KR100658060B1 - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잔류 DC를 감소시켜, 화면에 잔상을 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 소정 거리를 두고 이격된 상하부 기판; 상기 상하부 기판 사이에 개재되고, 유전율 이방성이 양 또는 음인 수개의 액정 분자를 갖는 액정층; 상기 하부 기판상에 형성되고, 액정층내의 액정 분자들을 구동시키는 프린지 필드를 형성하도록 배치된 카운터 전극 및 화소 전극; 상기 상부 기판의 내측에 액정층내에 잔류하는 하전된 불순물을 제거하기 위하여 형성되는 양전극 및 음전극; 및 상기 상하부 기판의 결과물 표면에 각각 배치되며, 각각 러빙축을 갖는 상하 배향막을 포함하며, 상기 양전극 및 음전극은 투명 도전체로 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a liquid crystal display device capable of reducing residual DC and preventing afterimages on a screen. The present invention discloses an upper and lower substrate spaced apart from each other by a predetermined distance; A liquid crystal layer interposed between the upper and lower substrates, the liquid crystal layer having several liquid crystal molecules having positive or negative dielectric anisotropy; A counter electrode and a pixel electrode formed on the lower substrate and arranged to form a fringe field for driving liquid crystal molecules in the liquid crystal layer; A positive electrode and a negative electrode formed inside the upper substrate to remove charged impurities remaining in the liquid crystal layer; And upper and lower alignment layers disposed on the resultant surfaces of the upper and lower substrates, respectively, each having a rubbing axis, wherein the positive electrode and the negative electrode are formed of a transparent conductor.
Description
도 1은 일반적인 FFS 모드 액정 표시 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a typical FFS mode liquid crystal display device.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도.2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도.3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
30 - 하부 기판 32 - 카운터 전극30-lower substrate 32-counter electrode
34 - 게이트 절연막 36 - 화소 전극34-gate insulating film 36-pixel electrode
38 - 제 1 수평 배향막 40 - 상부 전극38-first horizontal alignment layer 40-upper electrode
42 - 양전극 44 - 음전극42-positive electrode 44-negative electrode
46 - 제 2 수평 배향막 48 - 투명 전극46-second horizontal alignment layer 48-transparent electrode
50 - 액정층50-liquid crystal layer
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 하부 기판상에 액정 분자를 구동시키는 전극이 구비된 FFS(fringe field switching) 모드 액정 표시 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a fringe field switching (FFS) mode liquid crystal display device having an electrode for driving liquid crystal molecules on a lower substrate.
일반적으로 IPS 모드 액정 표시 장치는 TN(twisted nematic) 모드 액정 표시 장치의 좁은 시야각 특성을 개선하기 위하여 제안된 모드로서, 상부 기판에 형성되었던 카운터 전극을 화소 전극이 형성되는 하부 기판에 배치하는 구조이다.In general, an IPS mode liquid crystal display is a mode proposed to improve a narrow viewing angle characteristic of a twisted nematic (TN) mode liquid crystal display, and has a structure in which a counter electrode formed on an upper substrate is disposed on a lower substrate on which a pixel electrode is formed. .
즉, 종래의 TN 모드 액정 표시 장치는 상부 기판에 형성된 카운터 전극과 하부 기판에 형성된 화소 전극 사이에서 기판 표면 대하여 수직인 전계가 형성된다. 반면, IPS 모드 액정 표시 장치는 카운터 전극과 화소 전극이 모드 하부 기판에 배치되므로, 기판표면에 평행한 전계가 형성된다. 이러한 기판 표면과 평행한 평행 전계의 발생으로, 액정 분자는 그의 장축이 기판 표면과 평행한 채로 움직이게 되므로, IPS 모드 액정 표시 장치는 TN 모드 액정 표시 장치에 비하여 시야각이 매우 우수하다. That is, in the conventional TN mode liquid crystal display, an electric field perpendicular to the substrate surface is formed between the counter electrode formed on the upper substrate and the pixel electrode formed on the lower substrate. On the other hand, in the IPS mode liquid crystal display, since the counter electrode and the pixel electrode are disposed on the lower substrate, an electric field parallel to the surface of the substrate is formed. Due to the generation of a parallel electric field parallel to the substrate surface, the liquid crystal molecules are moved with their long axes parallel to the substrate surface, so that the IPS mode liquid crystal display device has a much better viewing angle than the TN mode liquid crystal display device.
