KR20000059770A - 전계효과을 이용한 멀티도메인 파이셀 복굴절 - Google Patents

전계효과을 이용한 멀티도메인 파이셀 복굴절 Download PDF

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KR20000059770A
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Abstract

본 발명은 전계효과(fringe field effect)를 이용한 MπTB (multi domain π cell tunable birefringence) 모드에 관한 발명이다. 기존의 OCB(optically compensated birefringence) 모드는 3차원을 보상하는 위상차 필름을 필요시하며 π 셀을 실현하기 위해서는 초기배향이 매우 어려운 것이 알려져 있다. 이 OCB모드는 normally dark 를 만들기 위하여 약 2-3V의 초기전압이 필요하며 셀과 위상차 필름과의 조합이 매우 복잡하다. 그리고 OCB셀은 구동전압이 높고 시야각이 협소한 단점을 가지고 있다. 그래서 본 발명에서는 전계효과를 이용한 MπTB모드를 제안한다. 이모드는 기존의 OCB셀의 장점인 고속응답특성을 살리면서 Y자 등의 슬릿전극패턴에 의한 슬릿전계에 의하여 멀티도매인을 형성시켜 시야각을 향상시키고 동시에 위상차필름의 slow axis 를 초기 액정분자 배열방향과 90도 어긋나게 함으로써 normally dark 상태를 만들 수 있어서 콘트라스트를 향상 시킬수 있다.
따라서 본 발명은 광시야각, 고속응답, 그리고 고콘트라스트를 실현시킬수 있는 매우 우수한 모드이다. 이효과를 이용한 MπTB모드의 액정표시장치는 제 2 도로 표시된다.

