KR100342956B1 - 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

액정 디스플레이 장치가 : 한 쌍의 광 투과 기판 및 상기 광 투과 기판 쌍의 사이에 삽입된 액정층- 상기 액정층은 액정 분자들을 포함함 -을 포함하되, 상기 액정층에 인접하는 상기 광 전송층 쌍 각각의 한쪽 면상에 투명 전극층 및 액정막이 형성되는 액정 디스플레이 디바이스; 상기 액정 디스플레이 디바이스의 반대쪽 면 상에 제공되는 한 쌍의 편광자; 및 상기 액정 디스플레이 디바이스와 상기 편광자 쌍 중 적어도 하나와의 사이에 제공되고, 3개의 주 굴절율 na, nb, 및 nc를 갖는 굴절 타원체를 포함하는 적어도 하나의 경사진 위상차판을 포함한다. 상기 굴절 타원체의 3개의 주 굴절율 na, nb, 및 nc는 na = nc > nb 인 관계가 있다. 상기 굴절율 타원체는, 상기 경사진 위상차판의 표면의 법선 방향에 평행하게 연장하는 주 굴절율 nb의 방향 및 상기 표면의 평면 내에서 연장하는 주 굴절율 nc 또는 na의 방향이 주 굴절율 방향 na 또는 nc 주위에서 틸트되도록 미리 결정된 틸트각 만큼 틸트된다. 상기 액정 분자들은, 전방 시야각 방향에서 미리 결정된 각으로 보았을 때 약 90°이하의 외관 트위스트각을 갖는다.

Description

액정 디스플레이 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 특히, 디스플레이된 이미지의 시야각 의존도를 개선하기 위한 위상차판과 액정 디스플레이 디바이스를 일체화하는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.

종래에는, 네마틱(nematic) 표시 디바이스를 일체화하는 액정 디스플레이 장치는 시계 또는 계산기에 적용되도록 수치 세그먼트형 디스플레이 장치에 폭넓게 사용되었다. 더욱 최근에는 액정 디스플레이 장치가 워드 프로세서, 노트북형 개인용 컴퓨터, 및 자동차용 액정 TV에 또한 사용된다.

액정 디스플레이 장치는 일반적으로 화소 등을 턴온 및 턴오프하기 위한 전극 배선이 제공되는 광투과 기판을 포함한다. 예컨데, 액티브 매트릭스형 액정 디스플레이 장치에서, 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 활성 소자는 전압이 액정층을 가로질러 인가되는 화소 전극을 통해 선택적으로 구동하기 위한 상술한 기판 상의 스위칭 소자로서 형성된다. 컬러 표시 기능을 수행하는 액정 디스플레이 장치의 경우에는, 적, 녹 및 청색의 컬러 필터층은 기판 상에 제공된다.

다양한 액정 디스플레이 방법이 액정 분자의 트위스트각에 의존하여 이러한액정 디스플레이 디바이스와 함께 사용하기 위해 선택된다. 예컨데, 활성 트위스트 네마틱 액정 디스플레이 모드(이하, "TN 모드"라함) 및 다중 수퍼 트위스트 네마틱 액정 디스플레이 모드(이하, "STN 모드"라함)가 알려져 있다.

TN 모드에 따르면, 네마틱 액정 분자는 90도 트위스트된 배향에 위치하여 광이 액정 분자의 트위스트 배향을 따라 투과하게 된다. STN 모드에 따르면, 네마틱 액정 분자의 트위스트각은 90도 이상으로 확장되어, 액정층에 인가된 전압의 임계치 근처에서 일어나는 액정층의 투과에서의 급작스러운 변화를 활용하게 된다.

STN 모드가 액정의 복굴절을 활용하기 때문에, 주어진 디스플레이된 이미지의 배경부는 특정 컬러에서 틸트된다. 이런 문제점으로부터 자유로운 STN 모드에 의한 단색 표시 기능을 수행하기 위하여, 광 보상판의 사용은 효율적으로 고려된다.

광 보상판을 활용하는 표시모드는 이중 수퍼 트위스트 네마틱 위상 보상 모드(이하, "DSTN 모드"라함) 및 광 이방성을 갖는 막을 채용하는 막 위상 보상 방법(이하, "막 부가 방법"이라고 함)으로 분류된다.

DSTN 모드는 표시 기능을 수행하기 위한 액정층과, 표시 기능을 수행하기 위한 액정층에서의 액정 분자에 대해 반전된 트위스트각에서 액정 분자가 배향되는 액정층을 포함하는 2층 구조를 활용한다. 막 부가 방법은 광 이방성을 갖는 막이 채용되는 구조를 활용한다. 막 부가 방법은 저중량 및 저비용과 같은 이점에 기인하여 중요한 것으로 고려된다.

단색 표시 특성은 이런 위상 보상 방법의 사용에 의해 개선되며, 컬러 STN디스플레이 장치는 STN형 디스플레이 장치에 컬러 필터층을 제공함에 의해 컬러 표시 기능이 가능하게 구현된다.

TN 모드는 일반적으로 통상의 블랙 모드 및 통상의 화이트 모드로 분류될 수 있다. 통상의 블랙 모드에 따르면, 한쌍의 편광판은 이들의 편광 방향이 서로 평행하여 블랙 이미지가 "오프" 상태, 즉 온 전압이 액정층에 인가됨이 없이, 표시되도록 제공된다. 통상의 화이트 모드에 따르면, 한 쌍의 편광판은 이들의 편광 방향이 서로 수직하여 화이트 이미지가 오프 상태에서 표시되도록 제공된다. 통상의 화이트 모드는 표시 콘트라스트, 컬러 재생성, 디스플레이된 이미지의 시야각 의존도의 관점에서 더욱 이롭다.

그러나, TN 디스플레이 장치는 보다 큰 시야각 의존도의 문제와 연관된다(즉, 디스플레이된 이미지는 관찰자가 이미지를 관찰하는 방향 및/또는 각에 의존하는 콘트라스트를 변경한 체로 인지된다). 그 이유는 액정 분자가 굴절율 Δn의 이방성을 가지며, 액정 분자가 상하 기판에 대해 틸트된 배향에 있기 때문이다.

도 12는 TN형 액정 디스플레이 디바이스(31)의 구조를 예시하는 단면도이다. 예시된 상태에서, 중간 그레이 스케일 전압이 인가되어 액정 분자(32)가 다소 직각이 되게 한다. TN형 액정 디스플레이 디바이스(32)에서, 한쌍의 기판(33 및 34)의 표면에 대해 통상의 축 방향을 따라 통과하는 선형 편광(35)은 통상의 축 방향에 대한 각에서 각각 통과하는 액정 분자(32)와 선형 편광(36 또는 37) 사이의 각과 동일하지 않는 각각의 액정 분자(32)와의 각을 구성한다.