그러나, IPS 모드 액정 표시 장치는 시야각이 우수하다는 장점은 있지만, 액정 분자들을 구동시키는 전극들이 불투명 금속막으로 형성되어 있으므로, 개구율 및 투과율이 매우 낮다는 단점이 있다. However, the IPS mode liquid crystal display device has an advantage of having an excellent viewing angle. However, since the electrodes for driving the liquid crystal molecules are formed of an opaque metal film, the aperture ratio and the transmittance are very low.
이에 종래에는 IPS 모드 액정 표시 장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 프린지 필드 구동 액정 표시 장치가 대한민국 특허출원 98-9243호로 출원되었다.Accordingly, in order to improve the low aperture ratio and transmittance of the IPS mode liquid crystal display, a fringe field driving liquid crystal display has been filed in Korean Patent Application No. 98-9243.
이러한 프린지 필드 구동 액정 표시 장치는 카운터 전극과 화소 전극을 투명 전도체로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극과의 간격을 상하 기판 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 카운터 전극과 화소 전극 상부에 프린지 필드(fringe field)가 형성되도록 하므로써, 전극들 상부에 존재하는 액정 분자들이 모두 동작되도록 한다. In the fringe field driving liquid crystal display, the counter electrode and the pixel electrode are formed of a transparent conductor, and the gap between the counter electrode and the pixel electrode is formed to be narrower than the gap between the upper and lower substrates, and the fringe field is formed on the counter electrode and the pixel electrode. field) so that all of the liquid crystal molecules present on the electrodes are operated.
도 1은 일반적인 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a typical fringe field driving liquid crystal display device.
도 1을 참조하여, 단위 화소 영역이 한정된 투명한 하부 기판(1)의 단위 화소 영역 각각에 플레이트 형태로 카운터 전극(2) 및 게이트 버스 라인(4)이 형성된다. 카운터 전극(2) 및 게이트 버스 라인(4)이 형성된 하부 기판(1) 상부에 게이트 절연막으로서 작용하는 제 1 및 제 2 절연막(5,6) 및 채널층(7)이 순차적으로 적층된다. 이때, 제 1 절연막(5)으로는 절연 특성이 우수한 실리콘 질산화막(SiON)이 이용되고, 제 2 절연막(6)은 채널층(7)과의 접착 특성이 우수한 실리콘 질화막(SiN)이 이용된다. 아울러, 채널층(7) 및 제 2 절연막(5)은 게이트 버스 라인(4)의 소정 부분 상부에만 존재하는 액티브의 형태로 형성된다. 게이트 버스 라인(4)을 중심으로, 채널층(7)의 양측에는 소오스, 드레인 전극(9a,9b)가 형성되어, 박막 트랜지스터를 구성한다. 여기서, 소오스, 드레인 전극(9a,9b)과 채널층(7) 사이에는 오믹층으로서의 도핑된 비정질 실리콘층(8)이 각각 배치된다. 제 2 절연막(5) 상부에는 카운터 전극(2)과 오버랩되도록 화소 전극(9)이 배치된다. 이때, 화소 전극(9)은 카운터 전극과 마찬가지로 ITO층으로 형성되며, 빗살 형태로 형성되면서, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 콘택된다. 박막 트랜지스터 및 화소 전극(9)이 형성된 하부 기판(1)의 결과물 표면에는 배향막(10)이 형성된다. Referring to FIG. 1, a
한편, 이러한 하부 기판(1)과 합착되어질 상부 기판(15)의 내측면에는 컬러 필터(도시되지 않음)이 형성되고, 이 컬러 필터 표면에도 역시 배향막(17)이 형성된다.On the other hand, a color filter (not shown) is formed on the inner surface of the
하부 기판(1)과 상부 기판(15) 사이의 공간부에는 액정층(19)이 개재된다. The
이와같이 구성된 프린지 필드 구동 액정 표시 장치는 화소 전극(9)과 카운터 전극(2)사이의 간격 및 폭이 충분히 좁으므로, 프린지 필드가 형성되어, 전극(2,9)들 사이 및 전극들(2,9) 상부에 있는 액정 분자들이 모두 동작된다. In the fringe field driving liquid crystal display device configured as described above, since the gap and width between the pixel electrode 9 and the
그러나, 종래의 IPS 모드 액정 표시 장치 및 FFS 모드 액정 표시 장치는 상부 기판에 전극이 형성되어 있지 않으므로, 잔류 DC 성분에 의한 잔상이 발생되기 쉽다. However, in the conventional IPS mode liquid crystal display device and the FFS mode liquid crystal display device, since no electrode is formed on the upper substrate, afterimages due to the residual DC component are likely to occur.
