KR100341121B1 - Vertical orientation liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 각 픽셀당 공통 전극의 중앙에 개구부가 설치되어, 개구부를 중심으로 양측이 대칭되는 사선 성분을 갖는 수직 전계가 형성되도록 한다. 이에따라, 용이하게 이중 도메인을 형성할 수 있고, 데이터 버스 라인 상부 또는 게이트 버스 라인 상부의 배향막 부분을 광 배향시켜서 액정 분자들이 더 빠른 속도로 구동되도록 한다. 또한 개구부가 형성된 부분이 디스클리네이션 라인 부분이 되므로, 디스클리네이션 라인이 픽셀 중앙에 안정적으로 형성된다.According to an exemplary embodiment of the present invention, an opening is provided at the center of the common electrode of each pixel in the vertical alignment mode liquid crystal display, so that a vertical electric field having an oblique component in which both sides are symmetric about the opening is formed. Accordingly, double domains can be easily formed, and the alignment layer portion above the data bus line or the gate bus line is photo-aligned to allow the liquid crystal molecules to be driven at a higher speed. In addition, since the portion where the opening is formed becomes the portion of the disclination line, the disclination line is stably formed in the center of the pixel.
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 안정적으로 디스클리네이션 라인을 구현할 수 있으며, 다수번의 러빙 공정없이 이중 도메인을 형성할 수 있는 수직 배향 모드 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a vertical alignment mode liquid crystal display device which can stably implement a disclination line and can form a dual domain without a plurality of rubbing processes.
일반적으로 수직 배향 모드 액정 표시 장치는, 상하 기판 사이에 유전율 이방성이 음인 액정이 협지되어 있으며, 상하 기판의 대향면에는 수직 배향막이 설치되어 있고, 상하 기판의 대향면 뒷면 각각에는 편광판이 부착되어 있는 구조를 갖는다. 이때, 상하 기판의 대향면 각각에는 액정 구동 전극이 구비되어 있으며, 상하 편광판의 편광축은 서로 크로스되도록 부착되어 있다.In general, in a vertical alignment mode liquid crystal display, a liquid crystal having negative dielectric anisotropy is sandwiched between upper and lower substrates, a vertical alignment layer is provided on opposite surfaces of the upper and lower substrates, and a polarizing plate is attached to each of the rear surfaces of the upper and lower substrates. Has a structure. At this time, each of the opposing surfaces of the upper and lower substrates is provided with a liquid crystal driving electrode, and the polarization axes of the upper and lower polarizing plates are attached to cross each other.
이러한 수직 배향 모드 액정 표시 장치는, 전계가 형성되기 이전에는 액정 분자들이 수직 배향막의 영향으로 기판에 수직으로 배열된다. 이때, 상하 편광판이 수직으로 교차되어 있는 관계로, 화면은 다크가 된다. 한편, 상하 기판의 구동 전극 사이에 전계가 형성되면 유전율 이방성이 음인 액정 성질에 따라, 액정 분자들은 전계의 형태와 수직이 되도록 틀어지게 된다. 이에 따라, 광이 틀어진 액정 분자를 통하여 누설되어, 화면은 화이트가 된다.In the vertical alignment mode liquid crystal display, the liquid crystal molecules are vertically arranged on the substrate under the influence of the vertical alignment layer before the electric field is formed. At this time, the screen becomes dark because the vertical polarizers cross vertically. On the other hand, when an electric field is formed between the driving electrodes of the upper and lower substrates, the liquid crystal molecules are distorted to be perpendicular to the shape of the electric field according to the liquid crystal property of negative dielectric anisotropy. Accordingly, light leaks through the twisted liquid crystal molecules, and the screen becomes white.
