KR100241547B1 - 액정 전기광학장치 및 그를 이용한 투사형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

한쌍의 절연성 기판, 상기 절연성 기판 각각에 순서대로 형성된 전극 및 배향막, 및 상기 한쌍의 절연성 기판들 사이에 삽입되는 액정층을 포함하며, 상기 배향막은 상기 액정층내의 액정분자를 절연성 기판에 대해 수직하게 배향시킬 수 있는 막이고, 상기 액정층의 두께는 상기 액정분자의 트위스트 피치의 45-70％로 되어있는 액정 전기광학장치가 개시된다.

Description

액정 전기광학장치 및 그를 이용한 투사형 표시장치
제1도는 본 발명에 따른 액정 전기광학장치를 나타낸 단면도.
제2도는 전계가 인가되지 않는 경우의 본 발명의 액정 전기광학장치의 액정분자의 배향상태를 나타낸 개략도.
제3도는 전계가 인가되는 경우의 본 발명의 액정 전기광학장치의 액정 분자의 배향상태를 나타낸 개략도.
제4도는 본 발명의 액정 전기광학장치의 전압-투과율 곡선도.
제5도는 본 발명의 투사형 표시장치를 나타낸 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,2 : 절연성 기판 3,4 : 전극
5,6 : 수직 배향막 7 : 스페이서
8,9 : 시일 수지 10 : 액정층
11,12 : 편광판 13 : 액정 전기광학장치
14 : 광원 16 : 투사렌즈
17 : 스크린
본 발명은 액정 전기광학장치, 그를 이용한 투사형 표시장치 및 이 장치들의 구동방법에 관한 것이다, 더 구체적으로, 액정의 전기광학 특성을 이용한 표시장치, 정보처리장치 등의 액정 전기광학장치, 그를 이용한 투사형 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
종래 광범위하게 이용되고 있는 트위스티드(twisted) 네마틱형(이하, TN이라 함)의 액정셀에서의 최대의 문제점은 표시콘트라스트의 시각의 존성이 크다는 것이다. 이 문제점을 개선하기 위한 방법들 중 하나는,셀(전계 효과복굴절형 액전셀)이 알려져 있다.셀은 한쌍의 기판 사이에, 그 기판에 대해 배향방향이 서로 180로 되도록 수평하게 배향시킨 정의 유전이방성을 나타내는 액정을 포함한다. 또한, 셀의 두께 방향으로 중앙부근의 액정분자가 시판에 대해 수직하게 되도록 전계가 인가된다.셀의 구동방법은 상기 전계보다 강도가 큰 전계를 인가함에 의해, 기판부근의 액정분자를 직립시켜, 액정층의 복굴절율을 변환시킨다.
셀들은, 예컨대 제임스 엘. 페르그손(일본 특허공보 92-1888호) 및 필립 제이. 보스 외의(일본 특허공개공보 91-267916호)에서 제안되어 있다. 제안된셀은 이하의 구성을 갖는다.
(1) 액정층에 전계가 인가되지 않는 경우에는, 기판표면 부근의 액정분자가 기판상의 배향막에 대해 대략 평행한 방향으로 배열되어 있다.
(2) 액정분자의 배향방향은 상하 기판들 사이에서 액 180다르게 배향된다. 또한 액정층의 두께/ 트위스트 피치(d/p)=1/2로 되도록 키랄 도판트가 첨가되어 있다.
(3) 정의 유전이방성을 갖는 액정분자에 전계를 인가함에 의해, 액정분자는 기판에 대략 수직하게 되도록 직립하게 됨으로써, 트위스트를 완화시키고 위상차를 0에 근접되게 하여 표시를 행한다.
(4) 셀의 양측에 한쌍의 편광판들이 제공되어 광의 편광방향이 서로 직각으로 되도록 배치되어 있다.
(5) 기판표면부근의 액정분자의 배향방향과 기판의 이면에 설치된 편광판의 편광방향이 형성하는 각도가 45로 되도록 배치되어 있다.
상기셀은 비교적 큰 콘트라스트를 나타낸다. 셀의 수직방향(상하) 및 수평방향(좌우)의 콘트라스트의 시각의존성이 각각 거의 대칭으로 되는 특징을 가진다.
