KR100251216B1 - 강유전성 액정 표시 장치 - Google Patents

강유전성 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

매트릭스 형태로 형성된 다수의 주사전극과 다수의 신호전극들의 기판, 상기 전극들의 각 교차점에 형성된 스위칭 소자, 강유전성 액정이 주입된 액정셀 및 구동 제어 수단을 포함하는 강유전성 액정을 포함하며, 상기 구동 제어 수단은, 스위칭 소자를 턴온시키기 위해 신호가 상기 주사전극으로부터 인가되는 것과 동시에 신호전극으로부터 소정의 디스플레이에 해당하는 신호와 반대 극성을 갖는 신호를 인가할 수 있고, 스위칭 소자를 턴온시키기 의해 소정 시간주기 후 신호가 상기 주사전극으로부터 재차 인가되는 것과 동시에 신호전극으로부터 소정의 디스플레이에 해당하는 신호를 인가할 수 있으며, 스위칭 소자를 턴온시키기 의해 소정 시간주기 후 신호가 상기 주사전극으로부터 재차 인가되는 것과 동시에 액정에 인가되는 전압이 제로로 될 수 있도록 신호전극으로부터 신호를 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 강유정성 액정표시장치를 기술하고 있다.

Description

강유전성 액정표시장치
제1도는 강유전성 액정표시장치의 스위칭 동작을 설명하기 위한 개략도.
제2도는 강유전성 액정표시장치의 인가 전압과 정송광량 사이의 관계, 및 시간 경과에 따른 각각의 변화를 나타내는 도면.
제3도는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 등가회로도.
제4도는 액티브매트릭스형 강유전성 액정표시장치를 구동하는 종래 방법을 나타내는 도면.
제5도는 액티브매트릭스형 강유전성 액정표시장치를 구동하는 종래의 다른 방법을 나타내는 도면.
제6도는 본 발명에 의한 액티브매트릭스형 강유전성 액정표시장치의 디스플레이를 나타내는 개략도,
제7도는 본 발명에 의한 구동 방법을 나타내는 도면.
제8도는 본 발명에 의한 구동 방법을 나타내는 도면.
제9도는 본 발명에 의한 액티브매트릭스형 강유전성 액정표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
제10도는 본 발명에 의한 액티브매트릭스형 강유전성 액정표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
제11도는 강유전성 액정의 배향의 일예를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 게이트 전극
3 : 게이트 절연막 4 : a-Si 반도체막
5 : 절연막 6 : 소오스 전극
7 : 드레인 전극 8 : 화소 전극
9 : 절연막 10 : 배향막
11 : 공통 전극 12 : 불투명막
13 : 강유전성 액정 14 : n+-a-Si막
15 : 라이트닝 결함 16 : 헤어핀 결함
본 발명은 강유전성 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 스위칭 장치와 강유전성 액정을 결합한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 시계, 전자계산기, 워드프로세서, 퍼스날 컴퓨더, 포켓 TV 등에 주로 사용된다. 최근, 광범위한 디스플레이가 가능한 고화질의 표시장치가 특히 요망되고 있다. 이러한 고화질의 표시장치로서는 액정표시장치가 일반적으로 알려져 있으며, 이는 박막 트랜지스터(TFT)가 매트릭스의 형태로 그위에 배치되어 있는 액티브매트릭스 기판과 트위스티드네마틱(TN) 액정을 결합함으로써 형성된다.
그러나, 이 액정표시장치의 심각한 결점은 그의 시야각이 좁다는 것이다. 이 문제는 TN모드에서 특히 심각하다. 따라서, 이 표시방법이 사용되는 한, 그 결점은 실질적으로 개선될 수 있다. 또한, 경제적 측면에서 구동전압을 낮추기 위한 요구가 강하다.
한편, 강유전성 액정에서는 시야각이 넓다. 강유전성 액정은 명백한 임계치를 갖기 때문에, 스위칭용 펄스폭이 증대될 경우, 구동 전압은 이론적으로 감소될 수 있다. 그러나, 통상적인 강유전성 액정표시장치에서는 바이어스 전압에 따른 분자의 변동으로 인해 높은 큰트라스트가 얻어질 수 있다.
따라서, 시야각이 넓고 구동전압이 낮으며 큰트라스트가 높은 액정표시장치를 제공하기 위해 액티브매트릭스 기판에 강유전성 액정이 결합된 것이 제안되었다.
