KR20010008192A - 광폴리머를 이용한 mva 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직 배향을 나타내는 광폴리머에 비편광 UV광을 조사함으로써 4-domain을 형성하여 광시야각을 구현할 수 있는 새로운 MVA cell mode에 관한 발명이다. 기존의 VA mode는 수직배향막에 액정분자가 수직으로 배향되기 때문에 액정 cell 내부에서는 positive 타입의 일축성 광학 이방체가 기판의 법선 방향으로 서 있게 되어, 법선 방향에서 고콘트라스트를 얻을 수 있어 광시야각에 적합한 모드로 제안되었다. 하지만, VA mode의 mono-domain의 경우 전계를 인가하게 되면 액정분자가 한쪽 방향으로 넘어지면서 액정의 장축방향을 바라보는 곳을 제외한 나머지 세 부분에서는 white의 휘도가 낮아지기 때문에 콘트라스트의 비가 저하된다. 그러므로 VA mode에서는 광시야각을 구현하기 위해서는 4-domain의 형성이 필수적이다. 그래서 멀티 도메인을 형성하기 위해 유전체의 돌기를 이용하는 돌기 모드나, 왜곡 전계를 이용한 MVA 모드가 이용된다. 이중에서 돌기 모드는 다른 모드에 비해 응답속도가 빠르다는 장점이 있으나 돌기 형성에 어려움이 있고, 돌기로 인하여 배향막 코팅이 어렵고 돌기로 인한 광투과율이 감소한다는 단점이 있다.
그래서 본 발명에서는 수직 배향을 나타내는 광폴리머에 패턴된 면에 UV광을 조사함으로써 rip을 형성한다. UV 조사와 함께 광폴리머의 rip이 형성된 상하기판을 서로 90°가 되도록 셀을 조합한다. 이때 액정분자는 4방향으로 향하게 된다. 전압 무인가시 (V=0) 네마틱 액정의 방향은 유리 기판에 수직으로 배향되어 있으므로 편광자를 교차시킨 상태에서 상광선만이 존재하며 위상 지연은 일어나지 않는다. 따라서 셀에 전압을 인가하지 않은 상태에서는 암 상태를 나타낸다.
본 실험에서는 위상차 필름을 사용하지 않고 MVA 셀을 제작하였다. 한편, 전압 인가시(V〉Vth)는 인가 전압에 의해서 네마틱 액정이 전계와 수직방향으로 변화하여 빛이 투과되며, 액정분자가 4방향으로 눕게 되어 4-domain을 형성하여 광시야각의 광시야각의 효과를 얻을 수 있다. 이 개념의 기본원리는 대표도로 표시된다.

