KR100475467B1 - 액정 디스플레이 장치와 그 제조 방법 - Google Patents

액정 디스플레이 장치와 그 제조 방법 Download PDF

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엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 장치를 제공함을 목적으로 하는 것으로서, 입력측에 평행광 생성기(시준기)가 입사광으로부터 평행광을 생성하고, 그 후 제 1의 편광 제어기의 제 1의 편광판이 상기 평행광으로부터 제 1의 편광을 생성한다. 제 1의 편광 제어기의 제 1의 1/4 파장판이 상기 제 1의 편광으로부터 제 2의 편광을 생성한다. 상기와 같이 획득된 상기 제 2의 편광은 액정층을 통해 출력측에 도달한다. 출력측에서, 상기 제 2의 편광은 제 2의 편광 제어기의 제 2의 1/4의 파장판 및 상기 제 2의 1/4 파장판을 통과한다. 따라서, 제 2의 편광의 편광 상태는 원래의 상태로 회복된다.

Description

액정 디스플레이 장치와 그 제조 방법{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 액정 디스플레이(LCD) 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 시야각(wide viewing angle)이 넓으며 빠른 응답 특성을 갖는 LCD 장치, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
관련 기술의 설명
통상적으로, LCD 장치는 소위 사무 자동화(OA) 및 휴대형 통신 및/또는 정보-관리 단말용으로 설계된 전자 장치에서 널리 사용되고 있다. 그 이유는 LCD 장치가 소형이고, 얇으며, 소비 전력이 낮다는 이점때문이다.
LCD 장치에 있어서, 액정 분자의 정렬 또는 배향이 액정층 양단에 인가되는 전압에 의해 변경되어 광의 투과를 제어하고, 이를 통해 복굴절 효과 및 회전 편광(rotary polarization)과 같은 액정셀의 다양한 광학적 특성을 활용하게 된다. LCD 장치는 액정 셀의 광학적 특성의 활용 방식에 따라 여러 형태로 분류된다. 어떠한 LCD 장치에 있어서도, 시야각 특성을 향상시키고 동화상을 디스플레이하는 것을 가능하게 하는 응답 특성을 향상시키는 것이 현안이 되고 있다.
예를 들면, 지금까지 널리 사용되어 온 트위스트 네마틱(TN)형 LCD 장치에 있어서, 액정 분자의 배향 벡터는 분자가 기판에 평행한 "평행" 상태 또는 "화이트" 디스플레이 상태에서 인가되는 전압의 크기에 따라 "블랙" 디스플레이 상태로 변경된다. 그러나, 전압 인가하에서 액정 분자 고유의 동작에 의해, 시야각이 좁다는 문제점이 있다. 이 문제점은 중간 톤으로 디스플레이할 때 분자의 상승 방향에서 확연히 관측된다.
좁은 시야각의 문제점을 해결하기 위해서, 여러 방안이 제안되고 개발되어 왔다. 예를 들면, 일본 특개평4-261522호(1992), 특개평6-43461호(1994) 및 특개평10-333180호(1998)는 "듀얼 도메인(dual domain)" 또는 "다중 도메인(multiple domain)" 방법으로 칭해지는 방안을 제시하고 있다. 이들 방법에 있어서는, 호메오트로픽(homeotropic)하게 배향된 액정 분자를 포함하는 액정셀이 형성된다. 이 셀은 편광축이 서로 수직하게 고정된 두 편광판 사이에 삽입된다. 개구부를 갖는 공통 전극을 사용함으로써 비스듬한 전계가 각 픽셀에서 생성된다. 이렇게 하여, 각 픽셀이 둘 이상의 액정 영역에서 형성되어, 시야각 특성을 향상시키게 된다. 특히, 일본 특개평4-261522호에 개시된 기술에 있어서는, 전압 인가하에서 액정 분자의 배향을 제어하여 높은 콘트라스트를 실현하고 있다.
이들 방안의 다른 예는 일본 특개평6-43461호(1994) 및 특개평 5-113561호(1993)에 개시되어 있다. 이들 예에서는, 액정의 복굴절 효과를 보상하기 위해서 광학 보상판(optical compensator plate)과 1/4 파장판(quarter wavelength plates)과 같은 광학 소자를 활용하여, 시야각 특성을 향상시키거나 확대한다. 특개평5-113561호에 개시된 방안에 있어서는, 부의 축(negative axis)을 갖는 광학 보상판에 부가하여 1/4 파장판이 사용된다. 이들 1/4 파장판은 제 1의 판이 정의 광학 이방성을 가지고 제 2의 판이 부의 광학 이방성을 갖도록 하여 그들 고유의 복굴절 효과를 상쇄하도록 서로 결합되어, 시야각을 확대시킨다.
또한, 일본 특개평5-50524호(1993)는 IPS(In-Plane Switching)형 LCD 장치를 개시한다. 이 장치에 있어서는, 동일 기판 상에 마련된 한 쌍의 대향 전극 양단에 전압이 인가되어 기판에 평행한 전계를 생성하고, 이 전계에 의해 액정 분자의 배향을 기판에 평행하게 유지하면서 액정 분자를 회전시킨다. 전압이 인가되는 경우에도 액정 분자가 기판에 수직하게 배향될 가능성이 없기 때문에, 시야각의 변경에 따른 복굴절 변경이 좁은 범위 내에 제한된다. 결과적으로, 시야각이 향상된다.
상기 상술된 종래 기술은 LCD 장치의 시야각 특성을 향상시키기 위한 것이다. 이와는 달리, 일본 특개평10-142577호와 특개평10-197844호(1998)는 넓은 시야각과 좁은 시야각 사이에서 전환할 수 있는 LCD 장치를 개시하고 있다.
일본 특개평10-142577호에 개시된 장치에 있어서는, TN 모드에서 두 개의 박막 트랜지스터(TFT)가 각 픽셀에 마련되고 동시에 각 픽셀은 액정 분자가 상이한 각으로 회전되거나 기울어진 두 영역으로 분할되어, 소위 "용량 분할(capacitance division)" 방법과 같이 시야각을 넓히게 된다. 상기 장치가 좁은 시야각에서 동작되는 경우, 두 TFT 중 하나가 온 상태로 되어 통상적인 TN 모드에서 동작하게 된다. 상기 장치가 넓은 시야각에서 동작되는 경우, 두 TFT 모두가 온 상태로 되어 수정된 TN 모드에서 동작하게 된다.
일본 특개평10-197844호에 개시된 장치에 있어서는, 2색성 색소를 포함하는 게스트-호스트(GH; Guest-Host) 소자가 통상의 TN 소자 상에 적층된다. 전압이 GH 소자에 인가되어 시야각 특성을 제어하게 된다.
상기 상술된 바와 같이, LCD 장치의 시야각 특성은 상기 상술된 기술을 사용하여 향상된다. 그러나, LCD 장치의 빠른 응답 특성의 관점에서는 여전히 많은 문제점이 존재한다. 일반적으로, LCD 장치의 응답 속도를 향상시키기 위한 공지의 방안 중 하나는 액정 분자의 양단에 인가되는 전압의 크기를 증가시키는 것이다. 그러나, 이 경우, 셀 갭이 감소되면, 액정의 용량이 증가하여 문제점이 발생한다. 특히, LCD 패널의 사이즈가 큰 경우, 배선을 따른 신호 전송 지연 및/또는 TFT에 대한 불충분한 기록 전압의 문제점이 발생할 것이다.
LCD 장치의 응답 속도를 향상시키기 위한 다른 방안은 큰 굴절율 또는 광학 이방성(Δn)을 갖는 액정을 사용하는 것에 의해 액정 분자의 기울기에 대한 액정 분자의 가변 투과 범위를 증가시키는 것이다. 그러나, 이 경우, 액정의 복굴절로 인해 시야각이 좁아지는 문제점이 발생한다. 예를 들면, 네마틱상의 액정(nematic phase liquid crystal)에 있어서는, 액정의 편광 상태는 입사하는 광의 입사각에 따라 변경되기 때문에, 블랙 디스플레이 상태에서도 광이 투과되던지 또는 콘트라스트가 저하하는 문제점이 발생한다. 또한, 굴절율 이방성(Δn)과 셀 두께(d)의 곱((Δn·d)이 증가되면, 시야각이 좁아지는 문제점이 발생한다.
굴절율 이방성(Δn)이 증가되는 경우에도 시야각 특성을 저하시키지 않기 위해서, 마이크로렌즈로 입사광을 평행하게 하는 방안이 일본 특개평4-369618호와 일본 공개 특허 공보2000-171617호에 개시되어 있다. 일본 공개 특허 공보2000-171617호에 개시된 방법 또는 기술이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.
도 1에 있어서, 일본 공개 특허 공보2000-171617호의 종래 기술의 LCD 장치는 액정부(101), 상기 액정부(101)의 입력 및 출력측에 각각 위치된 편광판(104a 및 104b), 상기 액정부(101)의 입력측 및 출력측에 위치된 마이크로렌즈 어레이(142a 및 142b), 도광판(105), 및 광원(106)을 포함한다. 상기 어레이(142a)는 상면에 소정의 간격으로 정렬된 마이크로렌즈(142aa)와 편평한 하면에서 상기 렌즈(142aa)에 대응하는 위치에 위치된 윈도우 또는 개구(142ab)를 구비한다. 상기 어레이(142b)는 하면에 소정의 간격으로 정렬된 마이크로렌즈(142ba)를 구비한다. 상기 어레이(142b)의 상면은 편평한다.
측면을 통해 도광판(105)으로 유도되는 입사광(LIN)은 편평한 하면에 마련된 윈도우(142ab)를 통해 마이크로렌즈 어레이(142a)로 입사한다. 상기 광(LIN)은 상기 어레이(142a)의 마이크로렌즈(142aa)에 의해 평행하게 되고, 그 다음, 편광판(104a)에 의해 직선 편광으로 변환되어 액정부(101)로 들어간다. 상기 광(LIN)의 편광 방향은 상기 액정부(101) 내에서 변경된다. 따라서, 이렇게 방향이 변경된 광(LIN)은 편광판(104b)을 통해 선택적으로 투과되고 상기 어레이(104b)의 마이크로렌즈(104ba)에 의해 집속되어, 상기 어레이(142b)의 편평한 상면을 통해 방출되는 출력광(LOUT)이 된다.
이와 같이, 도 1의 종래 기술의 LCD 장치에 있어서는, 액정부(101)가 마이크로렌즈 어레이(142a 및 142b) 사이에 삽입되고, 광원(106)으로부터 방출된 광(LIN)이 확산광일지라도 평행광(collimated light)(LIN)이 상기 액정부(101)로 들어가게 된다. 결과적으로, 관측각에 따라 콘트라스트가 저하하는 문제점이 억제된다.
그러나, 비록 그렇다고 하더라도, 입력측의 편광판(104a)에 의해 생성된 직선 편광(LIN)이 액정부(101)로 들어가고, 그 다음, 상기 광(LIN)이 출력측의 편광판(104b)에 의해 온오프되기 때문에, 마이크로렌즈(142aa 및 142ba) 사이의 배치와 편광판(104a 및 104b) 사이의 정렬 및 액정 분자의 배향은 높은 정확성을 요구하게 된다. 이 때문에, LCD 패널의 제조 수율이 나빠지게 된다. 또한, 픽셀 일부에서 휘도가 나빠지는 문제점이 발생한다. 이것은 액정의 구동 방향과 직선 편광 사이의 관계 때문이다.
