KR20010042712A - 액정 표시 스크린의 개선된 시야각 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 편광기 사이에 세트된 나선형의 네마틱 액정층과, 셀 평면에서의 배향을 나타내는 관찰각에 따른 셀 콘트라스트 변동을 보상하는 액정층과 각 편광기 사이의 구조체를 구비하고 있다. 편광기의 흐름 (P26, P28) 의 방향은 A가 0이 아닌 (90+A)°의 각의 간격으로 배치되고, 2개의 보상 구조체들의 배향 (F21, F23) 은 B가 0이 아닌 (90+B)°의 각의 간격으로 배치된다. 본 발명은, 특히 항공전자공학용의 액정 스크린에 적용할 수 있다.

Description

액정 표시 스크린의 개선된 시야각{IMPROVED LCD SCREEN VIEWING ANGLE}

본 발명은 자신을 통과하는 빛을 변조하는 광전 표시 장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 액정 패널에 관한 것이다.

이들 패널은 종래의 캐소드 튜브 스크린보다 부피가 덜 크고 전력을 덜 소비한다는 점에서, 항공 전자 공학에서 표시 스크린을 제작하는데 있어서 혁신적인 특성을 나타낸다.

액정 패널 상에서, 이미지는 나란히 놓여진 채색된 또는 검은 기본 점선을 이용하여 표시된다. 점선은 그것의 후면 상에 조사된 액정셀에 의해 그것의 전면에 전달된 빛에 해당한다. 후면에서 전면까지, 일반적으로 엑정셀은 편광기의 적층체, 제 1 투명 기판, 액정의 박층, 제 2 투명 기판 및 분석기로 이루어져 있다.

이들 투명 기판들은, 역시 투명하고 전압이 인가되어 셀의 평면에 수직인 전계에 액정 분자가 종속될 수 있는 전극들을 구비하고 있다.

또한, 액정 분자는 2개의 주목할 만한 특성을 보여주는데, 하나는 이러한 분자의 공간 배향에 따라 그것을 통과하는 빛의 편광을 수정할 수 있다는 점이고, 다른 하나는 전계가 그것의 배향을 변경시킬 수 있다는 점이다.

그러므로, 액정층의 휴지 상태(0 전압)와 액정층으로의 전압의 인가는 층에서 액정 분자의 2가지 상이한 배열(즉, 예컨대 한 상태에서는 셀로 하여금 빛을 투과시키도록 하고 다른 상태에서는 셀이 빛을 흡수하는 셀의 2가지 상태(활성 상태와 비활성 상태)를 정의한다)을 유도한다. 그것의 상태에 따라, 셀은 백색점 또는 흑색점을 표시할 수 있게 한다. 회색점은 액정 분자들 상의 다른 방위를 부과하는 중간 전압으로 생성될 수 있다. 또한, 컬러 필터의 셀 스택으로의 삽입은 채색된 점을 나타낼 수 있게 한다. 이러한 기술은 이미지를 흑색과 백색 또는 컬러로 표시할 수 있게 한다.

그러나, 액정 패널로 감지된 이미지는 패널이 관찰되는 시야각에 의존한다. 패널의 평면에 수직인 방향을 따라 바라보는 관찰자에 의해 감지된 고품질의 이미지는, 그가 이러한 수직 방향에 대해서 경사진 방향으로 바라볼 때 왜곡된다. 그것이 일반적으로 액정 패널의 사용을 패널의 법선으로부터 약간 벗어난 관찰 방향으로 한정하는 것이다. 즉, 패널은 한정된 시야각을 갖는다.

위치가 고정되지 않는 관찰자 및/또는 예컨대, 비행기의 조종실에서의 스크린과 같은, 스크린 주위에 위치한 몇몇 관찰자들에게 읽혀져야할 표시 스크린에 있어서, 액정 패널의 시야각의 한정은 심각한 단점이다.

스크린 사용자에 있어서, 액정층은 광학 동작에 있어서의 결함을 나타낸다. 이러한 결점들은 특히 셀의 상태들 사이의 빛의 콘트라스트에 기인하고, 이러한 콘트라스트는 관찰각의 변경의 특정 문제를 야기시켜 패널 관찰을 곤란하게 한다.

