KR101838134B1 - Fast Response Homogeneous Alignment Liquid Crystal Display Device with Zero Rubbing Angle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상부기판 및 하부기판의 러빙 방향을 제 1 전극과 중첩하는 제 2 전극과 나란하게 하여 고속응답 특성을 갖도록 한 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치에 관한 것으로, 서로 마주하는 상부 기판과 하부 기판;상기 하부 기판 위에 형성되어 있는 절연막;상기 절연막을 사이에 두고 서로 중첩되어 상기 하부 기판상에 형성되는 제 1 전극과 제 2 전극;상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 주입되어 초기에 제 2 전극과 나란하게 배열되는 액정분자들을 갖는 액정층;을 포함하고, 상기 제 1 전극과 제 2 전극에 각각 공통 전압 및 데이터 전압을 인가하여 수평 전계를 형성하면, 어느 하나의 제 2 전극의 세로 방향 중심을 기준으로 구분되는 제 1 영역과 제 2 영역에서 액정 분자들이 서로 반대방향으로 회전하는 것이다.The present invention relates to a high-speed horizontal alignment liquid crystal display device having a 0-degree rubbing angle in which a rubbing direction of an upper substrate and a lower substrate is parallel to a second electrode overlapping a first electrode to have a high-speed response characteristic, A plasma display panel comprising: an upper substrate and a lower substrate, an insulating film formed on the lower substrate, first and second electrodes formed on the lower substrate to overlap each other with the insulating film interposed therebetween, And a liquid crystal layer having liquid crystal molecules arranged in parallel with the second electrode, wherein when a common voltage and a data voltage are applied to the first electrode and the second electrode to form a horizontal electric field, The liquid crystal molecules are rotated in opposite directions in the first region and the second region, which are divided by the center of the longitudinal direction of the liquid crystal molecules.
Description
본 발명은 수평 스위칭 모드 액정표시장치에 관한 것으로, 구체적으로 상부기판 및 하부기판의 러빙 방향을 제 1 전극과 중첩하는 제 2 전극과 나란하게 하여 고속응답 특성을 갖도록 한 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a horizontal switching mode liquid crystal display device, and more particularly to a horizontal switching mode liquid crystal display device having a horizontal switching mode liquid crystal display device in which a rubbing direction of an upper substrate and a lower substrate is made parallel to a second electrode overlapping a first electrode, And a horizontal alignment liquid crystal display device.
액정표시장치는 평판표시장치 중 하나로, 액정층에 전압을 인가하여 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시장치이다.A liquid crystal display device is one of flat panel display devices and is a display device for adjusting the amount of light transmitted by applying voltage to a liquid crystal layer to rearrange the liquid crystal molecules.
다양한 액정모드 중에서 광시야각 특성을 구현하는 액정모드 기술로, IPS (In Plane Switching), FFS (Fringe Field Switching) 모드가 널리 사용되고 있다. IPS (In Plane Switching) and FFS (Fringe Field Switching) modes are widely used as liquid crystal mode technology for realizing wide viewing angle characteristics among various liquid crystal modes.
상기 IPS, FFS 모드는 하나의 기판 위에 제1전극과 제2 전극을 순차적으로 형성하여 수평 전기장을 이용해 액정 분자들을 회전시키는 방식이다.In the IPS, FFS mode, first electrodes and second electrodes are sequentially formed on one substrate, and liquid crystal molecules are rotated by using a horizontal electric field.
종래 기술의 수평 스위칭 액정표시장치의 경우 상부, 하부 기판에서의 1차원적인 경계를 가지고 액정들을 한 방향으로 회전시키기 위하여, 초기 액정 배열이 제2 전극과 일정 각도를 가지고 형성되어 있다.In the case of a conventional horizontal switching liquid crystal display device, an initial liquid crystal array is formed at a certain angle with the second electrode in order to rotate liquid crystals in one direction with a one-dimensional boundary at upper and lower substrates.
최근 차량용 디스플레이, 디지털 사이니지 시장이 증가함에 따라, 넓은 온도 범위에서 빠른 응답특성을 구현하기 위한 기술들이 요구되고 있다.Recently, as the market for automotive displays and digital signage is increasing, there are demands for technologies to realize fast response characteristics over a wide temperature range.
하지만, IPS, FFS 모드는 상대적으로 작은 twist 탄성상수 K22의 영향을 받으며, 단지 1차원적인 경계조건만을 가지기 때문에 느린 응답 특성을 나타낸다.However, the IPS and FFS modes are affected by the relatively small twist elastic constant K 22 , and exhibit a slow response characteristic because they have only a one-dimensional boundary condition.