즉, 이를 보다 자세히 설명하면, IPS 모드 및 FFS 모드 액정 표시 장치도 일반적인 액정 표시 장치와 마찬가지로, 구동 전력은 교류 성분이며 구동 속도는 수십 ㎳ 수준의 반응 속도를 갖는다. 그러나, 교류 전원을 공급하여 프린지 필드 구동 액정 표시 장치를 구동시킬때, 액정층(19)내의 액정 분자들은 구동 전압의 주파수에 따라 반응하지 못하고 다만 극성만 변하게 된다. 이에따라, 카운터 전극(2)과 화소 전극(9) 사이에 직류 전원에 의한 직류 전류가 발생된다. 이러한 직류 전류를 상쇄시키기 위하여 통상 카운터 전극의 전압을 오프셋 한다. 그러나, 이와같이 오프셋을 진행하여 주어도, 직류 전류 성분을 완전히 제거하지 못하므로, 화소 전극과 카운터 전극 사이에는 잔류 직류 전류(이하, 잔류 DC)가 남게 되며, 이러한 잔류 직류는 시간에 따라 축적된다.That is, in more detail, the IPS mode and the FFS mode liquid crystal display device, like the general liquid crystal display device, drive power is an AC component and the drive speed has a response speed of several tens of kHz. However, when driving an fringe field driving liquid crystal display by supplying AC power, the liquid crystal molecules in the
즉, 잔류 DC는 예를들어, 카운터 전극(2)과 화소 전극(9) 중 한쪽이 양의 전하 상태를 보일때, 시간이 지남에 따라, 액정층(19)등에 있는 오염 물질중 음의 전 하를 가진 입자들이 양의 전하 상태를 나타내는 전극 주변으로 모이게 되어, 전극과 오염 입자간에 기생 전계가 발생되는 현상이다. 이때, 기생 전계는 외부 전원에 의하여 상쇄되는데, 이와같이 외부 전원을 인가하게 되면, 액정층(19)의 전압 보존율이 저하되어, 화면에 잔상이 발생된다. That is, the residual DC is, for example, when one of the
따라서, 본 발명의 목적은 카운터 전극과 화소 전극 사이의 잔류 DC를 감소시켜 액정층 내의 하전된 불순물들 용이하게 제거하는 것에 의해 화면에 잔상을 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which can prevent an afterimage on a screen by reducing residual DC between the counter electrode and the pixel electrode to easily remove the charged impurities in the liquid crystal layer .
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소정 거리를 두고 이격된 상하부 기판; 상기 상하부 기판 사이에 개재되고, 유전율 이방성이 양 또는 음인 수개의 액정 분자를 갖는 액정층; 상기 하부 기판상에 형성되고, 액정층내의 액정 분자들을 구동시키는 프린지 필드를 형성하도록 배치된 카운터 전극 및 화소 전극; 상기 상부 기판의 내측에 액정층내에 잔류하는 하전된 불순물을 제거하기 위하여 투명 도전체로 각각 스트라이프 형태로 교대로 배치되게 형성되는 양전극 및 음전극; 및 상기 상하부 기판의 결과물 표면에 각각 배치되며, 각각 러빙축을 갖는 상하 배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention, the upper and lower substrate spaced at a predetermined distance; A liquid crystal layer interposed between the upper and lower substrates, the liquid crystal layer having several liquid crystal molecules having positive or negative dielectric anisotropy; A counter electrode and a pixel electrode formed on the lower substrate and arranged to form a fringe field for driving liquid crystal molecules in the liquid crystal layer; A positive electrode and a negative electrode formed to be alternately disposed in a stripe shape with a transparent conductor to remove charged impurities remaining in the liquid crystal layer inside the upper substrate; And vertically aligned films disposed on the resultant surfaces of the upper and lower substrates, respectively, each having a rubbing axis.
여기서, 상기 양전극 및 음전극의 연장 방향은, 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우, 전계 인가전 액정 분자의 장축 방향과 수직을 이루도록 배열되고, 유전율 이방성이 음인 경우, 전계 인가전 액정 분자의 단축 방향과 평행을 이루도록 배열되는 것을 특징으로 한다.Here, the extending directions of the positive electrode and the negative electrode are arranged to be perpendicular to the long axis direction of the liquid crystal molecules before the electric field application when the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules is positive, and the short axis direction of the liquid crystal molecules before the electric field application when the dielectric anisotropy is negative. Characterized in that arranged to be parallel.
본 발명에 의하면, 상부 기판에 전극이 구비되지 않은 FFS 모드 액정 표시 장치에서, 상부 기판의 내측면 또는 외측면에 전극을 구비하여, 하전된 액정층의 불순물을 용이하게 제거한다. According to the present invention, in an FFS mode liquid crystal display device in which no electrode is provided on the upper substrate, an electrode is provided on the inner side or the outer side of the upper substrate to easily remove impurities in the charged liquid crystal layer.