이때, 액정 분자는 그 형태가 봉상인 관계로, 장축과 단축의 굴절율, 유전율등이 서로 상이하다. 이에따라, 액정 분자들을 보는 방향에 따라 굴절율이 상이하게 되어, 결국 화면의 정면에서 볼때와 측면에서 볼때의 시야각의 차가 발생된다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하고자, 종래에는 하나의 단위 픽셀내에서도 액정 분자의 초기 배열을 달리하여, 2중 도메인을 형성한다. 즉, 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계 형성시, 액정 분자들의 틀어지는 방향을 달리하도록 하여, 액정 분자의 장축과 단축에 대한 이방성을 보상하였다.At this time, since the liquid crystal molecules are rod-shaped, the refractive index and the dielectric constant of the long axis and the short axis are different from each other. Accordingly, the refractive index is different depending on the direction in which the liquid crystal molecules are viewed, resulting in a difference in viewing angle between the front and the side views of the screen. Therefore, in order to solve this problem, conventionally, the initial arrangement of the liquid crystal molecules in one unit pixel is different, thereby forming a double domain. That is, when the electric field is formed between the pixel electrode and the common electrode, the direction in which the liquid crystal molecules are distorted is changed to compensate for the anisotropy of the long and short axes of the liquid crystal molecules.
여기서, 종래에 하나의 화소내에 2중 도메인을 형성하는 것은 배향막을 러빙함으로써 달성된다.Here, conventionally forming a double domain in one pixel is achieved by rubbing the alignment film.
즉, 도 1a에 도시된 바와 같이, 하부 기판(도시되지 않음)의 배향막(3)을 전체적으로 도면에서 r1 방향으로 러빙한다. 이때, 러빙은 공지된 바와 같이 로울러등과 같은 물질로 배향막 표면을 일정 방향으로 문지르는 공정이다. 도면에서 미설명 부호 A1은 제 1 도메인 예정 영역이고, A2는 제 2 도메인 예정 영역이다.That is, as shown in FIG. 1A, the alignment layer 3 of the lower substrate (not shown) is rubbed in the r1 direction as a whole. At this time, rubbing is a step of rubbing the surface of the alignment film with a material such as a roller in a predetermined direction as is known. In the drawing, reference numeral A1 denotes a first domain predetermined region, and A2 denotes a second domain predetermined region.
그리고나서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(4)을 배향막(3) 상에 피복한다음, 제 2 도메인 예정 영역(A2)이 노출되도록 노광 및 현상한다. 그후, 노출된 제 2 도메인 예정 영역(A2)을 r1과 크로스되는 방향인 r2 방향으로 러빙한다.Then, as shown in FIG. 1B, the photoresist film 4 is coated on the alignment film 3, and then exposed and developed so as to expose the second domain predetermined region A2. Thereafter, the exposed second domain predetermined region A2 is rubbed in the r2 direction, which is a direction crossing with r1.
그후 도 1c에서와 같이, 포토레지스트막(4)을 제거하여, 단위 픽셀 공간에 2개의 도메인(A1,A2)을 형성한다. 그후, 상기와 동일한 공정으로 상부 기판상의 배향막 또한 러빙하여 2중 도메인을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 1C, the photoresist film 4 is removed to form two domains A1 and A2 in the unit pixel space. Thereafter, the alignment film on the upper substrate is also rubbed in the same process as above to form a double domain.
그러나, 상기한 2중 도메인을 형성하기 위하여는, 하부 기판의 배향막에 2번의 러빙 공정을 진행한 후, 다시 상부 기판의 배향막에 2번의 러빙 공정을 진행하여야 하므로, 공정이 번거럽다.However, in order to form the above-mentioned double domain, two rubbing steps must be performed on the alignment film of the lower substrate, and then two rubbing steps must be performed on the alignment film of the upper substrate, which is cumbersome.
또한, 여러번의 러빙 공정으로 배향막에 손상이 가해진다.In addition, damage is caused to the alignment film by several rubbing steps.
또한, 공정자가 상하 좌우 정확하게 대칭이 되도록 러빙을 하였다하더라도, 러빙 후, 상하 또는 좌우 러빙각이 정확이 대칭을 이루기 어렵다.In addition, even if a worker rubs so as to be symmetrical correctly up, down, left, and right, it is difficult for the top, bottom, left and right rubbing angles to be symmetrical accurately.