이와 같이 종래 기술의 수평 스위칭 액정표시장치의 경계는 상부, 하부의 각 기판으로 1차원적인 경계만을 가지게 된다.As described above, the boundary of the conventional horizontal switching liquid crystal display device has only a one-dimensional boundary with the upper and lower substrates.
따라서, 이런 경계 사이의 거리인 액정층의 두께(cell gap)를 줄이는 방법이 응답시간의 감소를 가져올 수 있으나, 액정층의 두께를 줄이기 위해서는 높은 복굴절을 가지는 액정들이 요구된다.Accordingly, a method of reducing the cell gap, which is the distance between the boundaries, may cause a reduction in response time, but liquid crystals having a high birefringence are required to reduce the thickness of the liquid crystal layer.
이런 높은 복굴절을 가지는 액정들은 회전 점성이 높기 때문에 응답시간 개선에는 한계가 있다.Since liquid crystals having such high birefringence have high rotational viscosity, there is a limit to improvement in response time.
더욱이, 대면적과 대량생산의 공정의 어려움으로 인하여 산업계에서 3㎛ 이하의 액정층의 두께를 가지고 제작 하는데는 어려움이 있다.Moreover, due to the difficulty of large-area and mass production processes, it is difficult for an industry to produce liquid crystal layer thicknesses of 3 μm or less.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 액정표시장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, IPS, FFS 모드와 같은 수평 스위칭 액정표시장치의 응답속도를 향상시키기 위한 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a display device for improving the response speed of a horizontal switching liquid crystal display device such as IPS or FFS mode in order to solve the problem of the conventional liquid crystal display device.
본 발명은 상부기판 및 하부기판의 러빙 방향을 제 1 전극과 중첩하는 제 2 전극과 나란하게 하여 고속응답 특성을 갖도록 한 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a high-speed horizontal alignment liquid crystal display device having a 0 degree rubbing angle in which the rubbing direction of the upper substrate and the lower substrate is made parallel to the second electrode overlapping the first electrode, .
본 발명은 액정의 초기 배열 방향을 복수의 제2 전극과 나란하게 형성하여 수평 스위칭 액정표시장치의 응답시간을 개선하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to improve the response time of a horizontal switching liquid crystal display device by forming an initial alignment direction of liquid crystal in parallel with a plurality of second electrodes.
본 발명은 상부, 하부의 각 기판의 경계 뿐만 아니라, 제2 전극들 사이의 중간 영역과 제2 전극들 위의 중간 영역에서 경계가 형성되도록 하여 2차원적인 경계를 가지게 하여 복수의 제2 전극의 피치를 줄임으로써, 응답시간을 개선할 수 있도록 한 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention, a boundary is formed not only between the upper and lower substrates, but also between the intermediate region between the second electrodes and the intermediate region on the second electrodes, It is an object of the present invention to provide a high-speed horizontal alignment liquid crystal display device having a 0 degree rubbing angle which can improve the response time by reducing the pitch.
본 발명은 수평 스위칭 액정표시장치에서 추가적인 공정이나 비용의 증가 없이 응답시간을 개선할 수 있도록 한 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a high-speed horizontal alignment liquid crystal display device having a 0 degree rubbing angle which can improve the response time without any additional process or cost increase in a horizontal switching liquid crystal display device.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치는 서로 마주하는 상부 기판과 하부 기판;상기 하부 기판 위에 형성되어 있는 절연막;상기 절연막을 사이에 두고 서로 중첩되어 상기 하부 기판상에 형성되는 제 1 전극과 제 2 전극;상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 주입되어 초기에 제 2 전극과 나란하게 배열되는 액정분자들을 갖는 액정층;을 포함하고, 상기 제 1 전극과 제 2 전극에 각각 공통 전압 및 데이터 전압을 인가하여 수평 전계를 형성하면, 어느 하나의 제 2 전극의 세로 방향 중심을 기준으로 구분되는 제 1 영역과 제 2 영역에서 액정 분자들이 서로 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a high-speed horizontal alignment liquid crystal display device having a rubbing angle of 0 degrees, comprising: an upper substrate and a lower substrate facing each other, an insulating film formed on the lower substrate, A first electrode and a second electrode formed on the lower substrate, and a liquid crystal layer having liquid crystal molecules injected between the upper substrate and the lower substrate and arranged in parallel with the second electrode at an initial stage, When a common voltage and a data voltage are applied to the electrode and the second electrode to form a horizontal electric field, liquid crystal molecules in the first region and the second region, which are separated from each other by the vertical center of one of the second electrodes, .
