KR20020027050A - 수직 배향된 반강유전성 액정 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직배향된 반강유전성 액정을 이용한 디스플레이에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 장치는 서로 마주보는 두 면을 각각 가지는 제 1 및 제 2 유리기판들과, 제 1 유리기판의 제 1 면에 형성되고 제 1 전위를 가진 제 1 전극과, 제 1 유리기판의 제 1 면에 형성되고 상기 제 1 전위와 다른 제 2 전위를 가진 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 전극들이 형성된 제 1 유리기판의 제 1 면상에 형성되는 제 1 수직 배향막과, 상기 제 2 유리기판의 제 1 면에 형성되는 제 2 수직 배향막과, 제 1 및 제 2 수직 배향막들이 서로 마주보는 제 1 및 제 2 유리기판들 사이에 봉입되고 빛의 파장보다 더 짧은 나선 피치를 가지며 상기 제 1 및 제 2 투명전극 사이에 형성되는 전계에 응답하여 특정 방향으로 분자들이 회전하는 반강유전성 액정과, 제 1 유리기판의 제 2 면에 설치된 제 1 편광판과 제 2 유리기판의 제 2 면에 설치되어 제 1편광판과 직교하는 편광성을 가지는 제 2 편광판을 포함한다. 따라서, 본 발명에서는 대면적의 균일한 수직배향이 가능하여 높은 대비비를 가지며, 전기장의 크기에 따라 연속적으로 변형이 가능하여 연속계조표시가 가능하고, 동일기판상의 전극배열에 의한 다중 배향에 의해 넓은 시야각 특성을 갖는다. 또한, 본 발명에서는 기존의 수직배향된 강유전성 액정을 이용한 디스플레이에서 보다 강한 전기장에 의한 스멕틱 층 구조의 안정성을 확보하였으며, 넓은 시야각과 빠른 응답 특성을 갖는다.

Description

수직 배향된 반강유전성 액정 표시장치{VERTICALLY ALIGNED ANTIFERROELECTRIC LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 짧은 나선피치를 가지는 반강유전성 액정을 사용한 새로운 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 기존에 알려진 반강유전성 액정을 사용하는 여러가지 디스플레이 모드들과는 달리 매우 쉽게 균일한 배향을 얻을 수 있으며, 연속적인 계조 표시가 가능하고, 반강유전성 액정의 특징인 빠른 응답속도와 외부 충격에 대한 배향의 안정성, 높은 대비비를 가질 뿐만 아니라, 배향막 표면 처리(러빙 공정)가 필요없기 때문에 제작 공정이 단순하고 배향 결함이 없기 때문에 제품의 저가격화가 가능한 수직 배향된 반강유전성 액정 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 액정의 전기 광학 효과를 이용한 것으로 액정을 배향시킬 수 있는 배향막이 도포된 두 장의 유리기판 사이에 액정을 주입하고 양쪽 기판의 바깥면에는 편광판이 부착되어 있는 장치이다.
액정 표시 장치는 자체적으로 빛을 발광하지 않으며 외부의 빛을 단지 통과시키거나 차단시키는 작용을 하여 화면에 정보를 표시한다. 이와 같이 빛의 통과 또는 차단을 위해서는 전기장을 인가하여 액정 분자의 배향 방향을 변화시킴으로 가능한데, 이를 전기 광학 효과라 한다.
액정 표시 장치에 사용되는 액정은 거시적 분극 모멘트의 존재 여부에 따라서 네마틱 액정과, 강유전성 액정으로 나눌 수 있다. 이들 중 네마틱 액정은 분극 모멘트가 존재하지 않기 때문에 인가 전기장과의 비극성 상호 작용은 액정 분자의유전 이방성에 의하여 나타난다. 그러나, 기존에 널리 사용되는 비틀린 네마틱(twisted nematic; TN) 액정 시편은 유전 이방성에 의해 응답시간이 수십 msec 수준으로 느리기 때문에 고속 응답을 필요로 하는 액정 표시 장치로는 적합하지 못하다.
