KR100773875B1 - In Plane Switching mode Liquid crystal display device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 동영상을 구현하기 위해 충분한 응답특성을 가지며, 광시야각과 선명한 대비비(contrast ratio)를 가지는 횡전계방식 액정표시장치(In plane switching mode LCD)의 구성에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and has a sufficient response characteristic for realizing a moving image, and relates to a configuration of an in-plane switching mode LCD having a wide viewing angle and a clear contrast ratio. will be.

전술한 액정층의 응답특성을 개선하기 위해, 본 발명에 따른 액정분자의 초기 러빙방향은 전계 인가방향에 대해 45o 비틀려 구성된다. 즉, 상부기판과 하부기판에 근접한 액정분자의 분자축(장축)이 이루는 각은 상기 전계인가 방향을 중심으로 평면적으로 각각 45o와 -45o를 이루도록 구성한다. In order to improve the response characteristics of the above-described liquid crystal layer, the initial rubbing direction of the liquid crystal molecules according to the present invention is configured to be twisted 45 ° with respect to the electric field application direction. That is, the angle formed by the molecular axis (long axis) of the liquid crystal molecules adjacent to the upper substrate and the lower substrate is configured to form 45 o and -45 o respectively in a plane around the electric field application direction.

이와 같이 하면, 응답특성이 빨라져 동영상 구현이 가능한 액정표시장치를 제작할 수 있으며, 액정패널의 상부에 소정의 트위스트 각을 가지는 고분자 필름을 광학보상용 필름(optical compensating film)으로써 더욱 구성하여 저 전압 구동으로 선명한 화질을 가지는 액정패널을 제작 할 수 있다.

In this way, a liquid crystal display device capable of realizing a moving image can be manufactured by improving response characteristics, and a polymer film having a predetermined twist angle on the upper portion of the liquid crystal panel is further configured as an optical compensating film to drive low voltage. It is possible to produce a liquid crystal panel having a clear image quality.

Description

횡전계모드 액정 표시장치{In Plane Switching mode Liquid crystal display device} Transverse mode liquid crystal display device             

도 1은 일반적인 TN 액정표시장치의 일부를 도시한 분해 사시도이고,1 is an exploded perspective view showing a part of a general TN liquid crystal display device;

도 2a와 도 2b는 TN 모드 액정표시장치의 동작을 도시한 도면이고,2A and 2B illustrate an operation of a TN mode liquid crystal display device.

도 3은 일반적인 IPS 모드 액정표시장치의 한 화소부에 해당하는 단면을 도시한 도면이고,3 is a cross-sectional view corresponding to one pixel part of a general IPS mode LCD.

도 4a와 도 4b는 각각 오프 상태(off state)와 온 상태(on state)일 때 IPS 모드 액정표시장치의 동작을 나타내는 사시도이고,4A and 4B are perspective views illustrating the operation of the IPS mode liquid crystal display device in the off state and the on state, respectively.

도 5a와 도 5b는 일반적인 IPS 모드 액정 표시장치의 동작을 나타낸 평면도이고,5A and 5B are plan views illustrating the operation of a general IPS mode liquid crystal display device;

도 6은 일반적인 IPS 모드 액정표시장치의 시야각에 따른 색좌표를 도시한 도면이고,6 is a diagram illustrating color coordinates according to a viewing angle of a general IPS mode LCD.

도 7은 일반적인 IPS모드 액정 표시장치의 각 계조에 따라 시야각에 따른 투과도를 도시한 도면이고, FIG. 7 is a diagram illustrating transmittance according to a viewing angle according to each gray level of a general IPS mode liquid crystal display.

도 8a와 도 8b는 일반적인 IPS모드 액정 표시장치와 2 도메인을 갖는 액정 표시장치의 시야각에 따른 복굴절의 차이를 도시한 도면이고, 8A and 8B illustrate differences in birefringence according to viewing angles of a general IPS mode liquid crystal display and a liquid crystal display having two domains.                 

도 9는 종래의 헤링본(herringbone)방식으로 구성된 IPS모드 액정표시장치용 어레이기판의 일부 화소를 도시한 확대 평면도이고,FIG. 9 is an enlarged plan view showing some pixels of an array substrate for an IPS mode liquid crystal display device constructed by a conventional herringbone method.

도 10은 종래의 IPS모드 액정표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이고,10 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a conventional IPS mode liquid crystal display device;

도 11은 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이고,11 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of an IPS mode liquid crystal display device according to the present invention;

도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 상기 각 구성요소를 설계한 평면도이고,12 is a plan view of each of the above components in accordance with a first embodiment of the present invention,

도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 상기 각 구성요소를 설계한 평면도이다.
13 is a plan view of each of the above components in accordance with a second embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

110 : 어레이기판 112 : 컬러필터기판110: array substrate 112: color filter substrate

114 : 고분자 필름 115 : 액정층114: polymer film 115: liquid crystal layer

116 : 화소전극 118 : 공통전극116: pixel electrode 118: common electrode

119 : 제 1 배향막 121 : 제 1 편광판119: first alignment layer 121: first polarizing plate

123 : 컬러필터 125 : 평탄화막123: color filter 125: planarization film

127 : 제 2 배향막 129 : 제 2 편광판127: second alignment layer 129: second polarizing plate

131 : 수평전계(횡전계)
131: horizontal electric field

본 발명은 화상 표시장치(Image display device)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 포함하는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD)에 관한 것이다.The present invention relates to an image display device, and more particularly, to a liquid crystal display (LCD) including a thin film transistor (TFT).

특히, 본 발명은 액정표시장치의 액정을 구동하는 제 1 및 제 2 전극이 동일한 기판에 형성된 횡전계 방식(In-Plane Switching : 이하 IPS 모드라 칭함)의 액정표시장치에 관한 것이다. In particular, the present invention relates to a liquid crystal display of an in-plane switching (hereinafter referred to as IPS mode) in which first and second electrodes for driving a liquid crystal of a liquid crystal display are formed on the same substrate.

일반적으로 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다. In general, the driving principle of the liquid crystal display device uses the optical anisotropy and polarization of the liquid crystal. Since the liquid crystal is thin and long in structure, the liquid crystal has directivity in the arrangement of molecules, and the direction of the molecular arrangement can be controlled by artificially applying an electric field to the liquid crystal.

따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛이 임의로 변조되어 화상정보를 표현할 수 있다.Accordingly, when the molecular arrangement direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light polarized by optical anisotropy may be arbitrarily modulated to express image information.

이러한 액정은 전기적인 특성분류에 따라 유전율 이방성이 양(+)인 포지티브액정과 음(-)인 네거티브 액정으로 구분될 수 있으며, 유전율 이방성이 양인 액정분자는 전기장이 인가되는 방향으로 액정분자의 장축이 평행하게 배열하고, 유전율 이방성이 음인 액정분자는 전기장이 인가되는 방향과 액정분자의 장축이 수직하게 배열한다. Such liquid crystals may be classified into positive liquid crystals having positive dielectric anisotropy and negative liquid crystals having negative dielectric anisotropy according to the electrical characteristics. The liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy have long axes of liquid crystal molecules in a direction in which an electric field is applied. The liquid crystal molecules arranged in parallel and having negative dielectric anisotropy are arranged perpendicularly to the direction in which the electric field is applied and the major axis of the liquid crystal molecules.                         

현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다. Currently, active matrix LCDs (AM-LCDs) in which thin film transistors and pixel electrodes connected to the thin film transistors are arranged in a matrix manner have attracted the most attention due to their excellent resolution and video performance.

일반적으로 액정표시장치를 구성하는 기본적인 부품인 액정 패널의 구조를 살펴보면 다음과 같다.In general, the structure of a liquid crystal panel, which is a basic component of a liquid crystal display, will be described.

도 1은 일반적인 TN 액정 표시장치의 일부를 나타낸 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a part of a general TN liquid crystal display.

도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치는 블랙매트릭스(6)와 서브컬러필터(적,녹,청)(8)를 포함한 컬러필터(7)와 컬러필터 상에 투명한 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 형성된 화소전극(17)과 스위칭소자(T)를 포함한 어레이배선이 형성된 하부기판(22)으로 구성되며, 상기 상부기판(5)과 하부기판(22) 사이에는 액정(14)이 충진되어 있다.As illustrated, a general color liquid crystal display device includes a color filter 7 including a black matrix 6 and a sub color filter (red, green, blue) 8 and a transparent common electrode 18 formed on the color filter. The upper substrate 5 includes a lower substrate 22 having an array wiring including an upper substrate 5, a pixel region P and a pixel electrode 17 formed on the pixel region, and a switching device T. The liquid crystal 14 is filled between the lower substrate 22 and the lower substrate 22.

