KR19980077393A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시야각 특성 및 응답 속도를 개선할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 구성은, 소정의 전극들이 구비된 하부 기판과, 상기 하부 기판과 대향하며 소정의 전극이 구비되는 상부 기판과, 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재된 액정을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 하부 기판 상에는 전계가 인가되었을 때, 상기 액정을 구동시키는 제 1 및 제 2 전극이 소정 거리만큼 이격된 위치에 구비되고, 상기 상부 기판 상에는 상기 하부 기판의 제 1 및 제 2 전극과 수직·교차되는 방향에 형성되고, 전계의 인가시 액정을 구동시키는 제 3 및 제 4 전극이 소정 간격만큼 이격되어 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 개선된 시야각을 얻음과 아울러, 액정 표시 장치의 응답 속도 및 투과율을 개선할 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 한 쌍의 투광성 기판 사이에 액정 분자를 배향하여 개재시킨 것으로, 액정 분자의 배향 상태를 전기적으로 제어하는 빛을 투광 또는 차단하여 화상 표시를 행한다. 이러한 액정 표시 장치는 전자식 탁상 계산기나, 디지탈 시계 등의 표시수단으로서 폭 넓게 실용화됨과 더불어, 오늘날 랩탑 컴퓨터, 텔레비젼 수상기 및 워드 프로세서 등의 표시 수단으로 급속하게 보급되어 있다.
여기서, 종래의 액정 표시 장치에서는 광학 특성이 우수하고, 흑백 표시가 선명하며, 응답 특성이 우수한 트위스트 네메틱 모드(twist nematic mode : 이하 TN) 액정이 이용된다. 이 TN 모드의 액정은 90°의 꼬임 각도를 가지고 있어, 상·하 기판면에 평행하게 배열되거나, 상·하 기판의 러빙 방향이 90도 차이를 갖도록 한다. 따라서, 전체의 분자 배열이 두 기판 사이에서 연속적으로 90°변화가 생기도록 배열된다.
도 1은 종래의 TN 모드 액정 표시 장치의 상·하부 기판의 러빙 방향을 나타내는 평면도로서, 하부 기판(1)과 상부 기판(5)은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 수직으로 교차되는 방향으로 러빙된다. 이로써, 상·하부 기판의 합착시 액정 분자들은 상기 러빙 방향에 의하여, 트위스트하게 배열된다. (상기 도면에서 나타낸 화살표 방향은 상·하부 기판의 러빙 방향을 도시된 것이다.)
그러나, 이러한 TN 모드의 액정 표시 장치에 소정의 전계를 인가하게 되면, 액정 분자가 수직(hometropic)하게 배열되어 빛을 차단하게 된다. 이때, 정면에서는 완전히 다크가 되나 좌우 면에서는 광이 누설되므로, 완전한 다크가 이루어지지 않는다. 이로 인하여, 액정 표시 장치의 시야각이 저조하게 된다.
더구나, 이러한 TN 모드의 액정 표시 장치는 액정의 빠른 구동을 위하여, 약간의 프리틸트각을 주게 된다. 그러나, 이 프리틸트각에 의하여 액정 분자들이 대칭적으로 구동되지 않아 상하 좌우의 시야각이 비대칭을 이루게 된다.
이와 같은 TN 모드의 액정 표시 장치의 단점을 해결하기 위하여, 종래에는 수평한 전기장을 이용한 IPS(in-plane swiching) 모드의 액정 표시 장치가 제안되었다.
IPS 모드의 액정 표시 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 기판(1)과 상부 기판(2)은 액정(10)을 사이에 두고 대향하고 있다. 하부 기판(1) 상부에는 데이타를 전달하는 신호 전극(2)과, 신호 전극과 소정 부분 이격되어, 액정을 구동시키는 카운터 전극(3)이 구비된다. 그리고, 하부 기판(1)과, 상부 기판(5)의 대향면의 외부로 향한 면에는 편광판(1-1, 5-1)이 각각 설치되어 있으며, 이 각각의 편광판(101, 501)은 편광되는 방향이 서로 교차되도록 배치된다.
이러한 IPS 모드의 액정 표시 장치는, 전계가 인가되지 않을 때, 완전한 액정이 누운 상태로 존재하므로, 어느 면에서나 완전한 다크를 이룬다.
한편, 전계가 인가될 때에는, 신호 전극(2)과 카운터 전극(3) 사이에 전계가 형성되어, 액정 분자의 광축이 하판의 편광판과 45°를 이루게 된다. 따라서, 빛이 투과되어(노말리 블랙 모드: noramlly black mode), TN 모드의 액정 표시 장치에 비하여 넓은 시야각을 확보할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 IPS 모드의 액정 표시 장치는 시야각이 우수하다는 장점을 지니지만, 상부 기판에 전극이 존재하지 않음으로 인하여 도 2에서 도시된 바와 같이, 프린지 픽드(Fringe field : F) 즉, 전계가 완전한 수평 형태가 아닌 타원 형태의 전계가 걸리게 된다.
