화이트-최적화 쌍안정 네마틱 스크린을 갖는 표시 디바이스및 그 디바이스의 정의 방법 document_id A220623030823

본 발명의 일반적인 목적은 쌍안정 표시 디바이스의 화이트 상태를 개선하는 것이며, 또는 더욱 자세하게는 휘도 및 빛깔 분석(colorimetry)의 견지에서, 임의의 관찰각으로부터 매우 양질의 화이트 상태의 반사율을 얻는 것이다. 180°트위스트만큼 상이한 2개 텍스처 사이를 스위칭하는 쌍안정 액정 디스플레이 본 발명에서 고려하고 있는 쌍안정 액정 표시 디바이스의 형태는, 두 텍스처(texture) 사이를 스위칭하는 디스플레이로서, 이 두 텍스처는 인가된 전계의 부재시에 안정하며(쌍안정성), π의 각도만큼 서로 상이하다. 텍스처 중 하나는, 셀의 두 표면상에 있는 액정 분자 디렉터 사이의 각(φU)이 0 내지 ±30°정도이다. 분자는 그들 사이에서 실질적으로 평행하게 유지되며, 이 텍스처를 U라 한다. 제2 텍스처 T는 트위스트 각 φT = φu±π을 갖는다. 텍스처 T의 경우, 분자는, 셀의 두 표면 사이에서, 약 180°(±30°)의 회전이 되어 있다. 지금까지는 이러한 원리를 사용하는 두 개의 디스플레이가 설명되고 있다. 네마틱 액정은, 두 텍스처의 에너지를 동일하게 하기 위하여, 셀의 두께(d)의 4배에 가까운 자발적 피치(P0)가 존재하도록 키럴화(chiralized)되어 있다. 그러므로, 셀의 두께(d)와 자발적 피치(P0) 사이의 비율, 즉 d/P0는 0.25 +/- 0.1, 바람직하게는, 0.25±0.05와 거의 동일하다. 그들은 전계가 없는 경우, 최소 에너지 상태가 된다. 문헌 [1]은 특정 형상의 전계 펄스를 인가함으로써 두 개의 텍스처 U 및 T 사이의 스위칭을 수행하는 디스플레이를 개시한다. 이 디스플레이는 소위 천장 배향면 중 하나 상에 액정 분자의 앵커링 브레이크(anchoring break)에 기초하는 것(문헌 [2] 및 [3])으로, 즉 분자는, 일면 또는 다른 면으로 쓰러지기 전에 전계에 의하여 일으켜 세워져서, 두 개의 텍스처 U 및 T를 얻을 수 있게 한다. 이 경우에, 전계의 인가를 위하여 필요한 전극의 구조는 표준 형태로서, TN 또는 STN 형의 액정 디스플레이를 위하여 사용되는 것과 동일하다. 이 디스플레이를 일반적으로 BiNem 이라 부른다. 문헌 [4]는 앵커링 브레이크 및 전계의 측 방향 성분, 즉 기판에 평행한 전계의 성분을 얻을 수 있는 특정한 형태의 전극(소위 "빗살형 전극")을 또한 사용하는 표시 장치를 개시한다. 두 텍스처 사이의 스위칭은, 이 경우에, 저자에 의하여 방위 앵커링 브레이크로 불리는 효과에 의하여 수행된다(문헌 [5]). 스위칭 방법은 본 발명에는 필수적인 것은 아니다. 사실 스위칭 모드(천장 앵커링 브레이크 또는 방위 앵커링 브레이크)가 어떤 것이든지 간에, 그 액정 분자들의 텍스처는 동일한 것으로, 스위칭은 두 트위스트된 텍스처 사이에서 발생하며, 두 텍스처 중 하나는 작은 트위스트 각(φU)을 가지며, U 라 불리고, 다른 텍스처는 큰 트위스트 각 (φT=φU±π)을 가지며 T라 불린다. 또한, 디스플레이의 광학적 행동은 액정 분자의 텍스처에만 의존한다. 