(57)【要約】【課題】本発明は、上下及び左右視野角が改善されて、初期ベンド相への転移が容易いように配列された液晶層を形成するための第１配向膜及び第２配向膜を含む液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明は単位ピクセル上に相互に垂直する配向方向を有するように形成された両領域が少なくとも一対以上になるように第１配向膜を形成して、第１配向膜と同一な方法で第２配向膜を形成して第１配向膜と第２配向膜間にＯＣＢモードの液晶層を充填することによって、液晶層が相互に垂直する配列を有する一対の領域が少なくとも一つ以上で形成されるようにすることによって、上下及び左右視野角を改善して、相転移電圧を低くめることができる液晶表示装置に関する。【選択図】図６
2006154732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配向膜及び第１電極を含む第１基板と、
前記第１基板と対応して、第２配向膜及び第２電極を含む第２基板と、
前記第１基板及び第２基板間に充填されたＯＣＢモードの液晶層と
を含み、
前記第１配向膜のうち単位ピクセル上に形成された配向膜は相互に垂直する配向方向を有する一対の領域が少なくとも一つ以上存在して、前記第２配向膜は前記第１配向膜と同一に形成されていることを含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１配向膜及び第２配向膜のうち相互に対応する領域は同一な方向にラビングされていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１配向膜及び第２配向膜のプレチルト角が５ないし２０゜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１配向膜及び第２配向膜の厚さは５００ないし１０００Åであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１基板の他側表面上に形成された第１偏光板、前記第２基板の他側表面上に形成された二軸補償フィルム及び第２偏光板をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１偏光板及び第２偏光板は偏光軸が相互に垂直することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層の厚さは１．５ないし２．５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶層は誘電率異方性が陽である液晶であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。  
【請求項９】
前記第１電極は透明な導電性絶縁物であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１電極はＩＴＯ及びＩＺＯのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１電極の厚さは１０００ないし３０００Åであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第１基板の他側表面上に光源装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記光源装置は反射板、拡散板及びＬＥＤで構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記ＬＥＤはＲ、Ｇ及びＢのＬＥＤであることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記ＬＥＤは白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記第２電極と第２基板間にカラーフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記液晶層はＯＣＢ型液晶で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に係り、さらに詳細には上下及び左右視野角が改善されて、初期ベンド相への転移が容易いように配列された液晶層を形成するための第１配向膜及び第２配向膜を含む液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近に陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）のように重くて、大きさが大きいという従来の表示素子の短所を解決する液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）、有機電界発光装置（ｏｒｇａｎｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ｄｅｖｉｃｅ）またはＰＤＰ（ｐｌａｓｍａ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｐｌａｎｅ）等のような平板型表示装置（ｐｌａｔ  ｐａｎｅｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）が注目を集めている。