그러나, 전술한셀은 다음의 문제점을 갖는다.
(1) 표시콘트라스트가 TN액정셀에 비해 낮다.
(2) 고콘트라스트를 얻기 위해 필요한 구동전압이 매우 높다.
(3) 전계를 전혀 인가하지 않으면, 액정분자가 180트위스트된 상태로 배향됨으로써, 상기 셀이셀로서 동작될 수 없다.
(4) 통상의 상태에서 전계를 인가하면 히스테리시스가 발생한다. 따라서, 항상 액정층 중앙부근의 액정분자가 기판과 수직한 방향을 향하게 할 정도의 전계(즉, 강도가 임계치 이상인 전계)를 계속적으로 인가할 필요가 있다.
상기 문제점은, 편광판의 편광축과 기판표면에 존재하는 액정분자의 배향방향이 일치하지 않고, 기판표면의 액정분자가 용이하게 구동될 수 없어서, 기판표면과 그 근방의 액정분자에 의한 복굴절성이 높은 전압이 액정층에 인가될 때까지 해소되지 않는 것에 의해 야기되는 것으로 보인다.
본 발명에서는, 한쌍의 절연성 기판, 상기 절연성 기판 각각에 순서대로 형성된 전극 및 배향막, 및 상기 한쌍의 절연성 기판들 상기에 삽입되는 액정층을 포함하며, 상기 배향막은 상기 액정층내의 액정분자를 절연성 기판에 대해 수직하게 배향시킬 수 있는 막이고, 상기 액정층의 두께는 상기 액정분자의 트위스트 피치의 45-70％로 되어있는 액정 전기광학장치를 제공한다.
또한, 본 발명에서는, 한쌍의 절연성 기판, 상기 절연성 기판들 각각에 순서대로 형성된 전극 및 배향막, 및 상기 한쌍의 절연성 기판들 사이에 삽입되는 액정층을 포함하며, 상기 배향막이 액정층내의 액정분자를 절연성 기판에 대해 수직하게 배향시킬 수 있는 막이며, 상기 한쌍의 배향막들이 기판법선방향에 대해 서로 180다르게 된 배향방향을 갖는 액정 전기광학장치를 제공한다.
본 발명의 다른 양태에서는, 최대 투과율을 제공하는 전계의 1.1배 이하의 전계를 액정층에 인가함으로써 구동될 수 있는 액정 전기광학장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 상기 액정 전기광학장치, 광원 및 투사렌즈를 포함하는 투사형 표시장치를 제공한다.
본 발명에 사용될 수 있는 절연성 기판은 통상의 공지된 기판들 중에서 임의로 사용될 수 있다. 예컨대, 유리, 석영, 세라믹 또는 수지로 된 시판을 사용할 수 있다. 상기 기판의 적어도 한쪽은 투명하게 될 필요가 있다.
기판상에는 액정분자를 구동시키기 위한 전극이 형성된다. 기판이 투명한 경우에는, 인듐산화주석, 산화주석, 산화인듐 등으로 된 투명한 전극이 형성된다. 불투명한 기판의 경우에는, 특히 한정되지는 않지만, 인듐산화주석, 산화주석, 산화인듐외에, 알루미늄, 탄탈, 몰리브덴, 니켈, 금, 동, 크롬등으로 된 불투명한 전극이 형성된다. 전극의 형성방법은, 예컨대 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법, 증착법, 스퍼터링법 등으로 형성된 금속층을 포토레지스트등을 마스크로 하여 소망하는 형상으로 에칭하는 방법이 사용될 수 있다.
