KR20100071877A - 액정 표시 장치, 그 제조 방법 및 구동 방법 - Google Patents

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KR20100071877A
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Abstract

청색 상(blue phase) 모드는 상온에서 청색 상 분자 배열을 유지하기 위하여 광중합될 수 있는데, 이는 중합체에 의해 안정화된 청색 상(PBP: polymer stabilized blue phase)모드라고 한다. 청색 상 모드 액정 표시 장치 또는 PBP 모드 액정 표시 장치는 자기이력(hysteresis) 특성을 가질 수 있다. 자기이력은 액정 표시 장치를 임펄시브 구동 방법으로 구동함으로써, 감소될 수 있다.
청색 상, 광중합, PBP, 자기이력, 임펄시브

Description

액정 표시 장치, 그 제조 방법 및 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY, MANUFACTURING METHOD THE SAME, AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치, 그 제조 방법 및 구동 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 액정 물질의 광학적 특성(굴절률 이방성 또는 복굴절)과 전기적 특성(유전율 이방성)을 이용하여 영상을 표시한다. 액정 표시 장치는 CRT(cathode ray tube), PDP(plasma display panel) 등과 같은 다른 종류의 표시 장치에 비하여, 두께가 얇고, 구동 전압이 낮고, 소비 전력이 낮은 장점이 있다.
액정 표시 장치는 어레이 기판과 어레이 기판과 평행한 대응 기판, 그리고 두 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함한다. 어레이 기판은 복수의 박막 트랜지스터를 포함한다.
박막 트랜지스터는 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 어레이 기판은 화소 전극, 게이트선 및 데이터선을 포함할 수 있다. 어레이 기판은 일반적으로 사진 공정을 이용하여 제조된다. 어레이 기판을 만드는데 복수의 포토 마스크가 이용된다. 3개의 포토 마스크로 제조되는 어레이 기판도 있고, 4개 또는 5개의 포토 마스크를 이용하여 제조되는 어레이 기판이 있다. 어레 이 기판이 3개 또는 4개의 포토 마스크를 이용하여 제조되는 경우, 슬릿 마스크 또는 하프톤 마스크가 이용된다.
액정 표시 장치에 이용되는 액정층은 네마틱(nematic) 액정을 포함할 수 있다. 네마틱 액정 분자들은 TN(twisted nematic) 형태, VA(vertical alignment) 형태, 또는 IPS(inplane switching) 형태로 배열된다. IPS 형태는 균일하게 배열된 액정층을 가진다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 빠른 응답 속도와 우수한 영상 품질을 가지는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극을 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정층, 그리고 상기 화소 전극에 영상 신호와 더미 신호를 전달하는 회로를 포함하고, 상기 더미 신호는 상기 화소 전극에 인가되고, 상기 더미 신호는 블랙 신호 또는 그레이 신호이고, 액정 분자들, 그리고 상기 액정 분자들이 액정의 등방성 상(phase)으로부터 전이 온도 이하의 1℃ 온도에서 배열되는 배열로 상기 액정 분자들을 안정화하기 위한 중합체 구조를 포함한다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 청색 상(blue phase) 액정층과 화소 전극에 영상 신호와 더미 신호를 인가하는 회로를 포함하고, 상기 더 미 신호는 상기 화소 전극에 인가되고, 상기 더미 신호는 블랙 신호 또는 그레이 신호이다.
이에 의해, 빠른 응답 속도와 우수한 영상 품질을 가지는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 경우 뿐만 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.
도 1A는 청색 상(blue phase) 액정 구조를 나타낸다. 청색 상 액정 구조는 도 1A에서 사각형으로 나타내는 입방 격자 구조로 이루어진다. 하나의 입방 격자 구조 단위체는 복수의 원통 구조를 포함한다. 그리고 각 원통 구조는 뒤틀린(twisted) 액정 분자들로 이루어진다. 이러한 원통 구조는 이중 비틀린 실린 더(double twist cylinder)라고 한다.
청색 상 구조에는 여러 종류가 있다. 도 1B는 청색 상 I(BP I) 구조와 청색 상 II(BP II) 구조를 나타낸다. 청색 상 I(BP I)는 체심 입방(body centered cubic; BCC) 격자 구조를 가지고, 청색 상 II(BP II)는 단순 입방 격자(simple cubic lattice structure) 구조를 가진다.
