KR970009490B1

KR970009490B1 - 액정 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR970009490B1
Application number: KR1019900702531A
Authority: KR
Inventors: 미노루 아까쓰까; 유지 소오다; 가즈또시 사와다
Original assignee: 아사히가라스 가부시끼가이샤; 후루모또 지로
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1997-06-13
Also published as: EP0425685B1; US5194975A; US5650833A; US5923392A; US5523867A; WO1990011546A1; US5369513A; DE69020855T2; DE69020855D1; US5406396A; EP0425685A1; KR920700412A

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

액정 디스플레이 장치

[도면의 간단한 설명]

제1 내지 4도는 각각 본 발명의 액정 디스플레이 장치의 실시양태를 모식적으로 나타낸 투시도이며, 그 중에서 제1도는 복굴절판이 액정층의 한쪽에 배치된 실시양태를 나타내며;

제2도는 복굴절판이 액정층의 양쪽에 배치된 실시예를 나타내며;

제3도는 복수의 복굴절판이 액정층의 한쪽에 배치된 실시예이고, 및

제4도는 복수의 복굴절판이 액정층의 양쪽에 각각 배치된 실시예를 나타내고;

제5(a)도는 장치를 위에서 볼때, 제1 또는 3도에서 나타낸 액정 디스플레이 장치의 상측 편광판의 편광축 방향, 복굴절판의 주굴절율 n_x의 방향 및 액정 디스플레이 장치의 액정층이 상부의 액정 분자의 장축 방향의 상대위치를 나타내는 평면도이고;

제5(b)도는 장치를 위에서 볼때, 제1 또는 3도에서 나타낸 액정 디스플레이 장치의 하측 편광판의 편광축 및 액정층의 하부의 액정분자의 장축 방향의 상대 위치를 나타내는 평면도이고;

제6(a)도는 장치를 위에서 볼때, 제2 또는 4도에서 나타낸 액정 디스플레이 장치의 상측 편광판의 편광축 방향, 상측 복굴절판의 주굴절율 n_x의 방향 및 액정층의 상부의 액정 분자의 장축 방향의 상대 위치를 나타내는 평면도이고;

제6(b)도는 장치를 위에서 볼때, 제2 또는 4도에서 나타낸 액정 장치의 하측 편광판의 편광축 방향, 하측 복굴절판의 주굴절율 n_x의 방향 및 액정층의 하부의 액정 분자의 장축 방향의 상대 위치를 나타내는 평면도이고;

제7 및 8도는 각각 복굴절판(들)의 주굴절율의 정의를 설명하는 도면이고;

제9 내지 15도는 각각 본 발명의 복굴절판(들)을 사용하므로써 수득된 효과를 설명하는 도면이고, 그 중에서 (A) 부분은 각각 액정 디스플레이 장치의 모식적인 측면도이고, (B) 부분은 각각 빛의 편광상태를 나타내는 도면이며;

제16도는 액정 셀중의 액정 분자의 배치를 나타내는 도면이며;

제17도는 본 발명의 실시양태에서 액정의 특징적인 한계 전압을 나타내는 그래프이며;

제18도는 본 발명이 실시양태에서 온(ON)상태 또는 오프(OFF)상태에서의 색상을 나타내는 도면이며;

제19 내지 53도는 각각 본 발명의 실시예 및 비교예에서 동-대비 분배 곡선을 나타내는 도면이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 고밀도 디스플레이에 적당한 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.

배경기술

초 꼬임 장치(super twist device)는 전극 사이의 액정 분자의 꼬임각을 증가시킴으로써 고밀도 도트 매트릭스 장치를 수득하여 전압 곡선에 대한 투과율에서의 급격한 변화를 유발시킴이 공지되어 있다[T.J.S cheffer and J. Nehring, Appl., Appl., Phys., Lett. 45(10) 1021∼1023(1984)].

그러나, 상기 기술에서, 액정 디스플레이장치 중의 액정 분자의 복굴절 △n 및 액정 층의 두께 d의 곱 △n·d의 값은 실질적으로 0.8∼1.2μm이고(일본국 특허 공개 제10720/1985호), 황록색 및 암청색, 및 청자색 및 담황색 등의 특정의 색상 조합이 장치 색상으로써 사용되지 않는다면, 양호한 대비를 수득할 수 없다.

공지의 액정 디스플레이 장치에서는, 공지 기술이 흑백 디스플레이를 제공할 수 없기 때문에 다색 필터로 조합함으로써 다색 디스플레이 또는 전색(full color) 디스플레이를 수득할 수 없다.

반면, 유사한 시스템을 이용한 시스템을 제안하였고, 액정의 복굴절 및 두께의 곱△n·d를 약 0.6μm로서 작게 결정함에 의해 흑백 디스플레이와 비슷한 디스플레이를 수득할 수 있었다.[M.Schadt et al, Appl. Phys.Lett. 50(5), 1987,P.236].

그러나, 제안된 시스템은 어둡고, 최대의 대비가 그리 크지 않고 디스플레이가 청색을 지녀 디스플레이에서의 선명도가 불량하다는 단점을 가진다.

흑백 디스플레이를 표시할 수 있고, 및 서로 반대의 나선형을 갖는 두 액정 셀(cell)을 한 셀에는 전압을 하전시키고, 다른 셀은 단순히 광학 보정판으로서 사용되도록 서로 배치시킨 높은 대비율을 갖는 액정 디스플레이 장치를 실현하기 위한 시스템을 제안하였다(Report of Television Association 11(27), p. 79, (1987) by Okumura et al., J.J. A. P., 26(11), L1784(1987) by Kato et al). 그러나, 제안된 시스템은 두개의 겹쳐진 셀 사이의 곱 △n·d의 조화가 매우 엄격한 단점을 가지므로, 두 액정 셀을 중첩시키는 것이 필요할때, 수율을 향상시키기 곤란하고, 얇고 밝은 액정 셀을 제조하기 위한 특징적인 특징이 희생된다.

더우기, 두개의 중첩 셀 중의 하나가 단일축 복굴절 필름으로 대신된 흑백 디스플레이용 필름 적층형 액정 디스플레이 장치를 제안하였다(일본국 특허 공개 제271415/1988호).

상기의 단일축 복굴절 필름으로서, 필름 평면에 광축을 가진 단일축 복굴절 필름이 일반적으로 사용된다. 즉, 일반적으로 사용된 단일축 복굴절 필름은 n_xn_y=n_z(식중에서, n_x, n_y및 n_z는 3개의 주요한 굴절율이고, n_x및 n_y는 필름 평면 방향의 굴절율(단 n_xn_y)이고, n_z는 필름 두께 방향의 굴절율을 나타낸다)의 성질을 갖는다.

액정 셀의 보정을 위해 평면에 광축을 갖는 단일 축 복굴절 필름을 사용한 상기의 시스템의 필름 적층형 액정 디스플레이 장치에서, 경사 방향으로부터 볼때 디스플레이는 착색되든가, 또는 흑백이 역전되는 단점을 갖는다.

따라서, 높은 명도, 양호한 흑백 특징, 및 광범위한 시각(viewing angle)을 갖는 액정 디스플레이 장치를 고수율로 제조하기는 곤란하다.

밝은, 흑백 디스플레이를 가지며, 광범위한 시각을 갖는 액정 디스플레이 장치는 셀의 내측 또는 외측에 색 필터를 형성시킴에 의한 공지의 90°-꼬인 트위스트 네마틱(twist nematic:TN) 장치에 의해 실현된 것처럼 단색, 다색 또는 전색 디스플레이를 실현할 수 있고, 게다가, 색을 변화시키지 않으면서 용이하게 볼 수 있다. 따라서, 얇고, 밝고 및 낮은 전력 소비의 특징 때문에 시장의 대량 팽창을 기대할 수 있다. 따라서, 밝은 디스플레이,광범위한 시가 및 높은 대비를 갖는 흑백 디스플레이 장치를 고수율로 제조할 수 있는 액정 디스플레이 장치가 기대되어 왔다.

[발명의 공개]

본 발명의 목적은 상기 문제를 제거하고, 및 양의 유전 이방성을 갖고 키랄 물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층(액정층은 160∼300℃의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 갖고 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 넣는다), 액정층을 끼워넣은 기판에 부착된 전극을 통하여 전압을 가하는 구동수단, 액정층 외측으로 배열된 한쌍의 편광판, 및 액정층 및 액정층의 적어도 한 쪽에 있는 평광판 사이에 제공된 적어도 하나의 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치를 제공하며, 액정층의 액정 분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층의 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁는 0.4∼1.5μm의 범위에 있고, 복굴절판의 3개의 주굴절율 n_x, n_y및 n_z는 n_x n_zn_y[식중에서 n_x및 n_y는 각각 복굴절판의 필름 평면 방향의 굴절율이고(단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향의 굴절율임]의 관계에 있음을 특징으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 양의 유전 이방성을 갖고 키랄 물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층(액정층은 160∼300°의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 갖고 투명전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 넣는다) 액정층을 끼워넣은 기판에 부착된 전극을 통하여 전압을 가하는 구동수단, 액정층 외측으로 배치된 한쌍의 편광판, 및 액정층 및 액정층의 적어도 한쪽에 있는 편광판 사이에 제공된 적어도 하나의 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치를 제공하며, 액정층 중의 액정-분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층의 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁은 0.4∼1.5μm의 범위에 있고, 복굴절판은 서로 직교하는 세방향으로 3개의 서로 다른 굴절률을 갖는 이축 복굴절판이고, 상기에서 복굴절판의 3개의 주굴절율 n_x, n_y및 n_z는 n_xn_zn_y[식중에서, n_x및 n_y각각은 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율이고, (단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율임]의 관계에 있음을 특징으로 한다.

더우기, 본 발명은 양의 유전 이방성을 갖고 키랄 물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층(액정층은 160∼300°의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 갖고 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판사이에 넣는다), 액정층을 끼워넣은 기판에 부착된 전극을 통하여 전압을 가하는 구동수단, 액정층 외측으로 배치된 한쌍의 편광판, 및 액정층 및 액정층의 적어도 한 쪽에 있는 편광판 사이에 제공된 적어도 하나의 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치를 제공하며, 액정층 중의 액정 분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층의 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁은 0.4∼1.5μm의 범위에 있고 복굴절판은 단일축 복굴절판이고, 상기에서 복굴절판의 3개의 주굴절율 n_x, n_y및 n_z는 n_x=n_zn_y[식중에서, n_x및 n_y각각은 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율이고, n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율임]의 관계에 있음을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 양의 유전 이방성을 갖고 키랄 물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층(상기 액정층은 160∼300°의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 갖고 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 넣는다). 액정층을 끼워넣은 기판에 부착된 전극을 통하여 전압을 가하는 구동수단, 액정층 외측으로 배치된 한쌍의 편광판, 및 액정층 및 액정층의 적어도 한쪽 또는 양쪽에 있는 편광판 사이에 제공된 복수의 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치를 제공하며, 액정층 중의 액정 분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁은 0.4∼1.5μm의 범위에 있고, 상기 복수의 복굴절판은 3개의 주굴절율 n_x1n_y1=n_z1[식중에서, n_x1,n_y1, n_z1은 복굴절판의 3개의 주굴절율이고, n_x1및 n_y1각각은 복굴절판의 필름 평면 방향의 굴절율이고(단 n_x1n_y1), n_z1은 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율임]의 관계를 제공하기 위해 그의 필름 평면 내에 광축을 갖는 적어도 하나의 단일축 복굴절판, 및 n_z2n_x2=n_y2[식중에서, n_x2, n_y2, n_z2는 단일축 복굴절판의 3개의 주굴절율이고, n_x2및 n_y2는 각각은 복굴절판의 필름 평면방향으로의 굴절율이고(단, n_x2=n_y2), n_z1은 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율임]의 관계를 제공하기 위해 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 적어도 하나의 단일축 복굴절판으로 구성되어 있으며, 상기 복수의 복굴절판은 n_xn_zn_y[식중에서, 판의 두께를 고려하여 다수의 복굴절판의 직교하는 세 방향으로의 산술방법의 주 굴절율을 n_x, n_y, 및 n_z로 나타내고, n_x및 n_y각각은 복굴절판 필름 평면 방향으로의 굴절율이고(단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타냄]의 관계를 갖도록 배치됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따라, 양의 유전 이방성을 갖고 키랄 물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층(액정층은 160∼300°의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 갖고 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 넣는다), 액정층을 끼워넣는 기판에 부착된 전극을 통하여 전압을 가하는 구동수단, 액정층 외측으로 배치된 한쌍의 편광판, 및 액정층 및 액정층의 양쪽에 있는 편광판 사이에 제공된 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치를 제공하며, 액정층 중의 액정 분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층의 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁은 0.4∼1.5μm의 범위에 있고; 복굴절판은 n_x1n_y1=n_z1[식중에서, n_x1, n_y1및 n_z1은 복굴절판의 3개의 주굴절율을 나타내며, n_x1및 n_y1은 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율이고(단 n_x1n_y1], n_z1은 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율임]의 관계를 제공하기 위해 그의 평면에 광축을 갖는 제1단일축 복굴절판, 및 n_z2n_x2=n_y2[식중에서, n_x2, n_y2및 n_z2는 단일축 복굴절판의 주굴절율을 나타내고, n_x2및 n_y2는 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율이고(단 n_x2=n_y2), n_z2는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율임]의 관계를 제공하기 위해 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 제2단일축 복굴절판으로 구성되고; 액정층의 양쪽에 제공된 복굴절판은 한쌍의 제2단일축 복굴절판 사이에 한개의 제1단일축 복굴절판을 끼워 넣음으로써 배치하여 0.1(n_z-n_y)/(n_x-n_y)3 [식중에서, 판의 두께를 고려하여 적층된 복굴절판을 직교하는 3방향으로 산술적인 방법에서의 주 굴절율이 n_x, n_y및 n_z이고, n_x및 n_y각각은 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율이고 (단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율임]의 관계를 갖도록 함을 특징으로 한다.

