KR100509180B1 - 개선된 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개선된 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 한 쌍의 투명한 기판들과, 기판들 각각의 어느 한 표면 상에 코팅(coating)되고 전극으로 기능하며 투명하고 전기적으로 도전성인 물질과, 기판들의 코팅된 표면들간에 샌드위치 되어 셀(cell)을 형성하는 네마틱 디스크형 물질(nematic discotic material), 및 셀이 그 사이에 위치하는 한 쌍의 교차된 편광기(polarizer)들을 포함한다.

Description

개선된 액정 표시 장치
본 발명은 손목 시계, 시계, 계산기, 측정기, 랩톱 컴퓨터(laptop computer), 평판 패널 TV 스크린(flat panel TV screen) 및 다른 정보 표시 응용 장치들에 사용되는 개선된 액정 표시(Liquid Crystal Display;이하 "LCD"라 한다) 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치 산업은 현재 수십 억불 규모의 산업이다. 이러한 산업에서의 상품들은 단순한 손목 시계 표시기에서부터 평판 패널 컬러 TV 스크린들에 이르기까지 분포한다. 본 발명에서 설명되는 장치는 넓고 대칭적인 시야각(viewing angle)을 가지고, 어느 방향에서도 명암 비의 역전이 없다는 점에서 종래의 LCD 장치들을 능가하는 장점들을 가지고, 또한, 제조 공정의 간략화를 결과적으로 구현한다는 장점들을 가진다. 따라서, 본 발명의 장치는 액정 산업에서 다양한 응용에 매우 유용하다.
분자 결정들이 그들의 융점에 이르도록 가열될 때, 액상으로 변화된다. 분자들의 배향된 정렬(orientational ordering) 뿐만 아니라 격자의 주기적인 구조가 동시에 파괴된다. 그러나, 구성되는 분자들이 막대 또는 디스크형과 같이 형상의 현저한 이방성(anisotropy)을 가지면, 격자의 용융은 배향된 정렬의 사라짐에 앞설 수 있다. 따라서, 상호간에 다소 평행한 분자들로 이루어지는 중간상(intermediate phase)을 가지고, 동시에 어느 정도의 유동성을 나타낸다. 분자들은 평행성을 유지하며 서로 간에 미끄러질 수 있다. 따라서, 유체는 이방성이고, 혼탁하며, 마치 결정과 같이 광학적 복굴절(optical birefringence) 및 유전 이방성(dielectric anisotropy)을 나타낸다. 보다 높은 온도에서 배향의 용융이 일어나고 이방성 유체가 일반적인 등방성의 맑은 액체로 변환된다. 가열 또는 냉각의 결과로 일어나는 이와 같은 중간상들은 열방성(thermotropic) 액정들이라 일컬어진다.
열방성 액정들은 다음의 두 가지 형태들로 크게 분류될 수 있다. (ⅰ) 막대-형상의 분자들로 이루어지는 분류("칼라미틱(calamitic)" 액정들이라 불려진다)로 19세기말에서부터 알려지고 있으며, 현재의 알려진 액정들의 대부분을 차지한다. (ⅱ) 디스크-형상의 분자들로 이루어지는 부류("디스크형(discotic)" 액정들이라 불려진다)로 최근에 개발되고 있다.
종래 기술의 참조 문헌들
1977년 이래 최근에 본 발명자들에 의해서 발견된 디스크형 액정들은 열방성 액정의 새로운 종류를 대표한다. 이러한 배경에서 참조 문헌으로 S. Chandrasekhar, B. K. Sadashiva 및 K. A. Suresh에 의한 간행물(Pramana, 9,471-480, 1977)을 들 수 있다. 이 경우에, 디스크들은 하나가 다른 하나의 상에 적층되어 컬럼들을 형성하고, 별개의 컬럼들은 이차원 격자를 구성한다. 기본적인 컬럼의 구조는 첨부한 도 1에 보여진다. 상기 기본적 구조의 여러 가지 개조형들이 포함되어 왔다. 또한, 몇몇 디스크형 화합물(discotic compound)들은 네마틱(nematic;이하 "ND"라 한다) 상을 또한 나타낸다. 이것은 일정한 방향으로 배향되게 정렬된 디스크들의 배열로 구비되는 유체 상(fluid phase)이지만, 장범위 병진 정렬(long range translational order)을 수반하지 않고, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이 동전들이 쌓여진 것과 다소 흡사하다. 그러나, 일반적인 네마틱 칼라미틱과는 달리, 네마틱 디스크는 광학적으로 네거티브(negative)하다. 디스크의 우선 배향축은 도 2에 도시된 바와 같은 디렉터(director)로 명명한다.
