KR900008064B1 - 액정 표시장치 - Google Patents

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KR900008064B1 KR1019840003975A KR840003975A KR900008064B1 KR 900008064 B1 KR900008064 B1 KR 900008064B1 KR 1019840003975 A KR1019840003975 A KR 1019840003975A KR 840003975 A KR840003975 A KR 840003975A KR 900008064 B1 KR900008064 B1 KR 900008064B1
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암스투쯔 헤르만
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비비시 브라운, 보베리 앤드 컴페니 리미티드
칼 피도욱스, 게르트 뤼크
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Abstract

내용 없음.

Description

액정 표시장치
제1도는 본 발명에 의한 액정 표시장치의 단면도.
제1a도는 내부 반사기를 내장하는 액정 표시장치의 단면도.
제2도는 동작 전압(U) 및 층 중간의 경사각(θ)을 변수로 하고, 액정의 전체 비틀림각(ψ)을 파라미터로한 곡선을 나타낸 그래프.
제3도는 2개의 편광기를 내장하는 반사형 표시장치 셀에 대한 대비곡선을 나타낸 그래프.
제4도는 제1동작 모드(황색 모드)용인 제1도의 액정 표시장치에 있어서 편광기의 개략 구성도.
제5도는 제2동작 모드(청색 모드)용인 제1도에 의한 액정 표시장치에 있어서 편광기의 개략 구성도.
제6도는 제4도에 의한 구성으로 편광기방향의 함수로서 측정된 대비비(CR)를 나타낸 그래프.
제7도는 제5도에 의한 구성에 대하여 제6도와 대응하는 결과를 나타낸 그래프.
제8도는 하나의 편광기 및 하나의 반사기의 구성에 대하여 편광기의 방향과 적(△n×d)을 함수로 한 일정한 대비비의 계산곡선을 나타낸 그래프.
제9도는 제5도에 의한 구성에 대한 제8도에 대응하는 곡선을 나타낸 그래프.
제10도는 제4도에 의한 구성에 대한 제8도에 대응하는 곡선을 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,2 : 지지판 3 : 연부
4 : 스페이서 5 : 네마틱 액정
6,7 : 전극층 8,9 : 배향층
10 : 전방직선 편광기 11 : 후방직선 편광기
12 : 외부 반사기 13 : 내부 반사기
본 발명은 정의 유전 이방성 및 비틀림 구성을 가지며 비대칭(chiral) 첨가물 및 최소한 하나의 편광기를 갖추고, 특히 표시장치 셀의 지지판이 배향층을 나타내고 이러한 층이 인접 액정층에서 5°이상의 경사각도를 가짐을 특징으로 하는 네마틱 액정을 내장한 액정 표시장치에 관한 것이다.
이러한 표시장치는 J.App.Phys.53, Dec.1982, 페이지 8599∼8606(GB-A-2,087,583에 상응)에 공지되어 있다. 공지된 표시장치에 있어서 액정은 360°로 비틀리고 경사각은 약 35°이다. 커다란 비틀림에 의하여 쌍안정 효과가 이루어지므로 인가된 유지 전압에 대해 2개의 상이하게 비틀린 액정 배치가 존재하게 된다. 하나의 배치에서 다른 배치로의 스위칭은 유지 전압을 순간적으로 높이거나 내림으로써 발생한다. 광학적 성질 변화는 샤듯-헬프리히(Schadt-Helfrich)효과 (Appl.Phys.Lett.1B(1971)127)를 이용함으로써 교차된 편광기에 의해 가시가능하게 만들어진다. 즉, 배향층의 배향방향은 편광기의 진동방향에 대해 평행이거나 수직이며 액정층두께(d) 및 복굴절도(△n)의 적은 광의 파장에 비해 크다. 비대칭 도우핑은 층두께(d)대 비틀림 피치(P)의 비가 약 0.98이 되도록 선택된다. 이 비에 대해서는 0.95∼1.10의 범위가 적당하다. 1.15 이상에서는 쌍안정성 효과가 없어지며 0.95 이하에서는 스위칭시간이 너무 길어지게 된다. 층두께(d)는 15μm이다. 공보에 설명된 측정치는 d/P가 0.9이다. 또한 d/p=0.750의 값이 언급되며, d=7μm인 셀이 또한 고려된다. 이러한 공지된 표시장치는 라인으로 기록되도록 제어된다. 라인은 연속적으로 갱신되어야 하므로 몇개의 라인만이 기록될수 있다. 이는 다중도가 낮고 큰 돗트 매트릭스(dot matrix) 표시장치가 이루어지지 않는것을 의미한다.
