KR20000007096A - 피디티-브이에이 모드 액정표시장치기술 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 디스플레이(LCD)에 있어서 광시야각 개선에 관한 것으로, VA (vertical-alignment) mode에서 픽셀전극 부분에는 러빙처리를 하지 않은 일자 패턴 전극을 사용하고, 공통전극 부분에는 아래 기판의 일자 패턴의 장축 방향에서 러빙방향을 45도 각도로 하여 셀을 조합한 새로운 개념으로, 이른바 PDT(patterned double-twisted)-VA mode에 관한 발명이다.

액정 디스플레이에서 액정 분자를 제어하기 위해서는 러빙처리 공정을 통하여 액정분자를 배향 시키는 기술이 있다. 이 러빙처리법은 공정이 간단하고, 액정 배향 특성이 우수하다는 장점이 있지만, 러빙처리에 의한 오물의 발생과 정전기로 인한 TFT 소자의 파괴, 그리고 배향 얼룩 등의 문제가 심각하게 제기 되고 있다. 또한 IPS 모드, PVA 모드 등의 패턴 전극을 사용하는 경우 패턴 전극의 평탄화가 균일하지 않기 때문에 러빙시 배향 얼룩이 큰 문제로 제기 되고 있다. 그래서 본 발명에서는 패턴 되어 있는 기판에는 러빙처리를 하지 않고, 공통전극의 기판에 패턴전극의 장축 방향으로 45도 각도로 러빙처리를 어긋나게 셀을 조합을 하였다. 전압을 인가하지 않았을 때에는 수직 배향막에 액정 분자가 기판에 대하여 수직으로 서있기 때문에 확실한 암상태를 얻을 수 있으며, 전압 인가시에는 패턴 전극에 의한 왜곡된 수직전계의 분포 및 45도의 엇갈림에 의한 액정분자의 트위스트 효과를 얻을 수 있으며, dual-domain의 효과도 동시에 얻을 수 있어, 광시야각의 효과를 얻을 수 있다. 또한 연속 탄성체 이론에 의한 변형이 mono-VA mode 보다 우수하므로 응답속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 VA mode에서 아래 기판에는 러빙처리를 하지 않은 패턴 전극을 위 기판에는 패턴의 장축방향의 45도로 엇갈리게 러빙처리한 새로운 PDT-VA 모드를 제안한다.

이 개념의 기본원리는 대표도로 표시된다.

Description

피디티-브이에이 모드 액정표시장치기술{LCD Technology of PDT(patterned double-twisted) VA mode}

본 발명은 VA mode에서 패턴 전극에는 넌러빙 처리를, 공통전극에는 러빙처리를 하여 러빙 공정을 1회로 줄였으며, 러빙축이 패턴 전극의 장축 방향으로 45도로 엇갈리게 셀을 조합한 PDT(patterned double-twisted) VA mode 액정표시장치기술에 관한 것으로 광시야각특성, 그리고 고콘트라스트를 실현할 수 있는 모드에 관한 것이다.

LCD는 평판표시 소자의 한 종류로 휴대화가 가능, 평판, 박형, 저소비전력, 고화질 등의 장점을 가지고 많은 정보표시 분야에 이용되고 있다. 박막 트랜지스터(thin-film-transister) 기술과 TN (twisted nematic) 모드를 사용한 TFT-LCD가 대화면, 고해상도, 풀칼러라는 고기능을 갖는 디스플레이에 적용되어 상품화되고 있다. 하지만 액정분자를 제어하기 위해서 러빙처리라는 공정이 필요하게 되는데, 이 러빙처리법은 공정이 간단하고, 액정 배향 특성이 우수하다는 장점이 있지만, 러빙에 의한 오물의 발생과 정전기로 인한 TFT 소자의 파괴, 그리고 배향의 얼룩 등의 문제가 심각하게 제기 되고 있다. 또한, 액정분자가 가늘고 긴 형태로 되어 있기 때문에 광학특성이 상하방향으로 비대칭이 되어 시야각이 협소하고 중간조 표시에서 화상이 반전하는 문제점과 완벽한 동화상을 구현하기에는 응답속도가 느리다는 문제점을 가지고 있다. 그래서, 최근 시야각 특성을 향상시키기 위하여 IPS 모드, MVA, PVA 모드 등이 제안되고 있다. IPS 모드는 응답시간, 구동전압 등이 과제로, MVA 모드는 돌기형성 공정이 추가되며, PVA 모드는 패턴형성과 액정주입시의 배향 얼룩 등이 과제가 되고 있다.