이에 비하여 강유전성(또는 반강유전성) 액정은 분자의 스위칭이 분극 모멘트와 전기장의 극성 상호작용에 기인하여 응답시간이 수십 msec에서 수백 msec 정도로 매우 빠르기 때문에 고속 동화상 구현에 적합한 액정 표시 장치에 적합한 응용 물질로 각광받아 왔다. 최초로 시제품화에 성공하였던 강유전성 액정 디스플레이 모드들 중 하나인 표면 안정화 강유전성 액정 표시 장치의 경우 분자 스위칭은 쌍안정 모드로 동작하여 연속적인 계조 표시를 할 수 없다는 문제점을 가지고 있으며, 균일한 배향의 어려움과 배향 상태의 물리적 충격에 대한 불안정성으로 널리 사용되지 못하였다. 이와 같은 문제점의 해결을 위하여 여러 가지 강유전성(또는 반강유전성) 액정 모드들이 개발되어 왔으나 현재까지 성공적으로 상용화한 모드가 없는 실정이다.
최근 새롭게 개발되어 점차 가능성을 인정받고 있는 반강유전성 액정 표시 장치의 경우 강유전성 액정의 장점인 빠른 응답 속도와 함께 배향의 안정성이 매우 높다. 또한 표면 안정화 강유전성 액정 표시 장치와는 달리 반강유전성 액정 표시 장치는 연속적인 계조 표시가 가능하여 컬러 표시에 적합하고, 액정의 종류에 따라 능동 구동 및 수동 구동이 모두 가능한 특징이 있다. 이러한 특징 때문에 현재 일본을 중심으로 매우 많은 연구 및 개발의 노력이 이루어지고 있다.
한편, 가시광의 파장보다 짧은 나선 피치를 가지는 강유전성 액정의 경우 평행 배향 구조에서는 부피 영역의 나선구조가 유지되어 외부 전기장이 인가되면 나선 구조가 변형(나선 풀림)된다. 이때 나선 진행방향으로 존재하던 평균 광축 방향이 점차 시편 표면과 평행한 평면 내에서 시편 표면에 수직한 축을 중심으로 인가 전기장의 극성에 따라 좌 또는 우측으로 회전이 일어난다. 이와 같은 변형 나선 강유전성 액정 표시 장치는 연속적인 계조 표시가 가능할 뿐만 아니라 빠른 응답 속도를 지니며, 배향의 안정성이 높다는 장점이 있다.
상기에 서술한 강유전성(또는 반강유전성) 액정을 이용한 표시 장치들의 경우, 빠른 응답속도와 배향의 안정성으로 높은 가능성을 인정받고 있지만 가장 큰 문제점은 네마틱 액정 수준의 대면적의 균일한 배향을 이루기가 매우 어렵다는 점이다. 즉, 강유전성(또는 반강유전성) 액정의 경우 액정 분자의 극성이 존재하기 때문에 균일한 배향을 위한 배향막의 러빙 처리 등에도 불구하고 평행 배향 시편을 제작할 경우 배향막 표면과 액정 분자와의 미묘한 극성 상호작용으로 인하여 띠조직의 배향 구조가 나타난다. 따라서, 시편 전체에서의 균일한 단일 배향 구조를 이루기가 매우 어렵다. 이와 같은 불균일한 배향 구조는 대비비의 저하를 가져온다. 특히, 나선 변형 강유전성 액정 표시장치의 경우 높은 휘도를 얻기 위해서는 액정의 분자 경사각(molecular tilt angle)이 큰 물질을 사용해야 하는데, 분자 경사각이 큰 액정의 경우 대부분 온도 변화에 따른 상전이 순서에 있어서 스멕틱 A 상이 존재하지 않아서 수평 배향을 하게 되면 시편 내에서의 균일한 배향이 거의 불가능하다.
최근에 새롭게 보고된 수직 배향된 나선 변형 강유전성 액정 모드는 균일한 배향을 대면적에 걸쳐 매우 쉽게 구현할 수 있는 기술로써 배향막의 러빙 처리 없이 광학적으로 매우 균일한 배향 상태를 얻을 수 있다. 이 기술은 근본적으로 가시광의 파장보다 짧은 매우 짧은 피치의 액정을 수직으로 배향할 경우 평균 광축 방향은 액정 스멕틱 층의 수직 방향으로 존재하기 때문에 평균 광축이 기판 표면과도 역시 수직이 되어 수직 입사되는 빛은 마치 등방성 물질을 통과하는 것과 같은 원리를 이용하고 있다.