이와같이 좌우 러빙각이 대칭되지 않고 러빙 불량이 발생되면, 도메인간의 경계선인 디스클리네이션 라인이 안정적으로 구축되지 않으므로, 완벽한 이중 도메인을 형성할 수 없다.In this way, when the left and right rubbing angles are not symmetrical and rubbing defects occur, the disclination line, which is a boundary line between the domains, is not stably established, and thus a perfect double domain cannot be formed.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 안정적으로 디스클리네이션 라인을 구축할 수 있는 수직 배향 모드 액정 표시 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a vertical alignment mode liquid crystal display device capable of stably constructing a disclination line.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 이중 도메인 형성방법을 설명하기 위한 도면.1A to 1C are diagrams for explaining a conventional double domain forming method.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 수직 배향 모드 액정 표시 장치의 단면도.2A and 2B are cross-sectional views of a vertical alignment mode liquid crystal display device according to the present invention;
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 이중 도메인을 형성하는 방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도.3A to 3C are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of forming a dual domain in a vertical alignment mode liquid crystal display according to the present invention.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
10 - 하부 기판 12 - 데이터 버스 라인10-lower board 12-data bus line
14 - 화소 전극 15 - 절연막14-pixel electrode 15-insulating film
16,22 - 제 1 및 제 2 배향막 18,28 - 제 1 및 제 2 편광판16,22-First and second alignment layers 18,28-First and second polarizers
20 - 상부 기판 21 - 공통 전극20-upper substrate 21-common electrode
29 - 위상 보정판29-phase correction plate
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직 배향 모드 액정표시장치는, 소정 거리를 두고 대향 대치되는 상하 기판과, 상기 상하 기판사이에 개재되며 유전율 이방성이 음인 액정 분자들을 포함하는 액정층과, 상기 하부 기판 상에 매트릭스 형태의 단위 픽셀들을 한정하도록 배치된 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인과, 상기 한쌍의 게이트 버스 라인과 한쌍의 데이터 버스 라인으로 둘러싸여진 단위 픽셀당 하나씩 배치되는 화소 전극과, 상기 하부 기판 결과물 표면에 배치되는 제 1 수직 배향막과, 상기 상부 기판의 내측면에 배치되며, 각각의 단위 픽셀의 중앙에 상기 데이터 버스 라인 또는 상기 게이트 버스 라인과 평행하는 방향의 개구부가 형성된 공통 전극, 및 상기 공통 전극 상부에 형성된 제 2 수직 배향막을 포함하며, 상기 공통전극의 개구부가 데이터 버스 라인과 평행하거나 또는 게이트 버스라인과 평행함에 따라 상기 제 1 또는 제 2 배향막 중 어느 하나 이상의 데이터 버스 라인과 대응되는 부분은 액정 분자들이 단위 픽셀쪽으로 틸트되도록 광배향되거나 또는 상기 제 1 또는 제 2 배향막 중 어느 하나 이상의 게이트 버스 라인과 대응되는 부분은 액정 분자들이 단위 픽셀쪽으로 틸트되도록 광배향되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a vertical alignment mode liquid crystal display device includes a liquid crystal layer including upper and lower substrates opposed to each other at a predetermined distance, liquid crystal molecules interposed between the upper and lower substrates, and having negative dielectric anisotropy; A gate bus line and a data bus line arranged to define unit pixels in a matrix form on a lower substrate, one pixel electrode disposed per unit pixel surrounded by the pair of gate bus lines and a pair of data bus lines, and the lower A first vertical alignment layer disposed on a substrate resultant surface, a common electrode disposed on an inner surface of the upper substrate, and having an opening in a direction parallel to the data bus line or the gate bus line at the center of each unit pixel; A second vertical alignment layer formed on the common electrode; As the openings of the substrates are parallel to the data bus lines or parallel to the gate bus lines, portions corresponding to one or more data bus lines of the first or second alignment layer are optically oriented so that the liquid crystal molecules are tilted toward the unit pixel. The portion corresponding to the gate bus line of at least one of the first and second alignment layers is optically aligned such that the liquid crystal molecules are tilted toward the unit pixel.
