KR100291910B1 - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래의 액정 표시 장치의 수직 단면도.1 is a vertical cross-sectional view of a conventional liquid crystal display.
제2도는 본 발명에 따른 액정 표시 장치 제1실시예의 수직 단면도.2 is a vertical cross-sectional view of a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명에 따른 액정 표시 장치 제2실시예의 수직 단면도.3 is a vertical cross-sectional view of a second embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 제1의 유리 기판 2 : 제1의 ITO 전극DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 First glass substrate 2 First ITO electrode
3 : 절연막 4 : 제1의 액정 배향 제어막3: insulating film 4: first liquid crystal alignment control film
5 : 제1배향면 6 : 제2배향면5: first orientation plane 6: second orientation plane
7 : 봉착재(시일) 8 : 액정7: sealing material (seal) 8: liquid crystal
9 : 제1의 편향판 10 : 백 라이트9: first deflection plate 10: back light
11 : 제2의 유리 기판 12 : 제2의 ITO 전극11 second glass substrate 12 second ITO electrode
14 : 제2의 액정 배향 제어막 15 : 컬러 필터14 second liquid crystal alignment control film 15 color filter
21 : 제1의 유리 기판 22 : 제1의 전도성 고분자 전극21: first glass substrate 22: first conductive polymer electrode
23 : 절연막 24 : 제1의 액정 배향 제어막23 insulating film 24 first liquid crystal alignment control film
25 : 제1배향면 26 : 제2배향면25: first orientation plane 26: second orientation plane
27 : 봉착재 28 : 액정27: sealing material 28: liquid crystal
29 : 제1의 편향판 30 : 백 라이트29: first deflection plate 30: back light
31 : 제2의 유리 기판 32 : 제2의 전도성 고분자 전극31 second glass substrate 32 second conductive polymer electrode
34 : 제2의 액정 배향 제어막 35 : 컬러 필터34: 2nd liquid crystal aligning control film 35: color filter
36 : 컬러화된 전도성 고분자 전극 39 : 제2의 편향판36: colored conductive polymer electrode 39: second deflection plate
본 발명은 비 발광형 평판 표시 소자(nonemissive flat displays)에 관한 것으로, 상세하게는 전계 효과형 액정 표시 장치의 일종인 트위스티드 네마틱형(twisted nematic type; TN형) 액정 표시 장치 또는 슈퍼 트위스티드 네마틱형(super twisted nematic type; STN형) 액정 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a nonmissive flat display, and in particular, a twisted nematic type (TN type) liquid crystal display or a super twisted nematic type (a type of field effect type liquid crystal display). super twisted nematic type (STN type) liquid crystal display device.
제1도는 종래의 트위스티드 네마틱형 액정 표시 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional twisted nematic liquid crystal display device.
이와 같은 액정 표시 장치는 각각 투명 유리 등으로 이루어지는 제1기판(1)과 제2기판(11)이 소정의 간격 예컨데, 5∼15μm의 간격으로 거의 평행하게 배치되어 있으며, 그 주위는 프리트 글래스(frit glass)나 유기 접착제 등으로 이루어지는 봉착재(시일재 : 7)로 봉착되어 이것들에 의해 형성되는 내부 공간에 네마틱상의 액정(8)이 봉입되어 있다.In such a liquid crystal display device, the first substrate 1 and the second substrate 11 each made of transparent glass or the like are arranged substantially parallel to each other at predetermined intervals, for example, at intervals of 5 to 15 μm. The nematic liquid crystal 8 is enclosed in an inner space formed by sealing with a sealing material (sealing material: 7) made of frit glass, an organic adhesive or the like.
상기 제1기판(1) 및 제2기판(11)은, 그 각각 대향하는 내면상에 소정 패턴의 ITO 전극(2:12)이 서로 교차되게 형성되어 있으며, 그리고 액정에 접하는 면은 그 면 부근의 액정 분자를 소망하는 일정한 방향으로 배향시키는 액정 배향 제어면(5:6)이 형성된 액정 배향 제어막(4:14)이 피복되어 있다. 이와 같은 액정 배향 제어면(5:6)은 각각 전극을 가진 기판면상에 고분자 물질 또는 무기 물질의 배향 제어막(4:14)을 피복하여 그 표면을 솜이나 천 등으로 일정한 방향으로 문지르는 소위 러빙(rubbing) 처리를 실시한다든가 또는 경사 방향으로부터 예컨데, 산화 규소를 증착하는 등의 방법에 의해 만들어진다. 그리고, 제2의 유리 기판(11)과 제2의 ITO 전극(12) 사이에는 컬러 필터(15)가 형성되어 있다.The first substrate 1 and the second substrate 11 are formed on the inner surface of the first substrate 1 and the second substrate 11 so that the ITO electrodes 2: 12 of a predetermined pattern cross each other, and the surface in contact with the liquid crystal is near the surface. The liquid crystal aligning control film 4:14 in which the liquid crystal aligning control surface 5: 6 which aligns the liquid crystal molecules of the desired constant direction is formed. These liquid crystal alignment control surfaces 5: 6 respectively cover the alignment control film 4: 14 of a polymer material or an inorganic material on a substrate surface having electrodes, and so-called rubbing rubbing the surface with a cotton or cloth in a predetermined direction. It is produced by a method such as rubbing treatment or vapor deposition from, for example, silicon oxide. The color filter 15 is formed between the second glass substrate 11 and the second ITO electrode 12.