US-A-4,143,947에서 액정 표시장치는 전기적 활성화 후의 감쇠시간이 감소되는 것으로 설명된다. 액정은 비틀림 배치를 나타내는데 이 배치는 셀플레이트 상호간에 90°로 회전된 배양층에 의해 발생된다. 비대칭 도우핑은 d와 4d(d=층두께) 사이의 자연 피치(P)가 발생하도록 공급된다. 결과로서, 90°또는 270°의 비틀림각이 형성된다. 유전 이방성이 정(positive)이고 전압인가에 따른 광학적 성질의 변화는 샤듯-헬프리히 효과에 의해 가시가능하게 된다. 액정층두께는 12.5μm이다. 상기한 표시장치는 종래 샤듯-헬프리히형의 액정 표시장치에 비해 다중 능력에 관하여 어떠한 장점도 나타내지 않는다. 따라서 그러한 종래의 표시장치는 특히 상대적으로 평활한 특정곡선 및 강한 가시각도 의존성을 가진다. 따라서 고정밀도를 갖는 대형 표시장치로는 적합하지 않다.
마지막으로, JP-A-57,133,438로부터 액정 표시장치는 270°의 비틀림각도를 나타내는 것으로 공지되어있다. 전압인가에 따른 광학적 변화는 "게스트-호스트(guest-host)효과"에 의해 가시가능하게 되며(하일마이어 등의 "분자수정 및 액정" 1969, pp293∼304 및/또는 Appl.Phys.Lett 8월 1, 1968, 91, 92), 즉 액정은 이색(dichroic) 염료로 도우핑되며 셀은 입력 편광기를 사용하여 공급되며 그 진동방향은 배향층에 대해 평행이다. 이러한 공지된 표시장치는 또한 너무 낮은 대비로 고다중도에 부적합하다.
게스트-호스트 디스플레이는 J.APPl.Phys.49(7), 1978, 4277∼4279에 공지되어 있다. 표시장치는 입력편광기로 공급되며 액정은 비틀림 배치를 가질수도 있다. 액정층의 두께는 9μm이고, 표시장치는 다중 어드레싱에 의해 동작된다. 비대칭 첨가물의 양의 변화에 따라 비(d/p)가 변화하게 된다. 전송 측정은 90°, 270°및 450°의 비틀림각도에 대한 응답시간에 관하여 표시장치를 사용하여 수행되며, 전달 특성은 90°비틀림에 대해 측정된다. 또한 이 표시장치는 즉, 너무 낮은 대비로 인하여 고다중도에는 부적합하다.
따라서, 본 발명의 목적은 고다중도를 이용하여 종래의 다중 공정(양호하게는 IEEE Trans.El.Dev.ED-21, pp146∼155)에 의해 제어될수 있고 고대비를 이용하여 가시각도 범위가 넓은 새로 개선된 액정 표시장치를 공급하는 것이다.
이러한 목적 및 다른 목적은 상기 설명된 표시장치를 공급함으로써 얻어지는데, 여기서 액정의 비틀림(ø)이 180°보다 크거나 같고 360°보다 작다. 비대칭 첨가물을 사용하는 도우핑은 d/P=0.50...95가 되도록한다. 액정의 층두께는 10μm보다 작다. 최소한 전방 편광기의 진동방향은 액정의 비틀림(ø) 및 복굴절도(△n)로 인하여 그리고 인가된 동작 전압에 의거하여 최초 직선 편광이 상이하게 탄원형으르 편광되고 표시장치의 대비가 최적화되는 각도를 전방 배향층의 배향방향으로 형성된다.