이러한 효과는, 투과하는 빛의 편광의 분자에 의한 수정이 빛과 분자 사이의 상대적인 방향에 의존한다고 하는 액정 분자의 자연적인 복굴절에 의해 설명되고, 관찰각의 변경은 분석기가 받은 빛의 편광의 수정을 이끌어 셀 전달의 수정을 유도한다.

종래 기술은 다양한 유형의 액정 셀들에 대한 문제점인, 특정 상황에서의 이러한 복굴절의 부분적인 보정을 제공한다.

우리는 비틀린 네마틱(nematic) 액정과 액정층의 어느 한쪽에 위치한 교차된 편광기(하나의 편광기, 하나의 분석기)들로 이루어지는 셀들에 특히 더 관심이 있다. 나선은 편광된 빛을 약 90°회전시킨다. 그들의 비활성화된 상태에서, 셀들은 받은 빛을 강력히 전송한다. 그들의 활성화된 상태는 빛의 상당한 흡수에 해당한다; 그것의 법선을 따라 관찰된 활성화된 셀은 매우 낮게 빛이 전달된다. 활성화된 상태에서, 이들 셀들의 주요 결점은 셀에 대한 법선에 대해 기울어져서 관찰했을 때 빛의 전달량이 현저히 증가된다는 것이다. 관찰자가 셀에 대한 법선으로부터 멀어져갈 때 셀에 대해 수직으로 관찰된 흑색점은 선명하게 되고 백색과 흑색 사이의 콘트라스트는 법선에 대한 이러한 움직임에 따라 감소된다. 콘트라스트는 비활성화된 상태에서의 셀 전달에 대한 활성화된 상태에서의 셀 전달의 비로서 각 상태의 전달비이다.

활성화된 상태에서, 액정 분자의 복굴절은 바람직하지 않다.

그러나, 종래 기술은 셀 스택으로 복굴절 보상막을 추가함으로써 이러한 복굴절을 불완전하게 보정하는 것을 제안한다.

첫번째 알려진 보정법은, 셀의 평면에 수직인 방향으로 굴절률의 음의 이방성을 나타내는 단축 복굴절막을 이용하는 것으로 이루어져 있다. 막은 셀에 수직인 임시 광축에 대해 음의 단축이다.

그 다음, 만족도가 증가된 보정법이 개발되었다. 그러므로, 유럽 특허 0,646,829호에서는 러빙(rubbing)에 의해 배향된 판상(discotic) 액정이 중합되는 첫번째 공지된 보정 특성을 나타내는 지지물을 구비하는 복굴절 막을 제안하고 있다. 그것은 각각 임시 광축을 나타내는 2개의 음의 단축 매체를 구비하는 복굴절 막의 한 형태를 설명하고 있는데, 한 매체는 셀의 법선에 평행하고, 다른 매체는 한편으로 이 법선에 대해, 다른 한편으로 셀의 평면에 대해 경사져 있다.

보상막에 있어서, 문제점은 패널에 수직인 평면에서 액정 패널의 관찰 필드를 더 넓히는데 있다. 특히, 수직으로 놓여진 패널에 대해서 패널의 우측 또는 좌측으로 관찰자가 수평으로 움직이는 것에 대해 패널의 양호한 판독성을 확보하기 위해 수평 시야각을 향상시키려는 노력이 행해지고 있다.

본 발명은, 관찰각을 넓히기 위해 편광기를 보상막과 교차시키지 않는 새로운 해결책을 제공한다.

좀더 구체적으로, 본 발명은 2개의 편광기들 사이에 놓인 비틀린 네마틱 액정층과 액정의 각 층과 각 편광기들 사이에 관찰각에 의한 셀 콘트라스트 변동을 보상하기 위한 구조체를 구비하고, 상기 구조체는 셀의 평면에 수직인 임시축을 갖는 음의 단축 복굴절 재료층을 구비하며, 상기 셀 평면 위에 셀의 평면에의 법선에 대해 경사진 임시축을 갖는 음의 단축 복굴절 재료층이 중첩되어 있고, 보상 구조체의 배향은 셀의 평면에의 법선에 대해 경사진 임시축의 투영에 평행하고 반대 방향인 액정 셀을 구비한 표시 장치에 있어서, 편광기들의 통과 방향은 A가 0이 아닌 (90+A)°의 각도로 분리되고 2개의 보상 구조체의 배향은 B가 0이 아닌 (90+B)°의 각도로 분리되는 것을 특징으로 하는 표시 장치를 제공한다.