디스크형 액정의 출현은 이 분야에서 다양한 활동을 야기했고, 또한 수천 가지의 디스크형 화합물들이 현재까지 보고되어 왔다. 몇몇 디스크형 화합물들을 아래에 예시한다: 헥사알코노일옥시 벤젠(hexaalkonoyloxy benzenes), 헥사알콕시 트리페닐렌(hexaalkoxy triphenylenes), 비스-(4-n-데실벤조일)메타나토 코퍼(Ⅱ)(bis-(4-n-decylbenzoyl)methanato copper(Ⅱ)), 트루젠의 헥사-n-알카노에이트(hexa-n-alkanoates of truxene) 및 옥타 치환 프탈로시아닌(octasubstituted phthalocyanines).
이와 같은 물질들의 잠재적 사용처로는 준 일차원 도체(quasi-one-dimensional conductors), 광도전 시스템(photoconducting systems), 강유전체(ferroelectrics), 발광 다이오드(light emitting diodes), 광전류 태양 전지들(photovoltaic solar cells), 광학적 데이터 저장 장치(optical data storage devices) 및 분자 단위의 전자 장치에 이용되는 하이브리드 컴퓨터 칩(hybrid computer chips)을 들 수 있다.
칼라미틱 액정에 기초한 표시 장치들은 잘 알려져 있다. 널리 사용되는 장치는 비틀린 네마틱(Twisted Nematic;TN) 표시 장치이다. 비틀린 네마틱 표시 장치에서, 두 개의 투명한 유리판들은 그들의 내부 표면에 인듐 주석 산화물(indume tin oxide) 등과 같은 투명하고 전기적으로 도전성인 물질의 박층으로 코팅되어 있으며, 더욱이 폴리이미드(polyimide)의 박층으로 코팅되어 있다. 면 또는 레이온(rayon) 또는 나이론 직물로 상기 기판들을 일 방향으로 문지르는 방법이 액정 디렉터의 거시적인 배향을 구현하는 데 널리 이용된다. 상기 두 유리판들은, 상호 수직으로 교차되는 폴리이미드 층들의 문지름 방향들을 가지고, 스페이서(spacer)들에 의해서 대량 6-10㎛의 거리로 떨어지게 유지되어 셀(cell)을 형성한다. 셀의 기판들간의 갭은 칼라미틱 네마틱 액정으로 채워진다. 경계 조건들(boundary conditions)에 의해서, 네마틱 액정들은 각각의 유리판의 문지름 방향에 평행한 방향으로 배향되고, 결과적으로 디렉터는 네마틱 층의 거리에 걸쳐 90°의 비틀림을 겪게 된다. 편광자 시트들(polarizer sheets)이 상기 유리판들의 바깥 표면들에 부착되며, 각 시트의 진동축(편광축)이 상기 시트가 부착되는 판의 문지름 방향에 평행하게 된다. 편광되지 않은 광은 셀의 입사면에 고정된 편광자에 의해서 선형으로 편광된 광으로 변환되고, 90°에 걸쳐 회전된 편광축을 가지며 출사면에서 나타난다. 나타난 광은 제2편광자에 의해서 전달된다. 이에 따라, 이러한 구성에서, 일반적인 화이트 모드(white mode)라 일컬어지는 활성화되지 않은 상태에서 표시면이 밝게 나타나게 된다. 향상된 시야각을 가지는 화이트 모드는 문지름 방향들에 수직인 편광축들을 가지는 편광자들을 설치함으로써 얻어질 수 있다. 상기 층들에 수직한 전기장의 인가는 액정 분자들(양의 유전 이방성(positive dielectric anisotropy), Δ ε>0을 가지는)을 그들의 장축들이 상기 층들에 수직하게 배향시킨다. 활성화된 상태에서, 광의 편광축은 액정 매체에 의해서 회전되지 않고 표시면은 검게 나타난다. 문지름 방향에 평행한 하나의 편광자와 문지름 방향에 수직한 제2 편광자의 배향은 활성화되지 않은 상태에서 검게 나타남과 활성화된 상태에서의 밝게 나타남으로 귀착된다. 이것은 소위 블랙 모드(black mode)로 자동차의 계기판 응용에 유용하다.
