KR101148400B1 - Ｉｐｓ 모드 액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 응답 속도가 향상된 횡전계(In-Plane Switching)모드 액정표시소자에 관한 것으로, 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판 상에 교차 배치되어 단위 화소영역을 정의하는 게이트라인 및 데이터라인; 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성되는 스위칭소자; 상기 제 1 기판 상에 실질적으로 평행하게 배열되어 횡전계를 발생시키는 적어도 하나의 공통전극과 화소전극; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향 면에 동일한 러빙방향을 갖도록 형성된 제 1 배향막 및 제 2 배향막; 및 상기 제 1 배향막 및 제 2 배향막 사이에 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물과 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물이 배합되어 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 상기 공통전극 및 화소전극에 최대 전압(Maximum voltage)이 인가될 경우, 상기 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물은 횡전계방향에 대해 평행하게 변위되고 상기 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물은 상기 횡전계방향에 대해 수직하게 변위되어 상하로 인접하는 액정화합물간의 트위스티드된(twisted) 각도가 최대 90°임을 특징으로 한다.
유전이방성, 액정화합물, 탄성계수, 폴링 타임

Description

ＩＰＳ 모드 액정표시소자{IN-PLAIN SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 일반적인 IPS 모드 액정표시소자의 평면도.
도 2a 및 2b는 IPS 모드 액정표시소자의 구동원리를 나타낸 평면도.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 IPS 모드 액정표시소자를 나타낸 개략도.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 IPS 모드 액정표시소자의 구동원리를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 IPS 모드 액정표시소자의 단위 화소영역의 일부를 나타낸 평면도.
***도면의 부호에 대한 설명***
13, 113, 213: 공통전극 15, 115, 215: 화소전극
150: 액정화합물 150': 액정층
150a, 250a: 양의 유전이방성을 가진 액정화합물
150b, 250b: 음의 유전이방성을 가진 액정화합물
150c: 배향막 근처에 배치되는 액정화합물
Θ: 인접하는 액정화합물 간 트위스트각도
K: 고유 탄성계수 K': 유효 탄성계수
Tr: 라이징 타임 Tf: 폴링 타임
본 발명은 횡전계(In-Plane Switching)모드 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 액정의 폴링시간(falling time)을 단축시켜, 응답 속도를 향상시킬 수 있는 IPS 모드 액정표시소자에 관한 것이다.
근래 정보화 사회의 발전과 더불어 표시장치에 대한 다양한 형태의 요구가 증대되면서, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 고화질의 구현, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 경량, 박형, 저소비 전력 등의 이유로 액정표시소자(LCD)가 가장 각광을 받고 있다.
액정표시소자는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 화소별로 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시소자로서, 주로 액티브 매트릭스(Active Matrix; AM) 방식에 의해 구동된다. 액티브 매트릭스 방식은 각각의 화소에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 등의 스위칭소자를 부가하여, 이것을 통하여 화소부의 액정에 전압을 인가하고, 액정화합물을 구동하는 방식이다.
이러한 액정표시소자는 액정화합물이 구동되는 형태에 따라 다양한 표시모드의 액정표시소자로 분류될 수 있는데, 여러 표시모드 중 TN(twisted nematic) 모드 액정표시소자가 주로 사용되어져 왔다.
TN 모드 액정표시소자는 기판에 대해 수직한 방향의 전기장을 on/off 시켜, 액정화합물의 방향자(director)가 기판에 대하여 0°에서 90°사이의 각도를 갖도록 액정화합물을 구동하는 것으로, 용이한 흑백표시기능, 고속 응답 및 낮은 구동전압의 장점을 갖고 있다.
