KR20150080333A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20150080333A
KR20150080333A KR1020130169364A KR20130169364A KR20150080333A KR 20150080333 A KR20150080333 A KR 20150080333A KR 1020130169364 A KR1020130169364 A KR 1020130169364A KR 20130169364 A KR20130169364 A KR 20130169364A KR 20150080333 A KR20150080333 A KR 20150080333A
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electrode
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liquid crystal
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crystal molecules
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KR1020130169364A
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황태형
임성수
김정욱
윤태훈
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삼성디스플레이 주식회사
부산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제3 전극 및 제4 전극, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 제2 전극은 제1 방향으로 뻗어 있고, 상기 제3 전극은 제2 방향으로 뻗어 있고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직을 이룬다.

Description

표시 장치 {DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중의 투과율을 높이고, 광시야각을 구현하기 위한 방법으로서, 화소 전극 및 공통 전극을 하나의 기판에 형성하는 액정 표시 장치가 주목받고 있다.
하나의 기판 위에 화소 전극과 공통 전극을 형성하는 액정 표시 장치는 기판 표면과 수평한 방향으로 배열되어 있는 액정 분자들을 수평 방향으로 형성되는 전기장을 이용하여 회전시키는 방식이다.
한편, 전자 장치가 발전함에 따라서, 응답 속도가 빠른 표시 장치에 대한 요구가 높아지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 투과율을 높이고, 광시야각을 구현하면서도, 응답 속도가 빠른 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제3 전극 및 제4 전극, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 제2 전극은 제1 방향으로 뻗어 있고, 상기 제3 전극은 제2 방향으로 뻗어 있고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직을 이룬다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 제1 간격을 이루며 상기 제1 방향으로 나란하게 뻗어 있고, 상기 제3 전극과 상기 제4 전극은 제2 간격을 이루며 상기 제2 방향으로 나란하게 뻗어 있을 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 상기 제1 간격은 약 6㎛ 보다 작을 수 있고, 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이의 상기 제2 간격은 약 6㎛ 보다 작을 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 폭은 상기 제1 간격과 거의 같거나 다르고, 상기 제3 전극과 상기 제4 전극의 폭은 상기 제2 간격과 거의 같거나 다를 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 절연막을 더 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하고, 상기 제1 전극은 판 형태를 가지고, 상기 제2 전극은 제1 간격을 이루며 상기 제1 방향으로 나란하게 뻗어 있는 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 제3 전극과 상기 제4 전극은 제2 간격을 이루며 상기 제2 방향으로 나란하게 뻗을 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 박막 트랜지스터, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 제1 박막 트랜지스터에 연결되고, 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 중 적어도 하나는 상기 제2 박막 트랜지스터에 연결될 수 있다.
상기 액정 분자는 음의 유전율 이방성 또는 양의 유전율 이방성을 가지고, 상기 액정 분자는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 나란하게 배열될 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 기판의 외부에 부착되어 있는 제1 편광판, 그리고 상기 제2 기판의 외부에 부착되어 있는 제2 편광판을 더 포함하고, 상기 액정층에 전기장이 가해지지 않을 때, 상기 액정 분자의 장축은 상기 제1 편광판 또는 상기 제2 편광판의 편광축과 거의 나란하게 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 따르면, 투과율이 높고, 광시야각을 구현하면서도, 응답 속도가 빠르다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 개념도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 한 실험예의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 한 실험예의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 개념도이다.
도 8 내지 도 10은 도 7의 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 다른 한 실험예의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 다른 한 실험예의 결과를 나타낸 그래프이다.
그러면 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 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.
그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 개념도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주하는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 그리고 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함한다.
제1 표시판(100)은 제1 기판(110) 위에 형성되어 있는 제1 전극(191)과 제2 전극(192)을 포함한다. 제1 기판(110) 위에 형성되어 있는 제1 전극(191)과 제2 전극(192)은 서로 교대로 배치되어 있다.
