KR20040098431A - 온도조절 장치를 포함하는 고속응답 액정디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 네마틱상 액정을 사용하여 동영상을 구현하는 액정디스플레에 관한 것으로, 배향막(11)이 코팅된 유리기판(12)들의 사이에 액정층(13)이 충전되어 투명전극(14)의 전압을 통해 액정분자의 배열방향을 바꿈과 더불어 몸체의 일면에 도광판(16)이 구비된 액정디스플레이에 있어서, 유리기판(12)과 도광판(16)의 사이 또는 유리기판(12)의 적어도 한면에 액정층(13)의 구동온도를 조절하는 가열장치 (30)가 구비되어, 액정소자의 응답속도가 증가되어 액정디스플레이의 구동속도가향상될 뿐만 아니라 구동속도의 향상으로 인해 액정디스플레이의 빠른 화상 전환이 이루어져 화질이 향상되게 한 것이다.

Description

온도조절 장치를 포함하는 고속응답 액정디스플레이 장치 {Liquid crystal displays having a temperature controller}

본 발명은 네마틱상 액정을 사용하여 동영상을 구현하는 액정디스플레에 관한 것으로, 특히 액정디스플레이의 구동속도를 향상시킬 수 있도록 된 온도조절 장치를 포함하는 고속응답 액정디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치가 응용되는 평판디스플레이 소자는 가볍고 얇으며, 대면적화가 대면적화가 가능하기 때문에 기존의 브라운관을 점차 대체해 나아가고 있다. 이러한 평판디스플레이에서도 액정디스플레이(LCD)는 휴대가 간편하고 전력소모가 적다는 이점을 갖고 있어 평판 디스플레이 시장을 주도하고 있으며, 계산기나 노트북 등의 용도에서 점차 벽걸이 텔레비젼이나 고선명 텔레비젼 등으로 응용범위가 확장되고 있다.

현재 액정디스플레이에 사용되는 액정은 네마틱상으로 전압에 의해 액정 분자들이 구동하는 속도가 수십에서 수백 ms 정도 범위를 갖는다. 이때, 동영상 구현을 위한 텔레비젼 등의 용도로 사용되는 액정 디스플레이가 사용되기 위해서는 수 ms 이하의 빠른 화상전환이 필요하다. 그런데, 현재 텔레비젼 용도로 사용되는 액정 디스플레이는 기존의 브라운관에 비해 빠른 화상 전환이 이루어지지 못하여 화질면에서 다소 품질이 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 액정디스플레이가 동영상 구현에 사용되기 위해서는 무엇보다도 액정의 반응속도를 향상시키는 것이 필요한 것이다.

한편, 액정표시장치는 투명전극이 증착된 두 유리기판 사이에 액정층이 채워진 형태를 갖추고 있으며, 이때 액정은 두 유기기판 위에 형성된 배향막에 의해 일정한 질서를 갖는 상태를 유지하게 된다. 특히, 액정표시장치 중 네마틱 액정은 그 분자방향에 따라 각기 다른 굴절률을 갖고 있어 전극에 전압이 인가되면 액정분자들은 전압에 반응하여 회전하면서 다른 구조를 갖게 되는데, 이때 액정층의 굴절률도 변화하게 되어 빛의 편광을 변화시킬 수 있게 된다.

또한, 네마틱 액정은 유체로 회전점도를 가지고 있기 때문에 전압인가에 따른 반응에 시간이 걸리게 된다. 즉, 액정의 반응시간은 가장 어두운 상태와 가장 밝은 상태 사이의 변화되는 시간을 기준으로 정한다. 이때, 화소의 밝기를 기준으로 하면 온 타임(on-time)과 오프 타임(off-time)으로 반응시간을 나타낸다.

또한, 네마틱 액정의 반응시간을 높이기 위해서는 액정의 점도를 낮추거나 액정의 구동전압, 탄성계수, 유전율 이방성을 높이는 방법 등이 있다.

그런데, 액정의 점도를 낮추기 위해서는 액정 분자의 극성을 낮추거나 하는 등의 구조변경이 이루어져야 하지만, 액정의 점도와 유전율 이방성과는 서로 연관되어 있어 점도를 낮추는 경우 유전율 이방성도 같이 작아지기 때문에 큰 폭으로 물성을 개선하기 어려운 문제점이 있다.