강유전성 액정표시 장치(Appl. Phys. Lett. 36, 899(1980); Japanese Opened Patent No. 107216/1981; U.S. Patent 4367924)는 키럴 스멕틱 C상, 키럴 스멕틱 F상 또는 키럴 스멕틱 I상과 같은 강유전성 액정을 사용한다. 강유전성 액정은 나선상 구조를 갖고 있으나, 그의 나선상 피치보다 얇은 셀 두께를 갖는 액정셀들 사이에 강유전성 액정이 끼워질 경우 상기 나선상 구조가 파괴된다는 것이 발견되었다. 실제로, 제1도에 도시된 바와 같이, 액정 분자가 안정과 각도 θ만큼 스멕틱층의 정상 라인으로 부터 경사져 있는 영역과 액정 분자가 안정화 각도 θ만큼 반대 방향으로 경사져 있는 영역이 공존할 수 있다는 것이 발견되었다. 제1도의 표면에 수직 방향으로 전계가 인가될때, 액정분자와 그의 자발분극의 방향들이 균일하게 배열될 수 있다. 따라서, 인가될 전계의 극성을 변경함으로써 2개의 상태가 절환될 수 있다. 스위칭 동작을 통해 셀에서의 강유전성 액정에서 복굴절광이 변화되기 때문에, 2개의 편광기사이에 강유전성 액정표시장치를 위치시킴으로써 투과되는 광이 제어된다. 더욱이, 전압의 인가가 중지되더라도, 전압이 인터페이스의 배행제어력에 의해 인가되기 전에 액정분자의 배향이 한 상태로 유지되기 때문에 메모리 효과도 얻어질 수 있다. 또한, 스위칭 동작을 구동하기 위해 필요한 시간적인 측면에서, 액정의 자발분극과 전계가 그위에 직접 작용하기 때문에 μsec초 정도의 고속 응답이 얻어질 수 있다.
제2도는 서로 직각으로 교차하는 편광판들의 편광축 방향이 쌍안정상태중 하나의 안정상내에서 분자의 종축방향과 일치하는 강유전성 액정표시장치에서의 인가전압파형과 투과 광량 사이의 관계를 나타낸다. 강유전성 액정표시장치는 메모리 특성을 갖기 때문에, 짧은 펄스를 인가하고 그 후에 무전계 상태를 유지함으로써 2개의 값들 사이에 바람직한 스위칭이 수행될 수 있다.
다음, 액티브매트릭스 기판에 대해 설명한다.
제3도는 전형적인 3단자형 소자인 박막트랜지스터(TFT)를 사용하는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 등가회로를 나타낸다.
제3도에 있어서, 도면 부호 G는 게이트 전극, S는 소오스 전극, D는 드레인 전극, Vcom는 공통 전극, LC는 액정 용량을 각각 나타낸다. 액정의 구동시, 주사선으로부터 신호를 인가함으로써 전계가 게이트 전극에 인가되며, 다음 TFT가 턴온 된다. 이와 동시에, 신호가 신호선으로부터 소오스 전극에 인가시, 드레인 전극을 통해 액정 용량에 전하가 축적된다. 이에 따라, 발생된 전계에 의해 액정이 응답한다.
액티브매트릭스형 강유전성 액정표시장치에 강유전성 액정이 채용된 경우, 제4도 및 5도에 도시한 구동 파형이 사용된다.
그러나, 제4도에 도시한 구동 방법에 따르면, 예컨대, 어떤 화소에서 디스플레이가 장시간 동안 변화가 없을때, 동일 극성의 전압이 그 화소의 강유전성 액정에 인가된다. 이는 신뢰도의 측면에서 굉장히 큰 문제이며 실제표시장치를 제조하는 것이 거의 불가능하다.
