KR100488935B1 - 에치에이엔모드의액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에치 에이 엔 모드의 액정 표시 소자를 개선한다.
개시된 본 발명은 대향하는 상하 기판, 상기 상하 기판 사이에 개재된 액정, 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성된 상대 전극 및 화소 전극, 상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제, 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성되며, 소정의 방향으로 러빙된 수평 배향제, 상기 하부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 수평 배향제의 러빙 방향과 편광축이 평행하도록 부착되는 하부 편광판, 상기 상부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 하부 편광판의 편광축과 교차되도록 부착되는 상부 편광판을 포함한다. 아울러, 상부 기판과 상부 편광판 사이에는 액정 분자들이 경화된 위상 보상 필름이 개재되고, 위상 보상 필름내의 액정 분자는, 상기 상부 기판측에서는 그것의 장축이 기판과 평행하도록 배열되고, 상부 편광판측으로 향할수록, 상부 편광판과 기판이 수직으로 이루도록 배열된다.

Description

에치 에이 엔 모드의 액정 표시 소자
본 발명은 액정 표시 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 수직 배향제가 형성된 상부 기판과, 이와 대향하고 수평 배향제가 형성된 하부 기판 및 그 사이에 개재되는 액정을 포함하는 에치 에이 엔(이하, HAN) 모드의 액정 표시 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 소자는 텔레비젼, 그래픽 디스플레이등의 표시소자를 구성한다. 특히 액티브 매트릭스형의 액정 표시 소자는 고속 응답 특성을 갖으며, 높은 화소수에 적합하여 디스플레이 화면의 고화질화, 대형화, 컬러 현하는데 크게 기여하고 있다.
여기서, 종래의 여러 액정 모드들 중 HAN(hybrid alignment nemetic) 모드의 액정 표시 소자를 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명하도록 한다.
도 1a를 참조하여, 상 하부 기판(1,2)이 액정층(3)을 사이에 두고 대향되어 있다. 상부 기판(1)의 액정(3) 대향면에는 액정 분자(3a)들을 기판에 수직으로 배열시키는 수직 배향제(4)가 형성되어 있고, 하부 기판(2)의 액정(3) 대향면에는 액정 분자(3a)들을 기판(1,2)에 수평으로 배향시키는 수평 배향제(5)가 형성되어 있다. 이때, 상부 기판(1)과 수직 배향제(4) 사이에는 상대 전극(도시되지 않음)이 형성되어 있고, 하부 기판(2)과 수평 배향제(5) 사이 각각에는 화소 전극(도시되지 않음)이 형성되어 있다. 그리고, 상부 기판(1)과 하부 기판(2)의 대향면 뒷면 각각에는 상하 편광판이 구비되며, 상하 편광판의 편광축은 크로스되어 있다. 이때, 수평 배향제(5)는 소정 방향으로 러빙되어 있으며, 이 러빙축은 하부 편광판의 편광축과 일치한다.
이러한 구성을 갖는 HAN 모드의 액정 표시 소자에 전기장이 형성되기 이전에는, 액정 분자(3a)들이 하부 기판(2)측에서는 기판에 그것의 장축이 수평으로 배열되다가, 상부 기판(1)으로 향할수록 기판(1,2)에 장축이 수직으로 배열된다. 따라서, 하부 편광판을 통과한 빛은 상부 편광판을 통과하게 되어, 화면은 화이트가 된다.
한편, 전압 인가시에는, 상 하 기판(1,2) 사이에 기판과 수직인 전기장이 형성되어, 액정 분자들(3a: 유전율 이방성이 양인 경우)이 기판에 수직으로 배열된다. 이에 따라, 하부 편광판을 통과한 빛은 상부 편광판(도시되지 않음)에 의하여 차단되어, 화면은 다크가 된다.
그러나, 상술한 종래의 HAN 모드의 액정 표시 소자는 다음과 같은 문제점을 지닌다.
