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KR100286762B1 - 액정 표시 소자 - Google Patents

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KR100286762B1
KR100286762B1 KR1019970028456A KR19970028456A KR100286762B1 KR 100286762 B1 KR100286762 B1 KR 100286762B1 KR 1019970028456 A KR1019970028456 A KR 1019970028456A KR 19970028456 A KR19970028456 A KR 19970028456A KR 100286762 B1 KR100286762 B1 KR 100286762B1
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노봉규
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박종섭
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Abstract

본 발명은 스위칭 소자에 의하여 선택적으로 동작하는 화소 전극을 포함하는 하부 기판과, 하부 기판과 대향하며 상기 화소 전극과 전계를 형성하는 카운터 전극을 포함하는 상부 기판 및, 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재되는 액정을 포함하는 액정 표시 소자에 관한 것이다.
본 발명의 구성은, 스위칭 소자에 의하여 선택적으로 동작하는 화소 전극을 포함하는 하부 기판과, 상기 하부 기판과 대향하며 상기 화소 전극과 전계를 형성하는 카운터 전극을 포함하는 상부 기판 및, 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재되는 액정을 포함하는 액정 표시 소자로서, 상기 카운터 전극 내에 또는 화소 전극내에 소정의 공간부가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 소자
본 발명은 액정 표시 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 스위칭 소자에 의하여 선택적으로 동작하는 화소 전극을 포함하는 하부 기판과, 하부 기판과 대향하며 상기 화소 전극과 전계를 형성하는 카운터 전극을 포함하는 상부 기판 및, 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재되는 액정을 포함하는 액정 표시 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 소자는, 액정 셀에 전압을 인가하였을때, 액정의 유전율 이방성에 의하여 액정 분자 배열이 변화되어, 액정셀의 복굴절율이 변화된다. 여기서, 두 장의 편광판 사이에 존재하는 액정셀은 이 복굴절율의 변화가 곧 투과율의 변화로 나타나게 되는데 이를 ECB(electrically controlled birefringence)효과라한다.
이러한 ECB 효과를 이용한 ECB 모드의 액정 표시 소자가 도 1에 도시되어 있다. 여기서, 도 1a은 ECB 모드의 액정 표시 소자에 전계가 인가되지 않았을때의 액정 표시 소자의 단면도이고, 도 1b는 ECB 모드의 액정 표시 소자에 전계를 인가하였을때의 액정 표시 소자의 단면도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 상하부 기판(1,4)이 소정 거리를 두고 대향되어 있고, 상하부 기판(1,4) 사이에 수개의 액정 분자(8)를 포함하는 액정이 개재된다. 여기서, 일반적인 ECB 모드 액정 표시 소자에서는 액정 분자(8)로 유전율 이방성이 음인 물질을 이용한다. 이때, 상부 기판(1)의 내측면(1-1)에는 카운터 전극(2)이 형성되고, 하부 기판(4)의 내측면(4-1)에는 화소 전극(5)이 형성된다. 아울러, 카운터 전극(2) 표면 및 화소 전극(5) 표면에는 액정 분자(8)들의 장축이 기판(1,4) 표면에 대하여 수직으로 배열될수 있도록, 수직 배향막(3,6)이 형성된다. 여기서, 수직 배향막(3,6)은 이후의 전계 인가시, 액정 분자가 완전히 수직으로 서지 않고, 약간 경사지게 배열되도록 종래의 프리틸트각인 90°보다는 1 내지 5°정도 낮게 러빙하여 준다. 또한, 상부 기판(1)의 외측면에는 제 1 편광판(7a)이 부착되고, 하부 기판(4)의 외측면에는 제 2 편광판(7b)이 부착된다. 제 1 및 제 2 편광판(7a,7b)은 소정의 편광축을 가지며, 두 편광판(7a,7b)의 편광축은 예를들어, 직교한다.
이러한 ECB 모드의 액정 표시 소자는 다음과 같이 동작한다.
먼저, 카운터 전극(2)과 화소 전극(5) 사이에 전계가 인가되지 않았을 때, 액정 분자(8)가 장축과 기판(1,4) 표면이 수직을 이루도록 배열된다. 이에따라, 제 2 편광판(7b)를 통과한 광은 액정(8)을 통과하면서, 그 편광 상태가 변화되지 않는다. 따라서, 제 1 편광판(7a)을 통과하지 못하게 되므로, 화면은 다크(dark)를 이루게 된다.
한편, 카운터 전극(2)과 화소 전극(5) 사이에 전압차가 발생되면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 카운터 전극(2)과 화소 전극(5) 사이에 기판면에 대하여 수직인 전계가 형성된다. 이때, 액정 분자(8)는 전계 인가시 전계와 장축이 수직을 이루도록 배열되는 유전율 이방성을 가지므로, 액정 분자(8)는 전계와 거의 수직을 이루도록 경사지게 배열된다. 이때, 액정 분자들이 일정한 방향으로 경사지도록 배열되는 것은, 액정 표시 소자의 콘트라스트비를 증대시키기 위한 것이다. 이와같이, 액정내에 전계가 형성됨에따라, 제 2 편광판(7b)을 통과한 광은 액정을 통과하면서 편광 상태가 변화된다. 이에따라, 액정을 통과한 광은 제 1 편광판(7a)을 통과하게 되어, 화면은 화이트 상태가 된다.