그러므로, 상부 기판으로 향할수록 전계의 영향을 받이 않아, 액정 분자가 구동되지 않게 되어, 액정 표시 장치의 응답 속도 및 투과율이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 응답 속도 및 투과율을 개선시키는 한펀, 광 시야각을 확보할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 TN 모드의 액정 표시 장치의 상·하부 기판의 러빙된 방향을 나타내는 도면.
도 2는 종래의 IPS 모드의 액정 표시 장치의 개략적인 단면도.
도 3A 및 3B는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 하부 기판11-1 : 하부 편광판
12 : 신호 전극13 : 카운터 전극
15 : 상부 기판15-1 : 상부 편광판
16, 17 : 상부 기판 상부의 전극
18 : 액정 분자
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정 표시 장치는, 소정의 전극들이 구비된 하부 기판과, 상기 하부 기판과 대향하며 소정의 전극이 구비되는 상부 기판과, 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재된 액정을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 하부 기판 상에는 전계가 인가되었을 때, 상기 액정을 구동시키는 제 1 및 제 2 전극이 소정 거리만큼 이격된 위치에 구비되고, 상기 상부 기판 상에는 상기 하부 기판의 제 1 및 제 2 전극과 수직·교차되는 방향에 형성되고, 전계의 인가시 액정을 구동시키는 제 3 및 제 4 전극이 소정 간격만큼 이격되어 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 하부 기판에 드레인 전극과, 카운터 전극을 형성함과 아울러, 상부 기판에도 하부 기판과 상응하는 전극라인들을 형성하되, 하부 기판상의 전극과 수직으로 교차될 수 있도록 배치·형성하여, 전기장을 꼬인 형태를 취하도록 함으로써, 액정 분자가 상하부 기판의 차이없이 빠른 응답 속도로 구동하게 된다.
[실시예]
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 3A 및 3B는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도로서, 도 3A는 본 발명의 액정 표시 장치에 전압이 인가되지 않을 때를 나타낸 도면이고, 도 3B는 본 발명의 액정 표시 장치에 전압을 인가하였을 때의 액정 구동을 보여주기 위한 도면이다.
여기서, 도면 부호 11은 하부 기판을 나타내고, 11-1은 하부 기판(11)의 배면으로부터 입사되는 빛을 한 방향으로 편광시키는 하부 편광판이며, 12는 하부 기판(11) 상부에 형성되는 화소 전극을 나타내고, 13은 화소 전극(12)과 소정 거리 이격되어 있는 카운터 전극을 나타낸다. 또한, 도면 부호 15는 하부 기판(11)과 대향하는 상부 기판이고, 15-1은 하부 기판(11)으로 1차 편광된 빛을 다시 편광시키는 상부 편광판을 나타내며, 16, 17은 상부 기판(15) 상부에 형성되는 전극을 나타내고, 18은 액정 분자를 나타낸다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 빠른 응답 특성과 투과율 및 광 시야각 특성을 개선하기 위하여, 전계가 인가되지 않을 때에는, 수평 배열을 갖도록 하여, 빛을 완전히 차단한다. 또한, 전계가 인가될 때에는 액정 분자가 전계의 영향으로 트위스트하게 하여, 빛을 완전하게 누설시키도록 한다.
즉, 전체적인 액정 표시 장치의 구성은, IPS 모드와 같이, 신호 전극과, 카운터 전극을 동일 기판에 형성하여 수평한 전계를 형성하고, 이 수평한 전계가 꼬인 형태로 상부 기판까지 연속되도록, 상부 기판에도 신호 전극과 카운터 전극을 하부 기판의 전극과, 수직인 형태로 형성한다.
이에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 도 3A에 도시된 바와 같이, 하부 기판(11) 상부에는 신호 전극(12)과, 카운터 전극(13)이 이격·배치되어, 수평한 전계를 형성하도록 되어 있다.
한편, 이 하부 기판(11)과 대향하는 상부 기판(15)에도 상기 하부 기판(11)의 신호 전극(12)과, 카운터 전극(13)과 마찬가지로 두 개의 전극(16, 17)이 배열된다. 이 때, 상부 기판(15) 상에 배열되어 있는 전극들(16, 17)은 하부 기판(11)의 전극들 즉, 신호 전극(12)과, 카운터 전극(13)에 대하여 수직된 형태가 되도록 배열되도록 형성된다.
상기 전극(12, 13, 15, 16)들이 형성된 하부 기판(11)과, 상부 기판(15) 각각에는 도면에 도시되지는 않았지만, 배향막이 형성되어 있다. 여기서, 배향막은 전계의 무인가시, 액정이 수평 배향될 수 있도록 러빙된다. 아울러, 이 배향막은 상기 전극들(12, 13, 15, 16)과 45도 각도를 이루도록 러빙된다.
그리고, 하부 기판(11)과, 상부 기판의 배면에는 하부 편광판(11-1)과, 상부 기판(11)이 서로 수직으로 교차되는 방향으로 부착된다. 더불어, 하부 편광판(11-1)은 상·하부 기판(11, 15) 사이의 액정 분자(18)의 장축 방향 즉 러빙 방향과 일치하도록 설치된다.
