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KR20040012576A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20040012576A
KR20040012576A KR1020030053185A KR20030053185A KR20040012576A KR 20040012576 A KR20040012576 A KR 20040012576A KR 1020030053185 A KR1020030053185 A KR 1020030053185A KR 20030053185 A KR20030053185 A KR 20030053185A KR 20040012576 A KR20040012576 A KR 20040012576A
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이시이도시야
사까모또미찌아끼
하야까와기요미
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엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
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Abstract

입사광이 반사되는 제 1 영역 (120) 및 광이 통과하는 제 2 영역 (121) 을 포함하며, 제 1 및 제 2 영역을 덮는 화소 전극 (111) 을 더 포함하는 제 1 기판 (101), 대향 전극 (105) 을 포함하는 제 2 기판 (102), 및 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 샌드위치되고, 전계가 인가되지 않을 경우, 각각이 제 1 기판과 제 2 기판에 수직하게 배향된 주축을 갖는 액정 분자들을 포함하는 액정층 (103) 을 구비하는 액정 표시 장치로서, 제 1 영역과 제 2 영역의 경계 또는 그 경계의 부근에 배치되어 액정 분자들의 배향을 제어하는 제 1 배향-제어기 (125A) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 광-투과형 (light-transmission type) 액정 표시 장치 및 광-반사형 (light-reflection type) 액정 표시 장치의 기능을 갖는 반-투과형 (half-transmission type) 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 2 개의 기판 및 2 개의 기판 사이에 샌드위치된 액정을 구비하며, 액정에 인가되는 전계의 강도를 제어함으로써 백라이트가 액정을 통과하는 정도를 제어한다.
수직-배향형 액정 표시 장치는, 전계가 인가되지 않을 경우, 광을 완전히 차단할 수 있다. 즉, 노멀리 블랙 모드 (normally black mode) 에서의 오프-상태 휘도 (luminance in off-condition) 가 상당히 낮기 때문에, 수직-배향형 액정 표시 장치는 종래의 TN 형 (twisted nematic type) 액정 표시 장치에 비해 높은 콘트라스트비를 나타낼 수 있다.
일반적으로, 백라이트는 액정 표시 장치에서 소비되는 전력의 50 % 이상을소비한다. 따라서, 휴대용 통신 장치는 종종, 백라이트 소스 대신에, 입사광 (incident light) 만으로 이미지를 표시하는 광-반사기를 포함하는 광-반사형 액정 표시 장치를 포함하도록 설계된다.
그러나, 광-반사형 액정 표시 장치에는, 장치 주위가 어두운 경우, 표시된 이미지를 볼 수 없다는 문제가 있다.
이 문제에 대한 해결책으로서, 광-반사형 액정 표시 장치와 광-투과형 액정 표시 장치 모두의 이점을 가진 액정 표시 장치로서, 광-반사 영역과 광-투과 영역을 포함하는 반-투과형 액정 표시 장치가 제안되었다. 예를 들어, 일본특허 제 2955277 호에는, 이러한 반-투과형 액정 표시 장치가 개시되어 있다.
도 1 은 종래의 반-투과형 액정 표시 장치에 대한 제 1 일례의 단면도이다.
도 1 에 나타낸 반-투과형 액정 표시 장치 (100) 는 제 1 기판 (101), 제 2 기판 (102), 및 제 1 기판과 제 2 기판 (101 과 102) 사이에 샌드위치된 액정층 (103) 을 구비한다.
제 2 기판 (102) 은 제 2 의 투명 절연 기판 (104), 제 2 의 투명 절연 기판 (104) 상에 액정층 (103) 의 방향으로 형성되며, ITO (indium tin oxide) 로 이루어지는 대향 전극 (105), 대향 전극 (105) 상에 형성되는 배향막 (106), 제 2 의 투명 절연 기판 (104) 상에 액정층 (103) 의 반대 방향으로 형성되는 광학적 보상판 (107), 및 광학적 보상판 (107) 상에 형성되는 편광판 (108) 을 구비한다.
반-투과형 액정 표시 장치 (100) 는 광이 반사되는 제 1 영역 (120) 및 광이 통과하는 제 2 영역 (121) 을 갖도록 설계된다. 제 1 영역 (120) 에서의 제 1기판 (101) 의 구조와 제 2 영역 (121) 에서의 제 1 기판 (101) 의 구조는 상이하다.
제 1 영역 (120) 에서는, 제 1 기판 (101) 이 제 1 의 절연 투명 기판 (109), 제 1 의 절연 투명 기판 (109) 상에 액정층 (103) 의 방향으로 형성되는 패시베이션막 (110 ; passivation film), 패시베이션막 (110) 상에 형성되며, ITO 로 이루어지는 화소 전극 (111), 화소 전극 (111) 상에 요철면을 갖도록 형성되는 절연체층 (112), 요철 구성의 절연체층 (112) 을 덮도록, 알루미늄으로 이루어지는 화소 전극 (113), 화소 전극 (113) 을 덮는 배향막 (114), 제 1 의 절연 투명 기판 (109) 상에 액정층 (103) 의 반대 방향으로 형성되는 광학적 보상판 (115), 및 광학적 보상판 (115) 상에 형성되는 편광판 (116) 을 구비한다.
제 2 영역 (121) 에서는, 제 1 기판 (101) 이 제 1 의 절연 투명 기판 (109), 제 1 의 절연 투명 기판 (109) 상에 액정층 (103) 의 방향으로 형성되는 패시베이션막 (110), 패시베이션막 (110) 상에 형성되며, ITO 로 이루어지는 화소 전극 (111), 화소 전극 (111) 상에 형성되는 배향막 (114), 제 1 의 절연 투명 기판 (109) 상에 액정층 (103) 의 반대 방향으로 형성되는 광학적 보상판 (115), 및 광학적 보상판 (115) 상에 형성되는 편광판 (116) 을 구비한다.
