KR100482474B1 - 수직배향 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직배향 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 수직배향 액정표시장치는, 제1기판과 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재된 유전율 이방성이 양인 액정들로 이루어진 액정층; 상기 제1기판 상에 절연막의 개재하에 상하로 분리되어 형성된 구동 전계 전극과 공통 전극; 상기 공통 전극을 포함한 절연막 상에 형성된 제1수직 배향막; 상기 제2기판 상에 형성된 복원 전계 전극; 상기 복원 전계 전극 상에 형성된 제2수직 배향막; 및 상기 제1기판과 제2기판의 외면 각각에 부착된 제1편광판과 제2편광판을 포함하며, 상기 액정은, 구동 전계 전극과 공통 전극간 구동 전계에 의해 동작되고, 상기 복원 전계 전극과 공통 전극간 복원 전계에 의해 초기 배열 상태로의 복원이 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 이중 전계로 액정을 구동 및 복원시킴으로 복원 전계에 의한 액정의 폴링 시간을 단축시킬 수 있어 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있으며, 또한, 복원 전계로 인한 액정의 강화된 수직 배향으로 누설광을 크게 감소시킬 수 있어 화면의 명암 대비비를 향상시킬 수 있다.

Description

수직배향 액정표시장치{APPARATUS FOR VERTICAL ALIGNED LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 수직배향 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동전계와 복원전계로 액정을 구동시켜 액정의 응답속도를 향상시킬 수 있는 수직배향 액정표시장치에 관한 것이다.

종래에 평판 디스플레이 기술로 주목 받아오고 있는 트위스트 네마틱 모드 액정표시장치는 좁은 시야각 등의 특성으로 인해 그 이용에 한계가 갖게 되었다. 이에, 상기 트위스트 네마틱 모드 액정표시장치가 갖는 단점을 해결하고자 액정을 수직으로 배열시켜 동작시키는 수직배향 액정표시장치가 제안되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 수직배향 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

종래 기술에 따른 수직배향 액정표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부기판(3) 및 상부기판(15) 각각에는 제1화소전극(5)과 제2화소전극(13)이 형성되어 있고, 상기 제1화소전극(5) 및 제2화소전극(13) 상면 각각에는 제1수직배향막(7)과 제2수직배향막(11)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 하부기판(3)과 상부기판(15) 사이에는 액정, 예를 들어, 유전율 이방성이 음인 액정분자(8)들로 구성된 액정층(9)이 형성되어 있다.

상기와 같은 수직배향 액정표시장치는, 전압이 인가되지 않은 경우에는 A영역과 같이 액정분자들(8)이 구동되지 않음으로써 하부로부터 상부로의 빛의 진행이 이루어지지 않아 암(dark) 상태를 나타내는 반면, 전압이 인가되면 B영역과 같이 액정분자들(8)이 구동되어 하부로부터 상부로의 빛의 진행이 이루어져 명(white) 상태를 나타낸다.

그러나, 종래 기술에 따른 수직배향 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

종래 기술에 있어서는, 단일 전계 방향으로 액정을 구동하였기 때문에 액정의 라이징 시간(rising time)과 폴링 시간(falling time)이 크게 달랐다. 액정표시장지의 응답속도는 액정의 라이징 시간과 폴링 시간의 합으로 주어지는데, 전압이 인가되는 라이징 시간은 대략 10ms 전후가 되는 반면, 전압이 인가되지 않고 액정 자체의 복원력에 의한 폴링 시간은 대략 수 10ms가 된다. 따라서, 액정표시장치의 응답속도는 약 20 ~ 70ms가 되는데, 이는 동화상 구현에 있어서 특히 문제가 된다. 완전한 동영상을 구현하기 위해서는 액정의 응답속도는 최소한 한 프레임(frame) 시간(16.7ms) 이하가 되어야 한다. 즉, 한 프레임 동안에 기록된 이미지를 다음 프레임 동안에 다른 이미지로 완전히 전환할 수 있어야 하는 것이다. 그렇지 않을 경우에는 화면에 잔영이 계속 남게 되는 문제점이 발생하는 것이다.

