KR20090047354A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치는 액정층, 공통 전극, 및 전극 세트를 포함한다. 액정층은 상기 공통 전극 및 전극 세트의 사이에 위치하고, 전극 세트는 액정층을 스위칭하기 위하여 제공된다. 전극 세트는 액정층의 제 1 영역을 스위칭하기 위한 제 1 전극 및 액정층의 제 2 영역을 스위칭하기 위한 제 2 전극을 포함한다. 특히, 제 2 영역은 제 1 영역에 포함되지 않은 액정층의 영역의 적어도 일부를 포함한다. 제 1 전극은 본질적으로 두 직교 방향으로 LC 분자의 정렬을 허용하도록 제 2 전극에 조합하는 모양을 갖는다. 우수한 온-축 개구를 제공하지만 선형 편광자와 비교하여 감소된 오프-축 성능을 보이는 원형 편광자를 제거하는 방법이 제공된다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 VA(Vertical Alignment)형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD)는 가장 널리 사용되는 평판 디스플레이 중의 하나이다. LCD는 화소 전극 및 공통 전극과 같은 전계 생성 전극을 가진 두 패널 및 그 두 패널 사이에 형성된 액정(LC)층을 포함한다. LCD는 LC층내에 전계를 형성하도록 전계 생성 전극에 전압을 인가하고, 이로 인해 LC층내의 LC 분자의 방향을 결정하여 입사광의 편광을 조절함으로써, 상을 형성한다.
일반적인 LCD 모드는 VA 모드 LCD(VA-LCD)로, 이것은 전계가 형성되지 않을 경우 LC 분자의 장축이 패널에 대해 수직하도록 LC 분자를 정렬한다. VA-LCD 모드는 다음과 같은 다수의 장점이 있다: 우수한 시야각 성능, (온도 또는 색상에 독립적인) 완벽한 블랙 상태로 인한 고 휘도비, 저 동작전압, 효율적인 저 제조 공정 비용.
우수한 시야각 특성은 화소 설계 시 멀티-도메인(multi-domain)의 생성에 의해 획득된다. 이것은 US7295274에 개시된 바와 같은 기계적인 돌출, US6424398에 개시된 바와 같은 ITO 전극내의 슬릿, 또는 이들이 조합을 사용하여 이루어질 수 있다.
슬릿은 LC의 스위칭을 만드는 프린징 필드(fringing field)를 생성한다. 돌출로 인한 경사도 유사한 효과를 갖는다. 유리 기판에 수직한 그들의 초기 수직 배향으로부터, 특별히 선택된 전기적으로 네거티브 LC 분자는 전계에 대해 수직하게 배열되려 한다. 돌출 또는 슬릿이 있으면, 분자는 전계의 인가 시에 정의된 방향으로 기운다.
VA 모드 LCD의 스위칭 시간은 재질 및 셀 형상에 의해 제한된다. 그것은 또한 리버스 플로우 효과(또는 백플로우 효과)라 불리는 것에 의해 제한된다. 이와 같은 현상은 VA 셀에 너무 높은 전압이 인가될 경우 발생하며, 역으로 긴 스위칭 시간을 초래한다. 이와 같은 현상은 다음의 참증에 설명되어 있다: [1] De Gennes and Prost, Physics of Liquid Crystals 2nd Ed, Oxford; Clarendon Press, (1995); [2] Chandrasekar S., Liquid Crystals, 2nd edition, Cambridge University Press, (1992); [3] Roosendaal, Dessaud, Hector, Hughes, Boer, IDRC conference proceeding, 10-3, 127-130 2006; [4] Dessaud, Roosendaal, Hector, Hughes, Boer, IDW'6 Digest, LCT7-2, 651-654, 2006; [5] Sang Soo Kim, Brian H. Berkeley, Kyeong-Hyeon Kim, and Jang Kun Song, J. Soc. Inf. Display 12, 353 (2004).
도메인의 수를 증가하여 보다 균일한 스위칭을 획득할 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 선행 기술에서의 이와 같은 접근법은, 전극의 모양 때문에, 총 개구의 감소를 일으키고, LC의 일부 영역은 결코 스위칭되지 않으며, 이것은 총 개구를 감소할 것이다. 게다가, 화소의 크기가 작아질 때, 스위칭되지 않는 LC 셀의 영역의 크기는 동일하게 남아있을 것이다. 결과적으로 스위칭되지 않는 영역의 비율은 증가할 것이고, 이것은 총 개구의 감소를 초래한다.
VA-LCD 모드는 반투과 디스플레이를 가능하게 만드는 투과 및 반사 모드의 양측 모두에 관계되어 있다. 광학적 포일(foil)은 디스플레이의 스크린 성능의 최전면에서 중요한 역할을 한다.