그러나, 상기와 같은 ECB 모드의 액정 표시 소자는, 콘트라스트비가 높다는 장점을 지니지만, 액정 분자들이 전계의 인가시, 도 1b에서와 같이, 액정(8)들이 한 쪽 방향으로 편향되어 있다.
이로인하여, 시야각에 따른 위상 지연(phase retardation)이 다르게 되어, 투과율이 상이하게 되고, 시야각이 좁아지는 문제점이 발생된다.
여기서, 상기 위상 지연은 액정 분자가 일정한 방향으로 틸트되어 있어, 광이 액정의 장축 및 단축을 투과하는 량이 서로 상이하게 되는 것을 말한다.
더구나, 전계를 인가하지 않을 경우에도, 정면에서는 완벽한 다크를 이룰수 있지만, 측면에서 바라볼 경우에는 잔류 복굴절로 인한 위상 지연이 발생하게 되어, 누설광이 발생되므로, 시야각이 저하된다.
따라서, 본 발명은, 전계의 인가시 대칭적으로 휘어진 전계를 형성하여 시야각을 향상시킴과 아울러, 전계의 무 인가시에도 누설광을 방지하는 것을 목적으로 합니다.
제1a도는 종래의 ECB 모드의 액정 표시 소자에 전계를 인가하지 않을때의 액정 표시 소자의 단면도.
제1b도는 종래의 ECB 모드의 액정 표시 소자에 전계를 인가하였을때의 액정 표시 소자의 단면도.
제2a도 및 제2b도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 소자를 설명하기 위한 도면.
제3a도는 로드 타입의 액정을 나타낸 도면.
제3b도는 디스크 타입의 액정을 나타낸 도면.
제4a도 및 제4b도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 소자를 설명하기 위한 도면.
제5a도 및 제5b도는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 소자를 설명하기 위한 도면.
제6a도 및 제6b도는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 소자를 설명하기 위한 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10, 21 : 상부 기판 11, 22 : 카운터 전극
12, 23, 17, 35 : 수직 배향막 15, 30 : 하부 기판
16, 33 : 화소 전극 18, 24 : 광 보상 필름
20, 25 : 편광판
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스위칭 소자에 의하여 선택적으로 동작하는 화소 전극을 포함하는 하부 기판과, 상기 하부 기판과 대향하며 상기 화소 전극과 전계를 형성하는 카운터 전극을 포함하는 상부 기판 및 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재되는 액정을 포함하는 액정 표시 소자로서, 상기 카운터 전극 내에 또는 화소 전극내에, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭적으로 배열될 수 있도록 소정의 공간부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상부 기판, 상기 상부 기판과 대향 하는 하부 기판, 상기 상,하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판 내측면에 형성되고, 액정을 구동시키는 카운터 전극, 상기 카운터 전극 표면에 형성되고, 액정내 분자의 장축을 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 1 배향막, 상기 상부 기판의 외측면에 형성되고, 광을 편향시키는 제 1 편광판, 상기 상부 기판과 제 1 편광판 사이에 구비되는 광보상 필름, 상기 하부 기판 내측면에 형성되며, 상기 액정을 구동시키는 화소 전극, 상기 화소 전극 표면에 형성되며, 상기 액정내 분자의 장축을 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 2 배향막, 및 상기 하부 기판의 외측면에 형성되고, 입사광을 소정 방향으로 편광시키는 제 2 편광판을 포함하며, 상기 카운터 전극은, 상기 카운터 전극과 화소 전극 사이에 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭적으로 배열될 수 있도록 적어도 하나 이상의 슬로트가 등간격으루 구비되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 상부 기판, 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판, 상기 상,하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판 내측면에 형성되며, 상기 액정을 구동시키는 카운터 전극, 상기 카운터 전극 표면에 형성되고, 액정내 분자의 장축을 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 1 배향막, 상기 상부 기판의 외측면에 형성되고, 광을 편향시키는 제 1 편광판, 상기 상부 기판과 제 1 편광판 사이에 구비되는 광보상 필름, 상기 하부 기판의 내측면에 형성되고, 상기 카운터 전극과 함께 액정을 구동시키는 화소 전극, 상기 화소 전극 표면상에 형성되고, 액정내 분자를 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 2 배향막, 및 상기 하부 기판의 외측면에 형성되고, 입사되는 광을 소정 방향으로 편광시키는 제 2 편광판을 포함하며, 상기 화소 전극은, 카운터 전극과 화소 전극 사이에의 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭적으로 배열될 수 있도록 적어도 하나이상의 슬로트가 등간격으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상부 기판, 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판, 