KR101682433B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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KR101682433B1
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Abstract

본 발명의 액정표시장치는 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 위치하며 상기 제 1 기판에 평행한 전계를 형성하기 위한 화소전극 및 공통전극과; 상기 제 1 기판 상에 위치하며 수직 배향된 제 1 배향막과; 상기 제 1 기판의 외측에 위치하며 제 1 편광축을 갖는 제 1 편광판과; 상기 제 2 기판 상에 위치하며 수평 배향된 제 2 배향막과; 상기 제 2 기판의 외측에 위치하며 제 2 편광축과 수직한 제 2 편광축을 갖는 제 2 편광판과; 상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 뛰어난 명암비와 낮은 전압에 의해 구동되는 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 단면도이다.
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 개재되고, 상기 제 1 및 제 2 기판(1, 2) 각각의 외측에는 서로 수직한 편광축을 갖는 제 1 및 제 2 편광판(4, 6)이 위치하고 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 갖는다.
종래 횡전계 모드 액정표시장치에서는 아키랄 네마틱(achiral nematic) 액정을 상부기판과 하부기판 사이에 위치시키고, 상기 상부기판 및 하부 기판 각각에 평광판의 편광축과 평행한 제 1 및 제 2 수평 배향막을 형성하여 상기 아키랄 네마틱 액정을 배향하게 된다.
이러한 횡전계 모드 액정표시장치의 투과율은 아래 식(1)에 의해 표현될 수 있다. 여기서, T는 투과율, α는 액정의 디렉터(director)와 편광판의 편광축과의 각도, Δn은 액정의 굴절율, d는 액정층의 두께이다.
Figure 112010052027674-pat00001
식(1)
위 식(1)에서 알 수 있듯이, 블랙 상태(T=0)는 α=0, Δn=0 또는 d=0의 조건 중 어느 하나를 만족하여야 한다. 그러나, 현실적으로 Δn과 d는 0이 될 수 없다. 따라서, 하이 블랙 상태를 얻기 위해서는 액정의 디렉터와 편광판의 편광축과의 틀어짐이 최소화되도록 하는 제어가 요구된다. (α=0) 그러나, 액정분자, 특히 네마틱 액정분자들은 열 요동(thermal fluctuation) 등으로 인해 완벽하게 같은 방향을 향하지 못하고 질서도가 결정보다는 불안정한 상태를 가진다. 이를 아래 식(2)로 표현되는 order parameter (S)라고 정의하며 통상의 네마틱계의 액정은 대략 0.3~0.8의 값을 가진다 (여기서, S=1은 완벽한 정렬상태, S=0는 무질서 구조를 의미한다.)
Figure 112010052027674-pat00002
식(2)
즉, 종래 횡전계 모드 액정표시장치의 액정 디렉터와 편광판의 편광축과의 관계를 보여주는 개략적 평면도인 도 2를 참조하면, 일부 액정분자(L1)은 러빙방향(R)을 따라 편광축과 평행하게 배열되지만(α=0), 다른 액정분자(L2, L3)들은 편광판의 편광축(P1, P2)과 기울어지게 배열된다. (α≠0)
따라서, 횡전계 모드 액정표시장치에서는 편광판의 편광축으로부터 벗어난 무질서한 액정분자의 배열에 의해 블랙상태에서 광누설 현상이 나타난다. 이에 따라, 횡전계 모드 액정표시장치 콘트라스트비(contrast ratio)는 이론적으로 한계를 갖는다.
본 발명은 종래 횡전계 모드 액정표시장치에서의 명암비 문제를 해결하고자 한다. 특히 짧은 피치 길이를 가지는 수직 나선축의 액정 모드에서 구동 전압의 상승 없이 명암비를 향상시키고자 하는 것이 목적이다.
