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KR100467513B1 - Vertical alignment liquid crystal display device and manufacturing method using compensation film - Google Patents

Vertical alignment liquid crystal display device and manufacturing method using compensation film Download PDF

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KR100467513B1
KR100467513B1 KR1019970029461A KR19970029461A KR100467513B1 KR 100467513 B1 KR100467513 B1 KR 100467513B1 KR 1019970029461 A KR1019970029461 A KR 1019970029461A KR 19970029461 A KR19970029461 A KR 19970029461A KR 100467513 B1 KR100467513 B1 KR 100467513B1
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liquid crystal
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crystal display
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첸지안민
류재진
이혜리
주영길
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 액정 표시 장치는 마주 보고 있는 양쪽의 편광판, 편광판 중 어느 하나의 안쪽면에 부착되어 있는 보상 필름, 편광판 중 나머지 하나의 안쪽면과 보상 필름의 안쪽면에 부착되어 있는 한 쌍의 투명 기판, 두 투명 기판의 안쪽면에 각각 도포되어 있으며 각각의 투명 기판을 두 개의 미소 영역으로 나누는 수직 배향막, 수직 배향막 사이에 주입되어 있으며 전압이 인가되지 않을 때 수직 배향된 액정과 선경사각을 가지는 액정을 포함하고, 액정은 전압이 인가될 때 각각의 미소 영역에서 서로 다른 방향의 선경사각을 가진다.The liquid crystal display of the present invention includes a pair of transparent substrates attached to the opposite surfaces of both polarizing plates facing each other, a compensation film attached to an inner surface of one of the polarizing plates, and an inner surface of the other of the polarizing plates and an inner surface of the compensation film. The liquid crystal is applied to the inner surfaces of the two transparent substrates, respectively, and is disposed between the vertical alignment layer dividing each transparent substrate into two micro-regions, and the vertical alignment layer when the voltage is not applied. The liquid crystal has a pretilt angle in a different direction in each micro region when a voltage is applied.

Description

보상 필름을 이용한 수직 배향 액정 표시 장치 및 제조 방법Vertical alignment liquid crystal display device and manufacturing method using compensation film

이 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 수직 배향과 화소 분할 및 보상 필름을 이용한 광시야각 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a wide viewing angle liquid crystal display device using a vertical alignment, pixel division, and compensation film, and a manufacturing method thereof.

액정은 분자의 장축 방향과 단축 방향으로의 굴절률이 서로 다른 복굴절성을 갖는데, 이 복굴절성에 의해 액정 표시 장치를 보는 위치에 따라 빛이 느끼는 굴절률이 차이가 생기므로 선편광된 빛이 액정을 통과하면서 편광 상태가 바뀌는 비율에 차이가 생겨 정면에서 벗어난 위치에서 볼 때의 빛의 양과 색특성이 정면에서 볼 경우와는 달라진다. 따라서 비틀린 네마틱(TN ; twisted nematic) 구조를 갖는 액정 표시 장치는 시야각에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화, 색상 변이(color shift), 계조 반전(gray inversion) 등의 현상이 발생한다.Liquid crystals have birefringence with different refractive indices in the long axis and short axis of the molecule. The birefringence causes a difference in the refractive index of light depending on the position at which the liquid crystal display device is viewed. There is a difference in the rate of change of state, so the amount of light and color characteristics when viewed from a position away from the front are different from those seen from the front. Accordingly, in the liquid crystal display having a twisted nematic (TN) structure, changes in contrast ratio, color shift, and gray inversion occur according to the viewing angle.

