KR100377944B1 - 액정분자가 호모지니어스배향한 액정층을 구비한액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정분자를 대향하는 기판간에서 호모지니어스배향시킨 액정층을 구비한 액정표시소자에 관한 것으로서,

액정표시소자는 적어도 1개의 제 1 전극이 형성된 제 1 기판과, 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극이 복수 배열되고, 상기 제 1 과 제 2 전극에 의해 복수의 화소전극을 매트릭스상으로 복수 배열된 매트릭스표시부를 형성하며, 상기 제 1 기판에 미리 정한 틈을 설치하여 대향배치된 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판의 대향하는 내면에 각각 형성된 제 1, 제 2 배향막과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에 봉입된 액정을 구비하고 있고, 상기 제 1 배향막은 상기 매트릭스표시부의 화소배열의 행 또는 열방향의 어느 쪽인가 한쪽에 대하여 5°내지 10°의 각도로 교차하는 제 1 방향에 배향처리가 실시되며, 상기 제 2 배향막은 상기 제 1 배향막의 배향처리방향과 실질적으로 평행한 제 2 방향에 배향처리가 실시되고, 제 2 배향막과 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에 트위스트하지 않은 호모지니어스배향시킨 액정으로 이루어지며, 상기 액정셀의 액정으로서 카이럴제를 첨가하여 호모지니어스배향을 안정시킨 것을 특징으로 한다.

Description

액정분자가 호모지니어스배향한 액정층을 구비한 액정표시소자{LCD HAVING LIQUID CRYSTAL LAYERS PREPARED IN THE HOMOGENEOUS ORIENTATION OF LIQUID CRYSTAL MOLECULE}

본 발명은 액정분자를 대향하는 기판간에서 호모지니어스배향시킨 액정층을 구비한 액정표시소자에 관한 것이다.

한쌍의 기판간에 액정분자를 소정의 트위스트각으로 트위스트배향시킨 액정층을 봉입하고, 상기 한쌍의 기판을 끼워서 한쌍의 편광판을 배치한 TN(트위스티드네마틱)형 액정표시소자는 콘트라스트가 높고, 또 전기광학특성이 우수해 있기 때문에 여러가지의 표시소자로서 널리 이용되고 있다.

이 TN형 액정표시소자는 표시소자의 정면에 있어서의 콘트라스트는 높지만,표시소자의 정면(법선)방향으로부터 기운 방향에서 관찰했을 때의 콘트라스트의 변화가 크고 시야각의 범위가 좁다. 이 좁은 시야각범위를 넓게 하기 위해 위상판 등의 광학적인 보상소자를 이용하여 시야각의 범위를 넓게 하는 시도가 이루어지고 있다.

그러나 TN형 액정표시소자는 액정층의 액정분자가 트위스트배향하고 있기 때문에 충분한 광학적인 보상을 실시하는 것은 어렵고, 또 복잡하다.

한편 한쌍의 기판간에 봉입한 액정분자를 한쪽방향으로 모아서 초기배향시킨 호모지니어스배향형의 액정표시장치는 TN방식의 액정표시장치에 비하여 액정의 분자배열이 트위스트해 있지 않기 때문에 광학적인 특성의 보상이 쉽고, 시야각의 범위를 넓게 하는 것이 용이하다.

상기 호모지니어스배향형의 액정표시장치는 대향하는 내면 각각에 투명한 전극과, 그 위에 배향막이 형성된 한쌍의 투명기판간에 플러스의 유전이방성을 갖는 네마틱액정이 그 액정분자를 한방향을 따라서 호모지니어스배향시켜 봉입한 액정층으로 이루어지는 액정소자와, 이 액정소자를 끼워서 배치된 한쌍의 편광판으로 구성되어 있다.

그러나 종래의 호모지니어스배향방식의 액정표시장치는 액정층의 액정분자를 호모지니어스배향시키기 위한 배향의 안정성이 배향막에 의한 앵커링과, 네마틱액정의 자발적인 응집력(액정분자가 한방향으로 모여서 나열하고자 하는 분자간력)에 의존하기 때문에 액정분자의 호모지니어스배향상태에 배향얼룩이 생기기 쉽다.

즉 상기 액정층의 액정분자는 초기배향상태에 있어서 액정분자의 장축이 한쪽방향에 균일하게 배열하지 않아서 배향얼룩이 생기기 쉽다.

또 호모지니어스배향형의 액정표시소자는 한쌍의 기판의 전극간에 인가되는 전계에 따라서 기판면에 대하여 상승하도록 배향상태를 바꾸는데, 액정분자가 크게 거동한 후 전계를 끊었을 때에 액정분자의 다이렉터가 한방향으로 모인 균일한 호모지니어스배향상태로 되돌아가지 않아서 배향얼룩을 생기게 한다.

또한 이 호모지니어스배향형의 액정표시소자는 한쌍의 기판의 내면에 형성된 화소전극과, 그 주변에 배열된 배선과의 사이의 단차 및 상기 화소전극과 상기 배선의 사이에 생기는 전계 등의 영향에 의해 상기 화소전극의 주변에서 배향의 흐트러짐이 생기는 것에 의한 디스클리네이션이 발생한다.

또 액정소자의 기판이 외부로부터의 눌러내림력에 의해 휨변형했을 때 그 영역의 액정분자의 배향상태가 크게 흐트러지면 기판의 휨변형이 복원해도 액정분자의 다이렉터가 한방향으로 모인 균일한 호모지니어스배향상태로 되지 않아서 배향얼룩을 생기게 한다.

이와 같이 종래의 호모지니어스배향형의 액정표시장치는 액정분자의 호모지니어스배향상태에 배향얼룩이 생기기 쉬워서 그 영역에 표시불량이 발생하고, 콘트라스트가 저하한다는 문제를 갖고 있다.

본 발명의 목적은 호모지니어스배향의 액정층을 구비하고, 액정분자의 호모지니어스배향상태에 배향얼룩이 생기는 일이 없이 양호한 표시품질을 유지할 수 있는 액정표시소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 화소전극의 주변에 생기는 디스클리네이션의 발생을 억제하고, 양호한 품질의 화상을 표시할 수 있는 호모지니어스배향형의 액정표시소자를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 액정표시소자는 적어도 1개의 제 1 전극이 형성된 제 1 기판과, 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극이 복수 배열되고, 상기 제 1 기판에 미리 정한 틈을 설치하여 대향배치된 제 2 기판이며, 이 제 2 기판에는 상기 제 1과 제 2 전극이 서로 대향하는 영역에 의해 정의되는 복수의 화소가 행방향 및 열방향으로 매트릭스상으로 복수 배열된 매트릭스표시부를 형성하도록 상기 제 2 전극이 배열되어 있고, 상기 제 2 전극이 형성된 제 2 기판상에 형성되고, 상기 매트릭스표시부의 행 또는 열방향의 어느 쪽인가 한쪽에 대하여 5°내지 10°의 각도로 교차하는 제 1 방향에 배향처리가 실시된 제 1 배향막과, 상기 제 1 전극이 형성된 제 1 기판상에 형성되고, 상기 제 1 배향막의 배향처리방향과 실질적으로 평행한 제 2 방향에 배향처리가 실시된 제 2 배향막과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에 봉입되고, 상기 제 1 배향막에 인접하는 액정분자로부터 상기 제 2 배향막에 인접하는 액정분자에 이르기까지의 액정층을 형성하는 액정분자를 한쪽방향에 배열시킨 액정으로 이루어진다.