본 발명에서, 복굴절판은 액정층 및 액정층의 한쪽 또는 양쪽에 있는 편광판사이에 배치하고, 거기서, 3개의 주굴절율은 n_x,n_y및 n_z로 나타내고, n_x는 n_y는 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고(단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타낼때, 관계식 n_x≥n_zn_y가 제공된다.

상세하게는, n_xn_zn_y의 관계를 제공하는 이축 복굴절판은 액정층 및 액정층의 한쪽 또는 양쪽에 있는 편광판 사이에 배치한다 [상기에서, n_x, n_y및 n_z는 3개의 주굴절율을 나타내고, n_x및 n_y는 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고(단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타낸다]. 또는, 이축 복굴절판 대신에 n_x=n_zn_y의 관계를 제공하는 단일축 복굴절판이 배치된다. 또는, 필름 평면에 광축을 갖는 단일축 복굴절판(n_xn_y=n_z)및 필름 두께 방향(필름 평면에 수직인 방향)으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판(n_zn_x=n_y)을 조합하여 구성된 복굴절판이 배치되어 복굴절이 주로 합계로 n_xn_zn_y이 되도록 한다.

단지 단일측의 액정을 사용하여, 생산성을 감소시키고 색을 불균일하게 할 수 있는 제2액정층을 사용하지 않고 밝은 흑백 디스플레이를 갖는 액정 디스플레이 장치를 용이하게 수득될 수 있다. 더우기, 경사 방향으로부터 투영된 디스플레이의 질의 저하를 최소화시키는 광범위한 시각으로 흑백 디스플레이를 갖는 액정 디스플레이 장치는 n_xn_y=n_z의 관계를 갖는 공지의 단일축 복굴절판을 사용하는 경우와 비교하여 용이하게 수득될 수 있다.

본 발명에서 두 종류의 단일축 복굴절판이 액정층의 양쪽에서 액정층 및 편광판 사이에 각각 배치된 두 종류의 단일축 복굴절판을 조합하여 사용된 경우에, 심지어 n_z n_x의 관계에서도, (n_z-n_y)/(n_x-n_y)의 값이 3 이하이면 동일한 효과를 수득할 수 있다.

액정층은 공지의 초 꼬임성 액정 디스플레이 장치에서와 동일한 구조를 가지며, 각각의 도트에서 ON-OFF 조절을 수행하도록 대항 전극 군을 갖는다. 액정층의 꼬임각은 약 160∼300°의 범위이다.

상세하게는, 양의 유전 이방성을 갖고 키랄 물질을 포함하는 네마틱 액정은 실질적으로 평행으로 배치된 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 끼워 넣고, 기판의 전극 사이에 액정 분자의 꼬임각을 결정하여 160∼300°가 되도록 할 수 있다. 각이 160°보다 적으면, 투과율에서 급격한 변화를 필요로 하는 높은 효율을 갖는 복합 구동 중에 대비의 개선을 기대할 수 없다. 반면에, 꼬임각이 300°를 초과한다면, 자구(domain)는 자기이력(hysteresis)손실 또는 광-산란을 초래함이 용이하다.

액정층의 액정 분자의 굴절율의 이방성(△n₁) 및 액정층의 두께(d₁)의 곱 △n₁·d₁은 0.4∼1.5μm의 범위이다. 만일 곱 △n₁·d₁이 0.4μm 이하이면, ON 상태에서의 투과율이 낮고 디스플레이에의 색은 청색성 색상을 나타낸다. 반면에, 그것이 1.5μm 이상이면, 온(ON) 상태의 색상은 황-적색을 나타내고, 흑백 디스플레이를 수득하기 곤란하다. 무채색 디스플레이에 대한 필요성이 엄격할 때, 액정층의 곱 △n₁·d₁은 0.5∼1.0μm의 범위가 바람직하다. 액정 디스플레이 장치가 사용될 때 곱△n₁·d₁의 범위는 온도 범위를 만족시킬 수 있어야 한다. 아름다운 디스플레이는 온도 범위에서 수득될 수 있다. 그러나, 상기 범위는 효율을 위한 추가적인 필요 때문에 단지 온도 범위만을 만족시킬 수 있다. 온도 범위가 적당하고 △n₁·d₁의 범위가 상기 범위 밖에 있을 때, 착색된 디스플레이가 생기거나 또는 시각 특징이 감소할 수 있다.

액정 디스플레이 장치의 제조에서, 폴리이미드 필름, 또는 폴리아미드 필름 등은 ITO(In₂O₃-SnO₂)또는 SnO₂등의 기재로 구성된 투명 전극을 예정된 유형으로 형성시킨 플라스틱 또는 유리 등의 기판의 표면에 형성시킨다. 폴리 이미드 필름 또는 폴리아미드 필름의 표면을 문지르거나 또는 SiO₂의 경사 증기 침전시켜 배향층을 형성시킨다. 그런 다음, 양의 유전 이방성 및 160∼300°의 꼬임각을 갖는 네마틱 액정의 상기 액정층을 투명 전극을 가진 기판 사이에 끼워 넣는다. 대표적인 예로는 많은 정렬 전극이 형성된 도트 매트릭스 형 액정 디스플레이 장치가 있다. 즉, 640 전극을 한 기판 위에 줄(Stripe)의 형태로 형성시키고, 400전극을 다른 기판 위에 거기에 수직이 되도록 줄의 형태로 형성시켜 640×400 도트의 디스플레이를 수득할 수 있다. 완전히 채색된 640×400 도트 디스플레이는 3전극을 1세트로 줄의 형태로 배치시킨 640 전극을 배합하여 줄의 형태로 1920 전극을 제조하고 1920 전극에 R. G 및 B의 색필터를 배치함으로써 수득할 수 있다.

TiO₂, SiO₂또는 Al₂O3 등의 기재로 제조된 절연층을 전극 및 배향층 사이에 형성하여 기판으로서 전극의 단락(Short circuit)를 방지할 수 있다. Al, Cr 또는 Ti등의 기재로 제조된 낮은 저항을 갖는 주요 전극은 투명 전극에 부착될 수 있다. 더우기, 색필터는 전극의 위 또는 아래에 배치시킬 수 있다.

한쌍의 편광판은 액정층의 양쪽 외측에 배치한다. 각각의 편광판이 셀의 일부분을 구성하는 기판의 외측에 일반적으로 배치된다 하더라도, 기판 자체는 편광판 및 복굴절판으로 구성될 수 양면계, 또는 성능이 허락된다면, 복굴절층 또는 편광층을 기판 및 전극 사이에 형성시킬 수 있다.

본 발명에서, 복굴절판은 액정층 및 액정층의 한쪽 또는 양쪽에 있는 편광판 사이에 설치할 수 있다. 예를 들면, 액정층 및 전극 사이에 층상으로 설치하거나; 전극 및 기판 사이에 층상으로 설치하거나; 기판 자체가 복굴절판이 될 수도 있으며; 복굴절판이 기판 및 편광판 사이에 층상으로 설치할 수 있으며; 또한 상기 구조를 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 사용된 복굴절판은 후술된 복굴절율을 갖는 투명판일 수 있다. 투명판으로서 플라스틱 필름, 또는 무기 재료의 결정성 판 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 사용된 복굴절판은 단수 또는 복수의 복굴절판이 전체적으로 n_x n_zn_y[식중에서 n_x, n_y및 n_z는 3개의 주굴절율을 나타내며, n_x및 n_y는 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율이고(단 n_xn_y),n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율임]의 성질을 보이는 것이다. 본 발명에서 복굴절판의 광축은 단일축 복굴절판에서 다른 굴절율을 보이는 방향을 말하며, 편의상 필름 평면에서 큰 굴절율을 갖는 방향(이 경우, x 방향)으로서 정의된다.

상세하게는 하기의 실시양태가 있다.

① n_xn_zn_y를 나타내는 하나 이상의 이축 복굴절판을 액정층의 한쪽 또는 양쪽에 배치한다. 본 발명에서 이 경우의 광축은 상기의 x 방향이다.

② n_x=n_zn_y를 나타내는 하나 이상의 이축 복굴절판을 액정층의 한쪽 또는 양쪽에 배치한다. 본 발명에서 이 경우의 광축은 상기의 y방향이다.

③ 필름 평면에 광축을 갖는 단일축 복굴절판(n_x1n_y1=n_z1)및 필름 두께 방향(필름 평면에 수직인 방향)으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판(n_z2n_x2=n_y2)을 조합하여, 전체적으로 주로 n_xn_zn_y를 나타내는 조합된 복굴절판을 액정층의 한쪽 또는 양쪽에 배치한다.

그러나, 필름 평면에 광축을 갖는 단일축 복굴절판을 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판 사이에 끼워 넣은 구조의 적층형 복굴절판을 액정층의 어느 한쪽에 배치하는 경우에, 전체적으로 0.1(n_z-n_y)/(n_x-n_y)3의 복굴절을 나타내는 적층형 복굴절판을 사용하여도 좋다.

이제, 복수의 복굴절판이 조합된 경우에서 n_x, n_y및 n_z에 대하여 기술할 것이다.

각각의 광축이 필름 평면의 x축 방향인 i개의 단일축 복굴절판 [여기서, 각각의 판의 3방향으로의 주요한 굴절율은 각각 n_x1i, n_y1i및 n_z1i(단 n_x1in_y1i=n_z1i)로 나타내고, 필름 두께는 d_2li로 나타냄] 및 각각의 광축이 필름 두께 방향인 z축 방향인 j개의 단일축 복굴절판 [여기서, 각각의 판의 3방향으로의 주요한 굴절율은 각각 n_x2j, n_y2j및 n_z2j(단 n_z2jn_x2j=n_y2j)로 나타내고, 필름 두께는 d_22j로 나타냄]을 가정한다. 이 경우, 두께를 고려하여,3방향으로의 굴절율의 산술적 의미 n_x, n_y및 n_z는 하기처럼 표현할 수 있다.

굴절율의 원하는 효과를 수득하기 위해, △n₂·d₂=(n_x-n_y)·d₂또는 (n_x1-n_y1)·d₂₁또는 (n_z2-n_x2)·d₂₂로 조절한다. 그러나, 그것을 하나의 복굴절판으로 조절할 수 없을 때, 동일 또는 다른 성질을 갖는 복수의 복굴절판을 조합시킬 수 있다. 우수한 흑백 디스플레이를 수득하기 위해, 특정 꼬임각 및 △n₁·d₁을 갖는 액정층에 대한 복굴절판의 △n₂·d₂크기, 액정층에 복굴절판을 결합시키는 방향 또는 한쌍의 편광판의 편광축의 방향을 최적화시키는 것이 중요하다.

더우기, 우수한 흑백 디스플레이는 복굴절판의 합계로 △n₂·d₂의 크기를 액정층의 △n₁·d₁의 크기 보다 실질적으로 동일하거나 또는 약간 작게 결정함으로써 용이하게 수득할 수 있다. 특별하게는, 약 0.1∼1.5μm가 바람직하다.

복굴절판은 액정층의 양쪽에 배치되기 때문에, 우수한 흑백 디스플레이를 수득하기 위해 복굴절판의 △n₂·d₂의 크기는 액정층의 △n₁·d₁의 크기의 실질적으로 1/2 또는 1/2 보다 약간 작아야 한다. 특별하게는 약 0.05∼0.75μm가 바람직하다. 여러개의 복굴절판의 중첩상태로 사용될 때, △n₂·d₂의 값은 전체적으로 상기 범위내에 있어야 한다.

각 의존도를 향상시키기 위해, n_z를 조절하는 것이 필요하다.

본 발명에서, (n_z-n_y)/(n_x-n_y)의 값은 그 값이 0.1 이하이면 단일축 복굴절판의 효과가 충분히 수득될 수 없기 때문에 0.1 이상이 되어야만 한다.

본 발명을 수행하는 최선 방법.

본 발명의 바람직한 실시양태는 도면을 참고로 기술할 수 있다.