【０００３】
この時、前記液晶表示装置は一般的に電界を生成する電極を含んでいる両基板間に液晶物質を注入して置いて前記電極に相異なる電位を印加することによって電界を形成して液晶分子の配列を変更させ、これを通じて光の透過率を調節することによって、画像を表現する装置である。
【０００４】
図１Ａ及び図１Ｂは前記液晶表示装置のうちから最も代表的なＴＮ（Ｔｗｉｓｔ  Ｎｅｕｍａｔｉｃ）の動作原理を示す斜視図である。
【０００５】
図１Ａを参照すると、一側表面には第１電極及び第１配向膜が形成されていて、他側表面には第１偏光板１０２が形成された第１基板１０１、一側表面には第２電極及び第２配向膜が形成されていて、他側表面には第２偏光板１０４が形成された第２基板１０３、前記第２基板１０３の他側表面上部で光１０６を供給する光源及び前記第１基板１０１と第２基板１０３間に充填された液晶層１０６で構成されている。
【０００６】
この時、前記第１偏光板１０２の偏光軸は前記第１基板１０１の一側表面上に形成された第１配向膜のラビング（Ｒｕｂｂｉｎｇ）方向１０７と同じ方向になるように置かれて、前記第２基板の第２配向膜のラビング方向１０８は前記第１配向膜のラビング方向１０７とは垂直するように形成され、前記第２偏光板１０４の偏光軸は前記第２配向膜のラビング方向１０８と同じ方向になるように置かれる。
【０００７】
この時、前記第１基板１０１と第２基板１０３間に充填された液晶層１０６の液晶分子の長軸（すなわち、局所光軸）は、前記第１電極及び第２電極に電圧が印加されない非活性状態では、前記第１配向膜及び第２配向膜のラビング方向１０７、１０８により連続的にねじれている（Ｔｗｉｓｔ）。即ち、前記第１基板１０１の一側表面に近い液晶分子１０６ａは、前記第２基板１０３の一側表面に近い液晶分子１０６ｂに対して９０度にねじれていることを見ることができる。これにより光源から発せられた光１０５（図中の１０５ａ）が、第２偏光板１０４により線偏光され、前記液晶層１０６の液晶分子により回転し（図中の１０５ｂ）て、最終的に前記第２偏光板１０４とは偏光軸が９０度になるように付着された第１偏光板１０２を介して外部に進行する（図中の１０５ｃ）ようになる。
【０００８】
図１Ｂを参照すると、図１Ａの非活性状態で第１電極及び第２電極に電圧を印加して活性状態になれば前記液晶層１０６の液晶分子は前記電圧により発生する磁場に平衡するようになり、ねじられた構造がなくなる。これにより前記入射する光１０５は線偏光された光１０５ａはこれ以上回転しなくなり、第１偏光板１０２にすべて吸収される。
【０００９】
しかし、前記のＴＮモードの液晶表示装置は左右及び上下視野角が狭くて、応答速度が遅いという短所があった。これを解決するためにＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モードの液晶表示装置が提案されて応答速度は多く改善されたが、左右及び上下視野角は満足する程改善されなかったという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は前記のような従来技術の諸般短所と問題点を解決するためのものであって、上下及び左右視野角が改善されて、初期ベンド相への転移が容易いように配列された液晶層を形成するための第１配向膜及び第２配向膜を含む液晶表示装置を提供することに本発明の目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の前記目的は第１配向膜及び第１電極を含む第１基板と、前記第１基板と対応して、第２配向膜及び第２電極を含む第２基板と、前記第１基板及び第２基板間に充填されたＯＣＢモードの液晶層とを含み、前記第１配向膜のうち単位ピクセル上に形成された配向膜は相互に垂直する配向方向を有する一対の領域が少なくとも一つ以上存在して、前記第２配向膜は前記第１配向膜と同一に形成された液晶表示装置により達成される。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、本発明の液晶表示装置は上下及び左右視野角が広いだけでなく単位ピクセル内に転傾線が形成されることによってベンド相への転移が容易いという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の前記目的と技術的構成及びそれによる作用効果に関する詳細な事項は本発明の望ましい実施形態を図示している図面を参照した以下の詳細な説明によってさらに明確に理解される。また図面において、層及び領域の長さ、厚さなどは便宜のために誇張されて表現されることもある。明細書全体にかけて同一な参照番号は同一な構成要素を示す。