수직하게 배향된 강유전성 액정을 구동하기 위해서는 시편 표면에 수평한 전기장을 인가하여야 하며, 따라서 한쪽 기판에 서로 교대하는 평행하게 배열된 띠(stripe) 형태의 전극을 사용하게 된다. 이 경우 전극의 패턴에 따라 다중 배향 효과가 자연스럽게 나타나게 되어 시야각 대칭성의 확보가 매우 쉬워지는 장점이 있다. 즉, 기존 네마틱 액정 디스플레이 모드에서는 다중 배향을 구현하기 위하여 복잡한 배향막 표면 처리 공정이 필요하며, 이에 따른 표면 결함의 생성 확률이 높아지기 때문에 생산 수율에도 영향을 미칠 수 있다. 반면에 전극 패턴의 적절한 도안만으로 유도하는 다중 배향 구조는 배향막 표면 처리 공정이 전혀 필요치 않으므로 가장 간단한 다중 배향 기술이다.
상기의 여러가지 장점을 가진 수직배향 나선변형 강유전성 액정 모드는 차세대 강유전성 액정 표시 장치에 적용될 수 있는 가장 유력한 모드들 중 하나로 인정받고 있다. 하지만, 이 모드의 경우 한쪽 기판에만 존재하는 서로 교대하는 평행 전극에 의한 전기장 분포는 전극 경계면 근처에서 시편 표면에 대해 수직한 성분의강한 전기장이 발생하게 된다. 이와 같은 수직 성분의 전기장과 강유전성 액정 분자가 가지는 음의 유전 이방성과의 상호 작용에 의하여 액정의 분자 경사각 보다 큰 변형이 일어날 수 있고, 이에 따라 마치 스멕틱 A 상에서의 경전 효과(electroclinic effect)가 발생할 때처럼 층 휨(layer buckling) 현상 등으로 인해 극단적으로는 스멕틱 층 구조가 심하게 변형되는 문제점이 존재할 수 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 반강유전성 액정을 두 기판 사이에 수직 배향시키고 두 기판 중 한면에만 존재하는 서로 교대하는 평행 전극을 이용하여 대면적의 균일한 배향을 쉽게 이루고, 구동 시 스멕틱 층 구조의 안전성 문제를 극복한 새로운 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 수직 배향 반강유전성 액정 디스플레이의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 동작원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 수직 배향 반강유전성 액정 디스플레이의 전기장 세기에 따른 광투과 특성을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 의한 수직 배향 반강유전성 액정 디스플레이의 구형파 전압 파형에 대한 광투과 응답 특성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 의한 수직 배향 반강유전성 액정 디스플레이의 구동 전극 배열의 일 실시예의 구성을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 의한 수직 배향 반강유전성 액정 디스플레이의 구동 전극 배열의 다른 실시예의 구성을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 의한 반사형 수직 배향 반강유전성 액정 디스플레이의 구성을 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제 1 유리기판20 : 제 1전극
30 : 제 2전극40 : 제 1 수직 배향막
50 : 제 2 유리기판60 : 제 2 수직 배향막
70 : 반강유전성 액정80 : 제 1 편광판
81 : 반사판82 : 위상차판
90 : 제 2 편광판100 : 화소(ON)
110 : 화소(OFF) 101 ~ 104 : 부화소
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 서로 마주보는 두 면을 각각 가지는 제 1 및 제 2 유리기판들과, 제 1 유리기판의 제 1 면에 형성되고 제 1 전위를 가진 제 1 전극과, 제 1 유리기판의 제 1 면에 형성되고 상기 제 1 전위와 다른 제 2 전위를 가진 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 전극들이 형성된 제 1 유리기판의 제 1 면상에 형성되는 제 1 수직 배향막과, 상기 제 2 유리기판의 제 1 면에 형성되는 제 2 수직배향막과, 제 1 및 제 2 수직 배향막들이 서로 마주보는 제 1 및 제 2 유리기판들 사이에 봉입되고, 빛의 파장보다 더 짧은 나선 피치를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 투명전극 사이에 형성되는 전계에 응답하여 특정 방향으로 분자들이 회전되는 반강유전성 액정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 장치에서 투과형은 제 1 유리기판의 제 2 면에 설치된 제 1 편광판과, 제 2 유리기판의 제 2 면에 설치되고 제 1 편광판과 직교하는 편광성을 가지는 제 2 편광판을 더 구비한다.
