KR100305638B1 - 트위스트네마킥액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다크시 광누설을 최소화할 수 있는 TN 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은 소정 간격을 두고 대향대치되는 상하 기판과, 상기 상하 기판 대향면에 각각 형성되는 수평 배향막과, 상기 기판상의 수평 배향막 사이에 개재되며 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층과, 상기 하부 기판 뒷면 및 상부 기판 뒷면에 각각 배치되는 제 1 및 제 2 편광판으로, 상기 편광판들의 편광축은 서로 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 편광판과, 상기 제 1 편광판과 하부 기판 사이 및 제 2 편광판과 상부 기판 사이 중 적어도 한 부분 이상에 배치되는 포지티브 위상 보상 필름을 포함하며, 상기 액정층내의 액정 분자들은 그것의 장축이 기판에 평행하면서 90도 꼬임을 가지고 배열되고, 상기 포지티브 위상 보상 필름내의 액정 분자의 광축이 기판에 수직을 이루도록 배열되는 것을 특징으로 한다.

Description

트위스트 네마틱 액정 표시 장치
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시야각이 개선된 트위스트 네마틱(twisted-nematic:이하 TN) 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 한 쌍의 투광성 기판 사이에 액정 분자를 배향하여 개재시킨 것으로, 액정 분자의 배향 상태를 전기적으로 제어하는 빛이 투광 또는 차단되어 화상 표시를 행한다.
이러한 액정 표시 장치는 전자식 탁상 계산기나, 디지탈 시계등의 표시수단으로서 폭 넓게 실용화됨과 더불어, 오늘날 랩탑 컴퓨터, 텔레비젼 수상기 및 워드 프로세서등의 표시 수단으로 급속하게 보급되고 있다.
이러한 제품들에서 많이 사용되던 종래의 액정 표시 장치로는 광학 특성이 우수하고, 흑백 표시가 선명하며, 응답 특성이 우수한 TN 모드의 액정표시장치가 있다.
이러한 TN 모드의 액정 표시 장치는, 대향하는 상하 기판과 상하 기판 대향면 표면에 각각 형성되는 액정구동전극 및 배향극 그리고, 상하 기판의 대향면 배면에는 편광판이 구비되어 있다.
여기서, 상하 배향막은 수평 배향막이되, 러빙축이 90도 크로스되어 있으며, 상하 편광판 또한 2축이 서로 크로스 되는 방향으로 부착된다. 즉, 상부 배향막의 러빙축과 상부 편광판의 편광축이 동일한 방향으로 부착되고, 하부 배향막의 러빙축과 하부 편광판의 편광축은 동일한 방향으로 부착된다.
이에따라, 구동 전극에 전압이 인가되기 이전, 액정 분자들은 상하 배향막과 카이랄 도펀트의 영향으로 좌선성으로 90도 트위스트 배열된다. 따라서, 하부 편광판을 통과한 빛은 좌선성으로 트위스트된 액정 분자를 통과하여, 상부 편광판을 통과하게 되므로써 화면은 화이트 상태가 된다.
한편, 상하 기판의 대향면에 있는 구동 전극에 소정의 전압이 인가되었을때는 액정 분자들이 구동전극들사이에 형성되는 전계(기판과 수직으로 형성됨)와 평행하게 배열된다.
이에따라, 하부 편광판을 통과한 빛은 액정 분자가 수직으로 배열된 관계로, 크로스된 상부 편광판을 통과하지 못하게 되므로써 화면은 다크(dark) 상태가 된다.
그러나, 상기와 같은 TN 액정 표시 장치는 상하 기판 사이에 개재되는 액정 분자의 형태가 봉(棒) 형상임에 따라 다음과 같은 문제점을 갖는다.
상기한 종랭의 TN 액정 표시 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 기판(1)상의 화소 전극(2)과 상부 기판(5)의 상대 전극(6)간에 전계(E)가 형성되면, 액정층(7)내의 액정분자(7a)들은 전계와 자신의 장축이 평행하게 되도록 틀어지어(유전율 이방성이 양인 경우), 액정 분자(7a)들이 기판 표면에 수직을 이루도록 배열된다.
이때, 액정 분자(7a)들이 상기에서 언급된 바와 같이 봉상을 취하므로, 정면에서 볼때의 굴절율 이방성값과 사선축 방향(A,A')에서의 굴절율 이방성값이 서로 상이하게 된다.
