KR940009075B1 - 시각특성을 개선한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

시각특성을 개선한 액정표시장치

제1도는 종래의 트위스트 네마틱(twisted nematic)형 액정표시장치를 표시하는 분해 단면도.

제2도는 시각을 정의하는 사시도.

제3도는 제1도에 표시한 종래의 액정표시장치의 인가전압의 광투과율(light transmittance) 특성을 표시하는 그래프.

제4도는 제1도에 표시한 액정표시장치에서의 시각(θ)과 광투과율 사이의 관계를 표시하는 그래프.

제5도는 벤드(bend) 탄성정수(K33)의 스프레이(spray) 탄성정수(K11)에 대한 비율과 벤트 탄성정수(K33)의 각종 액정재료의 트위스트 탄성정수(K22)에 대한 비율 사이의 상관관계를 표시하는 그래프.

제6도는 종래의 초 트위스트 네마틱형 액정장치를 표시하는 분해 단면도.

제7도는 본 발명에 따른 제1실시예의 액정표시장치를 표시하는 분해 단면도.

제8도는 제7도에 표시한 액정표시장치의 인가전압의 광투과율 특성을 표시하는 그래프.

제9도는 제1도 내에 표시한 종래의 액정표시장치의 인가전압의 광투과율 특성을 표시하는 그래프.

제10도는 제7도에 표시한 액정표시장치의 제1도에 표시한 종래의 액정표시장치의 시각의 콘트라스트 특성을 표시하는 그래프.

제11도는 제7도에 표시된 액정표시장치의 제1셀층의 시각의 지연특성(retardation)을 표시하는 그래프.

제12도는 제7도에 표시한 액정표시장치의 제2셀층의 시각의 지연특성을 표시하는 그래프.

제13도는 본 발명에 따른 제2실시예의 액정표시장치를 표시하는 분해 단면도.

제14도는 제13도에 표시된 액정표시장치의 구성부분의 각 배향각(orientation angles) 사이의 관계를 표시하는 도면.

제15a도와 제15b도는 제13도에 표시한 액정표시장치와 제1도에 표시한 종래의 액정표시장치의 시각의 콘트라스트를 표시하는 그래프.

제16도는 본 발명에 따른 제3실시예의 액정표시장치를 표시하는 분해 단면도.

제17도는 제16도에 표시한 액정표시장치의 구성부분의 각 배향각 사이의 관계를 표시하는 도면.

제18a도와 제18b도는 제16도에 표시한 액정표시장치와 제6도에 표시한 종래의 액정표시장치에 시각의 콘트라스트를 표시하는 그래프.

제19도는 본 발명에 따른 제4실시예의 액정표시장치를 표시하는 분해 단면도.

제20도는 제19도에 표시한 액정표시장치의 구성부분의 각 배향각 사이의 관계를 표시하는 도면.

제21a도와 제21b도는 제19도에 표시한 액정표시장치와 제6도에 표시한 종래의 액정표시장치의 시각의 콘트라스트 특성을 표시하는 그래프.

본 발명은 액정표시장치에 관한 것이고, 특히 표시시각(視角)을 개선한 액정표시장치에 관한 것이다.

종래에 액정표시장치는 박형(薄形), 경량(輕量) 저소비 전력과 같은 특징을 살려서, 시계와 전자계산기와 같은 수치 세그멘트형 표시장치에 넓게 사용되어 왔다.

근년에는 거기에 더욱 많은 정보를 표시하기 위해서 매트릭스(matrix)형 표시방법이 액정표시장치에 채택되어 왔다. 이 방법을 이용하는 매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 각 화소는 액정표시장치에 영상을 표시하도록 선택적으로 구동된다.

이러한 유형의 액정표시장치는 개인용 컴퓨터, 단어처리기(word processor), 복사기 등등과 같은 사무자동화 장치의 표시장치로서 이용되어 왔다.

더욱, 표시정보의 고밀도화와 5인치 또는 그 이상과 같은 표시 대면적화(大面積化)뿐만 아니라 정보의 표시 다양화의 높은 수요(需要)를 채우기 위해, 단색영상(monochromatic image)을 가한 컬러영상을 표시할 수 있는 컬러액정표시장치에 사용되는 각종 컬러표시방법의 기술개발이 이루어지고 있다.

지금까지, 컬러액정표시장치의 표시방법으로서 주로 다음 방법(a)에서 (d)까지가 제안되어 있다.

(a) 입사광(incident light)의 흡수를 사용하여 2색 영상을 표시하는 게스트-호스트(guest-host) 효과형 액정표시장치를 사용하는 표시방법이 있다.

이 방법에서는, 색소분자의 배향 방향에 의존하여 거기를 통하여 통과하는 다른 색의 광을 주는 색소는 액정의 배향 방향에서의 변화를 색소분자의 배향 방향이 다르게 하도록 액정에 혼입(混入)된다.

(b) 트위스트 네마틱 액정 셀과 컬러 편광판의 조합에 의해 구성되는 액정표시장치의 컬러영상의 표시방법이 있다.

(c) 인가되는 전계에 따른 액정의 복굴절성(birefringence)의 변화를 이용하여 컬러영상을 표시하는 전계제어 복굴절관섭(electrically controlled birefringence)형 액정표시장치를 이용하는 방식이 있다.

(d) 적색, 녹색, 청색 등의 컬러필터로 구성되는 액정표시장치에 있어서, 액정층을 광셔터(light shutter)로서 이용하며 액정층에 더하여 컬러영상을 표시하는 표시방법이 있다.

특히, 상기 표시방법(d)은 풀컬러영상(full color image)이 높은 콘트라스트(contrast)의 매트릭스형에서 표시될 수 있는 그러한 장점을 가지고 있고, 그리고 현재 매우 주목을 끄는 표시방법 중의 하나이다.

이 표시방법에서는, 일반적으로 능동 구동형(active drive type) 트위스트네마틱 액정표시방법(이하 능동 구동형 TN 액정표시방법이라 칭한다) 그리고 다중(multiplex) 구동형 슈퍼 트위스트네마틱 액정표시방법(이하 다중 구동형 STN 액정표시방법이라 칭한다)이 사용된다.

능동 구동형 TN 액정표시방법에 있어서, 박막 트랜지스터와 같은 능동소자는 액정표시장치의 각 화소를 선택하는 스위칭 수단으로서 형성되고, 그리고 액정은 90°의 각으로 트위스트 된다.

반면에 다중 구동형 STN 액정표시방법은 액정의 트위스트 각이 동등한 각이나 또는 90°보다 더 큰 각에 설정될 때 얻게 되는 인가전압의 광투과율 특성의 경사도(steepness)를 이용한다.

더욱, 능동 구동형 TN 액정표시방법은 한쌍의 편광판 배치방법에 의해 다음의 2개 방법으로 분류된다.

한 방법은 한쌍의 편광판의 편광방향을 서로 실질적으로 평행이 되게 액정층의 양표면에 한쌍의 편광판을 배치함으로서 전압이 거기에 인가되지 않는 그러한 상태에서, 액정층의 오프상태에서 액정표시장치상에 흑색영상을 표시하는 노머리 브랙(normally black)방법이다.

또 다른 한 방법은 편광판의 편광방향이 오른쪽 각에 서로가 직교하도록 액정층의 양표면상에 한쌍의 편광판을 배치하므로서, 액정층의 상기 오프상태에서 액정표시장치에 백색 영상을 표시하는 노머리 화이트(normally white)방법이다.

특히, 노머리 화이트 방법은 표시 콘트라스트 색재현성, 표시의 시각의존 특성과 같은 표시특성에 있어서, 노머리 블랙 방법보다 우수하다.

더욱 다중 구동형 STN 액정표시방법에 있어, 광파장에 작은 종속성을 가지는 흑/백 표시에서의 광샷터 효과(light shutter effect)를 이용하는 광보상막 추가형 표시방법(optical compensation film addition type display method)이 주로 사용한다.

이 형의 표시방법은 액정이 액정표시 셀의 맞은편 방향으로 트위스트 각에 트위스트 되는 광보상막으로 액정셀을 이용하는 더블 슈퍼 트위스트네마틱(Double Super Twisted Nematic) 액정표시방법(이후 DSTN 액정표시방법으로 칭한다.) 그리고, 광비등방성(光非等方性)을 가지는 막을 이용하는 막 추가형 액정표시방법으로 분류된다.

이러한 방법중에서, 막 추가형 액정표시방법이 주로 사용될 것이라는 것이 광도(lightness)의 견지에서 추정된다.

제1도는 종래의 트위스트네마틱형 액정표시장치(17)를 표시하는 분해 단면도이다.

