KR19990003515A - 액정 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직 배향제가 형성된 상부 기판과, 이와 대향하고 수평 배향제가 형성된 하부 기판 및 그 사이에 개재되는 액정울 포함하는 액정 표시 소자에 관한 것이다.
본 발명의 구성은, 대향하는 상, 하부 기판, 상기 상·하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제, 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성된 수평 배향제, 상기 상·하부 기판 배면에 각각 부착된 상·하 편광판, 상기 상부 기판과 상부 편광판 사이에 개재되는 위상판을 포함하는 액정 표시 소자로서, 상기 액정내에는 카이랄 도펀트가 혼합되어 있고, 상기 위상판은 위상이 다른 2개의 위상판이 적층 개재되어 있으며, 상기 액정내에는 적어도 2개 이상의 도메인이 형성되어 있고, 상기 하부 편광판의 편광축과 상기 수평 배향제의 러빙축이 일치되는 것을 특징으로 한다.

Description

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 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 화면화등을 실현하는데 크게 기여하고 있다.
이러한 액정 표시 소자는, 투명한 한쌍의 절연 기판, 적어도 하나의 기판에 형성되는 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성되고, 다른 하나의 기판에는 컬러 필터와 카운터 전극이 형성되며, 한쌍의 유리기판 사이에는 액정 물질이 봉입되어 이루어진다. 이 액정 표시 소자는 화소 전극과, 카운터 전극 사이에 전계가 형성되어,이 전계 방향에 따라 구동된다.
여기서, 종래의 여러 액정 모드들 중 HAN(hybrid alignment) 모드의 액정표시 소자는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 대향하는 상·하부 기판(1, 2)과, 이 상·하부기판(1, 2) 사이에는 액정(3)이 개재된다. 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 수평배향제(5)가 형성되어 있다.
이러한 구성을 갖는 HAN 모드의 액정 표시 소자에 전압 무인가시에는 액정분자들에 하부 기판(2)측에서는 액정 분자(3a)들이 기판에 수평하게 배열되다가 상부 기판(1)으로 향할수록 기판(1,2)에 수직으로 배열된다. 따라서, 편광판이 상하 교차되어 형성되어 있을경우, 입사된 빛이 투과된다.
한편, 전압 인가시에는, 상·하 기판 사이에 전기장이 형성되어, 액정 분자들(3a)이 기판에 수직으로 배열되므로, 빛이 상부 편광판(도시되지 않음)에 의하여 차단된다.
그러나, 상술한 종래의 HAN 모드의 액정 표시 소자는 다음과 같은 문제점을 지닌다.
먼저, 상기한 HAN 모드의 액정 표시 소자는 전압이 인가되었을때, 액정 분자들은 상·하부 기판 사이에 전기장의 영향으로 수직으로 배열되기 보다는 하부 기판에 형성된 수평 배향제의 영향을 더 받게 된다. 따라서, 하부 기판측의 액정 분자들은 기판에 수평으로 눕게되어, 누설광이 발생된다. 이로 인하여, 액정 표시 소자의 콘트라스트 비가 저하된다.