표시장치의 스위칭은 제1동작 전압으로부터 제2동작 전압까지 바로 변이시킴으로써 일반적인 다중 제어방법으로 발생한다. 여기서 두 동작 전압은 임의의 쌍안정 범위를 벗어나 있다.
스페이서는 표시장치의 가시면에 걸쳐 확산된다.
본 발명은 또한 상기한 공보에서 설명된 쌍안정 효과가 비(d/p) 및 경사각도를 적절히 감소시켜 비틀림(ø)을 줄임으로써 그 전압 범위가 좁아지게 되므로 이 범위 바깥의 제어 전압을 사용하여 매우 높은 다중도를 얻을수 있다는 점에 기초를 두고 있다.
부가적으로, 본 발명은 액정의 복굴절을 이용함으로써 표시장치를 가시가능하게 광학적으로 변화시킨다는 개념에 기초를 둔다. 이러한 타원형으로 편광된 광을 성취하기 위해서는 인가된 동작 전압에 의거하여 액정을 통과한후 상이한 편광 상태를 나타내고 특수한 감도로 검출될수 있는 광을 입력 편광기의 특수 배향에 의해 만들게 된다. 편광 상태는 입사시에 만들어지는 두 광파장의 간섭에 의존되므로 가시면에 걸쳐 확산된 스페이서는 액정층 두께를 매우 일정하게 공급해야 한다.
본 발명에 의한 표시장치는 매우 급격한 특성곡선과 고대비를 갖는 고다중비를 나타내며, 신속한 스위칭시간 뿐만 아니라 매우 넓은 각도의 가시범위가 얻어질수 있다. 따라서 본 발명에 의한 표시장치는 대형 돗트 매트릭스 표시장치에 적합하다.
본 발명의 보다 완전한 이해와 많은 장점을 도면과 함께 실시된다.
도면에 관하여, 참고 번호는 여러 도면에 걸쳐 동일하거나 대응하는 부분을 나타낸다. 제1도에 나타낸 액정 표시장치는 연부(3)를 포함하는 셀을 형성하는 2장의 유리 지지판(1 및 2)으로 구성된다. 연부(3)는 유리 섬유 스페이서(4)를 포함하는 에폭시시멘트로 구성된다. 표시장치의 전체 가시영역에 거쳐 지지판(1,2) 사이에 추가 스페이서(4)가 랜덤으로 분포된다. 비대칭 첨가물을 포함하는 정의 유전 이방성의 네마틱액정(5)에 셀내에 채워진다. 각 지지판(1,2)의 내면은 In2O3전극층(6,7)의 평행 스트립(strips)을 갖추고 한 지지판(1)상의 각 스트립방향이 다른 지지판(2)상의 각 스트립방향에 대해 수직이다. 이러한 방법으로 돗트 매트릭스 표시장치가 형성된다. 그러나, 예를들면 공지된 7개의 세그먼트구성 등, 기타 전극 형태도 물론 가능하다. 배향층(8,9)이 전극층(6,7) 및 이들 전극층간의 공간상에 설치된다. 선형판상의 직선 편광기(10)가 전방 지지관(l)의 외측에 접속된다. 투과동작을 위해 직선 편광기(11)가 후방 지지판(2)의 외측에 접속된다. 반사동작을 위해, 확산 산란된 금속 외측 반사기(12)는 상기 편광기(11)의 후방에 배치된다(제1도에서 점선으로 표시된다). 이러한 반사기는 예를들면 GB 1599088에 공지되어 있다. 편광기(11)는 또한 배제될수 있다. 이러한 의미로 밝기는 개선되나 대비비는 저하된다.
제1a도에서는 외측 반사기(12)대신에 예를들면 GB 158l951에 공지된 내측 반사기(13)를 이용한 예를 나타내고 있다. 단면도가 나타내는바, 이 반사기는 전극층(7)과 배향층(9) 사이에 배치된다. 기타, 편광기(11)를 배제하면 제1도와 동일한 요소가 존재하게 된다.
