KR19990047253A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 색띰을 방지하기 위한 액정 표시 장치를 개시한다.
개시된 본 발명의 액정 표시 장치는, 액정층을 사이에 두고 대향하는 상하부 기판과, 상기 하부 기판 상에 상기 액정층을 구동시키는 카운터 전극 및 화소 전극과, 상기 상하 기판의 액정층 대향면 각각에 설치되는 상하 배향막을 포함하며,상기 액정층내에는 카이랄 도펀트가 혼합된다.

Description

액정 표시 장치
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 인 플랜 스위칭(in plane switching: 이하 IPS) 모드의 액정 표시 장치에 있어서, 색띰(color shift) 현상을 방지할 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
IPS 모드의 액정 표시 장치는, TN(twisted nematic) 액정 표시 장치의 시야각 특성을 보상하기 위하여, 일본국 히다찌사에서 개발된 횡전계 구동용 액정 표시 장치이다.(Principle and characteristic of electro-optical behviour with in-plane switching mode, Asia display 95, p577∼580)
이러한 IPS 액정 표시 장치는 액정 분자를 구동시키는 전극을 모두 하부 기판에 설치하여, 하부 기판면과 평행한 전계가 형성되도록 한다.
그러나, 상기와 같은 IPS 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점을 지닌다.
상기와 같은 IPS 액정 표시 장치는 최대 투과율(T=sin2(2χ)sin2(πΔnd/λ):여기서, χ는 액정 분자가 이동하는 각도, Δn은 액정의 굴절율, d는 액정층의 두께)을 만족할 수 있도록, 액정 표시 장치의 온(on)시, 액정 분자들이 π/4 만큼 이동되도록 설계되어 있다. 즉, 액정 표시 장치가 구동되지 않을때는, 이후 전계 방향과 π/4 만큼 차이를 갖도록 액정 분자가 배열되고, 구동시에는 전계와 평행(또는 수직)한 방향으로 액정 분자가 배열된다. 그러나, 상기한 IPS 액정 표시 장치의 액정 분자(2)들은 실제적으로는, 초기 배열상태를 결정하는 배향막의 구속력에 의하여, 구동시 전계(f)와 완전히 평행(또는 수직)하게 배열되지 못하고, 도 1에 도시된 것과 같이 약간의 각도차를 갖도록 배열된다.
이로 인하여, 도면에서 A 방향에서 바라보았을때와 B 방향에서 바라보았을 때, 액정 분자의 각기 다른축을 보게 되고, 이 두 부분에서는 각기 다른 색상을 표현한다.
즉, A 방향에서 화면을 보았을 경우에는, 액정 분자(2)의 단축을 보게되어, 화면은 단파장을 갖는 블루(blue) 색상을 띠게 된다.
한편, B 방향에서 화면을 보았을 경우에는, 액정 분자(2)의 장축을 보게 되어, 화면은 장파장을 갖는 옐로우(yellow) 색상을 띠게 되어, 액정 화면의 화질이 저하된다. 여기서, 미설명 부호 1a, 1b는 액정 구동 전극이고, C는 하부 배향막의 배향 방향이다.
따라서, 본 발명의 목적은, IPS 액정 표시 장치에 있어서, 액정 분자의 이방성으로 인한 색띰 현상을 방지하여, 화질을 개선할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 IPS 액정 표시 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 도면.
도 2 및 도 3는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 단면으로서,
도 2는 액정 표시 장치에 전계 무인가시의 단면도.
도 3은 액정 표시 장치에 전계 인가시의 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 : 하부 기판 11a : 카운터 전극
11b : 화소 전극 12 : 액정층
12a : 액정내 분자 13a,13b : 배향막
20 : 상부 기판
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 액정층을 사이에 두고 대향하는 상하부 기판, 상기 하부 기판 상에 상기 액정층을 구동시키는 카운터 전극과, 화소 전극, 상기 상하 기판의 액정 대향면 각각에 설치되는 상하 배향막을 포함하며, 상기 액정층내에는 카이랄 도펀트가 혼합된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액정층내에 꼬임 특성을 갖는 카이랄 도펀트를 혼합하여, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하게 된다.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 2 및 도 3는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 도 2는 액정 표시 장치에 전계 무인가시의 단면도이고, 도 3은 액정 표시 장치에 전계 인가시의 단면도이다.
본 발명에 있어서, 액정 분자의 굴절율 이방성으로 인한 IPS 액정 표시 장치의 색띰을 방지하기 위하여, 액정내에 액정 분자를 꼬이도록 하는 카이랄(chiral) 도펀트를 첨가한다. 그러면 카이랄 도펀트에 의하여, 초기에 꼬여있던 액정 분자들이 전계의 형태로 배열되는 과정에서 색띰을 방지하게 된다.
