KR20070023996A - 수직 배향 모드 액정표시장치 - Google Patents

수직 배향 모드 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속 응답이 가능한 수직 배향(Vertical Alignment) 모드 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 수직 배향 모드 액정표시장치는, 화소전극과 박막트랜지스터를 구비한 제1기판; 상기 제1기판에 대향하며 공통전극과 컬러필터를 구비한 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재되는 액정층;을 포함하며, 각 단위 화소에 배치되는 단위 화소전극은, 매트릭스 형태로 배치된 다수의 전극 패턴과, 십자 형태를 갖는 다수의 제1슬릿과, 상기 제1슬릿들로부터 각각 경사지도록 연장되는 다수의 제2슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 단위 화소전극은 매트릭스 형태로 배치된 다수의 전극 패턴과, 제1방향의 길이와 상기 제1방향과 수직한 제2방향의 길이가 서로 다른 십자 형태를 갖는 다수의 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직 배향 모드 액정표시장치{VERTICAL ALIGNMENT MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 수직 배향 모드 액정표시장치를 나타내는 개략적인 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 화소전극을 나타내는 평면도.
도 3은 도 2를 확대한 확대도.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 화소전극을 나타내는 개략적인 평면도.
도 5는 도 4를 확대한 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
102 : 제1기판 104 : 제2 기판
106 : 액정층 110 : 하부 유리기판
120 : 절연체 130 : 화소전극
132 : 화소전극 패턴 134 : 슬릿
135 : 제1슬릿 136 : 제2슬릿
140 : 하부 배향막 150 : 상부 유리기판
160 : 컬러필터 162 : 홈
170 : 공통전극 180 : 상부 배향막
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고속 응답이 가능한 수직 배향(Vertical Alignment) 모드 액정표시장치에 관한 것이다.
수직 배향 모드 액정표시장치는, 상하 기판 사이에 유전율 이방성이 음인 액정이 개재되어 있으며, 상하 기판의 대향면에는 수직 배향막이 형성되어 있고, 상하 기판의 대향면 뒷면 각각에는 편광판이 부착되어 있는 구조를 갖는다. 이때, 상하 기판의 대향면 각각에는 액정 구동 전극이 구비되어 있으며, 상하 편광판의 편광축은 서로 직교되도록 부착되어 있다.
이러한 수직 배향 모드 액정표시장치는, 전계가 형성되기 이전에는 액정 분자들이 수직 배향막의 영향으로 기판에 수직으로 배열된다. 이때, 상하 편광판이 수직으로 교차되어 있는 관계로, 화면은 다크(dark)가 된다.
한편, 상하 기판의 구동 전극 사이에 전계가 형성되면 유전율 이방성이 음인 액정 성질에 따라, 액정 분자들은 전계의 형태와 수직이 되도록 틀어지게 된다. 이에 따라, 액정 분자를 통하여 광이 투과되어, 화면은 화이트(white)가 된다. 이때, 액정 분자는 그 형태가 봉상인 관계로, 유전율은 물론 장축과 단축의 굴절율 또한 서로 상이하다. 따라서, 액정 분자들을 보는 방향에 따라 굴절율이 상이하게 됨으로써, 결국, 화면을 정면에서 보는 경우와 측면에서 보는 경우의 시야각의 차가 발생된다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하고자, 종래에는 하나의 단위 화소 내에서 하판의 화소전극을 슬릿 형상으로 형성하여 전계형성시 다중 도메인을 형성하였다. 즉, 화소전극과 공통전극 사이에 전계 형성시, 액정 분자들의 틀어지는 방향을 달리하도록 하여, 액정 분자의 장축과 단축에 대한 이방성을 보상하였다.
