KR0177049B1 - 액정표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정표시장치는, 각각 전극이 형성된 제1 및 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 삽입된 액정층; 및 상기 액정층에 대향하도록 상기 제2기판의 표면에 형성된 볼록 패턴을 포함하며, 상기 볼록 패턴은 전기적으로 제어되는 복굴절 모드로 표시를 행하도록 그의 소정 표면에 대한 상기 액정내층의 액정분자의 소정 배향을 촉진시키는 특성을 갖는 재료로 제조된다.
Description
제1a 및 1b도는 본 발명에 따른 액정표시장치의 원리를 나타낸 도면.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 액정패널의 화소부를 나타낸 단면도.
제3도는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면, 및
제4a및 4b도는 본 발명의 실시예 7에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1A, 2A : 기판 2B : 투명전극
2C : 볼록 패턴 1P,2P : 배향막
30 : 액정층
본 발명은 액정표시장치(LCD)에 관한 것으로, 특히 개선된 시야각 특성을 갖는 액정표시장치 에 관한 것이다.
통상적으로, LCD는 전극들이 형성된 한 쌍의 기판 및 이 한 쌍의 기판들 사이에 삽입된 액정층을 포함하는 액정셀을 구비한다. 이 LCD는 액정층에 전압을 인가하여 야기되는 액정분자의 배향변화에 따른 액정층의 광학적 굴절율 변화를 이용하여 표시를 행한다. 즉, 이러한 종래의 LCD는 전기광학효과를 이용한다. 네마틱 액정의 전기광학효과를 이용하는 LCD로서, 트위스트 네마틱 (TN)모드의 LCD, 수퍼트위스트 네마틱(STN)모드의 LCD등이 실제 사용중이다. 최근, 전기적으로 제어되는 복굴절효과를 이용하는 전계효과 복굴절(ECB) 모드의 LCD, 2색성 색소를 이용하는 게스트호스트(GH) 모드의 LCD등이 일부 실용화되고 있다.
구동방식에 의해 액티브매트릭스 구동 LCD로 불리우는 것도 공지되어 있다. 이 LCD의 액정셀에 있어서, 액정층에 전압을 인가하기 위한 복수의 전극 및 각각의 화소전극들을 선택적으로 구동하기 위한 스위칭소자로서 작용하는 박막트랜지스터(TFT) 또는 다이오드등의 비선형소자가 상기 2개의 투명 기판들중 하나에 형성된다. 이들 비선형소자의 특성은 소자들이 광으로 조사될 때 현저히 변화된다. 즉, 상기 소자들의 특성은 광조사에 의해 크게 열화된다. 이와 같은 열화를 방지하기 위해, 상기 소자들은 통상적으로 알루미늄 및 티타늄등의 금속재료 또는 흑색안료를 포토레지스트와 혼합하여 형성되는 블랙매트릭스(BM)(이하, 이러한 수지계 재료로 구성되는 BM을 수지 BM이라 함)에 의해 차광된다.
상기한 액티브매트릭스 구동 LCD에 있어서, TN모드로 동작하는 LCD는 크게 다음 두 형태의 LCD로 분류된다. 하나는 편광방향들이 서로 평행하게 되도록 2개의 편광판들을 배치함으로써 전압이 액정층에 인가되지 않을 때 OFF상태로 흑색표시를 행하는 노멀리 블랙 모드의 LCD이다. 다른 하나는 편광방향들이 서로 수직하게 되도록 2개의 편광판들을 배치함으로써 전압이 액정층에 인가되지 않는 OFF상태로 백색표시를 행하는 노멀리 화이트 모드의 LCD이다. 이들 두 종류의 LCD중, 표시 콘트라스트, 색재현성 및 화질의 시야각 의존성의 측면에서 노멀리 화이트 모드의 LCD를 채용하는 것이 바람직하다.
그러나, TY모드의 LCD에 있어서, 액정분자들의 굴절율은 이방성을 가지며, 액정분자들은 기판에 대해 경사(preti It)지게 배향된다. 그 결과, 관찰자가 LCD를 보는 각도에 따라 LCD의 표시 콘트라스트가 변차하여, LCD의 시각 의존성이 바람직스럽지 않게 커지게 된다. 특히, 표시화면의 법선방향으로부터 표시 콘트라스트가 양호하게 되는 방향(통상적으로는 판측자측)으로 시각을 경사시키면, 특정 시야각에서 화상의 흑/백(네가티브/포지티브)상태가 반전된다. 이를 반전현상이라고 한다.