다음, 상기 전극이 형성된 절연성 기판상에, 배향막이 형성된다. 배향막이 형성되기 전에, 절연막을 선택적으로 형성할 수 있다. 절연막으로는 Sio2, SiNX, Al2O3또는 Ta2O5등의 무기계 절연막 및 폴리이미드 수지, 포토레지스트 수지 또는 고분자 액정등의 유기계절연막이 사용될 수 있다. 절연막의 막두께는 사용하는 재료에 따라 다르지만, 0.1-0.2㎛정도이다. 절연막의 형성방법은, 예컨대 다음 방법이 사용될 수 있다: (1) 무기계 절연막의 경우에는, 증착법, 스피터법, CVD법, 용융도포법 등에 의해 형성될 수 있다. (2) 유기계 절연막의 경우에는, 폴리머를 함유한 용액을 스피너 도포법, 침적도포법, 스크린 인쇄법 또는 롤 인쇄법을 이용하여 기판에 도포한 다음에, 기판을 건조하여 절연막을 완성하는 방법이 사용될 수 있다. 또는, 폴리머의 전구체 용액(precursor solution) 을 상기와 동일한 방법으로 기판에 도포하고, 도포된 용액을 소정의 경화조건(가열, 광조사 등)으로 경화시켜 절연막을 완성하는 방법이 사용될 수 있다. 또한, 랭그미어-블로제트(Langmuir- Blodgett)방법이 절연막을 형성하도록 사용될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 배향막은 액정층에 포함된 액정분자를 절연성 기판에 대해 수직하게 배향시킬 수 있는 막이다. 즉, 그 배향막은 수직 배향막이다. 상기 특성을 가진 임의의 수직 배향막이라도 사용될 수 있다. 예컨대, 장쇄알킬기가 폴리이미드 골격으로 결합된 구조를 가진 재료가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는, JALS-203(일본 합성고무사 제품) 및 SE-7511L(닛산 화학사 제품)등의 폴리이미드계 수지가 사용될 수 있다. 배향막의 두께는 0.05-0.1㎛정도이다. 배향막의 형성방법으로는 , 예컨대 폴리머를 용해시킨 용액을 스피너 도포법, 침적도포법, 스크린 인쇄법 또는 롤 인쇄법등으로 기판에 도포한 다음, 그 기판을 건조시키는 방법에 의해 형성될 수 있다. 또는, 폴리머의 전구체 용액을 상기와 동일한 방법으로 기판에 도포하고, 그 용액을 소정의 경화조건(가열, 광조사등)에서 경화시켜 형성하는 방법도 사용될 수 있다. 또한, 랭그미어-블로제트(Langmuir-Blodgett)방법이 배향막을 형성하도록 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 저전압으로 구동되고 콘트라스트가 양호한 액정 전기 광학장치는, 상기 배향막에 배향처리를 하고 배향방향이 180다르게 되도록 2개의 기판들을 서로 대향시킴에 의해 얻을 수 있다. 배향처리 방법으로는, 예컨대 러빙법, 이온-비임 조사법 등의 공지의 방법을 사용할 수 있다. 러빙법은 대화면의 액정 전기광학장치를 양산하는 경우에 사용하는 것이 좋다. 그러나, 배향막의 수직배향특성이 상실되지 않도록 비교적 약한 러빙압력하에서 행할 필요가 있다. 상기 배향처리후에, 절연성 기판들은 후공정에서 기재하도록 그들의 배향방향이 서로 역방향으로 되도록 함께 결합된다. 이러한 방식으로, 180로 다른 배향방향을 실현할 수 있다.
본 발명의 액정층에 사용되는 액정들은 특히 한정되지는 않지만 네마틱 액정이 바람직하다. 특히, 부의 유전이방성(n형)을 가진 네마틱 액정이 바람직하다. 예컨대, ZLI-4788, ZLI-4788-000(메르크 재팬사 제품)등이 사용될 수 있다. 액정층의 두께는 3-12㎛가 바람직하다.
본 발명에 따르면, 저전압으로 구동될 수 있고 콘트라스트가 양호하고 수직(상하) 및 수평(좌우)방향에서 동일한 시각특성을 갖는 액정 전기광학장치는, 액정층의 두께가 액정분자의 트위스트 피치의 45-70％로 되도록 조정함으로써 얻을 수 있다. 그 이유는, 기판상의 배향막 근처에 존재하는 액정분자는 전계에 의해 거의 이동되지 않기 때문이다. 액정층의 두께는 액정분자의 트위스트 피치의 약 50％정도, 즉 액정분자의 트위스트 피치(p)가 액정층의 두께(d)의 약 2배 정도로 되면 특히 바람직하다. 사용되는 액정이 상기 관계를 만족하지 않는 경우에는, 키랄 도판트(chiral dopant)를 액정에 첨가함에 의해 트위스트 피치를 소정값으로 조정할 수 있다.