이때, 상기 하부 기판의 외측면에는 소정 방향의 편광축을 갖는 제 1 편광판이 배치되고, 상기 상부 기판의 외측면에는 상기 편광축과 직교하는 편광축을 갖는 제 2 편광판이 추가로 배치되고, 상기 제 2 편광판과 상부 기판 사이에는 부의 굴절율 이방성을 갖는 위상 보상판이 더 포함된다. 또한, 제 1 편광판의 편광축은 상기 공통 전극과 화소 전극 사이에 전계 형성시 틀어지는 액정 분자의 장축과 45도를 이루는 것을 특징으로 한다. 또한, 개구부의 폭은 2 내지 10㎛ 이다.In this case, a first polarizing plate having a polarization axis in a predetermined direction is disposed on an outer side surface of the lower substrate, and a second polarizing plate having a polarizing axis orthogonal to the polarization axis is further disposed on an outer side surface of the upper substrate, and the second polarizing plate is disposed. And a phase compensating plate having negative refractive anisotropy between the substrate and the upper substrate. In addition, the polarization axis of the first polarizing plate is characterized in that 45 degrees with the long axis of the liquid crystal molecules that are twisted when the electric field is formed between the common electrode and the pixel electrode. In addition, the width | variety of an opening part is 2-10 micrometers.
본 발명에 의하면, 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 각 픽셀당 공통 전극의 중앙에 개구부가 설치되어, 개구부를 중심으로 양측이 대칭되는 사선 성분을 갖는 수직 전계가 형성된다. 이에따라, 용이하게 이중 도메인을 형성할 수 있고, 데이터 버스 라인 상부 또는 게이트 버스 라인 상부의 배향막 부분을 광 배향시켜서 액정 분자들이 더 빠른 속도로 구동되도록 한다. 또한 개구부가 형성된 부분이 디스클리네이션 라인 부분이 되므로, 디스클리네이션 라인이 픽셀 중앙에 안정적으로 형성된다.According to the present invention, an opening is provided in the center of the common electrode for each pixel in the vertical alignment mode liquid crystal display, thereby forming a vertical electric field having an oblique component in which both sides are symmetrical about the opening. Accordingly, double domains can be easily formed, and the alignment layer portion above the data bus line or the gate bus line is photo-aligned to allow the liquid crystal molecules to be driven at a higher speed. In addition, since the portion where the opening is formed becomes the portion of the disclination line, the disclination line is stably formed in the center of the pixel.
따라서, 여러번의 러빙 공정없이 안정적으로 완벽한 이중 또는 다중 도메인이 형성된다.Thus, perfect double or multiple domains are formed stably without several rubbing processes.
(실시예)(Example)
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직배향모드 액정표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a vertical alignment mode liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 수직 배향 모드 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 이중 도메인을 형성하는 방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views of a vertical alignment mode liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating processes for forming a dual domain in a vertical alignment mode liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. It is a cross section.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직배향모드 액정표시장치는, 도 2a에 도시된 바와같이, 하부 기판(10)과 상부 기판(20)은 소정 거리를 두고 대향대치되고, 상기 하부 기판(10) 상부에는 매트릭스 형태로 게이트 버스 라인(도시되지 않음)과 데이터 버스 라인(12)이 배치되어, 단위 픽셀(pix)이 한정된다.In the vertical alignment mode liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2A, the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are opposed to each other at a predetermined distance, and the lower substrate 10 is disposed. A gate bus line (not shown) and a data bus line 12 are arranged in a matrix to define a unit pixel pix.
도면에서는 하나의 단위 픽셀을 보이기 위하여, 한쌍의 데이터 버스 라인(12)이 도시되어 있다. 데이터 버스 라인(12) 사이의 하부 기판(10) 상부에는 투명 전도체로 된 화소 전극(14)이 배치된다.In the figure, a pair of data bus lines 12 are shown to show one unit pixel. A pixel electrode 14 made of a transparent conductor is disposed on the lower substrate 10 between the data bus lines 12.
