KR100755558B1 - Scattering FFS mode LCD device - Google Patents

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Abstract

개시된 FFS 모드 액정표시장치는, 상부 기판과, 상부 기판에 이격 대향하며, 카운터 전극과 픽셀 전극이 서로 다른 층에 마련된 하부 기판 및 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며, 액정층에 접하는 상부 기판의 면에는 불규칙하게 표면 굴곡이 형성됨으로써, 액정 분자들의 초기 상태가 불규칙하게 배열되어, 입사된 빛의 산란량 및 산란각을 증가시킴에 의해 PDLC 모드 액정표시장치보다 다크 레벨을 향상시켜 대비비를 개선하는 효과를 제공할 수 있다.The disclosed FFS mode liquid crystal display device includes an upper substrate and a lower substrate facing the upper substrate and having a counter electrode and a pixel electrode disposed on different layers, and a liquid crystal layer interposed between the upper substrate and the lower substrate. Irregular surface curvature is formed on the surface of the upper substrate in contact with the upper substrate, and thus the initial state of the liquid crystal molecules is irregularly arranged, thereby increasing the scattering angle and scattering angle of the incident light, thereby improving the dark level than the PDLC mode liquid crystal display. It can provide an effect of improving the contrast ratio.

Description

스캐터링 에프에프에스 모드 액정표시장치{Scattering FFS mode LCD device}Scattering FFS mode LCD device

도 1은 일반적인 PDLC 모드의 액정 방울을 나타낸 도면,1 is a view showing a liquid crystal droplet of a typical PDLC mode,

도 2a 및 도 2b는 종래 PDLC 모드 액정표시장치를 나타낸 단면도,2A and 2B are cross-sectional views illustrating a conventional PDLC mode liquid crystal display device;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케터링 FFS 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도,3 is a cross-sectional view schematically showing a scattering FFS mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케터링 FFS 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도,4 is a cross-sectional view schematically showing a scattering FFS mode liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케터링 FFS 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도,5 is a schematic cross-sectional view of a scattering FFS mode liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention;

도 6은 도 2의 PDLC와 도 3의 액정층을 이루는 콜레스테릭 액정 분자 사이의 V-T 관계를 나타낸 도면,FIG. 6 is a diagram illustrating a V-T relationship between the PDLC of FIG. 2 and the cholesteric liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer of FIG.

도 7은 도 3의 스케터링 FFS 모드 액정표시장치에 전압 인가 시, 액정 분자 배열을 나타낸 평면도.7 is a plan view illustrating the arrangement of liquid crystal molecules when voltage is applied to the scattering FFS mode liquid crystal display of FIG. 3.

본 발명은 FFS 모드 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히 빛의 산란을 변화 시키는 원리를 이용한 FFS 모드 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to an FFS mode liquid crystal display device, and more particularly, to an FFS mode liquid crystal display device using a principle of changing light scattering.

일반적으로 액정표시장치는 인가 전압에 따른 액정의 투과도 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자로서, 휴대용 단말기의 정보 표시창, 노트북 컴퓨터의 화면 표시기 등의 정보 표시창으로 사용되고 있다.In general, a liquid crystal display device is an electronic device that changes and transmits various electrical information generated by various devices into visual information by using a change in transmittance of a liquid crystal according to an applied voltage. An information display window of a portable terminal, a screen display of a notebook computer, etc. It is used as an information display window.

이러한 액정표시장치 중 PDLC 모드는 고분자 매트릭스에 균일하게 분산된 액정 방울 내의 방향 질서를 전기적으로 조절하여 입사 빛의 산란을 변화시키는 원리를 이용하여 화면을 구현한다.Among the liquid crystal display devices, the PDLC mode implements a screen using a principle of changing scattering of incident light by electrically adjusting the direction order in the liquid crystal droplets uniformly dispersed in the polymer matrix.

이러한 PDLC 모드에서의 액정 방울들은 도 1과 같이 다수의 액정 분자(11)들이 바이폴라 배향을 가지며 액정 방울(10)을 형성하는데, PDLC 모드 액정표시장치에 전압이 인가되지 않은 경우에는 각각의 액정 방울(10)들이 임의의 광축 방향을 가지고 있음과 더불어, 고분자 물질과의 굴절률 차이 때문에, PDLC 모드 액정표시장치로 편광되지 않게 입사된 빛은 도 2a와 같이 각 액정 방울(10)에서 아무 방향으로나 산란되기 때문에 불투명한 상태(다크 상태)가 된다.In the liquid crystal drops of the PDLC mode, as shown in FIG. 1, the plurality of liquid crystal molecules 11 have a bipolar alignment to form the liquid crystal droplets 10. When no voltage is applied to the PDLC mode liquid crystal display, each liquid crystal droplet is formed. Due to the fact that the (10) have an arbitrary optical axis direction and due to the difference in refractive index with the polymer material, the light that is not polarized into the PDLC mode liquid crystal display is scattered in any direction in each liquid crystal droplet 10 as shown in FIG. 2A. This results in an opaque state (dark state).