제1도는 복굴절판이 액정층의 한쪽에 배치된 본 발명의 실시양태이며, 상기에서 참고번호 1 및 2는 한쌍의 편광판을 나타내며, 번호 3은 문자 및/또는 도형을 표시하기 위해 양의 유전 이방성, 0.4∼1.5μm의 △n₁·d₁값 및 꼬임각이 160∼300°인 왼-나선 구조(위에서 보다 반시계 방향의 꼬임각을 갖는 구조)를 갖는 네마틱 액정의 액정층을 나타내며, 번호 4는 액정층의 한쪽에 배치된 복굴절판을 나타내며, 번호 5는 상측 편광판의 편광축을 나타내며, 번호 6은 하측 편광판의 편광축, 번호 7은 액정층의 상부의 액정분자의 장축 방향을 나타내며, 번호 8은 액정층의 하부의 액정분자의 장축 방향을 나타내며, 번호 9는 복굴절판의 광축 방향을 나타낸다.

본 발명에 사용된 복굴절판의 주굴절율의 정의는 제7도를 참고로 기술될 수 있다.

액정층의 한쪽에 배치된 복굴절판은 n_xn_zn_y(식중에서 x, y 및 z의 3방향에서의 굴절율은 다르다)의 관계를 제공하는 이축 복굴절판, 또는 n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 단일축 복굴절판일 수 있다. 3방향의 결정에서 복굴절판의 필름 평면에서 보다 큰 굴절율을 갖는 방향이 x축이고, 보다 작은 굴절율을 갖는 방향이 y축이고 및 두께 방향이 z축이다.

x, y 및 z축의 굴절율은 n_xn_y및 △n₂=n_x-n_y인 각각 n_x, n_y및 n_z이다. 본 발명에서는 n_x n_zn_y이다.

문자 d는 복굴절판의 두께를 나타낸다.

본 발명에서 사용된 복굴절판의 광축은 단일축 복굴절판의 경우는 서로 다른 굴절율을 갖는 방향을 나타내며, 이 축 복굴절판의 경우는 편의상 필름 평면에서의 주굴절율이 큰 방향으로서 정의한다. 구체적으로는, n_xn_zn_y의 관계를 갖는 이축 복굴절판의 광축은 x방향이고, n_x=n_zn_y인 단일축 복굴절판의 광축은 y방향이고, n_zxn_y=n_z인 단일축 복굴절판의 광축은 x 방향이며, 및 광축이 필름 두께 방향인 n_zn_x=n_y인 단일축 복굴절판의 광축은 z 방향이다.

제5도에서, 문자 θ₁은 상측 편광판의 편광축 55의 방향을 액정층의 상부의 액정 분자 57의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내고, 문자 θ₂는 복굴절판의 광축 59의 방향을 액정층의 상부의 액정 분자 57의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내며, 문자 θ₃는 하측 편광판의 편광축 56의 방향을 액정층의 하부의 액정분자 58의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타낸다. 본 발명에서, 각 θ₁, θ₂및 θ₃는 흑백 디스플레이를 제공하도록 최적으로 결정한다.

본 발명의 액정 디스플레이 장치를 네가티브형 디스플레이 장치로 사용하는 경우에, 액정층의 꼬임각이 약 240°이고, △n₁·d₁값이 약 0.87μm이고, 및 액정층 위에 배치한 복굴절판의 △n₂·d₂값이 약 0.58μm로 가정하면, 한쌍의 편광판의 편광축은 약 0∼60°의 각으로 교차하여야 한다.

디스플레이 장치를 포지티브형 디스플레이 장치로 사용하는 경우에는, 액정층의 한쪽에 배치된 편광판은 편광판의 편광축이 대략 90°회전되도록 배치함이 바람직하다. 이러한 배치로, 액정 디스플레이 장치는 높은 대비 및 넓은 시각을 갖는 흑백 디스플레이를 제공할 수 있다.

액정 디스플레이 장치를 이축 복굴절판이 사용된 네가티브형 디스플레이 장치로 사용할 때, 40°θ₂ 120°일때, 오프 상태의 투과율이 충분히 낮고, 높은 대비가 수득될 수 있다.

n_x=n_zn_y인 단일축 복굴절판의 광축은 y방향이다. 즉, 광축을 상기 경우에 대하여 90°이동시킨다. 따라서 -50°θ₂ 50°이고, 바람직하게는 -30°θ₂ 30°이다.

왼나선 구조에 반대되는 나선 구조를 갖는 액정층이 사용될때, 흑백 디스플레이는 액정층의 액정 분자의 장축 방향, 편광판의 편광축 방향 및 복굴절판의 광축 방향에 대하여 반시계 방향으로 각 θ₁, θ₂및 θ₃를 적당히 선택함에 의해 상기와 동일한 방식으로 용이하게 수득될 수 있다.

복굴절판이 액정셀 아래에 배치되는 경우에는, 상기 각 θ₁, θ₂및 θ₃는 셀 밑에서 볼때 상기와 동일한 관계를 갖도록 선택되어야 한다.

본 발명에서, n_x n_zn_y를 갖는 단일축 복굴절판이 사용될때, 경사 방향에서 볼때 나타내는 착색을 방지할 수 있고; 외관을 향상시킬 수 있고; 흑백이 역전되는 영역이 좁아질 수 있으며; 시각이 넓어질 수 있다.

제2도는 각각의 복굴절판을 액정층의 양쪽에 배치시킨 실시예를 나타낸다. 제2도에서, 번호 11, 12는 한쌍의 편광판을 나타내고, 번호 13은 △n₁·d₁값이 0.4∼1.5μm인 양의 유전 이방성 및 꼬임각이 160∼300°인 왼-나선 구조를 갖는 네마틱 액정의 액정층을 나타내며, 번호 14A, 14B는 액정층의 위 및 아래에 배치된 복굴절판을 나타내며, 번호 15,16은 편광축을 나타내고, 번호 17,18은 액정 분자의 장축 방향을 나타내고, 번호 19A는 상측 복굴절판의 광축 방향을 나타내며, 번호 19B는 하측 복굴절판의 광축 방향을 나타낸다.

제6도에서, 문자 θ₁은 상측 편광판의 편광축 65의 방향을 액정층의 상부의 액정분자 67의 장축 방향으로부터 시계방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내며, 문자 θ₂는 상측 복굴절판의 광축 69A의 방향을 액정층의 상부의 액정분자 67의 장축 방향으로부터 시계방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내고, 문자 θ₃는 하측 편광판의 편광축 66의 방향을 액정층의 하부의 액정분자 68의 장축 방향으로부터 시계방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내며, 문자 θ₄는 하측 복굴절판의 광축 69B의 방향을 액정층의 하부의 액정분자 68의 장축 방향으로부터 시계방향으로 측정하여 수득된 각을 나타낸다. 본 발명에서 상기 각 θ₁,θ₂, θ₃및 θ₄는 흑백 디스플레이를 수득하도록 최적으로 선택한다.

본 발명의 액정 디스플레이 장치가 네가티브형 디스플레이 장치로 사용되는 경우에 액정층의 꼬임각이 약 240°이고, △n₁·d₁값이 약 0.80μm이고 및 액정층의 위 또는 아래에 배치된 한쌍의 복굴절판의 △n₂·d₂의 값이 각각 약 0.40μm(합계로 약 0.80μm)이라고 가정하면, 그의 편광축을 약 60∼120°의 각으로 교차되도록 한쌍의 편광판을 배치함으로써 좋은 결과를 수득할 수 있다.

액정 장치가 동일한 복굴절판 및 액정층이 사용되는 포지티브형 디스플레이 장치로 사용되는 경우에, 하나의 편광판은 편광축이 약 90°회전되도록 배치함이 바람직하다. 상기처럼 배치함으로써, 액정 디스플레이 장치는 높은 대비 및 광범위한 시각을 흑백 디스플레이를 제공할 수 있다.

이축 복굴절판이 사용되고 네가티브 디스플레이가 제공될때, 각 θ₂및 θ₄의 경우 각각 5°θ₂ 140°θ₄ 170°, 더욱 바람직하게는 40°θ₂ 140°및 40°θ₄ 140°이 바람직하고, 그렇게 함으로써, 오프 상태에서 낮은 투과율, 온 상태에서 높은 투과율 및 충분한 대비율을 갖는 디스플레이가 실현될 수 있다. 특히, 60°θ₂ 120° 및 60°θ₄ 120°일때, 오프 상태에서 충분히 낮은 투과율 및 충분한 대비율이 수득될 수 있다.

제2도에서 나타낸 액정 디스플레이 장치에 n_x=n_zn_y인 단일축 복굴절판이 사용될 때, 광축 방향은 y방향이므로, 방향은 상기 경우에 대하여 90°이동시킨다. 따라서, θ₂및 θ₄는 각각 -85°θ₂ 50°및 -50°θ₄ 80°이고, 더욱 바람직하게는 -50°θ₂ 50° 및 -50°θ₄ 50°이고, 가장 바람직하게는 -30°θ₂ 30°및 -30°θ₄ 30°의 범위이다.

각 θ₁, θ₂, θ₃및 θ₄에서, θ₁θ₂일때, θ₃θ₄임이 바람직하고, θ₁θ₂일때, θ₃θ₄임이 바람직하다.

상기 범위의 각을 적절히 선택함으로써, 액정 디스플레이 장치는 넓은 시각 및 높은 대비를 갖는 흑백 디스플레이를 제공한다.

액정 디스플레이 장치에 대한 정상 방향을 위해 수득된 최적 조건에서, 필름 평면에 광축을 갖고 n_xn_y=n_z의 관계를 갖는 공지의 복굴절판을 사용함으로써 좋은 결과를 수득할 수 있다. 그러나, n_xn_y=n_z의 관계를 갖는 단일축 복굴절판이 광학 효과를 보정하기 위해 사용될때, 경사 방향에서 볼때, 상기 보정은 불충분하고 영상(picture image)는 착색된다. 최악의 경우, 디스플레이 장치에 대한 수직 방향의 경우에 높은 대비율을 갖는 흑백 디스플레이가 수득될 수 있을지라도 흑백의 전환을 야기시킨다.

본 발명에서, 경사 방향에서 본 상의 착색을 피할 수 있고, n_xn_zn_y의 관계를 갖는 이축 복굴절판을 사용함으로써 외관을 향상시킬 수 있다.

n_z가 n_x보다 크거나, 또는 n_y보다 작을때, 디스플레이 장치에서의 각의존도는 감소하고, 경사 방향에서 본 외관은 감소한다. 특히 (n₂-n_y)/(n_x-n_y)0.1 일때, 많은 효과를 수득할 수 있다. 이런 복굴절판으로서, 이축 배향 필름; 운모, 석고 또는 초석 등의 이축 결정을 사용할 수 있다.

지금까지, 간단히 하기 위해, 복굴절판의 필름 두께 방향의 굴절을 n_z가 두께 방향에서 균일하다고 가정하여 설명하였다. 그러나, 항상 균일할 필요는 없고, 두께 방향의 평균 굴절율이 상기 조건을 만족하는 것으로 충분하다. 심지어는 n_z가 두께 방향으로 균일하지 않을 때도 아주 좋은 결과를 수득할 수 있다.

본 발명에서, 심지어는 보정을 위해 n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 단일 축 복굴절판을 사용함으로써, n_xn_zn_y의 관계를 갖는 이축 복굴절판의 경우와 실질적으로 동일한 효과를 수득할 수 있다.

제3도는 두개의 복굴절판이 액정층의 한쪽에 적층형으로 배치된 실시예이다. 제3도에서, 번호 21, 22는 한쌍의 편광판을 나타내고, 번호 23은 양의 유전 이방성, 0.4∼1.5μm의 △n₁·d₁값 및 꼬임각이 160∼300°인 왼나선 구조를 갖는 네마틱 액정의 액정층을 나타내며, 번호 24A, 24B는 액정층의 한쪽에 적층형으로 배치된 복굴절판을 나타내고, 번호 25,26은 편광축을 나타내고, 번호 27,28은 액정 분자의 장축 방향을 나타내며, 번호 29A는 필름 평면 방향으로 광축을 갖는 복굴절판 24A의 광축 방향을 나타내며, 번호 29B는 두께 방향으로 광축을 갖는 복굴절판 24B의 광축 방향을 나타낸다.

본 발명의 복굴절판 두 종류가 조합되어 사용된 경우의 굴절율의 정의는 제8도를 참고로 기술할 수 있다.

좌표는 제8도에서 나타낸 것처럼 주어지는 것으로 가정한다. 제8도에서, 참고 번호 74A는 필름 평면 방향으로 광축을 갖고 두께가 d₂₁인 단일축 복굴절판을 나타낸다. x축 방향이 광축의 방향과 동일할때, 3개의 주굴절율은 n_x1n_x1=n_z1의 관계를 갖는다.

참고 번호 74B는 필름 두께방향으로 광축을 갖고, 두께가 d₂₂이고, 세개의 주굴절율은 n_z2n_x2=n_y2의 관계를 갖는 단일축 복굴절판을 나타낸다.