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 전계를 형성하기 위한 화소전극 및 공통전극과; 상기 제 1 기판 상에 위치하며 수직 배향된 제 1 배향막과; 상기 제 1 기판의 외측에 위치하며 제 1 편광축을 갖는 제 1 편광판과; 상기 제 2 기판 상에 위치하며 수평 배향된 제 2 배향막과; 상기 제 2 기판의 외측에 위치하며 제 2 편광축과 수직한 제 2 편광축을 갖는 제 2 편광판과; 상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
상기 액정층의 액정분자는 전계 무인가 상태에서 상기 제 1 기판에 수직한 나선축을 따라 꼬여있는 나선 구조로 배열되고, 전계 인가 상태에서 상기 나선축이 상기 제 1 기판에 대해 기울어지며 상기 전계의 세기에 따라 상기 제 1 방향을 따라 배열되도록 상기 나선 구조가 풀리는 것이 특징이다.
상기 나선 구조의 피치는 300nm 이하인 것이 특징이다.
상기 나선 구조의 액정은 양의 유전율 이방성을 갖는 것이 특징
상기 제 1 편광축은 상기 제 1 방향에 대하여 45˚를 이루는 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 것이 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 짧은 피치의 나선형 구조로 꼬여있는 키랄 네마틱 액정을 하부기판의 배향막은 수직배향되고 상부기판의 배향막은 수평배향되도록 하는 하이브리드(hybride) 타입의 배향막을 이용하여 배향함으로써, 횡전계에 따른 액정의 기울어짐 효과에 의해 발생하는 위상 지연증가에 의한 투과율 증가와 나선의 풀림에 의한 투과율 증가효과를 동시에 사용함으로써 최대 투과율을 얻기 위한 구동전압을 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다. 이를 통해서 횡전계 액정 모드에서의 고속 응답과 높은 명암비를 가지는 고품질의 영상을 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 횡전계 모드 액정표시장치의 단면도이다.
도 2는 일반적인 횡전계 모드 액정표시장치의 액정 디렉터와 편광판의 편광축과의 관계를 보여주는 개략적 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도이다.
도 5는 변전효과를 이용하는 액정분자의 동작을 보여주는 개략도이다.
도 6은 유전효과를 이용하는 액정분자의 동작을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 유전효과를 이용하는 액정분자의 동작을 보여주는 개략도이다.
도 8은 종래 횡전계 모드 액정표시장치와 변전효과를 이용하는 액정표시장치의 투과율과 구동전압 관계를 보여주는 그래프이다.
도 9a 내지 9c 각각은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 동작을 보여주는 개략적인 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
본 발명의 액정표시장치는 짧은 피치의 나선형 구조로 꼬여 배열되는 키랄 네마틱 액정분자를 이용하며, 상기 액정분자는 수평 전계에 의해 구동됨으로써, 시야각 및 명암비에서 장점을 갖는 것이 특징이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 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 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)가 위치하고 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 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(180)을 구동하게 된다.
상기 제 1 기판(110)과 마주하는 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 배향방향과 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(Tr), 게이트 배선(112), 데이터 배선(130)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 편광축을 갖는 제 1 및 제 2 편광판(192, 194)이 위치하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 편광판(192, 194)의 편광축 각각은 상기 z방향과 평행한 x방향에 대하여 약 45도의 틀어짐을 가질 수 있다.
상기 액정층(180)의 액정분자는 전압 무인가 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. 바람직하게는 300nm이하의 피치를 갖는다. 상기 액정분자의 나선형 구조의 축, 즉 나선축은 상기 백라이트 유닛으로부터 공급되는 빛의 방향, 즉 z방향과 평행하다.
이때, H. De Vries, Acta Crystallogr. 4, 219 (1951)와 B. J. Broughton, M. J. Clarke, A. E. Blatch, and H. J. Coles, J. Appl. Phys. 98, 034109(2005). [3] F. Castles, S.M. Morris and H.J. Coles, Physical Review E 80, 031709 (2009) 등의 보고에 의하면 아래 식 (3) 과 같은 광회전 효과 (Optical rotational effect)를 가지게 된다.
Figure 112010052027674-pat00003
식(3)
여기서,
Figure 112010052027674-pat00004
이에 의해서, 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 않는다. 따라서 이때, 직교 선형 편광자를 배치하면 뛰어난 블랙(black) 특성을 얻을 수 있는 장점을 갖는다. 즉, 명암비가 높은 장점을 갖는다.
