KR100289535B1 - 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액정표시소자는, 소자의 외부 프레임을 이루는 상,하부 기판과, 상기 상,하부 기판상에 각각 마련되는 소정 패턴의 상,하부 전극과, 상기 상,하부 기판 사이에 채워지며, 상기 상,하부 전극 간에 전계의 형성 및 비형성에 따라 특정 방향의 배향 특성을 나타내는 액정을 구비하는 액정표시소자에 있어서, 상기 상부 전극에는 단위 화소에 대응되는 전극마다 그 전극의 중심점을 지나는 X,Y 직교축선을 따라 십자로 형태나 도트형의 비전극 영역이 마련되어 있고, 상기 하부 전극은 소정 크기의 도트 형태로 구성된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 일측 전극(상부 전극)은 십자로 형태 혹은 도트 형태의 비전극 영역을 가지고, 타측 전극(하부 전극)은 작은 도트형으로 구성되어 있어,

Description

액정표시소자{Liquid crystal display}

본 발명은 액정표시소자(liquid crystal display)에 관한 것으로서, 특히 넓은 시야각을 얻을 수 있도록 전극 구조가 개선된 액정표시소자에 관한 것이다.

액정표시소자는 액체와 고체의 중간 상태인 액정(liquid crystal)이라는 물질을 이용하여 전압과 온도의 변화에 따라 빛을 투과 또는 차단시켜 명암을 제어함으로써 원하는 형상을 표시하는 장치이다. 이와 같은 액정표시소자는 저소비전력, 박형 및 소형화의 장점이 있어 표시소자로서 널리 사용되고 있다.

이와 같은 액정표시소자는 그 동작 모드에 따라, DS(Dynamic Scattering) 모드, GH(Guest Host) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드, STN(Super Twisted Nematic) 모드 등으로 분류된다. 여기서, 각 동작 모드에 대해 간략히 설명해 보면 다음과 같다.

DS 모드는 액정의 전기광학 효과를 이용한 것으로서, 편광판이 불필요하고 시각 의존성이 적다는 장점이 있지만 소비전력이 크고 특히 반사형은 표시면이 거울면이기 때문에 보기어렵다는 결점이 있다. GH 모드는 액정에 첨가한 2색성 색소의 광흡수 계수의 이방성을 이용한 것으로서, 칼라 스위칭이 가능하고 넓은 시야각 및 저전압 구동 등의 장점이 있다. TN 모드는 투명 전극을 도포한 2매의 유리기판 사이에 정(正)의 유전율 이방성 네마틱 액정의 박층을 끼워 액정 분자의 장축이 유리기판면에 평행으로, 상하 기판 사이에서 연속적으로 90°비틀어진 배열을 갖게 한 것으로서, 저전압구동, 저소비전력, 긴 수명 등의 장점이 있지만, 시야각이 한정되는 단점이 있다. STN 모드는 상기 TN 모드에서 액정 분자의 비틀림 각을 더욱 크게 한 것으로서, 멀티플렉스(multiplex) 구동 및 고화질을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 복굴절 효과로 비선택 상태가 착색되므로 멀티컬러화가 곤란하다는 단점이 있다.

도 1은 종래 STN 모드 액정표시소자의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 STN 모드 액정표시소자는 도시된 것과 같이 베이스 패널(10)과, 그 베이스 패널(10) 상에 마련된 매트릭스(matrix)형의 다수의 화소(11)와, 그 화소들(11)에 전류를 각각 공급하기 위한 세그먼트(segment)단 및 커먼(common)단의 ITO(indium tin oxide) 전극(12s)(12c)을 구비한다.

이와 같은 종래 STN 모드 액정표시소자는 각각의 화소(11)에 대응하는 세그먼트단 전극(12s) 및 커먼단 전극(12c)에 신호(전류)가 인가될 때, 원하는 화소(11)가 온(on)되도록 되어 있다. 이와 같은 종래 STN 모드 액정표시소자나 TFT (thin film transistor) 액정표시소자는 위상차가 시야각에 크게 의존하기 때문에 시야각(약 ±40°)이 협소하다는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 따라서, 이에 대한 대책으로 필름 보상 등의 방법이 사용되고 있으나, 만족할만한 효과를 거두지 못하고 있다. 또한, 이상과 같은 종래 액정표시소자는 특정 온도 범위에서 액정의 배향 상태가 불안정하게 변하여 콘트라스트가 저하되며, 따라서 소자에 대한 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 넓은 시야각을 얻을 수 있고, 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 액정표시소자를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 STN 모드 액정표시소자의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 나타낸 분리사시도.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 액정표시소자에 있어서,＜0인 액정이 사용된 경우 전원 온, 오프 시의 액정의 배향상태를 각각 보여주는 단면도.