먼저, 상기한 HAN 모드의 액정 표시 소자는 전기장 형성시, 전기장 형성시, 대부분의 액정 분자들은 기판에 수직으로 배열된다. 이때, 액정 분자(3a)의 형태가 단축과 장축을 지닌 봉(棒) 형상이므로, 액정 분자(3a)의 단축을 바라볼때와 장축을 바라볼때의 굴절율이 상이하다. 이로 인하여, 상기와 같이 배열된 액정 표시 소자에서, 화면의 정면을 바라볼때에는 완전히 다크를 이루나, 측면에서 바라볼때에는 소정의 광누설이 발생된다. 이로 인하여, 액정 표시 소자의 콘트라스트비가 저하된다.
또한, 하부 기판(2) 표면에 존재하는 액정 분자들은 수평 배향제(5)의 영향으로 전기장 인가전 상태를 취하게 된다. 이로 인하여, 다크 상태가 되어야 할 때, 소정의 광누설이 발생되어, 액정 표시 소자의 콘트라스트 비를 더욱 저하시킨다.
또한, 전압이 인가되지 않을 경우에는, 액정 분자들이 좌우가 대칭되도록 배열되어 있지 않아, 좌우 시야각차가 발생되는 문제점 또한 발생되었다.
따라서, 종래의 다른 방법으로, 국내 출원 97-27396호에 개시된 바와 같이, 상부 기판과 편광판 사이에 위상이 각기 다른 두 장의 위상 보상 필름을 적층 개재하고, 액정 표시 장치의 단위 셀내에 적어도 두 개 이상의 도메인을 형성하는 기술이 제안되었다.
즉, 이기술은, 상부 기판과 상부 편광판 사이에, 상기 수평 배향제의 러빙축과 45도 정도의 위상차를 갖는 제 1 위상 보상 필름과, 상기 수평 배향제의 러빙축과 -45도 정도의 위상차를 갖는 제 2 위상 보상 필름을 적층하는 것이다.
그러나, 상술한 기술 또한, 고가의 위상 보상 필름을 두 장이나 사용하여야 하므로, 제조 원가가 상승하게 되는 문제점이 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 한 장의 위상 보상 필름을 이용하여, HAN 모드의 액정 표시 소자의 콘트라스트 비 및 좌우 시야각을 개선할 수 있는 HAN 모드의 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대향하는 상하 기판; 상기 상하 기판 사이에 개재된 액정; 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성된 상대 전극 및 화소 전극; 상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제; 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성되며, 소정의 방향으로 러빙된 수평 배향제; 상기 하부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 수평 배향제의 러빙 방향과 편광축이 평행하도록 부착되는 하부 편광판; 상기 상부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 하부 편광판의 편광축과 교차되도록 부착되는 상부 편광판을 포함하는 HAN 모드의 액정 표시 장치로서, 상기 상부 기판과 상부 편광판 사이에는 액정 분자들이 경화된 위상 보상 필름이 개재되고, 상기 위상 보상 필름내의 액정 분자는, 상기 상부 기판측에서는 그것의 장축이 기판과 평행하도록 배열되고, 상부 편광판측으로 향할수록, 상부 편광판과 기판이 수직으로 이루도록 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 견지에 따르면, 대향하는 상하 기판, 상기 상하 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상,하부 기판의 액정 대향면 각각에 형성된 구동 전극, 상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제, 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성되며, 소정의 방향으로 러빙된 수평 배향제, 상기 하부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 수평 배향제의 러빙 방향과 편광축이 평행하도록 부착되는 하부 편광판, 상기 상부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 하부 편광판의 편광축과 교차되도록 부착되는 상부 편광판을 포함하는 HAN 모드의 액정 표시 장치로서, 상기 상부 기판과 상부 편광판 사이에는 액정 분자들이 경화된 위상 보상 필름이 개재되고, 상기 위상 보상 필름내의 액정 분자는, 상기 상부 기판측에서는 그것의 장축이 기판과 평행하도록 배열되고, 상부 편광판측으로 향할수록, 상부 편광판과 기판이 수직을 이루도록 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 의하면, 하부 기판에는 수평 배향제가 설치되고, 상부 기판에는 수직 배향제가 설치되는 HAN 모드의 액정 표시 소자에 있어서, 위상 보상 필름으로, 전기장 형성이전의 액정 분자 배열과 동일한 액정 분자 배열을 갖는 막을 개재한다. 이에따라, 한 장의 위상 보상 필름으로, 콘트라스트비 및 좌우 시야각을 개선할 수 있다.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 HAN 모드의 액정 표시 소자의 단면도로서, 도 2a는 오프 상태(off state),이고, 도 2b는 온 상태(on state)를 보인 것이다.