시각 의존성을 감소시키기 위해, 예컨대 일본국 공개특허공보 제89-88250호에서는 포토레지스트 패터닝 기술을 사용하여 소정영역에 대해 배향처리를 행함으로써 하나의 화소내에 둘 이상의 프리틸트각 영역을 형성하여 화소분할하는 방법을 기술한다.
그러나, 만일 TN모드의 LCD의 단일 화소내에 둘 이상의 상이한 프리 틸트각 영역이 형성될 경우, 이들 영역간의 경계부가 화소내에 존재하게 되며, 이에 따라 디스클리네이션 라인이 발생하여 표시품위가 현저히 떨어진다. 또한, 포토레지스트 패터닝 기술을 사용하여 소정 영역에 대해 배향처리를 행하는 상기 방법에 의하면, 러빙처리 및 포토레지스트 패터닝과 같은 수 종류의 배향처리가 부가적으로 시행되도록 요구됨으로써 필요한 제조공정수가 바람직하지 않게 증가된다.
본 발명의 액정표시장치는, 각각 전극이 형성된 제1 및 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판사이에 삽입된 액정층; 및 상기 액정층에 대향하도록 상기 제2기판의 표면에 형성된 볼록 패턴을 포함하며, 상기 볼록 패턴은 전기적으로 제어되는 복굴절 모드로 표시를 행하기 위해 액정층의 액정분자의 배향을 규제하기 위한 배향기능을 갖는다.
일 실시예에서, 상기 볼록 패턴은 그의 표면에 대해 평행한 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 재료로 형성된다.
다른 실시예에서, 상기 볼록 패턴은 그의 표면에 대해 수직 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 수직 배향제와 혼합되거나, 또는 상기 수직 배향제와 결합된 재료로 형성된다.
또 다른 실시예에서, 상기 제2기판의 표면에 대해 평행한 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 배향막이 제2기판의 전극상에 형성된다.
또 다른 실시예에서, 상기 제2기판의 표면에 대해 수직 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 배향막이 제2기판의 전극상에 형성된다.
또 다른 실시예에서, 상기 제1기판의 표면에 대해 평행한 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 배향막이 제1기판의 전극상에 형성된다.
또 다른 실시예에서, 상기 제1기판의 표면에 대해 수직 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 배향막이 제1기판의 전극상에 형성된다.
본 발명에 따른 LCD에서, 상기 볼록 패턴은 차광특성을 가진다. 상기 볼록 패턴은, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 노볼락 수지, 폴리비닐알콜, 신남산 에스테르 수지, 및 아크릴산 에스테르 수지로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 수지를 포함하는 재료로 형성될 수 있다. 또한, 상기 볼록 패턴은 감광성 수지로 형성될 수 있다. 액성패널이 그 사이에 끼워지고 그의 편광축들이 서로 수직하도록 한쌍의 편광기가 배치될 수 있다. 또한, 액정패널이 그 사이에 끼워지고; 그의 편광축들이 서로 평행하도록 한 쌍의 편광기가 배치될 수 있으며, 복굴절 보상판의 보상축이 상기 편광기의 편광축에 수직하도록 상기 한 쌍의 편광기중 하나와 액정패널사이에 복굴절 보상판(위상판)이 배치될 수도 있다. 필한 경우, 상기 액정층에 키랄제가 혼입될 수 있다.
ECB모드에서 표시를 행하는 액정표시장치에서, 액정층에 대향하는 제2기판의 표면에 배향기능을 갖는 볼록 패턴이 형성된다. 이 경우, 볼록 패턴의 표면에 평행한 방향으로 액정분자들을 배향시키기 위한 재료로 볼록 패턴이 형성되면, 액정분자들은 제1b도에 도시된 바와 같이 볼록 패턴의 표면에 대해 평행한 방향으로 배향된다. 한편, 볼록 패턴의 표면에 대해 수직한 방향으로 액정분자들을 배향시키기 위한 수직 배향제가 혼입된 재료로 볼록 패턴이 형성되거나, 또는 수직 배향제와 결합된 재료로 볼록 페턴이 형성되면, 액정분자들은 제1a도에 도시된 바와 같이 볼록 패턴의 표면에 대해 수직한 방향으로 배향된다.
