렌즈의 어레이를 포함하는 별도의 광 제어 소자를 또한 설치해도 좋다. 또한, 이 별도의 광 제어 소자에 포함되는 반원 기둥 형상 렌즈의 길이 방향은 횡방향과 직각으로 해도 좋다.
[제2 실시 형태]
본 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 실시 형태의 변형예이며, 컬러 필터 기판의 투명 기판(15)과 컬러 필터(16) 사이에 투명 전극막을 더 구비한 액정 표시 장치에 대해 설명한다.
도 13은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도이다. 이 도 13은 횡방향의 단면도이다.
도 14는, 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(30)의 일례를 나타내는 단면도이다.
액정 표시 장치(30)는, 기본적인 구성 요소로서, 액정 패널(26), 편광판(3), 백라이트 유닛(27) 등을 구비한다. 또한, 액정 표시 장치(30)는, 상기 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)와 마찬가지로, 제어부(12), 수광 소자(13)를 구비한다고 해도 좋다.
백라이트 유닛(27)의 양단부에는 고체 발광 소자(91, 92)가 배치되어 있다. 편광판(3)은 위상차판을 접합하여 형성되어도 좋다.
액정 패널(26)은 컬러 필터 기판(28)과 어레이 기판(6)을 대향시켜, 컬러 필터 기판(28)과 어레이 기판(6) 사이에 액정층(7)을 구비한 구성을 갖는다. 액정 패널(26)은 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소를 포함하는, 복수의 가로로 긴 평행사변형의 화소가, 횡방향으로 배열된다. 본 실시 형태에 있어서는, 동일색이 인접하는 형태로 횡방향으로 배열된다. 편광판(3), 도시하지 않은 위상차판 등은, 액정 패널(2)의 표면 및/또는 이면에 구비된다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(30)의 주된 구성은, 상기 제1 실시 형태와 거의 동일하다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(30)는 투명 기판(15)과 컬러 필터(16) 사이에 투명 전극막(31)을 더 구비한 컬러 필터 기판(28)을 구비한다.
본 실시 형태에 있어서는, 예를 들어, 블랙 매트릭스 BM은 평행사변형의 화소의 각 변을 따라서 형성된다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 횡방향에 인접하는 화소의 사이 및 종방향에 인접하는 화소 사이에, 블랙 매트릭스 BM이 배치된다. 평행사변형의 긴 변은, 3차원 화상 표시 시의 무아레 대책을 위해, 횡방향에 대해 각도 γ를 갖는다.
본 실시 형태에 있어서, 광 제어 소자(101)에 있어서의 삼각 기둥 형상 프리즘의 길이 방향과 광 제어 소자(102)에 있어서의 원기둥 형상 렌즈의 길이 방향의 양쪽은, 횡방향 및 액정 패널(26)의 법선 방향과 수직(도 13의 단면과 수직)으로 한다. 그리고, 삼각 기둥 형상 프리즘과 원기둥 형상 렌즈의 양쪽은, 2개의 화소 폭 Lp와 동일한 폭으로 한다. 화소의 횡방향의 단부와, 삼각 기둥 형상 프리즘의 횡방향의 단부와, 원기둥 형상 렌즈의 횡방향의 단부는, 위치 정렬되어 있다.
도 15는, 인접하는 2개의 화소 G1, G2 중 한쪽 화소 G1의 화소 전극(221) 및 고체 발광 소자(91)의 동기의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 16은, 인접하는 2개의 화소 G1, G2 중 다른 쪽 화소 G2의 화소 전극(222) 및 고체 발광 소자(92)의 동기의 일례를 나타내는 단면도이다.
이 도 15 및 도 16은, 2개의 화소 G1, G2의 단면을 예시하고, 광 제어 소자(101, 102)의 3차원 화상 표시를 위한 작용을 나타낸다.