제2도는 대표적인 액정에 대하여, 계층간에 있어서 액정의 국부적인 광학축(즉, 도파기)의 경사각(θ)과 인가동작 전압(U) 사이의 이론적 관계를 나타내고 있다. 각도(θ)는 지지판에 대하여 측정되었다. 양쪽의 경우에 있어서 지지판 상의 액정 경사각도는 28°이다. 표시장치 셀내의 액정의 전체 비틀림각인 파라미터(ø)는 각도 210°(곡선 I), 240°(곡선 II), 270°(곡선 III), 300°(곡선 IV), 330°(곡선 V) 및 360°(곡선 Ⅵ)를 취한다. 액정의 특정층두께(d)에 있어서 피치(p)는 d/p비가 아래식에서 설명되는 바와같이 선택된다.
d/p= ø/360° (1)
이것은 액정층의 비틀림 상태가 부가적인 ±180°로 인해 비틀리지 않고 안정되어, 표시장내에서 어떠한 광학적인 방해도 발생되지 않음을 보증한다. 따라서, 210°,240°,270°,300°,330°및 360°의 값은 0.58,0.67,0.75,0.83,0.91 및 1.0의 d/p비에 대응한다. 피치(p)는 비대칭 첨가물을 첨가함으로써 교반되지 않은 네마틱액정내에서 발생된 자연적인 비틀림 특성량으로서 정의된다. 피치는 오른쪽 비틀림의 경우 장치내에서 정이되고, 원쪽 비틀림의 경우 장치내에서 부로 계수된다.
본 발명에 있어서, 액정의 피치(P)에 대한 층두께(d) 비의 크기는 0.50∼0.95의 범위, 양호하게는 0.65와 0.85 사이에 있는것이 중요하다. 피치(P)는 네마틱 액정에 대한 비대칭 첨가물의 특징 중량%를 부가함으로써 조정 가능하다. 중량%는 액정과 비대칭 첨가물의 형태 및 층두께(d)에 의존한다. 또한, 배향층(8,9)중 적어도 한쪽이 5°이상의 경사각도, 양호하게는 약 10°∼40°로 인접하는 액정 분자를 배열하는 것이 중요하다. 이와 관련하여 배향층(8,9)에 의한 배열은 비대칭 첨가물로 도우핑된 액정(5)의 자연적인 회전 센스와 일치하는 것에 주의해야 한다. 또한, 층두께(d)는 10㎛ 이하이고, 표시장치 셀내의 총 비틀림각(ψ)은 180°∼360°사이, 양호하게는 240°∼300°사이에 있어야 한다. 이결과, 표시장치의 전송 특성 즉 인가동작 전압을 함수로 한 전송곡선은 충분히 급격하게 되고 쌍안정작용의 범위는 이 범위를 벗어난 동작 전압으로 일반적인 다중화 기술(예로 IEEE Trans.El Dev., Vol. ED -21, No. 2, 1974년 2월, 146∼155페이지)에 의해 어드레싱이 발생할수 있도록 좁아야 한다. 상기한 범위내에서 스위칭시간은 그 범위를 벗어난것보다 적어도 100배 길다는 것을 알수 있다. 표시장치의 전송 특성은 곡선(여기서는 곡선 III∼VI)의 부의 기울기가 쌍안정영역(히스테리스 루프)에서 대체되어야 하는 것을 제외하고는 제2도의 곡선과 유사한 형태를 가진다.
또다른 중요한 점은 액정의 층두께(d)와 복굴절도(△n)의 적이 0.6μm∼1.4μm의 범위, 양호하게는 0.8μm와 1.2μm 사이에 위치한다는 것이다.
본 발명에 의한 액정 표시장치의 투과에 있어서 동작이 아래에서 설명된다.
