[go: up one dir, main page]

KR100344185B1 - 액정표시장치 - Google Patents

액정표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100344185B1
KR100344185B1 KR1020000032495A KR20000032495A KR100344185B1 KR 100344185 B1 KR100344185 B1 KR 100344185B1 KR 1020000032495 A KR1020000032495 A KR 1020000032495A KR 20000032495 A KR20000032495 A KR 20000032495A KR 100344185 B1 KR100344185 B1 KR 100344185B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
display device
substrate
alignment layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020000032495A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010111812A (ko
Inventor
이신두
이주현
박재홍
Original Assignee
주식회사 네오텍리서치
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 네오텍리서치 filed Critical 주식회사 네오텍리서치
Priority to KR1020000032495A priority Critical patent/KR100344185B1/ko
Priority to EP01304954A priority patent/EP1164411A1/en
Priority to JP2001174293A priority patent/JP2002040434A/ja
Priority to CN01118781A priority patent/CN1329266A/zh
Priority to US09/878,412 priority patent/US20010052956A1/en
Publication of KR20010111812A publication Critical patent/KR20010111812A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100344185B1 publication Critical patent/KR100344185B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133788—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13712—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal having negative dielectric anisotropy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 본 발명의 장치는 일면에 상부 전극이 형성되고 그 위에 수직 배향막이 덮힌 상부기판과, 상기 상부기판의 일면과 마주보는 일면에 하부 전극이 형성되고, 그 위에 원형 대칭(axially symmetric)의 이차원 표면굴곡(2-dimensional surface relief gratings) 다중배향 어레이가 형성된 제 1 배향막이 적층된 하부 기판과, 상기 상부기판과 하부 기판 사이에 주입된 유전 이방성을 갖는 액정을 포함한다. 따라서, 본 발명에서는 원형 대칭 다중배향 어레이에 의해 제조가 간편하고 넓고 대칭적인 시야각 특성을 갖는 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히 제조공정이 간편하고 넓고 대칭적인 시야각을 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