특히, 평행광을 액정부(101)로 입사시키기 위한 상기 상술된 기술이 높은 콘트라스트가 쉽게 얻어질 수 있는 호메오트로픽 배향 모드에 적용되는 경우에도, 액정 분자의 회전 배향이 정확하게 제어되지 않으면 투과광은 소정의 강도를 갖지 못할 것이다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 빠른 응답 특성을 갖는 LCD 장치와, 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 빠른 응답 특성을 가질 뿐만 아니라 시야각 특성이 향상된 LCD 장치와, 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구성 소자의 배치 및/또는 정렬에서의 요구 사항을 효과적으로 감소할 수 있는 LCD 장치와, 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조 수율을 낮추지 않으면서 제조되는 LCD 장치와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
하기의 설명을 통해, 상기 목적 및 구체적으로 언급되지 않은 다른 목적들은 당업자에게는 자명할 것이다.
본 발명의 제 1의 양상에 따른 LCD 장치는,
(a) 입력측에 위치된 제 1의 기판과;
(b) 출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과;
(c) 상기 제 1 및 제 2의 가판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과;
(d) 입력측에 위치되며 입사광에서 평행광을 생성하기 위한 시준기(collimator)와;
(e) 상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기; 및
(f) 상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기를 포함한다.
상기 제 1의 양상에 따른 LCD 장치에 의하면, 액정부의 입력측에서, 시준기(collimator; 평행광 생성기)와 제 1의 편광 제어기가 제공된다. 따라서 입력광이 시준기에 의해 평행하게 되고, 입력광의 편광 상태가 제 1의 편광 제어기에 의해 제어된다. 따라서, 평행하게 되고 편광-제어된 입사광이 액정부 내로 들어가게 된다.
액정부의 출력측에서는, 제 2의 편광 제어기가 제공된다. 따라서 액정부를 통과하는 입력광의 편광 상태는 제 2의 편광 제어기에 의해 제어된다.
따라서, 예를 들어, 입력광은 제 1의 편광 제어기에 의해 제 1의 원형 편광 입력광으로 전환되어, 시준기에 의해 평행화된 전후에 액정부로 들어간다. 제 1의 원형 편광 입력광이 상기 액정부를 통과한 후, 제 2의 편광 제어기에 의해 제 2의 원형 편광 입력광으로 전환된다.
따라서, 큰 광학 이방성 또는 복굴절을 갖는 액정이 액정부의 액정으로서 사용되면, LCD 장치의 응답 특성이 향상된다.
또한, 입력측에 위치된 제 1의 편광판의 축과 출력측에 위치된 제 2의 편광판의 축이 정확하게 정렬될 필요가 없기 때문에, 구성 소자 또는 부품의 배치 및/또는 정렬에서 필요한 정확도가 효과적으로 감소될 수 있다. 이것은 소정의 용장(리던던시; redundancy)이 제조 공정에 적용될 수 있음을 의미한다. 결과적으로, 제조 수율을 저하하지 않으면서 장치가 제조된다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 다른 LCD 장치는,
(a) 입력측에 위치된 제 1의 기판과;
(b) 출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과;
(c) 상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과;
(d) 입력측에 위치되며 입사광을 평행하게 하는 시준기와;
(e) 상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와;
(f) 상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기; 및
(g) 상기 출력측에 위치된 시야각 제어기 부재(viewing-angle controller member)를 포함한다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 LCD 장치에 있어서는, 제 1의 양상에 따른 LCD 장치의 출력측에 시야각 제어기 부재가 부가적으로 마련된다. 따라서, 시야각은 시야각 제어기 부재에 의해 확대된다. 이것은 빠른 응답 특성뿐만 아니라 시야각 특성이 향상됨을 의미한다. 제 2의 양상의 장치는 당연히 제 1의 양상에 따른 장치와 동일한 이점을 갖는다.
본 발명의 제 3의 양상에 따르면, 상기 제 1 및 제 2의 양상에 따른 LCD 장치의 제조에 적용될 수 있는 LCD 장치 제조 방법이 마련된다. 상기 방법은:
(a) 레이저 광의 조사에 의해 그 표면이 변형 가능한 제 1의 기판을 마련하는 단계; 및
(b) 각각의 픽셀에 대응하는 소정의 강도 프로파일을 갖는 레이저 광을 상기 제 1의 기판의 표면에 조사하여, 상기 제 1의 기판 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3의 양상에 따른 LCD 장치 제조 방법에 의하면, 레이저 광의 조사에 의해 그 표면이 변형될 수 있는 제 1의 기판이 (a)의 단계에서 마련되고, 그 후, 각각의 픽셀에 대응하는 소정의 강도 프로파일을 갖는 레이저 광이 상기 제 1의 기판의 표면에 조사된다. 이렇게 하여, 강도 프로파일에 따라 상기 제 1의 기판의 표면 상에 오목부 또는 볼록부가 형성된다. 결과적으로, 제 1의 기판 상에 마이크로렌즈가 형성될 수 있다. 이것은 본 발명의 제 1 또는 제 2의 양상의 LCD 장치가 제조되는 것을 의미한다.
이하, 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 제 1 및 제 2의 양상에 따른 LCD 장치는 각각 상기 언급된 소자의 조합을 포함한다. 그러나, 이들은 다음과 같은 방식으로 형성되는 것이 바람직하다.
시야각 제어기 부재가 분리 가능하게 형성된다. 이 경우, 필요에 따라 상이한 시야각을 생성하는 다른 제어기 부재로 교체함으로써 시야각이 조정된다. 다르게는, 제어기 부재는 고분자 분산형 액정(polymer-dispersed liquid crystal)을 포함할 수도 있는데, 여기서 시야각은 전압의 인가에 의해 사용되는 액정의 투과량을 변경함으로써 조정된다.
제 1의 편광 부재와 제 2의 기판 사이에 1/2 파장(λ/2) 부재가 부가적으로 마련될 수 있다.
제 2의 편광 부재와 제 2의 기판 사이에 또 다른 1/2 파장(λ/2) 부재가 부가적으로 마련될 수도 있다.
시준기는 각각의 픽셀에 대응하는 매트릭스 어레이로 정렬된 마이크로렌즈를 구비하는 마이크로렌즈 어레이에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 마이크로렌즈 어레이는 레이저 광의 조사에 의해 변형 가능한 재료(예를 들면, 판 형상)로 이루어지고, 상기 재료가 제 1의 기판의 표면과 일체화되는 것이 바람직하다.
또한, 액정층의 액정은 부의 굴절율 또는 광학 이방성을 갖는 것이 바람직한데, 액정 분자는 전압이 인가되지 않을 때 제 1의 기판에 거의 수직하게 배향된다. 다르게는, 액정층의 액정은 정의 굴절율 또는 광학 이방성을 갖는 것이 바람직한데, 액정 분자는 전압이 인가되지 않을 때 제 1의 기판과 거의 평행하게 배향되어 호모지니어스하게(homogeneously) 배향된다.
주사 신호 전극 또는 라인, 데이터 전극 또는 데이터 버스 라인, 및 박막 트랜지스터(TFT)는 제 1의 기판 상에 마련되는데, TFT는 주사 신호 전극 또는 라인과 데이터 전극 또는 라인에 의해 규정된 각각의 픽셀 영역에 위치된다. 제 1의 기판 상에 칼라 필터가 마련되어 각각의 픽셀에서 칼라 디스플레이를 구현한다. 픽셀 전극은 오버코트층을 경유하여 칼라 필터 위에 형성된다. 제 2의 기판 상에는 공통 대향 또는 카운터 전극이 마련되어 픽셀 전극과 대향하게 된다.
제 1의 기판 상의 전극 각각은 대칭 형상을 갖는 것이 바람직하다. 제 2의 기판상의 전극은 제 1의 기판 상의 전극 전체를 피복하도록 형성되고, 제 1의 기판상의 전극보다 폭이 넓다.
제 1의 기판 상의 전극 각각은 다음과 같은 구조를 갖는다. 특히, 제 1의 기판 상의 전극 각각은 대칭 위치에서 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 오목부를 포함하는 구조를 갖는다. 제 1의 기판 상의 전극 각각은 대칭 위치에서 형성된 주상형 스페이서(columnar spacer)를 포함하는 구조를 갖는다. 제 2의 기판 상의 전극은 제 1의 기판의 법선을 따라 관측했을 때 제 1의 기판 상의 전극의 대칭축과 중첩하는 위치에서 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 볼록부를 포함하는 구조를 갖는다. 제 2의 기판 상의 전극은 제 1의 기판의 법선을 따라 관측했을 때 제 1의 기판 상의 전극의 대칭축과 중첩하는 위치에서 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 개구를 포함하는 구조를 갖는다.
시야각 제어기 부재는 소정 각 내에서 광을 분산하는 특성을 갖는 막, 또는 소정의 각 분포를 가지고 입사하는 광을 다른 각분포를 갖도록 하여 투과시키는 기능을 갖는 막으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 막으로서, 순방향 분산의 특성을 갖는 분산막, 또는 위치에 따라 굴절율이 변하는 막(예를 들면, (주)스미모토 화학의 "Lumisty") 등이 있다.
넓은 시야각과 좁은 시야각 사이의 전환을 용이하게 하기 위해서, 시야각 제어기 부재가 쉽게 분리 가능하게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 분리 가능한 시야각 제어기 부재 대신, 상기 부재는, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 고분자 분산형 액정층(20)을 사용하는 것에 의해 형성될 수도 있다. 상기 층(20)은 전체 매트릭스(20a)에 분산된 드롭(20b) 또는 액정 분자 및 고분자 매트릭스(20a)를 형성한다. 이 경우, 전압원(21)을 통해 적절한 전압이 상기 층(20) 양단에 인가된다. 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 층(20)은 도 9a에 도시된 바와 같이 분산 상태에 있게 되며, 넓은 시야각을 얻을 수 있다. 전압이 인가되면, 상기 층은 도 9b에 도시된 바와 같이 투과 또는 정렬 상태에 있게 되며, 좁은 시야각을 얻을 수 있게 된다. 따라서, 넓은 시야각과 좁은 시야각 사이의 전환은 전압을 온·오프함으로써 달성될 수 있다.
만약 시야각 제어기 부재가 마련되면, 이 부재는 시야각을 확대하는 기능을 제공한다. 따라서, 액정층이 넓은 시야각을 가질 필요가 없게 된다. 이것은 액정 모드 선택의 폭을 넓힐 수 있음을 의미한다. 또한, Δn·d의 값이 큰 액정셀 또는 액정부가 응답 속도를 향상시키기 위해 그리고 구동 전압을 감소시키기 위해 활용될 수 있다. 이것은 시야각 제어기 부재가 시야각을 확대하는 기능을 제공하기 때문이다.
액정셀 또는 액정층의 Δn·d의 값(즉, 리타데이션(retardation))은 액정의 모드에 따라서 약간 변경될 수도 있다. 예를 들면, 300 내지 400㎚의 값을 갖는 셀대신 Δn·d의 값이 400 내지 800㎚인 셀이 사용될 수도 있다. 이 경우, 셀두께(d)는 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 그러나, 셀두께(d)가 너무 작으면, 배선층에서의 신호 투과가 지연되고 TFT의 기록 능력이 저하되는 문제점이 발생한다. 따라서, 셀두께(d)는 최적화될 필요가 있다. 그 자체의 시야각이 좁은 시야각 제어기 부재를 포함하는 본 발명의 실시예에 있어서, 셀의 두께값은 Δn의 값과 구동 전압에 따라서 2 내지 15㎛의 범위 내에서 선택된다. 이를 통해 선택의 폭이 넓어진다.