액정 분자(32)가 굴절율 Δn의 이방성을 가지지 때문에, 통상의 광 및 특이한 광은 선형 편광(35, 36 또는 37)이, 이들의 위상 차이에 따라 타원형 편광으로 변환되는, 액정 분자(32)를 통과할 때 발생한다. 이는 시야각 의존도의 원인이 된다.

더욱이, 실제 액정층의 내부에서, 액정 분자(32)는 기판들(33과 34)간의 중간부 또는 기판(33 또는 34)의 근처에 위치하는지 여부에 의존하는 다른 틸트각을 가진다. 더욱이, 액정 분자(32)는 통상의 축 방향 주위에서 90도 만큼 트위스트된다.

상술한 사실로부터, 선형 편광(35, 36 및 37)은 그들의 방향 및/또는 각에 따라 다양한 굴절율을 가짐에 의해 복잡한 시야각 의존도를 초래한다. 특히, 시야각 의존도는, 디스플레이된 이미지가 의도되지 않은 컬러상에 나타나는 "착색 현상(coloration phenomenon)"의 형태 또는 디스플레이된 이미지의 화이트 및 블랙부가 반전되는 "반전 현상"의 형태들 중 어느 하나로 전방 시야각의 방향 또는 디스플레이 스크린의 법선축으로부터의 하향 방향에서의 임의의 크기를 넘어서 시야각이 틸트되는 것으로 관찰될 수 있다. 시야각이 대향 시야각 방향 또는 디스플레이 스크린의 법선축으로부터의 상향 방향에서의 임의의 크기를 넘는다면, 콘트라스트는 크게 악화된다.

상술한 액정 디스플레이 장치는 또한 디스플레이 스크린의 크기가 증가함에 따라 수용가능한 시야각 범위가 좁아지는 문제를 가진다. 즉, 큰 액정 디스플레이 스크린이 가까운 거리에서 전방 방향으로부터 관찰될 때, 디스플레이 스크린의 상부 및 하부는 다른 컬러에서 동일 이미지를 표현하는 것으로 나타난다. 이는 디스플레이 스크린의 관찰각이 증가되기 때문이다(즉, 법선축 방향으로부터 측정된 바와 같이). 효과적으로, 관찰자는 더욱 경사진 방향에서 디스플레이 스크린을 관찰한다.

이런 시야각 의존도를 개선하기 위하여, 액정 디스플레이 디바이스와 편광판들 중 하나 사이의 위상차판(위상차막)을 삽입하는 것이 제안되고 있다.

이런 방법은 선형 편광으로부터 타원형 편광으로 변환되는(왜냐하면 굴절율의 이방성을 갖는 액정 분자를 통해 유도되기 때문이다) 광을 허용하게 되어, 굴절율의 이방성을 갖는 액정층의 어느 하나 또는 양 측면상에 배치되는 위상차판을 통과하게 되어, 광을 선형 편광으로 다시 변환하는 반면 소정의 시야각에서 통상의 광과 특이한 광 사이의 위상차 편이를 보상하여 그 결과 시야각 의존도가 개선되게 된다.

굴절 타원체의 주 굴절율 방향이 위상차판의 표면의 법선축 방향과 평행하게 배치되도록 한 위상차판은 예컨데 일본특개평 제5-313159호에 개시되어 있다. 그러나, 전방 시야각 방향에서의 반전 현상은 이런 위상차판을 사용함에 의해 어느 정도까지는 개선될 수 있다.

일본특개평 제6-118406호 및 제6-194645호는 소위 화소 분할 방법과 연관된 광 위상차판을 사용하는 반전 현상을 제거하기 위한 기술을 개시하며, 여기서 각각의 디스플레이 패턴 유닛(화소)은 복수의 부분으로 분할되며, 각각의 분할된 부분은 배향 제어를 통한 독립적인 시야각 특성을 가지게 된다.

일본특개평 제6-118406호는 액정 패널과 편광판 사이의 광 이방성막(광 위상차판)의 삽입에 기인하여 개선된 콘트라스트를 제공한다. 일본특개평 제6-194645호에 개시된 보상판(광 위상차판)은 보상판의 면에 평행하게 연장되는 일면내의 굴절율 보다 작은 굴절율을 가지도록 선택되기 때문에 마이너스 굴절율을 가진다. 따라서, 이런 보상판(광 위상차판)은 인가된 전압하에서 액정 디스플레이 디바이스에서 일어나는 플러스 굴절율을 보상하여 시야각 의존도를 감소시키게 된다.

그러나, 화소 분할 방법과 결합하여 이런 위상차판을 사용한다 할지라도, 착색 현상은 시야각이 45도 방향으로 틸트될 때 일어날 수 있으며, 수직 방향을 따른 콘트라스트에서의 감소를 균일하게 제어하는 것이 어렵게 될 수 있다.

따라서, 시야각에 따라 일어날 수 있는 콘트라스트 변화, 착색 현상, 및 반전 현상은 굴절 타원체가 틸트되지 않는 위상차판을 사용함에 의해, 즉 굴절 타원체의 주 굴절율 방향이 위상차판의 표면의 법선축 방향과 평행하게 배치되는, 어느 정도까지는 개선될 수 있다.

따라서, 일본특개평 제6-75116호는 각각의 굴절 타원체의 주 굴절룰 방향이 위상차판의 면의 법선축 방향에 대해 어느 정도 각이 있도록 위상차판을 사용하는 방법이 제안된다. 이 방법은 후술될 바와 같이 2 종류의 위상차판을 사용한다.

하나의 위상차판은, 3개의 주 굴절율에서 가장 작은 것의 방향이 위상차판의 표면에 평행하며, 다른 2개의 굴절율의 방향들 중 하나가 위상차판의 표면과 θ 각을 가지는 반면, 다른 굴절율의 방향이 위상차판의 표면의 법선축 방향과 θ각을 가지도록 된다. 여기서 20°≤ θ ≤ 70°이다.

다른 위상차판은, 굴절 타원체의 3개의 주요 굴절율 na, nb 및 nc가 na = nc〉nb의 관계를 가지며, (표면의 법선 방향과 평행하게 연장되는)주 굴절율 nb의 방향 및 표면의 면내로 연장되는 주 굴절율 방향 nc(또는 na)이 표면의 면 내로 연장되는 주 굴절율 방향 na(또는 nc) 주위의 시계 방향 또는 반시계 방향에서 틸트되도록, 틸트된 굴절 타원체를 갖는 위상차판이다.

2 종류의 위상차판들 중에서, 전술한 단방향 또는 양방향 버젼이 사용될 수 있다. 후술한 위상차판의 어플리케이션은 하나의 위상차판으로만 제한되지 않고, 오히려 2개의 위상차판이 주 굴절율의 틸트 방향이 서로 90도의 각도에 있도록 하는 방식으로 결합될 수 있다.

