KR100738012B1 - 액정표시기의 액정배향구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비틀린 네마틱형 액정표시기의 액정 배향구조로, 배향방향이 90도와 180도인 두 액정 배향막을 통해 비틀린 네마틱 액정표시기의 표시화면을 90도와 180도의 연장방향으로 확장한다. 본 발명은 나아가 액정배향막에 편광판의 구조를 배합시켜 비틀린 네마틱형 액정표시기 표시화면의 시각범위를 커지게 하여 최적의 가시화면을 얻는다.
액정표시기, 네마틱형, 배향구조, 편광판, 유리

Description

액정표시기의 액정배향구조{Liquid crystal alignment structure of LCD}
도 1a,1b는 각각 비틀린 네마틱형 액정표시기 작동의 개략도
도 2는 종래의 액정 배향막에 도랑모양 무늬 방향으로 배치한 개략도
도 3은 비틀린 네마틱형 액정표시기가 45도 혹은 135도 배향방향의 액정배향막을 사용한 후 그 화면의 시각특성을 보여주는 개략도
도 4는 본 발명의 구체적인 실시예의 비틀린 네마틱형 액정표시기의 액정배향구조 개략도
도 5는 본 발명의 비교적 구체적인 실시예의 비틀린 네마틱형 액정표시기 화면의 시각특성을 보여주는 개략도
도 6은 본 발명의 구체적인 실시예의 액정배향구조의 개략도
도 7은 본 발명의 비교적 구체적인 실시예의 광원이 액정배향구조를 통과하는 개략도
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100:비틀린 네마틱형 액정표시기 105:도랑무늬
110,120,220,410,420,501,503:액정배향막 150:네마틱형 액정
500:액정배향구조 505,507:유리
510:비틀린 네마틱형 액정분자 515,513:편광판
520,530:보상막 540,550:편광자층
560:부가 기능막 570:밝기 증가막
본 고안은 액정표시기의 구조에 관한 것으로, 특히 액정표시기의 액정 배향구조에 관한 것이다.
액정표시기는 액정분자 재료를 기본 요소로 하는데 희고 혼탁한 액정분자를 배향처리를 거친 두 조각의 유리판 사이에 끼우면 현재 유행하고 있으며 우리의 일상생활과 밀접한 관련을 가지고 있는 액정 표시기가 된다.
액정분자는 고체와 액체 사이에 존재하여 액체가 가진 쉽게 외력의 작용을 받아 유동하는 특성을 가지고 있으며, 또한 결정체 특유의 광학 이(異)방향 성질을 가지고 있어 외부에서 첨가한 전기장을 이용하여 액정의 배열상태를 다른 방향으로 바꿀 수 있어 광선이 액정층을 통과할 때의 광학특성에 변화를 줄 수 있으며, 이는 즉 외부에 첨가한 전기장을 이용하여 빛의 변화현상을 발생할 수 있는데, 이를 액정의 광전효과라고 한다. 이 효과를 이용하여 각양각색의 액정표시기를 제작해 내는데, 예를 들어 비틀린 네마틱형 액정표시기(YN-Twisted Nematic), STN(-Super TN) 액정표시기 및 박막 트랜지스터(TFT-Thin Film Transistor) 액정표시기 등이 그것이다.
비틀린 네마틱형 액정표시기의 원리를 예로 들어보기 위해 도 1a,1b를 참고 하면, 도 1a,1b는 각각 비틀린 네마틱형 액정표시기 작동의 개략도이다.
우선 도 1a를 참고하면, 이 비틀린 네마틱형 액정표시기(100)는 주로 연마(rubbing)를 통해 형성된 극히 세밀한 도랑무늬(105,106)의 액정배향막(110,120)을 포함하는데, 광원의 방향을 극성화된 편광판(130,140)으로 산발적으로 발사한다.
네마틱형 액정(150)을 액정배향막(110,120)사이에 주입할 때, 네마틱형 액정(150)은 그 분자가 액체의 유동특성을 가지고 있기 때문에 쉽게 도랑무늬(105,106)의 방향을 따라 배열된다. 도랑무늬(105,106)의 위치에 접근될 때 네마틱형 액정(150)이 받는 속박력이 비교적 커지게 되어 도랑무늬(105,106)의 방향을 따라 배열되며, 중간부분의 네마틱형 액정(150)의 속박력은 비교적 작아지게 되어 비틀리게 배열된다.