제1도에 표시한 것과 같이, 액정표시장치(17)는 거기에 액정층(13)을 포함하는 액정 셀층(1)을 구성한다.

액정층(13)에는 액정분자는 트위스트네마틱 위상으로 배열된다. 셀층(1)은 액정층(13)이 서로 대향하는 한 쌍의 광학적 투명 유리기판(3, 4) 사이에 포함되는 그러한 구조를 가진다.

더욱, 액정층(13)에 전압이 인가하는 광학적 투명전극막(5, 6)은 광학적 투명기판(3, 4)의 각 내부 표면에 형성되고, 전극막(5, 6)이 석첨가 산화 인듐(Indium Tin Oxide)(이하 ITO라고 칭한다)으로 형성되고, 그리고 그것은 석(Tin)이 첨가하는 산화 인듐으로 만들어지고, 그리고 각 전극막(5, 6)은 광학적 투명 전극막(5)의 스트립(strip)의 각 세로방향이 기술에서 숙련된 사람들에 의해 잘 알려진 방법으로 직각에서 광학적 투명 전극막(6)의 그것을 한결같이 교차되도록 서로 평행인 복수 스트립으로 구성되는 패턴을 가지고 있고, 매트릭스형에서의 각 교차에 위치하는 복수의 화소에 귀착한다.

더욱, 배향막(7, 8)은 전극막(5, 6)의 각 내부 표면에 형성되고, 배향막(7, 8)의 각 표면이 액정층(13)의 액정이 제1도에 개략적으로 표시한 것과 같이 광학적 투명기판(3, 4) 사이에 90°각에 트위스트 되게 헝겁으로 라빙(rubbing) 처리가 사전에 이루어진다.

셀층(1)의 광학적 투명기판(3, 4)는 액정층(14)이 밀폐되게 수지의 봉합용 성분에 의해 접착되어, 완전하게 구성된 셀층(1)에 귀착한다.

더욱 광학적 투명기판(3, 4)의 외부 표면상에 한쌍의 편광판(15, 16)은 편광판(15, 16)의 편광방향이 각각 화살표(20, 21)에 의해 표시되는 것과 같이 직각으로 서로 교차되게 형성된다.

더욱 조절전압전원(regulated voltage power source)을 구성하는 구동회로(표시되지 않음)는 전극막(5, 6)에 접속되고, 그리고 조절전압전원은 액정층(13)의 액정의 배향상태를 변화하도록 전극막(5, 6)의 각 스트립 교차에 위치하는 화소에 선택적으로 소정의 전압을 인가한다.

예를들면, 전압이 전극막(5, 6) 사이에 인가되지 않는 경우에 있어, 광원에서 복사(輻射)된 광이 화살표(19)에 의해 표시되는 것과 같이 편광판(15)의 에 실질적으로 수직방향으로 액정표시장치(17)에 입사할때, 화살표(20)에 의해 표시되는 것과 같이 편광판(15)의 편광방향에 평행의 편광방향을 가지는 광만이 그곳을 통하여 통과하는 편광판(15)에 의해 인에이블(enable)되고, 즉 편광방향을 가지는 편광된 광이 직선으로 편광판(15)을 통하여 통과하고, 그리고 액정층(13)에 입사한다.

그리고 나서 편광방향은 액정층(13)에 의해 90°의 각에서 회전되고, 그리고 그의 액정은 90°의 각에서 트위스트 된다.

이후 직선편광은 편광판(16)에 입사한다.

상기와 같이, 편광판(16)의 편광방향은 직각에 편광판(15)의 편광방향을 교차하고 즉, 화살표(21)에 의해 표시된 것과 같이 제1도의 표면에 수직이다.

그러므로 셀층(1)을 통하여 통과한 직선편광은 편광판(16)을 통하여 통과한다.

반면에, 소정의 전압이 전극막 사이에 인가되는 경우에, 액정층(13)의 액정은 트위스트 되지 않는다.

그러므로, 액정층(13)에 입사광의 편광방향은 회전하지 않는다. 그래서, 입사광은 액정층(13)에서 편광판(15)에 입사하는 광의 편광방향이 화살표(21)에 의해 표시된 것과 같이 편광판(16)의 그것에 수직이기 때문에 거기를 통하여 통과되지 않도록 편광판(16)에 의해 차단된다.

제2도는 후에 상세하게 설명되는 바람직한 실시예의 액정표시장치(18)의 실험과 아래에서 설명되는 것과 같은 종래의 장치(17)의 실험에서 사용되는 시각(θ)을 정의하는 사시도이다. 일반적으로, 액정표시장치(17)는 표시 콘트라스트가 최대치가 되는 특정방향(22)을 가진다.

액정표시장치의 광학적 투명 유리기판의 표면(17a)상에 있어서, 표면(17a)에 수직인 법선(23)을 포함하고 그리고 표면(17a)상에 확정되는 점(p)에서 확장하는 평면(24)은 확정되고, 그리고 표면(17a)상의 선(22a)을 표시 콘트라스트가 최대치가 되는 방향(22)에 평행인 방향으로 점(p)에서 확장된다. 법선(23)이 평면(24)상에서 시각의 선(25)을 직교하는 각은 시각(θ)이라 칭한다.

즉, 시각(θ)은 사용자가 액정표시장치를 지켜보는 양각이다.

제3도는 시각(θ)의 파라미터로 본 발명의 발명자에 의해 실행되는 측정에 의해 얻는 제1도에 표시된 액정표시장치(17)의 인가전압의 광투과율 특성을 표시한다.

제3도에 있어서, 측정선(11)은 0°의 시각의 경우에 있어 특성을 표시하고, 그리고 측정선(12)은 0°보다 더 큰 시간의 경우에서의 특성을 표시한다.

제3도에서 명백한 것과 같이, 시각이 θ＞0°의 경우에 있어서, 광투과율은 약 2.5V의 전압인가에서 약 제로(zero)%가 되고, 그러나 약 3V에서 약 4V까지 범위에서 전압인가에 광투과율이 또 다시 증가하는 광투과율의 상승현상이 발생되고 그리고, 광투과율의 피크치는 이후 “Tθ”로 표시된다.

제4도는 시각(θ)과 액정표시장치(17)의 광투과율의 피크치(Tθ) 사이의 관계를 표시한다.

제4도에 표시한 것과 같이, 일반적으로 피크치(Tθ)는 0°시각의 경우에 약 제로되나, 피크치(Tθ)는 시각(θ)이 시각 θ＞0°의 경우에 거기 사이의 양의상관(a positive correlation)을 가지도록 증가할때 증가한다.

이 때문에, 광투과율의 상승현상이 발생되는 시각 θ＞0°의 경우에 있어서는 광투과율의 피크치가 제로% 보다 충분히 더 크기 때문에 계조표시는 종래의 액정표시장치(17)에서 영상표시가 반전된다.

특히 소정의 계조표시를 가지도록 거기에 컬러영상을 표시하는 것이 필요한 컬러액정표시를 사용하는 컬러표시에 있어서, 피크치(Tθ)가 제로가 아니기 때문에 표시될 영상의 소정의 색이 표시되지 않고, 계조반전이 발생하는 원인으로 되어 있다.

그러므로, 시각(θ)에 따른 양호한 광투과율 특성을 가지는 액정표시장치를 보기 위해, 광투과율의 피크치(Tθ)를 해소하는 것이 필요하다.

본 발명의 출원인은 일본 특허공개(JP-A) No. 1-243019/1989에서 광투과율의 상기 피크치(Tθ)를 효과적으로 해소하는 파라미터의 바람직한 수치적 요구가 제안되었다. 파라미터의 제안된 수치적 요구(a)에서 (c)까지는 다음과 같다.

(a) 액정의 굴절율의 이방성을 표시하는 복굴절성(Δn)과 액정셀의 두께(a)의 적(곱)인 지연특성(Δnㆍd)은 다음식의 범위에서 바람직하게 설정된다.

0.3μms≤

ㆍd≤0.6μms,

n=n_e-n_o′ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1)

n_e는 액정셀에 포함되는 각 액정분자의 장축방향에서의 굴절율이고, 그리고 n_o는 거기의 각 액정분자의 장축방향에 수직방향에서의 굴절율이다.

(b) 액정의 스프레이 탄성정수에 대한 벤드탄성정수(K33)의 비(K33/K11)는 같은 값이나 또는 약 1.0 보다 작게 바람직하게 설정된다.

(c) 액정의 트위스트 탄성정수(K22)에 대한 벤드탄성정수(K33)의 비(K33/K22)는 같은 값 또는 2.0 보다 더 큰 것에 바람직하게 설정된다.