데이터 버스 라인(12) 및 화소 전극(14) 상부에는 절연막(15)이 덮혀지고, 그 상부에 제 1 배향막(16)이 형성된다. 이때, 절연막(15)없이 제 1 배향막(16)이 직접 형성될 수 있다. 여기서, 제 1 배향막(16)은 85 내지 95°의 프리틸트각을 갖는 수직 배향막으로서, 데이터 버스 라인(12) 상부 또는 게이트 버스 라인(도시되지 않음) 상부에 대응되는 제 1 배향막(16)부분은 일부 광배향되어 있다. 하부 기판(10)의 외측면에는 제 1 편광판(18)이 부착되어 있으며, 이 제 1 편광판(18)은 소정 방향, 바람직하게는 이후 액정 분자들이 전계 방향과 평행하게 틀어졌을 때, 장축(또는 단축)과 약 45°를 이루는 편광축을 갖는다.An insulating film 15 is covered on the data bus line 12 and the pixel electrode 14, and a first alignment layer 16 is formed thereon. In this case, the first alignment layer 16 may be directly formed without the insulating layer 15. Here, the first alignment layer 16 is a vertical alignment layer having a pretilt angle of 85 to 95 °, and the portion of the first alignment layer 16 corresponding to the upper portion of the data bus line 12 or the upper portion of the gate bus line (not shown). Is partially photo-aligned. The first polarizing plate 18 is attached to the outer surface of the lower substrate 10, and the first polarizing plate 18 has a long axis (or a long axis) when the liquid crystal molecules are twisted in parallel with the electric field direction. Short axis) and about 45 ° polarization axis.
하부 기판(10)과 대향하는 상부 기판(20)의 내측 표면에는 공통 전극(21)이 배치된다. 이 공통 전극(21)은 단위 픽셀당 하나 또는 두 개의 개구부(ap)를 갖도록 형성되는데, 이 개구부(ap)는 데이터 버스 라인 또는 게이트 버스 라인과 평행하게 형성된다. 이때, 개구부(ap)가 데이터 버스 라인(12)과 평행하게 형성될 경우에는 한 쌍의 데이터 버스 라인(12) 사이 바람직하게는 단위 픽셀 중앙에 배치되도록 하고, 개구부(ap)가 게이트 버스 라인(도시되지 않음)과 평행하게 형성될 경우에는 한 쌍의 게이트 버스라인(도시되지 않음)사이 바람직하게는 단위 픽셀 중앙에 배치되도록 한다. 여기서, 한 개의 개구부(ap)가 단위 픽셀내에 형성될 경우에는 데이터 버스 라인(12) 또는 게이트 버스 라인과 평행하도록 형성되고, 두 개의 개구부(ap)가 단위 픽셀내에 형성될 경우에는 데이터 버스 라인 및 게이트 버스 라인과 각각 평행하도록 "+" 형태로 형성된다. 상기 개구부(ap)의 폭은 약 2㎛ 내지 10㎛ 정도임이 바람직하다. 여기서, 본 실시예에서는 데이터 버스 라인(12)과 평행한 개구부(ap)가 형성되었을 경우를 예를들어 설명하였다. 이러한 공통 전극(21) 표면에는 제 2 배향막(22)이 형성된다. 이때, 제 2 배향막(22)은 프리틸트각이 85 내지 95°인 수직 배향막이다. 이때, 제 2 배향막(22)은 소정 부분이 광배향될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 상기 제 2 배향막(22)이 광 배향이 되는 경우에는 상기 제 1 배향막(16)의 배향 방향과 대응되는 부분이 광배향된다.The common electrode 21 is disposed on an inner surface of the upper substrate 20 facing the lower substrate 10. The common electrode 21 is formed to have one or two openings ap per unit pixel, and the openings ap are formed in parallel with the data bus line or the gate bus line. In this case, when the openings ap are formed parallel to the data bus lines 12, the openings ap are preferably disposed at the center of the unit pixel, preferably between the pair of data bus lines 12, and the openings ap are formed on the gate bus lines ( When formed in parallel with the one (not shown), a pair of gate buslines (not shown) are preferably arranged in the unit pixel center. Here, when one opening (ap) is formed in the unit pixel, it is formed to be parallel to the data bus line 12 or the gate bus line, and when two openings (ap) are formed in the unit pixel, the data bus line and It is formed in a "+" shape so as to be parallel to the gate bus line, respectively. The width of the opening ap is preferably about 2 μm to 10 μm. Here, in the present embodiment, an example has been described in which an opening ap parallel to the data bus line 12 is formed. The second alignment layer 22 is formed on the surface of the common electrode 21. At this time, the second alignment layer 22 is a vertical alignment layer having a pretilt angle of 85 to 95 °. In this case, a predetermined portion of the second alignment layer 22 may or may not be optically aligned. When the second alignment layer 22 is optically aligned, a portion corresponding to the alignment direction of the first alignment layer 16 is optically aligned.