현재 비틀림 네마틱(twisted-nematic : TN) 액정표시장치의 좁은 시야각 특성은 대화면화가 요구될수록 심각한 문제로 대두되고 있다. 이를 극복하기 위한 방법으로 여러 가지 방식이 제안되고 있는 데, 현재 상용적으로 많이 사용되고 있는 기술 중의 하나로는 광보상(optical compensation)방법이 있다. 이것은 TN-LCD가 구동시에 구조적으로 비대칭성을 가지기 때문에 단축성 광보상 필름(uniaxial optical compensation film)을 이용하여 방위각에 따른 복굴절의 변화를 보상해주는 방법이며, 이 경우 파장에 따른 액정의 굴절률 분산으로 인해 색분산이 일어나며 제조원가가 높아지는 단점이 있다.
또 다른 방법으로는 LCD의 한쪽 기판에만 전극을 형성하여 LCD를 구동하는 IPS(in-plane switching)방식이 있다. 이 방식에서는 액정이 기판에 수평 배향되어 있고 액정의 광축과 직교하는 두 개의 편광판 중 하나의 편광판의 광축이 일치하는 조건에서 전기장이 인가되지 않았을 때에는 어두운 상태가 얻어지고 전기장이 인가될 경우에는 밝은 상태가 얻어진다. 이 경우 액정의 평균 광축의 변화가 기판 표면에 평행한 평면에서 일어나기 때문에 넓은 시야각을 확보할 수 있다는 장점을 가진다. 그러나, 액정의 비틀림 변형이 주로 일어나서 TN에 비해 응답시간이 길어지고개구율이 낮아지며 구동전압이 상대적으로 높다는 단점이 있다.
상술한 방식 이외에도 다중영역(multi-domain : MD)배향을 이용하여 단위 화소의 서로 다른 영역에서 광축의 변화를 유도하여 시야각 특성을 개선하는 기술들이 있다. 그 일례로서 MD-TN 방식은 각각의 화소를 보통 네 개의 영역으로 나누어 각 영역에서 액정의 비틀림 변형의 방향이 서로 달라지도록 액정을 배향하여 방위각에 따른 시야각의 대칭성을 확보하는 것이다. 그러나, 각 영역별로 서로 다른 방향의 러빙공정이 요구되어 제조공정이 복잡하고 그에 따른 생산수율의 저하를 가져오는 단점이 있다.
다른 예로서 MD-VA(vertical alignment)방식에서는 초기의 액정 배향 방향이 단위 화소의 각 영역에서 수직한 상태를 유지하고 있어 OFF 상태에서의 누설광이 매우 낮아 대비비가 높다는 장점이 있다. 그러나 이 경우에도 MD-TN 방식처럼 여전히 각 영역들을 서로 다른 방향으로 러빙공정이나 광배향공정을 적용해야 하는 복잡한 문제가 있다.
한편, a-TN(AMORPHOUS TWISTED NEMATIC)방식은 기판의 러빙공정을 생략하여 각 단위화소 내에서 임의의 방향을 가지는 미세영역을 형성하여 시야각을 향상시키는 것인 데 제작공정은 간단하지만 미세 영역의 크기가 임의로 형성되어 크기의 제어가 불가능하고 재현성이 매우 떨어지는 단점이 있다.
최근에 제안된 ASM(axially symmetric aligned microcell)방식은 액정과 고분자를 혼합한 후 상분리를 이용하여 제작하는 것으로 원형 대칭성의 시야각을 확보하는 기술이다. 이방법은 러빙과정없이 대면적의 균일한 액정 배향을 얻을 수는있으나, 고분자 자체의 신뢰성 문제가 존재하고 상분리의 제어와 제조공정의 복잡성 때문에 실제 LCD의 대량 생산에 적용되지 못하고 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 광반응성 수지를 사용하여 원형대칭의 이차원 표면 굴곡 다중 배향 어레이를 형성하고 이를 이용하여 기판 표면에서 액정의 선경사각을 위치에 따라 제어하여 원형 대칭성을 갖도록 하여 제조공정이 간단하고 넓고 대칭적인 시야각 특성을 갖는 다중영역의 수직 배향된 한 개의 기판을 가진 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 액정표시장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 액정표시장치의 A-A'선 수직단면도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 액정표시장치를 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 액정표시장치의 A-A'선 수직단면도.