도 15는 화소 전극(221)에 액정 구동 전압을 인가하고, 이 인가와 동기하여 고체 발광 소자(91)를 발광시킨 경우의 광로를 예시한다. 도 15의 화소 전극(221)에 액정 구동 전압을 인가함으로써, 도 15의 좌측 화소 G1의 액정 분자 L1 내지 L4가 수평 회전한다. 이 화소 전극(221)에의 전압 인가와 동기하여 고체 발광 소자(91)를 발광시킨다. 이 고체 발광 소자(91)로부터 출사된 광은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 광 제어 소자(101)의 삼각 기둥 프리즘, 광 제어 소자(102)의 원기둥 형상 렌즈를 통과하고, 출사광(321)으로서 관찰자의 우안(81)의 방향으로 출사된다. 출사 각도 α는, 주로 삼각 기둥 프리즘의 선단 각도 ε과 원기둥 형상 프리즘의 곡률 r에 기초해서 설정할 수 있다. 예를 들어, 삼각 기둥 프리즘의 선단 각도의 대소를 조정함으로써, 좌측의 고체 발광 소자(91)의 출사광을 반대인 좌안(81)의 방향으로 출사할 수 있다.
도 16은 화소 전극(222)에 액정 구동 전압을 인가하고, 이 인가와 동기하여 고체 발광 소자(91)를 발광시킨 경우의 광로를 예시한다. 도 16의 화소 전극(222)에 액정 구동 전압을 인가함으로써, 도 16의 우측 화소 G2의 액정 분자 L5 내지 L8이 수평 회전한다. 이 화소 전극(222)에의 전압 인가와 동기하여 고체 발광 소자(92)를 발광시킨다. 이 고체 발광 소자(92)로부터 출사된 광은, 도 16에 도시하는 바와 같이, 광 제어 소자(101)의 삼각 기둥 프리즘, 광 제어 소자(102)의 원기둥 형상 렌즈를 통과하고, 출사광(322)으로서 관찰자의 좌안(82)의 방향으로 출사된다.
3차원 화상의 영상 신호에 기초해서, 고체 발광 소자(91, 92)의 발광 타이밍과 화소 전극(221, 222)에의 전압 인가 타이밍을 동기 제어함으로써, 3차원 화상 표시를 실현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 화소 G1, G2의 평면 형상에 대해, 횡방향으로 각도 γ를 부여함으로써, 3차원 화상 표시의 무아레를 크게 완화할 수 있다. 또한, 종방향에 블랙 매트릭스 BM을 배치하지 않으므로, 화소와 광 제어 소자(101, 102) 사이의 얼라인먼트 오차에 기인하는 무아레를 감소시킬 수 있다. 액정 표시 시의 콘트라스트를 우선시키고자 하는 경우에는, 종방향에 화소를 구분하는 블랙 매트릭스 BM을 구비한다.
본 실시 형태에 있어서, 투명 전극막(31)은 외부 전기장의 영향을 저감시킨다. 또한, 투명 전극막(31)과 공통 전극(21)을 동일한 전위로 함으로써, 투명 전극막(31)과 화소 전극(221, 222) 사이에 발생하는 전계에 의해, 액정 분자 L1 내지 L8이 컬러 필터 기판(28)측에 상승하는 것을 억제할 수 있다.
도 17은 손가락 등의 대전체가 액정 패널에 근접한 경우의 액정 분자의 상승 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서는, 투명 전극막(31)을 컬러 필터 기판(28)에 구비함으로써, 이 도 16과 같은 액정 분자 L1 내지 L5의 상승을 억제할 수 있다.
컬러 필터 기판(28) 방향으로의 상승을 억제된 액정 분자 L1 내지 L8은, 화소 전극(221, 222)에의 액정 구동 전극 인가 시에, 화소 전극(221, 222) 상에서 수평 회전을 행한다.
컬러 필터 기판(28)에서는 투명 전극막(31) 상에 컬러 필터(16) 및 투명 수지층(9)이 형성된다. 이 컬러 필터(16) 및 투명 수지층(17)은 유전체(절연체)로서 기능한다.