그와 같은 디스플레이의 광학 모드 최적의 화이트를 요구하는 광 모드는, 주로 반사형 모드이며, 이것은 광원으로서 주변 광을 사용한다. 이 경우에, 추구하는 것은 화이트 종이 상에 블랙 잉크와 거의 유사한 스크린을 얻는 것이다. 두 형태의 반사형 모드가 존재한다: - 두 개의 편광기 및 하나의 거울을 사용하는 모드. 이 거울은 일반적으로 확산시킨다. 편광기 중 하나는 관찰자 측 상에 배치된다. 이것은 투과한다. 그에 반하여, 제2 편광기 및 거울은 관찰자에 대하여 대향 측에, 디스플레이의 후부에 배치된다. 후부 편광기 및 거울은 통합될 수 있다. 일반적으로 거울(및 후부 편광기)은 셀의 외부에 있으며, 이것은, 거울과 셀 사이의 거리의 두 배만큼 시프트된 부가 화상을 생성한다. 이 화상을 억제하기 위하여, 후부 편광기와 거울은 셀 내부에 통합되어야만 한다. 그러나, 편광기의 통합은, 현재의 산업 범위에서는 가능하지 않다. 이 모드는, λ/3 및 λ/2 사이에서 이루어지는, 투과형 모드에 따라 작동하는 디스플레이와 동일한 크기의 셀 지연을 사용한다. - 관찰자 측의 하나의 (투과형) 편광기 및 셀의 후부에 배치된 거울을 사용하는 모드. 이 모드의 장점은, 거울이 셀 내부에 통합될 수 있다는 것이다. 이 경우, 두 개의 화상은 일치하고, 더 이상 기생화상은 존재하지 않는다. 문헌에서 상세하게 설명된 반사형 모드는 하나의 편광기와 거울을 가지고 작동하는 모드이다. 예를 들어, 문헌 [4], [6] 및 [7]은 선형 입력 편광기를 위한 최적 모드를 계산한다. 문헌 [8]은 원형 입력 편광기를 사용하는 이 반사형 모드를 개시한다. 거울이 셀 내에 통합될 때, 이 모드는, 반사 및 확산 기능을 셀 내부에 통합할 필요가 있기 때문에, 제조 과정에서 복잡성이 수반된다. 또한, 최상의 광학적 결과를 생성하는 지연 값(△nd)은 λ/4 정도이며(λ는 가시 스펙트럼 파장을 나타냄), 이것은 두 개의 편광기를 갖는 모드의 경우에 적합한 지연 값보다 거의 두 배 작은 값이다. 지연에서의 두 배만큼의 감소는, 이론적으로 액정의 △n의 값 또는 셀의 두께 중 어느 하나를 감소시킴으로써 얻어진다. 그러나, 이미 설명된 바와 같은 쌍안정 디스플레이를 위해 추천되는 두께는, TN 또는 STN 형태의 표준 액정 디스플레이의 두께(약 4 내지 5㎛)와 비교하여, 이미, 2㎛ 정도 작고, 이값을 2로 나눈 것은 셀 제조과정에서 매우 복잡함을 유도한다. 방위 앵커링 브레이크를 위해 필요한 전기 이방성을 유지하면서 액정 혼합의 광학 이방성을 감소하는 것을 얻는 것 또한 어렵다. 이러한 이유로, 본 발명의 목적은, 통상적인 구성요소를 사용하는 것이 가능하며, 투과형 모드에서 작동하는 셀과 비교하여, 광 지연(△nd) 및 제조 과정에서의 임의의 실질적인 변형을 유도하지 않는, 두 개의 편광기를 갖는 반사형 모드의 최적화에 있다. 또한, 최근 편광기 기술(문헌 [9])은 셀 내부에 (투과형 또는 반사형의) 편광기를 생성하는 것을 가능하게 하며, 이것은 이 모드의 패럴렉스 효과(parallax effect)를 억제할 수 있고, 셀 제조기술에서 변형의 과정의 비용을 억제할 수 있다. 문헌[10]은 정확한 구성 및 그런 구성의 계산 방법을 특정화하지 않으면서, 두 개의 편광기를 갖는 반사형 모드를 개략적으로 개시하고 있다.