KR101333614B1 - 액정표시장치 - Google Patents

액정표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101333614B1
KR101333614B1 KR1020100060792A KR20100060792A KR101333614B1 KR 101333614 B1 KR101333614 B1 KR 101333614B1 KR 1020100060792 A KR1020100060792 A KR 1020100060792A KR 20100060792 A KR20100060792 A KR 20100060792A KR 101333614 B1 KR101333614 B1 KR 101333614B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
substrate
electric field
crystal display
pixel electrode
Prior art date
Application number
KR1020100060792A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120000433A (ko
Inventor
박현진
김동국
이원호
우종훈
윤동규
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020100060792A priority Critical patent/KR101333614B1/ko
Priority to US13/158,527 priority patent/US20110317092A1/en
Priority to CN2011101739375A priority patent/CN102298237A/zh
Publication of KR20120000433A publication Critical patent/KR20120000433A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101333614B1 publication Critical patent/KR101333614B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1396—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명의 액정표시장치는 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 위치하며 상기 제 1 기판에 평행한 제 1 방향으로 전계를 형성하기 위한 화소전극 및 공통전극과; 상기 제 1 기판 하부에 위치하여 빛을 공급하는 백라이트 유닛과; 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 위치하며, 전기장 무인가 상태에서 상기 제 1 기판에 수직한 나선축을 따라 꼬여있는 나선 구조로 배열되고, 전기장 인가 상태에서 상기 나선축을 유지하면서 상기 제 1 방향을 따라 배열되도록 상기 나선 구조가 풀리는 키랄 네마틱 액정분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 키랄 네마틱 액정분자의 유전율은 20보다 큰 것이 특징이다.
위와 같은 구성에 의해, 응답특성, 구동 전압, 시야각에서 장점을 갖는 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 유전 효과(dielectric effect)를 이용하는 액정을 포함하여 시야각, 응답 특성, 명암비에서 장점을 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치로서 액정표시장치가 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 횡전계 모드 액정표시장치에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 횡전계 모드 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 기판(1, 2)이 서로 마주하여 위치하고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 기판(1, 2) 사이에는 액정층(3)이 개재되어 있다. 상기 액정층(3)은 다수의 액정분자(5)를 포함하고 있다. 또한, 상기 제 1 기판(1)에는 서로 이격하고 있는 화소전극(7) 및 공통전극(9)이 위치하고 있으며, 상기 화소전극(7)과 상기 공통전극(9)에 전압이 인가되면 수평전계를 형성하게 된다.
먼저 액정표시장치의 오프(OFF) 상태에서는 상기 화소전극(7)과 상기 공통 전극(9) 사이에 전계가 형성되지 않으며, 액정분자(5)가 초기 배열 상태를 유지하며 블랙 색상을 표현하게 된다.
한편, 액정표시장치가 온(ON) 상태에서는 상기 화소전극(7)과 상기 공통전극(9) 사이에 수평 전계가 형성되며, 상기 수평 전계를 따라 액정이 배열되어 화이트 색상을 표현하게 된다.
상기 횡전계 모드 액정표시장치는 시야각에서 장점을 가지나, 오프 상태에서의 빛샘이 발생하여 명암비(contrast ratio)가 낮은 단점을 갖는다.
이러한 명암비의 단점을 해결하기 위한 것으로, 수직 배열(vertical alignment) 모드 액정표시장치가 제안되었다. 종래 수직배열 모드 액정표시장치를 도시한 도 2를 참조하면, 제 1 및 제 2 기판(11, 12)이 서로 마주하여 위치하고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 기판(11, 12) 사이에 액정층(13)이 개재되어 있다. 상기 액정층(13)은 다수의 액정분자(15)를 포함하고 있다.