도시하지는 않았지만, 제1 기판(110) 위에는 게이트선 및 데이터선과 같은 신호선, 그리고 신호선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제1 전극(192)과 제2 전극(192) 중 적어도 하나는 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자의 출력 단자에 연결될 수 있다.
제1 전극(191)과 제2 전극(192)은 일정한 폭을 가지고 일정한 간격을 이루며 제1 방향(Dx)으로 뻗어 있다. 인접한 제1 전극(191)과 제2 전극(192) 사이의 간격은 약 6㎛ 이하일 수 있다. 제1 전극(191)과 제2 전극(192)의 폭은 인접한 제1 전극(191)과 제2 전극(192) 사이의 간격과 거의 같거나 다를 수 있다.
제2 표시판(200)은 제2 기판(210) 위에 형성되어 있는 제3 전극(271)과 제4 전극(272)을 포함한다.
제2 기판(210) 위에 형성되어 있는 제3 전극(271)과 제4 전극(272)은 서로 교대로 배치되어 있다.
도시하지는 않았지만, 제2 기판(210) 위에는 게이트선 및 데이터선과 같은 신호선, 그리고 신호선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제3 전극(271)과 제4 전극(272)은 각기 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자의 출력 단자에 연결될 수 있다.
제3 전극(271)과 제4 전극(272)은 일정한 폭을 가지고 일정한 간격을 이루며 제2 방향(Dy)으로 뻗어 있다. 제3 전극(271) 및 제4 전극(272)이 뻗어 있는 제2 방향(Dy)은 제1 전극(191) 및 제2 전극(192)이 뻗어 있는 제1 방향(Dx)과 수직을 이룰 수 있다. 인접한 제3 전극(271)과 제4 전극(272) 사이의 간격은 약 6㎛ 이하일 수 있다. 제3 전극(271)과 제4 전극(272)의 폭은 인접한 제3 전극(271)과 제4 전극(272) 사이의 간격과 거의 같거나 다를 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 제1 기판(110) 또는 제2 기판(210) 위에는 색필터가 형성되어 있다. 각 색필터는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색, 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 또한, 각 화소는 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 더 표시할 수 있다.
제1 표시판(100) 외부에는 제1 편광판(11)이 위치하고, 제2 표시판(200) 외부에는 제2 편광판(22)이 위치한다.
제1 편광판(11)과 제2 편광판(22)의 편광축은 서로 직교할 수 있다.
액정층(3)에는 복수의 액정 분자(31)가 포함되어 있고, 복수의 액정 분자(31)는 제1 기판(110)과 제2 기판(210)의 표면과 나란하게 배열되어 있으며, 일정한 방향으로 초기 배향되어 있다. 따라서, 액정층(3)에 전기장이 가해지지 않은 상태에서 액정 분자(31)는 일정한 방향으로 배열되어 있다.
액정 분자(31)가 초기 배향되어 있는 방향은 제1 편광판(11)과 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광축과 나란할 수 있고, 제1 편광판(11)과 제2 편광판(22) 중 나머지 하나의 편광축과 수직을 이룰 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지거나, 양의 유전율 이방성을 가질 수 있다.
그러면, 도 2 내지 도 4를 참고하여, 도 1에 도시한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 2 내지 도 4는 도 1의 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 초기 오프(OFF) 상태를 나타낸다. 도 2를 참고하면, 액정 분자(31)는 제2 표시판(100)의 제3 전극(271)과 제4 전극(272)이 뻗어 있는 제2 방향(Dy)과 제1 각도(θ1)를 이루도록 배향되어 있다. 앞서 설명하였듯이, 액정 분자(31)가 초기 배향되어 있는 방향은 제1 편광판(11)과 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광축과 나란할 수 있고, 제1 편광판(11)과 제2 편광판(22) 중 나머지 하나의 편광축과 수직을 이룰 수 있다.