관찰각에 따른 셀 콘트라스트 변화의 보상은, 관찰각에 따른 복굴절 셀의 성가신 전달 변동의 효과를 보정한다. 보상은 셀 복굴절을 보정한다.

본 발명의 새로운 해결책은 하나의 편광기가 다른 것에 의해 편광된 빛을 차단할 수 있는 방식으로 편광기들이 수직으로 교차하는 종래의 것과는 상이한 특정의 상대적인 위치에 편광기를 배치하는 것에 있다. 특정 위치는 예컨대, 종래 기술의 한 쌍의 편광기를 언크로싱시킴으로써 얻어질 수 있다. 언크로싱(uncrossing)은 편광기들 중 하나의 셀의 법선에 대한 회전과, 동일한 축이기는 하나 다른 편광기의 반대 방향에 대한 회전에 해당한다. 각각의 언크로싱 회전각들의 절대치는 동일하거나 상이하다.

언크로싱은 시야각들의 범위의 증가가 가장 바람직한 방향으로 행해진다. 액정층의 면상의 분자들의 정렬 방향에 의해 생성된 네마틱 결정 나선이 반시계방향 또는 시계방향의 나선이냐에 따라 한 방향 또는 또다른 방향으로 언크로싱이 발생될 것이다.

본 발명에서의 상대적인 위치의 이해를 쉽게하기 위해, 언크로싱이 설명되었지만, 셀 소자의 상대적인 배치도 회전 동작을 물리적으로 행하지 않고 직접 얻을 수 있다.

셀 콘트라스트 변동에 대한 보상 구조는, 셀의 평면에 평행한 평면막의 형태인 것이 바람직하고, 이러한 평면에서의 배향 방향에 의해 특징지워진다. 본 발명에서, 액정층의 각 사이드 상의 하나인 보상 구조 각각의 배향 방향은 더 이상 수직이 아니고 또한, 교차되지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 각 언크로싱 회전 각들의 절대치는 상이하고, 하나는 0인 것이 바람직하다.

액정층의 면들 상의 분자들의 정렬 방향은 수직인 것이 바람직하다.

이해를 쉽게하기 위해 설명된 바와 같이, 편광기들의 언크로싱은, 서로 교차되는 편광기들을 이용하여 행해지고, 각 편광기는 액정층의 가장 가까운 면의 정렬 방향과 교차되는 것이 바람직하다. 편광기와 가장 가까운 액정 분자들의 정렬 방향 사이의 이들 상대적인 배향은 콘트라스트 반전을 제한하는 잇점을 갖는다.

본 발명은 액정 패널의 관찰 필드를 넓힐 수 있다. 특히, 수직 패널에 대해서 수평 시야각은 넓어진다.

본 발명의 다른 특성들과 잇점들은 첨부한 도면들을 참조하여 이루어진 하기의 설명을 읽어보면 알 수 있을 것이다.

도 1 은 교차된 편광기들을 구비한 알려진 구성에서의 액정 셀을 개략적으로 도시하고, 도 1a 는 셀의 비활성 상태를 예시하고, 도 1b 는 동일한 셀의 활성 상태를 예시하고 있다.

도 2 는 2개의 광학 보상 구조를 갖는 종래 기술의 셀을 도시한다.

도 3 은 종래 기술의 보상막의 일부분을 도시한다.

도 4 는 셀 소자의 종래 기술에 의한 배향의 단면도(end-on view)를 도시한다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예를 도시한다.

도 6 은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한다.

액정 셀이 도 1 에 개략적으로 도시되어 있다; 그것은, Oz축을 따르는 스택에서 알려진 방식으로 편광기 (16), 제 1 투명 기판 (12), 액정 분자 (11), 제 2 투명 기판 (14) 및 제 1 편광기 (16) 와 교차된 편광기 (18) 인 분석기를 구비하고 있다. 제 1 (12) 및 제 2 (14) 기판들과 분자들 (11) 은 모두, 평면이며 Oxy 평면에 평행인 액정층 (10) 을 형성한다.

비틀린 네마틱 액정의 경우, 2개의 투명 기판 (12) 중 하나에 가까운 액정 분자들은 제 1 정렬 방향 예컨대, Ox축에 평행한 방향으로 향하고, 다른 기판 (14) 에 가까운 분자들은 제 2 정렬 방향 예컨대, Oy축에 평행한 방향을 따라 향하게 된다. 제 1 및 제 2 정렬 방향들은 서로 수직인 것이 바람직하다.