키랄 도판트로는 공지의 것을 사용할 수 있는데, 예컨대 S-1011(메르크 재팬사 제) 또는 콜레스테릴 노나노에이트(cholesteryl nonanoate)등이 사용될 수 있다. 액정 전기광학장치의 사용온도범위가 광범위하게 되는 경우에는, 헬리컬 트위스팅 파워의 온도 의존성이 역전된(즉, S-811의 것과 반대) 키랄 도판트가 사용될 수 있다. 이러한 키랄 도판트의 예로는 S-811(메르크 재팬사 제품)이 있다.
본 발명에 따른 액정 전기광학장치의 투과광 강도(Ⅰ)는 다음 식으로 나타낸다:
이식에서 Ⅰ’는 편광판 1매를 투과하는 광의 강도이고, d는 액정층의 두께이고,n은 액정층의 복굴절율이고, λ는 광의 파장이다.
투과광의 강도를 최대로 하기 위해서는, 액정층의 두께와 액정층의 복굴절율의 곱nd가 입사광 파장의 1/2, 3/2, 5/2,‥‥로 하면 된다. 이 값들 중, 넓은 시야각을 얻기 위해서는 1/2가 가장 바람직하다. 예컨대, 가시광을 사용하는 경우에,nd는 200-350nm, 특히 상기 광의 파장이 약 400-700nm이므로 200-280nm이면 충분하다. 또한, 액정분자의 약간의 경사에 의해 큰 콘트라스트를 얻기 위해서는,nd를 액정분자의 기울기의 1-8배 정도로 하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따르면, 배향방향이 180다르도록 한쌍의 절연성 기판들을 대향하게 배향시키고, 액정층의 두께가 액정분자의 트위스트 피치의 45-70％로 된 액정 전기광학장치가, 개별적인 효과에 더하여 백색표시시에 색이 균일하고, 유기 도메인의 발생이 없고, 상당히 균일성이 높은 배향상태를 얻을 수 있으므로 가장 바람직한 장치로 된다.
상기한 전극 및 배향막이 형성된 한쌍의 절연성 기판에서, 배향막을 서로 대향시킨 후, 절연성 기판 사이에 액정층을 삽입함에 의해 액정 전기광학장치가 얻어진다. 액정층을 삽입하는 방법들 중 하나는 다음과 같다. 첫째, 액정층의 두께를 제어하기 위한 스페이서가 미리 절연성 기판들 중 하나에 산포된다. 다음, 다른 절연성 기판의 표시영역 외측에 시일 수지를 도포하고, 이어서 절연성 기판들을 함께 결합한 다음 기판들 사이의 공간으로 액정을 주입한다. 사용되는 스페이서는 특히 한정되지는 않지만, 직경 1-30㎛(1-15㎛가 바람직)를 가진 유리 및 플라스틱 등의 재료가 사용될 수 있다.
또한, 한쌍의 절연성 기판들의 외측에 한쌍의 편광판을 제공할 수 있다. 편광판은 서로 편광방향이 수직하게 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 이는 더욱 큰 콘트라스트를 얻기 위한 것이다. 기판에 배향처리를 실시한 경우에는, 배향막의 배향방향(즉, 액정분자의 배향방향)과 절연성기판 외측에 설치된 편광판의 편광방향이 이루는 각도가 약 45의 각도를 형성하는 것이 바람직하다. 배향처리에 의해 액정분자의 경사방향이 균일하게 결정되므로, 약 45의 각도를 유지하는 경우가 최대의 콘트라스트를 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 액정 전기광학장치는 반사형 광학장치로 될 수 있다. 반사형 광학장치는 편광판을 중 하나의 외측에 반사판을 더 제공하거나 또는 반사판으로서 전극들 중 하나를 이용함에 의해 얻어질 수 있다.