우수한 반사 VA-LCD는 디스플레이의 상부에 원형 편광자를 위치하거나 LC층 후에 리플렉터를 위치하여 획득될 수 있다. 원형 편광자는 선형 편광자 및 그 선형 편광자와 LC층 사이의 1/4 웨이브 판의 조합으로 획득될 수 있다. 그것의 오프 모드시 디스플레이는 블랙을 나타내고, 온 모드시 최대 투과에 이를 수 있다. 도 3a는 교차된(십자형) 편광자 0°- 90°사이의 45um 화소의 시뮬레이션된 광학적 응답을 보인다. 도 3b는 교차된(십자형) 편광자 45°- 135°사이의 45um 화소의 시뮬레이션된 광학적 응답을 나타내고, 도 3c는 원형 편광자 사이의 45um 화소의 시뮬레이션된 광학적 응답을 나타낸다. 도 3d는 선행 기술 45um 화소에서 LC 분자의 지시자 프로파일을 나타낸다. 그것은 원형 편광자가 45um 화소의 조합에서 최적의 개구를 제공하는 것이 명백하다.
반투과 디스플레이에서, 우수한 반사 영역(일반적으로 블랙)을 갖기 위한 필요는 원형 편광을 매우 흥미롭게 한다. 투명 및 반사 모드 커브간의 우수한 조합은 이중 셀 갭 어프로치의 사용에 의해 획득될 수 있다.
원형 편광자 위에 선형 편광자를 취하는 몇 가지 이유가 있다. 이들은 높은 콘택비, 보다 낮은 리타데이션 필름(retatdation films), 보다 얇은 편광 스택, 낮은 제조 비용 및 리타데이션 필름 특성의 편차에 대한 강건함을 제공한다. 게다가, 원형 편광자의 오프-축(off-axis) 성능은 선형 편광자의 오프-축 성능보다 낮다고 일반적으로 알려져 있다. 또한, 투과 모드에서 1/4 람다(lambda) 웨이브 플레이트는 필요치 않다. 반투과 디스플레이에서 1/4 람다(lambda) 웨이브 플레이트의 제거로 인해, 오프-축 성능을 향상시킬 수 있다.
매우 작은 화소 사이즈 특히 사각의 화소를 위해, LC 정렬은, "플라워 타입(flower type)" 광학적 응답이 발생할 때 개구에서의 손실이 너무 높기 때문에, 선형 편광자의 사용을 허용하지 않는다. 도 4a-d는 45°- 135°에 위치된 두 교차된 편광자 사이의 100um 화소, 60um 화소, 45um 화소 및 25um화소의 상부부터 바닥까지의 시뮬레이션된 광학적 응답을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 개구에서의 손실은 화소 크기의 감소로 인해 증가한다.
Shibazaki-san et. al, "57.5L: Late-News Paper: MVA Mode with Improved Color-wash-out for mobile Applications", Society for information display 2007 International symposium, SID 07 DIGEST, 1665-1668 에서, 광시야각을 위한 새로운 MVA 기술이 설명되어 있다. 컬러 필터(CF)측 상에 최적화된 ITO 슬릿 디자인을 갖는 새로운 화소 구조가 설명되며, 이것은 선형 편광자를 갖는 투과 MVA 모드의 투과율을 증가한다. ITO 슬릿은 네 방향(두 직교 방향)에서의 LC 분자의 정렬을 제공하고, 그러므로 선형 편광자의 사용을 허용한다. 컬러 필터 기판의 에칭의 단점 은: TFT 기판 위에서보다 더욱 제한적인 ITO 에칭 디자인 룰(즉, ITO 슬릿 및 갭 최소 크기)이고, 컬러 필터의 손상 없이 컬러 필터 기판을 식각하는 어려움이다.
도 5a는 컬러 필터측 상의 전극(50)내의 ITO 홀(52)의 일 실시예를 보인다. 도 5b는 상기 ITO 홀을 가진 셀내의 LC 분자의 지시자 프로파일을 보인다. 도 5c-d는 각각 원형 편광자 사이 및 교차된 편광자 0°- 90°사이의 컬러 필터측 상의 ITO 홀을 가진 셀의 광학적 응답을 보인다. 셀 중간의 블랙 스폿(spots)은, 전계가 컬러 필터측 상의 전극(50)내의 ITO 홀의 위치에서 없어지기 때문에 스위칭되지 않는, LC층의 부분에 대응한다. LC 층의 비스위칭된 영역은 ITO 홀의 크기와 모양에 관련된다. 이 효과는 LCD의 개구를 감소한다.
그러므로, 기존 디자인의 단점을 극복할 수 있는 LCD 디자인이 요구된다.
