KR800001000B1 - 액정 표시 소자 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액정 표시 소자

제1도는 전극 세그먼트(segment)의 연부에서의 유기영역(誘起領域 : inducedmain)을 보이고 있는 액정 표시소자를 개략적으로 표시한 도면.

제2a,2b도는 기존 액정 표시소자의 상하부 투명전극의 상대적인 구성을 표시한 평면도.

제3a,3b,3c도는 제2a도의 III-III선을 따라서 절취한 확대단면도로서, 제3a도는 상하부 전극양단에 가해진 전압에 의해 생성되는 전개의 방향을 나타내고 제3b도는 전극에 전압이 인가되지 않는 상태 하에서 액정분자의 구성이 비틀려 있음을 보여주고 있으며, 제3c도는 전계가 가해진 상태하에서의 분자의 배향상태(配向狀態)를 표시한 도면.

제4도는 본 발명을 실시하는 액정표시소자의 1예를보인 평면도.

제5a,5b도는 제4도의 V-V선을 따라 절취한 확대단면도로서, 제5a도는 전극 양단에 전압을 인가시켰을 때의 전계의 방향을 보여주고, 제5b도는 전계가 가해진 상태하에서의 액정분자의 배향상태를 보여주는 도면.

제6,7도는 본 발명에 활용하기 위해 변경시킨 전극 세그먼트의 평면도.

제8도는 전극 세그먼트의 모서리에서의 전계의 교란을 설명하기 위해 표시한 다이어그램.

본 발명은 액정표시 소자에 관한 것이며 특히 유기영역에 의한 표시결함을 제거한 액정표시소자에 관한 것이다.

비틀림 네머틱(twisted nematic)형인 소위 전계 효과형의 액정표시소자는, 전력소비가 적다는 이유로, 휴대용 계산기의 표시소자로서 그 유용성이 인정되고 있다. 이런 유형의 표시소자의 원리는 다음과 같다.

즉, 예를들면 투명 유리판으로 되고 평행하게 배치된 상하부 기판사이에 정(正)의 유전이방성(誘電異方性 : dielectric anistropy))을 가진 액정을 개재시킨 것으로서, 액정분자가 상하부기판의 계면(界面)과 평행을 유지하고 있다가 그 배열방향이 90° 비틀린 배향상태로 된다.

이것에 의하여 액정분자는 상부기판 방향에서 하부 기판방향에 걸쳐서 점차로 90° 비틀어진 소위 트위스트배열로 된다. 그리고 이 소자를 서로 직교되는 1조의 편광자계(偏光子系) 사이에 설치한다.

이때 외부로부터 이 소자에 입사되는 빛은, 한쪽의 편광자에 의하여 선형으로 편광된후, 액정분자의 비틀림 배열에 의하여 약 90° 회전한 다음, 다른쪽 편광자를 투과한다. 그리고 여기서 상하부기판의 내벽에 적당한 문자, 디지트(digit)등의 패턴이 형성된 투명 전극을 부가하고, 여기에 수볼트 내지 수십볼트의 전압을 인가시키면, 액정분자는 비틀림 배열에서 전계방향과 같은 방향인 거의 수직방향으로 배열되기 때문에, 이 상태하에서는, 입사광의 편광면은 액정문자에 의해 회전되지 않고 차단된다. 따라서, 이러한 동작에 의한 빛의 투과 및 차단의 절환으로 패턴을 표시할 수가 있다.

그렇지만, 종래의 이와같은 액정표시 소자에 의하면, 첫째로 전압을 인가하지 않은 상태하에서 시광성(視光性) 영역이라고 불리우는 표시결합이 발생한다. 즉 상하부 기판의 내벽에 있어서 분자들의 마이크로 그룹(micro group)의 방향을 서로 90°가 되게 배치하였을 경우, 액정분자의 비틀림방향으로서, 오른쪽 비틀림의 방향과 왼쪽 비틀림의 방향의 두가지가 존재한다. 달리말해서, 동일 표시소자내에서 우시광성영역과 좌시광성 영역이 공존한다.

이에따라, 양 영역의 경계에서는 액정분자의 배향이 난잡화되고, 이 부분에서 빛을 산란시키기 때문에 표시효과가 현저하게 손상되게 된다. 둘째로, 전압을 인가한 상태에서, 유기 영역이라고 불리우는 결함이 발생한다. 즉, 액정에 전계가 가해졌을 때, 액정분자의 장축이 전계의 방향으로 완전히 배향하는 것이 아니고, 전계방향에 대해서 약간의 경사를 가진다.