도 1C는 카이랄 네마틱(chiral nematic) 액정의 분자 구조의 온도와 키랄성(chirality)에 대한 의존성을 나타낸다. 수평축은 키랄성을 나타내고, 수직축은 온도를 나타낸다. 액정 분자들은 높은 키랄성을 가질수록 청색 상 액정 분자에 가까와지고, 낮은 키랄성을 가질수록 네마틱 상(nematic phase) 액정 분자에 가까와진다. 높은 온도에서 액정 분자들은 등방성(isotropic)을 가지고, 낮은 온도에서는 네마틱(nematic) 액정의 성향을 가진다. 그래프에서는 세 종류의 청색 상 액정, 구체적으로BP 1(BP I), BP 2(BP II), BP 3(BP III)을 도시한다. 액정의 키랄성이 높을수록 넓은 청색 상 온도 범위를 가진다. 따라서, 액정의 키랄성을 적절히 조절하면 액정은 상온에서도 청색 상을 나타낼 수도 있다. 그러나, 실용화되고 있는 액정 물질의 경우, 상온에서는 청색 상을 가지기 어렵고, 카이랄 네마틱 또는 콜레스테르(cholesteric) 구조를 가진다.
도 2A 내지 도 2D는 상온에서 청색 상 구조를 유지하는 방법을 나타낸다. 이러한 방법의 한 예는 광에 의해 중합되는 물질을 액정 물질에 산포하는 것이다. 광 중합 물질이 산포되어 있는 액정 물질을 액정 패널에 주입한 후에, 액정 물질을 청색 상 구조를 가지는 온도까지 가열하고, 액정 물질을 노광함으로써, 액정 물질 에 산포되어 있는 광 중합성 물질을 광중합한다. 청색 상 액정 물질 내의 취약부(weak area)가 도 2D에 도시되어 있다. 이중 비틀린 실린더가 단순 입방 격자 또는 체심 입방 격정 구조에 배치되면, 실린더 사이에 취약부가 존재하게 되고, 이러한 취약부에서는 액정 분자들이 불안정한 상태로 배열된다. 이러한 취약부에 의해 도 2A의 중앙부와 같이 물질 내에 불연속 배열(disclination) 라인이 형성된다. 도 2B에는 불연속 배열 라인들의 축을 나타낸다. 만일 청색 상 액정에 다른 물질이 산포되면, 다른 물질들은 취약부에 쉽게 유입되기 때문에, 다른 물질들은 불연속 배열 라인을 향해 이동한다. 액정 패널 내의 액정 물질이 광에 노출되면, 산포되어 있는 물질은 광중합 된다. 액정 내의 다른 물질들은 취약부에 쉽게 유입되기 때문에, 산포되어 있는 광중합 물질 역시 취약부에 유입되고, 그 위치에서 광중합 되어, 도 2C에 도시한 바와 같이, 취약부에서 중합 결합을 형성하게 된다. 광중합에 의하여 형성된 중합체 고리(polymer chain)는 프레임을 형성하여, 중합체 고리는 액정 물질이 상온까지 냉각되는 경우에도, 청색 상 구조를 유지한다.
청색 상 액정 층을 포함하는 청색 상 모드 표시 장치(a blue phase mode display)는 전기장 변화에 대한 응답 속도가 빠르고, 넓은 범위의 시야각에서 고품질의 영상을 표시할 수 있다.
청색 상 구조에서, 광학적 등방성을 가진다. 청색 상 액정에 적절한 전기장이 가해지면, 액정 분자들의 유전율 이방성에 따라 액정 분자들은 가해진 전기장에 평행하거나 수직으로 배열된다.
도 3은 액정 셀에 가해진 전압에 따른 투과율 자기이력 곡선(hysteresis curve)의 예를 나타낸다. 도 3(a)는 가해진 전압의 이력에 따라 투과율이 변화하는 전형적인 자기이력인 전압 대 투과율 곡선을 나타낸다. 또한 이 곡선은 마지막 좌표 값이 초기 좌표 값과 같은 기본적인 루프(loop) 형태이다. 도 3(c)는 곡선이 특정 상태에 이른 경우, 그 상태를 유지하는 투과율 곡선을 나타낸다. 이러한 현상을 메모리 효과(memory effect)라고 한다. 도 3(b)는 부분적으로는 자기이력을 나타내고 부분적으로는 메모리 효과를 나타내는 곡선을 도시한다. 이러한 현상을 지속성(persistence)이라고 한다.