따라서, 제1 표시판(110) 쪽으로 입사되는 빛은 제1 편광판(11), 액정층(3), 그리고 제2 편광판(22)을 지나면서 투과되지 못하기 때문에 블랙 상태를 표시한다.
다음으로, 도 3을 참고하여, 표시 장치의 온(ON) 상태를 설명한다.
표시 장치의 온(ON) 상태에서, 제1 전극(191)에는 제1 전압이 인가되고, 제2 전극(192)에는 제2 전압이 인가된다. 제1 전압과 제2 전압의 크기는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 전압은 화소 전압이고, 제2 전압은 공통 전압일 수 있다. 또는 제1 전압은 공통 전압이고, 제2 전압은 화소 전압일 수 있다.
이 때, 제2 표시판(200)의 제3 전극(271)과 제4 전극(272)에는 일정한 크기의 전압, 예를 들어 공통 전압이 인가될 수 있다.
도 3을 참고하면, 서로 다른 크기를 가지는 제1 전압과 제2 전압이 제1 전극(191)과 제2 전극(192)에 인가되면, 액정층(3)에는 수평 전기장이 가해지고, 이에 따라 액정 분자(31)는 제2 방향(Dy)과 제2 각도(θ2)를 이루도록 제3 방향(Da)으로 회전한다.
액정 분자(31)가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자(31)의 장축의 방향이 액정층(3)에 가해지는 수평 방향의 전기장의 방향과 수직을 이루는 방향으로 회전하게 되고, 액정 분자(31)가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자(31)의 장축의 방향이 액정층(3)에 가해지는 수평 방향의 전기장의 방향과 나란한 방향으로 회전하게 된다.
액정 분자(31)가 회전함에 따라, 제1 표시판(110) 쪽으로 입사되는 빛은 제1 편광판(11), 액정층(3), 그리고 제2 편광판(22)을 지나면서 투과되어 일정한 밝기를 표시한다.
다음으로, 도 4를 참고하여, 표시 장치의 오프(OFF) 상태를 설명한다.
표시 장치의 오프(OFF) 상태인 경우, 제3 전극(271)에는 제3 전압이 인가되고, 제4 전극(272)에는 제4 전압이 인가된다. 제3 전압과 제4 전압의 크기는 서로 다를 수 있다. 제3 전압과 제4 전압은 공통 전압을 기준으로 서로 다른 극성을 가지는 전압일 수 있다. 이 때, 제1 전극(191)과 제2 전극(192)에는 일정한 크기의 전압, 예를 들어 공통 전압이 인가될 수 있다.
도 4를 참고하면, 서로 다른 크기를 가지는 제3 전압과 제4 전압이 제3 전극(271)과 제4 전극(272)에 인가되면, 액정층(3)에는 수평 전기장이 가해지고, 이에 따라 액정 분자(31)는 제1 액정 분자(31a)가 제2 액정 분자(31b) 쪽으로 회전하는 바와 같이, 제2 방향(Dy)과 제1 각도(θ1)를 이루도록 제3 방향(Da)과 반대의 방향인 제4 방향(Db)으로 회전한다.
제3 전극(271)과 제4 전극(272)에 가해지는 제3 전압과 제4 전압에 의한 전기장의 방향은 제1 전극(191)과 제2 전극(192)에 가해지는 제1 전압과 제2 전압에 의한 전기장의 방향과 수직을 이루게 된다. 따라서, 액정 분자(31)는 도 3에 도시한 바와 반대의 방향으로 회전하게 된다. 이처럼, 액정 분자(31)가 회전함에 따라, 제1 표시판(110) 쪽으로 입사되는 빛은 제1 편광판(11), 액정층(3), 그리고 제2 편광판(22)을 지나면서 투과되지 못하기 때문에 블랙 상태를 표시한다.
그러면, 도 5 및 표 1을 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 한 실험예의 결과를 나타낸 그래프이고, 표 1은 본 실험예에 따른 응답 시간의 결과를 나타낸 표이다.