이러한 문제를 해결하기 위하여 보상 필름을 이용해 특성을 향상시킨 TN, 화소를 분할하거나 화소 단위별 러빙을 하여 시야각을 향상시킨 다중 영역 TN(multi domain TN) 등이 개발되었으며, 최근에는 평면내 스위칭 모드(IPS; in-plane switching mode) 기술이 개발되었다. 그러나, 음의 위상차 보상 필름을 사용한 TN LCD의 경우, 편광판의 투과축과 45도의 각을 이루는 방향에서 보는 경우의 계조 특성만을 개선시킬 수 있고, 계조 반전 등의 문제점이 여전히 존재하여 다른 방향에서 볼 경우 계조 특성이 더 나빠지는 경우도 있다. IPS 기술은 아직 개발의 초기 단계에 있어, 해결해야 할 많은 문제점들을 가지고 있다. 다중영역 TN은 80년대에 들어와서 개발되었는데, 이의 요지는 LCD의 각 화소를 여러개의 액정 분자의 배열이나 광학적 특성이 다른 영역으로 나누는 것이다. 적절히 디자인한 다중 영역 TN에서는 각도에 따른 빛의 특성이 서로 보상되어 넓은 시야각과 계조 표시 성능의 향상을 가져올 수 있다.In order to solve this problem, a multi-domain TN (TN), which improves a viewing angle by dividing pixels or rubbing pixels by pixel, using a compensation film, has been developed. In-plane switching mode (IPS) technology has been developed. However, in the case of a TN LCD using a negative retardation compensation film, it is possible to improve the gradation characteristics only when viewed in a direction that forms an angle of 45 degrees with the transmission axis of the polarizing plate. In some cases, the gradation characteristics become worse. IPS technology is still in the early stages of development and has many problems to solve. Multi-area TN was developed in the 80's, and its main purpose is to divide each pixel of LCD into an area with different arrangements or optical characteristics of liquid crystal molecules. In a properly designed multi-domain TN, the light characteristics of each angle are compensated for each other, resulting in a wide viewing angle and improved gray scale display performance.

광학적 시뮬레이션의 결과는 4영역(4-D ; four domain) TN이 최적의 시야각 특성을 얻을 수 있음을 보여 준다. 그러나, 이러한 구조를 안정화시키기 위해서는 매우 높은 선경사각을 유지하는 것이 필요하기 때문에, 높은 선경사각을 가지면서 사진식각공정에 적합한 배향막 재료를 찾는 것이 중요한 과제로 되고 있다. 수직배향의 4-D TN 구조를 갖는 액정 표시 장치를 위해서는 사방 SiOx 증착법을 사용할 수 있는데, 이 방법은 매우 복잡하여 대량 생산에 적용하기에는 어려움이 있다.The results of the optical simulations show that the four domain (4-D) TN can obtain the optimal viewing angle characteristics. However, in order to stabilize such a structure, it is necessary to maintain a very high pretilt angle. Therefore, finding an alignment film material suitable for a photolithography process with a high pretilt angle has become an important problem. For liquid crystal display devices having a vertical 4-D TN structure, an all-round SiOx deposition method can be used, which is very complicated and difficult to apply to mass production.

본 발명의 과제는 4-D VATN-LCD에 보상 필름을 사용함으로써 시야각을 넓힐 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고, 이러한 액정 표시 장치에 사용되는 배향막의 형성 방법을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하고자 하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which can widen the viewing angle by using a compensation film for 4-D VATN-LCD, and to provide a method for manufacturing a liquid crystal display device including a method of forming an alignment film used in such a liquid crystal display device. It is to provide.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 액정 표시 장치는 마주 보고 있는 양쪽의 편광판, 편광판 중 어느 하나의 안쪽면에 부착되어 있는 보상 필름, 편광판 중 나머지 하나의 안쪽면과 보상 필름의 안쪽면에 부착되어 있는 한 쌍의 투명 기판, 두 투명 기판의 안쪽면에 각각 도포되어 있으며 각각의 투명 기판을 두 개의 미소 영역으로 나누는 수직 배향막, 수직 배향막 사이에 주입되어 있으며 전압이 인가되지 않을 때 수직 배향된 액정과 선경사각을 가지는 액정을 포함하고, 액정은 전압이 인가될 때 각각의 미소 영역에서 서로 다른 방향의 선경사각을 가진다.In order to solve this problem, the liquid crystal display of the present invention is attached to the inner surface of the compensation film and the inner surface of the other one of the polarizing plate, the polarizing plate of the opposite polarizing plate, the polarizing plate of both sides facing each other A pair of transparent substrates, each of which is applied to the inner surfaces of the two transparent substrates, a vertical alignment layer that divides each transparent substrate into two micro-regions, and is injected between the vertical alignment layers and vertically aligned liquid crystals when no voltage is applied. And a liquid crystal having a pretilt angle, wherein the liquid crystal has a pretilt angle in a different direction in each micro area when a voltage is applied.

