KR20000039791A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 응답 속도가 개선된 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은 소정 거리를 두고, 대향 배치되는 상하 기판과, 상기 상하 기판사이에 개재되는 액정을 포함하며, 상기 액정은 네마틱 액정에 반강유전성 액정이 혼합된 물질인 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치
본 발명은 응답 속도가 개선된 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정내에 반강유전성 액정을 첨가하여 응답 속도를 개선시키는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 성능이 급속하게 발전됨에 따라, 액티브 매트릭스 액정 표시장치가 평판 TV 시스템 또는 휴대 컴퓨터용 고-정보량의 모니터와 같은 응용분야에 광범위하게 사용되게 되었다.
이러한 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 일반적인 구성은, 스위칭 소자와 화소 전극이 액티브 매트릭스 방식으로 배열된 하부 기판과, 하부 기판과 대향배치되며 컬러 필터 및 공통 전극이 구비된 상부 기판과, 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재되는 액정을 포함한다.
여기서, 액정으로는 롱 레인지 오더(long range order) 특성을 갖는 네마틱(nemat-ic) 액정이 가장 많이 이용된다.
이러한 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계가 형성되지 않을때는 각 기판 표면에 배치되는 배향막의 배향 상태에 따라, 액정이 배열되다가, 전계가 형성되면, 전계와 액정 분자의 광축이 평행하도록 배열된다.
그러나, 상기한 종래의 액정 표시 장치는 액정이 네마틱 상태임으로 인하여, 응답 속도가 수십 ms대로 매우 느려서, 수 ㎲대의 응답 속도를 요하는 동화상 구현이 어렵다.
이에따라, 응답 속도를 개선하고자, 수직 배향 모드를 채택하거나 또는 카이랄 도펀트를 첨가하는 방법이 제안되었지만, 응답 속도가 그리 크게 개선되지 않았다.
또한, 종래의 다른 방법으로, 상기 액정으로 자발 분극되는 특성을 갖는 강유전성 액정(ferroelectric liquid crystal)을 사용하는 모드가 제안되었다. 이 강유전성 액정을 사용하는 모드는 종래의 네마틱 액정을 사용하는 것에 비하여 응답속도가 1000배 이상 빠르다. 여기서, 이러한 강유전성 액정을 이용한 모드로는 분자의 배향을 상하 기판에서 일정 방향으로 표면을 안정화시킨 SS(surface stabilized)-FLCD(ferroelectric liquid crystal display)가 있다.
하지만, 상기 SS-FLCD는 액정에 전계가 인가될 때, 액정 분자들이 모두 자발분극하여 원하지 않는 도메인이 발생되며, 전압 인가에 대하여 안정한 상태(전압이 0인경우와,그렇지 않은 경우)가 2상 만이 존재하므로, 중간조 전압에 따른 중간조 표현에 어려움이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 빠른 응답 속도를 동작할 수 있으며, 중간조 표현이 용이한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 반강유전성 액정 분자의 배열 상태를 나타낸 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 하부 기판 2 : 화소 전극
3,7 : 배향막 5 : 상부 기판
6 : 공통 전극 8a : 편광자
8b : 분해자 10 : 액정
10a : 네마틱 액정 분자 10b : 반강유전성 액정 분자
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소정 거리를 두고, 대향 배치되는 상하 기판과, 상기 상하 기판사이에 개재되는 액정을 포함하는 액정을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 액정은 네마틱 액정에 반강유전성 액정이 네마틱 액정양에 대하여 0.01 내지 3% 정도 혼합된 물질이다.
본 발명에 의하면, 네마틱 액정에 액정 분자의 진행 방향을 향하여 분극을 발생시키는 반강유전성 액정을 혼합하여, 네마틱 액정 분자의 움직임을 촉진시키므로써, 응답 속도가 개선된다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 반강유전성 액정 분자의 배열 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일실시예에서는 수직 배향 모드를 예를들어 설명하도록 한다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 하부 기판(1) 상에는 화소 전극(2)이 형성되어있고, 화소 전극(2) 상에는 수직 배향막(3)이 형성되어 있다.
대향하는 상부 기판(5)의 내측면에는 공통 전극(6)이 형성되어 있으며, 공통 전극(6) 상부에는 수직 배향막(7)이 형성되어 있다.
하부 기판(1)의 외측면에는 입사되는 빛을 일정한 방향으로 편광시키는 편광자(8a)가 설치되어 있고, 상부 기판(5)의 외측면에는 편광자(8a)에 의하여 편광된 빛을 2차적으로 편광시키는 분해자가 설치되어 있다. 이때, 편광자(8a)의 편광축과 분해자(8b)의 분해축은 직교하는 방향을 갖는다.
상하 기판(1,5) 사이에는 본 발명에 따른 액정(10)이 개재된다. 본 발명에 따른 액정(10)은 응답 속도를 개선하기 위하여, 네마틱 액정내에 반강유전성 액정을 첨가한 것으로서, 도면에서 10a로 표시된 것을 네마틱 액정 분자를 나타내고, 10b로 표시된 것은 반강유전성 액정 분자를 나타낸다. 이때, 상기 액정(10)은 전계 인가시, 전계와 수직 방향으로 틀어지는 유전율 이방성이 음인 액정이다.