상기 장치에서 반사형은 반사판이 제 2 유리기판의 제 1 면 혹은 제 2 면에 설치되고, 제 2 유리기판의 제 2 면에는 편광판이 없고, 빛의 파장의 1/4의 광지연 특성을 가지는 위상차판이 제 1 유리기판의 제 2 면에 설치되고 그 위에 상기 위상차판의 광축과 45°를 이루는 광축을 가지는 편광판을 더 구비한다.
즉, 본 발명에서는 기본적으로 반강유전성 액정의 전기장 인가에 의한 분자 회전현상을 구동원리로 사용한다. 기존의 반강유전성 액정표시장치와는 달리 액정의 나선축 방향이 기판에 수직하게 배향되어 있고, 전극이 한 기판면에만 존재하여 동일 기판 내에서의 전기장 인가에 의한 연속적인 계조표시기능을 쉽게 달성할 수 있다. 그리고, 본 발명에서는 러빙이나 전기장 처리 등의 추가 배향공정없이 대면적의 균일한 수직배향에 의한 높은 대비비가 얻어진다.
또한, 전기장의 극성에 의존하는 분자 회전방향을 이용하여 각 화소마다 2개 또는 4개의 부화소를 구성하여 원천적인 다중배향구조에 의해 넓은 시야각 특성을 구현할 수 있다.
반강유전성 액정의 경우 인접한 스멕틱 층 내의 분자 경사 방향이 서로 반대방향을 향하는 구조를 가지고 있기 때문에 외부 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 평균 광축 방향이 스멕틱 층 면에 수직하게 존재한다. 따라서 수직으로 배향된 반강유전성 액정 시편은 기본적으로 직교 편광자 하에서 수직 입사 빛을 완전히 차단하게 된다. 본 실시예에서는 비교적 긴 나선피치를 가지는 반강유전성 액정에 카이랄 특성을 가지는 첨가제를 도입하여 나선 피치를 짧게 조절하여 시편을 제작하였다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 의한 투과형 수직 배향 반강유전성 액정표시장치의 구성을 나타낸다.
본 발명의 액정표시장치는 제 1 유리기판(10)의 제 1 면에 ITO와 같은 제1 및 제 2 전극들(20, 30)을 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이 서로 교호로 형성한다. 제 1 및 제 2 투명전극들(20, 30)의 간격은 수십에서 수백 μm 정도로 유지하며 본 실시예에서는 10μm로 한다. 이어서, 전극들(20, 30)이 형성된 제 1 유리기판(10)의 제 1 면의 표면에 JALS-204(Japan Synthetic Rubber Co.)와 같은 수직 배향제를 도포하여 제 1 수직 배향막(40)을 형성한다.
또한, 제 2 유리기판(50)의 제 1 면의 표면에 JALS-204(Japan Synthetic Rubber Co.)와 같은 수직 배향제를 도포하여 제 2 수직 배향막(60)을 형성한다.
이어서, 제 1 및 제 2 수직 배향막들(40, 60)을 마주 보도록 두 유리기판들(10, 50)을 마주 보도록 하고 이들의 간격이 수 μm 정도를 유지하도록 하며, 본 실시예에서는 5μm로 한다. 이 때, 액정의 굴절률 이방성과 기판간격의 곱이 720nm보다 작게 하는 것이 바람직하다. 수직배향막의 기판면에 대한 표면경사각을 θs라고하면, 75°≤ θs≤90°이며, 본 실시예에서는 90°로 한다. 그리고,두 기판들(10, 50)의 사이에 CS-4001(Chisso Co.)과 같은 반강유전성 액정(70)에 카이랄 특성을 가지는 첨가제를 도입하여 나선 피치를 짧게 조절한 액정을 주입하고 봉입한다. 여기서, 반강유전성 액정은 자발분극은 클수록 인가전압은 낮아지게 되며, 본 실시예에서는 79.7 nC/cm2를 사용한다. 그리고, 분자 경사각은 22.5°≤θ≤45°범위 이내이면 만족하나 본 실시예에서는 24.9°를 가진다. 그리고, 나선피치는 0.35μm보다 짧아야 한다.
