KR101192126B1 - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정표시장치는 화소전극, 공통전극이 형성된 하판과; 제1배향전극, 제2배향전극이 형성된 상판과; 상기 상판과 하판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정표시장치는 상판에 제1,2배향전극을 마련함으로써 상기 액정분자를 전계로 배향할 수 있게 된다. 즉, 상기 액정을 배향하기 위한 러빙공정이 배제됨으로 러빙공정에 따른 비균일성에 의한 빛샘불량 등을 해소할 수 있게 된다.

또한 상기 빛샘을 해소할 수 있게 되어 블랙휘도를 향상시킬 수 있고, 상기 액정분자를 전계를 이용하여 배향함으로 응답속도를 향상시킬 수 있게 된다.

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display}

도 1은 본 발명의 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 사시도.

도 2a는 본 발명에 따른 하판의 평면도.

도 2b는 본 발명에 따른 상판의 평면도.

도 3a는 본 발명에 따른 액정표시장치의 오프상태를 도시한 도면.

도 3b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 온상태를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1 : 액정표시장치 10 : 하판

30 : 화소전극 50 : 공통전극

110 : 상판 130 : 제1배향전극

150 : 제2배향전극 170 : 블랙매트릭스

180 : 컬러필터 190 : 액정층

본 발명은 액정을 배향할 수 있는 다수의 배향전극을 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.

오늘날에는 전자산업의 발달과 함께 TV 브라운관 등에 제한적으로 사용되었던 디스플레이 장치가 개인용 컴퓨터, 노트북, 무선 단말기, 자동차 계기판, 전광판 등에 까지 확대 사용되고, 정보통신 기술의 발달과 함께 대용량의 화상정보를 전송할 수 있게 됨에 따라 이를 처리하여 구현할 수 있는 차세대 디스플레이 장치의 중요성이 커지고 있다.

이와 같은 차세대 디스플레이 장치는 경박단소, 고휘도, 대화면, 저소비 전력 및 저가격화를 실현할 수 있어야 하는데, 그 중 하나로 최근에 액정 표시 장치가 주목을 받고 있다.

이중 액정표시장치는 액정의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로써, 종래의 음극선관에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 쓰이고 있다.

상기 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)는 표시 해상도가 다른 평판 표시 장치보다 뛰어나고, 동화상을 구현할 때 그 품질이 브라운관에 비할 만큼 응답 속도가 빠른 특성을 나타내고 있다.

알려진 바와 같이, 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 것이다.

액정 분자는 구조가 가늘고 길기 때문에 분자 배열에 방향성과 분극성을 가지고 있으며, 상기 액정 분자들에 인위적으로 전자기장을 인가하여 분자 배열 방향을 조절할 수 있다.

따라서, 액정 분자의 배향 방향을 임의로 조절하면 액정의 광학적 이방성에 의하여 액정 분자의 배열 방향에 따라 빛을 투과 혹은 차단시킬 수 있게 되어, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 색상 및 영상을 표시할 수 있게 된다.

여기서, 액정 분자는 배향막의 배향 방향에 의해서 초기 배향 상태가 결정된다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 액정 표시 장치에서 액정 분자의 초기 배열 방향을 결정하기 위한 배향막 형성 과정에 대해서 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 배향막의 형성은 고분자 박막을 도포하고 배향막을 일정한 방향으로 배열시키는 공정으로 이루어진다.

상기 배향막에는 일반적으로 폴리이미드(polyimide) 계열의 유기물질이 주로 사용되고, 상기 배향막을 배열시키는 방법으로는 주로 러빙(rubbing) 방법이 이용되고 있다.

상기 러빙 방법은 먼저 기판 위에 폴리이미드 계열의 유기물질을 도포하고, 60 ~ 80℃ 정도의 온도에서 용제를 날리고 정렬시킨 후, 80 ~ 200℃ 정도의 온도에서 경화시켜 폴리이미드 배향막을 형성한 후, 벨벳(velvet) 등을 감은 러빙포를 이용하여 상기 배향막을 일정한 방향으로 문질러 줌으로써 다양한 배향 방향을 형성시키는 방법이다.