본 발명의 LCD 장치에 있어서, 입사광의 편광 상태는 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재의 조합에 의해 변경된 후, 액정층으로 입사된다. 따라서, 액정층의 양 쪽에 위치된 두 편광 부재의 축을 정확하게 정렬할 필요가 없게 되고, 이를 통해 제조 공정에 여유(redundancy)를 주게 된다. 특히, 수직 배향 모드가 노말리 블랙 모드(normally black mode)에서 사용되는 경우, 다음과 같은 이점을 얻을 수 있게 된다.
구체적으로는, 노말리 블랙 모드의 수직 배향 모드에 있어서, 액정 분자의 배향은 전압이 인가되지 않으면 기판에 수직하다. 따라서, 기판에 수직한 입사광에 대해 리타데이션은 0이다. 이것은 액정셀의 두께가 변동되는 경우에도, 블랙 픽셀이 화이트 픽셀로 변경되지 않음을 의미한다. 본 발명의 LCD 장치에 있어서, 제 1의 기판에 수직한 입사광만이 사용되기 때문에, 수직 배향 모드는 특히 유용하다.
이렇게 하여, 본 발명의 LCD 장치는 높은 콘트라스트를 가지며 원형적으로 편광되는 광이 액정층에 입사될 수 있다. 따라서, 액정 분자가 전압의 인가에 의해 단순히 기울어지는 경우, 스크린 또는 픽셀은 기울기 방향에 관계없이 밝아진다. 결과적으로, 액정 분자의 배향 제어(예를 들면, 러빙)가 불필요하게 되고, 픽셀 설계의 자유도가 향상되며, 액정 선택의 폭이 넓어지는 이점을 갖는다. 또한, 시야각을 확대하기 위한 어떠한 부의 보상막도 필요되지 않기 때문에, 상기 막과 액정층 사이의 리타데이션 조정이 불필요하게 되어, 장치 제조를 용이하게 한다.
노말리 화이트 모드의 수직 배향 모드의 경우에 있어서, 전압의 인가에 의해 액정 분자가 단순히 기울어지는 경우, 스크린은 기울기 방향에 관계없이 검게 될 것이다. 결과적으로, 액정 분자의 배향 제어(예를 들면, 러빙)가 불필요하고, 픽셀 설계의 자유도가 향상되며, 액정 선택의 폭이 확대되는 이점이 있다. 또한, 시야각을 확대하기 위한 어떠한 부의 보상막도 필요하지 않게 된다. 이것은 노말리 블랙 모드에서와 동일하다.
수평 배향막이 제 1 및 제 2의 기판에 대해 사용되고, 액정 분자를 기울게 하도록 동질적으로 배향된 액정층 양단에 전압이 인가되면, 노말리 블랙 모드 또는 노말리 화이트 모드 중 어느 모드가 활용되는지에 관계없이 블랙 디스플레이 상태를 보상하기 위해 잔여 리타데이션(residual retardation)이 보상되어야 한다. 따라서, 잔여 리타데이션이 0이 되도록 단축의 정 또는 부의 리타데이션 보상막이 부착된다. 이 단계에서, 정의 리타데이션 보상막은 보상막의 광학축이 액정의 광학축에 수직하게 되도록 위치된다. 부의 리타데이션 보상막은 보상막의 광학축이 액정의 광학축에 평행하게 되도록 위치된다. 결과적으로, 액정 분자의 초기 배향은 동일한 방향으로 정렬된다.
이들은 빠른 응답을 위한 벤드 배향 모드(bend alignment mode), 수평 및 수직 배향이 제 1 및 제 2의 기판에 각각 적용되는 HAN(Horizontally Alignment Nematic) 모드와 같은 다른 수평 모드에도 적용될 수 있다.
특히, 각 픽셀이 TFT와 같은 스위칭 소자에 의해 구동되는 능동 매트릭스 주소 지정형(active matrix addressing type)에 있어서, 칼라 필터층과 픽셀 전극의 위치 정렬에는 높은 배치 정밀도가 요구된다. 그러나, 칼라 필터층과 스위칭 소자가 동일 기판 상에 마련되면, 제 1 및 제 2의 기판 사이의 위치 정렬은 불필요하게 된다. 이것은 제조 공정에 유익하게 된다.
본 발명에 있어서, 제 1 및/또는 제 2의 1/4 파장 부재는 액정부에 밀접하게 위치될 것이다. 이 경우, 패럴랙스(parallax)에 관한 이점은 얻을 수 없게 된다. 그러나, 기후에 대한 내성이 향상되고 1/4 파장 부재 자체(들)는 배향층(들)으로 사용될 수 있다.
구체적으로는, 기후에 대한 내성에 있어서, 1/4 파장 부재는 액정부 내에 위치되기 때문에, 조립된 이후에는 UV광(자외광)과 습도에 의해 영향을 받지 않는다. 또한, UV광이 제 1의 편광 부재뿐만 아니라 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 두꺼운 기판에 의해서도 흡수되기 때문에, 대부분의 UV광은 1/4 파장 부재에 도달할 수 없게 된다. 결과적으로, UV광에 의한 저하는 1/4 파장 부재가 액정부 외부에 위치되는 경우와 비교하여 현저하게 감소될 수 있다. 또한, 1/4 파장 부재는 습도에 의해 거의 영향을 받지 않는다.
또한, 편광 부재와 1/4 파장 부재 사이의 접착은 불필요하다. 따라서, 편광 부재와 기판용 유리 또는 플라스틱 사이의 접착을 위해 접착 성능이 공지되어 있는 적절한 접착제가 사용된다. 즉, 편광 부재와 1/4 파장 부재 사이의 접착제는 습도에 의해 쉽게 떨어지거나 분리될 것이다. 그러나, 액정부 내에 1/4 파장 부재를 위치시킴으로써, 이 문제는 해결될 수 있다. 따라서, 1/4 파장 부재에 대한 재료의 선택 범위는 넓어질 수 있고 다른 성능(예를 들면, 투과율)이 쉽게 향상될 수 있다.
배향에 있어서, 제 1 또는 제 2의 1/4 파장 부재가 액정부 내에 위치되는 경우, 1/4 파장 부재 자체는 액정의 특성을 갖는 재료로 만들어 질 것이다. 따라서, 상기 부재 자체는 액정 분자를 배향시키는 기능을 갖는다. 만약 수평 배향이 사용되면, 제 1 및 제 2의 기판 중 적어도 하나의 기판에 대해 배향 처리(예를 들면, 배향 재료 또는 막의 코팅, 러빙 등)는 불필요하다.
파장 분산을 넓히기 위해서, 1/2 파장 부재가 1/4 파장 부재와 함께 사용될 수도 있다. 이 경우, 1/2 파장 부재는 액정의 특성을 갖는 재료로 만들어질 수도 있다. 만약 그렇다면, 1/4 파장 부재만이 액정부 내에 위치되는 경우에서와 동일한 이점이 얻어질 수 있다.
두 개의 1/4 파장 부재가 사용되면, 부재 자체의 복굴절율 특성을 없애기 위해, 일본 특개평 제5-113561호에 개시된 바와 같이, 상기 부재 중 하나가 정의 광학 이방성(즉, 복굴절)을 가지고 나머지 하는 부의 광학 이방성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 LCD 장치에 있어서, 액정부에 "배향 분할(alignment division)"을 적용할 필요가 없다. 그러나, 패널에서의 휘도 균일성과 빠른 응답의 관점에서 배향 분할이 선호되는 경우, 배향 분할이 적용될 수도 있다. 만약 그렇다면, 배향 분할은, 볼록부를 형성하거나, 제 1 및 제 2의 기판 상의 전극 상에 슬릿을 형성하여 수직 배향을 분할하거나, 또는 광 조사에 의해 픽셀 일부에 대한 프리틸트각(pretilt angle)을 변경시켜 수직 또는 동질 배향을 변경하는 등의 공지의 방법에 의해 실현될 수 있다. 그러나, 전극의 크기와 형상에 주목하면서 생성된 하기의 구조는 제조 공정 단계를 증가시키지 않기 때문에 유익하다.
구체적으로는, 제 1의 기판 상의 전극이 양호한 대칭성을 가지고 형성되고 동시에 제 2의 기판 상의 전극(들)이 제 1의 기판 상의 전극을 피복하도록 형성되는데, 여기서 제 2의 기판 상의 전극(들)은 제 1의 기판 상의 전극보다 폭이 더 넓다. 여기서, "양호한 대칭성"이란 용어의 의미는, 도 11에 도시된 바와 같이, 원형 형상 또는 삼각형, 사각형, 오각형…, 등과 같이 세 개 이상의 꼭지점을 갖는 정다각형의 형상을 의미한다. 이러한 상황에서, 비스듬한 전계는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 양호한 수직 대칭성을 가지고 생성된다. 따라서, 액정이 수직으로 배향되고 부의 유전 이방성(negative dielectric anisotropy)을 갖는다면, 액정 분자의 기울기 방향은 여러 방향이 되어, 액정 분자의 배향 분할로 나타나게 된다. 이 경우, 분할 경계는 자연적으로 생성된 비스듬한 전계에 의해 픽셀의 중심에 형성되며, 액정 분자는 픽셀의 에지에서 그 중심을 향하도록 기울어진다. 픽셀 전극이 대칭성을 가지고 형성되면, 액정 분자는 픽셀 전극의 에지로부터 그 중심을 향하도록 기울어지고 그 결과, 액정 분자의 배향은 그에 따라 분할된다. 상기 상술된 다각형은 정확하게 정다각형일 필요는 없고, 어느 정도 변형될 수도 있다.
통상적인 LCD 장치는 사각형의 픽셀 전극을 구비한다. 그러나, 도 12에 도시된 바와 같이, 픽셀 전극에 약간의 홈을 파서 일련의 대칭 형상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 상술된 배향 분할은 각각의 대칭 형상에 따라 전극의 일부에서 가능하게 된다. 따라서, 전체 픽셀 전극이 대칭적으로 형성되는 경우와 동일한 이점을 얻을 수 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 제 1의 기판 상의 각각의 전극에 홈 또는 볼록부가 부가적으로 적용될 수도 있다. 이 경우, 배향 분할은 촉진된다.
배향 분할의 위치를 확보하기 위해서, 도 15a 및 도 15b와 도 16에 도시된 바와 같이, 전극은 오목부(39)를 구비하도록 형성될 수도 있다. 이들 구조 또는 형상은 서로 결합될 수도 있다. 오목부(39)는 하부의 오버코트층(24)에 들어가도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 오목부(39)는 제조 공정을 복잡하게 하지 않으면서 소정 크기의 깊이로 형성될 수 있다. 따라서, 배향 분할의 경계는 확실히 고정된다.
액정 분자의 수직 배향에 있어서, 액정 분자는 전압 인가하에서 안정화되어 나선형 배향을 형성하게 된다. 키랄제를 부가하여 배향을 더 안정화시켜, 응답 속도를 향상시키는 것이 바람직하다. 픽셀 전극의 홈 또는 오목부는 각 픽셀에서 나선형일 수도 있다.
도 17a 및 도 17b와 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 양호한 대칭성의 픽셀 전극의 거의 대칭 중심에 스페이서로서 원주(column) 또는 기둥(40)이 마련될 수도 있다. 원주(40)는 배향 분할의 핵 또는 코어로서 사용되어, 분할을 부드럽게 한다. 도 20a 및 도 20b에 도시된 바와 같이, 동일한 목적을 위해, 제 2의 기판 상의 공통 전극의 분할 경계에 볼록부(41)가 형성될 수도 있다. 만약 볼록부(41)가 대칭성을 가지고 전극 상에 돌출되면, 볼록부(41)의 위치는 도 18 및 도 19에 도시된 원주(40)의 위치에 따르게 된다. 또한, 동일한 목적을 위해, 제 2의 기판 상의 대칭적인 공통 전극의 일부에 개구가 형성될 수도 있는데, 이것은 제 1의 기판 상의 픽셀 전극의 대칭 중심과 거의 대응한다.