즉, 보다 구체적으로 설명하면, 도 2를 참조하여, 대향하는 하부 및 상부 기판(10,20) 사이에 액정층(12)이 개재된다. 하부 기판(10) 상부에는 액정층(12)내의 액정 분자(12a)를 동작시키는 전극들 즉, 카운터 전극(11a)과 화소 전극(11b)이 형성된다. 여기서, 카운터 전극(11a)과 화소 전극(11b)의 폭은 2 내지 30㎛ 가 될 수 있고, 카운터 전극(11a)과 화소 전극(11b)의 간격은 3 내지 20㎛ 정도가 될 수 있다. 또한, 하부 및 상부 기판(10,20)의 각각의 대향면 표면에는 전계 무인가시 액정 분자의 초기 구동 상태를 결정하는 배향막(13a, 13b)이 설치된다. 이때, 상하 배향막(13a, 13b)은 수평 배향막으로, 상하 수평 배향막(13a, 13b)의 배향 방향은 서로 150 내지 220°, 더욱 바람직하게는 서로 180°차이가 나도록 배향된다. 또한, 상하 배향막(13a, 13b)의 배향 방향은 상기 전극들(11a,11b)의 장방향과 45°각도차를 갖는다.
그리고, 상기 액정층(12)내에는 전계 인가전에 액정 분자들(12a)이 소정 각도로 스스로 꼬임을 갖을 수 있도록, 카이랄 도펀트가 첨가되어 있다. 이때, 카이랄 도펀트는 공지된 바와 같이, 액정 분자의 장축이 꼬이도록 하는 특성을 지닌다. 이에따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 액정 분자들은 상하 배향막(13a, 13b)의 배향 방향에 따라 배열되면서, 카이랄 도펀트의 영향으로 180° 꼬임을 갖으며 배열된다. 상기와 같이 90도 이상의 꼬임각을 갖으며, 이후 전계 인가시 90도 이상 회전하는 액정 모드를 STN(super twistted mode)라 한다. 이때, 액정층(12)의 중앙 부분(middle layer) 부분에 존재하는 액정 분자(12a)의 배열은, 하부 기판(10) 표면 및 상부 기판(20)의 표면에 배열된 액정 분자(12a)와 각각 90°만큼 꼬이도록 배열된다. 여기서, 카이랄 도펀트는 전체 꼬임 주기에 대한 셀갭의 비인 디피비(d/p ratio)가 0.4 이상이 될 수 있도록 주입된다. 또한, 액정층(12)으로, 두께(d)와 굴절율 이방성(Δn)의 곱이 0.05 내지 2㎛인 액정을 사용함이 바람직하다.
이와같은 구성을 갖는 액정 표시 장치는, 카운터 전극(11a)과 화소 전극(11b)에 전계가 인가되었을 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 이 액정 표시 장치에는 하부 기판면과 수평한 전계가 형성된다. 이때, 이 전계의 방향은 상부 기판의 배향 방향 및 하부 기판의 배향 방향과 약 45°만큼의 각도차를 갖는다. 이에 따라, 액정 분자(12a)는 전계 인가시, 전계의 방향과 수평(또는 수직)이 되도록 배열된다. 이러한 가운데 액정층(12)내에는 카이랄 도펀트가 포함되어 있으므로, 전계 인가전에 180°꼬여있던 액정 분자(12a)들이 전계와 수평 또는 수직이 되도록 재배치된다. 이때, 액정층(12)의 중앙 부분에 존재하는 액정을 중심으로, 서로 대칭적으로 반대 방향으로 회전되므로, 액정층(12)의 중앙 부분을 경계로 하부 영역과 상부 영역의 액정 분자들이 회전하는 방향이 상이하게 된다. 이와같이 회전하는 가운데, 하부 영역에서 액정 분자의 단축을 보는 경우에도, 상부 영역에는 액정 분자의 장축을 볼 수 있어, 광학적 이방성이 보상된다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 액정층내에 꼬임 특성을 갖는 카이랄 도펀트를 혼합하여, 액정 분자의 광학적 이방성을 보상하게 된다.
따라서, IPS 모드의 액정 표시 장치의 색띰 현상이 방지된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (6)

  1. 액정층을 사이에 두고 대향하는 상하부 기판;
    상기 하부 기판 상에 상기 액정층을 구동시키는 카운터 전극과, 화소 전극;
    상기 상하 기판의 액정층 대향면 각각에 설치되는 상하 배향막을 포함하며,
    상기 액정층내에는 카이랄 도펀트가 혼합된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 기판의 배향막의 배향 방향과, 상기 카운터 전극 및 화소 전극의 장방향과는 45° 각도차를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상부 기판의 배향막과 하부 기판의 배향막은 서로 150 내지 220° 각도차를 갖도록 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 상부 기판의 배향막과 하부 기판의 배향막은 서로 180° 각도차를 갖도록 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 카이랄 도펀트는 전체 꼬임 주기에 대한 상하 기판의 거리의 비인 디피비(d/p ratio)가 0.4 이상이 될 만큼 혼합되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 상, 하 배향막은 수평 배향막인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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