KR100373810B1 - 저전압구동액정표시소자를위한배향막 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 배향특성이 다른 이중 배향막을 이용하여 액정의 구동 전압을 낮추도록 하는 저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막에 관한 것이다.
이 발명의 실시예에서, 수직 배열 구조를 갖는 HOMEOTROPIC 배향을 이용하여 액정과 배향막의 계면에서 틸트 앵글을 증가시키고 전계에 의한 액정의 반응을 민감하게 하도록 하여 액정의 구동 전압을 낮춤으로써 액정 표시 장치 패널의 전체적인 소비 전려긍ㄹ 줄일 수 있는 효과를 가진 저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막을 제공할 수 있다.

Description

저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막
이 발명은 저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막에 관한 것으로서, 더욱상세하게 말하자면, 배향 특성이 다른 이중 배향을 가지는 배향막을 이용하여 액정의 구동 전압을 낮추도록 하는 저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막에 관한 것이다.
박막 트랜지스터로 제작되는 액정 표시 장치는 대부분의 경우 TN(Twist Nematic)형 액정을 사용하여 빛의 투과량을 조절한다.
참고로 TN형 액정의 동작 원리에 대하여 설명하면, 두개의 편광판의 편광 방향이 90° 각도로 엇갈려 있으며, 상기 양 편광판 사이에 액정 분자가 편광 방향에 따라 비틀려져 늘어져 있다. 이러한 상태에서 빛을 입사시키면 입사광의 편광면도 90°회전하기 때문에 빛이 투과한다. 한편으로 전압을 인가할 경우에는 액정 분자가 전계방향으로 방향을 바꾸게 되어 선광성이 없어지므로 입사광의 편광면은 교차하고, 빛은 차단된다.
액정 표시장치 패널에서 전력이 소비되는 부분은 크게 백 라이트(BACK-LIGHT), 기관을 구동시키기 위하여 필요한 회로, 박막 트랜지스터 등으로 나눌 수 있으며, 이중에서 전력 소모가 가장 큰 부분이 박 라이트 부분이다.
따라서, 액정 표시 장치 패널의 소비 전력을 감소하기 위하여 백라이트 부분과 상기 회로 및 박막 트랜지스터와 드라이브 IC(Integrated Circuit)의 구동 전압을 낮추는 방안이 연구되고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는 정면에서 100:1 이상의 휘도비를 나타내도록 설계한다. 이때 박막 트랜지스터에 신호를 주기 위한 드라이브 IC의 구동 전압은 약 3.3V이고, 박막 트렌지스터의 전압 손실분인 킥백(Kick Back) 전압을 고려하면적어도 2.8V에서는 액정 표시장치 전체가 완전 동작하는 풀리 블랙(Fully Black) 상태가 되어야 한다.
그러나 실제로 드라이브 IC의 구동 전압은 3.3V가 출력하지 않는 경우가 있으며 따라서 휘도비가 100:1 이상이 나오지 않는 문제점이 발생한다.
또한, 액정 제조 기술을 향상시키면, 박막 트랜지스터의 임계치 전압을 감소시킬 수 있으며 나아가서는 액정 표시 장치의 소비전력을 감소시킬 수 있다.
따라서 이 발명의 목적은 수평 배열 형태를 갖는 HOMOGENEOUS 배향과 수직배열 형태를 갖는 HOMEOTROPHIC 배향을 적절하게 혼합한 배향막 이중층을 이용하여 박막 트랜지스터의 포화 전압을 감소시킴으로서 저전압 구동 액정 표시소자를 위한 배향막 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 실시예에 따른 저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막의 구성은,
수평 형태의 배열을 갖는 배향막과,
상기 수평 형태의 배열을 갖는 배향막 위에 소규모 영역으로 전 부분에 고르게 분포되는 수직 형태의 배열을 갖는 배향막으로 이루어진다.
상기 한 구성에 의하여, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통산의 지식을 가진자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
제2도 (a)는 이 발명의 실시예에 따른, 배향막 구조가 다른 배향막 2중층을 도시한 평면도이고,
제2도 (b)는 이 발명의 실시예에 따른, 배향막 구조가 다른 배향막 2중층을 도시한 측면도이다.
제3도 (a)는 이 발병의 실시예에 따른, 배향막의 액정에 전계를 가했을 경우 액정의 배열 상태를 나타낸 구조도이다.
첨부한 제2도에 도시되어있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 저전압 구동 액정 표시소자를 위한 배향막의 구성은,