본 발명의 LCD 장치에 있어서, 픽셀 전극과 공통 전극의 양단에 전압이 인가되어 액정 분자의 초기 배향을 제어하고, 그 후, 액정에 소량 혼합된 중합성의 모노머 또는 올리고머를 고분자화하여, 초기 배향의 확실성 또는 신뢰성을 향상시킨다. 초기 배향을 제어할 때, 액정층은 가열되어 액정을 등방상(isotropic phase)으로 변경시킨다. 그 후, 공통 전극과 픽셀 전극의 양단에 전압을 인가하면서 온도를 낮추거나, 또는 단순히 공통 전극과 픽셀 전극 양단에 전압을 인가한다. 모노머 또는 올리고머의 반응은 가열 처리 이전 또는 가열 처리 동안, 도는 냉각 처리 이후에 유발된다. 실온에서 공통 전극과 픽셀 전극의 양단에 전압을 인가하는 것에 의해 초기 배향이 제어되는 경우, 반응은 전압 인가 이전 또는 이후에 유발될 것이다. 이 단계에서, 배향 분할은 통상적인 구동 방법에 의해 달성될 수 있기 때문에, 일본 특개평 제10-20323호에 개시된 제 2 또는 제어 전극에 전압을 인가하는 공정은 불필요하게 된다.
앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 제 3의 양상에 따른 LCD 장치를 제조하는 방법은, (a) 레이저 광의 조사에 의해 그 표면이 변형 가능한 제 1의 기판을 마련하는 단계; 및 (b) 각각의 픽셀에 대응하는 소정의 강도 프로파일을 갖는 레이저 광을 상기 제 1의 기판의 표면에 조사하여 상기 제 1의 기판 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법에 의하면, 광학 배향 방법에 의해 소정의 배향 분할 패턴에 따라 프리틸트각이 미리 제어되어, 초기 배향 제어의 확실성을 향상시킨다. 이렇게 하면, 비스듬한 전계의 효과와 프리틸트각의 효과가 보강 작용을 하고, 비스듬한 전계와 프리틸트각의 하나가 적용되는 경우와 비교하여 훨씬 효과적으로 배향 분할이 실현될 수 있다. 예를 들면, 편광의 인가에 의해 액정 분자의 배향 분할이 제어될 수 있는 특성을 갖는 작용기(예를 들면, 계피산기(cinnamic acid group))를 포함하는 임의의 물질이 사용될 수 있다. 다르게는, 편광의 인가에 의해 감광제가 고분자화되는 특성(『AM-LCD '96/IDW 96 Digest of Technical Papers, p337』에 개시되어 있음)을 갖는 고분자 재료(들)가 사용될 수도 있다. 이 경우, 이들 재료 중 하나가 사용되어 배향층을 형성하고, 그 후, 배향 분할에 따라 소정의 프리틸트각이 형성되도록 마스크를 통해 편광이 비스듬하게 배향층에 조사된다. 정다각형의 꼭지점 또는 변의 수가 너무 많으면, 광학적 배향에 대해 필요한 조작의 수가 증가한다. 따라서, 다각형의 꼭지점의수는 8 내지 4(즉, 8각형 내지 4각형)로 설정되는 것이 바람직하다.
이들 배향 분할 방법은 널리 공지되어 있다. 이들 방법에 있어서도, 분할된 배향은 액정에 소량 혼합된 중합성의 모노머 또는 올리고머의 반응에 의해 유지될 수 있다.
본 발명에 적용될 수 있는 모노머와 올리고머는 광경화성 모노머, 열경화성 모노머, 및 이들의 올리고머이다. 만약 이들 모노머 또는 올리고머의 하나를 재료가 포함하면, 다른 성분(들)을 포함하더라도 본 발명에 적용될 수 있다. 본 발명에 적용될 수 있는 "광경화성 모노머와 올리고머"라는 용어는 가시광에 의해 경화되는 모노머와 올리고머뿐만 아니라 UV광에 의해 설정되는 모노머와 올리고머도 포함한다. 취급의 용이성으로 인해 후자(즉, UV경화 모노머 및 올리고머)가 선호된다.
액정 특성을 나타내는 모노머 또는 올리고머 외에, 액정 분자와 유사한 구조를 가지면 어떠한 고분자 재료라도 본 발명에 적용될 수 있다. 그러나, 고분자 재료는 액정을 배향시키기 위해 사용되지는 않는다. 따라서, 유연성을 갖는 임의의 고분자(예를 들면, 알킬렌 사슬을 포함하는 고분자)가 적용 가능하다. 유연성을 갖는 고분자는 하나의 작용기, 두 개의 작용기, 또는 다수의 작용기(세 개 이상의 작용기)를 포함할 수도 있다.
본 발명에 적용 가능한 광경화성 또는 UV 경화성 모노머의 샘플은 다음과 같은데, 이들은 하나의 작용기를 갖는 아크릴 화합물(acrylate compounds)이다:
2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸에틸아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 2-시아노에틸아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, N, N-에틸아미노에틸아크릴레이트, N, N-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 이소데실아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 모르폴린아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 2, 2, 2-트리플루오로에틸아크릴레이트, 2, 2, 3, 3, 3-펜타플루오로프로필아크릴레이트, 2, 2, 3, 3-테트라플루오로프로필아크릴레이트, 2, 2, 3, 4, 4, 4-헥사플루오로부틸아크릴레이트.
또한, 본 발명에 적용 가능한 광경화성 또는 UV 경화성 모노머의 샘플은 다음과 같은데, 이들은 단일의 작용기를 갖는 메타크릴 화합물이다:
2-에틸헥실메타크릴레이트, 부틸에틸메타크릴레이트, 부톡시에틸메타크릴레이트, 2-시아노에틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-에톡시에틸메타크릴레이트, N, N-에틸아미노에틸메타크릴레이트, N, N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트, 디시클로펜테닐메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴메타크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트, 이소데실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 모르폴린메타크릴레이트, 페녹시에틸메타크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 2, 2, 2-트리플루오로에틸메타크릴레이트, 2, 2, 3, 3-테트라플루오로프로필메타크릴레이트, 2, 2, 3, 4, 4, 4-헥사플루오로부틸메타크릴레이트.
또한, 본 발명에 적용 가능한 광경화성 또는 UV 경화성 모노머의 샘플은 다음과 같은데, 이들은 다수의 작용기를 갖는 아크릴 화합물이다:
4, 4'-비페닐디아크릴레이트, 디에틸스틸베스트롤디아크릴레이트, 1, 4-비스아크릴로일옥시벤젠, 4, 4'-비스아크릴로일옥시디페닐에테르, 4, 4'-비스아크릴로일옥시디페닐메탄, 3, 9-비스[1, 1-디메틸-2-아크릴로일옥시에틸]-2, 4, 8, 10-테트라스피로[5, 5]운데칸, α, α'-비스[4-아크릴로일옥시페닐]-1, 4-디이소프로필벤젠, 1, 4-비스아크릴로일옥시테트라플루오로벤젠, 4, 4'-비스아크릴로일옥시옥타플루오로비페닐, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 1, 4-부탄디올디아크릴레이트, 1, 3 일부틸렌글리콜디아크릴레이트, 디시클로펜타닐디아클릴레이트, 글리셀로디아크릴레이트, 1, 6-헥산디올디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 디트리메티롤디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨모노히드록시펜타크릴레이트, 4, 4'-디아크릴로일옥시스틸벤, 4, 4'-디아크릴로일옥시디에틸스틸벤, 4, 4'-디아크릴로일옥시디프로필스틸벤, 4, 4'-디아크릴로일옥시디부틸스틸벤, 4, 4'-디아크릴로일옥시펜틸스틸벤, 4, 4'-디아크릴로일옥시디헥실스틸벤, 4, 4'-디아크릴로일옥시디플루오로스틸벤, 2, 2, 3, 3, 4, 4-헥사플루오로펜탄디올-1, 5-디아크릴레이트, 1, 1, 2, 2, 3, 3-헥사플루오로프로필-1, 3-디아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트 올리고머.
또한, 본 발명에 적용 가능한 광경화성 또는 UV 경화성 모노머의 샘플은 다음과 같은데, 이들은 다수의 작용기를 갖는 메타크릴 화합물이다:
디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1, 4 일부탄디올디메타크릴레이트, 1, 3 일부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디시클로펜탄일디메타크릴레이트, 글리셀롤디메타크릴레이트, 1, 6-헥산디올디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라메타크릴레이트, 펜타에리스리톨트리메타크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라메타크릴레이트, 디펜타에리스리톨모노히드록시펜타메타크릴레이트, 2, 2, 3, 3, 4, 4-헥사플루오로펜탄디올-1, 5-디메타크릴레이트, 우레탄메타크릴레이트 올리고머.
또한, 스티렌, 아미노스티렌, 및 아세트산비닐 등이 이 목적을 위해 사용될 수도 있다.
본 발명은 본원에 열거된 이들 재료에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 LCD 장치의 구동 전압은 고분자 재료와 액정 사이에서의 계면 상호 작용에 의해 영향을 받는다. 따라서, 불소(F)를 포함하는 임의의 고분자 재료가 사용될 수도 있는데, 그 예는 다음과 같다:
2, 2, 3, 3, 4, 4-헥사플루오로펜탄디올-1, 5-디메타크릴레이트, 1, 1, 2, 2, 3, 3-헥사플루오로프로필-1, 3-디아크릴레이트, 2, 2, 2-트리플루오로에틸아크릴레이트, 2, 2, 3, 3, 3-펜타플루오로프로필아크릴레이트, 2, 2, 3, 3-테트라플루오로프로필아크릴레이트, 2, 2, 3, 4, 4, 4-헥사플루오로부틸아크릴레이트, 2, 2, 2-트리플루오로에틸아크릴레이트, 2, 2, 3, 3-테트라플루오로프로필메타크릴레이트, 2, 2, 3, 4, 4, 4-헥사플루오로부틸메타크릴레이트, 우레탄아크릴레이트 올리고머.
본 발명에 대한 광경화성 또는 UV 경화성 고분자 재료로 광경화성 또는 UV 경화성 모노머가 사용되는 경우, 광 또는 UV용 개시제로서 임의의 것이 사용될 수 있는데, 그 예는 다음과 같다:
[아세트페논계]
2, 2-디에톡시아세트페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-(4-도데실페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온
[벤조인계]
벤조인메틸에테르, , 벤조인에틸에테르, 벤조인메틸케탈
[벤조페논계]
벤조페논, o-벤조일벤조에이트, 4-페닐벤조페논, 3, 3-디메틸-4-메톡시벤조페논
[티옥산톤계]
티옥산톤, 2-크롤티옥산톤, 2-메틸티옥산톤
디아조늄염계, 술포늄염계, 요드늄염계, 셀렌염계 등이 이 목적을 위해 사용될 수 있다.
픽셀이 충분한 간격으로 정렬되면, 액정 분자의 배향 분할은 어떠한 문제도 야기하지 않는다. 그러나, 픽셀이 서로 너무 밀접하게 정렬되면, 전압의 극성(즉, 정 또는 부)이 서로 반대가 되도록 전압이 인접한 픽셀에 제공되는 도트-반전 구동 방법(dot-inversion driving method)을 사용하는 것이 바람직하다. 만약 그렇다면, 비스듬한 전계가 더 바람직한 방향에서 생성되어, 소정의 배향 방향을 유도하게 된다. 또한, 동화상을 디스플레이함에 있어서, 선명도(sharpness)를 향상시키기 위해서, 각각의 프레임 내에 블랙 디스플레이 상태로 되돌리는 리셋 동작이 부가될 수도 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 있어서, LCD 장치는 입력측에 위치된 제 1의 기판과, 출력측에서 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판, 및 상기 제 1 및 제 2의 기판 사이에 삽입된 액정층(즉, 액정셀)을 포함한다. 액정층 또는 액정셀은 액정을 포함한다. 액정층과 제 1 및 제 2의 기판은 액정부를 구성한다.