Description

전계효과을 이용한 멀티도메인 파이셀 복굴절{MpiTB mode by using fringe field effect}
본 발명은 ITO전극에 슬릿(slit) 전극구조를 형성하여 fringe field effect를 이용하여 멀티도매인을 형성한 MπTB 모드로서 광시야각특성, 고속응답 그리고 고콘트라스트틀 실현할 수 있는 모드에 관한 것이다.
액정 표시장치 (liquid crystal display) 는 소형, 경량, 저소비전력등의 우수한 특성을 갖는 디스플레이로서 액정 배열의 변화로 생기는 빛의 투과율의 차이 를 이용하는 정보표시소자이다. 박막 트렌지스터(thin-film-transister)기술 과 TN (twisted nematic) 모드를 사용한 TFT-LCD가 대화면, 고해상도, 풀칼러라는 고기능을 갖는 디스플레이에 적용되어 상품화되고 있다. 하지만 액정분자가 가늘고 긴 형태로 되어 있기 때문에 광학특성이 상하방향으로 비대칭이 되어 보는 각도를 바꾸면 시야각이 협소하고 중간조표시에서 화상이 반전하는 문제점과 완벽한 동화상을 구현하기에는 응답속도가 느리다는 문제점을 가지고 있다.
TN모드의 단점을 보완하기 위해 현재 연구되고 있는 모드로는 IPS(in-plane switch) 모드, OCB (optically compensated bend) 모드, VA(vertically aligned) 모드 등이 있다. 그러나 이러한 광시야각 구현은 물론 차세대에 필요한 고속응답 LCD의 개발이 매우 중요하다. 그래서 본 개발에서는 광시야각, 고속응답 그리고 고콘트라스트등을 구현할수 있는 MπTB모드를 제안한다.
그림 1도에 나타낸 기존의 OCB 모드는 3차원을 보상하는 위상차 필름을 필요시하며 π 셀을 실현하기 위하여는 초기배향이 매우 어려운 것이 알려져 있다. 이모드는 normally dark 를 만들기 위하여 약 2-3V의 초기전압이 필요하며 위상차 필름의 조절이 매우 복잡하다. 그리고 OCB셀은 구동전압이 높고 시야각이 그다지 넓지 않다는 단점을 가지고 있다. 그래서 본 발명에서 제안하는 MπTB모드는 기존의 OCB셀의 장점인 고속응답특성을 살리면서 상하기판에서 슬릿전극을 교대로 배치하여 슬릿전계를 연속적으로 유기시켜 멀티도매인이 연속적으로 만들어짐으로써 시야각을 향상시키고 동시에 위상차 필름의 slow axis 를 초기 액정분자 배열방향과 90도 어긋나게 함으로써 normally dark 상태를 만들 수 있어서 콘트라스트를 향상 시킬수 있다. 이효과를 이용한 MπTB모드의 액정표시장치는 제 2 도로 표시된다. 따라서 본 발명은 광시야각, 고속응답, 그리고 코곤트라스를 실현시킬 수 있는 매우 우수한 모드이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 조건을 만족시킬 수 있는 fringe field effect 에 의한 MπTB 에서 광시야각, 고속응답 그리고 고콘트라스트를 구현하는 것이다.
제 1 도 OCB 모드
제 2A 도 본 발명의 전계효과 MπTB모드의 전압무인가시
제 2B 도 본 발명의 전계효과 MπTB모드의 전압인가시
제 3A 도 슬릿패턴구조
제 3B 도 슬릿패턴구조
제 3C 도 슬릿패턴구조
제 3D 도 슬릿패턴구조
제 4A 도 전압무인가시의 MπTB모드의 액정분자배열
제 4B 도 MπTB모드의 전계분포 및 액정분자배열
제 5A 도 배향처리에 따른 액정분자의 초기배열
제 5B 도 전계분포에 의한 멀티도매인의 형성
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 제 2 도의 기본 MπTB모드를 제안한다. 2장의 편광판은 직교로되어 있으며 위상차 필름의 slow axis는 Y축방향으로 X축의 액정분자 배열방향과 90도 어긋나도록 배치하여 normally dark 상태를 만든다. 양쪽기판면에서 액정분자는 러빙처리되어 π셀 구조로 만든다. 투명전극은 전계효과를 만들기 위하여 Y자 (이외에 X자도 가능) 모형의 slit 전극패턴으로 제작된다 (그림 3 도). 그림 3 도에 나타낸 바와 같이 상하기판은 슬릿전극의 패턴이 상하 교대로 배치하는 구조와 같은 위치에 겹치는 구조등 다양하게 조합함으로써 멀티도매인이 가능하다. 여기서는 슬릿전계가 교차되는 구조로 설명한다. 여기서 슬릿전극방향은 액정분자와 90도 어긋나도록 배치한다. 다른말로 표현하면 슬릿전극의 방향은 위상차 필름의 slow axis 와 같은 방향인 Y축으로 배치한다. 전압이 인가되기 전에는 폴리이미드 표면은 러빙처리되어 π셀을 형성한다. 이때 기판위에서의 선 경사각을 나타내는 프리틸트각 (pretilt angle) 은 약 3도 이하로 유지한다. 프리틸트각이 크게되면 normally dark상태를 유지하기 어렵고 프리틸트를 유지하기 위해서는 안정성에서 불리하기 때문이다. 그리고 인가전압에 따른 액정분자의 제어에 있어서 멀티도매인 형성에 불리하기 때문이다. 즉, π셀을 구현하기위한 최소한의 프리틸트각 만으로 충분하다. 따라서 전압무인가시에는 액정분자의 배열방향이 위상차 필름의 slow axis 와 90도로 되어 있어 광은 차단되어 normaly dark 상태가 된다. 여기에 임계치이상의 전압이 인가되면 슬릿이 있는 부분의 액정분자는 슬릿전계에 의하여 방향을 바꾸어 복굴절을 유기시켜 위상차 필름을 통과하여 밝게 된다. 슬릿구조를 상하 기판에서 교대로 두게되면 멀티도매인이 교대로 형성되어 한 화소에 여러 도매인이 형성되어 광을 통과함으로써 광시야각이 실현된다.
슬릿전계의 패턴을 3A-3D 도에 설명한다. 그리고 슬릿전계외에 Y자 및 X자 등의 구조로도 멀티도매인의 실현이 가능하다.
제 4 도는 인가전압 무인가시의 초기 액정배열과 임계치이상의 전압인가시의 전계분포와 액정분자 배열을 나타낸다. 상하로 배치된 슬릿전계에 의하여 멀티도매인이 형성되어 시야각을 향상시킴을 알수 있다. 제 5 도는 전계분포에 의한 멀티도매인의 형성을 나타낸다.
또한 이 MπTB 모드는 액정분자의 트위스트 현상을 이용하지 않기 때문에 고속응답이 가능하다. 그리고 일축성 필름을 사용함으로써 normally dark 상태가 실현되어 콘트라스트를 향상시킬수 있다. π셀 제작시 배향처리법은 폴리이미드 러빙처리법은 물론 광배향 (광중합법 및 광분해법) 을 사용한다. 과배향법은 넌러빙처리법이라는 관점에서 보면 이점이 있다. 그리고 위, 아래기판을 전극이 서로 엇갈리게 cell gab이 6㎛로 유지하여 조합하고 유전율 이방성이 정 (positive) 인 네마틱 액정을 주입한다. 위상차 필름은 Y축으로 slow axis 를 가진 필름을 사용하며 약 450nm 정도를 사용한다. 단, 셀두께는 △nd 로 결정되므로 액정의 물성 및 위상차필름의 특성과 잘 조합하여 제작한다. 이모드는 기존의 VA모드와 달리 유전율이방성이 정 (+) 인 네마틱액정이 사용 가능하여 가격면에서도 유리하다.
본 발명은 전계효과를 이용한 MπTB 모드에 관한 발명이다. 이모드는 기존의 OCB셀의 장점인 고속응답특성을 살리면서 슬릿전극패턴에 의한 전계효과를 이용하여 멀티도매인을 실현시켜 시야각을 향상시킴은 물론 위상차 필름의 slow axis를 초기 액정분자 배열방향과 90도 어긋나게 함으로써 normally dark 상태를 만들어 콘트라스트를 향상 시킬수 있다. 따라서 본 발명은 대면적 및 고속응답이 요구되는 액정표시장치에 필요한 광시야각, 고속응답, 그리고 고콘트라스트를 실현시킬 수 있는 매우 우수한 모드이며 액정표시장치의 산업에 크게 기여가능하다.