그런데, TN 모드 액정표시소자는 상기한 바와 같이 액정화합물을 기판에 대해 수직하게 구동하기 때문에, 시야각 특성이 우수하지 못한 단점이 존재한다. 즉, 액정표시소자를 바라보는 방향이나 각도에 따라 화상의 화면색이나 밝기가 변화하는 시야각 의존성이 유발되었다. 따라서 이러한 단점을 극복하기 위해 새로운 광시야각 기술, 즉, 액정화합물의 방향자가 기판에 대해 수평한 상태에서 액정화합물이 구동되도록 하는 횡전계(In Plane Switching, 이하 IPS) 모드 액정표시소자가 최근에 활발하게 연구되고 있다.
도 1 은 이러한 IPS 모드 액정표시소자의 단위 화소영역의 평면도로서, 도면에 나타난 바와 같이, IPS 모드 액정표시소자의 제 1 기판에는 교차 배열되어 화소영역을 정의하는 데이터라인(1) 및 게이트라인(3)과, 상기한 데이터라인(1)과 게이트라인(3)의 교차영역에 형성되는 스위칭소자(T)와, 화소영역 내에서 데이터라인(1)과 대략 평행하게 배열된 공통전극(13) 및 화소전극(15)이 형성된다.
스위칭소자(T)는 상기 게이트라인(3)과 접속되는 게이트전극(4)과, 상기 게 이트전극(4) 위에 적층된 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 게이트절연막(미도시)과, 상기 게이트절연막 위에 형성된 반도체층(A)과, 상기 반도체층(A) 위에 형성된 오믹컨택트층(미도시)과, 상기한 오믹컨택트층 위에 형성되어 데이터라인(1)과 화소전극(15)에 각각 접속되는 소스전극(5) 및 드레인전극(11)으로 구성된다.
그리고, 공통전극(13)은 공통신호를 전달하는 공통라인(17)에 접속되며, 화소전극(15)은 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(11)에 접속된다.
박막트랜지스터(T), 화소전극(15) 및 게이트절연막 위에는 무기절연물질 또는 유기절연물질로 이루어진 보호막(미도시)이 기판 전체에 걸쳐 적층되어 있으며, 그 위에 제 1 배향막(미도시)이 도포되어, 상기 제 1 배향막의 러빙방향을 따라 액정화합물의 초기배향방향이 결정된다. 액정화합물은 상기한 공통전극(13)과 화소전극(15)에 전압이 인가되지 않을 경우, 상기 러빙방향으로 배향된다.
또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 제 1 기판과 대응되는 제 2 기판 위에는 광의 누설을 방지하는 차광층과, red(R), green(G), blue(B)의 색상을 구현하는 컬러필터, 및 오버코트층이 차례로 적층되어 있다. 그리고, 상기 오버코트층 상부에 상기 제 1 배향막과 동일한 러빙방향을 갖는 제 2 배향막이 도포된다.
또한, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에는 상기 공통전극(13) 및 화소전극(15)에 인가되는 전압에 의해 빛의 투과율을 조절하는 액정층이 형성되어 있다.
도 2a 및 도 2b는 상기와 같은 구조를 가지는 IPS 모드 액정표시소자의 구동원리를 나타낸 것으로, 도 2a 및 도 2b는 공통전극 및 화소전극(13, 15) 사이에 전 압이 인가되지 않는 경우와 전압이 인가된 경우에 대하여 액정화합물(50)의 구동을 나타낸 것이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, IPS 모드 액정표시소자의 두 전극(13, 15)에 전압이 인가되지 않는 경우에는 액정층 내에 액정화합물(50)이 제 1 및 제 2 기판의 대향면에 도포된 제 1 및 제 2 배향막의 러빙방향(도면상에서 점선의 화살표 방향 ↑)을 따라 배열되어 화면에 블랙을 나타낸다.
한편, 도 2b에 도시된 바와 같이, 공통전극(13)과 화소전극(15)에 전압이 인가되면, 이들 사이에 횡전계가 발생되고 액정화합물(50a)은 상기 횡전계의 방향을 따라 최대 45°까지 비틀어져 광을 투과시키게 된다.
