KR19990074554A - 프린지 필드를 갖는 수직 배향 비틀린 네마틱액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

액정 표시 장치의 한쪽 기판에 형성되어 있는 투명 전극에 화소당 세 개의 가로로 누워 있는 Y-역Y 모양의 개구부를 형성하고, 반대쪽 기판의 투명 전극에 Y-역Y 모양의 패턴 사이의 영역을 가로지르는 가로 방향의 선형 개구부를 형성한다. 개구부의 폭은 1 - 20 μm 정도가 적당하다. 개구부는 여러 가지 다른 모양으로 형성될 수 있는데, 한쪽 기판에 가로 방향의 선형 개구부를 형성하고 다른쪽 기판에는 세로 방향의 선형 개구부를 형성할 수 있으며 세로 방향의 선형 개구부가 형성된 기판에 가로 방향의 선형 개구부를 더 형성할 수도 있다. 양쪽 기판 모두에 세로 방향의 선형 개구부를 형성할 수도 있고, 여기에 가로 방향으로 선형 개구부를 더 형성할 수도 있다. 한쪽 기판에는 가로 방향의 선형 개구부를 형성하고 다른쪽 기판에는 경사 방향으로 선형 개구부를 형성할 수도 있다. 개구부를 화소 영역 안에만 형성하지 않고, 화소 영역의 바깥쪽에 형성할 수도 있다. 개구부는 한쪽 기판에만 형성될 수도 있다.

Description

프린지 필드를 갖는 수직 배향 비틀린 네마틱 액정 표시 장치

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 여기에 가하는 전장의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하는 구조로 되어 있다.

수직 배향 비틀린 네마틱(vertically aligned twisted nematic ; VATN) 방식의 액정 표시 장치는, 안쪽면에 투명 전극이 형성되어 있는 한 쌍의 투명 기판, 두 투명 기판 사이의 액정 물질, 각각의 투명 기판의 바깥면에 부착되어 빛을 편광시키는 두 장의 편광판으로 구성된다. 전기장을 인가하지 않은 상태에서는 액정 분자는 두 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있고, 전기장을 인가하게 되면 두 기판 사이에 채워진 액정 분자들이 기판에 평행하며 일정한 피치(pitch)를 가지고 나선상으로 꼬이게 된다.

VATN 액정 표시 장치의 경우 종래의 비틀린 네마틱 액정 표시 장치에 비해 대비비의 측면에서 많은 향상을 가져왔지만, 시야각이 그다지 넓지 않다는 문제점이 있다.

한편, T. Yamamoto 등은 프린지 필드(fringe field)에 의한 수직 배향 방식의 단순 매트릭스 액정 표시 장치를 "SID '91, p.762 - 765"에서 발표하였으며, Lien은 "SID '92, p.33 - 35"에서 단순 매트릭스 다중 영역 수직 배향 액정 표시 장치가 명상태(white state)에서의 광투과율이 낮은 문제점을 해결하기 위해서 화소 전극에 개구부를 형성하는 구조를 제안하였다.

이 때 형성되는 프린지 필드의 모양에 따라 투과율은 상당한 변화를 보이며, 따라서 프린지 필드를 형성하기 위해 사용하는 투명 전극의 패턴을 최적화시키는 것이 필요하다.

본 발명의 과제는 프린지 필드를 갖는 수직 배향 액정 표시 장치의 최적화된 투명 전극 패턴을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 형성되는 프린지 필드와 그 주변의 액정 분자의 배열을 나타낸 것이고,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 단위 화소의 ITO 전극 구조를 나타낸 것이고,

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 단위 화소의 ITO 전극 구조를 나타낸 것이고,

도 4는 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 인가전압에 따른 투과율 변화를 도시한 그래프이고,

도 5 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 단위 화소의 ITO 전극 구조를 나타낸 것이다.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 액정 표시 장치의 한쪽 기판에 형성되어 있는 투명 전극에 옆으로 누워 있는 Y-역Y 모양의 개구부를 형성하고, 반대쪽 기판의 투명 전극에 선형의 개구부를 형성한다.

반대쪽 기판에 형성되는 선형 개구부는 누워 있는 Y-역Y 모양의 개구부 사이에 가로 방향으로 형성한다.

개구부는 여러 가지 다른 모양으로 형성될 수 있는데, 한쪽 기판에 가로 방향의 선형 개구부를 형성하고 다른쪽 기판에는 세로 방향의 선형 개구부를 형성할 수 있으며 세로 방향의 선형 개구부가 형성된 기판에 가로 방향의 선형 개구부를 더 형성할 수도 있다.