액정의 방향에 관해서는, 제1의 유리 기판(1)의 액정 배향 제어면(5)에는 제1의 일정 방향을 선택해주고, 제2의 유리 기판(11)의 액정 배향 제어면(6)에는 제2의 일정 방향을 각각 선택하여 각각의 방향을 다르게 하여 줌으로써, 유리 기판(1:11) 사이에 충진된 네마틱상 액정(8)의 분자는, 제1방향으로부터 제2의 방향으로 향하여 트위스트 배향된다. 제1의 방향과 제2의 방향이 이루는 각도 즉, 액정분자의 트위스트 각도는 임의로 선택하는 것이지만 일반적으로 약 90도로 선택된다.As for the direction of the liquid crystal, a first predetermined direction is selected for the liquid crystal alignment control surface 5 of the first glass substrate 1, and the liquid crystal alignment control surface 6 for the second glass substrate 11 is selected. The molecules of the nematic liquid crystal 8 filled between the glass substrates 1: 11 are each twisted from the first direction to the second direction by selecting the second predetermined direction and changing the respective directions differently. do. The angle formed between the first direction and the second direction, that is, the twist angle of the liquid crystal molecules is arbitrarily selected, but is generally selected to about 90 degrees.
유리 기판(1:11)의 바깥쪽에는 각각 제1편향판(9) 및 제2편향판(19)이 배치된다. 이 경우에서의 편광판(9:19)의 편광축이 이루는 각도는 통상 액정 분자의 트위스트 각도(상기 제1의 방향과 제2의 방향이 이루는 각도)와 같은 각도나 영도(각각의 편광축이 평행)가 선택된다. 그리고, 통상 액정 배향면 배향방향과 편광판(9:19)의 편광축과는 서로 평행 또는 직교하도록 배치된다. 이와 같은 컬러 표시 소자는 일반적으로 제2편향판(19)의 이면에 백 라이트(10)가 배치되어 사용된다.The first deflection plate 9 and the second deflection plate 19 are disposed outside the glass substrates 1:11, respectively. In this case, the angle formed by the polarization axis of the polarizing plates 9: 19 is usually the same as the twist angle of the liquid crystal molecules (the angle formed by the first and second directions) or zero (each polarization axis is parallel). Is selected. And it arrange | positions so that a liquid crystal aligning surface orientation direction and the polarization axis of polarizing plates 9:19 may be mutually parallel or orthogonal to each other normally. Such a color display element is generally used with the backlight 10 disposed on the rear surface of the second deflection plate 19.
여기서, 액정 분자의 트위스트 각도 90도, 2매의 편광판(9:19)의 편광축 교차 각도가 90도인 투과형의 액정 표시 소자의 표시동작의 원리에 관하여 설명한다. 액정층에 전계가 존재하지 않을 때는, 백 라이트(10)으로부터의 광은 우선 제2편향판(19)을 투과했을 때, 그 편광축에 따른 직선 편광광이 되어 액정층(8)에 입사되지만, 액정분자는 그 층 사이에서 90도의 트위스트를 취하고 있기 때문에 액정층을 통과했을 때는 편광광의 편광면은 90도로 선광되어 제1편광판(9)을 투과하여 액정 표시 소자 밖으로 방사된다. 따라서, 관찰자는 이 편광광을 관찰하게 된다.Here, the principle of the display operation of the transmissive liquid crystal display element in which the twist angle of the liquid crystal molecules is 90 degrees and the polarization axis crossing angle of the two polarizing plates 9:19 is 90 degrees will be described. When no electric field exists in the liquid crystal layer, the light from the backlight 10 first becomes the linearly polarized light along the polarization axis and enters the liquid crystal layer 8 when the light is transmitted through the second deflection plate 19. Since the liquid crystal molecules have a twist of 90 degrees between the layers, when they pass through the liquid crystal layer, the polarization plane of the polarized light is beneficiated at 90 degrees and is transmitted through the first polarizing plate 9 to be radiated out of the liquid crystal display element. Therefore, the observer observes this polarized light.