도 4는 청색 상 모드 액정 셀에 가해진 전압에 대한 액정 구조의 의존성을 나타낸다. 액정 셀에 전기장이 가해지지 않은 경우, 액정은 청색 상의 기본 구조를 보인다. 이 상태는 도 4(b)에 도시된다. 액정 셀에 약한 전기장이 가해진 경우, 액정 셀은 카이랑 네마틱 구조를 형성한다. 이 상태는 도 4(a) 및 도 4(c)에 도시된다. 도 4(a)의 액정 분자들은 음의 유전율 이방성을 가지고, 도 4(c)의 액정 분자들은 양의 유전율 이방성을 가진다. 액정 셀에 강한 전기장이 가해진 경우, 액정 셀은 도 4(d)에 도시한 바와 같이 네마틱 구조를 형성한다. 도 4(d)에서 액정 분자들은 양의 유전율 이방성을 가진다. 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자들에 강한 전기장을 인가하면 도 4(d)에 도시한 구조와 유사한 구조를 형성한다.
도 5A는 중합체에 의해 안정화된 청색 상(PBP: polymer stabilized blue phase)모드의 전압 대 투과율 곡선을 나타낸다. 전압은 0V로부터 80V까지 인가(upward)되고, 그 후 80V에서부터 0V까지 인가(downward)된다. 그래프에서 점선 원으로 나타낸 부분에서, 같은 비율의 빛을 투과하는 곡선(upward)의 전압과 곡선(downward) 전압 사이의 간격은 인가된 전압이 약 60V인 경우, 약 4V 내지 5V이다.
도 5B는 도 5A의 저전압 영역의 확대도이고, 시간 주기 동안 전기장을 가한 경우, 밝은 휘도를 나타낸다. 이 곡선은 도 3의 지속성 모형(persistence model)과 유사하다. 이는 블랙 상태로 적절하게 회복되기 어렵기 때문에 액정 표시 장치의 표시 품질을 저하할 수 있다. 이는 또한 액정 표시 장치의 대비비(contrast ratio)도 저하할 수 있다. 전기장기 가해진 후 지속성을 보이는 PBP 셀은 열을 이용하여 교정 가능하다. 일단 전기적으로 변형된 셀을 가열하면, 액정층은 등방성 상태(isotropic state)로 가게 되고, 그 후 액정 셀을 실온까지 냉각하면, 액정 셀은 전기장에 의해 변형되지 않은 경우의 셀 상태와 같은 투과율을 보인다. PBP 셀의 지속성(persistence)은 PBP 모드의 중합체에 의한 것으로 알려져 있다. 중합체는 액정 분자를 이전 방향(orientation)을 유지하려는 경향을 가질 수 있다.
임펄시브 구동 방법은 PBP의 지속성을 개선할 수 있다. 임펄시브 구동은 한 프레임 시간 중 일부 시간 동안 영상을 표시하는 방법으로, 액정 표시 장치에서, 앞의 한 프레임 시간 중 나머지 동안 블랙 또는 그레이 전압이 인가된다. 다시 말해, 표시 장치는 실제 영상과 그레이 또는 블랙 영상을 교대로 표시한다. 사실, 실제 영상은 같은 시간에 전체 화면에 표시되지 않는다. 실제 영상은 순차적으로 주사되어, 어느 특정 시간에는 실제 영상 중 일부와 그레이 또는 블랙 영상 중 일부가 표시될 수 있다. 이러한 그레이 또는 블랙 신호를 "더미 신호"라고 할 수 있 다. 한 화소에서, 실제 영상 신호와 블랙 또는 그레이 신호가 교대로 표시될 것이다. 이러한 경우, 액정 분자들은 실제 영상과 블랙 또는 그레이 영상을 교대로 표시하기 위하여 재배치될 것이다. 이는 액정 분자들이 특정한 방향을 유지하고 있는 것이 아니라, 블랙(또는 그레이) 상태 및 다른 방향(실제 영상 상태)으로 연속적으로 이동한다는 것을 의미한다. 이에 의해 지속성이 제거될 수 있다.
훗날 누군가가 실온에서 청색 상을 나타내는 물질을 발견하여 이를 상업화 하게 되는 경우, 이러한 임펄시브 구동은 청색 상의 지속성을 개선하는데 도움이 될 수 있을 것이다.