한편, 제5도에 도시한 구동방법에 따르면, 각 화소에 인가되는 전압은 플러스, 마이너스의 어느것에도 편중되지 않으며, 이에 따라 이 방법은 신뢰도의 측면에서 바람직한 것으로 간주되었다. 그러나, 실제 표시장치의 측면에서 다음과 같은 문제들이 제기되었다. 즉, 전형적인 강유전성 액정을 스위칭하기 위해 요구되는 펄스폭은 전압이 1OV일 때 실온에서 약 1OOμsec이다. 비록 보다 고속의 강유전성 액정이 보고되었지만, 일반적으로 액정물질로 형성된 디스플레이의 스위칭 속도를 향상시키기 위해서는 강유전성 액정의 자발분극의 증대를 필요로 한다. 그러나, 이 자발분극이 증대함에 따라, 바람직한 쌍안정 스위칭 동작을 얻기가 어렵다. TFT에 의해 구동되는 액정표시장치의 구동 전압은 대략 5V이기 때문에, 제5도에 도시한 구동파형에 있어서 구동전압이 5V이고 스위칭에 필요한 펄스폭이 200μsec일때, 주사선당 기록 시간은 600μsec이다. 1000개의 주사선을 갖는 액정표시장치가 제공되었을때, 한 스크린에 재기록하기 위해 필요한 시간은 600μsec이다. 구동 전압이 감소되면, 그 시간은 더욱 증가한다. 따라서, 고화질의 대용량 액티브매트릭스형 강유전성 액정표시장치를 제공하기 위해 이 문제는 개선되어야 한다.
본 발명은 매트릭스 형태로 형성된 다수의 주사전극과 다수의 신호전극들의 기판, 상기 전극들의 각 교차점에 형성된 스위칭 소자, 강유전성 액정이 주입된 액정셀 및 구동 제어 수단을 포함하는 강유전성 액정을 제공하며, 상기 구동 제어 수단은 스위칭 소자를 턴온시키기 위해 신호가 상기 주사전극으로부터 인가되는 것과 동시에 신호전극으로부터 소정의 디스플레이에 해당하는 신호와 반대 극성을 갖는 신호를 인가할 수 있고, 스위칭 소자를 턴온시키기 위해 소정 시간주기 후 신호가 상기 주사전극으로부터 재차 인가되는 것과 동시에 신호전극으로부터 소정의 디스플레이에 해당하는 신호를 인가할 수 있으며, 또한 스위칭 소자를 턴온시키기 위해 소정 시간주기 후 신호가 상기 주사전극으로부터 재차 인가되는 것과 동시에 액정에 인가되는 전압이 제로로 될 수 있도록 신호전극으로부터 신호를 인가할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.
본 발명은 용량이 크고, 시야각이 넓으며, 구동전압이 낮고, 높은 콘트라스트로 구동될 수 있는 액티브매트릭스형 강유전성 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 강유전성 액정표시장치의 구동제어는 액정표시장치를 사용하여 기술하며, 상기 액정표시장치에 있어서의 강유전성 액정은 1주사 전극 G1, G2, … Gn-1, Gn, Gn+1, Gn+2, … Gn-1및 G1과 k 신호전극들 S1, S2, … Sm, Sm+1…Sk-1및 Sk가 매트릭스의 형태로 그 위에 배치되고 그들의 교차점에 TFT가 배치되어 있는 액티브매트릭스 기판에 결합되어 있다. 각 교차점에서의 TFT의 게이트 전극은 주사전극에 연결되고 그의 소오스 전극은 신호전극에 연결된다. P1/1, P1/2, …, P1/m, P1m+1, Pn/1, Pn/2, …, Pn/m, Pn/m+1'은 각 교차점에 형성된 TFT의 드레인 전극에 각각 연결된 화소들을 나타낸다. 화소들이 제6도와 같이 표시될때, 제7도 및 8도에 도시된 신호파형들은 각 주사전극과 신호전극에 전송된다. 이때, 화소들에 인가되는 전압파형들은 제9도에 도시된 바와 같다. 편광판들은 양전압이 강유전성 액정에 인가될 때 백색이 표시되고 음전압이 거기에 인가될때 흑색이 표시될 수 있도록 배치된다.
우선, TFT를 턴온시키기 위해 시간 t1동안 주사전극 G1으로부터 신호가 인가된다. 이와 동시에, 주사전극 G1에 연결된 화소들중에 백색으로 표시되는 화소들 P1/2, P1/m+1및 P1/K-1에 연결된 신호전극으로부터 음전압 -Vo가 인가된다. 이와 반대로, 주사전극 G1에 연결된 화소들중에 흑색으로 표시되는 화소들 P1/1, P1/m및 P1/K에 연결된 신호전극으로부터 양전압 Vo가 인가된다. 다음, t1의 다음 시간동안 TFT를 턴온시키기 위해 G2로부터 신호가 인가되며, 이와 동시에 신호전극으로 부터 신호가 인가된다. 이에 따라, 주사전극 G1내지 Gn에 연결된 TFT들이 상기와 동일하게 순차적으로 턴온된다.
