KR19980059995A - 수직 배향과 화소 분할을 이용한 광시야각 액정 표시 장치 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자가 기판에 대해 수직으로 배향되어 있고, 전압이 인가되면 액정 분자가 기판에 대해 평행한 상태에서 비틀린 형태를 취하게 되는 수직 배향 비틀린 네마틱 액정을 이용하고, 화소를 2분할하여 전압이 인가될 때 분할된 2개의 영역에서 액정분자의 비틀림 방향이 450˚∼180˚어긋나도록 함으로써 높은 대비비와 확장된 시야각을 갖는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 수직 배향 구조를 갖게 하기 위하여 음의 유전 이방성을 갖는 카이랄 네마틱 액정을 이용하고, 화소를 분할하여 액정 분자의 비틀림 방향이 어긋나게 하기 위해서는 배향막 형성시 각도를 달리 하여 두 번 러빙하거나 자외선 조사의 방법을 사용한다.

Description

수직 배향과 화소 분할을 이용한 광시야각 액정 표시 장치 및 제조 방법

이 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 수직 배향과 화소 분할을 이용하여 시야각을 넓힐 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.이 복굴절성에 의해 액정 표시 장치를 보는 위치에 따라 빛이 느끼는 굴절률이 차이가 생기므로 선편광된 빛이 액정을 통과하면서 편광 상태가 바뀌는 비율에 차이가 생겨 정면에서 벗어난 위치에서 볼 때의 빛의 양과 색특성이 정면에서 볼 경우와는 달라진다. 따라서 비틀린 네마틱 구조를 갖는 액정 표시 장치는 필연적으로 시야각에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화, 컬러 시프트(color shift), 중간조 반전(gray inversion) 등의 현상이 발생한다.VATN-LCD의 초기 상태는 TN-LCD의 전압 인가 상태와 동일한 액정 분자의 배열 상태를 갖게 되고, 전압이 인가되었을 때 비틀린 형태의 배열로 바뀐다.

본 발명의 과제는 VATN-LCD를 이용하여, 공정이나 비용의 증가를 가져오지 않고 시야각을 넓힐 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 데 있다.

도 1은 종래의 비틀린 네마틱 액정 표시 장치(TN-LCD)에 전압이 인가되었을 때(on-state)와 전압이 인가되지 않았을 때(off-state)의 액정 분자의 배열 상태를 나타낸 것이고,

도 2는 종래의 수직 배향 TN-LCD에 전압이 인가되었을 때와 전압이 인가되지 않았을 때의 액정 분자의 배열 상태를 나타낸 것이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 전압이 인가되지 않았을 때의 상태를 나타낸 단면도이고,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 전압이 인가되었을 때의 상태를 나타낸 단면도이고,

도 5A 내지 도 5G는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제조 공정을 나타낸 것이고,

도 6A 내지 도 6D는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제조 공정을 나타낸 것이고,

도 7은 본 발명의 실시예에서 사용되는 수직 배향제의 화확식을 나타낸 것이고,

도 8 내지 11는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 구조를 나타낸 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는, 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자가 기판에 대해 수직으로 배열되어 있고, 전압이 인가된 상태에서는 기판에 대해 평행한 상태를 유지하되, 화소를 2분할하여 분할된 2개의 영역에서 액정 분자의 비틀림 방향이 어긋나는 형태를 취하도록 함으로써 높은 대비비와 확장된 시야각을 갖는 액정 표시 장치를 제공한다.펀트가 첨가된 순수 네마틱 액정이다. 후자의 경우, 카이랄 도펀트로는 우선성 또는 좌선성의 어느 것도 무방하며, 사용되는 액정의 종류와 요구되는 피치(pitch) 등에 따라 첨가되는 카이랄 도펀트의 양은 조절되어야 하고, 이 첨가량은 0.0 ∼ 1.0 wt% 의 값을 취한다. 또한 이 액정의 유전율 이방성 값의 범위는 1.0 ∼ -8.5이고, 굴절률 이방성 값은 0.067 ∼ 0.1225의 범위를 갖는다. 상하 기판의 간격 역시 빛의 투과율을 최대화하기 위해 첨가되는 카이랄 도펀트의 양 등에 맞추어 적절히 조절되어야 하는데, 이 값은 3.0㎛∼7.5㎛ 정도가 적당하다.긋나는 방향으로 2차 러빙을 실시한다(도 5F). 마지막으로 잔류하고 있는 감광막을 제거하면(도 5G) 전압이 인가된 상태에서 액정 분자의 배향이 다른 두 영역을 갖는 다수의 화소로 이루어진 액정 표시 장치의 기판을 얻게 된다.영역의 액정 분자의 비틀림 방향이 180˚어긋나도록 러빙 또는 자외선 조사를 한 것이고, 도 9의 실시예는 상측 기판(18)을 러빙 또는 자외선 조사를 하지 않은 상태로 둔 것은 도 8에 나타난 실시예의 경우와 동일하지만, 하측 기판(19)은 한 개의 화소를 2개의 미소 영역으로 분할하여 두 영역의 액정 분자의 비틀림 방향이 45˚어긋나도록 러빙 또는 자외선 조사를 한 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 음의 유전 이방성을 갖는 액정과 수직 배향막을 사용하여 대비비를 증가시키고, 화소를 2분할하는 방법을 이용하여 액정 표시 장치를 구성함으로써 분할된 미소 영역이 광학적 특성을 상호 보완하여 시야각을 넓힐 수있도록 한다.