입사광을 평행광으로 하기 위한 시준기(collimator)로서, 마이크로렌즈 어레이가 입력측에 마련된다. 입력되는 광으로서, 백라이트 광원으로부터 방출된 광이 사용된다. 상기 어레이는 제 1의 기판과 합쳐진다. 제 1의 편광 제어기는 입력측에 마련되는데, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함한다. 출력측에는, 제 2의 편광 제어기가 위치되는데, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함한다.
결과적으로, 입력광이 액정셀에 입사되기 전에, 입력광은 평행광으로 되고 그 편광 상태는 원편광으로 변환된다. 그 후, 원편광은 액정부를 통과한다. 그 후, 이 광의 편광 상태는 변환되어 출력광을 형성한다.
그 후, 광의 투과량은 위상차에 따라 제어될 수 있는데, 액정 분자의 기울기 방향과는 무관하다. 따라서, 배향층과 그들의 러빙 처리는 불필요하게 된다. 동시에, 투과율 이방성이 큰 액정이 이용 가능하게 되어 동화상을 디스플레이할 수 있는 고속 응답이 실현될 수 있다.
양호한 실시예의 상세한 설명
본 발명의 양호한 실시에가 첨부된 도면을 참조하여 하기에 상세히 설명될 것이다.
제 1의 실시예
도 2는 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 LCD 장치의 구조를 도시한다. 도 3a 및 도 3b와 도 4a 내지 도 4d는 각각 본 발명의 따른 LCD 장치의 동작 원리를 도시한다.
도 2의 LCD 장치는 제 1의 기판, 제 2의 기판, 및 액정층을 구비하는 액정부 또는 액정셀을 포함한다. 제 1 및 제 2의 기판은 액정층을 중간에 삽입하여 서로 평행하게 고정된다. TFT와 같은 스위칭 소자는 제 1의 기판 상에 형성된다. 따라서, 제 1의 기판은 "TFT" 기판으로 칭해지고, 제 2의 기판은 "대향 기판"으로 칭해진다.
LCD 장치는 마이크로렌즈 어레이(2a), 1/4 파장(λ/4) 판(3a 및 3b), 편광판(4a 및 4b), 도광판(5), 광원(6), 및 시야각 제어판(8)을 더 포함한다. 마이크로렌즈 어레이(2a), 1/4 파장판(3a), 편광판(4a), 도광판(5), 및 광원(6)은 LCD 장치의 입력측에 위치된다. 1/4 파장판(3b), 편광판(4b), 및 시야각 제어판(8)은 출력측에 위치된다.
마이크로렌즈 어레이(2a)는 상기 액정부(1)의 입력측 면과 결합된다. 광원(6)은 백라이트(LIN)를 발생시켜 도광판(5)을 향해 방출한다. 결합되어 편광 제어기로서 동작하는 편광판(4a)과 1/4 파장판(3a)은 백라이트(LIN)를 원편광으로 변환하고, 그 후, 이렇게 생성된 원편광 마이크로렌즈 어레이(2a)를 향해 입사시킨다.
결합되어 편광 제어기로서 동작하는 편광판(4b) 및 1/4 파장판(3b)은 액정부(1)를 통과한 광을 선택적으로 외부로 통과시킨다. 시야각 제어판(8)은 상기 판(4b)을 통과한 광을 확산시켜 시야각 특성을 향상시켜, 출력광(LOUT)으로 한다.
액정부(1)의 상세한 구조가 도시되지는 않았지만, 제 1의 기판 상의 전극과 제 2의 기판 상의 전극 양단에 전압을 인가하는 것에 의해 제 1 및 제 2의 기판에 거의 수직한 전계를 생성하기만 하면 어떠한 구조도 사용될 수 있다. 칼라 이미지를 디스플레이하기 위한 칼라 필터는 제 2의 기판(즉, 일반적인 구조) 또는 제 1의 기판(즉, CF-온-TFT 구조) 상에 위치될 수 있다.
CF-온-TFT 구조의 예는 도 10a 및 도 10b에 도시되어 있다. 이들 도면에 있어서, 게이트 라인(37)과 게이트 전극(30)은 TFT 기판(28) 상에 형성된다. 반도체층 또는 아일랜드(34)는 대응하는 게이트 전극(30)과 중첩하도록 공통 게이트 절연막(31)을 통해 기판(28) 위에 형성된다. 드레인 라인(36)은 게이트 라인(37)에 수직하게 대응하는 게이트 전극(30) 위에 형성된다. 소스 전극(33)과 드레인 전극(32)은 오믹 콘택트층(도시되지 않음)을 통해 반도체 아일랜드(34)에 접속되고, 이를 통해 TFT를 형성한다. 패시베이션층(27)은 TFT를 형성하도록 형성된다. 칼라 필터(26)는 픽셀의 디스플레이 영역을 피복하도록 상기 층(27) 상에 선택적으로 형성된다.
칼라 필터(26) 상에는, TFT 기판 어셈블리의 표면을 평탄화하도록 오버코트층(24)이 형성된다. 픽셀 전극(23)은 상기 오버코트층(24)과 패시베이션층(27)을 관통하는 콘택트홀을 통해 대응하는 소스 전극(33)에 연결된다.
한편, 공통의 대향 전극(47)이 픽셀 전극(23)에 대향하도록 대향 기판(46) 상에 형성된다. 배향층(7a 및 7b)은 각각 기판(28 및 36)의 내면 상에 형성된다. 소정 방향에서의 소정의 배향 처리가 상기 층(7a 및 7b) 각각에 적용된다. 상기 층(7a 및 7b)은 액정층(22)을 중간에 끼운다.
도 2에 도시된 바와 같이, TFT 기판(28)의 바닥면과 결합되는 마이크로렌즈 어레이(2a)는 픽셀에 대응하는 위치에 정렬된 볼록한 마이크로렌즈(2aa)를 구비한다. 상기 렌즈(2aa)의 모양과 초점은 도광판(5)의 윈도우(5a)로부터 방출된 광이 각 픽셀에 대해 평행광의 형태로 액정부(1)를 관통하도록 결정된다. 상기 렌즈(2aa)는 점광원으로서 기능한다. 따라서, 광원(6)과 도광판(5) 대신, 매트릭스 어레이로 정렬된 발광 다이오드가 형성될 수도 있다.
도면 부호 9와 35는 각각 액정 분자와 차광층을 나타낸다.
상기 어레이 2a를 형성하는 방법은 하기의 제 3의 실시예에서 설명한다. 상기 어레이(2a)가 TFT 기판(28)과 일체화되기 때문에, 상기 장치의 구성 요소의 위치 정렬이 용이하다는 부가적인 이점이 있다.
구체적으로는, 평행광을 사용하는 LCD 장치에 의하면, 입사광의 입사 위치와 입사각은 픽셀 위치에 대해 정확하게 정렬되어야만 한다. 만약 액정부(1)와 어레이(2a)가 개별적으로 형성된 후 서로 합쳐지면, 위치적인 이동으로 인해 기판(28)의 법선에 대해 픽셀로 비스듬하게 조사되고/조사되거나 광이 전체 픽셀에 조사되지 않는 문제점이 발생한다. 이와는 달리, 기판(28)과 어레이(2a)가 서로 합쳐지면, 이들 사이의 위치 관계(특히, 각도)는 정확하게 제어된다. 결과적으로, 상기 문제점이 발생하지 않는다.
1/4 파장판(3a 및 3b)은 폴리카보네이트 또는 노르보르나디엔 수지(JSR사 제품, 상품명 "Arthone")로 만들어진 막을 늘려서 형성할 수 있다. 다르게는, 이들은 액정 특성을 갖는 감광성 모노머를 사용하는 것에 의해 형성될 수도 있다. 구체적으로는, 코팅에 의해 배향층이 형성되고, 1/4 파장판(4a)의 광학축에 대한 방향에서 상기 배향층에 대해 러빙 처리를 수행하고, 『Liquid Crystal, Vol. 18, p.319, 1995』에 개시된 감광기(photosensitive group)를 갖는 액정 재료가 배향층에 코팅된다. 이렇게 형성되는 액정 재료층의 두께는 광학 이방성(즉, 복굴절율)(Δn)과 액정층(22)의 두께(d)의 곱(Δn·d)이 1/4 파장(λ/4)과 동일하게 되도록 결정된다. 따라서, UV광이 이렇게 정렬된 액정 재료층에 조사되어 감광기의 반응을 유발시켜 가교 구조(linking structure)를 생성시키고, 이에 의해 상기 층 상에 배향 패턴을 고정하게 된다.
일반적인 배향층을 코팅하고 코팅된 층에 대해 러빙 처리를 행하는 대신, "Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 31, p.2155, 1992"에 개시된 바와 같이, 감광성 재료가 사용될 수도 있다. 이 경우, 편광이 상기 재료에 조사되어 배향 패턴을 형성하게 된다. 따라서, UV광은 유사한 방식으로 상기 재료에 조사되어 가교 구조를 형성하고, 이에 의해 배향 패턴을 고정하게 된다. 이 경우, 배향 정도를 향상시키기 위해 편광된 UV광이 사용될 수도 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 사야각 제어판(8a)은 소정 각도 내에서 입사광을 확산시키는 막, 또는 소정의 각분포를 갖는 입사광을 투과시켜 상이한 각 분포로 방출하는 기능을 갖는 막에 의해 형성된다. 넓은 시야각과 좁은 시야각을 선택하기 위해서, 상기 판(8)은 상기 장치의 어셈블리로부터 착탈 가능하게 형성되는 것이 바람직하다. 다르게는, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 판(8)은 고분자 분산형 액정층(20)을 사용하여 형성될 수도 있다. 액정층(20) 양단에 전압이 인가되지 않으면, 도 8a에 도시된 바와 같이, 광은 분산되고 넓은 시야각이 얻어진다. 액정층(20) 양단에 전압이 인가되면, 도 8b에 도시된 바와 같이, 광은 투과되고 좁은 시야각이 얻어진다. 이런 식으로, 전압의 인가를 단순히 온·오프하는 것에 의해 넓은 시야각과 좁은 시야각이 전환된다.
다음에, 제 1의 실시예에 따른 LCD 장치의 동작이 도 3a 및 도 3b와 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명될 것이다. 하기의 설명에 있어서, 수직 배향 모드가 활용된다. 그러나, 임의의 다른 모드가 사용될 수도 있는데, 여기서 수평 배향층은 TFT 기판 및 대향 기판(28 및 36) 상에 형성되어 액정 분자의 호모지니어스한(동질적인) 배향을 형성하고, 기판(28 및 36)에 대해 수직인 전계가 액정에 인가되어 분자를 기울게 하거나 회전시킨다. 예를 들면, TN 모드, STN(Super Twisted Nematic) 모드, 벤드 배향 모드("π 셀"로도 칭해짐), 및 비정질 TN 모드가 본 발명에 적용될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 있어서, 입력측(즉, 도면의 하부측)에 위치된 편광판(4a)과 1/4 파장판(3a)은 우선회 원편광(LCIRR; right-handed circularly polarized light)만을 통과시킨다. 출력측(즉, 도면의 상측)에 위치된 편광판(4b)과 1/4 파장판(3b)은 좌선회 원편광(LCIRL)만을 통과시킨다. 상기 판(4a 및 4b)의 편광 방향과 상기 판(3a 및 3b)의 광학축과 두께는 이들 기능을 수행하도록 조정된다. 구체적으로는, 편광판(4a 및 4b)은 수직 편광기를 구성한다. 1/4 파장판(3a 및 3b)의 면내 굴절율 변화(in-plane refractive index variation)는 서로 반대이다. 상기 판(3a 및 3b)은 그들 광학축이 상기 판(4a 및 4b)의 편광축과 45°의 각으로 교차하도록 정렬된다.
