KR19990027488A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
두 기판 중 하나에 평행한 두 전극을 배치되어 있고, 양의 유전율 이방성을 가지며 IPS용 액정 분자에 강유전성 액정이 혼합되어 있는 액정 물질이 주입되어 있다. 두 전극에 전압을 인가하면 포물선 모양의 전기장이 액정 분자들을 구동한다. 이때, 한 기판에 부착되어 있는 편광판을 통과하여 선편광된 빛은 액정층을 통과하면서 편광 방향이 변화하고 이에 따라 빛의 일부분만 다른 쪽 편광판을 투과하게 된다. 두 전극에 가하는 전압의 세기를 조절하면 투과율을 변화시킬 수 있다.Two electrodes parallel to one of the two substrates are disposed, and a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy and mixed with a ferroelectric liquid crystal in an IPS liquid crystal molecule is injected. When a voltage is applied to both electrodes, a parabolic electric field drives the liquid crystal molecules. At this time, the linearly polarized light passing through the polarizing plate attached to one substrate changes the polarization direction while passing through the liquid crystal layer, so that only a part of the light passes through the other polarizing plate. The transmittance can be changed by adjusting the intensity of the voltage applied to the two electrodes.
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device.
일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 전극에 가하는 전압의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하는 구조로 되어 있다.In general, a liquid crystal display device has a structure in which a liquid crystal is injected between two substrates on which an electrode is formed, and a light transmission amount is controlled by adjusting the intensity of a voltage applied to the electrode.
최근 박막 트랜지스터 액정 표시 장치가 모니터용으로 개발되면서, 기존의 비틀린 네마틱(twisted nematic) 액정 표시 장치에서 문제점으로 지적되었던 좁은 시야각과 동화상 구현을 실현하기 위하여 광 시야각 및 높은 응답 속도에 관한 관심이 집중되고 있다.With the recent development of thin film transistor liquid crystal displays for monitors, attention has been focused on wide viewing angles and high response speeds in order to realize narrow viewing angles and moving images, which have been pointed out as problems in conventional twisted nematic liquid crystal displays. It is becoming.
여기서, IPS 방식의 액정 표시 장치에는 마주하는 두 기판 중에 하나의 기판에 서로 평행한 두 전극이 형성되어 있으며, 액정 분자는 기판과 평행하게 배열되어 있다.Here, in the IPS type liquid crystal display, two electrodes parallel to each other are formed on one of two substrates facing each other, and the liquid crystal molecules are arranged in parallel with the substrate.
이러한 IPS 방식의 액정 표시 장치는 두 전극에 전원을 인가하여 기판에 평행하게 배열된 액정 분자를 평행한 상태에서 회전시켜 광 투과량을 조절하여 온(ON) 오프(OFF)를 표시하는 구동 방식이다.The liquid crystal display of the IPS type is a driving method in which power is applied to two electrodes to rotate liquid crystal molecules arranged in parallel with the substrate in a parallel state, thereby controlling light transmission to display ON and OFF.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 기술에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치에 대하여 설명하기로 한다.Next, an IPS type liquid crystal display device according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 기술에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치에서 액정 분자의 움직임을 개략적으로 도시한 평면도이다.1 is a plan view schematically illustrating the movement of liquid crystal molecules in an IPS type liquid crystal display according to the related art.
도 1에서 보는 바와 같이, 서로 평행하게 두 전극(3, 4)이 형성되어 있으며, 두 전극(3, 4) 사이에 액정 분자(8)가 두 전극(3, 4)이 형성된 방향에 대하여 임의의 각으로 기울어져 배열되어 있다. 여기서, 액정 분자(8)의 유전율 이방성 Δε는 0보다 크고, 화살표(↕, ↔)는 액정 셀의 바깥면에 부착되어 있는 두 편광판(도시하지 않음)의 투과축 방향이다.As shown in FIG. 1, two electrodes 3 and 4 are formed in parallel with each other, and the liquid crystal molecules 8 between the two electrodes 3 and 4 are arbitrary with respect to the direction in which the two electrodes 3 and 4 are formed. It is arranged inclined at the angle of. Here, the dielectric anisotropy Δε of the liquid crystal molecules 8 is greater than 0, and arrows ↕ and ↔ are the transmission axis directions of two polarizing plates (not shown) attached to the outer surface of the liquid crystal cell.