상기 수직 배향 모드의 액정표시장치의 경우 기판의 전극 패턴과 레진을 이용한 돌기 등의 모양에 따라 액정의 디스클리네이션 라인 제어 등 동적 안정성을 확보하는데 있어서 세밀한 디자인이 필요하다. 하지만 상기 레진을 이용하여 돌기를 형성하거나 전극 패턴을 추가로 형성해야 한다는 단점도 있다. 때문에, 추가 공정의 필요없이 컬러필터 레진을 깍아 홈을 형성하고, 이를 이용하여 수직 배향된 액정을 전기장 하에서 제어하는 밸리(valley) 수직 배향 모드가 제시되었다.
하지만, 상기 레진 홈 근처에서 액정이 액정 디렉터의 방향으로 상기 레진 홈에 수직한 방향으로의 약한 포텐셜 에너지로 인해 두 개의 자유도를 가지고 레진 홈에 평행하게 누으려는 성질을 지닌다. 따라서, 피치가 무한대인 액정을 사용하는 경우, 두 개의 자유도로 인해 액정의 회전 방향이 불규칙해지기 때문에 부란정한 구동을 초래하고, 이에 따라, 응답 속도의 저하도 야기된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 액정에 키이랄 도펀트를 첨가해서 회전 방향을 제어하였다. 그러나, 상기 키이랄 도펀트를 첨가하는 등의 피치가 있는 액정을 사용하는 경우에는 배향 안정성에 있어서 불안 요소가 야기되고, 대비비 및 시야각 측면에서 특성이 떨어지며, 셀갭 공정 마진 확보 차원에서 단점으로 작용하게 된다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 동적 안정성을 확보할 수 있고, 시야각을 개선을 개선할 수 있는 수직 배향 모드 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예는, 화소전극과 박막트랜지스터를 구비한 제1기판; 상기 제1기판에 대향하며 공통전극과 컬러필터를 구비한 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재되는 액정층;을 포함하며, 각 단위 화소에 배치되는 단위 화소전극은, 매트릭스 형태로 배치된 다수의 전극 패턴과, 십자 형태를 갖는 다수의 제1슬릿과, 상기 제1슬릿들로부터 각각 경사지도록 연장되는 다수의 제2슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 제1 슬릿과 제2 슬릿은 50 내지 60°의 경사를 갖는다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 실시예는, 화소전극과 박막트랜지스터를 구비한 제1기판; 상기 제1기판에 대향하면 공통전극과 컬러필터를 구비한 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 상에 개재되는 액정층;을 포함하며, 각 단위 화소에 배치되는 단위 화소전극은 매트릭스 형태로 배치된 다수의 전극 패턴과, 제1방향의 길이와 상기 제1방향과 수직한 제2방향의 길이가 서로 다른 십자 형태를 갖는 다수의 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 제1방향의 길이가 상기 제2방향의 길이보다 긴 십자 형태의 제1슬릿과 상기 제1방향의 길이가 상기 제2방향의 길이보다 짧은 십자 형태의 제2슬릿이 교대로 배치된다. 상기 제1방향의 길이와 상기 제2방향의 길이의 비는 1:1.5 내지 1:2 정도이다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 실시예들에 따른 수직 배향 모드의 액정표시장치를 간략히 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 수직 배향 모드 액정표시장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 수직 배향 모드 액정표시장치(100)는 제1기판(102), 제2기판(104) 및 상기 제1기판(102)과 제2기판(104) 사이에 개재되는 액정층(106)으로 구성된다.
상기 제1기판(102)은 하부 유리기판(110), 절연체(120), 화소전극(130) 및 배향막(140)을 포함한다. 상기 하부 유리기판(110)의 내측면 상에는 절연막(120) 및 화소전극(130)이 차례로 배치되며, 상기 액정층(106)과 화소전극(130) 사이에는 하부 배향막(140)이 개재된다.
도시되지는 않았지만, 상기 하부 유리기판(110) 상에는 수 개의 게이트라인 및 데이터라인이 형성되며, 상기 게이트라인과 데이터 라인이 교차하는 지점에는 박막트랜지스터가 형성된다.