【００１４】
図２Ａないし図２ＣはＯＣＢモードの液晶表示装置の動作原理を示す斜視図である。
【００１５】
図２Ａを参照すると、一側表面上に形成された第１電極及び第１配向膜と他側表面上に付着された第１偏光板２０２を含む第１基板２０１、前記第１基板と対応して、一側表面上に形成された第２電極及び第２配向膜と他側表面上に付着された二軸補償板及び第２偏光板２０４を含む第２基板２０３及び前記第１基板２０１と第２基板２０３間に充填されたＯＣＢモードの液晶層２０５を図示している。
【００１６】
この時、前記第１偏光板２０２及び第２偏光板２０４は相互の偏光軸が垂直であるように形成される。
【００１７】
この時、前記液晶層の厚さ（すなわち、前記第１基板２０１と第２基板２０３の間隔）は１．５ないし２．５μｍであって、前記液晶層は誘電率異方性が陽(positive dielectric anisotropy)である場合が一般的である。
【００１８】
この時、前記第１配向膜及び第２配向膜のラビング方向２０６ａ、２０６ｂは相互に同じ方向に形成される。この時、前記第１配向膜及び第２配向膜は前記第１基板２０１及び第２基板２０３間に充填された液晶層２０５の液晶分子のうちそれぞれ配向膜に近い液晶分子がプレチルト角（Ｐｒｅｔｉｌｔ）を有するようにするが、５ないし２０゜になるようにする。また、前記配向膜の厚さは５００ないし１０００Åに形成される。
【００１９】
前記第１電極及び第２電極には電圧が印加されないので前記液晶層２０５の液晶分子は前記第１配向膜及び第２配向膜の特性、前記液晶層２０５の厚さまたは前記液晶分子自らの特性により自然にスプレー相（Ｓｐｌａｙ  Ｐｈａｓｅ）に配列される。
【００２０】
図２Ｂを参照すると、前記第１電極及び第２電極にベンド相（Ｂｅｎｄ  ｐｈａｓｅ）への相転移電圧を印加すれば、前記第１基板２０１及び第２基板２０３の垂直線２０７に比べて前記液晶分子の中心を連結した線２０８が前記第１配向膜及び第２配向膜のラビング方向２０６ａ、２０６ｂに影響を受けるので、液晶層２０５の液晶分子は、ラビング方向２０６ａ、２０６ｂにふくらんでいるベンド相に配列するようになる。この時、前記相転移電圧は２５ないし３０Ｖが印加される。
【００２１】
この時、前記ベンド相に相転移した液晶層２０５は一つのドメイン（一般的に液晶表示装置の単位ピクセルには一つのドメインが形成される）内部ではほとんど同一な形態を維持するようになる。
【００２２】
この時、前記第１基板２０１の他側表面上で入射する光２０９が前記ベンド相に相転移された液晶層２０８を過ぎて、前記第２基板２０３及び第２偏光板を通過して外部に抜けるようになる。この時、前記光２０９は前記第１偏光板で線偏光されて、前記液晶層２０８により複屈折（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ）を起こすようになる。
【００２３】
図２Ｃを参照すると、前記第１電極及び第２電極に駆動電圧を印加するようになれば、前記液晶層２０５の液晶分子は再配列をするようになるが前記垂直線２０７と前記液晶層２０５の液晶分子の中心線はほとんど一致する形態に再配列が起こるようになって、前記光２０９は複屈折現象を起こせなくなり前記第２偏光板２０４を通過できなくなる。
【００２４】
続いて、前記駆動電圧を印加しないようになれば図２Ｂを参照しながら説明したベンド相に液晶層２０５がフロー（ｆｌｏｗ）されて光が再び通過することができるようになる。
【００２５】
図３Ａ及び図３Ｂは前記図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら説明したＴＮモードの液晶表示装置と図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明したＯＣＢモードの液晶表示装置の視野角を示すことであって図３Ａはカラーシフト（Ｃｏｌｏｒ  Ｓｈｉｆｔ）を、図３Ｂはコントラスト比（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｒａｔｉｏ）を示す。
【００２６】
この時、前記ＴＮモードの液晶表示装置とＯＣＢモードの液晶表示装置は８５４×４８０ピクセル、０．２８６５×０．２８６５ｍｍのピクセルピッチ（Ｐｉｔｃｈ）及び４００：１のコントラスト比を有する。