직선 편광기(10)에 의해 직선 편광된 광은 지지판(1)을 투과하고 배향층(8)상에 배열된 액정에 임의의 각도로 충돌한다. 액정의 전체 비틀림(ψ)과 복굴절 성질로 인하여 최초 직선 편광된 광은 인가된 동작 전압에 따라 각각 타원 편광된다. 배향층(9)의 배향방향과 후방직선 편광기(11)의 진동방향도 일정한 각도를 형성한다. 여기서 이용되는 배향방향이라는 용어는 배향층에 인접한 액정의 국부적 광축방향의 배향층면에 대한 투영이라고 이해되어야 한다. 또 편광기의 진동방향은 편광의 전장 벡터의 진동방향을 나타내는 것으로 이해된다. 액정을 떠난 타원 편광은 그 타원 편광의 주축이 편광기(11)의 진동방향에 수직인가 또는 평행인가에 따라서 후방의 편광기(l1)내에서 완전히 흡수되거나 또는 거의 흡수되지 않는다. 최적 대비는 배향층(8,9)고 편광기(l0,11) 사이에 상기 각도를 적당히 선택함으로써 달성된다. 이 각도는 시계방향 또는 반시계방향 회전으로 20°∼70°사이, 양호하게는 30°∼ 0°사이의 크기를 갖는다. 시계방향 회전은 광의 입사방향에 대하여 결정되며, 각도는 배향층의 배향방향을 기준으로하여 취해진다.
반사 모드의 동작도 동작 원리는 투과 모드의 경우와 실질상 동일하다. 즉, 편광기(10)를 1개만 갖는 장치에 있어서 최적 대비는 전방직선 편광기(10)의 진동방향과 제1배향층(8)의 배향방향 사이의 각도를 적당히 선택함으로써 결정된다.
편광기(10,11)의 진동방향과 배향층(8,9)의 배향방향 사이의 상기 각도는 최적 대비비(CR)를 얻는 것에 중요한 역활을 하므로, 이 각도를 측정하는 방법은 제4도와 제5도의 개략 구성을 참조하여 더 상세히 설명된다.
제4도와 5도는 편광기(10,11), 배향층(8,9) 및 이들 층 사이에 위치한 액정층(5)의 구성을 나타낸 분해투시도이다. 층내에 있어서 액정의 전체 비틀림(ø)은 작은 장방형으로 개략적으로 나타낸 일련의 액정 분자에 의해 명확히 만들어진다. 도면을 간단히 나타내기 위해 지지판, 연부 및 반사기는 생략했다.
셀의 각 요소는 입사광의 전파방향을 향한 축에 따라 배치된다. 편광기(10,11)의 진동방향과 배향층(8,9)의 배향방향은 셀의 상기 축에 대하여 직각인 대응면내에 위치하는 화살표로 표시된다.
상기 축(광의 입사방향)은 시계 회전에서, 정, 반시계 회전에서 부로서 각도가 측정되는 오른손쪽으로된 좌표장치를 정의한다. 따라서, 제4도와 5도의 경우에 있어서 액정 분자의 예는 전방 배향층(8)으로부터 나올때 -270°의 비틀림각(ø)을 갖는 왼손 나사를 형성한다.
편광기(10,11)의 진동방향은 각 편광기 면내에서 점선으로 표시된 배향층(8,9)의 배향방향으로부터 각도(β,γ)로 회전된다. 제4도에 도시한 구성에 있어서, 각도(β,γ)는 모두 정이다. 제5도에 도시한 구성에 있어서는 β만 정이고 γ는 부이다. 아래 설명에서 각도 표시는 특히 제4도와 5도에 나타낸 규정을 따른다.
본 발명은 특히, 층두께(d)가 7.6μm이고 액정의 전체 비틀림각(ø)이 -270°인 반사형 표시장치 셀에 유용한 것으로 실증되었다. 이경우의 d/p 비는 -0.75이다. 제1배향층(8)은 판평면에 대해 5°의 각도로 SiO를 경사 진공 증착함으로써 형성되고 액정의 배향층에 있어서 국부적인 광축과 이 광축이 판평면상에 대한투영 즉, 배향방향 사이의 경사각도가 28°로 되도록 인접 액정 분자를 배열한다. 전방 편광기(10)이 진동방향과 배향층(8)의 배향방향은 약 30°각도를 형성한다. 제2의 배향층(9)은 연마된 1°의 경사각도를 가지는 폴리머층이다. 단, 제1배향층과 유사한 배향층도 가능하다. 액정(5)은 서독의 Merck 사의 네마틱 혼합물 ZLI-1840으로 구성되고 2.05중량%의 비대칭 첨가물 콜레스테릴 노나노에이트를 포하하고 있다. 이 액정은 +12.2의 정의 유전 이방성과 0.15의 복굴절을 갖는다. 온도범위는 258K∼363K이며 점성은 273K에서 1.18 ×10-4m2/s이고, 293K에서 3. l×10-3m2/s이다.