그리고 도 2b와 같이 PDLC 모드 액정표시장치(50)에 인가된 전압이 충분히 커져 액정 방울(10) 속의 액정 분자(11)들이 전기장 방향으로 재배열하는 경우, 고분자 물질과 굴절률이 일치되어 입사된 빛의 산란 없이 투명한 상태가 된다.2B, when the voltage applied to the PDLC mode liquid crystal display device 50 is sufficiently increased to rearrange the liquid crystal molecules 11 in the liquid crystal droplets 10 in the electric field direction, the incident light with the refractive index coinciding with the polymer material. It becomes transparent without scattering.

이러한 PDLC 모드 액정표시장치(50)는 분산된 액정 방울(10)들에 의한 빛의 산란을 이용하므로 시야각이 넓고, 인위적인 액정 배향이 요구되지 않으며, 편광판이 필요하지 않은 장점이 있으나, 불투명 상태에서 빛의 산란 때문에 다크 레벨이 낮아 대비비가 낮고, 고분자 매트릭스에 액정 분자(11)들이 분산되어 있으므로 열적 안정성이나 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.Since the PDLC mode liquid crystal display 50 uses light scattering by the dispersed liquid crystal droplets 10, the viewing angle is wide, an artificial liquid crystal alignment is not required, and a polarizing plate is not required, but in an opaque state. Due to light scattering, the dark level is low, so the contrast ratio is low, and since the liquid crystal molecules 11 are dispersed in the polymer matrix, thermal stability and reliability are deteriorated.

미설명 부호 20은 상부 기판, 21은 상부 ITO, 30은 하부 기판, 31은 하부 ITO, 40은 액정층이다.Reference numeral 20 is an upper substrate, 21 is an upper ITO, 30 is a lower substrate, 31 is a lower ITO, and 40 is a liquid crystal layer.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 빛의 산란을 이용하면서 다크 레벨을 향상시킬 수 있는 개선된 FFS 모드 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an improved FFS mode liquid crystal display device that can improve the dark level while using light scattering.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 FFS 모드 액정표시장치는, 상부 기판과, 상기 상부 기판에 이격 대향하며, 카운터 전극과 픽셀 전극이 서로 다른 층에 마련된 하부 기판 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며, 상기 액정층에 접하는 상부 기판의 면에는 불규칙하게 표면 굴곡이 형성된 것이 바람직하다.The FFS mode liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object, the upper substrate, the lower substrate facing the upper substrate, the counter electrode and the pixel electrode is provided on a different layer and the upper substrate and the lower substrate It includes a liquid crystal layer interposed therebetween, the surface of the upper substrate in contact with the liquid crystal layer is preferably formed irregular surface curvature.

여기서, 상기 불규칙하게 표면 굴곡된 상부 기판의 면에는 고분자 막이 더 증착된 것이 바람직하다.Here, it is preferable that a polymer film is further deposited on the surface of the irregularly curved upper substrate.

또한, 상기 표면 굴곡은 연마제 및 연마기 중 어느 하나에 의하여 스크래치 방식에 의해 형성된 것이 바람직하다.In addition, the surface curvature is preferably formed by the scratch method by any one of an abrasive and a polishing machine.

또한, 상기 액정층은 콜레스테릭 액정 분자로 이루어진 것이 바람직하다.In addition, the liquid crystal layer is preferably made of cholesteric liquid crystal molecules.

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이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an FFS mode liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, FFS 모드 액정표시장치(100)는 상부 기판(110)과, 이 상부 기판(110)에 이격 대향하며, 카운터 전극(121)과 픽셀 전극(123)이 패시베이션층(122)을 사이에 두고 서로 다른 층에 마련된 하부 기판(120) 및 상부 기판(110)과 하부 기판(120) 사이에 개재된 액정층(130)을 포함한다.Referring to the drawings, the FFS mode liquid crystal display device 100 faces the upper substrate 110 and the upper substrate 110, and the counter electrode 121 and the pixel electrode 123 form the passivation layer 122. It includes a lower substrate 120 and a liquid crystal layer 130 interposed between the upper substrate 110 and the lower substrate 120 provided in different layers.

액정층(130)에 접하는 상부 기판(110)의 면에는 불규칙하게 굴곡이 형성된다.Irregularly curved surfaces of the upper substrate 110 in contact with the liquid crystal layer 130.