Claims (6)

  1. 투명전극에 슬릿전극패턴을 형성하여 fringe field effect를 이용한 MπTB모드.
  2. 제 1 항에 있어서 한 화소에 상, 하 기판 교대로 1개 이상의 슬릿전극패턴(Y자 및 X자 ) 을 가진 MπTB모드.
  3. 제 1 항에 있어서 한쪽 기판면에만 1개 이상의 슬릿전극패턴 (Y자 및 X자 )을 가진 MπTB모드.
  4. 제 1 항에 있어서 한 화소에 상, 하 기판 교대로 1개 이상의 전극구조 (Y자 및 X자 ) 를 가진 MπTB 모드.
  5. 제 1 항에 있어서 한쪽 기판면에만 1개 이상의 전극구조(Y자 및 X자 ) 을 가진 MπTB 모드.
  6. 제 1 항에 있어서 광배향 (광중합 및 광분해법) 처리에 의한 MπTB 모드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100842717B1 (ko) * 2001-01-25 2008-07-01 도시바 마쯔시따 디스플레이 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 액정 표시장치
US7679706B2 (en) 2004-11-24 2010-03-16 Samsung Mobile Display Co., Ltd. LCD and fabricating method with common electrode on top substrate having at least two apertures disposed to face about midway of pixel electrode on bottom substrate

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