반-투과형 액정 표시 장치 (100) 에서, 액정층 (103) 을 구성하는 액정 분자는, 액정 표시 장치 (100) 에 전계가 인가되지 않을 경우, 액정 분자의 주축 (major axes) 이 제 1 및 제 2 기판 (101 및 102) 에 수직이 되도록 배향된다. 액정 분자는 음의 유전 이방성 (negative dielectric anisotropy) 을 갖는다.
도 2 는 종래의 반-투과형 액정 표시 장치에 대한 제 2 일례의 단면도이다.
도 2 에 나타낸 반-투과형 액정 표시 장치 (150) 는, 제 1 영역 (120) 에서의 제 1 기판 (101) 의 구조에 있어서, 도 1 에 나타낸 반-투과형 액정 표시 장치 (100) 와 상이하다.
즉, 반-투과형 액정 표시 장치 (150) 에서는, 알루미늄으로 이루어진 화소 전극 (113) 이 ITO 로 이루어진 화소 전극 (111) 으로 덮이며, 배향막 (114) 이 화소 전극 (111) 상에 형성된다. 이러한 차이를 제외하면, 반-투과형 액정 표시 장치 (150) 는 반-투과형 액정 표시 장치 (100) 와 그 구조가 동일하다.
도 1 에 나타낸 반-투과형 액정 표시 장치 (100) 는 다음과 같이 이미지를 표시한다.
제 1 영역 (120) 에서는, 외광이 반-투과형 액정 표시 장치 (100) 로 입사하여, 반사판으로서 기능하는 화소 전극 (113) 에서 반사된다. 그 다음, 반사광은 액정층 (103) 과 제 2 기판 (102) 을 통과하여, 뷰어 (viewer) 에 도달한다.
제 2 영역 (121) 에서는, 제 1 의 투명 기판 (109) 아래에 배치된 (나타내지 않은) 백라이트 소스로부터 방사된 백라이트가 제 1 기판 (101), 액정층 (103), 및 제 2 기판 (102) 을 통과하여, 뷰어에 도달한다.
상술한 바와 같이, 입사광이 제 1 영역의 액정층 (103) 은 왕복하는 반면 제 2 영역의 액정층 (103) 은 편도로만 통과하므로, 액정층 (103) 에서 광학적 경로차가 발생한다. 이러한 광학적 경로차를 방지하기 위해, 제 1 영역 (120) 에서의 액정의 셀갭 (Dr) 이 제 2 영역 (121) 에서의 액정의 셀갭 (Df) 의 약 1/2 이 되도록 설계함으로써, 제 1 과 제 2 영역 (120 과 121) 간의 지연차 (difference in retardation) 에 의해 발생하는 출사광의 강도를 최적화한다.
예를 들어, 셀갭 Dr 및 Df 는 각각 2 ㎛ 및 4 ㎛ 가 되도록 설계된다.
도 2 에 나타낸 반-투과형 액정 표시 장치 (150) 는 반-투과형 액정 표시 장치 (100) 와 동일한 방법으로 이미지를 표시한다.
상술한 반-투과형 액정 표시 장치 및 수직-배향형 액정 표시 장치에 의해 제공되는 이점들을 이용하기 위해, 일본 특개평 제 2000-29010 호 및 제 2000-35570 호에는 반-투과형 및 수직-배향형 액정 표시 장치 모두의 기능을 가진 액정 표시 장치가 개시되어 있다.
제 1 및 제 2 영역을 갖는 반-투과형 액정 표시 장치는, 상술한 액정층 (103) 에서의 광학적 경로차를 방지하기 위해, 필연적으로 서로 상이한 셀갭 (Dr 및 Df) 을 갖게 된다.
그러나, 서로 상이한 셀갭 (Dr 및 Df) 으로 인해, 액정층에 전계가 인가될 경우, 제 1 과 제 2 영역 사이의 경계 및 그 경계 부근에서 액정 분자가 불균일한 방향으로 기울어져, 가시도의 열화 (deterioration in visibility) 및 응답 속도의 저하가 발생한다는 문제가 있다.
종래 액정 표시 장치에서의 상술한 문제점의 관점에서, 본 발명의 목적은, 입사광이 반사되는 제 1 영역 및 광이 통과하는 제 2 영역을 포함하는 수직-배향형 액정 표시 장치로서, 제 1 과 제 2 영역 사이의 경계 및 그 부근에서 발견되는 셀갭의 차이로 인해 발생하는 가시도의 열화 및 응답 속도의 저하를 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1 은 종래의 반-투과형 액정 표시 장치에 대한 제 1 일례의 단면도.
도 2 는 종래의 반-투과형 액정 표시 장치에 대한 제 2 일례의 단면도.
도 3a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 부분 투시도.
도 3b 는 도 3a 에 나타낸 액정 표시 장치에 전계가 인가될 경우 액정층의 액정이 기울어지는 상태를 나타낸다.
도 4a 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 부분 투시도.
도 4b 는 도 4a 에 나타낸 액정 표시 장치에 전계가 인가될 경우 액정층의 액정이 기울어지는 상태를 나타낸다.
도 5a 는 본 발명의 제 2 실시형태에 대한 제 1 변형예에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 부분 투시도.
도 5b 는 도 5a 에 나타낸 액정 표시 장치에 전계가 인가될 경우 액정층의 액정이 기울어지는 상태를 나타낸다.