두 전극(3, 4)을 통하여 전압을 인가하면, 전계 방향은 두 전극(3, 4)에 대하여 수직 방향으로 형성되고 액정 분자(8)는 전계 방향을 따라 회전하게 된다.When voltage is applied through the two electrodes 3 and 4, the electric field direction is formed in a direction perpendicular to the two electrodes 3 and 4, and the liquid crystal molecules 8 rotate along the electric field direction.
그러나 이러한 종래의 기술에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치에서는 액정 분자가 전계 방향을 따라 온되는 시간이 두 전극사이의 간격이 10μm 정도로 액정 셀의 간격보다 크므로 구동 전압이 높아야 한다는 문제점이 발생한다. 또한, 오프 시간은 IPS 방의 액정 표시 장치에 사용되는 액정 분자의 탄성 계수에 관계됨으로 탄성 계수를 작게 하면 오프 시간을 빠르게 할 수 있지만, 유전율 이방성 Δε이 증가되어 예상하지 못하는 문제점을 야기할 수 있다.However, in the IPS type liquid crystal display device according to the related art, the time that the liquid crystal molecules are turned on along the electric field direction is greater than the distance between the liquid crystal cells by about 10 μm, which causes a problem that the driving voltage must be high. In addition, since the off time is related to the modulus of elasticity of the liquid crystal molecules used in the liquid crystal display device of the IPS room, decreasing the modulus of elasticity may increase the off time, but the dielectric anisotropy Δε may increase, which may cause an unexpected problem.
본 발명의 목적은 빠른 응답 속도를 가지는 IPS 방식의 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an IPS type liquid crystal display device having a fast response speed.
도 1은 종래의 기술에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치에서 액정 분자의 움직임을 개략적으로 도시한 평면도이고,1 is a plan view schematically illustrating the movement of liquid crystal molecules in an IPS type liquid crystal display device according to the prior art;
도 2a 및 2b는 본 발명의 실시예에 따른 IPS(in-plane switching) 방식의 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,2A and 2B are cross-sectional views schematically illustrating a structure of an in-plane switching (IPS) type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치에서 액정 분자의 움직임을 개략적으로 도시한 평면도이다.3 is a plan view schematically illustrating the movement of liquid crystal molecules in an IPS type liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판과 제2 기판 사이에 유전율 이방성을 가지는 액정 분자로 이루어진 액정층이 두 기판 주입되어 두 기판에 평행하게 배향되어 있다. 여기서, 액정층은 IPS용 액정 분자에 첨가제로서 강유전성 액정이 혼합되어 있다. 그리고 두 기판 중 하나의 기판에 서로 평행한 제1 전극과 제2 전극이 형성되어 있다.In the liquid crystal display according to the present invention, a liquid crystal layer made of liquid crystal molecules having dielectric anisotropy between a first substrate and a second substrate is injected into two substrates, and are aligned in parallel with the two substrates. Here, the ferroelectric liquid crystal is mixed in the liquid crystal layer as an additive to the liquid crystal molecules for IPS. A first electrode and a second electrode parallel to each other are formed on one of the two substrates.
제1 기판 및 제2 기판에는 액정 분자의 장축이 두 기판에 평행하게 배향하기 위한 배향막이 형성되어 있을 수 있으며, 액정 분자의 배향 방향은 두 전극의 방향에 대하여 0~45° 범위의 각을 가진다.The first substrate and the second substrate may be formed with an alignment film for aligning the long axis of the liquid crystal molecules in parallel to the two substrates, the alignment direction of the liquid crystal molecules has an angle in the range of 0 ~ 45 ° with respect to the direction of the two electrodes .
또한, 두 기판의 바깥쪽에 각각 부착되어 있는 편광판을 더 포함할 수 있으며, 이러한 편광판의 투과축은 서로 평행 또는 직교하도록 배치할 수 있다.In addition, it may further include a polarizing plate attached to the outside of the two substrates, respectively, the transmission axis of such a polarizing plate may be arranged to be parallel or perpendicular to each other.
