KR20000035758A

KR20000035758A - 혼합된 트위스티드 네마틱 및 복굴절 모드를 갖는리플렉티브 액티브 매트릭스 액정 디스플레이

Info

Publication number: KR20000035758A
Application number: KR1019990053400A
Authority: KR
Inventors: 쿠옥호이-싱
Original assignee: 쿠옥 호이 싱; 바르인텔리전트(비브이아이) 리미티드; 존슨 테렌스 레슬리
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2000-06-26
Also published as: JP2000284331A; SG87858A1; CN1255699A; US6341001B1; EP1006396A1; IL133192A0; AU6176699A; CN1161643C; TW526381B

Abstract

일반화된 혼합 트위스티드 네마틱/복굴절 효과 모드가 단 하나의 편광자를 갖는 리플렉티브 액정 디스플레이를 위하여 제시된다. 이 새로운 MTB 모드는 이전에 간행된 모든 리플렉티브 네마틱 액정 디스플레이 모드를 포함하고 파라메터 공간 다이아그램 상에서 명백하게 보여진다. 본 발명은 이러한 일반화된 혼합 모드 디스플레이의 작동 조건을 얻는 방법이 논의된다. 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 어떠한 주어진 각도에서도 유효한 반사도 및 낮은 분산도를 갖는 독특한 범위의 트위스트 각도 및 리타데이션 dΔn 값이 정의된다.

Description

혼합된 트위스티드 네마틱 및 복굴절 모드를 갖는 리플렉티브 액티브 매트릭스 액정 디스플레이{REFLECTIVE ACTIVE MATRIX LIQUID CRYSTAL DISPLAYS WITH MIXED TWISTED NEMATIC AND BIREFRINGENT MODES}

본 발명은 혼합된 트위스티드 네마틱 및 복굴절 모드를 갖는 리플렉티브 액티브 매트릭스 액정 디스플레이에 관한 것이다.

본 발명은 트위스티드 네마틱 액정의 도파 효과 및 복굴절 효과를 결합한 리플렉티브 모드 액정 디스플레이를 다루고 있다. 트위스트 각도, 리타데이션 (retardation) 및 편광자 각도와 같은 액정 디스플레이의 여러 가지 광학적 배열을 최적화하는 것에 의해 일련의 혼합된 트위스티드 네마틱-복굴절(MTB) 디스플레이 모드가 발명되었다.

리플렉티브 액정 디스플레이(RLCD)의 연구에는 앞서 상당한 활동이 있었다. 일반적으로 말하면 RLCD는 2개 계열로 나누어 진다: 편광자에 의존하지 않는 것과 의존하는 것. 전자의 예로는 리플렉티브 콜레스테릭 디스플레이 및 흡수 게스트-호스트 디스플레이가 있다. 후자 계열에는 반드시 네마틱 액정 디스플레이가 있다. 이들은 보통의 트위스티드 네마틱 LCD에서와 같이 편광 조작에 근거한 디스플레이들이다. 그러나, 보통의 LCD와는 달리 단 하나의 전면 편광자가 있고 후면 편광자는 생략되어 있다.

이러한 RLCD의 주요한 응용으로는 배경광(backlighting)이 없는 직시(direct view) 디스플레이 및 집적 CMOS 드라이버를 갖는 결정 실리콘 배경판(backplane)을 사용하는 투사 디스플레이, 또는 일반적으로 리플렉티브 액정 광(light) 밸브 (LCLV)가 있다.

리플렉티브 네마틱 LCD는 계속적으로 연구되어 왔다. 성공적인 발명의 하나에는 소위 말하는 TN-ECB 모드가 있다. 이것의 변형이 우 등(Wu et al.)에 의해 최근 보고된 바 있다. 그것은 90。 트위스트 각도를 갖는다. 도파 TN 효과와 순수한 복굴절 효과의 조합으로 작동하는 디스플레이 모드에 주어진 많은 이름들이 있는데, 예를 들어 45。 하이브리드-장-효과(HFE) 모드, 63。 TN-ECB 모드, 90。 혼합 TN(MTN) 모드, 자기-보상형 TN(SCTN) 모드 및 52。 RTN 모드 등이 있다.

이러한 모든 혼합 모드의 디스플레이를 포함하여 트위스티드 네마틱 LCD의 일반화된 모습이 여기에 개시되고 동시에 이들 모두를 최적화하는 방법이 제공된다. 보고되지 않은 것 중에서 본 발명의 주제가 되는 많은 새로운 작동 조건이 발견될 수 있다.