액정 디스플레이 장치와 편광판 사이에 삽입된 적어도 하나의 그런 위상차판을 포함하는 액정 디스플레이 장치는 디스플레이된 이미지에 대한 시야각에 따라 일어날 수 있는 콘트라스트 변동, 착색 현상, 및 반전 현상을 어느 정도 개선할 수 있다.

종래의 TN 액정 디스플레이 디바이스가 약 90도의 트위스트각을 갖는 액정 분자를 사용했기 때문에, 액정 분자의 외관상의 트위스트각은 시야각이 6시 방향에서 틸트될 때 약 90도를 초과할 것이다. 전방 방향에서 관찰되는 바와 같은 트위스트각이 90도를 초과할 때, 반전 현상은 전방 방향에서 일어날 것이며, 이는 시야각이 틸트되는 경우에 유사하게 적용될 것이다. 따라서, 종래의 TN 액정 디스플레이 디바이스에 따르면, 반전 현상은 외관상의 트위스트각이 약 90도를 초과하기 때문에 시야각이 6시 방향에서 틸트될 때 불가피하게 일어난다.

상기 일본특개평 제6-75116호에 개시된 위상차판은 그 자체로, 고 콘트라스트 및 넓은 시야각 특성을 달성하기 위하여 전술한 반전 현상을 적절하게 방지할 수 없다.

본 발명에 따르는 액정 디스플레이 장치는, 한쌍의 광 투과 기판들과 한쌍의 광투과 기판들 사이에 삽입된 액정층을 포함하는 액정 표시 디바이스, 액정 분자를 포함하는 액정층- 여기서 투명 전극층 및 정렬층은 액정층과 인접하는 한쌍의 광투과 기판들의 앞면 상에 형성됨- , 액정 표시 디바이스의 대향면상에 제공되는 한쌍의 편광자, 및 액정 표시 디바이스와 한쌍의 편광자의 적어도 하나 사이에 제공되는 적어도 하나의 경사진 위상차판을 포함하며, 상기 경사진 위상차판은 3개의 주요 굴절율 na, nb 및 nc를 갖는 굴절 타원체를 포함하며, 굴절 타원체의 3개의 주 굴절율 na, nb 및 nc는 na = nc 〉nb의 관계를 가지며, 굴절 타원체는 경사진 위상차판의 표면의 법선 방향에 평행하게 연장되는 주 굴절율 nb의 방향, 및 상기 표면의 면내로 연장되는 주 굴절율 nc 또는 na의 방향이 주 굴절율 방향 na 또는 nc 주위에 틸트되도록 미리 결정된 틸트각에 의해 틸트되고, 액정 분자는 전방 시야각 방향에서 미리 결정된 각도에서 관찰될 때 약 90도 이하의 외관상의 트위스트각을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서, 외관상의 트위스트각은 약 80도와 같거나 또는 크며, 89도와 같거나 또는 작다.

본 발명의 다른 실시예에서, 외관상의 트위스트각은 84도와 같거나 크며, 88와 같거나 작다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 액정 분자는 굴절율 Δn의 이방성을 가지며, 약 550 nm의 파장을 갖는 광에 대한 액정 분자의 굴절율 Δn(550)의 이방성은 약 0.060보다 크며 0.120보다 작은 범위에 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 약 550 nm의 파장을 갖는 광에 대한 굴절율의 Δn(550)의 이방성은 약 0.070 이상 및 약 0.095 이하인 범위이다.

대안적으로, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치는 한 쌍의 광투과 기판 및 한 쌍의 광투과 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 액정 디스플레이 디바이스를 포함하고, 액정층은 액정 분자를 포함하되, 투명 전극층 및 배향막은 액정층에 인접하는 한 쌍의 광투과 기판 각각의 표면 상에 형성되고, 한 쌍의 편광자는 액정 디스플레이 디바이스의 대향면 상에 제공되며, 적어도 하나의 경사진 위상차판은 액정 디스플레이 디바이스 및 한 쌍의 편광자중 적어도 하나 사이에 제공되며, 경사진 위상차판은 3개의 주 굴절율 na, nb 및 nc를 갖는 굴절 타원체를 포함하고, 굴절 타원체의 3개의 주 굴절율 na, nb 및 nc는 na=nc>nb의 관계를 갖고, 경사진 위상차판의 표면의 법선 방향에 평행하여 연장하는 주 굴절율 nb의 방향 및 표면 내로 연장하는 주 굴절율 nc 또는 na의 방향이 주 굴절율 방향 na 또는 nc 주위로 틸트되도록 굴절 타원체가 미리 결정된 틸트각까지 틸트되며, 액정 분자는 약 80°이상 및 약 88°이하인 실제 트위스트각을 갖는다.

그래서, 본 명세서에 설명된 발명은 (1) 디스플레이 디바이스의 배향막에 대해 액정 분자의 외관 프리틸트각(apparent pretilt angle)이 개선된 시야각 의존성 외에 위상차판에 기초한 보상 효과를 제공하도록 최적화되는, 액정 디스플레이 디바이스 및 위상차판을 일체화하는 액정 디스플레이 장치를 제공하고, (2) 전방 시야각 방향(즉, 6시 방향)에서의 반전 현상이 효과적으로 개선되는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 장점을 갖게 할 수 있다.

참부 도면을 참조하여 다음 상세한 설명을 읽고 이해할 때 본 발명의 상기 장점 및 다른 장점들이 기술 분야의 당업자에게 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 구조를 예시하는 확대 단면도.

도 2a 및 2b는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치에서 배향막의 러빙 방향 및 전방 시야각 방향 간의 관계를 예시하는 도면.

도 3은 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치에서 위상차판의 주 굴절율을 예시하는 투시도.

도 4는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치에서 편광판 및 위상차판의 광학 배열을 예시하는 확대 투시도.

도 5는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치의 시야각 의존도를 측정하기 위한 측정 시스템을 예시하는 투시도.

도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예 1 및 비교 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 투과율-인가 전압 특성을 예시하는 그래프.

도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 디스플레이 장치의 시야각을 예시하는 그래프.

도 8은 비교 실시예 1에 따른 액정 디스플레이 장치의 시야각 특성을 예시하는 그래프.

도 9는 6시 방향으로 트위스트각 α 및 시야각 Φ가 가변할 때 외관(apparent) 트위스트각의 변화를 예시하는 그래프.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 디스플레이 장치의 투과율-인가 전압 특성을 예시하는 그래프.

도 11a 내지 11c는 비교 실시예 2에 따른 액정 디스플레이 장치의 투과율-인가 전압 특성을 예시하는 그래프.