도 5A는 PBP 셀이 약 70V의 전압에서 최대로 빛을 투과하는 것을 나타낸다. 이는 PBP 모드는 밝은 영상을 얻기 위해 70V로 구동되어야 한다는 것을 의미하는데, 이는 많은 에너지를 소모한다. 도 5C를 참고로, 액정 셀의 한 실험예에 대해 설명한다. 도 5C는 본 실험예의 결과를 도시한다. 도 5C에 도시한 바와 같이, 테스트 셀의 전기 광학 특성을 측정하였다. 테스트 셀은 약 26V에서 빛을 최대로 투과하였다. PBP 모드의 32인치 실제 표시 장치의 전압 대 투과율 곡선은 도 5C 왼쪽의 작은 사각형으로 표시된다. 액정 표시 장치에 사용되는 일반적인 구동 IC는 최대 전압으로 약 18V를 인가할 수 있기 때문에, 본 실험에서는 18V까지의 휘도를 측정하였다. 측정 결과는 테스트 셀과 실제 표시 장치의 결과가 서로 잘 일치한다. 셀 구조와 액정 물질을 개발함으로써, PBP모드의 구동 전압을 낮출 수 있다.
임펄시브 구동 방법을 구현하기 위하여, 액정 분자의 응답 속도가 충분히 빨라야 한다. 상용화된 액정 표시 장치의 응답 속도는 프레임 주기와 거의 같거나 길다. 프레임 주기는 60Hz 구동 방법에서는 약 16.7ms이고, 120Hz 구동 방법에서는 약 8ms이다. 도 6은 PBP 액정 표시 장치의 응답 속도를 나타낸다. 상승 시간(rising time)은 약 0.35ms이고 하강 시간(falling time)은 약 0.7ms이다. 액정 분자가 빠르게 이동하기 때문에, PBP는 임펄시브 구동에 적합하다. VA 모드나 IPS 모드와 같은 다른 모드의 액정 표시 장치와는 달리, 액정 분자들은 실제 영상 방향으로부터 블랙 또는 그레이 영상 방향으로 또는 그 반대로 충분히 스위칭된다.
도 7A는 임펄시브 구동 방법에 의해 구동되는 PBP 모드의 전압 대 투과율 곡선을 나타내고, 도 7B는 도 7A의 원으로 표시한 영역을 확대한 확대도를 나타낸다. 인가된 전압이 약 45V일 때, 최대 전압 차는 약 0.4 내지 0.5V이다. 이 경우, 듀티 비(duty ratio)는 1:1이고, 영상 프레임 주파수는 60Hz인데, 이는 영상 데이터와 블랙 데이터가 각기 초당 60번씩 인가된다는 것을 의미한다. 블랙 데이터의 삽입뿐만 아니라, 특정 그레이 신호의 삽입 역시 지속성(persistence)을 개선할 수 있다.
도 7C는 도 7A의 검은 영역을 확대한 확대도이다. 이 부분은 0V 내지 10V인 범위이다. 이 부분에서는 어떤 지속성 효과도 보이지 않는다. 만일 이미지 듀티 비를 높인다면, 더 밝은 이미지를 얻을 수 있다. 영상 듀티는 블랙 또는 그레이 듀티의 20배까지 될 수 있다.
도 8A는 임펄시브 구동의 구동 스킴(driving scheme)을 도시한다. 제1 프레임 동안, 화소 전극에 제1 프레임 중 소정의 시간 주기 동안 영상 데이터가 인가되고, 제1 프레임의 나머지 시간 주기 동안 그레이 또는 블랙 데이터가 인가된다. 인가 순서는 바뀔 수 있어, 제1 프레임 중 소정의 시간 주기 동안 그레이 또는 블랙 데이터가 인가되고, 제1 프레임의 나머지 시간 주기 동안 영상 데이터가 인가될 수 있다. 도 8A에 도시한 바와 같이, 다음 프레임 동안 인가되는 전압의 극성은 공통 전압을 기준으로 반대가 될 수 있다. 만일 한 프레임 동안 인가되는 데이터 신호 또는 블랙 또는 그레이 신호의 전압이 공통 전압에 대하여 양의 극성을 가진다면, 다음 프레임 동안 인가되는 신호 또는 블랙 또는 그레이 신호의 전압은 공통 전압에 대하여 음의 극성을 가질 수 있다. 한 프레임 동안, 영상 신호는 공통 전압에 대하여 블랙 또는 그레이 신호와 같은 극성을 가질 수 있다. 블랙 신호는 공통 전압과 같지 않을 수 있다.