이와 같은 액정표시소자에 따르면, 이 액정표시소자의 한쌍의 기판의 내면의 배향처리방향을 상기 매트릭스의 행 또는 열의 방향에 대하여 5°내지 10°의 범위의 각도로 한쪽의 방향으로 비스듬하게 교차하는 방향으로 하고 있기 때문에 상기 화소전극과 이 화소전극의 주변에 배치된 배선의 사이에 생기는 횡방향의 전계의영향, 혹은 상기 배선과 화소의 단차 등의 구조 및 배향처리 등의 영향에 의한 디스클리네이션의 발생을 억제하여 양호한 품질의 화상을 표시할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 제 1 배향막에 실시된 제 1 배향방향은 상기 매트릭스표시부의 행 또는 열방향의 어느 쪽인가 한쪽에 대하여 7°내지 8°의 각도로 교차하는 방향에 배향처리를 실시하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 7. 5°이다.

본 발명의 액정표시소자는 상기 제 1과 제 2 기판 각각의 외측에, 각각의 광학축을 서로 직행배치한 한쌍의 편광판을 추가로 구비하고, 그 한쌍의 편광판의 한쪽은 편광축이 제 1과 제 2 기판에 설치된 제 1과 제 2 배향막의 제 2와 제 1 배향처리의 방향에 대하여 실질적으로 45°의 각도로 교차하도록 배치된다.

또 본 발명의 액정표시소자는 상기 제 1 기판과 그 외측에 배치된 한쌍의 편광판의 한쪽의 사이에 상기 액정층의 리타데이션을 보정하기 위한 위상판을 배치하는 것이 바람직하고, 그 위상판은 광학축이 제 1과 제 2 기판에 설치된 제 1과 제 2 배향막의 제 2와 제 1 배향처리의 방향에 대하여 실질적으로 90°의 각도로 교차하도록 배치된다.

그리고 이들의 액정표시소자의 액정셀을 구성하는 액정으로서 액정분자에 트위스트배향시키기 위한 트위스티드파워를 주기 위한 카이럴물질이 첨가되고, 상기 제 1과 제 2 배향막의 사이에서 상기 배향막의 배향규제력에 의해 트위스트하는 일 없이 호모지니어스배향한 액정층을 형성하는 액정혼합물을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 액정셀의 액정층을 카이럴제가 첨가된 네마틱액정을 이용하여 트위스트가 없는 호모지니어스배향시키고 있기 때문에 액정분자에는 배향막(7, 8)에 의한 앵커링과 네마틱액정의 자발적인 응집력에 덧붙여서 액정속에 첨가된 카이럴제에 의해 액정분자간의 상호 작용하는 분자간력이 작용하여 액정분자의 배향의 안정성이 향상하고, 액정분자의 다이렉터가 한방향으로 모인 균일한 호모지니어스배향이 얻어진다.

상기 액정은 그 층두께(d(㎛))와 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p(㎛))의 비(d/p)가 0. 09 미만으로 되는 양의 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 d/p가 0. 075 이하로 되는 양의 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 혼합물을 이용하는 것이다.

본 발명의 액정표시소자는 상기 제 2 기판상에 각각이 상기 제 2 기판상에 형성된 각각의 화소전극에 접속되는 복수의 액티브소자와, 매트릭스상으로 배열된 상기 화소전극의 행 또는 열간에 배열되고, 상기 액티브소자에 전압을 공급하기 위한 복수의 배선을 추가로 구비하며, 상기 제 1 배향막은 상기 복수의 배선의 연장돌출방향에 대하여 5°내지 10°의 각도로 교차하는 방향에 배향처리가 실시된다.

상기 액티브소자로서 제 2 기판상에 형성된 각각의 화소전극에 접속된 복수의 박막트랜지스터를 이용하는 것이 바람직하고, 이 경우 제 2 기판상에 매트릭스상으로 배열된 상기 화소전극의 행 또는 열의 한쪽의 사이에 배열되고, 상기 복수의 박막트랜지스터에 제어신호를 공급하기 위한 제어배선과, 매트릭스상으로 배열된 상기 화소전극의 행 또는 열의 다른쪽의 사이에 배열되고, 상기 복수의 박막트랜지스터를 통하여 상기 화소전극에 표시데이터에 따른 신호를 공급하기 위한 데이터배선을 구비하며, 상기 제 1 배향막은 상기 제어배선과 상기 데이터배선 중의 어느 쪽인가 한쪽의 배선이고, 바람직하게는 데이터배선의 연장돌출방향에 대하여 5°내지 10°의 각도로 교차하는 방향에 배향처리가 실시된다.

이와 같이 액티브소자를 이용한 액정표시소자의 상기 구성에 따르면 상기 게이트라인 및 데이터라인에 인접하는 부분의 배향막의 요철에 의해 불안정한 배향상태에 있는 액정분자에 대하여 상기 후기판(3)의 내면의 배향처리된 배향막의 배향규제력과 상기 횡전계에 의한 작용하는 힘의 균형이 잡혀서 상기 액정분자의 배향방향의 흐트러짐을 적게 하여 상기 게이트라인과 데이터라인의 한쪽 또는 양쪽과 상기 화소전극의 사이에 생기는 디스클리네이션의 발생을 거의 눈에 띄지 않을 정도로 억제할 수 있다.

박막트랜지스터를 이용한 액티브매트릭스형의 액정표시소자에 있어서도 상기 액정으로서 액정분자에 트위스트배향시키기 위한 트위스트파워를 주기 위한 카이럴물질이 첨가된 액정혼합물을 이용하고, 이 액정혼합물을 상기 제 1과 제 2 배향막의 사이에서 상기 배향막의 배향규제력에 의해 트위스트하는 일 없이 호모지니어스배향한 액정층을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우 카이럴제는 층두께(d(㎛))와 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p(㎛))의 비(d/p)가 0. 09 미만으로 되는 양을 첨가하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 분해사시도.

도 2는 제 1 실시예에 있어서 1개의 화소전극상의 디스클리네이션(disclination)의 발생상태와, 그 디스클리네이션의 크기를 평가하기 위한 디스클리네이션·크기 A, B의 정의를 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 러빙각(θ)에 대한 디스클리네이션·크기 A의 값을 나타내는 그래프.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 러빙각(θ)에 대한 디스클리네이션·크기 B의 값을 나타내는 그래프.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 분해사시도.

도 6은 러빙각(θ)을 0°로 했을 때의 비교예의 구성을 나타내는 분해사시도.

도 7은 러빙각(θ)을 45°로 했을 때의 비교예의 구성을 나타내는 분해사시도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 100: 액정셀 2, 3: 기판

4, 40: 액정층 5: 화소전극

6: 대향전극 7, 8, 71, 81, 72, 82: 배향막

9: TFT 10: 게이트전극

11: 게이트절연막 12: i형 반도체막

13: 소스전극 14: 드레인전극

15: 게이트라인 16: 데이터라인

17: 보상용량전극 18, 19: 편광판

20: 위상차판 21:반사/조명수단

22: 면광원 23: 반투과반사판

[제 1 실시예]

도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 나타내고 있다. 이 제 1 실시예의 액정표시소자는 외광을 이용하는 반사표시와, 배후로부터의 조명광을 이용하는 투과표시를 실시하는 반사/투과 양용(兩用)형의 것이며, 액정셀(1)과, 이 액정셀(1)을 끼워서 그 전기판(2)의 외면측과 후기판(3)의 외측면에 배치된 한쌍의 편광판(18, 19)과, 상기 액정셀(1)과 그 전면의 전측편광판(18)의 사이에 설치된 위상차판(20)과, 상기 액정셀(1)의 후면의 후측편광판(19)의 배후에 배치된 반사/조명수단(21)을 구비하고 있다.