상기 하부기판(22)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 형성된다.The lower substrate 22 is also referred to as an array substrate, and the thin film transistor T, which is a switching element, is positioned in a matrix type, and the gate wiring 13 and the data wiring 15 passing through the plurality of thin film transistors cross each other. Is formed.

상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이다. 상기 화소영역(P)상에 형성되는 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속을 사용한다. The pixel area P is an area defined by the gate line 13 and the data line 15 intersecting each other. The pixel electrode 17 formed on the pixel region P uses a transparent conductive metal having relatively high light transmittance, such as indium-tin-oxide (ITO).

전술한 바와 같이 구성되는 액정표시장치는 상기 화소전극(17)상에 위치한 액정층(14)이 상기 박막트랜지스터(T)로부터 인가된 신호에 의해 배향되고, 상기 액정층의 배향정도에 따라 상기 액정층(14)을 투과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표현할 수 있다.In the liquid crystal display device configured as described above, the liquid crystal layer 14 disposed on the pixel electrode 17 is oriented by a signal applied from the thin film transistor T, and the liquid crystal layer is aligned according to the degree of alignment of the liquid crystal layer. The image can be represented in a manner that controls the amount of light that passes through layer 14.

상술한 액정표시장치는 즉, 상기 공통전극(18)과 상기 화소전극(17)을 통해 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하며, 상부패널의 공통전극이 접지역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정셀의 파괴를 방지할 수 있다. The above-described liquid crystal display device drives liquid crystal by an electric field applied up and down through the common electrode 18 and the pixel electrode 17, and has excellent characteristics such as transmittance and aperture ratio. The common electrode serves as a ground to prevent destruction of the liquid crystal cell due to static electricity.

도 2a와 도 2b는 상기 TN(Twisted nematic) 액정패널의 전압인가시 액정(14)의 동작을 도시한 도면으로, 도 2a는 전압 무인가시의 TN 액정패널의 액정의 배열을 도시한 도면이다. 이 때, 상기 액정(14)은 유전성이방성이 양(+)이고, 배향방향으로부터 평면적으로 보아 상, 하 액정이 90o로 꼬인 수평적 배열상태를 갖는다.2A and 2B illustrate an operation of the liquid crystal 14 when voltage is applied to the twisted nematic (TN) liquid crystal panel, and FIG. 2A illustrates an arrangement of liquid crystals of the TN liquid crystal panel when no voltage is applied. At this time, the liquid crystal 14 has a dielectric anisotropy and positive (+), when viewed in plan, down the liquid crystal has a twisted horizontal arrangement with 90 o to an orientation direction.

도 2b는 상/하 기판에 전압을 인가했을 때의 액정분자의 배열상태를 도시한 도면으로, 상기 상/하 기판에 전압을 인가하면, 상기 90o로 꼬인 액정분자(14)는 전기장의 방향으로 재배열하게 되어 액정분자의 극값은 대체로 90°가 된다. 2B is a diagram illustrating an arrangement state of liquid crystal molecules when a voltage is applied to upper and lower substrates. When voltage is applied to the upper and lower substrates, the liquid crystal molecules 14 twisted to 90 o are in the direction of an electric field. As a result, the extreme value of the liquid crystal molecules becomes approximately 90 °.

따라서 시야각에 따른 대비비(contrast ratio : C/R)와 휘도의 변화가 심하게 되어 광시야각을 구현할 수 없게 되는 문제점이 있다. Therefore, there is a problem in that the contrast ratio (C / R) and luminance change depending on the viewing angle become severe, and thus the wide viewing angle cannot be realized.

도 3은 이러한 수직 전기장에 의한 시야각의 문제를 해결하기 위해 제안된 IPS모드 액정표시장치의 구성을 도시한 도면으로, 기판(30) 상에 화소전극(34)과 공통전극(36)이 동일 평면상에 형성되어 있다. 즉, 액정(14)은 상기 동일 기판상에 상기 화소전극(34)과 공통전극(36)의 수평 전계(35)에 의해 작동한다. 상기 액정층(14) 상에는 컬러필터 기판(32)이 형성되어 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an IPS mode liquid crystal display device proposed to solve the problem of the viewing angle caused by the vertical electric field. The pixel electrode 34 and the common electrode 36 are coplanar on the substrate 30. It is formed on the phase. That is, the liquid crystal 14 is operated by the horizontal electric field 35 of the pixel electrode 34 and the common electrode 36 on the same substrate. The color filter substrate 32 is formed on the liquid crystal layer 14.

도 4a와 도 4b는 IPS 모드에서 전압 온/오프시 액정분자 배열의 변화를 나타내는 도면으로, 도 4a와 같이, 화소전극(34) 또는 공통전극(36)에 전계(35)가 인가되지 않은 오프상태에서는 액정분자 배열의 변화가 일어나지 않고 있음을 보이고 있다. 4A and 4B illustrate a change in arrangement of liquid crystal molecules during voltage on / off in IPS mode. As shown in FIG. 4A, an electric field 35 is not applied to the pixel electrode 34 or the common electrode 36. It is shown that the change of the arrangement of the liquid crystal molecules does not occur in the state.

도 4b는 상기 화소전극(34)과 공통전극(36)에 전압이 인가되었을 때 액정 분자배열의 변화를 도시한 도면으로, 횡전계(35)가 형성되고, 횡전계의 분포와 거의 평행하게 액정분자가 배열함을 알 수 있다.4B illustrates a change in liquid crystal molecular array when voltage is applied to the pixel electrode 34 and the common electrode 36. A transverse electric field 35 is formed and the liquid crystal is substantially parallel to the distribution of the transverse electric field. It can be seen that the molecules are arranged.

도 5a와 도 5b는 상기 공통전극과 화소전극에 전기장의 인가여부에 따른 액정의 분자배열상태를 평면적으로 도시한 도면으로, 도 5a는 상기 공통전극(34)과 화소전극(36)에 전압이 인가되지 않았을 경우에는 액정분자의 배열방향(41)은 초기 배향막(미도시)의 배열방향과 동일한 방향으로 배열된다.5A and 5B are plan views illustrating molecular arrangements of liquid crystals according to whether an electric field is applied to the common electrode and the pixel electrode, and FIG. 5A shows a voltage difference between the common electrode 34 and the pixel electrode 36. When not applied, the alignment direction 41 of the liquid crystal molecules is arranged in the same direction as the alignment direction of the initial alignment layer (not shown).

도 5b는 화소전극(34)과 공통전극(36)에 전압이 인가될 때 액정분자의 배열방향(41a)을 도시한 도면으로, 전기장이 인가되는 방향(35)으로 액정분자가 배열함을 알 수 있다.FIG. 5B illustrates an arrangement direction 41a of the liquid crystal molecules when voltage is applied to the pixel electrode 34 and the common electrode 36. It is understood that the liquid crystal molecules are arranged in the direction 35 to which the electric field is applied. Can be.

상기 IPS 모드의 장점은 전기장인가시 각 액정의 극값의 변화가 작으므로 광시야각이 가능하다는 것이다. 즉, 액정표시장치를 정면에서 보았을 때, 상/하/좌/우 방향으로 약 70°방향에서 가시할 수 있다는 것이다. The advantage of the IPS mode is that the wide field of view is possible because the change of the extreme value of each liquid crystal is small when the electric field is applied. That is, when the liquid crystal display device is viewed from the front, the liquid crystal display device may be visible in the about 70 ° direction in the up / down / left / right directions.

전술한 바와 같은 동작특성을 보이는 횡전계 방식 액정표시장치는 두 가지 형태로 구성할 수 있다. The transverse electric field type liquid crystal display device having the operation characteristics as described above may be configured in two forms.                         

첫 번째 형태는 상부기판에 근접한 액정분자는 전계인가 방향에 대해 평행하게 구성하고, 하부기판에 근접한 액정분자는 전계인가 방향에 대해 수직하게 구성되도록 비틀림 각을 가진 액정층을 포함하는 구성이다.The first form is configured to include a liquid crystal layer having a torsion angle such that liquid crystal molecules close to the upper substrate are configured parallel to the electric field application direction, and liquid crystal molecules close to the lower substrate are perpendicular to the electric field application direction.

이와 같은 구성은 하부기판 쪽 계면부근의 액정분자를 약 90o로 회전시키지 않으면 안되기 때문에 구동전압이 10V 이상으로 매우 높아야 한다.In such a configuration, since the liquid crystal molecules near the interface near the lower substrate must be rotated at about 90 ° , the driving voltage must be very high, 10V or more.