상기 제2기판(104)은 상부 유리기판(150), 컬러필터(160), 공통전극(170) 및 배향막(180)을 포함한다. 상기 상부 유리기판(150)의 내측면 상에는 레드, 그린 및 블루의 컬러필터(160)와 공통전극(170)이 차례로 배치된다.
도시되지는 않았지만, 상기 컬러필터(160)는 상부 유리기판(150) 상에 형성된 블랙매트릭스에 의해 단위 화소가 구획된다. 또한, 상기 액정층(106)과 상기 공통전극(170) 사이에는 상부 배향막(180)이 개재된다.
특히, 상기 컬러필터(160)에는 소정 각도의 V자 홈(162)이 형성된다. 그러므로, 상기 공통전극(170) 및 상부 배향막(180)은 상기 V자 홈(162)을 포함한 컬러필터(160) 상에 형성되어진다. 여기서, 상기 V자 홈(162)은 상기 컬러필터(160)의 형성시 동시에 형성한다.
따라서, 전계 형성 전에는 액정층(106)의 액정들이 수직 배향막들(140, 180)의 영향으로 인해 유리기판(110, 150)에 수직하게 배열되지만, 전계 형성시에는 상기 액정들은 장축이 전계 방향과 수직이 되도록 틀어져 광을 누설하게 된다. 이때, V자 홈(162) 부근에서 전기장의 왜곡이 일어나 상기 액정들이 멀티-도메인을 형성하게 되는 바, 결과적으로 액정의 굴절률 이방성에 기인하는 화질 저하가 보상된다. 또한, 상기 V자 홈(162)은 컬러필터 형성시 동시에 형성하므로 별도의 마스크 및 공정 추가는 필요치 않다.
또한, 도시하지는 않았으나, 본 발명의 수직 배향 모드 액정표시장치(100)에 있어서, 상기 하부 유리기판(110)과 상부 유리기판(150)의 대향면 뒷면 각각에는 편광축이 서로 교차하도록 편광판이 부착된다.
도 2는 도 1에 도시된 화소전극을 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 2를 확대한 확대도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 단위 화소전극(130)은 다수의 전극 패턴(132) 및 슬릿(134)으로 구성된다. 상기 전극 패턴(132)은 상기 단위 화소전극(130) 내에 매트릭스 형태로 형성된다. 상기 홈(162)은 상기 다수의 전극 패턴9132) 각각의 중심에 오버랩된다.
상기 슬릿(134)은 제1슬릿(135)과 제2슬릿(136)으로 구성된다. 상기 제1슬릿(135)은 십자 형태이다. 상기 제1슬릿(135)은 제1방향으로의 길이와 상기 제1방향과 수직한 제2방향으로의 길이가 서로 동일한 십자 형태인 것이 바람직하다. 상기 제2슬릿(136)은 상기 제1슬릿(135)과 경사지도록 상기 제1슬릿(135)으로부터 다수개가 연장된다. 상기 제2슬릿(136)들 사이의 간격은 4㎛ 이내인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2슬릿(136)의 경사 방향은 상기 액정이 회전하고자 하는 임의의 방향이다. 상기 경사 각도가 너무 작을 경우, 액정의 회전 방향을 제어하기가 힘들고, 상기 경사 각도가 너무 큰 경우, 편광판의 투과 축과 이루는 각도가 작아져 투과율이 저하되는 원인이 될 수 있다. 그러므로, 상기 제2슬릿(136)은 상기 제1슬릿(135)과 약 50 내지 60°정도의 각도(θ)로 경사지는 것이 바람직하다.
아울러, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 화소전극(130) 내에서 상기 제2슬릿(136)에 의해 인접한 전극 패턴(132)에서의 액정 회전 방향(화살표)이 서로 대칭이 된다.