종래에는 이의 해결을 위하여 구동전압을 높게 한다거나, 저점성 액정을 사용한다거나, 돌기가 형성된 수직 배향막 구조 등이 제안된 바 있었다. 그렇지만, 이들 모든 제안에 있어서는 액정의 폴링 시간이 길다는 문제점이 있었으며, 특히 돌기가 형성된 수직 배향막 구조에 있어서는 액정의 배향 방향이 왜곡되어 광이 누설한다는 문제점도 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 액정의 구동전계와 복원전계를 함께 인가하여 액정의 복원력을 증대시켜 액정의 응답속도를 빠르게 할 수 있는 수직배향 액정표시장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치는, 제1기판과 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재된 유전율 이방성이 양인 액정들로 이루어진 액정층; 상기 제1기판 상에 절연막의 개재하에 상하로 분리되어 형성된 구동 전계 전극과 공통 전극; 상기 공통 전극을 포함한 절연막 상에 형성된 제1수직 배향막; 상기 제2기판 상에 형성된 복원 전계 전극; 상기 복원 전계 전극 상에 형성된 제2수직 배향막; 및 상기 제1기판과 제2기판의 외면 각각에 부착된 제1편광판과 제2편광판을 포함하며, 상기 액정은, 구동 전계 전극과 공통 전극간 구동 전계에 의해 동작되고, 상기 복원 전계 전극과 공통 전극간 복원 전계에 의해 초기 배열 상태로의 복원이 이루어지는 것을 특징으로 한다. (실시예)

이하, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치에 있어서, 전압 무인가시의 경우를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치에 있어서, 전압 인가시의 경우를 설명하기 위한 단면도이다.

본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1기판(110)과 제2기판(190) 사이에, 예를 들어, 유전율 이방성이 양인 액정(160)들로 이루어진 액정층(165)이 일정한 높이(셀갭)로 형성되어 있다.

상기 제1기판(110)상에는 데이터 전압이 인가되는 구동 전계 전극(120)과 공통 전압이 인가되는 공통 전극(140)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 구동 전계 전극(120)과 공통 전극(140)은 상기 액정층(165)내의 액정(160)을 구동시키는 전극으로서 절연막(130)에 의해 분리되어 있고, 상기 공통 전극(140)을 포함한 절연막(130) 전면상에는 액정(160)을 수직 배향 시키기 위한 제1수직 배향막(150)이 도포되어 있다.

그리고, 제2기판(190)상에는 복원 전압이 인가되는 복원 전계 전극(180)이 형성되어 있으며, 상기 복원 전계 전극(180) 상에도 역시 상기 액정(160)을 수직 배향시키기 위한 제2수직 배향막(170)이 도포되어 있다.

한편, 상기 제1수직 배향막(150)과 제2수직 배향막(170)은 상기 액정(160)의 동작 방향을 결정하기 위한 돌기 또는 특정한 구조로 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 제1기판(110) 및 제2기판(190) 외면에는 제1편광판(100) 및 제2편광판(200)이 각각 부착되어 있되, 상기 제1편광판(100)과 제2편광판(200)의 편광축이 상호 직교되도록 배치되어 있다.

여기서, 실선 화살표는 전압 무인가시의 전계 방향을 나타내는 것으로, 상기 유전율 이방성이 양인 액정(160)의 장축은 전계 방향과 일치하도록 수직 배열되어 있어 암(dark) 상태를 나타낸다.

만일, 상기 구동 전계 전극(120), 공통 전극(140), 및 복원 전계 전극(180) 각각에 교류 전압이 인가되는 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 액정(160)은 다음과 같이 동작한다. 여기에 있어서도, 실선 화살표는 전계 방향을 나타낸다.