본 발명의 목적은 개선된 LCD 장치를 제공하는 것이다. 보다 상세하게, 본 발명의 목적은 개선된 개구를 갖는 LCD 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 선형 편광자를 사용하고 오프-축 성능을 향상하는 LCD 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 필요한 포일 수 및 공정 단계의 수를 감소하여 디스플레이의 가격이 감소되는 LCD 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 LC의 스위칭 타임이 개선된 LCD 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 백플로우(backflow) 효과가 제거 또는 감소된 LCD 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립 청구항에 따른 액정 표시 장치에 의해 획득될 수 있다. 본 발명의 유익한 실시예 또는 추가 실시예는 종속 청구항의 주제이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정(LC) 분자를 포함하는 액정층, 공통 전극, 및 상기 액정층을 스위칭하기 위한 전극 세트를 포함한다. 상기 액정층은 상기 공통 전극과 상기 전극 세트의 사이에 위치한다. 상기 전극 세트는 상기 액정층을 스위칭하기 위하여 제공된다. 상기 전극 세트는 상기 액정층의 제 1 영역을 스위칭하기 위하여 제공된 제 1 전극 및 상기 액정층의 제 2 영역을 스위칭하기 위하여 제공된 제 2 전극을 포함한다. 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역이 포함되지 않은 상기 액정층 영역의 적어도 일부를 포함한다. 또한, 상기 제 1 전극은 상기 제 2 전극과 협력하여 본질적으로 두 직교 방향에서의 LC 분자의 정렬을 허용하는 모양을 갖는다. 사각 화소가 사용된 일반적인 VA-모드와 비교하여, 본 발명은 선형 교차 편광자의 사용을 허용한다. 상기 제 2 전극과 조합하는 특정 형태의 전극은 LC 배향을 제어하고, 그러므로 교차된 편광자가 사용될 때 LC 배향의 다이버시티(diversity)로 인한 개구의 막대한 손실을 감소한다.
본 발명의 일 예에서, 제 1 전극은 십자 형태를 갖는다. 다른 예에서, 제 1 전극은 십자형과 직사각형의 조합에 대응하는 형태를 갖으며, 그 십자형과 직사각형의 중심은 일치하여 부합한다.
본 발명의 일 예로, 제 2 전극은 직사각형을 가지며, 사각형일 수 있고 LC층을 커버하며, 다른 예로 제 1 전극과 제 2 전극은 함께 액정층의 모든 영역을 커버 한다. 이와 같은 방식으로, 전체 LC층은 스위칭될 수 있다.
본 발명의 또 다른 예로, 제 2 전극은 제 1 전극의 적어도 일부와 일치하는 오프닝(opening)을 갖는다. 본 발명의 또 다른 예로, 공통 전극은 제 1 전극의 적어도 일부와 일치하는 오프닝을 갖는다. 이것은 디자인 자유도를 증가시킨다.
제 1 전극과 제 2 전극은 동일 평면 상에 위치할 수 있거나 또는 두 평면 상에 위치할 수 있으며, 절연층에 의해 분리된다.
일 예로 본 발명에 따른 LCD 장치는 제 1 및 제 2 전극을 구동하는 드라이버 유닛을 포함한다. 제 1 및 제2 전극은 동일 전압 및 유사한 전압으로 구동될 수 있다.
또 다른 예로, 본 발명에 따른 LCD 장치는 둘 이상의 구역(sections)과 공통 전극, 및 두 직교 방향에서 상기 둘 이상의 구역의 각각의 LC 분자의 정렬을 허용하도록 연장된 제 1 및 제 2 전극을 포함하고, 여기서 상기 둘 이상의 구역에서의 제 1 전극의 모양 및/또는 배향은 다르다.
또 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 LCD 장치는 투과형 LCD 장치이고, 그 LCD 장치의 양측 외부 표면상에 각각 선형 편광자가 위치되고, 그 선형 편광자는 서로 직교하는 편광축을 갖는다.
또 다른 실시예에서, 본 발명의 LCD 장치는 반사 LCD 셀 및 투과 LCD 셀을 포함하는 반투과 LCD 장치이다. 선형 편광자는 반투과 LCD 셀에 대응하는 LC층의 양측 외부 표면상에 위치된다. 그 선형 편광자는 서로 직교하는 편광축을 갖는다.
본 발명은 다른 관점에서 본 발명에 따른 LCD 장치 및 그 LCD 장치에 전원을 공급하는 전원공급장치를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 발명은 도면을 참조하여 후술하는 실시예에서 자세히 설명하도록 한다.
본 발명은 VA LCD에 유용한 것으로 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 다양한 다른 형태로 실시될 수 있고 그래서 여기에 기술된 실시예에 제한하여 해석되지 않는 것으로 이해할 것이다.
