KR100193656B1 - Dual Domain Liquid Crystal Display - Google Patents

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김향율
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김영환
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Abstract

본 발명은 하나의 투명화소전극에 두 가지의 배향모드를 갖는 이중 도메인 액정표시소자를 개시한다. 이 액정표시소자는 투명전극을 구동하기 위한 개개의 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 투명전극을 하나는 스프레이드 구조, 다른 하나는 트위스티드 구조를 포함하는 두 개 이상의 분할화소로 나누고, 그 각각의 해당 영역과, 그 사이의 연결영역에 각각 다른 전압을 인가하여 준다.The present invention discloses a dual domain liquid crystal display device having two alignment modes in one transparent pixel electrode. The liquid crystal display device divides the transparent electrode electrically connected to the individual switching elements for driving the transparent electrode into two or more divided pixels including one sprayed structure and the other twisted structure. Apply different voltage to each connection area between them.

Description

이중 도메인 액정표시소자Dual Domain Liquid Crystal Display

제1도는 종래의 실시예에 따른 액정표시소자의 배향상태를 보여주는 평면도.1 is a plan view showing an alignment state of a liquid crystal display device according to a conventional embodiment.

제2도는 종래의 실시예에 따른 액정표시소자의 러빙방법을 보여주는 도면.2 is a view showing a rubbing method of a liquid crystal display device according to a conventional embodiment.

제3도는 종래의 실시예에 따른 액정표시소자의 상하판에서의 배향상태를 보여주는 평면도.3 is a plan view illustrating an alignment state of upper and lower plates of a liquid crystal display according to a conventional embodiment.

제4도는 종래의 실시예에 따른 보상형 액정표시소자에서 단위 화소의 연결상태 및 액정의 배향상태를 보여주는 도면.4 is a diagram illustrating a connection state of unit pixels and an alignment state of liquid crystals in a compensation liquid crystal display device according to a related art.

제5도는 종래의 실시예에 따른 액정표시소자에서 인가전압에 따른 투과율의 변화를 나타낸 그래프.5 is a graph showing a change in transmittance according to an applied voltage in a liquid crystal display according to a conventional embodiment.

제6도는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자에서 단위 화소의 연결상태를 보여주는 도면.6 is a view showing a connection state of unit pixels in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

제7도는 본 발명외 실시예에 따른 액정표시소자에서 단위 화소의 회로구성도.7 is a circuit diagram of a unit pixel in a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 스프레이 영역 2 : 저항영역1 spray area 2 resistance area

3 : 트위스티드 영역3: twisted area

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로서, 특히 보상형 트위스티드 네마틱 액정을 사용한 박막 트랜지스터 액정표시소자에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a thin film transistor liquid crystal display device using a compensating twisted nematic liquid crystal.

종래의 액정표시소자로는 트위스티드 네마틱 모드가 가장 많이 응용되는데, 이는 액정을 배향하기 위해 상하판을 90도 러빙한다.Twisted nematic mode is most commonly used as a conventional liquid crystal display device, which rubs the upper and lower plates 90 degrees to align the liquid crystal.

이러한 티엔 구조의 액정표시소자는 상하판의 러빙을 90도로 하고, 왼나선형(Left-handed) 치랄(Chiral) 도펀트를 사용한다.The Tien structure liquid crystal display device has a top-down rubbing of 90 degrees, and uses a left-handed chiral dopant.

상기와 같이 상하판을 러빙했을 때 콘트라스트 비가 10이상 기준으로 시야각은 일반적으로 좌우 45도, 상 10도, 하 30도이여서 화면을 볼 수 있는 각도가 한정되어 있다.When the upper and lower plates are rubbed as described above, the viewing angle is generally 45 degrees left and right, 10 degrees upper and 30 degrees lower than the contrast ratio of 10 or more.

이러한 시야각에 따른 단점을 보완하기 위하여 보상형 트위스티드 네마틱(Complementary-Twisted Nematic) 구조가 제안되었는데, 이는 시야각을 향상시키기 위해 한 기판에 단일 러빙하는 기존의 방식과는 달리 상하판 중의 하나를 두 번 러빙하는 방법으로 분할 배향해 시야각을 향상시키고자 하였다.To compensate for the disadvantages of this viewing angle, a compensation-compensated twisted nematic structure has been proposed, which, unlike the conventional method of single rubbing on one substrate to improve the viewing angle, doubles one of the upper and lower plates. It was intended to improve the viewing angle by split orientation by rubbing.