또한 액정배향막(110,120) 내의 네마틱형 액정(150)은 모두 90도로 비틀리게 되는데 따라서 이를 비틀린 네마틱형이라 부른다. 따라서, 액정배향막(110,120) 사이에 전압을 가하지 않는 상태에서 광선이 편광판(140), 액정배향막(120)을 통해 진입한 후 그 방향이 액정(150)의 배열을 따라 90도 회전하여 편광판(130)의 극화방향과 동일해지게 되어 광선이 순조롭게 편광판(130)을 투과하게 된다.
도 1b를 참고하면, 액정배향막(110,120) 사이에 전압을 가한 후 네마틱형 액정(150)은 전기장을 가한 방향과 평행으로 향하며, 따라서 네마틱형 액정(150)은 일일이 액정배향막(110,120)의 표면에 수직되어 편광판(130)에 도달한 후 광선이 편광판(130)을 투과하지 못하게 된다.
따라서, 액정배향막(110,120) 사이의 통제전압은 명암대비 표시효과를 얻을 수 있으며, 이로써 비틀린 네마틱형 액정표시기(100)가 흰 바탕에 검은 글자의 화면을 드러내는 작동 원리를 갖게 된다.
그러나 액정배향막(110,120)의 도랑무늬(105,106) 배향방향의 배치는 비틀린 네마틱형 액정표시기(100)의 시각특성에 제한을 주게되어, 일반적으로 보상패널(compensation panel)을 경유하지 않은 시각도 중에서 대비효과는 수평과 수직 방향에서 안으로 축소되는 경향을 보여준다.
보상패널을 경유하기 전에는 좌우대칭은 가지고 있으나 상하는 비대칭의 시각특성을 가진다. 이에 대응하는 액정배향막의 배치는 도 2를 참고하면 되는데, 도 2는 종래의 액정배향막의 배향방향을 드러내는 개략도이다. 일반적으로, 액정배향막(210,220)은 배향제작시 상하 유리의 배향각이 모두 수평 혹은 수직방향으로 협각 45도 혹은 135도의 방식으로 연마배향을 진행한다.
도 3을 참고하면, 도 3은 비틀린 네마틱형 액정표시기가 45도 혹은 135도 배향방향의 액정배향막을 사용한 후 그 나타나는 화면의 시각특성을 드러내는 개략도이다. 도 3을 통해 45도 혹은 135도 배향방향의 액정배향막은 비틀린 네마틱형 액정 표시기가 드러내는 화면의 시각특성이 90도 및 180도로 연장된 방향에서 안으로 축소함을 알 수 있으며, 특히 90도의 방향에서 안으로 축소되는 상황이 가장 심각함을 알 수 있다.
따라서 액정표시기의 사용자로서는 액정표시기가 나타내는 화면이 90도와 180도의 연장된 방향에서 시각이 확장되게하는 것이 비교적 중요한데, 따라서 종래의 액정배향막의 배향방향은 적당하지 않음을 알 수 있다.
이에, 본 발명인은 액정배향구조를 제공하여 이 액정배향구조를 통해 액정표시기의 표시화면의 시각특성이 90도와 180도의 연장방향에서 확장되게 하는 것이 그 목표이다.
본 발명의 주요 목적은 비틀린 네마틱형 액정표시기의 표시화면을 90도와 180도의 연장방향에서 확장되게 하는 데 있다.
이 목적에 도달하기 위하여, 본 발명은 액정배향구조를 제공하는데, 액정배향구조는 비틀린 네마틱형 액정분자를 사용하는 액정표시기에 적용되며, 그 구조는 제 1액정배향막과 제 2액정배향막울 포함한다. 그 중 제 1액정배향막은 90도의 배향방향으로 제 1유리의 비틀린 네마틱 액정분자가 마주보는 면에 설치한다. 제 2액정배향막은 180도의 배향방향으로 제 2유리의 비틀린 네마틱형 액정분자에 마주보는 면에 설치한다.
발명의 구체적인 실시예 중에서, 이 액정배향구조는 제 1편광판과 제 2편광판을 포함한다. 이 제 1편광판은 제 1유리의 제 1액정배향막에 대응되는 방향에 설치한다. 이 제 2편광판은 제 2유리의 제 2액정배향막에 대응되는 방향에 설치한다.