여기서 보상 필름은 단축성 보상 필름 또는 이축성 보상 필름인 것이 바람직하다.It is preferable that a compensation film is a uniaxial compensation film or a biaxial compensation film here.

그리고 보상 필름은 음의 지연치(retardation)를 갖는 것이 바람직하다.And the compensation film preferably has a negative retardation.

또한, 보상 필름은 액정 물질의 복굴절에 의한 지연치와 보상 필름의 음의 지연치(retardation)의 차가 액정 물질의 복굴절에 의한 지연치의 40%를 넘지 않는 것이 바람직하다.In addition, the compensation film preferably has a difference between the retardation value due to birefringence of the liquid crystal material and the negative retardation value of the compensation film not exceeding 40% of the retardation value due to the birefringence of the liquid crystal material.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 마주하는 두 개의 투명 기판 상에 각각 수직 배향막을 형성하는 단계, 투명기판 상의 각 화소는 두 개의 미소 영역으로 나누어지며 두 개의 미소 영역 중 한개의 영역에만 선편광된 자외선을 1차 조사하는 단계, 1차 조사 방향과 방위각이 어긋난 방향에서 자외선을 2차 조사하는 단계, 각 투명 기판의 미소 영역의 경계선이 서로 90도의 각도를 이루도록 조합하는 단계를 포함하고, 화소에 전압이 인가될 때 두 미소 영역의 액정 분자의 선경사 방향이 어긋나도록 형성한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, the method including forming a vertical alignment layer on two transparent substrates facing each other, wherein each pixel on the transparent substrate is divided into two micro-regions Firstly irradiating linearly polarized ultraviolet light to only one of the minute regions, secondly irradiating ultraviolet rays in a direction in which the first irradiation direction and the azimuth angle are shifted so that the boundary lines of the minute regions of each transparent substrate form an angle of 90 degrees to each other And combining the liquid crystal molecules in two micro-regions when the voltage is applied to the pixels.

여기서 자외선의 2차 조사 방향은 1차 조사 방향과 180도의 각을 이루는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the secondary irradiation direction of ultraviolet rays forms an angle of 180 degrees with the primary irradiation direction.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예의 개략적인 구조를 나타낸 것이다. 수직 배향 4-D TN 액정 셀(20)을 가운데에 두고 셀의 한쪽 면에 보상 필름(30)이 부착되어 있고, 보상 필름(30)이 부착된 셀의 양쪽면에 전면 편광판(40)과 후면 편광판(10)이 부착되어 있다. 액정 셀(20)은 양쪽의 투명 기판(21)과 투명 기판(21)의 안쪽에 도포된 수직 배향막(22) 및 수직 배향막(22) 사이에 봉입된 액정 물질(23)을 포함한다. 전면 편광판(40)과 후면 편광판(10)은 편광판의 투과축이 서로 수직을 이루도록 부착되며, 보상 필름(30)은 액정 셀(20)과 전면 편광판(40) 사이 또는 액정 셀(20)과 후면 편광판(10) 사이의 어느 쪽에 부착되더라도 관계없다.1 shows a schematic structure of an embodiment of the present invention. Compensation film 30 is attached to one side of the cell with the vertically aligned 4-D TN liquid crystal cell 20 in the center, and the front polarizer 40 and the rear surface on both sides of the cell to which the compensation film 30 is attached. The polarizing plate 10 is attached. The liquid crystal cell 20 includes a liquid crystal material 23 enclosed between both the transparent substrate 21 and the vertical alignment layer 22 and the vertical alignment layer 22 applied inside the transparent substrate 21. The front polarizer 40 and the rear polarizer 10 are attached such that the transmission axes of the polarizers are perpendicular to each other, and the compensation film 30 is disposed between the liquid crystal cell 20 and the front polarizer 40 or between the liquid crystal cell 20 and the rear surface. It may be attached to either side between the polarizing plates 10.

도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 4-D TN의 단위 화소의 구조가 나타나 있다. 실선으로 표시된 화살표와 점선으로 표시된 화살표는 각각 위쪽 기판과 아래쪽 기판에서의 선경사의 방향을 표시한다.2 illustrates a structure of unit pixels of a vertically aligned 4-D TN according to an exemplary embodiment of the present invention. Solid arrows and dashed arrows indicate the direction of pretilt on the upper and lower substrates, respectively.