이들 리플렉티브 액정 디스플레이는 패시브 매트릭스 또는 액티브 매트릭스 배경판(backplane) 상에 제조될 수 있다. 액티브 매트릭스 배경판은 유리 또는 실리콘 웨이퍼 상에 제조될 수 있다.

도 1은 리플렉티브 액정 디스플레이의 기하학,

도 2는 다른 편광자 각도에서 MTB 모드의 파라메터 공간,

도 3은 α가 0으로부터 45。로 변화할 때 MTB 모드의 피크 궤도로, 각 점은 α가 5。증가한 것을 나타내고,

도 4는 0。 또는 90。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 5는 5。 또는 95。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 6은 10。 또는 100。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 7은 15。 또는 105。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 8은 20。 또는 110。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 9는 25。 또는 115。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 10은 30。 또는 120。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 11은 35。 또는 125。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 12는 40。 또는 130。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 13은 45。 또는 135。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 14는 50。 또는 140。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 15는 55。 또는 145。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 16은 60。 또는 150。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 17은 65。 또는 155。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 18은 70。 또는 160。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 19는 75。 또는 165。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 20은 80。 또는 170。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 21은 85。 또는 175。의 편광자 각도에서 MTB 모드의 반사도=0.7 곡선,

도 22는 0 내지 90。 범위의 편광자 각도에서 반사도=0.7 곡선,

도 23은 몇가지 MTB 모드의 반사도 분산 곡선,

도 24는 (70。,30。,0.31㎛)디스플레이의 측정된(정상화된) 반사도 대 파장,

도 25는 (70。,30。,0.31㎛)디스플레이의 측정된(정상화된) 반사도 대 전압.

도 1에서 보듯이, 리플렉티브 네마틱 LCD는 편광자, 트위스티드 액정셀, 및 반사경으로 구성되는데, 이것은 액티브 매트릭스 장치에서 회로의 일부가 될 수 있다. 편광자는 시트 타입 편광자 또는 도면에서 보듯이 편광 빔 스플리터(PBS; polarizing beam splitter)일 수 있다. 본 발명에서는 PBS를 일반적으로 기술하는데, 이것이 실리콘 마이크로 디스플레이를 위한 가장 많이 사용되는 기하학이기 때문이다.

문헌 [H. S. Kwok, "Parameter space representation of liquid crystal display operating modes," J. Appl. Phys., 80(7), 3687-3693(1996)]에서 논의된 바와 같이, 모든 네마틱 RLCD 모드는 파라메터 공간 다이아그램 내에서 표시될 수 있다. 트위스티드 네마틱 RLCD의 경우 파라메터 공간은 특히 유용한데, 이것은 TN-ECB, MTN, SCTN 및 ECB 모드 사이의 관계를 보여주기 때문이다. RLCD의 반사도 R은 3개의 주요 파라메터의 함수이다: 트위스트 각도 ψ, 편광자와 LC 셀의 입력 다이렉터(input director) 사이의 편광자 각도 α, 및 LC 셀 리타데이션 dΔn (여기에서 d는 셀 두께). 파장 λ는 존즈 매트릭스(Jones matri)에서 dΔn/λ로서 항상 리타데이션과 함께 나타난다. 따라서, 이것은 dΔn의 스케일링과 똑같이 취급될 수 있다. 그러므로, 3 파라메터(α, ψ, dΔn)의 하나가 고정된다면 R은 다른 두 파라메터의 함수로서 곡선을 사용하여 2D 파라메터 공간에 플로팅될 수 있다.

도 2는 RLCD를 위한 일련의 파라메터 공간을 보여주는데, α는 0에서 45。까지 변화한다. 계산에서는 550 ㎚의 파장으로 가정된다. 곡선은 0.1 간격으로 연속적인 반사도를 나타낸다. 도 2에서 웰은 소위 말하는 TN-ECB 최소이다. 웰의 중앙은 교차 편광자를 위한 최대 반사도 또는 평행 편광자를 위한 최소 반사도 중 하나에 대응한다. 예를 들어, 디스플레이에서 편광 빔 스플리터(PBS)로는 (α, ψ, dΔn)=(0, 63.5。, 0.18㎛)가 R=1을 주게 될 것이다. 이것은 제 1 TN-ECB 최소에 대응한다. 이것은 도 2에 표시되어 있다. SCTN 모드와 MTN 모드 역시 도 2에 적절한 α에서 나타나 있다.