상기 상,하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판 내측면에 형성되고, 액정을 구동시키는 카운터 전극, 상기 카운터 전극 표면에 형성되고, 액정내 분자의 장축을 기판에 수직으로 배향시키기 위한 제 1 배향막, 상기 상부 기판의 외측면에 형성되고, 광을 편향시키는 제 1 편광판, 상기 상부 기판과 제 1 편광판 사이에 구비되는 광보상 필름, 상기 하부 기판 내측면에 형성되며, 상기 액정을 구동시키는 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 상기 액정내 분자의 장축을 기판에 수직으로 배향시키기 위한 제 2 배향막, 및 상기 하부 기판의 외측면에 형성되고, 입사광을 소정 방향으로 편광시키는 제 2 편광판을 포함하며, 상기 카운터 전극은, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭되게 배열되도록, 단위셀의 가장 자리 부분에 틀형상으로 형성되는 제 1 카운터 전극과, 상기 제 1 카운터 전극의 일주면의 소정 부분에서 단위셀 내측으로 인출된 봉형상의 제 2 카운터 전극과, 상기 제 2 카운터 전극의 끝부분에 설치되는 원형의 제 3 카운터 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상부 기판, 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판, 상기 상.하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판 상부에 형성되고 상기 액정을 구동시키는 카운터 전극, 상기 카운터 전극 상에 형성되고, 액정내 분자의 장축을 기판에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 1 배향막, 상기 상부 기판의 배면에 형성되고, 광을 편광시키는 제 1 편광판, 상기 상부 기판과 제 1 편광판 사이에 구비되는 광보상 필름, 상기 하부 기판 내측면에 형성되고, 액정을 구동시키는 화소 전극, 상기 화소 전극 표면에 형성되고, 상기 액정내 분자의 장축을 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 2 배향막, 및 상기 하부 기판의 배면에 형성되는 제 2 편광판을 포함하며, 상기 화소 전극은, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭되게 배열되도록, 가장 자리 부분에 틀형상으로 형성되는 제 1 화소 전극과, 상기 제 1 화소 전극의 일주면의 소정 부분에서 단위셀 내측으로 인출된 봉형상의 제 2 화소 전극과, 상기 제 2 화소 전극의 끝부분에 설치되는 원형의 제 3 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상부 기판의 카운터 전극내 또는 하부 기판의 화소 전극 내에 소정의 공간부를 형성하여, 전계의 인가시, 카운터 전극과 화소 전극의 사이에서 휘어진 형태의 프린지 필드를 형성한다.
따라서, 액정 분자들이 프린지 필드에 의하여 대칭적으로 배열되어, 액정 표시 소자의 시야각 및 투과율이 개선된다.
[실시예]
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
본 발명은 ECB 모드의 액정 표시 소자의 시야각을 확대하기 위하여, 상부 기판의 카운터 전극 또는 하부 기판의 화소 전극에 소정의 공간부(이하 슬로트:slot)를 형성하여, 전계인가시, 타원 형태의 전계인 프린지 필드(fringe field)를 유도하고, 전계를 인가하지 않을 경우에는 완전한 다크가 이루어지도록 디스크 타입의 광 보상 필름을 이용한다. 또한, 본 발명의 실시예들의 대부분의 구성 요소는 카운터 전극 또는 화소 전극을 제외한 대부분의 종래 기술의 구조와 유사하다.
[제 1 실시예]
첨부한 도면 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 제 1 실시예는 상부 기판의 카운터 전극에 소정의 공간부 예를들어, 다수 개의 슬로트를 형성하여, 프린지 필드를 형성하는 기술이다.
먼저, 도 2a를 참조하여, 제 1 실시예에 따른 상부 기판에 형성되는 카운터 전극을 설명한다.
도 2a를 참조하여, 본 실시예에 따른 상부 기판의 카운터 전극(11)에는 적어도 하나 이상의 슬로트(S)가 일정 등간격으로 형성되어 있다. 이때, 슬로트(S)의 폭(W1)은 이웃하는 슬로트(S)간의 폭(W2)보다 작으며, 바람직하게는 상기 슬로트(S)의 폭(W1)은 3 내지 5㎛ 정도가 되도록 한다. 여기서, 슬로트(S)들로 부터 분리되어진 카운터 전극 부분을 이하 브렌치 부분(11a,11b,11c,11d)이라 한다.
상기 카운터 전극(11)에 다수개의 슬로트(S)를 형성하는 것은, 이후에 설명되어질 하부 기판의 화소 전극(도시되지 않음)과 상기 카운터 전극(11)의 브렌치 부분(11a,11b,11c,11d)간의 프린지 필드 즉, 필드가 대칭적으로 휘어지도록하여, 액정 분자를 대칭,배열시키기 위함이다.
도 2b는 제 1 실시예에 따른 액정 표시 소자의 단면도로서, 상부 기판(10)과 하부 기판(15) 사이에는 수개의 액정 분자(도시되지 않음)을 포함하는 액정층(13)이 협지되어 있다. 이때, 액정 분자는 종래와 마찬가지로 유전율 이방성이 음인 물질을 사용할 수 있다. 여기서, 상부 기판(10)의 내측면에는 등간격의 슬로트(S)를 구비하는 카운터 전극(11)이 형성되고, 카운터 전극(11) 표면에 전계 형성 이전, 액정층(13)내 분자들이 기판에 대하여 수직으로 배열되도록 수직 배향막(12)이 형성되어 있다.
한편, 상부 기판(10)의 수직 배향막(12)과 대향하는 하부 기판(15)의 내측면에는 액정 분자를 구동시키는 화소 전극(16)과, 액정 분자를 수직으로 배향시키기 위한 수직 배향막(17)이 순차적으로 형성되어 있다.