도 6a 는 본 발명의 제 2 실시형태에 대한 제 2 변형예에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 부분 투시도.
도 6b 는 도 6a 에 나타낸 액정 표시 장치에 전계가 인가될 경우 액정층의 액정이 기울어지는 상태를 나타낸다.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 부분 투시도.
도 8 은 도 3a 의 라인 A-A 에 따른 단면도.
도 9 는 도 4a 의 라인 A-A 에 따른 단면도.
도 10 은 도 7 의 라인 A-A 에 따른 단면도.
도 11 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 단면도.
도 12 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 단면도.
도 13 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 부분 투시도.
도 14 는 본 발명의 제 6 실시형태에 대한 일 변형예에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 부분 투시도.
도 15a 내지 도 15k 각각은 화소 전극 및 그에 대응하여 대향 전극에 형성되는 제 2 개구 영역을 나타내는 평면도.
도 16a 내지 도 16g 각각은 정방형 화소 전극 및 그에 대응하여 대향 전극에 형성되는 제 2 개구 영역을 나타내는 평면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 20, 30, 40, 50, 60, 100, 150 : 반-투과형 액정 표시 장치
101 : 제 1 기판
102 : 제 2 기판
103 : 액정층
104 : 제 2 의 투명 절연 기판
105 : 대향 전극
106, 114 : 배향막
107, 115 : 광학적 보상판
108, 116 : 편광판
109 : 제 1 의 투명 절연 기판
110 : 패시베이션막
111, 111A, 111B, 113 : 화소 전극
112 : 절연체층
120 : 제 1 영역
121 : 제 2 영역
120a, 121a : 제 1 섹션
120b, 121b : 제 2 섹션
121f : 제 3 섹션
120c, 121c, 121d, 121e, 121g : 접속 섹션
122 : 경사면
125A, 125B, 125Ba, 125Bb, 125C : 제 1 개구 영역
126 : 라인
126A, 126B : 프로젝션
135A, 135B : 제 2 개구 영역
본 발명의 일 태양으로서, 입사광이 반사되는 제 1 영역 및 광이 통과하는 제 2 영역을 포함하며, 제 1 및 제 2 영역을 덮는 화소 전극을 더 포함하는 제 1 기판, 하나 이상의 대향 전극을 포함하는 제 2 기판, 및 제 1 과 제 2 기판 사이에 샌드위치되며, 전계가 인가되지 않을 경우, 각각이 제 1 과 제 2 기판에 수직하게 배향되는 주축 (major axis) 을 갖는 액정 분자들을 포함하는 액정층을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서, 제 1 과 제 2 영역의 경계 또는 그 경계의 부근에 배치되어 액정 분자의 배향을 제어하는 제 1 배향-제어기 (alignment-controller) 가 형성되어 있는 것이 특징인 액정 표시 장치가 제공된다.
후술하는 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치는, 제 1 기판 (101) 의 화소 전극 (111 및 113) 및 제 2 기판 (102) 의 대향 전극 (105) 에 있어서, 도 2 에 나타낸 종래의 반-투과형 액정 표시 장치 (150) 와 그 구조가 상이하고, 화소 전극 (111 및 113) 및 대향 전극 (105) 을 제외하면 종래의 반-투과형 액정 표시 장치 (150) 의 구조와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 특별히 명시하지 않는 한, 각 실시형태에서의 제 1 기판 (101) 의 화소 전극 (113 및 111) 및 제 2 기판 (102) 의 대향 전극 (105) 만을 도면에 나타낸다.
도 2 에 나타낸 종래의 반-투과형 액정 표시 장치 (150) 의 부품 또는 소자에 대응하는 부품 또는 소자에는 동일한 참조 번호가 부여되었으며, 이하에서 특별히 명시하여 설명하지 않는 한, 종래의 반-투과형 액정 표시 장치 (150) 의 대응되는 부품 또는 소자와 동일한 방식으로 동작한다.
[제 1 실시형태]
도 3a 는 제 1 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치의 부분 투시도이다.
도 3a 에 나타낸 바와 같이, 반-투과형 액정 표시 장치 (10) 는 제 1 영역 (120) 과 제 2 영역 (121) 사이에 경사면 또는 레벨-상이부 (level-different portion) (122) 을 포함하도록 설계된다. 제 1 및 제 2 영역 (120 및 121) 은 경사면 (122) 을 통해 서로 연속되고 있다.
제 1 기판 (101) 의 화소 전극 (111) 은 화소 전극 (111) 이 존재하지 않는 제 1 개구 영역 (125A) 을 갖도록 설계된다. 제 1 개구 영역 (125A) 은 제 1 배향-제어기를 구성한다.
제 1 개구 영역 (125A) 은 경사면 (122) 을 가로질러 제 1 및 제 2 영역 (120 및 121) 상으로 이어진다. 제 1 영역 (120) 의 화소 전극 (111A) 및 제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 은 반-투과형 액정 표시 장치 (10) 의 종방향 (X) 으로 연장하는 라인 (126) 을 통해 서로 접속되어 있다. 라인 (126) 은 화소 전극 (111A) 과 그 폭방향 (Y) 의 중심에서 그리고 화소 전극 (111B) 과 그 폭방향 (Y) 의 중심에서 서로 접속한다.
화소 전극 (111A 와 111B) 사이의 거리, 즉, 라인 (126) 의 길이는 약 8 내지 16 ㎛ 의 범위에 있다.
제 2 기판 (102) 의 대향 전극 (105) 에는 화소 전극 (111A 및 111B) 에 각각 대향하는 제 2 개구 영역 (135A 및 135B) 이 형성되어 있다. 제 2 개구 영역 각각은 제 2 배향-제어기를 구성한다.