도 5는 본 발명에 의한 다중 배향 어레이를 제작하기 위한 광마스크의 구성을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 의한 제 1 배향막에 형성된 원형 대칭의 2차원 표면 굴곡 다중배향 어레이를 나타낸 평면도.
도 7은 표면 굴곡 다중배향 어레이의 수평거리에 대한 높이 관계를 나타낸 그래프.
도 8은 자외선 조사량에 대한 다중배향 어레이의 표면굴곡 높이의 관계를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 의한 액정표시장치의 인가전압에 따른 투과광의 세기를 나타낸 그래프.
도 10a는 본 발명에 의한 액정표시장치의 전기장이 인가되지 않은 경우에 액정 배향자의 배향구조를 나타낸 도면.
도 10b는 본 발명에 의한 액정표시장치의 전기장이 인가된 경우에 액정 배향자의 배향구조를 나타낸 도면.
도 11a는 본 발명에 의한 액정표시장치의 직교 편광판 사이에서 전기장이 인가되지 않을 경우의 현미경 사진.
도 11b는 본 발명에 의한 액정표시장치의 직교 편광판 사이에서 전기장이 인가된 경우의 현미경 사진.
도 12는 본 발명에 의한 액정표시장치의 시야각 특성을 나타낸 등대비(iso-contrast)곡선.
도 13은 본 발명에 의한 액정표시장치의 -546㎚ 위상차 광보상 필름으로 보상한 경우에 시야각 특성을 나타낸 등대비 곡선.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정표시장치는 일면에 상부 전극이 형성되고 그 위에 수직 배향막이 덮힌 상부기판과, 상기 상부기판의 일면과 마주보는 일면에 하부 전극이 형성되고, 그 위에 원형 대칭의 2차원 표면 굴곡 다중배향 어레이가 형성된 제 1 배향막이 적층된 하부 기판과, 상기 상부기판과 하부 기판 사이에 주입된 유전 이방성을 갖는 액정을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정표시장치는 일면에 상부 전극이 형성되고 그 위에 수평 배향막이 덮힌 상부기판과, 상기 상부기판의 일면과 마주보는 일면에 하부 전극이 형성되고, 그 위에 원형 대칭의 2차원 표면 굴곡 다중배향 어레이가 형성된 제 1 배향막이 적층된 하부 기판과, 상기 상부기판과 하부 기판 사이에 주입된 유전 이방성을 갖는 액정을 구비한 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 선경사각, 즉 기판의 수직축에 대한 액정의 기울기는 0도 이상 9도 이하인 것이 바람직하다.
원형 대칭의 다중배향 어레이는 광반응성 수지로서 자외선영역에서 흡수파장대역을 가지며, 가시광선영역에서 높은 투과율을 가지며, 상기 액정의 정상 굴절율과 상기 수지의 굴절률과의 차이가 3%미만이며, 표면 굴곡은 사인(sine)함수의 제곱형태의 모양을 가지며, 두께는 수백 ㎚ 이하로 한다. 상기 원형 대칭의 다중배향 어레이의 굴곡 높이는 자외선의 에너지로 조절한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예 의한 액정표시장치를 나타내고, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도를 나타낸다. 도면에서, 액정표시장치는 상부기판(10), 하부기판(20), 액정(30)을 포함한다. 상부기판(10)의 일면에는 상부전극(12)이 형성되고 상부전극(12) 상에 수직 배향막(14)이 형성된다. 하부기판(20)의 일면에는 하부전극(22)이 형성되고 그 위에 원형대칭 2차원 표면굴곡 다중배향 어레이가 형성된 제 1 배향막(24)이 적층된다. 상부기판(10)과 하부기판(20) 사이에 음의 유전 이방성을 가지는 네마틱 액정(30)이 봉입된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예 의한 액정표시장치를 나타내고, 도 4는 도 3의 A-A'선 단면도를 나타내는데, 도면에 도시되어 있는바와같이 상기 제 1 배향막(24) 상에는 수직배향을 가지는 제 2 배향막(26)이 적층될 수 있다.