도 8A의 위의 그래프는 블랙 레벨 임펄시브 구동을 도시한다. 양의 극성과 음의 극성의 블랙 레벨은 실질적으로 같은 전압일 수 있다. 양과 음의 극성의 블랙 레벨은 서로 다를 수 있다. 도 8A의 아래의 그래프는 그레이 레벨 임펄시브 구동을 도시한다.
도 8B는 임펄시브 구동의 다른 구동 스킴을 나타낸다. 이 경우, 공통 전압은 없고, 액정 표시 장치는 공통 전극이 필요 없을 수 있다. 액정 표시 장치는 한 화소마다 두 개의 화소 전극과 두 개의 스위칭 소자가 필요할 수 있다. 이러한 구조의 한 실시예가 도 9에 도시된다. 기본적으로, 두 개의 화소 전극은 서로 다른 전압을 인가 받는다. 한 화소 내의 하나의 화소 전극에 하이 전압이 인가되고, 나머지 화소 전극에 로우 전압이 인가된다. 하이 전압과 로우 전압 사이의 차이가 PBP 액정 표시 장치의 액정층에 인가될 것이다. 그러나 두 전압은 노멀리 블랙 모 드의 블랙 상태와 같이 같은 레벨을 가질 수 있다.
도 8B의 위의 그래프는 블랙 레벨 임펄시브 구동을 도시하는데, 한 화소 내에서 제1 화소에 하이 영상 데이터가 인가되고, 제2 화소 전극에 로우 영상 데이터가 인가된다. 그 후, 제1 화소 전극에 하이 블랙 데이터가 인가되고, 제2 화소 전극에 로우 블랙 데이터가 인가된다. 하이 블랙 데이터와 로우 블랙 데이터는 같은 전압일 수 있다. 두 개의 영상 데이터와 두 개의 블랙 데이터가 한 프레임 시간 동안 인가될 수 있다. 제1 및 제2 화소 전극 사이에 인가되는 영상 데이터 전압 및/또는 블랙 데이터 전압의 극성은 프레임마다 교대로 변할 수 있다. 한 프레임 시간 동안에도, 블랙 데이터 전압과 영상 데이터 전압 사이의 극성은 변할 수 있다. 다시 말해, 한 프레임 동안, 만일 제1 화소 전극의 데이터 전압이 제1 화소 전극의 데이터 전압보다 높은 경우, 제1 화소 전극의 블랙 전압은 제1 화소 전극의 블랙 데이터 전압보다 낮을 수 있다.
도 8B의 아래의 그래프는 그레이 레벨 임펄시브 구동을 도시한다. 도 8A와 도 8B의 차이점은 도 8B의 전압 레벨이 그레이 전압이라는 것뿐이다. 도 8A의 블랙 전압이 그레이 전압으로 바뀌어 있다. 다른 구동 방법은 블랙 레벨 임펄시브 구동과 같을 수 있다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 도 8A 및 도 8B의 구동 방법을 구현할 수 있는 화소의 배치를 도시한다. 화소는 두 개의 화소 전극과 각기 화소 전극에 연결되어 있는 두 개의 스위칭 소자를 포함한다. 스위칭 소자는 도 9의 박막 트랜지스터이다. 화소 전극에는 각기 다른 전압이 인가된다. 두 화소 전극에 서로 다 른 전압이 인가되기 때문에, 전기장은 두 화소 전극 사이에 발생한다.
고전압 구동 IC는 저전압 구동 IC보다 고가이다. 하나의 고전압 구동 IC는 두 개의 저전압 구동 IC를 합한 것보다 고가일 수 있다. 위에 설명한 실시예는 하나의 고전압 구동 IC 대신에 두 개의 저전압 구동 IC를 이용하는 방법을 구현하여, 제조 비용을 줄일 수 있는 방법이다. 액정 표시 장치의 총 구동 전압 범위가 30V라면, 하나의 구동 IC는 -15V 내지 0V 범위의 영상 신호를 제공할 수 있고, 나머지 구동 IC는 0V 내지 15V 범위의 영상 신호를 제공할 수 있어, 총 영상 신호의 범위는 -15V 내지 15V가 된다. 본 발명의 다른 실시예에서 하나의 구동 IC는 0V 내지 15V 범위의 영상 신호를 제공하고, 나머지 구동 IC는 15V 내지 30V 범위의 영상 신호를 제공할 수 있다. 이 경우, 앞의 구동 IC의 그라운드 전위(ground voltage)는 0V일 수 있고, 뒤의 구동 IC의 그라운드 전위는 15V일 수 있다. 만일 구동 IC의 구동 전위가 서로 다른 경우, 각 구동 IC가 마운트되어 있는 기판은 서로 분리되어 있을 수 있고, 서로 절연되어 있는 것이 더욱 좋다. 두 개의 서로 다른 기판에 마운트되어 있는 두 개의 회로는 하나의 기판에 두 개의 회로를 마운트하는 것보다 더 용이하다.