어레이 기판(6)의 화소 전극(221, 222) 및 공통 전극(21)으로부터 파생하는 등전위선은 유전체인 컬러 필터(16) 및 투명 수지층(17)의 방향으로 넓어진다. 이 효과로서, 액정 표시 장치(30)의 투과율을 향상시킬 수 있다. 즉, 투명 기판(15)과 컬러 필터(16) 사이에 투명 전극막(31)을 구비한 경우, 액정층(7)의 컬러 필터 기판(28)의 근방의 액정 분자라도, 화소 전극(221, 222)에의 액정 구동 전압 인가에 의해 구동하기 쉬워져, 투과율을 향상시킬 수 있다. 또한, 투명 전극막(31)이 투명 수지층(17)과 배향막(181) 사이에 형성되면, 투명 도전막(31)은 배향막(181)을 개재해서 액정층(7)과 접하고, 등전위선의 확대는 거의 액정층(7)의 두께 범위에 제한되고, 화소 전극(221, 222)의 근방의 액정 분자가 주로 구동되고, 액정층(7)의 컬러 필터 기판(28)의 근방의 액정 분자가 구동되기 어려워진다. 이와 같은 투명 전극막(31)이 투명 수지층(17)과 배향막(181) 사이에 형성되는 구성에 있어서는, 등전위선의 확대가 작아져, 본 실시 형태의 액정 표시 장치(30)의 구성보다도 투과율이 저하된다.
컬러 필터(16)와 투명 수지층(17)의 비유전율은 3.0 내지 4.5의 범위에서 작고 균일한 값이 되는 것이 바람직하다. 블랙 매트릭스 BM의 차광성 색재로서, 카본 등의 비유전율이 높은 색재가 사용되는 경우, 카본을 포함하는 블랙 매트릭스 BM은 투명 전극막(31)과 컬러 필터(16) 사이에 형성해도 좋다. 이 경우, 비유전율이 높은 블랙 매트릭스 BM이 등전위선에 영향을 주는 것을 완화할 수 있다. 블랙 매트릭스 BM의 형성과, 블랙 매트릭스 BM에 의한 얼라인먼트 마크의 형성을 미리 투명 기판(15) 상에 행함으로써, 형성된 얼라인먼트 마크를 투명 전극(17)의 막 구비 시에 활용할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 투명 전극막(31)은 투명 전극이며, 스트라이프 형상의 패턴으로 해도 좋다. 예를 들어, 손가락 등의 터칭을 검지하기 위해, 스트라이프 형상의 패턴을 갖는 투명 전극막(31)과 어레이 기판(6)의 공통 전극(211, 212) 사이에 형성되는 정전 용량을 검지해도 좋다. 이에 의해, 액정 표시 장치(30)에, 터치 센싱 기능을 구비할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(30)의 어레이 기판(6)의 화소 전극(221, 222) 및 공통 전극(211, 212)의 재료로서, 예를 들어, ITO 또는 IZO 등의 도전성의 금속 산화물 박막을 사용할 수 있다.
화소 전극(221, 222)과 공통 전극(211, 212)은, 그 두께 방향으로 절연층(20c)에 의해 전기적으로 절연된다. 컬러 필터(16), 투명 수지층(17) 및 절연층(20a 내지 20c)의 두께는 액정층(7)의 두께, 유전율, 인가 전압, 구동 조건에 의해 조정할 수 있다.
절연층(20a 내지 20c)이 SiNx(질화규소)인 경우, 절연층(20a 내지 20c)이 실용적인 막 두께의 범위는, 예를 들어, 0.1㎛ 내지 1.0㎛이다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(30)에 있어서는, 기울기 전계를 보다 유효하게 활용할 수 있으므로, 구동 전압 인가 시의 전기력선이 미치는 범위를, 액정층(7) 및 투명 수지층(17), 컬러 필터(16)를 포함하는 막 두께 방향으로 넓혀도 좋다. 이에 의해, 광의 투과율을 업할 수 있다. 도전성 금속 산화물인 ITO와의 저콘택트성을 갖는 알루미늄 합금의 단층에 의해 게이트 배선 및 소스 배선 등의 신호선을 형성하는 기술은, 예를 들어, 일본 특허 공개 제2009-105424호 공보에 개시되어 있다. 화소 전극(221, 222) 상에 또한 절연층을 적층하는 것은, 액정 구동 시의 액정의 시징(전하의 치우침 또는 축적이 영향)의 완화 효과가 있어 바람직하다.