상기 제 1 기판(11) 상에는 화소전극(17)이 위치하고 있으며, 화소전극(17)의 일부가 제거됨으로써 슬릿(18)이 구성된다. 또한, 상기 제 2 기판(12)에는 적어도 하나의 돌출부(20)가 위치하고 있으며, 상기 돌출부(20) 및 상기 제 2 기판(12) 상에 공통전극(19)이 위치하고 있다. 상기 공통전극(19)과 상기 화소전극(17)에 전압이 인가되면 수직 전계가 형성되어 상기 액정분자(15)를 제어하게 된다.
상기한 구성의 수직 배열 모드 액정표시장치는 높은 명암비를 가지나 시야각이 제한되는 문제를 갖는다.
전술한 바와 같이, 횡전계 모드 액정표시장치는 시야각 등에서 장점을 갖는 반면 명암비에서 단점을 갖고, 수직 배열 모드 액정표시장치는 명암비에서 장점을 가지나 시야각에서 단점을 갖게 된다.
따라서, 횡전계 모드 액정표시장치와 수직 배열 모드 액정표시장치의 장점을 모두 갖는 액정표시장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 종래 액정표시장치의 장점을 모두 갖고 단점이 보완된 액정표시장치의 제공을 목적으로 한다.
즉, 응답속도와 시야각에서 우수한 특성을 가지며 동시에 명암비가 우수한 액정표시장치의 제공을 목적으로 한다. 또한, 낮은 전압에 의해 구동될 수 있는 액정표시장치를 제공하고자 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 위치하며 상기 제 1 기판에 평행한 제 1 방향으로 전계를 형성하기 위한 화소전극 및 공통전극과; 상기 제 1 기판 하부에 위치하여 빛을 공급하는 백라이트 유닛과; 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 위치하며, 전기장 무인가 상태에서 상기 제 1 기판에 수직한 나선축을 따라 꼬여있는 나선 구조로 배열되고, 전기장 인가 상태에서 상기 나선축을 유지하면서 상기 제 1 방향을 따라 배열되도록 상기 나선 구조가 풀리는 키랄 네마틱 액정분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 키랄 네마틱 액정분자의 유전율은 20보다 큰 것이 특징인 액정표시장치를 제공한다.
상기 제 1 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제 1 배향막과, 상기 제 2 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제 2 배향막을 포함하고, 상기 제 1 배향막의 배향방향은 상기 제 1 방향과 평행하고, 상기 제 2 배향막의 배향방향은 상기 제 1 방향과 반대인 것이 특징이다.
상기 제 1 및 제 2 기판 각각의 외측에 위치하며 서로 수직한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광판을 포함하는 것이 특징이다.
상기 나선 구조의 피치는 가시광선의 파장보다 짧은 것이 특징이다.
상기 액정층은 중합체 네트워크 형성을 위한 RM물질을 포함하는 것이 특징이다.
상기 유전율은 40이상 200이하인 것이 특징이다.
상기 제 1 방향을 따라 연장되고 상기 제 1 기판 상에 위치하는 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 교차하도록 제 2 방향을 따라 연장되는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 소자를 포함하고, 상기 화소전극은 상기 스위칭 소자에 연결되는 것이 특징이다.
상기 화소전극 및 상기 공통전극은 상기 제 2 방향을 따라 연장되며, 서로 교대로 배열되는 특징이다.
상기 제 2 기판 상에 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선에 대응되는 블랙매트릭스와; 적, 녹, 청색 중 어느 하나를 갖는 컬러필터층을 포함하는 것이 특징이다.
본 발명의 액정표시장치는 기판에 대하여 수직한 나선축을 갖고 기판에 평행한 전계에 의해 구동되는 액정을 이용함으로써, 응답특성, 시야각 및 명암비에서 장점을 갖게 된다.
또한, 유전율이 20이상인 액정을 이용함으로써, 낮은 구동 전압에 의해 구동시킴으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 일반적인 횡전계 모드 액정표시장치의 단면도이다.
도 2는 일반적인 수직배열 모드 액정표시장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도이다.