여기서, 상기 액정(10)으로 유전율 이방성이 음인 액정을 사용하는 것은 다음과 같은 이유에서 이다.
상기 유전율 이방성이 음인 액정은 단축이 장축보다 유전율이 크기 때문에, 전기장이 인가될 때, 액정 분자는 그것의 장축이 전기장과 수직하도록 배열된다. 또한, 반강유전성 액정은 액정의 자발 분극 방향이 액정 분자의 단축 방향이므로, 전기장이 인가되면, 반강유전성 액정 분자 역시 자발 분극 방향인 단축 방향과 전기장이 평행하도록 배열된다. 이에따라, 전기장이 인가되면, 반강유전성 액정 분자와 유전율 이방성이 음인 액정 분자가 동시에 액정 분자의 장축과 수직이 되도록 배열된다. 이때, 유전율 이방성이 음인 네마틱 액정은 반강유전성 액정의 영향으로 더 빨리 움직이게 된다.
여기서, 상기한 반강유전성 액정 분자는 그 자체 배열이 도 2에서와 같이 액정 분자들이 지그재그(zig-zag) 형태로 배열되어 있으므로, 기존의 강유전성 액정에 비하여 더 안정적으로 동작되고, 반강유전성 액정 분자의 첨가량은 전체 네마틱 액정의 0.01 내지 3% 정도로 첨가함이 바람직하다.
여기서, 상기 반강유전성 액정분자(10b)들은 공지된 바와 같이 자발 분극 특성을 갖는다. 즉, 액정 분자(10b)가 기판 표면에 수직으로 배열되었을 경우에는 기판과 수평한 방향 즉 단축 방향으로 자발 분극이 발생되고, 액정 분자(10b)가 기판 표면과 수평으로 배열되었을때는 단축 방향으로 자발 분극이 발생된다.
이에따라, 도 1a에 도시된 바와 같이, 화소 전극(2)과 공통 전극(6) 사이에 전계가 형성되기 이전에는(V=0), 수직 배향막(3,7)의 영향으로 액정분자(10a,10b)의 장축은 기판면과 수직을 이루도록 배열된다. 이때, 강유전성 액정 분자(10b)는 액정 분자의 단축 방향으로 자발 분극이 발생된다.
이러한 상태에서, 화소 전극(2)과 공통 전극(6) 사이에 도 1b에 도시된 바와 같이, 화소 전극(2)에 양전압(V0)이 인가되어 전계가 형성되면, 액정 분자(10a, 10b)들은 전계와 수직을 이루도록 틀어진다. 이때, 강유전성 액정 분자(10b)들의 분극 방향은 액정 분자(10a,10b)들이 틀어지는 방향과 일치하므로, 액정 분자(10a)들이 더욱 빠른 속도로 틀어지게 한다. 아울러, 분극 방향은 상대적으로 낮은 전압이 인가되는 공통 전극쪽을 취하게 된다.
그후, 강유전성 액정 분자(10a)들은 다시 액정 분자의 장축 방향, 즉, 기판면과 수직인 방향으로 자발 분극이 발생되어, 전계가 걸리지 않을 때, 빠르게 초기 상태로 돌아가도록 한다.
또한, 도 1c에서와 같이 화소 전극(2)에 공통 전극(6)에 걸리는 전압보다 낮은 전압 예를들어, 음전압(V0)이 인가되면, 화소 전극(2) 및 공통 전극(6) 사이에 전계가 형성되되, 도 1b와는 반대 방향을 취하게 된다. 따라서, 분극 방향도 상대적으로 낮은 전압이 인가되는 화소 전극(2)쪽을 취하게 된다.
이와같이 네마틱 액정내에 강유전성 액정을 첨가하면, 강유전성 액정에 의하여 네마틱 액정의 응답 속도가 증가된다.
본 실시예에서는 상하 기판 내측면에 각각 전극이 형성되고 전극 표면에 수직 배향막이 구비된 수직 배향 모드에 대하여만 설명하였지만, 하측 기판 표면에만 액정 구동 전극이 형성되고 수평 배향막이 구비된 IPS 모드의 액정으로 적용,하여도 동일한 효과를 발휘하며, 그밖의 네마틱 액정을 주성분으로 하는 모든 액정 표시 장치에 모두 적용,가능하다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 네마틱 액정에 액정 분자의 진행 방향을 향하여 분극을 발생시키는 반강유전성 액정을 혼합하여, 네마틱 액정 분자의 움직임을 촉진시키므로써, 응답 속도를 개선한다.
또한, 빠른 응답 속도 특성에 의하여 중간조 표현이 용이하다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (3)

  1. 소정 거리를 두고, 대향 배치되는 상하 기판;
    상기 상하 기판사이에 개재되는 액정을 포함하는 액정을 포함하는 액정 표시 장치로서,
    상기 액정은 네마틱 액정에 반강유전성 액정이 네마틱 액정양에 대하여 0.01 내지 3% 정도 혼합된 물질인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상하기판 내측면 각각에는 액정 구동용 전극이 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 기판 내측면 표면에 액정 구동용 전극들이 모두 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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