KR20020022450A - 액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시야각에 따른 색특성과 계조 변조(gray inversion)를 형상시키도록 한 액정표시소자에 관한 것으로서, 일정한 간격으로 복수개의 슬릿 패턴을 갖고 형성되는 제 1 투명 전극과, 상기 제 1 투명 전극과 대향되게 형성되는 제 2 투명 전극과, 상기 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극의 사이에 상기 각 슬릿 패턴을 중심으로 서로 반대 방향의 배향방향을 가지는 액정과, 상기 제 1 투명 전극 하부의 어느 한 부분에 적어도 하나 이상의 차광층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

액정표시소자{Liquid Crystal Display}
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 좌우 방향의 시야각에 따른 색특성 및 계조 반전을 향상시킨 멀티-도메인(multi-domain) 액정표시소자에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display : LCD)는 복수개의 픽셀영역이 매트릭스 형태로 배열되고 각 픽셀마다 하나의 박막 트랜지스터(TFT)와 하나의 화소전극이 배열되어 있는 하부기판과, 색상을 나타내기 위한 칼라 필터층 및 공통전극이 형성된 상부기판과, 상기 하부기판과 상부기판 사이를 채우는 액정으로 구성되어 있으며, 상부기판과 하부기판의 양쪽면에는 가시광선(자연광)을 선편광시켜 주는 편광판이 각각 부착되어 있다.
상기와 같은 LCD는 오디오/비디오용 및 컴퓨터용으로 많이 사용되며, LCD는 액정이라 하는 특정한 물질을 재료로 하여 만들어지기 때문에 러빙(Rubbing)방향에 따라 주시야각이 결정되어지게 되고, 액정의 복굴절성 및 선편광성을 이용하여 액정디스플레이 소자에 빛을 투과하는 양을 조절해 줌으로써 화상을 디스플레이시킨다.
또한, 균일한 밝기와 높은 콘트라스트비를 갖는 LCD를 만들기 위해서는 두 개의 유리기판 사이에 일정한 방향으로 액정을 배열시켜야 한다.
이것을 액정의 배향이라고 하며 이 종류에는 수평(Homogeneous) 배향, 수직(Homeotropic) 배향, 틸트(Tilted) 배향, 트위스트(Twisted) 배향, 하이브리드(Hybrid) 배향, 그랜드진(Grandjean) 배향, 포컬-코닉(Focal-Conic) 배향과 같은 것이 있다.
이하에서는 트위스트 배향된 LCD를 예를 들어 설명한다. 여기서 트위스트 배향은 액정분자가 상하의 유리기판면에 평행하게 배열되나, 배열방향이 양쪽가측에서 90도 차이가 있어서 전체의 분자배열이 두 기판 사이에서 연속적으로 90도 변화가 생기도록 배열된 것을 말한다.
그리고 이와 같은 LCD의 동작은 액정셀에 전압을 인가하여 액정의 배열 상태를 변화시켜서 액정셀의 광학적 성질을 변하도록 하여 이미지를 나타내는 전기광학적 방법을 사용한다.
여기서 시야각이란 LCD의 표면에 대해 사람의 눈이 이루는 각도가 달라짐에 따라 빛이 액정층을 통과하는 경로가 달라져서 액정의 복굴절 효과로 인하여 투과용량이 변하는 것을 말한다.
그리고 시야각에 따라 LCD의 투과율(콘트라스트비) 변화가 일어나는 것을 시야각 특성이라고 한다.
한편, 종래의 LFIVA(Lateral Field Induced Vertical Aligned) 모드는 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT LCD)의 핵심기술의 하나로 좌우상하 140도 이상의 광시야각을 나타내는 모드층을 말한다.