이와 같은 표시소자에 있어서, 소정의 선택된 전극(2:12)에 소정의 전압을 인가하여 액정층의 소정의 영역에 전계를 부여하면 그 영역에 있어서의 액정 분자는 전계 방향에 따라 배향된다.In such a display element, when a predetermined voltage is applied to a predetermined selected electrode (2:12) to impart an electric field to a predetermined region of the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules in the region are aligned along the electric field direction.
그 결과 편광면의 선광 능력이 상실된 배향된 영역에서는 편광면은 선광하지 않기 때문에 제2편광판에서 편광된 광은 제1편광판에 의해 차단된다. 이 때문에 관찰자에게는 그 영역은 어둡게 보인다. 그리고 2매의 편광판(9,19)의 편광축이 평행일 경우의 액정표시 소자에 있어서는, 액정층의 전계가 존재하지 않는 곳은 어두워지는 것이며, 전계가 인가된 영역은 밝게 보이는 것이다. 더욱이 컬러 필터(15)를 통과하므로써, 색광이 되어 칼라화가 실현된다. 따라서 소망하는 선택된 전극에 전압을 인가하는 것에 의해 소망하는 칼라 표시를 행할 수 있다.As a result, in the oriented region where the light polarization capability of the polarization plane is lost, the polarization plane is not beneficiated, so the light polarized in the second polarization plate is blocked by the first polarization plate. Because of this, the area appears dark to the observer. And in the liquid crystal display element in which the polarization axes of the two polarizing plates 9 and 19 are parallel, the place where the electric field of a liquid crystal layer does not exist becomes dark, and the area | region to which an electric field is applied appears bright. Furthermore, by passing through the color filter 15, color light is realized and colorization is realized. Therefore, the desired color display can be performed by applying a voltage to the desired selected electrode.
이상과 같이 트위스트 구조의 액정표시 소자에서는, 양 유리 기판간에 봉지되는 액정은 액정 분자가 유리 기판면에 거의 평행으로 배향됨과 동시에 액정층에 있어서, 액정분자가 소정의 각도, 일반적으로는 거의 90도의 트위스트를 가지도록 배향시켜야 한다. 이 액정의 배향특성은 액정에 대향하는 측의 유리 기판면에 형성된 배향 제어면(5:6)을 가진 배향 제어막(4:14)에 의해 수행된다.As described above, in the liquid crystal display device having a twisted structure, the liquid crystal encapsulated between both glass substrates has liquid crystal molecules oriented almost parallel to the glass substrate surface, and in the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules have a predetermined angle, generally approximately 90 degrees. Orient to have a twist. The orientation characteristic of this liquid crystal is performed by the orientation control film 4:14 which has the orientation control surface 5: 6 formed in the glass substrate surface of the side opposite to a liquid crystal.
그런데 액정의 배향을 제어하는 전계를 형성하는 투명 전극은 현제 ITO 투명 전극이 가장 널리 사용되고 있는데, 이것은 전기 전도도가 상당히 낮다는 문제점이 있다. 이와 같이 전극의 전기 전도도가 낮을 경우, 전극의 길이에 따른 전압 강하가 일어나 액정 표시에 있어서 각 셀의 휘도가 전체적으로 고르게 표시되지 못할 뿐만 아니라, 상대적으로 강한 전압이 걸리는 셀들에 있어서는 열화가 빠르게 진행되므로 이 액정 표시 장치의 수명이 짧아지게 된다.By the way, the transparent electrode for forming the electric field for controlling the alignment of the liquid crystal is currently the most widely used ITO transparent electrode, which has a problem that the electrical conductivity is very low. As such, when the electrical conductivity of the electrode is low, a voltage drop occurs along the length of the electrode, so that the luminance of each cell is not displayed uniformly in the liquid crystal display, and deterioration proceeds rapidly in cells that are subjected to a relatively strong voltage. The lifetime of this liquid crystal display device is shortened.