도 12는 TN-형 액정 디스플레이 디바이스를 예시하는 개략적 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 액정 디스플레이 디바이스

2, 3 : 위상차판

4, 5 : 편광판

6, 7 : 전극 기판

8, 16 : 액정층

9, 12 : 광 투과 기판

10, 13 : 투명 전극

11, 14 : 배향막

15 : 밀봉 수지

16 : 액정셀

21 : 감광소자

22 : 증폭기

23 : 기록 장치

100 : 액정 디스플레이 장치

500 : 측정 시스템

본 발명은 도 1 내지 9를 참조하여 이하 상술한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이 디바이스(1), 한쌍의 광 위상차판(2 및 3), 및 한쌍의 편광자(예를 들면, 편광판)(4 및 5)를 포함한다. 액정 디스플레이 장치(1)는 대향 전극 기판(6 및 7) 간에 개재되는 액정층(8)을 포함한다.

전극 기판(6)은 액정층(8)에 인접하는 유리 기판(광 투과 기판)(9)의 전면상에 제공된 ITO(인듐 주석 산화물)의 투명 전극(10)을 포함한다. 배향막(11)은 전극(10) 위에 형성된다. 전극 기판(7)은 액정층(8)에 인접하는 유리 기판(광 투과 기판)(12)의 전면 상에 제공된 ITO의 투명 전극(13)을 포함한다.

간결하게 하기 위해, 도 1은 하나의 화소에 대응하는 액정 디스플레이 디바이스(1)부만을 도시한다. 그러나, 액정 디스플레이 디바이스(1)의 전체에서는, 기판 표면의 법선 방향으로 볼 때, 유리 기판(9 및 12) 간의 공간에서 서로 수직으로 연장하여, 미리 결정된 폭을 갖는 스트립의 형태로 투명 전극(10 및 13)이 제공된다. 투명 전극(10 및 13)이 서로 교차하는 부분은 디스플레이 기능을 책임지는 화소에 대응한다. 화소는 액정 디스플레이 장치(100) 전체의 매트릭스 어레이에 제공된다.

전극 기판(6 및 7)은 밀봉 수지(15)에 의해 서로 부착되면서, 액정층(8)은 전극 기판(6 및 7) 및 밀봉 수지(15)에 의해 규정된 사이 공간에서 봉합된다. 이하 더 상세히 설명되는 바, 액정 디스플레이 장치(100)의 액정층(8)은 굴절율 Δn의 이방성에 대한 미리 결정된 조건을 만족시키도록 선택되는 액정 재료로 이루어져서, 위상차판(2 및 3)에 기초한 위상차 보상 기능과 관련하여 최적 특성이 제공될 것이다.

액정 디스플레이 장치(100)에서, 액정 디스플레이 디바이스(1), 광 위상차판(2 및 3), 및 편광판(4 및 5)을 포함하는 유닛이 액정층(16)을 정의한다.

배향막(11 및 14)은 예를 들면, 러빙과 같이 미리 배향 처리되어, 전극 기판(6 및 7) 간에 개재된 액정층에서의 액정 분자가 트위스트 배향으로 배치된다.

액정 디스플레이 디바이스(1)에 대한 기준 좌표 시스템(x, y, z)이 다음과 같이 규정된다. 도 2a는 관찰자의 위치에서, 즉 상기 전극 기판(6)에서 볼 때의 액정 디스플레이 디바이스(1)를 도시하는 개략적 평면도이다. 도 2a의 평면에 평행하게 연장하는, 액정 디스플레이 디바이스(1)의 기판 표면이 x-y면을 규정한다. 12시 방향(대향 시야각 방향) 및 6시 방향(전방 시야각 방향)은 x축 방향을 규정한다. 3시 방향 및 9시 방향은 y축 방향을 규정한다. 기판 표면의 법선축은 z축 방향을 규정한다. 배향막(11)의 러빙 방향은 R1으로 표기하고, 배향막(14)의 러빙 방향은 R2로 표기한다. 러빙 방향 R1 및 R2 간의 각은 액정 분자의 트위스트각 α를 규정한다. 본 발명에 따르면, 약 80도 이상 및 약 88도 이하인 트위스트각 α를 얻기 위해 배향 처리는 미리 수행된다.

트위스트각은 시야각이 틸트될 때 외관상으로 변경된다는 사실과, 트위스트각을 최적화하고 위상차판(이하 살명됨)을 이용함으로써, TN형 액정 디스플레이 디바이스의 시야각 특성이 개선될 수 있다는 것과, 특히 6시 방향으로의 반전 현상이 실질적으로 제거될 수 있다는 것을 발명자는 인식하였다. 이하, 시야각이 6시 방향으로 틸트될 때 트위스트각의 외관 변화의 방식 및 크기가 상세히 설명된다.

시야각이 틸트될 때 트위스트각은 외관상으로 변화한다. 시야각 Φ이 정면 방향(즉, 법선축 방향)에서 전방 시야각 방향(즉, 6시 방향)으로 틸트될 때 외관 트위스트각 β가 존재한다고 가정하자. 또한, 액정 디스플레이 디바이스(1)가 정면 방향(즉, 법선축 방향), 즉 Φ=0°에서 관찰되거나 시야각이 틸트되지 않을 때에도 트위스트각 β가 규정가능한 값을 갖는다고 가정하자. 액정 디스플레이 디바이스(1)가 정면 방향(즉, 법선축 방향)에서 관찰될 때, 소정의 3차원 좌표 시스템에서 인지될 때의 러빙 방향 R1은 원점(0,0) 및 x-y 평면 상의 지점(1, tan(π/2-α/2)cosΦ)을 통해 연장하는 선이며, 배향막(11)의 실제 러빙 방향 R1과 일치한다. 그러므로, 트위스트각 α 및 트위스트각 β는 자연적으로 동일하다. 다음, 도 2b를 참조하면, 시야각 Φ이 정면 방향(즉, 법선축 방향)에서 전방 시야각 방향(즉, 6시 방향)으로 틸트될 때, 러빙 방향은 실제 러빙 방향 R1과 다른 방향 R3가 되는 것으로 보일 수 있다. 그래서, 외관 러빙 방향 R3는 원점(0,0) 및 x-y 평면 상의 지점(1, tan(π/2-α/2)cosΦ)을 통해 연장하는 선을 따라 연장하도록외관상 변경된다.

시야각 Φ가 가변될 때 발생하는 트위스트각 β에서의 변화가 실제 트위스트각 α의 서로 다른 값에 대하여 도 9에 도시되어 있다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 실제 트위스트각 α가 84°일 때, 예를 들면, Φ=0°하에서, 외관 트위스트각 β가 84°이며, 이는 실제 트위스트각 α와 일치한다. 시야각 Φ이 점차적으로 틸트될 때 외관 트위스트각 β는 점점 증가하여, Φ=26°하에서 90°에 이른다. 시야각 Φ이 더 틸트될 때 외관 트위스트각 β은 90°이상 계속 증가한다. 유사하게, 실제 트위스트 각 α=90°일 때, 외관 트위스트각 β는 Φ=0°하에서 90°이며, 이는 실제 트위스트각 α와 일치한다. 시야각 Φ가 점점 틸트될 때, 외관 트위스트각 β는 항상 90°이상이 되도록 점점 증가한다.