Claims (13)

1. 마주 보고 있는 양쪽의 투명 기판, 상기 투명 기판의 안쪽에 도포된 수직 배향막, 상기 수직 배향막 사이에 봉입된 음의 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하고, 상기 수직 배향막 중 한 쪽의 각 화소가 2개의 영역으로 나뉘어 전압이 인가될 때 인접한 두 영역에서 한 쪽 영역과 다른 영역 간에 액정 분자들의 배열 방향이 다른 각도를 갖는 액정 표시 장치.
2. 제1항에서, 상기 액정 물질의 유전율 이방성 값은 -1.0∼-8.5인 액정 표시장치.
3. 제1항에서, 상기 액정 물질의 굴절률 이방성 값은 0.067∼0.1225인 액정 표시 장치.
4. 제1항에서, 상기 액정 물질은 카이랄 도펀트가 0.0-1.0wt% 첨가된 네마틱 액정인 액정 표시 장치.
5. 제1항에서, 상기 상하 기판의 간격은 3.0μm∼ 7.5μm인 액정 표시 장치.
6. 투명 기판 상에 수직 배향막을 형성하는 단계, 상기 투명 기판상의 각 화소를 두 개의 미소 영역으로 나누어 전압이 인가될때 두 영역의 액정 분자의 배열 방향이 어긋나도록 표면 처리하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
7. 제6항에서, 상기 표면 처리 단계는, 상기 수직 배향막을 1차 러빙하는 단계, 상기 기판에 감광성 수지를 도포한 후 상기 두 개의 미소 영역 중 한 개의 영역 위에만 상기 감광성 수지를 남기는 단계, 상기 1차 러빙 방향과 어긋나는 방향으로 2차 러빙하는 단계, 상기 남은 감광성 수지를 제거하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
8. 제6항에서, 상기 표면 처리 단계는 상기 두 개의 미소 영역 중 한 개의 영역에만 선편광된 자외선을 1차 조사하는 단계, 상기 1차 조사 방향과 방위각이 어긋난 방향에서 2차 조사를 실시하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
9. 제7항에서, 상기 2차 러빙 방향은 상기 1차 러빙 방향과 45˚∼180˚의 각을 이루는 액정 표시 장치.
10. 제8항에서, 상기 자외선의 2차 조사 방향은 상기 1차 조사 방향과 45˚∼180˚의 각을 이루는 액정 표시 장치.
11. 마주 보고 있는 양쪽의 투명 기판, 상기 투명 기판의 안쪽에 도포된 수직 배향막, 상기 수직 배향막 사이에 봉입된 음의 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하고, 상기 수직 배향막 중 한 쪽의 배향막은 각 화소를 2개의 미소 영역으로 나누어 전압이 인가될 때 두 영역의 액정 분자의 배열 방향이 어긋나도록 표면 처리를 하고, 반대쪽의 배향막은 표면 처리를 하지 않은 액정 표시 장치.
12. 마주 보고 있는 양쪽의 투명 기판, 상기 투명 기판의 안쪽에 도포된 수직 배향막, 상기 수직 배향막 사이에 봉입된 음의 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하고, 상기 수직 배향막 중 한 쪽의 배향막은 각 화소를 2개의 미소 영역으로 나누어 전압이 인가될 때 두 영역의 액정 분자의 배열 방향이 어긋나도록 표면 처리를 하고, 반대쪽의 배향막은 각 화소를 분할하지 않고 한쪽 방향으로만 표면 처리를 한 액정 표시 장치.
13. 제11항 또는 제12항에서, 상기 2개의 미소 영역의 액정 분야의 배열 방향은 45˚∼ 180˚어긋나도록 한 액정 표시 장치.