【００２７】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、それぞれＴＮモードの液晶表示装置のカラーシフト３０１ａ及びコントラスト比３０１ｂとＯＣＢモードの液晶表示装置のカラーシフト３０２ａ及びコントラスト比３０２ｂを比較して見ればＯＣＢモードの液晶表示装置の特性がさらに優秀なことを見ることができる。
【００２８】
但し、ＯＣＢモードの液晶表示装置のカラーシフト３０２ａ及びコントラスト比３０２ｂのみを見れば左右は優秀だが上下３０３ａ、３０３ｂの特性は左右に比べて悪いということを分かることができる。即ち、左右視野角は１６０度、上下視野角は１４０度である。
【００２９】
図４、図５Ａ及び図５Ｂ及び図６は本発明の一実施形態によるＯＣＢモードの液晶表示装置の平面図及び断面図である。この時、前記図５Ａ及び図５Ｂは図４の３個の単位ピクセルを拡大した平面図であって、図６は図４のＩ−Ｉ’線の断面図である。
【００３０】
図４を参照すると、ガラスまたはプラスチックのような基板４０１上にはゲートライン４０２及びデータライン４０３により定義される単位ピクセル４０４を含む発光部とゲートドライブ４０５及びデータドライブ４０６を含む周辺部を含むＯＣＢモードの液晶表示装置を形成する。この時、前記単位ピクセル４０４はＲ、Ｇ及びＢのうちいずれか一つのピクセルである。
【００３１】
この時、前記発光部の単位ピクセル４０４には図示しなかったが、第１電極及び第１配向膜が形成されている。また前記発光部の単位ピクセル４０４には薄膜トランジスタ及びキャパシターが形成されることができる。
【００３２】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、図４のＡ領域（３個の単位ピクセル、すなわち、Ｒ、Ｇ及びＢ）の第１配向膜の配向方向を描写した平面図であって、それぞれの単位ピクセル４０４すなわち、Ｒ（４０４ｒ）、Ｇ（４０４ｇ）及びＢ（４０４ｂ）に形成されたそれぞれの第１配向膜はそれぞれラビングされた方向が他の両領域、すなわち、第１領域４５０ａ及び第２領域４５０ｂを形成する。すなわち、前記第１領域４５０ａは単位ピクセルの上端左側から下端右側方向へラビングする第１ラビング４５１ａ、下端左側から上端右側方向へラビングする第２ラビング４５１ｂ、上端右側から下端左側方向へラビングする第３ラビング４５１ｃ及び下端右側から上端左側方向へラビングする第４ラビング４５１ｄのうちいずれか一つを、前記第２領域４５０ｂは前記第１領域４５０ａに形成されたラビングを除外したことのうちいずれか一つを利用して形成する。しかし必ず前記第１領域４５０ａ及び第２領域４５０ｂのラビング方向は相互に垂直するように形成しなければならない。
【００３３】
この時、前記第１配向膜及び第２配向膜はスピン法（Ｓｐｉｎｉｎｇ）、ディッピング法（Ｄｉｐｐｉｎｇ）またはローラーコーティング法（Ｒｏｌｌｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）等のような方法を利用して形成することができるが、望ましくはローラーコーティング法で形成される。すなわち、前記第１配向膜及び第２配向膜を形成する時、各配向膜で相互に方向が異なる場合、同じ方向の領域だけオープンさせるパターンマスクを形成した後、配向膜をラビングして、前記パターンマスクを除去した後、他の方向の領域を前記で説明した方法のようにパターンマスクを利用してラビングする方法を利用して形成することができる。
【００３４】
前記ラビング方向が相互に垂直する第１領域４５０ａ及び第２領域４５０ｂが形成された単位ピクセル４０４を形成する理由は前記図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明した上下視野角を改善することができるためだが、これは前記ラビング方向が異なる２つの領域が一つの単位ピクセルに形成される場合、いずれか一方向にラビングされた配向膜が他の一方向に形成された配向膜を補完するためである。
【００３５】
前記ラビング方向が相異なる第１領域４５０ａ及び第２領域４５０ｂの間には転傾線４５２が発生するようになるが、前記単位ピクセル内に存在する転傾線４５２は相転移電圧を低くする役割をすることになる。これは単位ピクセル間に形成された転傾線と同様の役割をしたためである。
【００３６】
この時、前記図５Ａ及び図５Ｂは前記第１ラビング４５１ａ、第２ラビング４５１ｂ、第３ラビング４５１ｃ及び第４ラビング４５１ｄを組み合わせてＲ（４０４ｒ）、Ｇ（４０４ｇ）及びＢ（４０４ｂ）の画素を形成することができる実施形態のうち２種を選択して示したものである。この時、前記図５Ａ及び図５Ｂでは一つの単位ピクセルが両領域のみを有するように図示したが、４個の領域、６個の領域または８個の領域のように偶数個の領域を有するように形成することができる。
【００３７】
図６を参照すると、ガラスまたはプラスチックのような第１基板５０１の一側表面に第１電極５０２ａ、５０２ｂを形成した後、前記基板上に第１配向膜５０３を形成する。