제 2 개구 영역 (135A 및 135B) 각각은 십자형 슬릿 형태이다. 제 2 개구 영역 (135A) 의 중심은 수직방향에서 화소 전극 (111A) 의 중심과 일직선이 되어 있고, 제 2 개구 영역 (135B) 의 중심은 수직방향에서 화소 전극 (111B) 의 중심과 일직선이 되어 있다.
도 3b 는 전계가 인가될 경우 액정층 (103) 의 액정이 기울어지는 상태를 나타낸다.
도 3b 에 나타낸 바와 같이, 액정층 (103) 의 액정에 전계가 인가될 경우, 경사면 (122) 의 제 1 개구 영역 (125A) 상에서, 액정은 라인 (126) 과 일직선으로 위치하는 대향 전극 (105) 의 영역을 향해 기울어지는 반면, 제 1 영역 (120) 상에서, 액정은 제 1 영역 (120) 과 일직선으로 위치하는 대향 전극 (105) 영역의 중심을 향해 기울어지고, 제 2 영역 (121) 상에서, 액정은 제 2 영역 (121) 과 일직선으로 위치하는 대향 전극 (105) 영역의 중심을 향해 기울어진다. 상술한 방식으로 액정 분자가 일정한 방향을 향하기 때문에, 가시도의 열화 및 응답 속도의 저하를 감소시킬 수 있다.
라인 (126) 의 갯수는 하나로 한정되지 않는다. 화소 전극 (111A 및 111B) 이 2 개 이상의 라인 (126) 을 통해 서로 접속될 수 있으며, 이 경우, 라인들 (126) 은 서로 평행인 것이 바람직하다.
[제 2 실시형태]
도 4a 는 제 2 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치 (20) 의 부분 투시도이다.
제 2 실시형태에 따른 액정 표시 장치 (20) 는, 제 1 개구 영역에서, 제 1 실시형태에 따른 액정 표시 장치 (10) 와 그 구조가 상이하다.
제 2 실시형태의 제 1 개구 영역 (125B) 은 제 2 영역 (121) 에 형성되어 있다. 따라서, 제 2 영역 (121) 은, 경사면 (122) 과 제 1 영역 (120) 에 형성된 화소 전극 (111) 에 접속되는 직사각형의 제 1 섹션 (121a), 제 1 섹션 (121a) 으로부터 떨어져 있는 제 2 섹션 (121b), 및 제 1 과 제 2 섹션 (121a 와 121b) 을 서로 접속하는 라인형 접속 섹션 (121c) 을 구비한다.
접속 섹션 (121c) 은 제 1 섹션 (121a) 과 그 폭방향 (Y) 의 중심에서 그리고 제 2 섹션 (121b) 과 그 폭방향 (Y) 의 중심에서 서로 접속한다.
예를 들어, 제 1 섹션 (121a) 은 8 내지 16 ㎛ 범위의 종방향 길이 (X 방향 길이) 를 갖고, 제 1 개구 영역 (125B) 은 6 내지 14 ㎛ 범위의 종방향 길이 (X 방향 길이) 를 갖는다.
제 2 기판 (102) 의 대향 전극 (105) 에는 화소 전극 (111A 및 111B) 에 각각 대향하는 제 2 개구 영역 (135A 및 135B) 이 형성되어 있다. 제 2 개구 영역 (135A 및 135B) 각각은 제 2 배향-제어기를 구성한다.
제 2 개구 영역 (135A 및 135B) 각각은 십자형 슬릿 형태이다. 제 2 개구 영역 (135A) 의 중심은 수직방향에서 화소 전극 (111A) 의 중심과 일직선이 되어 있고, 제 2 개구 영역 (135B) 의 중심은 수직방향에서 화소 전극 (111B) 의 중심과 일직선이 되어 있다.
도 4b 는 전계가 인가될 경우 액정층 (103) 의 액정이 기울어지는 상태를 나타낸다.
도 4b 에 나타낸 바와 같이, 액정층 (103) 의 액정에 전계가 인가될 경우, 액정은 제 1 개구 영역 (125B) 의 중심과 일직선으로 위치하는 대향 전극 (105) 의 영역을 향해 기울어지는 반면, 제 1 영역 (120) 상에서, 액정은 제 1 영역 (120) 과 일직선으로 위치하는 대향 전극 (105) 영역의 중심을 향해 기울어지고, 제 2 영역 (121) 상에서, 액정은 제 2 영역 (121) 과 일직선으로 위치하는 대향 전극 (105) 영역의 중심을 향해 기울어진다. 상술한 방식으로 액정 분자가 일정한 방향을 향하기 때문에, 가시도의 열화 및 응답 속도의 저하를 감소시킬 수 있다.
접속 섹션 (121c) 의 갯수는 하나로 한정되지 않는다. 화소 전극 (111A 및 111B) 은 2 개 이상의 접속 섹션 (121c) 을 통해 서로 접속될 수 있으며, 이 경우, 접속 세션들 (121c) 은 서로 평행인 것이 바람직하다.
도 5a 는 반-투과형 액정 표시 장치 (20) 의 제 1 변형예에 대한 부분 투시도이다.
제 1 변형예에서, 제 1 개구 영역 (125Ba) 은 제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 에 형성되어 있다. 따라서, 제 1 섹션 (121a) 과 제 2 섹션 (121b) 은, 그 폭방향으로 제 1 섹션 (121a) 과 제 2 섹션 (121b) 의 양단에 형성된 2 개의 접속 섹션 (121d) 을 통해 서로 접속되어 있다. 도 5a 에 나타낸 제 1 변형예는반-투과형 액정 표시 장치 (20) 의 구조와 동일한 구조를 갖는다.