이 불규칙한 굴곡은 연마제나 연마기에 의하여 스크래치(scratch)를 함에 의해 형성된다.This irregular curvature is formed by scratching with an abrasive or a polishing machine.

이와 같은 불규칙한 굴곡은 액정 분자(131)들의 배열을 불규칙하게 형성하기 위한 것이다.Such irregular bending is for irregularly forming the arrangement of the liquid crystal molecules 131.

이는 종래 FFS 모드 액정표시장치에서의 배향막에 형성된 러빙 방향을 따라 소정 각도로 배향된 액정 분자와는 다른 것으로, 전압을 인가하지 않은 초기 상태에서 액정 분자(131)들이 불규칙하게 배열되어, 액정층(130)으로 입사된 빛을 무질서하게 산란시킴에 의해 노멀 블랙 모드(normal black mode)를 구현하기 위한 것이다.This is different from the liquid crystal molecules oriented at a predetermined angle along the rubbing direction formed on the alignment layer in the conventional FFS mode liquid crystal display. The liquid crystal molecules 131 are irregularly arranged in an initial state without applying a voltage, thereby forming a liquid crystal layer ( 130 is to implement a normal black mode by randomly scattering the light incident to the 130.

또한, 초기 상태에서 무질서한 빛의 산란에 의하여 노멀 블랙 모드를 구현하는 PDLC 모드와의 차이점은 입사된 빛의 산란량 및 산란각을 PDLC 모드보다 더 증가시켜 PDLC 모드보다 다크 레벨을 향상시킴에 의해 대비비를 개선시키는 점이다.In addition, the difference from the PDLC mode which implements the normal black mode by the disordered light scattering in the initial state is that the scattered light and the scattering angle of the incident light are increased more than the PDLC mode, thereby improving the dark level than the PDLC mode. It is to improve the rain.

여기서, PDLC 모드 액정표시장치보다 본 발명의 FFS 모드 액정표시장치에서 더 많은 양 및 더 큰 각도로 빛이 산란되는 이유는, PDLC 모드의 경우 다이폴라 배열된 액정 분자들로 이루어진 다수의 액정 방울이 모여 액정층을 이루고, FFS 모드의 경우 다수의 액정 분자들이 모여 액정층을 이루므로, 액정 방울보다 액정 분자들의 수가 많고, 또한 그 무질서도도 더 높기 때문에, 액정 방울에서의 산란각 및 산란량보다 액정 분자 개개에 의한 산란량 및 산란각이 더 커지게 되어 다크 레벨을 향상시킬 수 있게 되기 때문이다.The reason why light is scattered at a larger amount and at a larger angle in the FFS mode LCD device than in the PDLC mode LCD device is that in the case of PDLC mode, a plurality of liquid crystal droplets composed of dipolar arrayed liquid crystal molecules are collected. In the FFS mode, since a plurality of liquid crystal molecules gather to form a liquid crystal layer, since the number of liquid crystal molecules is higher than that of the liquid crystal droplets, and the disorder is higher, the liquid crystal layer is larger than the scattering angle and scattering amount in the liquid crystal droplets. This is because the scattering amount and scattering angle due to the individual molecules become larger, so that the dark level can be improved.

그리고 불규칙한 굴곡 면에는 도 4와 같이 고분자 막(111)이 더 증착될 수 있으며, 또한 도 5와 같이 액정층(130)에 접하는 상부 기판(110)의 면에 고분자 막(111)을 증착시킨 후 연마기나 연마제에 의하여 고분자 막(111)의 표면에 불규칙한 굴곡을 형성되게 할 수 있다.The polymer film 111 may be further deposited on the irregular curved surface as shown in FIG. 4, and after the polymer film 111 is deposited on the surface of the upper substrate 110 in contact with the liquid crystal layer 130 as illustrated in FIG. 5. Irregular bending may be formed on the surface of the polymer film 111 by a polishing machine or an abrasive.

이와 같은 불규칙한 굴곡 면에 고분자 막(111)을 더 증착시키거나, 고분자 막(111)을 증착시킨 후 불규칙한 굴곡 면을 형성하는 이유는 고분자 막(111)과 액정 분자(131)들의 상호 작용에 의하여 액정 분자(131)들의 배열을 더 불규칙하게 형성하기 위함이다.The reason why the polymer film 111 is further deposited on the irregular curved surface or the irregular curved surface after the polymer film 111 is deposited is due to the interaction between the polymer film 111 and the liquid crystal molecules 131. This is to more irregularly form the arrangement of the liquid crystal molecules 131.

이때, 액정층(130)을 구성하는 액정 분자(131)로는 콜레스테릭 액정 분자 등이 채용될 수 있다.In this case, cholesteric liquid crystal molecules and the like may be employed as the liquid crystal molecules 131 constituting the liquid crystal layer 130.

