KR19980060005A

KR19980060005A - Wide Viewing Angle Liquid Crystal Display with Self Compensating Structure

Info

Publication number: KR19980060005A
Application number: KR1019960079353A
Authority: KR
Inventors: 류재진; 조경식
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 1998-10-07

Abstract

본 발명은 자기 보상 구조를 가진 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 수평으로 배향되어 있는 제1 기판, 제1 기판과 마주보는 면은 수평 배향되어 있으며 반대쪽 면은 수직 배향 처리되어 있는 제2 기판, 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 비틀린 상태로 형성되어 있는 제1 액정층, 제2 기판과 마주보는 면이 수평 배향 처리 되어 있는 제3 기판, 제2 기판과 제3 기판 사이에 주입되어 있는 제2 액정층을 포함한다. 본 발명에서는 3장의 기판 사이에 표시를 수행할 수 있는 구동 액정층과 전압 인가시 발생하는 타원 편광에 의한 광누설을 보상하는 보상층을 형성함으로써 대비비가 증가되고 시야각이 개선된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display having a self-compensating structure, the first substrate being horizontally oriented, the second substrate facing the first substrate being horizontally aligned, and the other side being vertically aligned. A first liquid crystal layer formed in a twisted state between the substrate and the second substrate, a third substrate in which a surface facing the second substrate is horizontally aligned, and a second implanted between the second substrate and the third substrate It includes a liquid crystal layer. In the present invention, the contrast ratio is increased and the viewing angle is improved by forming a driving liquid crystal layer capable of performing display between three substrates and a compensation layer for compensating light leakage due to elliptical polarization generated when voltage is applied.

Description

Wide Viewing Angle Liquid Crystal Display with Self Compensating Structure

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 자기 보상 구조에 의해 광시야각을 구현하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display, and more particularly, to a liquid crystal display that realizes a wide viewing angle by a magnetic compensation structure.

일반적으로 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 중간도 표시가 필요한 멀티미디어에 응용이 가능하며, 특히 비틀린 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 고화질을 얻을 수 있는 방식이어서 그 시장 규모가 크게 확대되고 있다. 그러나 박막 트랜지스터의 해상도가 높은 곳은 정면에서 본 경우이고, 경사 방향에서 볼때는 씨알티(cathod-ray tube : CRT) 등의 발광형 표시 장치에 크게 미치지 못한다. 즉, 시야각에 있어서 대비비가 각도에 대해 크게 의존하며, 각도에 따르는 중간조의 휘도가 반전하여 정상적인 화상을 얻기 어렵고 화질이 정면에 대해 대칭이 되지 않아 정상 화상을 알 수 없는 등의 문제를 가지고 있다. 액정 표시 장치의 시야각 형성은 주로 액정 셀의 중간에 위치하고 있는 액정 분자의 배향에 의해 결정된다. 액정 분자는 가늘고 긴 막대 모양으로 이루어져 있으며, 그 장축과 단축 방향에 대한 굴절률값이 다르고 전압 인가 상태에서 액정 층을 통과하는 빛의 지연값이 각도에 따라 다르기 때문에 시야각 특성이 각도 변화에 따라 달라진다. 즉, 전압이 인가된 상태의 액정 표시 장치를 여러 각도에서 보면 액정 분자의 장축이 변하게 되므로 계조 반전 및 대비비 감소 현상이 나타난다. 이러한 문제점은 표시 화면의 크기가 확대됨에 따라 더욱 두드러진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 한 화소를 이분할 또는 여러개로 분할하여 러빙하는 화소 분할 러빙(rubbing)법, 보상 필름을 사용한 광학적 보상 방법, 광분해·광중합·광이성화를 이용한 광배향 등의 방법을 사용하고 있으나, 부가적인 공정 및 재료의 추가로 인한 비용의 증가, 수율의 감소 등의 문제점을 가지고 있다.In general, the thin film transistor liquid crystal display device can be applied to a multimedia that requires intermediate display. In particular, the twisted nematic thin film transistor liquid crystal display device can obtain a high image quality, and thus the market size thereof is greatly expanded. However, the high resolution of the thin film transistor is seen from the front, and when viewed in the oblique direction, it does not reach much larger than a light emitting display device such as a cathod-ray tube (CRT). That is, the contrast ratio greatly depends on the angle in the viewing angle, and the brightness of the halftone according to the angle is inverted, so that it is difficult to obtain a normal image, and the image quality is not symmetrical with respect to the front side. The viewing angle formation of the liquid crystal display device is mainly determined by the orientation of the liquid crystal molecules located in the middle of the liquid crystal cell. The liquid crystal molecules have a thin long rod shape, and the viewing angle characteristics change according to the angle change because the refractive index values of the long axis and the short axis direction are different, and the delay value of the light passing through the liquid crystal layer in the voltage applied state varies with the angle. That is, when the liquid crystal display in a state where voltage is applied is changed at various angles, the long axis of the liquid crystal molecules is changed, thereby causing gray level inversion and a decrease in contrast ratio. This problem is more prominent as the size of the display screen is enlarged. In order to solve this problem, a pixel division rubbing method of dividing or rubbing one pixel into multiple parts, an optical compensation method using a compensation film, and an optical alignment method using photolysis, photopolymerization, and photoisomerization are used. However, there are problems such as an increase in cost and a decrease in yield due to the addition of additional processes and materials.