그 결과, 화소내에 상이한 배향상태를 갖는 영역들간의 경계가 존재하지 않는다. 또한, 제1a 및 1b도에 도시된 경우들 모두에, 액정의 복굴절율 Δn은 모든 방향에서 동일하다. 즉, 어느 시야각에서도 동일한 복굴절율이 얻어질 수 있다. 시야각 의존성이 없는 광학특성을 실현할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 러빙 처리와 같은 배향처리를 행할 필요가 없어서, 제조공정이 단순화될 수 있다.
기판에 평행한 방향으로 액정분자들을 배향시키기 위해 제1 및 제2기판중 적어도 하나의 전극상에 배향막이 형성되는 경우, 액정분자의 배향상태는 더욱 안정될 수 있다.
한편, 기판에 수직한 방향으로 액정분자들을 배향시키기 위해 제1 및 제2기판중 적어도 하나의 전극상에 배향막이 형성되는 경우, 액정분자의 배향상태가 하이브리드 구조로 되어, 구동전압을 감소시킨다.
차광특성을 갖는 볼록 패턴이 형성되면, 이 패턴은 차광막(또는 블랙 매트릭스)으로 작용할 수 있어서, 광조사로 인한 비선형 소자의 특성 열화를 방지한다. 따라서, 공정수를 증가시킬 필요가 없다.
상기 볼록 패턴은, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 노볼락 수지, 폴리비닐알콜, 신남산 에스테르 수지, 및 아크릴산 에스테르 수지로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 수지를 포함하는 재료로 형성될 수 있다. 이러한 재료로 된 볼록 패턴은 수평 배향력(앵커링 강도)을 갖기 때문에, 상기 패턴은 이 패턴의 일측에 평행한 방향으로 액정분자를 배향시킬 수 있다. 한편, 수직 배향제가 혼입된 재료로 볼록 패턴이 형성되거나, 또는 수직 배향제와 결합된 재료로 볼록 패턴이 형성되면, 수직 배향력을 갖는 볼록 패턴이 형성되어 이 볼록 패턴의 일측에 수직한 방향으로 액정분자가 배향된다.
상기 볼록 패턴이 감광성 재료로 형성되면, 이 패턴은 포토리소그라피 기술에 의해 고정밀도로 형성될 수 있다.
상기 구성을 갖는 액정패널이 한 쌍의 편광기 사이에 배치될 경우, 액정패널의 광학적 굴절율은 그의 광투과율의 변화에 따라 변화된다. 따라서, 이러한 변화를 이용하며 표시가 행해질 수 있다. 경우에 따라, 편광축들이 서로 평행하도록, 또는 편광축들이 서로 수직하도록 한 쌍의 편광기가 배치된다. 단색광을 발하는 광원이 사용되는 경우에, 인가전압에 의해 투과광의 강도가 제어될 수 있다. 백색광을 발하는 광원이 사용되는 경우에는, 인가전압에 의해 표시색이 다양한 색상으로 제어될수 있다. 편광축이 서로 평행하도록 한 쌍의 편광축을 배치했을때 표시되는 색 및 편광축이 서로 수직하도록 한 쌍의 편광축을 배치했을때 표시되는 색은 보색관계로 된다. 광입사측 편광기(이하, 간단히 편광기 라 함)와 액정 패널간, 또는 광출사측 편광기 (이하, 간단히 검광기 라 함)와 액정 패널간에 복굴절율 보상판을, 그의 보상축이 편광기의 편광축과 수직으로 되도록 배치하면, 보다 높은 콘트라스트를 갖는 모노크롬 표시가 실현된다.
키랄제가 액정층에 혼입되는 경우, 액정분자의 배향이 비틀리게 된다. 그 결과, 광학적 효율이 증가되고 전압-투과율 특성이 샤프하게 됨으로써 고휘도 및 고콘트라스트의 표시를 얻을수 있다.