본 발명에서, 복굴절판의 두께를 고려한 각각 3개의 주굴절율인 n_x,n_y및 n_z에서 산술적 의미로 n_xn_zn_y및 0.1≤(n_z-n_y)/(n_x-n_y)인 관계를 충족시키는 것이 필요하다.

이 실시 양태에서 두개의 복굴절판이 적층되기 때문에, 하기식이 주어진다.

n_xn_zn_y이므로, 하기식을 수득할 수 있다.

제5도에서, 문자 θ₁은 상측 편광판의 편광축 55방향을 액정층의 상부의 액정분자 57의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내고, 문자 θ₂는 복굴절판(필름 평면 방향으로 광축을 갖는 것)의 광축 59의 방향을 액정층의 상부의 액정 분자 57의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내며, 문자 θ₃는 하측 편광판의 편광축 56의 방향을 액정층의 하부의 액정분자 58의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타낸다. 따라서, 이 경우에, 각 θ₁, θ₂및 θ₃는 흑백 디스플레이를 제공하도록 최적으로 선택된다. 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판은 간단히 삽입하고, 방향 의존성을 갖지 않는다.

액정 디스플레이 장치가 네가티브형 디스플레이 장치로서 사용되는 경우에, 액정층의 꼬임각이 약 240°이고, △n₁·d₁값이 약 0.87μm이고, 액정층의 한쪽에 적층된 복굴절판의 △n₂·d₂값이 약 0.58μm이면, 한쌍의 편광판은 판의 편광축이 약 0∼60°의 각으로 교차되도록 배치함이 바람직하다.

액정 디스플레이 장치가 동일한 복굴절판 및 액정층이 사용된 포지티브형 디스플레이 장치로서 사용되는 경우에, 액정층의 한쪽 편광판은 약 90°회전시킨 편광축으로 배치되어야 하므로, 우수한 시각 및 높은 대비율의 흑백 디스플레이를 갖는 액정 디스플레이 장치를 수득할 수 있다.

이 경우에서, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 네가티브형 디스플레이 장치임이 바람직할때, 각 θ₂는 40°θ₂ 140°의 범위이어야 하며, 그렇게 함으로써, 오프 상태에서 낮은 투과율을 갖고, 온 상태에서 높은 투과율을 갖고, 충분한 대비를 갖는 디스플레이를 실현할 수 있다. 특히, 60°θ₂ 120°일때, 오프 상태의 투과율은 충분히 낮고 대비는 충분히 높다.

본 발명에 사용된 복굴절판으로서, 필름 평면 방향으로 광축을 갖는 복굴절판은 단일축 배향 필름 또는 결정판 등의 통상적인 단일축 복굴절판일 수 있다. 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 복굴절판은 액정 중합체 필름, LB 필름, 또는 결정판 등일 수 있다. 더우기, 복굴절판은 필름 두께 방향의 굴절율이 항상 동일하지는 않는 것일 수 있다.

제4도는 두개의 복굴절판이 액정층의 양쪽에 적층형으로 각각 배치된 실시양태를 나타낸다. 제4도에서, 번호 31, 32는 한쌍의 편광판을 나타내고, 번호 33은 양의 유전 이방성, 0.4∼1.5μm의 △n₁·d₁값, 및 꼬임각이 160∼300°인 왼 나선 구조를 갖는 네마틱 액정의 액정층을 나타내며, 번호 34A, 34B, 35A 및 35B는 액정층의 위 및 아래에 배치된 복굴절판을 나타내며, 번호 36,37은 편광축을 나타내고, 번호 38,39는 액정 분자의 장축 방향을 나타내고, 번호 40A,41A는 필름 평면 방향으로 광축을 갖는 복굴절판 34A, 35A의 광축(주굴절율 n_x) 방향을 나타내고, 번호 40B, 41B는 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 복굴절판 34B, 35B의 광축(주굴절율 n_z) 방향을 나타낸다.

제6도에서, 문자 θ₁은 상측 편광판의 편광축 65의 방향을 액정층의 상부의 액정 분자 67의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내며, 문자 θ₂는 상측 복굴절판(복굴절판은 필름 평면 방향으로 광축을 가짐)의 광축 69A의 방향을 액정층의 상부의 액정 분자의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내며, 문자 θ₃는 하측 편광판의 편광축 66의 방향을 액정층의 하부의 액정분자 68의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타내며, 문자 θ₄는 하측 복굴절판(필름 평면 방향으로 광축을 갖는 복굴절판)의 광축 방향을 액정층의 하부의 액정분자 68의 장축 방향으로부터 시계 방향으로 측정하여 수득된 각을 나타낸다. 상기 각 θ₁,θ₂,θ₃및 θ₄는 우수한 흑백 디스플레이를 제공하도록 최적으로 선택한다. 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판은 간단히 삽입되고 방향에 의존하지 않는다.

액정 디스플레이 장치가 네가티브형 디스플레이 장치로 사용될때, 액정층의 꼬임각이 약 240°이고, △n₁·d₁의 값이 약 0.80μm이며 액정층이 위 및 아래에 각각 배치된 한 쌍의 복굴절판의 △n₂·d₂의 값이 약 0.40μm(합계로 약 0.80μm)일때, 한쌍의 편광판은 그의 편광축이 약 60∼120°의 각으로 교차되도록 배치함이 바람직하다.

액정 디스플레이 장치가 동일한 액정층 및 복굴절판이 사용된 포지티브형 디스플레이 장치로 사용될때, 한쌍의 편광판은 그의 편광축이 약 90°회전하도록 배치함이 바람직하고, 그렇게 함으로써, 액정 디스플레이 장치는 우수한 시각 및 높은 대비를 갖는 흑백 디스플레이를 제공할 수 있다.

네가티브형 디스플레이가 액정 디스플레이 장치에 필요할 때, 각 θ₂및 θ₄는 각각 5°θ₂ 140° 및 40°θ₄ 170°, 특히 40°θ₂ 140° 및 40°θ₄ 140°의 범위이어야 한다. 그렇게 배치함으로써, 오프 상태에서 낮은 투과율, 온 상태에서 높은 투과율 및 충분한 대비를 갖는 디스플레이가 실현될 수 있다. 특히, 60°θ₂ 120°및 60°θ₄ 120°일때, 오프 상태의 투과율은 충분히 낮고 대비율은 충분히 높다.

값 θ₁,θ₂,θ₃및 θ₄의 범위에 관하여는, θ₁θ₂일때, θ₃θ₄임이 바람직하다. 반면에, θ₁θ₂일때, θ₃θ₄임이 바람직하다. 상기 범위의 각을 결정함으로써, 액정 디스플레이 장치는 우수한 시각 특징 및 높은 대비를 갖는 흑백 디스플레이를 제공할 수 있다.

필름 평면 방향으로 광축을 갖는 복굴절판 및 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 복굴절판을 조합하여 액정층의 한쪽에 배치시킨 구조를 갖는 제4도에서 나타낸 실시양태에서는, 필름 평면에 광축을 갖는 복굴절판을 각각 필름 두께 방향으로 광축으로 갖는 단일축 복굴절판 사이에 끼워 넣어 적층 복굴절판을 만들고, 이 적층 복굴절판을 액정층의 양쪽에 배치시킬 때, n_zn_xn_y의 관계를 주는 영역이 있다. 이 경우, 우수한 시각 특징 및 높은 대비를 갖는 흑백 디스플레이는 적층 복굴절판의 복굴절이 합계로 0.1(n_z-n_y)/(n_x-n_y)3인 적층 복굴절판을 사용함으로써 수득될 수 있다.

본 발명에서는, 흑백 디스플레이와 비슷하고 넓은 시각을 갖는 디스플레이가 수득될 수 있기 때문에, 색필터를 사용하여 착색된 디스플레이를 수득할 수 있다. 특히, 높은 대비율은 고효율 구동에 의해서도 가능하기 때문에, 전색 회색 표시를 수득할 수 있다. 따라서, 본 발명의 액정 장치는 액정 TV에 사용될 수 있다. 색 필터가 셀의 내면에 형성될때, 다른 시각에 따라 디스플레이에서의 어긋남이 생기지 않고, 보다 정밀한 색상 디스플레이가 가능하다. 구체적으로는, 색 필터는 전극의 하측에 또는 전극의 상측에 형성될 수 있다. 완전한 흑백 디스플레이가 필요할 때, 색을 보정하기 위한 색 필터 또는 색 편광판이 첨가적으로 사용될 수 있고, 액정중에 염료를 첨가할 수도 있고, 또는 특정 파장 분포를 갖는 조명을 사용할 수도 있다.

본 발명에서는, 전극에 전압을 가하는 구동 수단을 상기 구조의 액정 셀에 접속하고 구동시킨다.

본 발명에서 밝은 디스플레이가 제공될 수 있기 때문에, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 투과형 또는 반사형에 광범위하게 사용할 수 있다. 디스플레이 장치가 투과형으로 사용될 때, 광원은 광체 또는 색 필터가 있거나 또는 없거나 안쪽에 배치되어야 한다.

본 발명의 액정 디스플레이 장치가 일반적으로 투과형으로 사용되기도 하지만, 밝은 디스플레이를 제공하기 때문에 반사형으로 사용할 수 있다. 투과형으로 사용될때, 그림소자(picture element) 이외의 배경 부분을 인쇄 부분을 갖는 차광 필름을 사용하여 덮을 수 있다. 더우기, 차광 필름을 사용하는 이외에, 디스플레이된 부분 이외의 다른 부분에 선택적인 전압을 가하여 셀을 역으로 구동할 수도 있다. 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 공지의 액정 디스플레이 장치에 적용될 수 있는 여러가지 공지 기술은 본 발명을 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 액정 디스플레이 장치는 초 꼬임 액정 디스플레이 장치와 동일한 복합적인 특징을 가진다. 더우기, 전술과 같이, 선명하고 밝은 흑백 디스플레이가 수득될 수 있다. 따라서, 셀의 내면 등의 적절한 위치에 3원색: 적, 녹 및 청색을 갖는 정밀한 색필터를 배치함으로써 고밀도 다색 액정 디스플레이 장치를 실현할 수 있다. 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 퍼스널 컴퓨터, 워드 프로세서 또는 워크 스테이션 등의 디스플레이 장치로서 바람직하게 사용된다. 또한, 본 발명의 디스플레이 장치는 액정 TV, 어군 탐지기, 레이다, 오실로스코프 및 도트 매트릭스 디스플레이 장치 등의 흑백형 또는 유색형의 각종 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.

본 발명의 작동 원리는 반드시 명료하지는 않지만, 하기처럼 고려할 수 있다.

우선, 액정 디스플레이 장치를 수직 방향에서 본 경우가 고려된다.

제9(a)도는 본 발명의 액정 디스플레이 장치와 초 꼬임 액정 디스플레이 장치를 비교하기 위해 측면에서 본, 복굴절판을 사용하지 않은 초 꼬임 액정 디스플레이 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 초 꼬임 액정 디스플레이 장치는 양의 유전 이방성을 갖고 꼬임각이 160∼300°이고 △n₁·d₁값이 0.4∼1.5μm인 네마틱 액정의 액정층 83 및 액정층의 위 및 아래에 배치된 한 쌍의 편광판 81,82으로 구성되어 있다. 상기 구조에서, 액정층의 위 및 아래에 배치된 한쌍의 편광판 81,82의 편광축의 교착각은 90°이다.

상기 구조를 갖는 액정 디스플레이 장치에서, 액정층에 전압을 가하지 않거나 또는 비-선택성 전압등의 낮은 전압이 거기에 가해질때, 입사측의 하측 편광판 82로 들어온 빛은 완전히 직선 편광화된다. 직선 편광화된 빛이 액정층 83을 투과할때, 타원 편광된 빛이 된다. 타원 편광된 빛의 형상 및 방향은 빛의 파장에 따라 다르다. 적색, 녹색, 청색 등의 3원색에 관하여, 각각의 색의 방향 및 형상은 제9(b)도와 같다. 다른 형상 및 방향을 갖는 3종류의 타원 편광된 빛이 출사측의 상측 편광판 81을 통과할때, 상측 편광판을 통과하는 빛의 강도는 적색, 녹색 및 청색에 따라 다르므로 특정 색을 갖는 빛이 방출된다. 제9(b)도에서, 번호 85,86은 편광판 81,82의 편광축을 나타낸다.

제10 내지 15도는 본 발명의 액정 디스플레이 장치의 구조 및 장치의 편광 상태를 나타낸다.

제10도는 n_xn_zn_y의 관계를 갖는 이축 복굴절판이 액정층의 한쪽에 배치된 실시예를 나타낸다. 제10(a)도는 그의 한쪽에서 본 액정 디스플레이 장치의 도면이다. 장치는 양의 유전 이방성, 0.4∼1.5μm의 △n₁·d₁값, 및 160∼300°의 꼬임각을 갖는 네마틱 액정의 액정층 93, 액정층 위에 배치된 단일 복굴절판 94 및 상측 및 하측 위치에 배치된 한 쌍의 편광판 91,92로 구성된다.