제5도는 트위스트네마틱형 액정표시장치에 사용되는 액정재료의 조성비가 변화될때 비율 K33/K11과 K33/K22 사이의 관계를 표시한다.

제5도에 있어서, “x”는 본 발명의 발명자에 의해 실행된 측정에 의해 얻은 결과에 의거한 상기 관계를 표시한다.

제5도에서 명백한 것과 같이 기술에 익숙한 사람들에 알려진 것과 같은 다음 특성이 얻게 된다.

일반적으로 비율 K33/K11과 K33/K22 사이의 정(正)의 상관이 있는 것이 이해된다.

그러므로 제5도에 표시한 정의 상관 때문에 상기와 같이 같은 값 또는 1.0 보다 작은데에 비율 K33/K11 그리고 같은 값 또는 2.0 보다 큰데에 비율 K33/K22을 설정하는 것은 어렵다.

이때문에, 광투과율의 피크치(Tθ)를 충분히 저감하는 것은 불가능하다.

더욱 표시장치의 대면적화를 위한 요구를 충족하기 위해 피크치(Tθ)를 인간의 시간적 특성을 통계적으로 고려하며, 3.0% 정도 이하 또는 같은 값에 설정하는 것이 필요하다.

제6도는 액정층에서 생성되는 정상광과 비정상광의 각 위상 사이의 위상차를 소거하는 광학막은 이후 위상차 소거막이라 칭한다.

제6도에 있어서, 제1도에 표시된 것과 같은 구성부분은 제1도에 표시된 것과 같은 참조수자에 의해 표시된다. 액정표시장치(26)에 있어서, 소정의 패턴을 가지는 ITO의 광학적 투명전극막(5, 6)은 제1도에 표시한 종래의 액정표시장치(17)의 그것과 같은 방법으로 한 쌍의 광학적 투명유리기판(3, 4)의 각 내부 대향표면에 형성되고, 그리고 배향막(7a, 7b)은 광학적 투명 전극막(5, 6)의 각 내부 표면에 형성된다.

액정층(27)은 한쌍의 광학적 투명기판(3, 4) 사이에 포함되고, 그리고 이러한 광학적 투명기판(3, 4)은 액정층(27)이 거기에 봉합되도록 수지의 봉합용 성분(표시되지 않음)에 의해 접착된다.

배향막(7a, 7b)의 각 표면은 헝겁으로 라빙함으로서 사전에 처리되어, 액정층(27)의 액정이 180°와 260° 사이의 범위에서의 한각에서 트위스트 되고, 즉 거기의 액정분자는 슈퍼 트위스트네마틱 위상에 배열된다.

더욱, 광학적 투명기판(3, 4)의 각 외부 표면상에, 소정의 광학축을 가지는 단축성 드론 포리메릭막(a uniaxially drawn polymeric film)의 한쌍의 위상차 소거막(28, 29)이 형성된다.

더욱, 위상차 소거막(28, 29)의 각 상에 한쌍의 편광판(15, 16)이 제1도에 표시한 종래의 액정표시장치(17)의 그것과 같은 방법으로 형성되어, STN 액정표시장치(26)로 귀착한다.

일반적으로 STN형 액정표시장치에 있어서, 거기의 복굴절성은 액정의 상기 슈퍼 트위스트에 의해 비교적 크게 되고, 그리고 액정표시장치를 통하여 통과한 입사광은 소위 황녹모드의 황녹색 또는 소위 청모드의 청색으로 착색된다. 시정을 개선되게 착색되는 것으로부터 입사광을 막기 위해, 한쌍의 광학 위상차 소거막(28, 29)을 배열하는 것에 의해 거기에 백색과 흑색영상으로 구성되는 단색영상을 표시하는 STN형 액정표식장치가 개발되었다.

광학위상차 소거막(28, 29)을 이용하는 것에 의해 거기에 단색영상을 표시하는 STN형 액정표시장치(26)는 비교적 높은 주파수에서 시분할 방법을 사용하여 구동될 수 있기 때문에 비교적 큰 표시 용량을 가지고, 또한 비교적 높은 콘트라스트에서 거기에 백색과 흑색영상으로 구성되는 단색영상을 표시할 수가 있어, 별개의 표시를 초래한다.

더욱 STN형 액정표시장치(26)는 컬러필터층을 정렬하는 것에 의해 거기에 컬러영상을 표시할 수 있음으로, 개인용 컴퓨터, 단어처리기 등등의 표시로서 이용되었다.

그러나, STN형 액정표시장치(26)은 사용자가 액정표시장치(26)를 보는 양각인 시각(θ)에 광투과율의 비교적 큰 종속성을 가지기 때문에, 거기의 시각특성은 다른 형 액정표시장치보다 하위라는 결점이 있다.

본 발명의 본질적인 목적은 시각의 넓은 범위에 고품질의 영상을 표시할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 계조의 반전없이 거기에 컬러영상을 표시할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 양상에 따라 상기 목적을 성취하기 위해, 거기에 영상을 표시하는 표시셀층, 한쌍의 광학적 투명기판 사이에 정렬된 액정층을 포함하는 상기 표시셀층, 상기 표시셀층의 각 외부 표면에 측면상에 정렬된 한쌍의 편광판으로 구성되는 액정표시장치가 제공되고, 상기 액정표시장치는 더욱 광이 시각특성을 개량하도록 상기 표시셀층을 통하여 통과할 때 발생되는 지연특성에서의 변화를 보상하는 광학복굴절성을 가지는 지연특성 보상층, 상기 편광판 사이와 상기 표시셀층의 두께의 방향으로 적어도 한쪽에 정렬되는 상기 지연특성 보상층을 형성하고, 그리고 상기 지연특성 보상층의 최대주요 굴절율의 방향은 상기 표시셀층의 액정층의 광학축에 정상 수직방향으로 실질적으로 평행방향으로 향하게 되는 것을 특징으로 하는 상기 액정표시장치.

본 발명의 또 다른 국면에 따라, 거기에 영상을 표시하는 표시셀층, 한쌍의 제1과 제2광학적 투명기판 사이에 정렬되는 액정층을 포함하는 상기 표시셀층, 상기 표시셀의 각의 측면상에 정렬되는 한쌍의 편광판, 상기 표시셀층의 광학복굴절성에 의해 생성되는 정상광과 비정상광 사이의 위상차를 소거하는 한 쌍 상의 제1과 제2위상차 소거막, 상기 제1광학적 투명기판과 상기 제1편광판 사이에 정렬되는 상기 제1위상차 소거막, 상기 제2광학적 투명기판과 상기 제2편광판 사이에 정렬되는 상기 제2위상차 소거막으로 구성하는 액정표시장치가 제공되고 상기 액정표시장치는 더욱 광이 시각 특성을 개량하도록 상기 표시셀층을 통하여 통과할 때 발생되는 지연특성의 변화를 보상하는 광학복굴절성을 가지는 지연특성 보상층, 상기 편광판 사이와 상기 표시셀층의 두께의 방향에서 적어도 한쪽에 정렬되는 지연특성 보상층을 구성하고, 상기 지연특성 보상층의 최대주요 굴절율의 방향은 상기 표시셀층의 상기 액정층의 광학축에 정상 수직방향으로 실질적으로 평행방향으로 향하게 되는 것을 특징으로 하는 상기 액정표시장치.

액정표시셀층과 한쌍의 편광판으로 구성되는 액정표시장치에 있어서, 광이 액정표시셀층을 통하여 통과할 때 발생되는 지연특성에서의 변화는 광이 광투과율의 최대 피크치(Tθ)를 공급하는 시각위에 지연특성 보상층을 통하여 통과할 때 발생되는 그것과 실질적으로 동일하게 설정된다.

표시셀층에서 발생되는 지연특성의 변화는 광학비등방성을 가지는 액정표시셀층을 전송하는 정상과 비정상광을 포함하는 2개 종류의 광의 각 위상 사이의 위상차에 실질적으로 비례한다.

하나의 편광판을 통하여 통과한 후, 입사광은 직선으로 편광된 광이된다.

이후, 직선으로 편광된 광이 액정층을 통하여 통과할 때, 정상광과 비정상광은 액정표시층의 광학복굴절성에 의해 생성하고, 그리고 직선편광은 정상광과 비정상광의 각 위상 사이의 위상차에 대응하는 타원편광이 된다.

본 발명에 따라 광학복굴절성을 가지는 지연특성 보상층은 위상차를 소거하여 거기를 통하여 통과한 광은 직선으로 평광된 광이 된다.