본 발명의 과제는 앞 선 문제들을 해결하는 것으로서, 대비비를 증가시키고 시야각 특성을 향상시키는 액정 표시 장치를 구현하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a liquid crystal display device that increases contrast ratio and improves viewing angle characteristics.

도1은 본 발명에 따른 전압 인가 시의 액정 셀(cell)의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a liquid crystal cell when voltage is applied according to the present invention;

도2a 내지 도2d는 본 발명에 따른 액정 기판의 제조 공정을 순서적으로 나타낸 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of a liquid crystal substrate according to the present invention.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 수평으로 배향되어 있는 제1 기판, 제1 기판과 마주보는 면은 수평 배향되어 있으며 반대쪽 면은 수직 배향 처리되어 있는 제2 기판, 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 비틀린 상태로 형성되어 있는 제1 액정층, 제2 기판과 마주보는 면이 수평 배향 처리되어 있는 제3 기판, 제2 기판과 제3 기판 사이에 주입되어 있는 제2 액정층을 포함한다.The liquid crystal display according to the present invention includes a first substrate that is horizontally aligned, a second substrate that is horizontally aligned with a surface facing the first substrate, and an opposite surface is vertically aligned between the first substrate and the second substrate. The first liquid crystal layer formed in the twisted state, the 3rd board | substrate with which the surface facing the 2nd board | substrate is horizontally aligned, and the 2nd liquid crystal layer injected between the 2nd board | substrate and a 3rd board | substrate are included.

이러한 액정 표시 장치에서는 3장의 기판 사이에 구동 특성을 보상하는 보상층과 표시 장치를 구동하는 구동층이 동시에 형성된다.In such a liquid crystal display, a compensation layer for compensating driving characteristics and a driving layer for driving the display device are simultaneously formed between three substrates.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.Next, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도1은 본 발명에 따른 전압 인가 시의 액정 셀의 단면도로서, 비틀린 네마틱 액정 표시 장치의 시야각 특성을 개선하기 위해 발명된 셀 구조이다.1 is a cross-sectional view of a liquid crystal cell when voltage is applied according to the present invention, and is a cell structure invented to improve viewing angle characteristics of a twisted nematic liquid crystal display device.

도1에 도시된 바와 같이, 3장의 기판(10, 20, 30) 사이에 2층의 액정층(40, 40')구조를 가지는데, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)의 사이의 제1 액정층(40)은 구동층으로 작용하고 제2 기판(20)과 제3 기판(30) 사이의 제2 액정층(40')은 보상 기능을 하는 보상층으로서 작용한다. 구동층으로 사용하는 제1 액정층(40)의 셀 구조는 비틀린 네마틱(twisted nematic : TN)방식, 초 비틀린 네마틱(super twisted nematic : STN), 수직 배열 비틀린 네마틱(vertical aligned twisted namatic : VA-TN)방식 등이 사용될 수 있으며, 보상층으로 사용되는 제2 액정층(40')은 전압이 인가된 상태에서 발생할 수 있는 타원 편광을 보상할 수 있도록 설계되어야 한다. 도1은 구동층인 제1 액정층(40)이 비틀린 네마틱 방식인 경우로서 제1 액정층(40)과 접하는 제2 기판(20) 표면이 수평 배향 처리되어 있고, 보상층은 제2 액정층(40')과 접하는 제2 기판(20) 표면은 수직 배향 처리가 되어 있으며 제2 액정층(40')과 접하는 제3 기판(30) 표면은 수평 배향 처리 되어 있는 하이브리드 배열 네마틱(hybrid aligned nematic : HAN)방식이다. 하이브리드 배열 네마틱 방식인 경우, 수직 배향 처리된 기판면은 러빙을 실시할 필요가 없기 때문에 공정이 단순해 진다. 도1에서 알 수 있듯이, 전압이 인가되면 제1 액정층(40)이 시계 방향으로 풀리면서 상하 비대칭적인 시야각을 형성하게 되며, 셀의 중앙 부분과 기판 표면의 액정 분자를 고려한 우선성의 구조를 가진 제2 액정층(40')이 구동층의 상하 비대칭적인 시야각을 보상한다.As shown in FIG. 1, two liquid crystal layers 40, 40 ′ have a structure between three substrates 10, 20, and 30, and the first substrate 10 and the second substrate 20 are separated from each other. The first liquid crystal layer 40 in between serves as a driving layer, and the second liquid crystal layer 40 ′ between the second substrate 20 and the third substrate 30 serves as a compensation layer serving as a compensation function. The cell structure of the first liquid crystal layer 40 used as the driving layer has a twisted nematic (TN) method, a super twisted nematic (STN), and a vertical aligned twisted namatic (TN). VA-TN) and the like, and the second liquid crystal layer 40 'used as the compensation layer should be designed to compensate for elliptic polarization that may occur in a state where a voltage is applied. FIG. 1 is a case where the first liquid crystal layer 40 as the driving layer is in a twisted nematic manner, and the surface of the second substrate 20 in contact with the first liquid crystal layer 40 is horizontally aligned, and the compensation layer is the second liquid crystal. The surface of the second substrate 20 in contact with the layer 40 'is vertically aligned and the surface of the third substrate 30 in contact with the second liquid crystal layer 40' is horizontally aligned. aligned nematic (HAN) method. In the case of the hybrid array nematic method, the vertically oriented substrate surface does not need to be subjected to rubbing, which simplifies the process. As can be seen in FIG. 1, when voltage is applied, the first liquid crystal layer 40 is released in a clockwise direction to form a vertically asymmetric viewing angle, and has a priority structure considering the liquid crystal molecules on the center portion of the cell and the substrate surface. The second liquid crystal layer 40 ′ compensates for the vertically asymmetric viewing angle of the driving layer.