45。 보다 큰 편광자 각도는 도 2에 표시되어 있지 않다. 45。 보다 큰 값에서는 x-축의 반사를 제외하고는 파라메터 공간이 스스로 반복되기 때문인데, α = 90。-α의 파라메터 공간이 α의 것과 동일하고 ψ는 -ψ로 변화된다. 도 2로부터, 리플렉티브 LCD를 위한 2 세트의 작동 모드가 있음을 알 수 있다. 한 세트의 모드는 TN-ECB, MTN, SCTN 모드와 같이 파라메터 공간에서 섬에 대응하는 "in-well" 종류이다. 다른 세트의 모드는 RTN, RSTN 및 HFE 모드와 같이 TN-ECB 웰 바깥에 위치하는 "out-well" 모드이다.

"in-well" 모드가 여기에 개시된다. 이것은 도 2에서 볼 수 있는데, 여러 가지 TN-ECB 최소가 α가 변화하는데 따라 파라메터 공간 내에서 체계적으로 이동한다. 특히, +ψ를 갖는 제 1 TN-ECB 모드가 조사된다. 이러한 모드는 ψ=90。, α=22。에서 MTN 모드로 되고, 다음에 ψ=60。, α=30。에서 SCTN 모드로 되는 것을 볼 수 있다. 마지막으로 이 제 1 TN-ECB 최소는 ψ=0。, α=45。에서 진정한 ECB 모드로 된다.

이러한 상황은 도 3에 나타낸 바와 같이 +ψ을 위한 제 1 TN-ECB 최소의 중앙 궤도의 플롯에 의하여 명백히 보여진다. 이 플롯에서 α는 0으로부터 45。까지 5。 간격으로 간다. 제 1 TN-ECB 최소는 먼저 밖으로 이동하고 다음에 y-축을 향하여 이동하는 것을 볼 수 있다. 리타데이션은 α가 증가함에 따라 단조롭게 증가한다. 최대 트위스트 각도는 15。의 편광자 각도에서 70.2。에 도달한다. 도 4는 간격 5。 의 0 내지 90。 범위의 α에 대한 0.9 반사도 곡선의 유사한 플롯이다. 이 플롯은 도 3과 다른데, 이것은 45。로부터 90。까지의 α도 또한 포함시켰기 때문이다. 도 4에서 볼 수 있듯이, α가 45。로부터 90。로 감에 따라 원래의 -ψ TN-ECB 최소는 포지티브 ψ쪽으로 이동하여 파라메터 공간 내에서 완전한 루프를 형성한다. 이것은 포지티브 및 네가티브 트위스트 양자를 보여주는 파라메터 공간에서 보다 쉽게 보여진다(도 5). α 및 α+90。를 위한 파라메터 공간이 동일하여, α가 0으로부터 90。로 감에 따라 도 5에서 완전한 궤도가 형성되는 것에 주목한다. 도 3은 -70。로부터 +70。까지의 트위스트 각도에서는 다른 편광자 각도에서 보다 작은 dΔn 값을 갖는 것과 보다 큰 dΔn 값을 갖는 2개의 1차 TN-ECB 최소가 항상 존재한다는 것을 보여준다.

MTN 모드, TN-ECB 모드 및 SCTN 모드의 작동 포인트 역시 도 4에 나타나 있다. 따라서, 도 4는 TN-ECB, MTN 및 SCTN 모드 전체의 도표를 통합한 것이다. 이들 모두는 편광화 회전(TN) 및 복굴절(ECB) 효과의 조합으로 작동한다. 이들은 입력 다이렉터에 대한 편광자의 회전에 의해, 또는 다시 말하면 ECB 효과에 대한 TN의 비율에 의해 달라진다. 따라서, 모든 3 파라메터의 변경을 동시에 허용하여, 일반적인 의미에서 이들 모드의 최적화를 수행하는 것이 가능할 것이다.

이제, 이들 네마틱 리플렉티브 LCD의 명명법이 정의될 것이다. 이들 모드 전부는 TN 효과와 ECB 효과의 조합으로 작동하므로, 이들은 하이브리드 모드 또는 혼합 모드로 불리울 수 있다. 이들은 문헌에서 TN-ECB, MTN, SCTN 또는 HFE로 불리어진다. 이들을 TN-ECB/MTN/HFE 모드로 부르는 대신, 이러한 LCD 작동 모드는 이하에서 일반화된 혼합 TN-복굴절 모드, 또는 줄여서 MTB 모드로서 언급된다.