도 5b 는 도 5a 에 나타낸 제 1 변형예에 전계가 인가될 경우 액정층 (103) 의 액정이 기울어지는 상태를 나타낸다.
도 5b 에 나타낸 바와 같이, 제 1 변형예에서, 액정 분자는 일정한 방향을 향하기 때문에, 가시도의 열화 및 응답 속도의 저하를 감소시킬 수 있다.
도 6a 는 반-투과형 액정 표시 장치 (20) 의 제 2 변형예에 대한 부분 투시도이다.
제 2 변형예에서, 제 1 개구 영역 (125Bb) 은 제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 에 2 개의 영역으로 분리되어 형성된다. 따라서, 제 1 섹션 (121a) 과 제 2 섹션 (121b) 은, 그 폭방향으로 제 1 과 제 2 섹션 (121a 과 121b) 의 양단에 형성된 3 개의 접속 섹션 (121e) 을 통해 서로 접속되어 있다. 도 6a 에 나타낸 제 2 변형예는 반-투과형 액정 표시 장치 (20) 의 구조와 동일한 구조를 갖는다.
도 6b 는 도 6a 에 나타낸 제 1 변형예에 전계가 인가될 경우 액정층 (103) 의 액정이 기울어지는 상태를 나타낸다.
도 6b 에 나타낸 바와 같이, 제 2 변형예에서, 액정 분자는 일정한 방향을 향하기 때문에, 가시도의 열화 및 응답 속도의 저하를 감소시킬 수 있다.
[제 3 실시형태]
도 7 은 제 3 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치 (30) 의 부분 투시도이다.
제 3 실시형태에 따른 액정 표시 장치 (30) 는, 제 1 개구 영역에서, 제 1 실시형태에 따른 액정 표시 장치 (10) 와 그 구조가 상이하다.
제 3 실시형태의 제 1 개구 영역 (125C) 은 제 1 영역 (120) 에 형성되어 있다. 따라서, 제 1 영역 (120) 은, 경사면 (122) 과 제 2 영역 (121) 에 형성된 화소 전극 (111) 에 접속되는 직사각형의 제 1 섹션 (120a), 제 1 섹션 (120a) 으로부터 떨어져 있는 제 2 섹션 (120b), 및 제 1 과 제 2 섹션 (120a 와 120b) 을 서로 접속하는 라인형 접속 섹션 (120c) 을 구비한다.
접속 섹션 (120c) 은 제 1 섹션 (120a) 과 그 폭방향 (Y) 의 중심에서 그리고 제 2 섹션 (120b) 과 그 폭방향 (Y) 의 중심에서 서로 접속한다.
예를 들어, 제 1 섹션 (120a) 은 8 내지 16 ㎛ 범위의 종방향 길이 (X 방향 길이) 를 갖고, 제 1 개구 영역 (125C) 은 6 내지 14 ㎛ 범위의 종방향 길이 (X 방향 길이) 를 갖는다.
제 2 기판 (102) 의 대향 전극 (105) 에는 제 2 섹션 (120b) 및 제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 에 각각 대향하는 제 2 개구 영역 (135A 및 135B) 이 형성되어 있다. 제 2 개구 영역 (135A 및 135B) 각각은 제 2 배향-제어기를 구성한다.
제 2 개구 영역 (135A 및 135B) 각각은 십자형 슬릿 형태이다. 제 2 개구 영역 (135A) 의 중심은 수직방향에서 제 2 섹션 (120b) 의 중심과 일직선이 되어 있고, 제 2 개구 영역 (135B) 의 중심은 수직방향에서 화소 전극 (111B) 의 중심과 일직선이 되어 있다.
도 4b 를 참조하여 설명한 제 2 실시형태와 마찬가지로, 액정층 (103) 의 액정에 전계가 인가될 경우, 액정은 제 1 개구 영역 (125C) 의 중심과 일직선으로 위치하는 대향 전극 (105) 의 영역을 향해 기울어지는 반면, 제 1 영역 (120) 상에서, 액정은 제 2 섹션 (120b) 과 일직선으로 위치하는 대향 전극 (105) 영역의 중심을 향해 기울어지고, 제 2 영역 (121) 상에서, 액정은 제 2 영역 (121) 과 일직선으로 위치하는 대향 전극 (105) 영역의 중심을 향해 기울어진다. 상술한 방식으로 액정 분자가 일정한 방향을 향하기 때문에, 가시도의 열화 및 응답 속도의 저하를 감소시킬 수 있다.
접속 섹션 (121c) 의 갯수는 하나로 한정되지 않는다. 화소 전극 (111A 및 111B) 은 2 개 이상의 접속 섹션 (121c) 을 통해 서로 접속될 수 있으며, 이 경우, 접속 세션들 (121c) 은 서로 평행인 것이 바람직하다.
제 2 실시형태의 상술한 제 1 및 제 2 변형예는 제 3 실시형태에도 적용될 수 있다.
본 발명자들은 제 1 내지 제 3 실시형태에 따른 액정 표시 장치에 전계가 인가될 경우의 액정의 동작을 알아내기 위한 실험을 수행했다. 그 결과를 도 8 내지 도 10 에 나타낸다. 도 8 은 도 3a 의 라인 A-A 에 따른 단면도이고, 도 9 는 도 4a 의 라인 A-A 에 따른 단면도이고, 도 10 은 도 7 의 라인 A-A 에 따른 단면도이다. 도 8, 도 9 및 도 10 은 각각 제 1, 제 2, 및 제 3 실시형태에 대응한다.