일반적으로 시각(θ)이 증대할때 표시셀층을 통하여 광의 지연특성은 축소한다.

그러므로, 시각(θ)이 증대할때 거기를 통하여 통과하는 광의 지연특성은 표시셀층을 통하여 통과하는 광의 지연특성에서의 변화를 오프셋하고 거기사이의 위상차를 소거하도록 표시셀층에 중복된다.

그러므로, 본 발명에 따른 액정표시장치의 광투과율의 피크치(Tθ)는 사용자가 액정표시장치에 표시된 영상을 보는 시각(θ)의 거의 전 범위에서 소거될 수가 있고, 그리고 거기에 영상을 표시하는 계조의 반전은 방지될 수가 있다.

더욱 특히 본 발명이 거기에 소정의 계조를 가지는 영상을 표시하는 컬러액정표시장치에 적용될때, 예를 들면, 표시될 영상의 소정의 컬러가 거기에 표시되지 않는 그러한 상태인 계조의 반전이 방지될 수가 있다.

그러므로, 본 발명에 따라, 개선된 표시물질이 영상을 표시할 수가 있는 액정표시장치가 제공된다.

〔실시예〕

본 발명에 따른 바람직한 실시예는 첨부도면을 참조하여 아래에서 설명한다.

제7도는 본 발명에 따른 제1실시예의 TN형 액정표시장치(18)를 설명하는 분해 단면도이다.

제7도에 있어서, 제1도에 표시한 것과 같은 구성부분은 제1도에 표시한 것과 같은 참조번호로서 표시된다.

제7도에 표시한 것과 같이, 액정표시장치(18)는 거기에 영상을 표시하는 제1셀층(1)과 광이 제1셀층(1)을 통하여 통과할때 발생되는 지연특성의 변화를 보상하는 광학복굴절성을 가지는 제2셀층(2)으로 구성되는 2중층의 구조를 가진다.

제1과 제2셀층(1, 2)은 각각 거기에 액정층(13, 14)을 포함한다.

각 액정층(13, 14)에는 액정분자가 네마틱 위상에 정렬된다.

제1셀층(1)은 액정층(13)이 서로가 대향하는 한쌍의 광학적 투명유리기판(3, 4) 사이에 포함된다.

더욱 액정층(13)에 전압을 인가하는 광학적 투명전극막(5, 6)은 광학적 투명기판(3, 4)의 각 내부 표면상에 형성되고, 거기에 전극막(5, 6)이 ITO로 만들어지고, 그리고 각각은 제1도에 표시한 종래의 장치(17)의 그것과 유사한 방법으로 복수의 스트립의 화소로 귀착한다.

더욱 포리미드계(polyimide group)와 같은 유기재료로 만들어진 배향막(7, 8)은 전극막(5, 6)의 각 내부 표면상에 형성되고, 거기에 배향막(7, 8)의 각 표면은 액정층(13)의 액정이 제7도에 개요적으로 표시한 것과 같이 광학적 투명기판(3, 4) 사이의 90°의 각에 트위스트 된다.

제1셀층(1)의 이러한 광학적 투명기판(3, 4)은 완전하게 구성된 제1셀층(1)에 귀착하게, 액정층(13)이 봉합되도록 수지의 봉합재(표시되지 않음)에 의해 접착된다.

제2셀층(2)은 액정층(14)의 한 쌍의 광학적 투명유리기판(9, 10) 사이에 포함되는 그러한 구조를 가진다.

더욱, 실란계와 같은 유기재료로 만들어진 배향막(11, 12)은 액정층(14)의 액정분자의 장축이 광학적 투명기판(3, 4)의 각 표면에 실질적으로 수직이 되게 광학적 투명기판(9, 10)의 각 내부 표면상에 형성된다.

그리고 나서, 지연특성의 변화를 보상하는 제2셀층(2)의 최대주요 굴절율의 방향은 광학적 투명기판(9, 10)의 각 표면에 실질적으로 수직이 되고, 즉 액정층(14)의 액정의 광학축 또는 각 액정분자의 장축의 방향이다.

제2셀층(2)의 광학적 투명기판(9, 10)은 액정층(14)이 거기에 봉합되게 수지의 봉합재에 의해 접착되어 완전하게 구성된 제2셀층(2)에 귀착한다.

제1과 제2셀층(1, 2)은 광학적 투명기판(3, 10)의 각 내부 표면이 서로 접촉하도록 적층되게 접착된다.

더욱, 제1과 제2셀층(1, 2)의 각 외부 표면상에, 한쌍의 편광판(16, 15)이 편광판(16, 15)의 편광축이 상기 노머리 백색표시방법을 이용하는 액정표시장치를 얻기 위해 각각 화살표(21, 20)에 의해 표시되는 것과 같이 직각에 서로 교차하도록 형성된다.

더욱, 제1셀층(1)의 액정층(13)에 소정의 직류전압을 인가하는 조절된 전압전원으로 구성되는 구동회로(표시되지 않음)는 전극막(5, 6)에 접속되어 액정표시장치(18)에 귀착한다.

각 액정층(13, 14)은 페닐사이크로핵산계의 1 또는 복수종류의 화합물과 같은 양의 유전 이방성을 가지는 네마틱 액정재료로 만들어진다.

본 발명은 이 액정재료에 제한되지 않는다.

광이 화살표(19)에 의해 표시한 것과 같이 거기에 수직방향인 편광판(15)의 외부 표면에 입사하는 것은 주목된다.

제7도에 개략적으로 표시한 것과 같이, 액정층(13)의 액정은 거기의 오프상태 또는 거기에 전압이 인가되지 않을때 배향막(7, 8) 사이의 90°의 각에 트위스트 된다.

반면에, 액정층(14)의 액정은 거기의 광학축이 배향막(11, 12)의 각 표면에 실질적으로 수직이 되게 향해진다.

결과로서, 액정표시장치(18)는 액정층(13)의 오프상태에서 즉, 전압이 전극막(5, 6) 사이에 인가되지 않는 그러한 상태에서 노머리 백색방법을 사용하여 거기에 백색영상을 표시할 수가 있다.

제8도는 위에서 언급한 바와 같이 구성된 액정표시장치(제7도에 표시)의 제1셀층(1)에 인가된 전압의 광투과율 특성을 표시하고, 그리고 제9도는 제1도에 표시한 종래의 액정표시장치(17)의 셀층(1)에 인가된 전압의 광투과율 특성을 표시한다.

이러한 특성은 본 발명의 발명자에 의해 실행된 측정의 다음 조건하에서 얻게 되었다.

더욱, 제10도는 액정표시장치(18)와 종래의 액정표시장치(17)의 시각의 콘트라스트 특성을 표시한다.

제1과 제2셀층(1, 2)의 액정층(13, 14)의 각 조성비는 액정층(13)의 복굴절율(Δn1)이 0.10이 되고 액정층(14)의 복굴절율(Δn2)이 거기에 입사하는 광의 550mms의 파장에서 0.06이 되도록 조성된다.

제1셀층(1)의 액정층(13)의 두께(d1)의 5.0μms에 설정되고, 그리고 제2셀층(2)의 액정층(14)의 두께(d2)는 2.0μms에 설정된다.

그러므로, 제1셀층(1)의 지연특성(Δn1, d1)은 0.50μms가 되고, 그리고 제2셀층(2)의 지연특성(Δn2, d2)은 0.12μms가 된다.

일반적으로 액정표시장치(18)의 입사하는 광이 편광판(15)을 통하여 통과한 후, 그 입사광은 직선으로 편광된 광이 된다.

그러나, 편광판(15)을 통하여 통과한 입사광이 액정층(13)을 통하여 통과할 때, 입사광은 액정층(13)의 액정의 복굴절성에 의해 생성된 정상광과 비정상광 사이의 위상차에 대응하는 타원편광이 된다.

상기 문제를 해결하기 위해, 각 상기 요구를 충족되게 구성되는 상기 위상차를 소거하는 제2셀층(2)이 제공되어, 제1과 제2셀층(1, 2)를 통하여 통과한 광이 다시 직선으로 편광된 광이 된다.

제11도는 제1셀층(1)의 시각(θ)의 지연특성을 표시하고, 그리고 제12도는 제2셀층(2)의 시각(θ)의 지연특성을 표시한다.

제11도의 특성곡선(122)에 표시한 것과 같이, 제1셀층(1)의 지연특성은 시각(θ)이 증대할 때, 감소한다.

반면에 제12도의 특성곡선(123)에 표시한 것과 같이 제2셀층(2)의 지연특성은 시각(θ)이 증대할 때 증대한다.

