일반기술

횡전극 배열구조를 이용한 스멕틱 액정표시장치

●본 발명은 스멕틱 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 넓고 대칭적인 시야각과 고속응답 특성을 갖는 횡전극 배열 구조를 가지는 액정 표시장치에 관한 것임.●비틀림 네마틱(twisted-nematic:TN) 모드를 채용한 LCD는 고화질, 대화면화가 될수록 좁은 시야각과 느린 응답 속도 문제가 치명적인 약점으로 부각 되고 있음. 이를 극복하기 위한 방법으로 여러 가지 방식이 제안되고 있는 데, 현재 상용적으로 많이 사용되고 있는 기술 중의 하나로는 광보상(optical compensation)방법이 있음. TN-LCD가 구조적으로 비대칭 구동을 하는 것에 착안하여 방위각에 따른 복굴절의 변화를 단축성 광보상 필름(uniaxial optical compensation film)을 이용하여 보상해 주는 방법으로 파장에 따른 액정의 굴절률 분산으로 인해 색분산이 일어나며 제조원가가 높아지는 단점이 있음.●또 다른 방법으로 LCD의 한쪽 기판에만 전극을 형성하여 LCD를 구동하는 IPS(in-plane switching)방식이 있음. 이 방식에서는 액정이 기판에 수평 배향되어 있고 액정의 광축과 직교하는 두 개의 편광판 중 하나의 편광판의 광축이 일치하는 조건에서 전기장이 인가되지 않았을 때에는 어두운 상태가 얻어지고 전기장이 인가 될 경우에는 밝은 상태가 얻어진다. 이경우액정의 평균 광축의 변화가 기판 표면에 평행한 평면에서 일어나기 때문에 넓은 시야각을 확보할 수 있다는 장점을 가진다. 그러나, 액정의 비틀림 변형이 주로 일어나서 TN에 비해 응답시간이 길어지고 개구율이 낮아지며 구동전압이 상대적으로 높다는 단점이 있음.●다중영역(Multi-domain:MD)배향을 이용하여 시야각 특성을 개선하는 기술들이 있음. ASM(axially symmertric aligned microcell)방법은 액정과 고분자를 혼합한 후 상분리를 이용하여 제작하는 것으로 원형 대칭성의 시야각을 화보하는 기술임. 러빙을 하지 않고 대면적에서 일정한 시편 간격을 유지하는 것이 가능해 응용 가능성이 크나 현재로는 공정의 복잡성과 재현성 문제, 고분자의 신뢰도가 떨어지는 상태임. ●a-TN(AMORPHOUS TWISTED NEMATIC)방식은 화소의 분할 수를 늘리기 위해 임의의 방향과 크기를 갖는 미세한 영역으로 화소를 분할하여 시야각을 넓히는 기술로서, 이 방법은 제작공정이 매우 간단하다는 장점을 가지지만 미세 영역의 크기를 제어하기가 어려워 대면적 LCD에로 적용하기가 어려운 단점이 있음.● MD-TN(multi-domain twisted nematic)방법은 화소를 여러 개의 일정한 영역으로 나누어 각 영역에서 네마틱분자의 비틀림 방향을 다르게 하여 방위각에 따른 시야각 대칭성을 확보하는 방법으로, 각 영역별로 각기 다른 방향으로 러빙 공정을 해야 하므로 제조 공정이 복잡해지며 제작 수율의 ●MD-VA(vertical alignment)방법은 화소를 여러 개의 각기 다른 영역으로 나누어 배향 시키는 방법으로 초기의 액정 방향자의 방향이 수직한 상태를 유지하고 있어 off상태에서의 누설광이 매우 낮으므로 대비비가 큰 장점이 있으나, 각 영역역을 각기 다른 방향으로 러빙해야 하는 어려움이 있음. 또한 러빙하지 않고 시편 표면에서 영역에 따라 선경사각을 다르게 주는 방법도 있으나 이 방법은 SIOx등의 배향 물질을 균일하게 증착해야 하므로 공정상의 어려움이 따름.●최근에 소개된 반강유전성 액정표시장치는 네마틱에 비해 빠른 응답속도와 제한된 다계조 표시 기능을 갖고 있으나, 여전히 대면적의 균일한 배향 문제와 화면 떨림 현상 등이 심각한 문제로 남아 있음.●빛의 파장에 비해 매우 짧은 나선 피치를 갖는 강유전성 액정의 수평 배향 구조에 전기장을 인가함으로 나선 구조 변형에 의해 연속적인 계조 표시를 달성한 수평 배향 나선 변형 강유전성 액정표시장치(Deformed Helix Ferroelectric Liquid Crystal:DHF)가 제시되고 있으나 이 장치도 빠른 응답속도를 보이지만, 대면적의 균일한 배향을 얻기 위해서는 엇밀기나 전기장 처리 등의 추가 배향 공정이 요구되며, 띠조직 등이 형성되어 대비비가 감소하고 화면 떨림 현상 등의 문제가 존재●가장 최근에 제안된 수직 배향 나선 변형 강유전성 액정표시장치(Vertical Configuration Deformed Helix Ferroelectric Liquid Crystal : VC-DHF)의 경우,강한 전기장을 인가하면 층 배열이 변형되거나 깨지는 현상이 발생하고, 전기 광학적인 명확한 문턱 전압이 존재하지 않아 수동 구동 액정표시장치에 응용하는데 어려움이 따름●시편의 한쪽 표면에 두 개 이상의 전극을 만들고 양쪽 시편 표면을 수평 배향제로 도포하여 시야각 대칭성이 뛰어나고 고속응답 특성을 갖는 수평 배향 스멕틱 액정표시장치를 구현. 본 발명에서 실시한 방법은 기존의 In-Plane Switching과 유사한 전극 구조를 이용하므로 추가의 새로운 전극 관련 기술 개발이 필요치 않으며, IPS경우와 유사한 넓고 대칭적인 시야각 특성, TN모드와 같은 연속적인 계조 표시 특성 및 스멕틱 액정의 고속응답 특성을 동시에 가지는 액정 디스플레이에 적합한 기술임.●관련 권리-해외 출원: PCT출원●당사에서 구동회로에 관한 기술도 보유하고 있음.