본 발명은 특히 투과형 LCD 또는 반투과형 LCD의 투과 부분에 유용한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LCD(10)가 구비된 전자 장치(1)의 블록도이다. 전자 장치(1)는 LCD(10)에 전원을 공급하기 위하여 LCD(10)에 연결된 전원공급장치(20)를 갖는다. 본 실시예에서, LCD(10)는 전자 장치(10)에 집적된 컬러 또는 단색상의 이미지 디스플레이이다. 알려진 바와 같이, 전자 장치(10)는 이동 전화, PDA(personal digital assistant), 노트북 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 텔레비전, 카 미디어 플레이어, 휴대형 비디오 플레이어, 디지털 카메라, GPS(global positioning system), 항공전자 디스플레이, 및 LCD를 포함하는 다른 장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 도 2a는 LCD(10)의 프로파일을 도시한다. LCD(10)는 액정(Liquid Crystal:LC)층(100), 공통 전극(102), 전극 세트(104), 두 유리 기판(130) 및 두 편광자(108)을 포함한다. 편광자(108)는 원형 편광자 또는 십자형 편광자일 수 있다. LCD(10)는 많은 셀을 가질 수 있으나, 도 2a는 본 발명의 설명 을 위하여 LCD(10)의 하나의 셀만 도시하였다. 본 실시예에서, 서브 화소에 대응하는 화소 셀은 40um x 40um의 크기 및 4.15um의 두께를 가질 수 있다. 화소 셀은 20um x 20um, 30um x 30um, 39.5um x 39.5um, 40um x 80um의 크기 또는 다른 크기를 가질 수 있고, 두께는 1.5um보다 큰 어느 적합한 하나일 수 있다. 도시된 바와 같이, LC층(100)은, LC 분자가 수직 정렬되어 있고(도 2a에 미도시), 공통 전극(102)과 화소 전극 세트(104)의 사이에 형성되어 있으며, 다음에 이것은 두 유리 기판(130)의 사이에 형성되어 있으며, 다음에 이것은 두 편광자(108)의 사이에 형성되어 있다. 박막 트랜지스터(TFT)(미도시) 상에 위치된 전극 세트(104)는 LC층(100)을 스위칭하기 위하여 제공된다. LCD(10)는 도 2b에 도시된 바와 같이 기판(130), 컬러 필터(CF)(140), TFT(150)와 같은 다른 구성 요소를 포함할 수 있다.
공통 전극(102), LC층(100), 및 화소 전극 세트(104)는 TFT(미도시)의 턴-오프 후에 인가된 전압을 저장하는 액정 캐패시터를 형성한다. 데이터 전압이 공급된 화소 전극 세트(104)는 공통 전압(102)과의 조합으로 전계를 생성하고, LC층(100)의 LC 분자를 재배향한다. 공통 전극(102)은 종래의 공통 전극일 수 있고, ITO 또는 IZO로 형성될 수 있다. 화소 전극 세트(104)는 종래의 화소 전극과 같으나 다른 구조를 가지며, ITO 또는 IZO로 형성될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 전극 세트(104)는 제 1 전극(104a), 제 2 전극(104b), 및 제 1 및 제2 전극(104a,104b)의 사이에 위치된 절연층(104c)(즉, 예를 들어 0.1um 또는 0.25um의 두께를 가진 SiOx 또는 SiN)을 포함한다. 본 실시예에서, 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)은 평면 전극이다. 당업자는 본 발명이 두 전극을 가진 전극 세트(104)로만 한정되 지 않고, 두개 이상의 전극과 그 전극들을 분리하는 복수의 절연층을 가진 전극 세트(104)로 적용할 수 있을 것이다.
제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)은 드라이버 유닛(30)에 의해 구동된다. 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)은 원하는 스위칭 효과 및 LC 분자의 배향을 이루기 위하여 유사하거나 다른 전압으로 구동될 수 있고 또는 다른 타임 시퀸스(즉, 다른 시간에 턴-온)에 따라 구동될 수 있다. 일 예로, 5V의 전압이 제 1 전극(104a)에 먼저 인가되고, 5ms 후에, 6V의 전압이 제 2 전극(104b)에 인가된다. 다른 예로, 5V의 전압이 제 1 전극(104a)에 먼저 인가되고, 5ms 후에, 6V의 전압이 제 2 전극(104b)에 인가된다. 또는 5V의 동일 전압이 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b) 양측에 인가될 수 있지만, 제 1 전극(104a)이 제 2 전극(104b)보다 앞서 5ms에 턴-온된다. 그렇지만, 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)을 각각 구동하기 위하여 단지 하나의 TFT 및 하나의 축전 캐패시터를 사용하는 것도 역시 본 발명에 의해 가능하다. 본 발명에 따르면, 드라이빙 유닛(30)은 LC층(100)의 적어도 두 도메인에 프린징 필드를 생성하여 공급하도록 제 1 전극 및 제 2 전극에 전압을 공급하고, 여기서 상기 적어도 두 도메인 각각의 LC 분자의 배향은 본질적으로 하나의 방향이고, 상기 적어도 두 도메인 중 하나의 도메인의 LC 분자의 배향은 상기 적어도 두 도메인 중 다른 하나의 도메인의 LC 분자의 배향에 대해 직교한다. 즉, 본 발명의 장점을 획득하기 위하여, 적어도 두 도메인이 제공되어야 하고, 여기서 적어도 두 도메인의 LC 분자의 배향은 서로에 대해 직교한다. 바람직하게, 셀의 LC 층은 네 개의 다른 도메인을 포함하고, 여기서 그 네 개의 도메인의 LC 분자의 배 향은 서로에 대해 다르며 직교 방향이다.