도 4a 및 도 4b 각각은 본 발명에 따른 액정표시장치의 Off 상태와 On 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5a 및 도 5b 각각은 본 발명에 따른 액정표시장치내 액정분자의 Off 상태와 On 상태를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 6은 액정표시장치의 구동 전압과 휘도 관계를 보여주는 그래프이다.
도 7a 및 도 7b 각각은 액정표시장치의 응답특성을 보여주는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
본 발명의 액정표시장치는 유전효과(dielectric effect)를 이용하는 것이 특징이다. 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도인 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 제 1 기판(110)과, 상기 제 1 기판(110)상에 위치하며 전계를 형성하기 위한 공통전극(150)과 화소전극(160)을 포함한다. 또한, 상기 공통전극(150)과 상기 화소전극(160) 사이의 전계 발생 여부와 전계의 세기를 조절하기 위한 게이트 배선(112), 데이터 배선(130) 및 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 더욱 포함한다.
상기 게이트 배선(112)과 상기 데이터 배선(130)은 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의한다. 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선(112) 및 상기 데이터 배선(130)에 연결되어 있다. 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선(112)에 연결된 게이트 전극(114)과, 상기 게이트 전극(114)을 덮는 게이트 절연막(미도시)과, 상기 게이트 절연막 상에 위치하며 상기 게이트 전극(114)과 중첩하는 반도체층(118)과, 상기 반도체층(118) 상에 위치하며 서로 이격되어 있는 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)을 포함한다. 상기 소스 전극(132)은 상기 데이터 배선(130)에 연결되어 있다.
상기 공통전극(150)은 상기 게이트 배선(112)과 평행한 공통배선(152)을 통해 전압을 인가받으며 서로 이격되어 있다. 상기 화소전극(160)은 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(134)에 연결되어 있으며, 상기 공통전극(150)과 교대로 배열된다. 예를 들어, 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 상기 드레인 전극(134)을 노출시키는 드레인 콘택홀(142)을 갖는 보호층(미도시)이 형성되고, 상기 화소전극(160)은 상기 보호층 상에 위치하며 상기 드레인 콘택홀(142)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(134)에 연결될 수 있다. 상기 화소전극(160)은 상기 박막트랜지스터(Tr)를 통해 전압을 인가받는다. 상기 공통전극(150)과 상기 화소전극(160)은 서로 동일한 층에 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 이러한 경우 상기 공통배선(152)은 상기 공통전극(150)과 다른 층에 형성된다. 한편, 상기 공통전극(150)과 상기 화소전극(160)은 서로 다른 층에 형성될 수도 있다.
상기 데이터 배선(130)과 평행한 방향, 즉 y방향을 따라 연장된 상기 화소전극(160)과 상기 공통전극(150) 사이에서는 상기 게이트 배선(112)과 평행한 방향, 즉 x 또는 (-x) 방향에 따라 전계가 형성되며, 이에 의해 액정층(미도시)을 구동하게 된다.
도시하지 않았으나, 상기 화소전극(160)과 상기 공통전극(150) 상부에는 상기 x 방향을 따라 배향된 제 1 배향막이 위치한다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 상기 제 1 기판(110)과 마주하는 제 2 기판(미도시)을 포함하고 상기 제 2 기판 상에는 상기 (-x) 방향을 따라 배향된 제 2 배향막이 위치한다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 배향막의 배향 방향은 서로 반대이다. 상기 제 1 기판(110)과 상기 제 2 기판 사이에 액정층이 위치하며, 상기 액정층 내의 액정분자는 상기 제 1 및 제 2 배향막에 의해 초기 배열이 결정되고, 상기 화소전극(160)과 상기 공통전극(150) 사이에 발생하는 전계에 의해 구동된다.
도 4a 및 도 4b 각각은 본 발명에 따른 액정표시장치의 Off 상태와 On 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 제 1 기판(110)과, 상기 제 1 기판(110)과 마주하는 제 2 기판(120)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 120) 사이에 개재되어 있는 액정층(180)을 포함한다. 도시하지 않았으나, 상기 제 1 기판(110) 하부에는 상기 제 1 기판(110)에 수직한 방향, 즉 z 방향으로 빛을 공급하는 백라이트 유닛이 위치하고 있다.