그러나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 원편광을 생성하기 위한 수단(편광판과 1/4 파장판의 조합으로 형성됨)이 액정부(1)의 각 측에 마련되기만 하면 임의의 다른 구조가 사용될 수도 있다. 원편광의 편광 방향(즉, 오른쪽 또는 왼쪽)은 임의적으로 결정된다.
도 3a는 수직 배향 모드를 갖는 액정부(1) 양단에 전압이 인가되지 않는 상태를 도시한다. 백라이트(LIN)는 마이크로렌즈 어레이(2a)에 의해 평행광으로 되고, 그 후, 편광판(4a)에 의해 직선 편광(LLIN)으로 변환된다. 1/4 파장판(3a)에 의해, 상기 광(LLIN)의 정상 성분과 이상 성분이 90°만큼 위상이 이동되어, 우선회 원편광(LCIRR)이 된다. 이렇게 생성된 상기 광(LCIRR)은 액정부(1)로 입사한다. 이 상태에서, 액정 분자(9) 각각의 장축은 기판(28)에 대해 수직하게 배향되기 때문에 상기 광(LCIRR)에서는 위상 이동이 발생하지 않는다. 그 다음, 상기 광(LCIRR)은 출력측의 1/4 파장판(3b)으로 입사하여, 직선 편광으로 변환된다. 그러나, 출력측의 편광판(4b)의 편광 방향은 입력측의 편광판(4a)에 대해 수직으로 설정된다. 따라서, 광은 상기 판(4b)을 통과하지 못한다. 이것은 그 픽셀이 어둡게 됨을 의미한다.
한편, 도 3b의 상태에 있어서는, 액정부(1) 양단에 전압이 인가된다. 액정 분자(9)는 인가되는 전압과 자신의 복원력으로 인해 기판(28)에 평행한 방향을 향해 기울어진다. 액정 분자(9)의 기울기 각은 액정부(1)의 중심에 가까워질수록 증가한다. 우선회 원편광(LCIRR)이 상기 층(1)에 유입되면, 액정 분자(9)의 복굴절율 특성으로 인해 상기 광(LCIRR)에서 위상차가 발생하여, 상기 광(LCIRR)의 편광 상태를 변경시키게 된다. 상기 위상차가 π와 동일하도록 상기 액정부(1)의 두께가 조정되기 때문에, 상기 광(LCIRR)은 좌선회 원편광(LCIRL)으로 변환된다. 상기 광(LCIRL )은 1/4 파장판(3b)과 편광판(4b)을 통과한다. 이것은 그 픽셀이 밝게 됨을 의미한다.
여기서, 제 1의 실시예의 LCD 장치와 1/4 파장판(3a 및 3b)이 제거된 종래 기술의 LCD 장치 사이의 차이점이 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명될 것이다.
도 4a는 전압이 인가되지 않는 경우에서의 종래 기술의 장치의 상태를 도시한다. 입사광은 편광판(4a)에 의해 직선 편광으로 변환되고, 그 후, 직선 편광은 액정층(22)으로 들어간다. 액정 분자(9)가 상기 판(28)의 법선 방향에서 배향되기 때문에, 상기 광은 편광 방향을 바꾸지 않고 상기 액정부 또는 액정층(22)을 통과한다. 상기 광은 상기 판(4b)에 의해 차단되어 그 픽셀은 어둡게 된다.
도 4b는 전압이 인가되는 경우에서의 종래 기술의 장치의 상태를 도시한다. 입사광은 편광판(4a)에 의해 직선 편광으로 변환되고, 그 후 직선 편광은 액정층(22)으로 들어간다. 인가되는 전압으로 인해, 액정 분자(9)는 기판(28)에 평행한 방향을 향해 기울어진다. 이 상태에서, 액정 분자(9)의 기울기 각이 상기 판(4a 및 4b)의 편광 방향에 대해 45°이면, 상기 광은 상기 층(1)과 상기 판(4b)을 통과한다. 결과적으로, 그 픽셀은 밝게 된다.
그러나, 도 4c에 도시된 바와 같이, 액정 분자(9)의 기울기 각이 편광판(4a 및 4b)의 편광 방향에 대해서 45°가 아니면, 입사광의 편광 방향과 편광판(4b)의 편광 방향은 서로 상이하게 된다. 결과적으로, 그 픽셀은 어둡게 된다.
구체적으로는, 종래 기술의 구조에 의하면, 전압으로 인한 액정 분자(9)의 기울기 방향이 미리 정해지지 않으면, 투과되는 광량은 전압의 인가하에서 변화되어, 콘트라스트가 저하할 것이다. 이와는 달리, 본 발명의 구조에 의하면, 원편광이 액정셀(1)로 들어가기 때문에, 도 4d에 도시된 바와 같이, 액정 분자(9)의 기울기 방향에 관계없이 액정층(22)에서 동일한 위상차가 발행한다. 따라서, 투과되는 광량은 전압 인가하에서도 변경되지 않는데, 이것은 종래 기술에 비해 아주 유익하다. 이것은 배향층이 불필요하며 러빙 처리가 생략될 수 있음을 의미한다.
이 이점은 입사광이 마이크로렌즈 어레이(2a)에 의해 평행광으로 되고, 1/4 파장판(4a 및 4b)이 액정층(22)의 입력측 및 출력측에 각각 위치되는 경우에만 얻어질 수 있다. 액정층(22)의 입출력측에 1/4 파장판(4a 및 4b)이 위치되는 경우에도, 광이 비스듬하게 들어가면 액정 분자(9)의 기울기 방향에 따라 위상차는 변할 것이다. 또한, 1/4 파장판(4a 및 4b)을 제공하지 않고도 어레이(2a)에 의해 입사광이 평행광으로 되더라도, 액정 분자(9)의 기울기 방향에 따라 위상차는 변할 것이다. 결과적으로, 본 발명의 이점은 이들 두 경우에서 얻어질 수 없으며, 이 두 경우에서는, 배향층의 형성과 러빙 처리는 필수적이다.
TFT 기판(28)과 일체화하도록 마이크로렌즈 어레이(2a)를 형성함으로써, 어레이(2a)와 기판(28) 사이의 위치 관계(특히, 각도)는 정확하게 제어될 수 있다. 입사광이 편광판(4a)과 1/4 파장판(3a)의 조합에 의해 원평광으로 변환되고, 그 후, 액정층(1)에 들어가기 때문에, 상기 편광판(4a 및 4b)의 축의 정확한 정렬이 불필요하고 동시에 제조 공정에 대한 여유(redundancy)를 얻을 수 있게 된다. 또한, 굴절율 이방성이 큰 액정이 활용되는 경우, 고속 동작을 실현할 수 있게 된다.
특히, 수직 배향 모드가 노말리 블랙 모드(normally black mode)에 적용되는 경우에, 인가된 전압에 의해 분자(9)가 단순히 기울어지면 픽셀은 분자(9)의 기울기 방향에 무관하게 밝아진다. 따라서, 러빙 공정과 같은 배향 공정이 필요없게 되어 픽셀 설계의 자유도가 향상되고 액정 재료의 선택 폭이 넓게 되는 이점이 있다. 또한, 광시야각화를 위한 부(negative)의 보상층이 불필요하므로 보상층과 액정층(1) 사이의 리타데이션(retardatioin)의 조정이 불필요하고 제조 공정이 용이해진다.
또한, 1/4 파장판(3a, 3b)이 액정부(1)에 근접하여 배치된다. 도 21에 도시된 바와 같이, 1/2 파장판(50)은 제 1의 기판과 제 1의 편광판 사이에 추가로 마련되고, 다른 1/2 파장판(51)은 제 2의 기판과 제 2의 편광판 사이에 추가로 마련된다. 상기 구성으로 인해 파장 분산 범위를 넓힐 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 22에 도시된 바와 같이 1/4 파장판(3a, 3b)은 액정부(1)에 위치할 수 있다.
배향 분할을 행하기 위해 기판에 오목부(오목부들) 또는 볼록부(볼록부들)가이 형성될 수 있다. 픽셀의 일부에 대한 광 조사에 의해 프리틸트각(pretilt angle)은 변화될 수 있다. 전극의 형상은 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이 변화될 수 있다.
제 2의 실시예
도 5는 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 LCD의 구조를 도시한다. 상기 장치는 마이크로렌즈 어레이(2a)가 액정부(1)가 아닌 도광판(5)과 결합된다는 점을 제외하고는 제 1의 실시예와 그 구성이 동일하다.
도 5의 LCD 장치는 제 1의 기판(TFT 기판), 제 2의 기판(대향 기판), 및 액정층을 구비하는 액정부(1)를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2의 기판은 서로 평행 고정되고 액정층이 상기 2개의 기판 사이에 끼워진다. TFT 등의 스위칭 소자는 제 1의 기판상에 형성된다.
또한, 도 5의 LCD 장치는 마이크로렌즈 어레이(2b), 1/4 파장판(3a), 편광판(4a, 4b), 도광판(5), 광원(6), 및 시야각 제어판(8)을 더 포함한다. 상기 마이크로렌즈 어레이(2b), 1/4 파장판(3a), 편광판(4a), 도광판(5), 및 광원(6)은 LCD 장치의 입력측에 위치한다. 상기 1/4 파장판(3a), 편광판(4b) 및 시야각 제어판(8)은 LCD 장치의 출력측에 위치한다.
제 1의 실시예에서의 어레이(2a)와 다르게, 상기 마이크로렌즈 어레이(2b)는 도광판(5)의 출력측과 결합된다. 광원(6)은 도광판(5)을 향해 백라이트(LIN)를 생성하여 방출한다. 상기 백라이트(LIN)는 도광판(5)으로부터 상기 어레이(2b)의 윈도우(2bb)를 경유하여 상기 어레이(2b)로 입사된다. 상기 어레이(2b)는 상기 광(LIN)을 평행화시킨다. 편광판(4a) 및 1/4 파장판(3a)은 조합되어 동작하여 평행화된 백라이트(LIN)를 원편광(circularly polarized light)으로 변환시키고 상기와 같이 변환된 광을 액정부(1)에 입사한다. 편광판(4b) 및 1/4 파장판(3b)은 조합되어 동작하여 상기 액정부(1)를 통과한 광을 출력측에 선택적으로 보낸다. 상기 시야각 제어판(8)은 상기 편광판(4b)을 통과한 광을 확산시켜 시야각 특성을 개선하고 결과적으로 출력광(LOUT)이 된다.
액정부(1)의 상세 구조가 도 5에는 도시되지 않았지만, 제 1의 기판상의 전극 및 제 2의 기판상의 전극 양단에 전압을 인가함으로써 상기 제 1 및 제 2의 기판에 개략 수직한 방향의 전계를 발생시키고 그에 따라 액정 분자의 배향을 상기 제 1 및 제 2의 기판에 대해 수직이 되도록 변경하기만 한다면 어떠한 구조라도 채택할 수 있다. 칼라 이미지를 표시하는 칼라 필터는 제 2의 기판(예컨대, 보통의 구조) 및 제 1의 기판(예컨대, CF-on-TFT 구조) 상에 위치할 수 있다.