위와 같이, 사진석판 기술을 이용하여 상판을 두 번 러빙할 경우, 한 화소에는 제3도에 도시한 것과 같이, 일반적인 트위스티드 구조와 스프레이드(Splayed)구조가 공존하게 된다. 도면에서 화살표는 러빙방향을 표시한다.As described above, when the top plate is rubbed twice using the photolithography technique, as shown in FIG. 3, a general twisted structure and a sprayed structure coexist in one pixel. Arrows in the figure indicate the rubbing direction.

이러한 공존형 액정표시소자는 시야각이 상하 40도 정도로 향상된다.The coexistence type liquid crystal display device has a viewing angle of about 40 degrees.

보상형 티엔 구조에서 트위스티드 구조와 스프레이드 구조가 한 화소 내에 공존하는데 각각 모드에서 액정분자들의 배열상태가 다르다. 이 때문에 두 구조의 문턱전압이 달라지게 된다.In the compensatory Tiene structure, the twisted structure and the sprayed structure coexist in one pixel, and the arrangement state of the liquid crystal molecules is different in each mode. Because of this, the threshold voltages of the two structures are different.

제4도는 종래의 보상형 액정표시소자에서 단위 화소의 연결상태 및 액정의 배향상태를 보여주는 도면으로서, 게이트 라인, 데이터 라인, 트랜지스터 및 트랜지스터에 연결된 하나의 분할 배향된 화소를 보여준다. 트랜지스터의 드레인에 연결된 투명전극은 상판의 스프레이드 영역과 하판측의 트위스티드 영역으로 분할되어 있다.FIG. 4 is a diagram illustrating a connection state of unit pixels and an alignment state of liquid crystals in a conventional compensation type liquid crystal display device, and illustrates one divisionally oriented pixel connected to a gate line, a data line, a transistor, and a transistor. The transparent electrode connected to the drain of the transistor is divided into a sprayed region on the upper plate and a twisted region on the lower plate side.

종래기술은 문턱전압의 차이를 무시하고 이 방법을 적용한다. 이는 화소에 전압 인가시 각 모드의 투과율이 달라 화질의 저하를 초래하는 문제점이 존재한다.The prior art applies this method ignoring the difference in threshold voltages. This causes a problem of deterioration in image quality due to different transmittance of each mode when voltage is applied to the pixel.

또한, 이 투명전극 서브 화소에 데이터 라인을 통차여 전압이 인가되었을 때, 기존의 표시소자 방식으로는 스프레이드 구조와 트위스티드 구조에 동일한 전압이 인가된다.When a voltage is applied through the data line to the transparent electrode sub-pixel, the same voltage is applied to the sprayed structure and the twisted structure in the conventional display device method.

동일한 전압 인가시 동일 인가전압에 따라 빛의 투과율이 달라지게 되는데, 첨부한 도면 제5도는 동일 전압 인가시 스프레이드 모드와 트위스티드 모드에서의 투과율을 나타낸 그래프이다. 도면에서 사각형은 스프레이드 모드의 경우이고, 흑색의 마름모 표시는 트위스티드 모드의 경우이다.When the same voltage is applied, light transmittance is changed according to the same applied voltage. FIG. 5 is a graph showing transmittances in the sprayed mode and the twisted mode when the same voltage is applied. In the figure, the rectangle is in the sprayed mode, and the black diamond is in the twisted mode.

이처럼, 투과율이 달라지므로 인하여 종래의 액정표시소자는 그레이 스케일(Grey scale) 구현시 화질의 저하를 가져올 뿐만 아니라 그레이 스케일구현을 위해 투과를 나누어야 되는데 이 경우 정확한 색 재현을 하기가 어렵다.As such, since the transmittance is changed, the conventional liquid crystal display device not only degrades image quality when implementing gray scale, but also divides transmission for gray scale implementation. In this case, accurate color reproduction is difficult.