여기서 액정 분자의 유전율 이방성은 음이다.Here, the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules is negative.
이러한 액정 표시 장치의 두 전극에 전압을 인가하면 두 전극 사이에는 두 전극 방향에 대하여 수직으로 전기장이 형성되고 이 전기장에 의하여 기판에 평행하게 배향된 액정 분자들이 구동된다.When a voltage is applied to two electrodes of the liquid crystal display, an electric field is formed between the two electrodes in a direction perpendicular to the direction of the two electrodes, and the liquid crystal molecules oriented parallel to the substrate are driven by the electric field.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Next, embodiments of the IPS type liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention.
도 2a 및 2b는 본 발명의 실시예에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views schematically illustrating a structure of an IPS type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2a 및 2b에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치에서는, 한 쌍의 투명 유리 기판(1, 2), 두 유리 기판(1, 2) 사이의 액정층(7)을 포함하며, 각각의 유리 기판(1, 2)의 바깥면에는 빛을 편광시키는 두 장의 편광판(5, 6)이 부착되어 있다. 또한, 서로 평행하며 선형인 두 전극(3, 4)이 한 기판, 예를 들면 하부 기판(1)에 모두 형성되어 있다. 여기서, 두 전극(3, 4) 중에서 하나는 화소 전극이며, 다른 하나는 공통 전극이다.2A and 2B, in the IPS type liquid crystal display device according to the present invention, a pair of transparent glass substrates 1 and 2 and a liquid crystal layer 7 between two glass substrates 1 and 2 are included. On the outer surface of each glass substrate 1, 2, two sheets of polarizing plates 5, 6 for polarizing light are attached. In addition, two electrodes 3 and 4 that are parallel and linear to each other are formed on one substrate, for example, the lower substrate 1. Here, one of the two electrodes 3 and 4 is a pixel electrode, and the other is a common electrode.
여기서, 액정층(7)은 IPS용 액정 분자(8)에 강유전성 액정이 혼합되어 있으며, 강유전성 액정의 도핑(dopping) 양은 0.3% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, IPS용 액정 분자(8)와 강유전성 액정의 혼합은 등방성(isotropic)상에서 60분 동안 행한 것이다.In the liquid crystal layer 7, the ferroelectric liquid crystal is mixed with the liquid crystal molecules 8 for IPS, and the doping amount of the ferroelectric liquid crystal is preferably 0.3% or less. In addition, mixing of the liquid crystal molecule 8 for IPS and ferroelectric liquid crystal is performed for 60 minutes on an isotropic phase.
또한, 액정 분자(8)의 유전율 이방성은 0보다 작으며, 강유전성 액정 또한 유전율 이방성이 0보다 작다.In addition, the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules 8 is smaller than zero, and the ferroelectric liquid crystal also has a dielectric anisotropy smaller than zero.
전기장을 인가하지 않을 때에는, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 두 기판(1, 2) 사이에 채워진 액정층(7)의 강유전성 액정이 첨가된 IPS용 액정 분자(8)의 장축은 두 기판(1, 2)에 평행하며 전극(3, 4)과 0~45°의 범위에서 각도를 이루는 방향으로 배열되어 있다.When no electric field is applied, as shown in FIG. 2A, the long axis of the liquid crystal molecules 8 for IPS to which the ferroelectric liquid crystal of the liquid crystal layer 7 filled between the two substrates 1 and 2 is added is the two substrates 1, Parallel to 2) and arranged in an angled direction with the electrodes 3 and 4 in the range of 0 to 45 °.