그러므로 적층된 제1과 제2셀층(1, 2)을 형성하는 액정표시장치는 광이 제1셀층을 통하여 통과할 때 발생되는 지연특성의 변화를 오프셋 할 수 있고, 그리고 상기 위상차를 소거할 수 있다.

이 경우에 있어, 액정표시장치에 비록 편광판(15)을 통하여 통과한 화살(20)에 의해 표시된 것과 같은 편광방향을 가지는 직선으로 편광된 광이 제1과 제2셀층(1, 2)을 통하여 통과하더라도, 거기를 통하여 통과한 광은 직선으로 편광된 광을 유지한다.

이후, 화살표(21)에 의해 표시되는 것과 같은 방향에 수직의 편광방향을 가지는 직선으로 편광된 광을 편광판(16)에 입사하고 그리고 편광판(16)에 의해 차단된다.

이리하여 사용자가 제7도의 하부측면에 액정표시장치(18)를 볼때, 한 영상이 계조반전없이 표시될 수가 있다.

사용자가 제7의 하부측면에서 액정표시장치(18)를 볼때, 상기 시각(θ)의 소정의 각 보다 어느정도 이상 크면, 이상광을 편광판(16)의 표면에 전체적으로 반사가 된다.

이리하여, 사용자는 액정표시장치(18)에 표시되는 영상을 볼 수가 없다.

반면에, 종래의 액정표시장치에서는, 상기 광투과율(Tθ)가 0° 이외의 어떤 시각(θ)에 나타난다.

그러나 실제적으로 광투과율의 상기 피크치(Tθ)의 발생은 상기와 같은 전체 반사되는 입사광을 인에이블 함으로써 약 50°와 같은 한계각(θc)의 부근에서 소거될 수가 있다.

제8도에서는, 특성곡선(14, 15)은 각각 0°와 45°의 시각의 경우에 있어 제1셀층(1)의 액정층(13)에 인가되는 전압의 광투과율 특성을 표시하고, 그리고 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 액정표시장치의 측정에 의해 얻게 된다.

제9도에서는 특성곡선(16, 17)이 각각 0°와 45°의 시각의 경우에 있어 제1셀층(1)의 액정층(13)에 인가되는 전압의 광투과율 특성을 표시하고, 그리고 제1도에 표시하는 종래의 액정표시장치(1)의 측정에 의해 얻게 된다.

제8도와 제9도에 표시한 특성사이의 비교에서 명백한 것과 같이, 특성곡선(14, 16)은 0°의 시각의 경우에 있어 실질적으로 같은 경향을 표시하고, 특히 액정표시장치(17, 18)의 광투과율 둘다는 4.0V 이상의 인가전압에서 대략 제로(zero)%가 된다.

45°의 시각의 경우에서의 특성곡선(15, 17) 사이의 비교에서 제7도에 표시한 실시예의 액정표시장치(18)의 광투과율은 3.0V 이상의 인가전압에서 대략 제로%가 된다.

반면에 제1도에 표시된 종래의 액정표시장치(17)의 광투과율은 대략 2.5V의 인가전압에서 대략 제로%가 되나, 그러나 광투과율이 대략 3.0V에서 4.0V 까지의 인가전압의 범위에서 다시 증대하는 그러한 상승현상이 발생된다.

그러므로 본 발명의 실시예에 따라, 제1도에 표시된 종래의 액정표시장치(17)에서 0°보다 더 큰 시각(θ)에서 나타나는 광투과율의 상기 피크치(Tθ)는 소거될 수가 있고, 그리고 백색과 흑색영상 또는 컬러영상으로 구성되는 단색영상이 계조반전없이 개선된 표시특성으로 거기에 표시될 수 있어, 종래 액정표시장치의 그것보다 더 높은 품질의 영상을 표시하는 액정표시장치에 귀착한다.

상기 효과를 얻게 될 수 있는 시각(θ)은 한계각(θc′, 0°) 사이의 범위가 제한되지 않는다.

위에서 언급한 바와 같이, 시각(θ)이 0° 이상이 되는 한, 상기 효과는 어떤 시각(θ)에서 얻을 수 있다.

상기 한계각(θc)은 입사광의 전체 반사가 고려할 때 실용상의 범위의 상한(上限) 이상은 아니다.

제10도에 표시한 시각(θ)의 콘트라스트 특성에 있어, 특성곡선(18)은 제1실시예의 액정표시장치의 특성(제8도에 표시)에 대응하고, 거기에 콘트라스트가 광투과율의 피크치(Tθ)에 전압의 인가가 없을때 광투과율로서 계산된다.

특성곡선(19)은 종래의 액정표시장치(17)의 특성(제9도에 표시)에 대응하고, 그리고 같은 특성을 표시한다.

제10도에서 명백한 것과 같이, 지연특성이 변화를 보상하는 제2셀층(2)이 액정표시장치(18)에 제공될 때, 거기의 콘트라스트는 시각(θ)의 거의 전 범위에 걸쳐 개선된 것이 이해되고 그리고 시각특성은 종래의 장치(17)의 그것과 비교하여 개선된 것이 이해된다.

더욱더, 실용에서 시각(-45°≤θ≤45°)의 범위에서, 콘트라스트를 개선하기 위해 광투과율(Tθ=0%)의 피크치(Tθ) 대부분을 소거하기 위해, 제1과 제2셀층(1, 2)의 각 지연특성(Δn1, d1, Δn2, d2)은 다음 범위 내에 오도록 바람직하게 설정된다.

0.3μms＜Δn1ㆍd1＜0.6μms ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)

0.05μms＜Δn2ㆍd2＜0.3μms ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)

제1실시예의 변형의 TN형 액정표시장치는 아래에서 설명한다.

TN형 액정표시장치에 있어, 포리매틱 액정재를 정형하여 만든 광학막은 지연특성의 변화를 보상한 제2셀층(2)의 자리에 사용된다.

광학막은 다음과 같이 만들어진다.

우선, 소정의 극성을 가지는 포리매틱 액정재가 용해되게 고온으로 가열된다.

소정의 전압이 용해된 포리매틱 액정재에 인가되고, 그리고 나서, 액정은 거기의 포리매틱 액정분자의 장축이 거기에 인가된 전압에 의해 발생되는 전계의 방향으로 실질적으로 평행이 되도록 거기의 극성에 의해 향하여진다.

이후, 용해된 포리매틱 액정재는 포리매틱 액정재의 장축이 위에서 언급한 바와 같이 전계의 방향으로 실질적으로 평행이 되는 그러한 상태로 굳게 하도록 냉각된다.

그리고 나서, 굳은 포리매틱 액정재의 액정분자의 장축은 소정의 방향에 실질적으로 평행이 되도록 고정되고, 그리고 그러한 방법으로 만들어진 포리매틱 액정재는 막형태로 정형되어, 광학복굴절을 가지는 광학막으로 귀착된다.

각 포리매틱 액정분자의 장축 또는 지연특성의 변화를 보상하는 광학막의 최대주요 굴절율의 방향은 입사광이 거기에 영상을 표시하는 제1셀층(1)를 통하여 통과하는 방향으로 실질적으로 평행방향으로 향하여지고, 즉, 80°와 90° 사이의 범위에서의 각에서 각 층의 각 표면이 교차되게 제1실시예의 수정의 TN형 액정표시장치에 귀착한다.

그것은 수정의 액정표시장치는 제7도에 표시된 제1실시예의 액정표시장치(18)의 그것에 유사한 시각(θ)에서 광투과율의 개성된 종속성을 가지는 본 발명의 발명자에 의해 실행된 실험에 의해 확인된다.

지연특성의 변화를 보상하는 제2셀층(2)으로서 사용되는 광학복굴절성을 가지는 광학막은 상기 포리매틱 액정재의 그것에 유사한 방법으로 그것을 굳게 하도록 가열하고 냉각하는 그러한 용해상태의 이온 액정재에 소정전압을 인가하는 것에 의해 만들어질 수가 있다.

액정표시장치에 영상을 표시하는 시각의 상기 광투과율 특성은 지연특성의 변화를 보상하는 제2셀층(2)과 같은 이 광학막을 사용하여 개선될 수가 있다.

지연특성의 변화를 보상하는 광학막 또는 제2셀층(2)은 한 쌍의 편광판(15, 16) 사이의 어떤 위치에 정렬된다.

일반적인 형태의 다음 화학식에 의해 표시되는 포리스티렌막(polystyrene layer)에 있어서,

벤젠링은 막의 두께의 방향, 즉 막의 표면에 정상 수직의 방향으로 향하여진다.