본 실시예에서는 HAN 모드 액정 표시 소자의 콘트라스트비를 개선하기 위하여, 위상 보상 필름으로, HAN 모드의 액정 표시 소자의 초기 액정 배열과 동일한 액정을 사용한다. 또한 본 실시예에서는 기판과 평행한 전기장이 형성되도록, 상대 전극과 화소 전극을 동일 기판에 형성한다.
즉, 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상부 기판(20)과 하부 기판(10)이 액정층(30)을 사이에 두고 대향되어 있다. 이때, 액정층(30)은 유전율 이방성이 양인 물질을 이용한다. 하부 기판(10) 상부에는 일정 간격 이격 배치된 상대 전극(10a)과 화소 전극(10b)이 구비되어 있다. 이 상대 전극(10a)과 화소 전극(10b)을 하부 기판(10)에 모두 형성하는 것은 상술한 바와 같이, 하부 기판(10)에 평행하는 전기장을 형성하기 위함이다. 상부 기판(20)과 하부 기판(10)의 액정층(30) 대향면에는 배향제(11,21)가 형성된다. 이때, 하부 기판(10)의 액정층 대향면에 형성되는 배향제(11)는 수평 배향제이고, 상부 기판(20)의 액정층 대향면에 형성되는 배향제(21)는 수직 배향제이다. 이때, 하부 기판(10)상의 수평 배향제(11)는 소정 방향으로 바람직하게는, 이후 형성될 전기장과 20 내지 85°각도차를 갖도록 러빙된다. 상부 기판(20)과 하부 기판(10)의 액정층 대향면의 배면에는 편광판(15,25)이 각각 설치되어 있다. 이때, 하부 기판(10) 배면에 설치된 하부 편광판(15)의 편광축과 상기 러빙방향은 일치하고, 상기 하부 편광판(15)의 편광축과 상부 편광판(25)의 편광축은 서로 교차되도록 부착된다. 그리고, 본 실시예에서는 좌우 시야각을 개선하기 위하여, 상기 배향제(11,21)를 공지된 포토리소그라피 기술 또는 광 배향 기술로서 러빙하여, 이중 또는 다중 도메인을 형성한다. 이때, 이중 또는 다중 도메인을 형성하는 것은, 좌우 시야각 문제를 개선하기 위함이다.
또한, 본 실시예에서는 전기장 형성 이전, 좌우 시야각차를 개선하고, 전기장 형성시 콘트라스트비를 개선하기 위하여, 상부 기판(20)과 상부 편광판(25) 사이에는 본 실시예에 따른 위상 보상 필름(22)이 개재된다. 이 위상 보상 필름(22)은 액정 분자(22a)들이 경화된 필름으로서, 이 위상 보상 필름(22)내의 액정 분자(22a)의 배열은 다음과 같다. 즉, 상부 기판(20) 상면에서는 액정 분자(22a)의 장축이 상부 기판(20)과 평행하게 배열되다가, 상부 편광판(25)을 향할수록 상부 편광판(25)과 장축이 수직을 이루도록 배열된다. 즉, 위상 보상 필름(22)내의 액정 분자 배열(22a)은 전기장을 형성하지 않았을때의 액정층 내의 액정 분자(30a) 배열과 동일하게 된다. 이때, 상기 위상 보상 필름(22)의 두께(d1)와 그것의 굴절율 이방성(Δ n1)간의 곱(Δ n1d1)은, 액정층의 두께(d2)와 그것의 굴절율 이방성(Δ n2)간의 곱(Δ n2d2)과 같다. 또한, 상기 위상 보상 필름(22)내의 액정 분자는 디스코틱(discotic) 액정이다.