상기의 표시장치 셀로서는 일반적인 다중화 기술을 이용하여 96개의 라인을 어드레스할수 있다. 동작 전압은 비선택 상태(암)에서 1.90V이고 선택 상태(명)에서는 2.10V이다. 명상태에서 표시장치는 완전히 무색 투명하게 되며, 암상태에서는 암청색이 된다. 또한 λ/4판 등의 광학적 지연판을 전방직선 편광기(10)와 전방 지지판(l) 사이에 이용하면, 표시장치의 색은 그것에 대응하여 변화한다. 조명방향에 관계없이 양호한 범위의 시계각도가 얻어진다. 표시장치의 온/오프 스위칭시간은 296K에서 0.4초이다.
본 발명의 또다른 특히 양호한 실시예는 0.7mm 두께의 지지관(1)과 0.5mm 두께의 지지관(2)을 갖춘 반사형 표시장치 셀로 구성된다. 그 층두께는 6.5μm이다. 표시장치 셀은 전방 편광기(10)와 후방 편광기(11) 및 외부 반사기(12)를 갖는다. 배향층(8,9)은 모두 판평면에 대해 5°의 각도로 SiO를 경사 진공 증착함으로써 준비된다. 이들 층은 액정의 광축이 판평면에 대해 28°의 경사각을 형성하도록 인접한 액정 분자를 배향시킨다. 배향층(8,9)은 전체 비틀림(ø)을 -250°의 왼손편 와선을 만들도록 배열된다. 액정(5)으로서는 2.56중량%의 비대칭 첨가물 콜레스테릴 노나노에이트를 포함하는 네마틱 혼합물 ZLI-1840이 셀내에 채워진다. ZLI-1840의 복굴절도(△n)가 0.15이므로 적은 △n×d=0.975가 된다. 전방직선 편광기(l0)의 진동방향과 대응하는 배향층(8)의 배향방향 사이의 각도(β) 및 후방직선 편광기(11)의 진동방향과 대응하는 배향층(9)의 배향방향 사이의 각도(γ)는 ±45°이다. 양쪽의 각도가 +45°또는 -45°인 경우(곡선 A)와 한쪽의 각도가 +45°이고 다른쪽의 각도가 -45°, 또는 그 역의 경우(곡선 B)에 대한 대비곡선이 제3도에 주어진다. 횡축은 인가 전압(U)을 Volt로, 종축은 밝기를 임의 단위로 각각 나타낸다. 제1의 경우(곡선 A)에는 비선택 상태에서 밝은 황색의 표시 그리고 선택 상태에서는 흑색의 표시가 얻어진다 . 이경우는 양쪽의 각도(β,γ)가 정 또는 부(황색 모드)의 동일신호가 되도록 선택되는 제4도의 구성에 대응한다. 제2의 경우(곡선 B)에 있어서 비선택 상태에서는 짙은 자색을 나타내고 선택 상태에서는 밝은 표시를 나타낸다. 이경우는 각도(β,γ)가 반대의 신호(청색 모드)를 가지도록 선택된 제5도의 구성에 대응한다. 측정은 Tektronix 모델 J6523의 광도계를 이용하여 수직인 입사광에 대해 행해진다. 이 광도계는 인간의 눈의 스펙트럼 감도 기능을 고려한 것이다. 전압은 30mw/s의 비율로 스위프(sweep)된다. 다중화율 l00 : 1에 있어서 측정 대비비는 다음과 같다.
곡선 A Vs=1 580V 대비비=19.8
Vns=1.429V
곡선 B Vs=1.609V 대비비=11.8
Vns=1.456V
전압 Vs및 Vns는 상기한 IEEE Trans. El. Dev.에 기재된 논문에 주어진 바와같이 일반적인 선택 및 비선택용 어드레싱 전압이다. 따라서, 다중화율 100 : 1의 경우 Vs/Vns비는 1.106이 된다.