일반적으로, TN형 액정 디스플레이 디바이스는 소정 방향에서 관찰될 때, 상기 방향으로의 외관 트위스트각이 약 90°를 초과할 때 상기 방향에서 반전 현상이 보다 더 일어나게 되고, 반전 현상은 외관 트위스트각이 증가할 때 보다 더 표명될 것이다. 만약 트위스트각 α가 종래 TN형 액정 디스플레이 디바이스에서와 같이 90°로 규정되면, 외관 트위스트각 β는 시야각 Φ가 틸트될 때 항상 90°이상이 되어, 정면 방향에서 시야각 Φ를 약간 틸트시킴으로써 반전 현상이 용이하게 일어날 수 있다. 반면에, 예를 들어, 만약 실제 트위스트각이 약 84°로 규정되면, 외관 트위스트각 β는 틸트된 시야각 Φ에서도 비교적 작게 유지될 수 있다. 결과적으로, 반전 현상의 발생이 최소화되고, 시야각 특성이 현저하게 개선될 수 있다.

위상차판(2 및 3)은 액정 디스플레이 디바이스(1) 및 편광판(4 및 5) 사이에각각 개재되며, 이는 액정 디스플레이 디바이스(1)의 대향측 상에 교대로 제공된다. 위상차판(2 및 3)은 투명 유기 폴리머 지지체 상에 경사 또는 혼성 배향 및 크로스 연결로 디스코틱 액정을 제공함으로써 각각 형성된다. 결과적으로, 위상차판(2 및 3)에서의 굴절 타원체(이하 설명됨)가 위상차판(2 및 3)과의 각에 각각 있도록 형성된다.

위상차판(2 및 3)에 대한 지지체로서, 편광판으로 흔히 사용되는 트리아세틸셀루로이스(triacetylcellulose, TAC)가 고 신뢰성으로 인해 적당하다. 달리, 우수한 환경 저항 및 화학 저항을 갖는, 예를 들면 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 폴리에틸렌 텔레프탈린(polyethylene terephthalate)을 갖는 무색 및 투명 유기 폴리머막이 적당하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 위상차판(2 및 3) 각각은 3개의 서로 다른 방향으로의 3개의 주 굴절율 na, nb, 및 nc를 갖는다. 주 굴절율 na의 방향은 직교 좌표 시스템(x, y, z)에서의 y축 방향과 일치한다. 주 굴절율 nb의 방향은 위상차판(2 또는 3)의 표면에 수직하여 연장하는 z축 방향에 대해 각 θ로, 화살표 A의 방향으로 틸트되는데, 이는 디스플레이 스크린(즉, 표면의 법선축 방향)에 대응한다.

각 위상차판(2 및 3)의 주 굴절율은 단지 하나의 광축의 존재를 나타내는 관계 na=nc>nb를 만족한다. 그래서, 각각의 위상차판(2 및 3)은 단축이며(uniaxial), 굴절율의 네가티브 이방성을 갖는다. 각 위상차판(2 및 3)의 제1 지연값 (nc-na)×d는 na=nc(여기서 d는 위상차판(2 또는 3)의 두께를 나타냄)이기 때문에 실질적으로 0이다. 각 위상차판(2 및 3)의 제2 지연값 (nc-nb)×d는약 80nm이상 및 250 nm이하인 임의의 값으로 정해질 수 있다.

제2 지연값 (nc-nb)×d를 상기 범위의 값으로 정함으로써, 위상차판(2 및 3)의 위상차 보상 기능이 보장될 수 있다. 상기 수학식에서, nc-na 및 nc-nb는 굴절율 Δn의 이방성을 나타낸다.

위상차판(2 및 3)의 주 굴절율 nb가 틸트되는 각 θ, 즉 굴절 타원체의 틸트각 θ는 다음 범위 내의 임의의 값, 약 15°≤θ≤75°으로 정해질 수 있다. 틸트각 θ를 이 범위의 값으로 정함으로써, 위상차판(2 및 3)의 위상차 보상 기능이 굴절 타원체가 시계방향 또는 반시계 방향으로 틸트되는 지의 여부에 상관없이 보장될 수 있다.

위상차판(2 및 3)의 배열은 다음과 같다. 위상차판(2 및 3)중 하나는 액정 디스플레이 디바이스(1)의 한 측면 상에 제공될 수 있는 한편, 다른 위상차판은 다른 측면 상에 제공될 수 있다. 대안적으로, 위상차판(2 및 3) 모두가 액정 디스플레이 디바이스(1)의 한 측면 상에 적층될 수 있다.

3개 이상의 위상차판을 사용하는 것도 가능하다.

액정 디스플레이 장치(100)에 있어서, 액정표시소자(1)용 편광판(4, 5)은 도 4에 도시된 바와 같이, 그들의 흡수축(absorption axes; AX1, AX2)이 배향막(11, 14; 도 1 참조)의 러빙 방향(R1, R2)으로 배향된 것과 같은 식으로 배치된다.

위상차판(2, 3) 및 편광판(4, 5)의 그러한 배열로 인해, 광이 OFF상태에서 전송될(즉, 백색 이미지가 표시됨) 경우 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치(100)는 보통 백색 모드에서 동작한다.

일반적으로, 액정 혹은 위상차판(위상차막)과 같은 광학적 비등방성 물질에 있어서, 주 굴절율 na, nb 및 nc의 비등방성은 굴절 타원체의 형태로 나타난다. 굴절율 Δn의 비등방성은 굴절력을 갖는 물질이 관찰된 방향에 따라 다른 값을 얻게 된다.

이후에, 본 발명의 구체적인 실시예가 비교예와 관련하여 기술될 것이다.

(실시예 1)

본 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치(100)에 있어서 그 액정 분자가 액정셀의 배향막에 대하여 80°, 82°, 84°, 86° 혹은 88°의 트위스트각)을 갖는 액정 재료를 각각 사용한 다섯 개의 샘플(#1 ∼ #5)이 준비된다. 각 샘플의 셀 두께(즉, 액정막(8)의 두께)는 약 5㎛ 이다.

각 샘플(#1 ∼ #5)에 있어서 위상차판(2, 3)은 다음과 같이 준비된다. 디스코틱(discotic) 액정이 투명 지지체(예컨대, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)) 상에 공급되고, 경사 배향되도록 처리되고, 그 다음에 크로스-링크된다. 위상차판(2, 3)은 0nm의 제1 지연값과 130nm의 제2 지연값(상술된 바와 같이)을 갖는다. 주 굴절율 nb의 방향은 x-y-z 좌표계의 z축에 대하여 약 25°의 각으로 화살표 A(도 3 참조)의 방향으로 틸트되지만, 주 굴절율 nc의 방향은 x-y-z 좌표계의 x축에 대하여 약 25°의 각으로 화살표 B(도 3참조)의 방향으로 틸트된다(즉, 굴절 타원체는 약 25°의 틸트각 θ를 가짐).