양쪽 기판 모두에 세로 방향의 선형 개구부를 형성할 수도 있고, 여기에 가로 방향으로 선형 개구부를 더 형성할 수도 있다.

한쪽 기판에는 가로 방향의 선형 개구부를 형성하고 다른쪽 기판에는 경사 방향으로 선형 개구부를 형성할 수도 있다.

개구부를 화소 영역 안에만 형성하지 않고, 화소 영역의 바깥쪽에 형성할 수도 있다.

개구부는 한쪽 기판에만 형성될 수도 있다.

그리고, 이 개구부의 폭은 1 - 20 ㎛ 정도가 적당하다.

이제 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 투명 전극이 개구부를 갖는 액정 표시 장치에서 형성되는 프린지 필드와 그 주변의 액정 분자의 배열을 나타낸 것이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 하판인 박막 트랜지스터 기판(10)에 형성되어 있는 ITO 전극(30)의 일부가 제거되어 개구부(31)를 형성하고 있다. 이렇게 하면, 전계를 인가하지 않은 상태에서는 액정 분자(50)들은 두 기판(10, 20)에 수직하게 배열된 상태를 유지하지만, 전계를 인가하면 ITO 전극(30)이 제거된 부분(31) 부근에서의 전기장은 두 기판(10, 20)에 대하여 완전히 수직으로 형성되지 않고 기울어지게 된다. 수직 배향 액정 표시 장치에서는 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 물질을 사용하므로 액정 분자(50)의 배열 방향은 전기장의 방향과 수직이 되고자 하고, 도 1에 나타난 바와 같이, 액정 분자(50)는 개구부(31)를 중심으로 양쪽으로 벌어지는 방향으로 기울어지게 된다.

도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 ITO 전극 구조가 도시되어 있다. 실선으로 표시된 부분은 컬러 필터 기판에 형성되어 있는 개구부를 나타내고 점선으로 표시된 부분은 반대쪽 박막 트랜지스터 기판에 형성되어 있는 개구부를 나타낸다.

도 2에 나타난 바와 같이, 컬러 필터 기판에는 화소당 두 개씩의 Y-역Y 모양의 개구부(41, 42)가 형성되어 있고, 박막 트랜지스터 기판에는 Y-역Y 모양의 개구부의 가운데 부분을 가로지르는 선형 개구부(31)가 가로 방향으로 두 개 형성되어 있다.

본 발명의 제2 실시예에서는 Y-역Y 모양의 개구부를 가로 방향으로 형성하는 구조를 제시한다.

도 3에 나타난 바와 같이, 컬러 필터 기판에는 Y-역Y 모양의 개구부(42)를 가로 방향으로 세 개 형성하고, 반대쪽 기판인 박막 트랜지스터 기판에 선형 개구부(31)를 Y-역Y 모양의 개구부(42)사이에 위치하도록 두 개 형성한다.

이 때 형성되는 개구부(31, 41, 42)의 폭은 1 - 20 ㎛ 정도가 적당하다.

도 4에는 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 인가 전압에 따른 투과율 변화를 도시한 그래프가 나타나 있다. 점선으로 도시한 그래프가 제1 실시예의 경우를 나타낸 것이고, 실선으로 도시한 그래프는 제2 실시예를 나타낸다.

도 4에 나타난 바와 같이, 명상태에서의 투과율이 상당히 높은 것을 알 수 있고, 특히 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우 제1 실시예에 비해 높은 투과율을 나타낸다. 뿐만 아니라, 이 때 형성되는 프린지 필드는 매우 안정적인 것으로 나타났다.

본 발명의 제1 및 제2 실시예에서는 컬러 필터 기판에 Y-역Y 모양의 개구부를 형성하고, 박막 트랜지스터 기판에 선형 개구부를 형성하였지만, 이를 반대로 형성할 수도 있다. 즉 박막 트랜지스터 기판에 Y-역Y 모양의 개구부를, 컬러 필터 기판에 선형 개구부를 형성할 수도 있다.

도 5 내지 도 12에 나타난 바와 같이, 개구부는 여러 가지 다른 형태로 형성할 수 있다.

도 5와 도 6에 나타난 본 발명의 실시예는 한쪽 기판에 가로 방향의 선형 개구부를 형성하고 다른쪽 기판에는 세로 방향의 선형 개구부를 형성한 것이다.