신호선은, 예를 들어, 알루미늄선이어도 좋고, 동선이어도 좋다. 신호선이 구리를 포함하는 경우, 예를 들어, 신호선은 어레이 기판(6)의 두께 방향으로, 구리와 티타늄을 적층한 다층 구조, 또는, 구리와 티타늄과 실리콘을 적층한 다층 구조 등에 의해 형성되어도 좋다. 신호선에 포함되는 티타늄은, 예를 들어, 몰리브덴, 텅스텐, 또는, 다른 고융점 금속 대신이어도 좋다.
액티브 소자(91, 92)는 채널층이 가시 영역 투명한 산화물 반도체의 박막 트랜지스터인 경우, 블랙 매트릭스 BM 등의 차광층의 패턴의 선 폭을 가늘게 할 수 있고, 액정 표시 장치(30)의 밝기를 향상시킬 수 있다. 액정 표시 장치(30)에 산화물 반도체의 박막 트랜지스터를 사용하는 경우, 광 배향을 효율적으로 행하여, 액정 표시 장치(30)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 광 중합성의 모노머를 첨가한 액정을 사용하는 종래의 PSA 기술에서는, 실리콘 반도체에 관계되는 큰 면적을 차지하는 박막 트랜지스터의 차광부 또는 착색된 화소를 구분하는 블랙 매트릭스 BM, 자외광 투과율이 나쁜 컬러 필터 등의 자외광 차광에 의한 미중합의 모노머 잔존, 경화 불충분의 광 배향막 등에 의해, 액정 표시 장치의 신뢰성이 저하되는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태와 같이, 산화물 반도체의 박막 트랜지스터를 사용함으로써, 차광부 면적을 적게 하고, 넓은 면적으로 노광을 행하여, 대폭으로 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 산화물 반도체의 박막 트랜지스터와 비교하여, 실리콘 반도체의 박막 트랜지스터는 가시 영역의 광에 감도를 가지므로, 블랙 매트릭스 BM 등의 차광층에서 박막 트랜지스터를 크게 차광할 필요가 있다.
산화물 반도체에는, 가시 영역 투명한 복합 금속 산화물을 적용할 수 있다. 이들 금속 산화물을 성분으로 하는 반도체 재료는, 아연, 인듐, 주석, 텅스텐, 마그네슘, 갈륨 중 2종류 이상의 원소를 포함하는 산화물이며, 예를 들어, 산화아연, 산화인듐, 산화인듐아연, 산화주석, 산화텅스텐(WO), 산화아연갈륨인듐(In-Ga-Zn-O), 산화인듐갈륨 등(In-Ga-O), 산화아연주석(Zn-Sn-O), 산화아연실리콘ㆍ주석(Zn-Sn-Si-O) 등을 재료로서 사용한다고 해도 좋고, 다른 재료를 사용해도 좋다. 이들 재료는, 실질적으로 투명하고, 밴드 갭이 2.8eV 이상인 것이 바람직하고, 3.2eV 이상인 것이 보다 바람직하다. 이들 재료의 구조는 단결정, 다결정, 미결정, 결정/아몰퍼스의 혼정, 나노 결정 산재 아몰퍼스, 아몰퍼스 중 어느 것이어도 좋다. 산화물 반도체층의 막 두께는, 10㎚ 이상이 바람직하다. 산화물 반도체층은 스퍼터법, 펄스 레이저 퇴적법, 진공 증착법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법, 잉크젯법, 인쇄법 등의 방법을 사용해서 형성된다. 산화물 반도체층은, 바람직하게는, 스퍼터법, 펄스 레이저 퇴적법, 진공 증착법, 잉크젯법, 인쇄법에 의해 형성된다. 스퍼터법에서는, RF 마그네트론 스퍼터법, DC 스퍼터법을 사용할 수 있지만, 보다 바람직하게는 DC 스퍼터법을 사용한다. 스퍼터용의 출발 재료(타깃 재료)는 산화물 세라믹스 재료 또는 금속 타깃 재료를 사용할 수 있다. 진공 증착으로서는, 가열 증착, 전자빔 증착, 이온 플레이팅법을 사용할 수 있다. 인쇄법으로서는, 전사 인쇄, 플렉소 인쇄, 요판 인쇄, 그라비아 오프셋 인쇄 등을 사용할 수 있지만 다른 방법을 사용해도 좋다. CVD법으로서는, 핫 와이어 CVD법, 플라즈마 CVD법 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 금속의 무기염(예를 들어 염화물)의 수화물을 알코올 등에 용해시켜 소성ㆍ소결시켜 산화물 반도체를 형성하는 등, 다른 방법이 사용되어도 좋다.
