KR20110008365A

KR20110008365A - 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치

Info

Publication number: KR20110008365A
Application number: KR1020090065684A
Authority: KR
Inventors: 이승희; 허정화; 임영진; 김진호
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2011-01-27

Abstract

본 발명은 프린지 필드 스위칭(FFS: Fringe-Field Switching) 모드를 이용한 4개의 단위 화소로 이루어진 시야각 조절 액정표시장치에 관한 것으로, 레드(Red: 이하 R로 칭함), 그린(Green: 이하 G로 칭함), 블루(Blue: 이하 B로 칭함) 컬러필터가 코팅된 3개의 단위 화소는 정보를 표현하는 단위 화소로 사용하고, 컬러필터를 코팅하지 않은 화이트(White: 이하 W로 칭함) 단위 화소는 시야각을 조절하는 단위 화소로 사용하는 것을 특징으로 한다. 이때, 인접한 두 화소의 시야각을 조절하는 W 단위 화소는 화소 전극을 각각 가로, 세로방향으로 패턴시켜, 하부에 위치한 FFS 전극에 전압인가 여부에 따라 좌우상하 시야각방향에서 시야각 조절이 가능한 액정표시장치를 제공할 수 있다.

시야각 조절, 프린지 필드 스위칭 모드, 시야각 조절이 가능한 액정표시장치, 4개의 단위 화소

Description

프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치 {Viewing angle controllable liquid crystal display using fringe-field switching mode}

본 발명은 정면을 제외한 좌우상하 시야각 방향에서 동시에 시야각을 조절할 수 있는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

최근 모바일 폰, MP3, PDA, 디지털 카메라 등 다양한 개인 휴대용 디스플레이의 수요가 높아짐에 따라 실내뿐만 아니라 실외에서도 디스플레이의 사용빈도가 높아지게 되었다. 디스플레이의 중요한 장점 중에 하나인 광 시야각 특징은 공공장소에서 휴대용 디스플레이 사용으로 인하여 개인정보의 노출이라는 새로운 문제를 초래하였다. 이에 여러 사람이 화면을 볼 때에는 광 시야각 특성이 필요하고 개인 휴대용 디스플레이를 사용할 때에는 사생활 보호 차원에서 협 시야각 특징이 필요해졌으며 이러한 협 시야각 특성과 광 시야각 특성을 모두 충족할 수 있는 다양한 형태의 시야각 조절이 가능한 액정표시장치들이 최근 보고되고 있다.

이러한 액정표시장치의 하나로서, 기존 시야각 조절 액정표시장치의 특징을 살펴보면 액정 셀 구조적인 측면에서, 정보를 표현하는 액정 셀에 추가적으로 액정 셀을 적층하여 액정 층 자체의 복굴절 이방성을 이용한 시야각 조절 방법과 하나의 화소를 두 영역으로 나누어 정보를 표현하는 주 화소 부분과 시야각 조절 역할을 하는 보조 화소 부분으로 나뉜 방법이 제시되어 있다.

하지만 종래의 기술은 좌우 또는 상하 방향에서만 시야각 조절이 가능하므로 전 방향에서 사생활을 완전히 보호하는 측면에서 만족하지 못한다는 단점을 갖는다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, R, G, B, W의 4개의 단위 화소로 이루어진 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 액정표시장치에 있어서, 인접한 두 화소 안의 W 단위 화소의 화소 전극을 각각 가로, 세로 방향으로 패턴하여 좌우상하 시야각방향에서 동시에 시야각을 조절할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 한 화소를 4개의 R, G, B, W 단위 화소로 나누어 R, G, B 단위 화소는 정보를 표현하는 화소로 사용하고 W 단위 화소는 시야각을 조절하는 시야각 조절용 화소로 사용하는 액정표시장치를 제공한다. 이때, 좌우상하에서 시야각 스위칭을 구현하기 위해서 인접한 두 화소에 있는 W 단위 화소의 화소전극을 각각 가로, 세로방향으로 패턴한다.