이와같은 구성을 갖는 HAN 액정 표시 소자는, 전기장이 형성되기 이전에는 도 2a에 도시된 바와 같이, 액정 분자(30a)들의 장축이 하부 기판(10)의 근처에서는 수평 배향제(11)의 영향으로 기판(10,20)에 평행하게 누워있다가, 상부 기판(20)을 향할수록, 수직 배향제(21)의 영향으로 기판(10,20)과 액정 분자의 장축이 수직으로 배열된다. 이에따라, 하부 편광판(15)을 통과한 빛은 상부 편광판(25)을 통과하여, 화이트 상태가 된다.
이때, 위상 보상 필름(22)내의 분자(22a)들은 상술한 바와 같이, 상기 액정층내의 분자(30a)와 동일한 배열을 취한다. 그러면, 상부 기판(20)을 중심으로, 위상 보상 필름(22)내의 분자(22a)와, 액정층(30)내의 분자(30a)간의 장축 및 단축이 대칭적으로 보상되어, 액정 분자(30a)들은 등방성화된다. 즉, 상부 기판(20) 저면에 배열되는 액정층의 분자(30a)는 기판(20)에 장축이 수직으로 배열되어 있지만, 상부 기판(20) 상면에 배열되는 위상 보상 필름(22)내의 분자(22a)는 기판(20)에 장축이 평행하도록 배열되어 있다. 이에 따라, 상부 기판(20)을 중심으로 기판에 수직으로 배열된 액정 분자(30a)의 장축은, 기판(20)에 평행하게 배열된 위상 보상 필름(22)내 분자(22a)의 단축에 의하여 그 이방성이 보상되어, 등방성을 이룬다.
한편, 하부 기판(10)측에 배열되어 있는 액정층(30)내의 분자(30a)들은 기판(10)에 그것의 장축이 수평으로 배열되어 있지만, 상부 편광판(25)측에 배열된 위상 보상 필름(22)내의 분자(22a)들은 상부 편광판(35)에 그것의 장축이 수직으로 배열된다. 이에따라, 하부 기판(10)측의 액정 분자(30a)의 단축은, 상부 편광판(25)측의 위상 보상 필름(22)내 분자(22a)의 장축에 의하여 보상되어, 등방성을 이루게 된다. 이와같이, 봉 형상인 액정 분자(30a)가 등방성으로 보이게 되므로서, 광누설이 발생되지 않고, 좌우 시야각이 개선된다.
한편, 하부 기판의 상대 전극(10a)과 화소 전극(10b)에 전압이 인가되어, 하부 기판(10)에 평행하는 전기장이 형성되면, 액정층(30)내 분자들은 전기장과 평행하게 눕게 된다. 이에따라, 하부 편광판(15)을 통과한 빛은 선광 특성을 잃어, 화면은 다크가 된다.