따라서, 본 발명에서는 시야각 의존성을 개선할수 있고; 디스클리네니션 라인을 발생시키지 않고 고휘도 및 고콘트라스트의 표시를 행할수 있으며; 간단한 제조공정에 의해 제조될 수 있는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[실시예 1]
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD의 액정패널(L)의 화소부분을 나타낸 단면도이다. 이 액정 패널(L)은 서로 대향하는 한 쌍의 기판(1A,2A)과 이 기판들 사이에 삽입된 액정층(30)을 포함한다. 투명전극(1B)은 액정층(30)에 대향하는 기판(1A)의 표면상에 형성되고, 투명전극(2B)과 박막 트랜지스터(77)는 액정층(30)에 대향하는 다른 기판(2A)의 표면상에 형성된다. 또한, 상기 화소 부분을 제외한 부분에 해당하는 볼록 패턴(2C)이 기판(2A)상에 형성된다. 필요하다면, 기판(1A,2A)위에 각각 배향막(IP,2P)이 추가로 형성될 수 있다.
이 LCD는 다음의 방식대로 제조된다.
우선, 바륨 글라스, 보로실리케이트 글라스, 나트륨 글라스, 플라스틱, 용융된 석영등으로 이루어진 기판(1A)위에 전극(1b)이 1000A의 두께를 가지도록 형성된다. 제3도에 도시된 바와 같이, 유사한 재료로 된 기판(2A)위에 박막 트랜지스터(77)와 투명 전극(2B)이 형성된다.
다음에, 볼록 패턴(2C)이 기판(2A)위에 형성된다. 이 실시예에서, 볼록 패턴(2C)은 수지 BM 이다. 그러나, 패턴(2C)의 재료는 액정분자의 배향을 조정할 수 있는 능력이 있다면 어떤것이라도 좋다. 수지 BM은 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 노볼락 수지, 폴리비닐알콜, 신남산 에스테르 수지, 및 아크릴산 에스테르 수지로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 수지를 포함하는 재료로 제조된다. 그러한 재료가 수지 BM에 이용되면, 이 수지 BM은 그의 표면에 평행한 방향으로 액정분자를 배향시키는 배향력을 갖는다. 수지 BM의 재료로서 광감성 수지를 이용하는 경우에, 패턴형성 이 높은 정밀도로 실행될 수 있다. 이 실시예에서, 수지 BM의 재료로는 후지 헌트 일렉트로닉스 테크놀로지사에서 제조된 컬러 모자이크(Color Mosaic) Ck-2000이 사용된다. 상기 수지 BM은 다음과 같은 방식으로 형성된다.
우선, 스핀 코팅 방법에 의해 기판(2A)의 표면 전체에 컬러 모자이크 Ck-2000이 도포되어 그 두께가 3.5㎛가 된다. 다음, 오븐에서 10분 동안 90℃로 그 막이 예열된후, 상기 막이 패턴화되어 볼록 패턴(2C)이 박막 트랜지스터(TT) 및 그의 전극 배선들을 덮게 되고, 전극(2B)위에만 구멍이 생긴다. 이어서, 수지가 오븐에서 60분 동안 200℃로 가열되어, 상기 화소부분을 제외한 부분들에 볼록 패턴(2C)이 형성된다.
이와 같이 형성된 2개의 기판들(1A,2A)은 그 전극들이 형성되어 있는 각각의 표면들이 서로 마주보게 부착되어, 셀두께(셀간격)가 5㎛로 되도록 형성된다. 그후, 한 쌍의 기판들(1A,2A)사이의 간격에 액정이 주입되어 액정층(30)을 형성한다. 액정 분자들이 오븐에서 30분 동안 110℃에서 다시 배향되어, 액정패널(L)을 ECB 모드로 제조한다. 본 발명에 사용될 수 있는 액정재료는 여러종류가 있다. 이 실시예에서는, 액정재료 E2(머크사에서 제조됨)가 사용된다.