이에따라, 정면에서는 완전한 다크를 보이나 측면(A,A' 방향)에서는 광이 누설되어, 액정 표시 장치의 콘트라스트비(contrast ratio)를 저하시키게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 안출한 것으로, 다크시 광누설을 최소화할 수 있는 TN 액정 표시 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 트위스트 네마틱 액정 표시 장치의 온 동작시 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 TN 모드 액정 표시 장치의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 포지티브 위상 보상 필름을 나타낸 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 - 하부 기판 11,21 - 배향막
11a,21a - 러빙축 15 - 제 1 편광판
25 - 제 2 편광판 18,28 - 포지티브 위상 보상판
30 - 액정층 30a - 액정 분자
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 TN 액정표시장치는, 소정 간격을 두고 대향대치되는 상하 기판과, 상기 상하 기판 대향면에 각각 형성되는 수평 배향막과, 상기 기판상의 수평 배향막 사이에 개재되며 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층과, 상기 하부 기판 뒷면 및 상부 기판 뒷면에 각각 배치되는 제 1 및 제 2 편광판으로, 상기 편광판들의 편광축은 서로 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 편광판을 포함하는 TN 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 편광판과 하부 기판 사이 및 제 2 편광판과 상부 기판 사이 중 적어도 한 부분 이상에 배치되는 포지티브 위상 보상 필름이 배치되며, 상기 액정층내의 액정 분자들은 그것의 장축이 기판에 평행하면서 90도 꼬임을 가지고 배열되고, 상기 포지티브 위상보상필름내의 분자들의 광축이 기판에 수직을 이루도록 배열되되, 상기 기판양측에 배치되는 경우의 포지티브 위상 보상 필름의 물질로는, 굴절용 이방성값과 위상 보상 필름의 두께와의 곱이 200 내지 700 nm가 되는 물질 이 사용되고, 기판 일측에만 배치되는 경우의 포지티브 위상보상필름의 물질로는 굴절용 이방성값과 위상 보상 필름의 두께와의 곱이 400 내지 1400nm가 되는 물질이 사용되는 것을 특징으로한다.
본 발명에 의하면, 노말리 블랙 모드의 TN-LCD에 있어서, 기판과 편광판 사이에 포지티브 위상 보상 필름을 개재하여, 다크시 누설광을 최소화한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 TN 모드 액정 표시 장치의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 포지티브 위상 보상 필름을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 TN 모드 액정 표시 장치는, 도 2에 도시된 바와같이, 화소 전극(도시되지 않음)을 포함하는 하부 기판(10)과 상대전극(도시되지 않음)을 포함하는 상부 기판(20)은 소정 거리를 두고 대향되어 있다.
이때, 상하부 기판(20)(10)간의 거리를 셀갭(d)이라 한다. 또한, 상기 하부 기판(10)의 표면과 상부 기판(20)의 표면에는 초기 액정 분자의 배열 상태를 결정하는 배향막(11)(21)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 배향막(11)(21)은 프리틸트(pretilt)각이 5도 이하인 수평 배향막으로, 두 배향막(11)(21)은 서로 수직인 방향으로 러빙되어 있다. 여기서, 도면에 도시된 부호 11a는 배향막(11)의 러빙축 방향을 나타낸 것이고, 부호 21a는 상부 배향막(21)의 러빙축 방향을 나타낸 것이다.
한편, 상하 기판(10)(20)의 배향막(11)(21) 사이에는 액정층(30)이 개재되어 있다. 여기서, 상기 액정층(30)은 수개의 액정 분자(30a)를 포함하고 있으며, 유전율 이방성(Δε)이 양인 바람직하게는 유전율 이방성이 약 6 인 물질을 사용한다.
아울러, 액정의 위상 지연 즉, 액정의 굴절율 이방성(Δn)과 셀갭(d)간의 곱의 첫 번째 최소값이 0.48㎛ 정도이고(λ=550nm 일때), 두 번째 최소값이 1.09㎛가 되도록 액정층 및 셀갭을 조절한다. 즉, 본 셀의 위상 지연값이 0.48 내지 1.09㎛가 되도록 한다.
하부 기판(10)의 뒷면과 상부 기판(20) 뒷면에는 제 1 편광판(15)과 제 2 편광판(25)이 배치된다. 이들 편광판(15,25)은 소정 방향의 빛만 투과시키는 편광축(15a,25a)을 포함하고, 제 1 편광판(15)의 편광축(15a)과 제 2 편광판(25)의 편광축(25a)은 서로 평행을 이루도록 배치되되, 이들 편광축(15a,25a)과 하부 배향막(11)의 러빙축 방향과는 평행을 이루도록 배치시킨다.
그리고, 하부 기판(10)과 제 1 편광판(15) 사이 또는 상부 기판(20)과 제 2 편광판(25) 사이 중 적어도 한 군데 이상에 포지티브(positive) 위상 필름(18)(28)이 개재된다.
여기서, 포지티브 위상 보상 필름(18)(28)은 굴절율 이방성값이 양인 물질로서, 위상 지연값 즉 (nz-nx)D(여기서 D는 위상 보상 필름의 두께) 값이 기판 양측에 모두 배치될때에는 200 내지 700 nm 정도가 되는 물질을 사용하고, 어느 한측에만 배치될때에는 400 내지 1400nm 정도가 되는 물질을 사용한다.