여기서, 상기 제 1 영역과 제 2 영역은, 상기 어느 하나의 제 2 전극의 세로 방향 중심으로부터 제 2 전극과 그에 이웃하는 다른 제 2 전극 사이의 중앙까지의 제 1 영역과, 제 2 전극과 그에 이웃하는 다른 제 2 전극 사이의 중앙으로부터 다른 제 2 전극의 세로 방향 중심까지의 제 2 영역으로 구분되어 반복되는 것을 특징으로 한다.The first region and the second region may include a first region extending from a longitudinal center of the second electrode to a center between the second electrode and another second electrode adjacent thereto, And a second region from the center between the adjacent second electrodes to the center in the longitudinal direction of the other second electrode.
그리고 상기 액정분자들은, 수평 전계 인가 혹은 제거 시에 트위스트(twist) 탄성 계수 K22의 영향과 스플레이(splay) 탄성 계수 K11의 영향을 동시에 받는 것을 특징으로 한다.The liquid crystal molecules are simultaneously affected by the twist elastic modulus K 22 and the splay elastic modulus K 11 at the time of applying or removing the horizontal electric field.
그리고 상기 액정분자들은, 러빙 각과 상기 제 2 전극이 이루어진 각을 0도로 하여 초기에 제 2 전극과 나란하게 배열되는 것을 특징으로 한다.The liquid crystal molecules are arranged in parallel with the second electrode at an initial angle of 0 deg with an angle formed between the rubbing angle and the second electrode.
그리고 상기 제 1 전극은 판 형태를 가지고, 상기 제 2 전극은 일정한 방향으로 나란하게 뻗어 있는 복수 가지 형태인 것을 특징으로 한다.The first electrode may have a plate shape and the second electrode may have a plurality of shapes extending in a predetermined direction.
그리고 상기 액정분자들은, 양의 유전율 이방성을 갖는 것을 특징으로 한다.And the liquid crystal molecules have positive dielectric anisotropy.
그리고 상기 상부 기판의 외부에 부착되어 있는 제1 편광판, 상기 하부 기판의 외부에 부착되어 있는 제2 편광판을 포함하고, 상기 액정층에 전기장이 가해지지 않았을 때, 상기 하부 기판의 표면과 나란하게 배열한 액정 분자의 장축의 방향은 제 2 전극에 대해 0도로 이루어진 것을 특징으로 한다.And a second polarizer attached to the outside of the lower substrate, wherein when an electric field is not applied to the liquid crystal layer, the first polarizer is arranged in parallel with the surface of the lower substrate And the direction of the major axis of one liquid crystal molecule is 0 degrees with respect to the second electrode.
그리고 상기 액정층에 전기장이 가해지지 않았을 때, 액정 분자는 상기 하부 기판의 표면과 나란하며, 제 2 전극과 이루어진 각이 0도인 초기의 액정 분자의 장축은 상기 제 1 편광판 또는 제 2 편광판의 투과축과 나란하게 배열되는 것을 특징으로 한다.When the electric field is not applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules are aligned with the surface of the lower substrate, and the long axis of the initial liquid crystal molecules having an angle of 0 degrees with the second electrode is parallel to the surface of the first polarizer plate or the second polarizer plate And are arranged in parallel with the axis.
그리고 상기 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 경계 거리는 제 2 전극의 피치에 의해 결정되고, 제 2 전극의 피치를 줄이는 것에 의해 응답속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.The boundary distance between the first region and the second region is determined by the pitch of the second electrode, and the response speed is controlled by reducing the pitch of the second electrode.
그리고 상기 제 2 전극의 피치(pitch)는 10㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.And a pitch of the second electrode is 10 占 퐉 or less.
이와 같은 본 발명에 따른 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.The high-speed horizontal alignment liquid crystal display device having the 0 degree rubbing angle according to the present invention has the following effects.
첫째, 상부기판 및 하부기판의 러빙 방향을 제 2 전극과 나란하게 함으로써, IPS, FFS 모드와 같은 수평 스위칭 액정표시소자의 응답속도를 향상시킬 수 있다.First, by making the rubbing direction of the upper substrate and the lower substrate parallel to the second electrode, the response speed of the horizontal switching liquid crystal display device such as IPS or FFS mode can be improved.