상기 액정셀(1)은 TFT를 능동소자로 하는 액티브매트릭스액정표시소자이고, 액정층(4)을 끼워서 대향하는 전후 한쌍의 투명기판(2, 3) 중 한쪽의 기판, 예를 들면 표시의 관찰측과는 반대측의 기판인 후기판(3)의 내면에 행방향 및 열방향에 배열하는 복수의 투명한 화소전극(5)과, 이들의 화소전극(5)에 각각 접속된 복수의 TFT(9)와, 각 행의 TFT(9)에 각각 게이트신호를 공급하는 복수의 게이트라인(15)과, 각 열의 TFT(9)에 각각 데이터신호를 공급하는 복수의 데이터라인(16)과, 상기 화소전극(5)과의 사이에 보상용량을 형성하는 복수의 보상용량전극(17)이 설치되어 있다.

상기 TFT(9)는 상기 후기판(3)의 내면상에 형성된 게이트전극(10)과, 이 게이트전극(10)을 덮는 게이트절연막(11)과, 상기 게이트절연막(11)의 위에 상기 게이트전극(10)과 대향시켜서 형성된 i형 반도체막(12)과, 이 i형 반도체막(12)의 양측부의 위에 n형 반도체막(도시하지 않음)을 통하여 형성된 소스전극(13) 및 드레인전극(14)으로 이루어져 있다.

상기 게이트라인(15)은 상기 후기판(3)의 내면상에 각 화소전극행의 일측에 각각 따르게 하여 배선되어 있으며, 각 행의 TFT(9)의 게이트전극(10)은 그 행에 대응하는 게이트라인(15)에 일체로 형성되어 있다.

또한 상기 TFT(9)의 게이트절연막(투명막)(11)은 상기 후기판(3)의 대략 전면에 걸쳐서 형성되어 있으며, 상기 게이트라인(15)은 그 단자부를 제외하고 상기 게이트절연막(11)에 의해 덮여져 있다.

또 상기 데이터라인(16)은 상기 게이트절연막(11)의 위에 각 화소전극열의 일측에 각각 따르게 하여 배선되어 있으며, 각 열의 TFT(9)의 드레인전극(14)은 그 열에 대응하는 데이터라인(16)에 이어져 있다.

또한 이 실시예에서는 데이터라인(16)을 게이트절연막(11)의 위에 배선하고 각 열의 TFT(9)의 드레인전극(14)을 각각 그 열에 대응하는 데이터라인(16)에 일체로 형성하고 있는데, 상기 데이터라인(16)은 TFT(9)를 층간절연막으로 덮어서 그 위에 배선하고, 상기 층간절연막에 설치한 콘택트구멍에 있어서 상기 TFT(9)의 드레인전극(14)에 접속해도 좋다.

그리고 상기 화소전극(5)은 상기 게이트절연막(11)의 위에 형성되어 있으며, 이들의 화소전극(5)의 일측틀의 단부에 각각 그 화소전극(5)에 대응하는 TFT(9)의 소스전극(13)이 접속되어 있다.

또 상기 보상용량전극(17)은 상기 후기판(3)의 내면상에 상기 각 화소전극행에 각각 대응시켜서 형성되어 있으며, 이 보상용량전극(17)과 상기 화소전극(5)의 틀부와 그 사이의 게이트절연막(11)에 의해 비선택기간의 화소전극(5)의 전위의 변동을 보상하기 위한 보상용량이 형성되어 있다.

또한 상기 보상용량전극(17)은 화소전극(5)의 일단틀부에 대향하는 라인부와, 이 라인부로부터 데이터라인(16)을 끼워서 행방향으로 서로 이웃하는 화소전극(5, 5)의 사이의 영역으로 연장되고, 그 양측틀부에 있어서 상기 서로 이웃하는 화소전극(5, 5)의 측틀부에 각각 대향하는 연장부를 갖는 형상으로 형성되어 있으며, 상기 보상용량은 각 화소전극(5)의 일단틀부와 양측틀부의 3개의 틀부로 형성되어 있다.

한편 다른쪽의 기판, 즉 표시의 관찰측의 기판인 전기판(2)의 내면에는 도시하지 않지만 복수의 색, 예를 들면 적, 녹, 청의 컬러필터가 상기 복수의 화소전극(5)에 각각 대향시켜서 배열형성되는 동시에 그 위에 상기 복수의 화소전극(5)에 대향하는 일매(一枚)막상의 투명한 대향전극(6)이 설치되어 있다.

또 상기 한쌍의 기판(2, 3)의 가장 내면에는 각각 폴리이미드 등으로 이루어지는 수평배향막(7, 8)이 설치되어 있으며, 이들의 배향막(7, 8)은 그 막면을 러빙함으로써 서로 대략 평행이고 또한 반대방향으로 배향처리되어 있다.

즉 도 1에 있어서 화살표(7a)는 전기판(2)의 내면의 배향막(7)에 실시된 배향처리의 방향, 화살표(8a)는 후기판(3)의 내면의 배향막(8)에 실시된 배향처리의 방향을 나타내고 있으며, 상기 배향막(7)의 배향처리방향(7a)과 배향막(8)의 배향처리방향(8a)은 각각 상기 데이터라인(16)을 따른 방향(y)에 대하여 한쪽의 방향, 예를 들면 액정셀(1)의 전면측에서 보아 왼쪽회전방향으로 5°∼10°의 범위의 러빙각도(θ)로 비스듬하게 교차하는 방향이고, 또한 서로 반대방향의 방향으로 설정되어 있다. 또한 상기 데이터라인(16)과 상기 배향처리방향(7a, 8a)이 이루는 러빙각도(θ)는 바람직하게는 7°내지 8°이다. 가장 바람직한 상기 러빙각도(θ)는 7. 5°이다.

그리고 상기 한쌍의 기판(2, 3)은 그 둘레틀부에 있어서 도시하지 않은 테두리상 시일재를 통하여 접합되어 있으며, 이들의 기판(2, 3)간의 상기 시일재로 둘러싸여진 영역에 층두께(d)와 굴절율이방성(△n)의 곱(△nd)의 값이 320nm인 액정층(4)이 설치되어 있다.

이와 같이 하여 상기 전기판(2)의 대향전극(6)과 상기 후기판(3)의 화소전극(5)이 서로 대향하는 영역에 의해 정의되는 복수의 화소가 행방향 및 열방향으로 매트릭스상으로 복수 배열되어 매트릭스표시부를 형성하고, 상기 후기판(3)의 내면의 배향막(8)에 실시된 배향처리방향(8a)은 상기 매트릭스표시부의 화소의 행 또는 열의 배열방향이며, 예를 들면 데이터라인(16)을 따른 방향(y)에 대하여 5°∼10°의 범위의 러빙각도(θ)로 교차하는 방향으로 설정되어 있다.

상기 액정층은 유전이방성이 플러스의 네마틱액정으로 이루어져 있으며, 그 액정분자는 상기 한쌍의 기판(2, 3)의 내면(배향막면)에 대하여 약간의 각도로 프리틸트한 상태이고, 이들의 기판(2, 3)의 내면의 배향막(7, 8)에 실시된 배향처리방향(7a, 8a)을 따라서 트위스트하는 일 없이 호모지니어스배향하고 있다.