또한, 상부 기판(10)의 외측면에는 입사되는 광을 일정 방향으로 편향시키기 위한 제 1 편광판(20a)이 부착되어 있다. 상부 기판(10)과 제 1 편광판(20a) 사이전계의 무인가시, 누설광을 방지하기 위하여, 광보상 필름(18)이 개재된다.
보다 구체적으로 상기 광보상 필름(18)에 대하여 설명하자면, 상. 하부 기판(10, 15) 사이에 개재되는 액정층을 구성하는 액정 분자는 도 3a에 도시된 바와 같이, 로드(rod) 타입의 액정으로서, 전면에서 바라볼때에는 완전한 다크가 이루어지나, Nx축과 Ny축보다 Nz축이 크므로, 측면에서 바라볼때에는 광이 누설된다.
이를 보상하기 위하여, 도 3b에 도시된 바와 같이, 디스크 타입의 액정 즉, Nx축과 Ny축보다 Nz축이 작은 액정을 박막화한 광 보상 필름(18)으로 상부 기판(10)과 편광판(20a) 사이에 개재한다. 그러면, 상,하부 기판(10,15) 사이에 주입된 액정(도시되지 않음)은 디스크 타입의 액정(도 3b 참조)을 이용한 광보상 필름(18)에 의해 높이축(Nz)이 보상되어, Nx축과 Ny축 및 Nz축 동일한 등방성 물질로서 작용하게 되므로, 어느면에서나 완벽한 다크를 이룸과 아울러, 위상 지연을 방지하게 된다. 또한, 하부 기판(15)의 외측면에도 입사되는 광을 일정 방향으로 편향시키기 위한 제 2 편광판(20b)이 부착되며, 제 1 및 제 2 편광판(20a,20b)의 배치는 종래와 동일하게 한다.
이와같은 액정 표시 소자는 전계가 인가되지 않을 경우는, 액정 분자들은 수직 배향막의 영향으로 기판면에 대하여 수직으로 배열되어, 제 2 편광판(20b)을 통과한 광은 액정층(13)을 통과하면서 편광 상태가 변화되지 않는다. 이에따라, 액정층(13)을 통과한 광은 제 1 편광판(20a)을 통과하지 못하게 되어, 화면은 다크가 된다. 아울러, 광 보상 필름(18)에 액정 분자의 굴절율 이방성이 보성되어, 화면의 어느면에서나 완벽한 다크를 이룬다.
한편, 카운터 전극(11)과 화소 전극(16) 사이에 전압차가 발생되면, 도 2b의 점선으로 표시된 것과 같이, 카운터 전극(11)의 슬로트(s)에 의하여 좌우 대칭을 이루며 휘어진 형태의 프린지 전계(F)가 형성된다. 이와같은 전계가 발생되면, 액정 분자는 휘어진 형태의 프린지 전계(F)의 형태로 배열된다. 이때, 액정 분자의 유전율 이방성이 음인 경우, 전계와 액정의 장축이 수직을 이루도록 배열된다. 이와같이, 프린지 전계(F)에 의하여 액정 분자가 재배열되면, 제 2 편광판(20b)을 통과한 광은 액정층(13)을 통과하면서 그 편광 상태가 변화된다. 이에따라, 액정층(13)을 통과한 광은 제 1 편광판(20a)을 통과하게 되어, 화면은 화이트가 된다. 이때, 액정 분자들은 좌우 대칭적으로 휘어진 프린지 전계(F)에 의하여 좌우 시야각이 개선된다.
[제 2 실시예]
첨부한 도면 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 제 2 실시예는 하부 기판에 형성되는 화소 전극에 소정개의 슬로트를 형성하는 기술이다.
여기서, 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 하부 기판의 평면 구조를 나타낸 것이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 소자의 단면도이다. 이때, 도 4b는 도 4a의 화소 영역의 단면을 취하여 나타낸 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 하부 기판(30) 상부에는 게이트 라인(31A)과 데이타 라인(34)이 수직으로 교차되도록 배열된다. 이 게이트 라인(31A)과 데이타 라인(34)이 교차되는 교차점 부근에는, 게이트 라인(31A)과 일체인 게이트 전극과, 데이타 라인과 일체인 소오스 전극(34A)과, 게이트 전극과 일부 오버랩되는 드레인 전극(34B)을 포함하는 박막 트랜지스터(T)가 구비된다. 화소 전극(33)은 게이트 라인(31A)과, 데이타 라인(34)으로 둘러싸여 있는 공간부에 배치,형성되고, 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(34B)과 소정 부분 콘택된다. 또한, 액정 구동 전압을 일정 시간동안 유지시키는 역할을 하는 스토리지 전극(31B)은 화소 전극(33)의 가장자리 부분과 오버랩되도록 화소 전극(33) 저부에 형성된다. 여기서, 상기 화소 전극(33)에는 인위적으로 프린지 필드를 유도하여, 액정 분자들이 대칭적으로 배열될 수 있도록, 적어도 하나 이상의 슬로트(S)가 일정 등간격으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 도면에서는 예를들어 3개의 슬로트(S)를 형성하였다. 이때 슬로트(S)의 폭(W1)은 이웃하는 화소 전극(33)의 폭(W2)보다 작도록 형성하는 것이 바람직하며, 상기 슬로트(S)의 폭(W1)은 3 내지 5㎛ 정도가 되도록 한다. 여기서, 슬로트(S)들로 부터 분리되어진 화소 전극 부분을 이하 브렌치 부분(33a,33b,33c)이라 한다. 화소 전극(33)에 다수개의 슬로트(S)를 형성하는 것은, 상기 제 1 실시예에서 설명된 바와 같이, 상부 기판의 카운터 전극(도시되지 않음)과 화소 전극(33)의 브렌치 부분(33a,33b,33c)간에 좌우 대칭적으로 휘어진 프린지 필드를 유도하여, 액정 분자를 대칭,배열시키기 위함이다.