따라서, 본 발명은 한 화소를 두 개 이상의 분할화소로 나누어 분할화소의 전기광학 투과곡선의 차이를 보상하여 줌으로써, 상기 문제점을 해결할 수 있는 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of solving the above problem by dividing one pixel into two or more divided pixels to compensate for the difference in the electro-optical transmission curve of the divided pixels.

본 발명에 따르면, 액정표시소자는 액정층에 인가되는 전압에 따라서 액정 분자 배열이 달라지는 액정표시소자로서, 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 각각의 투명전극을 하나는 스프레이드 구조, 다른 하나는 트위스티드 구조를 포함하는 두 개 이상의 분할화소와 연결영역으로 나누고, 그 각각의 해당 영역과, 그 사이의 연결영역에 각각 다른 전압을 인가하여 주는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the liquid crystal display device is a liquid crystal display device in which the arrangement of the liquid crystal molecules is changed according to the voltage applied to the liquid crystal layer. Each transparent electrode electrically connected to the switching element has one sprayed structure and the other has a twisted structure. It is characterized in that it is divided into two or more divided pixels and a connection area, and a different voltage is applied to each of the corresponding area and the connection area therebetween.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도면 제6도는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자에서 서브화소의 구조와 그 서브화소에 연결된 박막 트랜지스터의 연결상태를 도시한 도면이고, 제7도는 제6도의 등가회로도이다.6 is a diagram illustrating a structure of a subpixel and a connection state of a thin film transistor connected to the subpixel in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of FIG.

제6도와 제7도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시소자는 하나의 스위칭소자에 연결된 하나의 투명전극을 하나는 스프레이드 구조(1), 다른 하나는 트위스티드 구조(3)를 포함하는 두 개 이상의 분할화소로 나누고, 그 각각의 해당 영역과, 두 가지 구조 사이에 연결된 영역(2)에는 각각 서로 다른 전압을 인가하여 줌으로써 분할화소의 전기광학 투과곡선의 차이를 보상하도록 한다.As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the liquid crystal display of the present invention includes one sprayed structure 1 and one twisted structure 3 with one transparent electrode connected to one switching element. The difference is divided into two or more divided pixels, and a different voltage is applied to each corresponding region and the region 2 connected between the two structures to compensate for the difference in the electro-optic transmission curve of the divided pixels.

상기와 같은 구성을 갖는 액정표시소자에서 분할화소의 액정구조는 트위스티드 네마틱인 것이 바람직하고, 분할화소의 액정 셀의 트위스트 각은 85∼95도이고, 액정의 굴절율 이방성과 액정 셀의 두께 곱이 0.38∼0.60인 것이 바람직하다. 아울러, 상기 스프레이드 구조의 전극과 트위스티드 전극 사이에 연결된 물질(2)은 스프레이드 전극 및 트위스티드 전극과 동일한 저항체로서, 인듐주석산화물인 것이 바람직하다.In the liquid crystal display device having the above configuration, the liquid crystal structure of the divided pixel is preferably twisted nematic, the twist angle of the liquid crystal cell of the divided pixel is 85 to 95 degrees, and the product of the refractive index anisotropy of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal cell is 0.38. It is preferable that it is -0.60. In addition, the material 2 connected between the electrode of the sprayed structure and the twisted electrode is the same resistor as the sprayed electrode and the twisted electrode, and is preferably indium tin oxide.

상기와 같이 화소전극을 패턴함으로써, 데이터 라인을 통해 스프레이드 구조의 영역(1)에는 원하는 전압 V1이 걸리고 전압이 트위스티드 영역(3)과의 연결영역(2)을 지날 때, 투명전극 자체의 저항 때문에 전압이 약간 떨어져 트위스티드 영역(3)에서는 V1보다 약간 감소된 전압이 걸린다. 즉 저항의 역할을 하는 영역 2를 만들어서 영역 3에 걸리는 전압을 감소시켰다.By patterning the pixel electrode as described above, when the desired voltage V1 is applied to the region 1 of the sprayed structure through the data line and the voltage passes through the connection region 2 with the twisted region 3, the resistance of the transparent electrode itself. As a result, the voltage is slightly dropped, and the twisted region 3 takes a slightly reduced voltage than V1. In other words, by making region 2 acting as a resistor, the voltage across region 3 was reduced.