또 상기 액정셀(1)을 끼워서 배치된 상기 한쌍의 편광판(18, 19)은 각각 그 광학축(투과축 또는 흡수축)을 소정의 방향을 향하여 설치되어 있다.

도 1에 있어서, 화살표(18a)는 액정셀(1)의 전기판(2)의 외면에 배치된 전측편광판(18)의 투과축을 나타내고, 화살표(19a)는 상기 액정셀(1)의 후기판(3)의 외면에 배치된 후측편광판(19)의 투과축을 나타내고 있다. 이 제 1 실시예에서는 전측편광판(18)의 투과축(18a)을 상기 액정셀(1)의 한쌍의 기판(2, 3)상의 배향막(7, 8)의 배향처리방향(7a, 8a)에 대하여 한쪽의 방향(도면에서는 액정셀(1)의 전면측에서 보아 왼쪽회전방향)으로 대략 45°의 각도로 비스듬하게 교차하는 방향으로 설정하고, 후측편광판(19)의 투과축(19a)을 상기 액정셀(1)의 한쌍의 기판(2, 3)상의 배향막(7, 8)의 배향처리방향(7a, 8a)에 대하여 다른쪽의 방향(도면에서는 액정셀(1)의 전면측에서 보아 오른쪽회전방향)으로 대략 45°의 각도로 비스듬하게 교차하는 방향, 즉 상기 전측편광판(18)의 투과축(18a)에 대하여 대략 직교하는 방향으로 설정하고 있다.

또 상기 액정셀(1)과 그 전면의 전측편광판(18)의 사이에 배치된 위상차판(20)은 그 리타데이션의 값이 50nm이고, 액정표시소자의 표시의 콘트라스트와 시야각을 좋게 하기 위해 설치되어 있다. 이 위상차판(20)은 도면에 화살표에 나타낸 지상축(20a)을 상기 액정셀(1)의 한쌍의 기판(2, 3)상의 배향막(7, 8)의 배향처리방향(7a, 8a)에 대하여 대략 90°의 각도로 교차하는 방향을 향하여 배치되어 있다.

한편 상기 액정셀(1)의 후면에 배치된 후측편광판(19)의 배후에 배치된 반사/조명수단(21)은 광반사기능과 조명광의 출사기능을 갖는 것이고, 이 제 1 실시예에서 이용한 반사/조명수단(21)은 전면 전체로부터 조명광을 출사하는 면광원(22)과, 이 면광원(22)의 전면에 배치된 반투과반사판(23)으로 이루어져 있다.

또한 상기 면광원(22)은 예를 들면 단면으로부터 빛을 입력하고 그 빛을 전면 전체로부터 출사하는 투명한 도광판과, 이 도광판의 상기 단면에 대향시켜서 배치된 직관(直管)상의 형광램프 혹은 복수의 발광다이오드 등으로 이루어져 있다.

이 액정표시소자는 밝은 환경하에서는 그 환경의 빛인 외광을 이용하는 반사표시를 실시하는 것이고, 이 반사표시일 때에는 액정표시소자에 그 전면으로부터 입사하여 전측편광판(18)과 위상차판(20)과 액정셀(1)과 후측편광판(19)을 투과한 빛이 상기 반사/조명수단(21)의 반투과반사판(23)에 의해 반사되고, 그 반사광이 상기 후측편광판(19)과 액정셀(1)과 위상차판(20)과 전측편광판(18)을 투과하여 전면으로 출사한다.

또 이 액정표시소자는 충분한 밝기의 외광이 얻어지지 않는 환경하에서는 상기 반사/조명수단(21)의 면광원(22)으로부터 조명광을 출사시킴으로써, 그 조명광을 이용하는 투과표시를 실시하는 것이고, 이 투과표시일 때는 상기 면광원(22)으로부터의 조명광이 상기 반투과반사판(23)과 후측편광판(19)과 액정셀(1)과 위상차판(20)과 전측편광판(18)을 투과하여 전면으로 출사한다.

그리고 상기 반사표시일 때도 투과표시일 때도 상기 액정셀(1)의 복수의 화소전극(5)과 대향전극(6)이 서로 대향하는 복수의 화소영역의 액정분자가 상기 화소전극(5)과 대향전극(6)의 사이에 인가되는 전압에 따라서 초기의 호모지니어스배향상태로부터 기판(2, 3)면에 대하여 상승하도록 배향상태를 바꾸고, 이 액정분자의 배향상태에 따른 액정층의 복굴절성의 변화에 의해 액정층의 복굴절작용과 상기편광판(18, 19)의 편광작용에 의해 빛의 투과율이 제어되어 각 화소영역의 표시의 밝기가 변화하고 화상이 표시된다.

또한 이 실시예에서는 상기 전측편광판(18)의 투과축(18a)과 후측편광판(19)의 투과축(19a)을 각각 상기 액정셀(1)의 한쌍의 기판(2, 3)의 내면에 형성된 배향막(7, 8)의 배향처리방향(7a, 8a)에 대하여 대략 45°의 각도로 비스듬하게 교차시키는 동시에 이들의 편광판(18, 19)의 투과축(18a, 19a)을 서로 대략 직교시키고 있기 때문에, 상기 화소영역의 표시의 밝기는 액정분자가 초기의 호모지니어스배향상태에 있을 때에 가장 밝아지고, 액정분자가 기판(2, 3)면에 대하여 상승하도록 배향하는 것에 동반하여 어두워진다.

따라서 이 액정표시소자는 상기 셀(1)의 복수의 화소전극(5)과 대향전극(8)의 사이에 인가하는 전압, 즉 상기 데이터라인(16)으로부터 TFT(9)를 통하여 각 화소전극(5)에 공급하는 데이터신호의 전압을 액정분자가 초기의 호모지니어스배향상태로부터 표시가 가장 어두워지는 배향상태로 배향하기까지의 사이에 제어하여 구동하면 좋다.

이 액정표시소자는 상기 액정셀(1)의 액정층의 액정분자의 초기배향상태가 트위스트해 있지 않은 호모지니어스배향이기 때문에 일축연신필름 등으로 이루어지는 위상판, 혹은 고분자의 장축을 두께방향에 배열시킨 필름 등으로 이루어지는 위상판에 의해 액정분자의 배향상태에 기인하는 투과광의 위상차의 보상이 용이하게 실시되고, 광학특성이 충분히 보상되어 시야각이 넓고, 또 착색이 없는 표시를 얻을 수 있다.

또한 이 액정표시소자는 상기 액정셀(1)의 한쌍의 기판(2, 3)의 내면에 형성한 배향막(7, 8)의 배향처리방향(7a, 8a)을 상기 데이터라인(16)을 따른 방향에 대하여 5°∼10°의 범위의 러빙각도(θ)로 한쪽의 방향으로 비스듬하게 교차하는 방향으로 하고 있기 때문에, 상기 게이트라인(15)과 데이터라인(16)의 한쪽 또는 양쪽과 상기 화소전극(5)의 사이에 생기는 횡방향의 전계의 영향, 혹은 상기 게이트라인(15)과 데이터라인(16)의 단차 등의 구조 및 배향처리 등의 영향에 의한 디스클리네이션의 발생을 억제하여 양호한 품질의 화상을 표시할 수 있다.

즉 상기 액티브매트릭스형의 액정표시소자는 그 후기판(3)의 내면에 각 화소전극행의 일측에 각각 따르게 하여 배선된 복수의 게이트라인(15)과, 각 화소전극열의 일측에 각각 따르게 하여 배선된 복수의 데이터라인(16)이 설치되어 있기 때문에, 상기 게이트라인(15)과 그것에 인접하는 화소전극(5)의 틀부의 사이 및 상기 데이터라인(16)과 그것에 인접하는 화소전극(5)의 틀부의 사이에 기판(3)면을 따른 횡방향의 전계(이하 횡전계라고 한다)가 발생한다.