또한 컬러 액정 표시 장치의 경우 컬러 필터를 전극 이외에 따로 형성되므로 공정이 복잡하고 제조 단가가 비싸다는 문제점도 있다.In addition, in the case of the color liquid crystal display, since the color filter is formed separately from the electrode, the process is complicated and the manufacturing cost is high.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 액정 표시 장치의 구동 전극을 전도성이 좋은 것으로 하고, 또한 구동 전극을 컬러 필터와 겸하게 하여, 전도성이 우수할 뿐만 아니라 구조가 단순한 컬러 액정 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the drive electrode of the liquid crystal display device has a good conductivity, and the drive electrode also serves as a color filter, which not only has excellent conductivity but also has a simple structure. The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 그 상호 대응면에 액정 배향 제어막을 가지며, 소망하는 표시 패턴에 따른 전극을 가진 2매의 투명한 유리 기판의 주변을 시일재로 시일하고, 유리 기판 사이에 액정을 봉입하여 된 액정 표시 장치에 있어서, 상기 2매의 유리 기판중 어느 일측의 기판의 내면에 컬러 필터가 형성되고, 상기 액정 표시 장치의 구동 전극은 소정의 전도성을 가지는 전도성 유기물 고분자로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal display device according to the present invention has a liquid crystal alignment control film on its mutually opposite surface, and seals the periphery of two transparent glass substrates having electrodes according to a desired display pattern with a sealing material. In the liquid crystal display device in which a liquid crystal is sealed between glass substrates, a color filter is formed on an inner surface of one of the two glass substrates, and the driving electrode of the liquid crystal display device has a predetermined conductivity. It is characterized by consisting of a conductive organic polymer.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 액정 표시 장치는, 그 상호 대응면에 액정 배향 제어막을 가지며, 소망하는 표시 패턴에 따른 구동 전극이 소정의 전도성을 가지는 전도성 유기물 고분자로 이루어진 전극을 가진 2매의 투명한 유리 기판의 주변을 시일재로 시일하고, 상기 유리 기판 사이에 액정을 봉입하여 된 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 표시 장치의 전도성 유기물 고분자 전극 중 어느 하나는 컬러화된 전도성 유기물 고분자 전극으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, another liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object is a conductive organic polymer having a liquid crystal alignment control film on the mutually opposite surface, the drive electrode according to the desired display pattern has a predetermined conductivity In a liquid crystal display device in which a periphery of two transparent glass substrates having electrodes made up is sealed with a sealing material, and a liquid crystal is sealed between the glass substrates, any one of the conductive organic polymer electrodes of the liquid crystal display device is colored. Characterized in that the conductive organic polymer electrode.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
제1도는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 일 실시예의 단면도이다. 여기서 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.1 is a cross-sectional view of an embodiment of a liquid crystal display according to the present invention. The configuration is as follows.
각각 투명 유리 등으로 이루어지는 제1기판(21)과 제2기판(31)이 소정의 간격으로 평행하게 배치되어 있으며, 그 주위는 봉착재(시일재:27)로 봉착되어 이것들에 의해 형성되는 내부 공간에 네마틱상의 액정(28)이 봉입되어 있다.The first and second substrates 21 and 31, each made of transparent glass or the like, are arranged in parallel at predetermined intervals, and the inside thereof is sealed with a sealing material (sealing material) 27 and formed by these. The nematic liquid crystal 28 is enclosed in space.
상기 제1기판(21) 및 제2기판(31)은, 그 각각 대향하는 내면상에 소정 패턴의 전도성 유기물 고분자 전극(22:32)이 서로 교차되게 형성되어 있으며, 그리고 액정에 접하는 면은 그 면 부근의 액정 분자를 소망하는 일정한 방향으로 배향시키는 액정 배향 제어막(24:34)이 피복되어 있다. 그리고, 제2의 유리 기판(31)과 제2의 전도성 유기물 고분자 전극(32) 사이에는 컬러 필터(35)가 형성되어 있다.The first substrate 21 and the second substrate 31 are formed on the inner surface of the first substrate 21 and the second substrate 31 so that the conductive organic polymer electrodes 22:32 of a predetermined pattern cross each other, and the surface in contact with the liquid crystal is The liquid crystal aligning control film 24:34 which orientates the liquid crystal molecule of the surface vicinity to a desired constant direction is coat | covered. The color filter 35 is formed between the second glass substrate 31 and the second conductive organic polymer electrode 32.
유리 기판(1:11)의 바깥쪽에는 각각 제1편광판(29) 및 제2편광판(39)이 배치된다. 이 경우에서의 편광판(29:39)의 편광축이 이루는 각도는 통상 액정 분자의 트위스트 각도와 같은 각도나 영도(각각의 편광축이 평행)가 선택된다. 그리고, 통상 액정 배향면 배향방향과 편광판(9:19)의 편광축과는 서로 평행 또는 직교하도록 배치된다. 이와 같은 표시소자는 일반적으로 제2편광판(39)의 이면에 백 라이트(30)가 배치되어 사용된다.The first polarizing plate 29 and the second polarizing plate 39 are disposed outside the glass substrates 1: 11, respectively. In this case, the angle formed by the polarization axes of the polarizing plates 29:39 is usually selected at the same angle as the twist angle of the liquid crystal molecules or at zero degrees (each polarization axis is parallel). And it arrange | positions so that a liquid crystal aligning surface orientation direction and the polarization axis of polarizing plates 9:19 may be mutually parallel or orthogonal to each other normally. In such a display device, a backlight 30 is generally used on the rear surface of the second polarizing plate 39.