도광판(5)과 결합되는 마이크로렌즈 어레이(2b)는 픽셀에 대응하는 위치에 배치된 마이크로렌즈(2ba)를 구비한다. 상기 렌즈(2ba)의 형상 및 초점은 윈도우(2bb)를 통해 입사된 광이 평행광의 형태로 셀(1)을 전파하도록 결정된다. 상기 렌즈(2ba)는 점광원으로서 기능한다. 따라서, 렌즈(2ba) 대신에 발광 다이오드가 매트릭스 어레이 형상으로 형성될 수 있다.
상기 어레이(2b)는 제 1의 기판이 아닌 도광판(5)과 일체가 되도록 형성되기 때문에 필요한 소자를 정확히 위치 정렬할 필요성이 있는 단점도 있다. 그러나, 제 1의 기판의 재료나 제조 방법에 제한이 완화되는 장점이 있다. 즉, 제 1의 실시예에서 설명된 바와 같이 마이크로렌즈 어레이(2a)가 제 1의 기판과 일체로 형성되면 제 1의 기판에 대한 알맞은 재료가 선택되고 상기 어레이(2b)에 대한 재료를 고려할 필요성이 있다. 어레이(2a)가 제 1의 기판의 이면상에 형성되는 경우에 제 1의 기판의 표면이 오염될 가능성은 있다. 이와 다르게, 액정셀(1)은 제 2의 실시예에서의 공지의 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이 수직 배향 모드에서 액정층(22) 양단에 전압이 인가되지 않는 경우에, 백라이트(LIN)는 마이크로렌즈 어레이(2a)에 의해 평행화 되고 그 후 편광판(4a)에 의해 직선 편광(LLIN)으로 변환된다. 1/4 파장판(3a)에 의해 상기 직선 편광(LLIN)은 우선회 원편광(right-handed circularly polarized light ; LCIRR)으로 변환된다. 상기 우선회 원편광(LCIRR)은 액정층에 입사된다. 이 상태에서, 액정 분자 각각의 장축은 기판(28)에 대해 수직한 방향으로 배열되고 그에 따라 우선회 원편광(LCIRR)의 위상차가 생기지 않는다. 그 후, 상기 우선회 원편광(LCIRR)은 출력측의 1/4 파장판(3b)에 입사되고 상기 1/4 파장판(3b)에서 상기 우선회 원편광(LCIRR) 직선 편광으로 변환된다. 그러나, 출력측의 편광판(4b)의 편광 방향은 입력측의 편광판(4a)의 편광 방향과 직교되도록 설정된다. 그에 따라, 광은 상기 편광판(4b)을 투과하지 않는다. 상기 의미는 해당 픽셀이 어두워 짐을 뜻한다.
한편, 도 3b의 상태에서, 전압이 액정층(22) 양단에 인가된다. 액정 분자(9)는 인가된 전압과 액정 분자(9)의 탄성력에 기인하여 기판(28)에 대한 평행 방향으로 경사진다. 상기 분자(9)의 경사각은 그 위치가 액정층(22)의 중심에 접근할 수록 커진다. 우선회 원편광(LCIRR)이 액정층(1)에 입사되면 액정 분자(9)의 복굴절성에 기인하여 우선회 원편광(LCIRR)의 위상차가 발생하고 그에 따라 우선회 원편광(LCIRR)의 편광 상태를 변화시킨다. 액정층(22)의 두께가 위상차가 π가 되도록 조절되기 때문에 상기 우선회 원편광(LCIRR)은 좌선회 원편광(LCIRL)으로 변환된다. 상기 좌선회 원편광(LCIRL)은 1/4 파장판(3b) 및 편광판(4b)을 통과한다. 상기 의미는 해당 픽셀이 밝아짐을 뜻한다.
따라서. 제 2의 실시예의 구성에 있어서 원편광은 액정부(1)에 입사하고 그에 따라 분자(9)의 경사 방향과는 독립적으로 동일한 위상차가 액정부(1)에서 발생한다. 따라서, 투과된 광량은 전압의 인가하에서 일정하게 유지되고, 상기는 현저한 장점이 된다. 상기 의미는 배향층이 필요치 않고 러빙 공정이 생략될 수 있다는 것을 뜻한다.
입사광(LIN)은 마이크로렌즈 어레이(2b)에 의해 평행화되고 그 후 편광판(4a)과 1/4 파장판(3a)의 조합에 의해 원편광(circularly polarized light)으로 변환된다. 그 후, 상기 원편광은 액정부(1)에 입사한다. 따라서, 제 1의 실시예와 유사하게, 편광판(4a, 4b)의 축의 정밀한 정렬이 필요치 않고 동시에 제공 공정에 대한 용장성(여유)을 도모할 수 있다. 또한, 굴절율 이방성(△n)이 큰 액정이 사용됨으로써 보다 고속응답을 실현할 수 있다.
제 2의 실시예에 있어서, 마이크로렌즈 어레이(2b)는 도광판(5)에 보다 근접하게 배치되고, 편광판(4a) 및 1/4 파장판(3a)은 액정부(1)에 보다 근접하게 배치된다. 그러나, 마이크로렌즈 어레이(2b)가 상기 액정부(1)에 보다 근접하게 배치될 수 있고 편광판(4a) 및 1/4 파장판(3a)은 도광판(5)에 보다 근접하게 배치될 수 있다.
제 3의 실시예
본 발명의 제 3의 실시예는 LCD 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다. 도 6a 내지 도 6c는 상기 방법의 단계를 도시하고 도 7은 상기 단계에서 사용된 레이저 장치의 구성을 도시한다.
이하의 설명에서, TFT가 상부에 형성된 TFT 기판(10)은 공지의 보통의 방법으로 제조되고 그에 따라, 마이크로렌즈 어레이를 형성하는 공정만이 설명될 것이다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 판두께 50㎛ 정도의 폴리카보네이트 시트 또는 판(11)이 TFT 기판(10)의 이면측상에 점착제를 사용하거나 사용하지 않고 접착된다.
다음에, 도 6b에 도시된 바와 같이, 예컨대, 파장 248nm의 KrF 엑시머 레이저광(13)이 펄스의 형태로 상기 시트 또는 판(11)에 조사된다. 상기 조사는 상기 광(13)이 금속 배선, 반도체층, 및/또는 기판(10)상의 정렬 마크를 사용하여 기판(10)에 대해 정렬되는 동안 500펄스 정도로 조사된다.
엑시머 레이저광(13)의 에너지 밀도 프로파일은 도 6b에 도시된 바와 같이 회전하여 곡면을 이룬다. 에너지 밀도는 프로파일의 주변(예컨대, 인접하는 픽셀 사이)에서는 1200mJ/cm2 정도이고 프로파일의 바닥부(예컨대, 픽셀의 중심부)에서는 250mJ/cm2 정도이다. 상기 엑시머 레이저광(13)의 조사에 기인하여, 폴리카보네이트 판(11)은 분해 및 증발되고 그 결과 도 6c에 도시된 바와 같이 기판(10)상의 각각의 픽셀에 대해 볼록한 마이크로렌즈(15a)가 된다. 상기 마이크로렌즈(15a)의 단면은 광(13)의 프로파일의 미러상(mirror image)이다. 마이크로렌즈(15a)의 위치 정확도는 매우 높다
도 6b의 상기 빔 프로파일은 도 8에 도시된 레이저 장치에 의해 실현된다. 레이저 광원(16)은 펄스화된 레이저 광을 생성 및 방사하고. 상기 광은 프라이 아이(fry-eye) 렌즈 및 반환 미러(returning mirror)를 갖는 광학 시스템(17)에 보내지고 그에 따라 에너지 영역이 고정된 플랫 톱(flat top)형의 프로파일을 갖는 광을 정형화. 그 후, 플랫 톱형의 정형화된 레이저광은 유전체 마스크(18)에 의해 기판(19)에 조사된다. 상기 광의 빔 형상은 원하는 대로 마스크(18)에 의해 조절된다.
상기 유전체 마스크(18)는 석영 기판상에 적절한 유전체층을 퇴적하여 형성된다. 퇴적된 유전체층의 두께 및 재료가 변한다면 투과율이 원하는 대로 조절될 수 있다. 유전층이 아일랜드(island) 형상으로 패턴화되면 원하는 투과율이 원하는 형상에 따라 얻어질 수 있다.
본 발명의 제 3의 실시예에 따른 LCD 장치 제조 방법에 있어서, 마이크로렌즈(15a)는 함께 결합될 기판(10)상에 형성된다. 따라서, 마이크로렌즈(15a)와 기판(10) 사이의 위치 정밀도가 확보된다. 따라서, LCD 장치는 용이하며 신뢰성있게 조립될 수 있다.
제 4의 실시예
본 발명의 제 4의 실시예는 LCD 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 도 7a 내지 도 7c는 상기 방법의 공정 단계를 도시한다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 아크릴 수지판(14)이 TFT 기판(10)의 이면(back)상에 점착제를 사용하거나 사용하지 않고 접착된다.
다음에, 도 7b에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 308㎚의 파장을 갖는 XeCl 엑시머 레이저광(13)이 펄스 형상으로 상기 아크릴 수지판(14)에 조사된다. 상기 광은 스폿 형상이다. 상기 광(13)의 조사는 400 펄스 정도로 조사되고 상기 광(13)은 금속 배선, 반도체층, 및/또는 기판(10)의 마크를 사용하여 기판(10)에 대해 정렬된다.
상기 레이저 광(13)의 에너지 밀도는 도 7b에 도시된 바와 같이 가우스 분포와 유사한 곡선을 그린다. 상기 광(13)의 직경은 픽셀의 개구부의 크기와 개략 도일하다. 에너지 밀도는 빔의 바닥부(예컨대, 픽셀의 중심부)에서 800mJ/cm2 정도이다. 상기 광(13)의 조사에 기인하여, 아크릴 수지판(14)은 분해 및 증발되고 그 결과 도 7c에 도시된 바와 같이, 기판(10)상의 각각의 픽셀에 대해 오목형의 마이크로렌즈(15b)가 된다. 마이크로렌즈(15b)의 위치 정확도는 매우 높다.
본 발명의 제 4의 실시예에 있어서, 마이크로렌즈 어레이는 폴리카보네이트 또는 아크릴 수지 시트(11 또는 14)에 의해 형성된다. 그러나, 레이저광의 조사에 의해 가공이 가능한 다른 플라스틱 재료도 상기 목적을 위해 사용할 수 있다. TFT 기판(10) 그 자체는 예컨대 폴리에테르술폰(PES)과 같은 플라스틱 재료에 의해 형성될 수 있다. 상기 경우에, 마이크로렌즈 어레이는 기판의 이면에 레이저광을 직접 조사함으로써 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정 디스플레이 장치에 따르면 액정 패널의 입사측에 마이크로렌즈를 마련하여 평행광을 입사시키고 입사광을 편광판과 1/4 파장판의 조합에 의해 원편광으로 변환한 후 액정에 입사시킴으로써, 액정 패널 양측의 편광판의 투과축을 정밀하게 맞출 필요가 없어지고 패널 프로세서의 여유(용장성)를 도모할 수 있고, 또한 굴절율 이방성(△n)이 큰 액정을 사용함으로써 고속 응답을 실현할 수 있다.
본 발명이 전술한 실시예에 한정되지 않는다는 것은 말할 나위가 없다. 어떠한 변경 및 수정도 본 발명의 본질에 내에서 부가될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예가 기술되었지만, 본 분야의 당업자에게는 본 발명의 본질에서 벗어나지 않으면서 본 발명에 대한 변경 및 수정 등이 용이하다는 것은 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하의 청구 범위에 의해서만 결정될 것이다.