이하, 본 발명의 특징, 목적 및 기능에 대해 진일보한 이해를 돕기위해 아래 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.
도 4를 참고하면, 도 4는 본 발명의 구체적인 실시예의 비틀린 네마틱형 액정표시기의 액정배향구조 개략도이다. 이 액정배향막은 특별히 협각 90도의 방향으 로 연마배향을 진행한다.
이러한 상황에서, 비틀린 네마틱형 액정표시기가 표시하는 화면의 시각은 90도와 180도 연장방향에서 확장됨을 발견할 수 있다.
따라서, 본 발명의 액정배향구조는 액정표시기가 표시하는 화면이 90도와 180도의 연장방향에서 확장됨을 알 수 있어, 액정표시기 사용자의 수요에 부합된다.
본 발명의 개념에 의하여, 본 발명은 더 나아가 액정배향구조를 제출하는 바인데 원래의 액정배향막에 편광판을 배합하여 편광판의 흡수축방향을 통해 액정배향구조의 액정배향막의 배향방향을 바꾸게 하여 액정표시기가 표시하는 화면을 더욱 우수하게 한다.
도 6을 참고하면, 도 6은 본 발명의 구체적인 실시예의 액정배향구조의 개략도이다. 이는 도 5에서 액정배향구조(500)가 90도와 180도 배향방향의 액정배향막(501,503)을 사용하여 액정배향막(501)이 각각 유리(505,507)의 비틀린 네마틱형 액정분자(510)의 면에 설치된다.
이밖에 액정배향구조(500)는 더욱 편광판(513,515)을 포함하는데, 이는 각각 유리(505,507)의 액정배향막(501,503)에 대응되는 방향에 설치된다. 그 중, 광원의 편광판(513)은 보상막(530), 투명기판(581), 편광자층(540), 투명기판(583) 및 밝기 증가막(570)으로 구성된다. 보는 사람에 대응되는 편광판(515)은 보상막(520), 투명기판(587), 편광자층(550), 투명기판(585) 및 부가 기능막(560)으로 구성된다.
주의할 것은 편광판(513)중 먼저 모듈화된 투명기판(581), 편광자층(570), 투명기판(583)을 제작한 후, 바깥에 보상막(530)을 붙이는데, 따라서 보상막(530)은 외부접착식이며 편광판(515) 역시 외부접착식의 보상막(520)을 사용한다. 그러나 보상막(520,530)의 실시는 결코 이에 국한되지 않으며, 편광판(513)을 예로 들면, 역시 모듈화된 구조로 투명기판(585), 편광자층(550) 및 보상막(520)으로 구성되며(투명기판(581)은 생략가능) 이 보상막(520)은 내장식이다.
그 중, 이 보상막(520,530)은 경사진 배향의 원판모양의 액정의 다른 방향성 광학 보상막일 수도 있다. 부가 기능막(560)은 단일 층 혹은 다층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 부가 기능막(560)은 단일 경화층 혹은 단일 빛남방지층 혹은 단일 반사방지층일 수도 있다. 부가 기능막(560) 역시 다층 기능막으로 퇴적시켜 이루어지며, 만약 부가 기능막(560)과 편광자층(550)이 서로 접합된 면으로부터 계산하여 퇴적된 순서대로 열거해보면 경화층, 빛남방지층, 반사방지층 혹은 저반사층이다.
도 7을 참고하면, 이는 광원이 본 발명의 비교적 구체적인 실시예의 액정배향구조를 통과하는 개략도이다. 광원이 편광판(530)으로부터 들어온 후 편광판(530)의 극화된 빛의 방향과 액정배향막(501) 배향방향이 동일하게 되어, 액정배향막(501)이 충분한 광원을 수집하게된다. 광원이 액정배향막(501)으로부터 액정배향막(503)을 통해 사출된 후 동일하게 액정배향막(503)의 배향방향과 편광판(520)의 극화된 빛의 방향이 서로 동일하여 광원이 쉽게 액정배향막(503)을 통해 편광판(520)을 경과해 사출된다.
또한, 편광판(520,530)의 보상막을 이용하여 확실히 광원의 시각을 확대할 수 있는데, 따라서 본 발명의 액정배향구조를 통해 비틀린 네마틱형 액정표시기가 표시하는 화면시각이 90도와 180도의 연장방향에서 확장되며, 나아가 편광판을 통해 그 시각의 범위가 더욱 커지게 되어 가장 좋은 가시화면을 얻을 수 있다.