둘째, 제 2 전극의 피치를 줄임으로써 응답시간의 개선이 용이하므로 수평 스위칭 액정표시장치에서 추가적인 공정이나 비용의 증가 없이 응답시간을 개선할 수 있다.Second, since the response time can be easily improved by reducing the pitch of the second electrode, the response time can be improved without any additional process or cost increase in the horizontal switching liquid crystal display device.
셋째, 러빙 각도가 0이 아닌 IPS, FFS 모드의 기술과 비교하여, 줄어든 컬러 시프트(color shift) 특성, 높은 인가 전압 또는 외부 압력에서의 동적 안정성의 우수한 특성을 가진다.Third, compared with the technique of the IPS and FFS modes in which the rubbing angle is not 0, it has characteristics of reduced color shift, high applied voltage or excellent dynamic stability at external pressure.
도 1은 수평 스위칭 모드 액정표시장치의 일 실시예인 FFS 모드 액정표시장치의 구성도
도 2는 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치의 평면도 및 액정 분자들의 움직임을 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 0도 러빙 각을 가지는 액정표시장치의 평면도 및 액정분자들의 움직임을 나타낸 구성도
도 4 내지 도 5는 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치의 응답시간과 0도 러빙 각을 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 응답시간을 나타낸 특성 그래프
도 6은 높은 전압과 외부 압력이 인가되었을 때의 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치와 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치에서 관찰된 편광현미경 이미지
도 7은 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치와 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 컬러 시프트 특성 그래프1 is a configuration diagram of an FFS mode liquid crystal display device which is an embodiment of a horizontal switching mode liquid crystal display device
FIG. 2 is a plan view of a conventional FFS mode liquid crystal display device and a diagram showing a movement of liquid crystal molecules
3 is a plan view of a liquid crystal display device having a 0 degree rubbing angle according to an embodiment of the present invention and a diagram showing the movement of liquid crystal molecules
4 to 5 are characteristic graphs showing the response time of the liquid crystal display according to the embodiment of the present invention having the response time and the 0 degree rubbing angle of the FFS mode liquid crystal display of the related art
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the polarization state of the polarizing microscope image observed in the FFS mode liquid crystal display of the related art when a high voltage and the external pressure are applied and the liquid crystal display according to the embodiment of the present invention
7 is a graph showing the color shift characteristics of a conventional FFS mode liquid crystal display device and a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention
이하, 본 발명에 따른 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a high-speed horizontal alignment liquid crystal display device having a 0 degree rubbing angle according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of a high-speed horizontal alignment liquid crystal display device having a 0 degree rubbing angle according to the present invention will be apparent from the following detailed description of each embodiment.
도 1은 수평 스위칭 모드 액정표시장치의 일 실시예인 FFS 모드 액정표시장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an FFS mode liquid crystal display device which is an embodiment of a horizontal switching mode liquid crystal display device.
그리고 도 2는 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치의 평면도 및 액정 분자들의 움직임을 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 0도 러빙 각을 가지는 액정표시장치의 평면도 및 액정분자들의 움직임을 나타낸 구성도이다.FIG. 3 is a plan view of a liquid crystal display device having a 0 degree rubbing angle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view of a conventional FFS mode liquid crystal display device, Fig.
본 발명의 일 실시예에 따른 수평스위칭정 표시장치는 서로 마주하는 상부 기판과 하부 기판, 상기 하부 기판 위에 형성되어 있는 제 1 전극, 상기 제 1 전극과 중첩되어 있는 제 2 전극으로 구성되어 있으며, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a horizontal switching device comprising: an upper substrate and a lower substrate facing each other; a first electrode formed on the lower substrate; and a second electrode overlapping the first electrode, And a liquid crystal layer including a plurality of liquid crystal molecules between the upper substrate and the lower substrate.
상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하고, 상기 제 1 전극은 판 형태를 가지며, 상기 제 2 전극은 일정한 폭과 간격을 이루고 있다.The first electrode and the second electrode overlap each other with an insulating film interposed therebetween, the first electrode has a plate shape, and the second electrode has a constant width and an interval.
상기 액정표시장치는 상기 상부 기판과 인접하게 배치되고 제 1 투과축을 가진 상부 편광판 및 상기 하부 기판과 인접하게 배치되고 제 2 투과축을 가진 하부 편광판을 더 포함할 수 있다.The liquid crystal display may further include an upper polarizer disposed adjacent to the upper substrate and having a first transmission axis and a lower polarizer disposed adjacent to the lower substrate and having a second transmission axis.