이 실시 양태에서, 액정층의 꼬임각은 240°이고, n₁·d₁값은 0.87μm이고 및 한쌍의 편광판 91,92의 편광축의 교각은 30°이다. 이 실시 양태에서는, 설명을 간단하게 하기 위해 단지 하나의 본 발명의 복굴절판을 액정 셀에 배치한다. 그러나, 2 이상의 복굴절판은 3개의 주굴절율 n_x, n_y및 n_z의 방향이 일치하도록 사용될 수 있다.

복굴절판이 편광판 사이에 끼워질때, 수직 방향에서 본 경우, 복굴절판의 △n₂·d₂값 때문에, 거기에 입사된 직선 편광을 타원 편광 또는 원 편광으로 변형시키거나, 또는 상기 편광을 직선 편광으로 되돌리기도한다. 따라서, 제10(b)도에 나타낸 상태는 적당한 값 △n₂·d₂를 갖는 복굴절판을 액정층에 중첩시킴으로써 수득될 수 있다.

즉, 액정층에 전압을 가하지 않거나, 또는 비-선택성 전압 등의 낮은 전압이 액정층에 가해질 때, 입사측의 하측 편광판 92를 통하여 완전히 직선 편광된 빛은 액정층 93을 통과한 후 타원 편광상태가 된다. 타원 편광이 복굴절판 94를 통과할때, 타원 편광은 조건에 따라 다시 직선 편광과 비슷한 상태로 되돌릴 수 있다. 빛이 적색, 녹색 및 청색 등의 3원색으로 분할될때, 세 종류의 편광은 제10(b)도와 같다. 제10(b)에서처럼, 적색, 녹색 및 청색광의 편광축 방향이 거의 동일하고, 이 빛이 거의 직선 편광으로 되돌릴 때, 통과하는 빛의 강도의 파장 의존성은 출사측의 편광축 방향에 관계없이 제거될 수 있다. 즉, 무채색광이 수득될 수 있다. 따라서, 이 실시양태에서, 편광판은 편광축이 약 30° 교차되도록 배치하고, 출사측에서의 편광이 출사측의 상측 편광판의 흡수축과 일치시킬 때, 편광판을 투과하는 빛의 강도는 가장 작아지고, 검게 보이게 되므로, 네가티브 디스플레이가 제공된다. 제10(b)도에서, 번호 95,96은 편광판 91,92의 편광축을 나타낸다.

반면에, 상측 편광판의 편광축을 90°회전시켜, 편광축이 출사측의 편광 방향과 거의 평행하게 되면, 투과광의 강도는 커지고, 백색으로 보이며, 포지티브 디스플레이가 제공된다.

네가티브 디스플레이 및 포지티브 디스플레이는 꼬임각, 액정층의 △n₂·d₂값, 복굴절판의 △n₂·d₂값, 복굴절판과 편광판 사이에 형성된 θ₁,θ₂,θ₃각 등의 조건을 변화시킴에 의해 선택된다.

반면에, 충분한 전압이 액정층에 가해질 때, 액정층을 통과하는 각각의 타원 편광의 형상 및 방향은 전압의 사용 전의 것과 다르다. 따라서, 복굴절판을 통과한 후 타원 편광의 형상 및 방향은 변화하므로, 투과율을 변화시켜 디스플레이를 제조한다.

그러나, 타원 편광의 형상 및 방향을 변화시켜 전압을 사용하지 않고 흑백 디스플레이를 생산할 수 있지만, 복굴절판의 삽입으로 전압 사용하의 흑백을 항상 제공하지는 못한다. 따라서, △n₂·d₂값, 복굴절판의 광축 방향 및 편광판의 편광축 방향 등을 액정층의 꼬임각, △n₁·d₁등의 변수에 따라 실험적으로 최적으로 함이 바람직하다.

액정 디스플레이 장치를 수직 방향에서 본 경우에, 우수한 흑백 디스플레이는 심지어는 공지의 단일축 복굴절판(n_xn_y=n_z)이 복굴절판으로서 사용되는 때의 조건을 최적으로 함으로써 수득될 수 있다. 그러나, 상기의 흑백 디스플레이 장치를 경사 방향으로부터 볼 때, 디스플레이는 착색되어 보일 수도 있고, 또는 흑백을 전환시킬 수도 있다. 액정 분자 자체는 일반적으로 단일축이다. 그러나, 그들은 제16도에 나타낸 액정셀에서의 나선 구조를 갖도록 배치된다. 더우기, 선택성 전압 또는 비선택성 전압이 액정 셀에 가해져 복합구동을 수행시킬때, 중심부의 액정 분자는 증가되고, 따라서, 그들은 단일축 매질로서가 아니라 가짜의 이축 매질로서 여겨질 수 있다.

더우기, 제16도에 나타낸 액정셀의 중심부에서의 액정 분자에 관하여, 이 부분에서의 평균 주굴절율을 n_LX, n_LY및 n_LZ(n_LX는 기판에서 중심부에 있는 액정 분자의 투영 방향의 평균 굴절율이고, n_LY는 기판의 평면에 있고 n_LX에 수직인 방향으로의 평균 굴절율이고, n_LZ는 두께 방향의 평균 굴절율임)라 할 때, 액정분자는 일반적으로 이 지역에서 나선구조를 가지며 그들은 증가하기 때문에 평균 주굴절율은 n_LXn_LZn_LY의 관계가 있는 것으로 평가된다. 따라서, 경사 방향에서 볼 때, 액정셀의 디스플레이를 보정하기 위해 유사한 특징을 갖는 복굴절판을 사용함이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 n_xn_zn_y의 관계를 갖는 복굴절판을 사용함이 바람직하다.

제11도는 n_xn_zn_y의 관계를 갖는 이축 복굴절판을 액정층의 한쪽에 배치시킨 실시양태를 나타낸다. 제11(a)도는 본 발명의 이축 복굴절판을 함유하는 본 발명의 액정 디스플레이 장치의 도면이다. 디스플레이 장치는 양의 유전 이방성, 0.4∼1.5μm의 △n₁·d₁값, 및 160∼300°의 꼬임각을 갖는 네마틱 액정의 액정층 103, 액정층의 양쪽에 배치된 한 쌍의 이축 복굴절판 104A, 104B 및 이축 복굴절판 104A, 104B의 위 및 아래에 배치된 한 쌍의 편광판 101,102로 구성되어 있다.

이 실시양태에서는, 240°의 꼬임각 및 0.82μm의 △n₁·d₁값을 갖는 액정층 및 편광축의 교차각이 90°인 한쌍의 편광축 101,102이 각각 사용된다.

설명을 간단히 하기 위해, 하나의 복굴절판이 각각 액정층의 한쪽에 배치되어 있다면, 2 이상의 복굴절판을 사용할 수도 있다.

복굴절판을 편광판 사이에 끼워넣을때, 복굴절판은, 수직방향에서 본 경우 복굴절판의 △n₂r·d₂값 때문에, 거기에 들어온 직선 편광을 타원 편광 또는 원편광으로 변형시키거나, 또는 편광을 직선 편광으로 되돌릴 수도 있다. 따라서, 제11b도에 나타낸 편광의 형상 및 방향은 액정층 위에 적당한 △n₂·d₂값을 갖는 복굴절판을 중첩시킴으로써 수득될 수 있다. 상기 실시양태에서 처럼, 적색, 녹색 및 청색의 편광축 방향이 거의 일치하고, 상기 빛이 거의 직선 편광으로 되돌려질때, 통과하는 빛의 강도의 파장의존성은 출사측의 편광축 방향에 관계없이 제거될 수 있다. 즉, 무채색 광이 수득될 수 있다. 이 실시양태의 기술에서 처럼, 편광판은 편광축이 90°의 각으로 교차하고 출사측의 편광이 출사측의 상측 편광판의 흡수축과 일치하도록 배열될때, 투과광의 강도는 최소가 되며 흑색으로 나타나므로, 네가티브 디스플레이가 공급된다. 제11(b)도에서, 번호 105,106 각각은 편광축 101,102 편광축을 나타낸다.

반면에, 상측 편광판의 편광축이 하측 편광판의 편광축과 실질적으로 평행이 될 때, 투과광의 강도는 커지며, 백색으로 나타나므로 포지티브 디스플레이가 제공된다.

네가티브 디스플레이 또는 포지티브 디스플레이는 액정층의 꼬임각 및 △n₁·d₁값, 복굴절판의 △n₂·d₂값 및 편광판에 대한 복굴절판의 각 θ₁,θ₂,θ₃,θ₄등의 조건을 변화시킴에 의해 변화시킨다.

반면에, 상기 구조의 액정층에 충분한 전압이 가해질때, 액정층을 통과하는 타원편광의 형상 및 방향은 전압의 사용전의 것과 다르다. 따라서, 빛이 복굴절판을 통과한 후 타원 편광의 조건은 다르므로, 투과율은 변화하고, 따라서, 디스플레이가 제공된다.

본 발명에서, 이축 복굴절판이 사용되기 때문에, 심지어는 경사 방향에서 볼 때, 디스플레이에 충분한 보정이 주어지며 광범위한 시각이 흑백 디스플레이에서 수득된다.

제12도는 n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 단일축 복굴절판이 액정층의 한쪽에 배치된 실시양태를 나타낸다.

제12(a)도는 측면에서 본, 본 발명의 액정 디스플레이 장치의 도면이다. 디스플레이 장치는 양의 유전 이방성, 160∼300°꼬임각 및 0.4∼1.5μm의 △n₁·d₁값을 갖는 네마틱 액정의 액정층 113, 액정층의 상부에 배치된 n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 단일축 복굴절판 114, 및 상부 및 하부에 배치된 한쌍의 편광판 111, 112로 구성되어 있다.

이 실시양태에서는, 240°의 꼬임각 및 0.87의 △n₁·d₁을 갖는 액정층 및 편광축의 교각이 30°인 한쌍의 편광판이 사용된다. 이 실시양태에서는, 설명을 간단히 하기 위해 액정셀의 상측 표면에 배치된 단일축 복굴절판을 단지 사용하여 기술된다. 그러나, 2 이상의 복굴절판이 사용될 수 있다. 편광판 사이에 끼워넣을 때, 수직 방향에서 볼 때 복굴절판의 △n₂·d₂값 때문에, 복굴절판은 입사되는 직선 편광을 타원 편광 또는 원편광으로 변형시키거나, 또는 상기 편광을 직선 편광으로 되돌릴 수 있다. 따라서, 제12(b)도에 나타낸 편광의 형상 및 방향은 액정층 위에 적절한 △n₂·d₂값을 갖는 복굴절판을 중첩시킴으로써 수득될 수 있다.

상기 실시양태에서처럼, 편광판은 그의 편광축이 90° 교차하도록 배치되고 출사측의 편광이 출사측의 상측 편광판의 흡수측과 일치시킬때, 투과광의 강도는 최소가 되고 흑색으로 보이므로, 네가티브 디스플레이가 제공된다. 제12(b)도에서, 번호 115,116은 편광판 111,112의 편광축을 나타낸다.

반면에, 상측 편광판의 편광축이 약 90°회전할때, 빛의 강도는 커지며 희게 보이므로, 포지티브 디스플레이가 제공된다.

네가티브 및 포지티브 디스플레이는 액정층의 꼬임각 및 △n₂·d₂값, 복굴절판 △n₂·d₂값 및 복굴절판과 편광판 사이에 형성된 각 θ₁,θ₂,θ₃등의 조건을 변화시킴으로써 변화될 수 있다.

반면에, 액정층에 충분한 전압이 가해질때, 액정층을 통과하는 타원 편광의 형상 및 방향은 전압의 사용전의 것과 다르다. 따라서, 복굴절판을 통과하는 타원 편광의 조건이 또한 다르며, 따라서 투과율이 변화하고, 그러므로 디스플레이가 제공된다.

그러나, 타원 편광의 형상 및 방향을 일치시켜 전압을 가하지 않고서 흑백 상태를 제조할 수 있어도, 복굴절판을 삽입하여 전압 사용하에서 흑백 상태를 항상 제조하지는 못한다. 따라서, 액정층의 꼬임각 및 △n₁·d₁등의 변수에 따라 △n₂·d₂및 복굴절판의 광축방향 및 편광판의 편광축 방향을 실험적으로 최적으로 함이 바람직하다.

본 발명의 n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 단일축 복굴절판은 n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 공지의 단일축 복굴절판 보다 흑백 디스플레이에서 광범위한 시각을 제공한다.

제13도는 n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 단일축 복굴절판이 액정층의 양쪽에 배치된 실시양태를 나타낸다. 제13(a)도는 측면에서 본 본 발명의 액정 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다. 디스플레이 장치는 양의 유전 이방성, 160∼300°의 꼬임각 및 0.4∼1.5μm의 △n₁·d₁값을 갖는 네마틱 액정의 액정층 123, 각각 n_x=n_zn_y의 관계를 갖고 액정층의 양쪽에 배치된 단일축 복굴절판 124A, 124B 및 단일축 복굴절판의 외측에 배치된 한쌍의 편광판 121, 122로 구성되어 있다.