그러므로, 거기에서의 전자의 분포 밀도의 바이어스는 막의 두께의 방향으로 증대하고, 그리고 거기의 두께의 방향으로 굴절율은 거기의 표면의 그것보다 더 커진다.

즉, 그러한 막은 최대주요 굴절율의 방향이 막의 표면에 정상수직의 방향에 실질적으로 평행인 광학복굴절율을 가지는 지연특성의 변화를 보상하는 수단중의 하나가 될 수 있다.

액정표시장치에 영상을 표시하는 시각에 의존하는 광투과율 특성은 액정표시층의 적어도 한쪽에 포리스티렌막을 정렬하는 것에 의해 개선될 수가 있다.

후에 설명되는 것과 같이, 상기 포리스티렌막에의 구성되는 지연특성의 변화를 보상하는 막은 상기 광학 위상차 소거막(28, 29)과 같은 위상차를 소거하는 수단으로 구성하는 액정표시장치를 위해 현저한 효과를 가지고 있다.

제13도는 본 발명에 따른 제2실시예의 액정표시장치의 분해 단면도이다.

제13도에 있어서, 제7도에 표시된 것과 유사한 구성부분이 제7도에 표시된 것과 같은 참조번호에 의해 표시된다.

액정표시장치(31)는 다음과 같이 만들어진다.

거기에 영상을 표시하는 표시셀층(16)은 한쌍의 광학적 투명기판(3, 4) 사이에 포함되는 액정층(32)을 제외하고 제7도에 표시된 제1실시예의 액정표시장치(18)의 제1셀층(1)의 것과 같은 방법으로 만들어진다.

액정층(32)의 액정재로서, MerK ＆ Co에 의해 만들어진 0.1wt%의 치럴도팬트(a chiral dopant) S-811가 거기의 트위스트 방향을 조절하기 위해 가해지는 페닐 사이크로핵산(Phenylcyclohexane)(PCH)계의 액정과 같은 양의 유전 이방성을 가지는 네마틱액정재의 혼합된 액정이 사용된다.

액정층(32)의 복굴절성(Δn3)은 0.096에 설정되고, 그리고 거기의 두께(d3)는 6.0μms에 설정된다.

제6도에 표시된 종래의 STN형 액정표시장치(26)의 것과 같은 방법으로 한쌍의 위상차 소거막(28, 29)이 광학적 투명기판(3, 4)의 각 외부 표면에 형성되고, 그리고 한쌍의 편광판(15, 16)은 위상차 소거막(28, 29)의 각 외부 표면에 형성된다.

본 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 지연특성(이후 지연특성 보상막으로 칭한다)의 변화를 보상하는 막(30)이 더욱 위상차 소거막(29)과 편광판(16) 사이에 정렬된다.

각 위상차 소거막(28, 29)은 소정의 광학축을 가지는 단축성 드론 포리카보네이트막(a uniaxially drawn polycarbonate film)이고 그리고 거기의 지연특성은 위상차 소거막(28, 29)의 각 표면에 정상 수직의 방향에 광전송을 위해 200nms이다.

지연특성 보상막(30)은 포리스티렌으로 만들어지고, 그리고 거기의 특성(n_a-n_b)ㆍd5는 지연특성 보상막(30)의 표면에 정상 수직의 방향에 전송하는 광을 위해 30μms이고, 거기에 na와 nb(na＞nb)는 지연특성 보상막(30)의 표면에 평행방향에 2개 종류의 주요 굴절율이 있고 그리고 d5는 그것의 두께이다.

지연특성(n_a-n_b)ㆍd5는 지연특성 보상막(30)의 표면에 평행방향에 전송하는 광을 위해 70μms이고, 거기에 n_c가 지연특성 보상막(30)의 표면에 정상수직의 방향에 굴절율이고, 그리고 최대주요 굴절율이다.

제14도는 제13도에 표시된 액정표시장치(31)의 광학적 투명기판(3, 4)의 각 표면에 수직방향에서 볼때, 편광판(15, 16)의 각 편광축, 지연특성 보상막(30)의 광학축, 위상차 소거막(28, 29)의 각 광학축 그리고 액정층(32)의 액정의 배향각 사이의 관계를 표시한다.

제14도에서는 각 방향은 시계에 표시되는 각 시간의 위치를 사용하는 것에 의해 표시된다.

제13도의 상하방향은 제14도에 표시된 6시와 12시의 방향에 대응하고, 그리고 좌우방향은 제14도에 표시된 3시와 9시의 방향에 대응한다.

제17도와 제20도에 있어서 구성부분의 각 배향각은 역시 제4도에 표시된 것과 같은 방법으로 표시된다.

제14도에 표시된 것과 같이, 광학적 투명기판(3)의 측면에 정렬되는 액정층(32)의 액정 분자의 장축은 9시의 방향을 향해 6시의 방향에서 45°의 각에 의해 회전되는 화살표(a3)에 의해 표시되는 것과 같은 방향에 평행이고, 그리고 광학적 투명기판(4)의 측면에 정렬되는 거기의 장축은 화살표(a3)에 의해 표시된 것과 같은 방향에서 직각에 의해 시계바늘 방향으로 더욱 회전되는 화살표(a4)에 의해 표시된 것과 같은 방향에 평행이다.

최대 굴절율의 각 방향 또는 위상차 소거막(28, 29)의 광학축은 화살표(a4, a3)에 의해 표시된 것과 같은 방향과 일치한다.

역시, 편광판(15)의 편광방향은 화살표(a15)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향해지고, 그리고 3시의 방향을 향해 6시의 방향에서 25°의 각도에서 회전되고, 그리고 편광판(16)의 편광방향은 화살표(a16)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하고, 그리고 3시의 방향을 향하여 6시의 방향에서 65°의 각에 의해 회전된다.

더욱 도면방향 또는 지연특성 보상막(30)의 상기 주요 굴절율(na)의 방향은 3시와 9시의 방향으로 향하여진다.

이러한 배향 방향간의 관계가 액정표시장치에 영상을 표시하는 콘트라스트를 개선하는 시각(θ)의 범위를 확대되게 적절하게 결정된다.

후에 설명하는 것과 같은 제17도와 제20도의 경우에 있어서, 이 관계는 동일하게 결정된다.

제15a도와 제15b도는 액정표시장치(31)의 시각의 콘트라스트 특성을 표시하는 그래프이다.

제15a도에 있어서, 특성곡선(110)은 액정표시장치(31)의 광학적 투명기판(3, 4)의 각 표면에 수직인 6시와 12시의 상기 방향을 포함하는 평면에서 볼때 시각의 콘트라스트 특성을 표시하고, 그리고 특성곡선(111)은 제1도에 표시한 종래의 액정표시장치(17)의 같은 특성을 표시한다.

제15b도에서는 특성곡선(112)은 3시와 9시의 상기 방향을 포함하는 평면에서 볼때 액정표시장치(31)의 같은 특성을 표시하고, 그리고 특성곡선(113)은 종래의 액정표시장치(17)의 같은 특성을 표시한다.

제15a도와 제15b도에서 명백한 것과 같이, 5이상의 콘트라스트의 경우에서는 6시와 12시 방향에서 시각의 범위는 26°이상의 각에 의해 확대되고 그리고 3시와 9시의 방향에서의 범위가 동등 또는 7°이상의 각에 의해 확대된다.

본 실시예에 있어서 본 발명에 따르는 TN형 액정표시장치 위에서 언급되나, 그러나 본 발명은 이것에 제한되지 않는다.

예를들면, 본 발명은 같거나 또는 90°이상인 액정의 트위스트각을 가지는 STN형 액정표시장치에 적용된다.

제16도는 본 발명에 따른 제3실시예의 액정표시장치(33)를 표시하는 분해 단면도이다.

제16도에 있어서, 제7도와 제13도에 표시한 그것과 같은 구성부분은 제7도와 제13도에 표시한 것과 같은 참조번호에 의해 표시된다.

액정표시장치(33)는 다음과 같이 만들어진다.

영상을 표시하는 표시셀층(1c)은 한쌍의 배향막(7a, 8a)과 액정층(34)을 제외하고, 제13도에 표시한 제2실시예의 것과 같은 방법으로 만들어진다.

즉, 배향막(7a, 8a)의 각 내부 표면을 액정층(34)의 액정이 240°의 각에서 트위스트 되도록 천으로 하는 것에 의해 사전에 처리된다.

제6도에 표시한 종래의 STN형 액정장치(26)와 같은 방법으로 한쌍의 편광판(15, 16)은 위상차 소거막(28, 29)의 각 외부 표면에 형성된다.

본 발명에 따른 지연특성 보상막(35)은 더욱 위상차 소거막(29)과 편광판(16) 사이에 정렬된다.