이 경사 방향은 액정분자의 우측끝이 일으켜진 상태로 되는 경우와 그 좌측끝이 일으켜진 상태로 되는 경우가 생겨서 각 경사방향의 상태에 따라 배향의 방향이 상이한 영역이 형성된다. 이러한 상태하에서, 각 영역마다 표시의 콘트라스트(contrast)가 다르게되어 얼룩진 부분(spotty display)이 나타난다. 이 현상을 유기영역이라고 부른다.

하지만, 상술한 시광성 영역은, 상하부 기판간의 마이크로그룹의 방향을 규제하여 액정분자의 비틀림각을 90°에서 약간 차이지게하던지, 또는 액정분자에 콜레스테릭(cholesteric)과 같은 시광성의 물질을 첨가시키는 것에 의하여 제거시킬 수 있다. 또 이 유도영역은, 루빙(rubbing) 처리 또는 SiO 사방증착(斜方蒸着, obliquely Vapor-depositing)에 의해 형성된 배향 처리막에 의하여, 전압을 인가하지 않은 상태에서 액정분자가 상하부 기판에 관하여 평행 즉 수평방향으로 배향하지 않고 약간 경사지게 배향되어지도록 하여 제거시키고 있다. 이렇게 함으로서 액정분자에 극성이 생기게되어, 전압인가시의 액정분자가 일어서는 방향이 일정하게 된다.

상술한 방법으로 배향의 방향이 제어될 경우, 상하부기판에 관한 분자의 경사방향이 작다면, 유기 영역이 여전히 표시소자에 활용한 투명전극의 연부에서 생길 것이다. 이 표시소자가 고온상태로 방치되었을때는 특히 심하다.

따라서, 본 발명의 목적은 전극 세그먼트의 연부에서 상기한 유기영역이 발생되지 않도록 하고, 양질이 표시가 행하여질 수 있는 액정표시소자를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 액정표시소자는 상하부 기판과, 이 상하부 기판의 내벽에 각기 형성한 상하부 투명전극과, 이들 상하부 기판사이에 개재되는 액정과, 이 액정의 분자가 비틀림 배열로 배향하게끔 만든 상하부 기판으로 구성되어 있으며, 상하부 투명전극은 각각 다수의 전극 세그먼트로 구성되고, 상부 전극 세그먼트는 이에 대응하는 하부 전극 세그먼트와 관하여 관점(view point)쪽으로 변위되는 특징이 있다.

본 발명을 설명하기 이전에 종래의 액정표시소자의 결함을 제1,2,3a-3c도를 참조하여 간단히 설명한다.

제1도에 보인 빗금친 영역(10)과 검게칠한 영역(11)은 유기영역에 의해 생기는 얼룩진 부분을 나타낸다.

그러나, 빗금친영역(10)은 제3a도 내지 제3c도에 표시되어 있는 바와 같이, 전극 보호막 및 배향조절 구조막인 층(5a),(2b)를 설치함으로서 액정분자의 배향을 조절하여 제거시킬 수가 있다. 이런 식으로 배향이 조절될때, 그리고 상하부기판(1),(2)의 배향방향(27),(28) 및 비틀림방향(29)이 제2a도에 표시한바와 같은 경우, 화살표(30)의 방향에서 볼 수 있는 것과 같은 콘트라스트는 이 소자를 다른 방향에서 관측할 때의 콘트라스트 보다 훨씬 더 크게하는 것이 가능하다. 그 이유는, 프리트 유리(frit glass)로 만든 상하부 기판(1),(2)와 스페이서(spacer)로 한정되는 공간에 채워진 액정분자(4) 속에서, 상하부 기판간의 간격의 중간부분에 있는 분자는 이들 기판의 장축방향에서 볼수 있기 때문이다. 제2a도에 보인예에서 상부 투명전극(21)은 다수의 세그먼트로 구성되는데, 각 세그먼트는 투명도선(23)을 통해서 외부단자(22)에 연결된다.

점선으로 표시한 하부 투명전극은 단 한개의 전극으로 구성되며, 이 전극은 상부전극(21)의 전체영역을 커버하는 영역을 지니고 있고 또한 단 한개의 도선(36)을 통해서 외부단자(25)에 결선된다. 제2b도에 표시한 예에서, 하부의 투명전극(24b)는, 영역(24c),(24d)에 압형되어 있지만, 단 한장의 판으로 되어 있어서, 단 한개의 도선을 경유 외부단자에 연결된다.