이 실시양태에서, 240°의 꼬임각 및 0.82μm △n₁·d₁값을 갖는 액정층 및 편광판의 편광축의 교각이 90°인 복굴절판 위 및 아래에 배치된 한쌍의 복굴절판 121, 122가 사용된다.

설명을 간단히 하기 위해서, 액정층의 양쪽에 배치된 본 발명의 한쌍의 단일축 복굴절판을 사용함으로 기술된다. 그러나, 2 이상의 단일축 복굴절판이 사용될 수 있다.

각각의 복굴절판은, 그것이 편광판 사이에 끼워질때, 수직방향에서 보아 복굴절판의 △n₂·d₂의 값 때문에, 입사되는 직선 편광을 타원 편광 또는 원편광으로 변형시키거나, 상기의 편광을 직선 편광으로 되돌릴 수 있다. 따라서, 액정층 위에 적당한 △n₂·d₂값을 갖는 복굴절판을 중첩시킴으로써 제13(b)에서 나타낸 상태를 수득할 수 있다.

본 발명의 기술처럼, 적색, 녹색 및 청색광의 편광축 방향이 실질적으로 정렬되고 편광이 실질적으로 직선 편광으로 되돌려질때, 투과광의 강도의 파장의존성은 출사측의 편광축 방향에 관계없이 제거될 수 있다.

즉, 무채색 디스플레이를 수득할 수 있다.

이 실시양태에서 처럼, 편광판은 편광축이 90°교차하도록 배치되고, 출사측의 편광이 출사측의 상측 편광판의 흡수축과 일치될때, 그것을 통과하는 빛의 강도는 최소가 되고, 검게 보이므로, 네가티브 디스플레이가 제공된다. 제13(b)도에서, 번호 125, 126은 편광판 121, 122의 편광축을 나타낸다.

반면에, 상측 편광판의 편광축이 하측 편광판의 편광축과 실질적으로 평행이 될 때, 그것을 통과하는 빛의 세기는 증가하고, 희게 보이므로, 포지티브 디스플레이가 제공된다.

네가티브 디스플레이 및 포지티브 디스플레이는 액정층의 꼬임각 및 △n₁·d₁값, 복굴절판의 △n₂·d₂값 및 복굴절판과 편광판 사이에 형성된 각 θ₁, θ₂, θ₃, θ₄등의 조건을 변화시킴에 의해 변화할 수 있다.

반면에, 상기 구조의 액정층에 충분한 전압이 가해질 때, 액정층을 통과하는 타원편광의 형상 및 방향은 전압을 가하기 전의 것과 다르다. 따라서, 복굴절판을 통과한 후의 타원편광의 조건은 다르며, 투과율은 변하므로, 디스플레이가 가능하다.

그러나, 복굴절판의 삽입은, 비록 타원 편광의 형상 및 방향이 전압을 가하지 않은 조건하에서 정렬된다해도, 전압의 사용하에서 항상 흑 또는 백의 상태를 제공하지는 못하므로, 흑 및 백의 조건이 수득된다. 따라서, 꼬임각 또는 액정층의 △n₁·d₁값 등의 변수에 따라 복굴절판의 △n₂·d₂값 및 편광판의 편광축 방향 등을 실험적으로 최적으로 함이 바람직하다.

본 발명의 n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 단일축 복굴절판의 사용으로 이유는 명백하지 않지만 n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 공지의 복굴절판의 사용보다 흑백 디스플레이에서 넓은 시각을 제공한다.

제14도는 필름 평면에 광축을 갖는 단일축 복굴절판(n_x=n_yn_z) 및 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판의 적층체를 액정층의 한쪽에 배치시킨 실시양태를 나타낸다. 제14(a)도는 측면에서 본 본 발명의 액정 디스플레이 장치의 도면이다. 액정 디스플레이 장치는 양의 유전 이방성, 160∼300°의 꼬임각 및 0.4∼1.5μm의 △n₁·d₁값을 갖는 네마틱 액정의 액정층 133, 필름 평면 방향으로 광축을 갖고 액정층의 상부에 배치된 단일축 복굴절판 134A, 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판 134B 및 수직적으로 외부에 배치된 편광판 131, 132로 구성되어 있다.

이 실시양태에서, 240°의 꼬임각 및 0.87μm의 △n₁·d₁값을 갖는 액정층 및 편광축의 교각이 30°가 되도록 수직 위치로 배치된 한쌍의 편광판 131, 132을 사용한다. 이 실시양태에서는, 설명을 간단히 하기위해 액정셀의 상부 표면에 적층된 형태로 배치된 두 종류의 복굴절판의 사용으로써 기술되었다. 그러나, 2 이상의 복굴절판이 3개의 주굴절율의 방향이 정렬된 적층형으로 사용될 수 있다.

적층된 복굴절판은, 그것이 편광판 사이에 끼워질때, 수직방향에서 보아 복굴절판의 △n₂·d₂값 때문에, 거기에 입사되는 직선 편광을 타원 편광 또는 원 편광으로 변형시키거나, 또는 상기 편광을 직선 편광으로 되돌릴 수 있다. 따라서, 액정층 위에 적절한 △n₂·d₂값을 갖는 복굴절판을 중첩시킴으로써 제14(b) 나타낸 상태를 수득할 수 있다.

이 실시양태의 기술처럼, 적색, 녹색 및 청색광의 편광축 방향이 실질적으로 정렬되고 편광이 실질적으로 직선 편광으로 되돌려질때, 디스플레이 장치를 통과하는 빛의 강도의 파장 의존성은 출사측의 편광축의 방향에 관계없이 제거될 수 있다. 즉, 무채색 디스플레이를 수득할 수 있다.

상기 실시양태에서의 기술에서 처럼, 편광판이 약 30° 교차된 편광축으로 배치되고, 출사측의 편광이 출사측의 상측 편광판의 편광축과 일치될때, 투과광의 강도는 최소가 되며, 검게 나타나므로 네가티브 디스플레이가 제공된다. 제14(b)도에서, 번호 135, 136은 편광판 131, 132의 편광축을 나타낸다.

반면에, 상측 편광판의 편광축 방향이 90°회전하여 편광축이 출사측의 편광 방향과 실질적으로 평행이 될때, 상기 빛의 강도는 커지고, 빛은 희게 나타나므로, 포지티브 디스플레이가 제공된다.

네가티브 디스플레이 및 포지티브 디스플레이는 액정층의 꼬임각 및 △n₁·d₁값, 복굴절판의 △n₂·d₂값, 또는 복굴절판 및 편광판 사이에 형성된 각 θ₁,θ₂,θ₃등의 조건을 변화시킴에 의해 변화시킬 수 있다.

반면에, 상기 구조의 액정층에 충분한 전압이 가해질때, 액정층을 통과하는 타원 편광의 형상 및 방향은 전압을 가하기 전과 다르다. 따라서, 복굴절판을 통과시킨 후의 타원 편광의 형상 및 방향은 또한 다르며, 투과율이 변하므로 디스플레이가 가능하다.

본 발명에서, 두 종류의 단일축 복굴절판의 결합이 사용될때, 디스플레이 장치를 경사방향에서 본 경우에 충분한 보정이 수득 가능하고 흑백 색조에서 넓은 시각이 수득될 수 있다. 즉, 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판이 전술된 복굴절판 134B로서 사용되기 때문에, 수직 방향으로 전파되는 빛에 어떠한 영향도 없다. 반면에, 액정셀에 경사방향으로 전파되는 빛에 복굴절이 나타난다. 따라서, 액정층의 이축 특징은 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 복굴절판과 필름 평면 방향으로 광축을 갖는 복굴절판 134A을 적절히 조화시켜 n_xn_zn_y의 관계를 수득함에 의해 보정될 수 있다.

제15도는 필름 평면에 광축을 갖는 단일축 복굴절판(n_xn_y=n_z)및 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판(n_zn_x=n_y)의 적층체를 액정층의 양쪽에 배치된 실시양태를 나타낸다. 제15a도는 측면에서 본 본 발명의 액정 디스플레이 장치의 도면이다. 액정 디스플레이 장치는 양의 유전 이방성, 160∼300°의 꼬임각 및 0.4∼1.5μm의 △n₁·d₁값을 갖는 네마틱 액정의 액정층 143, 필름 평면에 광축을 갖는 단일축 복굴절판 144A, 액정층의 상측에 배치된 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판 144B, 필름 평면에 광축을 갖는 단일축 복굴절판 145A, 액정층 143의 하측에 배치된 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판 145B 및 수직으로 외부에 배치된 평면판 141, 142로 구성되어 있다.

이 실시양태에서는, 240°꼬임각, 0.80μm의 △n₁·d₁값 편광판의 편광축 사이의 교각이 90°가 되도록 수직으로 외부에 배치된 한 쌍의 편광판을 갖는 액정층이 사용된다.

이 실시양태에서는, 설명을 간단히 하기위해, 액정셀의 양쪽에 배치된 두 종류의 복굴절판의 각 세트(합계로 4개의 복굴절판)의 사용으로서 기술하였다. 그러나, 3개 이상의 복굴절판을 액정셀의 양쪽에 사용하여 2개 이상의 복굴절판을 복굴절판의 3개의 주굴절율의 방향으로 적층하여 일치시킬 수 있다. 또는, 단 하나의 복굴절판을 단지 한쪽에만 사용할 수 있다(다른쪽에는 수개 이상의 복굴절판이 사용된다).

적층된 복굴절판이 편광판 사이에 끼워질때, 수직방향에서 보아, 복굴절판의 △n₂·d₂값 때문에, 적층된 복굴절판은 거기에 입사되는 직선 편광을 타원 편광 또는 원편광으로 변형시키거나, 또는 상기 편광을 직선 편광으로 되돌릴 수 있다. 따라서, 액정층에 적절한 △n₂·d₂를 갖는 복굴절판을 중복시킴에 의해 제15(b)도에 나타낸 상태를 수득할 수 있다.

상기 실시양태에서 기술된 것처럼, 적색, 녹색 및 청색광의 편광축 방향이 실질적으로도 일치되고 편광이 실질적으로 직선 편광으로 되돌려질때, 출사측의 편광축 방향에 관계없이 복굴절판을 통과하는 빛의 강도의 파장 의존성은 제거될 수 있으므로, 무채색 디스플레이가 수득될 수 있다.

상기 실시양태에서처럼, 편광판을 그의 편광축이 90°교차하도록 배치하고, 출사측의 편광판의 출사측의 상측 편광판의 흡수축과 일치할때, 투과광의 강도는 최소가 되며, 검게 나타나므로, 네가티브 디스플레이가 제공된다. 제15(b)도에서, 번호 146, 147은 편광판 141, 142의 편광축을 나타낸다.

반면에, 상측 편광판의 편광축 방향이 90°회전되어 출사측의 편광 방향과 실질적으로 평행일때, 광의 강도는 커지고, 검게 나타나므로, 포지티브 디스플레이가 제공된다.

네가티브 디스플레이 및 포지티브 디스플레이는 액정층의 꼬임각 및 △n₁·d₁값, 복굴절판의 △n₂·d₂값, 복굴절판 및 편광판 사이에 형성된 θ₁,θ₂,θ₃,θ₄각 등의 조건을 변화시킴에 의해 변화시킬 수 있다.

반면에, 상기 구조의 액정층에 충분한 전압이 가해질때, 액정층을 통과하는 타원 편광의 형상 및 방향은 전압을 가하기 전과 다르다.

따라서, 복굴절판을 통과한 후, 타원 편광의 형상 및 방향은 또한 변화하고, 투과율도 변화하므로, 디스플레이가 가능해진다.

본 발명에서는 두 종류의 단일축 복굴절판의 조합물이 상용되기 때문에, 디스플레이 장치를 측면에서 볼 때, 충분한 보정이 수득되고, 흑백 색조에서 넓은 시각을 수득할 수 있다. 즉, 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 각각의 단일축 복굴절판이 전술한 복굴절판 144B, 145B 처럼 사용되기 때문에, 수직 방향으로 전파되는 빛에 어떠한 영향도 없다. 그러나, 액정셀에 비스듬히 전파되는 빛에는 복굴절을 야기시킨다. 따라서, 액정층의 이축 특징은 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판을 필름 평면 방향으로 광축을 갖는 복굴절판 144A, 145A와 적절히 조화시켜 n_xn_zn_y의 식을 수득함에 의해 보정될 수 있다.

실시예 1∼3 및 비교예 1∼3

ITO 투명 전극을 형(Patterning)에 의해 줄의 형태를 갖도록 유리 기판 위에 형성시킨다. 그런다음, 다락 방지용 SiO₂의 절연층을 증기 침적 방법에 의해 형성시킨다. 폴리이미드의 보호막층을 스핀코팅 방법에 의해 형성시킨 다음, 그것을 문질러서 배향측을 형성하고, 제1기판을 제조한다.