상기 액정표시장치는 상기 제 1 편광판 또는 제 2 편광판의 투과축과 동일한 러빙 방향을 가지며, 상기 액정표시장치는 전기장이 가해지지 않은 상태에서 블랙을 표시하며, 상기 러빙 방향은 상기 제 2 전극에 대해 0도이다.Wherein the liquid crystal display device has a rubbing direction that is the same as the transmission axis of the first polarizing plate or the second polarizing plate, the liquid crystal display device displays black in the state in which no electric field is applied, 0 degrees.
상기 액정층은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정이 포함되는 것을 특징으로 하고 초기 블랙 상태에서의 액정 배열과 제 2 전극이 이루는 각이 0도이다.The liquid crystal layer includes a liquid crystal having a positive dielectric constant anisotropy. The angle formed between the liquid crystal array and the second electrode in the initial black state is zero degrees.
이와 같은 본 발명에 따른 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치는 러빙 각과 상기 제 2 전극이 이루어진 각을 0도로 함으로써 상기 액정층에서 액정분자는 초기에 상기 제 2 전극과 나란하게 배열되어 있다.In the high-speed horizontal alignment liquid crystal display device having the 0 degree rubbing angle according to the present invention, the angle formed by the rubbing angle and the second electrode is zero, so that the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are initially arranged in parallel with the second electrode have.
상기 제 1 전극과 제 2 전극에 각각 공통 전압 및 데이터 전압을 인가하여 수평 전계를 형성하여 액정분자를 회전시킬 때, 서로 반대방향으로 회전하는 액정분자들에 의해 수평 스위칭 모드 액정표시장치에서 나타나는 응답시간, 동적 안정성, 시야각에 따른 컬러 특성을 개선할 수 있다.When a liquid crystal molecule is rotated by forming a horizontal electric field by applying a common voltage and a data voltage to the first electrode and the second electrode, respectively, a liquid crystal molecule rotating in opposite directions rotates in response to a response Time, dynamic stability, and color characteristics depending on the viewing angle can be improved.
구체적으로, 도 1을 참고하면, 서로 마주하는 상부 기판(20)과 하부 기판(60), 그리고 상부 기판(20)과 하부 기판(60) 사이에 위치하는 액정층(100)을 포함한다.1, the liquid crystal display device includes an
하부 기판(60) 위에 제 1 전극(50) 및 제 2 전극(30)이 형성되어 있다.A first electrode (50) and a second electrode (30) are formed on a lower substrate (60).
제1 전극(50)은 판형태를 가지고, 제 1 전극(50) 위에는 절연막(40)이 형성되어 있고, 절연막(40) 위에는 제 2 전극(30)이 일정한 폭과 간격을 이루며 형성되어 있다.The
여기서, 제 2 전극의 피치(pitch)는 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.Here, the pitch of the second electrode is preferably 10 占 퐉 or less.
또한, 도시하지는 않았지만, 상부 기판(20) 또는 하부 기판(60) 위에는 색필터가 형성되어 있다. 각 색필터는 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색, 또는 황색, 청록색, 자홍색 등 기본색 중 하나를 표시할 수 있다. 또한 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색을 표시할 수 있다.Although not shown, a color filter is formed on the
상부 기판(20) 외부에는 제 1 편광판(10)이 위치하고, 하부 기판(60) 외부에는 제 2 편광판(70)이 위치한다.A first polarizing
제 1 편광판(10)과 제 2 편광판(70)의 투과축은 서로 직교할 수 있다.The transmission axes of the first polarizing
액정층(100)에서 전기장이 가해지지 않은 상태에서 액정분자들은 일정한 방향으로 초기에 상부 기판(20) 및 하부 기판(60)과 나란하게 수평 배향되어 있다.The liquid crystal molecules are horizontally aligned in parallel with the
액정 분자들이 양의 유전율 또는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있으며, 초기 배향되어 있는 방향은 제 1 편광판(10) 또는 제 2 편광판(70) 중 어느 하나의 투과축과 나란하고, 나머지 하나의 투과축과 직교하여 전기장이 가해지지 않은 상태에서 블랙을 표시한다.The liquid crystal molecules may have a positive dielectric constant or a negative dielectric anisotropy and the direction in which the liquid crystal molecules are initially aligned is parallel to the transmission axis of either the first polarizing
도 2는 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치의 평면도 및 액정 분자들의 움직임을 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing a top view of a conventional FFS mode liquid crystal display device and a movement of liquid crystal molecules.
