KR100849357B1 - 트위스트 네마틱 액정 디스플레이의 시야각 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기적인 스위칭 동작에 의해 광시야각에서 협시야각으로 시야각을 제어할 수 있는 액정표시소자에 관한 것으로, 구체적으로 소정화상을 표현하는 트위스트 네마틱(Twist nematic) 액정 층과 스위칭에 따라 시야각 조정 역할을 하는 수평배향(Homogeneous Alignment) 액정층이 한 개 또는 두 개로 구성되어있다. 이러한 액정표시장치의 수평배향 액정층에 전압을 인가하면 전압의 크기에 따라 액정층의 선경사각이 조절된다. 액정 분자의 선경사각이 커질수록 시야각에 따른 액정셀의 위상지연 값이 증가하기 때문에 시야각은 좁아진다. 결국 수평배향 액정층에 전압의 차이에 의해서 협시야각 또는 광시야각을 적절히 조절할 수 있다.

시야각 조절 액정 표시 소자, 광시야각, 협시야각, 트위스트 네마틱 모드

Description

트위스트 네마틱 액정 디스플레이의 시야각 조절 장치 {Method of Viewing Angle Control of Twisted Nematic Liquid Crystal Display}

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 시야각 조절용 액정표시소자의 배치도

도 2a는 제 1 실시 예의 광시야각 모드의 명암대비율 곡선

도 2b는 제 1 실시 예의 협시야각 모드의 명암대비율 곡선

도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 시야각 조절용 액정표시소자의 배치도

도 4a는 제 2 실시 예의 광시야각 모드의 명암대비율 곡선

도 4b는 제 2 실시 예의 협시야각 모드의 명암대비율 곡선

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 시야각 조절 방법에 관한 것이다.

현재 액정 디스플레이의 패널의 크기는 소형에서 대형으로 변화는 추세이며, 그 용도도 노트북컴퓨터, 벽걸이 텔레비전, 항공분야 등 다양하게 확대되고 있다. 액정 디스플레이 패널은 소정화면을 디스플레이하기 위한 개념으로 개발되고 있으며, 그에 따라서 필수적으로 충분한 시야각을 확보하기 위한 노력이 병행되고 있다.

현재 상용화되고 있는 액정 모드 중에 비틀린 네마틱모드는 가장 안정화되어 있고 더욱 넓은 공정마진이 있지만 액정 디스플레이의 고질적인 문제인 시야각 특성이 좋지 않은 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 일본 후지사에서 개발된 보상필름인 WV (Wide view) 필름을 사용해서 트위스트 네마틱 모드의 시야각을 넓히는데 주력해 왔다.

그러나 단순한 디스플레이 용도를 고려한 점에서 액정 디스플레이 패널의 충분한 시야각 확보는 긍정적인 결과를 얻을 수 있으나, 노트북 컴퓨터와 같이 휴대하면서 작업을 수행하는 경우, 충분한 시야각의 확보는 반대로 개인 정보의 누출과 사생화 침해라는 문제점을 야기하고 있다. 따라서 현재 이러한 문제들을 해결하기 위한 시야각 조절 액정 디스플레이들이 연구되고 있다.

본 발명의 과제는 사용자의 주변환경이나 목적에 따라, 광시야각 및 협시야각이 조절가능한 액정표시장치를 제작하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 별도의 시야각 조절용 액정층을 두고 있으며, 액정층에 인가된 전압에 의해 시야각에 따른 액정의 위상지연 값이 보상되거나 상쇄시켜 시야각을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 소정화면을 표현하기 위해 트위스트 네마틱 액정셀이 사용되었는데 이는 상기에서 설명했듯이 트위스트 네마틱 액정셀이 액정모드중 에 가장 안정적으로 사용되어 시야각 조절용 LCD에 적합했기 때문이다. 시야각을 조절하는 수평배향 액정층은 트위스트 네마틱 액정셀의 상부에 위치시키고 두 장의 편광판은 서로 교차하게 배치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 두 개의 시야각 조절용 수평배향 액정층을 소정화면을 표시하는 트위스트 네마틱 액정셀에 샌드위치 모양으로 배치시켜 두 개의 액정층에 동시에 같은 전압을 인가하여 시야각을 조절하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 시야각 조절은 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

- 실시예 1 -

먼저 본 발명의 실시예 1을 설명하기 위하여 도1을 참조한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 시야각 조절용 액정표시소자의 배치도이다. 한 개의 시야각을 조절하는 액정배향 층이 소정화면을 표시하는 트위스트 네마틱의 상부에 위치하고 ,수평배향막의 러빙각은 트위스트 네마틱 액정셀의 상부러빙각과 일치하거나 수직으로 러빙하여 광축이 상층의 액정 배열과 수직 또는 수평을 이룬다. 이때 두 장의 편광판은 서로 교차하여 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 사용되는 수평배향 액정의 위상 지연값은 0.10 ~ 1.0 ㎛로 이러한 위상지연범위에서 광시야각과 협시야각의 조정이 가능함을 특징으로 한다.