R, G, B 단위 화소 영역에 위치하는 화소 전극의 프린지 전기장의 수평성분은 액정의 배열 방향과 이루는 각이 90±40도를 유지하도록 형성하고, 인접한 두 화소의 W 단위 화소 영역에 위치하는 화소 전극의 프린지 전기장의 수평성분은 각각 액정의 배열 방향과 이루는 각이 0±5도를 이루도록 형성한다. 상기 액정의 배열 방향은 광배향법을 이용하여 전체적으로는 상하로 배열하고, 인접한 두 화소에 있는 각각의 W 단위 화소 중 세로방향으로 패턴된 화소 전극 부분에만 액정을 좌우로 배열시킨다. W 단위 화소에 전압 인가 시 협 시야각 모드가 되고 전압 무 인가 시 광 시야각 모드가 되는 단일 패널을 적용한 시야각 조절이 가능한 액정표시소자를 제공한다.

본 발명은 기존에 있는 좌우 혹은 상하방향에서만 시야각 조절이 가능한 기술에 비하여 상하, 좌우 시야각방향에서 모두 시야각 조절이 가능하게 함으로써 사생활을 보호하는 면에 있어서 유리한 특징을 갖는 시야각 조절이 가능한 액정표시장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 하나의 패널을 사용하기 때문에 두께가 얇고, 가벼우며, 제조비용이 감소하는 시야각 조절이 가능한 액정표시장치를 만들 수 있다.

본 발명은 한 화소의 R, G, B, W 컬러필터가 "田" 자 모양으로 형성되어있는 액정표시소자에 있어서, R, G, B 단위 화소는 정보를 표현하는 화소로 사용하고 인접한 두 화소에 있는 W 단위 화소는 화소전극을 각각 가로, 세로 방향으로 패턴하여 정면에서는 화질에 영향을 주지 않고 좌우상하 시야각 방향에서만 빛샘이 발생하여 명암 대비율을 떨어지게 하여 시야각을 조절할 수 있는 액정표시장치에 대한 것을 요지로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

실시 예 1

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시야각 조절이 가능한 액정표시장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도시한 바와 같이, 한 화소에 있는 R, G, B, W 단위 화소 는 게이트 배선(1)과 데이터 배선(2)가 수직하도록 배열되어 있으며, R, G, B 단위 화소에는 상기 게이트 배선(1)과 데이터 배선(2)의 교차부에는 스위칭 소자(100)가 형성되고 W 단위 화소에는 스위칭 소자(200)가 형성된다. 상기 게이트 배선(1)과 평행하게 배치되는 공통전극 신호배선(3)에 연결된 공통 전극(4)은 평면 형태이며, R, G, B 단위 화소에는 상기 공통전극(4) 상부에 세로방향의 격자 형상(8)을 포함하는 단위 화소전극(5)(이하 제1 화소전극으로 지칭함)이 위치하고, 인접한 두 화소에 있는 W 단위 화소에는 상기 공통전극(4) 상부에 각각 가로방향으로 패턴된 화소전극(9)(이하 제2 화소전극으로 지칭함)과 세로방향으로 패턴된 화소전극(10)(이하 제3 화소전극으로 지칭함)이 위치한다.

R, G, B 단위 화소 영역에 위치하는 제1 화소전극(5)의 프린지 전기장의 수평성분은 액정의 배열방향과 이루는 각이 90±40도를 유지하도록 형성하고, 인접한 두 화소의 W 단위 화소 영역에 위치하는 화소전극의 프린지 전기장의 수평성분은 각각 액정의 배열 방향과 이루는 각이 0±5도를 이루도록 형성한다. 상기 액정의 배열 방향은 광배향법을 이용하여 전체적으로는 상하방향(6, 6')으로 배열하고, 인접한 두 W 단위 화소 중에서 세로방향으로 패턴된 제3 화소전극(10)부분에만 액정을 좌우방향(7)으로 배열시키는 것을 특징으로 한다. W 단위 화소에서 액정 배향 공정 시 이상적인 방향은 격자방향의 수직이지만 공정상에 액정의 배향방향과 화소전극의 패턴된 방향이 서로 어긋남이 발생할 수 있기 때문에 그 범위를 한정하였으나 미스매치가 발생한 경우 정면에서의 빛샘이 발생할 수 있다.