n번째 주사전극으로부터 신호가 인가된 후, 시간 t1동안 재차 주사전극 G1으로부터 신호가 인가되어 TFT를 턴온시킨다. 이와 동시에 G1에 연결된 화소들 사이에 백색으로 표시되는 화소들 P1/2, P1/m+1및P1/k-1에 연결된 신호전극으로 부터 양전압 Vo가 인가된다. 이와 반대로, G1에 연결된 화소들중에 흑색으로 표시되는 화소들 P1/1, P1/m및 P1/K에 연결된 신호전극으로부터 음전압 -Vo가 인가된다. 다음, t1의 다음 시간동안 TFT를 턴온시키기 위해 G2로부터 신호가 인가되며, 이와 동시에 신호전극으로부터 인가된다. 이에 따라, 주사전극 G1내지 Gn에 연결된 TFT들이 상기와 동일하게 순차적으로 턴온된다.
n번째 주사전극으로부터 재차 신호가 인가된 후, 시간 t1동안 재차 주사전극 G1으로부터 신호가 인가되어 TFT를 턴온시킨다. 이와 동시에 OV의 전압이 신호전극으로부터 인가된다. 이와 마찬가지로, 주사전극 G1내지 Gn에 연결된 TFT들이 순차적으로 턴온되고 이와동시에 0V의 전압이 신호전극으로부터 인가된다.
다음, 주사전극 Gn+1내지 Gn+n에 의해 동일한 주사가 수행되고, 다음 주사전극 G1에 의해 동일하게 수행된다.
상기와 같이, 스위칭 소자는 표시내용들을 한번 기록하기 위해 3번 턴온되며, 이는 본 발명에 의한 구동방법의 특징이다. 이때, 각 화소에 인가되는 파형은제9도에 도시된 바와 같이 플러스, 마이너스의 어느것에도 편중되지 않으며, 이는 신뢰도의 측면에서 바람직하다.
비록 Vs치는 액정표시장치를 구동하기 위한 LSI의 사양에 따라 가변적이나, 예컨대 5V가 사용될 수 있다. 시간 t1은 액징에 의해 끼워진 전극에 TFT에 의해 Vs의 전압을 얻기 위해 필요한 전하를 제공하기 위해 필요한 시간이며, 예컨대 25μsec로 될 수 있다. 액정에 인가되는 펄스폭은 t1x n이기 때문에, 전압 Vs가 인가될 때 강유전성 액정을 스위칭하기 위한 충분한 시간이 t1x n으로 될 수 있도록 n을 결정하는 것이 필요하다. 예컨대, 5V의 전압이 인가될 때 강유전성 액정을 스위칭하기 위한 충분한 시간이 200μsec이고 t1이 25μsec라고 가정할 경우, n은 8로 설정된다. 따라서, 이 경우에 한 스크린을 재기록하기 위해서는 t1x 3 x 1의 시간이 필요하다. 스크린이 주기적으로 재기록되는 방법이 사용되는 경우, t1x 3 x 1은 플리커링이 발생되지 않도록 하기 위해 16.6msec 이하로 되는 것이 바람직하다. 따라서, t1이 25μsec일때, 1의 수는 221 이하이다. 한편, 부분적으로 재기록되는 방법이 사용되는 경우, t1x 3 x 1이 100msec 이상이라도, 고화질의 디스플레이가 고속에서도 충분히 얻어질 수 있기 때문에 1의 수는 1000 이상이다. 1=1000이고, t1=25μsec초일 때, 한 스크린을 재기록하기 위한 시간은 75msec이며, 이는 고속 디스플레이를 위해 충분하다. 이 구동 방법을 사용함으로써, 액정의 응답속도가 낮더라도, 한 스크린에 재기록하기 위해 필요한 시간은 이론적으로 증가되지 않는다.
본 발명의 구동 방법은 표내용이 스크린에 재기록되기 위해 필요한 부분에만 신호를 인가하는 부분 재기록 방법에 적용될 수 있다. 이 경우에, 신호는 표시내용이 스크린에 재기록되기 위해 필요한 화소들에 연결된 주사전극과 신호전극에만 인가된다.
또한, 전압을 대향전극 Vcom에 인가함으로써 강유전성 액정에 인가되는 전압을 조정할 수 있다.
주사전극과 신호전극의 각 교차점에 제공된 스위칭 소자로서 a-Si 또는 Poly-Si를 사용한 TFT, 래딕(laddic)소자, 플라즈마 어드레스형 소자와 같은 여러가지 소자가 있으나, a-Si 또는 Poly-Si를 사용한 TFT가 그중 바람직하다.