덧붙여서 상기 후기판(3)의 내면에 형성된 배향막(7)의 막면은 상기 게이트라인(15) 및 데이터라인(16)에 대응하는 부분에 있어서 솟아올라 있으며, 그 솟아오름부 부근의 액정분자의 배향상태가 불안정하기 때문에 그 부분 액정분자의 배향상태가 흐트러지기 쉽게 되어 있다.

그리고 상기 게이트라인(15) 및 데이터라인(16)과 화소전극(5)의 사이에 횡전계가 발생하면 상기 게이트라인(15) 및 데이터라인(16)에 인접하는 부분의 불안정한 배향상태에 있는 액정분자에 상기 횡전계의 방향을 따라서 배향시키는 힘이작용한다.

즉 게이트라인(15)과 화소전극(5)의 사이에 발생하는 횡전계는 상기 게이트라인(15)에 대하여 대략 직교하는 방향의 전계이며, 데이터라인(16)과 화소전극(5)의 사이에 발생하는 횡전계는 상기 데이터라인(16)에 대하여 대략 직교하는 방향의 전계이기 때문에, 상기 후기판(3)의 내면의 배향처리된 배향막(7)의 배향규제력과 상기 횡전계에 의한 작용하는 힘과의 상호작용에 의해 액정분자의 배열방향이 정해지고, 상기 횡전계의 영향을 받는 영역과 상기 횡전계의 영향을 받지 않고 상기 후기판(3)의 내면에 형성된 배향막(7)의 배향규제력에 의해 그 배향처리방향(7a)을 따라서 한결같이 배향하는 영역의 경계에 디스클리네이션이 생긴다.

상기 제 1 실시예의 액정셀(1)은 한쌍의 기판(2, 3)의 내면에 형성된 배향막(7, 8)의 배향처리방향(7a, 8a)을 데이터라인(16)을 따른 방향에 대하여 5°∼10°의 범위의 러빙각도(θ)로 한쪽의 방향으로 비스듬하게 교차하는 방향으로 하고 있기 때문에 상기 게이트라인(15) 및 데이터라인(16)에 인접하는 부분의 배향막(7)의 요철에 의해 불안정한 배향상태에 있는 액정분자에 대하여 상기 후기판(3)의 내면의 배향처리된 배향막(7)의 배향규제력과 상기 횡전계에 의한 작용하는 힘의 균형이 잡혀서 상기 액정분자의 배향방향의 흐트러짐을 적게 하여 상기 게이트라인(15)과 데이터라인(16)의 한쪽 또는 양쪽과 상기 화소전극(5)의 사이에 생기는 디스클리네이션의 발생을 거의 눈에 띄지 않을 정도로 억제할 수 있다.

그 때문에 이 제 1 실시예의 액정표시소자에 따르면 상기 디스클리네이션에 의한 콘트라스트의 저하가 없는, 양호한 품질의 화상을 표시할 수 있는 동시에 전기판(2)의 내면에 설치하는 차광막을 불필요로 하거나, 혹은 상기 차광막을 각 화소영역의 사이의 영역만을 덮도록 형성하여 액정셀(1)의 개구율을 높게 해서 화면을 밝게 할 수 있다.

제 1 실시예의 액정표시소자에 있어서, 상기 액정셀(1)의 데이터라인(16)을 따른 방향과 상기 배향처리방향(7a, 8a)이 이루는 러빙각도(θ)는 상기한 바와 같이 7°내지 8°인 것이 바람직하고, 또한 가장 바람직하게는 7. 5°이며, 이와 같이 배향처리방향(7a, 8a)을 설정함으로써 상기 디스클리네이션의 발생을 보다 효과적으로 억제하여 더욱 양호한 품질의 화상을 표시할 수 있다.

또한 이 제 1 실시예의 액정표시소자에서는 상기 액정셀(1)과 그 전면의 전측편광판(18)의 사이에 위상차판(20)을 설치하고 있기 때문에 표시의 시야각을 보다 넓게 하는 동시에 콘트라스트를 보다 높게 하여 더욱 양호한 품질의 화상을 표시할 수 있다.

도 2는 이 제 1 실시예에 있어서 발생하는 디스클리네이션의 크기를 평가하기 위한 지표로 되는 디스클리네이션·크기 A, B의 정의를 나타내고 있으며, 도 3 및 도 4는 각각 그 값을 나타내고 있다. 도 2에 나타내어지는 바와 같이 디스클리네이션·크기 A는 화소전극(5)의 게이트라인(15)을 따른 틀에 생기는 디스클리네이션의 폭을 나타내고, 디스클리네이션·크기 B는 화소전극(5)의 드레인라인(16)을 따른 틀에 생기는 디스클리네이션의 폭을 나타내고 있다.

도 3과 같이 디스클리네이션·크기 A는 데이터라인(16)을 따른 방향에 대한 배향처리방향의 러빙각도(θ)가 5°보다 커지면 12㎛ 이하로 작아지고, 상기 러빙각도(θ)가 8° 부근에서 10㎛로 최소값을 나타낸다. 또 도 4에 나타내는 바와 같이 디스클리네이션·크기 B는 상기 러빙각도(θ)가 10°보다 작아지면 11㎛ 이하로 작아지고, 러빙각도(θ)가 8°를 하회하면 10㎛보다 작아진다. 따라서 데이터라인(16)을 따른 방향에 대한 배향처리방향의 러빙각도(θ)가 5° 이상이고, 10° 이하일 때에 디스클리네이션·크기 A, B의 값이 모두 12마이크로 이하의 값이 되고, 디스클리네이션이 실용상 눈에 띄지 않게 된다. 그리고 디스클리네이션·크기 A가 실질적으로 최소값을 나타내고, 또한 디스클리네이션·크기 B의 값도 충분히 작은 범위는 상기 러빙각도(θ)가 7°내지 8°의 범위이며, 가장 바람직한 상기 러빙각도(θ)는 7. 5이다.

상기 실시예와 대비하기 위해 도 6에 액정셀의 액정분자를 배향시키기 위한 배향처리의 방향이 데이터라인(16)을 따른 방향과 평행하게 한 경우(러빙각도(θ)＝0°)와, 도 7에 액정셀의 액정분자를 배향시키기 위한 배향처리의 방향이 데이터라인(16)을 따른 방향과 45°로 교차하는 방향으로 한 경우(러빙각도(θ)＝45°)의 비교예를 나타냈다.

이들의 비교예에 있어서의 액정셀(1A, 1B)은 한쌍의 기판(2, 3)의 내면에 형성한 배향막(71, 81)의 배향처리방향(71a, 81a)이 다를 뿐이고, 다른 구성은 상기 실시예의 액정셀(1)과 같기 때문에 그 구성의 설명은 도면에 동일 부호를 붙이고 생략한다.

도 6에 나타낸 비교용 액정셀(1A)은 한쌍의 기판(2, 3)의 내면에 형성해 있던 배향막(71, 81)의 배향처리방향(71a, 81a)을 데이터라인(16)과 대략 평행하게한 것이며, 이 비교용 액정셀(1A)에서는 도면에 굵은 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이 화소전극(5)의 게이트라인(15)에 인접하는 틀부의 내측에 대응하는 영역에 디스클리네이션라인(Da)이 발생한다.