또한, 컬러필터가 조합되면, 상기 장치는 색상을 표시할 수 있는 광학장치로 될 수 있다.
상기 본 발명의 액정 전기광학장치는 최대투과율을 제공하는 전계의 1.1배 이하의 전계를 액정층에 인가함에 의해 구동되는 것이 바람직하다. 최대 투과율을 제공하는 전계의 1.1배 이상의 전계를 인가하면, 액정분자가 기판에 대해 평행하게 배향되어, 액정분자가 180로 트위스트된다. 이에 따라 동일한 전계강도에서도 액정층의 투과율이 다르게 되는 히스테리시스 현상이 발생되어, 균일한 콘트라스트를 얻기가 어렵게 된다. 균일한 콘트라스트가 필요하지 않다면, 구동전계를 제한할 필요가 없다.
본 발명의 액정 전기광학장치의 구동방법은 특히 한정되지는 않지만, 단순 매트릭스 시스템 또는 MIM(Metal-Insulator-Metal), 박막트랜지스터(TFT)를 이용한 액티브매트릭스방식을 사용할 수 있다. 또한, TFT로는 아모르퍼스실리콘 TFT, 폴리실리콘 TFT, 단결성 실리콘TFT 중에서 임의로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 액정 전기광학장치, 광원 및 투사용 렌즈로 된 투사형 표시장치를 제공할 수 있다. 광원 및 투사용 렌즈는 특히 제한되지는 않지만, 해당분야에서 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 광축보정렌즈, 프리즘, 반사판, 칼라필터, 다이크로익(dichroic)미러 등을 조합하여 사용할 수 있다. 투사형 표시장치를 구성하는 요소는, 시스템내에 복수로 제공될 수 있고, 당연히 액정 전기광학장치도 복수개 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정 전기광학장치는 다음과 같은 구성을 가진다. 액정층에 대한 전계의 미인가시에, 액정분자(부의 유전이방성을 가진 것이 바람직함)는 기판에 대해 거의 수직하게 배향된다. 액정층에 전계가 인가될 때 액정분자는 종래의셀의 초기 배향상태에 근접한 상태를 취하도록 기판에 거의 평행하게 배향된다. 이러한 구조에 의해 액정층에 트위스트를 발생시켜 위상차를 확대시킴으로써, 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다.
이러한 배향상태는 액정분자가 기판에 대해 평행하게 배열될때, 트위스트 각도가 상하기판의 표면근방에서 180(d/p=1/2)가 되도록 키랄 도판트를 첨가하는 방법과, 액정배향막을, 상하의 기판들 사이에서 그의 배향방향이 180다르도록 배향처리를 행하는 방법, 또는 양자를 조합하는 방법에 의해 실현된다.
또한, 액정분자를 기판에 대해 수직하게 배향시키는 방법으로서, 종래 이용하고 있는 레치틴등의 수직배향제 또는 산화실리콘 사방(斜方) 증착제등의 기술을 이용할 필요가 없다. 그 대안으로, 수직 배향성을 가진 폴리이미드 배향막을 이용함으로써, 보다 안정된 배향이 얻어지며, 액정층의 저항의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 그 배향막을 러빙법 등의 방법으로 배향처리함에 의해, 1층으로 구성된 배향막이 기판법선의 방향에 대해 약간 기울어진 방향으로 액정분자들을 제공한다.
액정층에 전계가 인가되지 않을때, 액정분자는 기핀에 대해 거의 수직한 상태로 존재한다, 따라서 , 한쌍의 기판들 외측에 편광방향이 각각 서로 90로 되도록 한쌍의 편광판을 설치함에 의해 액정층의 선광성(旋光性) 및 복굴절성이 거의 완전하게 사라지게 된다. 이 경우에, 편광판에 의해 광이 차단되며, 광 투과율이 극히 작은 흑표시가 실현된다.