상기 기술은 공통전극측의 배향막을 러빙하고 화소전극에 폭 10~15㎛ 정도의 투명전극을 식각한 틈(이하, 슬릿 패턴)을 둬 측면 전기장과 수직 전기장을 동시에 생기게 하는 화소구조를 만듦으로써 투과율은 단일 도메인 대비 약 80%, 응답특성은 20㎳, 시야각은 죄우상하 모두 140도 이상인 광시야각 모드를 실현했다.
또한, 상기 LFIVA 모드는 화소전극을 ITO와 같은 투명전도막을 쓰지 않고 금속으로도 만들 수 있으므로 TFT LCD의 공정을 한단계 줄일 수 있으며 특히 주사선과 화소전극을 같은 금속으로 만들 수 있어 구조가 간단하면서 잔상을 획기적으로 개선할 수 있을 뿐만 아니라 대형 LCD TV를 만들 수 있을 것으로 기대되고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 LFIVA 모드의 액정표시소자를 나타낸 구조단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 일정한 간격으로 슬릿 패턴(Slit pattern)(11)을 갖고 형성되는 제 1 투명 전극(12)과, 상기 제 1 투명 전극(12)과 대향되는 제 2 투명 전극(13)과, 상기 제 1 투명 전극(12)과 제 2 투명 전극(13)의 사이에 슬릿 패턴(11)을 중심으로 배향 방향이 반대로 배향되는 액정(14)이 구성된다.
여기서 상기 제 1 투명 전극(12)의 하부 및 제 2 투명 전극(13)은 각각 하부 ·상부 유리 기판(도시되지 않음)위에 형성되어 있다.
도 2는 종래의 액정표시소자의 시야각과 계조 레벨과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2에서와 같이, 중간 계조의 투과도 곡선이 시야각이 기울어짐에 따라 큰 변화를 나타내는 것을 알 수 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 액정표시소자는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 슬릿 패턴의 중심과 전극의 중심부분의 액정 측이 R/B방향을 따라 회전하게 되어 멀티도메인을 형성하는데 있어 이 부분이 광학적으로 부정적인 영향을 미치어 시야각이 기울어짐에 따라 색특성 및 계조 반전(gray inversion)이 저하한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 시야각에 따른 색특성과 계조 반전(gray inversion)을 향상시키도록 한 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 LFIVA 모드의 액정표시소자를 나타낸 구조단면도
도 2는 종래의 액정표시소자의 시야각과 계조 레벨과의 관계를 나타낸 그래프
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시소자를 나타낸 구조단면도
도 4는 본 발명에 의한 액정표시소자에서 차광층 크기에 따른 각 계조 레벨의 투과도를 나타낸 그래프
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시소자를 나타낸 구조단면도
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시소자를 나타낸 구조단면도
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에서 차광층의 크기에 따른 색특성을 나타낸 색좌표
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 슬릿 패턴 22 : 제 1 투명 전극
23 : 제 2 투명 전극 24 : 액정
25 : 차광층 26 : 절연막
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시소자는 일정한 간격으로 복수개의 슬릿 패턴을 갖고 형성되는 제 1 투명 전극과, 상기 제 1 투명 전극과 대향되게 형성되는 제 2 투명 전극과, 상기 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극의 사이에 상기 각 슬릿 패턴을 중심으로 서로 반대 방향의 배향방향을 가지는 액정과, 상기 제 1 투명 전극 하부의 어느 한 부분에 적어도 하나 이상의 차광층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 액정표시소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시소자를 나타낸 구조단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 일정한 간격으로 슬릿 패턴(Slit pattern)(21)을 갖고 형성되는 제 1 투명 전극(22)과, 상기 제 1 투명 전극(22)과 대향되게 형성되는 제 2 투명 전극(23)과, 상기 제 1 투명 전극(22)과 제 2 투명 전극(23)의 사이에 슬릿 패턴(21)을 중심으로 서로 반대 방향의 배향방향을 가지는 액정(24)과, 상기 제 1 투명 전극(22) 하부의 전극중심부분에 형성된 차광층(Black Matrix)(25)을 포함하여 구성된다.