초기에 액정 분자(101)들을 일정한 방향으로 배열시키기 위해 러빙 방향 (200)을 설정한다.Initially, the rubbing
종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치에서, 상기 러빙 방향(200)은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정의 경우 상기 제 2 전극과 이루는 각 α≠0이 아닌 5° < α < 15° 정도의 범위를 가지게 된다.In the conventional FFS mode liquid crystal display, in the case of a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, the rubbing
따라서 초기 액정분자(101)들은 상기 제 2 전극과 임의의 각 α를 가지고 배열되어 있다. 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가된 전계로 인해 초기 액정분자(101)들은 위치에 관계없이 한 방향으로 회전하게 되며 빛의 투과율을 제어하게 된다.Therefore, the initial
이와 같은 종래 기술의 IPS, FFS와 같은 수평스위칭 모드 액정표시장치의 경계는 상부, 하부의 각 기판으로 1차원적인 경계조건만을 가지게 된다.The boundaries of the horizontal switching mode liquid crystal display devices such as IPS and FFS of the related art have a one-dimensional boundary condition only on the upper and lower substrates.
더욱이, 이런 종래의 IPS, FFS 모드 액정표시장치를 포함한 수평 스위칭 액정표시장치의 경우 상대적으로 작은 twist 탄성 상수 K22의 영향을 받으며 상대적으로 느린 응답속도를 가져오게 된다.Further, in the case of a horizontal switching liquid crystal display device including such a conventional IPS and FFS mode liquid crystal display device, a relatively slow response speed is affected by a relatively small twist elastic constant K 22 .
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 0도 러빙 각을 가지는 액정표시장치의 평면도 및 액정분자들의 움직임을 나타내는 개략도이다.3 is a schematic plan view of a liquid crystal display device having a 0 degree rubbing angle according to an embodiment of the present invention and a movement of liquid crystal molecules.
α≠0인 종래 기술의 수평 스위칭 액정표시장치와는 다르게 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 러빙 방향(300)을 상기 제 2 전극(30)과 나란하게 설정한다.(α=0)the liquid crystal display according to the embodiment of the present invention sets the rubbing
따라서, 초기 액정분자(102)들은 상기 제 2 전극(30)과 나란하게 배열되어 있다.Accordingly, the initial
본 발명의 실시 예는 초기 액정분자(102)들을 상기 제 2 전극(30)과 나란하게 배열(α=0)시키는데 목적이 있으며, 러빙과 같은 접촉식 배향 외에도 광 배향, 이온빔 배향과 같은 비접촉식 배향방법이 수행될 수 있다.The embodiment of the present invention is intended to arrange the initial
본 발명의 실시 예에 따른 0도 러빙 각을 가지는 액정표시장치에서 상기 제 1 전극(50)과 제 2 전극(30) 사이에 전계 인가 시 상기 제 2 전극(30)과 나란하게 배열되어 있던 초기 액정분자(102)들이 도 3의 I, II 영역에서 서로 반대 방향으로 회전하게 된다.In the liquid crystal display device having the 0 degree rubbing angle according to the embodiment of the present invention, when the electric field is applied between the
이런 구동원리에 입각하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치에서 I, II 영역들의 경계부분에서 마치 벽(wall)들이 형성되어 있는 것과 같은 효과를 나타낸다.In accordance with such a driving principle, the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention has the effect that walls are formed at boundary portions of regions I and II.
종래 기술의 IPS, FFS와 같은 수평스위칭 모드 액정표시장치에서 경계조건은 상부, 하부 기판들로 1차원적인 경계조건을 가지는데 반하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치에서는 상부, 하부 기판들뿐만 아니라 I, II 영역들의 경계에서 경계조건을 가짐으로써 2차원적인 경계조건을 가지게 된다.In the horizontal switching mode liquid crystal display devices such as IPS and FFS of the related art, the boundary conditions have a one-dimensional boundary condition with the upper and lower substrates, whereas in the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, However, by having the boundary condition at the boundaries of the regions I and II, the boundary condition of the two dimensions is obtained.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 0도 러빙 각을 가지는 액정표시장치에서 액정분자들은 수평 전계 인가 혹은 제거 시 강한 회전력을 받게 됨과 동시에, twist 탄성 계수 K22의 영향만을 주로 받던 종래의 수평스위칭 모드 액정표시장치와는 달리 twist 탄성 계수 K22뿐만 아니라 상대적으로 큰 splay 탄성 계수 K11의 영향을 동시에 받음으로써 아주 빠른 응답속도를 나타내게 된다.Therefore, in the liquid crystal display device also has a rubbing
본 발명에서 수평스위칭 모드 액정표시장치라 하면 IPS, Super-IPS, FFS 등도 포함한다.In the present invention, horizontal switching mode liquid crystal display devices include IPS, Super-IPS, FFS and the like.