또한, 액정층에 액정분자의 임계치보다 약간 큰 전계가 인가되는 경우에, 액정분자는 기판에 대해 경사지게 배향된다. 액정층에 첨가된 키랄 도판트 또는 배향막의 프리틸(pretilt)각의 영향에 의해, 액정층의 중앙부근의 액정분자는 어떤 방향으로 기울게 된다. 따라서, 액정분자의 복굴절율을 크게 함으로써, 액정층으로 광이 투과할 수 있게 된다. 따라서, 종래의셀과 같이 항상 전계를 인가할 필요는 없다. 또한, 액정에 전계가 인가되지 않는 상태에 의해 흑표시가 되므로, 저구동 전압으로 큰 콘트라스트가 얻어진다.
[실시예]
이하 본 발명을 실시예들에 의해 상세하게 설명하지만 본 발명은 이 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
본 발명의 제1실시예에 따른 제1도의 액정 전기광학장치는 다음과 같이 제조된다. 제1도에서, (1,2)는 절연성 기판을, (3,4)는 전극을, (5,6)은 수직배향막을, (7)은 스페이서를, (8,9)는 시일수지를, (10)은 키랄 도판트가 첨가된 n형 네마틱 액정을 포함하는 액정층을, (11, 12)는 편광판을 각각 나타낸다.
유리로 된 한쌍의 투명 절연성 기판(1,2)상에, 인듐 산화주석으로 된 투명도전막을 이용하여 소정 형상으로 전극(3,4)이 형성된다.
절연성 기판(1,2)및 전극(3,4)상에 액정분자를 기판에 대해 수직하게 배향시킬 수 있는 수직배향막(5,6)을 도포한다. 이 실시예에서는, JALS-203(일본 합성고무주식회사제품)의 폴리이미드 골격에 장쇄알킬기가 결합된 수직배향막을 사용한다.
상기한 바와 같이 형성된 한쌍의 절연성 기판(1,2)의 일방에 5㎛의 직경을 가진 스페이서(7)를 산포시키고, 다른 절연성 기판의 표시영역 외측에 시일수지(8,9)를 도포하여, 기판들을 함께 결합함으로써 셀을 완성한다.
상기 셀에 액정분자의 트위스트 피치가 10㎛가 되도록 조정한 키랄 도판트가 첨가된 n형 네마틱 액정을 주입한다. 주입구를 봉입함으로써 액정층(10)을 형성한다.
상기 셀을 액정층이 등방상으로 되는 온도이상의 온도로 가열한 후, 냉각시킨다. 이 실시예에서, 액정은 ZLI-4788(메르크 재팬사 제품)이고 키랄 도판트는 S-811(메르크 재팬사 제품)이다.
이와같이 형성된 셀의 외측에, 편광판(11,12)을 그의 편광방향이 서로 직각으로 되도록 설치하여, 액정 전기광학장치를 얻는다.
제2도는 상기 액정층에 전계를 인가하지 않았을 때의 액정분자의 상태를 나타낸다. 제3도는 전계가 인가될 때의 액정분자의 상태를 나타낸다. 전계가 인가되지 않을 때는, 액정분자가 기판에 대해 수직하게 배향되고, 전계가 인가될 때는 액정분자가 중앙부근에서 기판에 대해 경사지게 배향되는 상태를 나타내고 있다.
이 실시예에서, 액정 전기광학장치로의 광의 투과강도(Ⅰ)는 하기 식으로 표현된다:
상기 식에서,Ⅰ’는 편광판 1매를 투과하는 광의 강도, d는 액정층의 두께,n은 액정층의 복굴절율성, 및 λ는 광의 파장이다. 이 실시예에서, 액정층의 두께와 액정층의 복굴절율과의 곱nd는 입사광 파장의 1/2로 조정된다.
제4도는 상기한 바와 같이 형성된 액정 전기광학장치의 상온에서의 정면의 전압-투과율 곡선을 나타낸다. 이 실시예의 액정 전기광학장치는 노말리 블랙형으로서 임계전압은 약 2V, 투과율을 최대로 제공하는 전압은 약 3V이다. 콘트라스트 비는 약 1000이다. 백색표시시의 투과율은 액정분자를 수평 배향시킨 종래의 전계효과 복굴절형 액정셀과 동일한 결과로 된다.