정렬은, 액정과 접촉하고 있는 기판 (12, 14) 의 면들을 처리 예컨대, 정렬 방향으로 표면을 러빙함으로써 얻을 수 있다.

셀이 휴지 상태에 있을 때는, 액정의 분자들 (11) 이 셀의 Oxy 평면에 평행한, 도 1a 에 도시된 비활성 상태에 있는 것이고, 기판의 수직 정렬 방향을 이용하여 층 (10) 의 두께 내에서 나선을 형성한다. 비활성 셀의 후면 상에서 받은 빛은, 편광기 (16) 에 의해 선형 편광되고, 비틀린 액정층 (10) 의 두께를 통과할 때 이 선형 편광은 통과하여 나선에 기인한 90°의 회전을 겪는 분자들 (11) 의 복굴절에 의해 수정된다. 층 (10) 으로부터 나올 때, 빛은 제 1 편광기 (16) 에 수직으로 편광되고 따라서, 제 2 교차된 편광기 (18) 를 통해서 자유롭게 통과할 수 있으며, 그 통과 방향은 제 1 편광기 (16) 의 것에 수직이다. 비활성 상태에서의 셀은 빛을 강하게 전달한다.

전압이 셀에 일가될 때는, 박층 (11) 에 수직인 전계가, 기판 (12, 14) 에 의해 만들어진 에너지를 가진 투명 전극들 사이에 인가되는 도 1b 에 의해 예시된 활성 상태에 있는 것이다. 층 (10) 의 분자들 (11) 이 전계와 일렬로 되려고 함에 따라, 그것들은 셀의 평면과 관련하여 늘어서게 되고 이전에 관찰된 나선은 층 (10) 의 두께 내에서 파괴된다. 활성 상태에서, 빛은 또한 층 (11) 을 통과하지만 그것이 마주치는 분자들의 배열은 편광기 (16) 에 의해 부여된 방향으로 평면 편광을 유지하려는 경향이 있다는 것을 의미한다. 층 (10) 의 출구에서의 빛은 제 1 편광기와 교차된 제 2 편광기 (18) 에 의해 흡수된다.

활성 상태에서, 그것의 평면에 수직인 방향을 따라 관찰된 셀은 사실상 빛을 전달하지 않는다. 그러나, 관찰 방향이 셀의 법선에 대하여 경사져 있을 때는, 그 경사진 빛은 그것의 편광을 수정하는 분자들의 복굴절에 의해 영향을 받고, 이러한 빛의 일부는 제 2 편광기를 통과한다.

에너지를 가진 액정층에서 분자들의 배열은, 휴지 상태에서의 관찰된 나선의 파괴가 단지 부분적이므로, 매우 복잡하다.

액정 분자가 스트레치될 때, 액정 분자는 첫번째 접근 방법으로는, 그것의 임시축이 분자의 길이 방향을 향하는 양의 단축 복굴절 매체로 광학적으로 행동한다. 액정의 에너지를 가진 층은 복굴절이 균일하고 분자들은 동일한 배향을 갖는 부층들의 스택에 의해 매우 단순화된 방식으로 표현될 수 있다. 이 대표적인 모델에서, 각 부층은 양의 단축 복굴절 매체이고 그것의 임시축의 방향은 부층을 특성화한다.

도 2 는 Z축을 따라 광선 (30) 에 의해 액정 셀 백릿(backlit)의 공지된 스택을 도시하고 있고, 이것은 2개의 광학 보상막 (25, 27) 으로 이루어지며, 평면 액정층 (20) 의 각 면에 접하고 있으며, 상기 막들은 2개의 편광기 (26, 28) 사이에 위치하고 있다. 셀의 평면은 XY 평면이다. 후막 (25) 과 전막 (27) 은 예컨대, 유럽 특허 0,646,829호에 기재된 것들의 유형이다. 각 막 (25, 27) 은 그 내부에 셀의 XY평면에 수직인 임시축 Z를 갖는 음의 단축 매체 (22, 24) 와, 셀에 수직인 Z와 셀의 XY평면에 대해서 경사진 임시축을 갖는 음의 단축 매체 (21, 23) 로 이루어져 있다. 경사진 단축 매체 (21, 23) 는 액정층 (20) 에 가장 가깝다.