이와 같이 제조된 LCD에 있어서, 상기한 재료로 된 수지 BM은 그의 표면에 평행한 방향으로 액정분자들을 배향시키는 배향 규제력을 가지며, 이에 따라 액정층(30)내의 액정분자들(LL)의 배향은 볼록 패턴(2C)의 측면에 의해 규제된다. 따라서, 액정층(30)에 전압이 인가되지 않을 때, 액정층(30)내의 액정분자들은 볼록 패턴(2C)의 측면 및 기판에 대해 평행한 방향으로 배향된다. 한편, 액정층(30)에 전압이 인가되는 경우에, 액정 분자들은 기판에 대해 수직한 방향으로 배향된다. 따라서, 제1b도에 도시된 바와 같이, 액정 분자들(LL)은 각각의 화소내에서 방사상으로 배열됨으로써, 모든 방향에서 어떤 시야각 의존성도 없이 넓은 시야각과 만족스런 시야각 특성이 얻어진다. 또한, 배향 상태가 다른 영역들 사이의 경계가 화소내에 존재하지 않게되어, 고품위의 표시가 실현된다. 또한, 수지 BM으로 된 볼록 패턴(2C)이 박막 트랜지스터(TT)를 광으로부터 차단하므로, 박막 트랜지스터(TT)의 특성이 조사광에 의해 변화되거나 열화되지 않게되어 표시특성이 안정화된다.
제2도에 도시한 대로 기판(1a)의 표면에 평행한 방향으로 액정분자들을 배향시키도록 수평 배향막(IP)(일본 합성고무 주식회사에서 제조된 옵토머 (Optomer) AL4552)이 기판(1A)위 에 인쇄되어 막두께가 700Å로 되는 경우에, 배향 상태가 더욱 안정된다. 또한, 러빙 처리와 같은 배향처리가 이 배향막에 대해 실행될 필요가 없으므로, 필요한 제조공정들의 수가 통상의 LCD에 비해 감소된다.
[실시예 2]
실시예 2에서는, 제2도에 도시된 바와 같이 수평 배향막(2P)이 기판(2A)위에 형성되는 것을 제외하면 실시예 1에서와 동일한 방식으로 LCD가 제조된다. 일본 합성 고무 주식회사에서 제조된 옵토머 AL4552가 수평배향막(2P)으로 사용되고 기판(2A)위에 인쇄되어 그 막두께가 700Å으로 된다.
실시예 2의 LCD의 배향 상태는 실시예 1의 LCD에 비하여 더욱 안정화된다.
[실시예 3]
실시예 3에서는, 패턴(2C)의 표면에 대해 수직한 방향으로 액정분자들을 배향시키도록 수직 배향제와 혼합된 재료로 된 수지 BM이 기판(2A)상에 볼록 패턴(2C)으로 형성되는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 방식으로 LCD가 제조된다. 실시예 1에서 사용된 후지 헌트 일렉트로닉스 테그놀로지 주식회사에서 제조된 컬러 모자이크 Ck-2000을 볼록 패턴(2C)의 재료로 사용하고 수직 배향제로서 N-N-디메틸-n-테트라데실아민을 사용함에 의해 볼록 패턴(2C)이 다음과 같은 방식으로 제조된다.
우선, N-N-디메틸-n-테트라데실아민(10 중량%)을 컬러 모자이크 Ck-2000과 혼합하여 얻어진 재료가 스핀코팅방법에 의해 기판(2A)의 표면 전체에 도포되어 막 두께가 3.5㎛로 된다. 다음, 이 막이 오븐에서 10분동안 90℃로 예열된후 패턴화된다. 이 패턴형성이 실시되면, 볼록 패턴(2C)이 박막 트랜지스터(TT)와 그의 전극 배선을 덮고 화소 부분에 해당하는 전극(2B)위에만 구멍이 제공된다. 그후에, 이 막은 오븐에서 60분 동안 200℃로 가열되어, 화소부분을 제외한 부분들에 볼록 패턴(2C)을 형성한다.
이와 같이 얻어진 LCD에서는, 수직 배향제가 볼록 패턴(2C)과 혼합되므로, 볼록 패턴(2C)이 수직 배향규제력을 갖게 되어, 액정층(30)내의 액정분자들(LL)의 배향이 볼록 패턴(2C)에 대해 조정된다. 따라서, 액정층(30)에 전압이 인가되지 않을 때, 액정층(30)내의 액정분자들이 볼록 패턴(2C)의 측면에 대해 수직한 방향 및 기판에 대해 평행한 방향으로 배향된다. 한편, 액정층(30)에 전압이 인가되는 경우에, 액정분자들이 기판에 대해 수직한 방향으로 배향된다. 따라서, 제1a도에 도시된 바와 같이, 액정분자들(LL)이 각각의 화소들내에서 방사상으로 배열됨으로써 모든 방향에서 어떠한 시야각 의존성도 없이 넓은 시야각과 만족스런 시야각 특성이 얻어진다. 또한, 수지 BM으로 된 볼록 패턴(2C)이 박막트랜지스터를 광으로부터 차단하므로, 박막트랜지스터(77)의 특성이 조사광에 의해 변화되거나 열화되지 않아서, 표시 특성이 안정화된다.