도2a 내지 도2d는 본 발명에 따른 액정 기판의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a liquid crystal substrate according to the present invention.

도2에 도시된 바와 같이, 제작이 완료된 제2 기판(20)의 한 면에 수직 배향막(50)을 인쇄하고 다른 한 면에 수평 배향막(도2c의 도면 부호 50')을 인쇄한 후 러빙을 수행한다(도2a). 또 다른 기판들(10, 30)의 한 면에 수평 배향막(50)을 인쇄한 후 러빙 처리하여 액정 분자가 기판(10, 30)에 대해 균일한 배향을 얻도록 한다(도2b). 배향 처리가 완료된 기판의 한쪽 면에는 비틀린 네마틱 셀 간격과 동일한 크기의 스페이서(도시하지 않음)를 산포하고, 다른쪽 기판에는 가장자리 부분의 균일한 셀 간격 형성을 위한 시일 패턴(seal pattern)(도시하지 않음)을 형성한다. 앞 선 처리 이후, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)을 조립하고 그 내부에 액정(40)을 봉입하며, 조립된 제1 기판(10)과 제2 기판(20)을 제3 기판(30)과 조립한 후 액정(40')을 주입하면 2층 구조를 갖는 액정 표시 장치를 얻게 된다.As shown in FIG. 2, rubbing is performed after printing the vertical alignment layer 50 on one side of the second substrate 20 on which the fabrication is completed, and the horizontal alignment layer (50 'in FIG. 2C) on the other side. Perform (Figure 2A). The horizontal alignment layer 50 is printed on one side of the other substrates 10 and 30 and then rubbed to obtain a uniform alignment of the liquid crystal molecules with respect to the substrates 10 and 30 (FIG. 2B). On one side of the substrate, the alignment process spreads spacers (not shown) of the same size as the twisted nematic cell spacing, and on the other substrate, a seal pattern (shown for uniform cell spacing of the edges) is shown. Not). After the above process, the first substrate 10 and the second substrate 20 are assembled, and the liquid crystal 40 is enclosed therein, and the assembled first substrate 10 and the second substrate 20 are third After assembling the substrate 30 and injecting the liquid crystal 40 ', a liquid crystal display having a two-layer structure is obtained.

이상에서와 같이, 본 발명에서는 3장의 기판 사이에 표시를 수행할 수 있는 구동 액정층과 전압 인가시 발생하는 타원 편광에 의한 광누설을 보상하는 보상층을 형성함으로써 대비비가 증가되고 시야각이 개선된다.As described above, in the present invention, the contrast ratio is increased and the viewing angle is improved by forming a driving liquid crystal layer capable of performing display between three substrates and a compensation layer for compensating light leakage due to elliptical polarization generated when voltage is applied. .

Claims

The first substrate which is horizontally oriented, the surface facing the first substrate is horizontally oriented and the opposite surface is formed in a twisted state between the first substrate and the second substrate which is vertically aligned And a second liquid crystal layer implanted between the second substrate and the third substrate, wherein the first liquid crystal layer is present, the third substrate having the surface facing the second substrate is horizontally aligned.

The liquid crystal display of claim 1, wherein the first liquid crystal layer has a twisted nematic structure.

The liquid crystal display of claim 1, wherein the first liquid crystal layer has a vertically aligned twisted nematic structure.