상기 제 1 기판(110) 상에는 상기 제 1 기판에 평행한 전계 형성을 위한 공통전극(150)과 화소전극(160)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제 1 기판(110) 상에는 상기 액정층(180) 내 액정분자의 초기 배열을 결정하기 위한 제 1 배향막(170)이 위치하고 있다. 상기 제 1 배향막(170)은 상기 전계 방향과 평행하게 배향된다.
상기 제 2 기판(120) 상에는 적, 녹, 청색 중 어느 하나를 갖는 컬러필터층(122)이 위치하고, 상기 컬러필터층(122) 상에는 상기 제 1 배향막(170)의 배향 방향과 반대 방향으로 배향되는 제 2 배향막(124)이 위치하고 있다. 도시하지 않았으나, 상기 제 2 기판(120) 상에는 상기 제 1 기판(120) 상에 위치하는 박막트랜지스터(미도시), 게이트 배선(미도시), 데이터 배선(미도시)을 가리기 위한 블랙매트릭스가 형성될 수 있다. 즉, 상기 블랙매트릭스는 상기 박막트랜지스터, 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선에 대응하여 위치한다.
또한, 상기 제 1 기판(110) 및 상기 제 2 기판(120) 각각의 외측에는 서로 수직한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광판(192, 194)이 위치하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 편광판(192, 194)의 투과축 각각은 상기 z방향과 평행한 x방향에 대하여 약 45도의 기울기를 가질 수 있다.
상기 액정층(180)은 상기 공통전극(150)과 상기 화소전극(160) 사이에서 발생하는 전계에 의해 구동된다. 이때, 상기 액정층(180)의 액정분자 구동을 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.
도 5a를 참조하면, 상기 액정분자는 전계 무인가(Off) 상태에서 짧은 피치(pitch)의 키랄 네마틱 (chiral nematic) 액정분자가 수십번 꼬여있는 나선형 구조(helical twist structure)를 갖는다. 상기 나선형 구조의 피치(pitch)는 가시광선의 파장보다 짧으며, 예를 들어, 100~380nm의 값을 갖는다. 상기 액정분자의 나선형 구조의 축, 즉 나선축은 상기 백라이트 유닛으로부터 공급되는 빛의 방향, 즉 z방향과 평행하다.
상기 z방향의 굴절율이 상기 z방향에 각각 수직한 x, y방향의 굴절율보다 작고, 상기 x, y방향의 굴절율은 서로 동일하다. (nz<nx=ny) 즉, 정면 시야각에서 광학적 등방성(optical isotropic property)을 갖게 되고, 전계 무인가시에 정면 시야각에서 복굴절이 발현되지 않으며 뛰어난 블랙(black) 특성을 얻을 수 있는 장점을 갖는다. 즉, 명암비가 높은 장점을 갖는다.
한편, 도 5b를 참조하면, 전계 인가(On) 상태에서 상기 액정분자는 z 방향의 나선축을 유지한 상태로 액정 분자가 전계의 인가 방향, 즉 x축 방향으로 회전하게 된다. 즉, 전압 무인가 상태에서 나선형태로 꼬여져 있던 배열이, 전계 인가에 의해 풀리게 되며 (untwisted), 이에 의해 광학적 이방성을 가져 복굴절이 구현된다. 이와 같이, 본 발명의 액정표시장치의 액정분자는 횡전계에 의해 구동되므로 넓은 시야각을 갖게 된다.