도 5은 본 발명에 의한 다중 배향 어레이를 제작하기 위한 광마스크의 구성을 나타내고, 도 6은 본 발명에 의한 제 1 배향막에 형성된 원형 대칭의 2차원 표면 굴곡 다중배향 어레이를 나타낸다. 원형 대칭의 2차원 표면 굴곡 다중배향 어레이를 얻기 위해서 다양한 종류의 수지를 적용할 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 광반응성 수지(Norland Products Inc 사의 NOA 60)를 하부전극(22)이 형성된 하부기판(20) 상에 수백 ㎚ 이하로 얇고 균일하게 코팅하였다.
광반응성 수지는 자외선 영역에서 흡수파장대역을 가지며 가시광성 영역에서 높은 투과율을 가져야 한다. 또한, 수지의 굴절율이 액정(30)의 정상 굴절율과 가능한 한 비슷한 것이 바람직하다. 두 굴절율의 차이가 크면 OFF상태에서 회절현상에 의해 빛의 투과현상이 생길 수 있다. 실제로 제작한 장치에서는 수지의 굴절율은 1.56이고 네마틱 액정의 정상 굴절율이 1.518이고, 이상 굴절율이 1.655로 액정의 정상 굴절율과 수지의 굴절율의 차이가 3%미만이다. 기판에 도포된 수지는 점성도가 낮아서 수백 ㎚ 이하로 얇고 균일하게 도포되어야 한다. 수지의 두께가 두꺼워지면 전압이 인가되었을 때 수지에 의한 전압강하가 커서 결과적으로 인가전압이 높아지게 된다.
코팅된 광반응성 수지 상에 도 5의 광마스크를 사용하여 자외선을 조사한다. 광마스크에서 어레이의 크기는 원하는 단위화소의 크기에 적합하도록 조절하여 사용한다. 실제로 사용된 크기는 X=200㎛, Y=200㎛, D=100㎛이다.
이어서, 광마스크를 제거하고 수지의 광경화를 위하여 기판 전체에 자외선을 조사한다. 자외선의 조사량에 따라 표면에 도 6의 2차원 표면 굴곡 다중배향 어레이가 형성된다. 다중배향 어레이는 도 7에 도시한 바와 같이, 사인함수의 제곱형태의 모양, 예컨대 엎어놓은 사발형태를 한다.
도 8은 자외선 조사량에 대한 다중배향 어레이의 표면굴곡 높이의 관계를 나타낸다. 도 8에 도시한 바와 같이, 표면 굴곡의 높이는 자외선의 에너지량에 따라 조절할 수 있다. 본 실시예에서 사용한 자외선 광원은 Xe-Hg 램프로서 수지 경화에 적합한 흡수파장영영역의 자외선을 방출한다.
이어서, 다중배향 어레이가 형성된 제 1 배향막(24) 상에 JAPAN SYNTHETIC RUBBER CO. 사의 JALS 204의 수직 배향제를 스핀 코팅하여 열처리하여 제 2 배향막(26)을 추가로 형성할 수 있다. 그러나, 상기 JALS 204의 수직 배향제 이외에 또 다른 배향제를 사용할 수 있을 것이다.
이와 같이 형성된 상부기판(10)과 하부기판(20) 사이에 5㎛의 스페이서를 사용하여 간격을 유지하고 그 사이에 액정(30)을 주입한 다음에 봉입한다. 주입된 액정(30)은 EN-40(CHISSO PETROCHEMICAL CO.)으로 -2.7의 유전 이방성을 가진다.
도 9는 본 발명에 의한 액정표시장치의 인가전압에 따른 투과광의 세기를 나타낸다. 본 실시예에서 구동문턱전압이 상대적으로 높은 이유는 수지로 인한 전압강하 때문이며 수지를 얇게 도포할수록 문턱전압은 낮아지게 된다.