본 실험예에서는 기존의 표시 장치와 같이, 제1 표시판 위에 제1 전극과 제2 전극을 형성하고, 제2 표시판 위에는 전극을 형성하지 않는 경우와 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치와 같이, 제1 표시판 위에 제1 전극과 제2 전극을 형성하고, 제2 표시판 위에 제3 전극과 제4 전극을 형성한 경우, 응답 속도를 측정하여, 그 결과를 도 5에 도시하였다.
도 5에서, X1은 기존의 표시 장치의 결과를 도시하고, Y1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 결과를 도시한다.
턴온 시간 턴오프 시간
X1 26.0ms 16.4ms
Y1 25.4ms 4.5ms
표 1과 함께 도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 경우, 기존의 표시 장치와 비교하여, 투과율 값이 0에서부터 같은 투과율로 밝아질 때까지 더 짧은 시간이 필요하고, 고투과율에서 0의 투과율 값을 가질 때까지 더 짧은 시간이 필요하다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 경우, 기존의 표시 장치와 비교하여, 응답 시간이 짧아지고, 이에 따라 응답 속도가 높아짐을 알 수 있었다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 경우, 턴 오프 시간이 기존의 표시 장치와 비교하여 매우 짧아짐을 알 수 있었다.
그러면, 도 6을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 한 실험예의 결과를 나타낸 그래프이다.
본 실험예에서는 기존의 표시 장치와 같이, 제1 표시판 위에 제1 전극과 제2 전극을 형성하고, 제2 표시판 위에는 전극을 형성하지 않는 경우와 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치와 같이, 제1 표시판 위에 제1 전극과 제2 전극을 형성하고, 제2 표시판 위에 제3 전극과 제4 전극을 형성한 경우, 전극 사이의 간격을 조절하면서, 액정 표시 장치의 투과율 변화를 측정하였다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치와 같이, 전극 사이의 간격이 약 6㎛이하인 경우, 기존의 표시 장치와 비교하여, 표시 장치의 최대 투과율 감소가 작음을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치와 같이, 전극 사이의 간격이 약 6㎛이하로 형성한 경우, 표시 장치의 최대 투과율 감소를 줄이면서도, 응답 속도를 빠르게 할 수 있다.
그러면, 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주하는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 그리고 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함한다.
제1 표시판(100)은 제1 기판(110) 위에 형성되어 있는 제1 전극(191)과 제2 전극(192)을 포함한다.
제1 전극(191)은 판형태를 가지고, 표시 장치 전면에 형성되어 있고, 제1 전극(191) 위에는 절연막(80)이 형성되어 있고, 절연막(80) 위에는 제1 전극(192)이 형성되어 있다.
제2 전극(192)은 일정한 폭과 간격을 이루고 제1 방향(Dx)으로 뻗어 있는 복수의 가지 전극으로 이루어진다. 인접한 두 개의 제2 전극(192)의 사이의 간격은 약 6㎛ 이하일 수 있다. 제2 전극(192)의 폭은 인접한 두 개의 제2 전극(192)의 사이의 간격과 거의 같거나 다를 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제1 기판(110) 위에는 게이트선 및 데이터선과 같은 신호선, 그리고 신호선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제1 전극(192)과 제2 전극(192) 중 적어도 하나는 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자의 출력 단자에 연결될 수 있다.
제2 표시판(200)은 제2 기판(210) 위에 형성되어 있는 제3 전극(271)과 제4 전극(272)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 제2 기판(210) 위에는 게이트선 및 데이터선과 같은 신호선, 그리고 신호선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제3 전극(271)과 제4 전극(272)은 각기 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자의 출력 단자에 연결될 수 있다.