이때, 상기와 같은 구조는 유전효과(dielectric effect)로 정의되며, 구동 전압의 향상을 위해 상기 액정분자의 유전율은 20이상이여야 한다. (Δε>20) 즉, 본 발명의 액정표시장치는 오프 상태에서 짧은 피치의 키랄 네마틱 액정분자가 수십번 꼬여있는 나선형 구조를 가지므로, 전계에 의해 구동된 액정이 초기 상태로 빨리 복원된다. 즉, 응답 특성에서 장점을 갖는다. 그러나, 나선형으로 꼬여 있는 구조를 구동시키기 위해서 높은 구동 전압을 필요로 하게 되는데, 본 발명에서는 큰 유전율을 갖는 액정분자를 이용함으로써, 구동 전압을 낮출 수 있게 된다. 상기 액정분자의 유전율은 20 이상 300 이하일 수 있다. 바람직하게는, 40 이상 200 이하일 수 있다.
또한, 액정분자의 균일한 배향 및 전압 인가 후 초기 상태로의 복원을 위해 소량의 RM(reactive mesogen) 물질을 첨가하여 중합체 네트워크를 형성할 수 있다. 즉, 나선형 구조로 꼬여 있던 액정분자가 전계에 의해 풀리게 되면, 전계가 없어진 상태에서도 초기 상태로 복원되지 않는 문제가 발생할 수도 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해, RM 물질에 의한 중합체 네트워크를 형성할 수 있다. 상기 RM 물질은 액정분자의 3~10 중량%일 수 있으며, 중합체 네트워크 형성을 위한 UV 조사가 이루어진다.
액정분자의 유전율과 구동 전압의 관계를 얻기 위한 실험을 하였다. 서로 다른 유전율을 갖는 네개의 샘플(A, B, C, D)를 준비하였다. A 샘플의 액정 유전율은 1.0 (Δε(A)=1.0), B 샘플의 액정 유전율은 3.0 (Δε(B)=3.0), C 샘플의 액정 유전율은 5.0 (Δε(C)=5.0), D 샘플의 액정 유전율은 40.0 (Δε(D)=40.0)이다. 하부 기판에 횡전계 형성을 위한 화소전극과 공통전극을 형성하고, 상부 기판과 하부기판에 전계의 방향과 평행하며 서로 반대인 x, (-x) 방향으로 배향된 제 1 및 제 2 배향막을 각각 형성하였다. 각 액정의 isotropic phase에서 상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에 A, B, C, D 샘플 액정을 각각 주입하고, 상온으로 냉각한 후 전압에 따른 투과율을 얻었으며, 그 결과를 도 6 및 아래 표 1에 나타내었다.
A B C D
Δε 1.0 3.0 5.0 40.0
구동전압 >22V/μm >22V/μm >22V/μm 7.1V/μm
표 1 및 도 6을 참조하면, 액정의 유전율이 큰 경우, 구동 전압이 낮아짐을 알 수 있다. 즉, 유전율이 클 때는 유전효과에 의해 낮은 구동 전압으로 동일한 휘도를 얻을 수 있다.
도 7a 및 도 7b 각각은 액정표시장치의 응답특성을 보여주는 그래프이다.
도 7a는 일반적인 IPS 모드 액정표시장치의 응답 특성을 보여주는 그래프이며, 도 7b는 본 발명에서와 같이 유전효과를 이용하는 액정표시장치의 응답 특성을 보여주는 그래프이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치의 응답 특성이 일반적인 IPS 모드 액정표시장치에 비해 4배 정도 빨라졌음을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 액정표시장치는 유전효과에 의해 전계가 없는 상태에서 나선 형태로 꼬여있는 구조를 갖고, 전계가 형성된 상태에서 전계의 방향을 따라 나선 형태가 풀리므로, 응답속도가 향상된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 전압 무인가(Off) 상태에서 짧은 피치(pitch)의 키랄 네마틱 (chiral nematic) 액정분자가 수십번 꼬여있는 나선형 구조(helical twist structure)를 가지며, 전압 인가(On) 상태에서 상기 나선형 구조의 나선축을 유지하며 꼬여있는 상태가 풀리는 유전효과를 이용함으로써, 응답 특성이 향상되는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명의 액정표시장치는 나선축과 수직한 방향의 전계, 즉 횡전계에 의해 구동되므로 넓은 시야각을 갖는 장점을 갖는다.