이 콜레스테릭 액정 분자는 도 6에 도시된 바와 같이 전압에 따른 투과도의 차이가 콜레스테릭 액정 자체의 특성인 Helical pitch를 가지고 있으므로, PDLC보다 산란각을 더 크게 할 수 있다.As shown in FIG. 6, the cholesteric liquid crystal molecules have a helical pitch, which is a characteristic of the cholesteric liquid crystal itself, so that the scattering angle may be larger than that of PDLC.

따라서, 본 발명이 높은 대비비 특성을 가질 수 있다.Therefore, the present invention can have a high contrast ratio characteristic.

이와 같은 구조의 FFS 모드 액정표시장치(100)는 액정층(130) 내의 액정 분자(131)들을 상부 기판(110)의 표면에 형성된 불규칙한 굴곡에 의하여 각각 불규칙하게 배열함에 의하여 PDLC 모드의 액정 배열과 유사하게 형성하여, 전압 미 인가 시, 입사된 빛의 불규칙한 산란을 일으켜 편광판 없이도 PDLC 모드에서보다 다크 레벨이 높은 상태를 만들수 있고, 전압 인가 시, 도 7과 같이 불규칙하게 배열되어 있던 액정 분자(131)들이 전기장 방향으로 일정하게 배열되어 빛을 통과시키게 된다.The FFS mode liquid crystal display device 100 having such a structure includes a liquid crystal array in the PDLC mode by arranging the liquid crystal molecules 131 in the liquid crystal layer 130 irregularly by irregular curvatures formed on the surface of the upper substrate 110. Similarly, when a voltage is not applied, irregular scattering of incident light may occur, thereby creating a state where the dark level is higher than in the PDLC mode without a polarizer, and when a voltage is applied, the liquid crystal molecules 131 irregularly arranged as shown in FIG. 7. ) Are uniformly arranged in the direction of the electric field to pass the light.

또한 액정층을 이루는 구성 요소로써 PDLC 모드와 달리 고분자 물질이 존재하지 않으므로 열적 안정성이나 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, unlike the PDLC mode, as a component of the liquid crystal layer, a polymer material does not exist, thereby improving thermal stability or reliability.

상술한 바와 같이 본 발명의 FFS 모드 액정표시장치에 의하면, 액정층에 접하는 상부 기판의 표면을 불규칙하게 형성하여, 액정 분자들의 초기 상태를 불규칙하게 배열함으로써, 입사된 빛의 산란량 및 산란각을 증가시켜 PDLC 모드 액정표시장치보다 다크 레벨을 향상시킴에 의해 대비비를 개선하는 효과를 제공할 수 있다.As described above, according to the FFS mode liquid crystal display device of the present invention, by irregularly forming the surface of the upper substrate in contact with the liquid crystal layer, by irregularly arranging the initial state of the liquid crystal molecules, the scattering amount and scattering angle of incident light By increasing the dark level than the PDLC mode liquid crystal display, it is possible to provide an effect of improving the contrast ratio.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.It is to be understood that the invention is not limited to that described above and illustrated in the drawings, and that more modifications and variations are possible within the scope of the following claims.

Claims (7)

상부 기판과, 상기 상부 기판에 이격 대향하며, 카운터 전극과 픽셀 전극이 서로 다른 층에 마련된 하부 기판 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한 FFS 모드 액정표시장치에 있어서,An FFS mode liquid crystal display device comprising an upper substrate, a lower substrate facing the upper substrate, and having a counter electrode and a pixel electrode disposed on different layers, and a liquid crystal layer interposed between the upper substrate and the lower substrate. 상기 액정층에 접하는 상부 기판의 면에는 불규칙하게 표면 굴곡이 형성된 것을 특징으로 하는 FFS 모드 액정표시장치.FFS mode liquid crystal display device, characterized in that the irregular surface is formed on the surface of the upper substrate in contact with the liquid crystal layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불규칙하게 표면 굴곡된 상부 기판의 면에는 고분자 막이 더 증착된 것을 특징으로 하는 FFS 모드 액정표시장치.And a polymer film is further deposited on the irregularly curved surface of the upper substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 표면 굴곡은 연마제 및 연마기 중 어느 하나에 의하여 스크래치 방식에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 FFS 모드 액정표시장치.Wherein the surface curve is formed by a scratch method by any one of an abrasive and a polishing machine. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 액정층은 콜레스테릭 액정 분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 FFS 모드 액정표시장치.And the liquid crystal layer is made of cholesteric liquid crystal molecules. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030028701A (en) * 2001-10-02 2003-04-10 후지쯔 디스플레이 테크놀로지스 코포레이션 Substarate for liquid crystal display and liquid crystal display utilizing the same

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