MTB 모드의 최적화에서는, 높은 반사도가 요망되는 것으로 가정될 수 있다. 원하는 반사도 또는 광 효율(light efficiency)이 0.9로 설정되면 해석은 도 3에 도시된 0.9 반사도 곡선에 의하여 한정될 것이다. 이것은 파라메터 공간을 굉장히 한정한다. 대체적으로는, 원하는 반사도가 0.7로 설정되면 해석 공간은 훨씬 크게 개방되고 100。까지의 트위스트 각도를 포함한다. 5。 간격으로 증가하는 편광자 각도에 대한 0.7 반사도 곡선이 도 4-21에 플로팅되어 있다. 이것은 MTB 모드의 모든 가능성을 나타낸다. 앞서 보고된 모든 모드는 도 4-21에 나타난다는 것이 주목된다. 예를 들어, 우 등(Wu et al.)의 90。 MTN 모드는 도 8에 포함된다. 양 (Yang)의 SCTN 모드는 도 10에 포함된다.

도 22는 도 4-21에서 모든 R=0.7 곡선의 복합체이다. 70。 보다 작은 ψ에서 2개의 현저한 MTB 모드가 항상 존재하는 것이 보여진다. 보통 보다 작은 dΔn을 갖는 해석은 보다 큰 dΔn 보다 덜 파장 분산적이다. 그러나, 보다 큰 dΔn이 셀 제조 측면에서 요망된다.

표 1은 여러 가지 편광자 기하학 하에서 다른 "in-well" 및 "out-well" 모드를 사용하는 RLCD의 정상적인 작동 밝기를 보여준다. 편광자 기하학에 의존하여, 양쪽 경우에 정상 백색(NW) 및 정상 흑색(NB) 작동이 달성될 수 있음을 볼 수 있다. 편광자의 선택은 RLCD의 최적화에 중요한 영향을 미친다. 우수한 컨트라스트를 갖기 위해, 어두운 상태는 가능한 어둡게 만들어져야 한다. 이것은 dΔn=0 (도 2에서 x-축)인 고전압 바이어스 하에서 LC의 호메오트로픽 얼라인먼트(homeotropic alignment)에 의해 편리하게 만족된다. 이러한 호메오트로픽 상태는 비분산성이고 가능한 어두운 상태로 사용되어야 한다. 도 1에서 웰의 중앙에 대응하는 MTB 모드에서, PBS가 사용된다면 호메오트로픽 상태는 어두운 상태로 사용될 수 있다. 이 디스플레이는 정상 밝음으로 될 것이다.

그러나, 평행 편광자 기하학이 사용된다면, 고전압 호메오트로픽 상태는 밝은 상태이고 MTB 웰은 어두운 상태로 될 것이다. MTB 웰은 분산성이고 매우 어둡게 될 수 없기 때문에 이것은 바람직하지 않다. 따라서, 컨트라스트는 불량하게 될 것이다. 그래서, MTB 작동을 사용하는 직시(direct view)에서는 밝고 어두운 상태를 역전시키는데 쿼터웨이브 리타데이션 필름(quaterwave retardation film)이 사용되어야 한다. 다른 해석은 밝은 상태로서 RTN 및 HFE 모드와 같은 "out-well" 모드를 사용하는 것이다. RTN의 경우, 어두운 상태는 편광자 각도의 보다 나은 최적화에 의해 적절한 어둠을 만들 수 있다.

표 2는 파라메터 공간 방법을 사용하여 제공되는 몇가지 신규 MTB 모드를 요약한다. 이들 모드는 적절하게 양호한 반사도 및 낮은 분산을 갖는다. 이들의 전부가 앞에 제시된 것은 아니다.

리플렉티브 LCD의 작동은 LC 셀의 트위스트 각도 ψ, 리타데이션 값 dΔn 및 편광자 축과 LC 셀의 입력 다이렉터 사이의 각도 α에 의하여 완전히 결정된다. 도 4-21은 모든 가능한 (α, ψ, dΔn) 조합의 0.7 반사도 곡선을 나타낸다. 이들은 MTB 모드로서 정의된다.