상기 액정분자는 상기 공통전극(150)과 상기 화소전극(160) 사이에서 발생하는 수평 전계에 의해 구동되며, Ho Hyun Lee, Jeong-Seon Yu, Jong-Hyun Kim, Shin-ichi Yamamoto, and Hirotsugu Kikuchi, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 106, 014503 (2009) 보고에 따르면, 이러한 액정표시장치의 투과도(I)은 아래 식(4)와 같이 표시될 수 있다.
Figure 112010052027674-pat00005
식(4)
여기서 p는 액정분자의 나선형 구조의 피치(pitch)이며, Γ=(2πdΔn/λ), ψ는 편광판의 편광축과 액정분자 디렉터 사이의 각이고, M=2*(d/p)이다.
여기서, ψ=π/4이고, 2λ/Δn》p인 조건에서, 상기 식(3)은 아래 식(5)와 같이 정리될 수 있다.
Figure 112010052027674-pat00006
식(5)
즉, 투과도 I는 유효보상(effective retardation)값을 얻게 하는 유효 복굴절(effective birefringence)와 나선구조의 회전수 즉, 피치에 의해 결정된다. 따라서, 짧은 피치를 가질 수록 블랙특성이 향상된다.
예를 들어, B. J. Broughton, M. J. Clarke, A. E. Blatch, and H. J. Coles, J. Appl. Phys. 98, 034109(2005). F. Castles, S.M. Morris and H.J. Coles, Physical Review E 80, 031709 (2009) 등의 보고에 의하면, 전술한 바와 같이 짧은 피치의 나선 구조로 액정분자가 배열되고 횡전계에 의해 구동되는 액정표시장치는 변전효과(flexoelectric effect)를 이용하여 투과율을 높일 수 있다.
즉, 변전효과를 이용하는 액정분자의 동작을 보여주는 도 5를 참조하면, 전압 무인가(E=0) 상태에서 상기 액정분자는 짧은 피치(pitch)의 키랄 네마틱 (chiral nematic) 액정분자가 수십번 꼬여있는 나선형 구조를 가지며, 나선형 구조의 축, 즉 나선축은 광축(optical axis)에 평행하다.
한편, 전압 인가(E>0) 상태에서는 나선축이 θ만큼 틀어지게 되어 복굴절이 발현되며 투과율이 증가하게 된다.
이와 같이, 변전효과에 의해 구동되는 액정표시장치에서는 나선 구조의 피치는 변하지 않으므로, 위 식(4)에서 나선구조의 피치와 관련된 M은 투과도에 기여하지 않게 된다. 결과적으로, 변전효과를 이용하는 액정표시장치에서 투과도는 Γ(=2πdΔn/λ)의 함수이며, 광축의 틀어지는 정도가 클수록, 즉 θ값이 클수록 투과도가 증가하게 된다.
상기 나선축의 기울기(θ)는 아래 식(6)과 같이 변전상수(e, flexoelectric constant)와 탄성계수(K, elastic constant)로 나타낼 수 있다.
Figure 112010052027674-pat00007
식(6)
또한, 나선축의 기울기(θ)가 매우 작은 경우, 위 식(6)은 아래 식(7)으로 정리될 수 있다.
Figure 112010052027674-pat00008
식(7)
나선축의 기울기(θ)의 최대값을 얻기 위해서는, 높은 극성 값을 갖는 변전 액정재료를 필요하게 된다. 그러나, 변전액정재료의 경우 낮은 극성 값을 갖고, 따라서 투과도가 작은 문제를 갖게 된다. 한편, 투과도를 높이기 위해서는 구동 전압이 크게 증가하는 문제를 갖는다.
한편, 도 3과, 도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 유전효과를 이용하는 액정표시장치의 구동을 설명한다. Ho Hyun Lee, Jeong-Seon Yu, Jong-Hyun Kim, Shin-ichi Yamamoto, and Hirotsugu Kikuchi, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 106, 014503 (2009) 보고에 따르면, 우선, 도 3 및 도 7a에서 보여지는 바와 같이, 전압이 인가되지 않은 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. 바람직하게는 300nm이하의 피치를 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.