아래쪽 기판은 세로 방향으로 두 영역으로 분리되어, 왼쪽 영역의 선경사 방향은 오른쪽에서 왼쪽을 향하고 있고, 오른쪽 영역의 선경사 방향은 왼쪽에서 오른쪽을 향하고 있다. 위쪽 기판은 가로 방향으로 두 영역으로 분리되어 위쪽 영역의 선경사 방향은 위쪽에서 아래쪽을 향하고 있고, 아래쪽 영역의 선경사 방향은 아래쪽에서 위쪽을 향하고 있다. 이처럼 두 개의 서로 다른 영역으로 분리된 두 개의 기판을 90도의 각도를 이루도록 조합함으로써 4개의 서로 다른 비틀림 방향을 갖는 영역으로 나뉘어진 액정 셀을 구성할 수 있게 된다.The lower substrate is divided into two regions in the vertical direction, and the pretilt direction of the left region is from right to left, and the pretilt direction of the right region is from left to right. The upper substrate is divided into two regions in the horizontal direction so that the pretilt direction of the upper region is from top to bottom, and the pretilt direction of the lower region is from bottom to top. As such, by combining two substrates separated into two different regions to form an angle of 90 degrees, a liquid crystal cell divided into four regions having different twisting directions can be configured.

또한 도면에서 영문자로 표시된 R과 L은 각각 전압이 인가되었을 때 각 영역의 비틀림 방향을 나타낸다. 도면상에서 오른쪽 위에 위치한 영역 1과 왼쪽 아래의 영역 3은 전압이 인가되었을 때 액정 분자들이 오른쪽으로 비틀리게 되고, 반대로 오른쪽 아래의 영역 4와 왼쪽 위의 영역 2의 액정 분자들은 왼쪽으로 비틀리게 된다.In addition, the letters R and L in the figure indicate the torsional direction of each region when voltage is applied, respectively. In the drawing, the upper right region 1 and the lower left region 3 twist the liquid crystal molecules to the right when a voltage is applied, and conversely, the liquid crystal molecules in the lower right region 4 and the upper left region 2 twist to the left.

카이랄 도펀트가 첨가되지 않은 액정의 경우 액정분자의 비틀림 방향은 선경사의 방향에 의해서만 정해진다. 여기서 사용되는 액정은 음의 유전 이방성을 갖는 액정으로, ZLi-2806이나 MJ9511-52와 같은 물질들이 이용될 수 있다.In the case of a liquid crystal without chiral dopant added, the twisting direction of the liquid crystal molecules is determined only by the direction of the pretilt. The liquid crystal used herein is a liquid crystal having negative dielectric anisotropy, and materials such as ZLi-2806 or MJ9511-52 may be used.

전압이 인가되지 않은 상태(off-state)와 전압이 인가된 상태(on-state)에서 액정 분자들이 어떠한 형태를 취하게 되는지가 도 3과 도 4에 나타나 있다. 도 3과 도 4의 영역 1 내지 영역 4는 각각 도 2에서의 영역 1 내지 영역 4와 대응한다. 전압이 인가되지 않은 상태에서 각 영역의 액정 분자들은 수직으로 일어선 구조를 갖는다(도 3). 이 때, 후면 편광판을 통과한 빛은 그 편광이 영향을 받지 않고 액정층을 투과하므로 투과축이 후면 편광판과 90도를 이루는 전면 편광판을 통과할 수 없으므로 액정 표시 장치는 어두운 상태가 된다. 액정 셀에 전압이 인가되면, 액정 분자의 배열은 도 4에 도시한 바와 같이 비틀린 모양으로 바뀌게 된다. 그러면, 입사한 빛은 그 편광이 액정 분자의 비틀린 배열을 따라 회전하면서 액정층을 통과한다. 이 빛은 편광의 회전 정도에 따라 전면 편광판을 지나갈 수 있게 되고 이 때 액정 표시 장치는 밝은 상태가 된다.3 and 4 show how the liquid crystal molecules take a form in an off-state and an off-state. Regions 1 to 4 in FIGS. 3 and 4 correspond to regions 1 to 4 in FIG. 2, respectively. In the state where no voltage is applied, the liquid crystal molecules of each region have a vertically standing structure (FIG. 3). In this case, since the light passing through the rear polarizer is transmitted through the liquid crystal layer without being affected by the polarization, the liquid crystal display device is in a dark state because the transmission axis cannot pass through the front polarizer that forms 90 degrees with the rear polarizer. When voltage is applied to the liquid crystal cell, the arrangement of the liquid crystal molecules is changed into a twisted shape as shown in FIG. 4. The incident light then passes through the liquid crystal layer while its polarization rotates along the twisted arrangement of liquid crystal molecules. The light can pass through the front polarizer according to the degree of rotation of the polarized light, and the liquid crystal display is in a bright state.