이러한 IPS 모드 액정표시소자에서는 상기 공통전극과 화소전극에 전압이 인가될 경우, 상기 공통전극 및 화소전극 사이에 기판에 평행한 횡전계가 발생되어, 액정분자가 상기 횡전계에 따라 기판에 대해 수평인 상태에서 배향됨으로써, 기존의 액정표시소자에 비하여, 광시야각 특성이 확보는 장점이 있다.
반면, 종래 TN 모드 액정표시소자에 비해 응답 속도가 느려 동화상에 대응하기 어려운 점이 장애로 작용하고 있는데, 이 때문에 액정의 응답 속도를 빠르게 하기 위한 몇몇 방안이 제안되고 있으며, 그 중 하나의 방법이 액정화합물의 점도를 작게하여 전계로부터 받는 토크에 대해 액정화합물이 변위되기 쉽게하는 방법이다.
즉, IPS 모드의 액정표시소자에 있어서 액정화합물의 점도를 떨어뜨림으로써, 액정화합물이 받는 전계 토크와 액정화합물의 탄성 토크 중 액정화합물의 탄성 토크를 저하시킨다. 이 결과, 전계 토크가 일정한 경우에는 탄성 토크가 저하하는 것에 의해 액정화합물이 받는 각가속도가 증대된다.
그러나, 이 경우 액정화합물의 탄성 토크가 저하되기 때문에 필드오프상태에서 폴링 타임(falling time)이 길어지는 문제가 제기된다. 다시 말해, 액정화합물 점도의 감소는 액정화합물이 전계에 의해 인위적으로 비틀린 변형을 받은 상태에서 평형상태로 돌아오려는 복원력의 감소를 야기하여 액정화합물의 폴링 타임(falling time)이 증가되는 것이다.
실질적으로, 액정화합물의 응답 속도를 향상시키기 위해서는 액정화합물이 전계에 의해 비틀림을 받는 데 요구되는 라이징 타임(rising time) 외에 평형상태로 복원되는데 요구되는 폴링 타임을 모두 고려해야 하므로, 액정화합물의 점도를 저하시키는 방법만으로는 전체적인 응답 속도를 충분히 향상시킬 수 없다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 액정화합물의 폴링 타임(falling time)을 단축시킴으로써, 고속 응답이 가능한 IPS 모드 액정표시소자를 제공함에 그 목적이 있다.
따라서, 상기와 같은 목적을 이루기 위해, 본 발명에 따른 IPS 모드 액정표시소자는 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판 상에 교차 배치되어 단위 화소영역을 정의하는 게이트라인 및 데이터라인; 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성되는 스위칭소자; 상기 제 1 기판 상에 실질적으로 평행하게 배열되어 횡전계를 발생시키는 적어도 하나의 공통전극과 화소전극; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향 면에 동일한 러빙방향을 갖도록 형성된 제 1 배향막 및 제 2 배향막; 및 상기 제 1 배향막 및 제 2 배향막 사이에 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물과 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물이 배합되어 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 상기 공통전극 및 화소전극에 최대 전압(Maximum voltage)이 인가될 경우, 상기 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물은 횡전계방향에 대해 평행하게 변위되고 상기 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물은 상기 횡전계방향에 대해 수직하게 변위되어 상하로 인접하는 액정화합물간의 트위스티드된(twisted) 각도가 최대 90°임을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2 기판의 대향면에는 각각 동일한 러빙방향을 갖는 제 1 및 제 2 배향막이 더 형성된다.
그리고, 상기 공통전극 및 화소전극은 상기 데이터라인에 대해 평행하게 형성되며, 이때, 상기 러빙방향은 상기 공통전극 및 화소전극에 대하여 45°기울어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 공통전극 및 화소전극은 상기 단위 화소영역 내에서 상기 데이터라인의 연장방향에 대하여 0°~ 45°범위의 각도로 절곡되어 형성될 수도 있으며, 이때에도, 상기 러빙방향은 상기 공통전극 및 화소전극에 대하여 45°기울어짐을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 IPS 모드 액정표시소자는 상기 제 2 기판상에 형성되는 컬러필터; 및 상기 제 2 기판상에 형성되는 차광층을 더 포함하여 형성될 수 있다.