한편, 제3도에 도시된 것과 같은 또 다른 실시예는 앞의 실시예에서 제2의 도전성 유기물 고분자 전극을 컬러화하여 일체형으로 형성한 것으로 보다 간단한 구조이다.Meanwhile, another embodiment as shown in FIG. 3 is a simpler structure, in which the second conductive organic polymer electrode is colored and formed integrally in the previous embodiment.
이와 같은 구조의 액정 표시 장치의 제조 방법은 유리 기판 혹은 플래스틱 기판 상에 광 투과율이 우수한 전도성 고분자 혹은 전도성 부여 가능한 고분자를 도포한 다음, 액정 구동 패턴에 맞게 전극 라인을 형성한다.In the method of manufacturing a liquid crystal display device having such a structure, a conductive polymer having excellent light transmittance or a polymer capable of providing conductivity is coated on a glass substrate or a plastic substrate, and then electrode lines are formed in accordance with the liquid crystal driving pattern.
종래 방식의 컬러 필터층 위에 같은 도전성 유기물 고분자 전극을 형성하면 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제1실시예와 같은 형상이 된다.When the same conductive organic polymer electrode is formed on the conventional color filter layer, the same shape as that of the first embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention is obtained.
고분자에 도전성을 부여하기 위해서는 1차적으로 도전성 성질의 재료를 사용하는 것과 패턴 혹은 전면 도포후 도전성 부여를 위해 전류를 흘려 형성시키는 방법이 있다. 이때 흘려 주는 전류의 양에 따라 전도도에 차이가 나며, 특정한 고분자의 경우 컬러화된다. 이때 형성되는 컬러화되는 색상을 R.G.B 혹은 M.Y.C의 색으로 형성시킴으로써, 전극인 동시에 컬러 필터의 역할을 하게 된다.In order to impart conductivity to the polymer, there is a method of primarily using a conductive material and forming a current by flowing a current for imparting conductivity after application of the pattern or the entire surface. In this case, the conductivity varies depending on the amount of current flowing, and in the case of a specific polymer, it is colored. At this time, by forming the color to be formed in a color of R.G.B or M.Y.C, it serves as a color filter as an electrode.
이와 같은 컬러화 유기물 전극 재료 및 유기물 전극 재료로는 다음과 같은 종류가 있다.There are the following kinds of such colored organic material electrode materials and organic material electrode materials.
첫째, PPy(Polypyrrole), PTH(Polythiophene) 등은 전도성 고분자로 산화, 환원 반응에 의해 컬러가 변한다.First, polypyrrole (PPy), polythiophene (PTH), etc. are conductive polymers.
둘째, 전도성 고분자는 PA(poly acetylene)계, PPV(poly phenylene vinylene)계, PPS(poly phenylene sulfide)계 등 무수히 많으며 전도도가 100Ω/㎠인 것이 대부분이며, 경량, 착색성, 내구성이 우수하다.Second, the conductive polymer is a myriad often and mostly that the conductivity is 10 0 Ω / ㎠, light weight, the coloring property, the durability is excellent, such as (poly acetylene) PA-based, PPV (poly phenylene vinylene) based, PPS (poly phenylene sulfide) based .
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 도전성이 떨어지는 ITO전극(약 10Ω/㎠) 대신 도전성이 우수한 유기물 고분자 전극(10-2∼10-3Ω/㎠)을 사용함과 동시에 전극 자체를 컬러화 함으로써 화상의 품질이 우수하고, 공정의 단순화가 가능하여 제조 가격을 줄일 수 있으며, 가볍고 내구성이 우수한 플래스틱 패널을 기판으로 사용하면 동일 폴리머 계통이므로, 접착력 등이 우수하여 내구성이 뛰어난 잇점이 있다.As described above, the liquid crystal display according to the present invention uses an organic polymer electrode having excellent conductivity (10 -2 to 10 -3 Ω / cm 2) instead of an inferior conductivity ITO electrode (about 10 Ω / cm 2) and simultaneously uses the electrode itself. By colorizing, the image quality is excellent, the process can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced. When the light and durable plastic panel is used as the substrate, the same polymer system is used, and thus, the adhesive strength is excellent and the durability is excellent.
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