그렇지 않으면 상기 액정층을 통과한 빛에 복굴절이 발생하게 되어 휘도가 저하되는 문제가 발생한다.Otherwise, birefringence may occur in the light passing through the liquid crystal layer, resulting in a problem of lowering the luminance.

더욱이, 전술한 바와 같은 액정의 구성은 전압을 인가하였을 경우인 전압 상승시간(rising time)은 어느 정도 빨리 할 수 있으나, 전압의 공급이 중단되었을 때의 하강시간(falling time)은 상기 액정분자가 90도 되돌아오지 않으면 안되기 때문에 빨라도 40ms이상이 걸려야 한다.In addition, the configuration of the liquid crystal as described above, the voltage rise time (rising time) when the voltage is applied to a certain degree, the falling time (falling time) when the supply of the voltage is stopped, the liquid crystal molecules It must take more than 40ms even faster because it must return 90 degrees.

이와 같은 하강속도는 동화상을 구현하기 위해 충분한 시간이라 볼 수 없다.This descent speed is not enough time to realize a moving image.

두 번째 형태로는 상기 액정층의 액정분자의 초기 배향이 상 하부기판의 계면에서 대략 동일한 구성이다. In the second form, the initial orientation of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer is substantially the same at the interface of the upper lower substrate.

즉, 전압 무인가시에는 상기 액정층의 분자배열은 비틀림이 없는 균등한 배열을 하게 된다.That is, when no voltage is applied, the molecular arrangement of the liquid crystal layer is equally arranged without distortion.

이와 같은 액정분자의 구성을 가지는 액정층에 전계를 인가하게 되면, 상기 액정분자는 전계의 방향으로 약 45도 회전하게 된다.When an electric field is applied to the liquid crystal layer having such a structure of the liquid crystal molecules, the liquid crystal molecules rotate about 45 degrees in the direction of the electric field.

이와 같은 동작특성은 상기 제 1 형태에 비해 상기 전계 방향에 대한 액정분 자를 약 45o만큼만 회전하도록 하면 되므로 저 전압 구동이 가능한 장점이 있다.This operation characteristic has a merit that low voltage driving is possible because the liquid crystal molecules in the electric field direction need only be rotated by about 45 ° compared to the first embodiment.

그러나, 이러한 구성의 액정층의 응답특성은 액정층의 두께에 크게 의존한다.However, the response characteristic of the liquid crystal layer of such a configuration largely depends on the thickness of the liquid crystal layer.

즉, 액정층의 두께가 작을수록 상기 응답특성이 좋아진다.That is, the smaller the thickness of the liquid crystal layer is, the better the response characteristic is.

그러나, 상기 액정층의 두께를 줄이는 것은 한계가 있으며, 액정층의 두께를 줄이기 위해 상부기판과 하부기판의 합착된 갭을 줄이게 되면 두 기판사이에 액정을 충진하기 위한 시간이 너무 많이 걸리므로 생산수율이 저하되는 문제가 있다.However, there is a limit in reducing the thickness of the liquid crystal layer, and if the reduced gap between the upper substrate and the lower substrate is reduced to reduce the thickness of the liquid crystal layer, it takes too much time to fill the liquid crystal between the two substrates. This has a problem of deterioration.

따라서, 상기 액정셀 갭의 한계치를 고려하였을 경우, 상기 두 번째 형태의 IPS모드 액정표시장치의 응답특성 또한 동영상을 구현하기 위해 충분하지 않다.Therefore, when the limit value of the liquid crystal cell gap is considered, the response characteristic of the second type IPS mode liquid crystal display device is also not sufficient to realize a moving picture.

이하, 도 6내지 도 10을 통해 종래의 IPS모드 액정표시장치의 색특성에 대해 알아본다.Hereinafter, the color characteristics of the conventional IPS mode liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. 6 to 10.

도 6은 상기 IPS 모드 액정 표시장치의 시야각에 따른 색좌표의 특성으로 좌/우, 상/하, 45o, 135o의 각에 따른 특성을 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics of color coordinates according to viewing angles of the IPS mode liquid crystal display according to angles of 45 ° and 135 ° .

상기 IPS 모드는 광시야각의 장점은 있으나, 표준 백색광(0.329, 0.333)에서 시야각에 따라 색변이가 일어나는 것을 알 수 있다. 이는 액정의 복굴절특성에 기인하고, 엔도(S.Endow) 등이 발표한 "광시야각과 20 ms의 빠른 응답속도를 갖는 18.1인치의 액정표시장치"(Advanced 18.1-inch Diagonal Super-TFT-LCDs with Mega Wide Viewing Angle and Fast Response Speed of 20ms : IDW 99' 187page)에서도 이 문제를 지적하고 있다. The IPS mode has the advantage of a wide viewing angle, but it can be seen that color shift occurs depending on the viewing angle in standard white light (0.329, 0.333). This is due to the birefringence characteristics of the liquid crystal, and published by S. Endow et al., "18.1-inch Diagonal Super-TFT-LCDs with wide viewing angle and fast response time of 20 ms" (Advanced 18.1-inch Diagonal Super-TFT-LCDs with Mega Wide Viewing Angle and Fast Response Speed of 20ms: IDW 99 ', p. 187) also point to this problem.                         

한편, 도 7은 일반적인 액정 표시장치의 계조를 8단계로 구분하여 각 계조에서 시야각에 따른 투과도를 도시한 도면으로, 정면에서 투과도가 0 %의 계조를 표현할 때, 좌/우측의 시야각이 60o가 되는 영역에서는 투과도가 약 25 %정도로 제 4 레벨의 계조를 표현할 때보다도 투과도가 큼을 알 수 있다.FIG. 7 is a diagram illustrating transmittance according to a viewing angle in each gray scale by dividing the gray scales of a general liquid crystal display into eight levels. When the gray scale of 0% transmittance is represented at the front, the viewing angles of the left and right sides are 60 o. It is understood that the transmittance is greater than that when expressing the fourth level of gray level in the region of about 25%.

즉, 다시 설명하면, 암 상태를 표시하는 1 레벨의 계조는 정면에서는 암상 태를 표시하나, 좌/우 시야각이 약 60o 정도 되면 계조반전이 발생하여 약 4레벨에 해당하는 계조반전(grey inversion)이 발생하여 암 상태가 아닌 백 상태가 된다.In other words, one level of gray indicating the dark state indicates the dark state in front, but the left / right viewing angle is about 60 o. In this case, gray level inversion occurs, and gray level inversion corresponding to about four levels occurs to become a white state rather than a dark state.

상기와 같은 현상을 계조반전이라 하며, 이러한 현상은 액정의 복굴절특성에 기인한 것으로 각 계조 레벨간의 투과도의 역전현상이 존재하게 되어 고품위의 액정표시장치를 구현하는데 문제점이 있다.Such a phenomenon is called gradation inversion, and this phenomenon is caused by the birefringence characteristic of the liquid crystal, and thus there is a problem in implementing a high-quality liquid crystal display device due to the inversion of transmittance between the gradation levels.

이와 같이, 중간계조에서 밝기의 불균일이 발생하는 원인은 액정 자체의 복굴절 특성에 기인한다. As such, the cause of the unevenness of brightness in the halftone is due to the birefringence characteristic of the liquid crystal itself.

즉, 액정 표시장치에서 완전한 암 상태를 표시하기 위해서는 두 장의 편광판 사이에 복굴절이 0이 되어야 하나, 액정의 자체 특성이 복굴절로 동작하는 광학계(optical system)이기 때문에 이를 보상하기 위해서는 값은 반대이고 크기는 동일한 복굴절을 갖는 새로운 계(system)를 만들면 된다.That is, the birefringence should be zero between the two polarizers in order to display the complete dark state in the liquid crystal display. However, since the liquid crystal itself is an optical system operating by birefringence, the value is opposite and the magnitude is corrected. Is to create a new system with the same birefringence.

이를 위해 종래에는 동일한 화소영역 내에 크기는 같고 방향은 반대인 적어도 2개의 도메인(domain)을 형성하여 액정의 복굴절을 보상하는 방법을 사용하면 된다. 이하 도 8a 와 8b를 참조하여 복굴절을 보상하는 방법에 대해 설명한다. To this end, conventionally, at least two domains having the same size and opposite directions in the same pixel area may be used to compensate for birefringence of the liquid crystal. Hereinafter, a method of compensating birefringence will be described with reference to FIGS. 8A and 8B.                         