상기 화소전극의 너비는 1~10㎛, 화소전극간 거리는 2~20㎛의 일정 값으로 제안할 수 있으며, 필요에 따라 화소전극과 전극간 거리의 폭을 조절할 수 있다.

R, G, B 단위 화소의 하부에 위치하는 공통전극(4)은 격자 형상(8)을 포함하고, 인접한 두 화소 안에 있는 두 개의 W 단위 화소의 하부 기판에 위치한 공통전극(4)은 각각 가로, 세로방향으로 패턴된 전극을 포함한 평면 형태가 될 수 있다.

도 2a, 2b는 도 1에서 A-A', B-B'의 단면도로써 전압 인가 시 액정배열을 보여준다. 하부 편광판(51) 상부에는 공통전극(4)이 위치하고 상기 공통전극(4)의 상부에는 절연체 층(Passivation layer)(12)이 존재하며, 절연체 층(12)의 상부에는 각각의 단위 화소전극을 패턴하도록 한다. 각각의 단위 화소전극 상부에는 액정을 수평하게 배열하는 배향막(13)이 존재하고, 수평 배향막(13)의 상부에는 각각의 액정 층(11)이 존재하고, 액정 층(11)의 상부에는 상부 편광판(52)가 존재한다.

도 2a는 정보를 표현하는 화소에서 전압 인가 시 밝음 상태의 액정 배열을 나타낸 것으로서, R, G, B의 단위 화소에 포함되는 경우이다. 한 화소에 있는 R, G, B 단위 화소에 위치하는 제1 단위 화소전극(5)에 전압 인가 시, 제1 단위 화소전극(5)의 격자방향(8)에 수직한 방향으로 전기장이 발생하게 되므로 액정 층(11)은 비틀림이 발생하여 투과율이 발생한다.

도 2b는 가로 방향으로 패턴된 제2 화소전극(9)이 포함된 W 화소에서 제2 화소전극(9)에 일정한 전압을 인가하였을 때 액정 배열을 나타낸 것이다. 한 화소의 W 단위 화소에서 가로 방향으로 패턴된 제2 단위 화소전극(9)에 일정한 전압을 인가하면 액정 층(11)의 액정이 제2 단위 화소전극(9)의 격자 방향에 수직한 방향으로 생성되는 전기장(41)으로 인하여 액정 층(11)은 비틀림은 발생하지 않고 틸트 각(42)(tilt angle; 상기 하부 기판이 액정 방향자의 장축 방향과 이루는 각도)이 발생하여 좌우 방향의 빛샘을 초래하게 된다. 상기 도 1에 표시되어 있는 C-C'는 세로 방향으로 패턴된 제3 화소전극(10)이 포함된 W 화소로써 단지 상기 도 2b와 화소전극의 패턴방향만 다를 뿐 구조적인 면에 있어서는 동일하기 때문에, 구동 방법에 있어서 빛샘을 유발하는 과정은 같지만 화소전극의 다른 패턴 방향으로 인해 상하 방향으로 빛샘이 발생한다.

도 3은 W 단위 화소에 다양한 전압을 인가하였을 때, 시야각 방향에서 어둠상태의 빛샘을 확인한 것이다. 도 3을 참고하면, W 단위 화소에 전압을 인가할수록 어둠 상태에는 정면에서는 빛이 누설되지 않는 반면에, 좌우상하 시야각 방향에서는 빛이 점점 더 누설됨을 알 수 있으며 W 단위 화소에 10V를 인가하였을 때가 가장 많은 빛샘을 보여 정면에서의 명암 대비율이 큰 손실 없이도 협 시야각 모드가 구현될 수 있음을 확인할 수 있다.

협 시야각 모드를 표현하기 위한 W 단위 화소의 일정한 전압은 각 화소의 단위 화소전극의 너비와 전극간 거리에 따라 변할 수 있으며, 본 발명에 있어서 제안한 전극 구조에서는 W 단위 화소에 10V를 인가해야 가장 효과적인 협 시야각 모드를 표현할 수 있다.

