KR20040106506A - 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20040106506A
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Abstract

바이스테이블 네마틱 효과에 기초한 액정 디스플레이에 화상 전극(15)을 제공함으로써, 빗살(23) 사이의 거리가 다양하거나, 혹은 빗살 중 적어도 하나의 폭이 다양한, 더 안정된 그레이 레벨을 가진 빗 형상 구조가 획득된다.

Description

액정 디스플레이 장치{BISTABLE LIQUID CRYSTAL DEVICE WITH PICTURE ELECTRODES HAVING COMB STRUCTURE}
네마틱 액정 물질의 바이스테이블성에 기초한 액정 디스플레이 효과는 알려져 있다. 한가지 예는 2개의 안정 상태를 보이는 슈퍼트위스트 네마틱 효과로, 모바일 전화부터 랩톱 컴퓨터까지 많은 디스플레이 응용 분야에 사용되고 있다. 다른 바이스테이블 전기 광학 효과는 예컨대 Dozov등의 "Recent Improvements of Bistable nematic Displays Switched by Anchoring Breaking", SID 2001, pages 224-7에 개시되어 있다.
바이스테이블 액정 디스플레이는 업데이트 횟수가 적은 경우에 전력 소비가매우 낮다. 이 때문에 바이스테이블 액정 디스플레이는 전자 책과 같은 모바일 장치의 애플리케이션에 매우 적합하다. 그러나, 이 애플리케이션에서, 컬러, 그레이 스케일 및 비디오 컨텐츠를 가진 이미지를 보여주는 기능에 대한 요구가 증가하고 있다.
바이스테이블 전기 광학 효과로는 일반적으로 이러한 요구를 만족시킬 가능성이 거의 없다. 이른바 π바이스테이블 트위스티드 네마틱 액정 디스플레이용 그레이 스케일을 구현하는 것이 Xie등의 "Bistable Twisted Nematic Liquid Crystal Displays with Permanent Grayscales and Fast Switching", SID 01 Digest, page 228-231, 2001에 개시되어 있으며, 여기서 전극은 빗살을 가진 빗 형상 구조를 하고 있다. 스위칭 전압이 인가되는 동안, 높은 전기장이 추가 (픽셀) 전극과 빗 전극 사이에 존재한다. 이는 빗살의 에지에 프린지 필드를 유발하며, 여기서 필드 라인은 전극 평면에 수직이 아니다. 이 프린지 필드는 빗 전극의 액정의 앵커링(anchoring)의 발생을 유발하고, 전압에 따라서 높은 트위스트 또는 낮은 트위스트 상태가 될 수 있다.
Xie 등은 중간 전압으로 구동함으로써 그레이 스케일을 달성할 수 있다는 것을 보여주었지만, 재생가능한 그레이 스케일을 획득하는 데에는 여전히 문제가 있다. 빗 전극의 에지 부근에서, 앵커링 브레이크(anchoring break)와 픽셀의 일부는 다른 안정 상태로 전환되고, 다른 일부는 원래의 상태로 남아 있을 것이다. 이러한 구동에서, 재생가능한 그레이 스케일을 획득하는 것은 어렵고, 특히 한 그레이 레벨에서 다른 레벨로 구동할 때 그렇다.
본 발명은 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 네마틱 액정 물질을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 기판 중 적어도 하나에는 화소(픽셀)를 형성하는 전극이 제공되며, 이 장치는 2개의 안정 상태 사이의 일정 범위에서 화소를 구동하는 구동 수단을 포함하되, 안정 상태들에서의 액정 분자는 한쪽 기판에서 다른 쪽 기판을 볼 때의 트위스트 각이 서로 다르다.
도 1은 디스플레이 장치의 전기 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 장치의 디스플레이 셀의 단면도,
도 3, 4, 5, 6, 7는 본 발명에 따른 장치의 디스플레이 셀의 화상 전극의 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 장치의 디스플레이 셀의 다른 화상 전극의 평면도,
도면은 도식적인 것으로 실측이 아니며, 전체적으로 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호로 표시되었다.
본 발명의 목적은 재생가능한 그레이 스케일을 가진 바이스테이블 액정 디스플레이 장치를 제공함으로써, 이러한 제한을 극복하는 것이다.
이를 위해서, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치에서는 전극이 적어도 부분적으로 빗살 사이 간격이 다양한 빗 형상 구조를 하고 있거나 또는 적어도 하나의 빗살의 폭이 다양한 빗 형상 구조를 하고 있다.
"적어도 부분적으로 빗 형상 구조를 하고 있다"는 것은 이러한 빗 형상 구조의 빗살의 끝이 예컨대, 공통 전극 스트립을 통해서 다시 서로 접속될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명은 화소(픽셀)의 블랙 영역과 화이트 영역의 상대적인 크기가 핵형성(nucleation) 및 성장에만 의존하는 것이 아니라, 빗의 레이아웃에 의해 주로 제어된다는 개념에 기초하고 있다. 완전한 스위칭을 위한 서로 다른 임계 전압이 픽셀의 서로 다른 부분에서 발생한다. 특정 어드레싱 전압에서, 화소(픽셀)의 일부는 스위칭할 것이고, 일부는 스위칭하지 않을 것이다.
다양한 빗살간 간격은 한편으로는 2개의 이웃하는 빗살 사이의 서로 다른 빗살간 간격에 의해 달성된다.