그리고, 본 발명의 액정표시장치의 액정분자는 큰 유전율을 갖기 때문에 구동 전압에서도 장점을 갖는다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
150: 공통전극
160: 화소전극
124, 170: 배향막
180: 액정층

Claims (9)

  1. 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 위치하며 상기 제 1 기판에 평행한 제 1 방향으로 전계를 형성하기 위한 화소전극 및 공통전극과;
    상기 제 1 기판 하부에 위치하여 빛을 공급하는 백라이트 유닛과;
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 위치하며, 전기장 무인가 상태에서 상기 제 1 기판에 수직한 나선축을 따라 꼬여있는 나선 구조로 배열되고, 전기장 인가 상태에서 상기 나선축을 유지하면서 상기 제 1 방향을 따라 배열되도록 상기 나선 구조가 풀리는 키랄 네마틱 액정분자를 포함하는 액정층과;
    상기 제 1 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제 1 배향막과, 상기 제 2 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제 2 배향막을 포함하고,
    상기 제 1 배향막의 배향방향은 상기 제 1 방향과 평행하고, 상기 제 2 배향막의 배향방향은 상기 제 1 방향과 반대이며,
    상기 키랄 네마틱 액정분자의 유전율은 20보다 큰 것이 특징인 액정표시장치.

  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 기판 각각의 외측에 위치하며 서로 수직한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광판을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선 구조의 피치는 가시광선의 파장보다 짧은 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층은 중합체 네트워크 형성을 위한 RM물질을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전율은 40이상 200이하인 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향을 따라 연장되고 상기 제 1 기판 상에 위치하는 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선과 교차하도록 제 2 방향을 따라 연장되는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 화소전극은 상기 스위칭 소자에 연결되는 것이 특징인 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화소전극 및 상기 공통전극은 상기 제 2 방향을 따라 연장되며, 서로 교대로 배열되는 것이 특징인 액정표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상에 위치하며, 상기 스위칭 소자와 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선에 대응되는 블랙매트릭스와;
    적, 녹, 청색 중 어느 하나를 갖는 컬러필터층을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치.
KR1020100060792A 2010-06-25 2010-06-25 액정표시장치 KR101333614B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100060792A KR101333614B1 (ko) 2010-06-25 2010-06-25 액정표시장치
US13/158,527 US20110317092A1 (en) 2010-06-25 2011-06-13 Liquid crystal display device
CN2011101739375A CN102298237A (zh) 2010-06-25 2011-06-24 液晶显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100060792A KR101333614B1 (ko) 2010-06-25 2010-06-25 액정표시장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120000433A KR20120000433A (ko) 2012-01-02
KR101333614B1 true KR101333614B1 (ko) 2013-11-27

Family

ID=45352231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100060792A KR101333614B1 (ko) 2010-06-25 2010-06-25 액정표시장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20110317092A1 (ko)
KR (1) KR101333614B1 (ko)
CN (1) CN102298237A (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102132445B1 (ko) * 2013-12-31 2020-07-09 엘지디스플레이 주식회사 액정 디스플레이 패널 및 이의 제조 방법
EP3183617A4 (en) * 2014-08-22 2018-04-25 Université Laval Lc modulator devices based on non-uniform electrode structures
KR101684087B1 (ko) 2015-04-07 2016-12-08 현대자동차주식회사 차량용 변속기
KR101957668B1 (ko) * 2015-06-23 2019-07-04 엘지디스플레이 주식회사 액정 표시 소자
CN112558359B (zh) * 2020-12-01 2023-04-25 惠科股份有限公司 液晶显示装置及其制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970007426A (ko) * 1995-07-20 1997-02-21 윤종용 강유전성 네마틱 액정 표시 장치
KR20020091452A (ko) * 2001-05-30 2002-12-06 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지 액정 표시장치