이하, 도 2-21에 도시된 일정한 반사도 곡선을 얻는 방법을 상세히 설명한다. 반사도 R은 다음 식에 의하여 계산된다.

여기에서 H는 다음 회전 매트릭스이다.

ψ는 액정 셀의 트위스트 각도이고 α는 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 편광자 각도이다. M은 다음 식으로 주어지는 액정 셀의 존즈 매트릭스이다.

여기에서,

식 4-7에서 q=2π/p로, 여기에서 p는 LC 셀의 피치이고, 또한,

β = [k_a ²+ q²]^1/2

트위스티드 네마틱 셀에서 피치는 ψ와 다음 식으로 관련된다.

qd = ψ

k_a= πΔn/λ

여기에서, 다음 식은 액정의 복굴절이다.

Δn = n_e-n_o

도 4-21에서 R=0.7 곡선은 식 1에 R=0.7을 대입하는 것에 의하여 얻어진다.

표 2는 상기 방법으로부터 얻어진 몇가지 신규 MTB 모드의 광학적 특성을 보여준다. 표 2로부터 볼 수 있듯이, 각 트위스트 각도에서 양호한 컨트라스트 비율을 얻기 위한 dΔn과 α의 많은 조합이 가능하다. 또한, MTB 셀의 분산 특성에 대하여 α를 변경시키는 것의 효과는 표 2로부터 명백하지는 않다. 70。 보다 작은 트위스트 각도에서는 밝고 어두운 상태가 더 분산적이고, 전압이 변화하면 디스플레이의 색좌표도 이동하는 것이 관찰된다. 그래서 이들이 정말로 요망되지는 않는다.

표 2는 모든 최적 MTB 작동 조건의 완전한 리스트는 아니라는 것이 강조되어야 한다. 사실, 도 3-5에 나타낸 바와 같이 MTB 모드에는 무한히 많은 수의 조건의 조합이 있다. 만약 피크 반사도를 희생하고자 하면, MTB의 해석 공간은 훨씬 넓어져 더 많은 가능성을 갖는다.

도 23은 여기에서 발명된 몇가지 MTB 모드에서 온 및 오프 상태 양자의 파장 의존성 반사도를 보여준다. 이들 모드는 (1) 낮은 파장 분산, 또는 (2) 전압의 응용에서 높은 컨트라스트, 또는 (3) 제조가 가능하도록 적절히 셀 간격이 큰 것의 어느 하나를 갖기 때문에 선택된다. 곡선에서 (α, ψ, dΔn)의 값은 위에서부터 각각 (26。, 43。, 0.35㎛), (30。, 50。, 0.35㎛), (34。, 54。, 0.35㎛), (40。, 63。, 0.35㎛)이다.

이론적인 시뮬레이션을 증명하기 위하여, 간단한 셀을 제조하고 테스트하였다. 샘플 셀은 (30。, 70。, 0.31㎛)의 셀 파라메터를 갖도록 제조되었다. 셀 간격을 증가시키기 위하여 0.0625의 낮은 Δn을 갖는 액정 모델 번호 ZLI-1695(from E. Merck)가 사용되었다. 실험적인 셀 간격은 5 ㎛로 0.3175 ㎛의 dΔn을 주는데, 이것은 목표로 하는 디자인 값에 매우 가까운 것이다. LC 분자를 얼라인시켜 70。 트위스트 셀을 형성하기 위해 표준의 마찰시킨 폴리이미드 필름이 사용되었다. 트위스트 각도의 정확성은 사용된 장치에 따라 1。 보다 양호하다. 이 LC 셀은 한 쪽에 투명 전극으로서 인듐-주석-옥사이드 및 다른 쪽에 알루미늄 코팅된 유리를 갖는다.

도 24는 이 신규 MTB 모드의 백색광 조명 하에서 실험적인 반사도-전압 곡선을 보여준다. 이 도면으로부터, 3.6 V에서 양호한 어둠 상태가 있는 것을 발견할 수 있다. 또한 1.2 V에서는 반사도에 약간의 증가가 있다. 어둠 상태의 이 작동 전압은 단지 2.5 V로, 이것은 CMOS AMLCD 응용에 매우 적절하다.