액정층(34)의 액정재로서, Merk ＆ Co. Inc에 의해 만들어진 Chiral dopant S-811의 0.76wt%가 거기의 트위스트 방향을 조절하기 위해 가해지는 PCH계와 피리미딘(Pyrimidine)계의 액정과 같은 양의 유전 이방성을 가지는 네마틱 액정재의 혼합된 액정이 사용된다.

액정층(34)의 복굴절성(Δn4)은 0.123에 설정되고, 그리고 그의 두께(d4)는 7.5nms에 설정된다.

각 위상차 소거막(28, 29)은 소정의 광학축을 가지는 단축성 드론포리 카보네이트이고, 그리고 거기의 지연특성은 위상차 소거막(28, 29)의 각 표면에 정상수직의 방향으로 전송하는 광을 위해 400nms이다.

지연특성 보상막(35)은 포리스티렌으로 만들어지고, 그리고 거기의 지연특성(n_a-n_b), db은 지연특성 보상막(35)의 표면에 정상수직의 방향으로 전송하는 광을 위해 30μms이고, 거기에 d6는 거기의 두께이다.

지연특성(n_a-n_b)ㆍd6은 지연특성 보상막(35)의 표면에 평행방향으로 전송하는 광을 위해 70μms이다.

제17도는 제16도에 표시된 액정표시장치(33)의 광학적 투명기판(3, 4)의 각 표면에 수직방향에서 볼때, 편광판(15, 16)의 각 편광축, 지연특성 보상막(35)의 광학축, 위상차 소거막(28, 29)의 각 광학축 그리고 액정층(34)의 액정의 배향각 사이의 관계를 표시한다.

제17도에 표시한 바와 같이, 광학적 투명기판(3)의 측면에 정렬되는 액정층(34)의 액정분자의 장축은 3시의 방향으로 향하여 6시의 방향에서 60°의 각에서 회전되는 화살표(a3)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 평행이고 그리고 광학적 투명기판(4)의 측면에 정렬되는 거기의 장축은 화살표(a3)에 의해 표시된 것과 같은 방향에서 시계반대 방향으로 240°의 각에 의해 회전되는 화살표(a4)에 의해 표시된 것과 같은 방향에 평행이다.

역시, 최대 굴절율의 방향 또는 위상차 소거막(28)의 광학축은 9시의 방향으로 향해 6시의 방향에서 20°의 각에 의해 회전되는 화살표(a28)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향해지고 그리고 최대 굴절율의 방향 또는 위상차 소거막(29)의 광학축은 6시의 방향에서 3시의 방향으로 20°의 각에 의해 회전되는 화살표(29)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하여진다.

더욱, 편광판(15)의 편광방향은 3시의 방향을 향하여 6시의 방향에서 10°의 각에 의해 회전되는 화살표(a15)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하여지고, 그리고 편광판(16)의 편광방향은 화살표(a16)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하여지고, 그리고 3시의 방향을 향하여 6시의 방향에서 80°의 각에 의해 회전된다.

더욱, 도면 방향이나 또는 지연특성 보상막(35)의 상기 주요 굴절율(n_a)의 방향은 3시의 방향을 향하여 6시의 방향에서 65°의 각에서 회전되는 화살표(a35)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하여진다.

제18a도와 제18b도는 액정표시장치(33)의 시각의 콘트라스트 특성을 표시하는 그래프이다.

제18a도에 있어서, 특성곡선(115)는 액정표시장치(33)의 6시와 12시의 상기 방향을 포함하는 평면에서 볼때 시각의 콘트라스트 특성을 표시하고, 그리고 특성곡선(114)은 제6도에 표시한 종래의 액정표시장치(26)와 같은 특성을 표시한다.

제15b도에 있어서, 특성곡선(117)은 3시와 9시의 상기 방향을 포함하는 평면에서 볼때 액정표시장치(33)의 같은 특성을 표시하고, 그리고 특성곡선(116)은 종래의 액정표시장치(26)의 같은 특성을 표시한다.

제18a도와 제18b도에서 명백한 것과 같이 5의 콘트라스트의 경우에 있어, 6시와 12시의 방향으로 시각의 범위는 같거나 또는 5°이상의 각에 의해 종래의 액정표시장치(26)의 그것과 비교하여 확대된다.

제19도는 본 발명에 따른 제4실시예의 액정표시장치(36)의 분해 단면도이다.

제19도에 있어서, 제7도, 제13도와 제16도에 표시된 것과 같은 구성부분은 제7도, 제13도와 제16도에 표시된 것과 같은 참조번호에 의해 표시된다.

액정표시장치(36)는 다음과 같이 만들어진다.

영상을 표시하는 표시셀층(1c)은 제3실시예의 것과 같은 방법으로 만들어진다.

광학적 투명기판(3, 4)의 각 외부표면에 위상차 소거막(29), 그리고 적층된 위상차 소거막(39, 40)으로 구성된 위상차 소거막(28a)을 형성한다.

역시, 위상차 소거막(28a, 29)의 각 외부 표면에 한쌍의 편광판(15, 16)이 형성된다.

본 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 지연특성 보상막(38)이 더욱 위상차 소거막(29)과 편광판(16) 사이에 정렬된다.

각 위상차 소거막(39, 40, 29)은 소정의 광학축을 가지는 단축성 드론 포리카보네이트막이고, 그리고 거기의 지연특성은 위상차 소거막(39, 40, 29)의 각 표면에 정상 수직의 방향으로 전송하는 광을 위해 각각 200μms, 200μms와 400μms이다.

지연특성 보상막(38)은 포리스티렌으로 만들어진다.

지연특성 보상막(38)의 지연특성(n_a-n_b)ㆍd4는 지연특성 보상막(38)의 표면에 정상 수직의 방향으로 전송하는 광을 위해 30nms이고, 거기의 지연특성(n_a-n_b)ㆍd4는 거기의 표면에 평행방향으로 전송하는 광을 위해 70μms이다.

제20도는 제19도에 표시된 액정표시장치의 광학적 투명기판(3, 4)의 각 표면에 수직방향에서 볼때, 편광판(15, 16)의 각 편광축, 지연특성 보상막(38)의 광학축, 위상차 소거막(39, 40, 29)의 각 광학축, 그리고 액정층(34)의 액정의 배향각 사이의 관계를 표시한다.

제120도에서 표시된 것과 같이, 광학적 투명기판(4)의 측면에 정렬되는 액정층(34)의 액정 분자의 장축은 9시의 방향을 향하여 6시의 방향에서 60°의 각에 의해 회전되는 화살표(a4)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 평행이고, 그리고 광학적 투명기판(3)의 측면에 정렬되는 거기의 장축은 시계바늘 반대방향으로 화살표(a4)에 의해 표시된 것과 같은 방향에서 240°의 각에서 회전되는 화살표(a3)에 의해 표시된 것과 같은 방향에 평행이다.

역시, 최대 굴절율의 방향 또는 위상차 소거막(39)의 광학축은 9시의 방향쪽으로 6시의 방향에서 55°의 각에 의해 회전되는 화살표(a39)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하여지고, 그리고 최대 굴절율의 방향 또는 위상차 소거막(40)의 광학축은 6시의 방향에서 9시의 방향으로 25°의 각에 의해 회전되는 화살표(a40)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하게 된다.

그러므로, 위상차 소거막(30, 40)의 굴절율의 방향은 30°의 각에 서로가 교차한다.

더욱, 위상차막(29)의 최대 굴절율의 방향은 3시의 방향을 향하여 6시의 방향에서 25°의 각에 의해 회전되는 화살표(a29)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하여진다.

더욱더, 편광판(15)의 편광방향은 화살표(a15)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하게 되고, 그리고 9시의 방향을 향하여 6시의 방향에서 40°의 각에 의해 회전되고, 그리고 편광판(16)의 편광방향은 화살표(a16)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하여지고, 그리고 3시의 방향을 향하여 6시의 방향에서 75°의 각에서 회전된다.

더욱, 도면방향 또는 지연특성 보상막(38)의 n_a의 상기 주요 굴절율의 방향은 편광판(16)의 편광방향(a16)에 평행인 화살표(a38)에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 향하여진다.

제21a도와 제21b도는 액정표시장치(36)의 시각의 콘트라스트 특성을 표시하는 그래프이다.

제21a도에 있어서, 특성곡선(119)은 액정표시장치(36)의 광학적 투명기판(3, 4)의 각 표면에 수직인 6시와 12시의 상기 방향을 포함하는 평면에서 볼때의 시각상의 콘트라스트 특성을 표시하고, 그리고 특성곡선(118)은 제6도에 표시한 종래의 액정표시장치의 같은 특성을 표시한다.