액정 분자가 수평 형태의 배열을 가지도록 하는 HOMOGENEOUS 배향막(1)과,
액정 분자가 수직 형태의 배열을 가지도록 하는 HOMEOTROPIC 배향막(2)으로 이루어진다.
이 발명은 액정의 구동 전압을 낮추기 위한 방법으로 배향 특성이 다른 이중 배향막을 이용하여 수평 배열 구조를 갖는 HOMOGENEOUS 배향과 HOMEOTROPIC 배향을 적절하게 혼합한 것으로 일반적인 박막 트랜지스터 액정표시장치의 배향 구조인 수평 배열 구조를 갖는 HOMOGENEOUS 배향을 기본으로 한다. 액정 분자의 전계에 의한 유동은 액정과 고분자막 사이의 각도, 즉 프리틸트 앵글(Pretilt Angle)에 의해 변화된다. 즉 프리틸트 앵글이 증가하면 스레시홀드 전압(Vth) 새츄레이션 전압 (Vsat)등의 전압 투과율 곡선이 낮은 전압 쪽으로 이동하는 경향을 보인다. 그러나 프리틸 앵글의 증가는 블랙 상태를 만들었을 때 빛이 누설되는 단점이 있다.
또한, 제1도 (c)를 참조하여 틸트 앵글과 셀갭(Cell Gap)의 관계를 보면 액정층의 미드레이어(Midlayer)는 전계에 의한 반응이 민감하지만 유리기판에 인접한 계면에서는 액정의 유동이 일어나지 않는다. 따라서, 액정과 배향막의 계면에서의틸트 앵글을 증가시키고 전계에 의한 액정의 반응을 민감하게 하도록 한다. 즉 제2도와 같이 액정의 배향층을 이중층으로 구성하고 일반적으로 액정 분자가 수평 배열을 가지도록 하는 HOMOGENEOUS 배향막(1)을 전면에 구성하고 시각적으로 확인이 안될 만큼의 크기로 액정 분자가 수직 배열 구조를 가지도록 하는 HOMEOTROPIC 배 향막(2)을 구성시킨다. 상기한 바와 같이 구성하였을 때, 제1도 (c)와 같이 같은 계면에서의 틸트 앵글이 고정되어 있는 현상을 일정부분 제거할 수 있다. 이 방법은 블랙 상태의 휘도비(Contrast Ratio)를 감소시키게 되는 단점이 있을 수 있으나, 수직 배열 구조를 갖는 HOMEOTROPIC 배향막(2)의 영역을 미세하게 만들어줌으로써 충분히 제어할 수 있다.
이 발명의 실시예에 의한 제조 방법은 다음과 같다.
HOMEOTROPIC 배향막으로 널리 알려진 레시틴 기판(1)위에 적당한 두께로 열처리한다. 이때의 배향막 두께는 200-2000Å의 범위에 있으며, 이후 2차 배향막(2)을 코팅한다. 이때의 배향막은 일반적으로 사용되는 HOMOGENEOUS 배향막이며, 러빙에 의해 2차 배향막을 배향 처리한 후 2차 배향막과 레시틴에 대하여 선택적으로 현상될 수 있는 포토레지스터를 코팅한 후 일정한 크기의 HOMEOTROPIC 배향을 얻을 수 있도록 노광, 현상, 스트립(Strip) 공정을 통하여 제2도와 같은 배향막 구조를 만든다. 제3도는 상기한 바와 같이 만들어진 배향막 구조를 통하여 얻어진 액정의 배향 및 전계에 의한 유동 현상을 나타낸다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 수직 배열 구조를 갖는 HOMEOTROPIC 배향을 이용하여 액정과 배향막의 계면에서 틸트 앵글을 증가시키고 전계에 의한액정의 반응을 민감하게 하도록 하여 액정의 구동 전압을 낮춤으로써 액정 표시 장치 패널의 전체적인 소비 전력을 줄일 수 있는 효과를 가진 저전압 구동 액정표시 소자를 위한 배향막을 제공할 수 있다.
이 발명의 이러한 효과는 액정 표시 장치에 이용될 수 있다.
제1도 (a)는 전계를 가하지 않았을 때 액정의 구조를 나타낸 구조도이고,
제1도 (b)는 임계치 이상의 약한 전계를 가했을 때 액정의 구조를 나타낸 구조 도이고,
제1도 (c)는 일정 전계를 가했을 때 액정의 구조를 나타낸 구조이다.
제2도 (a)는 이 발명의 실시예에 따른, 배향막 고조가 다른 배향막 2중층을 도시한 평면도이고,
제2도 (b)는 이 발명의 실시예에 따른, 배향막 구조가 다른 배향막 2중층을 도시한 측면도이다.
제3도 (a)는 이발명의 실시예에 따른, 배향막의 액정에 전계를 가하지 않을 경우 액정의 배열 상태를 나타낸 구조도이고,
제3도 (b)는 이발명의 실시예에 따른, 배향막의 액정에 전계를 가했을 경우 액정의 배열 상태를 나타낸 구조도이다.

Claims (2)

  1. 액정 분자가 수평 배열을 가지도록 하는 제1 배향막과,
    상기 제1 배향막에 소규모 영역으로 전 부분에 고르게 분포되어 있으며, 액정 분자가 수직 배열을 가지도록 하는 제2 배향막
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막은 수평 형태의 배열을 갖는 배향막에 수직 형태의 배열을 갖는 배향 면적이 1um2에서 100um2을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 저전압 구동 액정표시소자를 위한 배향막.
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