이러한 구성을 갖는 액정 표시 장치에 전계가 인가되지 않을 겨우, 도 3A에 도시된 바와 같이, 상하부의 편광판(15-1, 11-1)의 방향이 수직으로 교차되어 있고, 액정 분자(18)가 수평(homogeneous)하게 배열되어 있다. 입사되는 빛을 완전히 차단한다.
한편, 액정 표시 장치의 각각의 전극(12, 13, 16, 17)에 전계를 인가하였을 경우에는, 도 3B에 도시된 바와 같이, 상·하부 기판의 전극(12, 13, 16, 17)에 형성된 전계의 형태로 액정 분자가 배열된다.
이에 대하여 부가하자면, 본 발명에서는 수직으로 교차하도록 대향·배치되어 있는 상부 기판(15)에 형성된 전극들(16, 17)과, 하부 기판(11)에 형성된 전극들(12, 13)에 예를 들어, 하부 기판(11)상의 전극들(12, 13)간에 수평한 전기장이 걸리도록 하고, 상부 기판(15) 상의 전극들(16, 17)간에 수평한 전기장이 걸리도록 한다. 그러면, 하부 기판(11) 및 상부 기판(15) 각각에는 수평한 전계가 형성되면서, 하부 기판(11)에서 상부 기판(15)까지 연속적으로 형성되므로, 전계의 형태는 트위스트 구조를 취하게 된다.
따라서, 상·하부 기판(11, 15) 사이의 액정(8) 또한 상기 전계 분포와 같이 하부 기판으로부터 상부 기판까지 전계가 연속적으로 형성되어, 액정 분자의 응답속도 및 투과율이 개선된다.
이로서, 상기와 같은 액정 분자의 배열에 의하여, 하부 기판(11)의 하부 편광판(11-1)으로부터 1차 편광된 직선 편광은 상기 트위스트 된 액정 분자들(18)에 의하여, 타원 형태로 편광된다.
더불어, 도면에서는 도시되지 않았지만, 상기 배향막에는 액정으로 용이하게 수직으로 세우도록 하는 큰 프리틸트각(약 90°)이 요구되지 않고도 쉽게 구동이 가능하다. 즉, 본 발명의 배향막에서는 액정 분자가 약 1 내지 5도 정도 낮은 프리틸트가 일어날 수 있도록 러빙하여 줌이 바람직하다. 그리고, 상기 배향막의 러빙되는 방향은, 상·하부 기판(15, 11) 각각에 형성된 전극들에 대하여 45도 방향으로 러빙하여 줌이 바람직하다.
본 발명은 상술한 실시예만 국한되는 것은 아니다.
상기 실시예에서는 상기 상하부 기판상의 전극들에 전기장을 인가하였을 때, 각각 수평한 전기장이 걸리도록 하였으나, 상하부 전극들간을 연결하여도 본 발명에 포함된다.
이상에서 자세히 설명되어진 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전기장의 인가시, 액정 분자가 트위스트한 배열을 갖도록 하부 기판의 화소 전극과, 카운터 전극을 형성함과 아울러, 상부 기판에도 하부 기판의 전극과 상응하는 전극들을 형성하되, 하부 기판상의 전극과 수직으로 교차될 수 있도록 배치·형성한다.
따라서, 액정 표시 장치의 응답 특성과, 투과율 및 시야각이 개선되는 효과를 갖는다.

Claims (9)

  1. 소정의 전극들이 구비된 하부 기판과, 상기 하부 기판과 대향하며 소정의 전극이 구비되는 상부 기판과, 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재된 액정을 포함하는 액정 표시 장치로서,
    상기 하부 기판 상에는 전계가 인가되었을 때, 상기 액정을 구동시키는 제 1 및 제 2 전극이 소정 거리만큼 이격된 위치에 구비되고,
    상기 상부 기판 상에는 상기 하부 기판의 제 1 및 제 2 전극과 수직·교차되는 방향에 형성되고, 전계의 인가시 액정을 구동시키는 제 3 및 제 4 전극이 소정 간격만큼 이격되어 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하부 기판 및 상부 기판에 전극들이 형성된 배면에 편광판이 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상·하부 편광판은 각각 편광된 방향이 수직으로 교차되도록 부착되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서 상기 전극들이 구비된 상·하부 기판 상부 각각에는 액정들이 일정한 방향을 갖으며 배열되도록 하는 배향막이 각각 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 배향막은 액정 분자들이 기판에 수평하게 배열되도록 러빙되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 배향막은 상기 액정 분자들이 도 1 내지 5도 정도 프리틸트 되도록 러빙되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 하부 기판상의 배향막은 상기 제 1 및 제 2 전극과 45도 각도를 이루도록 러빙되어 있고, 상기 상부 기판상의 배향막은 상기 제 3 및 제 4 전극과 45도 각도를 이루도록 러빙되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 하부 기판에 설치된 편광판의 편광 방향과, 상기 하부 기판상의 배향막의 러빙 방향은 동일한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하부 기판의 제 1 및 제 2 전극은, 데이타를 전달하는 신호 전극과 액정 구동 전압이 인가되는 카운터 전극인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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