이때, 본 실시예에서는 포지티브 위상 필름(18)(28)을 상하 기판(20)(10) 뒷면에 각각 설치하였으며 경우에 따라 한측에만 배치시킬 수 있다.
또한, 상기 포지티브 위상 필름(18)(28)은 굴절율 이방성이 양이 되도록 연신하여 이루어지며, 이 포지티브 위상 필름(18)(28)을 이루는 액정 분자들(18a)은, 도 3에서와 같이 액정 분자의 광축이 기판면에 수직을 이루도록 배열되어 있다.
이러한 구성을 갖는 액정 표시 장치는, 화소 전극과 상대 전극 사이에 전계가 형성되지 않을 경우에는 액정 분자(30a)들의 수평 배향막의 러빙 상태로 배열된다. 즉, 상기 배향막(11)(21)이 90도 정도의 각을 이루며 러빙되어 있으므로, 액정 분자(30a)들은 장축이 기판면과 평행을 이루면서 90도 꼬임을 가지고 배열된다.
이때, 제 1 및 제 2 편광판(15)(25)은 평행하게 배치되므로 하부 기판(10) 저면으로부터 인가되는 빛은 하부 편광판(15)과 액정층(30)은 통과하지만, 상부 편광판(25)은 통과하지 못하기 때문에 빛이 차단된다.
여기서, 상기와 같이 전계가 형성되지 않을 때, 빛이 투과되지 않는 모드를 노말리 블랙 모드(normally blac mode)라 한다.
이때, 상기 액정 분자(30a)들은 수평 배향막(11,21)의 영향으로 장축이 기판면에 평행하게 누워있고, 포지티브 위상 보상 필름(18)(28)의 액정 분자들은 장축이 기판면에 수직으로 배열되어 있어, 액정 분자의 굴절율 이방성이 보상된다.
이에따라, 상부 기판(20) 외측에서 화면을 바라볼때는 굴절율 차가 없는 등방 상태의 물질상을 보게 되므로 광 누설 현상이 발생되지 않는다.
한편, 전계가 형성되면, 종래의 TN 모드와 동일한 동작을 한다. 이때, 전계가 형성될 때에는 액정 분자들이 전계와 평행하게 배열되기 때문에 상기 포지티브 위상 필름(18)(28)의 액정 분자와 동일한 배열을 함으로써 개구율 및 투과율에 영향을 미치지 않는다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 노말리 블랙 모드의 TN-LCD에 있어서, 기판과 편광판 사이에 포지티브 위상 보상 필름을 개재하므로써 다크시 누설광을 최소화시킬 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (3)

  1. 소정 간격을 두고 대향 배치되는 상하 기판;
    상기 상하 기판 대향면에 각각 형성되는 수평 배향막 ;
    상기 기판상의 수평 배향막 사이에 개재되며 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층;
    상기 하부 기판 뒷면 및 상부 기판 뒷면에 각각 배치되는 제 1 및 제 2 편광판으로, 상기 편광판들의 편광축은 서로 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 편광판을 포함하는 TN 액정표시장치에 있어서,
    상기 제 1 편광판과 하부 기판 사이 및 제 2 편광판과 상부 기판 사이 중 적어도 한 부분 이상에 포지티브 위상 보상 필름이 배치되고, 상기 액정층내의 액정 분자들의 장축이 기판에 평행하면서, 상하 기판사이에서 90도 꼬임을 가지고 배열되며, 상기 포지티브 위상보상필름내의 분자들의 광축이 기판에 수직을 이루도록 배열되되, 상기 기판양측에 배치되는 경우의 포지티브 위상 보상 필름의 물질로는, 굴절율 이방성값과 위상 보상 필름의 두께와의 곱이 200 내지 700 nm가 되는 물질이 사용되고, 기판 일측에만 배치되는 경우의 포지티브 위상보상필름의 물질로는 굴절율 이방성값과 위상 보상필름의 두께와의 곱이 400 내지 1400nm가 되는 물질이 사용되는 것을 특징으로 하는 TN 액정표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부기판에 부착된 편광판의 편광축은 하부 기판의 러빙축에 일치하고, 상부기판의 편광판의 편광축은 하부 편광판의 편광축과 평행한 것을 특징으로 하는 TN 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 분자의 굴절율 이방성값과 상하 기판간의 거리의 곱이 0.48 내지 1.09㎛인 것을 특징으로 하는 TN 액정 표시 장치.
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KR0157674B1 (ko) * 1994-03-18 1998-11-16 쯔지 하루오 액정표시소자 및 그 제조방법

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