도 4a 및 도 4b는 도 2의 액정표시소자에 있어서,＞0인 액정이 사용된 경우 전원 온, 오프 시의 액정의 배향상태를 각각 보여주는 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 액정표시소자의 상,하부 전극 패턴의 다양한 실시예를 나타낸 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10...베이스 패널 11...화소

12c,12s...ITO 전극 20...(본 발명)액정표시소자

21...상부 유리기판 22...하부 유리기판

23,53,53a,53b,53c...상부 ITO 전극 24,54,54a,54b...하부 ITO 전극

25...액정 26,27...PI막

28,58,58a,58b,58c...비전극 영역 30...전계 방향

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시소자는, 소자의 외부 프레임을 이루는 상,하부 기판과, 상기 상,하부 기판상에 각각 마련되는 소정 패턴의 상,하부 전극과, 상기 상,하부 기판 사이에 채워지며, 상기 상,하부 전극 간에 전계의 형성 및 비형성에 따라 특정 방향의 배향 특성을 나타내는 액정을 구비하는 액정표시소자에 있어서, 상기 상부 전극에는 단위 화소에 대응되는 전극마다 그 전극의 중심점을 지나는 X,Y 직교축선을 따라 십자로 형태의 비전극 영역이 마련되어 있고, 상기 하부 전극은 소정 크기의 도트 형태로 구성되어 있는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시소자는, 소자의 외부 프레임을 이루는 상,하부 기판과, 상기 상,하부 기판상에 각각 마련되는 소정 패턴의 상,하부 전극과, 상기 상,하부 기판 사이에 채워지며, 상기 상,하부 전극 간에 전계의 형성 및 비형성에 따라 특정 방향의 배향 특성을 나타내는 액정을 구비하는 액정표시소자에 있어서, 상기 상부 전극에는 단위 화소에 대응되는 전극마다 그 전극의 중심부에 소정 크기의 도트 형의 비전극 영역이 마련되어 있고, 상기 하부 전극은 상기 상부 전극의 중심부에 마련된 도트형의 비전극 영역의 크기에 비해 상대적으로 크기가 작은 도트 형태로 구성되어 있는 점에 그 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 일측 전극(예컨대, 상부 전극)은 십자로 형태 혹은 도트 형태의 비전극 영역을 가지고, 타측 전극(예컨대, 하부 전극)은 작은 도트형으로 구성되어 있어,＜0인 액정이 사용된 경우, 전원 오프(OFF) 시 액정은 수직배향이 되어, 블랙 레벨(black level)을 좋게 하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 또한, 전원 온(ON) 시에는 액정이 전계 방향으로 배향되어, 위상차의 시야각 의존성을 평균치로 작용하게 하여 광시야각(±70°)을 실현할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 나타낸 분리사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시소자(20)는 소자의 외부 프레임을 이루는 상,하부 유리기판(21)(22)과, 그 상,하부 유리기판(21)(22) 상에 각각 마련되는 소정 패턴의 상,하부 ITO 전극(23)(24)과, 상기 상,하부 유리기판(21)(22) 사이에 채워지며, 상기 상,하부 ITO 전극(23)(24) 간에 전계의 형성 및 비형성에 따라 특정 방향의 배향 특성을 나타내는 액정(25)을 구비한다.

여기서, 상기 상부 ITO 전극(23)에는 도시된 바와 같이, 단위 화소에 대응되는 전극마다 그 전극의 중심점을 지나는 X,Y 직교축선을 따라 십자로 형태의 비전극 영역(28)이 마련되고, 상기 하부 ITO 전극(24)은 소정 크기의 도트 형태로 구성된다. 참조 번호 26 및 27은 PI(polyimide)막으로서, 상부 ITO 전극(23)의 분할 전극들을 상호 절연시키는 동시에 상,하부 ITO 전극(23)(24)과 액정(25)의 직접적인 접촉을 막아 상,하부 ITO 전극(23)(24)을 보호하는 역할을 한다.