다른 한편으로는 2개의 빗살의 대향하는 면이 계단형 에지를 갖고 있다.
바람직하게는 2개의 이웃하는 빗살의 대향하는 면에 핵형성 센터(예컨대, 테이퍼 형상 구조)가 제공된다.
더 일반적으로, 본 발명은 화소(픽셀) 내의 블랙 영역과 화이트 영역의 상대적인 크기가 전기장 분포의 (제어되는) 편차에 의해 주로 제어되며, 이 편차는 적어도 부분적으로 개구부를 가진 전극에 의해 획득될 수 있는데, 이 개구부의 형상 및 전극 면적에 대한 면적은 다양하다.
본 발명의 이들 측면은 이하 설명되는 실시예를 참조로 자명해질 것이다.
도 1은 본 발명을 적용할 수 있는 디스플레이 장치(1)의 일부의 전기 등가 회로도이다. 한가지 가능한 실시예에서(한가지 구동 모드, 이른바 '패시브 모드'), 행 또는 선택 전극(7)과 열 또는 데이터 전극(6)의 교차 영역으로 형성된 픽셀(8)의 매트릭스를 포함한다. 행 전극은 행 구동기(4)에 의해 지속적으로 선택되며, 열 전극은 데이터 레지스터(5)를 통해서 데이터를 제공받는다. 이를 위해서,입력 데이터(2)는 필요한 경우, 우선 프로세서(3)에서 처리된다. 행 구동기(4)와 데이터 레지스터(5) 사이의 상호 동기화는 구동 라인(9)을 통해서 발생한다.
다른 가능한 실시예에서(다른 구동 모드, 이른바 '액티브 모드'), 행 구동기(4)로부터의 신호는 박막 트랜지스터(TFT:10)를 통해서 화상 전극을 선택하며, 이 트랜지스터의 게이트 전극은 행 전극(7)에 전기적으로 접속되고, 소스 전극은 열 전극에 전기적으로 접속된다. 열 전극(6)에 있는 신호는 TFT를 통해서 드레인 전극에 연결된 픽셀(8)의 화상 전극에 전송된다. 다른 화상 전극은 예컨대 하나의(또는 그 이상의) 공통 카운터 전극에 접속된다. 도 1에서는 간단한 예로 하나의 박막 트랜지스터(TFT:10)만이 도시되어 있다.
도 2는 (ITO 또는 금속) 화상 전극(15) 및 카운터 전극(19)이 각각 제공되는 예컨대, 유리 또는 (가요성) 합성 물질로 이루어진 2개의 기판(13, 14) 사이에 제공되는 액정 물질(12) 일부의 단면도가 도시되어 있다. Xie등의 Bistable Twisted Nematic Liquid Crystal Displays with Permanent Grayscales and Fast Switching, SID 01 Digest, page 228-231,2001에 설명되어 있는 바와 같이, 바이스테이블 장치는 추가 평면 전극(17)을 더 포함하며, 이는 유전층(18)에 의해 화상 전극(15)으로부터 전기적으로 격리되어 있다. 이 장치는 정렬층(19, 19') 및 편광기(20, 21)를 더 포함한다. 하나의 화소(픽셀)의 크기가 도 2에서 이중 화살표(22)로 표시되어 있다.
본 발명에 따라서, 전극(15)은 빗살 사이의 거리가 다양한 빗 형상 구조를 하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 이웃하는 빗살(23) 사이의 거리는 각각 4a, 2a 및 1.5a이다. 이런식으로, 픽셀의 서로 다른 부분에서 서로 다른 스위칭 완성 임계 전압이 존재한다. 특정 어드레싱 전압에서, 픽셀의 일부는 스위칭할 것이고, 일부는 스위칭하지 않을 것이다. 이런식으로, 픽셀 내의 블랙 영역과 화이트 영역의 상대적인 크기는 Xie 등에 의한 핵형성 및 영역의 성장이 아닌, 빗 형상 전극의 레이아웃에 의해 제어된다. 이는 또한 도 4(a), 4(c)에서와 같은 빗살(23)의 폭이 서로 다른 빗 형상 또는 도 4(b)에서와 같이 빗살(23)의 폭은 일정하지만, 2개의 인접하는 빗살 사이의 거리(24)가 서로 다른 구조에도 적용된다.
도 5에 도시된 바와 같은 실시예에서, 블랙 영역과 화이트 영역은 픽셀을 더 균일하게 확산하고 있는 것으로 나타난다.
불연속적인(discrete) 그레이 스케일의 스텝들(및 높은 재생성)은 핵형성 과정의 성장 중 미리 정한 시점에 일종의 장벽을 도입함으로써 획득된다. 이를 달성하는 한가지 방법은 도 6의 실시예에 도시된 바와 같은 스텝 기능부를 도입하는 것이다. 스텝의 수를 증가시키면 그레이 레벨의 수가 증가하는 것은 당연하다. 다른 솔루션이 도 7에 도시되어 있으며, 여기서 도 4에 도시된 것과 유사한 빗 전극이 사용되지만, 이리 정해진 시점에 안정 상태의 핵형성을 정지시키기 위해서 작은 구조체(이 실시예에서는 테이퍼 형상 구조체)가 추가된다.
본 발명의 범주는 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니다. 도입부에 설명된 바와 같이, 도 3 내지 도 7에 점선으로 표시된 바와 같이 빗살(24)은 추가 전극 스트립(26)을 통해서 서로 접속될 수 있다.
도 8에서, 화소(픽셀) 내의 블랙 영역과 화이트 영역의 상대적인 크기가 전기장 분포의 편차에 의해 주로 제어되며, 개구부(29)가 있는 구조체를 가진 전극에 의해 획득된 화소(픽셀) 내의 블랙 및 화이트 영역의 상대적인 크기를 제어한다. 전극의 면적에 대한 개구부의 면적 또는 형태를 변화시킴으로써, 유사한 유익한 효과(더 안정적인 그레이 레벨)가 다른 바이스테이블 디스플레이 효과에서 획득될 수 있다.
본 발명은 각각의 모든 신규 특성 및 각각의 신규 특성의 조합을 갖고 있다. 청구항의 참조 번호는 이 범주를 제한하는 것이 아니다. 용어 "포함한다"는 여기에 열거되지 않은 소자 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 용어 "하나의"를 사용하는 것은 그러한 구성 요소가 복수개 존재할 가능성을 배제하지 않는다.