도 4는 광 시야각 모드와 협 시야각 모드에서 어둠상태의 휘도를 나타낸 시뮬레이션 결과이다. 도 4(가)는 본 발명에 따른 광 시야각 모드에서 어둠 상태의 휘도를 나타낸 시뮬레이션 결과이며, 도 4(나)는 협 시야각 모드일 때의 어둠 상태의 휘도를 나타낸 시뮬레이션 결과이다.

빛샘의 수치는 광 시야각 모드의 최대 빛샘을 기준으로 70%, 50%, 30%의 빛샘이 발생하는 영역을 관찰하였다. 도 4(가)에서 광 시야각 모드에서 최대 빛샘의 70%인 영역의 수치는 0.0130984로 시야각방향 60°이상에서 나타났던 것에 비해 도 4(나)의 협 시야각 모드에서는 이에 해당하는 빛샘이 시야각 약 30°이상에서 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이는 액정층(6)의 틸트 각(18)의 발생으로 인해 상하좌우 시야각 방향에서 빛샘이 발생했다는 것을 예상할 수 있다. 시뮬레이션 결과를 토대로 관찰된 빛샘을 통하여 정면 외 상하, 좌우 시야각 방향에서 완벽하게 시야각의 범위를 조절할 수 있는 액정표시장치라고 할 수 있다.

광 시야각 모드와 협 시야각 모드의 어둠상태일 때의 정면에서의 빛샘을 수치로 표현한다면 0.000092이고, 각각의 최대 빛샘을 수치로 표현하면 0.018712, 0.117115로써 광 시야각 모드에 비해 협 시야각 모드에서 약 6배의 빛샘이 더 커지는 것을 알 수 있다.

실시 예 2

본 발명의 실시 예 2는 상기 실시 예와 다르게, 한 화소가 일렬로 정렬된 3개의 단위 화소로 이루어져 있고, 하나의 단위 화소는 정보를 표현하는 주 화소와 시야각을 조절하는 보조 화소로 나눈 시야각 조절 액정표시장치이다. 이때 정보를 표현하는 주 화소는 각각 일렬로 R, G, B로 구성되어있고 시야각을 조절하는 보조 화소는 W로 구성되어있다. 시야각을 좌우상하 모든 방향에서 조절하기 위해 인접한 두 보조 화소인 W 영역의 화소전극의 패턴방향은 각각 가로 또는 세로방향으로 다르게 패턴한다.

도 5는 실시 예 2에 따른 단위 화소의 평면도로써, 주 화소와 보조 화소로 이루어진 하나의 화소에는, 두개의 데이터 배선과 한 개의 게이트 배선, 두 개의 스위칭 소자가 필요하다. 인접한 두 화소에 있는 보조 화소는 가로, 세로방향으로 배열된 전극을 통해 액정층의 틸트 각을 조절하여 협 시야각 모드와 광 시야각 모드를 조절할 수 있다.

하나의 화소는 게이트 배선(1)과 데이터 배선(2)이 수직하도록 배열되어 있으며, 정보를 표현하는 주 화소에 있어서 상기 게이트 배선(1)과 데이터 배선(2)의 교차부에는 주 화소용 스위칭 소자(100)이 형성되고, 시야각을 조절하는 보조 화소에 있어서 상기 게이트 배선(1)과 보조 화소의 데이터 배선(2')의 교차부에는 보조 화소의 스위칭 소자(200)가 형성된다. 주 화소에 위치하며, 상기 게이트 배선(1)과 평행하게 배치되는 공통 전극 신호배선(3)에 연결된 공통 전극(4)은 평면 형태이며, 상기 공통 전극(4) 상부에 세로방향의 격자 형상(8)을 포함하는 제1 화소전극(5)이 위치한다.

보조 화소에 위치하며, 상기 게이트 배선(1)과 평행하게 배치되는 보조 화소용 공통 전극 신호배선(3')에 연결된 공통 전극(4)은 평면 형태이며 상기 공통 전극(4) 상부에는 각각 가로방향으로 패턴된 제2 화소전극(9)과 세로방향으로 패턴된 제3 화소전극(10)이 형성된다.