도 4는 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치와 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 제2 전극의 피치(pitch)에 따른 응답시간 결과를 도시하고, 도 5는 일 실시 예로써 제작된 셀들의 측정된 응답시간을 나타낸다.FIG. 4 shows the response time results according to the pitch of the second electrode of the conventional FFS mode liquid crystal display device and the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, and FIG. Lt; / RTI >
도 4에 도시한 결과로부터 확인할 수 있듯이 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치는 제 2 전극의 피치(pitch) 변화에도 응답시간은 큰 차이가 없다.As can be seen from the results shown in FIG. 4, in the conventional FFS mode liquid crystal display device, the response time is not greatly different even when the pitch of the second electrode changes.
이는 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치의 경계조건은 상부, 하부의 각 기판에서만 존재하기 때문이다.This is because the boundary condition of the conventional FFS mode liquid crystal display device exists only on the upper and lower substrates.
즉, 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치는 각 기판 경계 사이의 거리인 액정층의 두께(cell gap)가 응답시간에 크게 관여하게 된다.That is, in the FFS mode liquid crystal display of the related art, the cell gap of the liquid crystal layer, which is the distance between the substrate boundaries, greatly affects the response time.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 경우 각 기판의 경계뿐만 아니라, 도 3의 I, II 영역 사이의 경계 부분에서도 경계조건을 가지게 된다.On the other hand, in the case of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, not only the boundary of each substrate, but also the boundary between the regions I and II of FIG. 3 have boundary conditions.
이와 같은 2차원적인 경계조건으로 인해 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 경우 제 2 전극의 피치(pitch)가 줄어들게 됨에 따라 경계 사이의 거리가 줄어들게 되고, 이로 인해 응답시간은 현저히 줄어들게 된다는 것을 확인할 수 있다.Due to such a two-dimensional boundary condition, in the case of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, as the pitch of the second electrode is reduced, the distance between the boundaries is reduced, and thus the response time is remarkably reduced Can be confirmed.
도 5에 도시한 것처럼 일 실시 예로 제작된 셀에서 측정된 FFS 모드 액정표시장치의 turn-on [turn-off] 시간은 11.6 ms [12.3 ms]인 반면 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 turn-on [turn-off] 시간은 7.11 ms [3.57 ms]로 빠른 응답속도를 가지는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5, the turn-on time of the FFS mode liquid crystal display measured in the cell fabricated according to an embodiment is 11.6 ms [12.3 ms] and the turn-on [turn-off] time is 7.11 ms [3.57 ms].
도 6은 종래의 FFS 모드 액정표시장치와 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 높은 전압과 외부 압력이 인가되었을 때의 편광현미경 사진을 나타낸다.6 is a polarization microscope photograph of a conventional FFS mode liquid crystal display device and a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention when a high voltage and an external pressure are applied.
종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치와 비교하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 동적 안정성이 우수한 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.It can be confirmed that the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention has characteristics of excellent dynamic stability as compared with the FFS mode liquid crystal display device of the related art.
도 7은 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치와 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 컬러 시프트(color shift) 정도를 나타낸 것이다.FIG. 7 shows the degree of color shift of the conventional FFS mode liquid crystal display device and the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.
종래 기술의 단일 도메인(single domain) FFS 모드 액정표시장치의 컬러 시프트를 줄이기 위해 chevron-shape 전극 구조를 가지는 이중 도메인(two domain) FFS 모드 액정표시장치가 널리 사용되고 있다.A two-domain FFS mode liquid crystal display device having a chevron-shape electrode structure is widely used to reduce the color shift of a conventional single domain FFS mode liquid crystal display device.
도 7에서 알 수 있듯이 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 단일 도메인 구조에서도 현저히 줄어든 컬러 시프트 특성을 나타낸다.As shown in FIG. 7, the liquid crystal display according to the embodiment of the present invention exhibits significantly reduced color shift characteristics even in a single domain structure.
따라서, 본 발명의 실시예 에 따른 0도 러빙 각을 가지는 액정표시장치는 종래 기술의 FFS 모드와 같은 수평 스위칭 액정표시장치와 비교하여 아주 빠른 응답속도, 훌륭한 동적 안정성, 우월한 컬러 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.Therefore, the liquid crystal display device having the 0 degree rubbing angle according to the embodiment of the present invention has a very fast response speed, excellent dynamic stability and excellent color characteristics as compared with the horizontal switching liquid crystal display device such as the FFS mode of the prior art. .