이러한 셀의 편광기 (26, 28) 는 각각 그것들의 통과 방향인 P26 및 P28과 교차되고 서로 수직이다. 액정층 (20) 은, 전면 (33) 의 정렬 방향 (A33) 과 수직이고 또한 XY평면에 있는 그것의 후면 (31) 상에 분자들의 정렬 방향 (A31) 을 갖는다. 휴지 상태에서, 액정층은 두께 내에 그것의 비틀림이 예컨대, 90°인 나선을 갖는다. 각 편광기의 통과 방향 (P26, P28) 은 액정층에 가장 가까운 면의 정렬 방향 (A31, A33) 과 교차되는 것이 바람직하다.

층 (20) 의 후면 (31) 에 인접하는 단축 매체 (21) 의 배향은, 인용된 특허에 따라 막 (25) 을 준비할 때 행해지는 러빙의 방향 (F21) 에 의해 XY평면에 표시된다. 방향 (F21) 은 후면 (31) 상의 분자들의 정렬 방향 (A31) 에 평행하기는 하나 반대 방향이다. 유사하게, 층 (20) 의 전면 (33) 에 인접하는 단축 매체 (23) 의 배향은, 전면 (33) 의 분자들의 정렬 (A33) 에 평행하고 반대 방향인 방향 (F23) 과 막 (27) 을 준비하기 위한 러빙에 해당하는 방향 (F23) 에 의해 표시된다. 방향 F21과 F23는 서로 수직이다.

도 3 은 도 2 에 의해 이미 예시된 후면 보상막 (25) 의 부분을 도시한다; 이 막 (25) 은 그것의 빠른 임시축이 막의 법선 (34) 방향에 나란한 음의 단축 매체 (22) 로 구성되고 그것의 상부면 (35) 이 F21의 방향으로 러빙되어졌다; 이 막은 또한 그것의 임시 n이 법선 (34) 과 러빙 방향 (F21) 을 포함하는 평면에서 각 λ에 의해 이 법선 (34) 에 대해 경사진 음의 단축 매체 (21) 를 구비하고 있다. 매체 (21) 를 특성화하는 굴절률타원체는 이 매체의 광축 또는 임시축인 축 n에 대하여 축대칭이다. 정규축 p는 셀의 XY평면에 있고 임시 n축에 수직이며, 제 2 정규축 q는 축 (n, p) 에 수직이다. 직선 (34) 을 따라 기판 (21) 에 수직으로 도착하는 파는 2개의 중립선들과 마주친다: 느린 축은 p축이고, 빠른 축은 q축의 기판 평면 상으로의 투영이다.

도 2 의 셀이 전면 즉, Z축의 음의 방향에서 보여질 때, 편광기 (28) 는 가장 앞쪽에 있고, 스택의 상이한 소자들의 배향은 셀의 XY 평면에서 도 4 에 의해 도시되어 있다. 평면에서의 배향은 도 4 에 화살표로 도시되어 있고, 중첩된 소자들의 배향도 중첩되어 있다. 그러므로, 네마틱 액정면 상의 정렬 방향 (A31, A33) 은 수직이고, 편광기 (P26, P28) 의 통과 방향들도 서로 수직이며 보상막들의 러빙 방향 (F21, F23) 도 서로 수직이다. 편광기 (26) 의 통과축 (P26) 은 방향 (F21) 에 수직이고 도 3 의 p축의 방향에 평행하다. 또한, 편광기 (28) 의 통과축 (P28) 은 가장 가까운 경사진 음의 단축 재료의 방향 (F23) 에 수직이다. 도 4 에서, 액정층 (20) 의 가장 바깥쪽의 정렬 방향 (A31, A33) 들의 내부 이등분선 (G) 을 주목하라.

도 5 는 도 4 와 동일한 관점에서 본 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서, 액정셀은 도 2 의 종래 기술의 셀과 같은 이전에 기술된 적층된 소자들을 구비하고 있지만, 본 발명은 상이한 방식으로 그것들을 배향하는데 있고, 이는 그러한 셀들을 구비하는 패널의 관찰각을 향상시키는 잇점이 있다.