또 도 7에 나타낸 비교용 액정셀(1B)은 한쌍의 기판(2, 3)의 내면에 형성한 배향막(72, 82)의 배향처리방향(72a, 82a)을 데이터라인(16)을 따른 방향(y)에 대하여 대략 45°의 각도로 비스듬하게 교차시킨 것이며, 이 비교용 액정셀(1B)에서는 도면에 굵은 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이 화소전극(5)의 게이트라인(15) 및 데이터라인(16)에 인접하는 2개의 틀부의 내측에 대응하는 영역에 디스클리네이션라인(Db)이 발생한다.

상기 디스클리네이션라인(Da, Db)은 매끄럽게 연속하는 선상으로가 아니라 들쭉날쭉하게 가늘게 접어 구부러진 선상으로 생기기 때문에 외관상의 폭이 크다.

그 때문에 상기 도 6 및 도 7에 나타낸 비교용 액정셀(1A, 1B)을 이용한 액정표시소자는 상기 액정셀(1)의 각 화소영역내에 상기 디스클리네이션라인(Da, Db)을 따라서 밝기가 다른 라인이 생기고 표시의 콘트라스트가 저하한다.

이 디스클리네이션에 의한 콘트라스트의 저하는 상기 액정셀(1A, 1B)의 전기판(2)의 내면에 각 화소전극의 사이의 영역 및 디스클리네이션라인 발생영역을 덮는 차광막을 설치함으로써 개선되는데, 이와 같은 차광막의 면적은 개구율의 저하로 이어진다. 액정셀(1A, 1B)의 디스클리네이션을 덮는 큰 면적의 차광막은 개구율을 저하시켜서 화면을 어둡게 한다. 이것에 비하여 제 1 실시예의 액정셀(1)은 차광막을 설치한 경우이어도 디스클리네이션을 덮는 차광막의 면적을 작게 할 수있으므로 개구율을 크게 할 수 있다.

상기한 바와 같이 이 제 1 실시예는 상기 비교용 액정셀(1A, 1B)에 비하여 디스클리네이션이 작아져서 콘트라스트가 향상하고, 또 차광막을 설치하는 경우이어도 디스클리네이션을 덮는 면적을 적게 할 수 있으므로 개구율이 향상한다.

또한 상기한 제 1 실시예에서는 액정셀(1)의 전후기판(2, 3)의 내면에 형성한 배향막(7, 8)의 배향처리방향(7a, 8a)을 상기 데이터라인(16)을 따른 방향에 대하여 도면상에서 왼쪽회전으로 5°∼10°의 범위로 어긋난 방향으로 러빙하는 실시예를 나타냈는데, 본 발명의 액정표시소자는 이것에 한정되는 일 없이 상기 배향처리방향(7a, 8a)을 상기 데이터라인(16)을 따른 방향에 대하여 도면상에서 오른쪽회전으로 5°∼10°의 범위로 어긋난 방향으로 러빙해도 상기 제 1 실시예와 똑같은 효과가 얻어진다. 또 상기 배향처리방향(7a, 8a)은 게이트라인 또는 드레인라인을 따른 방향으로부터 미리 정한 각도만큼 어긋난 방향으로 러빙하면 좋고, 상기를 배향처리방향(7a, 8a)을 게이트라인에 대하여 5°∼10°의 범위로 어긋난 방향으로 러빙하는 것에 의해서도 상기 제 1 실시예와 똑같은 효과가 얻어진다.

또 상기 제 1 실시예의 액정표시소자는 액정셀(1)의 후면에 배치된 후측편광판(19)의 배후에 면광원(22)과, 이 면광원(22)의 전면에 배치된 반투과반사판(23)으로 이루어지는 반사/조명수단(21)을 배치한 것인데, 상기 액정셀(1)의 후기판(3)의 내면 또는 외면에 알루미늄 등의 거친 증착막으로 이루어지는 반투과반사막을 형성하고, 후측편광판(19)의 배후에 상기 면광원(22)만을 배치해도 외광을 이용하는 반사표시와 배후로부터의 조명광을 이용하는 투과표시를 실시할 수 있다.

상기 액정셀(1)의 후기판(3)의 내면에 반투과반사막을 형성하는 경우는 이 반투과반사막을 투명한 절연막으로 덮고, 그 위에 TFT(9), 게이트라인(15), 보상용량전극(17), 데이터라인(16) 및 화소전극(5)을 형성하면 좋다.

또 상기 액정셀(1)의 후기판(3)의 내면 또는 외면에 반투과반사막을 형성하는 경우도 전측 및 후측편광판(18, 19)의 투과축(18a, 19a)과 위상차판(20)의 지상축(20a)의 방향은 상기 제 1 실시예와 같아서 좋다.

이와 같이 액정셀(1)의 후기판(3)의 내면 또는 외면에 반투과반사막을 형성하고, 후측편광판(19)의 배후에 면광원(22)만을 배치한 경우 조명광을 이용하는 투과표시일 때는 상기 면광원(22)으로부터의 조명광이 후측편광판(19)과 상기 반투과반사막과 액정셀(1)과 위상차판(20)과 전측편광판(18)을 투과하여 전면으로 출사하는데, 외광을 이용하는 반사표시일 때는 액정표시소자에 그 전면으로부터 입사하여 전측편광판(18)과 위상차판(20)과 액정셀(1)의 액정층(4)을 투과한 빛이 상기 반투과반사막에 의해 반사되고 그 반사광이 상기 액정층(4)과 위상차판(20)과 전측편광판(18)을 투과하여 전면으로 출사한다.

즉 액정셀(1)의 후기판(3)의 내면 또는 외면에 반투과반사막을 형성하면 외광을 이용하는 반사형 표시를 후측편광판(19)에 빛을 통하게 하지 않고 실시할 수 있고, 따라서 상기 후측편광판(19)에 의한 광흡수를 없애서 보다 밝은 반사표시를 실시할 수 있다.

또 상기 제 1 실시예에서는 액정셀(1)과 전측편광판(18)의 사이에 위상차판(20)을 설치하고 있는데, 이 위상차판(20)은 상기 액정셀(1)과후측편광판(19)의 사이에 설치해도 좋다. 단 상기 위상차판(20)은 반드시 필요하지는 않다.

또한 상기 제 1 실시예의 액정표시소자는 외광을 이용하는 반사표시와, 배후로부터의 조명광을 이용하는 투과표시를 실시하는 반사/투과 양용형의 것인데, 본 발명은 항상 외광을 이용하는 반사표시를 실시하는 반사형 액정표시소자에도, 또 항상 조명광을 이용하는 투과표시를 실시하는 투과형 액정표시소자에도 적용할 수 있다.

또 본 발명을 반사형 액정표시소자에 적용할 경우 편광판은 액정셀의 적어도 전기판(2)의 외면측에 광학축을 소정의 방향을 향하여 배치하면 좋다.

[제 2 실시예]

본 발명의 액정표시소자에 있어서의 제 2 실시예에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 이 제 2 실시예는 액정셀에 있어서의 액정층의 초기배향상태의 안정성을 향상시키기 위해 액정으로서 카이럴제가 첨가된 네마틱액정을 이용하고, 이 혼합액정의 액정분자를 다이렉터가 한방향으로 모인 균일한 호모지니어스배향으로 함으로써 액정분자의 호모지니어스배향상태에 배향얼룩이 생기지 않도록 하여 양호한 표시품질을 유지할 수 있도록 한 것이다.

도 5는 제 2 실시예를 나타내는 액정표시소자의 개략구성을 나타내는 분해사시도이다.