여기서, 산화물 반도체의 박막 트랜지스터 및 어레이 기판(6)의 구성에 대해 설명한다. 어레이 기판(6)은 투명 기판(예를 들어 유리 기판)(19) 상에, 도 16에 도시하는 바와 같이, 절연층(20a, 20b), 공통 전극(211, 212), 절연층(20c), 화소 전극(221, 222), 배향 유지층(252)을 이 순서로 형성한다. 어레이 기판(6)은 화소 전극(221, 222)에 액정 구동 전압을 인가하기 위한 액티브 소자(14a, 14b), 액티브 소자(14a, 14b)에 전기적으로 접속되는 게이트선 및 소스선을 구비한다.
액티브 소자(14a, 14b)는, 예를 들어, 보텀 게이트형 톱 콘택트 에치 스토퍼 구조를 갖는다. 혹은, 액티브 소자(14a, 14b)는, 예를 들어, 에치 스토퍼를 제외한 보텀 게이트형 톱 콘택트 구조, 또는, 백 채널 구조로 해도 좋다. 트랜지스터 구조는 보텀 게이트 구조로 한정되는 것이 아니라, 톱 게이트 구조, 더블 게이트 구조, 또는, 듀얼 게이트 구조이어도 좋다.
액티브 소자(14a, 14b)의 제조에 있어서는, 우선 ITO 박막을 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해 140㎚ 형성한다. 다음에, ITO 박막을 원하는 형상으로 패터닝하고, 게이트 전극 및 보조 콘덴서 전극을 형성한다. 또한 그 위에, 플라즈마 CVD법을 사용해서 SiH4, NH3, H2를 원료 가스로서 SiHX 박막을 350㎚ 형성하고, 투명한 절연층인 게이트 절연막으로 한다. 또한, 채널층으로서, InGaZnO4 타깃을 사용해서 아몰퍼스 In-Ga-Zn-O 박막을 DC 스퍼터법에 의해 40㎚ 형성하고, 원하는 형상으로 패터닝하고, 투명한 채널층을 형성한다. 또한, Si3H4 타깃을 사용하고, RF 스퍼터법에 의해 Ar 및 O2를 도입하면서 SiON 박막을 형성하고, 원하는 형상으로 패터닝하고, 채널 보호층을 형성한다. 또한, ITO 박막을 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해 140㎚ 형성하고, 원하는 형상으로 패터닝하고, 소스ㆍ드레인 전극을 형성한다.
이상 설명한 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(30)에 있어서는, 액정 분자 L1 내지 L8의 상승을 억제할 수 있고, 또한 상기 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
[제3 실시 형태]
본 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 및 제2 실시 형태에 따른 컬러 필터 기판(5, 28)에 사용되는 투명 수지 및 유기 안료 등에 대해 예시한다.