액정층 (103) 의 액정에 전계가 인가될 경우, 액정은 제 1 및 제 3 실시형태보다 제 2 실시형태에서 좀더 안정적으로 동작하고, 제 3 실시형태보다는 제 1 실시형태에서 좀더 안정적으로 동작한다.
제 2 실시형태에서는, 도 9 에 나타낸 바와 같이, 액정이, 제 1 개구 영역 (125B) 보다 경사면 (122) 에 좀더 근접한 영역에서 대향 전극 (105) 측의 단부가 경사면 (122) 을 향하도록, 화소 전극 (111B) 에 형성된 제 1 개구 영역 (125B) 에 의해 기울어진다. 액정이 경사면 (122) 의 화소 전극 (111) 이 기울어진 각도와 동일한 각도로 기울어지기 때문에, 액정의 배향 방향에서 자연스러운 연속성 (natural continuity) 이 보장된다.
제 1 실시형태에서는, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 제 1 개구 영역 (125A) 에 의해 제 1 개구 영역 (125A) 상에서 액정이 수직으로 배향된다. 제 1 영역 (120) 의 액정은 대향 전극 (105) 측의 단부가 제 2 개구 영역 (135A) 을 향하도록 기울어지고, 제 2 영역 (121) 의 액정은 대향 전극 (105) 측의 단부가 제 2 개구 영역 (135B) 을 향하도록 기울어진다. 따라서, 액정이 경사면 (122) 의 양측에서 반대 방향으로 기울어져, 연속적인 배향 분포를 보장한다.
제 3 실시형태에서는, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 제 1 개구 영역 (125C) 과 경사면 (122) 사이에 존재하는 액정은 대향 전극 (105) 측의 단부가 경사면 (122) 을 향하도록 기울어지고, 경사면 (122) 에 대해 제 1 개구 영역 (125C) 저편에 존재하는 액정은 대향 전극 (105) 측의 단부가 경사면 (122) 의 반대를 향하도록 기울어진다.
그러나, 경사면 (122) 상에 존재하는 액정은 경사면 (122) 이 기울어진 각도와 동일한 각도로 기울어지기 때문에, 액정은 제 1 개구 영역 (125C) 과 경사면 (122) 사이의 영역에서만 대향 전극 (105) 측의 단부가 제 1 영역 (120) 을 향하도록 기울어진다. 따라서, 액정 분자의 배향 방향 연속성은 열화된다.
[제 4 실시형태]
도 11 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치 (40) 의 단면도이다.
제 2 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치 (20) 와 비교할 때, 액정 표시 장치 (40) 는, 제 1 개구 영역 (125B) 대신에, 유전체 물질로 이루어진 프로젝션 (projection ; 126A) 을 포함하도록 설계된다. 프로젝션 (126A) 은 제 1 개구 영역 (125B) 이 있었던 영역에 형성된다. 상술한 대체를 제외하면, 액정 표시 장치 (40) 는 액정 표시 장치 (20) 와 그 구조가 동일하다.
제 1 개구 영역 (125B) 에 화소 전극 (111) 이 형성되지 않는다는 점은 프로젝션 (126A) 과 동일하다. 그러나, 제 1 개구 영역 (125B) 은 화소 전극 (111) 이 형성된 영역에 비해 오목부 (recess) 를 형성하는 반면, 프로젝션 (126A) 은 화소 전극 (111) 이 형성되어 있는 영역 저편으로 돌출한다.
예를 들어, 프로젝션 (126A) 은 0.5 내지 1 ㎛ 범위의 높이를 갖는다.
도 9 에 나타낸, 제 2 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치 (20) 와 마찬가지로, 제 1 개구 영역 (125B) 대신에 프로젝션 (126A) 을 형성하는 것에 의해서도 액정 분자는 균일한 방향을 가질 수 있어, 가시도의 열화 및 응답 속도의 저하를 저감시킬 수 있다.
[제 5 실시형태]
도 12 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치 (50) 의 단면도이다.
제 3 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치 (30) 와 비교할 때, 액정 표시 장치 (50) 는, 제 1 개구 영역 (125C) 대신에, 유전체 물질로 이루어진 프로젝션 (126B) 을 포함하도록 설계된다. 프로젝션 (126B) 은 제 1 개구 영역 (125C) 이 있었던 영역에 형성된다. 상술한 대체를 제외하면, 액정 표시 장치 (50) 는 액정 표시 장치 (30) 와 그 구조가 동일하다.
제 1 개구 영역 (125C) 에 화소 전극 (111) 이 형성되지 않는다는 점은 프로젝션 (126B) 과 동일하다. 그러나, 제 1 개구 영역 (125C) 은 화소 전극 (111) 이 형성된 영역에 비해 오목부를 형성하는 반면, 프로젝션 (126B) 은 화소 전극 (111) 이 형성되어 있는 영역 저편으로 돌출한다.
예를 들어, 프로젝션 (126B) 은 0.5 내지 1 ㎛ 범위의 높이를 갖는다.
도 10 에 나타낸, 제 3 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치 (30) 와 마찬가지로, 제 1 개구 영역 (125C) 대신에 프로젝션 (126B) 을 형성하는 것에 의해서도 액정 분자는 균일한 방향을 가질 수 있어, 가시도의 열화 및 응답 속도의 저하를 저감시킬 수 있다.
[제 6 실시형태]
도 13 은 본 발명의 제 6 실시형태에 반-투과형 액정 표시 장치 (60) 의 부분 투시도이다.
제 6 실시형태에 따른 반-투과형 액정 표시 장치 (60) 는, 제 1 개구 영역의 형태에서, 제 2 실시형태에 따른 액정 표시 장치 (20) 와 그 구조가 상이하다.