도 2a는 수평배향 액정 층과 트위스트 네마틱 액정 층이 각각 0.60㎛, 0.48㎛의 위상지연값을 가졌을 때, 도1 구조에 따른 광시야각에서의 명암대비율 곡선이 다. 광시야각 모드에서는 상기에서 설명한 바와 같이 수평배향 액정 셀에 전압을 인가하지 않은 상태로 수평배향 액정 셀은 빛의 상태를 변화시키지않는다. 따라서 트위스트 네마틱 액정셀의 러빙방향에 의해 좌우상하에서 명암대비율비 2:1 영역이 180도 이상인 광시야각을 보여준다.

도 2b는 수평배향 액정 층과 트위스트 네마틱 액정 층이 각각 0.60㎛, 0.48㎛의 위상지연 값을 가졌을 때, 도 2의 구조에 따른 좁은 시야각에서의 명암대비율 곡선이다. 좁은 시야각모드에서는 상기에서 설명한 바와 같이 수평배향 액정 셀에 전압을 인가한 상태로 수평배향 액정 셀이 위상지연값이 커지면서 어둠 상태일 때 좌우에서 빛 샘을 일으켜 명암대비율비 2:1 영역이 좌우에서 20도 이하인 좁은 시야각 특성을 보여준다.

- 실시예 2 -

본 발명의 실시예 2는 실시예 1과는 달리 수평배향 액정층 두 개를 소정화면을 표시하는 트위스트 네마틱 액정 셀을 중심으로 샌드위치모양으로 배치한 구조이다.

본 발명에 있어서, 사용되는 트위스트 네마틱 액정셀의 상부와 하부에 각각 위치한 수평배향 액정층들의 위상 지연값은 0.10 ~ 0.50 ㎛이다. 상기와 같은 조건의 위상지연범위에서 광시야각과 협시야각의 조정이 가능함을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 시야각 조절용 액정표시소자의 배치도로, 발명의 실시예2를 구체적으로 설명하기 위해 도 3을 참조한다. 도 3을 보면 시야각을 조절하는 액정층이 두 개로 소정화면을 표시하는 트위스트 네마틱 액정셀의 위 아래로 배치되어 있고, 트위스트 네마틱 상부에 위치한 수평배향 액정층의 광축은 트의스트 네마틱 액정 셀의 상부의 러빙각에 일치하거나 수직으로 배열하고, 트위스트 네마틱 하부에 위치한 수평배향 액정층의 광축은 트의스트 네마틱 액정 셀의 하부의 러빙각에 일치하거나 수직으로 배열한다. 이때 두 장의 편광판은 서로 교차하여 있다.

도 4a는 두 개의 수평배향 액정 셀의 위상지연 값이 모두 0.17㎛, 한 개의트위스트 네마틱 액정 셀의 위상지연 값이 0.48㎛일 때, 도3 구조에 따른 광시야각에서의 명암대비율 곡선이다. 광시야각 모드에서는 두 개의 수평배향 액정 셀에 문턱 전압보다 큰 전압을 인가해 14도 경사각을 주어 어둠의 빛 샘이 보상이 되어 전방향에서 명암대비율비 5:1 영역이 120도 이상인 광시야각을 보여준다.

도 4b는 두 개의 수평배향 액정 셀의 위상지연 값이 모두 0.17㎛, 한 개의트위스트 네마틱 액정 셀의 위상지연 값이 0.48㎛일 때, 도 3의 구조에 따른 좁은 시야각에서의 명암대비율 곡선이다. 좁은 시야각모드에서는 두 개의 수평배향 액정 셀에 전압을 인가해 60도 경사각을 주어 전방향의 위상지연 값을 커지게 하여 어둠 상태일 때 전방향에서 빛 샘을 일으켜 명암대비율비 5:1 영역이 전방향 80도 이하인 좁은 시야각 특성을 보여준다.

본 발명에 따른 시야각 조절용 액정 표시 장치는 시야각 조절용 수평배향 액정층을 소정화면을 표시하는 트위스트 네마틱 액정 셀의 상부나 하부에 하나 또는 두 개를 적용시켜 수평배향 액정 셀에 전압을 인가하여 전압의 크기에 따라 액정분자의 경사각을 조절함으로써 소정화면을 적절하게 광시야각과 협소한 시야각으로 구현할 수 있다.