KR20050043629A (ko) * 2003-11-05 2005-05-11 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. 액정 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
KR20070037039A (ko) * 2005-09-30 2007-04-04 삼성전자주식회사 액정 표시 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5172257A (en) * 1991-11-08 1992-12-15 Bell Communications Research, Inc. Twisted ferroelectric liquid crystal modulator for providing gray scale
JP3634390B2 (ja) * 1992-07-16 2005-03-30 セイコーエプソン株式会社 液晶電気光学素子
TW354380B (en) * 1995-03-17 1999-03-11 Hitachi Ltd A liquid crystal device with a wide visual angle
KR100320102B1 (ko) * 1998-11-21 2002-04-22 김원대 수직배향된나선변형강유전성액정표시장치
GB0414882D0 (en) * 2004-07-02 2004-08-04 Univ Cambridge Tech Liquid crystal device
KR20080053804A (ko) * 2006-12-11 2008-06-16 삼성전자주식회사 액정표시장치와 그 제조방법
JP5079462B2 (ja) * 2007-11-19 2012-11-21 株式会社ジャパンディスプレイウェスト 液晶装置および電子機器
US20100110351A1 (en) * 2008-11-03 2010-05-06 Hyang-Yul Kim Transflective liquid crystal displays
KR20100112422A (ko) * 2009-04-09 2010-10-19 삼성전자주식회사 표시장치
GB0909422D0 (en) * 2009-06-02 2009-07-15 Cambridge Entpr Ltd Electro-Optical Switching Device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970007426A (ko) * 1995-07-20 1997-02-21 윤종용 강유전성 네마틱 액정 표시 장치
KR20020091452A (ko) * 2001-05-30 2002-12-06 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지 액정 표시장치
KR20050043629A (ko) * 2003-11-05 2005-05-11 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. 액정 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
KR20070037039A (ko) * 2005-09-30 2007-04-04 삼성전자주식회사 액정 표시 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN102298237A (zh) 2011-12-28
US20110317092A1 (en) 2011-12-29
KR20120000433A (ko) 2012-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7307684B2 (en) Liquid crystal display device
US8339556B2 (en) Electro-optical device and display device with interdigital electrode portions on at least first and second substrates which are non-overlapping in a direction normal to the substrates
JP2010152372A (ja) 液晶表示装置およびその製造方法
US10114249B2 (en) Liquid crystal display panel and fabrication method thereof
US20100225569A1 (en) Liquid crystal display, manufacturing method the same, and driving method thereof
JPH086025A (ja) 液晶電気光学装置、それを用いた投射型表示システムおよび液晶電気光学装置の駆動方法
KR101333614B1 (ko) 액정표시장치
KR102380640B1 (ko) 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치
CN109143690A (zh) 液晶显示面板及其制作方法
JP5588961B2 (ja) 液晶表示装置
JP2007241281A (ja) 広視野角液晶ディスプレイ
KR20010033235A (ko) 배향층을 갖는 다극 액정 디스플레이 장치
US20180210295A1 (en) Array substrate, color film substrate and liquid crystal panel
US7382427B2 (en) Liquid crystal display device
US7755725B2 (en) Transflective liquid crystal display panel
KR101682433B1 (ko) 액정표시장치
EP3173863B1 (en) Nano capsule liquid crystal layer and liquid crystal display device including the same
JP5785867B2 (ja) 液晶表示装置及びその製造方法
KR20150138909A (ko) 액정표시장치
KR101744872B1 (ko) 액정표시장치
US20180307090A1 (en) Liquid crystal display device
KR100773875B1 (ko) 횡전계모드 액정 표시장치
US20120002148A1 (en) Liquid crystal display panel
US8497946B2 (en) Liquid crystal display device
KR20010065035A (ko) 액정 표시장치 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161012

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171016

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181015

Year of fee payment: 6