도 8a와 도 8b는 일반적인 액정 표시장치와 2 도메인을 갖는 액정 표시장치의 시야각에 따른 복굴절의 차이를 도시한 도면으로, 서로 다른 방향으로 배열되는 2 도메인 액정 표시장치의 경우 한 방향의 복굴절 값을 다른 도메인이 보상하기 때문에 시야각에 따른 계조반전의 현상이 줄어들게 된다.8A and 8B illustrate differences in birefringence according to a viewing angle of a general liquid crystal display and a liquid crystal display having two domains. In the case of a two domain liquid crystal display arranged in different directions, the birefringence value of one direction is shown. Since other domains compensate, the phenomenon of gray level inversion with the viewing angle is reduced.

즉, 도 8a는 한 도메인을 갖는 액정 표시장치의 단면을 도시한 도면으로, a, b, c의 위치에서의 복굴절 값은 각각 다르게 된다. 따라서, 도 8a에 도시된 한 도메인을 갖는 액정 표시장치에서는 필연적으로 시야각에 따른 화질특성의 저하가 발생하게 된다.That is, FIG. 8A is a diagram showing a cross section of a liquid crystal display having one domain, wherein the birefringence values at positions a, b, and c are different. Therefore, in a liquid crystal display having one domain shown in FIG. 8A, a deterioration in image quality characteristics inevitably occurs due to a viewing angle.

도 8b는 한 화소영역에 두개의 도메인을 형성한 액정 표시장치의 단면을 도시한 도면으로, 제 1 액정분자의 a1의 복굴절 값은 제 1 액정 분자와 반대방향으로 분자배열을 취하는 제 2 액정 분자의 a2의 복굴절 값이 보상하게 되어(결과적으로 복굴절 값이 약 0이 된다) 시야각에 따른 화질의 저하가 작게 된다.Figure 8b is a diagram showing the cross section of the liquid crystal display device forming the two domains in the pixel region, the second liquid-crystal birefringence value of a first of the liquid crystal molecules will take a molecular arrangement in a direction opposite to the first liquid crystal molecules The birefringence value of a 2 of the molecule is compensated (as a result, the birefringence value is about 0), so that the deterioration of the image quality according to the viewing angle is small.

따라서, 이러한 복굴절 보상을 위한 전극형태가 제안되었으며, 이하 도 9에서는 공통전극과 화소전극이 헤링본 형상(herringbone shape)으로 구성된 IPS모드 액정표시장치를 예를 들어 설명한다.Accordingly, an electrode shape for such birefringence compensation has been proposed. Hereinafter, an IPS mode liquid crystal display in which a common electrode and a pixel electrode have a herringbone shape will be described.

도 9는 종래의 헤링본 형상(herring bone shape)으로 구성된 IPS모드 액정표시장치용 어레이기판의 일부 화소를 도시한 확대 평면도이다.FIG. 9 is an enlarged plan view showing some pixels of a conventional array substrate for an IPS mode liquid crystal display device having a herringbone shape.

(헤링본 형상은 ">" 또는"<"의 형상이 상하좌우로 연속하여 구성되는 형태를 말한다.) (The herringbone shape refers to a form in which the shape of " " or " &quot;                         

도시한 바와 같이, 어레이기판(51)은 화소영역(P)을 매트릭스 형태로 정의하는 다수의 게이트배선(53)과 데이터배선(55)으로 구성된다.As shown, the array substrate 51 is composed of a plurality of gate wirings 53 and data wirings 55 defining the pixel region P in a matrix form.

상기 인접한 게이트배선(53)사이에는 공통배선(54)이 구성된다.The common wiring 54 is formed between the adjacent gate wirings 53.

상기 게이트배선(53)과 데이터배선(55)이 교차하는 부분에는 게이트전극(57)과 반도체층(59)과, 소스전극(61)과 드레인전극(63)으로 구성된 박막트랜지스터(T)가 구성된다.The thin film transistor T including the gate electrode 57, the semiconductor layer 59, the source electrode 61, and the drain electrode 63 is formed at the intersection of the gate wiring 53 and the data wiring 55. do.

상기 다수의 게이트배선(53)은 크롬(Cr)과 같은 금속물질로 형성되며, 소정의 갭을 두고 서로 평행하게 구성된다.The plurality of gate wirings 53 are formed of a metal material such as chromium (Cr), and are formed in parallel with each other with a predetermined gap.

상기 화소영역(P)은 공통전극(65)과 화소전극(67)으로 구성된다.The pixel region P includes a common electrode 65 and a pixel electrode 67.

이러한 구성에서, 상기 공통전극(65)은 상기 공통배선(54)에서 상/하로 인접한 게이트배선(53)으로 각각 돌출 연장된 제 1 공통전극(65a)과 제 2 공통전극(65b)으로 구성된다.In this configuration, the common electrode 65 includes a first common electrode 65a and a second common electrode 65b which protrude and extend from the common wiring 54 to the gate wiring 53 adjacent to each other. .

상기 공통전극(65)사이에는 절연막(미도시)을 사이에둔 화소전극(67)이 위치한다. The pixel electrode 67 with an insulating film (not shown) is disposed between the common electrode 65.

상기 화소전극(67)은 상기 게이트배선의 상부에 가로방향으로 구성된 제 1 전극(67a)과, 상기 제 1 전극(67a)의 일측에서 하부로 수직하게 연장되어 그 끝이 상기 반도체층(59)의 일측과 겹쳐지고, 상기 소스전극(61)과 대응하여 구성된 제 2 전극(67b)과, 상기 제 1 전극(67a)의 타측에서 수직하게 연장된 제 3 전극(67c)으로 구성된다.The pixel electrode 67 extends vertically from one side of the first electrode 67a formed in a horizontal direction on the gate wiring and downward from one side of the first electrode 67a, and ends of the semiconductor layer 59. The second electrode 67b overlaps with one side of the first electrode 67b and is formed to correspond to the source electrode 61 and extends vertically from the other side of the first electrode 67a.

이때, 상기 제 2 전극(67b)중 상기 반도체층(59)의 일측과 겹쳐진 부분은 드 레인전극(63)이 된다.In this case, a portion of the second electrode 67b overlapping with one side of the semiconductor layer 59 becomes the drain electrode 63.

이와 같은 구성에서, 상기 제 1 전극(67)은 상기 게이트배선(53)과 함께 절연막(미도시)을 사이에 두고 형성되어 스토리지 용량부(C)를 형성한다. 상기 스토리지 용량부(C)는 상기 화소영역(P)에 인가된 전압을 유지하는 역할을 한다.In this configuration, the first electrode 67 is formed together with the gate wiring 53 with an insulating film (not shown) therebetween to form the storage capacitor C. The storage capacitor C maintains a voltage applied to the pixel region P.

전술한 바와 같은 구성에서, 상기 공통배선(54)에서 돌출된 제 1 공통전극(54a)과 제 2 공통전극(54b)은 상기 공통배선(54)에 대해 각각 5o정도의 각을 이룬다.In the configuration as described above, the first common electrode 54a and the second common electrode 54b protruding from the common wiring 54 form an angle of about 5 ° with respect to the common wiring 54, respectively.

즉, 상기 공통전극(65a,65b)은 단일 화소영역(P)내에서 상기 공통배선(51)에 대해 ">"와 같은 형태가 연속으로 구성된 헤링본 형상(herring bone)으로 구성된다.That is, the common electrodes 65a and 65b have a herringbone shape in which a shape such as ">" is continuously formed with respect to the common wiring 51 in the single pixel area P.

상기 공통전극(65a,65b)과 소정간격 평행하게 구성된 화소전극(67b,67c) 또한 헤링본 형상으로 구성하며, 상기 데이터배선(55)또한 상기 공통배선(54)을 기준으로 구부러진 헤링본 형상으로 구성한다.The pixel electrodes 67b and 67c configured to be in parallel with the common electrodes 65a and 65b at predetermined intervals also have a herringbone shape, and the data wire 55 also has a herringbone shape bent with respect to the common wire 54. .

이와 같은 구성은 상기 화소영역을 상기 공통배선을 중심으로 제 1 영역(D)과 제 2 영역(E)으로 나누는 결과를 가진다.Such a configuration has a result of dividing the pixel region into a first region D and a second region E around the common wiring.

상기 공통전극(65)과 화소전극(67) 사이에 전계가 인가되면, 상기 제 1 영역(D)과 제 2 영역(E)에 위치한 액정분자(69a,69b)의 방향은 각각 인가된 전계의 방향에 따라 움직이거나 회전하게 된다.When an electric field is applied between the common electrode 65 and the pixel electrode 67, the directions of the liquid crystal molecules 69a and 69b positioned in the first region D and the second region E, respectively, It moves or rotates according to the direction.