도 4b는 본 실시예에 따른 액정 표시 소자의 단면도로서, 상기한 하부 기판(30)과 대향하도록 상부 기판(21)이 배치되고, 상부 기판(21)과 하부 기판(30) 사이에는 액정층(27)이 대향,배치된다. 상부 기판(21)의 상부에는 카운터 전극(22)이 소정의 간격없이 형성되고, 카운터 전극(33) 상부에는 액정층(27)내의 액정 분자를 수직으로 배향시키기 위한 수직 배향막(23)이 형성되어 있다. 상부 기판(21)의 배면에는 광 보상 필름(24)과, 제 1 편광판(25a)이 순차적으로 형성되어 있다. 여기서, 광 보상 필름(18)은 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 전계의 무인가시, 누설광을 방지하는 역할하며, 제 1 실시예와 동일한 타입의 액정 분자로 형성된다.
이와같은 상부 기판(21)에 대향하는 하부 기판(30)에는, 등간격으로 슬로트가 형성되어 소정의 브렌치 부분(33a,33b,33c)을 갖는 화소 전극(33)이 형성된다. 화소 전극(33) 상부에는 상부 기판(21)과 마찬가지로 액정을 수직으로 배향시키는 수직 배향막(35)이 형성된다. 아울러, 하부 기판(30)의 외측면에는 입사되는 광을 편향시키는 제 2 편광판(25b)이 부착된다.
이와 같은 액정 표시 소자는 전계가 인가되지 않을 경우는, 제 1 실시예와 마찬가지로 완벽한 다크를 이루고, 측면 누설광이 억제된다.
한편, 카운터 전극(22)과 슬로트를 구비한 화소 전극(33) 사이에 소정의 전압차가 발생되면, 도 4b의 점선으로 표시된 것과 같이, 화소 전극(33)의 슬로트(S)에 의하여 소정 형태로 휘어진 프린지 전계(F)가 형성된다. 이때의 프린지 전계(F)는 슬로트에 의하여 좌우 대칭을 이룬다. 이와같이 화소 전극(33)에 슬로트를 구비하여도, 제 1 실시예와 동일한 원리에 의하여 화면은 화이트를 띠고, 좌우 대칭적인 시야각을 확보할 수 있다.
[제 3 실시예]
첨부한 도면 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 3 실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 제 3 실시예는 상부 기판의 카운터 전극의 중앙에 소정의 패턴을 형성하여, 인위적으로 휘어진 프린트 필드를 형성하는 기술로서, 먼저, 제 3 실시예에 따른 상부 기판의 카운터 전극의 평면이 도 5a에 도시되어 있다.
도 5a를 참조하여, 본 실시예에 따른 상부 기판의 카운터 전극(41)은, 사각틀 형상의 제 1 카운터 전극(41a)과, 제 1 카운터 전극(41a)의 내측의 소정 부분으로 부터 사각틀 내부로 봉 형태로 인출된 제 2 카운터 전극(41b)과 제 2 카운터 전극(41b)의 끝부분에 부착된 원형의 제 3 카운터 전극(41c)으로 구성된다.
이와같이 구성된 카운터 전극(41) 역시 제 1 및 제 2 실시예의 슬로트와 마찬가지로 소정의 공간부(S)를 갖는다. 카운터 전극(41)은 이러한 공간부(S)의 구비로, 이후 설명될 화소 전극(도시되지 않음)과의 사이에 대칭적으로 휘어진 전계를 형성한다. 여기서, 상기 제 1 카운터 전극(41a)의 폭과 제 2 카운터 전극(41b)의 폭 및 제 3 카운터 전극(41c)의 반경은 각각 같거나, 또는 상이할 수 있다. 더불어, 상기와 같은 제 2 및 제 3 카운터 전극(41b, 41c)은 제 1 카운터 전극(41a)의 일면에서 다수개가 이격되면서 연장, 형성될 수 있다.
도 5b는 제 3 실시예에 따른 액정 표시 소자의 단면도로서, 상기 도 5a의 카운터 전극이 VB-VB'선으로 절단된 상태가 도시되어 있다.