제21b도에 있어서, 특성곡선(121)은 3시와 9시의 상기 방향을 포함하는 평면에 볼때 액정표시장치의 같은 특성을 표시하고 그리고 특성곡선(120)은 종래의 액정표시장치(26)의 같은 특성을 표시한다.

제21a도와 제21b도에서 명백한 것과 같이, 6시와 12시의 방향에서 시각특성은 제3실시예의 액정표시장치(33)의 것과 비교할때, 개선되고, 그리고 더욱, 5의 콘트라스트의 경우에는, 거기의 방향에서 시각의 범위는 종래의 액정표시장치(26)의 것과 비교할때, 동등하거나 또는 10° 이상 큰 각에 의해 확대된다.

이리하여, 위상차 소거막(28a)가 적층복수의 위상차 소거막으로 구성될때, 그 콘트라스트는 높게 되어, 백색과 흑색표시와 같은 별개의 단색 표시에 귀착한다.

위에서 언급한 바와 같이, 지연특성 보상막은 광학복굴절성을 가지고, 거기에 최대주요 굴절율의 방향이 거기에 영상을 표시하는 표시셀층의 광학적 투명기판의 각 표면에 정상수직의 방향에 실질적으로 평행이 되고 포리매틱 액정재 또는 이온 액정재를 막 형태로 정형하는 것에 의해 얻어지는 막으로 만들어질 수가 있고, 또는 거기의 전자의 분포 밀도의 바이어스가 포리스티렌과 같은 두께의 방향으로 산출되는 포리머 막으로 만들어질 수가 있다.

그러한 지연특성 보상막 또는 제2셀층(2)에 있어서, 일반적으로 액정표시장치의 기판의 각 표면에 수직방향으로 또는 지연특성 보상막의 두께방향으로 전송하는 광을 위한 지연특성은 시각이 증대할때 증대한다.

제1셀층(1) 또는 표시셀층을 통하여 광이 통과할때 발생하는 변화 그리고 제2셀층(2)의 지연특성의 변화 또는 지연특성 보상막은 시각에 의지하여 변화되지 않도록 바람직하게 설정된다.

그러한 지연특성 보상막 또는 제2셀층(2)이 거기에 영상을 표시하기 위해 제1셀층(1) 또는 표시셀층에 중복될 때 제1셀층(1) 또는 표시셀층을 통하여 통과하는 광에서 발생되는 위상차는 계조반전없이 시각특성을 가지는 액정표시를 얻도록 소거되고, 그리고 거기의 표시의 품질도 개선될 수가 있다.

본 발명에 따른 상기 실시예에서의 설명된 것과 같이, 노머리 백색표시방법과 노머리 흑색표시방법의 두 가지 다에 있어서, 광투과율의 피크치는 지연특성 보상막(30, 35, 38) 또는 그와 같은 지연특성의 변화를 보상하는 제2셀층(2)을 조정함으로써 소거될 수가 있어 개량된 시각특성에 귀착한다.

더욱더, 본 발명은 능동구동형 액정표시장치 또는 그와 같은 것에 액정표시셀을 구동하기 위해, Thin Film Transistors, Metal Insulator Metal Devices, 다이오드와 같은 능동장치를 상용에 의하여 적합하게 적용될 수가 있다.

각종 다른 변형이 본 발명의 범위와 정신에서 이탈함이 없이 기술에 익숙한 사람들에 명백하고 즉시 만들어질 수 있다는 것이 이해된다.

따라서 여기에 첨부된 청구범위가 여기에 설명된 것과 같은 설명에 한정되는 것이 의도되지 않고, 그러나, 오히려 그 청구범위는 본 발명이 속하는 기술에서 능숙한 사람들에 의해 거기의 동등한 것으로 취급되는 모든 특징을 포함하여, 본 발명에 존재하는 특허 가능 신규성의 특징 모두를 망라하는 것으로 해석된다.

Claims (17)

1. 영상을 표시하되, 한쌍의 광학적 투명기판 사이에 배열되어 있는 액정층을 구비하고, 이 액정층의 액정분자가 적어도 90°까지 트위스트 되는, 표시셀과 ; 상기 표시셀의 각 외부표면상에 배열되어 있는 한쌍의 편광자 및 ; 광학복굴절성을 가지되, 광이 상기 표시셀을 통하여 통과할때 발생되는 지연특성의 변화를 보상하여 시각특성을 개선하고, 상기 표시셀의 적어도 일측상에 그리고 두께의 방향으로 배열되어 있으며, 그리고 상기 한쌍의 편광자 사이에 배열되어 있는 지연특성 보상층을 포함하고, 상기 지연특성 보상층의 최대 주요 굴절율의 방향이 상기 표시셀의 한쌍의 광학적 투명기판의 표면에 수직하는, 법선의 방향에 평행한 방향으로 배향되어 있는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 지연특성 보상층은 또 다른 한쌍의 광학적 투명기판 사이에 정렬되는 또 다른 액정층을 포함하고, 그리고 액정분자는 상기 지연특성 보상층의 상기 액정층에 정렬되어 그 액정분자의 주축이 상기 한쌍의 광학적 투명기판의 각 표면에 수직하는 액정표시장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 표시셀의 액정층의 두께 d1와 복굴절성 Δn1의 적(積)인 상기 지연특성 Δn1ㆍd1과, 상기 지연특성 보상층의 액정층의 두께 d2와 복굴절성 Δn2의 적(積)인 지연특성 Δn2ㆍd2은 다음의 범위내로 설정되는 액정표시장치.

   0.3μms＜Δn1ㆍd1＜0.6μms,

   0.05μms＜Δn2ㆍd2＜0.3μms.
4. 제1항에 있어서, 상기 지연특성 보상층은 포리매릭(polymeric) 액정물질을 정형하는 것에 의해 만들어지고, 막배치에서 소정의 방향에 평행한 주축을 갖는 액정분자를 포함하고, 그리고 상기 지연특성 보상층은 상기 포리매릭 액정물질의 액정분자의 주축이 상기 한쌍의 광학적 투명기판의 각 표면에 수직하는 액정표시장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 편광축은 서로가 직각으로 교차하는 액정표시장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 표시셀은 트위스트된 네마틱형 액정장치인 액정표시장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 액정셀은 슈퍼 트위스트된 네마틱형 액정장치인 액정표시장치.
8. 영상을 표시하되, 한쌍의 제1 및 제2광학적 투명기판 사이에 배열되어 있는 액정층을 구비하고, 이 액정층의 액정분자가 적어도 90°까지 트위스트 되는, 표시셀과 ; 상기 표시셀의 각 외부 표면상에 배열되어 있는 제1 및 제2편광자 및 ; 상기 표시셀의 광학적 복굴절성에 의해 발생된 정상광과 비정상광 사이의 위상차를 소거하되, 제1위상차 소거막은 상기 제1광학적 투명기판과 제1편광자 사이에 정렬되고 그리고 제2위상차 소거막은 상기 제2광학적 투명기판과 상기 제2편광자 사이에 정렬되는, 제1 및 제2위상차 소거막과 ; 광학복굴절성을 가지되, 광이 상기 표시셀을 통하여 통과할 때 발생되는 지연특성의 변화를 보상하여 시각특성을 개선하고, 상기 표시셀의 적어도 일측상에 그리고 두께의 방향으로 배열되어 있으며, 그리고 상기 제1 및 제2편광자 사이에 배열되어 있는 지연특성 보상층을 포함하고, 상기 지연특성 보상층의 최대 주요 굴절율의 방향이 상기 표시셀의 상기 제1 및 제2광학적 투명기판의 표면에 수직하는, 법선의 방향에 평행한 방향으로 배향되어 있는 액정표시장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 지연특성 보상층은 상기 제2위상차 소거막과 제2편광자 사이에 정렬되는 액정표시장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 표시셀은 트위스트된 네마틱형 액정장치인 액정표시장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 표시셀은 슈퍼 트위스트된 네마틱형 액정장치인 액정표시장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 액정층의 액정분자는 상기 한 쌍의 제1 및 제2광학적 투명기판 사이에서 240°의 각도로 트위스트 되는 액정표시장치.
13. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2위상차 소거막의 적어도 하나는 적층된 복수의 위상차 소거막으로 구성되는 액정표시장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 지연특성 보상층은 광학적막인 액정표시장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 광학적막은 포리스틸렌막인 액정표시장치.
16. 제8항에 있어서, 상기 지연특성 보상층은 광학적막인 액정표시장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 광학적막은 포리스틸렌막인 액정표시장치.

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