도 2에서 알 수 있는 것처럼, 한 개의 화소는 두 개의 왼쪽으로 비틀린 영역과 두 개의 오른쪽으로 비틀린 영역으로 나누어진다. 도 3 및 도 4에서 보면, 영역 1에서는 상판의 선경사 방향이 지면에서 나오는 방향이고, 하판의 선경사 방향은 왼쪽에서 오른쪽이다. 영역 2에서는 상판의 선경사 방향은 영역 1과 동일하게 지면에서 나오는 방향이고, 하판은 오른쪽에서 왼쪽이다. 영역 3은 상판의 선경사 방향이 지면으로 들어가는 방향이고, 하판의 경우는 영역 2와 동일하게 오른쪽에서 왼쪽 방향이다. 영역 4는 상판은 지면으로 들어가는 방향, 하판은 왼쪽에서 오른쪽이다. 이러한 선경사의 방향을 갖는 기판 사이에서는 영역 1과 영역 3에서 오른쪽으로 액정 분자가 비틀리게 되고, 영역 2와 영역 4에서는 왼쪽 방향으로 액정 분자가 비틀리게 된다. 같은 비틀림 방향을 갖는 두 개의 영역은 하나의 영역이 다른 하나에 대해 180도 회전된 상태로 배치된다. 이렇게 함으로써 4개의 영역이 서로의 광학적 특성을 보상하게 되고 넓은 시야각과 계조 특성의 향상을 가져올 수 있다.As can be seen in FIG. 2, one pixel is divided into two left twisted regions and two right twisted regions. 3 and 4, in the region 1, the pretilt direction of the upper plate is a direction coming out of the ground, and the pretilt direction of the lower plate is from left to right. In the region 2, the pretilt direction of the upper plate is the same as that of the region 1 coming out of the ground, and the lower plate is from right to left. The area 3 is a direction in which the pretilt direction of the upper plate enters the ground, and in the case of the lower plate, it is a right-to-left direction similarly to the area 2. The area | region 4 is the upper board direction to the ground, and the lower board is left to right. Between the substrates having such a pretilt direction, the liquid crystal molecules are twisted to the right in the regions 1 and 3, and the liquid crystal molecules are twisted to the left in the regions 2 and 4. Two regions having the same torsional direction are arranged with one region rotated 180 degrees with respect to the other. By doing so, the four regions can compensate for each other's optical characteristics and can improve the wide viewing angle and gradation characteristics.

적당한 음의 지연치를 갖는 단축성 또는 이축성 보상 필름을 액정 표시 장치에 부착하게 되면 더욱 개선된 시야각 특성과 대비비를 얻을 수 있다. 특히, 편광판의 투과축과 45도를 이루는 방향에서 본 대비비와 계조 반전은 현저히 개선된다. 보상 필름의 음의 지연치는 각각의 경우에 따라 최적화되어야 하지만, 액정 물질의 복굴절에 의해서 발생하는 빛의 지연치와 거의 같은 값이 되는 것이 일반적으로 적당하고 보상 필름에 의한 지연치의 합과 액정 물질의 복굴절에 의한 지연치의 차가 액정 물질의 복굴절에 의한 지연치의 40%를 넘지 않는 것이 좋다.When the short-axis or biaxial compensation film having an appropriate negative delay is attached to the liquid crystal display, further improved viewing angle characteristics and contrast ratio may be obtained. In particular, the contrast ratio and gray level inversion seen in the direction of 45 degrees with the transmission axis of the polarizing plate are remarkably improved. The negative retardation of the compensation film should be optimized in each case, but it is generally appropriate to have a value approximately equal to the retardation of light generated by the birefringence of the liquid crystal material, and the sum of the retardation values by the compensation film and the liquid crystal material It is preferable that the difference of the delay value due to birefringence does not exceed 40% of the delay value due to birefringence of the liquid crystal material.