도 10a는 본 발명에 의한 액정표시장치의 전기장이 인가되지 않은 경우에 액정 배향자의 배향구조를 나타내고, 도 10b는 본 발명에 의한 액정표시장치의 전기장이 인가된 경우에 액정 배향자의 배향구조를 나타낸다. 도면에 도시되어 있는 바와같이 직교하는 편광판(40,50)이 상부 기판(10) 및 하부 기판(20)의 외측면에 각각 부착될 수 있는데, 이때 배면광원이 사용되면 투과형 액정표시장치를 구현할 수 있다. 상기 기판(10,20)의 각각의 외측면과 각각의 편광판 사이에 추가의 광보상필름이 삽입될 수 있는데, 이때 광보상 필름의 광축이 편광판의 광축과 45도를 이루는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판(10,20)중 어느 하나의 기판의 내측면 또는 외측면에 반사판을 형성하고, 다른 하나의 기판의 외측면에 편광판을 부착하므로써 반사형 액정표시장치를 구현할 수 있다. 상기 다른 하나의 기판과 편광판 사이에 추가의 광보상 필름을 삽입할 수 있는데, 이때 광보상 필름의 광축이 편광판의 광축과 45도를 이루는 것이 바람직하다.
도면에서 전기장이 인가되지 않을 경우에 액정 분자들은 평균적으로 표면에 수직으로 배향된다. 하부기판의 굴곡이 있는 표면에 인접한 액정 배향자가 국소적으로 굴곡 표면에 대해 수직으로 배향되지만 위치에 따른 선경사 각도의 차이는 기판의 수직면에 대해 약 2 내지 3도의 수준으로 매우 작아서 광학적으로 거의 수직 배향의 경우와 다를 바 없다. 전기장이 인가되면 표면 굴곡의 경사진 면을 따라 액정 배향자들이 기울어지게 된다. 이와 같은 방향 대칭성이 방위각 전체에 걸쳐서 존재하므로 원형 대칭성의 시야각 특성을 얻을 수 있다.
도 11a는 본 발명에 의한 액정표시장치의 직교 편광판 사이에서 전기장이 인가되지 않을 경우의 현미경 사진이고, 도 11b는 본 발명에 의한 액정표시장치의 직교 편광판 사이에서 전기장이 인가된 경우의 현미경 사진이다. 도 11a의 사진에서 P는 상면 편광판(40)의 광축이고 A는 하면 편광판(50)의 광축이다. 사진에 나타난 바와 같이 전기장이 인가되지 않은 경우에는 완전히 어두운 상태이고, 전기장이 인가된 경우에는 원형 대칭의 다중영역을 가진 화소의 ON상태를 보여준다. 따라서,높은 대비비를 얻을 수 있다.
도 12는 본 발명에 의한 액정표시장치의 시야각 특성을 나타낸 등대비(iso-contrast)곡선이고, 도 13은 본 발명에 의한 액정표시장치의 -546㎚ 위상차 광보상 필름으로 보상한 경우의 시야각 특성을 나타낸 등대비 곡선을 나타낸다.
도 12에 나타난 바와 같이 본 발명에 의한 액정표시장치는 TN-LCD에 비해 월등히 넓은 시야각 특성을 가지게 됨을 확인할 수 있으며, 특히 0도와 90도 방향은 기존의 LCD에 비해 대단히 우수함을 알 수 있다. 또한, 도 12에서 편광판의 광축방향의 시야각 특성이 다른 방향에 비해 상대적으로 우수함을 알 수 있다. 이것은 VA 모드의 원천적인 구조에 기인한다. OFF상태에서의 액정분자들은 기판표면에 수직배향되어 있어 편광판의 광축과 다른 방향으로 유효 복굴절이 생겨나고 빛의 일부가 장치를 투과하기 때문이다. 따라서, 방향에 따라 생기는 OFF상태에서의 유효 복굴절을 상쇄시키기 위해 표면에 수직한 광축과 음의 광학 이방성을 가지는 단축성의 위상차 필름을 사용하여 시야각 특성을 더욱 개선할 수 있다. 도 13에서는 -546㎚의 위상차를 가진 보상필름을 추가로 사용한 결과를 나타낸다. 도 13에서는 도 12에 비교하여 모든 방향에서 상대적으로 균일한 시야각 특성을 얻을 수 있음을 보여준다.
본 발명의 다른 실시예로 한 기판에서는 액정이 수평배향되고 원형 대칭의 이차원 표면 굴곡 다중 배향 어레이를 사용한 다른 기판에서는 수직 배향된 혼성 배향구조의 장치에서 음 또는 양의 유전 이방성을 갖는 액정으로 구성할 수 있다.
상술한 모든 실시예에서 원형 대칭의 이차원 표면 굴곡을 형성하는 광반응성수지 또는 고분자 자체가 액정을 수직 배향하는 기능을 가져 추가의 수직 배향막 도포가 필요없게 할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 원형 대칭 2차원 표면 굴곡 다중배향 어레이를 광반응성 수지를 사용하여 형성함으로써 제조공정이 간단하고 넓고 대칭적인 시야각 특성을 가진 액정표시장치를 얻어지게 되므로 본 발명의 액정표시장치는 대면적의 균일한 액정 배향에 적합하다.