본 발명은 차세대에 필요한 LCD 개발의 목표인 넌러빙, 광시야각, 고속응답 그리고 고콘트라스트 등을 구현할 수 있는 PDT-VA mode를 제안한다. 이 모드는 한쪽 기판에만 러빙을 하며, mono-VA mode 보다 더 우수한 광시야각 특성을 나타내었다.

도 1은 본 발명의 PDT(patterned double-twisted) VA mode의 전압을 무인가시와 전압 인가시의 개략도(보상필름이 없는 경우)

도 2는 본 발명의 PDT(patterned double-twisted) VA mode의 시뮬레이션 결과

도 3는 본 발명의 PDT(patterned double-twisted) VA mode의 전압-투과율 곡선(보상필름이 없는 경우)

도 4는 본 발명의 PDT(patterned double-twisted) VA mode의 시야각특성(보상필름이 없는 경우)

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 PDT-VA mode의 전압을 무인가시와 전압 인가시의 개략도로서, 아래 패턴 기판의 경우, 투명전극 폭은 약 5㎛, 전극이 없는 부분은 약 20㎛이며, 위 기판은 전면 투명전극으로 구성 되어있다. 이 기판 위에 수직배향막을 스핀코터을 사용하여 도포 하였으며, 패턴 전극에는 러빙처리를 하지 않고, 위 기판에 러빙을 아래 패턴 전극의 장축 방향으로 45도로 엇갈리게 러빙처리를 하여 약 4.25㎛로 셀갭을 유지하였으며, 유전율 이방성이 음(-) 인 액정을 등방성 상태에서 주입하여 셀을 제작하였다.

도 1의 (가)는 전압을 인가하지 않았을 경우를 나타내며, 이론상으로는 패턴 기판에는 러빙처리를 하지 않고 위 기판에만 러빙을 하였으므로, 더욱 확실한 암상태를 얻을 수 있다. 도 1의 (나)는 전압을 인가하게 되면, 패턴 전극에 의하여 수직전계가 그림과 같이 왜곡을 하게 되고, 액정분자도 유전율 이방성에 의하여 전계 방향으로 눕게된다. 이 때 패턴 전극의 우측부분의 액정들은 전계분포 방향에 의하여 45도로 시계방향으로 회전을 하게 되고, 패턴 전극의 좌측 부분은 135도로 반시계 방향으로 회전을 하게 된다. 이러한 회전으로 인하여, 액정의 굴절율 이방성을 보상하게 되어 도 4와 같은 넓은 시야각 특성을 얻을 수 있다.

또한, 도 3와 같이 V₁₀은 3.017[V], V₉₀은 11.709[V]로 다소 높은 구동전압이지만, 양호한 전압 대 투과율 곡선을 얻을 수 있다. 구동전압은 액정의 유전율, 셀갭을 적절히 조절함으로써 제어할 수 있다.

이상과 같이 새로 제안된 PDT-VA mode에서 전극의 폭과 간격을 적절하게 잘 조절하므로써 구동전압, 시야각 및 투과율 등의 더 높은 효과를 얻을 수 있다.

이상으로 상술한 바와 같이 본 발명은, 패턴된 기판에 넌러빙처리를, 맞은 편 기판에는 45도로 엇갈리게 러빙처리를 해서 액정분자의 회전(twist)을 유도함으로 액정분자의 광학 보상으로 인한 광시야각 특성을 실현시켰다. 또한 한쪽 기판 러빙처리에 따른 공정의 간소화 및 수율의 향상을 꾀할 수 있다. 따라서 본 발명은 LCD의 과제인 광시야각, 및 고콘트라스트등의 문제를 해결하며, 셀 제작에 있어서 러빙처리를 1회를 사용하기 때문에 공정 수를 최소한으로 줄일 수 있는 매우 우수한 모드이며 액정표시장치의 산업에 크게 기여할 것으로 기대된다.

Claims (3)

1. VA mode에서 한쪽면 러빙처리를 이용한 광시야각 기술
2. PDT-VA mode에서 한쪽면의 패턴 전극을 사용한 dual domain의 구현, 광시야각 기술
3. PDT-VA mode에서 한쪽면 러빙처리법으로 dual domain을 형성한 광시야각 기술