상기한 형태의 장치의 주요한 단점은 시야각 특성이 열악해 비스듬이 보여질 때 명암의 손실이 결과로 발생하고, 어떤 방위각에서는 명암의 역전이 발생한다는 점이다. 도 3은 Y. Toko, T. Sugiyama, K. Katoh, Y. Imura 및 S. Kobayashi 등에 의한 간행물(J. Appl. Phys., 74,2071-75, 1993)에 기재된 것으로 일반적인 TN 장치에 대한 명암 비(Contrast Ratio;CR)의 전형적인 폴라 플롯(polar plot)을 보여준다.
널리 사용되는 다른 장치는 초비틀림 네마틱(SuperTwisted Nematic;STN) 장치이다. 이와 같은 장치의 구성은 디렉터의 비틀림 각이 90° 대신에 180° 내지 270° 사이인 점을 제외하고는 앞서 설명한 TN 장치와 유사하다. 보다 큰 비틀림 각은 네마틱 물질이 셀에 채워지기 이전에 네마틱 물질에 도판트로서 치랄 화합물(chiral compound)을 적절한 양으로 첨가함으로써 얻어진다. 그러나, 이러한 장치는 시야각 특성에 어떠한 개선도 이끌어내지 못한다.
TN과 STN 장치들 모두 다중 표시 장치에 이용될 때 온(ON)과 오프(OFF) 상태간에 화소 정전 용량(pixel capacitance)이 큰 차이가 있다는 추가적인 단점으로 어려움을 겪고 있으며, 이러한 단점은 화소간의 혼선(cross talk)에 문제를 일으킨다.
어떠한 표시 장치의 온과 오프 상태들간에서의 집중된 명암 비에 대한 각도 의존성, 대칭성 및 시야각 프로파일들은 장치의 성능의 질을 판단하는 중요한 척도이다. 이와 같은 장치의 성능을 향상시키려는 몇 가지 시도가 행해져 왔다. 이러한 시도들은 각 화소를 부-화소들(sub-pixels)들로 분할하거나, 지연막(retardation film)을 첨가하거나, 기판 평면에 평행하는 전기장을 인가하는 것과 같은 서로 다른 기술들을 이용하여 시야각 특성들을 개선하는 데 대부분 집중되어 있다. 이러한 시도들에서 중요한 점은 사용된 액정 물질이 네마틱 칼라미틱 유형이라는 점이다. 표시 장치를 제조하는 데 네마틱 디스크형 물질을 채용하는 시도는 현재까지 없다.
예를 들어, 기판들의 평면과 평행한 전기장을 인가하는 데 기초한 개조에 과한 참조 문헌으로 G. Baur, R. Kiefer, H. Klausmann 및 F. Windscheid에 의한 간행물(Liquid Crystal Today, 5, 13-14, 1995); M, Oh-e, M. Yoneya 및 K. Kondo에 의한 간행물(J. Appl. Phys., 82,528-535, 1997); S. H. Lee, H. Y. Kim, I. C. Park, B. G. Rho, J. S. Park, H. S. Park 및 C. H. Lee에 의한 간행물(Appl. Phys. Lett., 71,2871-2853, 1997)들을 들 수 있다. 이러한 방법에서, 저자들은 기판들 중 단지 한 쪽에만 평판에 내장되는 전극들(in-plane electrodes)을 채용하여 디렉터 프로파일의 비대칭성을 회피함으로써 액정 장치의 시야각 특성을 개선하였다.
H. Mori의 간행물(Jpn. J. Appl. Phys., 36, 1068-1072, 1997); H. Mori, Yoji Itoh, Yosuke Nishiura, Taku Nakamura 및 Yukio Shinagawa의 간행물(Jpn. J. Appl. Phys., 36, 143-147, 1997)들에서 음의 복굴절율을 가지는 광 보상기(optical compensator)가 어두운 상태에서의 광 누설의 양을 줄이기 위해서 도입되었다.