위와 같은 방법으로 두 구조의 문턱전압의 차이를 보상할 수 있어 그레이 스케일 구현시 생기는 문제점들이 해결된다. 이 때 영역 2의 면적은 문턱전압의 차이에 따라 바뀌 수 있다.As described above, the difference between the threshold voltages of the two structures can be compensated for, thereby solving the problems of gray scale implementation. At this time, the area of the region 2 may change according to the difference of the threshold voltage.

또 문턱전압의 차이가 커 투명전극 패턴에 의해 보상이 불가능할 경우에는 비저항이 큰 물질을 영역 2에 증착하여 전압 보정을 할 수 있다.In addition, when the difference in threshold voltage is so large that compensation cannot be performed by the transparent electrode pattern, a material having a large resistivity may be deposited in the region 2 to correct the voltage.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 보상형 트위스티드 네마틱 방식은 광시야 각을 위한 공정방법이 다른 방법들보다 단순해 현재 TFT 액정표시소자업계에서 활발히 연구중이다.As described above, the compensation twisted nematic method of the present invention has a simpler process method for wide-view angle than other methods, and is currently being actively researched in the TFT liquid crystal display device industry.

본 발명은 광시야 각을 위해 보상형 트위스티드 네마틱 방식 또는 스프레이드 구조와 트위스티드 구조가 동시 공존할 때, 구조 차이에서 오는 문턱전압의 차를 투명전극 패턴을 바꿈으로써 또는 저항 역할로 패턴된 부분에 비저항이 큰 물질을 증착하여 보상해 줌으로써, 화질의 큰 향상을 가져오는 효과를 제공한다.According to the present invention, when the compensation twisted nematic method or the sprayed structure and the twisted structure coexist for the wide field of view, the threshold voltage difference resulting from the structure difference is changed in the patterned part by changing the transparent electrode pattern or in the role of resistance. By depositing a material with a high resistivity, it is possible to provide an effect of greatly improving image quality.

여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.Although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated herein, modifications and variations can be made by those skilled in the art. Accordingly, the following claims are to be understood as including all modifications and variations as long as they fall within the true spirit and scope of the present invention.

Claims (5)

액정층에 인가되는 전압에 따라서 액정 분자 배열이 달라지는 액정표시소자로서, 스위칭소자와 전기적으로 연결된 각각의 투명전극을 하나는 스프레이드 구조, 다른 하나는 트위스티드 구조를 포함하는 두 개 이상의 분할화소와 연결영역으로 나누고, 그 각각의 해당 영역과, 그 사이의 연결영역에 각각 다른 전압을 인가하여 주는 것을 특징으로 하는 이중 도메인 액정표시소자.A liquid crystal display device in which the arrangement of liquid crystal molecules varies according to the voltage applied to the liquid crystal layer, wherein each transparent electrode electrically connected to the switching device is connected to two or more divided pixels including one sprayed structure and the other twisted structure. A dual domain liquid crystal display device, characterized by dividing into regions and applying different voltages to respective corresponding regions and connecting regions therebetween. 제1항에 있어서, 상기 분할화소의 액정구조는 트위스티드 네마틱인 것을 특징으로 하는 이중 도메인 액정표시소자.The dual domain liquid crystal display of claim 1, wherein the liquid crystal structure of the divided pixel is twisted nematic. 제2항에 있어서, 상기 분할화소의 액정 셀의 트위스트 각이 85~95도이고, 액정의 굴절율 이방성과 액정 셀의 두께 곱이 0.38∼0.60인 것을 특징으로 하는 이중 도메인 액정표시소자.The dual domain liquid crystal display device according to claim 2, wherein the twist angle of the liquid crystal cell of the divided pixel is 85 to 95 degrees, and the product of refractive index anisotropy of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal cell is 0.38 to 0.60. 제1항에 있어서, 상기 스프레이드 구조의 전극과 트위스티드 전극 사이를 저항으로 연결한 것을 특징으로 하는 이중 도메인 액정표시소자.The dual domain liquid crystal display of claim 1, wherein a resistance is connected between the electrode of the sprayed structure and the twisted electrode. 제4항에 있어서, 상기 저항은 인듐주석산화물인 것을 특징으로 하는 이중 도메인 액정표시소자.The dual domain liquid crystal display of claim 4, wherein the resistance is indium tin oxide.
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