도면을 참조하여, 상, 하부 기판(40,45)은 소정 거리를 두고 대향되고, 상, 하부 기판(40,45) 사이의 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층(48)이 개재된다. 여기서, 상부 기판(40)의 내측에는 도 5a에 제시된 카운터 전극(41)이 형성된다. 또한, 카운터 전극(41)의 표면에는 액정 분자의 초기 배향 상태를 결정하는 수직 배향막(42)이 형성된다. 상부 기판(40)의 외측면에는 상기 실시예들과 동일하게, 액정층을 통과한 광을 일정 방향으로 편향시키기 위한 제 1 편광판(43a)이 부착되고, 상부 기판(40)과 제 1 편광판(43a) 사이에는 액정 분자의 이방성을 보상하기 위한 광 보상 필름(44a)이 개재된다. 이때, 광 보상 필름(44a)는 상기 실시예들과 동일한 구성을 갖는다.
한편, 하부 기판(45)의 내측면에는 카운터 전극(41)과 함께 전계를 형성하기 위한 화소 전극(46)이 형성되고, 화소 전극(26) 표면에는 액정(48)의 초기 배향 상태를 결정하는 수직 배향막(47)이 형성된다. 이때, 상기 화소 전극(46) 하부에 형성되는 전극들은 일반적인 TN모드 액정 표시 소자와 동일한 구성을 가지므로, 그 설명을 배제하며, 화소 전극(46)에는 소정의 공간부가 형성되어 있지 않다. 하부 기판(45)의 배면에는 입사된 광을 일방향으로 편광시키기 위한 편광판(43b)이 구비되고, 하부 기판(45)과, 편광판(43b) 사이에는 광보상 필름(44b) 개재될 수 있다.
이와같은 액정 표시 소자에 전계가 인가되지 이전에는, 수직 배향막(42,47)의 영향으로 액정층(48)내의 분자들이 기판들(40,45)에 수직으로 서게 되어, 상술한 실시예들과 동일하게 동작된다.
한편, 전계가 인가되었을때는, 제 1 카운터 전극(41a)과 제 2 및 제 3 카운터 전극(41b, 41c)사이에서 상하 좌우 대칭인 프린지 전계가 형성된다. 이에따라, 액정 분자들 역시 상하 좌우 대칭인 프린지 전계에 의하여 재배열되어, 화면은 화이트 상태가 되고, 좌우 시야각은 크게 개선된다.
[제 4 실시예]
첨부한 도면 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 4 실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 제 4 실시예는, 하부 기판의 화소 전극에 소정의 공간부를 두어, 인위적으로 대칭을 이루는 프린지 전계가 걸리도록 하는 것이다.
도 6a를 참조하여, 본 실시예에 따른 하부 기판(60) 상부에는 게이트 라인(61A)과 데이타 라인(64)이 수직으로 교차된다. 이 게이트 라인(61A)과 데이타 라인(64)이 교차되는 교차점 부근에는, 게이트 라인(61A)과 일체인 게이트 전극과, 데이타 라인과 일체인 소오스 전극(64A)과, 게이트 전극과 일부 오버랩되는 드레인 전극(64B)을 포함하는 박막 트랜지스터(T)가 구비된다.
화소 전극(63)은 게이트 라인(61A)과, 데이타 라인(64)으로 둘러싸여 있는 공간부에 배치,형성되고, 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(64B)과 콘택된다. 여기서, 화소 전극(63)은 가장자리 부분에 틀 형상으로 된 제 1 화소 전극(63a)과, 제 1 화소 전극(63a)의 내측면으로 부터 화소 전극의 내측으로 연장된 봉 형상의 제 2 화소 전극(63b)과, 제 2 화소 전극(63b)의 끝단에서 형성되고, 원형으로 된 제 3 화소 전극(63c)을 구비한다. 따라서, 제 1 화소 전극(63a)과 제 2 및 제 3 화소 전극(63b, 63c) 사이에는 소정의 공간부(S)가 구비된다.
스토리지 전극(61B)은 게이트 라인(61A)과 동일한 평면상에 형성되고, 틀 형상의 제 1 화소 전극(63a)과 오버랩되도록 형성된다. 이때, 스토리지 전극(61B)은 상술한 바와 같이, 액정 구동 전압을 일정 시간동안 유지시키기는 역할을 한다.
도 6b는 상기 도 6a를 VIB-VIB' 선으로 절단하여 나타낸 액정 표시 소자의 단면도로서, 상부 기판(50)과 하부 기판(60)은 액정(55)를 사이에 두고 대향 배치 되어 있다. 상부 기판(50) 상부에는 카운터 전극(51)이 소정의 간격없이 플레이트 형태로 형성되고, 카운터 전극(51) 상부에는 액정을 수직으로 배향시키기 위한 수직 배향막(52)으로 형성되어 있다.
한편, 상부 기판(50)의 뒷면에는 입사된 광을 일정 방향으로 편향시키기 위한 제 1 편광판(53a)이 부착되고, 상부 기판(50)과 제 1 편광판(53a) 사이에는 액정 분자의 이방성을 보상하기 위한 광 보상 필름(54a)이 개재된다.