Claims (26)

  1. 일면에 상부 전극이 형성되고 그 위에 수직 배향막이 덮힌 상부기판;
    상기 상부기판의 일면과 마주보는 일면에 하부 전극이 형성되고, 그 위에 원형 대칭의 다중배향 어레이가 형성된 제 1 배향막이 적층된 하부 기판; 및
    상기 상부기판가 하부 기판 사이에 주입된 유전 이방성을 갖는 액정을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막 상에 수직배향의 제 2 배향막이 적층되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 수직축에 대한 액정의 기울기인 선경사각이 0도 이상 9도 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 원형 대칭의 다중배향 어레이는 광반응성 수지로 자외선영역에서 흡수파장대역을 가지며, 가시광선영역에서 높은 투과율을 가지며, 상기 액정의 정상 굴절율과 상기 광반응성 수지의 굴절률의 차이가 3%미만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 원형 대칭의 다중배향 어레이의 표면 굴곡은 사인함수의 제곱형태의 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 다중배향 어레이의 주기는 단위화소에 대응하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 원형 대칭의 다중배향 어레이의 굴곡 높이는 자외선의 에너지로 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막의 두께는 수백 ㎚ 이하인 것을 특징으로하는 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 액정은 음의 유전 이방성을 가진 네마틱 액정인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 직교하는 편광판이 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판의 외측면에 각각 부착되고, 배면광원이 사용되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 상부 및 하부 기판의 각각의 외측면과 각각의 편광판 사이에 추가의 광보상 필름이 삽입되고, 상기 광보상 필름의 광축이 편광판의 광축과 45도를 이루는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 및 하부 기판중 어느 하나의 기판의 내측면 또는 외측면에 반사판을 형성하고, 다른 하나의 기판의 외측면에 편광판을 부착하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 다른 하나의 기판과 편광판 사이에 추가의 광보상 필름이 삽입되고, 상기 광보상 필름의 광축이 편광판의 광축과 45도를 이루는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 일면에 상부 전극이 형성되고 그 위에 수평 배향막이 덮힌 상부기판;
    상기 상부기판의 일면과 마주보는 일면에 하부 전극이 형성되고, 그 위에 원형 대칭의 다중배향 어레이가 형성된 제 1 배향막이 적층된 하부 기판; 및
    상기 상부기판가 하부 기판 사이에 주입된 유전 이방성을 갖는 액정을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 배향막 상에 수직배향의 제 2 배향막이 적층되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 기판의 수직축에 대한 액정의 기울기인 선경사각이 0도 이상 9도 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 원형 대칭의 다중배향 어레이는 광반응성 수지로 자외선영역에서 흡수파장대역을 가지며, 가시광선영역에서 높은 투과율을 가지며, 상기 액정의 정상 굴절율과 상기 광반응성 수지의 굴절률의 차이가 3%미만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 원형 대칭의 다중배향 어레이의 표면 굴곡은 사인함수의 제곱형태의 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 다중배향 어레이의 주기는 단위화소에 대응하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 원형 대칭의 다중배향 어레이의 굴곡 높이는 자외선의 에너지로 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 배향막의 두께는 수백 ㎚ 이하인 것을 특징으로하는 액정표시장치.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 액정은 음의 유전 이방성을 가진 네마틱 액정인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  23. 제 14 항에 있어서, 직교하는 편광판이 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판의 외측면에 각각 부착되고, 배면광원이 사용되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 상부 및 하부 기판의 각각의 외측면과 각각의 편광판 사이에 추가의 광보상 필름이 삽입되고, 상기 광보상 필름의 광축이 편광판의 광축과 45도를 이루는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  25. 제 14 항에 있어서, 상기 상부 및 하부 기판 중 어느 하나의 기판의 내측면 또는 외측면에 반사판을 형성하고, 다른 하나의 기판의 외측면에 편광판을 부착하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 다른 하나의 기판과 편광판 사이에 추가의 광보상 필름이 삽입되고, 상기 광보상 필름의 광축이 편광판의 광축과 45도를 이루는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
KR1020000032495A 2000-06-13 2000-06-13 액정표시장치 Expired - Fee Related KR100344185B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000032495A KR100344185B1 (ko) 2000-06-13 2000-06-13 액정표시장치
EP01304954A EP1164411A1 (en) 2000-06-13 2001-06-06 Liquid crystal display
JP2001174293A JP2002040434A (ja) 2000-06-13 2001-06-08 円形対称の２次元表面格子の多重配向アレーが形成された表面格子膜を有する液晶表示装置
CN01118781A CN1329266A (zh) 2000-06-13 2001-06-11 具有表面光栅薄膜的液晶显示器
US09/878,412 US20010052956A1 (en) 2000-06-13 2001-06-12 Liquid crystal display having a surface grating film with axially symmetric multi-aligned arrays of 2-dimensional surface relief gratings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000032495A KR100344185B1 (ko) 2000-06-13 2000-06-13 액정표시장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010111812A KR20010111812A (ko) 2001-12-20
KR100344185B1 true KR100344185B1 (ko) 2002-07-20