그리고, 도 6 및 도 7b를 참조하면, 전압이 인가된 상태에서, 상기 액정분자는 z 방향의 나선축을 유지한 상태로 액정 분자가 전계의 인가 방향, 즉 x축 방향으로 회전하게 된다. 즉, 전압 무인가 상태에서 짧은 피치의 나선형태로 꼬여져 있던 배열이, 전계 인가에 의해 풀리게 되며 (untwisted), 이에 의해 피치가 증가하게 된다. 이때 상기 액정분자는 양의 유전율 이방성을 가져, 액정의 장축이 전계 방향을 따라 배열된다.
즉, 키랄 네마틱 액정에 수평 전계가 균일하게 작용하면 나선 구조가 풀리면서 피치가 증가하게 되고, 단위 셀갭내에서 임계 전압 하에 나선 구조가 전부 풀리게 된다. 이때, 상기 액정분자 디렉터는 평광판의 편광축과 (π/4)의 각을 가지게 되며 유효보상(effective retardation) 값을 조절하면(dΔn=λ/4), 상기 식(1)에서 최대 투과율을 얻을 수 있게 된다.
위와 같이 유전효과를 이용하는 액정분자의 나선축은 변하지 않는다. 즉, 위 식(5)에서 투과도는 Γ에 의존하지 않게 되며, 결국 피치의 함수인 M에 의존하게 된다. 따라서, 투과도를 증가시키는데 한계가 있으며, 높은 투과도를 얻기 위해서는 구동 전압의 증가 문제를 수반하게 된다.
종합하여 설명하면, 위와 같이 짧은 피치의 나선형태로 수평 배향된 배향막에 의해 배열되어 있는 액정분자를 횡전계에 의해 구동하는 위 실시예에서는, 변전화과만을 이용하거나 또는 유전효과만을 이용하여 액정분자가 구동되는데, 이러한 경우 위 식(5)에서 투과도에 기여하는 두 가지 팩터(factor) 중 어느 하나만을 이용하게 되며, 결과적으로 투과율과 구동 전압 모두에서 효과를 가질 수 없는 한계가 있다.
이는, 종래 횡전계 모드 액정표시장치와 변전효과를 이용하는 액정표시장치의 투과율과 구동전압 관계를 보여주는 도 8을 통해 확인할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 동일한 투과율을 얻기 위해서 매우 높은 구동 전압(100~200v)이 필요하게 됨을 알 수 있다.
위와 같은 구동전압의 증가 문제를 해결하기 위한, 액정표시장치를 도 9a 내지 9c를 참조하여 설명한다.
우선, 전압이 인가되지 않은 상태의 도 9a를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 제 1 기판(210)과, 상기 제 1 기판(210)과 마주하는 제 2 기판(220)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(210, 220) 사이에 개재되어 있는 액정층(280)을 포함한다. 도시하지 않았으나, 상기 제 1 기판(210) 하부에는 상기 제 1 기판(210)에 수직한 방향, 즉 z 방향으로 빛을 공급하는 백라이트 유닛이 위치하고 있다.
상기 제 1 기판(210) 상에는 상기 제 1 기판에 평행한 전계 형성을 위한 공통전극(250)과 화소전극(260)이 형성되어 있다. 또한, 도시하지 않았으나, 상기 제 1 기판(210) 상에는 상기 공통전극(250)과 상기 화소전극(260) 사이의 전계 발생 여부와 전계의 세기를 조절하기 위한 게이트 배선, 데이터 배선 및 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 위치하고 있다. 또한, 상기 제 1 기판(210) 상에는 상기 액정층(280) 내 액정분자의 초기 배열을 결정하기 위한 제 1 배향막(270)이 위치하고 있다.