이하, 첨부한 도면 및 수학식을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
실질적으로 액정표시소자에서 액정층을 구성하는 액정화합물의 응답 속도는 전계가 형성되었을 때 액정화합물이 전계의 방향에 따라 변위되는데 요구되는 시간인 라이징 타임(rising time, Tr)과 전계가 제거되었을 때 액정화합물이 초기의 배향 상태로 돌아가는데 요구되는 시간인 폴링 타임(falling time, Tf)의 합에 의해 결정된다.
다시 말해, 액정표시소자의 응답속도라는 개념은 표준블랙모드(normally black mode)에서 표준화이트모드(normally white mode)로 변화시 소요되는 라이징 타임(risging time, Tr)과 표준화이트모드에서 표준블랙모드로 변화시 소요되는 폴링 타임(falling time, Tf)의 합으로 정의되어 사용될 수 있다.
Tr = γ/ {Δε(V2 - Vo2)}
Tf = d2*γ/ (π2*K)
T = Tr + Tf
여기에서, V는 전극에 인가되는 전압, Vo는 임계 전압, d는 패널 기판의 간격(cell gap), γ는 액정화합물의 평균 점도, Δε는 액정화합물의 유전이방성, K는 액정화합물의 비틀림 탄성계수(twist elastic constant)이다.
본래 액정화합물의 탄성계수 K는 비틀림 탄성계수 뿐 아니라, 분무 탄성계수, 굽힘 탄성계수의 세가지 요인이 모두 요인이 고려된 개념이나, IPS 모드 액정 표시소자의 경우 액정화합물의 배향특성 상 분무 탄성계수와 굽힘 탄성계수의 영향은 비틀림 탄성계수에 비하여 무시할 만한 수치이므로 본 발명에서 탄성계수라 함은 비틀림 탄성계수로 정의한다.
수학식 (1) 및 수학식 (2)로 각각 정의되는 라이징 타임 Tr 과 폴링 타임 Tf은 두 식에서 표현된 바와 같이 여러가지 인자들을 통해 조절이 가능하다.
먼저, 수학식 (1)에 표현된 바와 같이, 라이징 타임은 액정화합물의 점도 감소, 패널 셀갭의 감소, 액정화합물의 유전이방성의 증가 및 구동전압의 증가를 통해 감소가 가능하며, 폴링 타임은 인가되는 전압과는 관계없이 액정화합물의 점도 감소, 탄성계수의 증가 및 패널 셀갭의 감소에 의해 감소함을 알 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 특히 액정화합물의 폴링 타임을 최소화시켜, 액정표시소자의 응답속도 향상시키기 위해, 액정층을 구성하는 액정조성물의 유효 탄성계수를 증가시킴으로써, 액정화합물 간의 실질적인 탄성력을 증가시켜 액정화합물의 폴링 타임을 최소화 시키고자 한다.
이어서, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 IPS 모드 액정표시소자에 대해서 상세히 설명한다.
먼저, 도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 IPS 모드 액정표시소자에 전계가 형성되지 않은 경우와 전계가 형성된 경우, 액정층을 구성하는 액정화합물의 배향 양상을 나타내는 개략도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 IPS 모드 액정표시소자(100)는 박막트랜지스터 어레이 기판인 제 1 기판(110)과 컬러필터 기판인 제 2 기판(120) 및 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 120) 사이에 형성되는 액정층(150')으로 구성된다. 상기 제 1 기판(110)의 단위 화소영역 내에는 공통전극 및 화소전극(미도시)가 함께 형성되어, 횡전계를 발생시킨다. 그리고, 상기 액정층(150')을 구성하는 액정조성물은 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물(150a)과 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물(150b)이 배합되어 형성된다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 120)의 상, 하부로 제 1 및 제 2 편광판(130, 140)이 구비되며, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 120)의 대향면에는 상기 액정층(150')을 구성하는 액정화합물(150)의 초기배향을 결정하는 제 1 및 제 2 배향막이 각각 형성된다.