Description

광폴리머를 이용한 MVA 액정표시장치{MVA-LCD using a photopolymer }
본 발명은 수직배향용 광폴리머와 노광 기술을 이용한 뉴 MVA cell모드로서 광시야각특성, 고콘트라스트 및 공정 간소화를 실현할 수 있는 모드에 관한 것이다.
액정디스플레이 (LCD: liquid crystal display)는 평판디스플레이 소자의 한 종류로 휴대화가 가능, 평판, 박형, 저소비전력, 고화질 등의 장점을 가지고 많은 정보표시 분야에 이용되고 있다. 박막 트랜지스터(thin-film-transistor)기술과 TN (twisted nematic) 모드를 사용한 TFT-LCD가 대화면, 고해상도, 풀칼러라는 고기능을 갖는 디스플레이에 적용되어 상품화되고 있다. 하지만 액정분자가 가늘고 긴 형태로 되어 있기 때문에 광학특성이 상하방향으로 비대칭이 되어 보는 각도를 바꾸면 시야각이 협소하고 중간조표시에서 화상이 반전하는 문제점과 완벽한 동화상을 구현하기에는 응답속도가 느리다는 문제점을 가지고 있다.
TN모드의 단점을 보완하기 위해 현재 연구되고 있는 모드로는 IPS(in-plane switch) 모드, OCB (optically compensated bend) 모드, VA(vertically aligned) 모드 등이 있다. 그러고, 이러한 광시야각 구현은 물론 차세대에 필요한 고속응답 LCD의 개발이 매우 중요하다.
그래서 본 개발에서는 광시야각 그리고 고콘트라스트 등을 구현할 수 있는 새로운 MVA cell를 제안한다
도 3에 나타낸 뉴 MVA cell는 수직 광폴리머에 노광패턴을 이용하여 비편광 UV 조사에 의해 직접 배향막에 rip을 형성하여 UV 조사와 함께 광폴리머의 rip이 형성된 상하기판을 서로 90°가 되도록 셀을 조합한다. 이때 액정분자는 4방향으로 향하게 된다. 전압 인가시에 액정분자가 4방향으로 눕게 되어 4-domain을 형성함으로써 시야각이 개선시킨다. 따라서 새로 개발한 MVA 셀은 유전체 물질을 식각시켜 돌기를 형성하지 않고, 수직 광폴리머와 노광패턴만을 사용하여 직접적으로 rip를 형성함으로써 공정을 매우 간소화하며, 광시야각을 실현시킬 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 조건을 만족시킬 수 있는 뉴 MVA cell에서 광시야각 그리고 고콘트라스트를 구현하는 것이다.
도 1은 본 발명의 뉴 MVA cell의 노광패턴
도 2은 본 발명의 뉴 MVA cell의 노광시스템
도 3은 본 발명의 뉴 MVA cell의 위에서 본 그림(보상 필름이 없는 경우)
도 4은 본 발명의 뉴 MVA cell의 전압 - 투과율곡선(보상 필름이 없는 경우)
도 5은 VA-mode의 전압 - 투과율곡선(보상필름이 없는 경우)
도 6은 본 발명의 뉴 MVA cell의 시야각특성(보상필름이 없는 경우)
도 7은 VA-mode의 시야각특성(보상필름이 없는 경우)
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 뉴 MVA cell의 노광패턴을 나타낸다. 패턴간격은 40㎛, 폭은 5㎛인 패턴을 사용하였다. 도 2은 뉴 MVA cell의 노광시스템을 나타낸다. 도1과 같은 패턴을 이용하여 1분간 노광 하였다. UV 광원은 500 W의 Xe램프를 사용하였으며, 에너지 밀도는 33.2 mW/cm2이다. 도 3은 수직 광폴리머를 사용한 뉴 MVA cell 구조를 위에서 내려다 본 그림을 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 비편광 UV 조사와 함께 광폴리머의 rip이 형성된 상하기판을 서로 90°가 되도록 셀을 조합한다. 이때 액정분자는 4방향으로 향하게 된다. 전압 무인가시 (V=0) 네마틱 액정의 방향은 유리 기판에 수직으로 배향되어 있으므로 편광자를 교차시킨 상태에서 상광선만이 존재하며 위상 지연은 일어나지 않는다. 따라서 셀에 전압을 인가하지 않은 상태에서는 암 상태를 만들 수 있으며, 전압 인가시(V〉Vth)는 인가 전압에 의해서 네마틱 액정이 전계와 수직 방향으로 변화하여 빛이 투과되며, 액정분자가 4방향으로 눕게 되어 4-domain을 형성하여 광시야각을 실현시킬 수 있다.
도 4와 도5는 수직 광폴리머를 사용한 뉴 MVA cell과 일반 VA mode의 전압-투과율 (V-T) 특성을 나타낸다. 뉴 MVA cell의 임계치 전압은 V10은 2.91(V), V90은 6.55(V)로 일반적인 VA 셀(그림 5)과 비교하여 거의 동등하였다. 이러한 구동전압은 셀 프로세스 조건을 최적화함으로써 낮출 수 있다.
도 6와 도 7은 뉴 MVA cell과 VA mode의 시야각 특성을 평가하는 iso-contrast curve를 나타낸다. 두 그림을 비교하면 mono-domain VA mode는 한쪽 방향에 대하여 우수한 시야각 특성을 나타냄을 알 수 있으며, 이에 반해 뉴 MVA cell의 시야각 특성은 4방향에서 매우 우수함을 알 수 있다. 즉 뉴 MVA cell mode은 4-domain의 특성을 나타냄을 알 수 있다. 이것은 비편광 UV 조사에 의한 광폴리머의 rip에 의한 것으로 생각할 수 있다. 즉, 새로운 MVA cell의 전압 인가시에 액정분자가 4방향으로 눕게 되어 4-domain을 형성함으로써 광시야각을 실현시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 유전체 물질을 식각시켜 돌기를 형성하지 않고, 수직 광폴리머와 노광패턴만을 사용하여 직접적으로 rip를 형성함으로써 광시야각, 고콘트라스트 그리고 공정을 매우 간소화 할 수 있으며, 실험을 통해 증명된 우수한 모드이다.
본 발명은 뉴 MVA cell 관한 발명이다. 이 모드는 수직 광폴리머와 노광 기술을 이용함으로써 쉽게 4-domain을 형성함으로써 광시야각과 고콘트라스트을 구현시킨다. 그리고, 셀 프로세스 조건을 최적화함으로써 고속응답을 구현 할 수 있다. 따라서 본 발명은 액정 디스플레이에서 안고 있는 문제인 광시야각 ,고콘트라스 그리고 고속응답등의 문제를 해결하며, 셀 제작의 공정 수를 최소한으로 줄일 수 있는 매우 우수한 모드이며 액정표시장치의 산업에 크게 기여할 것으로 기대된다.

Claims (3)

  1. 수직 광배향막과 비편광 노광 기술을 이용한 광시야각 및 고콘트라스트용 MVA 액정 표시 장치
  2. 수직 광배향막과 비편광 노광 기술을 이용한 광시야각 및 고콘트라스트용 multidomain 액정표시장치
  3. 광폴리머와 편광 노광기술을 이용한 광시야각용 및 고콘트라스트용 MVA 액정 표시 장치
KR1020000067573A 2000-11-14 2000-11-14 광폴리머를 이용한 mva 액정표시장치 KR20010008192A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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