또한, 전압이 인가되지 않을 경우에는, 액정 분자들이 좌우 동일 또는 대칭되도록 배열되어 있지 않아, 좌우 시야각이 저하되는 문제점 또한 발생되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 HAN 모드의 액정 표시 소자의 콘트라스트 비 및 좌우 시야각을 개선할 수 있는 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 HAN 모드 액정 표시 소자의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 HAN 모드 액정 표시 소자의 분해 사시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 HAN 모드 액정 표시 소자의 동작을 설명하기 위한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 상부 기판 12 : 하부 기판
13a, 13b : 편광판 14a, 14b : 위상판
15a, 15b : 배향제 20 : 액정
20a : 액정 분자
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 대향하는 상, 하부 기판, 상기 상·하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제, 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성된 수평 배향제, 상기 상·하부 기판 배면에 각각 부착된 상·하 편광판, 상기 상부 기판과 상부 편광판 사이에 개재되는 위상판을 포함하며, 상기 액정내에는 카이랄 도펀트가 혼합되어 있고, 상기 위상판은 위상이 다른 2개의 위상판을 적층 개재하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 대향하는 상, 하부 기판, 상기 상·하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제, 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성된 수평 배향제, 상기 상·하부 기판 배면에 각각 부착된 상·하 편광판, 상기 상부 기판과 상부 편광판 사이에 개재되는 위상판을 포함하는 액정 표시 소자로서, 상기 액정내에는 카이랄 도펀트가 혼합되어 있고, 상기 위상판은 위상이 다른 2개의 위상판이 적층 개재되어 있으며, 상기 액정내에는 적어도 2개 이상의 도메인이 형성되어 있고, 상기 하부 편광판의 편광축과 상기 수평 배향제의 러빙축이 일치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상부 기판에는 수직 배향제가 형성되고, 하부 기판에는 수평 배향제가 형성되는 HAN 모드의 액정 표시 소자의 광 누설 현상 및 좌우 시야각의 비대칭을 방지하기 위하여, 액정 내에 꼬임 특성을 갖는 카이랄 도펀트를 혼합하고, 상부 기판과 상부 편광판 사이에 2장의 위상판을 개재하며, 액정 표시 소자내에 2개 이상의 도메인을 형성하므로서, 액정 표시 소자의 콘트라스트비 및 좌우 시야각이 개선된다.
[실시예]
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 액정 표시 소자의 동작을 설명하기 위한 액정 표시 소자의 단면도이다.
본 발명에서는 HAN 모드 액정 표시 소자의 전압 인가시 광 누설을 방지하고, 전압의 무인가시 좌우 시야각을 개선하기 위하여 상부 기판과 상부 편광판 사이에 위상이 다른 2 매의 위상판을 개재하고, 액정내에 꼬임 특성을 갖는 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 혼합한다.
보다 구체적으로 설명하자면, 도 2를 침조하여, 상부 기판(11)과 하부 기판(12)이 서로 대향하도록 구비되고, 이 상·하부 기판(11,12) 사이에는 액정(13)이 개재된다. 이때, 본 발명에 이용되는 액정은 전압이 인가되지 않았을 때 완전한 화이트 상태를 구축하기 위하여 90°꼬임 특성을 지닌 카이랄 도펀트를 혼합한다.
여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, HAN 모드의 액정 표시 소자를 구현하기 위하여, 상부 기판(11)의 액정(20) 대향면에는 액정 분자(20a)들을 기판에 수직으로 배열시키는 수직 배향제(도시되지 않음)가 형성된다, 한편, 하부 기판(12)의 액정(20) 대향면에는 액정 분자(20a)들을 기판에 수평하게 배열시키는 수평 배향제(도시되지 않음)가 형성된다
상·하부 기판(11, 12)의 각각의 배면에는 입사되는 빛을 일방향으로 편향시키기 위한 편광판(13a, 13b)이 부착된다. 여기서, 상하 편광판(13a,l3b)은 서로 편광축이 직교하도록 배치된다. 이때, 하부 기판(12)의 배향축, 즉 러빙축은 하부 편광판(13b)의 편광축과 일치하도록 함이 바람직하다.
그리고, 본 발명에서는 HAN 모드의 액정 표시 소자의 구동시, 하부 기판(12)주변 즉, 하부 기판(12)의 수평 배향제의 영향을 받는 부분에 존재하는 액정 분자들(13a)의 원할한 동작을 위하여, 상부 기판(11)과 편광판(13a) 사이에 두 장의 위상판(14a, 14b)을 개재한다. 여기서, 상부 기판(11)측에 구비듸는 제 1 위상판(14a)은 하부 기판(12) 러빙축과 약 45°위상차를 갖는 액정 분자들을 경화시킨 막이고, 상부 편광판(13a)측에 구비되는 제 2 위상판(14b)은 하부 기판(12) 러빙축과 약 -45°위상차를 갖는 액정 분자들을 경화시킨 막이다.
아울러, 본 발명의 액정 표시 소자에서는 좌우 시야각의 차이를 최소화하기 위하여, 2개 또는 4개의 다중 도메인을 공지된 포토리소그라피 방식에 의한 러빙 또는 광 배향 방식에 의하여 형성한다.