본 발명의 실시예에서 사용된 반강유전성 액정(70)은 등방상 → (86oC) → 스멕틱 A상 → (70oC) → 카이랄 스멕틱 C상(강유전상) → (68oC) → 카이랄 스멕틱 상 → (67oC) → 카이랄 스멕틱 CA상 → (<-70oC) → 결정상 순으로 상전이하게 된다.
투과형의 경우에는 제 1 유리기판(10)의 제 2 면에 제 1 편광판(80)을 설치하고, 제 2 유리기판(50)의 제 2 면에 제 2 편광판(90)을 설치한다. 제 1 편광판(80)의 광축이 기판에 평행한 전기장의 방향에 대해 45°± 3°를 이루도록 한다. 그리고, 제 2 편광판(90)의 광축은 제 1 편광판(70)의 광축에 대해 90°를 이루도록 한다.
이와 같이 구성된 투과형 수직 배향 반강유전성 액정표시장치의 구동원리는 다음과 같다.
수직 배향구조에서 전기장이 인가되지 않을 경우, 즉 도 1 또는 도 2의 중앙화소의 경우에는 액정의 스멕틱 층들의 나선구조가 유지되어 원추상의 모든 방향으로 액정 분자들이 배열되므로, 평균 광축방향이 기판에 수직하게 되는 것을 나타낸다. 도 2에서 중앙화소의 분자배열의 사영된 구조는 모든 방향으로 분자가 배열된 것을 알 수 있다.
따라서, 두 개의 직교 편광판들(80,90)의 사이에서는 완전히 빛이 차단된다.
그러나, 전기장이 인가될 경우 반강유전성 액정분자의 분극 모멘트와 전기장 사이의 극성 상호작용에 의해 인가 전기장의 극성에 따라 평균 광축방향이 기판에 대해 기울어지게 되고, 그 결과 입사광은 전기장 방향과 45°를 이루는 직교 편광판(80,90)을 투과하게 된다. 즉, 좌측 화소에서는 액정분자들이 모두 -90°방향, 즉 전방으로 기울어지는 배열을 이루게 되므로, 평균 광축방향이 수직방향에서 전방으로 기울어지게 된다. 도 2에서 좌측화소의 분자배열의 사영된 구조는 하방으로만 분자가 배열된 것을 알 수 있다.
그러나, 우측화소에서는 액정분자들이 모두 90°방향 즉 후방으로 기울어지는 배열을 이루게 되므로, 평균 광축방향이 수직방향에서 후방으로 기울어지게 된다. 도 2에서 우측화소의 분자배열의 사영된 구조는 상방으로만 분자가 배열된 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 수직 배향 반강유전성 액정표시장치의 전기장 세기에 따른 광투과 특성 그래프를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 전기장의 세기에 따라 액정분자가 연속적으로 원추상에서 회전하면서 액정의 유효 복굴절의 크기가 연속적으로 변하게 된다. 그러므로, 전기장의 방향과 45°를 이루는 직교한 편광판을 투과하는 빛의 세기는 연속으로 변화하는 유효 복굴절에 의해 연속 계조표시가 가능하게 된다. 즉, 기판에 평행한 전기장의 세기는 위치에 따라 전극이 있는 제 1 유리기판(10)에서 가장 크고 전극이 없는 제 2 유리기판(50)으로 갈수록 작아져서 분자 회전각은 이에 비례한다. 또한, 기존의 수직 배향 나선 변형 강유전성 액정 표시장치에 비하여 비교적 높은 전기장이 인가되어도 층의 변형이 나타나지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 반강유전성 액정 고유의 특성인 인접 스멕틱 층사이의 반강유전성 상호작용에 의한 herringbone 구조에 기인한 것으로 생각된다.