하나의 실시예로 여기서 상기 차광층(25)의 크기는 0 ~ 8㎛로 하고, 그 간격은 2㎛로 구성된다.
한편, 상기 차광층(25)은 기판(도시되지 않음)위에 일정한 크기 및 간격을 형성되고, 상기 차광층(25)을 포함한 전면에 절연막(26)이 형성된다.
도 4는 본 발명에 의한 액정표시소자에서 차광층 크기에 따른 각 계조 레벨의 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 4에서와 같이, 차광층의 크기가 커질수록 광학특성이 향상됨을 알 수 있다.
즉, 도 4는 차광층을 0㎛, 2㎛, 4㎛, 6㎛, 8㎛ 크기에 따른 각 계조레벨의 투과도를 나타낸 것으로 차광층의 크기가 커질수록 광학특성이 향상됨을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시소자를 나타낸 구조단면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 일정한 간격으로 슬릿 패턴(Slit pattern)(21)을 갖고 형성되는 제 1 투명 전극(22)과, 상기 제 1 투명 전극(22)과 대향되게 형성되는 제 2 투명 전극(23)과, 상기 제 1 투명 전극(22)과 제 2 투명 전극(23)의 사이에 슬릿 패턴(21)을 중심으로 서로 반대 방향의 배향방향을 가지는 액정(24)과, 상기 슬릿 패턴(21)의 하부에 형성된 차광층(25)을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 차광층(25)은 기판(도시되지 않음)위에 일정한 크기 및 간격을 형성되고, 상기 차광층(25)을 포함한 전면에 절연막(26)이 형성된다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시소자를 나타낸 구조단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 일정한 간격으로 슬릿 패턴(Slit pattern)(21)을 갖고 형성되는 제 1 투명 전극(22)과, 상기 제 1 투명 전극(22)과 대향되게 형성되는 제 2 투명 전극(23)과, 상기 제 1 투명 전극(22)과 제 2 투명 전극(23)의 사이에 슬릿 패턴(21)을 중심으로 서로 반대 방향의 배향방향을 가지는 액정(24)과, 상기 제 1 투명 전극(22) 하부의 전극중심부분 및 상기 슬릿 패턴(21)의 하부에 각각 형성되어 빛을 차단하는 차광층(Black Matrix)(25)을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 차광층(25)은 기판(도시되지 않음)위에 일정한 크기 및 간격을 형성되고, 상기 차광층(25)을 포함한 전면에 절연막(26)이 형성된다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에서 차광층의 크기에 따른 색특성을 나타낸 색좌표이다.
도 7a 내지 도 7e에 도시한 바와 같이, 차광층(BM)의 크기(도 7a는 0㎛, 도 7b는 2㎛, 도 7c는 4㎛, 도 7d는 6㎛, 도 7e는 8㎛)가 증가할수록 0°방향(좌우방향)에서는 색특성이 현저하게 좋아짐을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 액정표시소자는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 차광층을 사용함으로 시야각의 변환에 따른 색좌표의 변화를 줄일 수 있다.
둘째, 차광층을 사용함으로써 좌우방향에서의 계조 레벨간의 역전을 줄이어 계조 반전 특성을 향상할 수 있다.

Claims (4)

  1. 일정한 간격으로 복수개의 슬릿 패턴을 갖고 형성되는 제 1 투명 전극과,
    상기 제 1 투명 전극과 대향되게 형성되는 제 2 투명 전극과,
    상기 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극의 사이에 상기 각 슬릿 패턴을 중심으로 서로 반대 방향의 배향방향을 가지는 액정과,
    상기 제 1 투명 전극 하부의 어느 한 부분에 적어도 하나 이상의 차광층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차광층은 상기 제 1 투명 전극 하부의 전극중심부분에 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 차광층은 각 슬릿 패턴의 하부에 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 차광층은 상기 제 1 투명 전극 하부의 전극중심부분 및 각 슬릿 패턴의 하부에 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자.
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