이 제 2 실시예의 액정표시소자는 상기한 제 1 실시예와 똑같이 그 사용환경의 빛인 외광을 이용하는 반사표시와, 배후로부터의 조명광을 이용하는 투과표시를실시하는 반사/투과형의 것이며, 액정셀과, 이 액정셀을 끼워서 배치된 전후 한쌍의 편광판과, 그 후측의 편광판의 배후에 배치된 반사/조명수단을 구비하고 있다. 이 제 2 실시예에서는 제 1 실시예에 비하여 위상판을 설치하고 있지 않은 점 및 액정층의 구성이 다를 뿐이며, 그 외의 기본구성은 동일하기 때문에 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

이 제 2 실시예의 액정셀(100)은 TFT(9)를 능동소자로 하는 액티브매트릭스액정표시소자이고, 서로 대향시켜서 배치된 전후 한쌍의 투명기판(2, 3) 중 한쪽의 기판, 예를 들면 표시의 관찰측과는 반대측의 기판인 후기판(3)의 내면에 복수의 화소전극(5)과, 이들의 화소전극(5)에 각각 접속된 복수의 TFT(9)와, 각 행의 TFT(9)에 각각 게이트신호를 공급하는 복수의 게이트라인(15)과, 각 열의 TFT(9)에 각각 데이터신호를 공급하는 데이터라인(16)과, 상기 화소전극(5)과의 사이에 보상용량을 형성하는 복수의 보상용량전극(17)이 설치되어 있다.

다른쪽의 기판, 즉 표시의 관찰측의 기판인 전기판(2)의 내면에는 도시하지 않지만 복수의 색, 예를 들면 적, 녹, 청의 컬러필터가 상기 복수의 화소전극(5)에 각각 대향시켜서 배열형성되는 동시에 그 위에 상기 복수의 화소전극(5)에 대향하는 일매막상의 투명한 대향전극(6)이 설치되어 있다.

상기 한쌍의 기판(2, 3)의 가장 내면에는 각각 폴리이미드 등으로 이루어지는 수평배향막(7, 8)이 설치되어 있으며, 이들의 배향막(7, 8)은 그 막면을 제 1 실시예와 똑같이 데이터라인(16)의 연장돌출방향에 대하여 5°내지 10°의 범위로 교차하는 방향이며, 서로 대략 평행이고, 또한 반대방향(배향처리방향(7a, 8a))으로 러빙함으로써 배향처리가 되어 있다.

그리고 상기 한쌍의 기판(2, 3)은 그 둘레틀부에 있어서 도시하지 않은 테두리상 시일재를 통하여 접합되어 있으며, 이들의 기판(2, 3)간의 상기 시일재로 둘러싸여진 영역에 액정층(40)이 설치되어 있다.

상기 액정층(40)은 액정상을 나타내는 카이럴제 또는 액정상을 나타내지 않는 카이럴제, 혹은 이들의 양쪽이 첨가된 유전이방성이 플러스의 네마틱액정으로 이루어져 있으며, 그 액정분자는 전기판(2) 및 후기판(3)의 근처에 있어서의 배향방향이 각각의 기판(2, 3)의 내면에 형성된 배향막(7, 8)에 의해 규제되고, 상기 기판(2, 3)면에 대하여 약간의 각도로 프리틸트한 상태에서 한방향(40a)(배향처리방향(7a, 8a))을 따라서 트위스트하는 일 없이 호모지니어스배향하고 있다.

또 상기 액정셀(100)을 끼워서 전후 한쌍의 편광판(18, 19)이 배치되고, 이들의 편광판(18, 19) 중의 후측편광판(19)의 배후에 반사/조명수단(21)이 배치되어 있다.

상기 액정셀(100)의 액정층을 형성하는 액정은 액정층(40)의 층두께(d(㎛))와 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p(㎛))의 비(d/p)가 0. 09 미만으로 되는 범위이고, 카이럴제가 네마틱액정에 첨가되어 있다. 카이럴제의 첨가량을 이 범위로 함으로써 액정분자의 초기배향상태를 트위스트시키는 일 없이 호모지니어스배향으로 할 수 있다.

즉 상기 액정속에 첨가된 카이럴제는 액정분자를 트위스트배향시키도록 작용하고, 상기 카이럴제의 첨가량이 너무 많으면 카이럴제의 트위스트배향시키는 힘이배향막에 의한 앵커링과 네마틱액정의 자발적인 응집력을 이겨내서 액정분자를 트위스트배향시켜 버린다.

상기 액정분자의 초기배향상태가 다이렉터를 한방향으로 모은 호모지니어스배향으로 되는지 트위스트배향으로 되는지는 배향막에 의한 앵커링의 강도, 네마틱액정의 자발적인 응집력 및 카이럴제가 첨가된 카이럴제네마틱액정의 층두께(d(㎛))와 상기 네마틱액정의 자연피치(p(㎛))의 비(d/p)에 의하여 결정된다. 이 제 2 실시예의 액정셀에서는 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 d/p의 값이 0. 09 이상이면 액정분자의 초기배향상태가 트위스트배향으로 되고, d/p가 0. 09 미만이면 배향막의 배향처리에 따라서 액정분자는 그 다이렉터를 한쪽으로 모은 호모지니어스배향상태의 초기배향이 얻어진다. 네마틱액정을 보다 안정적으로 다이렉터를 한방향으로 모은 호모지니어스배향상태로 하기 위해서는 상기 d/p의 값이 0. 075 이하인 것이 바람직하다.

예를 들면 이 제 2 실시예와 같이 액정층의 층두께(d)가 5㎛인 경우는 카이럴제가 첨가된 네마틱액정으로서 그 자연피치(p)가 56㎛ 이상의 혼합액정을 이용한다. 액정층층두께(d)가 5㎛, 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p)가 56㎛이면 d/p＝5/56≒0. 089로 되고, 액정분자는 다이렉터를 한쪽으로 모은 호모지니어스상태로 배향한 초기배향상태를 얻을 수 있다.

한편 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p)는 카이럴제의 첨가량에 의해 결정되고, 그 네마틱액정을 트위스트배향시키는 힘은 상기 액정재료속의 카이럴제의 첨가량을 c(중량％)로 했을 때 그 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p)와 카이럴제첨가량(c)의 곱의 역수, 1/(p·c)로 정의되는 트위스팅파워에 의해 나타내어진다.

따라서 자연피치(p)가 56㎛의 액정재료를 얻기 위한 카이럴제의 첨가량(c)은 예를 들면 트위스팅파워 [1/(p·c)]가 1. 7의 카이럴제를 이용하는 경우 c＝1/(1. 7×56)×100≒1. 50(중량％)이고, 상기 카이럴제를 1. 50(중량％) 이하의 비율로 첨가함으로써 자연피치(p)가 56㎛ 이상의 혼합액정이 얻어진다.

또한 상기 카이럴제의 첨가량은 상기 d/p가 0. 075 미만으로 되는 양으로 하는 것이 바람직하고, 이와 같이 함으로써 액정분자의 초기배향상태를 보다 안정성이 좋은 호모지니어스배향으로 할 수 있다.

즉 예를 들면 액정층의 층두께(d)가 5㎛인 경우는 카이럴제가 첨가된 네마틱액정으로서 그 자연피치(p)가 67㎛ 이상의 혼합액정을 이용하는 것이 보다 바람직하고, 액정층층두께(d)가 5㎛, 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p)가 67㎛일 때 d/p＝5/67≒0. 075로 되어 보다 안정성이 좋은 호모지니어스배향이 얻어진다.