도 4는 본 발명에 의한 수직 배향 반강유전성 액정표시장치의 구형파 전압파형에 따른 광투과 응답특성을 나타낸다. 즉, 구형파가 인가되는 시점에서 광투과도는 대략 1.4msec의 응답특성을 보이면서 오프상태(광차단 상태)에서 온상태(광투과 상태)로 됨을 알 수 있다. 또한, 구형파가 차단되는 시점에서는 광투과도는 특성은 대략 2.7msec의 응답특성을 보이면서 온상태(광투과 상태)에서 오프상태(광차단 상태)로 됨을 알 수 있다.
그리고, 온상태에서 광투과도는 상기의 도 3에서 알 수 있듯이 인가한 전기장의 세기에 비례한다.
도 5는 본 발명에 의한 수직 배향 반강유전성 액정표시장치의 구동전극배열의 일 실시예의 구성을 나타낸다. 여기서, 하나의 화소에서 제 1 전극(20)은 2개의 가지를 가지는 n자형이고, 제 2 전극(30)은 3개의 가지를 가지는 m자형으로 구성되고 이들 두 전극들의 가지들이 서로 교호로 배치되도록 배열된다. 그러므로, 이들 가지들 사이에서 4개의 부화소가 1 X 4 형태를 가지게 된다.
따라서, 온상태의 화소(100)에서는 4개의 부화소들(101,102,103,104)에서 인가되는 전기장의 방향이 교호로 배치되므로, 홀수번째 부화소들(101,103)과 짝수번째 부화소들(102,104)의 평균 광축방향은 서로 반대방향으로 대칭성을 가지게 된다. 즉, 이와 같은 한 화소 내의 복수의 부화소들의 대칭적인 평균 광축방향에 의해 넓은 시야각을 확보할 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명에서는 종래 액정표시장치들과 비교하여 전극의 구성에 의해 쉽게 넓은 시야각의 확보가 가능하므로 추가적인 광학필름 등의 구성이 불필요하다.
도 6은 본 발명에 의한 수직 배향 반강유전성 액정표시장치의 구동전극배열의 다른 실시예의 구성을 나타낸다. 다른 실시예의 전극구조는 두 개의 제 1 전극들(20) 사이에 제 2 전극(30)을 배치하고, 제 1 전극(20)으로부터 수직방향으로 반복되는 복수의 가지들과 제 2 전극(30)으로부터 수직방향으로 연장된 복수의 가지들이 서로 교호로 배치되도록 구성한 것이다. 따라서, 이들 가지들에 의해 구분되는 각 부화소들은 수평방향을 따라서 교호로 서로 반대방향의 평균 광축방향을 가지게 된다. 이러한 전극배열 구조에서는 4개의 부화소가 2 X 2 형태를 가지게 된다.
도 7은 본 발명에 의한 반사형 수직 배향 반강유전성 액정표시장치의 구성을 나타낸다. 도 7은 도 1과 비교하여 제 2 유리기판(50)의 제 1 면 혹은 제 2 면에 반사판(81)을 설치하고, 제 2 유리기판(50)의 제 2 면에는 편광판이 없으며, 제 1 유리기판(10)과 편광판(80) 사이에 위상차판(82)을 설치한 점이 다르다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일 부호로 처리한다.
위상차판(82)의 광축방향은 편광판(80)의 광축 방향과 45°가 되도록 구성한다. 위상차판(82)은 입사광 파장의 1/4의 위상지연을 갖도록 한다. 위상차판(82)의 위상차가 160 ×N nm와 200 ×N nm(여기서, N은 1,2,3, ...임) 사이의 값을 가진 것이 바람직하다.