제2도에 도시된 수평 배향막(1P)(일본 합성 고무 주식회사 제조의 옵토머 AL4552)이 기판(1A)위에 인쇄되어 그 막 두께가 700Å로 됨으로써, 배향 상태를 더욱 안정시킨다. 이 배향막에 대해서는 러빙처리와 같은 배향처리를 실행할 필요가 없으므로, 필요한 제조 공정의 수가 통상의 LCD 에 비해 감소된다.
본 발명에 따르면, 볼록 패턴이 배향기능을 갖고 있으므로 액정층의 화소부분내의 액정분자들의 배향이 화소 중심에 대해 회전대칭이다. 즉, 화소내의 액정분자들이 제1a 및 1b도에 각각 도시된 바와 같이 방사상 또는 접선방향으로 배향된다. 그 결과, 모든 방향에서 어떠한 시야각 의존성도 없이 넓은 시야각과 만족스런 시야각 특성을 갖는 액정표시 장치가 제공된다.
[실시예 4]
실시예 4에서는, 수직 배향제와 결합된 수지 BM이 기판(2A)상에 볼록 패턴(2C)으로 형성되는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 LCD가 제조된다. 실시예 1 에서와 마찬가지로 볼록 패턴(2C)의 재료로서 후지 헌트 일렉트로닉스 테크놀로지 주식회사에서 제조된 컬러 모자이크 CK-2000을 사용하고 실지예 2에서와 마찬가지로 수직 배향제로서 N-N-디메틸-n-테트라데실아민을 사용함으로써 다음과 같은 방식으로 볼록 패턴(2C)이 제조된다.
우선, 스핀 코팅방법에 의해 기판(2A)의 전면에 걸쳐 컬러 모자이크 CK-2000이 도포되어 막 두께가 3.5㎛로 된다. 다음, 상기 막은 오븐에서 10분 동안 90℃로 예열된후 패턴화된다. 이 패턴형성이 실행되면 볼록 패턴(2C)이 박막 트랜지스터(TT)와 그의 전극 배선을 덮고, 화소 부분에 해당하는 전극(2B)위에만 구멍이 제공된다. 그후, 이 조건하에서 기판이 5분 동안 N-N-디메틸-n-테트라데실아민에 잠기어 볼록 패턴(2C)을 수직 배향제와 결합시킨 다음, 상기 막이 오븐에서 60분 동안 200℃로 가열된다.
이와 같이 얻어진 LCD에서는, 수직 배향제가 볼록 패턴(2C)과 결합되므로, 볼록 패턴(2C)이 수직 배향 규제력을 갖게되어, 액정층(30)내의 액정분자들(LL)의 배향이 볼록 패턴(2C)의 측면에 대해 규제된다.
따라서, 액정층(30)에 전압이 인가되지 않은 경우, 액정층(30)내의 액정분자들이 볼록 패턴(2C)의 측면에 대해 수직한 방향과 기판에 대해 평행한 방향으로 배향된다. 한편, 액정층(30)에 전압이 인가되는 경우, 액정분자들은 기판에 대해 수직한 방향으로 배향된다. 따라서, 제1a도에 도시된 바와같이, 액정분자들(LL)이 각각의 화소들내에서 방사상으로 배열되어, 모든 방향들에서 어떠한 시야각 의존성도 없이 넓은 시야각과 만족스런 시야각 특성이 얻어진다. 또한, 수지 BM으로 된 볼록 패턴(2C)이 박막 트랜지스터(TT)를 광으로부터 차단하므로, 박막 트랜지스터(TT)의 특성은 조사광에 의해 변화되거나 열화되지 않게 됨으로써 표시특성이 더욱 안정화된다.
제2도에 도시된 수평 배향막(1P)(일본 합성 고무 주식회사에서 제조된 옵토머 AL4552)이 기판(1A)위에 인쇄되어 그 막두께가 700A로 됨으로써, 배향상태를 더욱 안정화한다. 이 배향막에 대해 러빙 처리와 같은 배향 처리를 실행할 필요가 없으므로 필요한 제조 공정의 수가 종래 LCD 에 비해 감소된다.