화소 전극을 위한 종래의 디자인(즉, LC층의 전체 영역을 커버하는 단일 사각 전극)과 비교하면, 제 1 전극(104a)은 LC층(100)(도면에 추후 도시될)을 스위칭하기 위하여 특정 모양을 가질 수 있다. 일 예로, 제 1 전극(104a)은 프린징 구조(도 2a에 미도시)를 갖고 LC층(100)의 전체 영역 대신에 제 1 영역(100a)을 스위칭하기 위한 프린징 필드를 생성한다. LC층의 스위칭된 영역(100a)은 제 1 전극의 크기 및 모양과 관련된다. 예를 들어, 작은 크기의 제 1 전극(104a)은 작은 영역(100a)내의 LC층(100)의 LC 분자만을 효과적으로 스위칭하고, 그래서 그 스위칭된 영역(100a)의 모양은 대체로 제 1 전극(104a)과 같이 보인다. 도 6a는 제 1 전극(104a)의 일 예를 보이고, 도 6b는 대응하는 LC 분자의 지사자 프로파일을 보인다. 또한, 도 6c는 원형 편광자 사이의 도 6a에 도시된 제 1 전극을 가진 셀의 시뮬레이션된 응답을 보이는 반면, 도 6d는 교차된(십자형) 편광자 0°- 90°사이의 동일 셀의 시뮬레이션된 응답을 보인다.
제 1 전극(104a)의 모양과 관련하여, 본 발명은 특정한 것으로 한정하지 않고, 다중 및 다양한 도메인 스위칭 효과를 제공하기 위하여, 수직 수평 방향으로 연장하는 적어도 두 부분을 갖는다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(104a)은 십자 모양과 직사각 모양이 조합된 모양을 가지며, 그래서 다른 수평 및 수직 방향으로 연장하는 네 부분을 갖는다. 또한, 도 2a의 LCD(10)로 결합될 때, 제 1 전극(104a)은 일 예로 제 2 전극(104b)의 크기에 대응하는 35um x 35um의 사각내에 위치될 수 있다.
한편, 스위칭의 균일성을 획득하기 위하여, 제 1 전극(104a)은 예에서 보인 바와 같이 대칭 모양을 가질 수 있다. 대칭은 라인 대칭 또는 점 대칭일 수 있다.
당업자는 전술한 제 1 전극(104a)의 배열이 백플로우(backflow) 효과의 감소에 의해 빠른 스위칭을 위한 것이나 이에 한정되지 않는 것으로 이해해야 할 것이다. 제 1 전극(104a)의 증가된 에지 수는 백플로우 효과를 효과적으로 감소한다. 도 6c 및 6d에서 제 1 전극이 그 자체의 충분한 개구를 제공하지 않음을 보인다. 동시에 LC 셀의 높은 개구를 유지하는 것이 요구된다. 그것을 위해, 전극 세트(104)의 제 2 전극(104b)은 도 2a에 도시된 바와 같이 LC층(100)의 제2 영역(100b)을 스위칭하도록 형성된다. 본 발명에서, 제 2 영역(100b)은, 그 제 2 영역(100b)이 제 1 영역(100a)에 포함되지 않는 LC층의 영역의 적어도 일부를 포함하는 한, 제 1 전극(104a)의 제 1 영역(100a)을 중첩할 수도 또는 중첩하지 않을 수도 있으며, 그 결과 제 1 전극(104a)에 의해 영향받지 않은 LC 분자는 제 2 전극(104b)의 전계에 의해 유도될 수 있음을 유념하라. 또한, 제 1 영역(100a) 및 제 2 영역(100b)의 경계는, 전압이 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)에 인가된 후에, 주어진 시간 즉, 20 또는 100ms에서의 설정된 투과에 의해 판정됨을 유념하라. 그러므로, 제 2 전극(104b)과 함께 제 1 전극(104a)의 배열에 의해, 오직 제 1 전극(104a)만으로 된 것보다 높은 개구가 획득된다.
도 7a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전극 세트를 보인다. 전극 세트는 LCD 장치(10)의 화소 셀을 위하여 형성된다. 제 1 전극(104a)은 십자형과 직사각형의 조합에 대응하는 모양을 가지며, 여기서 십자 모양과 직사각 모양의 중심(74)은 일치한다. 제 2 전극(104b)은 LC층(100)의 모든 영역을 본질적으로 커버한다. 단지 작은 영역(104d)만이 제 2 전극(104b)에 의해 커버되지 않는다. 이 영역은 이웃하는 화소 셀들의 제 2 셀들간의 경계를 형성한다. 셀의 측면을 따른 그 영역의 폭은 2um부터 15um까지의 범위내이다. 본 실시예에서 제 1 및 제 2 전극은 서로의 위에 위치되고, 여기서 제 1 전극(104a)은 LC층(100)과 제2 전극(104)의 사이에 있다. 도 7b는 도 7a에 도시된 전극 세트를 가진 셀에서의 LC 분자의 지시자 프로파일을 보인다. 셀의 중심에 있는 LC 분자는 실질상 두 직교 방향으로 정렬된다. LCD가 스위치-온 될 때, LC충(100)은 네 도메인을 포함하며, 여기서 각 도메인의 LC 분자는 두 직교 방향 중 하나의 방향으로 정렬된다.
도 7c-d는 원형 편광자들 사이 및 십자형 편광자들 0°- 90°사이의 도 7a에 도시된 전극 세트를 갖는 셀의 시뮬레이션된 응답을 각각 보인다. 그것은 제 2 전극의 적용에 의해 개구가 현저히 개선된 것을 보인다.