이 셀에 수직인 Z축의 음의 방향으로, 본 발명에 따라 전면에서 이 셀을 관찰하면, 후자는 계속해서 전면에서 통과축 (P28) 의 편광기 (28) 와 후면에서의 통과축 (P26) 의 편광기 사이에, Z축에 나란한 제 1 음의 단축 재료 (24) 와, Z축과 XY 평면에 대해 경사진 축을 갖고 이러한 두번째 재료는 방향 (F23) 에 의해 XY 평면에서 주어지는 제 2 음의 단축 재료를 구비하는 보상막 (27); 전면 (A33) 에서 정렬 방향을 갖고, 전면 (A31) 에서도 또다른 정렬 방향을 갖는 네마틱 액정층 (20); XY평면에서의 그것의 배향이 방향 (F21) 에 의해 주어지는 제 3 의 경사진 음의 단축 재료 (21) 와 Z축을 가진 제 4 음의 단축 재료 (22) 를 구비하는 보상막 (25) 을 구비하고 있다. XY평면에서 제 2 재료의 방향 (F23) 은 경사진 임시축을 갖는 제 2 음의 단축 재료 (23) 의 임시 n축의 방향의 이러한 평면으로의 직교 투영으로 정렬되고, 방향 (F23) 은 이러한 투영에 반대 방향으로 향하게 된다. 유사하게, 방향 (F21) 은 XY평면으로의 법선으로 경사지고 반대 방향인 제 3 의 음의 단축 재료 (21) 중 임시 n축의 방향의 XY평면 상으로의 투영과 나란하게 정렬된다.

이 셀은 휴지 상태에서 네마틱 결정의 나선에 대해 90°의 비틀림을 갖고, 수직 정렬 방향 (A31, A33) 을 갖는다. 액정 셀이 활성화되지 않을 때, XY 평면에 평행하고 액정층 (20) 의 두께의 가운데에 위치하는 평면에 있는 분자는 거의 Y축에 평행하다. Y축은 스크린의 하부로부터 상부쪽으로 향하는 것이 바람직하다. 편광 방향 (P26, P28) 은 교차되지 않고, 90+A°의 각으로 분리된다. 각 A 의 값은 2°와 20°사이 예컨대, 2°와 6°사이에 있는 것이 바람직하다. 도 5 의 실시예에서, 셀의 뒤에서의 편광 방향 (P26) 은 가장 가까운 정렬 방향 (A31) 으로부터 (90+A/2)°각도로 분리되고 유사하게 셀의 앞에서의 해당 방향 (P28, P33) 도 역 방향으로 취해진 동일한 각으로 분리된다. 액정층의 가장 바깥쪽 분자들의 정렬 방향 (A31, A33; 이러한 정렬 방향은 예컨대, 액정을 포함하는 기판의 러빙 방향이다) 의 이등분선은 편광기 (P26, P28) 통과 방향들의 이등분선인 것이 바람직하다.

본 발명의 이러한 실시예에서, 셀의 전면에서의 경사진 막 (23) 의 XY 평면에서의 배향 (F23) 은 편광기의 통과 방향 (P26) 에 가장 멀리 평행하게 유지된다. 유사하게, 셀의 뒤에서 경사진 막 (21) 의 배향 (P21) 은 막 (21) 으로부터 가장 멀리 있는 셀의 앞에서 편광기의 통과 방향 (P28) 에 평행하다. 보상막들은 편광기들과 동일한 값으로 교차되지 않는다.

그러나, 본 발명의 또다른 실시예에서 배향 (F23, F21) 은 해당 편광기들의 통과 방향에 평행하지 않고 교차될 수 있다.