상기 데이터 배선과 평행한 방향, 즉 y방향을 따라 연장된 상기 화소전극(260)과 상기 공통전극(250) 사이에서는 상기 게이트 배선과 평행한 방향, 즉 x 또는 (-x) 방향에 따라 상기 제 1 기판(210)에 평행한 전계가 형성되며, 이에 의해 액정층(280)을 구동하게 된다.
상기 액정층(280) 내의 액정분자는 상기 제 1 기판(210)에 수직한 나선축을 따라 수십번 꼬여 있는 구조를 가지며, 상기 백라이트 유닛으로부터 입사되는 광은 상기 나선축에 평행하다. 즉, 상기 액정층(280) 내 액정분자는 상기 나선축에 수직한 전계에 의해 구동된다.
상기 제 1 기판(210)과 마주하는 상기 제 2 기판(220) 상에는 적, 녹, 청색 중 어느 하나를 갖는 컬러필터층(미도시)이 위치하고, 상기 컬러필터층 상에는 상기 제 2 배향막(224)이 위치하고 있다. 또한, 도시하지 않았으나, 상기 제 2 기판(220) 상에는 상기 제 1 기판(220) 상에 위치하는 박막트랜지스터, 게이트 배선, 데이터 배선을 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(210) 및 상기 제 2 기판(220) 각각의 외측에는 서로 수직한 편광축을 갖는 제 1 및 제 2 편광판(292, 294)이 위치하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 편광판(292, 294)의 편광축 각각은 상기 z방향과 평행한 x방향에 대하여 약 45도의 틀어짐을 가질 수 있다.
앞서 도 7a를 통해 설명한 바와 같이, 전압이 인가되지 않은 상태에서, 짧은 피치(pitch)의 키랄 네마틱 (chiral nematic) 액정분자가 수십번 꼬여있는 나선형 구조(helical twist structure)로 가져 광학적 등방성을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 편광판(292, 294)의 평광축이 서로 수직하기 때문에, 블랙 상태를 갖게 된다. 즉, 노멀리 블랙상태이다.
여기서, 본 발명의 가장 특징적인 부분은 상기 제 1 배향막(270)은 수직(homeotropic)배향되고, 상기 제 2 배향막(224)는 수평(homogeneous)배향되는 것이다. 즉, 본 발명의 제 1 및 제 2 배향막(270, 224)은 하이브리드 타입이다.
본 발명의 액정층(280)은 전술한 바와 같이, 짧은 피치의 나선 형태로 꼬여있는 키랄 네마틱 액정분자를 포함하는데, 고투과율을 얻기 위해서는 매우 큰 구동 전압이 요구된다. 이와 같이 높은 구동전압이 필요한 이유는 아래와 같다.
위와 같은 키랄 네마틱 액정분자는 수평 배향된 제 1 및 제 2 배향막에 의해 배열된다. 이후, 상기 공통전극(250)과 상기 화소전극(260) 사이에서 발생하는 수평 전계를 이용하여 상기 액정분자가 구동된다. 이때, 상기 공통전극(250)과 상기 화소전극(260) 상부에는 실질적으로 상기 제 1 기판(210)에 수직한 전계가 형성되며, 수평 배향된 액정분자들이 전계 방향을 따라 배열되므로, 상기 공통전극(250)과 상기 화소전극(260) 상부의 액정분자를 구동하는데 매우 큰 구동 전압이 요구되는 것이다.
이러한 문제를 고려하여, 본 발명에서는 상기 제 1 기판(210) 상에 형성되는 상기 제 1 배향막(270)을 수직배향함으로써, 위와 같은 구동 전압의 상승을 방지할 수 있게 된다.
즉, 제 1 크기의 전계에 의해 구동되는 도 9b를 참조하면, 상기 공통전극(250)과 상기 화소전극(260) 사이에 형성되는 수평 전계를 따라 액정분자가 회전하면서 나선축이 틀어지게 되며, 상기 제 1 크기보다 큰 제 2 크기의 전계에 의해 구동되는 도 9c를 참조하면, 액정분자의 회전 정도와 나선축의 틀어지는 정도가 더 커진다.