제1O도는 본 발명의 액정표시장치의 일예를 보인 단면도로서, a-Si TFT를 사용한 액티브매트릭스 기판이 강유전성 액정과 결합되어 있다. 제10도에서, 도면 부호 1은 기판, 2는 게이트 전극, 3은 게이트 절연막, 4는 a-Si 반도체막, 14는 인으로 도핑된 n+-a-Si막, 5는 절연막, 6은 소오스 전극, 7은 드레인 전극, 8은 화소 전극, 9는 절연막, 10은 배향막, 11은 공통 전극, 12는 불투명막, 13은 강유전성 액정을 각각 나타낸다. 상기 불투명막(12)은 반드시 필요한 것은 아니나, 화소를 제외한 부분에 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스로 작용하며 전계가 제로로 될 때 강유전성 액정이 변환되지 않도록 하다. 1축방향처리가 기판상의 배향막들중에서 적어도 하나 위에 수행된다. 제9도는 블랙-앤드-화이트 디스플레이용 장치의 일예를 도시한 것이나, 기판상에 컬러 필터를 형성함으로써 컬러 디스플레이도 물론 가능하다.
상기 배향 막(10)과 강유전성 액정(13)으로 상기 제시된 것 이외의 다른 여러 종류가 사용될 수 있으나, 본 발명에 사용된 것이 고도의 콘트라스트를 얻을 수 있는 재료 및 구조로 바람직하다. 다음, 바람직한 실시예로서, 액정에 대해 이하에 설명하며, 이 실시예에서 한쌍의 기판의 1축방향처리 방향들은 평행하며, 구동될 액정상은 키럴 스멕틱 C상이고, 키럴스멕틱 C상의 스멕틱층 구조는 도그레그(dogleg)형의 셰브론(chevron)구조이며, 그의 배향은 일정한 C1 배향(CIU배향)이다.
일반적으로, 키럴 스멕틱 C층은 도그레그형의 구조, 즉 제10(a)도에 도시된 바와 같은 셰브론 구조를 갖는다. 도시된 바와같이, 이 층에는 2개의 도그레그형 방향들이 있다. 상기 층의 도그레그형 부분에 지그재그형 결함으로 불리우는 배향성 결함이 발생된다. 제10(b)도는 편광현미경에 의해 관찰된 지그재그형 결함의 개략도를 나타낸다. 이 지그재그형 결함은 소위 라이트닝 결함과 헤어핀 결함으로 나뉜다. 충에서(<>)의 일부는 라이트닝결함에 해당하고 >><<의 일부는 헤어핀 결함에 해당한다(N. Hiji외, Jpn. J. Appl. Phys., 27, L1(1988)). 제11(a)도는 러빙방향과 프리틸트각(pretilt angle)(θp)간의 관계를 나타낸다. 이 두 방향은 러빙방향에 대해 C1 배향과 C2 배향으로 불리운다. 도그레그형의 방향이 러빙축과 동일한 경우는 C1 배향(셰브론 1)으로 규정하고 그 반대의 경우는 C2 배향(셰브론 2)으로 규정한다.
프리틸트각(θp)이 증가함에 따라, C1 배향과 C2 배향의 액정분자의 배향상태가 명백해진다. 8이상의 큰 값(통상적으로, 8°-30°)을 나타내는 배향막이 사용될 때, 명백한 켄칭을 나타내는 영역과 켄칭을 나타내지 않는 영역이 고온측의 C1 방향에서 관찰되었고, 명백한 켄칭을 나타내는 영역만 저온측의 C2 배향에서 관찰되었다. 일반적으로 일정한 방향과 만곡된 방향이 켄칭의 존재에 의해 구분되기 때문에("Structure and Physical Property of Ferroelectric Liquid Crystal" by Fukuda and Takezoe, Corona Co., Ltd. 1990, pp. 327), 켄칭을 나타내는 C1 배향을 C1U(C1 유니폼) 배향이라 하고 켄칭을 나타내지 않는 C1 배향을 C1T(C1 트위스트) 배향이라 한다. C2 배향에 대해서는 단 한종류의 배향만 제공되기 때문에, C2 배향으로 안정된다. 바람직한 콘트라스트가 C1U 배향과 C2 배향에서 얻어지는 동안, 제2도에 도시한 전압 파형이 인가될 때, C1T에서만 낮은 콘트라스트가 얻어진다. 본 발명자들은 코트라스트에 있어서 다음과 같은 경향이 있음을 발견했기 때문에, C1U 방향이 콘트라스트의 측면에서 특히 바람직하다.