반사형에서는, 전기장이 인가되지 않은 경우, 평균광축은 기판에 수직인 방향이므로 광학특성은 위상차판의 위상지연에 의해 결정된다. 빛의 유효 위상차는 위상차판(82)의 위상지연의 2배인 어두운 상태가 실현된다. 반사형에서, 전기장이 인가되면, 액정의 평균광축이 기판에 수직인 방향에서 수평방향으로 기울어지게 되어 유효 복굴절을 가지게 된다. 유효 복굴절과 기판 간격의 곱의 크기에 따른 위상지연에 의해 밝은 상태가 구현된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 수직 배향된 반강유전성 액정 표시 장치는 수직 배향된 나선변형 강유전성 액정 표시 장치에 비해 강한 전기장이 인가되어도 액정 층이 심하게 변형되지 않는 장점을 가지며 수직 배향된 나선변형 강유전성 액정 표시 장치의 거의 모든 장점을 가진다. 즉, 연속 계조 표시, 빠른 응답 특성 및 넓은 시야각의 특성을 가진다. 또한, 러빙 처리 등의 복잡한 공정이 필요하지 않아 기존의 네마틱 액정 표시장치에 비해 저가격화와 대면적화를 용이하게 실현할 수 있다.
지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 권리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정및 변경할 수 있는 여러가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 서로 마주보는 두 면을 각각 가지는 제 1 및 제 2 유리기판들;
    상기 제 1 유리기판의 제 1 면에 형성되고, 제 1 전위를 가진 제 1 전극;
    상기 제 1 유리기판의 제 1 면에 형성되고, 상기 제 1 전위와 다른 제 2 전위를 가진 제 2 전극;
    상기 제 1 및 제 2 전극들이 형성된 제 1 유리기판의 제 1 면상에 형성되는 제 1 수직 배향막;
    상기 제 2 유리기판의 제 1 면에 형성되는 제 2 수직배향막;
    상기 제 1 및 제 2 수직 배향막들이 서로 마주보는 제 1 및 제 2 유리기판들 사이에 봉입되고, 빛의 파장보다 더 짧은 나선 피치를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성되는 전계에 응답하여 분자들이 특정 방향으로 회전되는 반강유전성 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반강유전성 액정에서 나선축에 대한 분자 경사각을θ라고 하면, 분자 경사각이 22.5°≤θ≤45°인 것을 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반강유전성 액정의 나선피치가 0.35 μm 보다 짧은 것을 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수직 배향막의 기판면에 대한 표면 경사각을 θs라고 하면, 75°≤ θs≤90°를 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반강유전성 액정의 굴절률 이방성과 기판 사이의 간격의 곱이 720 nm 보다 작은 것을 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는
    상기 제 1 유리기판의 제 2 면에 설치된 제 1 편광판; 및
    상기 제 2 유리기판의 제 2 면에 설치되고 제 1 편광판과 직교하는 편광성을 가지는 제 2 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 편광판은 상기 제 1 및 제 2 전극들 사이에 형성되는 전기장의 방향에 대해 대략 45o의 광축 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극과 제 2 전극은 서로 교호로 배치되어 인접하는 좌우의 두 화소에서 평균 광축이 서로 반대 방향으로 대칭되도록 하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시장치.
  9. 서로 마주보는 두 면을 각각 가지는 제 1 및 제 2 유리기판들;
    상기 제 1 유리기판의 제 1 면에 형성되고, 제 1 전위를 가진 제 1 전극;
    상기 제 1 유리기판의 제 1 면에 형성되고, 상기 제 1 전위와 다른 제 2 전위를 가진 제 2 전극;
    상기 제 1 및 제 2 전극들이 형성된 제 1 유리기판의 제 1 면상에 형성되는 제 1 수직 배향막;
    상기 제 2 유리기판의 일측면에 설치된 반사판;
    상기 제 2 유리기판의 제 1 면에 형성되는 제 2 수직배향막;
    상기 제 1 유리기판의 제 2 면에 빛의 파장의 1/4의 광지연 특성을 가지는 위상차판;
    상기 제 1 유리기판의 제 2 면에 설치되고 상기 위상차판의 광축과 45°를 이루는 광축을 가지는 편광판; 및
    상기 제 1 및 제 2 수직 배향막들이 서로 마주보는 제 1 및 제 2 유리기판들 사이에 봉입되고, 빛의 파장보다 더 짧은 나선 피치를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성되는 전계에 응답하여 특정 방향으로 분자들이 회전되는 반강유전성 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 위상차판의 위상차가 160 ×N ㎚와 200 ×N ㎚(여기서, N은 1,2,3, ...임) 사이의 값을 가진 것을 특징으로 하는 수직 배향 반강유전성 액정표시장치.
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