청색 상 액정 표시 장치 또는 PBP 액정 표시 장치의 자기 이력 및 메모리 효과을 극복하기 위한 다른 실시예에 대해 설명한다. 화소의 현재 프레임 시간의 밝기는 화소의 이력에 의존한다. 따라서, 화소의 이력이 알려지면, 현재 프레임 시간의 최적화된 전압을 예측할 수 있어 적절한 밝기를 얻을 수 있다. 한 화소의 하나의 이전 프레임 영상 데이터로 그 화소의 현재 프레임의 적절한 전압을 예측하는 것이 가능하다. 한 화소의 두 개의 또는 수개 이전의 프레임 영상 데이터가 그 화소의 현재 프레임의 적절한 전압을 예측하는데 필요할 수도 있다. 이전 프레임들의 영상 데이터는 메모리에 저장될 수 있다. 한 화소의 이전 영상 데이터와 현재 영상 데이터를 비교함으로써, 현재 프레임 시간 동안 그 화소에 인가되어야 할 현재 전압을 예측할 수 있다. 현재 프레임 시간에 화소 전극에 인가되어야 할 영상 데이터와 실제 전압 사이의 관계를 나타내는 룩업 테이블이 필요할 수 있다.
많은 종류의 화소 전극 구조들이 청색 상 모드 액정 표시 장치와 PBP 액정 표시 장치에 적용 가능하다. TN(twisted nematic) 모드, PVA(patterned vertical alignment) 모드, IPS(in plane switching) 모드, MVA(multi domain vertical alignment) 모드, PLS(plane to line switching) 모드, FFS(fringe field switching) 모드, 또는 이들의 파생 모드들은 청색 상 액정층 또는 PBP 액정층에 전기장을 인가하는데 적용될 수 있다. 이러한 화소 구조의 예들이 도 10A, 도 10B, 도 10C, 도 10D, 도 10E, 도 10F, 도 10G, 도 10H, 도 10I, 도 10J, 도 10K, 그리고 도 10L에 도시되어 있다.
청색 상 또는 PBP 모드 액정 표시 장치는 전기장이 가해지지 않았을 때, 광학적으로 등방성이다. 그러므로, 액정 분자를 기판의 표면에 평행하게 배치하는 것이 액정 표시 장치의 대비비를 높일 수 있다. 수직 배향 모드의 화소 전극이 적용된 경우, 음의 유전율 이방성 액정 물질을 사용하는 것이 액정 표시 장치의 대비비를 높일 수 있다. 수직 배향 모드의 액정 표시 장치는 PVA 모드와 MVA 모드를 포함한다. 이러한 경우, 액정 층은 프린지 필드 또는 다른 방법을 이용하여, 소정 의 방향으로 배치되어 액정 분자들이 광학적으로 효율적인 방식으로 동작할 수 있다.
양의 유전율 이방성 액정 물질은 전기장에 따라 배열되기 때문에, IPS 모드, PLS 모드, 또는 FFS 모드의 화소 전극 형태가 청색 상 모드 액정과 PBP 모드 액정을 제어하는데 유리할 수 있다.
도 1A는 청색 상 구조를 도시한다.
도 1B는 청색 상 I 구조 및 청색 상 II 구조를 도시한다.
도 1C는 온도에 따른 액정 분자의 배열 구조를 도시한다.
도 2A는 청색 상의 중합체에 의해 안정화된 구조를 도시한다.
도 2B는 청색 상 액정의 취약부를 도시한다.
도 3은 인가된 전압에 따른 투과율 자기 이력의 종류를 나타낸다.