그리고, 도면에서 실선은 제 1 및 제 2 편광판(130, 140)의 편광방향을 나타내고, 점섬은 제 1 및 제 2 배향막의 러빙방향을 나타내는 것으로, 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 120)의 러빙방향은 동일하며, 상기 제 1 편광판(130)의 편광방향은 러빙방향과 일치하고, 상기 제 2 편광판(140)의 편광방향은 상기 제 1 편광판(130)의 편광방향과 수직이다. 또한, ①은 러빙이 시작하는 지점을 나타내고, ②는 러빙이 끝나는 지점을 나타낸다.
한편, 상기 공통전극 및 화소전극은 상기 러빙방향에 대하여 45°기울어진 상태로 형성되어, 상기 공통전극 및 화소전극에 의해 발생되는 횡전계의 방향이 상기 러빙방향에 대략 45°의 각도를 갖게 된다.
상기와 같이 구성된 IPS 모드 액정표시소자(100)는 횡전계가 발생되지 않은 경우, 도 2a에 도시된 바와 같이, 액정화합물(150)이 러빙방향을 따라 배열되어, 백라이트로부터 입사되는 광이 제 1 편광판(130) 및 액정층(150')을 투과하나, 상 기 제 2 편광판(140)에 의해 차단되어 표준블랙모드를 표시하게 된다.
반면에, 전압이 인가되면, 화소전극과 공통전극 사이에 횡전계가 발생되고, 배향막(미도시) 근처에 배치되는 액정화합물(150c)을 제외하고는 액정층(150') 내의 액정화합물(150a, 150b)들이 도 2b에 도시된 바와 같이, 횡전계 방향을 따라 구동하게 된다.
그런데, 본 발명의 액정층(150')을 구성하는 액정조성물은 상기한 바와 같이, 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물(150a)과 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물(150b)이 배합되어 이루어지므로, 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 액정화합물(150a, 150b)은 서로 다른 두 방향으로 배향되는 양상을 띠게 되고, 이에 따라, 상하로 인접하는 액정화합물(150a, 150b)들 간의 트위스트각(twist angle)이 커져, 액정화합물(150a, 150b)의 유효 탄성계수가 증가하게 되고, 결과적으로 액정표시소자(100)의 폴링 타임이 감소하는 결과를 얻게 된다.
이에 대하여 도 4a 및 4b와 수학식 4를 참조하여, 상세히 설명한다.
먼저, 도 4a는 종래 IPS 모드 액정표시소자에서 단위 화소영역의 일부를 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명의 IPS 모드 액정표시소자에서 단위 화소영역의 일부를 나타낸 도면으로서, 각각 공통전극 및 화소전극에 전압이 인가되는 경우와 전입이 인가되지 않는 경우에 대하여 액정화합물의 구동을 도시하고 있다.
우선, 도 4a에 나타난 바와 같이, 종래 IPS 모드 액정표시소자에서는 공통전극(13) 및 화소전극(15)에 전압이 인가되지 않는 경우에 액정층 내에 액정화합물(50)이 러빙방향(도면상에서 점선의 화살표 방향 ↑)을 따라 배열되어 화면에 블랙을 나타낸다. 하지만, 공통전극(13)과 화소전극(15)에 전압이 인가되면, 이들 사이에 횡전계가 발생되고 액정화합물(50a)은 상기 횡전계의 방향을 따라 최대 45°까지 비틀어져(도면상에서 실선의 화살표 방향 ↙) 광을 투과시키게 된다.