이때, 상부 기판(20)의 수직 배향제(21) 표면에 있는 액정 분자(30a)들은 수직 배향제(21)과의 인력으로, 초기 배향 상태를 유지하므로, 광누설이 발생될 수 있고, 봉 형상의 액정 분자(30a)들이 대부분 기판에 평행하게 누워있으므로, 정면과 측면에서 소위 굴절율 이방성이 발생되어, 광 누설이 발생될 수 있다. 그러나, 상기 위상 보상 필름(22)에 의하여 이러한 광 누설이 방지된다. 즉, 수직 배향제(21) 저면에서 기판(20)과 수직으로 배열되어 있는 액정 분자(30a)의 장축은, 상부 기판(20)상부에 기판(20)과 평행으로 배열되어 있는 위상 보상 필름(22)내의 분자(22a)의 단축과 보상되어, 등방성을 이룬다. 또한, 전기장에 의하여 기판(10)에 평행하게 배열된 액정 분자(22a)들은, 상부 기판(20)을 중심으로 대칭 배열된 상부 편광판(25)측의 위상 보상 필름내의 분자(30a)들에 의하여 장축 및 단축이 보상되어, 등방성을 이룬다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것만은 아니다. 예를들어, 평행한 전기장을 형성하는 HAN 모드를 예를들어 설명하였지만, 기판에 수직인 전기장을 형성하는 HAN 모드의 액정 표시 소자도 본 발명에 포함된다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 하부 기판에는 수평 배향제가 설치되고, 상부 기판에는 수직 배향제가 설치되는 HAN 모드의 액정 표시 소자에 있어서, 위상 보상 필름으로, 전기장 형성이전의 액정 분자 배열과 동일한 액정 분자 배열을 갖는 막을 개재한다. 이에따라, 한 장의 위상 보상 필름으로, 콘트라스트비 및 좌우 시야각을 개선할 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 에치 에이 엔 모드 액정 표시 소자의 단면도.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 에치 에이 엔 모드 액정 표시 소자의 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 : 하부 기판 10a : 상대 전극
10b : 화소 전극 11 : 수평 배향제
15 : 하부 편광판 20 : 상부 기판
21 : 수직 배향제 22 : 위상 보상 필름
22a : 위상 보상 필름내의 액정 분자
30 : 액정층 30a : 액정 분자

Claims (6)

  1. 대향하는 상하 기판;
    상기 상하 기판 사이에 개재된 액정;
    상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성된 상대 전극 및 화소 전극;
    상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제;
    상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성되며, 소정의 방향으로 러빙된 수평 배향제;
    상기 하부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 수평 배향제의 러빙 방향과 편광축이 평행하도록 부착되는 하부 편광판;
    상기 상부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 하부 편광판의 편광축과 교차되도록 부착되는 상부 편광판을 포함하는 HAN 모드의 액정 표시 장치로서,
    상기 상부 기판과 상부 편광판 사이에는 액정 분자들이 경화된 위상 보상 필름이 개재되고,
    상기 위상 보상 필름내의 액정 분자는, 상기 상부 기판측에서는 그것의 장축이 기판과 평행하도록 배열되고, 상부 편광판측으로 향할수록, 상부 편광판과 기판이 수직으로 이루도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 HAN 모드의 액정 표시 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수직 및 수평 배향제들은 적어도 2개 또는 다중 도메인이 형성되도록, 소정 방향으로 배향된 것을 특징으로 하는 HAN 모드의 액정 표시 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 액정층의 굴절율 이방성과 액정층의 두께간의 곱은, 상기 위상 보상 필름의 굴절율 이방성과 위상 보상 필름의 두께간의 곱과 같은 것을 특징으로 하는 HAN 모드의 액정 표시 소자.
  4. 대향하는 상하 기판;
    상기 상하 기판 사이에 개재된 액정;
    상기 상,하부 기판의 액정 대향면 각각에 형성된 구동 전극;
    상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제;
    상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성되며, 소정의 방향으로 러빙된 수평 배향제;
    상기 하부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 수평 배향제의 러빙 방향과 편광축이 평행하도록 부착되는 하부 편광판;
    상기 상부 기판의 액정 대향면 뒷면에 형성되며 상기 하부 편광판의 편광축과 교차되도록 부착되는 상부 편광판을 포함하는 HAN 모드의 액정 표시 장치로서,
    상기 상부 기판과 상부 편광판 사이에는 액정 분자들이 경화된 위상 보상 필름이 개재되고,
    상기 위상 보상 필름내의 액정 분자는, 상기 상부 기판측에서는 그것의 장축이 기판과 평행하도록 배열되고, 상부 편광판측으로 향할수록, 상부 편광판과 기판이 수직을 이루도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 HAN 모드의 액정 표시 소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 수직 및 수평 배향제들은 적어도 2개 또는 다중 도메인이 형성되도록, 소정 방향으로 배향이 된 막인 것을 특징으로 하는 HAN 모드의 액정 표시 소자.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 액정층의 굴절율 이방성과 액정층의 두께간의 곱은, 상기 위상 보상 필름의 굴절율 이방성과 위상 보상 필름의 두께간의 곱과 같은 것 을 특징으로 하는 HAN 모드의 액정 표시 소자.
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