C1U > C2 >> C1T
프리틸트각(θp)이 그렇게 크지 않을때, C1U 배향과 C2 배향의 콘트라스트들간의 차는 그다지 크지 않다. C1U 배향과 C2 배향은 상기 각도 θp의 값에 관계없이 본 발명의 장치에 사용될 수 있다.
[실시예]
[실시예 1]
하기에 나타낸 101 내지 128번 화합물을 사용하여 표 3에 나타낸 201 내지 203번 액정조성물을 제조하였다. 상기 액정 조성물은 상온에서 스멕틱 C상을 나타내었다. 조성물의 상 전이 온도는 표 1 및 2에 기재되어 있다. 표 1 및 2에 따르면, 부호 C는 결정상을 나타내고, 부호 Sx는 스멕틱 X상을 나타내고, 부호 Sc는 스멕틱 C상을 나타내고, 부호 SA는 스멕틱 A상을 나타내며, 부호 I는 등방성 액상을 나타낸다.
[표 1]
[표 2]
ITO막을 2개의 유리 기판상에 형성시키고 그 위에 폴리이미드 배향 막(LX-1400, Hitachi Chemical Co., Ltd. 제품)을 도포한 후 마찰시켰다. 이어, 러빙 방향이 동일할 수 있도록 2개의 기판을 서로 맞붙여서 셀 두께가 2㎛로 되도록 한 다음, 표 3에 나타낸 강유전성 액정 조성물을 그 속으로 주입하였다. 그 후, 액정 조성물이 이방성 액체로 변화할 때까지 가열한 후 1℃/분의 속도로 상온까지 냉각시킴으로써 바람직하게 배향된 강유전성 액정표시 장치를 수득하였다. 수직으로 교차하는 편광판 사이에 이 강유전성 액정 표시 장치를 놓고, 그의 응답 속도, 경사각, 메모리각, 메모리 펄스 폭을 측정하였으며, 그 결과는 표 4에 기재되어 있다. 25℃에서 구형파 전압(V = ±10V)을 인가할 때 전송된 광량이 0%에서 50%로, 0%에서 90%로, 또 10%에서 90%로 변화할 때까지의 시간으로부터 응답 속도를 얻었다. 경사각은 구형파 전압이 셀로 인가될 때 얻어지는 2개의 켄칭 위치에 의해 형성되는 각도의 ½로 정의되었다. 메모리각은 전기장이 셀에 인가되지 않았을 때 얻어지는 2개의 켄칭 위치에 의해 형성되는 각으로 정의되었다. 메모리 펄스 폭은 25℃에서 펄스 파형 전압(V = ±1OV)을 인가함으로써 스위칭할 수 있는 최소값으로서 정의되었다.
[표 3]
[표 4]
[실시예 2]
두께가 1000Å인 IT0 막을 2개의 유리 기판상에 형성시킨 후 두께가 500Å인 Si02절연막을 그 위에 형성시켰다. 이어, 표 4에 나타낸 배향막을 스핀 피복에 의해 두께 400Å으로 그 위에 형성시킨 후 레이온 직물을 사용하여 마찰시킴으로써 단축 배향 처리를 행하였다. 이어, 두께가 20㎛로 되도록 기판을 서로 맞붙여 마찰 방향이 평행이 아닐 수 있도록 하고, 이렇게 하여 액정 셀을 제조하였다. Merrk Co., Ltd. 제품인 네마틱 액정 E-8을 그속으로 주입하고 액정 분자에 의해 프리틸트각을 형성시킨 후 자기장 용량법에 의해 기판을 측정하였다. 그 결과는 표 5에 기재되어 있다.
[표 5]
[실시예 3]
하기 방법에 의해, 제10도에 도시된 구조의 액티브매트릭스형 강유전성 액정 표시 장치를 제조하였다. 먼저, Ta막을 스퍼터링에 의해 유리 기판상에 형성시키고 패턴화시켜 소정형태를 갖도록 한 다음 64개의 게이트 전극(2)을 형성시켰다. 이어, 진공에서 플라즈마 CVD에 의해 게이트 절연 막(SiNx 막)(3), a-Si 반도체 막(4), 게이트 절연 막(SiNx 막)(5)을 연속적으로 적층시킨 후, 소정 형태를 갖도록 절연막(5)을 패턴화시켰다. 인으로 도핑된 n+-a-Si막(14)을 플라즈마 CVD에 의해 형성시킨 다음 n+-a-Si막과 a-Si 반도체막(4)을 패턴화시켰다. 이어, 스퍼터링에 의해 Ti막을 형성시키고 소정 형태를 갖도록 Ti막과 n+-a-Si막(14)을 패턴화시킨 다음, 64개의 소오스 전극(6) 및 드레인 전극(7)을 형성시켰다. 스퍼터링에 의해 ITO막을 형성시킨 후 패턴화시키고 화소 전극(8)을 형성시켰다.