한편, 이와같은 상부 기판(50)에 대향하는 하부 기판(60) 상부에는 스토리지 전극(61B)이 소정의 패턴으로 형성되고, 하부 기판(60) 상부에는 게이트 절연막(62)이 형성된다. 게이트 절연막(62) 상부에는 본 실시예에 따른 화소 전극(63)이 형성된다. 이때, 화소 전극(63)은 가장자리 부분의 제 1 화소 전극(63a)과, 제 1 화소 전극(63a) 사이의 제 3 화소 전극(63c)이 보여진다. 하부 기판(60) 내측면 표면에는 액정 분자들을 기판에 수직으로 배향시키기 위한 수직 배향막(64)이 형성된다. 한편, 하부 기판(60)의 외측면에는 입사된 광을 일방향으로 편광시키기 위한 제 2 편광판(53b)이 구비되고, 하부 기판(60)과 제 2 편광판(53b) 사이에도 광보상 필름(54b)을 개재할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 편광판(53a,53b)은 그 편광축이 상기 실시예와 동일하게 배치된다. 아울러, 광보상 필름(54a,54b) 역시 상기 실시예와 동일한 형태의 액정 분자들로 이루어진다.
이와같은 액정 표시 소자에 전계가 인가되지 이전에는, 상기 실시예들과 마찬가지로 수직 배향막(42,47)의 영향으로 액정 분자들이 수직으로 서게 되어, 화면은 다크가 된다. 이때, 화면은 한 쌍의 광보상 필름(54a,54b)에 의하여, 액정 분자의 굴절율 이방성이 보상되므로써, 어느면에서나 완전한 다크를 이루게 된다.
한편, 카운터 전극(51)과 화소 전극(63) 사이에 전압차가 발생되면, 카운터 전극(51)과 제 1, 제 2 및 제 3 화소 전극(63a, 63b, 63c)간에 대칭적으로 휘어진 프린지 필드(F)가 형성된다. 이에따라, 액정 분자는 프린지 필드(F)에 의하여, 좌우 대칭이 되도록 재 배열되어, 화면은 화이트가 되고, 액정 분자들이 대칭적으로 배열됨으로써, 시야각이 크게 개선된다.
본 실시예들을 설명하기 위한 도면에서는 액정 분자들을 도시하지는 않았지만, 본 발명에서는, 상.하부 기판 상에 걸리는 전계에 의하여 수직으로 배열되는 유전율 이방성이 음인 액정을 사용함이 바람직하다.
또한, 상기의 배향막들은 액정 분자들을 수직으로 배열되도록 기판에 대하여 90°정도 프리틸트되어야 하나, 본 발명에서는, 전계 인가시, 액정 분자들이 경사 배향될 수 있도록 배향막의 프리틸트각이 약 85°내지 89.5°정도가 되도록 러빙하여 준다.
또한, 상술한 바와 같이, 상부 기판에 부착된 제 1 편광판과, 하부 기판에 부착된 제 2 편광판은 수직으로 교차되는 방향으로 부착되어 있도록 하여, 노말리 블랙 모드를 실현하도록 한다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상부 기판의 카운터 전극내 또는 하부 기판의 화소 전극내에 소정의 공간부를 형성하여, 전계의 인가시, 카운터 전극과 화소 전극의 사이에서 휘어진 형태의 프린지 필드를 형성한다.
따라서, 액정 분자들이 프린지 필드에 의하여 대칭적으로 배열되어, 액정 표시 소자의 시야각 및 투과율이 개선된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (21)

  1. 스위칭 소자에 의하여 선택적으로 동작하는 화소 전극을 포함하는 하부 기판과, 상기 하부 기판과 대향하며 상기 화소 전극과 전계를 형성하는 카운터 전극을 포함하는 상부 기판 및 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재되는 액정을 포함하는 액정 표시 소자로서, 상기 카운터 전극 내에 또는 화소 전극내에, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭적으로 배열될 수 있도록 소정의 공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 상부 기판, 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판, 상기 상,하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판 내측면에 형성되고, 액정을 구동시키는 카운터 전극, 상기 카운터 전극 표면에 형성되고, 액정내 분자의 장축을 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 1 배향막, 상기 상부 기판의 외측면에 형성되고, 광을 편향시키는 제 1 편광판, 상기 상부 기판과 제 1 편광판 사이에 구비되는 광보상 필름, 상기 하부 기판 내측면에 형성되며, 상기 액정을 구동시키는 화소 전극, 상기 화소 전극 표면에 형성되며, 상기 액정내 분자의 장축을 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 2 배향막, 및 상기 하부 기판의 외측면에 형성되고, 입사광을 소정 방향으로 편광시키는 제 2 편광판을 포함하며, 상기 카운터 전극은, 상기 카운터 전극과 화소 전극 사이에 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭적으로 배열될 수 있도록 적어도 하나 이상의 슬로트가 등간격으루 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광 보상 필름은 상기 액정내 분자가 등방성화되도록, X축과 Y축에 비하여 Z축의 길이가 짧은 디스크 타입의 액정을 박막화시킨 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 카운터 전극의 슬로트의 폭은 이웃하는 슬로트간의 폭보다 적은 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  5. 제2항에 있어서, 상기 액정 내 분자는 유전율 이방성이 음인 액정인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  6. 