상기한 바와 같이 액정셀(100)의 액정층(40)을 카이럴제가 첨가된 네마틱액정을 이용하고 이 액정분자의 다이렉터가 한방향으로 모인 균일한 호모지니어스배향시킨 구성으로 하고 있기 때문에, 액정분자에는 배향막(7, 8)에 의한 앵커링과 네마틱액정의 자발적인 응집력에 덧붙여서 액정속에 첨가된 카이럴제에 의해 액정분자간에 상호 작용하는 분자간력이 작용한다.

그 때문에 이 액정표시소자에 따르면 액정분자의 배향의 안정성이 향상하고액정분자의 다이렉터가 한방향으로 모인 균일한 호모지니어스배향이 얻어진다. 그리고 전계에 의한 액정분자의 거동이나 액정셀(100)의 기판(2, 3)의 휨변형에 의한 액정분자의 배향상태의 흐트러짐을 생기게 했을 때에도 그 후에 다이렉터가 한방향으로 모인 호모지니어스배향으로 되돌아간다. 따라서 액정분자의 호모지니어스배향상태에 배향얼룩이 생기는 일이 없이 양호한 표시품질을 유지할 수 있다.

또한 이 제 2 실시예의 액정표시소자에 있어서 상기한 제 1 실시예와 똑같이 전면측에 배치한 편광판과 액정셀의 사이에 광학적 특성을 보상하기 위한 위상판을 배치하도록 해도 좋고, 혹은 제 1 실시예의 액정셀(1)의 액정층을 제 2 실시예에 이용한 카이럴제가 첨가된 네마틱액정으로 하고 이 카이럴제가 첨가된 네마틱액정을 트위트스가 없는 호모지니어스배향시켜서 형성해도 똑같다.

또 이 제 2 실시예에서 이용한 액정셀(1)은 TFT를 능동소자로 하는 액티브매트릭스액정표시소자인데, 액정셀은 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 액정분자를 호모지니어스배향시킨 액정층을 갖는 것이면, 예를 들면 MIM 등의 2단자의 비선형 저항소자를 능동소자로 하는 액티브매트릭스액정표시소자이어도 단순매트릭스액정표시소자이어도 세그먼트형의 액정표시소자이어도 좋다.

본 발명은 호모지니어스배향의 액정층을 구비하여 액정분자의 호모지니어스배향상태에 배향얼룩이 생기게 하는 일이 없이 양호한 표시품질을 유지할 수 있고, 또한 화소전극의 주변에 생기는 디스클리네이션의 발생을 억제하여 양호한 품질의 화상을 표시할 수 있다.

Claims (14)

1. 적어도 1개의 제 1 전극이 형성된 제 1 기판과;

   상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극이 복수 배열되고, 상기 제 1 기판에 미리 정한 틈을 설치하여 대향배치된 제 2 기판이며, 이 제 2 기판에는 상기 제 1과 제 2 전극이 서로 대향하는 영역에 의해 정의되는 복수의 화소가 행방향 및 열방향으로 매트릭스상으로 복수 배열된 매트릭스표시부를 형성하도록 상기 제 2 전극이 배열되어 있고;

   상기 제 2 전극이 형성된 제 2 기판상에 형성되고, 상기 매트릭스표시부의 행 또는 열방향의 어느 쪽인가 한쪽에 대하여 5°내지 10°의 각도로 교차하는 제 1 방향에 배향처리가 실시된 제 1 배향막과;

   상기 제 1 전극이 형성된 제 1 기판상에 형성되고, 상기 제 1 배향막의 배향처리방향과 실질적으로 평행한 제 2 방향에 배향처리가 실시된 제 2 배향막과;

   상기 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에 봉입되고, 상기 제 1 배향막에 인접하는 액정분자로부터 상기 제 2 배향막에 인접하는 액정분자에 이르기까지의 액정층을 형성하는 액정분자를 한쪽방향에 배열시킨 액정을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 배향막에 실시된 제 1 배향방향은 상기 매트릭스표시부의 행 또는열방향의 어느 쪽인가 한쪽에 대하여 7°내지 8°의 각도로 교차하는 방향에 배향처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1과 제 2 기판 각각의 외측에 배치되고, 각각의 광학축을 서로 직행 배치한 한쌍의 편광판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 한쌍의 편광판 중의 한쪽의 편광판은 그 편광축이 제 1과 제 2 기판에 설치된 제 1과 제 2 배향막의 제 2와 제 1 배향처리의 방향에 대하여 실질적으로 45°의 각도로 교차하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 기판과 그 외측에 배치된 한쌍의 편광판의 한쪽의 사이에 상기 액정층의 리타데이션을 보정하기 위한 위상판이 추가로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 위상판은 그 광학축이 제 1과 제 2 기판에 설치된 제 1과 제 2 배향막의 제 2와 제 1 배향처리의 방향에 대하여 실질적으로 90°의 각도로 교차하도록배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 액정은 액정분자에 트위스트배향시키기 위한 트위스티드파워를 주기 위한 카이럴물질이 첨가된 액정혼합물로 이루어지고, 상기 제 1과 제 2 배향막의 사이에서 상기 배향막의 배향규제력에 의해 트위스트하는 일 없이 호모지니어스배향한 액정층을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 액정은 그 층두께(d(㎛))와 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p(㎛))의 비(d/p)가 0. 09 미만으로 되는 양의 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 액정은 그 층두께(d(㎛))와 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p(㎛))의 비(d/p)가 0. 075 이하로 되는 양의 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 2 기판상에 배열되고, 각각이 상기 제 2 기판상에 형성된 각각의 화소전극에 접속되는 복수의 액티브소자와, 매트릭스상으로 배열된 상기 화소전극의 행 또는 열간에 배열되고, 상기 액티브소자에 전압을 공급하기 위한 복수의 배선을 추가로 구비하며,

    상기 제 1 배향막은 상기 복수의 배선의 연장돌출방향에 대하여 5°내지 10°의 각도로 교차하는 방향에 배향처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 2 기판상에 배열되고, 각각이 상기 제 2 기판상에 형성된 각각의 화소전극에 접속된 복수의 박막트랜지스터와, 매트릭스상으로 배열된 상기 화소전극의 행 또는 열의 한쪽의 사이에 배열되고, 상기 복수의 박막트랜지스터에 제어신호를 공급하기 위한 제어배선과, 매트릭스상으로 배열된 상기 화소전극의 행 또는 열의 다른쪽의 사이에 배열되고, 상기 복수의 박막트랜지스터를 통하여 상기 화소전극에 표시데이터에 따른 신호를 공급하기 위한 데이터배선을 추가로 구비하며,

    상기 제 1 배향막은 상기 제어배선과 상기 데이터배선 중의 어느 쪽인가 한쪽의 배선의 연장돌출방향에 대하여 5°내지 10°의 각도로 교차하는 방향에 배향처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 제 1 배향막은 상기 데이터배선의 연장돌출방향에 대하여 5°내지 10°의 각도로 교차하는 방향에 배향처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 액정은 액정분자에 트위스트배향시키기 위한 트위스티드파워를 주기 위한 카이럴물질이 첨가된 액정혼합물로 이루어지고, 상기 제 1과 제 2 배향막의 사이에서 상기 배향막의 배향규제력에 의해 트위스트하는 일 없이 호모지니어스배향한 액정층을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 액정은 그 층두께(d(㎛))와 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 자연피치(p(㎛))의 비(d/p)가 0. 09 미만으로 되는 양의 카이럴제가 첨가된 네마틱액정의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.