K. H. Yang의 간행물(Jpn. J. Appl. Phys., 31, L1603-1605, 1992) 및 J. Chen, P. J. Bos, D. R. Bryant, D. L. Johnson, S. H. Jamal, J. R. Kelly에 의한 간행물(SID 95 Digest, 865-868, 1995)에서 저자들은 액정들의 다중 도메인들(multiple domains)을 채용하였으며, 여기서 디렉터의 배향은 도메인들(화소들) 각각에서 다르게 된다.
상기 언급한 바와 같이 제조된 장치들은 장치의 시야각을 충분히 개선하지 못하고 있다. 더욱이, 그들은 제조 공정에서 추가의 단계를 또한 포함한다.
Y. Toko, T. Sugiyama, K. Katoh, Y. Limura 및 S. Kobayashi에 의한 간행물들(SID 3 Digest, 622-625, 1993: J. Appl. Phys., 74, 2071-75, 1993)에서 개선된 시야각을 가지는 LCD를 생산하는 보다 간단한 공정이 개시되었다. 이 공정에서, 폴리머막들이 투명한 도전성 기판들 상에 코팅되었고, 문지름은 행해지지 않았다. 문질러지지 않은 폴리머막은 광학적 및 구조적으로 이방성이고, 디렉터는 기판의 표면에 평행하며 OFF 상태에서는 기판의 평면에서 무질서하게 배향된다. 온 상태에서 디렉터는 기판의 표면에 수직이다. 이러한 소위 비정질 TN 장치는 명암의 역전 없이 개선된 시야각을 제공한다. 도 4는 앞서 언급한 Toko 등에 의한 간행물에 기재된 것이다. 이러한 장치에서 사용된 액정 물질은 역시 네마터 칼라미틱 형태이지 네마틱 디스크형이 아니라는 점이 중요하다.
액정 장치의 시야각의 개선의 중요성을 인식함으로써 이러한 방향으로 집중적인 연구를 시작하였다. 우리의 계속된 연구는 만일 네마틱 디스크형 물질들이 액정 장치에 채용된다면 그와 같은 장치의 시야각은 크게 강화될 수 있다는 우리의 발견으로 귀결되었다.
본 발명의 주요 목적은 네마틱 디스크형 물질을 채용하여 개선된 시야각 특성을 가지는 액정 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 어떠한 방향에서도 명암 비의 역전이 없는 액정 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 온과 오프 상태들간에서의 화소 정전 용량에서의 차이를 감소시켜 다중 전송 표시 장치의 경우에서 실질적으로 혼선을 낮출 수 있는 액정 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 단순한 제조 공정을 채용하는 액정 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 먼저, 네마틱 디스크형 물질을 포함하는 액정 장치를 제공한다.
본 발명은 네마틱 디스크형 물질을 사용하고 칼라미틱 물질을 사용하지 않는다는 점에서 이전에 개시된 LCD들 중 어느 것과도 다르다. 현재까지 네마틱 디스크형 물질은 액정 표시 장치의 제조에 사용된 적이 없다. 사용되는 물질은 음의 유전 이방성(Δε<0)을 가진다.
따라서, 본 발명은 다음과 같은 구성 요소를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다:
(a) 한 쌍의 투명한 기판들;
(b) 상기 기판 각각은 어느 한 표면 상에 코팅되어 전극으로 기능하며 투명하고 전기적으로 도전성인 물질을 가지고,
(c) 네마틱 디스크형 물질이 상기 기판들의 코팅된 표면들간에 샌드위치(sandwich)되어 셀을 형성하고,
(d) 상기 셀은 한 쌍의 교차된 편광기들의 사이에 위치한다.