또한, 이 실시예의 장치는 콘트라스트가 수직(상하) 및 수평(좌우)방향에서 동일한 특징을 갖는다. 그 결과, 이 실시예의 장치는 저구동전압, 고휘도, 고콘트라스트로서 시각특성이 수직(상하) 밀 수평(좌우) 방향에서 동일한 특성을 갖게되어, 종래의 표시모드의 결점을 극복하게 된다.
이 실시예의 액정 전기광학장치가 최대의 광투과율을 제공하는 전계의 1.1배이상의 전계에 의해 구동되는 경우, 액정분자가 기판에 대해 평행하게 배향되어, 셀내의 액정분자가 180트위스트 된다. 그 결과, 동일한 전계강도에서도 투과율이 다르게 되는 히스테리시스 현상이 발생된다. 따라서, 최대의 투과강도를 제공하는 전계의 1.1배 이하의 구동 전계가 바람직한 것으로 판명된다.
[실시예 2]
제1실시예와 동일한 제조공정들이 수직배향막을 형성하도록 사용된다. 그후, 한쌍의 절연성 기판들 사이에 존재하는 액정분자의 배향방향이 180다르도록 배향처리를 행한다. 그 배향처리에는 러빙법이 사용된다. 그후, 제1실시예와 동일한 공정들이 이어져 셀을 형성하며 액정이 셀안으로 주입된다.
이와같이 형성된 셀 외측에, 편광판을 그의 편광방향이 서로 직각으로 되고 배향막의 배향방향과 편광판의 편광방향이 45로 되도록 배치하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정 전기광학장치를 얻는다.
상기 액정 전기광학장치는, 시각의 전방위에서 콘트라스트의 균일성은 없지만, 배향균일성은 제1실시예보다 향상된다. 따라서, 액정분자의 경사방향이 기판법선방향에 대해 약간 경사지게 되어 양호한 표시품위를 얻게된다.
또한, 제1실시예와 동일한 이유로, 최대 투과율을 제공하는 전계의 1.1배 이하의 구동전계가 바람직한 것으로 판명된다.
[실시예 3]
본 발명의 제3실시예에 따른 액정 전기광학장치는 제1실시예와 같은 액정을 제2실시예와 동일한 방식으로 형성된 셀에 주입함에 의해 제조된다.
이와같이 얻어진 액정 전기광학장치는 백색표시시의 색상 변화가 없고, 유기 도메인의 발생이 없으며, 극히 균일한 배향상태를 나타낸다.
또한, 제1실시예와 동일한 이유로, 최대 투과율을 제공하는 전계의 1.1배 이하의 구동전계가 바람직한 것으로 판명된다.
[실시예 4]
제1실시예의 액정 전기광학장치를 광축보정용 렌즈와 투사용 렌즈사이에 설치함에 의해, 광원을 이용하는 제5도에 도시된 투사용 표시시스템을 얻는다. 제5도에서, (13)은 액정 전기광학장치, (14)는 광원, (15)는 광축보정용 렌즈, (16)은 투사용 렌즈, (17)은 스크린을 나타낸다. 이 투사용 표시시스템은 넓은 시각특성이 요구되지 않으므로, 액정 전기광학장치의 저구동전압, 고휘도, 고콘트라스트, 시각특성이 수직(상하) 및 수평(좌우) 방향에서 동일한 특성을 최대한으로 발생할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 액정 전기광학장치는 저구동전압, 고휘도, 고콘트라스트, 시각특성이 수직(상하) 및 수평(좌우) 방향에서 동일하기 때문에 개인용의 표시장치, 정보 처리장치, 투사형 표시장치 등에 유효하게 사용될 수 있다. 또한, 통상의 상태에서 전계를 인가하여도 히스테리시스가 발생되지 않기 때문에, 종래의셀을 이용한 액정장치에서 필요한 상시 전계의 인가도 불필요하다. 또한, 공정면에서도 현재의 TN형 액정표시장치용의 제조라인을 그대로 사용할 수 있기 때문에, 제조비용, 스루풋(throught)의 점에서도 유리하여, 더욱 저렴한 액정 전기광학장치를 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 한쌍의 절연성 기판; 상기 절연성 기판 각각에 이 순서로 형성된 전극과 배향막; 및 상기 한쌍의 절연성 기판들 사이에 삽입되는 액정층을 포함하며, 상기 배향막은 상기 액정층내의 액정분자를 절연성 기판에 대해 수직하게 배향시킬 수 있는 막이고, 상기 액정층의 두께는 액정분자의 트위스트 피치의 45-70％로 되어있고, 상기 액정층의 두께와 상기 액정층의 복굴절률의 곱이 200nm-350nm의 범위에 있는 액정 전기광학장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정층은 부의 유전이방성을 나타내는 네마틱액정을 포함하는 액정 전기광학장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액정층은 액정분자에 트위스트를 발생시키는 키랄도판트를 포함하는 액정 전기광학장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배향막이 폴리이미드막인 액정 전기광학장치.