두 전극(3, 4)에 전원(V)을 연결하여 충분한 크기의 전기장을 인가하였을 때에는, 도 2b에 나타낸 것처럼, 본질적으로 기판에 평행하고 전극(3, 4)에 수직인 전기장이 생성되며, 이에 따라 액정층(7)의 중앙에 위치한 액정 분자(8)들의 장축이 전기장에 수직하게 배열된다. 그러나, 기판(1, 2) 부근의 액정 분자(8)들은 배향력에 의해 초기 상태를 유지하므로 기판(1, 2)으로부터 중앙에 이르는 영역의 액정 분자(8)들은 나선상으로 비틀린 구조를 갖는다.When an electric field of sufficient magnitude is applied by connecting the power supply V to the two electrodes 3 and 4, as shown in FIG. 2B, an electric field is generated which is essentially parallel to the substrate and perpendicular to the electrodes 3 and 4, Accordingly, the long axes of the liquid crystal molecules 8 located in the center of the liquid crystal layer 7 are arranged perpendicular to the electric field. However, since the liquid crystal molecules 8 near the substrates 1 and 2 maintain their initial state by the orientation force, the liquid crystal molecules 8 in the region from the substrates 1 and 2 to the center have a spirally twisted structure.
이때, 여기서, 두 편광판(5, 6)의 투과축은 서로 평행 또는 수직하게 배치할 수 있다.In this case, the transmission axes of the two polarizing plates 5 and 6 may be disposed in parallel or perpendicular to each other.
도 2a에서 보는 바와 같이, 전기장을 인가하지 않을 때에는, 액정층(7)의 액정 분자(8)들은 배향 방향을 따라 배열된 구조를 가진다.As shown in FIG. 2A, when no electric field is applied, the liquid crystal molecules 8 of the liquid crystal layer 7 have a structure arranged along the alignment direction.
이때, 하부 기판(1)에 부착되어 있는 편광판(5)을 통과한 빛은 편광 방향이 바뀌지 않고 액정층(7)을 통과한다. 여기서, 두 편광판(5, 6)의 투과축이 평행하다면, 이 빛은 상부 기판(2)에 부착되어 있는 편광판(6)을 통과하여 화이트 상태가 구현된다. 두 편광판(5, 6)의 투과축이 직교한다면, 하부 기판(1)의 편광판(5)을 통과한 빛은 상부 기판(2)의 편광판(6)에 의해 차단되어 어두운 상태가 된다.At this time, the light passing through the polarizing plate 5 attached to the lower substrate 1 passes through the liquid crystal layer 7 without changing the polarization direction. Here, if the transmission axes of the two polarizing plates 5 and 6 are parallel, this light passes through the polarizing plate 6 attached to the upper substrate 2 to realize the white state. If the transmission axes of the two polarizing plates 5 and 6 are orthogonal, the light passing through the polarizing plate 5 of the lower substrate 1 is blocked by the polarizing plate 6 of the upper substrate 2 and becomes dark.
도 2b는 전계를 충분히 인가한 경우를 나타낸 것으로, 전기장은 두 전극(3, 4) 사이 영역의 중앙 부분에서는 본질적으로 기판(1, 2)에 대하여 평행하고 전극(3, 4)에 대하여 수직이며, 전극(3, 4)으로 접근할수록 아래쪽으로 휘어진 포물선 모양이 된다.2b shows a case where a sufficient electric field is applied, in which the electric field is essentially parallel to the substrates 1 and 2 and perpendicular to the electrodes 3 and 4 in the central portion of the region between the two electrodes 3 and 4. As they approach the electrodes 3 and 4, parabolic curves bend downward.
이때, 액정 분자(8)는 음의 유전율 이방성을 가지므로 액정 분자(8)들의 장축이 전기장의 방향에 대하여 수직으로 배열되려고 한다. 그러나, 두 기판(1, 2)에 인접한 부분에서는 가해진 전기장에 의한 힘보다는 배향력이 강하므로 액정 분자(8)들은 원래의 상태를 유지한다.At this time, since the liquid crystal molecules 8 have negative dielectric anisotropy, the long axes of the liquid crystal molecules 8 are arranged to be perpendicular to the direction of the electric field. However, in the portions adjacent to the two substrates 1 and 2, the alignment force is stronger than the force due to the applied electric field, so that the liquid crystal molecules 8 maintain their original state.