본 실시예에서, 제 1 및 제 2 전극(104a,10b)은 절연층에 의해 분리되고, 제 1 및 제 2 전극에 인가된 전압은 동일 전압이다. 제 1 전극(104a)과 공통 전극(102) 간의 거리 및 제 2 전극(104b)과 공통 전극(102) 간의 거리는 LC층(100)을 가로지르는 다른 스위칭 전압을 인가하기에 충분하다. 이것은 네 도메인의 제공을 허용한다. 네 도메인을 갖는 것은, 여기서 LC 분자의 방향은 각 도메인에 대해 직교하며, 우리가 축상의 큰 개구 손실 없이 원형 편광자 대신에 선형(십자형) 편광자를 사용할 수 있도록 한다. 선형 편광자의 사용은 투과형 LCD 장치의 제조 비용을 감소시킨다. 또한, 이것은 오프-축 성능을 개선한다. 전극 세트의 사용은 CF측 상의 전극내의 ITO 홀에 대한 개구를 개선한다. 공통 전극과 전극 세트는 양측에서 LC층의 모든 영역을 실질적으로 커버하기 때문에, 즉 유효 영역내의 홀 없이, 공통 전극과 전극 세트 간의 LC 분자의 큰 영역은 스위칭될 것이다. 제 1 및 제 2 전극에 의해 커버된 영역을 따르는 작은 스트라이프(stripe)(104d)는, 이웃하는 화소 셀들의 전극 세트들 간의 경계를 형성하고, LC 층내에서 거의 스위칭되지 않는다.
제 1 전극(104a)과 비교하여, 제 2 전극(104b)의 모양은 덜 중요하며 백플로우 효과에 덜 관계된다. 제 1 전극(104a)과 제 2 전극(104b)은 다른 층에 있고, 제 2 전극(104b)의 모양은 사각형 및 평면 모양과 같이 종래의 화소 전극과 닮았다. 수직의 투시도에서, 제 2 전극(104b)은 제 1 전극(104a)에 중첩할 것이고, 제 2 전극(104b)은 단독으로 높은 개구를 보장하도록 LC층(100)의 모든 영역을 실질적으로 커버한다. 또한, 도 2a의 LCD(10)에 결합되면, 제 2 전극(104b)는 단순히 35um x 35um의 사각형일 수 있다. 그러므로, 제 2 영역(100b)은 제 1 영역(100a)이 포함되지 않은 LC층(100)의 영역의 적어도 일부를 포함한다. 제 2 영역(100b)에 포함된 LC층(100)의 그 영역의 그 부분은 서로 다른 수평 및 수직 방향으로 연장하는 적어도 두 부분을 가진다.
도 8a-c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공통 전극과 전극 세트의 조합을 보인다. 도 8a는 공통 전극(102)을 보이고, 도 8b는 전극 세트의 제 1 전극(104a)을 보이며, 도 8c는 전극 세트의 제 2 전극(104b)을 보인다. 본 실시예에서, 제 1 전극(104a)은 십자형을 갖는다.
도 9a-c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공통 전극과 전극 세트의 조합을 보인다. 본 실시예에서, 제 1 전극(104a)은 곱셈 기호 모양 또는 도 8b의 십자형에서 45도 회전된 모양을 갖는다. 선형 편광자를 사용할 때, 도 8에 도시된 실시예 이상의 장점을 갖는데, LC 분자의 배향이 0도 및 90도의 방향내이고, 이것은 사람이 착용할 수 있는 편광 안경으로 볼 때 유리하다. 수직 또는 수평 방향에서 디스플레이의 관찰자는 유사한 디스플레이 콘텐츠를 볼 수 있을 것이다.
도 10은 제 1 전극(104a)의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 45도 회전된 제 1 실시예의 제 1 전극의 모양에 대응한다.
도 11은 실시예를 나타낸 것으로, 여기서 제 2 전극(104b)내의 홀 또는 오프닝의 모양은 도 8b에 도시된 바와 같은 제 1 전극(104a)의 모양에 대응한다. 이 경우, 제 2 전극(104b) 단독으로 셀내의 LC 층의 모든 영역을 커버하지 못하며, 제 2 전극(104b)은 제 1 전극(104a)과 서로 중첩하지 않는다. 이제, 제 1 전극(104a)과 제 2 전극(104b)은 함께 높은 개구를 유지하기 위하여 LC 층의 모든 영역을 실질적으로 커버한다. 또한, 도 2a의 LCD(10)에 조합되면, 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)은 둘 다 35um x 35um의 사각내에 위치된다. 높은 개구는, 제 2 전극(104b)이 제 1 전극에 의해 커버된 영역에 부합하는 하나 이상의 오프닝을 갖는 한, 유지할 것이다. 상기 제 1 전극(104a)의 적어도 일부에 부합하는 오프닝 및 상기 제 1 전극(104a)에 의해 커버되지 않는 영역을 갖는 제 2 전극(104b)은, LC층(100)의 상기 측면에만 전극을 갖는 LCD 장치와 비교하여 LCD(10)의 개구가 개선될 것이다.