선경사각이 서로 다른 영역을 얻기 위해서는 자외선 조사의 방법을 이용하는데, 이 과정이 도 5a 내지 5d에 나타나 있다.In order to obtain regions having different pretilt angles, an ultraviolet irradiation method is used, which is illustrated in FIGS. 5A to 5D.

먼저, 수직 배향막(52)을 투명 기판(51)에 회전코팅하고, 적당한 온도에서 경화한다(도 5a). 여기서 사용되는 수직배향막은 폴리이미드로 이의 구조가 도 6에 나타나 있다. 물론 이와 다른 배향막 재료가 사용될 수도 있다. 다음 배향막이 입혀진 기판에 화소의 1/2만 조사되도록 설계된 마스크(53)를 사용하여 선편광된 자외선을 기판 법선에 대해 45도 경사진 방향에서 조사한다(도 5b). 1차 조사가 끝나면 화소의 나머지 1/2 영역이 노출되는 마스크(54)를 사용하여 1차 조사 방향과 방위각이 180도 차이가 나는 방향에서 자외선을 다시 조사한다(도 5c). 이렇게 하면 도 5d와 같은 선경사각이 다른 두 개의 영역을 갖는 기판을 형성할 수 있게 된다. 이와 같이 형성된 두 개의 기판을 앞서 살펴 본 도 2와 같이 90도의 각도를 이루도록 조합하여 통상의 TN 셀과 동일하게 4-D TN 셀을 만들 수 있게 된다.First, the vertical alignment film 52 is rotationally coated on the transparent substrate 51 and cured at an appropriate temperature (FIG. 5A). The vertical alignment film used here is polyimide, and its structure is shown in FIG. Of course, other alignment film materials may be used. Next, the linearly polarized ultraviolet rays are irradiated in a direction inclined 45 degrees with respect to the substrate normal using the mask 53 designed to irradiate only one half of the pixels onto the substrate coated with the alignment film (FIG. 5B). After the primary irradiation, the ultraviolet rays are irradiated again in a direction where the first irradiation direction and the azimuth angle are 180 degrees apart using the mask 54 that exposes the remaining half of the pixel (FIG. 5C). In this way, a substrate having two regions having different pretilt angles as shown in FIG. 5D can be formed. The two substrates formed as described above may be combined to form an angle of 90 degrees as shown in FIG. 2, to form a 4-D TN cell in the same manner as a conventional TN cell.

보상필름을 사용한 수직 배향 4-D TN 액정 표시 장치의 전기광학적 시뮬레이션 결과가 도 7 내지 도 9에 나타나 있다. 시뮬레이션에 사용된 기하학적 구조와 매개변수들은 다음과 같다.Electro-optical simulation results of the vertically aligned 4-D TN liquid crystal display using the compensation film are shown in FIGS. 7 to 9. The geometry and parameters used in the simulation are as follows.

표 1 광학적 시뮬레이션에 사용된 TN 셀의 매개변수Table 1 Parameters of TN Cells Used in Optical Simulation

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

도 6은 보상 필름을 사용한 수직 배향 4-D TN 액정 표시 장치의 시야각 특성을 보여준다. 매우 균일한 시야각 특성과 높은 대비비를 갖고 있으며, 편광판의 투과축과 45도의 각도를 이루는 방향(45도, 135도)에서의 시야각 특성이 매우 개선되었음을 알 수 있다. 도 7은 수평 방향에서 본 보상 필름을 사용한 수직 배향 4-D TN 액정 표시 장치의 8 계조 표시 성능을 보여준다. 도 8은 편광판의 투과축과 45도 또는 135도를 이루는 방향에서 본 8계조 표시 성능을 나타낸 것이다. 그래프의 가로축은 시야각이고, 세로축은 투과율을 나타낸다. 도 7 내지 도 8에서 보는 바와 같이 (+-)60도 내부의 영역에서는 계조 반전은 일어나지 않는다.6 shows viewing angle characteristics of a vertically aligned 4-D TN liquid crystal display using a compensation film. It has a very uniform viewing angle characteristics and a high contrast ratio, and it can be seen that the viewing angle characteristics in the directions (45 degrees and 135 degrees) which form an angle of 45 degrees with the transmission axis of the polarizing plate are greatly improved. FIG. 7 shows 8 gray scale display performance of a vertically aligned 4-D TN liquid crystal display using a compensation film viewed in the horizontal direction. FIG. FIG. 8 shows the eight-gradation display performance seen in a direction of 45 degrees or 135 degrees with the transmission axis of the polarizing plate. The horizontal axis of the graph represents the viewing angle, and the vertical axis represents the transmittance. As shown in Fig. 7 to Fig. 8, gray level inversion does not occur in the region inside (+-) 60 degrees.

