KR20080049304A

KR20080049304A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20080049304A
Application number: KR1020060119721A
Authority: KR
Inventors: 서덕종; 홍성환; 이남석; 허정욱; 이혁진; 손지원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-04

Abstract

본 발명은 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 제1 공통 전압이 인가되는 제1 공통 전극, 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 공통 전압에 대해서 제1 극성을 갖는 제1 데이터 전압이 인가되는 제1 화소 전극, 상기 제2 기판 위에 상기 제1 화소 전극과 소정의 간격으로 이격되어 형성되어 있으며 상기 제1 공통 전압에 대해서 제2 극성을 가지는 제2 데이터 전압이 인가되는 제2 화소 전극, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 공통 전극과 소정 거리 이격되어 있는 제2 공통 전극, 상기 제2 공통 전극과 마주하는 제2 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 및 제2 화소 전극과 소정거리 이격되어 있는 제3 화소 전극, 상기 제1 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입되어 있는 제1 액정층, 그리고 상기 제2 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입되어 있는 제2 액정층을 포함하고, 상기 제1 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판에는 화이트 색필터가 형성되어 있고, 제2 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판에는 적색, 청색 및 녹색 색필터가 형성되어 있는 액정 표시 장치를 제시한다.

액정 표시 장치, LCD, 협시야각

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도

도 2a는 DFS모드 액정 표시 장치에 전압을 인가하였을 경우의 시야각에 따른 휘도를 나타내는 그래프

도 2b는 ECB모드 액정 표시 장치에 전압을 인가하였을 경우의 시야각에 따른 각 계조의 휘도를 나타내는 그래프

도 3은 본 발명의 액정 표시 장치에서 협시야각을 구현하기 위하여 ECB모드의 부 화소를 구동하기 위한 구동 원리를 나타낸 도면

도 4은 본 발명의 액정 표시 장치에서 협시야각을 구현하기 위하여 ECB모드의 부 화소를 구동하기 위한 패턴 메모리를 도시한 도면.

<도면 부호의 설명>

110, 210 : 절연기판 191a, 191b, 191c : 제1, 제2 및 제3 화소 전극

100 : 상부 표시판 200 : 하부 표시판

270a, 270b : 제1 및 제2 공통 전극 3, 30 : 액정층

300 : 액정 표시판 조립체 600 : 신호 제어부

700 : 패턴 메모리

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

그 중에서도 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향(VA, vertical alignment) 모드 액정 표시 장치는 대비비가 커서 각광받고 있다.

그러나, 광시야각에 문제가 있어 수직 배향 모드의 액정 표시 장치에 절개부를 적용한 PVA(patterned vertically aligned) 모드의 액정 표시 장치, IPS(in-plane switching) 모드의 액정 표시 장치 및 PLS(plane to line switching) 모드의 액정 표시 장치가 개발되었다. 이때, 액정 물질은 유전율 이방성이 양(positive) 및 음(negative)인 모두를 사용할 수 있다.

이와 같은 액정 표시 장치에서 시야각 특성은 매우 중요하며, 넓은 범위에서도 정상적으로 표시될 수 있는 액정 패널을 만드는 것이 중요한 인자이다. 따라서 뚜렷하고 넓은 시야각을 얻기 위한 연구가 계속되어 왔다.

그러나 액정 표시 장치는 개인적인 이유로 컴퓨터를 사용하는 경우, 예를 들어 비밀 문서를 작성, 열람하거나 보안이 필요한 작업을 할 경우 또는 ATM 기기 등을 사용할 경우에 있어서는 광시야각 보다는 협시야각이 더욱 요구된다.