위에서 설명한 바와 같은 상태에서, 하부 기판(1)에 부착되어 있는 편광판(5)을 통과하여 편광된 빛의 편광은 액정층(7)을 통과하면서 액정 방향자의 비틀림을 따라 회전하게 된다. 위의 두 경우에 유전율 이방성, 두 기판(1, 2) 사이의 간격이나 액정 분자(8)의 피치 따위를 조절하여 편광이 90° 회전하도록 만들 수 있다. 이 경우, 두 편광판(5, 6)의 투과축이 서로 평행하게 배치되었다면 이 빛은 상부 기판(2)에 부착되어 있는 편광판(6)에 의해 차단되어 블랙 상태가 구현된다. 두 편광판(5, 6)의 투과축이 서로 직교하도록 배치되었다면, 하부 기판(1)의 편광판(5)을 통과한 빛은 상부 기판(2)의 편광판(6)을 투과하여 화이트 상태가 된다.In the state as described above, the polarization of the light polarized through the polarizing plate 5 attached to the lower substrate 1 rotates along the twist of the liquid crystal director while passing through the liquid crystal layer 7. In both cases, the polarization may be rotated by 90 ° by adjusting the dielectric anisotropy, the spacing between the two substrates 1 and 2, or the pitch of the liquid crystal molecules 8. In this case, if the transmission axes of the two polarizing plates 5 and 6 are arranged in parallel with each other, the light is blocked by the polarizing plate 6 attached to the upper substrate 2 to realize the black state. If the transmission axes of the two polarizing plates 5 and 6 are arranged to be orthogonal to each other, the light passing through the polarizing plate 5 of the lower substrate 1 passes through the polarizing plate 6 of the upper substrate 2 and becomes a white state.
이때, 액정층(7)에는 자발 분극을 가지는 강유전성 액정이 포함되어 있으므로 인가된 전계에 대하여 빠르게 작용하면서 액정 분자(8)의 응답 속도는 빠르게 된다.At this time, since the liquid crystal layer 7 includes a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization, the response speed of the liquid crystal molecules 8 is increased while acting quickly on the applied electric field.
도 3은 본 발명에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치에서 액정 분자(8)의 움직임을 상세하게 도시한 평면도이다.3 is a plan view illustrating in detail the movement of the liquid crystal molecules 8 in the IPS type liquid crystal display according to the present invention.
도 3에서 보는 바와 같이, 서로 평행하게 두 전극(3, 4)이 형성되어 있으며, 두 전극(3, 4) 사이에 액정 분자(8)가 두 전극(3, 4) 방향에 대하여 임의의 각으로 기울어져 배열되어 있다.As shown in FIG. 3, two electrodes 3 and 4 are formed in parallel with each other, and the liquid crystal molecules 8 are disposed at arbitrary angles with respect to the direction of the two electrodes 3 and 4 between the two electrodes 3 and 4. It is arranged inclined by.
이때, 두 전극(3, 4)을 통하여 전압이 인가되면, 액정 분자(8)는 형성된 전계 방향에 대하여 수직으로 전극(3, 4)의 방향을 따라 회전하게 된다.At this time, when voltage is applied through the two electrodes 3 and 4, the liquid crystal molecules 8 rotate in the direction of the electrodes 3 and 4 perpendicular to the formed electric field direction.
여기서, 화살표(↕, ↔)는 액정 셀의 바깥면에 부착되어 있는 두 편광판(5, 6)의 투과축 방향이다.Here, arrows ↕ and ↔ are the transmission axis directions of the two polarizing plates 5 and 6 attached to the outer surface of the liquid crystal cell.
따라서, 본 발명에 따른 IPS 방식의 액정 표시 장치는 액정층에 강유전성 액정을 첨가하여 액정 분자의 응답 속도를 빠르게 하여 동화상 구현을 가능하게 할 수 있다.Accordingly, the IPS type liquid crystal display device according to the present invention may add a ferroelectric liquid crystal to the liquid crystal layer to speed up the response speed of the liquid crystal molecules, thereby enabling the realization of moving images.
Claims (4)
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|---|---|---|---|
| KR1019970049954A KR19990027488A (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Liquid crystal display |
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- 1997-09-30 KR KR1019970049954A patent/KR19990027488A/en not_active Application Discontinuation
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