상기 액정(25)으로는(비유전율)＜0인 액정과＞0인 액정이 사용될 수 있다.＜0인 액정이 사용될 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이 전원 오프(OFF) 시 액정(25)은 수직배향이 되며, 이는 블랙 레벨을 좋게 하여 콘트라스트의 향상 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전원 온(ON) 시에는 도 3b에 도시된 바와 같이, 액정(25)은 전계 방향(30)으로(더 정확하게 말하면, 전계방향에 대하여 액정이 직각을 이루도록) 배향되며, 이는 위상차의 시야각 의존성을 평균치로 작용하게 하여 광시야각(±70°)의 획득을 가능하게 한다.

또한,＞0인 액정이 사용될 경우 도 4a에 도시된 바와 같이, 전원 오프(OFF) 시 액정(25)은 수평배향이 되며, 전원 온(ON) 시에는 도 4b에 도시된 바와 같이, 액정(25)은 전계 방향을 따라 소정 각도로 경사지게 배향된다. 이와 같은 경사배향도 위상차의 시야각 의존성을 평균치로 작용하게 하여 광시야각의 획득을 가능하게 한다.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 액정표시소자의 상,하부 전극 패턴의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 그룹I에 속해 있는 A,B,C의 각 상,하부 전극쌍들(53,54) (53,54a)(53,54b)은 본 발명에 따른 액정표시소자의 제1실시예들을 보여주는 것으로서, 도시된 것처럼 상부 전극(53)에는 단위 화소에 대응되는 전극마다 그 전극의 중심점을 지나는 X,Y 직교축선을 따라 십자로 형태의 비전극 영역(58)이 마련되고, 하부 전극(54)(54a)(54b)은 소정 크기의 원형, 사각형, 마름모형 등의 도트 형태로 구성된다.

또한, 그룹Ⅱ에 속해 있는 D,E,F의 각 상,하부 전극쌍들(53a,54)(53b,54a) (53c,54b)은 본 발명에 따른 액정표시소자의 제2실시예들을 보여주는 것으로서, 도시된 것처럼 상부 전극(53a)(53b)(53c)에는 단위 화소에 대응되는 전극마다 그 전극의 중심부에 소정 크기의 원형, 사각형, 마름모형 등의 도트형의 비전극 영역(58a)(58b)(58c)이 마련되고, 하부 전극(54)(54a)(54b)은 상기 상부 전극(53a) (53b)(53c)의 중심부에 마련된 소정 크기의 원형, 사각형, 마름모형 등의 도트형의 비전극 영역(58a)(58b)(58c)의 크기에 비해 상대적으로 크기가 작은 원형, 사각형, 마름모형 등의 도트 형태로 구성된다.

이상과 같은 그룹I과 그룹Ⅱ의 전극 패턴의 가장 큰 차이는 전술한 바와 같이, 그룹I의 상부 전극(53)에는 십자로 형태의 비전극 영역(58)이 마련되어 있고, 그룹Ⅱ의 상부 전극(53a)(53b)(53c)에는 원형, 사각형, 마름모형 등의 도트형의 비전극 영역(58a)(58b)(58c)이 마련되어 있는 점이다. 이와 같은 그룹I과 그룹Ⅱ의 상부 전극 패턴의 차이는, 전원 온(ON)시 액정이 전계 방향으로 배향됨에 있어서 서로 약간의 배향특성 차이를 보이기는 하지만, 공히 위상차의 시야각 의존성을 평균치로 작용하게 하여 광시야각(±70°)의 실현을 가능하게 한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 액정표시소자는 일측 전극(예컨대, 상부 전극)은 십자로 형태 혹은 도트 형태의 비전극 영역을 가지고, 타측 전극(예컨대, 하부 전극)은 작은 도트형으로 구성되어 있어,＜0인 액정이 사용된 경우, 전원 오프(OFF) 시 액정은 수직배향이 되어, 블랙 레벨을 좋게 하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 또한, 전원 온(ON) 시에는 액정이 전계 방향으로 배향되어, 위상차의 시야각 의존성을 평균치로 작용하게 하여 광시야각(±70°)을 실현할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 소자의 외부 프레임을 이루는 상,하부 기판과, 상기 상,하부 기판상에 각각 마련되는 소정 패턴의 상,하부 전극과, 상기 상,하부 기판 사이에 채워지며, 상기 상,하부 전극 간에 전계의 형성 및 비형성에 따라 특정 방향의 배향 특성을 나타내는 액정을 구비하는 액정표시소자에 있어서,

   상기 상부 전극에는 단위 화소에 대응되는 전극마다 그 전극의 중심점을 지나는 X,Y 직교축선을 따라 십자로 형태의 비전극 영역이 마련되어 있고, 상기 하부 전극은 소정 크기의 원형 또는 사각형의 도트 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.