따라서, 본 발명은 광시야각과 협시야각의 스위칭이 가능하도록 함으로써 사생활 보호 기능을 동시에 구현하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 제1 공통 전압이 인가되는 제1 공통 전극, 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 공통 전압에 대해서 제1 극성을 갖는 제1 데이터 전압이 인가되는 제1 화소 전극, 상기 제2 기판 위에 상기 제1 화소 전극과 소정의 간격으로 이격되어 형성되어 있으며 상기 제1 공통 전압에 대해서 제2 극성을 가지는 제2 데이터 전압이 인가되는 제2 화소 전극, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 공통 전극과 소정 거리 이격되어 있는 제2 공통 전극, 상기 제2 공통 전극과 마주하는 제2 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 및 제2 화소 전극과 소정거리 이격되어 있는 제3 화소 전극, 상기 제1 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입되어 있는 제1 액정층, 그리고 상기 제2 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입되어 있는 제2 액정층을 포함하고, 상기 제1 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판에는 화이트 색필터가 형성되어 있고, 제2 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판에는 적색, 청색 및 녹색 색필터가 형성되어 있다.

상기 제1 및 제2 액정층의 유전율은 양의 이방성을 갖을 수 있다.

상기 제1 및 제2 액정층의 유전율은 음의 이방성을 갖을 수 있다.

상기 제2 공통 전극과 상기 제3 화소 전극에 전압이 인가되면 상기 제2 액정층의 액정 분자의 장축 방향은 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 수직을 이룰 수 있다.

상기 제1 화소 전극과 제2 화소 전극은 평행하게 형성되어 있을 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있는 색필터와 마주하는 화소 전극을 구비하는 화소(이하 주 화소, A)와, 화이트(white) 및 블랙(black)을 표시할 수 있는 색필터와 마주하는 화소 전극을 구비하는 화소(이하 부 화소, B)로 구성된다. 여기서 주 화소와 부 화소는 하나의 화상을 나타내는 하나의 화소이다. 여기서 주 화소는 듀얼 필드 스위칭(Dual Field Switching : DFS)모드로 형성되어 있으며, 부 화소는 일렉트리컬 컨트롤드 바이어프린전스(Electrical Controlled Birefringence : ECB )모드로 형성되어 있다. 이때, 액정층의 액정 분자는 양(positive) 또는 음(negative)의 유전율 이방성을 가진다.

이와 같이 이중 모드를 하나의 화소에 구현하기 위하여는 두 모드의 러빙 방향이 같아야 하며, 같은 액정을 사용하여야 한다. 여기서 DFS모드와 ECB모드는 같은 러빙 방향과 같은 액정을 사용할 수 있다.

이러한 주 화소 영역은 하부 표시판(100), 상부 표시판(200) 및 이들(100, 200) 사이에 형성되어 있는 액정층(3)으로 이루어진다. 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)은 실질적으로 서로 평행하게 마주하고 있으며, 액정층(3)의 액정 분자는 양(positive) 또는 음(negative)의 유전율 이방성을 가진다.

주 화소 영역의 상부 표시판(200)은 상부 절연 기판(210), 하부 표시판(100)과 마주하는 상부 절연 기판(210) 상부에 형성되어 있는 제1 공통 전극(270a)을 포함한다. 제1 공통 전극(270a)에는 제1 공통 전압(Vcom)이 제공된다. 도 1에 도시 하지는 않았지만, 상부 표시판(200)은 화소 영역 사이에서 누설되는 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 등과 같은 차광 부재 및 각각의 화소 영역에 배치되어 있는 색 필터를 포함할 수 있다.

한편, 상부 표시판(200)과 마주하는 하부 표시판(100)은 하부 절연 기판(110), 상부 표시판(200)과 마주하는 하부 절연 기판(110) 상부에 형성되어 있는 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)를 포함한다. 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 또한, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)은 제1 공통 전극(270a)들의 사이에 평행하게 배치되며 제1 공통 전극(270a)과 중첩하지 않는 것이 바람직하다.

하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)은 배향막(11,21)을 더 포함한다.

또한 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광판(polarize, 12, 22)이 각각 구비되어 있다.

따라서 데이터 전압이 인가된 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)은 제1 공통 전압을 인가 받는 제1 공통 전극(270a)과 함께 전기장(E)을 생성함으로써 두 전극(191, 270a) 사이에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.