본 발명의 실시예 1에 따른 샘플에 대한 비교예에서와 같이, 액정 분자가 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치(100)에 있어서의 액정셀(16)의 배향막에 대하여78°혹은 90°의 트위스트각을 갖는다는 것을 제외하면 비교 샘플(#100, #101)은 본 실시예에 따른 샘플과 동일하게 준비된다.

표 1은 백색광으로 처리된 샘플 #1 내지 #5 및 비교 샘플 #100, #101의 시각적 조사에 대한 결과를 보여준다.

("정면" 및 "12시 방향의 70°"에 있어서 기호의 열들은 다음과 같이 정의된다:

○ = 우수;

△ = 대조시 상대적으로 약간 감소되지만 허용할만함;

× = 대조시 허용할 수 없을 정도록 감소)

("6시 방향의 50°"에 있어서 기호의 열은 다음과 같이 정의된다:

○ = 우수;

× = 반전 현상이 관찰됨)

본 실시예의 샘플 #3 내지 #5은 우수한 이미지 품질을 제공하므로 정면 방향 혹은 12시 방향의 70°에서 관찰할 때 대조하면 감소율은 무시할만 하다. 또한 샘플 #3 내지 #5는 우수한 이미지 품질을 제공하므로 6시 방향의 50°에서 관찰할 때 반전 현상은 분명히 없다. 그러나 허용할만한 이미지 품질이 이러한 샘플들에 의해 제공되면 정면 방향 혹은 12시 방향의 70°에서 관찰할 때 대조하면 약간의 감소율이 샘플 #1 및 #2에서 나타난다. 또한 샘플 #1 및 #2가 우수한 이미지 품질을 제공하면 6시 방향의 50°에서 관찰할 때 반전 현상은 분명히 나타나지 않는다.

반면에, 비교 샘플 #100은 정면 방향 혹은 12시 방향의 70°에서 관찰할 때 대조시 허용할 수 없는 감소율을 나타낸다. 비교 샘플 #101은 6시 방향의 50°에서 조차 반전 현상을 나타낸다.

도 5에서 도시하는 바와 같은 감광소자(21)를 포함하는 측정 시스템(500), 증폭기(22) 및 기록장치(23)는 액정 디스플레이 장치(100)의 시야각 의존성을 측정하는데 사용된다. 측정 시스템(500) 내에 액정 디스플레이 장치(100)의 액정셀(16)이 위치하여 유리기판(9)에 인접하는 그것의 정면(face; 16a)은 x-y-z 좌표계에서 기준평면 x-y 내에 있다.

감광소자(21)는 일정한 스테레오각(stereoangle)에서 광을 수신할 수 있는 장치이며, 정면(16a)에 대해 수직으로 차례로 확장한 z방향에 대하여 각 Ф(시야각)로 확장하는 방향을 따라 좌표계의 중심으로부터 미리 결정된 거리에 배치된다.

측정동안, 단색광(파장: 550nm)은 상기 정면(16a)의 반대쪽 편을 통해 측정 시스템(500)에서 액정셀(16)로 방사된다. 액정셀(16)을 통해 전송된 단색광 부분은 감광소자(21)에 입력된다. 감광소자(21)의 출력은 증폭기(22)에 의해 미리 결정된 레벨로 증폭되고 그 다음에 기록장치(23), 예컨대, 파형 기억장치 혹은 기록장치에 의해 기록된다.

샘플 #3 및 비교 샘플 #100, #101은 측정에 종속된다. 보다 명확히, 샘플 #3 및 비교 샘플 #100, #101은 도 5에 도시된 측정 시스템(500) 내에 위치되고 샘플 #3 및 비교 샘플 #100, #101에 인가된 전압에 대하여 Ф의 각으로 고정되어 있는 감광소자(21)의 출력 레벨이 측정된다.

y방향은 상측 혹은 디스플레이 스크린의 12시 방향에 대응하고, x방향은 좌측 혹은 디스플레이 스크린의 9시 방향에 대응한다고 가정하는 경우, 측정은 본 실시예와 유사한 방법으로 정면 방향, 6시 방향의 50°및 12시 방향의 60°사이에서 감광소자(21)의 위치가 바뀌는 동안 얻어진다.

그 결과는 도 6a 및 도 6c에 도시된다. 도 6a 및 도 6c는 본 발명의 실시예 1 및 비교예에 따른 액정 디스플레이 장치의 샘플 #3 및 비교 샘플 #100, #101(투과율-인가된 전압 특성)에 인가된 전압에 대한 광 투과율을 설명하는 그래프이다.

도 6a는 정면 방향에 대해 얻어진 측정 결과를 나타내고(도 2); 도 6b는 6시 방향의 50°에서 얻어진 측정 결과를 나타내며; 도 6c는 12시 방향의 60°에서 얻어진 측정 결과를 나타낸다.

도 6a 내지 도 6c에 있어서, 실선 곡선(L1, L4, L7)은 약 90°의 트위스트각을 갖는 비교 샘플 #101을 나타내고; 파선 곡선(L2, L5, L8)은 약 84°의 트위스트각을 갖는 샘플 #3을 나타내며; 파선 곡선(L3, L6, L9)은 약 78°의 트위스트각을갖는 비교 샘플 #100을 나타낸다.

도 6a를 참조하면, 후술하는 비교 분석은 정면 방향에 있어서 투과율-인가된 전압 특성에 대하여, 샘플 #3 및 비교 샘플 #100, #101 사이에서 얻어진 것이다: 비교 샘플 #100을 나타내는 곡선(L3)은 약 5V 내지 약 6V의 전압 인가에 대한 투과율에 있어서 충분한 감소를 보여주지 않는다. 샘플 #3을 나타내는 곡선(L2)은 약 5.5V 이상의 전압 인가에 대한 투과율에 있어서 충분한 감소를 보여준다. 비교 샘플 #101을 나타내는 곡선(L1) 역시 약 5.5V 이상의 전압 인가에 대한 투과율에 있어서 충분한 감소를 보여준다.

도 6b를 참조하면, 후술하는 비교 분석은 6시 방향의 50°에서 투과율-인가된 전압 특성에 대해 얻어진 것이다: 샘플 #3 및 비교 샘플 #100을 나타내는 곡선 (L5, L6) 각각은 약 3V 내지 약 6V 근처에 있어서 일정한 투과율을 나타낸다. 그러나 비교 샘플 #101을 나타내는 곡선(L4)은 약 3V 근처에 있어서 투과율이 증가함을 보여주고, 그 다음에 반전 현상을 지시하는 것으로 약 4V 근처에 있어서 투과율이 감소함을 보여준다.