따라서, 본 발명의 수직 배향 모드 액정표시장치는 피치가 무한대인 액정을 사용할 수 있으며, 동적 안정성 및 상하 좌우 및 대각 방향의 시야각도 개선할 수 있다.
실시예 2
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 화소전극을 나타내는 개략적인 평면도이고, 도 5는 도 4의 확대도이다.
본 실시예에 따른 수직 배향 모드 액정표시장치는, 단위 화소전극 내에 형성된 슬릿의 형태를 제외하면, 상기 실시예 1의 수직 배향 모드 액정표시장치와 동일하다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 단위 화소전극(230)은 다수의 전극 패턴(232) 및 슬릿(234)으로 구성된다. 상기 전극 패턴(232)은 상기 단위 화소전극(230) 내에 매트릭스 형태로 형성된다. 홈(262)은 상기 다수의 전극 패턴(232) 각각의 중심에 오버랩된다.
상기 슬릿(234)은 십자 형태이다. 구체적으로, 상기 슬릿(234)은 제1방향의 길이가 제2방향의 길이 보다 긴 십자 형태의 제1슬릿(235)과 상기 제1방향의 길이가 제2방향의 길이 보다 짧은 십자 형태의 제2슬릿(236)이 교대로 배치된다. 상기 슬릿(234)은 단방향의 길이와 장방향의 길이 비가 약 1:1.5 내지 1:2 정도인 것이 바람직하다.
따라서, 상기 제1슬릿(235)과 제2슬릿(236)의 교대 배치로 인해, 도 4에 도시된 바와 같이, 인접한 전극 패턴(232)에서의 액정 회전 방향(화살표)이 대칭이 된다.
한편, 도시되지는 않았지만, 상기 슬릿(234)으로부터 다수개의 보조 슬릿이 경사지도록 연장될 수 있다.
따라서, 이러한 수직 배향 모드 액정표시장치는 피치가 무한대인 액정을 사용할 수 있으며, 동적 안정성 및 상하 좌우 및 대각 방향의 시야각도 개선할 수 있다.
이상, 여기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 수직 배향 모드 액정표시장치는 화소전극 표면에 슬릿을 형성하여 액정의 회전 방향을 제어한다. 따라서, 컬러필터 홈 근처에서 액정의 자유도를 줄여 동적 안정성을 확보할 수 있고, 피치가 있는 액정을 사용함으로써 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 또한 액정의 회전 방향을 상기 슬릿의 형태에 따라 조절할 수 있어 대각 방향의 시야각을 개선할 수 있다.

Claims (5)

  1. 화소전극과 박막트랜지스터를 구비한 제1기판;
    상기 제1기판에 대향하며 공통전극과 컬러필터를 구비한 제2기판; 및
    상기 제1기판과 제2기판 사이에 개재되는 액정층;을 포함하며,
    각 단위 화소에 배치되는 단위 화소전극은, 매트릭스 형태로 배치된 다수의 전극 패턴과, 십자 형태를 갖는 다수의 제1슬릿과, 상기 제1슬릿들로부터 각각 경사지도록 연장되는 다수의 제2슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 슬릿과 제2 슬릿은 50 내지 60°의 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  3. 화소전극과 박막트랜지스터를 구비한 제1기판; 상기 제1기판에 대향하면 공통전극과 컬러필터를 구비한 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 상에 개재되는 액정층;을 포함하며,
    각 단위 화소에 배치되는 단위 화소전극은 매트릭스 형태로 배치된 다수의 전극 패턴과, 제1방향의 길이와 상기 제1방향과 수직한 제2방향의 길이가 서로 다른 십자 형태를 갖는 다수의 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1방향의 길이가 상기 제2방향의 길이보다 긴 십자 형태의 제1슬릿과 상기 제1방향의 길이가 상기 제2방향의 길이보다 짧은 십자 형태의 제2슬릿이 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제1방향의 길이와 상기 제2방향의 길이의 비는 1:1.5 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
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