Claims (10)

  1. 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 네마틱 액정 물질을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 있어서 - 상기 기판 중 적어도 하나에는 화소를 형성하는 전극이 제공됨 - ,
    2개의 안정 상태 사이의 일정 범위에서 상기 화소를 구동하는 구동 수단을 포함하되,
    상기 안정 상태들에서의 액정 분자는 한쪽 기판에서 다른 쪽 기판을 볼 때의 트위스트 각이 서로 다르며,
    상기 전극은 적어도 부분적으로 빗살 사이의 거리가 일정하지 않은 빗 형상 구조 또는 적어도 하나의 빗살의 폭이 일정하지 않은 빗 형상 구조를 하고 있는
    액정 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    2개의 빗살의 대향하는 면들이 계단형 에지를 갖고 있는
    액정 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빗의 2개의 이웃하는 빗살 사이의 빗살 간 거리는 서로 다른
    액정 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극의 에지를 따라서 핵형성 센터(nucleation centers)가 제공되는
    액정 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    2개의 이웃하는 빗살의 대향하는 면에는 핵형성 센터가 제공되는
    액정 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    2개의 이웃하는 빗살의 대향하는 면에는 테이퍼형 구조가 제공되는
    액정 디스플레이 장치.
  7. 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 네마틱 액정 물질을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 있어서 - 상기 기판 중 적어도 하나에는 화소를 형성하는 전극이 제공됨 - ,
    2개의 안정 상태 사이의 일정 범위에서 상기 화소를 구동하는 구동 수단을 포함하되,
    상기 안정 상태들에서의 액정 분자는 한쪽 기판에서 다른 쪽 기판을 볼 때의 트위스트 각이 서로 다르며,
    상기 전극은 적어도 부분적으로 개구부가 있는 구조체를 갖고 있는 - 상기 개구부의 형상 및 면적은 전극 전체에 걸쳐 일정하지 않음 -
    액정 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    핵형성 센터가 상기 전극의 에지를 따라서 제공되거나 상기 전극의 상기 개구부 내에 제공되는
    액정 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에서 구동 전극과 화소 전극 사이에 스위칭 소자를 포함하는
    액정 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에 행 전극과 열 전극을 포함하고,
    상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터인
    액정 디스플레이 장치.
KR10-2004-7018053A 2002-05-10 2003-04-17 액정 디스플레이 장치 KR20040106506A (ko)

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