위에서 설명한 방법으로 배향이 조절되었을지라도, 유기영역(11)은 제1도에 표시한 것과 같은 전극 세그먼트의 연부에서 특히 온도가 높아지면 발생한다. 이것은 다음과 같은 이유로 해서 발생한다.

제2a도의 III-III선을 따라서 절취하여 제3a도에 표시한 바와 같이, 서로 대향하는 투명전극(3a),(3b)간에서 생성된 전계의 방향은, 전극(3a),(3b)의 중앙부분에서는, 이들 전극에 거의 수직인 화살표의 방향으로 펼쳐지지만, 이들 전극의 연부에서는 기울어진다. 이 경사의 방향은 영역 O, P마다 각기 다른데 이들 영역은 전극(3a),(3b)간의 상대적인 위치에 따라 결정된다. 따라서, 제3b도에 표시한 바와 같이 전계가 인가되고 있지 않은 조건하에서 일정한 방향으로 배향하는 액정분자(4)는 전압이 인가되어졌을때 영역 P,O에서 전계가 기울어진 방향으로 배향할 것이다. 영역 P에서의 액정분자의 배향방향은 이들 전극의 중심부분에서의 액정분자의 배향방향과 같지만, 영역 O에서의 배향방향은, 제3c도에 표시한 바와 같이, 다른 영역에서의 배향방향과 상이하다. 이에 따라 영역 O와 대향하는 전극 세그먼트의 연부에서 유기영역이 생성된다. 즉, 상부전극을 다수의 전극 세그먼트로 구성하고 하부전극을 단 한장의 박판으로 구성한(그반대로도 구성함) 종래의 액정소자에 있어서는, 상이한 방향(영역 O,P)의 전계는 전극 세그먼트의 연부에서 생성되며, 액정분자가 배향하는 데에 있어서 차이가 생긴다. 이러한 이유로, 제3c도의 화살표(30)의 방향에서 관측했을 때, 영역 P에서는 액정분자가 그 장축의 방향으로 보여서 콘트라스트가 높지만, 영역 O에서는 이 액정분자가 그 단축의 방향으로 보여서 콘트라스트가 낮다. 화살표(30)의 관측방향은 제2a도에 표시한 화살표(30)의 방향과 일치한다.

보통의 액정 표시자에 있어서, 이 관측점은 제2a도에서 알수 있는 바와 같이 표시된 패턴의 아래쪽 연부 아래에 위치한다. 실제적으로, 라인표시의 관측은 보통 관측자가 표시면에 수직이 아닌 각도에서 본문을 관측할 수 있게끔 본문이 거의 수평이고 관측자의 시선은 본문의 라인 아래에 위치하면서 행해진다.

따라서 관점(30)은 일반적으로 제2a도에서 관측할 수 있는 바와 같이 섹터(sector)(29)내에 위치한다.

다음의 설명에서 이 관측위치를 추측할 수 있다.

상술한 특별한 배향조절 구조를 사용함으로서 액정분자(4)가 상하부 기판에 관하여 초기에 20°내지 30° 기울어지게 배향할 때, 초기에 기울어진 배향의 효과는 기울어진 전계의 효과보다 더 크게되어 연부에서 아무런 유기영역이 생성되지 않는다. 그러나, 이 경우에는 착색현상이 심하게되고, 수직 하강하는 응답시간이 연장된다.

본 발명의 1실시예를 이제 제4도를 참조하면서 설명한다. 디지트 8의 패턴을 가진 투명전극(3a),(3b)를 도선 H, I에 연결되는 절두체 현상의 전극 (70a) 내지 (70g)로 상하부 기판(1),(2)상에 형성한다.

이와같은 방법에서 본 발명에 따르면 상하부전극은 둘다, 제3a도에 보인 것과 같은 전계를 제거시키기 위해, 전극 세그먼트로 구성된다. 이렇게 세그먼트로 구성하는 경우, 동일한 형상을 지니게 대응하는 상하부 전극 세그먼트, 예를들어 세그먼트(70a)를 구성함으로서 연부에서의 불필요한 전계의 효과를 제거시킬 수 있다. 그러나, 대량 생산하는데 있어서는, 허용한계 내에서 동일한 형상을 지니게 대응하는 세그먼트를 형성하는 것은 어렵다. 이런 연유로 본 발명에 있어서는, 제4도에 표시되어 있는 바와 같이, 상부전극 세그먼트(3a)를 불필요한 전계의 교란을 제거시킬 목적으로, 점선으로 표시된 하부 전극 세그먼트(3b)에 관하여(화살표 30의 반대방향인) 관측면쪽으로 변위시켰다. 이제 제4도의 V-V선을 따라서 절취한 횡단면을 표시하는 제5a,5b도를 참조하면, 영역(O)에서의 전계의 방향이 영역 P에서의 전계의 방향과 같은 방향이 되고(제5a도 참조), 이 때문에 영역 O에 개재하는 분자들의 배향방향은 다른 영역에서의 분자들의 배향방향과 동일하게되어(제5b도참조), 연부에서의 유기영역을 해소할 수 있다. 특히, 영역 O,P에서의 액정 분자는 시선(30)을 따라서(이들 액정분자의) 장축의 방향에서 볼수가 있어서, 콘트라스트의 차이점을 발견할 수가 없다.