제 6 실시형태의 제 1 개구 영역은 도 4a 에 나타낸 제 1 개구 영역 (125B) 및 제 1 개구 영역 (125D) 을 구비한다. 제 1 개구 영역 (125B 및 125D) 은 서로 떨어져 있으며, 서로 동일한 사이즈를 갖도록 설계된다.
따라서, 제 2 영역 (121) 은 경사면 (122) 과 제 1 영역 (120) 에 형성되어 있는 화소 전극 (111) 에 접속하는 직사각형의 제 1 섹션 (121a), 제 1 섹션 (121a) 으로부터 떨어져 위치하는 제 2 섹션 (121b), 제 1 과 제 2 섹션 (121a 와 121b) 을 서로 접속하는 라인형 접속 섹션 (121c), 제 2 섹션 (121b) 으로부터 떨어져 위치하는 제 3 섹션 (121f), 및 제 2 와 제 3 섹션 (121b 와 121f) 을 서로 접속하는 라인형 접속 섹션 (121g) 를 구비한다.
제 2 섹션 (121b) 과 제 3 섹션 (121f) 은 실질적으로 서로 동일한 사이즈를 갖는다.
접속 섹션 (121c) 은 제 1 섹션 (121a) 과 그 폭방향 (Y) 의 중심에서 그리고 제 2 섹션 (121b) 과 그 폭방향 (Y) 의 중심에서 서로 접속한다. 마찬가지로, 접속 섹션 (121g) 은 제 2 섹션 (121b) 과 그 폭방향의 중심에서 그리고 제 3 섹션 (121f) 과 그 폭방향의 중심에서 서로 접속한다.
제 2 기판 (102) 의 대향 전극 (105) 에는 화소 전극 (111A), 제 2 섹션 (121b) 및 제 3 섹션 (121c) 과 각각 대향하여 제 2 개구 영역 (136A, 136B, 및 136C) 이 형성되어 있다. 제 2 개구 영역 (136A, 136B, 및 136C) 각각은 제 2배향-제어기를 구성한다.
제 2 개구 영역 (136A, 136B, 및 136C) 각각은 십자형 슬릿 형태이다. 제 2 개구 영역 (136A) 의 중심은 수직방향에서 화소 전극 (111A) 의 중심과 일직선이 되어 있고, 제 2 개구 영역 (136B) 의 중심은 수직방향에서 제 2 섹션 (121b) 의 중심과 일직선이 되어 있고, 제 2 개구 영역 (136C) 의 중심은 제 3 섹션 (121f) 의 중심과 일직선이 되어 있다.
액정 표시 장치 (60) 에 따르면, 제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 은 서로 동일한 사이즈를 가진 복수개 섹션으로 분할되어, 액정층 (103) 에 전계가 인가될 경우, 액정의 응답 속도 향상을 보장한다.
구체적으로, 액정층 (103) 에 전계가 인가되면, 수직하게 배향된 액정 분자의 일부가 제 1 개구 영역 (125B 및 125D) 으로 인해 기울어진다. 그에 따라, 주위의 액정 분자도 동일한 방향으로 기울어진다. 따라서, 액정층에 인가된 전압에 응답하여 액정 분자의 배향이 순차적으로 변경된다. 따라서, 화소 전극 (111B) 이 분할된 섹션의 면적이 작을수록, 액정층에 전계가 인가될 때, 액정 분자의 응답 속도가 더 빨라진다.
제 6 실시형태에서는, 제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 이 2 개의 섹션 (제 2 및 제 3 섹션 ; 121b 및 121f) 으로 분할된다. 그러나, 제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 이 분할되는 섹션의 갯수가 2 개로 한정되는 것은 아니다. 3 개 이상이 선택될 수도 있다.
도 14 는 제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 이 실질적으로 서로 동일한사이즈를 가진 8 개의 섹션으로 분할된 일례를 나타낸다.
제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 이 분할된 섹션은, 도 13 에 나타낸 바와 같이 라인으로 또는 도 14 에 나타낸 바와 같이 매트릭스로, 배열될 수 있다.
제 1 및 제 2 영역을 포함하며 제 1 과 제 2 영역 간에 상이한 셀갭을 갖는 액정 표시 장치에서, 셀갭이 큰 영역에서의 액정의 응답 속도가 셀갭이 작은 영역에서의 액정의 응답 속도보다 느리다. 따라서, 각 섹션이 제 1 영역 (120) 의 화소 전극 (111A) 면적보다 작은 면적을 갖도록 설계함으로써, 셀갭의 차이에 의해 발생하는 액정의 응답 속도 차이를 저감시키거나 상쇄시킬 수 있다.
제 6 실시형태에서, 제 2 영역 (121) 의 화소 전극 (111B) 은 제 1 개구 영역에 의해 복수개 섹션으로 분할된다. 그러나, 화소 전극 (111B 및/또는 111A) 을 반드시 분할해야 하는 것은 아니다. 화소 전극 (111B 또는 111A) 은 적절한 면적을 갖도록 설계될 수 있다.
제 1 개구 영역 (125B 및 125D) 을 대신해 제 1 개구 영역 (125B 및 125D) 이 형성된 영역에 제 4 및 제 5 실시형태에 도시한 프로젝션 (126A 또는 126B) 을 형성할 수도 있다.
[제 7 실시형태]
도 15a 내지 도 15k 는, 각각이 화소 전극 (111A 또는 111B) 및 그에 대응하여 대향 전극 (105) 에 형성된 제 2 개구 영역을 나타내는 평면도이다.