먼저, 상기 복원 전계 전극(180)에 교류 전압이 인가되면 상기 복원 전계 전극(180)과 상기 공통 전극(140)간에 형성된 복원 전계에 따라 상기 유전율 이방성이 양인 액정(160)은 더욱 수직적으로 배향된다. 이와 같이, 상기 복원 전계 전극(180)에 교류 전압이 인가된 상태에서 상기 구동 전계 전극(120)에 교류 전압이 인가되면, 상기 구동 전계 전극(120)과 계속적으로 공통 전압이 인가되는 상기 공통 전극(140) 사이에는 강한 구동 전계가 형성된다. 따라서, 상기 액정(160)은 수평 방향으로 동작하게 되어, 액정표시장치는 명(white) 상태가 된다.

그 다음, 상기 복원 전계 전극(180)에 전압이 인가된 상태에서 상기 구동 전계 전극(120)의 전압이 오프(off)되는 경우에는, 상기 액정(160)은 상기 복원 전계 전극(180), 즉 복원 전압에 의해 초기 배열 상태로 강제 동작할 수 있으므로 폴링 시간(falling time)이 크게 단축된다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(110)상에는 박막트랜지스터나 다이오드 등의 능동 소자를 포함하는 능동 소자층이 더 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 박막트랜지스터를 능동 소자로 적용하는 경우에는 상기 공통 전극(140)은 상기 박막트랜지스터의 공통 전극선(미도시)에 연결되어 상기 박막트랜지스터의 공통 전극선(미도시)으로부터 계속적으로 공통 신호를 인가받으며, 상기 구동 전계 전극(120)은 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(미도시)과 연결된다. 따라서, 상기 공통 전극(140)과 구동 전계 전극(120)으로 전기장을 형성하여 액정을 구동시키게 된다.

본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 있어서는, 이중 전계로 액정을 구동 및 복원시킴으로 복원 전계에 의한 액정의 폴링 시간을 단축시킬 수 있어 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있으며, 또한, 복원 전계로 인한 액정의 강화된 수직 배향으로 누설광을 크게 감소시킬 수 있어 화면의 명암 대비비를 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 수직배향 액정표시장치의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치에 있어서, 전압 무인가시의 경우를 설명하기 위한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 수직배향 액정표시장치에 있어서, 전압 인가시의 경우를 설명하기 위한 단면도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

100; 제1편광판 110; 제1기판

120; 구동 전계 전극 130; 절연막

140; 공통 전극 150; 제1수직 배향막

160; 액정 165; 액정층

170; 제2수직 배향막 180; 복원 전계 전극

190; 제2기판 200; 제2편광판

Claims (6)

1. 대향 배치된 제1기판과 제2기판;

   상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재된 유전율 이방성이 양인 액정들로 이루어진 액정층;

   상기 제1기판 상에 절연막의 개재하에 상하로 분리되어 형성된 구동 전계 전극과 공통 전극;

   상기 공통 전극을 포함한 절연막 상에 형성된 제1수직 배향막;

   상기 제2기판 상에 형성된 복원 전계 전극;

   상기 복원 전계 전극 상에 형성된 제2수직 배향막; 및

   상기 제1기판과 제2기판의 외면 각각에 부착된 제1편광판과 제2편광판을 포함하며,

   상기 액정은, 구동 전계 전극과 공통 전극간 구동 전계에 의해 동작되고, 상기 복원 전계 전극과 공통 전극간 복원 전계에 의해 초기 배열 상태로의 복원이 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 액정은 상기 구동 전계 전극과 상기 공통 전극간에 형성된 구동 전계에 따라 수평 방향으로 배열되며 상기 복원 전계 전극과 상기 공통 전극간에 형성된 복원 전계에 따라 수직 배향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 구동 전계와 복원 전계는 상기 구동 전계 전극과 상기 복원 전계 전극에 교류 전압이 인가되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1기판상에는 능동 소자를 포함하는 능동 소자층이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직배향 액정표시장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 능동 소자는 박막트랜지스터 또는 다이오드인 것을 특징으로 하는 수직 배향 액정표시장치.