실험결과에 의하면, 하부 세그먼트에 관한 상부 세그먼트의 관측방향의 변위는 상하부 기판(1),(2)간의 간격(5-50Mm)과 대략 같은 값이면 좋다는 것을 알았다. 이러한 변위는 종래의 제조기술에서 있을법한 것이다.

전술한 설명에 있어서, 상부의 모든 전극 세그먼트가 이와 대응하는 하부 전극 세그먼트에 관하여 위치관계를 변위되게 하는 것으로 설명하였으나, 세로로 쭉 나열된 세그먼트(70a),(70g),(70b)(이들 전극의연부에서의 유기영역이 현저함)만 변위시킬 수도 있다.

제6,7도에 표시한 변경된 실시예에서는, 대응하는 상하부 전극 세그먼트간의 변위이외에, 절두체 형상의 상부 전극 세그먼트의 아래쪽 양모서리를 하부 전극 세그먼트의 아래쪽 연부를 넘어서 돌출시켰다.

제6도에 표시한 변경에서는 세그먼트의 선단부일수록 점차적으로 위치의 변위가 크게 되어 있고, 제7도에 표시한 변경에서는, 장방형의 돌출부가 아래쪽 모서리 부위에 성형되어 있다. 이렇게 돌출시킴으로서 변위의 효과가 증대되어, 절두체의 양측면보다 더 복잡한 전계의 교란으로 인한(이렇게 하지 않았을 경우 방생할지도 모를) 유기영역의 발생을 제거시킨다. 특히 제8도에 표시한 바와같이, 점선원 내에 있는 전극 세그먼트의 모서리의 변 a,b에서 발생하는 역의 전계는 유기영역의 발생이 커지는데 합세된다. 이 모서리에서의 유기영역을 제거시키기 위해서, 대량생산 도중에 상하부 전극의 있을 수 있는 변형과 불필요한 변위를 고려해 넣을 때, 변 a나 b 중의 어느 한쪽에서 발생하는 역의 전계를 제거시키는 일이 중요하다. 따라서, 제6,7도에서 표시한 바와 같은 돌출부의 마련은(이 돌출부가 없었으면 발생했을지도 모를) 큰 유도영역을 억제시키는데 기여한다. 이런 연유로, 상술한 변경은 유도영역의 결함이 꽤 심하게 관측되는 디지트 8패턴의 최하위 세그먼트(70d)(제4도 참조)에 적합하다.

전술한 실시예에서 본 발명은 스태틱(static) 구동형 표시소자에 응용하였지만, 다이나믹 구동에 따르는 멀티디지트형 표시소자나 매트릭스형 장치에도 역시 응용할 수 있다.

Claims (1)

1. 상하로 이격된 기판(1, 2)과 상하부 기판(1, 2)의 내벽상에 각기 형성한 투명전극(3a, 3b)과 상하부 투명전극(3a, 3b) 사이에 개재된 액정(4)의 분자의 비틀림 배열로 배향하게 하는 수단으로 구성된 비틀림 네머틱형 액정표시 소자에 있어서, 짝을 이루는 최소한 몇개의 상부 전극 세그먼트(3a)와 이에 대응하는 하부 전극 세그먼트(3b) 사이에 전계를 가하때, 액정(4)의 유기 영역형성을 예방하기에 충분한 양만큼 상기 짝을 이루는 몇개의 상부전극 세그먼트(3a)가 그 하부전극 세그먼트(3b)와 포개지지 않도록, 상부전극 세그먼트(3a)가 이에 대응하는 하부전극 세그먼트(3b)에 관하여 표시될 패턴의 아래쪽 연부쪽으로 변위되어져 있는 특징이 있는 액정 표시소자.

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