그리고, 액정의 구동전압을 높이는 경우에는 사용중인 구동회로를 변경해야 함은 물론 고전압 사용에 따른 액정의 열화 등 어려움이 있다. 또한, 액정패널의 셀 간격을 좁히는 경우에도 얇은 액정층으로 인해 충분한 광학이방성을 얻기 어려우므로 유전이방성이 큰 액정을 개발해야 함은 물론 낮은 셀 간격으로 인해 제조공정이 어려운 문제점이 있다.

한편, 액정디스플레이의 영상을 구현하기 위해서는 배향처리된 두 유리기판의 사이에 네마틱 액정을 주입하여 일정방향으로 배열하고 전압을 인가하여 분자들을 재배열하므로써 편광상태를 바꾸어 빛의 진행을 조절하여야 한다.

그런데 네마틱 액정의 경우 한 방향으로의 방향 질서만을 갖게 되므로 전압인가시 액정분자들이 전압에 반응하여 구동하는 데는 시간이 필요함은 물론 액정이갖는 회전점도 등의 영향으로 고속 구동에 제한을 받는다.

상기한 문제를 해결하는 방안으로는 첫째는 강유전상 액정을 사용하는 것이데, 이러한 강유전상 액정은 자발 쌍극자를 가지고 있으며 층상구조의 2차원 배향질서를 가지고 있어 수 나노초까지의 매우 빠른 구동 특성을 가지고 있으나, 강유전상 액정을 고른 배향으로 얻기 어렵고 고체상이므로 액정주입 등 해결해야 할 제조공정상의 문제점이 존재함은 물론 구동방식이 네마틱 액정과 달라 구동회로까지 바꾸어야 하는 등의 과제가 있다.

다음으로, 액정의 구조를 개선하여 점도를 낮추고자 하는 시도가 이루어지고 있지만, 액정의 점도는 액정의 유전이방성과 연관되어 있으모 점도를 낮추는 경우 다른 물성의 변화를 가져오게 될 뿐만 아니라 액정의 구동속도는 점도 뿐 아니라 액정의 유전이방성과도 관계가 있으므로 점도와 유전이방성 두가지를 모두 원하는 방향으로 조절하는 데는 많은 여려움이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 액정디스플레이에서 포함되는 액정패널의 구동온도를 조절하여 디스플레이의 구동속도를 향상시킬 수 있도록 된 온도조절 장치를 포함하는 고속응답 액정디스플레이 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 액정디스플레이 모듈을 도시한 일실시예,

도 2는 본 발명에 따른 액정디스플레이 모듈을 도시한 타실시예이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 액정패널 11 : 배향막

12 : 유리기판 13 : 액정층

14 : 투명전극 16 : 도광판

15 : 광원 30 : 가열장치

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배향막이 코팅된 두 개의 유리기판의 사이에 액정층이 충전되어 투명전극의 전압을 통해 액정분자의 배열방향을 바꿈과 더불어 몸체일면에 도광판이 구비된 액정디스플레이에 있어서, 유리기판과 도광판의 사이 또는 유리기판의 양면 중 적어도 한면에 액정층의 구동온도를 조절하는 가열장치가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 예시도면을 참고로하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 액정디스플레이 모듈을 도시한 일실시예이며, 도 2는 본 발명에 따른 액정디스플레이 모듈을 도시한 타실시예로서, 배향막(11)이 코팅된 두 개의 유리기판(12)의 사이에 액정층(13)이 충전되어 투명전극(14)의 전압을 통해 액정분자의 배열방향을 바꿈과 더불어 몸체일면에 광원(15)을 광변조시키는 도광판(16)이 구비된 액정디스플레이에 있어서, 유리기판(12)과 도광판(16)의 사이 또는 유리기판(12)의 적어도 한면에 액정층(13)의 구동온도를 조절하는 가열장치 (30)가 구비된 것을 특징적 구성으로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 액정디스플레이 모듈은 액정층(13)과 유리기판(12)과 도광판(16) 등으로 구성된 액정패널(10)을 포함함과 더불어 액정패널(10)과 백라이트 등을 포함하는 것임을 첨언한다.