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It is therefore to be understood that the specified embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense and that the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description and that all such differences falling within the scope of equivalents thereof are intended to be embraced therein It should be interpreted.
100: 액정층
101, 102: 액정 분자
200, 300: 러빙 방향100: liquid crystal layer
101, 102: liquid crystal molecules
200, 300: rubbing direction
Claims (10)
상기 하부 기판 위에 형성되어 있는 절연막;
상기 절연막을 사이에 두고 서로 중첩되어 상기 하부 기판상에 형성되는 제 1 전극과 제 2 전극;
상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 주입되어 초기에 제 2 전극과 나란하게 배열되는 액정분자들을 갖는 액정층;을 포함하고,
상기 제 1 전극과 제 2 전극에 각각 공통 전압 및 데이터 전압을 인가하여 수평 전계를 형성하면, 어느 하나의 제 2 전극의 세로 방향 중심을 기준으로 구분되는 제 1 영역과 제 2 영역에서 액정 분자들이 서로 반대방향으로 회전하고,
상기 제 1 영역과 제 2 영역은 상기 어느 하나의 제 2 전극의 세로 방향 중심으로부터 제 2 전극과 그에 이웃하는 다른 제 2 전극 사이의 중앙까지의 제 1 영역과, 제 2 전극과 그에 이웃하는 다른 제 2 전극 사이의 중앙으로부터 다른 제 2 전극의 세로 방향 중심까지의 제 2 영역으로 구분되어 반복되는 것을 특징으로 하는 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치.An upper substrate and a lower substrate facing each other;
An insulating film formed on the lower substrate;
A first electrode and a second electrode overlapping each other with the insulating film interposed therebetween and formed on the lower substrate;
And a liquid crystal layer having liquid crystal molecules injected between the upper substrate and the lower substrate and arranged in parallel with the second electrode at an initial stage,
When a common voltage and a data voltage are applied to the first electrode and the second electrode to form a horizontal electric field, liquid crystal molecules in the first region and the second region, which are separated from each other by the vertical center of one of the second electrodes, Rotate in opposite directions to each other,
Wherein the first region and the second region include a first region from a longitudinal center of the second electrode to a center between the second electrode and another second electrode adjacent thereto and a second region between the second electrode and the adjacent And a second region from the center between the second electrodes to the center of the second electrode in the longitudinal direction.
수평 전계 인가 혹은 제거 시에 트위스트(twist) 탄성 계수 K22의 영향과 스플레이(splay) 탄성 계수 K11의 영향을 동시에 받는 것을 특징으로 하는 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치.The liquid crystal display device according to claim 1,
Wherein the twist elastic modulus K 22 and the splay elastic modulus K 11 are simultaneously influenced when the horizontal electric field is applied or removed.
러빙 각과 상기 제 2 전극이 이루어진 각을 0도로 하여 초기에 제 2 전극과 나란하게 배열되는 것을 특징으로 하는 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치.The liquid crystal display device according to claim 1,
Wherein the liquid crystal display device is arranged in parallel with the second electrode at an initial angle of 0 deg. With the rubbing angle and the angle formed by the second electrode.
상기 제 2 전극은 일정한 방향으로 나란하게 뻗어 있는 복수 가지 형태인 것을 특징으로 하는 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치.The method of claim 1, wherein the first electrode has a plate shape,
And the second electrodes are formed in a plurality of shapes extending in parallel to each other in a predetermined direction.
양의 유전율 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치.The liquid crystal display device according to claim 1,
And has a positive dielectric constant anisotropy, and has a zero-degree rubbing angle.
상기 하부 기판의 외부에 부착되어 있는 제2 편광판을 포함하고,
상기 액정층에 전기장이 가해지지 않았을 때, 상기 하부 기판의 표면과 나란하게 배열한 액정 분자의 장축의 방향은 제 2 전극에 대해 0도로 이루어진 것을 특징으로 하는 0도 러빙 각을 가지는 고속 수평 배향 액정표시장치.The liquid crystal display according to claim 1, further comprising: a first polarizer attached to the outside of the upper substrate;
And a second polarizer attached to the outside of the lower substrate,
Wherein a direction of the long axis of the liquid crystal molecules arranged in parallel with the surface of the lower substrate is 0 DEG with respect to the second electrode when no electric field is applied to the liquid crystal layer. Display device.
The liquid crystal display of claim 9, wherein a pitch of the second electrode is 10 占 퐉 or less.
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