예컨대, 배향 (F23, F21) 은 각 B가 0이 나이고, 각 A와 상이할 수 있는 (90+B)°의 각으로 분리된다. 그것의 두께 내의 액정층의 가장 바깥쪽의 분자들의 정렬 방향 (A31, A33) 의 이등분선은, 광학 보상 구조들의 배향 (F23, F21) 의 이등분선인 것이 바람직하다. 각 B는 각 A와 동일한 것이 바람직하다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 편광기 (P26, P28) 의 언크로싱은 도 4 의 초기 위치를 참조하면, 편광기 (P26) 중 하나의 셀에 대한 법선에 대해 첫번째 각 C만큼 회전시키고, 편광기 (P28) 중 다른 하나의 역 방향인 동일 축에 대해 두번째 각 D만큼 회전시킨 것에 해당한다. 편광 방향들 (P26, P28) 은 (90+C+D)°만큼 분리되고 제 1 및 제 2 회전각의 값은 상이하다. 액정층의 가장 바깥쪽 분자들의 정렬 방향들의 이등분선은 편광기들의 통과 방향 (P26, P28) 들의 이등분선과 동일 직선상에 있지 아니하다. 각 회전각의 값들 (C, D) 은 20°미만의 양의 값이 바람직하다. 2개의 각의 값들 (C, D) 은 동시에 0이 아니다. 각 보상 구조는 가장 가까운 편광기들과 같이 교차하지 않는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 2개의 회전각의 값들중 하나는 0이고, 예컨대 첫번째 각 C는 0이다. 도 6 에 도시된 실시예에서, 첫번째 보상 구조는 액정층의 한쪽면 상에서 교차하고 예컨대, 입사하는 조사광면에 대한 배향 구조 (F21) 와 두번째 배향 보상 구조 (F23) 는 교차하지 않는다. 본 실시예의 구현에 있어서, 오직 두번째 언크로싱 배향 보상 구조 (F23) 만이 통상 구조의 재료로부터 제거될 필요가 있고, 언크로싱 각을 고려할 때, 첫번째 구조는 통상적으로 팔리는 것처럼 직접 사용되는 것이다. 이 실시예는 이용가능한 구조물들에 기초하여 수정된 2개의 구조물들을 구비하는 것보다 제작하기 쉽고 덜 비싸다. 배향 (F21, F23) 은 (90+D)°의 각도로 분리된다. 각 C는 0이고 각 D는 4°인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 교차된 유형의 편광기들을 갖는 액정 셀에 있어서는 편광기들의 통과 방향들은 더 이상 수직이 아니다. 하나의 편광기가 다른 것에 의해 편광된 빛을 차단할 수 있도록, 편광기들의 통과 방향들이 효과적으로 수직인 종래 기술의 위치 결정과 비교하면, 본 발명에 의한 편광기는 셀의 XY 평면에의 법선 Z에 대해서 회전과 편광기들중 하나에 대한 회전은 다른 편광기에 대한 것에 반대 방향인 회전을 거쳤다. 본 발명의 편광기들은 교차되지 않는다. 편광기들의 언크로싱은 각 A의 값으로 측정된다. 언크로싱은 2°보다 큰 각 A에 해당한다. 본 발명에서, 액정셀의 콘트라스트 변동에 대한 보상 구조는 또한 서로 교차되지 않는다. 각 보상 구조 (25, 27) 는 셀의 XY 평면에서의 방향 (F21, F23) 을 갖고, 이들 2개의 방향들은 서로 수직이 아니다.

본 발명에 의한 셀의 두께 내에서, 편광기 쌍과 보상 구조들의 쌍의 비틀린 결정층의 상대적인 배향은 장치의 수평 시야각을 최대화한다. 도 5 의 실시예에서, 정렬 방향 (A31, A33) 의 내부 이등분선으로부터 액정층의 가장 바깥쪽 분자들을 멀리 이동시키기 위해 언크로싱이 행해진다. 내부 이등분선은 Y축에 평행하다. 패널의 관찰은 패널에의 법선 주위의 확장된 범위 내에서 어떠한 관찰각에 대해서도 양호하다. 여기서, 양호한 관찰은 문제의 각 범위에 걸쳐 최소의 수용 가능한 값보다 적어더 큰 콘트라스트의 인식과, 콘트라스트가 활성 상태에서의 셀의 전달과 비활성 상태에서의 셀의 전달과의 비인 콘트라스트 반전의 부재에 의해 측정된다.

도 6 의 실시예에서, 편광기 (P26) 나 이 편광기에 가장 가까운 배향 보상 구조 (F21) 모두 교차된다. 편광기 (P28) 와 배향 구조 (F23) 는 동일한 값에 의해 교차되지 않는다. 이는 도 4 에 해당하는 수렴경(conoscope)을 수평적으로 확장 가능하게 하고, 이것은 수직 방향으로 양호한 특성들을 이미 나타내고 있다.

본 발명은 수직 패널이 양호한 판독성을 나타내는 수평 시야각의 범위를 확장 가능하게 한다. 특히, 적어도 40과 같은 콘트라스트는 패널의 법선에 대하여 40°까지 수평 시야각에 대해서 얻어진다.