그리고, 본 발명에 따른 구성요소 중 액정패널(10)의 배향막(11)과 유리기판 (12)과 액정층(13)과 투명전극(14)과 도광판(16)은 종래 기술과 기능상 동일하므로자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 액정패널(10)에 가열장치(30)를 구비함으로써, 기존의 네마틱액정의 제조공정을 그대로 사용하고 액정디스플레이의 구조를 그대로 유지하면서 액정디스플레이의 구동속도를 향상시킬 수 있는 것임을 첨언한다.

그리고, 가열장치(30)는, 도 1에서와 같이 유리기판(12)과 도광판(16)의 사이공간에 설치하여 사용할 수도 있고, 도 2에서와 같이 유리기판(12)의 전면과 후면에 모두 또는 각각 설치할 수 있음은 당연하다.

그리고, 가열장치(30)는, 그 구동온도가 대략 30∼100℃의 온도범위를 유지하는 상태로서, 특히 내마틱상이 등방성 상으로 전이하는 이하의 온도범위에서 작동되도록 함이 바람직하다.

그리고, 가열장치(30)는, 액정패널(10)의 전면적에 걸쳐 고른 온도분포를 갖도록 평판형상으로 성형함이 바람직하며, 특히 백라이트를 차단하지 않도록 투명재질로 성형함이 바람직하다.

따라서, 가열장치(30)를 성형하는 과정에서 예컨대, 전기저항을 갖는 투명전극판 자체를 사용하거나 또는 투명기판위에 극히 미세한 열선을 포함하여 가열장치의 작동성능을 최대화시킴이 바람직하다.

그리고, 액정패널(10)에 가해지는 온도는 상온보다는 높게 하되 액정상이 변화하지 않는 온도범위로 제한함이 바람직하며, 특히 네마틱 액정의 경우 액정상이 사라지게 되는 온도인 네마틱-등방성 상전의 온도보다는 낮은 온도에서 작동이 이루어지도록 함이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 액정은 유체의 성질을 가지고 있으면서도 점도를 가지고 있는 것으로서, 특히 액정의 회전점도는 액정의 온도가 증가할수록 감소되는 특징은 공지의 기술과 같다.

즉, 액정패널(10)의 구동온도를 증가시키는 경우, 액정의 응답속도가 상대적으로 증가하는 역할을 하는 것이다.

따라서, 액정디스플레이의 제조과정에서, 예컨대 액정의 종류에 따라 그 액정상을 잃는 온도보다는 낮은 온도범위로 가열장치(30)를 작동하면, 액정층(13)의 점도가 낮아져 빠른 화상전환이 이루어짐을 알 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 온도조절 장치를 포함하는 고속응답 액정디스플레이 장치에 의하면, 액정패널과 백라이트의 사이에 투명재질의 가열장치를 개재하므로써, 액정소자의 응답속도가 증가되어 액정디스플레이의 구동속도가 향상될 뿐만 아니라 구동속도의 향상으로 인해 액정디스플레이의 빠른 화상 전환이 이루어져 화질이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 배향막(11)이 코팅된 유리기판(12)들의 사이에 액정층(13)이 충전되어 투명전극(14)의 전압을 통해 액정분자의 배열방향을 바꿈과 더불어 몸체의 일면에 도광판(16)이 구비된 액정디스플레이에 있어서,

   상기 유리기판(12)과 도광판(16)의 사이 또는 유리기판(12)의 적어도 한면에 액정층(13)의 구동온도를 조절하는 가열장치(30)가 구비된 것을 특징으로 하는 온도조절 장치를 포함하는 고속응답 액정디스플레이 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가열장치(30)는,

   그 구동온도가 내마틱상이 등방성 상으로 전이하는 이하의 온도로 세팅된 것을 특징으로 하는온도조절 장치를 포함하는 고속응답 액정디스플레이 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가열장치(30)는,

   그 구동온도가 30∼100℃의 온도 범위로 작동하는 것을 특징으로 하는 온도조절 장치를 포함하는 고속응답 액정디스플레이 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 가열장치(30)는,

   그 몸체가 평판형태로 성형되면서, 전기저항을 갖는 투명전극층이거나 또는 투명기판에 전기저항을 갖는 전극층을 형성한 구조인 것을 특징으로 하는 온도조절 장치를 포함하는 고속응답 액정디스플레이 장치.