한편, 본 발명의 IPS 모드 액정표시소자에서도 공통전극(113) 및 화소전극(115)에 전압이 인가되지 않은 경우에는 액정화합물(150)이 러빙방향(도면상에서 점선의 화살표 방향 ↑)을 따라 배열되어 화면에 블랙을 나타내지만, 상기 공통전극(113) 및 화소전극(115)에 전압이 인가될 경우에는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물(150a)이 횡전계의 방향에 대해 평행하게 변위되고(도면상에서 실선의 화살표 방향 ↙), 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물(150b)은 횡전계의 방향에 대해 수직하게 변위된다(도면상에서 실선의 화살표 방향 ↗). 따라서, 양의 유전이방성을 가진 액정화합물(150a)과 음의 유전이방성을 가진 액정화합물(150b)이 배합된 본 발명의 액정조성물에서는 상하로 인접하는 액정화합물(150a, 150b)간의 트위스트각이 최대 90°에 이르게 되고, 이는 종래 IPS 모드 액정표시소자에서 액정화합물간의 트위스트각이 최대 45°인 것에 비해 두 배의 수치를 갖는 것이다. 그리고, 이렇듯 액정화합물(150a, 150b)간의 트위스트각이 증가하는 것은 액정화합물(150a, 150b) 간의 유효 탄성계수를 증가시키는 결과를 낳는다.
다음의 수학식 4는 이러한 원리를 표현한 것으로, 하기의 식은 액정화합물간의 유효 탄성계수가 액정화합물들간의 트위스트각에 비례함을 나타내주고 있다.
K' ∝ K ×θ
여기서, K는 액정화합물의 고유 탄성계수이고, Θ는 인접하는 액정화합물간의 트위스트각도 이며, K'는 액정화합물의 유효 탄성계수이다.
이렇듯, 액정화합물의 유효 탄성계수가 증가함은 실질적인 탄성력의 증가를 의미하는 것이며, 결과적으로 평형상태로의 복원력이 상승하는 결과를 가져온다.
그리고, 이러한 액정화합물의 복원력의 상승은 액정표시소자에서 폴링 타임(falling time)을 단축시킴으로써, 고속 응답의 실현을 가능케 한다.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 IPS 모드 액정표시소자의 다른 실시예를 도시한 것으로, 본 실시예에서는 전압이 인가되는 공통전극(213) 및 화소전극(215)이 단위 화소영역 내에서 절곡되어 형성되며, 배향막의 러빙방향(도면상에서 점선의 화살표 방향 ↑)은 상기 공통전극(113) 및 화소전극(115)에 의해 발생되는 횡전계의 방향에 대응될 수 있도록 상기 공통전극(113) 및 화소전극(115)에 대해 45°의 기울기를 갖도록 형성된다. 이때, 상기 공통전극(113) 및 화소전극(115)은 데이터라인(미도시)의 연장방향에 대하여 0°~45°범위의 각도로 절곡되어 형성될 수 있다.
이 경우에도 마찬가지로, 공통전극(113) 및 화소전극(115)에 전압이 인가되며, 러빙방향(도면상에서 점선의 화살표 방향 ↑)으로 배향되어 있던 액정화합물(250)들이 각각 자신의 유전이방성의 성질을 따라 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물(250a)은 횡전계에 평행한 방향으로, 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물(250b)은 횡전계에 수직한 방향으로 각각 비틀어져 광을 투과시킨다. 이때, 상기 공통전극(213) 및 화소전극(215)에 최대 전압(maximum voltage)이 인가되면, 액정 층을 구성하는 액정화합물(250a, 250b)간의 트위스티드된(twisted) 각도는 최대 90°가 되고, 액정화합물(250a, 250b)의 동작마진이 커지게 되어, 평형상태로 복원되려는 탄성력이 증가하게 된다.
한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 IPS 모드 액정표시소자에서 러빙방향은 공통전극 및 화소전극에 대하여 45°의 기울기를 갖고 형성되어야만 하는 것은 아니며, 공통전극 및 화소전극의 형성방향에 따라 이에 대응될 수 있는 모든 각도로 형성 가능하다.