R, G, B 화소 영역에 위치하는 주 화소의 제1 화소전극(5)의 프린지 전기장의 수평성분은 액정의 배열 방향(6, 6')과 이루는 각이 90±40도를 유지하도록 형 성하고, 인접한 두 화소에 있는 보조 화소의 제2 화소전극(9)과 제3 화소전극(10)의 프린지 전기장의 수평성분은 각각 액정의 배열 방향과 이루는 각이 0±5도를 이루도록 형성한다. 상기 액정의 배열 방향은 광배향법을 이용하여 전체적으로는 상하방향(6, 6')으로 배열하고, 인접한 두 W 보조 화소 중에서 세로방향으로 패턴된 제3 화소전극(10) 부분에만 액정을 좌우방향(7)으로 배열시킨다.

R, G, B 주 화소의 하부에 위치하는 공통 전극(4)은 격자 형상(8)을 포함하고, 인접한 두 화소안에 있는 두 개의 W 보조 화소의 하부 기판에 위치한 공통 전극(4)은 각각 가로, 세로방향으로 패턴된 전극을 포함한 평면 형태가 될 수 있다.

실시 예 3

본 발명의 실시 예 3은 상기 실시 예와 다르게, 한 화소를 R, G, B, W 단위 화소로 나누어 일렬로 정렬했을 때의 구조로써 R, G, B 단위 화소는 정보를 표현하고, W 단위 화소에는 전극을 상하로 반으로 나누어 각각 가로, 세로방향으로 배열시켜 시야각을 조절하는 화소로 사용하는 액정표시장치를 제공한다. (이하 W 단위 화소 영역에 위치하는 가로, 세로방향으로 패턴된 전극을 제4 화소전극으로 지칭함.) W 단위 화소 영역에 위치하는 가로, 세로방향으로 패턴된 제4 화소전극(14)에 전압을 인가하거나 제거함으로써, 정면외 상하, 좌우 시야각 방향에서 어둠 상태의 빛샘을 조절하여 협 시야각 모드나 광 시야각 모드를 표현할 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 6은 실시 예 3에 따른 단위 화소의 평면도로써, 한 단위 화소에는 데이터 배선(2)과 게이트 배선(1), 스위칭 소자(100)가 필요하다. 한 단위 화소는 게이트 배선(1)과 데이터 배선(2)가 수직하도록 배열되어 있으며, R, G, B 단위 화소에서 상기 게이트 배선(1)과 데이터 배선(2)의 교차부에는 정보를 표현하는 화소의 스위칭 소자(100)가 형성되고 W 단위 화소에는 시야각을 조절하는 화소의 스위칭 소자(200)가 형성된다. R, G, B 단위 화소에 위치하며, 상기 게이트 배선(1)과 평행하게 배치되는 공통 전극 신호배선(3)에 연결된 공통 전극(4)은 평면 형태이며, 한 화소에 있는 R, G, B 단위 화소에는 상기 공통 전극(4) 상부에 세로방향의 격자 형상(8)을 포함하는 제1 화소전극(5)이 위치한다. W 단위 화소에는 공통 전극(4) 상부에 가로, 세로방향으로 패턴된 제4 화소전극(14)이 형성된다. R, G, B 단위 화소 영역에 위치하는 제1 화소전극(5)의 프린지 전기장의 수평성분은 액정의 배열 방향(6, 6')과 이루는 각이 90±40도를 유지하도록 형성하고, W 단위 화소 영역에 위치하는 가로, 세로방향으로 패턴된 제4 화소전극(14)의 프린지 전기장 수평성분은 각각 액정의 배열 방향과 이루는 각이 0±5도를 이루도록 형성한다. 상기 액정의 배열 방향은 광배향법을 이용하여 전체적으로는 상하방향(6, 6')으로 배열하고, W 단위 화소의 가로, 세로방향으로 패턴된 제4 화소전극(14) 중에서 세로방향으로 패턴된 화소전극 부분에만 액정을 좌우방향(7)으로 배열시킨다.