[실시예 5]
실시예 5에서는, 제2도에 도시된 수평 배향막(2P)이 기 판(2A)상에 형성되는 것을 제외하면, 실시예 3 및 4와 동일한 방식으로 LCD가 제조된다. 수평 배향막(2P)으로서 (일본 합성 고무 주식회사에서 제조된) 옵토머 AL4552가 사용되고 기판(2A)에 인쇄되어 그 막두께가 700A로 된다.
이 LCD내의 액정 분자들의 배향 상태는 실시예 3 및 4 에서 얻어진 배향 상태에 비해 더욱 안정화된다.
[실시예 6]
실시예 6에서는, 2개의 수평 배향막들(1P,2P)중 하나가 크롬 복합체(chrome complex)로 된 수직 배향막으로 대체되거나, 2개의 수평 배향막(1P,2P)중 하나상에 수직 배향막이 추가로 형성되는 것을 제외하면, 앞의 실시예들 1 내지 5에서와 같은 방식으로 LCD가 제조된다.
상기 LCD에서, 액정분자의 배향상태가 하이브리드 구조로 됨으로써, 구동 전압이 감소된다. 상기 수직 배향막에 대해 러빙 처리와 같은 배향 처리를 실시할 필요가 없으므로, LCD의 필요한 제조 공정수가 종래의 LCD에 비 해 감소될 수 있다.
[실시예 7]
실시예 7에서는, 전술한 모든 실시 예들 1 내지 6에서 제조된 액정패널(L)이 편광기(P)와 검광기(A) 사이에 배치된다.
이 경우에, 편광 축선(PP,AA)이 서로 수직하게 되도록 편광기(P) 및 검광기(A)가 배치되면, 노멀리 화이트 모드의 액정 표시 장치로서, 표시 콘트라스트, 색재현성, 표시의 시각 의존성등의 본 발명의 LCD의 특성을 최대한 이용할 수 있게 된다.
이와 다르게, 제4b도에 도시된 바와 같이, 편광축선(PP,AA)이 서로 평행하게 되도록 편광기(P) 및 검광기(A)가 배치될 수 있다. 이 경우에, 폴리카보네이트로 된 복굴절성 보상기(Y)가 액정 패널(L)과 검광기(A)사이에 배치되어 상기 보상기(Y)의 보상축선(YY)이 검광기(A)의 편광축선(A)에 대해 수직으로 되면, 높은 콘트라스트의 단색 표시 (흑/백)를 얻을 수 있어서, 표시품위가 더욱 개선된다. 이와 다르게, 액정패널(L)과 편광기(P) 사이에 복굴절성 보상기 (Y)가 배치될 수 있다.
[실시예 8]
실시예 8에서는, 키랄제와 혼합된 액정이 한쌍의 기판들 사이의 갭으로 주입되는 것을 제외하고는, 실시예 1 내지 6에서와 같은 방식으로 LCD가 제조된다. 키랄제의 종류는 매우 많고 선택범위는 넓다. 이 실시예에서는, 머크사에서 제조된 키랄제 S-811이 채용되어 액정 재료에 0.5 중량% 혼입된다. 그 결과, 액정 분자의 배향이 와권상(渦券狀)으로 뒤틀리게 되므로 광의 광학적 효율이 커지고 전압-투과 특성이 급격하게 된다. 한편, 이 실시예의 LCD가 실시예 7에서 기술된 구조하에서 작동되면, 고휘도 및 고콘트라스트의 표시가 실현된다.
상술한 실시예들에서, 볼록 패턴은 액정층(30)의 화소부분을 그의 전체 외주에 걸쳐 둘러싸도록 형성된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 볼록 패턴이 액정층(30)의 화소 부분을 그의 외주의 일부 또는 복수의 부분들에서 둘러싸도록 형성될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 볼록 패턴에 의해 둘러싸인 영역의 크기는 반드시 한개의 화소에 해당할 필요는 없고, 두개 또는 그 이상의 화소에 해당할 수도 있다. 그러나, 하나의 화소내에는 어떤 경계도 존재하지 않아야 한다.