장치에 사용되는 기판들은 유리, 플라스틱 또는 다른 투명 재료로 만들어질 수 있다. 인듐 주석 산화물, 주석 산화물 등과 같은 전기적으로 도전성인 물질들이 상기 기판들을 코팅하는 데 사용될 수 있다. 결과적인 기판들은 상기 네마틱 디스크형 물질과 상기 기판간의 접촉이 균일하도록 폴리머의 추가적인 층으로 코팅되는 것이 바람직하다. 사용되는 폴리머는 폴리이미드(polyimides), 폴리아미드(polyamides), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 또는 유사한 폴리머 등과 같은 종류의 폴리머들로부터 선택될 수 있다. 상기 셀 내의 상기 기판들간의 간격은 스페이서(spacer)들에 의해서 정의되며, 상기 스페이서들은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate)막, 폴리이미드막, 유리 미세 구체(glass microspheres) 등으로부터 선택될 수 있다. 편광기의 사용은, 네마틱 디스크형 물질로 셀을 채우기 이전에, 알려진 디스크형 다색성 염료(pleochroic dye)의 적정량을 네마틱 디스크형 물질에 도판트로 혼입함으로써 피할 수 있다. 이러한 목적으로, 프탈로시아닌(phthalocyanine), 폴피린(porphyrin), 안트라퀴논(anthraquinone) 등의 유도체들(derivatives)과 같은 염료가 사용될 수 있다.
네마틱 디스크형 물질은 상기 기판들간 사이에 샌드위치 되어 위치한다. 디스크 형상의 분자들은 기판들의 코팅된 표면에 평평하게 접착된다. 결과로, 네마틱 디스크형 물질은 상기 기판에 수직한 디렉터를 가지도록(즉, 도 5에서 Z 방향을 따라서) 균일하게 배향된다. 상기 Z 방향을 따라 전기장이 인가되면, 상기 물질의 디렉터는 X-Y 평면(도 6)에서 디렉터의 무질서한 배향을 가지며 기판들의 표면들에 평행하게 재배열된다. 따라서, 전기장이 ON으로 스위치될 때, 교차된 편광기들 사이에서 어두운 상태로부터 밝은 상태로의 전이가 일어난다.
상기 장치는 또한 반사 모드에서 사용될 수 있다. 이와 같은 응용을 위해서 광 반사기가 표시 장치의 바닥 표면에 부착될 수 있다.
본 발명의 장치에서 사용되는 네마틱 디스크형 물질은 도 7에 도시된 화학식의 헥사키스 ((4-노닐페닐)에티닐)벤젠(hexakis ((4-nonylphenyl)ethynyl)benzene), 도 8에 도시된 화학식의 운데세닐, 펜타키스[(4-펜틸페닐)에티닐]페닐 에테르(undecenyl, pentakis[(4-pentylphenyl)ethynyl]phenyl ether), 도 9에 도시된 화학식의 α,ω-비스[펜타(4-펜틸페닐에티닐)페녹시]알칸(α,ω-bis[penta(4-pentylphenylethyl)phenoxy]alkane), 및 도 10(a) 및 도 10(b)에 도시된 화학식들의 트리페닐렌(triphenylene)의 유도체들과 같은 음의 유전 이방성을 가지는 어느 물질로부터 선택될 수 있다.
도 7에 도시된 화학식의 화합물은 다음의 일련의 전이들을 나타낸다(B. Kohne and K. Praefcke, Chimia, 41, 196-198, 1987; G. Heppke, A. Ranft and B. Sabaschus, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Lett., 8, 17-25, 1991).
등방성 ---(81.8℃)--→ ND ---(∼39℃)--→ 결정
도 8에 도시된 화학식의 화합물은 다음의 일련의 전이들을 나타낸다(K. Praefcke, B. Kohne, B. Gundogan, D. Singer, D. Demus, S. Diele, G. Pelzl and U. Bakowsky, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 198, 393-405, 1991).
등방성 ---(101.4℃)--→ ND ---(76.7℃)--→ 결정
도 9에 도시된 화학식의 화합물은 다음의 일련의 전이들을 나타낸다(K. Praefcke, B. Kohne, B. Guendogan, D. Singer, D. Demus, S. Diele, G. Pelzl and U. Bakowsky, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 198, 393-405, 1991).
등방성 ---(153.5℃)--→ ND ---(129.1℃)--→ 결정
도 10에 도시된 화학식들의 화합물들은 다음의 일련의 전이들을 나타낸다(T. J. Phillips, J. C. Jones and D. C. McDonnell, Liquid Crystals, 15, 203-215, 1993).