R, G, B 단위 화소의 하부에 위치하는 공통전극(4)은 격자 형상을 포함하고, W 단위 화소의 하부 기판에 위치한 공통전극(4)은 W 단위 화소의 화소전극이 패턴되어 있는 방향과 같은 방향으로 각각 가로, 세로방향으로 패턴된 전극을 포함한 평면 형태가 될 수 있다.

실시 예 4

본 발명의 실시 예4는 상기 실시 예와 다르게, 한 화소의 R, G, B, W 컬러필터가 "田" 자 모양으로 형성되어있는 액정표시소자에 있어서, R, G, B 단위 화소는 정보를 표현하고, W 단위 화소에는 전극을 상하로 반으로 나누어 각각 가로, 세로방향으로 배열시켜 시야각을 조절하는 화소로 사용하는 액정표시장치를 제공한다. (이하 W 단위 화소 영역에 위치하는 가로, 세로방향으로 패턴된 전극을 제4 화소전극으로 지칭함.) W 단위 화소 영역에 위치하는 가로, 세로방향으로 패턴된 제4 화소전극(14)에 전압을 인가하거나 제거함으로써, 정면 외 상하, 좌우 시야각 방향에서 어둠 상태의 빛샘을 조절하여 협 시야각 모드나 광 시야각 모드를 표현할 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 7은 실시 예 4에 따른 단위 화소의 평면도로써, 한 화소에 있는 R, G, B, W 단위 화소는 게이트 배선(1)과 데이터 배선(2)가 수직하도록 배열되어 있으며, R, G, B 단위 화소에는 상기 게이트 배선(1)과 데이터 배선(2)의 교차부에는 스위칭 소자(100)가 형성되고 W 단위 화소에는 스위칭 소자(200)가 형성된다. 상기 게이트 배선(1)과 평행하게 배치되는 공통전극 신호배선(3)에 연결된 공통 전극(4)은 평면 형태이며, R, G, B 단위 화소에는 상기 공통전극(4) 상부에 세로방향의 격자 형상(8)을 포함하는 제1 화소전극(5)이 위치하고, W 단위 화소 영역에 위치하는 상기 공통전극(4) 상부에는 좌우방향을 기준으로 위, 아래로 격자방향이 서로 수직을 이루도록 패턴된 제4 화소전극(14)이 위치한다.

R, G, B 단위 화소 영역에 위치하는 제1 화소전극(5)의 프린지 전기장의 수평성분은 액정의 배열방향과 이루는 각이 90±40도를 유지하도록 형성하고, 인접한 두 화소의 W 단위 화소 영역에 위치하는 화소전극의 프린지 전기장의 수평성분은 각각 액정의 배열 방향과 이루는 각이 0±5도를 이루도록 형성한다. 상기 액정의 배열 방향은 광배향법을 이용하여 전체적으로는 상하방향(6, 6')으로 배열하고, W 단위 화소의 가로, 세로방향으로 패턴된 제4 화소전극(14) 중에서 세로방향으로 패턴된 화소전극 부분에만 액정을 좌우방향(7)으로 배열시킨다. W 단위 화소에서 액정 배향 공정 시 이상적인 방향은 격자방향의 수직이지만 공정상에 액정의 배향방향과 화소전극의 패턴된 방향이 서로 어긋남이 발생할 수 있기 때문에 그 범위를 한정하였으나 미스매치가 발생한 경우 정면에서의 빛샘이 발생할 수 있다.

상기 각각의 실시 예에서 W 화소영역에 전압인가 방식은 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 8은 시야각을 조절하는 W 화소영역에 위치하는 전극에 전압을 인가하는 방식을 보여준다. 도 8a는 공통전극(4)에는 직류전압을 걸어주고 화소전극에는 교류전압을 걸어주는 종래의 방식이며, 도 8b는 공통전극(4)과 화소전극에 모두 교류전압을 걸어주어 시야각을 조절하는 W 화소에 전압 차를 발생시켜 기존의 방식보다 구동전압을 반으로 줄이는 것을 이용하는 것을 특징으로 하여 좌우상하 시야각 방향에서 시야각을 조절할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예로서 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정치 않으며 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예 1에 따른 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절이 가능한 액정표시소자를 설명하기 위한 평면도.