이와 같은 러빙에 의한 방법은 배향 처리가 용이하여 대량 생산에 적합한 장점이 있다.

그러나, 상기 러빙 방법은 배향막과 러빙포의 직접적인 접촉을 통해 이루어지므로 먼지(particle) 발생에 의한 셀(cell)의 오염, 정전기 발생에 의하여 미리 기판에 설치된 TFT 소자의 파괴, 러빙 후의 추가적인 세정 공정의 필요, 대면적 적용시의 배향의 비균일성(non-uniformity) 등과 같은 여러 가지 문제점이 발생하게 되어 액정표시장치의 제조시의 수율을 떨어뜨리는 문제점이 되고 있다.

상기 비균일하게 배향된 배향막은 상기 비균일하게 배향된 영역에서 빛이 새는 빛새ㅁ등의 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 상기 빛샘은 불량화질을 발생시키는 원인이 될 수 있다.

본 발명은 상판에 액정을 배향할 수 있는 다수의 배향전극을 마련함으로써 상기 배향전극에 의해 러빙공정을 배제할 수 있어 상기 러빙공정 의해서 발생되는 배향의 비균일성에 의한 빛샘불량 등을 해소할 수 있고 블랙휘도와 응답속도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치는 화소전극, 공통전극이 형성된 하판과; 제1배향전극, 제2배향전극이 형성된 상판과; 상기 상판과 하판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 제1, 2배향전극은 상기 블랙매트릭스 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 액정층의 액정은 상기 제1, 2배향전극에 의해서 소정의 방향으 로 배향되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 액정표시장치(1)는 다수의 전극을 각각 구비한 상판(110) 및 하판(10)을 구비하고 있다. 그리고 상기 상판(110)과 하판(10) 사이에는 액정층(190)이 형성된다.

상기 하판(10)에는 스위칭소자(TR)가 형성되며, 상기 스위칭소자에서 연결되어 화소전압을 인가받는 화소전극(30)이 형성된다. 그리고 상기 화소전극(30)에 평행하게 공통전극(50)을 형성할 수 있다.

상기 화소전극(30)과 상기 공통전극(50)은 상기 서로 평행하게 형성되어 상기 두 전극에 서로 다른 전압을 인가시에 상이한 전압차이에 의해서 전계가 형성되고 상기 전계는 액정층에 구비된 액정분자를 구동시키게 된다.

한편, 상기 상판(110)에는 다수의 색을 갖는 컬러필터(180)가 마련된다. 상기 컬러필터(180)의 경계에는 혼색을 방지하는 블랙매트릭스(170)가 마련된다.

상기 블랙매트릭스(170) 상에는 제1,2배향전극(130, 150)을 마련할 수 있다. 상기 제1배향전극(130)과 상기 제2배향전극(150)은 서로 평행하게 마련되며, 상기 하판(10)에 마련되는 전극과는 수직방향으로 상기 상판(110) 면을 따라 형성할 수 있다.

상기 상판(110)에는 상기 액정층(190)에 전계를 인가하기 위해 사용되는 제1, 2배향전극(130, 150)을 형성할 수 있다. 제1,2배향전극(130, 150) 각각은 서로 다른 전압이 인가되어 상기 액정층(190)의 액정을 소정의 방향으로 배향시키게 된다.

도 2a는 본 발명에 따른 하판의 평면도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 상판의 평면도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 하판(10)에는 스위칭소자(TR)와 연결된 화소전극(30)과, 공통전압이 인가되는 공통전극(50)을 구비하고 있다.

상기 화소전극(30)과 상기 공통전극(50)은 사로 평행하게 형성할 수 있다. 즉, 상기 화소전극(30)과 상기 공통전극(50)에 서로 상이한 전압이 인가되면, 전압차이에 의해서 전계를 형성할 수 있게 된다. 여기서 형성된 전계는 액정분자를 구동시키게 된다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 상판(110)에는 매트릭스 형상으로 형성되는 블랙매트릭스(170)와 상기 블랙매트릭스(170)에 의해서 구획된 영역에 컬러필터(180)를 형성할 수 있다.