즉, 상기 제 1 영역(D)에 위치한 액정분자 중 상기 공통배선(54)과 근접한 부분에 위치한 액정분자(69a)의 방향은, 상기 제 2 영역(E)중 상기 공통배선(54)과 근접한 부분에 위치한 액정분자(69b)의 배향방향과 반대이다.That is, the direction of the liquid crystal molecules 69a positioned near the common wiring 54 among the liquid crystal molecules positioned in the first region D is close to the common wiring 54 in the second region E. FIG. It is opposite to the alignment direction of the liquid crystal molecules 69b located in the portion.

이와 같은 형상은, 상기 도 8b의 구성과 유사하게 액정분자의 배향 방향이 서로 대칭성을 가지도록 정의한 구조이다.Such a shape is a structure defined such that the alignment directions of liquid crystal molecules have symmetry with each other similarly to the configuration of FIG. 8B.

전술한 바와 같이 서로 대칭성을 가지는 멀티도메인 구조로 인해 액정배향 방향에 따른 복굴절을 서로 상쇄시켜 색반전(color shift)현상을 최소화하고, 계조반전이 없는 영역을 넓힐 수 있다.As described above, due to the multi-domain structure having symmetry with each other, birefringence in the liquid crystal alignment direction is canceled with each other to minimize color shift and to widen the region without gray scale inversion.

색특성을 개선하기 위한 또 다른 방법으로 IPS모드 액정표시장치의 상측 또는 하측에 별도의 보상필름을 구성하는 것이다.Another method for improving the color characteristics is to configure a separate compensation film on the upper side or the lower side of the IPS mode liquid crystal display.

도 10은 종래의 IPS모드 액정표시장치의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a conventional IPS mode liquid crystal display device.

도시한 바와 같이, 어레이기판(71)과 상부 컬러필터기판(73)과, 상기 두 기판(71,73)사이에 충진된 액정층(LC layer)(75)과, 상기 상부 컬러필터 기판(73)의 상부에 트위스트 배향된 액정 보상셀(77)로 구성된다.As shown, the array substrate 71 and the upper color filter substrate 73, the LC layer 75 filled between the two substrates 71 and 73, and the upper color filter substrate 73 It consists of a liquid crystal compensation cell 77 twist-oriented on the top.

상기 어레이기판(71)은 투명한 절연기판(79)상에 다수의 화소영역(P)을 정의하고, 각 화소영역(P)마다 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)와 화소전극(81)과 공통전극(83)을 구성한다.The array substrate 71 defines a plurality of pixel regions P on a transparent insulating substrate 79, and each of the pixel regions P includes a thin film transistor T, a pixel electrode 81, and a common electrode. Configure 83.

상기 박막트랜지스터(T)와 화소전극(81)과 공통전극(83)이 구성된 기판(79)의 상부에는 소정의 방향으로 러빙방향(rubbing direction)이 정의된 제 1 배향막(85)을 형성한다.A first alignment layer 85 having a rubbing direction defined in a predetermined direction is formed on the substrate 79 including the thin film transistor T, the pixel electrode 81, and the common electrode 83.

상기 제 1 배향막(85)이 형성된 투명한 절연기판(79)의 하부에는 제 1 편광 판(polarizer)(87)을 구성한다.A first polarizer 87 is formed under the transparent insulating substrate 79 on which the first alignment layer 85 is formed.

상기 어레이기판(71)에 소정간격 대응하여 구성되는 상기 컬러필터 기판(77)은 투명한 절연기판(89)에 상기 어레이기판(71)에 정의된 화소영역(P)에 대응하여 적/녹/청의 각 컬러필터(91)를 형성한다.The color filter substrate 77 configured to correspond to the array substrate 71 at predetermined intervals may be formed on a transparent insulating substrate 89 to correspond to the pixel region P defined in the array substrate 71. Each color filter 91 is formed.

상기 컬러필터(91)상부에는 표면을 평탄화하기 위해, 투명한 유기물질을 도포하여 평탄화막(over coating film)(93)을 형성한다.In order to planarize the surface of the color filter 91, a transparent organic material is coated to form an over coating film 93.

상기 평탄화막(93)의 상부에는 제 2 배향막(95)을 형성한다.A second alignment layer 95 is formed on the planarization layer 93.

상기 컬러필터 기판(73)의 상부에는 앞서 언급하였던 트위스트 배향된 액정 보상셀(77)을 구성한다.The twist-aligned liquid crystal compensation cell 77 mentioned above is configured on the color filter substrate 73.

다음으로, 상기 액정 보상셀(77)의 상부에는 제 2 편광판(100)을 구성한다.Next, a second polarizing plate 100 is formed on the liquid crystal compensation cell 77.

상기, 액정 보상셀(77)은 액정(97)을 사용하여 형성할 수 있으며, 이때 에는 상기 액정의 피치(pitch)를 조절하여 형성하는 방법으로 광학보상 효과를 극대화한다.The liquid crystal compensation cell 77 may be formed using the liquid crystal 97, and in this case, the optical compensation effect is maximized by adjusting the pitch of the liquid crystal.

전술한 바와 같이 액정을 이용하여 보상셀을 형성할 경우에는 별도의 상/하부 기판(98,99)을 사용하여 각각의 마주보는 면에 배향막(미도시)을 형성한 후, 상기 두 기판(98,99)의 사이에 액정(97)을 충진하여 구성하게 되므로 공정이 매우 복잡하다.As described above, when the compensation cell is formed using the liquid crystal, an alignment layer (not shown) is formed on each of the opposing surfaces using separate upper and lower substrates 98 and 99, and then the two substrates 98 are formed. Since the liquid crystal 97 is filled between 99 and 99, the process is very complicated.

또한, 기판의 외측에 보상필름을 더욱 구성해야 하므로 공정이 복잡해진다.

In addition, since the compensation film must be further configured on the outside of the substrate, the process is complicated.

따라서, 전술한 바와 같은 액정의 응답특성 문제와 색특성 문제를 해결하여 동영상구현과 선명한 대비비를 가지기 위한 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시장치는 전계인가 방향에 대해 45o의 비틀림각을 가지는 액정을 사용하는 동시에 광학보상용 필름인 고분자 필름을 더욱 구성한다.Accordingly, the IPS mode liquid crystal display device according to the present invention for solving the response characteristics and color characteristics problems of the liquid crystal as described above and having a clear contrast ratio with a moving image implementation, the liquid crystal having a twist angle of 45 o with respect to the electric field application direction At the same time to further configure a polymer film that is an optical compensation film.

이와 같이하여, 광시야각과 동영상을 구현하며 색 특성이 개선된 IPS모드 액정표시장치를 제작하는데 그 목적이 있다.
As such, the object of the present invention is to fabricate an IPS mode liquid crystal display device having a wide viewing angle and a moving image and improving color characteristics.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 IPS모드 액정표시장치는 공통전극과 화소전극이 소정간격 이격되어 구성되는 화소영역과, 화소영역의 일 측에 박막트랜지스터가 구성된 제 1 기판과; 상기 화소전극과 공통전극과 박막트랜지스터의 상부에 구성되고, 러빙방향이 X축과 45o를 이루는 제 1 배향막과; 상기 제 1 기판의 하부에 구성되고 투과축이 X축과 평행한 제 1 편광판과;In accordance with an aspect of the present invention, an IPS mode liquid crystal display device includes a pixel region including a common electrode and a pixel electrode spaced apart from each other by a predetermined distance, and a first substrate including a thin film transistor on one side of the pixel region. and; A first alignment layer formed on the pixel electrode, the common electrode, and the thin film transistor and having a rubbing direction of 45 ° with the X axis; A first polarizing plate formed under the first substrate and having a transmission axis parallel to an X axis;

상기 제 1 배향막의 상부에 형성된 액정층과; 상기 액정층의 상부에 구성되고, 러빙방향이 상기 제 1 배향막의 러빙방향과 수직을 이루는 제 2 배향막과; 상기 제 2 배향막의 상부에 구성된 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 상부에 구성된 트위스트 배열된 고분자 필름과; 상기 고분자 필름의 상부에 구성되고, 투과축이 상기 제 1 편광판의 투과축과 수직을 이루는 제 2 편광판을 포함한다. A liquid crystal layer formed on the first alignment layer; A second alignment layer formed on the liquid crystal layer and having a rubbing direction perpendicular to the rubbing direction of the first alignment layer; A second substrate formed on the second alignment layer; A twisted arrayed polymer film formed on the second substrate; A second polarizing plate is formed on the polymer film and has a transmission axis perpendicular to the transmission axis of the first polarizing plate.                     