여기서, 상기 제 1 배향막(16, 또는 제 2 배향막:22)의 광 배향되는 부분은 상기 개구부(ap)의 방향에 의하여 결정된다. 즉 개구부(ap)가 데이터 버스 라인(12)과 평행하면, 광 배향되는 부분은 데이터 버스 라인(12) 상부 및 그 대응되는 부분이 되고, 개구부(ap)가 게이트 버스 라인(도시되지 않음)과 평행하면, 광 배향되는 부분은 게이트 버스 라인(도시되지 않음) 상부 및 그 대응되는 부분이 된다. 또한, 개구부(ap)가 게이트 버스 라인(도시되지 않음)과 데이터 버스 라인(12)과 각각 평행하면, 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인 상부 및 그 대응되는 부분이 광 배향 부분이 된다. 또한, 이 광 배향된 부분에서는 액정 분자들이 단위 픽셀내로 소정 각도만큼, 예를들어 90° 이하의 각도 만큼 틸트되도록 광배향된다. 따라서, 광 배향되는 부분은 이후 전계 인가시 액정 분자들이 전계에 의하여 쉽게 왜곡,배열되도록 한다.Here, the photo-aligned portion of the first alignment layer 16 or the second alignment layer 22 is determined by the direction of the opening ap. That is, when the opening ap is parallel to the data bus line 12, the optically oriented portion becomes the upper portion of the data bus line 12 and its corresponding portion, and the opening ap corresponds to the gate bus line (not shown). In parallel, the light oriented portion becomes the gate bus line (not shown) and its corresponding portion. In addition, when the opening ap is parallel with the gate bus line (not shown) and the data bus line 12, respectively, the upper portion of the gate bus line and the data bus line and corresponding portions thereof become the light alignment portion. Further, in this photo-oriented portion, the liquid crystal molecules are photo-aligned so as to be tilted into the unit pixel by a predetermined angle, for example, an angle of 90 degrees or less. Thus, the photo-oriented portion allows the liquid crystal molecules to be easily distorted and arranged by the electric field after the electric field is applied.
상부 기판(20)의 외측면에는 제 2 편광판(28)이 배치되고, 상부 기판(20)과 제 2 편광판(28) 사이에는 위상 보상판(29)이 개재된다. 이때, 위상 보상판(29)은 부의 굴절율 이방성을 갖는 액정 분자들로 이루어지고, 제 2 편광판(28)은 소정 방향으로의 편광축을 갖되, 제 1 편광판(18)과의 편광축과는 직교되는 편광축을 갖는다.The second polarizing plate 28 is disposed on the outer surface of the upper substrate 20, and the phase compensating plate 29 is interposed between the upper substrate 20 and the second polarizing plate 28. In this case, the phase compensating plate 29 is made of liquid crystal molecules having negative refractive anisotropy, and the second polarizing plate 28 has a polarization axis in a predetermined direction and is orthogonal to the polarization axis of the first polarizing plate 18. Has
또한, 하부 기판(10)과 상부 기판(20) 사이에는 수개의 액정 분자(30a, 30b)를 포함하는 액정층(30)이 개재된다. 이때, 액정 분자(30a,30b)는 유전율 이방성이 음인 물질을 사용함이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 셀갭(상하 기판간의 거리)과 액정 분자의 굴절율 이방성(Δn)의 곱이 0.2 내지 0.8㎛ 정도가 되도록 한다.In addition, a liquid crystal layer 30 including several liquid crystal molecules 30a and 30b is interposed between the lower substrate 10 and the upper substrate 20. At this time, it is preferable that the liquid crystal molecules 30a and 30b use a material having negative dielectric anisotropy. In the present invention, the product of the cell gap (distance between the upper and lower substrates) and the refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal molecules is about 0.2 to 0.8 mu m.