도 6c를 참조하면, 후술하는 비교 분석은 12시 방향의 60°에서 투과율-인가된 전압 특성에 대해 얻어진 것이다: 비교 샘플 #100을 나타내는 곡선(L9)은 약 6V의 전압 인가에 대한 투과율에 있어서 충분한 감소를 보여주지 않는다. 비교 샘플 #101 및 샘플 #3을 나타내는 곡선(L7, L8) 각각은 약 6V 근처에 있어서 투과율의 충분한 감소를 보여준다. 따라서, 6시 방향 및 12시 방향 모두에서 샘플 #3은 잘 균형된 개선을 보여준다는 것을 확인할 수 있다.

상술한 사항들과 유사한 결과는 디스코틱 액정이 하이브리드 배향에서 투명한 지지체 상에 위치한다는 것을 제외하면 본 실시예의 샘플 #1 내지 #5 및 비교 샘플 #100, #101과 동일한 비교예에 대해서도 관찰된다.

도 7은 중간 계조(intermediate gray scale tone)를 표시하도록 인가된 전압 하에, 5 이상의 콘트라스트 레벨(contrast level)을 갖는 샘플 #3(트위스트각: 86°)에서 반전 현상이 발생하지 않는 영역을 나타낸다. 동심원 각각은 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°및 70°의 시야각을 나타낸다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 반전 현상은 관찰 방향에 관계없이 약 0°내지 약 50°의 시야각에서는 발생하지 않는다.

본 실시에에 따르면, 시야각 Ф가 전방 시야각 방향(즉, 6시 방향)으로 틸트될 때 얻어진 외관 트위스트각 β가 약 90°보다 작게 되도록 실제 트위스트각 α를 규정함에 의해, 앞쪽 시야각 방향(즉, 6시 방향)에 있어서 중간 계조에서의 반전 현상이 개선될 수 있다.

본 실시예는 그것의 주 굴절율 방향 na, nb 및 nc가 y축 방향, z축 방향 및 x축 방향과 각각 일치하는 굴절 타원체에 의거한다. 이러한 굴절 타원체에 의거한 기준 틸트각 15°는 그것의 주 굴절율 방향 na, nb 및 nc가 y축 방향, x축 방향 및 z축 방향과 각각 일치하는 굴절 타원체에 의거한 기준 틸트각 75°와 동일하다는 것을 주목할 필요가 있다. 그러므로, 틸트각은 약 15°및 75°사이의 범위에 있는 값으로 규정된다.

(실시예 2)

액정층(8)에 대한 액정 재료 굴절율 Δn의 비등방성 값을 적절히 선택함으로써, 액정 디스플레이 장치의 시야각 특성은 보다 더 개선될 수 있다. 실시예 2에 있어서, 샘플 #21 내지 #23은, 파장 550nm에서 그것의 굴절율 Δn(550)의 비등방성이 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치(100)의 액정셀(16)에 있어서의 액정층(8)에 대해 약 0.070, 약 0.080 혹은 약 0.095인 액정 재료를 사용함으로써 각각 준비된다. 각 샘플의 셀 두께(즉, 액정층(8)의 두께)는 약 5㎛이다.

샘플 #21 내지 #23 각각에 있어서 위상차판(2, 3)으로는 디스코틱 액정을 경사배향 시키기 위해 제공하는 실시예 1에 있어서의 광 위상차판과 유사한 위상차판이 사용된다.

도 5를 참조한 실시예 1에 기술된 바와 같은 측정 시스템(500)을 사용함으로써, 샘플 #21 내지 #23에 인가된 전압에 대한 각 Ф로 고정되어 있는 감광소자(21)의 출력 레벨이 측정된다.

y방향은 디스플레이 스크린의 좌측 방향에 대응하고 x방향은 디스플레이 스크린의 하측 방향(즉, 전방 시야각 방향)에 대응한다고 가정할 경우, 측정은 상측 혹은 12시 방향(즉, 대향 시야각 방향), 하측 혹은 6시 방향(즉, 전방 시야각 방향), 우측 혹은 3시 방향, 및 좌측 혹은 9시 방향 사이에서 감광소자(21)의 위치를 바꾸는 동안 얻어진다. 각각의 위치에 있어서, 감광소자의 각 Ф는 50°로 고정된다.

그 결과는 도 10a 내지 도 10c에 도시된다. 도 10a 내지 도 10c는 샘플 #21 내지 #23에 인가된 전압에 대한 광 투과율("투과율-인가된 전압 특성")을 설명하는그래프이다.

도 10a는 12시 방향(즉, 반 시야각 방향)에서 얻어진 측정 결과를 나타내고; 도 10b는 3시 방향에서 얻어진 측정 결과를 나타내며; 도 10c는 9시 방향에서 얻어진 측정 결과를 나타낸다.

도 10a 내지 도 10c에 있어서, 일점쇄선인 곡선(L21, L24, L27)은 그것의 액정층(8)이 Δn(550) = 0.070인 액정 재료로 이루어진 샘플 #21을 나타낸다. 실선 곡선(L22, L25, L28)은 그것의 액정층(8)이 Δn(550) = 0.080인 액정 재료로 이루어진 샘플 #22를 나타낸다. 파선 곡선(L23, L26, L29)은 그것의 액정층(8)이 Δn(550) = 0.095인 액정 재료로 이루어진 샘플 #23을 나타낸다. 도 10a 내지 도 10c에 있어서, 투과율이 약 5V 내지 6V에서 반전 현상을 야기시키지 않고 충분히 감소한다는 것은 분명하다. 이러한 것은 비교예 2(후술됨; 도 11a 내지 도 11c)에 따른 샘플의 특성을 초월한 상당히 두드러진 효과를 증명한다.

(비교예 2)

실시예 2에 대한 비교예 2에 있어서 비교 샘플 #201 및 #202는, 파장 550nm에서 그것의 굴절율 Δn(550)의 비등방성이 약 0.060 혹은 약 0.120인 액정 재료가 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치(100)에 있어서의 액정셀(16)의 액정층(8)을 위해 사용된다는 것을 제외하면 실시예 2에 따른 샘플과 동일하다.

도 5를 참조하여 실시예 1에서 설명된 바와 같은 측정 시스템(500)을 채택함으로써, 샘플 #201 및 #202에 인가된 전압에 응답하는 감광소자(21)의 출력 레벨은 감광소자(21)를 각 Φ에 고정시키고 측정된다.