공통 전극(11)으로 작용하는 ITO막을 스퍼터링에 의해 다른 기판상에 형성시킨 후 불투명 막(12)으로서 작용하는 Mo막을 스퍼터링에 의해 그 위에 형성시켰다. 이어, 소정 형태를 갖도록 Mo막을 패턴화시켰다.
이렇게 형성된 2개의 기판상에 두께가 500Å인 Si02절연막을 형성시켰다. 이어, 배향막으로서 작용하는 PSI-X-A-2001(폴리이미드, Chisso Petrochemical Co., Ltd. 제품)을 스핀피복에 의해 두께 400Å으로 형성시켰다. 이어, 레이온 직물을 사용하여 마찰시킴으로써 단축 배향 처리를 행하였다. 이어, 실리카 스페이서에 의해 2㎛의 간격을 두고 이들 2개의 기판을 에폭시 수지로 이루어진 밀봉물질에 의해 서로 맞붙여서 그 마찰 방향이 서로 거의 일치할 수 있도록 한다. 이어 실시예 1에서 제조한 201번 강유전성 액정 조성물을 진공 주입법에 의해 입구로부터 주입한 후, UV 경화형 아크릴 수지로 입구를 경화시켰다. 이렇게 하여, 액정셀을 형성시켰다. 또한, 편광축이 거의 직각으로 교차하는 편광판을 셀의 위쪽과 아래쪽에 배치하여 편광판의 편광축 1개가 셀의 액정의 광축중 어느 1개와 일치할 수 있도록함으로써 액정 표시 장치를 제공하였다.
스멕틱 C로부터 스멕틱 A로의 전이 온도 내지 상온의 온도범위에서 작은 지그재그향 결함으로 둘러싸인 C2 배향 구역을 제외하고는 강유전성 액정 표시 장치의 배향이 C1U 배향임을 발견하였다.
제7도 및 제8도에 도시된 구동방법에 의해 강유전성 액정 표시장치를 구동시켰다. 더욱 구체적으로는, VG1= 10V, VG2= -15V, Vs= 5V, t1= 25μsec, 및 n = 20의 조건하에 25℃에서 작동시켰으며, 이렇게 하여 1개 스크린의 재기록 시간이 4.8msec인 바람직한 표시장치를 제공하였다.
[실시예 4]
실시예 3에서 사용한 201번 액정 조성물을 202번 액정 조성물로 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 3에서와 동일한 방식으로 제10도에 도시된 구조를 갖는 액티브매트릭스형 강유전성 액정 표시 장치를 제조하였다.
스멕틱 C에서 스멕틱 A로의 전이온도 내지 상온의 온도범위에서 작은 지그재그형 결함으로 둘러싸인 C2 배향 구역을 제외하고는 강유전성 액정 표시 장치의 배향이 C1U 배향임을 발견하였다.
제7도 및 제8도에 도시된 구동법에 의해 강유전성 액정표시장치를 구동시켰다. 더욱 구체적으로는, VG1= 10V, VG2= -15V, Vs= 5V 및 t1= 25μ초의 조건하에 25℃에서 다양한 n값을 사용하여 작동시켰다. 그러나, 이 경우 쌍안정 스위칭은 제공되지 않았다. 예컨대 VG1= 10V, VG2= -15V, Vs= 5V, t1= 25μsec, 및 n = 5의 조건하에 35℃에서 작동시키는 경우 33℃ 이상에서 작동될 수 있었으며, 이렇게 하여 1개 스크린에 대한 재기록 시간이 4.8msec인 바람직한 표시장치를 제공하였다.
[실시예 5]
201번 액정 조성물을 202번 액정 조성물로 변경시키고 또 배향 막 PSI-X-A-2001(폴리이미드, Chisso Petrochemical Co., Ltd. 제품)을 PSI-X-S-014(폴리이미드, Chisso Petrochemical Co.. Ltd. 제품)로 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 3에서와 동일한 방식으로, 제10도에 도시된 구조를 갖는 액티브매트릭스형 강유전성 액정 표시장치를 제조하였다.