본 발명의 LCD에 사용될 재료는 상기 실시예들에서 설명된 것들로 한정되지 않고, 본 발명의 LCD는 여러가지 종류의 재료로 제조될 수 있다. 본 발명은 단순 매트릭스 구동 LCD, MIM(metal-insulator-metal) 또는 비정질 실리콘, 폴리실리콘, 단결정 실리콘등으로 된 박막 트랜지스터등이 제공된 액티브 매트릭스 구동 LCD와 같은 여러증류의 LCD에도 응용될 수 있다. 또한, 본 발명은 액정 셀 외부에 반사기를 설치하거나, 또는 전극들중 하나를 반사기로 대체함으로써 반사형 표시장치에도 응용될 수 있다. 또한, 본 발명의 LCD와 칼라필터를 조합시키면, 본 발명의 LCD 는 칼라표시장치로도 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 모든 방향에서 시야각 의존성이 없고 경사선이 발생되지 않는 고품위 표시를 실현하는 고휘도 및 고품위 액정표시장치가 얻어진다. 또한, 본 발명에 따르면, 박막 트랜지스터의 특성이 광조사에 의해 변하거나 열화되지 않으므로, 표시특성이 안정화된다. 또한, 본 발명은 러빙처리와 같은 배향처리를 필요로 하지 않으므로, 필요한 제조공정들의 수가 감소될 수 있고, 따라서 고품위의 LCD가 더 저렴한 코스트로 제공될 수 있다.
당분야의 기술에 숙달된 자라면 본 발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않고 여러가지 개조가 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 전술한 설명으로 제한되지 않으며, 더 넓게 해석되어야 할 것이다.
Claims (14)
- 각각 전극이 형성된 제1 및 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 삽입된 액정층; 및 상기 액정층과 대향하도록 상기 제2기판의 표면에 형성된 볼록 패턴을 포함하며, 상기 볼록 패턴와 전기적으로 제어되는 복굴절 모드로 표시를 행하도록 그의 소정 표면에 대한 상기 액정층내의 액정분자의 소정 배향을 촉진시키는 특성을 갖는 재료를 포함하는 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 액정 분자의 소정 배향을 촉진시키기 위한 상기 재료는 상기 액정 분자를 블록 패턴의 표면에 대해 평행한 방향으로 배향시키는 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 볼록 패턴에서, 액정 분자의 소정 배향을 촉진시키기 위한 상기 재료는 볼록 패턴의 표면에 대해 수직한 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 수직 배향제와 혼합되거나, 또는 상기 볼록 패턴이 수직 배향제와 결합된 재료로 제조되는 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2기판의 표면에 대해 평행한 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 배향막이 제2기판의 전극상에 형성되는 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제2기판의 표면에 대해 수직 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 배향막이 제2기판의 전극상에 형성되는 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1기판의 표면에 대해 평행한 방향으로 액정분자를 배향시키기 위한 배향막이 제1기판의 전극상에 형성되는 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1기판의 표면에 대해 수직 방향으로 액정분자를 배향시키기 위 한 배향막이 제1기판의 전극상에 형성되는 액정 표시 장치.
- 제1기판 및 제2기판: 그들 사이에 액정층이 삽입되는 상태로 화소를 형성하도록 상기 제1기판 및 제2기판상에 각각 형성되는 제1 및 제2 전극; 및 일부분이 화소에 대응하는 화소부를 둘러싸도록 상기 제1 및 제2 기판중 적어도 하나의 표면상에 형성되는 볼록 패턴을 포함하며, 액정층의 화소부의 액정분자의 배향을 촉진시키는 특성을 가진 재료를 포함하는 상기 볼록 패턴의 일부분이 화소의 중심에 대해 회전대칭으로 되는 액정 표시 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 볼록 패턴은 차광특성을 갖는 액정 표시 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 볼록 패턴은 감광성 수지로 형성되는 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2기판의 표면상에 형성된 볼록패턴은 제1기판과 접촉되지 않는 액정 표시 장치.
- 1항에 있어서, 상기 화소 영역내의 액정분자들이 소정배향을 가지도록 상기 볼록 패턴이 액정층의 화소 영역을 둘러싸는 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 볼록 패턴은 액정층의 화소 영역을 둘러싸지만 상기 화소 영역내로 연장되지 않는 액정 표시 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 볼록 패턴은 액정층의 화소 영역내로 연장되지 않는 액정표시 장치.
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