제3 전극(271)과 제4 전극(272)은 일정한 폭을 가지고 일정한 간격을 이루며 제2 방향(Dy)으로 뻗어 있다. 제3 전극(271) 및 제4 전극(272)이 뻗어 있는 제2 방향(Dy)은 제1 전극(191) 및 제2 전극(192)이 뻗어 있는 제1 방향(Dx)과 수직을 이룰 수 있다. 인접한 제3 전극(271)과 제4 전극(272) 사이의 간격은 약 6㎛ 이하일 수 있다. 제3 전극(271)과 제4 전극(272)의 폭은 인접한 제3 전극(271)과 제4 전극(272) 사이의 간격과 거의 같거나 다를 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 제1 표시판(100) 또는 제2 표시판(200) 위에는 색필터가 형성되어 있다. 각 색필터는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색, 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 또한, 각 화소는 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 더 표시할 수 있다.
제1 표시판(100) 외부에는 제1 편광판(11)이 위치하고, 제2 표시판(200) 외부에는 제2 편광판(22)이 위치한다.
제1 편광판(11)과 제2 편광판(22)의 편광축은 서로 직교할 수 있다.
액정층(3)에는 복수의 액정 분자(31)가 포함되어 있고, 복수의 액정 분자(31)는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면과 나란하게 배열되어 있으며, 일정한 방향으로 초기 배향되어 있다. 따라서, 액정층(3)에 전기장이 가해지지 않은 상태에서 액정 분자(31)는 일정한 방향으로 배열되어 있다.
액정 분자(31)가 초기 배향되어 있는 방향은 제1 편광판(11)과 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광축과 나란할 수 있고, 제1 편광판(11)과 제2 편광판(22) 중 나머지 하나의 편광축과 수직을 이룰 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지거나, 양의 유전율 이방성을 가질 수 있다.
그러면, 도 8 내지 도 10을 참고하여, 도 7에 도시한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 8 내지 도 10은 도 7의 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 초기 오프(OFF) 상태를 나타낸다. 도 8을 참고하면, 액정 분자(31)는 제2 표시판(100)의 제3 전극(271)과 제4 전극(272)이 뻗어 있는 제2 방향(Dy)과 제3 각도(θ3)를 이루도록 배향되어 있다. 앞서 설명하였듯이, 액정 분자(31)가 초기 배향되어 있는 방향은 제1 편광판(11)과 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광축과 나란할 수 있고, 제1 편광판(11)과 제2 편광판(22) 중 나머지 하나의 편광축과 수직을 이룰 수 있다.
따라서, 제1 표시판(110) 쪽으로 입사되는 빛은 제1 편광판(11), 액정층(3), 그리고 제2 편광판(22)을 지나면서 투과되지 못하기 때문에 블랙 상태를 표시한다.
다음으로, 도 9를 참고하여, 표시 장치의 온(ON) 상태를 설명한다.
표시 장치의 온(ON) 상태에서, 제1 전극(191)에는 제1 전압이 인가되고, 제2 전극(192)에는 제2 전압이 인가된다. 제1 전압과 제2 전압의 크기는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 전압은 화소 전압이고, 제2 전압은 공통 전압일 수 있다. 또는 제1 전압은 공통 전압이고, 제2 전압은 화소 전압일 수 있다.
이 때, 제2 표시판(200)의 제3 전극(271)과 제4 전극(272)에는 일정한 크기의 전압, 예를 들어 공통 전압이 인가될 수 있다.
도 9를 참고하면, 서로 다른 크기를 가지는 제1 전압과 제2 전압이 제1 전극(191)과 제2 전극(192)에 인가되면, 액정층(3)에는 수평 전기장이 가해지고, 이에 따라 액정 분자(31)는 제2 방향(Dy)과 제4 각도(θ4)를 이루도록 제5 방향(Dc)으로 회전한다.
액정 분자(31)가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자(31)의 장축의 방향이 액정층(3)에 가해지는 수평 방향의 전기장의 방향과 수직을 이루는 방향으로 회전하게 되고, 액정 분자(31)가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자(31)의 장축의 방향이 액정층(3)에 가해지는 수평 방향의 전기장의 방향과 나란한 방향으로 회전하게 된다.