투명 전극의 방향이 제1기판의 줄-형태의 투명 전극에 수직이 되도록 ITO 투명 전극을 형에 의해 줄의 형태를 갖도록 유리기판위에 형성시킨다. SiO₂의 절연층을 투명 전극에 형성시킨다. 폴리이미드의 보호막층을 절연층에 형성시킨다. 그런다음, 보호막층과 유기기판을 제1기판의 문지른 방향과 60°의 교각을 형성하는 방향으로 문지르고 배향측을 형성시켜, 제2기판을 제조한다.

두 기판의 주변부를 밀봉 물질로 액정셀을 형성시킨다. 양의 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정을 액정셀에 채워 240°의 꼬임각을 가는 액정층을 형성시킨다. 그런다음, 주입입구를 밀봉시킨다. 액정층의 △n₁·d₁값은 0.87μm이었다.

복굴절판 각각은 표 1(실시예 1∼3 및 비교예 1∼3)에 나타낸 굴절율을 가지며, 각각의 복굴절판은 각각의 액정셀의 상측 표면 및 상측 편광판 사이에 결합되어 샘플을 형성한다. 샘플의 시각을 비교한다.

액정층의 액정 분자의 장축 방향, 편광판의 편광축 방향 및 복굴절판의 주굴절율 nx 방향 사이의 상대적인 각 관계는 θ₁=45°, θ₂=95° 및 θ₃=135°이다.

각각의 샘플은 1/200 듀티(duty) 및 1/15 바이어스(bias)로 구동되고, 온 상태 및 오프 상태에서의 대비에 관하여 평가하였다.

결과는 제19 내지 24도에 나타낸다. 상기 도면은 셀의 관축 방향을 그 좌표로 나타낸 등-대비 곡선으로 불린다. 극좌표는 θ는 0∼50°정도이고 φ는 0∼360°정도인 두 종류의 각(θ,ψ)로 나타낸다. 그런다음, 액정셀의 대비율 변화는 θ 및 ψ의 변화로 나타낸다. ψ는 도면의 주시각 방향(하측)을 0°로 정하고, 반시계방향으로 0∼360°로 분할하여 결정한다. θ에 있어서, 극좌표의 중심은 0°로 정하고, θ의 눈금을 각 방향으로 0∼50°로 분할한다. 단지 번호 1,10 및 50은 도면에서 대비율로서 나타낸다.

본 발명에서는, 표 1에서처럼 n_xn_zn_y의 관계를 갖도록 복굴절판이 사용되기 때문에, 해치(hatch)로 나타낸 대비는 1 이하가 되며, 즉, 흑백의 대비가 역전되는 지역은 공지의 단일축 복굴절판(n_xn_y=n_z, 비교예 2, 제23도)이 사용된 경우와 비교하여 매우 작게 된다. 더우기, 높은 대비율(10 이상의 영역)을 갖는 영역은 넓어지므로 넓은 시각 및 높은 대비율을 갖는 장치가 수득된다.

반면에, 본 발명의 이축 복굴절판 이외의 이축 복굴절판을 사용하는 경우에, 즉 비교예 1(n_xn_yn_z) 및 비교예 3(n_zn_xn_y)의 경우에, 높은 대비율을 갖는 시각 및 영역은 제22 및 24도에서 나타낸 본 발명의 것보다 좁음을 알아냈다.

실시예 4 및 5 및 비교예 4∼6

각각의 액정셀은 액정층의 △n₁·d₁값이 0.82μm인 것을 제외하면 실시예 1과 동일한 방식으로 제조한다.

표 1(비교예 4) 및 표 2(실시예 4 및 5 및 비교예 5 및 6)에 나타낸 굴절율을 갖는 복굴절판을 제외하고 복굴절판을 각각의 액정셀의 양 표면에 결합시켜 샘플을 제조한다. 그런다음, 샘플의 시각을 비교한다. 액정층의 액정분자의 장축방향, 편광축의 편광축 방향 및 복굴절판의 주굴절율 n_x의 방향 사이의 상대적인 각 관계는 θ₁=150°, θ₂=80°, θ₃=115° 및 θ₄=90°이다.

샘플을 각각 1/200 듀티 및 1/15 바이어스로 구동시키고, 온 및 오프 상태에서의 대비에 관하여 평가한다.

제25 내지 29도는 평가에 의해 수득된 등-대비 곡선을 나타낸다.

제27 및 28도는 본 발명의 액정 디스플레이 장치의 실시양태의 곡선을 나타내고, 제25,26 및 29도는 비교예의 곡선을 나타낸다.

본 발명에서, 표 1 및 표 2에 나타낸 n_xn_zn_y의 관계를 나타내는 복굴절판이 사용되기 때문에, 해치로 나타낸 대비율은 1 이하이고, 즉, 흑백의 대비가 역전되는 영역은 공지의 단일축 복굴절판(n_xn_yn_z, 비교예 5, 제26도)이 사용되는 경우와 비교하여 매우 작게 된다. 더우기, 높은 대비율(10 이상의 영역)을 갖는 영역은 넓어지고 넓은 시각 및 높은 대비를 갖는 장치가 수득될 수 있다.

반면에, 본 발명의 단일축 복굴절판 이외의 단일축 복굴절판이 사용된 경우에, 즉, 비교예 4(n_xn_yn_z) 및 비교예 6(n_zn_xn_y)의 경우에, 시각 및 높은 대비를 갖는 영역은 제25 및 29도에서 나타낸 본 발명의 것보다 좁음을 발견하였다.

실시예 6∼10 및 비교예 7

표 2(실시예 6 및 7) 및 표 3(실시예 8 및 9 및 비교예 7)에 나타낸 굴절율을 갖는 단일축 복굴절판을 제조하고, 각각의 복굴절판을 실시예 4에 따라 제조된 각각의 액정셀 및 단지 △n₁·d₁만 변화시키고 실시예 4에 따라 제조된 액정셀 각각의 양표면에 결합시킨다. 상기식으로, 샘플을 제조한다(실시예 6 및 비교예 7 및 실시예 7∼10), 더우기 한쌍의 편광판을 각각의 샘플의 상부 및 하부에 적층시킨다.

액정셀의 액정분자의 장축 방향, 편광판의 편광축 방향, 및 복굴절판의 광축 방향 사이의 상대적인 각 관계는 θ₁=150°, θ₂=-5°, θ₃=120°, θ₄=0°이다.

비교예 7에서의 복굴절판의 광축 방향은 x방향이다. 따라서, 상기 방향은 실시예 6∼10의 복굴절판의 광축(광축은 y방향을 가리킴)과 90°다르므로, θ₂=80° 및 θ₄=90°이다.

실시예 6의 액정 디스플레이 장치에 전압을 가하고, 투과율의 변화를 검사한다. 그 결과, 양호한 한계 전압 특징이 수득된다. 디스플레이 장치에 복합 구동을 수행할 때, 양호한 대비가 수득된다.

C-광원의 역광을 액정 디스플레이 장치의 뒤쪽에 배치하여, 1/200 듀티 및 1/15 바이어스로 구동할 때, 온 및 오프 상태에서 액정 디스플레이 장치의 색상을 관찰한다. 제18도는 그 결과를 나타낸다.

제18도에 나타낸 결과로부터 명백하듯이, 낮은 투과율 때문에 온상태에서 황녹색을 약간 함유하는 양호한 백색도가 나타나고, 오프 상태에서는 충분히 검은 색조가 나타나는 네가티브형 흑백 디스플레이를 수득할 수 있다.

실시예 1의 액정 디스플레이 장치(단지 그림소자)의 대비율은 대략 50이고, 이것은 공지의 초꼬임 액정 디스플레이 장치에서보다 매우 높은 대비를 나타낸다. 더우기, 온상태에서의 투과율은 약 27%이다.

OMI 장치보다 밝기 때문에, 본 발명의 디스플레이 장치는 반사형으로 충분히 사용될 수 있다.

실시예 7∼10에 따라 제조한 액정 디스플레이 장치(단지 그림소자)의 대비는 40 이상이다.

제30 및 31도는 실시예 6 및 비교예 7의 등-대비 곡선을 나타내며, 거기서 제30도는 실시예 6을, 제31도는 비교예 7을 나타낸다.

본 발명에서, n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 복굴절판이 사용되기 때문에, 해치로 나타낸 대비는 1 이하이고, 즉, 흑백의 대비가 역전되는 영역은 작아지고, 표 2 및 표 3에서 처럼 공지의 복굴절판(n_xn_y=n_z, 비교예 7, 제31도)이 사용된 경우와 비교하여 넓은 시각 및 높은 대비를 갖는 장치가 수득된다.

실시예 6의 액정 디스플레이 장치에서, 디스플레이 장치는 액정 분자의 장축 방향, 편광판의 편광축 방향 및 복굴절판의 광축 방향 사이의 단지 상대적인 관계를 변화시킴에 의해 제조된다. 즉, 관계는 θ₁=60°, θ₂=-5°, θ₃=30° 및 θ₄=0°로서 결정된다. 액정 디스플레이 장치가 실시예 6과 동일한 방식으로 1/200 듀티 및 1/15 바이어스로 구동될 때, 대비(단지 그림소자) 이 약 50°인 실시예 6과 유사한 네가티브형 흑백 디스플레이가 수득된다.

실시예 11∼13

표 3에 나타낸 굴절율을 갖는 단일축 복굴절판을 제조한다. 각각의 단일축 복굴절판을 상측 편광판 및 실시예 1에 따라서 제조한 액정셀(실시예 11) 및 단지 △n₁·d₁만 변화시키고 실시예 1에 따라 제조한 액정셀(실시예 12 및 13)의 상측 표면 사이에 결합한다.

실시예 11∼13에서, 액정셀의 액정 분자의 장축 방향, 편광판의 편광축 방향 및 복굴절판의 광축 방향(y방향) 사이의 상대 관계는 θ₁=45°, θ₂=5°, θ₃=135°이다.

각각의 액정 디스플레이 장치에 전압을 가하여 투과율의 변화를 검사한다. 그 결과, 제17도에 나타낸 우수한 한계 전압 특징을 수득하였다.

더우기, 복합구동을 디스플레이 장치에 수행할 때, 우수한 대비를 수득하였다.

C-광원의 역광을 액정 디스플레이 장치의 뒤쪽에 배치하고 장치를 1/200 듀티 및 1/15 바이어스로 구동하여 온 및 오프 상태에서의 색상을 수득한다. 그 결과, 낮은 투과성 때문에 온 상태에서는 황녹색을 약간 함유하는 양호한 백색도가 나타나고 오프 상태에서는 충분히 검은 색조가 나타나는 네가티브형 단색 디스플레이가 수득될 수 있다.

실시예 11의 액정 디스플레이 장치(단지 그림소자)의 대비율은 약 50이고, 이것은 공지의 초꼬임 액정 디스플레이 장치와 비교하여 매우 높은 대비를 나타낸다. 더우기, 온 상태의 투과율은 약 27%이다. 본 발명의 디스플레이 장치는 OMI 장치보다 밝기 때문에, 디스플레이 장치로서 충분히 사용될 수 있다.

실시예 12 및 13의 액정 디스플레이 장치(단지 그림소자)의 대비는 각각 40 이상이다.

실시예 11에서의 등-대비곡선은 제32도에 나타낸다.

본 발명에서, n_x=n_zn_y의 관계를 갖는 복굴절판이 사용되기 때문에, 해치로 나타낸 대비율은 1 이하이고, 즉 표 3에 나타낸 것처럼, 공지의 단일축 복굴절판(n_xn_y=n_z, 비교예 2, 제23도)이 사용된 경우와 비교하여, 흑백의 대비가 역전되는 영역은 작고 넓은 시각 및 높은 대비를 갖는 장치가 수득된다.

실시예 11의 액정 디스플레이 장치에서, 디스플레이 장치는 액정 분자의 장축 방향, 편광판의 편광축 방향 및 복굴절판의 광축 방향 사이의 상대적인 관계만을 단지 변화시킴에 의해 제조된다. 즉, 각 관계 또는 θ₁=135°, θ₂=5° 및 θ₃=135°. 액정 디스플레이 장치는 실시예 1과 동일한 방식으로 1/200 듀티 및 1/15 바이어스로 구동될 때, 포지티브형 흑백 디스플레이가 수득된다. 대비율(단지 그림소자)은 약 40이다.

실시예 14∼19 및 비교예 8 및 9

표 4(실시예 14∼18) 및 표(실시예 19 및 비교예 8 및 9)에 나타낸 굴절율을 갖는 복굴절율을 제조한다. 각각의 복굴절판을 상측 편광판 및 실시예 1에 따라 제조한 각각의 액정셀의 상측 표면 사이에 결합하여 샘플을 제조한다. 샘플의 시각을 비교를 위해 측정한다.

액정셀의 액정 분자의 장축 방향, 편광판의 편광축 방향 및 필름 평면 방향으로 광축을 갖는 단일축 복굴절판의 광축 방향 사이의 상대적인 각 관계는 θ₁=45°, θ₂=95° 및 θ₃=135°이다.