(투명 수지)
블랙 매트릭스 BM, 컬러 필터(16)의 형성에 사용되는 감광성 착색 조성물은, 안료 분산체 외에, 다관능 모노머, 감광성 수지 또는 비감광성 수지, 중합 개시제, 용제 등을 함유한다. 예를 들어, 감광성 수지 및 비감광성 수지 등과 같은, 본 실시 형태에서 사용하는 것이 가능한 투명성이 높은 유기 수지를 총칭해서 투명 수지라고 칭한다.
투명 수지로서는, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 또는 감광성 수지를 사용할 수 있다. 열가소성 수지로서는, 예를 들어, 부티랄 수지, 스틸렌말레산 공중합체, 염소화 폴리에틸렌, 염소화 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산 비닐 공중합체, 폴리아세트산 비닐, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지, 알키드 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 고무계 수지, 환화 고무계 수지, 셀룰로오스류, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 열경화성 수지로서는, 예를 들어, 에폭시 수지, 벤조구아나민 수지, 로진 변성 말레산 수지, 로진 변성 푸마르산 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 페놀 수지 등을 사용할 수 있다. 열경화성 수지는 멜라민 수지와 이소시아네이트기를 함유하는 화합물을 반응시켜 생성된다고 해도 좋다.
(알칼리 가용성 수지)
본 실시 형태에 사용하는 블랙 매트릭스 BM 등의 차광 패턴, 투명 패턴, 컬러 필터(16)의 형성에는, 포토리소그래피에 의한 패턴 형성이 가능한 감광성 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 투명 수지는 알칼리 가용성이 부여된 수지인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지로서, 카르복실기 또는 수산기를 포함하는 수지를 사용한다고 해도 좋고, 다른 수지를 사용한다고 해도 좋다. 알칼리 가용성 수지로서는, 예를 들어, 에폭시아크릴레이트계 수지, 노볼락계 수지, 폴리비닐페놀계 수지, 아크릴계 수지, 카르복실기 함유 에폭시 수지, 카르복실기 함유 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 이들 중, 알칼리 가용성 수지로서는, 에폭시아크릴레이트계 수지, 노볼락계 수지, 아크릴계 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 특히, 에폭시아크릴레이트계 수지 또는 노볼락계 수지가 바람직하다.
(아크릴 수지)
본 실시 형태에서 적용 가능한 투명 수지의 대표로서, 이하의 아크릴계 수지가 예시된다.
아크릴계 수지로서는, 단량체로서, 예를 들어, (메트)아크릴산;메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트 등의 알킬(메트)아크릴레이트;히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 히드록시프로필(메트)아크릴레이트 등의 수산기 함유(메트)아크릴레이트;에톡시에틸(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 에테르기 함유(메트)아크릴레이트;및 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메트)아크릴레이트 등의 지환식(메트)아크릴레이트 등을 사용해서 얻은 중합체를 사용할 수 있다.
또한, 여기서 예시된 단량체는, 단독으로 사용, 또는, 2종 이상을 병용할 수 있다. 또한, 아크릴 수지는, 이들 단량체와 공중합 가능한 스티렌, 시클로헥실말레이미드, 또는 페닐말레이미드 등의 화합물에 의한 공중합체를 사용해서 생성되어도 좋다.
또한, 예를 들어, (메트)아크릴산 등의 에틸렌성 불포화기를 갖는 카르복실산을 공중합하여 얻어진 공중합체와, 글리시딜메타크릴레이트 등의 에폭시기 및 불포화 이중 결합을 함유하는 화합물을 반응시킴으로써, 감광성을 갖는 수지를 생성해도 좋다. 예를 들어, 글리시딜메타크릴레이트 등의 에폭시기 함유(메트)아크릴레이트의 중합체, 또는, 이 중합체와 그 밖의 (메트)아크릴레이트의 공중합체에, (메트) 아크릴산 등의 카르복실산 함유 화합물을 부가시킴으로써, 감광성을 갖는 수지를 생성해도 좋다.