다시 도 2a에서, 제 1 전극(104a)과 제 2 전극(104b)은 절연층(104c) 즉, SiOx 또는 SiNx의 층에 의해 분리된다. 동일 전압이 인가될 때, 본 배열에서 제 1 전극(104a)과 제 2 전극(104b)은 공통 전극(102)과의 조합으로 다른 캐패시턴스를 제공할 수 있고, 그래서 네 방향(2 직교 방향)에서의 LC 분자의 정렬을 제공하는 다른 스위칭 효과를 생성하며, 그러므로 그런 윤곽에서 선형 편광자의 사용이 허용된다.
제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)은 포토리소그라픽(photolithographc) 및 습식 식각 공정에 의해 패터닝될 수 있고, 투명 전극으로 한정되지 않는다. 도 2a 및 2b에서 제 1 전극(104a)은 제 2 전극(104b) 위에 위치되었지만, 다른 실시예에서 제 1 전극(104a)은, 제 2 전극(104b)이 제 1 전극(104a)의 전계를 차폐하지 않는 한, 제 2 전극(104b)의 아래에 위치될 수 있다. (즉, 제 1 전극(104a)은 전극이 식각된 기판(130)에 가깝게 된다.) 이것은 제 2 전극(104b)이 적어도 제 1 전극(104a)에 부합하는 영역을 갖는 오프닝을 가지는 경우이다.
도 2c 및 도 12는 전극 세트의 다른 실시예를 보인다. 본 실시예에서, 제 1 전극(104a)은 도 8b의 제 1 전극과 유사하고, 제 2 전극(104b)은 전기적 접촉없이 제 1 전극(104a)을 둘러싸는 오프닝을 갖는다. 본 실시예에서 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)은 도 2c에 도시된 바와 같이 기판(130) 위의 동일 평면상에 있다. 제 2 전극(104b)은 제 1 전극(104a)의 모양에 대응하는 오프닝을 갖는다. 이것은 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)을 포토리소그라피 공정으로 동시에 형성할 수 있다는 장점이 있다. 독립적인 구동에 의해, 동일 평면상의 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)은 , 높은 개구를 유지하면서, 종래의 단일 화소 전극과는 다른 스위 칭 효과를 생성한다. 본 실시예에서, 도 1에 도시된 드라이빙 유닛(30)은, LC층(100)내에 프린징 필드(fringing field)를 제공하도록, 제 1 전극(104a) 및 제 2 전극(104b)에 다른 전압을 공급해야 한다. 제1 및 제 2 전극에 의해 커버된 영역을 따르는 작은 스트라이프(104d)는 이웃하는 화소 셀들의 전극 세트들간의 경계를 형성한다. 도 13a-c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 공통 전극과 전극 세트의 조합을 나타낸다. 본 실시예에서 LC 정렬은 CF 측의 공통 전극(102)과 전극 세트의 조합에 의해 획득된다. 제 4 실시예는 도 8에 도시된 실시예와 비교하여 공통 전극(102)이 오프닝(131)을 가진다는 점에서 다르다. 오프닝의 중심(131)은 도 13b에 도시된 바와 같은 십자형 제 1 전극(104a)의 중심(132)과 부합한다. 도 13c는 대응하는 제 2 전극(104b)의 실시예를 보인다. 본 실시예는 도 7에 도시된 실시예와 유사한 광학적 특성을 제공할 것이다.
도 14a-c는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 공통 전극과 전극 세트의 조합을 나타낸다. 본 실시예에서 LC 셀은 선행하는 실시예와 같은 정사각 형태가 아니고 직사각형이다. LC 셀은 3개의 정사각 부분(140,141,142)을 포함한다. 도 14a는 공통 전극(102)이 도시되어 있다. 도 14b는 전극 세트의 제 1 전극(104a)을 보이고, 도 14c는 제 2 전극(104b)을 보인다. 본 실시예에서, 각 부분은 다른 모양의 제 1 전극을 포함한다. 이것은 오프-축 특성을 개선하고 다른 편광 방향을 가진 하나의 셀을 제공한다.
도 15a는 반투과 LCD에 사용하기 위한 제 1 전극의 실시예를 보인다. 본 실시에에서 LC 셀의 투과부(150)는 공통 전극과 전극 세트를 포함하고, LC 셀의 반사 부(151)는 공통 전극과 하나의 다른 전극을 포함한다. 반사부(151)의 다른 전극 및 투과부(150)의 제 2 전극(104b)은 도 15b에 도시되어 있다. 바람직하게, LC 층의 투과부(150)는 선행 편광자들 사이이고, LC층의 반사부(151)는 원형 편광자들 사이이다.