도 5를 참고하면, 이는 본 발명의 비교적 구체적인 실시예의 비틀린 네마틱형 액정표시기의 표시화면의 시각특성을 드러내는 개략도이다. 이 도면에서, 비틀린 네마틱형 액정표시기의 표시화면이 90도와 180도의 연장방향에서 분명하게 확장됨을 알 수 있으며, 이 표시화면의 가시범위가 매우 큼을 알 수 있다.
이상 서술한 것은 본 발명의 비교적 구체적인 실시예이며, 결코 이에 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 무릇 본 발명의 특허청구범위에 어떠한 변화나 수식을 가한 경우에도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면 모두 본 발명의 진일보한 실시상황으로 본다.
이상을 종합하면, 본 발명은 비틀린 네마틱형 액정표시기의 액정배향구조로써, 두 액정배향막에 배향방향이 90도와 180도로 하여 비틀린 네마틱형 액정표시기의 표시화면을 90도와 180도의 연장방향에서 확장되게 하는 것이다. 본 발명은 나아가 액정배향막에 편광판의 구조를 배합하여 비틀린 네마틱형 액정표시기 표시화면의 시각범위를 확대하여 최적의 가시화면을 얻게 하는 것이다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 제 1액정배향막은 90도의 배향방향으로 제 1유리의 비틀린 네마틱형 액정분자의 면에 설치되고, 제 2액정배향막은 180도의 배향방향으로 제 2유리의 비틀린 네마틱형 액정분자의 면에 설치되며, 상기 제 1유리의 제 1액정배향막에 대응되는 방향에 제 1편광판이 설치되고, 상기 제 2유리의 제 2액정배향막에 대응되는 방향에 제 2편광판이 설치되는 통상의 액정표시기의 액정배향구조에 있어서,
    상기 제 1편광판은
    제 1편광자층과; 상기 제 1편광자층이 제 1액정배향막에 마주보는 면에 설치되는 제 1투명기판과; 상기 제 1투명기판이 상기 제 1편광자층에 마주보는 면에 설치되는 제 1보상막과; 상기 제 1편광자층이 상기 제 1투명기판에 대응되는 면에 설치되는 제 2투명기판과; 상기 제 2투명기판의 제 1편광자층에 대응되는 면에 설치되는 밝기 증가막과;
    상기 제 2편광판은
    제 2편광자층과; 상기 제 2편광자층의 제 2액정배향막에 마주보는 면에 설치되는 제 3투명기판과; 상기 제 3투명기판이 상기 제 2편광자층에 마주보는 면에 설치되는 제 2보상막과; 상기 제 2편광자층이 상기 제 3투명기판에 대응되는 면에 설치되는 제 4투명기판; 및 상기 제 4투명기판의 제 2편광자층에 대응되는 면에 설치되는 부가 기능막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시기의 액정배향구조.
  4. 제 1액정배향막은 90도의 배향방향으로 제 1유리의 비틀린 네마틱형 액정분자의 면에 설치되고, 제 2액정배향막은 180도의 배향방향으로 제 2유리의 비틀린 네마틱형 액정분자의 면에 설치되며, 상기 제 1유리의 제 1액정배향막에 대응되는 방향에 제 1편광판이 설치되고, 상기 제 2유리의 제 2액정배향막에 대응되는 방향에 제 2편광판이 설치되는 통상의 액정표시기의 액정배향구조에 있어서,
    상기 제 1편광판은
    제 1편광자층과; 상기 제 1편광자층이 제 1액정배향막에 마주보는 면에 설치되는 제 1보상막과; 상기 제 1편광자층이 상기 제 1보상막에 대응되는 면에 설치되는 제 1투명기판과; 상기 제 1투명기판의 제 1편광자층에 대응되는 면에 설치되는 밝기 증가막과;
    상기 제 2편광판은
    제 2편광자층과; 상기 제 2편광자층이 제 2액정배향막에 마주보는 면에 설치되는 제 2보상막과; 상기 제 2편광자층이 상기 제 2보상막에 대응되는 면에 설치되는 제 2투명기판; 및 상기 제 2투명기판의 제 2편광자층에 대응되는 면에 설치되는 부가 기능막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시기의 액정배향구조.
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