(유기 안료)
적색 안료로서는, 예를 들어, C.I.Pigment Red 7, 9, 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81:2, 81:3, 97, 122, 123, 146, 149, 168, 177, 178, 179, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 208, 210, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 242, 246, 254, 255, 264, 272, 279 등을 사용할 수 있다.
황색 안료로서는, 예를 들어, C.I.Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 144, 146, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 199, 213, 214 등을 사용할 수 있다.
청색 안료로서는, 예를 들어, C.I.Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64, 80 등을 사용할 수 있고, 이들 중에서는, C.I.Pigment Blue 15:6이 바람직하다.
자색 안료로서는, 예를 들어, C.I.Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 등을 사용할 수 있고, 이들 중에서는, C.I.Pigment Violet 23이 바람직하다.
녹색 안료로서는, 예를 들어, C.I.Pigment Green 1, 2, 4, 7, 8, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 26, 36, 45, 48, 50, 51, 54, 55, 58 등을 사용할 수 있고, 이들 중에서는, 할로겐화 아연 프탈로시아닌 녹색 안료인 C.I.Pigment Green 58이 바람직하다.
(블랙 매트릭스 BM의 색재)
블랙 매트릭스 BM의 층에 포함되는 차광성의 색재는, 가시광 파장 영역에 흡수를 가짐으로써 차광 기능을 나타내는 색재이다. 본 실시 형태에 있어서 차광성의 색재에는, 예를 들어, 유기 안료, 무기 안료, 염료 등을 사용할 수 있다. 무기 안료로서는, 예를 들어, 카본 블랙, 산화티타늄 등을 사용할 수 있다. 염료로서는, 예를 들어, 아조계 염료, 안트라퀴논계 염료, 프탈로시아닌계 염료, 퀴논이민계 염료, 퀴놀린계 염료, 니트로계 염료, 카르보닐계 염료, 메틴계 염료 등을 사용할 수 있다. 유기 안료에 대해서는, 상기한 유기 안료가 채용 가능하다. 또한, 차광성 성분은 1종을 사용해도 좋고, 적당한 비율로 2종 이상을 조합해도 좋다. 또한, 이들 색재의 표면의 수지 피복에 의해 고체적 저항화가 행해져도 좋고, 반대로, 수지의 모재에 대해 색재의 함유 비율을 올려서 약간의 도전성을 부여함으로써 저체적 저항화가 행해져도 좋다. 그러나, 이와 같은 차광성 재료의 체적 저항값은, 약 1×108 내지 1×1015Ωㆍcm의 범위이므로, 투명 도전막의 저항값에 영향을 미치는 레벨은 아니다. 마찬가지로, 차광층의 비유전율도, 색재의 선택 또는 함유 비율에 의해 약 3 내지 20의 범위로 조정할 수 있다. 블랙 매트릭스 BM의 도포막, 착색 화소의 도포막, 투명 수지층의 비유전율은 액정 표시 장치(1, 30)의 설계 조건 및 액정 구동 조건에 따라서, 상기되어 있는 비유전율의 범위 내로 조정할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 아몰퍼스 실리콘 등 실리콘계의 박막 트랜지스터를 사용하는 경우의 큰 차광부의 형성은 불필요하게 된다. 실리콘계의 박막 트랜지스터를 사용했을 때의 화소 내에서의 블랙 매트릭스 패턴의 치우침 및 광 제어 소자(101, 102)에 대한 얼라인먼트 불량 등에 기인하는 무아레를 해소할 수 있다.