도 5에 나타난 실시예에서는 한쪽 기판에 기판의 세로 방향의 가운데를 가로지르는 가로 방향의 선형 개구부(31)를 한 개 형성하고, 반대쪽 기판에는 기판의 가로 방향의 가운데를 가로지르는 세로 방향의 선형 개구부(43)를 한 개 형성한다. 도 6에 나타난 실시예에서는 한쪽 기판에 가로 방향의 선형 개구부(31)를 두 개 형성하고, 반대쪽 기판에는 기판의 가로 방향의 가운데를 가로지르는 세로 방향의 선형 개구부(43)를 한 개 형성한다.

세로 방향의 선형 개구부가 형성된 기판에 가로 방향의 선형 개구부를 더 형성할 수도 있다.

도 7에 나타난 실시예는 도 6의 실시예와 같은 가로 방향 선형 개구부(31) 두 개와 세로 방향 선형 개구부(43) 한 개 외에 세로 방향 선형 개구부(43)가 형성된 기판에 가로 방향 선형 개구부(44)를 세 개 더 형성한 것이다.

이와는 달리 양쪽 기판 모두에 세로 방향의 선형 개구부를 형성할 수도 있다.

도 8에 나타난 본 발명의 실시예는 한쪽 기판에 세로 방향 선형 개구부(32)를 두 개 형성하고, 다른 기판에는 반대쪽 기판에 형성되어 있는 세로 방향 선형 개구부(32) 사이에 위치하도록 세로 방향 선형 개구부(43)를 한 개 형성한 것이다.

도 8에 나타난 실시예의 전극 구조에서 가로 방향으로 선형 개구부를 더 형성할 수도 있다.

도 9에 나타난 본 발명의 실시예는 한쪽 기판에 세로 방향 선형 개구부(32)를 두 개 형성하고, 다른 기판에는 반대쪽 기판에 형성되어 있는 세로 방향 선형 개구부(32) 사이에 위치하도록 세로 방향 선형 개구부(43)를 한 개 형성하고, 세로 방향 선형 개구부(43)와 교차하는 가로 방향 선형 개구부(44)를 세 개 더 형성한 것이다.

한쪽 기판에는 가로 방향의 선형 개구부를 형성하고 다른쪽 기판에는 경사 방향으로 선형 개구부를 형성할 수도 있다.

도 10에 나타난 본 발명의 실시예는 한쪽 기판에 가로 방향 선형 개구부(31)를 한 개 형성하고, 반대쪽 기판에는 경사 방향으로 선형 개구부(43)를 두 개 형성한 것이다.

개구부를 화소 영역 안에만 형성하지 않고, 화소 영역의 바깥쪽에 형성할 수도 있다.

도 11 및 도 12에 나타난 바와 같이, 한쪽 기판에는 화소 영역(P) 내부에 가로 방향과 세로 방향으로 선형 개구부(31, 32, 33)를 형성하고, 다른쪽 기판에는 화소 영역의 바깥쪽을 둘러싸는 모양의 가로 및 세로 방향 선형 개구부(46, 47)를 형성할 수도 있다.

개구부는 한쪽 기판에만 형성될 수도 있다.

도 13 및 도 14에 나타난 바와 같이, 한쪽 기판에만 가로 방향 길이와 세로 방향 길이가 다른 직사각형이 연결되어 있는 바둑판 모양의 개구부(48, 49)를 형성할 수도 있다.

도 5 내지 도 12에 나타난 본 발명의 실시예에 있어서도 형성되는 개구부의 폭은 제1 및 제2 실시예에서와 같이 1 - 20 ㎛ 정도가 적당하다.

상기한 바와 같이, 수직 배향 액정 표시 장치의 투명 전극의 개구부를 다양한 형태로 형성함으로써 액정 표시 장치의 명상태에서의 투과율을 높일 수 있다.

Claims (17)

1. 마주 보고 있는 한 쌍의 기판,

   상기 기판 중 하나의 안쪽에 형성되어 있으며 옆으로 누워 있는 Y-역Y 모양의 개구부를 가지고 있는 투명 전극,

   상기 기판 중 다른 하나의 안쪽에 형성되어 있으며 선형 개구부를 가지고 있는 투명 전극,

   상기 기판 사이에 주입되어 있는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에서,

   상기 Y-역Y 모양의 개구부는 단위 화소당 3개씩 형성되어 있는 액정 표시 장치.
3. 제2항에서,

   상기 선형 개구부는 상기 Y-역Y 모양의 개구부 사이의 영역을 가로지르는 형태로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
4. 제3항에서,