본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 액정 표시 장치는 노멀리 블랙 모드(normally black mode)를 취하도록 구성하는데, 이는 노멀리 화이트 모드(normally white mode)보다 대비비가 좋을 뿐 아니라 전압이 인가될 때 밝게 표시되므로 화소 분할을 할 경우 분할면에서 빛이 새는 것에 의해 대비비가 낮아지지 않는다는 장점이 있다. 또한 이 경우 누설광은 밝은 상태에서만 발생하고 어두운 상태에서는 생기지 않으므로 이를 막기 위한 블랙 매트릭스(BM ; black matrix)가 필요하지 않다. 세번째로, 수직 배향된 TN 액정 표시 장치의 주요한 약점인 편광판의 투과축으로부터 45도를 이루는 방향에서의 낮은 대비비의 문제를 보상 필름을 사용함으로써 해결할 수 있다. 네번째로, 광배향 기술을 이용하여 선경사각을 형성함으로써 먼지 입자나 정전기 등에 의한 배향막의 손상이 일어나지 않으며 사진 식각(photolithography) 공정도 필요하지 않다.The vertically aligned liquid crystal display according to the embodiment of the present invention is configured to take a normally black mode, which is not only better in contrast to the normally white mode but also brighter when voltage is applied. Since the display is divided, the contrast ratio is not lowered due to light leaking from the dividing surface. In this case, since the leakage light is generated only in the bright state and not in the dark state, a black matrix (BM) is not necessary to prevent this. Third, the problem of low contrast ratio in the direction of 45 degrees from the transmission axis of the polarizing plate, which is a major weakness of the vertically aligned TN liquid crystal display device, can be solved by using a compensation film. Fourth, by forming the pretilt angle by using the optical alignment technology, damage to the alignment layer due to dust particles or static electricity does not occur, and no photolithography process is required.

이와 같이 본 발명에서는 음의 유전 이방성을 갖는 액정과 수직 배향막을 사용하여 화소를 4분할하며, 보상 필름을 부착하는 방법을 이용하여 액정 표시 장치를 구성함으로써 시야각을 넓힐 수 있도록 한다.As described above, according to the present invention, a liquid crystal display having negative dielectric anisotropy and a vertical alignment layer are used to divide the pixel into four parts, and a liquid crystal display device may be configured by using a method of attaching a compensation film to widen the viewing angle.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 4영역 비틀린 네마틱 액정 표시 장치(TN-LCD)의 개략적인 구조를 나타낸 것이고,1 shows a schematic structure of a vertically aligned four region twisted nematic liquid crystal display (TN-LCD) according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 4영역 TN-LCD의 각 미소 영역의 선경사 방향을 나타낸 것이고,2 illustrates a pretilt direction of each micro area of a vertically aligned four-zone TN-LCD according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 4영역 TN-LCD에 전압이 인가되지 않은 상태(off-state)의 액정 분자의 배열 상태를 나타낸 것이고,3 illustrates an arrangement of liquid crystal molecules in an off-state state in which no voltage is applied to the vertically aligned four-region TN-LCD according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 4영역 TN-LCD에 전압이 인가된 상태(on-state)의 액정 분자의 배열 상태를 나타낸 것이고,4 illustrates an arrangement state of liquid crystal molecules in a state in which a voltage is applied to a vertically aligned four-region TN-LCD according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 5d는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제조 공정을 나타낸 것이고,5A to 5D illustrate a manufacturing process of a substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에서 사용되는 수직 배향제의 화학식을 나타낸 것이고,6 shows the chemical formula of the vertical alignment agent used in the embodiment of the present invention,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보상 필름을 사용한 수직 배향 4영역 TN-LCD의 시야각 특성을 나타낸 것이고,7 shows viewing angle characteristics of a vertically aligned four-zone TN-LCD using a compensation film according to an embodiment of the present invention.