Claims (8)

1. 상부 편광판과;

   상기 상부 편광판의 하부에 위치한 상부 기판1과;

   상기 상부 기판 1의 하부에 형성되어 있는 제 1 공통전극과;

   상기 제 1 공통전극 하부에 위치한 수평배향 액정 층과;

   상기 수평배향 액정 층의 하부에 위치한 제1 화소 전극과;

   상기 제1 화소 전극 하부에 위치한 하부 기판1과;

   상기 하부 기판1의 하부에 위치하는 상부기판 2와;

   상기 상부기판 2의 하부에 형성되어 있는 제 2 공통전극과;

   상기 제 2 공통전극 하부에 위치한 트위스트 네마틱 액정 층과;

   상기 트위스트 네마틱 액정 층의 하부에 위치한 제 2 화소 전극과;

   상기 제 2 화소 전극의 하부에 위치한 하부 기판 2와;

   상기 하부 기판 2의 하부에 위치한 하부 편광판을 이용한 시야각 조절 장치
2. 제 1 항에서,

   상기 수평배향 액정층의 위상지연값은 0.1um~1.0um인 시야각 조절 장치
3. 제 1 항에서.

   상기 수평배향 액정층의 광축은 트위스트 네마틱 액정의 상부 액정 배열 방향과 일치하거나 수직으로 배열되어 있고 상기 상부편광판과 상기 하부 편광판 중 하나의 편광판의 투과축 또는 흡수축에 일치하는 시야각 조절 장치
4. 제 1항에서,

   상기 수평배향층 액정 층의 액정이 서 있는 각도가 배열이 전압에 의해 조절되고 광시야각 구현시 액정의 서 있는 각도가 협시야각 구현시 보다 적은 시야각 조절 장치
5. 상부 편광판과;

   상기 상부 편광판의 하부에 위치한 상부 기판1과;

   상기 상부 기판 1의 하부에 형성되어 있는 제 1 공통전극과;

   상기 제 1 공통전극 하부에 위치한 제 1 수평배향 액정 층과;

   상기 제 1 수평배향 액정 층의 하부에 위치한 제1 화소 전극과;

   상기 제1 화소 전극 하부에 위치한 하부 기판1과;

   상기 하부 기판1의 하부에 위치하는 상부기판 2와;

   상기 상부기판 2의 하부에 형성되어 있는 제 2 공통전극과;

   상기 제 2 공통전극 하부에 위치한 트위스트 네마틱 액정 층과;

   상기 트위스트 네마틱 액정 층의 하부에 위치한 제 2 화소 전극과;

   상기 제 2 화소 전극의 하부에 위치한 하부 기판 2와;

   상기 하부 기판 2의 하부에 위치한 상부기판 3과

   상기 상부기판 3의 하부에 형성되어 있는 제 3 공통전극과;

   상기 제 3 공통전극 하부에 위치한 제 2 수평배향 액정 층과;

   상기 제 2 수평배향 액정 층의 하부에 위치한 제 3 화소 전극과;

   상기 제 3 화소 전극의 하부에 위치한 하부기판3과;

   상기 하부기판 3의 하부에 위치한 하부 편광판을 이용한 시야각 조절 장치
6. 제 5 항에서,

   상기 트위스트 네마틱 액정층의 위아래에 위치한 수평배향 액정층들의 위상지연값은 0.1um~1.0um인 시야각 조절 장치
7. 제 5 항에서,

   상기 트위스트 네마틱 액정층의 상부에 위치한 수평배향 액정층의 광축은 상기 상부편광판과 상기 하부 편광판 중 하나의 편광판의 투과축 또는 흡수축에 일치하며 트위스트 네마틱 액정의 상부 러빙 방향과 일치하거나 수직으로 배열되어 있고,

   상기 트위스트 네마틱 액정층의 하부에 위치한 수평배향 액정층의 광축은 두 장의 편광판중 하나의 편광판의 투과축 또는 흡수축에 일치하며 트위스트 네마틱 액정의 하부 러빙 방향과 일치하거나 수직으로 배열하는 시야각 조절 장치
8. 제 5 항에서,

   상기 수평배향층 액정 층의 액정이 서 있는 각도가 배열이 전압에 의해 조절되고 광시야각 구현시 액정의 서 있는 각도가 협시야각 구현시보다 적은 시야각 조절 장치

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