즉, 본 발명에서는 키랄 네마틱 액정분자가 짧은 피치의 나선 형태로 꼬여있고, 나선축에 수직한 전계에 의해 변전효과(flexoelectric effect) 등과 유사한 액정분자의 기울어짐에 의한 위상지연효과 와 유전효과(dielectric effect)에 의해 발생하는 의한 나선의 풀림에 의한 투과율 증가 모두 이용하여 구동되기 때문에, 시야각과 명암비에서 우수한 특성을 갖게 된다. 또한 상기 액정분자는 양의 유전율 이방성을 가져, 액정의 장축이 전계 방향을 따라 배열된다.
또한, 상기 액정층(280) 하부에 위치하는 제 1 배향막(270)은 수직배향되고, 상기 액정층(280) 상부에 위치하는 제 2 배향막(224)는 수직배향되어, 구동전압의 증가를 방지할 수 있는 장점을 갖게 된다.
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.
250: 공통전극
260: 화소전극
224, 270: 배향막
280: 액정층
292, 294: 편광판

Claims (8)

  1. 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 위치하며 상기 제 1 기판에 평행한 제 1 방향을 따라전계를 형성하기 위한 화소전극 및 공통전극과;
    상기 제 1 기판 상에 위치하며 수직 배향된 제 1 배향막과;
    상기 제 1 기판의 외측에 위치하며 제 1 편광축을 갖는 제 1 편광판과;
    상기 제 2 기판 상에 위치하며 수평 배향된 제 2 배향막과;
    상기 제 2 기판의 외측에 위치하며 제 2 편광축과 수직한 제 2 편광축을 갖는 제 2 편광판과;
    상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    상기 액정층의 액정분자는 전계 무인가 상태에서 상기 제 1 기판에 수직한 나선축을 따라 꼬여있는 나선 구조로 배열되어 블랙 상태가 구현되고, 전계 인가 상태에서 상기 나선축이 상기 제 1 기판에 대해 기울어지며 상기 제 1 방향을 따라 배열되도록 상기 나선 구조가 풀려 화이트 상태가 구현되며, 상기 나선 구조는 300nm보다 작은 피치를 가져 상기 액정분자는 수십번 꼬여 있는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선 구조의 액정은 양의 유전율 이방성을 갖는 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 편광축은 상기 제 1 방향에 대하여 45˚를 이루는 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 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.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소전극 및 상기 공통전극은 상기 제 2 방향을 따라 연장되며, 서로 교대로 배열되는 것이 특징인 액정표시장치.
  8. 제 6 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.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103105690A (zh) * 2013-01-30 2013-05-15 江苏亿成光电科技有限公司 一种高对比低功耗液晶显示器
US11073734B2 (en) * 2017-05-04 2021-07-27 Chongqing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Array substrate and method of manufacturing the same, display panel and display device
CN108287431A (zh) * 2018-02-26 2018-07-17 京东方科技集团股份有限公司 液晶显示面板及其制造方法、液晶显示装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006227606A (ja) * 2005-01-20 2006-08-31 Fuji Photo Film Co Ltd 液晶表示装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07120792A (ja) * 1993-08-31 1995-05-12 Toshiba Corp 液晶表示素子
US6191836B1 (en) * 1996-11-07 2001-02-20 Lg Philips Lcd, Co., Ltd. Method for fabricating a liquid crystal cell
JP4108589B2 (ja) * 2003-11-05 2008-06-25 Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 液晶表示装置及びその製造方法
CN1310069C (zh) 2003-11-14 2007-04-11 友达光电股份有限公司 半穿透反射式液晶显示面板的像素
KR100932211B1 (ko) * 2008-04-11 2009-12-16 한양대학교 산학협력단 횡전계 방식의 액정표시장치
KR101269006B1 (ko) * 2008-12-02 2013-05-29 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
GB0909422D0 (en) * 2009-06-02 2009-07-15 Cambridge Entpr Ltd Electro-Optical Switching Device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006227606A (ja) * 2005-01-20 2006-08-31 Fuji Photo Film Co Ltd 液晶表示装置

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