그리고, 첨부한 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따른 IPS 모드 액정표시소자의 제 1 기판에는 금속층으로 이루어진 게이트라인 및 데이터라인이 종횡으로 배열되어 단위 화소영역을 정의하며, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차점에는 게이트전극, 반도체층, 및 소스/드레인전극으로 구성되는 스위칭소자(예를 들어, 박막트랜지스터(thin film transistor)가 형성된다. 이때, 상기 게이트전극 및 소스/드레인전극은 각각 게이트라인 및 데이터라인에 접속되어, 상기 게이트라인을 통해 입력되는 신호로 상기 스위칭소자를 온(On)시키고, 상기 데이터라인을 통해 인가되는 화상 신호를 화소에 전달한다. 또한, 단위 화소영역 내에는 공통신호를 전달하는 공통라인이 게이트라인과 평행하게 배열되며, 이때, 공통전극은 게이트라인과 동시에 형성되어 상기 공통라인에 접속되며, 상기 화소전극은 소스/드레인전극과 동시에 형성되어 스위칭소자의 드레인전극과 접속된다. 그리고, 복수의 화소전극을 전기적으로 연결하는 화소전극라인은 상기 공통라인과 게이트절연막을 사이에 두고 중첩되어, 스토리지 커패시터(storage capacitor, Cst)를 형성하게 된다.
그리고, 제 1 기판과 대응되는 제 2 기판 위에는 광의 누설을 방지하는 차광층과, red(R), green(G), blue(B)의 색상을 구현하는 컬러필터, 및 오버코트층이 차례로 적층되어 있다. 이때, 상기 컬러필터는 제 1 기판 상에 형성될 수도 있다.
이상에서 기술된 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 예시된 것으로, 본 발명의 권리 범위를 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 액정층을 구성하는 액정조성물을 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물과 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물로 배합하여 구성함으로써, 액정화합물간 유효 탄성계수를 높이고, 액정화합물이 평형상태로 되돌아가는데 요구되는 폴링 타임을 단축시켜, 액정표시소자의 응답속도를 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 교차 배치되어 단위 화소영역을 정의하는 게이트라인 및 데이터라인;
    상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성되는 스위칭소자;
    상기 제 1 기판 상에 실질적으로 평행하게 배열되어 횡전계를 발생시키는 적어도 하나의 공통전극과 화소전극;
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향 면에 동일한 러빙방향을 갖도록 형성된 제 1 배향막 및 제 2 배향막; 및
    상기 제 1 배향막 및 제 2 배향막 사이에 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물과 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물이 배합되어 형성된 액정층을 포함하여 구성되며,
    상기 공통전극 및 화소전극에 최대 전압(Maximum voltage)이 인가될 경우, 상기 양의 유전이방성을 갖는 액정화합물은 횡전계방향에 대해 평행하게 변위되고 상기 음의 유전이방성을 갖는 액정화합물은 상기 횡전계방향에 대해 수직하게 변위되어 상하로 인접하는 액정화합물간의 트위스티드된(twisted) 각도가 최대 90°임을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 외부 면에 각각 구비된 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 편광판의 편광방향은 상기 제 1 배향막 및 제 2 배향막의 러빙방향과 동일한 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 편광판의 편광방향은 상기 제 1 편광판의 편광방향과 수직인 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막 및 제 2 배향막은 서로 반대편에서 러빙이 시작되어 서로 반대편에서 러빙이 끝나는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 공통전극 및 화소전극은 상기 단위 화소영역 내에서 상기 데이터라인의 연장방향에 대하여 0°~ 45°범위의 각도로 절곡되어 형성됨을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  7. 제 1 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 러빙방향은 상기 공통전극 및 화소전극에 대하여 45°기울어짐을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판상에 형성되는 컬러필터; 및
    상기 제 2 기판상에 형성되는 차광층을 더 포함하여 형성됨을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  9. 삭제
  10. 삭제
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