이러한 구성을 갖는 수직 배향 모드 액정 표시 장치는 다음과 같이 동작된다.The vertical alignment mode liquid crystal display device having such a configuration is operated as follows.
먼저, 화소 전극(14)과 공통 전극(21) 사이에 전계가 형성되지 않으면, 액정 분자(30a)들은 수직 배향막인 제 1 및 제 2 배향막(15,22)의 영향으로, 그것들의 장축이 대부분 기판(10) 표면과 수직을 이루도록 배열된다. 이때, 광 배향이 이루어진 영역, 즉, 데이터 버스 라인(12) 상부 및 그 대응 영역에서는 액정 분자들(30b)이 단위 픽셀쪽으로 틸트되도록 배열된다.First, when no electric field is formed between the pixel electrode 14 and the common electrode 21, the liquid crystal molecules 30a are influenced by the first and second alignment layers 15 and 22, which are vertical alignment layers, and their major axes are mostly It is arranged to be perpendicular to the substrate 10 surface. In this case, the liquid crystal molecules 30b are arranged to be tilted toward the unit pixel in the region where the light alignment is performed, that is, the data bus line 12 and the corresponding region.
그러면, 제 1 편광판(18)을 통과한 빛은 액정층(30)을 통과하는 동안 편광 상태가 변하지 않아서, 제 2 편광판(28)을 통과하지 못한다. 따라서, 화면은 다크 상태가 된다. 이때, 위상 보상판(29)에 의하여 완전한 다크를 실현할 수 있으며, 일부 틸트된 액정 분자들에 의하여 광 누설이 일어날 수 있으나, 그 부분은 데이터 버스 라인에 의하여 차광된 부분으로 콘트라스트비에 영향을 미치지 않는다.Then, the light passing through the first polarizing plate 18 does not change the polarization state while passing through the liquid crystal layer 30, and thus cannot pass through the second polarizing plate 28. Thus, the screen is dark. In this case, the full compensation may be realized by the phase compensating plate 29, and light leakage may occur due to some tilted liquid crystal molecules, but the part is a part shielded by the data bus line and does not affect the contrast ratio. Do not.
한편, 화소 전극(14)과 공통 전극(21) 사이에 전압차가 발생되면, 도 2b에 도시된 바와 같이 사선 성분을 갖는 수직 전계(E)가 형성된다. 이때, 사선 성분을 갖는 수직 전계(E)는 개구부(ap)를 중심으로 대칭되는 형태로 발생된다. 여기서, 수직 전계(E)가 사선 성분을 갖는 것은 개구부(ap)에 의하여 전계가 왜곡되었기 때문이다.On the other hand, when a voltage difference is generated between the pixel electrode 14 and the common electrode 21, as shown in FIG. 2B, a vertical electric field E having an oblique component is formed. At this time, the vertical electric field E having an oblique component is generated in a symmetrical form with respect to the opening ap. Here, the vertical electric field E has an oblique component because the electric field is distorted by the opening ap.
또한, 개구부(ap)에 있는 액정 분자들(30c)은 전계의 영향을 받지 않으므로, 초기 배열 상태를 유지하여 디스클리네이션 라인이 된다. 여기서, 상기 개구부(ap)는 상술한 바와 같이 단위 픽셀의 중앙에 배치되므로, 디스클리네이션 라인은 단위 픽셀 중앙에 위치하게 된다.In addition, since the liquid crystal molecules 30c in the opening ap are not affected by the electric field, the liquid crystal molecules 30c maintain the initial arrangement and become a disclination line. Here, since the opening ap is disposed at the center of the unit pixel as described above, the disclination line is positioned at the center of the unit pixel.
더욱이, 데이터 버스 라인(12) 또는 게이트 버스 라인 상에 있는 액정 분자들은 단위 픽셀쪽으로 소정 각도만큼 틸트되어져 있어, 더 빠른 속도로 구동된다. 따라서, 구동 전압을 낮출 수 있다.Moreover, the liquid crystal molecules on the data bus line 12 or the gate bus line are tilted by an angle toward the unit pixel, so that they are driven at a higher speed. Therefore, the driving voltage can be lowered.