상기 고분자 필름은 카이랄 도펀트(chiral dopant)가 포함된다.The polymer film includes a chiral dopant.

상기 액정층은 상기 제 1 및 제 2 배향막과 접촉하는 액정분자가 상기 제 1 배향막과 제 2 배향막의 러빙방향과 평행하도록 비틀림각을 가진다.The liquid crystal layer has a twist angle such that liquid crystal molecules in contact with the first and second alignment layers are parallel to the rubbing directions of the first alignment layer and the second alignment layer.

본 발명의 다른 특징에 따른 IPS모드 액정표시장치는 공통전극과 화소전극이 소정간격 이격되어 구성되는 화소영역과, 화소영역의 일 측에 박막트랜지스터가 구성된 제 1 기판과; 상기 화소전극과 공통전극과 박막트랜지스터의 상부에 구성되고, 러빙방향이 X축과 45o를 이루는 제 1 배향막과; 상기 제 1 기판의 하부에 구성되고 투과축이 상기 제 1 배향막의 러빙방향과 평행한 제 1 편광판과; 상기 제 1 배향막의 상부에 형성된 액정층과; 상기 액정층의 상부에 구성되고, 러빙방향이 상기 제 1 배향막의 러빙방향과 수직을 이루는 제 2 배향막과; 상기 제 2 배향막의 상부에 구성된 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 상부에 구성된 트위스트 배열된 고분자 필름과; 상기 고분자 필름의 상부에 구성되고, 투과축이 상기 제 1 편광판의 투과축과 수직을 이루는 제 2 편광판을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an IPS mode LCD including: a pixel region including a common electrode and a pixel electrode spaced apart from each other by a predetermined interval, and a first substrate including a thin film transistor on one side of the pixel region; A first alignment layer formed on the pixel electrode, the common electrode, and the thin film transistor and having a rubbing direction of 45 ° with the X axis; A first polarizing plate formed under the first substrate and having a transmission axis parallel to the rubbing direction of the first alignment layer; A liquid crystal layer formed on the first alignment layer; A second alignment layer formed on the liquid crystal layer and having a rubbing direction perpendicular to the rubbing direction of the first alignment layer; A second substrate formed on the second alignment layer; A twisted arrayed polymer film formed on the second substrate; A second polarizing plate is formed on the polymer film and has a transmission axis perpendicular to the transmission axis of the first polarizing plate.

도 11은 본 발명의 특징에 따른 IPS모드 액정표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.11 is a cross-sectional view schematically illustrating a cross section of an IPS mode liquid crystal display device according to a feature of the present invention.

앞서 간략히 설명한 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시 장치는 개략적으로 하부 어레이기판(110)과 상부 컬러필터기판(112)과, 상기 두 기판(110, 112)사이에 충진된 액정층(LC layer)(115)과, 상기 상부 컬러필터 기판(112)의 상부에 구성된 트위스트 배향된 고분자 필름(114)으로 구성한다. The IPS mode LCD according to the present invention briefly described above is a liquid crystal layer (LC layer) filled between the lower array substrate 110, the upper color filter substrate 112, and the two substrates 110 and 112. 115 and a twist oriented polymer film 114 formed on the upper color filter substrate 112.                     

상기 어레이기판(110)은 투명한 절연기판(119) 상에 다수의 화소영역(P)을 정의하고, 각 화소영역(P)마다 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)와 화소전극(116)과 공통전극(118)을 구성한다.The array substrate 110 defines a plurality of pixel regions P on the transparent insulating substrate 119, and each of the pixel regions P includes a thin film transistor T, a pixel electrode 116, and a common electrode. Constitute 118.

상기 화소전극은 소스/드레인전극과 동일층에 형성할 수도 있다.The pixel electrode may be formed on the same layer as the source / drain electrode.

상기 박막트랜지스터(T)와 화소전극(116)과 공통전극(118)이 구성된 기판(110)의 상부에는 소정의 방향으로 러빙방향(rubbing direction)이 정의된 제 1 배향막(117)을 형성한다.A first alignment layer 117 having a rubbing direction defined in a predetermined direction is formed on the substrate 110 including the thin film transistor T, the pixel electrode 116, and the common electrode 118.

상기 제 1 배향막(117)이 형성된 투명한 절연기판(119)의 하부에는 제 1 편광판(polarizer)(121)을 구성한다.A first polarizer 121 is formed under the transparent insulating substrate 119 on which the first alignment layer 117 is formed.

상기 어레이기판(110)에 소정간격 대응하여 구성되는 상기 컬러필터 기판(112)은 투명한 절연기판(113)에 상기 각 어레이기판(110)에 정의된 화소영역(P)에 대응하여 적/녹/청의 각 컬러필터(123)를 형성한다.The color filter substrate 112 configured to correspond to the array substrate 110 at predetermined intervals is formed on the transparent insulating substrate 113 in response to the pixel region P defined in each of the array substrates 110. Each color filter 123 of blue is formed.

상기 컬러필터(123)상부에는 표면을 평탄화하기 위해, 투명한 유기물질을 도포하여 평탄화막(over coating film)(125)을 형성한다.In order to planarize the surface of the color filter 123, a transparent organic material is coated to form an over coating film 125.

상기 평탄화막(125)의 상부에는 제 2 배향막(127)을 형성한다.A second alignment layer 127 is formed on the planarization layer 125.

상기 컬러필터 기판(112)의 상부에는 앞서 언급하였던 트위스트 배향된 고분자 필름(114)과 제 2 편광판(129)을 구성한다.The upper portion of the color filter substrate 112 constitutes the twist-oriented polymer film 114 and the second polarizing plate 129 described above.

전술한 구성에서 상기 액정층(115)은 상기 화소전극(116)과 공통전극(118)간에 분포하는 전계인가 방향(131)에 대해, 상기 제 2 배향막(127)에 근접한 액정분 자(115a)는 45o를 이루고, 상기 제 1 배향막(119)에 근접한 액정분자(115b)는 -45o를 이루도록 구성한다. 따라서, 전압 무인가시에는 상기 컬러필터 기판(112)에 근접한 액정(115a)과 상기 하부 어레이기판(110)에 근접한 액정(115b)은 약 90도의 비틀림을 가지는 배열이 된다.In the above-described configuration, the liquid crystal layer 115 has liquid crystal molecules 115a close to the second alignment layer 127 with respect to the electric field applying direction 131 distributed between the pixel electrode 116 and the common electrode 118. Is 45 o and the liquid crystal molecules 115b proximate to the first alignment layer 119 are configured to form −45 o . Accordingly, when no voltage is applied, the liquid crystal 115a near the color filter substrate 112 and the liquid crystal 115b near the lower array substrate 110 are arranged to have a twist of about 90 degrees.

전술한 바와 같은 액정분자는 종래와는 달리 인가된 횡전계의 방향과 평행하게 되려면 상기 두 기판의 계면의 액정분자를 각각 약 45도만 회전시키면 되므로, 낮은 전압으로 액정을 구동할 수 있다.Unlike the conventional liquid crystal molecules described above, the liquid crystal molecules of the interfaces of the two substrates need only be rotated about 45 degrees in order to be parallel to the direction of the applied transverse electric field, so that the liquid crystal can be driven at a low voltage.

상기와 같은 액정층은 액정층의 중심에 대해서 45도 비틀린 액정층이 적층된 형태로 되어 기판간 갭(gap)이 약 절반으로 되는 것과 같다.As described above, the liquid crystal layer is formed by stacking the liquid crystal layers twisted 45 degrees with respect to the center of the liquid crystal layer, so that the gap between the substrates is about half.

일반적으로 액정층의 응답속도는 액정층의 두께가 좁아질수록 응답속도가 빨라지고, 액정층 두께의 제곱에 반비례하는 속도를 가진다.In general, the response speed of the liquid crystal layer becomes faster as the thickness of the liquid crystal layer becomes narrower, and has a speed inversely proportional to the square of the thickness of the liquid crystal layer.

이러한 원리에 따라, 본 발명에 따른 액정층은 약 4 배정도의 빠른 응답속도를 가지게 된다. 또한, 종래와는 달리 액정분자가 45o만큼만 회전하므로 응답속도는 더욱 빨라지게 된다.According to this principle, the liquid crystal layer according to the present invention has a fast response speed of about four times. In addition, since the liquid crystal molecules rotate by 45 ° unlike in the related art, the response speed is further increased.

상기 보상필름(compensating film)은 보다 낮은 구동전압으로 높은 대비비를 가지는 효과를 위해 구성한다.The compensating film is configured for the effect of having a high contrast ratio with a lower driving voltage.