도 2a는 도 1의 화소전극에 전압 인가 시 A-A' 선의 액정 단면도.

도 2b는 도 1의 화전전극에 전압 인가 시 B-B' 선의 액정 단면도.

도 3은 도 1의 W 단위 화소의 화소전극에 전압이 인가됨에 따라 좌우 시야각 방향에서 빛샘의 정도를 보여주는 컴퓨터 시뮬레이션 결과.

도 4는 도 1의 전극 구조에서 광 시야각 모드 일 때와 협 시야각 모드 일 때의 어둠상태에서의 등휘도 특성을 보여주는 컴퓨터 시뮬레이션 결과.

도 5는 본 발명의 실시 예 2에 따른 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절이 가능한 액정표시소자를 설명하기 위한 평면도.

도 6은 본 발명의 실시 예 3에 따른 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절이 가능한 액정표시소자를 설명하기 위한 평면도.

도 7은 본 발명의 실시 예 4에 따른 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절이 가능한 액정표시소자를 설명하기 위한 평면도.

도 8a는 시야각을 조절하는 W 화소전극에 전압을 인가하는 종래 방식을 설명하기 위한 W 화소의 동작 전압파형.

도 8b는 시야각을 조절하는 W 화소전극에 전압을 인가하는 새로운 방식을 설명하기 위한 W 화소의 동작 전압파형.

Claims

한 화소의 R, G, B, W 컬러필터가 "田" 자 모양으로 형성되어있는 4개의 단위 화소를 갖는 프린지 필드 스위칭 모드에 있어서,

하부기판과;

상기 하부 기판의 상부에 평면 형태나 격자 형태로 위치하는 공통 전극과;

상기 공통전극 상부에 위치한 절연층과;

상기 절연층 상부에 위치한 격자 형상으로 패턴된 화소전극과;

상기 화소전극 중 R, G, B 단위 화소 영역에 위치하는 화소전극의 프린지 전기장의 수평성분은 액정 배열방향과 이루는 각이 90±40도이고, W 단위 화소 영역에 위치하는 화소전극의 프린지 전기장의 수평성분은 액정 배열방향과 이루는 각이 0±5도로 패턴되어 있는 것과;

상기 화소전극 상부에 위치하는 수평 배향된 액정층과;

상기 액정층 상부에 위치하는 상부 기판과;

각각의 단위 화소마다 하나의 게이트 배선과 하나의 데이터 배선의 교차부에 형성되어 있는 하나의 스위칭 소자에 의해 구동되는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.
제 1항에 있어서,

인접한 두 화소 안에 있는 두 개의 W 단위 화소영역의 화소전극의 격자 방향 이 서로 수직인 방향으로 패턴되어 있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

인접한 두 화소 안에 있는 두 개의 W 단위 화소의 액정배열 방향은 서로 수직인 방향으로 배열시키는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.
일렬로 정렬된 3개의 단위 화소로 이루어져 있고, 각각의 단위 화소는 정보를 표현하는 주 화소와 시야각을 조절하는 보조 화조로 나누어져 있는 프린지 필드 스위칭 모드에 있어서,

하부기판과;

상기 하부 기판의 상부에 평면 형태나 격자 형태로 위치하는 공통 전극과;

상기 공통전극 상부에 위치한 절연층과;

상기 절연층 상부에 위치한 격자 형상으로 패턴된 화소전극과;

상기 화소전극 중 정보를 표현하는 주 화소 영역에 위치하는 화소전극의 프린지 전기장의 수평성분은 액정 배열 방향과 이루는 각이 90±40도이고, 시야각을 조절하는 보조 화소 영역에 위치하는 화소전극의 프린지 전기장의 수평성분은 액정 배열방향과 이루는 각이 0±5도로 패턴되어 있는 것과;

상기 화소전극 상부에 위치하는 수평 배향된 액정층과;