액정 분자(31)가 회전함에 따라, 제1 표시판(110) 쪽으로 입사되는 빛은 제1 편광판(11), 액정층(3), 그리고 제2 편광판(22)을 지나면서 투과되어 일정한 밝기를 표시한다.
다음으로, 도 10을 참고하여, 표시 장치의 오프(OFF) 상태를 설명한다.
표시 장치의 오프(OFF) 상태인 경우, 제3 전극(271)에는 제3 전압이 인가되고, 제4 전극(272)에는 제4 전압이 인가된다. 제3 전압과 제4 전압의 크기는 서로 다를 수 있다. 제3 전압과 제4 전압은 공통 전압을 기준으로 서로 다른 극성을 가지는 전압일 수 있다. 이 때, 제1 전극(191)과 제2 전극(192)에는 일정한 크기의 전압, 예를 들어 공통 전압이 인가될 수 있다.
도 10을 참고하면, 서로 다른 크기를 가지는 제3 전압과 제4 전압이 제3 전극(271)과 제4 전극(272)에 인가되면, 액정층(3)에는 수평 전기장이 가해지고, 이에 따라 액정 분자(31)는 제3 액정 분자(31c)가 제4 액정 분자(31d) 쪽으로 회전하는 바와 같이, 제2 방향(Dy)과 제4 각도(θ4)를 이루도록 제5 방향(Dc)과 반대의 방향인 제6 방향(Dd)으로 회전한다.
제3 전극(271)과 제4 전극(272)에 가해지는 제3 전압과 제4 전압에 의한 전기장의 방향은 제1 전극(191)과 제2 전극(192)에 가해지는 제1 전압과 제2 전압에 의한 전기장의 방향과 수직을 이루게 된다. 따라서, 액정 분자(31)는 도 9에 도시한 바와 반대의 방향으로 회전하게 된다. 이처럼, 액정 분자(31)가 회전함에 따라, 제1 표시판(110) 쪽으로 입사되는 빛은 제1 편광판(11), 액정층(3), 그리고 제2 편광판(22)을 지나면서 투과되지 못하기 때문에 블랙 상태를 표시한다.
그러면, 도 11 및 표 2를 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 다른 한 실험예의 결과를 나타낸 그래프이고, 표 2는 본 실험예에 따른 응답 시간의 결과를 나타낸 표이다.
본 실험예에서는 기존의 표시 장치와 같이, 제1 표시판 위에 절연막(80)을 사이에 두고 중첩하는 제1 전극과 제2 전극을 형성하고, 제2 표시판 위에는 전극을 형성하지 않는 경우와 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치와 같이, 제1 표시판 위에 절연막(80)을 사이에 두고 중첩하는 제1 전극과 제2 전극을 형성하고, 제2 표시판 위에 제3 전극과 제4 전극을 형성한 경우, 응답 속도를 측정하여, 그 결과를 도 11에 도시하였다.
도 11에서, X2은 기존의 표시 장치의 결과를 도시하고, Y2은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 결과를 도시한다.
턴온 시간 턴오프 시간
X2 25.3ms 20.6ms
Y2 25.3ms 10.0ms
표 1과 함께 도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 경우, 기존의 표시 장치와 비교하여, 투과율 값이 0에서부터 같은 투과율로 밝아질 때까지는 거의 같은 시간이 필요하고, 고투과율에서 0의 투과율 값을 가질 때까지 더 짧은 시간이 필요하다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 경우, 기존의 표시 장치와 비교하여, 응답 시간이 짧아지고, 이에 따라 응답 속도가 높아짐을 알 수 있었다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 경우, 턴 오프 시간이 기존의 표시 장치와 비교하여 매우 짧아짐을 알 수 있었다.
그러면, 도 12를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 다른 한 실험예의 결과를 나타낸 그래프이다.