(a) 등방성 ---(248℃)--→ ND ---(129℃)--→ 결정
(b) 등방성 ---(164℃)--→ ND ---(75℃)--→ 결정
본 발명의 장치는 후술하는 상세한 설명에 따라 제조될 수 있다. 스펙트럼의 가시 광선 영역에서 투명한 적절한 기판들이 선택된다. 이러한 기판들 상에 투명하고 전기적으로 도전성인 물질이 코팅된다. 필요에 따라, 기판들에 네마틱 디스크형 물질의 균일한 부착을 강화하기 위해서 폴리머의 추가적인 코팅이 부가될 수 있다. 기판들 사이의 이격 간격을 고정하는 스페이서 물질은 기판들의 비 도전성의 활성 영역들 상에 사용된다. 상기 두 기판들 사이의 간격은 네마틱 디스크형 물질이 요구되는 양만큼 채워져 셀을 형성한다. 이러한 것은, 상기 채우는 공정을 수행하는 동안에, 셀을 네마틱-등방성화 온도(nematic-isotropic point) 이상으로 가열하고, 이후에, 상기 물질이 네마틱 상으로 전이될 때까지 냉각시킴으로써 수행된다. 이후에, 상기 네마틱 디스크형은 상기 표면들에 평평하게 들러붙는 디스크와 같은 분자들로 자발적으로 배열되거나, 또는 동등한 의미로, 상기 표면들에 수직한 디렉터를 가지며 자발적으로 배열된다(도 5). ND 물질들은 음의 유전 이방성을 가지므로, 충분히 강한, 예를 들어, 문턱 값보다 큰 전기장의 인가는, 디렉터가 기판들의 표면에 평행하게 배열되게 하고 X-Y 평면에서 무질서하게 배향되게 한다(도 6). 따라서, 전기장이 온으로 스위치될 때, 교차된 편광기들 사이에서 어두운 상태로부터 밝은 상태로의 전이가 존재한다. 계면 층들에 분자들이 잡혀있으므로, 오프 상태에서 상기 물질은 원래의 구조로 돌아간다.
일 실시예에서, 광 반사기가 반사 모드로의 사용을 위해서 상기 장치의 바닥 표면에 부착될 수 있다.
액상 표시 장치는 헥사키스 ((4-노닐페닐)에티닐)벤젠(음의 유전 이방성 Δε=-0.18을 가진다)을 사용하여 상기 설명한 바와 같이 제조되었다. 간섭계를 이용하여 측정된 셀 간격은 2.6㎛이었다. 0.1 s-1의 반복 속도를 가지는 5초의 유지 시간의 10 Vrms의 전압 1㎑의 사인파 펄스가 인가되었다. 상기 전기장의 인가에 의해 장치가 온으로 스위치될 때, 투과하는 빛의 세기가 최대 세기의 10％로부터 90％로 증가되는 데 걸린 시간은 대략 100ms이고 최대 세기의 10％로부터 80％로 증가하는데 걸린 시간은 대략 50ms이다. 상기 설명한 장치를 사용하여 얻어진 전형적인 전기-광 반응 곡선(electro-optic response curve)이 도 11에 도시된다.
온과 오프 상태들에서의 빛의 세기들 사이에서의 명암 비의 폴라 플롯(polar plot)이 도 12에 주어진다. 이 도면은 본 발명의 장치가 매우 우수한 명암 비들을 나타내고, 동일한 명암 비들의 등고선들이 거의 동심원들이라는 것과 명암의 역전이 없다는 것을 반영한다.
상술한 본 발명은 다음과 같은 이점들을 나타낸다.
1. 본 발명은, 처음으로, 액정 표시 장치의 제조에 네마틱 디스크형 물질을 사용한다.
2. 본 발명의 장치는 네마틱 칼라미틱 물질들을 사용하는 종래의 TN 및 STN 장치들의 단점들을 극복한다.
3. 본 발명의 장치의 시야각은 넓고 대칭적이며 따라서 장치의 성능이 향상된다.
4. 네마틱 디스크형에 대한 온과 오프 상태들간의 화소 정전 용량에서의 차이는 칼라미틱 액정을 사용하는 종래의 TN 및 STN 장치들에 대해서 얻어지는 화소 정전 용량에서의 차이보다 작고, 따라서, 다중 전송 표시기에서의 혼선 문제들을 줄인다.