   상기 선형 개구부와 상기 Y-역Y 모양의 개구부의 폭은 1 - 20 ㎛인 액정 표시 장치.
5. 마주 보고 있는 제1 기판 및 제2 기판,

   상기 제1 기판의 안쪽에 형성되어 있으며 가로 방향의 제1 선형 개구부를 가지고 있는 제1 투명 전극,

   상기 제2 기판의 안쪽에 형성되어 있으며 세로 방향의 제2 선형 개구부를 가지고 있는 제2 투명 전극,

   상기 기판 사이에 주입되어 있는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
6. 제5항에서,

   상기 제1 선형 개구부는 상기 제1 기판의 세로 방향의 가운데를 가로지르는 형태로 1개 형성되어 있으며,

   상기 제2 선형 개구부는 상기 제2 기판의 가로 방향의 가운데를 가로지르는 형태로 1개 형성되어 있는 액정 표시 장치.
7. 제5항에서,

   상기 제1 선형 개구부는 2개 이상 형성되어 있으며,

   상기 제2 선형 개구부는 상기 제2 기판의 가로 방향의 가운데를 가로지르는 형태로 1개 형성되어 있는 액정 표시 장치.
8. 제7항에서,

   상기 제2 투명 전극은 가로 방향으로 형성되어 있는 제3 선형 개구부를 더 가지고 있는 액정 표시 장치.
9. 마주 보고 있는 제1 기판 및 제2 기판,

   상기 제1 기판의 안쪽에 형성되어 있으며 세로 방향의 제1 선형 개구부를 가지고 있는 제1 투명 전극,

   상기 제2 기판의 안쪽에 형성되어 있으며 세로 방향의 제2 선형 개구부를 가지고 있는 제2 투명 전극,

   상기 기판 사이에 주입되어 있는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
10. 제9항에서,

    상기 제1 선형 개구부는 상기 제1 기판의 세로 방향의 가운데를 가로지르는 형태로 1개 형성되어 있으며,

    상기 제2 선형 개구부는 상기 제1 선형 개구부의 양쪽으로 2개 형성되어 있는 액정 표시 장치.
11. 제10항에서,

    상기 제1 투명 전극은 가로 방향으로 형성되어 있는 제3 선형 개구부를 더 가지고 있는 액정 표시 장치.
12. 마주 보고 있는 제1 기판 및 제2 기판,

    상기 제1 기판의 안쪽에 형성되어 있으며 가로 방향의 제1 선형 개구부를 가지고 있는 제1 투명 전극,

    상기 제2 기판의 안쪽에 형성되어 있으며 경사 방향의 제2 선형 개구부를 가지고 있는 제2 투명 전극,

    상기 기판 사이에 주입되어 있는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
13. 마주 보고 있는 제1 기판 및 제2 기판,

    상기 제1 기판의 안쪽에 형성되어 있으며 화상을 표시하는 화소 영역 내에 가로 방향의 제1 선형 개구부와 세로 방향의 제2 선형 개구부를 가지고 있는 제1 투명 전극,

    상기 제2 기판의 안쪽에 형성되어 있으며 상기 화소 영역 바깥쪽에 가로 방향의 제3 선형 개구부와 세로 방향의 제4 선형 개구부를 가지고 있는 제2 투명 전극,

    상기 기판 사이에 주입되어 있는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
14. 제13항에서,

    상기 제3 선형 개구부는 화소 영역의 위와 아래에 형성되어 있으며,

    상기 제4 선형 개구부는 화소 영역의 왼쪽과 오른쪽에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
15. 제14항에서,

    상기 제1 선형 개구부는 상기 제1 기판의 세로 방향의 가운데를 가로지르는 형태로 1개 형성되어 있으며,

    상기 제2 선형 개구부는 상기 제1 기판의 가로 방향의 가운데를 가로지르는 형태로 1개 형성되어 있는 액정 표시 장치.
16. 제14항에서,

    상기 제1 선형 개구부는 2개 형성되어 있으며,

    상기 제2 선형 개구부는 상기 제1 기판의 가로 방향의 가운데를 가로지르는 형태로 아래위로 나누어져 2개 형성되어 있는 액정 표시 장치.
17. 마주 보고 있는 제1 기판 및 제2 기판,

    상기 제1 기판의 안쪽에 형성되어 있으며 가로의 길이와 세로의 길이가 다른 직사각형이 연결된 바둑판 모양의 개구부를 가지고 있는 제1 투명 전극,

    상기 제2 기판의 안쪽에 형성되어 있는 제2 투명 전극,

    상기 기판 사이에 주입되어 있는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하는 액정 표시 장치.