도 4는 청색 상 구조의 액정 분자 배열을 온도에 따른 의존도를 나타낸다.
도 5A는 중합체에 의해 안정화된 청색 상(PBP) 모드의 전압 대 투과율 곡선을 나타낸다.
도 5B는 도 5A의 0V 내지 10V의 낮은 전압 범위의 그래프를 확대한 확대도이다.
도 5C는 32인치 청색 상 모드 액정 표시 장치와 청색 상 테스트 셀의 전압 대 투과율 곡선을 나타낸다.
도 6은 PBP 액정 표시 장치의 응답 시간을 도시한다.
도 7A는 임펄시브 방법을 이용하여 구동되는 PBP 모드의 전압 대 투과율 곡선을 나타낸다.
도 7B는 도 7A의 원으로 표시한 영역을 확대한 확대도이다.
도 7C는 도 7A의 0V 내지 10V의 영역을 확대한 확대도이다.
도 8A는 임펄시브 구동의 구동 스킴을 나타낸다.
도 8B는 임펄시브 구동의 다른 구동 스킴을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 화소 구조의 한 예를 도시한다.
도 10A 내지 도 10L은 본 발명의 화소 전극의 예를 도시한다.

Claims (20)

  1. 화소 전극을 가지는 제1 기판,
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정층, 상기 액정층은 액정 분자들, 그리고 상기 액정 분자들이 액정의 등방성 상(phase)으로부터 전이 온도 이하의 1℃ 온도에서 배열되는 그 배열로 상기 액정 분자들을 안정화하기 위한 중합체 구조를 포함하고, 그리고
    상기 화소 전극에 영상 신호와 더미 신호를 전달하는 회로를 포함하고,
    상기 더미 신호는 상기 화소 전극에 인가되고, 상기 더미 신호는 블랙 신호 또는 그레이 신호인 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 영상 신호와 상기 더미 신호는 상기 화소 전극에 교대로 인가되는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 영상 신호 인가 시간은 상기 더미 신호 인가 시간보다 긴 액정 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 영상 신호 인가 시간에 대한 상기 더미 신호 인가 시간의 비율은 50%보다 작은 액정 표시 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 더미 신호 인가 시간은 5ms보다 짧은 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 세 갈래진(trident) 형태를 가지는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 IPS 모드, PVA 모드, MVA 모드, PLS 모드, 또는 FFS 모드의 화소 전극과 유사한 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 화소 전극이 IPS 모드, PLS 모드, 또는 FFS 모드의 화소 전극과 유사한 형태인 경우, 상기 액정은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정 표시 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 화소 전극이 PVA 모드 또는 MVA 모드의 화소 전극과 유사한 형태인 경 우, 상기 액정은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 각기 하나의 화소에 배치되고, 상기 화소는 복수의 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 화소 전극을 포함하는 제1 기판,
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정층, 상기 액정층은 청색 상 또는 중합체에 의해 안정화된 청색 상이고, 그리고
    상기 화소 전극에 임펄시브 영상 신호를 인가하는 회로를 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 임펄시브 영상 신호는 더미 신호와 영상 신호를 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 영상 신호와 상기 더미 신호는 상기 화소 전극에 교대로 인가되는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 화소 전극에 상기 영상 신호를 인가하는 시간은 상기 화소 전극에 더미 신호를 인가하는 시간보다 긴 액정 표시 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 영상 신호 인가 시간에 대한 상기 더미 신호 인가 시간의 비는 50%보다 작은 액정 표시 장치.
  16. 제13항에서,
    상기 더미 신호 인가 시간은 5ms보다 짧은 액정 표시 장치.
  17. 서로 마주보는 두 개의 기판과 상기 두 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함하는 액정 패널을 형성하는 단계,
    상기 액정 패널을 전자기파에 노출하여, 액정 층의 물질을 광중합하는 단계를 포함하는 청색 상 모드 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 두 기판 중 한 표면 위에 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 화소 전극은 세 갈래진(trident) 형태를 가지는 액정 표지 장치의 제조 방법.
  19. 제17항에서,
    상기 두 기판 중 한 표면 위에 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 화소 전극은 IPS 모드, PVA 모드, MVA 모드, PLS 모드, 또는 FFS 모드의 화소 전극과 유사한 형태인 액정 표시 장치 제조 방법.
  20. 제17항에서,
    상기 두 기판 중 한 표면 위에 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    한 화소는 복수의 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
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