  5. 제1항에 있어서, 한쌍의 절연성 기판 외측에 서로 수직한 편광축을 갖는 한쌍의 편광판들이 제공되는 액정 전기광학장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 액정층의 복굴절율의 곱이 200nm-280nm의 범위내인 액정 전기광학장치.
  7. 한쌍의 절연성 기판; 제1항에 있어서, 투과율을 최대로 제공하는 전계의 1.1배 이하의 전계를 액정층에 인가함에 의해 구동될 수 있는 액정 전기광학장치.
  8. 한쌍의 절연성 기판; 상기 절연성 기판들 각각에 순서대로 형성된 전극 및 배향막; 및 상기 한쌍의 절연성 기판들 사이에 삽입되는 액정층을 포함하며, 상기 배향막은 액정층내의 액정분자를 절연성 기판에 대해 수직하게 배향시킬 수 있는 막이며, 상기 액정층의 두께가 액정분자의 트위스트 피치의 45-70％로 되어있는 특허 청구 범위 제1항의 액정 전기광학장치, 광원 및 투사용 렌즈로 구성되는 투사형표시장치.
  9. 한쌍의 절연성 기판; 상기 절연성 기판들 각각에 이 순서로 형성된 전극과 배향막; 및 상기 한쌍의 절연성 기판들 사이에 삽입되는 액정층을 포함하며, 상기 배향막은 액정층내의 액정분자를 절연성 기판에 대해 수직하게 배향시킬 수 있는 막이며, 상기 한쌍의 배향막들이 기판법선 방향에 대해 서로 180다르게 된 배향방향을 갖는 액정 전기광학장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 액정층이 두께가 액정분자의 트위스트 피치의 45-70％의 범위내인 액정 전기광학장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 액정층이 부의 유전이방성을 나타내는 네마틱액정층을 포함하는 액정 전기광학장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 액정층이 액정분자에 트위스트를 발생시키는 키랄도판트를 포함하는 액정 전기광학장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 배향막이 폴리이미드막인 액정 전기광학장치.
  14. 제9항에 있어서, 한쌍의 절연성 기판 외측에 서로 수직한 편광축을 갖는 한쌍의 편광판들이 제공되는 액정 전기광학장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 절연성 기판상의 배향막의 배향방향이 절연성 기판의 외측 표면상의 편광판의 편광방향과 약 45의 각도를 형성하는 액정 전기광학장치.
  16. 제9항에 있어서, 상기 액정층의 두께 및 액정층의 복굴절율의 곱이 200nm-280nm의 범위내인 액정 전기광학장치.
  17. 제9항에 있어서, 투과율을 최대로 제공하는 전계의 1.1배 이하의 전계를 액정층에 인가함에 의해 구동될 수 있는 액정 전기광학장치.
  18. 한쌍의 절연성 기판; 상기 절연성 기판들 각각에 순서대로 형성된 전극 및 배향막; 및 상기 한쌍의 절연성 기판들 사이에 삽입되는 액정층을 포함하며, 상기 배향막은 액정층내의 액정분자를 절연성 기판에 대해 수직하게 배향시킬 수 있는 막이며, 상기 배향막이 기판법선방향에 대해 서로 180다른 배향방향을 갖게 되어있는 특허청구 범위 제1항의 액정 전기광학장치, 광원 및 투사용 렌즈로 구성되는 투사형 표시장치.
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