상세히 설명하면, 낮은 전압으로 구동하게 되면 상기 두 기판에 근접한 액정분자는 배향막과의 엔커링 에너지에 의해 강하게 배열되므로, 두 기판에 근접하게 구성된 액정분자는 인가된 전계에 대해 강한 영향을 받지 못한다. In detail, when driven at a low voltage, the liquid crystal molecules close to the two substrates are strongly arranged by the encapsulating energy with the alignment layer, and thus the liquid crystal molecules close to the two substrates are not strongly influenced by the applied electric field.                     

결과적으로, 빛은 액정층을 통과하면서 상기 기판에 근접한 액정분자에 의해 복굴절이 발생하게 된다. 따라서 복굴절을 상쇄하기 위한 방법으로 광학보상용 고분자 필름(114)을 더욱 구성하는 것이다.As a result, birefringence is generated by the liquid crystal molecules close to the substrate while the light passes through the liquid crystal layer. Therefore, the optical compensation polymer film 114 is further configured as a method for canceling birefringence.

상기 고분자 필름은 러빙된 배향막이 형성된 기판에 스핀코팅(spin coating) 또는 롤러코팅(roller coating)방식을 이용하여 고분자 용액(polymer solution)을 도포하여 형성한다. The polymer film is formed by applying a polymer solution to the substrate on which the rubbed alignment layer is formed by using a spin coating method or a roller coating method.

상기 고분자 용액은 비틀림 특성을 가지는 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 포함하며, 이러한 카이랄 도펀트를 가지는 고분자 필름은 비틀림 특성을 가지게 된다.The polymer solution includes a chiral dopant having a torsion characteristic, and the polymer film having such a chiral dopant has a torsion characteristic.

상기 비틀림 각은 상기 카이랄 도펀트의 농도와 이를 포함한 상기 고분자 필름의 광화학적 특성을 이용하여 제어할 수 있는데, 예를 들면 상기 초기 비틀림 각이 90o인 고분자 필름을 소정의 강도를 가지는 빛에 노출하게 되면 상기 비틀림 각이 90o 이하로 낮아진다. The torsion angle may be controlled by using the concentration of the chiral dopant and photochemical properties of the polymer film including the same. For example, the polymer film having the initial torsion angle of 90 ° may be exposed to light having a predetermined intensity. The torsion angle is lowered below 90 o .

따라서, 이와 같은 광화학적 반응을 이용하여 상기 고분자 필름의 비틀림 각을 제어하면 된다. Therefore, the twist angle of the polymer film may be controlled by using the photochemical reaction.

전술한 바와 같은 고분자 필름(114)의 광화학적 특성은 논문(App. Phys., Vo 85, No. 11, 1 June 1999)에 자세히 기재되어 있다.Photochemical properties of the polymer film 114 as described above are described in detail in the paper (App. Phys., Vo 85, No. 11, 1 June 1999).

이러한 고분자 필름은 종래의 비틀림 액정으로 제작한 트위스트 필름과 동일한 광학적 보상효과를 가지며, 액정으로 보상셀을 제작하는 것보다 훨씬 더 간단한 공정으로 제작할 수 있는 장점이 있다. Such a polymer film has the same optical compensation effect as a twist film made of a conventional torsion liquid crystal, and has an advantage of being manufactured in a much simpler process than that of a compensation cell made of a liquid crystal.

상기 고분자 필름(114)은 컬러필터 기판(112)과 어레이기판(110)을 합착한 후에 상기 컬러필터 기판(112)의 상부에 형성해도 되며, 상기 컬러필터 기판(112)을 제작하는 공정 중 형성한 후, 상기 고분자 필름(114)이 구성된 컬러필터 기판(112)과 어레이기판(110)을 합착할 수도 있다.The polymer film 114 may be formed on the color filter substrate 112 after the color filter substrate 112 and the array substrate 110 are bonded together, and formed during the process of manufacturing the color filter substrate 112. After that, the color filter substrate 112 having the polymer film 114 and the array substrate 110 may be bonded to each other.

전술한 구성에서, 빛의 편광특성에 관여하는 구성요소는 제 1, 제 2 편광판(121, 129)과, 제 1, 제 2 배향막(117, 127)과, 액정층(115)과, 트위스트 배향된 고분자 필름(114)이다.In the above-described configuration, the components involved in the polarization characteristics of the light include the first and second polarizing plates 121 and 129, the first and second alignment layers 117 and 127, the liquid crystal layer 115, and the twisted alignment. Polymer film 114.

본 발명에 따른 IPS모드 액정표시장치는 상기 각 편광판(121, 129)의 투과축(polarizing axis)이 이루는 각과, 상기 각 배향막(117, 127)이 이루는 러빙방향과, 상기 액정층(115)을 구성하는 액정모드를 아래의 제 1 예와 제 2 예에 따라 설계하여 구성한다.In the IPS mode liquid crystal display according to the present invention, an angle formed by a polarizing axis of each polarizing plate 121 and 129, a rubbing direction formed by the alignment layers 117 and 127, and the liquid crystal layer 115 are formed. The liquid crystal mode to be configured is designed and configured according to the following first and second examples.

-- 제 1 실시예 --First Embodiment

도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 상기 각 구성요소를 설계한 평면도이다. 12 is a plan view of each of the above components in accordance with the first embodiment of the present invention.

(X축은 0o이고, Y축은 X축에 대해 90o를 이룬다.)(X axis is 0 o and Y axis is 90 o with respect to X axis.)

도시한 바와 같이, 제 1 편광판(121)의 투과축(121a)은 X축과 평행하게 구성하고, 상기 제 2 편광판 (129)은 투과축(129a)이 상기 제 1 편광판(121)의 투과축(121a)과 90o를 이루도록 구성한다. 상기 제 1 배향막(117)의 러빙방향(119a) 은 상기 X축과 45o를 이루도록 구성하고, 상기 제 2 배향막(127)의 러빙방향(127a)은 상기 X축과 -45o를 이루도록 구성하여, 상기 제 1 배향막과 상기 제 2 배향막의 러빙방향이 서로 90o를 이루도록 구성한다.As illustrated, the transmission axis 121a of the first polarizing plate 121 is configured to be parallel to the X axis, and the transmission axis 129a of the second polarizing plate 129 is the transmission axis of the first polarizing plate 121. And 90 ° with 121a. The rubbing direction 119a of the first alignment layer 117 is configured to form 45 ° with the X axis, and the rubbing direction 127a of the second alignment layer 127 is configured to form −45 ° with the X axis. The rubbing directions of the first alignment layer and the second alignment layer are 90 ° to each other.

상기 트위스트 배향된 고분자 필름(114)의 트위스트각(twisted angle)은 상기 액정층(115)의 비틀림각과 동일한 값을 가지도록 구성한다.The twisted angle of the twist oriented polymer film 114 is configured to have the same value as the twist angle of the liquid crystal layer 115.

전술한 바와 같은 구성으로 설계된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 노멀리 화이트모드(normally white mode)로 구동하며, 저전압 구동으로 빠른 응답특성과 함께 넓은 시야각 범위에서 선명한 이미지의 화상을 표현할 수 있게 된다.The liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention, which is designed as described above, is driven in a normally white mode, and a low voltage driving method provides a sharp image with a fast response characteristic in a wide viewing angle range. I can express it.

상기 제 1 실시예에 따라 구성된 액정표시장치는 고분자 필름(114)의 위상차(dΔn)와 상기 액정층의 위상차를 제어하여 노멀리 블랙모드(normally black mode)로 구동하는 것 또한 가능하다.The liquid crystal display according to the first embodiment may also be driven in a normally black mode by controlling the phase difference dΔn of the polymer film 114 and the phase difference of the liquid crystal layer.

이하, 도 13을 참조하여 본 발명에 따른 제 2 실시예를 설명한다.Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

-- 제 2 실시예 --Second Embodiment

이하, 도 12는 본 발명의 제 2 예에 따라 상기 각 구성요소를 설계한 평면도이다. 12 is a plan view of each of the above components in accordance with a second example of the present invention.

도시한 바와 같이, 상기 제 1 편광판(121)의 투과축(121a)은 X축에 대해 45O를 이루도록 구성하고, 제 2 편광판(129)은 투과축(129a)이 상기 제 1 편광판의 투 과축과 수직을 이루도록 구성한다.As shown, the transmission axis 121a of the first polarizing plate 121 is configured to form 45 O with respect to the X axis, and the transmission axis 129a of the second polarizing plate 129 has a transmission axis of the first polarizing plate. Configure perpendicular to

이때, 상기 제 1 배향막(117)과 제 2 배향막(127)의 러빙방향(119a, 127a)은 상기 제 1 편광판(121)과 상기 제 2 편광판(129)의 투과축 방향과 각각 평행하게 구성한다.In this case, the rubbing directions 119a and 127a of the first alignment layer 117 and the second alignment layer 127 are configured to be parallel to the transmission axis directions of the first polarizing plate 121 and the second polarizing plate 129, respectively. .