작은 지그재그형 결함에 의해 둘러싸인 C1 배향 구역을 제외하고는 상온에서 강유전성 액정 표시장치의 배향이 C2 배향임을 발견하였다.
제7도 및 제8도에 도시된 작동방법에 의해 강유전성 액정 표시장치를 작동시켰다. 더욱 구체적으로는, VG1= 10V, VG2= -15V, Vs= 5V, t1= 25μsec 및 n = 32의 조건하에 25℃에서 작동시켰으며, 이렇게 하여 1개 스크린에 대한 재기록 시간이 4.8msec인 바람직한 표시장치를 제공하였다.
[실시예 6]
실시예 3의 201번 액정 조성물을 203번 액정 조성물로 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 3에서와 동일한 방식으로, 제10도에 도시한 구조의 액티브매트릭스형 강유전성 액정 표시장치를 제조하였다.
작은 지그재그형 결함에 의해 둘러싸인 C1 배향 구역을 제외하고는 상온에서 강유전성액정 표시장치의 배향이 C2 배향임을 발견하였다.
제7도 및 제8도에 도시된 작동방법에 의해 강유전성 액정 표시장치를 작동시켰다. 더욱 구체적으로는, VG1= 10V, VG2= -15V, Vs= 5V, t1= 25μsec 및 n = 32의 조건하에 25℃에서 작동시켰으며, 이렇게 하여 1개 스크린에 대한 재기록 시간이 4.8msec인 바람직한 표시장치를 제공하였다.
[실시예 7]
실시예 3의 201번 액정 조성물을 203번 액정 조성물로 변경시키고 또 배향 막 PSI-X-A-2001(폴리이미드, Chisso Petrochemical Co. , Ltd. 제품)을 PVA로 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 3에서와 동일한 방식으로, 제10도에 도시된 구조의 액티브매트릭스형 강유전성 액정 표시장치를 제조하였다.
작은 지그재그형 결함에 의해 둘러싸인 C1 배향 영역을 제외하고는 상온에서 강유전성 액정 표시장치의 배향이 C2 배향임을 발견하였다.
제7도 및 제8도에 도시된 작동방법에 의해 강유전성 액정표시장치를 작동시켰다. 더욱 구체적으로는, VG1= 10V, VG2= -15V, Vs= 5V, t1= 25μsec 및 n = 40의 조건하에 25℃에서 작동시켰으며, 이렇게 하여 1개 스크린에 대한 재기록 시간이 4.8msec인 바람직한 표시장치를 제공하였다.
본 발명에 따르면, 용량이 크고 가시각이 크며 콘트라스트가 높은 고신뢰도의 액티브매트릭스형 강유전성 액정 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 특정의 바람직한 실시예만을 상세하게 설명하였으나, 당해 분야의 숙련자에게 명백한 바와 같이 하기 특허청구의 범위에 의해 한정되는 본 발명의 영역을 벗어나지 않으면서도 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 매트릭스 형태로 형성된 다수의 주사전극과 다수의 신호전극들의 기판, 상기 전극들의 각 교차점에 형성된 스위칭 소자, 강유전성 액정이 주입된 액정셀 및 구동 제어 수단을 포함하는 강유전성 액정을 포함하며, 상기 구동 제어 수단은, 스위칭 소자를 턴온시키기 위해 신호가 상기 주사전극으로부터 인가되는 것과 동시에 신호전극으로부터 소정의 디스플레이에 해당하는 신호와 반대 극성을 갖는 신호를 인가할 수 있고, 스위칭 소자를 턴온시키기 위해 소정 시간주기 후 상기 주사전극으로부터 재차 인가되는 것과 동시에 신호전극으로부터 소정의 디스플레이에 해당하는 신호를 인가할 수 있으며, 스위칭 소자를 턴온시키기 위해 소정 시간주기 후 신호가 상기 주사전극으로부터 재차 인가되는 것과 동시에 액정에 인가되는 전압이 제로로 될 수 있도록 신호전극으로부더 신호를 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 강유전성 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자가 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 강유전성 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 강유전성 액정은 셰브론 구조의 도그레그형 배양이 러빙축과 같은 균일한 배향을 나타내는 셰브론 구조의 액정층을 형성하는 것을 특징으로 하는 강유전성 액정표시장치.
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