도 8 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 보상 필름을 사용한 수직 배향 4영역 TN-LCD의 3가지 각도에서의 8계조 표시 성능을 나타낸 그래프이다.8 to 9 are graphs showing eight gray scale display performances at three angles of a vertically aligned four-zone TN-LCD using a compensation film according to an embodiment of the present invention.

Claims (7)

마주 보고 있는 양쪽의 편광판,Both polarizers facing each other, 상기 편광판 중 어느 하나의 안쪽면에 부착되어 있는 보상 필름,Compensation film attached to the inner surface of any one of the polarizing plate, 상기 편광판 중 나머지 하나의 안쪽면과 상기 보상 필름의 안쪽면에 부착되어 있는 한 쌍의 투명 기판,A pair of transparent substrates attached to an inner surface of the other one of the polarizing plates and an inner surface of the compensation film, 상기 두 투명 기판의 안쪽면에 각각 도포되어 있으며 상기 각각의 투명 기판을 두 개의 미소 영역으로 나누는 수직 배향막,Vertical alignment layers respectively applied to the inner surfaces of the two transparent substrates and dividing the transparent substrates into two micro-regions; 상기 수직 배향막 사이에 주입되어 있으며 전압이 인가되지 않을 때 수직 배향된 액정과 선경사각을 가지는 액정을 포함하고,A liquid crystal injected between the vertical alignment layers, the liquid crystal having a pretilt angle with the vertically aligned liquid crystal when no voltage is applied, 상기 액정은 전압이 인가될 때 상기 각각의 미소 영역에서 서로 다른 방향의 선경사각을 가지는 액정 표시 장치.The liquid crystal display has a pretilt angle in different directions in each of the minute regions when a voltage is applied. 제1항에서,In claim 1, 상기 보상 필름은 단축성 보상 필름인 액정 표시 장치.The compensation film is a liquid crystal display device. 제1항에서,In claim 1, 상기 보상 필름은 이축성 보상 필름인 액정 표시 장치.The compensation film is a biaxial compensation film. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 보상 필름은 음의 지연치(retardation)를 갖는 액정 표시 장치.The compensation film has a negative retardation. 제4항에서,In claim 4, 상기 보상 필름은 상기 액정 물질의 복굴절에 의한 지연치와 상기 보상 필름의 음의 지연치(retardation)의 차가 상기 액정 물질의 복굴절에 의한 지연치의 40%를 넘지 않는 액정 표시 장치.And the compensation film has a difference between a delay due to birefringence of the liquid crystal material and a negative retardation of the compensation film not to exceed 40% of a delay due to birefringence of the liquid crystal material. 마주하는 두 개의 투명 기판 상에 각각 수직 배향막을 형성하는 단계,Forming a vertical alignment layer on each of the two transparent substrates facing each other, 상기 투명 기판 상의 각 화소는 두 개의 미소 영역으로 나누어지며 상기 두개의 미소 영역 중 한 개의 영역에만 선편광된 자외선을 1차 조사하는 단계,Each pixel on the transparent substrate is divided into two micro-regions, and linearly irradiating ultraviolet rays linearly polarized to only one of the two micro-regions, 상기 1차 조사 방향과 방위각이 어긋난 방향에서 자외선을 2차 조사하는 단계,Irradiating the ultraviolet light in the direction in which the azimuth angle is shifted from the primary irradiation direction; 상기 각 투명 기판의 미소 영역의 경계선이 서로 90도의 각도를 이루도록 조합하는 단계를 포함하고,Combining the boundary lines of the minute regions of each of the transparent substrates to form an angle of 90 degrees to each other; 상기 화소에 전압이 인가될 때 상기 두 미소 영역의 액정 분자의 선경사 방향이 어긋나도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.And a pretilt direction of the liquid crystal molecules in the two minute regions is shifted when a voltage is applied to the pixel. 제6항에서,In claim 6, 상기 자외선의 2차 조사 방향은 상기 1차 조사 방향과 180도의 각을 이루는 액정 표시 장치의 제조 방법.And a secondary irradiation direction of the ultraviolet rays forms an angle of 180 degrees with the primary irradiation direction.
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