상기 액정층 상부에 위치하는 상부기판과;

각각의 단위 화소마다 두개의 게이트 배선과 한 개의 데이터 배선을 형성하는 것과;

상기 두 개의 게이트 배선과 한 개의 데이터 배선의 교차부에 각각 형성하는 두 개의 스위칭 소자에 의해 구동되는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.
제 3항에 있어서,

인접한 두 단위 화소 안에 있는 두 개의 시야각을 조절하는 보조 화소의 화소전극의 격자 방향이 서로 수직인 방향으로 패턴 되어있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,

인접한 두 단위 화소 안에 있는 두 개의 시야각을 조절하는 보조 화소의 액정배열 방향은 서로 수직인 방향으로 배열시키는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.
일렬로 정렬된 R, G, B, W 컬러필터를 포함하는 4개의 단위 화소를 갖는 프린지 필드 스위칭 모드에 있어서,

하부기판과;

상기 하부 기판의 상부에 평면 형태나 격자형태로 위치하는 공통 전극과;

상기 공통전극 상부에 위치하는 절연층과;

상기 절연층 상부에 위치한 격자 형상으로 패턴된 화소전극과;

상기 화소전극 중 R, G, B 단위 화소 영역에 위치하는 화소전극의 프린지 전기장의 수평성분은 액정 배열방향과 이루는 각이 90±40도이고, W 단위 화소 영역에 위치하는 화소전극의 격자 방향은 좌우방향을 기준으로 위, 아래로 격자방향이 서로 수직을 이루도록 패턴 되어있고, 각각의 프린지 전기장의 수평성분은 액정 배열방향과 이루는 각이 0±5도로 패턴 되어있는 것과;

상기 화소전극 상부에 위치하는 수평 배향된 액정층과;

상기 액정층 상부에 위치하는 상부 기판과;

각각의 단위 화소마다 하나의 게이트 배선과 하나의 데이터 배선의 교차부에 형성되어 있는 하나의 스위칭 소자에 의해 구동되는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.
한 화소의 R, G, B, W 컬러필터가 "田" 자 모양으로 형성되어있는 4개의 단위 화소를 갖는 프린지 필드 스위칭 모드에 있어서,

하부기판과;

상기 하부 기판의 상부에 평면 형태나 격자 형태로 위치하는 공통 전극과;

상기 공통전극 상부에 위치한 절연층과;

상기 절연층 상부에 위치한 격자 형상으로 패턴된 화소전극과;

상기 화소전극 중 R, G, B 단위 화소 영역에 위치하는 화소전극의 프린지 전기장의 수평성분은 액정 배열방향과 이루는 각이 90±40도이고, W 단위 화소 영역에 위치하는 화소전극의 격자 방향은 좌우방향을 기준으로 위, 아래로 격자방향이 서로 수직을 이루도록 패턴 되어있고, 각각의 프린지 전기장의 수평성분은 액정 배열방향과 이루는 각이 0±5도로 패턴 되어있는 것과;

상기 화소전극 상부에 위치하는 수평 배향된 액정층과;

상기 액정층 상부에 위치하는 상부 기판과;

각각의 단위 화소마다 하나의 게이트 배선과 하나의 데이터 배선의 교차부에 형성되어 있는 하나의 스위칭 소자에 의해 구동되는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.
제 7항 또는 제 8항에 있어서,

상기 W 단위 화소에 화소전극의 격자방향이 서로 수직을 이루도록 패턴 되어있는 두 영역에 액정 배열방향은 서로 수직인 방향으로 배열시키는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.
제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항, 제 7항, 제 8항, 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화소전극의 폭은 1~10㎛의 값을 갖고 전극간 거리는 2~20㎛의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장 치.
제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항, 제 7항, 제 8항, 제 9항, 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 W 화소영역에 위치하는 화소전극에 전압을 인가하는 방식에 있어서 공통전극과 화소전극에 모두 교류전압을 걸어주어 시야각을 조절하는 W 화소에 전압 차를 발생시켜 기존의 방식보다 구동전압을 반으로 줄이는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드를 이용한 시야각 조절 액정표시장치.