또한, 본 발명에서는 HAN 모드 액정 표시 소자의 응답 속도를 개선하기 위하여, 액정 분자들이 0.4 내지 0.6 정도의 프리틸트각(θp)을 갖도록 러빙하여 줄 수 있다.
이와같은 구성을 갖는 HAN 모드 액정 표시 소자는, 도 3a에 도시된 바와같이, 액정 표시 소자에 전압이 인가되지 않을때는 상하 배향제(15a, 15b)의 영향으로, 액정 분자(20a)들은 하부 기판(12)측에서는 수평한 형태로 배열되다가, 상부 기판(11)을 향할수록 기판에 수직으로 배열된다. 이때, 액정(20)내에는 카이랄 도펀트가 혼합되어 있어, 90°회전하면서 상기와 같이 동작하므로, 하부 편광판(13b)을 통과한 빛은 90°회전하여 상부 편광판(13a)을 통과하게 된다. 또한, 상기 액정 표시 소자에는 2개 또는 4개 이상의 도메인이 형성되어 있어, 서로 대칭되도록 배열되어, 좌우 시야각이 개선된다.
한편, 전압이 안가될 경우에는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 액정 표시 소자의 상·하 기판(11, 12) 사이에 수직 전계가 형성되어, 액정 분자(20a)들이 기판(11, 12)에 수직으로 배열된다. 따라서, 하부 편광판(13b)을 통과하여 입사된 빛은, 액정이 기판에 수직인 형태로 배열되어 있으므로, 상부 편광판(13a)을 통과하지 못하고, 차단된다. 이때, 하부 기판(12)의 수평 배향제(15b)의 영향을 받는 액정 분자들(20a)은 상기 제 1 및 제 2 위상판(14a, 14b)에 의한 위상 보정으로 완전한 다크를 실현할 수 있다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, HAN 모드의 액정 표시 소자의 광 누설 현상 및 좌우 시야각의 비대칭을 방지하기 위하여, 액정 내에 꼬임 특성을 갖는 카이랄 도펀트를 혼합하고, 상부 기판과 상부 편광판 사이에 2장의 위상판을 개재하며, 액정 표시 소자내에 2개 이상의 도메인을 형성하므로서, 액정 표시 소자의 콘트라스트비 및 좌우 시야각이 개선된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (8)

  1. 대향하는 상, 하부 기판, 상기 상·하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제, 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성된 수평 배향제, 상기 상·하부 기판 배면에 각각 부착된 상·하 편광판, 상기 상부 기판과 상부 편광판 사이에 개재되는 위상판을 포함하며, 상기 액정내에는 카이랄 도펀트가 혼합되어 있고, 상기 위상판은 위상이 다른 2개의 위상판을 적층 개재하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 편광판의 편광축은 상기 수평 배향제의 러빙축과 일치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 2장의 위상판에서, 제 1 위상판은 상기 수평 배향제의 러빙축과 약 45°의 위상차를 갖고, 제 2 위상판은 상기 수평 배향제의 러빙축과 약 -45°의 위상차를 갖는 액정 분자를 박막화한 막인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 상·하부 편광판은 서로 직교하도록 설치된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 액정내에는 적어도 2개이상의 도메인이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수평 배향제는 액정 분자들이 약 0.5°이상의 프리틸트각을 갖도록 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  7. 대향하는 상, 하부 기판, 상기 상·하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판의 액정 대향면에 형성된 수직 배향제, 상기 하부 기판의 액정 대향면에 형성된 수평 배향제, 상기 상·하부 기판 배면에 각각 부착된 상·하 편광판, 상기 상부 기판과 상부 편광판 사이에 개재되는 위상판을 포함하는 액정 표시 소자로서, 상기 액정내에는 카이랄 도펀트가 혼합되어 있고, 상기 위상판은 위상이 다른 2개의 위상판이 적층 개재되어 있으며, 상기 액정내에는 적어도 2개 이상의 도메인이 형성되어 있고, 상기 하부 편광판의 편광축과 상기 수평 배향제의 러빙축이 일치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 2장의 위상판에서, 제 1 위상판은 상기 수평 배향제의 러빙축과 약 45°의 위상차를 갖고, 제 2 위상판은 상기 수평 배향제의 러빙축과 약 -45°의 위상차를 갖는 액정 분자를 박막화한 막인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
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