여기서 상기 블랙매트릭스(170) 상에 제1,2배향전극(130, 150)을 형성할 수 있다. 여기서 상기 제1,2배향전극(130, 150)은 서로 평행하게 형성할 수 있다. 그리고 상기 제1,2배향전극(130, 150)은 상기 하판(10)에 형성되어 있는 화소전극(30) 및 공통전극(50)에 수직한 방향으로 형성할 수 있다.

여기서 상기 제1배향전극(130)과 상기 제2배향전극(150)은 서로 상이한 전압 을 인가하여 전계를 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1,2배향전극(130, 150)은 서로 다른 전압이 인가되어 상기 액정층(190)의 액정분자를 소정의 방향으로 배향시킬 수 있게 된다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동 상태를 각각 도시한 도면이다. 여기서 도 3a는 본 발명에 따른 액정표시장치의 오프상태를 도시한 도면이고, 도 3b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 온상태를 도시한 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(1)는 상판(110)에 제1,2배향전극(130, 150)을 구비하고 있다. 그리고 하판(10)에는 공통전극(50)과 화소전극(30)을 구비하고 있다.

여기서 상기 제1,2배향전극(130, 150)에는 서로 상이한 전압이 인가되어 액정분자를 구동시킬 수 있는 배향전계를 형성할 수 있다. 여기서 상기 배향전계는 상/하판(10, 110) 사이에 형성된 액정층(190)의 액정분자를 구동시키게 된다.

그리고 상기 제1,2배향전극(130, 150) 중 어느 하나는 교류전압을 인가하여 잔상 등이 발생하는 문제점을 해소할 수 있도록 한다.

상기 배향전계는 액정분자를 구동시켜 소정의 방향으로 액정분자를 배열시키게 된다. 여기서 상기 액정분자의 배열방향은 상기 액정표시장치(1)가 블랙상태가 되도록 상기 액정분자를 배향할 수 있다.

이와 같이, 상기 액정표시장치에 마련되는 액정을 소정의 방향으로 방향성을 갖도록 하기 위해서 종래에는 배향막을 마련하고 상기 배향막을 러빙시키는 공정을 통해서 상기 액정분자를 배향시킬 수 있었다. 그러나 상기 배향막 러빙공정은 러빙 하는 과정에서 얼룩불량 등이 발생하여 빛이 새는 불량이 발생할 수 있었다. 이는 액정표시장치에서 콘트라스트를 저하시키는 원인이 될 수 있다.

그러나 본 발명에서 제1,2배향전극(130, 150)으로 전계를 형성하여 상기 액정분자를 소정의 방향으로 배향할 수 있게 된다. 즉, 배향막을 형성하는 배향공정을 실시하지 않아도 된다.

또한 상기 제1,2배향전극(130, 150)을 통해서 상기 액정분자의 응답속도를 향상시킬 수 있게 된다. 상기 배향막은 상기 액정을 소정의 방향으로 배향하는 틸트 각을 갖게 된다. 즉, 상기 액정분자가 구동되어 상기 틸트 각(tilt angle) 상태로 돌아가는데 소정이 시간이 요소될 수 있다.

그러나 본 발명에서는 상기 제1,2배향전극(130, 150)으로 전계를 형성하여 상기 액정분자를 배향시킴으로 상기 액정분자의 응답속도를 증가시킬 수 있게 된다.

그리고 상기 액정표시장치(1)는 하판(10)을 상판(110)보다 크게 형성하여 패드부를 형성하고 상기 패드부에 형성된 라인을 통해서 전기신호를 인가받게 된다.

그래서 상기 상판(110)에 마련된 상기 제1,2배향전극(130, 150)에 전기적 신호를 인가하기 위해서 상기 상판(110)과 하판(10)을 봉합할 때 사용되는 실영역에 도전볼 등을 포함하고 있는 도전실재, 또는 실재가 형성되는 영역에 은도트 등을 마련하여 상기 상판(110)의 제1,2배향전극(130, 150)에 전기적 신호를 인가할 수 있도록 한다.