이러한 전계가 형성되면, 전계 형성 부분에 위치되는 액정 분자(30a,30b)들은 전계와 자신의 단축이 평행하도록 재배열된다. 이때, 제 1 편광판(18)의 편광축은 상기 구동된 액정 분자의 장축과 45도를 이루므로, 제 1 편광판(18)을 통과한광은 액정층(30)을 통과하면서 편광 상태가 변화되어, 제 2 편광판(28)을 통과한다. 따라서, 화면은 화이트 상태가 된다.When such an electric field is formed, the liquid crystal molecules 30a and 30b positioned in the electric field forming portion are rearranged such that the electric field and its short axis are parallel to each other. At this time, since the polarization axis of the first polarizing plate 18 forms 45 degrees with the long axis of the driven liquid crystal molecules, the light passing through the first polarizing plate 18 passes through the liquid crystal layer 30, and the polarization state is changed. 2 passes through the polarizing plate 28. Thus, the screen is in a white state.
이하, 상기 배향막(16,22)의 소정 부분을 광 배향 시키는 방법에 대하여 도 3a 내지 도 3c를 통하여 설명하도록 한다. 여기서, 상기 도 3a 내지 도 3c에서는 하부 기판(11)의 배향막(16)만을 예를들어 설명한다.Hereinafter, a method of photoaligning a predetermined portion of the alignment layers 16 and 22 will be described with reference to FIGS. 3A to 3C. 3A to 3C, only the alignment layer 16 of the lower substrate 11 will be described by way of example.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 데이터 버스 라인(12), 화소 전극(14) 및 절연막(15)이 구비된 기판(10)이 준비된다. 그 후, 절연막(15) 상부에 제 1 배향막(16)이 형성된다.First, as shown in FIG. 3A, a substrate 10 having a data bus line 12, a pixel electrode 14, and an insulating film 15 is prepared. Thereafter, the first alignment layer 16 is formed on the insulating film 15.
그다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 기판상에 상기 일측 데이터 버스 라인(12a) 부분이 오픈되도록 제 1 마스크(50)를 배치시킨후, 편광된 레이져 광을 조사하여, 제 1 광 배향을 실시한다.Next, as shown in FIG. 3B, the first mask 50 is disposed on the substrate to open the one side data bus line 12a, and then irradiated with polarized laser light to perform the first optical alignment. do.
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 마스크(50)을 제거한다음, 타측의 데이터 버스 라인(12b)이 오픈되도록 제 2 마스크(51)를 배치시킨다. 그후, 노출된 부분에 편광된 레이져 광을 조사하여 제 2 광 배향을 실시한다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, after removing the first mask 50, the second mask 51 is disposed to open the other data bus line 12b. Thereafter, the exposed portion is irradiated with polarized laser light to effect the second light alignment.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 각 픽셀당 공통 전극의 중앙에 개구부가 설치되어, 개구부를 중심으로 양측이 대칭되는 사선 성분을 갖는 수직 전계가 형성되므로써 용이하게 이중 도메인을 형성할 수 있고, 데이터 버스 라인 상부 또는 게이트 버스 라인 상부의 배향막 부분을 광 배향시켜서 액정 분자들이 더 빠른 속도로 구동되도록 한다.As described in detail above, according to the present invention, an opening is provided at the center of the common electrode for each pixel in the vertical alignment mode liquid crystal display, thereby forming a vertical electric field having an oblique component in which both sides are symmetric about the opening. Dual domains can be easily formed, and photoalignment of the alignment film portion above the data bus line or above the gate bus line allows the liquid crystal molecules to be driven at higher speed.
또한 개구부가 형성된 부분이 디스클리네이션 라인 부분이 되므로, 디스클리네이션 라인이 픽셀 중앙에 안정적으로 형성된다.In addition, since the portion where the opening is formed becomes the portion of the disclination line, the disclination line is stably formed in the center of the pixel.
따라서, 여러번의 러빙 공정없이 안정적으로 완벽한 이중 또는 다중 도메인이 형성된다.Thus, perfect double or multiple domains are formed stably without several rubbing processes.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.
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