예를 들어, 화소 전극 (111A 및 111B) 은 도 15a, 15c, 15e 및 15g 에 나타낸 바와 같은 정사각형이거나, 도 15i, 15j 및 15k 에 나타낸 바와 같은 직사각형일 수 있다.
도 15b, 15d, 15f 및 15h 에 나타낸 바와 같이, 화소 전극 (111A 및 111B) 은 4 개의 코너에서 모서리가 깍일 수 있다.
화소 전극 (111A 및 111B) 은 4 변 (4 sides) 중 하나 이상에 직사각형 또는 사다리꼴의 프로젝션을 가질 수 있다.
대향 전극 (105) 에 형성된 제 2 개구 영역은 도 15a 내지 도 15h 에 나타낸 바와 같이 십자형이거나 도 15i 내지 도 15k 에 나타낸 바와 같이 수직으로 연장된 십자형일 수 있다.
정방형 또는 직사각형의 화소 전극 (111A 및 111B) 에 대향하여 대향 전극 (105) 에 십자형의 제 2 개구 영역을 형성함으로써, 액정 표시 장치는 넓은 시야각을 가질 수 있다.
도 16a 내지 도 16g 는 각각이 정방형으로 형성된 화소 전극 (111A 또는 111B) 및 그에 대응하여 대향 전극 (105) 에 형성된 제 2 개구 영역을 나타내는 평면도이다.
제 2 개구 영역은 원 (도 16a), 정방형 (도 16b), 수직 라인 (16c), 수평 라인 (16d), 십자형 (도 16e 및 도 16f), 또는 십자형과 정방형의 조합 (도 16g) 일 수 있다.
이하, 상술한 본 발명에 의해 얻어지는 이점들을 설명한다.
본 발명에 따른, 입사광이 반사되는 제 1 영역 및 광이 통과하는 제 2 영역을 포함하는 액정 표시 장치는, 제 1 과 제 2 영역 사이의 경계 및 그 부근에서 발견되는 셀갭의 차이로 인해 발생하는 가시도의 열화 및 응답 속도의 저하를 방지할 수 있다.

Claims (20)

  1. 입사광이 반사되는 제 1 영역 및 광이 통과하는 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역과 제 2 영역을 덮는 화소 전극을 더 포함하는 제 1 기판;
    하나 이상의 대향 전극을 포함하는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 샌드위치되는 액정층으로서, 전계가 인가되지 않을 경우, 각각이 상기 제 1 기판과 제 2 기판에 수직하게 배향되는 주축을 갖는 액정 분자들을 포함하는 액정층을 구비하고,
    상기 제 1 영역과 제 2 영역의 경계 또는 상기 경계의 부근에, 상기 액정 분자들의 배향을 제어하는 제 1 배향-제어기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 제 2 영역을 대향하는 상기 제 2 기판에 형성되어 상기 액정 분자들의 배향을 제어하는 제 2 배향-제어기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배향-제어기는, 상기 제 1 기판에서, 상기 화소 전극이 존재하지 않는 개구 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배향 제어기는 상기 제 1 기판상의 상기 화소 전극상에 형성되는 프로젝션으로 이루어지고,
    상기 프로젝션은 유전체 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 영역상의 셀갭과 상기 제 2 영역상의 셀갭은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은 상기 제 1 영역과 제 2 영역 사이에 레벨-상이부 (level-different portion) 를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구 영역은 상기 제 1 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구 영역은 상기 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 경계에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구 영역은 상기 제 2 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로젝션은 상기 제 1 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로젝션은 상기 제 2 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 배향-제어기는, 상기 제 2 기판에서, 상기 대향 전극이 존재하지 않는 제 2 개구 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 전극에는 상기 화소 전극을 상기 제 1 영역과 제 2 영역의 복수개 섹션으로 분할하는 하나 이상의 개구 영역이 형성되고,
    상기 제 2 배향-제어기는, 상기 제 2 기판에서, 상기 대향 전극이 존재하지 않는 제 2 개구 영역으로 이루어지고,
    상기 대향 전극에는 각각이 상기 제 1 영역의 상기 화소 전극 및 상기 제 2 영역의 상기 화소 전극과 대향하는 2 개의 제 2 개구 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 전극에는 상기 화소 전극의 적어도 일부를 상기 제 1 영역과 제 2 영역의 복수개 섹션으로 분할하는 하나 이상의 개구 영역이 형성되고,
    상기 제 2 배향-제어기는, 상기 제 2 기판에서, 상기 대향 전극이 존재하지 않는 제 2 개구 영역으로 이루어지고,
    상기 대향 전극에는 각각이 상기 섹션 각각 및/또는 상기 화소 전극의 분할되지 않은 부분과 대향하는 복수개의 제 2 개구 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 개구 영역 및 상기 화소 전극 각각은 상기 액정 표시 장치의 종방향에 대해 대칭인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 상기 섹션 각각은 상기 제 2 영역의 상기 섹션 각각보다 면적이 더 넓은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  17. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구 영역은 상기 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 경계를 가로질러 연장하고,
    상기 제 1 영역의 상기 화소 전극은 하나 이상의 라인형 화소 전극을 통해 상기 제 2 영역의 상기 화소 전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  18. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구 영역 (area) 은 상기 제 1 영역과 제 2 영역 중 하나에 형성되고,
    상기 제 1 영역 또는 제 2 영역에 인접하게 위치하는 제 1 부분 (region), 상기 제 1 부분으로부터 떨어져 위치하는 제 2 부분, 및 상기 제 1 부분과 제 2 부분을 서로 접속하는 하나 이상의 라인형 접속 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 개구 영역은 십자형 슬릿으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 개구 영역의 중심은 상기 화소 전극의 중심과 일직선이 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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