5. 폴리머의 문지름에 필요한 단계를 회피함으로써 본 발명의 장치의 제조는 단순화된다.
6. 광학적으로 평평한 표면들을 가지는 기판들을 사용함으로써 기판들을 폴리머로 코팅할 필요성을 피할 수 있어, 장치의 제조를 보다 더 단순화할 수 있다.
7. 네마틱 디스크형 물질에 디스크형 다색성 염료들을 혼입함으로써 편광기들의 사용을 또한 피할 수 있어, 장치를 경제적으로 제조할 수 있다.
도 1은 디스크형 액정들(discotic liquid crystals)의 기본적인 컬럼 구조(columnar structure)를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 디스크형 화합물(discotic compound)의 네마틱 상(nematic phase)을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 일반적인 비틀린 네마틱(twisted nematic) 표시 장치에서의 명암 비(Contrast Ratio;CR)를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 전형적인 폴라 플롯(polar plot)이다.
도 4는 폴리머막들이 투명한 도전성 기판들 상에 코팅되고 네마틱 칼라미틱(nematic calamitic) 형태의 물질이 사용된 표시 장치에서의 명암 비를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 폴라 플롯이다.
도 5는 디렉터(director)가 기판에 수직하도록 배향된 네마틱 디스크형 물질(nematic discotic material)을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 Z 방향으로 전기장이 인가될 때 네마틱 디스크형 물질의 디렉터의 배향을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 이용되는 네마틱 디스크형 물질들의 화학식을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치에서 얻어진 전기-광 반응 커브(electro-optic response curve)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 온과 오프(ON and OFF) 상태들에서의 빛의 세기(intensity)들 사이에서의 명암 비들을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 폴라 플롯(polar plot)이다.

Claims (10)

  1. 한 쌍의 투명한 문질러지지 않은 (unrubbed) 기판들;
    상기 기판들 각각의 어느 한 표면 상에 코팅되고 전극으로 기능하며 투명하고 전기적으로 도전성인 물질;
    음의 유전 이방성을 가지고 액정 표시 장치의 전자-광학적 기능을 위하여 전기적으로 스위칭 가능한 물질로서 기능하며, 상기 기판들의 코팅된 표면들간에 샌드위치 되고 상기 기판의 코팅된 표면에 대해서 납작하고 균일하게 부착되어 상기 표면들에 수직인 네마틱 디스크형 물질의 디스크 축들의 균일한 배향을 용이하게 함으로써 셀을 형성하는 네마틱 디스크형 물질; 및
    상기 셀이 그 사이에 위치하는 한 쌍의 교차된 편광기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판으로서 유리, 플라스틱 또는 다른 투명 재료가 사용되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판들을 코팅하는 전기적으로 도전성인 물질로서 인듐 주석 산화물 또는 주석 산화물이 사용되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 결과적인 기판들에 문질러지지 않은 폴리머의 추가적인 층이 코팅되어 상기 기판과 상기 네마틱 디스크형 물질의 접촉을 균일하게 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리이미드, 폴리아미드, 및 폴리비닐 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판들은 폴리에틸렌테레프탈레이트막, 폴리이미드막 또는 유리 미세 구체로 이루어진 스페이서를 채용함으로써 서로 일정 간격 이격된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 네마틱 디스크형 물질은 도 7, 도 8 또는 도 9에 도시된 화학식의 화합물의 음의 유전 이방성을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 사용되는 네마틱 디스크형 물질은 도 7에 도시된 화학식의 헥사키스 ((4-노닐페닐)에티닐)벤젠, 도 8에 도시된 화학식의 운데세닐 펜타키스[(4-펜틸페닐)에티닐]페닐 에테르, 도 9에 도시된 화학식의 α,ω-비스[펜타(4-펜틸페닐에티닐)페녹시]알칸, 및 도 10(a) 및 도 10(b)에 도시된 화학식의 트리페닐렌의 유도체들의 음의 유전 이방성을 가지는 어느 물질로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 장치의 바닥 표면에 장치의 반사 모드에서의 사용을 위해서 광 반사기가 부착되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 네마틱 디스크형 물질에는 프탈로시아닌, 폴피린, 또는 안트라퀴논의 유도체들의 다색성 염료가 혼입되어 편광자에 대한 필요성이 제거되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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