도 3b에 도시된 액정표시장치(1)의 온상태와 같이, 상기 액정표시장치(1)의 하판(10)에는 두개의 라인이 교차하는 영역에 스위칭소자가 형성되고, 상기 두 라인에 의해서 구획되는 영역에 화소전극(30)과 공통전극(50)을 형성할 수 있게 된다.

여기서 상기 액정분자는 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 상판(110)에 마련된 제1,2배향전극(130, 150)에 의해서 상기 액정분자가 소정의 방향으로 배향되어 있다.

여기서 상기 하판(10)에 마련된 상기 공통전극(50)과 상기 화소전극(30)에 서로 상이한 전압을 인가하게 되면 상기 화소전극(30)과 상기 공통전극(50) 사이에 전계가 형성될 수 있다.

여기서 상기 공통전극(50)에 인가되는 공통전압은 상기 상판(110)에 형성된 제1,2배향전극(130, 150) 중 어느 하나와 동일하게 인가할 수 있다. 즉, 상기 공통전압으로 인가되는 공통전극(50)과 상기 제1,2배향전극(130, 150) 중 어느 하나가 전압차이가 크게 나면 상기 두 전극에 의해서 상기 상/하판(10, 30) 사이에 수직전계가 형성될 수 있다. 따라서 상기 공통전극(50)과 상기 제1,2배향전극(130, 150) 어느 하나에는 소정의 공통전압이 동일하게 인가되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 공통전극(50)과 화소전극(30)에 전압을 인가하여 상기 액정을 구동시겨 빛을 통과시키게 할 수 있다. 따라서 상기 통과된 빛은 상기 액정표시장치(1)에 영상을 표시할 수 있게 한다.

따라서, 상판에 제1,2배향전극을 마련함으로써 상기 액정분자를 전계로 배향할 수 있게 된다. 즉, 상기 액정을 배향하기 위한 러빙공정이 배제됨으로 러빙공 정에 따른 비균일성에 의한 빛샘불량 등을 해소할 수 있게 된다.

또한 상기 빛샘을 해소할 수 있게되어 블랙휘도를 향상시킬 수 있고, 상기 액정분자를 전계를 이용하여 배향함으로 응답속도를 향상시킬 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 배향막 물질 및 이를 이용한 배향막 형성 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 액정표시장치는 상판에 제1,2배향전극을 마련함으로써 액정분자를 전계로 배향할 수 있게 된다. 즉, 액정을 배향하기 위한 러빙공정이 배제됨으로 러빙공정에 따른 비균일성에 의한 빛샘불량 등을 해소할 수 있게 된다.

또한 상기 빛샘을 해소할 수 있게 되어 블랙휘도를 향상시킬 수 있고, 상기 액정분자를 전계를 이용하여 배향함으로 응답속도를 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 화소전극, 공통전극이 형성된 하판과;

   제1배향전극, 제2배향전극이 형성된 상판과;

   상기 상판과 하판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1, 2배향전극과 상기 화소전극 및 공통전극은 서로 수직한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 하판은 스위칭소자가 형성되며 상기 스위칭소자에는 상기 화소전극이 연결된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 상판은 매트릭스 형상으로 형성된 블랙매트릭스와, 상기 블랙매트릭스 가 구획된 영역에 마련되는 컬러필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제 4항에 있어서

   상기 제1, 2배향전극은 상기 블랙매트릭스 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제1배향전극과 상기 제2배향전극에는 서로 상이한 전압이 인가되어 전계를 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 액정층의 액정은 상기 제1, 2배향전극에 의해서 소정의 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 제1배향전극 또는 상기 제2배향전극 중 어느 하나에는 상기 공통전극에 인가되는 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 하판에는 은도트, 도전볼 실을 마련하여 상기 상판의 제1,2배향전극 중 어느 하나에 공통전압을 인가시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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