본 실험예에서는 기존의 표시 장치와 같이, 제1 표시판 위에 절연막(80)을 사이에 두고 중첩하는 제1 전극과 제2 전극을 형성하고, 제2 표시판 위에는 전극을 형성하지 않는 경우와 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치와 같이, 제1 표시판 위에 절연막(80)을 사이에 두고 중첩하는 제1 전극과 제2 전극을 형성하고, 제2 표시판 위에 제3 전극과 제4 전극을 형성한 경우, 전극 사이의 간격을 조절하면서, 액정 표시 장치의 투과율 변화를 측정하였다.
도 12를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치와 같이, 전극 사이의 간격이 약 6㎛이하인 경우, 기존의 표시 장치와 비교하여, 표시 장치의 최대 투과율 감소가 크지 않음을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치와 같이, 전극 사이의 간격이 약 6㎛이하로 형성한 경우, 표시 장치의 최대 투과율 감소를 줄이면서도, 응답 속도를 빠르게 할 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.
3: 액정층 31: 액정 분자
11, 22: 편광판 100, 200: 표시판
191, 192, 271, 272: 전극

Claims (15)

  1. 서로 마주하는 제1 기판과 제2 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극 및 제2 전극,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제3 전극 및 제4 전극,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 제2 전극은 제1 방향으로 뻗어 있고, 상기 제3 전극은 제2 방향으로 뻗어 있고,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직을 이루는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 제1 간격을 이루며 상기 제1 방향으로 나란하게 뻗어 있고,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극은 제2 간격을 이루며 상기 제2 방향으로 나란하게 뻗어 있는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 상기 제1 간격은 약 6㎛ 보다 작은 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이의 상기 제2 간격은 약 6㎛ 보다 작은 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 폭은 상기 제1 간격과 거의 같거나 다르고,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극의 폭은 상기 제2 간격과 거의 같거나 다른 표시 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 박막 트랜지스터,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 제1 박막 트랜지스터에 연결되고,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극 중 적어도 하나는 상기 제2 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 표시 장치.
  7. 제2항에서,
    상기 액정 분자는 음의 유전율 이방성 또는 양의 유전율 이방성을 가지고,
    상기 액정층에 전기장이 가해지지 않을 때, 상기 액정 분자는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 나란하게 배열되어 있는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 기판의 외부에 부착되어 있는 제1 편광판, 그리고
    상기 제2 기판의 외부에 부착되어 있는 제2 편광판을 더 포함하고,
    상기 액정층에 전기장이 가해지지 않을 때, 상기 액정 분자의 장축은 상기 제1 편광판 또는 상기 제2 편광판의 편광축과 거의 나란하게 배열되어 있는 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 절연막을 더 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하고,
    상기 제1 전극은 판 형태를 가지고,
    상기 제2 전극은 제1 간격을 이루며 상기 제1 방향으로 나란하게 뻗어 있는 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극은 제2 간격을 이루며 상기 제2 방향으로 나란하게 뻗어 있는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 전극의 상기 복수의 가지 전극 중 서로 인접한 두 개의 가지 전극 사이의 상기 제1 간격은 약 6㎛ 보다 작은 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이의 상기 제2 간격은 약 6㎛ 보다 작은 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 폭은 상기 제1 간격과 거의 같거나 다르고,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극의 폭은 상기 제2 간격과 거의 같거나 다른 표시 장치.
  13. 제9항에서,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 박막 트랜지스터,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 제1 박막 트랜지스터에 연결되고,
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극 중 적어도 하나는 상기 제2 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 표시 장치.
  14. 제9항에서,
    상기 액정 분자는 음의 유전율 이방성 또는 양의 유전율 이방성을 가지고,
    상기 액정 분자는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 나란하게 배열되어 있는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제1 기판의 외부에 부착되어 있는 제1 편광판, 그리고
    상기 제2 기판의 외부에 부착되어 있는 제2 편광판을 더 포함하고,
    상기 액정층에 전기장이 가해지지 않을 때, 상기 액정 분자의 장축은 상기 제1 편광판 또는 상기 제2 편광판의 편광축과 거의 나란하게 배열되어 있는 표시 장치.
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