도 1은 입력측과 출력측에 마이크로렌즈 어레이를 갖는 종래 기술의 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 제 1의 실시예에 따른 장치의 동작 원리를 각각 도시하는 개략도.
도 4a 내지 도 4d는 도 2의 제 1의 실시예에 따른 장치의 동작 원리를 종래 기술과 비교하여 각각 도시하는 개략도.
도 5는 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제 3의 실시예에 따른 LCD 장치의 기판 상에 볼록 마이크로렌즈 어레이를 형성하는 방법을 개략적으로 도시하는 부분 단면도.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 4의 실시예에 따른 LCD 장치의 기판 상에 오목 마이크로렌즈 어레이를 형성하는 방법을 개략적으로 도시하는 부분 단면도.
도 8은 도 6a 내지 도 6c와 도 7a 내지 도 7c의 제 3 및 제 4의 실시예의 방법에서 사용되는 레이저 광 조사 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 LCD 장치에서 사용되는 시야각 제어기의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 10a는 액정 분자의 배향 분포 원리가 적용된 본 발명에 따른 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도로서, 도 10b의 XA-XA 라인을 따라 취해진 부분 단면도.
도 10b는 도 10a의 LCD 장치의 액정 분자의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 11은 본 발명의 따른 LCD 장치의 픽셀 전극의 형상을 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 12는 본 발명에 따른 LCD 장치의 픽셀 전극의 형상을 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 13은 본 발명에 따른 LCD 장치의 픽셀 전극의 형상을 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 14는 본 발명에 따른 LCD 장치의 픽셀 전극의 형상을 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 15a는 액정 분자의 배향 분포 원리가 적용된 본 발명에 따른 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도로서, 도 15b의 XVA-XVA 라인을 따라 취해진 부분 단면도.
도 15b는 도 15a의 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 16은 본 발명에 따른 LCD 장치의 픽셀 전극의 형상을 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 17a는 액정 분자의 배향 분포 원리가 적용된 본 발명에 따른 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도로서, 도 17b의 XVIIA-XVIIA 라인을 따라 취해진 부분 단면도.
도 17b는 도 17a의 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도.
도 18은 본 발명에 따른 LCD 장치의 픽셀 전극의 형상을 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 19는 본 발명에 따른 LCD 장치의 픽셀 전극의 형상을 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 20a는 액정 분자의 배향 분포 원리가 적용된 본 발명에 따른 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도로서, 도 20b의 XXA-XXA 라인을 따라 취해진 부분 단면도.
도 20b는 도 20a의 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 평면도.
도 21은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 LCD 장치의 변형예의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도.
도 22는 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 LCD 장치의 다른 변형예의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도.
♥도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♥
1 : 액정부 2a, 2b : 마이크로렌즈 어레이
3a, 3b : 1/4 파장판 4a, 4b : 편광판
5, 105 : 도광판 6, 106 : 광원
7a, 7b : 배향층 8 : 시야각 제어판
9 : 액정 분자 10 : TFT 기판
11 : 폴리카보네이트 판 13 : 엑시머 레이저광
14 : 아크릴 수지판 15a : 볼록형 마이크로 렌즈
15b : 오목형 마이크로 렌즈 16 : 레이저 광원
17 : 광학 시스템 18 : 유전체 마스크
19 : 기판 20 : 고분자 분산형 액정층
21 : 전압원 22 : 액정층
23 : 픽셀 전극 24 : 오버코트층
26 : 칼라 필터 27 : 패시베이션층
28 : TFT 기판 30 : 게이트 전극
31 : 게이트 절연막 32 : 드레인 전극
33 : 소스 전극 34 : 반도체층
35 : 차광층 36 : 드레인 라인
37 : 게이트 라인 39 : 오목부
40 : 원주 41 : 볼록부
142a, 142b : 마이크로렌즈 어레이

Claims (36)

  1. 삭제
  2. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광에서 평행광을 생성하기 위한 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기 및
    상기 제 1 또는 제 2의 편광부재와 상기 제 1 또는 제 2의 기판 사이에 위치하는 반(1/2) 파장판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  3. 삭제
  4. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광에서 평행광을 생성하기 위한 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기 및
    상기 시준기는 픽셀 각각에 대응하는 매트릭스 어레이 형상으로 배열된 마이크로렌즈를 구비하는 마이크로렌즈 어레이와,
    상기 마이크로렌즈 어레이는 레이저 광의 조사에 의해 변형 가능한 재료로 구성되고,
    상기 어레이는 상기 제 1의 기판의 이면(back)과 일체화되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광에서 평행광을 생성하기 위한 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기 및
    상기 액정층의 상기 액정은 유전율 이방성이 음(negative)이고,
    상기 액정 분자는 상기 액정층 양단에 전압이 인가되지 않는 경우에 상기 제 1의 기판에 거의 수직으로 배향되며,
    상기 액정은 광학 이방성이 Δn이고 상기 액정층은 두께가 d이고,
    상기 이방성(Δn)과 상기 두께(d)의 곱(Δn·d)은 400nm 내지 800nm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광에서 평행광을 생성하기 위한 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기 및
    상기 제 1의 기판은 주사 신호 전극, 데이터 전극, 및 픽셀 전극을 구비하고,
    상기 제 2의 기판은 상기 픽셀 전극에 대향하는 대향 전극을 구비하며,
    상기 제 1의 기판상의 전극 각각은 대칭 형상이고,
    상기 제 2의 기판상의 상기 대향 전극은 상기 제 1의 기판상의 전극을 완전히 피복하며, 상기 제 1의 기판상의 전극보다 더 넓은 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1의 기판상의 전극 각각은 일련의 대칭 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1의 기판상의 전극 각각은 대칭축에 대응하는 위치에 오목부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1의 기판상의 전극 각각은 대칭의 중심에 대응하는 위치에 주상(columnar) 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2의 기판상의 상기 전극은 상기 제 1의 기판의 법선 방향에서 보아 상기 제 1의 기판상의 전극의 대칭축과 겹치는 위치에 완전히 또는 부분적으로 형성된 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2의 기판상의 상기 전극은 상기 제 1의 기판의 법선 방향에서 보아 상기 제 1의 기판상의 상기 전극의 대칭축과 겹치는 위치에 완전히 또는 부분적으로 형성된 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  15. 삭제
  16. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광을 평행하게 하는 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치된 시야각 제어기 부재(viewing-angle controller member)를 포함하며,
    상기 시야각 제어기 부재는 착탈 가능하고,
    시야각은 상기 시야각 제어기 부재를 다른 것으로 대체함으로써 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  17. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광을 평행하게 하는 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치된 시야각 제어기 부재(viewing-angle controller member)를 포함하며,
    상기 시야각 제어기 부재는 고분자 분산형 액정층을 포함하고,
    상기 고분자 분산형 액정층 양단에 인가되는 전계에 의해 고분자 분산형 액정층의 투과율이 변화되고, 그에 따라 시야각을 조절하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  18. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광을 평행하게 하는 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치된 시야각 제어기 부재(viewing-angle controller member)를 포함하며,
    상기 제 1의 편광판과 상기 제 1의 기판 사이에 위치하는 반(1/2) 파장판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  19. 삭제
  20. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광을 평행하게 하는 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치된 시야각 제어기 부재(viewing-angle controller member)를 포함하며,
    시준기는 픽셀 각각에 대응하는 매트릭스 형상으로 배열된 마이크로렌즈를 구비하는 마이크로렌즈 어레이와,
    상기 마이크로렌즈 어레이는 레이저 광의 조사에 의해 변형 가능한 재료로 구성되고,
    상기 어레이는 상기 제 1의 기판의 이면(back)과 일체화되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  21. 삭제
  22. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광을 평행하게 하는 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치된 시야각 제어기 부재(viewing-angle controller member)를 포함하며,
    상기 액정층의 상기 액정은 유전율 이방성이 음(negative)이고,
    상기 액정 분자는 상기 액정층 양단에 전압이 인가되지 않는 경우에 상기 제 1의 기판에 거의 수직으로 배향되며,
    상기 액정은 광학 이방성이 Δn이고 상기 액정층은 두께가 d이고,
    상기 이방성(Δn)과 상기 두께(d)의 곱(△n·d)은 400nm 내지 800nm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    입력측에 위치된 제 1의 기판과,
    출력측에 위치되며 상기 제 1의 기판에 대향하여 고정된 제 2의 기판과,
    상기 제 1 및 제 2의 기판과 함께 액정부를 구성하고, 상기 제 1의 기판과 제 2의 기판 사이에 삽입되며 액정을 포함하는 액정층과,
    입력측에 위치되며 입사광을 평행하게 하는 시준기와,
    상기 입력측에 위치되고, 제 1의 편광 부재와 제 1의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 1의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치되고, 제 2의 편광 부재와 제 2의 1/4 파장 부재를 포함하며, 상기 입사광의 편광 상태를 제어하는 제 2의 편광 제어기와,
    상기 출력측에 위치된 시야각 제어기 부재(viewing-angle controller member)를 포함하며,
    상기 제 1의 기판은 주사 신호 전극, 데이터 전극, 및 픽셀 전극을 구비하고,
    상기 제 2의 기판은 상기 픽셀 전극에 대향하는 대향 전극을 구비하며,
    상기 제 1의 기판상의 전극 각각은 대칭 형상이고,
    상기 제 2의 기판상의 상기 대향 전극은 상기 제 1의 기판상의 전극을 완전히 피복하고 상기 제 1의 기판상의 전극보다 더 넓은 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제 1의 기판상의 전극 각각은 일련의 대칭 형상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 제 1의 기판상의 전극 각각은 대칭축에 대응하는 위치에 오목부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 제 1의 기판상의 전극 각각은 대칭의 중심에 대응하는 위치에 주상 스페이서(columnar spacer)를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  29. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2의 기판상의 상기 전극은 상기 제 1의 기판의 법선 방향에서 보아 상기 제 1의 기판상의 전극의 대칭축과 겹치는 위치에 완전히 또는 부분적으로 형성된 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  30. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2의 기판상의 상기 전극은 상기 제 1의 기판의 법선 방향에서 보아 상기 제 1의 기판상의 상기 전극의 대칭축과 겹치는 위치에 완전히 또는 부분적으로 형성된 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  31. 액정 디스플레이 장치 제조 방법에 있어서,
    레이저 광의 조사에 의해 표면이 변형 가능한 제 1의 기판을 제공하는 단계와,
    픽셀 각각에 대응하는 소정의 강도 프로파일을 갖는 레이저광을 상기 제 1의 기판의 표면에 조사하고 그에 따라 상기 제 1의 기판상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 제 1의 기판의 표면은 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 및 폴리에테르술폰으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  33. 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정층의 상기 액정은 유전율 이방성이 음(negative)이고,
    상기 액정 분자는 상기 액정층 양단에 전압이 인가되지 않는 경우에 상기 제 1의 기판에 거의 수직으로 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  34. 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정층의 상기 액정은 유전율 이방성이 양(positive)이고,
    상기 액정 분자는 상기 액정층 양단에 전압이 인가되지 않는 경우에 호모지니어스(homogeneous) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  35. 제 25항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정층의 상기 액정은 유전율 이방성이 음(negative)이고,
    상기 액정 분자는 상기 액정층 양단에 전압이 인가되지 않는 경우에 상기 제 1의 기판에 거의 수직으로 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  36. 제 25항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정층의 상기 액정은 유전율 이방성이 양(positive)이고,
    상기 액정 분자는 상기 액정층 양단에 전압이 인가되지 않는 경우에 호모지니어스(homogeneous) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
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