본 발명은 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 설명은 제한적인 요소로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예의 다양한 변형뿐만 아니라 다른 실시예는 본 발명의 설명을 참조하여 가능할 것이다. 그러므로 첨부된 청구항은 본 발명의 진정한 범위 및 그것의 법적 균등내에 속하는 것으로서 어떤 변형 또는 실시예를 커버할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도;
도 2a는 실시예에 따른 LCD 화소 셀의 프로파일을 보인 예시도;
도 2b는 실시예에 따른 LCD 화소 셀의 구성 요소의 프로파일을 보인 예시도;
도 2c는 다른 실시예에 따른 LCD 화소 셀의 구성 요소의 프로파일을 보인 예시도;
도 3a는 십자형 편광자 0°- 90°사이의 45um 화소의 시뮬레이션된 광학적 응답을 보인 도면;
도 3b는 십자형 편광자 45°- 135°사이의 45um 화소의 시뮬레이션된 광학적 응답을 보인 도면;
도 3c는 원형 편광자 사이의 45um 화소의 시뮬레이션된 광학적 응답을 보인 도면;
도 3d는 셀의 중심에서의 선행기술 45um 화소의 LC 분자의 지시자 프로파일을 보인 도면;
도 4a-4d는 십자형 편광자 45°- 135°사이의 100um, 60um, 45um 및25um 화소의 시뮬레이션된 광학적 응답을 각각 보인 도면;
도 5a는 CF측 상의 ITO 홀의 실시예를 보인 도면;
도 5b는 CF측 상의 ITO 홀을 가진 선행 기술 셀내의 LC 분자의 지시자 프로파일을 보인 도면;
도 5c-d는 원형 편광자들 및 십자형 편광자들 0°- 90° 사이의 CF측 상의 ITO 홀을 가진 선행 기술 셀의 광학적 응답을 보인 도면;
도 6a는 본 발명에 따른 제 1 전극의 실시예를 보인 도면;
도 6b는 셀의 중심에서 도 6a에 도시된 제 1 전극을 가진 셀내의 LC 분자의 지시자 프로파일을 보인 도면;
도 6c-d는 원형 편광자들 및 십자형 관광자들 0°- 90°사이의 도 6a에 도시된 제 1 전극을 가진 셀의 시뮬레이션된 응답을 각각 보인 도면;
도 7a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전극 세트를 보인 도면;
도 7b는 셀 중심에서의 도 7a에 도시된 전극 세트가 있는 셀내의 LC 분자의 지시자 프로파일을 보인 도면;
도 7c-d는 원형 편광자들 및 십자형 관광자들 0°- 90°사이의 도 7a에 도시된 전극 세트를 가진 셀의 시뮬레이션된 응답을 각각 보인 도면;
도 8a-c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공통 전극(a)과 전극 세트(b)와(c)의 조합을 보인 도면;
도 9a-c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공통 전극과 전극 세트의 조합을 보인 도면;
도 10은 제 1 전극의 다른 실시예를 보인 도면;
도 11은 제 2 전극의 다른 실시예를 보인 도면;
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 동일 평면상의 제 1 전극 및 제 2 전극을 보인 도면;
도 13a-c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 공통 전극과 전극 세트의 조합을 나타낸 도면;
도 14a-c는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 공통 전극과 전극 세트의 조합을 나타낸 도면;
도 15a는 반투과 LCD에 사용하기 위한 제 1 전극의 실시예를 보인 도면; 및
도 15b는 반투과 LCD에 사용하기 위한 제 2 전극의 실시예를 보인 도면이다.

Claims (11)

  1. 액정(liquid crystal: LC) 분자를 포함하는 액정층;
    공통 전극;
    상기 액정층을 스위칭하기 위한 전극 세트를 포함하며,상기 액정층은 상기 공통 전극과 상기 전극 세트의 사이에 위치되고,
    상기 전극 세트는,
    상기 액정층의 제 1 영역을 스위칭하기 위하여 제공된 제 1 전극;
    상기 액정층의 제 2 영역을 스위칭하기 위하여 제공된 제 2 전극을 포함하며,
    상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역에 포함되지 않은 상기 액정층의 영역의 적어도 일부를 포함하고, 상기 제 1 전극은 본질적으로 두 직교 방향으로의 LC 분자의 정렬을 허용하도록 상기 제 2 전극에 조합하는 모양을 갖는 것
    을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 십자 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 십자 모양과 직사각 모양의 조합에 대응하는 모양을 가지 며, 상기 십자 모양과 직사각 모양의 중심은 일치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 상기 제 1 전극의 적어도 일부에 부합하는 오프닝을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 제 1 전극의 적어도 일부에 부합하는 오프닝을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 함께 상기 액정층의 모든 영역을 본질적으로 커버하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 동일 평면 상에 위치된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 절연층에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 구동하기 위한 드라이버 유닛을 더 포함하며, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 서로 다른 전압으로 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 둘 이상의 부분을 포함하며, 상기 공통전극과 상기 제 1 및 제 2 전극은 본질적으로 두 직교 방향으로 상기 둘 이상의 부분의 각각에서 LC 분자의 정렬을 허용하도록 연장하고, 상기 둘 이상의 부분에서의 상기 제 1 전극의 모양 및 배향은 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제 1 항에 따른 액정 표시 장치;
    상기 액정 표시 장치에 전원을 공급하도록 상기 액정 표시 장치에 연결된 전원 공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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