제4도 및 5도와 같이 배향방향에 대해 각각 각도(β,γ)를 갖는 2개의 편광기를 이용하는 경우, 최적 대비비를 얻기 위해 만족되어야 하는 2가지 일반적인 조건이 발견되었다. 이들 조건은 다음과 같이 설명될수 있다.
(2) β+γ
Figure kpo00002
±90°(제4도)
또는
(3) β+γ
Figure kpo00003
0°(제5도)
각 도의 범위는 어느경우에도 20°
Figure kpo00004
|β|
Figure kpo00005
70°및 20°
Figure kpo00006
|γ|
Figure kpo00007
70'가 성립하도록 제한된다.
조건(2)가 만족되면(예를들면 β=γ=±45°)비선택 상태(황색 모드)에서 밝은 황색의 표시가 얻어진다(제3도의 곡선 A). 반대로 다른 조건(3)이 만족되면 비선택 상태(청색 모드)에서 짙은 자색의 표시가 얻어진다(제 3도의 곡선 B).
그러나 조건(2)와 (3)은 최적 대비비에 대한 층분한 조건이 되지 않는것을 제6도 및 7도의 곡선으로부터 알수 있다. 이들 곡선은 투과동작 모드에 있어서 2개의 직선 편광기를 가지는 셀에 대하여 조건(2) 또는 (3)하에서 측정 대비비(CR)를 각도(β)의 함수로 나타낸다.
상기의 측정에는 95.6중량%의 ZLI-2392(Merck제), 2.5중량%의 S811(Merck제) 및 1.9중량%의 CB15(BDH제)로 구성된 액정 혼합물이 사용되었다. 전체층 비틀림각도는 -270°, 표면의 경사각도는 24°,층두께는 6.3μm이고 복굴절도는 0.15이었다.
제6도에 나타낸 결과는 황색 모드(β+γ
Figure kpo00008
±90°)에 대응하고 제7도의 결과는 청색 모드(β+γ
Figure kpo00009
0°)에 대응하고 있다. 0°에서 명백히 벗어나는 황색 모드의 경우 약 22 : 1의 최적 대비비(CR)를 발생하는 각도(β)는 약 32°임이 알려져 있다.
청색 모드(제7도)의 경우, 최대 대비비(CR)는 약 6.5 : 1로 명백히 낮다. 여기서 β는 약 38°이고 예기되지 않은 각도 범위에 속한다.
최적 대비비(CR)에 관련된 각도(β)에 대한 놀랄만한 값은 다음의 이론적 계산에 의해 확인되었다. 이들결과는 층두께(d)와 복굴절도(△n)의 적 및 각도(β)를 함수로 한 일정한 대비의 라인으로서 제8도 내지 10도에 나타내고 있다.
상기 계산을 위해 다중화비 100 : 1, 총두께 d=6.2μm, 정상굴절률 n0=1.5, 액정의 탄성 정수비 K33/K22=2.5, K33/K11=1.5, 유전 상수비(ε11-ε )/ε =2.5, 비틀림각=-270°, 피치에 대한 층두께의 비 d/p=-0.75로 가정 되었다.
제8도에 의하면 1개의 편광기를 포함하는 반사 모드로 동작하는 셀의 경우, 각도(β)가 약 20°이고 △n×d가 약 1.13μm일때만 약 3.6 : 1의 최대 대비비(CR)가 얻어지는 것이 분명하다. 이경우 표면 경사도는 28°로 가정되었다.
청색 모드(제9도)에서 반사동작하는 2개의 편광기를 갖춘 표시장치 셀에는 β
Figure kpo00010
45°, △n×d
Figure kpo00011
0.78μm에 대응하는 값이 얻어진다.
관련된 황색 모드(제10도)에서는, 최대 대비비는 β
Figure kpo00012
32.5°, △n×d
Figure kpo00013
0.84μm에 이르는 값이다. 상기한 마지막 2가지 경우에 표면 경사각도를 20°로 가정하고 있다.
이론적으로 계산된 대비비 50 및 150은 측정치보다도 분명히 높다. 그 이유는 편광기를 이중 사용함으로써 투과 모드 보다 우수한 대비비가 주어진 반사 모드에서의 동작을 계산에서 가정했기 때문이다.