액정 디스플레이 장치를 1/200 듀티 및 1/15 바이어스로 구동시킴에 의해 온 및 오프 상태에서의 대비에 관하여 평가한다.

제33 내지 40도는 등대비 곡선을 나타내며, 상기에서, 제33 내지 38도는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치의 실시양태를 나타내며, 제39 및 40도는 비교예를 나타낸다.

본 발명에서, n_xn_zn_y의 관계를 갖는 복굴절판이 사용되기 때문에, 해치로 나타낸 대비율은 1 이하이고, 즉, 흑백의 대비가 역전되는 영역은, 표 4 및 표 5에서 나타낸 것처럼, 단 하나의 공지의 단일축 복굴절판을 사용한 것(n_xn_y=n_z, 비교예 2, 제23도)과 비교하여 매우 작다. 더우기, 높은 대비(10)을 갖는 영역은 넓어지고 넓은 시각 및 높은 대비를 갖는 장치가 수득될 수 있다.

액정 디스플레이 장치에 본 발명의 것 이외의 적층 복굴절판을 사용할 때, 즉, 비교예 8(n_xn_yn_z) 및 9(n_zn_xn_y)의 경우에, 시각 및 높은 대비를 갖는 영역은 각각 제39 및 40도에 나타낸 본 발명의 것보다 좁다는 것을 발견하였다.

실시예 20∼30 및 비교예 10 및 11

표 5(실시예 20 및 21), 표 6(실시예 22∼26), 표 7(실시예 27∼30 및 비교예 10) 및 표 8(비교예 11)에 나타낸 굴절율을 갖는 복굴절판을 제조하고, 각각의 복굴절판을 편광판 및 실시예 4에 따라 제조한 각각의 액정셀 사이에 상기 실시예 및 비교예에서 기술한 일치된 방식으로 결합시킨다. 각각의 액정 디스플레이 장치의 시각을 비교한다.

액정셀의 액정분자의 장축 방향, 편광판의 편광축 방향 및 필름 평면에 광축을 각각 갖는 단일축 복굴절판의 광축 방향의 상대적인 각 관계는 θ₁=60°, θ₂=80°, θ₃=25° 및 θ₄=90°이다. 액정 디스플레이 장치를 1/200 듀티 및 1/15 바이어스로 구동시킴으로써 온 및 오프 상태에서의 대비율에 관하여 평가한다.

제41 내지 53도는 등-대비 곡선을 나타내며, 그 중에서 제41도 내지 51도는 본 발명의 실시양태를 나타내고, 제52 및 53도는 비교예를 나타낸다.

본 발명에서는 표 5∼7의 실시예 20∼28에 나타낸 것처럼, 기본적으로 n_xn_zn_y의 관계를 나타내는 복굴절판이 사용된다. 그러나, 필름 평면에 광축을 갖는 복굴절판을 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 복굴절판 사이에 끼워넣은 적층된 복굴절판이 사용되고, 적층된 복굴절판을 액정층의 양쪽에 배치할때, 비록 실시예 29에 나타낸 n_x=n_zn_y의 관계가 있거나, 또는 실시예 30에 나타낸 n_zn_xn_y의 관계가 있을 시각을 효율적으로 넓힌다. 상기 조합물에서,일때 0.1≤N≤3을 수득할 수 있는 특징을 갖는 복굴절판이 사용될 수 있다. 따라서, 해치로 나타낸 대비가 1 이하이고,즉, 흑백의 대비가 역전되는 영역이 단지 공지의 단일축 복굴절판이 사용된 경우(n_y=n_z, N=0, 비교예 5, 제26도)와 비교하여 매우 작다. 더우기 높은 대비율(10)을 갖는 영역은 넓어지고, 넓은 시각 및 높은 대비를 갖는 디스플레이 장치가 수득될 수 있다.

반면, 본 발명을 위해 사용된 것 이외의 복굴절판이 사용될 때, 즉, 비교예 10(N3) 및 11(N0.1)에서의 것이 사용되는 경우, 시각 및 높은 대비를 갖는 영역이 제52 및 53도에서 나타낸 본 발명의 것보다 좁다.

실시예 31

3색을 갖는 색필터 층을 각각 실시예 1∼30의 액정 디스플레이 장치의 전극을 줄의 형태로 갖는 기판위에 형성시킨다. 각각의 색필터층 위에 각각의 전극이 있는 기판을 부착시켜 액정셀을 만든다. 액정셀이 구동될 때, 그들은 전색조를 나타낼 수 있다.

상기에서 처럼, 본 발명에 따라, 공지의 두 층형 초꼬임 액정 디스플레이 장치 또는 n_xn_y=n_z의 관계를 갖는 단일축 복굴절판이 쌓인 초꼬임 액정 장치와 비교하여 넓은 시각 및 우수한 대비를 제공할 수 있다. 더우기, 선명한 스크린 킹 고품질의 포지티브 또는 네가티브형 디스플레이를 또한 수득할 수 있다.

본 발명의 액정 디스플레이 장치는 공지의 초꼬임 액정 디스플레이 장치와 동일한 복합 특징 및 시각 특징을 갖는다.

유사한 흑백 디스플레이의 특성은 색필터로 결합될 수 있으므로, 색 디스플레이가 가능하다. 특히, 각각의 그림 소자에 적색, 녹색 및 청색의 색 필터를 배열함으로써 다색 디스플레이 또는 전색 디스플레이를 수득할 수 있으므로, 다양하게 사용할 수 있다.

본 발명의 액정 디스플레이 장치는 단색 디스플레이가 가능한 선명한 디스플레이를 제공한다. 따라서, 투과형 또는 반사형 디스플레이에 광범위하게 사용할 수 있다. 더우기, 본 발명에서는, 단지 복굴절판 또는 판을 배열시킴에 의해 제2액정층을 사용하지 않으면서 밝은 흑색 디스플레이를 수득할 수 있다. 따라서, 액정 디스플레이 장치의 생산성은 매우 높다. 본 발명에서 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한에 있어서는 다양하게 응용될 수 있다.

Claims

양의 유전 이방성을 갖고 키랄물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층으로서 상기 액정층은 160∼300°의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 가지며 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 끼워 넣어진 액정층, 액정층을 끼워넣은 기판에 부착된 전극간에 전압을 인가하는 구동수단, 액정층 외측에 배치된 한쌍의 편광판, 및 액정층 및 상기 액정층의 적어도 한쪽에 있는 편광판 사이에 제공된 적어도 하나의 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치에 있어서, 액정층의 액정 분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층의 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁이 0.4∼1.5μm의 범위에 있고, 상기 복굴절판이 3개의 주굴절율 n_x,n_y및 n_z는 n_x≥n_zn_y[여기서, n_x및 n_y는 각각 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고(단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타냄]의 관계에 있음을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
양의 유전 이방성을 갖고 키랄물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층으로서 상기 액정층은 160∼300°의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 가지며 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 끼워 넣어진 액정층, 액정층을 끼워넣은 기판에 부착된 전극간에 전압을 인가하는 구동수단, 액정층 외측에 배치된 한쌍의 편광판 및 액정층 및 상기 액정층의 적어도 한쪽에 있는 편광판 사이에 제공된 적어도 하나의 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치에 있어서, 액정층의 액정 분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층의 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁이 0.4∼1.5μm의 범위에 있고, 상기 복굴절판은 서로 직교하는 3 방향에서 3개의 다른 굴절율을 가지며, 복굴절판의 3개의 주굴절율 n_x,n_y및 n_z는 n_xn_zn|_y[여기서, n_x및 n_y는 각각 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고(단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타냄]의 관계에 있는 이축 복굴절판임을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제2항에 있어서, 상기 이축 복굴절판은 액정층 및 액정층의 한쪽에 있는 편광판 사이에 배치함을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제2항에 있어서, 상기 이축 복굴절판은 액정층 및 액정층의 양쪽에 있는 편광판 사이에 배치함을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제2항에 있어서, 상기 이축 복굴절판의 굴절율이 (n_z-n_y)/(n_x-n_y)0.1임을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
양의 유전 이방성을 갖고 키랄물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층으로서 상기 액정층은 160∼300°의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 가지며 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 끼워 넣어진 액정층, 액정층을 끼워넣은 기판에 부착된 전극간에 전압을 인가하는 구동수단, 액정층 외측에 배치된 한쌍의 편광판 및 액정층 및 상기 액정층의 적어도 한쪽에 있는 편광판 사이에 제공된 적어도 하나의 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치에 있어서, 액정층의 액정 분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층의 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁이 0.4∼1.5μm의 범위에 있고, 상기 복굴절판은 복굴절판의 3개의 주굴절율 n_x,n_y및 n_z는 n_x=n_zn_y[여기서, n_x및 n_y각각은 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고, n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타냄]의 관계에 있는 단일축 복굴절판임을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제6항에 있어서, 상기 단일축 복굴절판은 액정층 및 액정층의 한쪽에 있는 편광판 사이에 배치함을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제6항에 있어서, 단일축 복굴절판은 액정층 및 액정층의 양쪽에 있는 평광판 사이에 배치함을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
양의 유전 이방성을 갖고 키랄물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층으로서 상기 액정층은 160∼300°의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 가지며 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 끼워 넣어진 액정층, 액정층을 끼워넣은 기판에 부착된 전극간에 전압을 인가하는 구동수단, 액정층 외측에 배치된 한쌍의 편광판 및 액정층 및 상기 액정층의 적어도 한쪽 또는 양쪽에 있는 편광판 사이에 제공된 복수의 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치에 있어서, 액정층의 액정 분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층의 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁이 0.4∼1.5μm의 범위에 있고, 상기 복수의 복굴절판은 n_x1n_y1및 n_z1[여기서, n_x1,n|_y1,n_z1은 복굴절판의 3개의 주굴절율을 나타내며, n_x2및 n_y2는 각각 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고(단 n_x2=n_y2), n_z2은 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타냄]의 관계를 제공하기 위해 필름 두께 방향으로 광축을 갖는 적어도 하나의 단일축 복굴절판으로 구성되며, 상기 복수의 복굴절판은 n_xn_zn_y[식중에서, 판의 두께를 고려하여 복수의 복굴절판의 직교하는 3방향으로의 산술적 평균의 주굴절율을 n_x,n_y및 n_z로 나타내고, n_x및 n_y는 각각 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고(단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타냄]의 관계를 갖도록 배치됨을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제9항에 있어서, 상기 복굴절판의 굴절율이 (n_z-n_y)/(n_x-n_y)≥0.1 임을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
양의 유전 이방성을 갖고 키랄물질을 포함하는 네마틱 액정의 액정층으로서 상기 액정층은 160∼300°의 꼬임각을 제공하기 위해 실질적으로 평행하게 배치된 배향층을 각각 가지며 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판 사이에 끼워 넣어진 액정층, 액정층을 끼워넣은 기판에 부착된 전극간에 전압을 인가하는 구동수단, 액정층 외측에 배치된 한쌍의 편광판 및 액정층 및 상기 액정층의 양쪽에 있는 편광판 사이에 제공된 복굴절판으로 구성된 액정 디스플레이 장치에 있어서, 액정층의 액정분자의 굴절율의 이방성 △n₁및 액정층의 두께 d₁의 곱 △n₁·d₁이 0.4∼1.5μm의 범위에 있고, 상기 복수의 복굴절판은 n_x1n_y1=n_z1[여기서, n_x1,n_y1및 n_z1은 복굴절판의 3개의 주굴절율을 나타내고, n_x1및 n_y1은 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고(단, n_x1n_y1), n_z1은 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타냄]의 관계를 제공하기 위해 그의 평면에 광축을 각각 갖는 제1단일축 복굴절판, 및 n_z2n_x2=n_y2[여기서 n_x2,n_y2,n_z2는 단일축 복굴절판의 주굴절율을 나타내고, n_x2및 n_y2는 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고(단 n_x2=n_y2), n_z2은 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타냄]의 관계를 제공하기 위해 필름 두께 방향으로 광축을 각각 갖는 제2단일축 복굴절판으로 구성되어 있고, 액정층의 양쪽에 제공된 복굴절판은 한쌍의 제2단일축 복굴절판 사이에 하나의 제1단일축 복굴절판을 끼워 넣음으로써 형성된 적층 복굴절판으로 구성되며, 상기 적층 복굴절판은 0.1≤(n_z-n_y)/(n_x-n_y)≤3[여기서, 판의 두께를 고려하여 적층 복굴절판의 직교하는 3방향으로의 산술적 평균의 주굴절율은 n_x,n_y및 n_z이고, n_x및 n_y는 각각 복굴절판의 필름 평면 방향으로의 굴절율을 나타내고(단 n_xn_y), n_z는 복굴절판의 필름 두께 방향으로의 굴절율을 나타냄]의 관계를 갖도록 배치됨을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 색 필터가 셀에 형성됨을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제12항에 있어서, 상기 색 필터는 2색을 갖는 색 필터임을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제12항에 있어서, 전극을 갖는 각각의 기판은 기판, 그 위에 형성된 색 필터 및 색 필터 위에 형성된 전극으로 구성됨을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.