상부 기판, 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판, 상기 상,하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판 내측면에 형성되며, 상기 액정을 구동시키는 카운터 전극, 상기 카운터 전극 표면에 형성되고, 액정내 분자의 장축을 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 1 배향막, 상기 상부 기판의 외측면에 형성되고, 광을 편향시키는 제 1 편광판, 상기 상부 기판과 제 1 편광판 사이에 구비되는 광보상 필름, 상기 하부 기판의 내측면에 형성되고, 상기 카운터 전극과 함께 액정을 구동시키는 화소 전극, 상기 화소 전극 표면상에 형성되고, 액정내 분자를 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 2 배향막, 및 상기 하부 기판의 외측면에 형성되고, 입사되는 광을 소정 방향으로 편광시키는 제 2 편광판을 포함하며, 상기 화소 전극은, 카운터 전극과 화소 전극 사이에의 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭적으로 배열될 수 있도록 적어도 하나이상의 슬로트가 등간격으로 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광 보상 필름은 상기 액정내 분자가 등방성화되도록, X축과 Y축에 비하여 Z축의 길이가 짧은 디스크 타입의 액정을 박막화시킨 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  8. 제6항에 있어서, 상기 화소 전극의 슬로트의 폭은, 상기 이웃하는 슬로트간의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  9. 제6항에 있어서, 상기 액정은 유전율 이방성이 음인 액정인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  10. 제6항에 있어서, 상기 하부 기판과 화소 전극 사이에는 상기 화소 전극과 소정 부분 오버랩되도록, 액정을 구동시키기 위한 전압을 소정 시간동안 유지시켜 주기 위한 스토리지 전극이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스토리지 전극은 상기 화소 전극의 가장자리 부분과 오버랩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  12. 상부 기판, 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판, 상기 상,하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판 내측면에 형성되고, 액정을 구동시키는 카운터 전극, 상기 카운터 전극 표면에 형성되고, 액정내 분자의 장축을 기판에 수직으로 배향시키기 위한 제 1 배향막, 상기 상부 기판의 외측면에 형성되고, 광을 편광시키는 제 1 편광판, 상기 상부 기판과 제 1 편광판 사이에 구비되는 광보상 필름, 상기 하부 기판 내측면에 형성되며, 상기 액정을 구동시키는 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 상기 액정내 분자의 장축을 기판에 수직으로 배향시키기 위한 제 2 배향막,및 상기 하부 기판의 외측면에 형성되어, 입사광을 소정 방향으로 편광시키는 제 2 편광판을 포함하며, 상기 카운터 전극은, 상기 카운터 전극과 화소 전극 사이에 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭되게 배열되도록, 단위셀의 가장 자리 부분에 틀형상으로 형성되는 제 1 카운터 전극과, 상기 제 1 카운터 전극의 일주면의 소정 부분에서 단위셀 내측으로 인출된 봉형상의 제 2 카운터 전극과, 상기 제 2 카운터 전극의 끝부분에 설치되는 원형의 제 3 카운터 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하부 기판과 제 2 편광판 사이에 광 보상 필름이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 광 보상 필름은 상기 액정내 분자가 등방성화되도록, X축과 Y축에 비하여 Z축의 길이가 짧은 디스크 타입의 액정을 박막화시킨 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  15. 제12항에 있어서, 상기 액정은 유전율 이방성이 음인 액정인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  16. 상부 기판, 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판, 상기 상.하부 기판 사이에 개재된 액정, 상기 상부 기판 상부에 형성되고 상기 액정을 구동시키는 카운터 전극, 상기 카운터 전극 상에 형성되고, 액정내 분자의 장축을 기판에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 1 배향막, 상기 상부 기판의 배면에 형성되고, 광을 편향시키는 제 1 편광판, 상기 상부 기판과 제 1 편광판 사이에 구비되는 광보상 필름, 상기 하부 기판 내측면에 형성되고, 액정을 구동시키는 화소 전극, 상기 화소 전극 표면에 형성되고, 상기 액정내 분자의 장축을 기판 표면에 대하여 수직으로 배향시키기 위한 제 2 배향막,및 상기 하부 기판의 배면에 형성되는 제 2 편광판을 포함하며, 상기 화소 전극은, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 발생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 대칭되게 배열되도록, 가장 자리 부분에 틀형상으로 형성되는 제 1 화소 전극과, 상기 제 1 화소 전극의 일주면의 소정 부분에서 단위셀 내측으로 인출된 봉형상의 제 2 화소 전극과, 상기 제 2 화소 전극의 끝부분에 설치되는 원형의 제 3 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  17. 제16항에 있어서, 상기 하부 기판과, 제 2 편광판 사이에 광 보상 필름이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  18. 제16항에 또는 제17항에 있어서, 상기 광 보상 필름은 상기 액정내 분자가 등방성화되도록, X축과 Y축에 비하여 Z축의 길이가 짧은 디스크 타입의 액정을 박막화시킨 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  19. 제16항에 있어서, 상기 액정은 유전율 이방성이 음인 액정인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  20. 제16항에 있어서, 상기 하부 기판과 화소 전극 사이에는 상기 화소 전극과 소정 부분 오버랩되도록, 액정을 구동시키기 위한 전압을 소정 시간동안 유지시켜 주기 위한 스토리지 전극이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  21. 제20항에 있어서, 상기 스토리지 전극은 상기 제 1 화소 전극과 오버랩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
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