Family

ID=19671851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000032495A Expired - Fee Related KR100344185B1 (ko) 2000-06-13 2000-06-13 액정표시장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20010052956A1 (ko)
EP (1) EP1164411A1 (ko)
JP (1) JP2002040434A (ko)
KR (1) KR100344185B1 (ko)
CN (1) CN1329266A (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7401923B2 (en) * 2004-03-09 2008-07-22 Fergason Patent Properties, Llc Monitor for showing high-resolution and three-dimensional images and method
FI114945B (fi) * 2002-09-19 2005-01-31 Nokia Corp Sähköisesti säädettävä diffraktiivinen hilaelementti
US20050237462A1 (en) * 2004-04-26 2005-10-27 Eastman Kodak Company Alignment layer for liquid crystal display
US7411636B2 (en) * 2004-11-23 2008-08-12 Fergason Patent Properties, Llc Stereoscopic liquid crystal display (LCD) with polarization method
US20060109753A1 (en) * 2004-11-23 2006-05-25 Fergason James L Monitor for showing high-resolution and three-dimensional images and method
KR101112558B1 (ko) * 2005-06-15 2012-02-15 재단법인서울대학교산학협력재단 액정 표시 장치
KR101437870B1 (ko) * 2008-02-15 2014-09-05 삼성디스플레이 주식회사 수직 배향 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
CN202548357U (zh) 2012-04-26 2012-11-21 京东方科技集团股份有限公司 电取向设备
CN104793394B (zh) * 2015-04-29 2018-06-05 京东方科技集团股份有限公司 光栅装置、显示装置及其驱动方法
CN107132699A (zh) * 2017-07-14 2017-09-05 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板、显示装置及显示面板的制备方法
CN113587854B (zh) * 2021-07-21 2023-09-01 万维显示科技（深圳）有限公司 裸眼3d光栅膜角度的检测系统和检测方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06337421A (ja) * 1993-05-31 1994-12-06 Toshiba Corp 反射型液晶表示素子
US5477358A (en) * 1993-06-21 1995-12-19 Case Western Reserve University Chiral nematic liquid crystal display with homeotropic alignment and negative dielectric anisotropy
JPH07318940A (ja) * 1994-05-20 1995-12-08 Sharp Corp 液晶表示装置
JP3193267B2 (ja) * 1994-10-14 2001-07-30 シャープ株式会社 液晶素子およびその製造方法
GB9607854D0 (en) * 1996-04-16 1996-06-19 Secr Defence Liquid crystal device
US6344883B2 (en) * 1996-12-20 2002-02-05 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device and method for producing the same
GB9713164D0 (en) * 1997-06-23 1997-08-27 Secr Defence Liquid crystal device
JP3104687B2 (ja) * 1998-08-28 2000-10-30 日本電気株式会社 液晶表示装置
JP3822027B2 (ja) * 2000-05-31 2006-09-13 シャープ株式会社 透過型液晶表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20010052956A1 (en) 2001-12-20
EP1164411A1 (en) 2001-12-19
KR20010111812A (ko) 2001-12-20
CN1329266A (zh) 2002-01-02
JP2002040434A (ja) 2002-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4580188B2 (ja) 液晶表示装置及びその製造方法
US20230418109A1 (en) Liquid crystal display apparatus
WO2008062682A1 (fr) Panneau d'affichage à cristaux liquides et procédé de fabrication de panneau d'affichage à cristaux liquides
KR20030047851A (ko) 반사형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법, 반사 투과형액정 표시 장치
KR100787899B1 (ko) 반사형 액정표시장치용 기판 및 그것을 이용한 반사형액정표시장치
KR102681067B1 (ko) 액정 정렬 광학 장치
KR20000006271A (ko) 확산반사판및그제조방법과반사형표시장치
JP2003215342A (ja) 反射板、反射板の製造方法、液晶装置、電子機器
KR100344185B1 (ko) 액정표시장치
KR100744818B1 (ko) 위상차 광학소자와 그 제조방법 및 액정표시장치
TWI391759B (zh) 液晶顯示器及其製造方法
CN100428012C (zh) 视角补偿片及其制造方法和由其构成的显示装置
JP2000029040A (ja) 液晶表示セルおよびその製造法
KR100431052B1 (ko) 표면 굴곡에 의하여 형성된 다중 영역 효과를 가지는 액정표시 장치
KR100663074B1 (ko) 위상차층을 포함하는 반사투과형 액정표시장치
GB2409755A (en) Liquid crystal display device having compensation film and fabrication method thereof
KR101743524B1 (ko) 액정표시장치 및 그 제조방법
JP2004341049A (ja) 液晶表示素子の製造方法
KR20000026837A (ko) 멀티도메인 액정표시소자
JPH095750A (ja) 液晶表示素子
KR20120066288A (ko) 액정표시장치 및 이의 제조방법
KR100659487B1 (ko) 광학적 자기 보상 스플레이 구조를 갖는 액정 표시 소자
KR20050078468A (ko) 액정 표시 장치와 이의 제조 방법
TWI299803B (en) Liquid crystal display having a surface grating film with axially symmetric multi-aligned arrays of 2-dimensional surface relief gratings
JP5364284B2 (ja) 液晶表示素子およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20000613

PA0201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20010507

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20020430

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20020702

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20020703

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20050603

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20060629

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20070702

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20080701

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20090615

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20100614

Start annual number: 9

End annual number: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20110614

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20120615

Start annual number: 11

End annual number: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130628

Year of fee payment: 12

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20130628

Start annual number: 12

End annual number: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 13

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20140701

Start annual number: 13

End annual number: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150701

Year of fee payment: 14

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20150701

Start annual number: 14

End annual number: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160629

Year of fee payment: 15

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160629

Start annual number: 15

End annual number: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170704

Year of fee payment: 16

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170704

Start annual number: 16

End annual number: 16

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180702

Year of fee payment: 17

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180702

Start annual number: 17

End annual number: 17

PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20200413