상기 발명으로써, 광범위의 시계각도를 가지고 고다중화, 고대비, 고속인 액정 표시장치가 종래의 TN(Twisted Nematic) 표시장치 셀에서 실증된 기술을 이용하여 제조되었다.
분명히 본 발명의 여러가지 수정 및 변화는 상기 기술의 견지에서 가능하다. 그러므로 본 특허청구의 범위에서 본 발명은 여기에 특정적으로 기술된 것 이외에 달리 실행될수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (15)

  1. 연부(3)를 갖춘 셀을 형성하는 2장의 면-평행 지지판(1,2)과, 정의 유전 이방성 및 비대칭 첨가물을 셀내에 채운 네마틱 액정(5)과, 지지판(1,2)의 내면상에 위치한 전극층(6,7)과, 이러한 배향층에서 액정의 국부적인 광축이 면-평행 지지판에 관하여 경사각을 가지는 방법으로 인접한 액정 분자를 배치하는 상기전극층 상에 위치하는 배향층(8,9)과, 적어도 전방 편광기(10)를 내장하는 표시장치의 입사 및 출사 사이에 적어도 2번 광을 편광시키기 위한 편광수단을 갖춘 다중가능한 액정 표시장치에 있어서, 상기 지지판(1,2)사이의 액정의 층두께(d)가 10μm보다 작고, 상기 셀내의 액정(5)의 전체 비틀림(ø)의 절대치가 180°보다 같거나 또는 더 크고 360°보다 작으며, 액정(5)의 층두께(d)와 피치(p) 사이의 비의 절대치가 0.50과 같거나 또는 더 크고, 0.95와 같거나 작으며, 적어도 전방 편광기(10)의 진동방향이 액정의 전체 비틀림(ø) 및 복굴절도(△n)로 인하여 최초 직선 편광이 인가된 동작 전압에 따라 상이하게 타원 편광되고 대비비(CR)가 최적이 되도록 전방 배향층(8)의 배향방향을 갖는 각도를 만들며, 다중수단이 전송 특성의 임의 쌍안정 범위 바깥이 동작 전압을 이용하여 표시장치의 스위칭용으로 공급되고, 스페이서(4)가 표시장치의 가시영역에 걸쳐서 분포되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 복굴절도(△n)와 층두께(d)의 적이 0.60μm와 1.40μm 사이에 있는것을 특징으로하는 액정 표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 셀내에 있는 액정(5)의 비틀림각도의 절대치가 240°와 300°사이에 있는것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 액정(5)의 유전 이방성이 5와 같거나 이보다 더큼을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 배향층 상의 경사각이 5°이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 단지 하나의 전방 편광기(10)와 그리고 후방 지지판(2)에서 금속 확산 반사용 반사기(12,13)가 공급되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 2개의 편광기(10과11)가 공급되고, 전방 편광기(10)의 진동방향과 전방 배향층(8)의 배향방향 사이 뿐만 아니라 후방 편광기(11)의 진동방향과 후방 배향층(9)의 배향방향 사이에 각도(각각β,γ)가 존재하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 금속 확산 반사용 반사기(12)가 후방 편광기(11)뒤에 공급되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  9. 제7항에 있어서, 제1각도(β)와 제2각도(γ)의 합이 대략 ±90°와 같거나 또는 대략 0°와 같으며, 상기 각도가 입사광의 방향에 따라 시계 회전방향을 정으로써 계수됨을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 적이 0.80μm와 1.20μm 사이에 있는것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  11. 제3항에 있어서, 상기 비틀림각도의 절대치가 약 270°인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  12. 제6항에 있어서, 전방 편광기(10)의 진동방향과 전방 배향층(8)의 배향방향 사이의 각도(β)가 약30°인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 편광기(10,11)의 진동방향과 관련된 배향층(8,9)의 배향방향 사이에 각도(β,γ)의 절대치가 20°보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  14. 제7항에 있어서, 지정된 각도 값이 20°와 70°사이에 있는것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  15. 제15항에 있어서, 지정된 각도 값이 30°와 60°사이에 있는것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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