또한, 상기 트위스트 배향된 고분자 필름(114)의 비틀림각은 상기 배향막(119, 127)의 방향과 동일하게 배열된 비틀림 액정(115)의 비틀림각과 동일하게 구성한다.In addition, the twist angle of the twist oriented polymer film 114 is configured to be the same as the twist angle of the torsion liquid crystals 115 arranged in the same direction as the alignment layers 119 and 127.

이와 같이 구성된 액정표시장치는 전압을 인가하지 않았을 경우에 화면이 블랙상태(black)가 되고, 전압을 인가하게 되면 백색(white)으로 구동하는 노멀리 블랙모드(normally black mode)로 동작하게 된다.In the liquid crystal display configured as described above, the screen is black when no voltage is applied, and when the voltage is applied, the LCD is operated in a normally black mode driving white.

이때, 상기 액정층(115)의 위상차는 기판의 전 면적에 대해 일정해야 하는 것이 일반적이지만 부분적으로 위상차가 다를 수 있다. 따라서 구동 액정층(115)의 임의의 갭에 대한 위상차의 변화가 발생하게 된다.In this case, the phase difference of the liquid crystal layer 115 should generally be constant for the entire area of the substrate, but the phase difference may be partially different. Therefore, a change in phase difference with respect to any gap of the driving liquid crystal layer 115 occurs.

전술한 바와 같은 위상차의 변화를 낮추기 위해, 상기 고분자 필름(114)을 더욱 구성하게 되면, 상기 고분자 필름(114)의 위상차와 상기 액정층(115)의 전체의 위상차에 대해 상기 위상차의 변화분에 대한 비율이 작아지므로 선명한 블랙이 된다.In order to reduce the change in the phase difference as described above, if the polymer film 114 is further configured, the difference in phase difference with respect to the phase difference between the polymer film 114 and the entire phase difference of the liquid crystal layer 115 is determined. The ratio is small, so it becomes vivid black.

따라서, 생산상의 불균일, 특히 기판간의 갭 불균일에 대한 마진을 넓힐 수 있어 보다 안정적인 고 콘트라스트(high contrast) 특성을 보일 수 있다.Therefore, it is possible to widen the margin for nonuniformity in production, in particular, gap nonuniformity between substrates, thereby exhibiting more stable high contrast characteristics.

전술한 바와 같은 공정으로 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치를 제 작할 수 있다.
In the above-described process, the transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention can be manufactured.

전술한 바와 같은 본 발명에 따라 제작된 IPS모드 액정표시장치는 아래와 같은 특징이 있다.The IPS mode liquid crystal display device manufactured according to the present invention as described above has the following features.

첫째, 비틀림 액정을 사용하여 액정의 응답시간을 더욱 빠르게 구성할 수 있으므로 동영상의 표현이 가능한 효과가 있다.First, since the response time of the liquid crystal can be configured more quickly by using the torsion liquid crystal, there is an effect capable of expressing a video.

둘째, 보상필름을 더욱 구성하여, 대비비(contrast ratio)를 더욱 개선하는 효과가 있다.Second, by configuring the compensation film further, there is an effect to further improve the contrast ratio (contrast ratio).

셋째, 상기 보상셀을 액정으로 구성하지 않고 고분자 필름을 트위스트 배향하여 사용하였기 때문에 공정을 단순화 할 수 있다.




Third, the process can be simplified because the polymer film is twisted and used instead of the liquid crystal cell.




Claims (6)

공통전극과 화소전극이 소정간격 이격되어 구성되는 화소영역과, 화소영역의 일 측에 박막트랜지스터가 구성된 제 1 기판과;A pixel region including a common electrode and a pixel electrode spaced apart from each other by a predetermined interval, and a first substrate having a thin film transistor on one side of the pixel region; 상기 화소전극과 공통전극과 박막트랜지스터의 상부에 구성되고, 러빙방향이 X축과 45o를 이루는 제 1 배향막과;A first alignment layer formed on the pixel electrode, the common electrode, and the thin film transistor and having a rubbing direction of 45 ° with the X axis; 상기 제 1 기판의 하부에 구성되고 투과축이 X축과 평행한 제 1 편광판과;A first polarizing plate formed under the first substrate and having a transmission axis parallel to an X axis; 상기 제 1 배향막의 상부에 형성된 액정층과;A liquid crystal layer formed on the first alignment layer; 상기 액정층의 상부에 구성되고, 러빙방향이 상기 제 1 배향막의 러빙방향과 수직을 이루는 제 2 배향막과;A second alignment layer formed on the liquid crystal layer and having a rubbing direction perpendicular to the rubbing direction of the first alignment layer; 상기 제 2 배향막의 상부에 구성된 제 2 기판과;A second substrate formed on the second alignment layer; 상기 제 2 기판의 상부에 구성된 트위스트 배열된 고분자 필름과;A twisted arrayed polymer film formed on the second substrate; 상기 고분자 필름의 상부에 구성되고, 투과축이 상기 제 1 편광판의 투과축과 수직을 이루는 제 2 편광판A second polarizing plate configured on the polymer film and having a transmission axis perpendicular to the transmission axis of the first polarizing plate 을 포함하는 IPS모드 액정표시장치.IPS mode liquid crystal display comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자 필름은 카이랄 도펀트(chiral dopant)가 포함되어 구성된 IPS모 드 액정표시장치.The polymer film is an IPS mode liquid crystal display device comprising a chiral dopant (chiral dopant). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 액정층은 상기 제 1 및 제 2 배향막과 접촉하는 액정분자가 상기 제 1 배향막과 제 2 배향막의 러빙방향과 평행하도록 비틀림각을 가지고 구성된 IPS모드 액정표시장치.And the liquid crystal layer has a torsion angle such that liquid crystal molecules in contact with the first and second alignment layers are parallel to the rubbing directions of the first and second alignment layers. 공통전극과 화소전극이 소정간격 이격되어 구성되는 화소영역과, 화소영역의 일 측에 박막트랜지스터가 구성된 제 1 기판과;A pixel region including a common electrode and a pixel electrode spaced apart from each other by a predetermined interval, and a first substrate having a thin film transistor on one side of the pixel region; 상기 화소전극과 공통전극과 박막트랜지스터의 상부에 구성되고, 러빙방향이 X축과 45o를 이루는 제 1 배향막과;A first alignment layer formed on the pixel electrode, the common electrode, and the thin film transistor and having a rubbing direction of 45 ° with the X axis; 상기 제 1 기판의 하부에 구성되고 투과축이 상기 제 1 배향막의 러빙방향과 평행한 제 1 편광판과;A first polarizing plate formed under the first substrate and having a transmission axis parallel to the rubbing direction of the first alignment layer; 상기 제 1 배향막의 상부에 형성된 액정층과;A liquid crystal layer formed on the first alignment layer; 상기 액정층의 상부에 구성되고, 러빙방향이 상기 제 1 배향막의 러빙방향과 수직을 이루는 제 2 배향막과;A second alignment layer formed on the liquid crystal layer and having a rubbing direction perpendicular to the rubbing direction of the first alignment layer; 상기 제 2 배향막의 상부에 구성된 제 2 기판과;A second substrate formed on the second alignment layer; 상기 제 2 기판의 상부에 구성된 트위스트 배열된 고분자 필름과;A twisted arrayed polymer film formed on the second substrate; 상기 고분자 필름의 상부에 구성되고, 투과축이 상기 제 1 편광판의 투과축과 수직을 이루는 제 2 편광판A second polarizing plate configured on the polymer film and having a transmission axis perpendicular to the transmission axis of the first polarizing plate 을 포함하는 IPS모드 액정표시장치.IPS mode liquid crystal display comprising a. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 고분자 필름은 카이랄 도펀트(chiral dopant)가 포함되어 구성된 IPS모드 액정표시장치.The polymer film is an IPS mode liquid crystal display device comprising a chiral dopant (chiral dopant). 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 액정층은 상기 제 1 및 제 2 배향막과 접촉하는 액정분자가 상기 제 1 배향막과 제 2 배향막의 러빙방향과 평행하도록 비틀림각을 가지고 구성된 IPS모드 액정표시장치.And the liquid crystal layer has a torsion angle such that liquid crystal molecules in contact with the first and second alignment layers are parallel to the rubbing directions of the first and second alignment layers.
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