이와 같은 DFS모드의 주 화소 영역에서는, 제1 화소 전극(191a)에는 제1 공통 전압(Vcom)보다 높은 제1 데이터 전압이 제공되고, 제2 화소 전극(191b)에는 제 1 공통 전압(Vcom)보다 낮은 제2 데이터 전압이 제공된다. 즉, 두 데이터 전압은 제1 공통 전압(Vcom)에 대하여 서로 반대 극성이 이극성(dual polarity)을 갖는다.

도 1에 점선으로 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 제1 화소 전극(191a)과 제1 공통 전극(270a)과의 사이에는 제1 데이터 전압과 제1 공통 전압(Vcom)과의 전압 차이에 의해 제1 프린지 필드(fringe field)가 형성되고, 제2 화소 전극(191b)과 제1 공통 전극(270a)과의 사이에는 제2 데이터 전압과 제1 공통 전압(Vcom)과의 전압 차이에 의해 제2 프린지 필드가 형성된다. 액정층(3)의 액정 분자들은 이와 같은 프린지 필드에 의해 회전하거나 비틀어져 구동된다.

다음, 부 화소 영역은 하부 표시판(100), 상부 표시판(200) 및 이들(100, 200) 사이에 형성되어 있는 액정층(30)으로 이루어진다. 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)은 실질적으로 서로 평행하게 마주하고 있으며, 액정층(30)의 액정 분자는 양(positive) 또는 음(negative)의 유전율 이방성을 가진다.

부 화소 영역의 상부 표시판(200)은 상부 절연 기판(210), 하부 표시판(100)과 마주하는 상부 절연 기판(210) 상부에 형성되어 있는 제2 공통 전극(270b)을 포함한다. 제2 공통 전극(270b)에는 제2 공통 전압(Vcom')이 제공된다. 도 1에 도시하지는 않았지만, 상부 표시판(200)은 화소 영역 사이에서 누설되는 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 등과 같은 차광 부재 및 각각의 화소 영역에 배치되어 있는 색 필터를 포함할 수 있다.

한편, 상부 표시판(200)과 마주하는 하부 표시판(100)은 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 하부 절연 기판(110), 상부 표시판(200)과 마주하는 하부 절연 기판(110) 상부에 형성되어 있는 제3 화소 전극(191c)을 포함한다. 제3 화소 전극(191c)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.

따라서 제2 공통 전압을 인가 받는 제2 공통 전극(270b)은 제3 화소 전극(191c)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(270b, 191c) 사이에 위치하는 액정층(30)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.

이와 같이 주 화소(A)와 부 화소(B)의 모드를 다르게 하여 액정 표시 장치에 전압을 인가하면, 주 화소(A) 영역의 액정 분자는 그 장축 방향이 표시판(100, 200)에 대체적으로 평행하게 배열되고 부 화소(B) 영역의 액정 분자는 그 장축이 표시판(100, 200)에 수직하게 배열된다. 따라서 협시야각이 요구되는 경우에 부 화소에 전압을 인가하여 협시야각을 구현한다.

이와 같이 이중 모드를 사용하여 협시야각이 되는 원리를 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2a는 DFS모드 액정 표시 장치에 전압을 인가하였을 경우의 시야각에 따른 휘도를 나타내는 그래프이고, 도 2b는 ECB모드 액정 표시 장치에 전압을 인가하였 을 경우의 시야각에 따른 각 계조의 휘도를 나타내는 그래프이다.

두 모드의 휘도 프로파일(profile)을 비교하면, 시야각이 0°인 경우, 즉 정면에서 화면을 바라본 경우에는 ECB모드에서는 휘도가 거의 없기 때문에 DFS모드로 구동하는 화면만을 볼 수 있다. 그러나 시야각이 커지면 ECB모드의 휘도가 더 높게 되어, DFS모드로 구동하는 화면과 ECB모드로 구동하는 화면이 겹치게 되어 시인성이 떨어지게 된다. 위의 그래프에서 보는 바와 같은 경우에서는 약 30°의 시야각부터는 DFS모드로 구동하는 화면을 보기가 어려워진다.