(실시예)(Example)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도면 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 2를 참조하여, 하부 기판(30)과 상부 기판(40)은 소정 거리를 두고 대향된다. 하부 기판(30)과 상부 기판(40) 사이에는 수개의 액정 분자(도시되지 않음)를 포함하는 액정층(50)이 개재된다. 이때, 액정층(50)의 액정 분자는 유전율 이방성이 양 또는 음일수 있다. First, referring to FIG. 2, the
하부 기판(30) 표면에는 카운터 전극(32)이 콤(comb) 형태로 배열된다. 카운터 전극(32)이 형성된 하부 기판(30) 상부에 게이트 절연막(34)이 형성되고, 게이트 절연막(34) 상부에는 화소 전극(36)이 카운터 전극(32)과 프린지 필드를 형성하도록 형성된다. 화소 전극(36)은 예를들어, 카운터 전극(32) 사이에 각각 배치되도록 콤 형태로 형성된다. 화소 전극(36)이 형성된 게이트 절연막(34) 표면에 제 1 수평 배향막(38)이 형성된다. 제 1 수평 배향막(38)은 카운터 전극(32) 및 화소 전극(36) 사이에 발생되는 프린지 필드와 소정 각도를 이루는 러빙축(도시되지 않음)을 갖는다.The
한편, 하부 기판(30)과 대향되는 상부 기판(40)의 내측 표면에는 컬러 필터(도시되지 않음)가 공지의 방식으로 형성된다. 컬러 필터 표면에 잔류 DC를 방지하기 위한 양전극(42) 및 음전극(44)이 스트라이프 형태로 일정한 간격을 두고 배치된다. 양전극(42) 및 음전극(44)은 서로 평행하게 연장되며, 투명한 도전 물질로 형성된다. 양전극(42) 및 음전극(44)이 형성된 상부 기판(40) 결과물 표면에 제 2 수평 배향막(46)이 형성된다. 이때, 제 2 수평 배향막(46)은 제 1 수평 배향막(38)과 비병렬한 러빙축을 갖는다. 여기서, 양전극(42) 및 음전극(44)은 액정 분자의 유전율 이방성이 양인 경우, 러빙축 즉, 전계 인가전 액정 분자의 장축 방향과 수직을 이루도록 배열되고, 유전율 이방성이 음인 경우, 러빙축과 평행을 이루도록 배열되어, 전계 왜곡을 최소화하도록 한다.On the other hand, a color filter (not shown) is formed on the inner surface of the
이러한 본 발명의 액정 표시 장치는 카운터 전극(32)과 화소 전극(36) 사이에 프린지 필드(F)가 형성되면, 액정 분자들은 프린지 필드의 형태로 재배열된다. 이때, 양전극(42)에는 (+) 신호가, 음전극(44)에는 (-) 신호가 인가되도록 한다. 그러면, 액정층(50)내에 잔류하는 잔상을 발생시키는 불순물들은 상부 기판(40)의 양전극(42) 및 음전극(44)에 고착된다. 즉, (+)를 띠는 불순물(A+)은 음전극(44)에 고착되고, (-)를 띠는 불순물들은 양전극(42)에 고착되어, 액정층(50) 내부 및 화소 전극(36)에 불순물이 잔류하지 않는다. 따라서, 액정층(50)에 직접적인 외부 전원의 공급없이도, 화면의 잔상을 크게 줄일 수 있다.In the liquid crystal display of the present invention, when the fringe field F is formed between the
또한, 상부 기판(40) 내측면에 양전극(42) 및 음전극(44)을 형성하는 대신, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 기판(40)의 외측면에 투명 전극(48)을 배치시켜도, 액정층(50)내의 하전된 불순물들에 상부 기판측에 모두 고착되므로, 동일한 효과를 거둘수 있다.In addition, instead of forming the
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상부 기판에 전극이 구비되지 않은 FFS 모드 액정 표시 장치에서, 상부 기판의 내측면 또는 외측면에 전극을 구비하여, 하전된 액정층의 불순물을 용이하게 제거한다. As described in detail above, according to the present invention, in the FFS mode liquid crystal display device in which no electrode is provided on the upper substrate, an electrode is provided on the inner side or the outer side of the upper substrate to facilitate impurities in the charged liquid crystal layer. Remove it.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.
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2000
- 2000-06-30 KR KR1020000036899A patent/KR100658060B1/en active IP Right Grant
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Non-Patent Citations (1)
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