상기의 각 실시 형태는, 발명의 취지가 바뀌지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 적용할 수 있다. 상기의 각 실시 형태는 자유롭게 조합하여 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 화소에 대응하는 복수의 화소 전극을 구비한 어레이 기판과,
    상기 어레이 기판에 대향하고, 상기 복수의 화소에 대응하는 컬러 필터를 구비한 컬러 필터 기판과,
    상기 어레이 기판과 상기 컬러 필터 기판 사이에 구비된 액정층과,
    상기 어레이 기판의 액정층측과 반대의 이면측에 구비되는 백라이트 유닛과,
    상기 화소 전극에의 액정 구동 전압의 인가 타이밍과, 상기 백라이트 유닛의 발광 타이밍을 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 복수의 화소는, 횡방향으로 긴 평행사변형의 평면 형상을 갖고, 상기 횡방향에 동일색이 배열되고, 종방향에 다른 색이 배열되고,
    상기 복수의 화소에 있어서 횡방향에 인접하는 화소는, 상기 인접하는 화소의 중심선에서 선 대칭의 형상을 갖고,
    상기 인접하는 화소의 액정 분자는 마이너스의 유전율 이방성을 갖고, 상기 인접하는 화소에 대응하는 상기 화소 전극에 액정 구동 전압이 인가되면, 상기 중심선에서 선 대칭의 방향이며 기판 평면에 수평하게 회전하는
    것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소는, 2개의 적색 화소와, 2개의 녹색 화소와, 2개의 청색 화소를 포함하는 회소(繪素)를 포함하고,
    상기 복수의 화소는, 상기 횡방향과 각도 γ를 갖는 긴 변과, 상기 종방향과 평행한 짧은 변을 갖는 평행사변형이며,
    상기 횡방향에 인접하는 2개의 화소는, 동일색으로 V자 형상 또는 역 V자 형상이며, 상기 V자 형상 또는 역 V자 형상의 패턴이 상기 횡방향으로 반복하고,
    상기 컬러 필터 기판은, 상기 화소를 구분하는 블랙 매트릭스를 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은, 고체 발광 소자 어레이를 구비한 엣지 라이트형 유닛이며,
    상기 제어부는, 영상 신호에 기초해서, 상기 화소 전극에의 액정 구동 전압의 인가 타이밍과, 상기 백라이트 유닛의 발광 타이밍 사이에서 동기 제어를 행하고,
    상기 블랙 매트릭스는, 상기 종방향에 인접하는 화소의 사이에 형성되고, 상기 횡방향에 인접하는 화소의 사이에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소 전극의 각각과 전기적으로 접속되어 있고, 투명 채널 재료로서 복합 금속 산화물을 사용한 산화물 반도체에 의해 형성된 복수의 액티브 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 상기 화소의 긴 변과 평행한 길이 방향을 갖는 복수의 빗살부(櫛齒部)를 구비하고, 상기 인접하는 화소의 중심선에서 선 대칭인 빗살 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 필터 기판은, 투명 기판 상에, 투명 전극막과, 상기 컬러 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 컬러 필터 기판은, 투명 기판 상에, 상기 블랙 매트릭스와, 투명 전극막과, 상기 컬러 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 어레이 기판과 상기 백라이트 유닛 사이에 배치되고, 복수의 삼각 기둥 형상 프리즘의 어레이와, 복수의 반원 기둥 형상 렌즈의 어레이를 포함하는 광 제어 소자를 더 구비하고,
    상기 복수의 삼각 기둥 형상 프리즘의 길이 방향과 상기 복수의 반원 기둥 형상 렌즈의 길이 방향은 소정의 각도를 갖는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 어레이 기판과 상기 백라이트 유닛 사이에 배치되고, 복수의 삼각 기둥 형상 프리즘의 어레이와, 복수의 반원 기둥 형상 렌즈의 어레이를 포함하는 광 제어 소자를 더 구비하고,
    복수의 삼각 기둥 형상 프리즘의 길이 방향은, 상기 복수의 반원 기둥 형상 렌즈의 길이 방향과 거의 평행하고,
    상기 삼각 기둥 프리즘의 폭은, 상기 화소의 횡방향의 길이의 2배인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반원 기둥 형상 렌즈의 폭은, 상기 횡방향의 2개의 화소의 폭의 정수배인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    관찰자측으로부터 입사하는 광을 검출하기 위한 수광 소자를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 수광 소자에 의해 측정된 데이터에 기초해서, 상기 백라이트 유닛에 의한 광의 출사각을 조정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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