따라서 협시야각이 필요한 경우에 ECB모드의 부 화소 영역에 전압을 인가하면 정면에서는 화상이 왜곡되지 않지만, 측면에서는 ECB모드의 부 화소로 인하여 화상이 왜곡된다.

이와 같은 협시야각을 구현하기 위하여 DFS모드인 주 화소 영역과 ECB모드의 부 화소 영역의 면적을 조절할 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 액정 표시 장치에서 협시야각을 구현하기 위하여 ECB모드의 부 화소를 구동하기 위한 구동 원리를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함한다. 여기서 화소는 마주 하는 색필터에 따라 R, G, B, W로 표시되어 있다.

여기서 신호 제어부(600)는 필요에 따라 R, G, B 의 색필터를 구비하는 주 화소와 W의 색필터를 구비하는 부 화소를 따로 구동시킨다. 즉 광시야각이 필요한 경우에는 부 화소에 전압을 인가하지 않아 부 화소 영역의 액정층(30)이 주 화소 영역의 액정층과 나란하게 배열되도록 하고, 협시야각이 필요한 경우에는 부 화소에 전압을 인가하여 부 화소 영역의 액정층(30)이 주 화소 영역의 액정층과 수직으로 배열되도록 한다.

또는 도 4에 도시된 바와 같이 ECB모드로 형성되어 있는 부 화소를 구동시키는 패턴 메모리(700)를 따로 구비할 수 도 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 액정 표시 장치는 협시야각이 필요한 경우에 ECB 모드의 부 화소에 전압을 인가하여 측면 시야각을 감소시켜 협시야각을 구현할 수 있다. 또한 협시야각을 구현하기 위하여 별도의 추가적인 공정이 필요하지 않아 비용 절감의 효과가 있다.

따라서, 본 발명에 다른 액정 표시 장치는 협시야각과 광시야각 모드의 전환이 가능하며, 필요에 따라 융통성 있는 시야각 특성을 보일 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 액정 표시 장치는 협시야각과 광시야각 모드의 전환이 가능하여, 사생활 보호 기능이 요구될 때에는 협시야각 모 드로 사용할 수 있다. 또한 같은 러빙 방향과 같은 액정을 사용하여 이중 모드의 액정 표시 장치를 형성하므로, 별도의 추가적인 공정이 들지 않아 제작 비용 및 개발 비용이 적게 들고 별도의 생산라인이 필요치 않으므로 비용면에서도 장점을 가진다.

Claims

제1 기판,

상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 제1 공통 전압이 인가되는 제1 공통 전극,

제1 기판과 대향하는 제2 기판,

상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 공통 전압에 대해서 제1 극성을 갖는 제1 데이터 전압이 인가되는 제1 화소 전극,

상기 제2 기판 위에 상기 제1 화소 전극과 소정의 간격으로 이격되어 형성되어 있으며 상기 제1 공통 전압에 대해서 제2 극성을 가지는 제2 데이터 전압이 인가되는 제2 화소 전극,

상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 공통 전극과 소정 거리 이격되어 있는 제2 공통 전극,

상기 제2 공통 전극과 마주하는 제2 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 및 제2 화소 전극과 소정거리 이격되어 있는 제3 화소 전극,

상기 제1 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입되어 있는 제1 액정층, 그리고

상기 제2 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입되어 있는 제2 액정층을 포함하고,

상기 제1 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판에는 화이트 색필터가 형성되 어 있고, 제2 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판에는 적색, 청색 및 녹색 색필터가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제1 항에서,

상기 제1 및 제2 액정층의 유전율은 양의 이방성을 갖는 액정 표시 장치.
제1 항에서,

상기 제1 및 제2 액정층의 유전율은 음의 이방성을 갖는 액정 표시 장치.
제1 항에서,

상기 제2 공통 전극과 상기 제3 화소 전극에 전압이 인가되면 상기 제2 액정층의 액정 분자의 장축 방향은 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 수직을 이루는 액정 표시 장치.
제1 항에서,

상기 제1 화소 전극과 제2 화소 전극은 평행하게 형성되어 있는 액정 표시 장치.