도 25는 본 MTB 모드의 실험적인 반사도 대 파장을 보여준다. 수직 스케일은 피크 값에 표준화시킨 것이다. 긴 파장에서는 반사도가 이론적인 시뮬레이션에 매우 잘 합치하는 것을 볼 수 있다. 그러나, 짧은 파장에서는 이론으로부터 약간의 편차가 있다. 이것은 본 실험에 사용된 PBS가 이 파장 범위에서 불량한 광학적 특성을 갖기 때문이다. 다른 이유는 셀 두께가 정확히 5 ㎛가 아니기 때문이다. 실제 셀 두께는 약 5.2 ㎛인 것으로 측정되었다. 그래서 그 실제의 dΔn은 약 0.325 ㎛였다.

낮은 작동 전압에 더하여, 5 ㎛ 셀 간격은 셀 제조에 편리한 값이기도 하다. 특히, 결정 실리콘 베이스의 CMOS LCD에 적합하다. 균일성 요구는 이와 같이 큰 셀 간격을 만족시키는 것 역시 쉬워야 할 것이다. 더 이상의 실험은 약 4.5 ㎛의 셀 두께에 집중될 것이다. 이와 같이 보다 작은 셀 간격은 셀 색상 분산 및 작동 전압을 더욱 낮출 것으로 믿어진다.

	//-//편광자(시트 타입)	//-⊥편광자(PBS)
In-well 모드(TN-ECB, MTB, MTN, 도 6 SCTN)	정상 흑색	정상 백색
Out-well 모드(HFE, RTN, RSTN)	정상 백색	정상 흑색

트위스트 각도	편광자 각도	dΔn(㎛)	반사도
50。	28。	0.35	1.0
50。	35。	0.36	1.0
50。	25。	0.35	0.94
60。	25。	0.32	1.0
60。	35。	0.35	0.97
60。	30。	0.34	1.0
70。	30。	0.31	1.0
70。	25。	0.30	1.0
70。	36。	0.34	0.95
80。	30。	0.3	0.9
80。	20。	0.26	0.97
80。	21。	0.28	1.0
90。	25。	0.26	0.87
90。	30。	0.3	0.83
90。	20。	0.24	0.9

본 발명에 따르면, 혼합된 트위스티드 네마틱 및 복굴절 모드를 갖는 리플렉티브 액티브 매트릭스 액정 디스플레이에 있어서, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 어떠한 주어진 각도에서도 유효한 반사도 및 낮은 분산도를 갖는 독특한 범위의 트위스트 각도 및 리타데이션 dΔn 값이 정의될 수 있다.

Claims

편광자와 액정 장치의 입력 다이렉터 사이의 각도 α, 트위스트 각도 ψ, 리타데이션(retardation) dΔn을 갖는 단일 편광자 리플렉티브 액정 디스플레이 장치에 있어서, α, ψ 및 dΔn이 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 장치:

[수학식 1]

여기에서 H는 다음 식의 회전 매트릭스이고,

[수학식 2]

여기에서 M은 다음 식으로 주어지는 액정 셀의 존즈 매트릭스이고,

[수학식 3]

여기에서,

[수학식 4]

[수학식 5]

[수학식 6]

[수학식 7]

식 4-7에서 q=2π/p로, 여기에서 p는 LC 셀의 피치이고, 또한,

[수학식 8]

β = [k_a ²+ q²]^1/2

그리고, 피치는 ψ와 다음 식으로 관련된다.

[수학식 9]

qd = ψ

[수학식 10]

k_a= πΔn/λ

[수학식 11]

Δn = n_e-n_o
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 0±2。 또는 90±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 5±2。 또는 95±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 10±2。 또는 100±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 15±2。 또는 105±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 20±2。 또는 110±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 25±2。 또는 115±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 30±2。 또는 120±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 35±2。 또는 125±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 40±2。 또는 130±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 45±2。 또는 135±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 50±2。 또는 140±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 55±2。 또는 145±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 60±2。 또는 150±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 65±2。 또는 155±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 70±2。 또는 160±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 75±2。 또는 165±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 80±2。 또는 170±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서, R=0.7 곡선에 의하여 한정되는 값에 의하여 주어지는, 편광자와 액정 셀의 입력 다이렉터 사이의 85±2。 또는 175±2。의 각도, 그리고 트위스트 각도 ψ 및 리타데이션 dΔn을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 1 항 내지 제 19 항의 어느 한 항에 있어서, 투명 전극이 인듐-주석 옥사이드이고 반사 전극이 알루미늄 코팅된 유리인 것을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.
제 20 항에 있어서, 70。 트위스트 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 편광자 액정 디스플레이 장치.