또, 본 발명은 각 A에 비례하는 언크로싱이 더 클 때, 수평 시야각에서의 더 큰 증가를 허용한다. 예컨대, 2°의 언크로싱에 대해서(그러므로 A는 4°와 동일하다), -45°내지 +45°범위의 수평 시야각이 얻어지고, 이러한 범위는 패널의 법선 상에 중심이 있다. 본 발명은, 보상 구조와 편광기의 언크로싱의 각의 값들을 조정함으로써 시야각을 필요에 정합시킬 수 있게 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 액정층의 두께를 감소시키는데 있다. 예컨대, 두께는 4.9미크론에서 4.6미크론으로 감소된다. 동일한 언크로싱에 대해서, 이러한 대안은 수평 시야각에서의 향상을 나타낸다.

Claims (15)

1. 2개의 편광기들 (26, 28) 사이에 놓여진 비틀린 네마틱 액정층과 액정의 각 층과 각 편광기들 사이에 관찰각에 의한 셀 콘트라스트 변동을 보상하기 위한 구조체 (21, 22, 23, 24) 를 구비하고, 상기 구조체는 셀의 평면에 수직인 임시축을 갖는 음의 단축 복굴절 재료층 (22, 24) 을 구비하며 상기 셀 평면 위에 셀의 평면에의 법선에 대해 경사진 임시축을 갖는 음의 단축 복굴절 재료 (21, 23) 층이 중첩되어 있고, 상기 보상 구조체의 배향 (F21, F23) 은 셀의 평면에의 법선에 대해 경사진 임시축의 투영에 평행하고 반대 방향인 액정 셀을 구비한 표시 장치에 있어서, 편광기들의 통과 방향 (P23, P28) 은 A가 0이 아닌 (90+A)°의 각도로 분리되고 2개의 보상 구조체의 배향 (F21, F23) 이 B가 0이 아닌 (90+B)°의 각도로 분리되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   비틀림은 90°이며, 각 A는 2°보다 큰 것을 특징으로 하는 표시 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   액정층의 가장 바깥쪽 분자들의 정렬 방향 (A31, A33) 의 이등분선은 편광기들 (P26, P28) 의 통과 방향의 이등분선인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
4. 제 1 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   액정층의 가장 바깥쪽 분자들의 정렬 방향 (A31, A33) 의 이등분선은 보상 구조체 (F21, F23) 의 배향의 이등분선인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   액정층의 가장 바깥쪽 정렬 방향 (A31, A33) 의 이등분선은 편광기들 (P26, P28) 의 통과 방향의 이등분선과 동일 직선상에 있지 않는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
6. 제 1 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

   편광기들의 방향 (P26, P28) 과 배향 (F21, F23) 은 액정층 (20) 의 가장 바깥쪽 분자들의 정렬 방향 (A31, A33) 의 내부 2등분선에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   편광기 (P26, P28) 의 언크로싱은, 편광기중 하나인 P26의 셀의 법선에 대하여 첫번째 각(C)만큼 회전한 것과, 편광기중 다른 하나인 P28의 반대 방향이지만 동일한 축에 대하여 두번째 각(D)만큼 회전한 것에 해당하고, 편광 방향 (P26, P28) 은 (90+C+D)°의 각만큼 분리되며, 회전의 첫번째 및 두번째 각 (C, D) 의 값들은 상이한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   제 1 및 제 2 각들(C, D)중 하나는 0이고, 다른 하나는 0이 아닌 것을 특징으로 하는 표시 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   각 편광기들 (26, 28) 에 가장 가까운 보상 구조체 (21, 22 및 23, 24) 는 편광기와 동일한 값에 의해 교차되지 않는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    0이 아닌 각이 4°인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
11. 제 1 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,

    셀의 두께 내에서, 비틀린 결정층, 편광기의 쌍 및 보상 구조쌍의 상대적인 배향은, 장치의 수평 시야각을 최대화하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
12. 제 1 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

    각 A와 각 B는 동일한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
13. 제 1 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,

    각 A와 각 B의 값은 2°와 6°사이인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
14. 제 1 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,

    수평 시야각의 증가는 편광기들의 언크로싱을 증가시킴으로써 조정 가능한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
15. 제 1 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 장치의 수평 시야각은 액정층의 두께를 감소시킴으로써 증가되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.