실시예 2와 유사하게, y 방향은 디스플레이 스크린의 좌측 방향에 대응하고, x 방향은 디스플레이 스크린의 하측 방향(즉, 전방 시야각 방향)에 대응한다고 가정하고, 감광소자(21)의 위치를 상측 또는 12시 방향(즉, 대향 시야각 방향), 하측 또는 6시 방향(즉, 전방 시야각 방향), 우측 또는 3시 방향, 및 좌측 또는 9시 방향 사이에서 변화시키면서 측정이 이루어졌다. 각 위치에서, 감광소자(21)의 각 Φ는 50°로 고정되었다.

그 결과는 도 11a 내지 11c에 도시된다. 도 11a 내지 11c는 샘플 #201 및 #202에 인가된 전압에 응답하는 광 투과율을 나타내는 그래프("투과율-인가 전압" 특성)이다.

도 11a는 12시 방향(즉, 대향 시야각 방향)에서 이루어진 측정 결과를 나타내고; 도 11b는 3시 방향에서 이루어진 측정 결과를 나타내며; 도 11c는 9시 방향에서 이루어진 측정 결과를 나타낸다.

도 11a 내지 11c에서, 실선 곡선 L201, L203, 및 L205는 그 액정층이 Δn (550) = 0.060 이 되게 하는 액정 재료로 이루어진 샘플 #201을 나타낸다. 파선 곡선 L202, L204, 및 L206은 그 액정층이 n(550) = 0.120 이 되게 하는 액정 재료로 이루어진 샘플 #202를 나타낸다.

도 11a에서, 비교 샘플 #201(곡선 L201)은 약 4 V 이상의 전압에서 반전 현상을 보이는 특징을 나타낸다.

한편, 비교 샘플 #202(곡선 L202)는 약 4 V 이상의 전압에서 투과율이 충분히 감소되지 않는다는 것을 보여준다. 도 11b에서, 비교 샘플 #202(곡선 L204)는약 4 V 이상의 전압에서 반전 현상을 보이는 특징을 나타낸다. 도 11c에서, 비교 샘플 #202(곡선 L206)는 L203에서와 같이 약 4 V 이상의 전압에서 반전 현상을 보이는 특징을 나타낸다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액정 디스플레이 디바이스와 위상차판을 결합한 액정 디스플레이 장치가 제공되는데, 디스플레이 디바이스의 배향막에 대한 액정 분자들의 외관 프리틸트각(apparent pretilt angle)은 위상차판에 기초한 보상 효과 뿐만 아니라 개선된 시야각 의존성을 제공하도록 최적화된다.

또한, 본 발명에 따르면, 중간 계조를 디스플레이할 때 전방 시야각 방향(즉, 6시 방향)에서의 반전 현상이 효과적으로 개선된 액정 디스플레이 장치가 제공된다.

본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 다양한 다른 변형들이 당업자들에게 명백하고 자명할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범위가 지금까지의 설명에 제한된다는 것을 의도한 것은 아니고, 오히려 청구범위는 포괄적으로 구성된다.

Claims (6)

1. 액정 디스플레이 장치에 있어서,

   한 쌍의 광 투과 기판 및 상기 광 투과 기판 쌍의 사이에 삽입된 액정층- 상기 액정층은 액정 분자들을 포함함 -을 포함하되, 상기 액정층에 인접하는 상기 광 투과 기판 쌍 각각의 한쪽 면 상에 투명 전극층 및 액정막이 형성되는 액정 디스플레이 디바이스;

   상기 액정 디스플레이 디바이스의 반대쪽 면 상에 제공되는 한 쌍의 편광자; 및

   상기 액정 디스플레이 디바이스와 상기 편광자 쌍 중 적어도 하나와의 사이에 제공되고, 3개의 주 굴절율 na, nb, 및 nc를 갖는 굴절 타원체를 포함하는 적어도 하나의 경사진 위상차판

   을 포함하되,

   상기 굴절 타원체의 3개의 주 굴절율 na, nb, 및 nc는 na = nc > nb 인 관계가 있고,

   상기 굴절율 타원체는, 상기 경사진 위상차판의 표면의 법선 방향에 평행하게 연장하는 주 굴절율 nb의 방향 및 상기 표면의 평면 내에서 연장하는 주 굴절율 nc 또는 na의 방향이 주 굴절율 방향 na 또는 nc 주위에서 틸트되도록 미리 결정된 틸트각 만큼 틸트되고,

   상기 액정 분자들은, 전방 시야각 방향에서 미리 결정된 각으로 보았을 때약 90°이하의 외관 트위스트각(apparent twist angle)을 갖는 액정 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 외관 트위스트각은 약 80° 보다 크거나 같고 약 89° 보다 작거나 같은 액정 디스플레이 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 외관 트위스트각은 약 84° 보다 크거나 같고 약 88° 보다 작거나 같은 액정 디스플레이 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 액정 분자들은 굴절율 Δn의 비등방성을 갖고,

   약 550 ㎚의 파장을 갖는 광에 대한 상기 액정 분자들의 굴절율 Δn(550)의 비등방성은 약 0.060 보다 크고 약 0.120 보다 작은 범위에 있는 액정 디스플레이 장치.
5. 제1항에 있어서, 약 550 ㎚의 파장을 갖는 광에 대한 상기 액정 분자들의 굴절율 Δn(550)의 비등방성은 약 0.070 보다 크거나 같고 약 0.095 보다 작거나 같은 범위에 있는 액정 디스플레이 장치.
6. 액정 디스플레이 장치에 있어서,

   한 쌍의 광 투과 기판 및 상기 광 투과 기판 쌍의 사이에 삽입된 액정층- 상기 액정층은 액정 분자들을 포함함 -을 포함하되, 상기 액정층에 인접하는 상기 광 투과 기판 쌍 각각의 한쪽 면상에 투명 전극층 및 액정막이 형성되는 액정 디스플레이 디바이스;

   상기 액정 디스플레이 디바이스의 반대쪽 면 상에 제공되는 한 쌍의 편광자; 및

   상기 액정 디스플레이 디바이스와 상기 편광자 쌍 중 적어도 하나와의 사이에 제공되고, 3개의 주 굴절율 na, nb, 및 nc를 갖는 굴절 타원체를 포함하는 적어도 하나의 경사진 위상차판

   을 포함하되,

   상기 굴절 타원체의 3개의 주 굴절율 na, nb, 및 nc는 na = nc > nb 인 관계가 있고,

   상기 굴절율 타원체는, 상기 경사진 위상차판의 표면의 법선 방향에 평행하게 연장하는 주 굴절율 nb의 방향 및 상기 표면의 평면 내에서 연장하는 주 굴절율 nc 또는 na의 방향이 주 굴절율 방향 na 또는 nc 주위에서 틸트되도록 미리 결정된 틸트각 만큼 틸트되고,

   상기 액정 분자들은, 약 80°보다 크거나 같고 약 88°보다 작거나 같은 실제 트위스트각(actual twist angle)을 갖는 액정 디스플레이 장치.