【００３８】
この時、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら説明したように、前記第１配向膜５０３は、第１領域及び第２領域のラビング方向が相互に垂直に位置するように前記第１電極上に形成する。
【００３９】
続いて、ガラスまたはプラスチックのような第２基板６０１上に第２電極６０２及び前記第１配向膜と対応するように、すなわち、向い合う領域には同じ方向に配向された領域が位置するように第２配向膜６０３を形成する。
【００４０】
この時、前記第１電極５０２ａ、５０２ｂ及び第２電極６０２はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）のような透明な伝導性絶縁物を利用して形成する。この時、前記第１電極５０２ａ、５０２ｂの厚さは１０００ないし３０００Åであって、前記第１電極５０２ａ、５０２ｂの間隔は５ないし１５μｍであって、第１電極５０２ａ、５０２ｂの幅は３０ないし６０μｍである。
【００４１】
この時、前記第２電極６０２と第２基板６０１間にはＢＭ（Ｂｌａｃｋ  Ｍａｔｒｉｘ）６０４を含むカラーフィルター６０５を形成することができる。
【００４２】
この時、前記第１基板５０１の他側表面には第１偏光板５０４を付着することができる。また、前記第１偏光板５０４上にＲ、Ｇ及びＢのＬＥＤまたはＷ（白色）のＬＥＤで構成された光源、反射板及び拡散板を含む光源装置を付着することができる。
【００４３】
この時、前記第２基板６０１の他側表面には二軸補償フィルム６０６及び前記第１偏光板５０４と偏光軸が相互に垂直である方向の偏光軸を有する第２偏光板６０７を形成することができる。
【００４４】
続いて、前記両基板間にＯＣＢモードの液晶層７０１を注入してＯＣＢモードの液晶表示装置を完成する。
【００４５】
前記完成したＯＣＢモードの液晶表示装置の第１電極５０２ａ、５０２ｂ及び第２電極６０２に相転移電圧を印加すると、一つの単位ピクセル（すなわち、一つの第１電極５０２ａ、５０２ｂ）の液晶層７０１ａまたは７０１ｂにおいて、単位ピクセル内部に形成された転傾線７０２ａを基準にして両ドメイン７０３ａ、７０３ｂが相互に対称になる配列に整列される。また前記両ドメイン７０３ａ、７０３ｂ内にある液晶分子の液晶配列方向が相互に垂直するようになる。
【００４６】
本発明は以上でよく見たように望ましい実施形態を挙げて図示して説明したが、前記実施形態に限られなくて本発明の精神を外れない範囲内で該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により多様な変更と修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】前記液晶表示装置のうちから最も代表的なＴＮの動作原理を示す斜視図。
【図１Ｂ】前記液晶表示装置のうちから最も代表的なＴＮの動作原理を示す斜視図。
【図２Ａ】ＯＣＢモードの液晶表示装置の動作原理を示す斜視図。
【図２Ｂ】ＯＣＢモードの液晶表示装置の動作原理を示す斜視図。
【図２Ｃ】ＯＣＢモードの液晶表示装置の動作原理を示す斜視図。
【図３Ａ】ＴＮモードの液晶表示装置とＯＣＢモードの液晶表示装置の視野角を示す図面。
【図３Ｂ】ＴＮモードの液晶表示装置とＯＣＢモードの液晶表示装置の視野角を示す図面。
【図４】本発明の一実施形態によるＯＣＢモードの液晶表示装置の平面図及び断面図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態によるＯＣＢモードの液晶表示装置の平面図及び断面図。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態によるＯＣＢモードの液晶表示装置の平面図及び断面図。
【図６】本発明の一実施形態によるＯＣＢモードの液晶表示装置の平面図及び断面図。
【符号の説明】
【００４８】
５０２ａ、５０２ｂ  第１電極
５０３  第１配向膜
６０２  第２電極
６０３  第２配向膜
７０１  液晶層
７０２ａ  単位ピクセル内部に形成された転傾線
【図１Ａ】
2006154732.tif 000003
【図１Ｂ】
2006154732.tif 000004
【図２Ａ】
2006154732.tif 000005
【図２Ｂ】
2006154732.tif 000006
【図２Ｃ】
2006154732.tif 000007
【図３Ａ】
2006154732.tif 000008
【図３Ｂ】
2006154732.tif 000009
【図４】
2006154732.tif 000010
【図５Ａ】
2006154732.tif 000011
【図５Ｂ】
2006154732.tif 000012
【図６】
2006154732.tif 000013