KR19990046345A - Development of dhan-lcd by using fringe field effect - Google Patents

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KR19990046345A
KR19990046345A KR1019990006164A KR19990006164A KR19990046345A KR 19990046345 A KR19990046345 A KR 19990046345A KR 1019990006164 A KR1019990006164 A KR 1019990006164A KR 19990006164 A KR19990006164 A KR 19990006164A KR 19990046345 A KR19990046345 A KR 19990046345A
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서대식
이정호
박두석
황정연
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서대식
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Abstract

본 발명은 ITO slit전극 pattern 구조에 의한 fringe field effect(전계효과)에 의해 기존의 HAN(hybrid aligned nematic)-LCD(liquid crystal display) 에서 실현할 수 없었던 넓은 시야각과 대형화면에서도 동영상을 실현할 수 있는 빠른 응답속도등을 실현할 수 있는 전계효과를 이용한 dual domain hybrid aligned nematic (DHAN)-LCD에 관한 것이다. 상기 전계효과를 이용한 DHAN 액정표시장치는 제 2 도로 표시된다.According to the present invention, the fringe field effect (field effect) caused by the ITO slit electrode pattern structure makes it possible to realize a video even at a wide viewing angle and a large screen, which cannot be realized in a conventional HAN (liquid aligned nematic) -liquid crystal display (LCD). The present invention relates to a dual domain hybrid aligned nematic (DHAN) -LCD using a field effect capable of realizing a response speed. The DHAN liquid crystal display using the electric field effect is displayed on the second road.

본 발명의 전계효과 DHAN-LCD는 ITO slit 전극에 pattern을 형성하여 전계를 인가했을 때 fringe field effect을 이용하여 총1번의 러빙처리 만으로 dual domain을 형성하였기 때문에 배향처리를 이용하는 일반 dual domain mode에 비해 제작공정이 간편하고, 기존의 일반 TN(twisted nematic) 모드에 비해 응답속도, 시야각특성등이 매우 뛰어나다는 장점을 가지고 있다. 그리고 한쪽기판은 수직배향, 다른 한쪽기판은 수평배향으로 수평배향면기판을 러빙처리 대신에 광중합법을 이용한 광배향법을 이용하면 프리틸트각을 용이하게 0°를 실현할 수 있으므로 러빙처리를 전혀하지 않는 넌러빙처리법이 가능하다는 이점이 있다. 따라서 DHAN-LCD는 기존의 광시야각 모드로 알려진 여러모드보다도 응답특성이 매우 우수하며 (약 15ms), 전계효과를 이용하여 광시야각특성을 얻을수 있는 획기적인 액정표시장치 이다. 제작공정도 매우 간단하며 신뢰성도 매우 높을 수 있다는 장점을 지니고 있다.Field effect DHAN-LCD of the present invention has a dual domain formed by only one rubbing treatment using a fringe field effect when a pattern is formed on an ITO slit electrode to apply an electric field, compared to a general dual domain mode using an orientation treatment. The manufacturing process is simple and the response speed and viewing angle characteristics are superior to the conventional TN (twisted nematic) mode. In addition, instead of rubbing treatment on the horizontal alignment surface substrate on one side with vertical orientation and the other side with horizontal orientation, the optical orientation method using the photopolymerization method can easily realize 0 ° of pretilt angle. There is an advantage that non-rubbing treatment is possible. Therefore, DHAN-LCD has a much better response characteristic than other modes known as the wide viewing angle mode (about 15ms), and it is a breakthrough liquid crystal display device that can obtain wide viewing angle characteristics by using electric field effect. The manufacturing process is very simple and has the advantage of being very reliable.

Description

피린지 필드 에펙트을 이용한 디에이취에이엔-엘씨디의 개발{DEVELOPMENT OF DHAN-LCD BY USING FRINGE FIELD EFFECT}DEVELOPMENT OF DHAN-LCD BY USING FRINGE FIELD EFFECT}

본 발명은 ITO전극 에 slit 구조를 형성하여 fringe field effect를 이용하여 dual domain을 형성한 DHAN 모드로서 광시야각특성, 고속 응답속도등을 실현할 수 있는 모드에 관한 것이다.The present invention relates to a DHAN mode in which a slit structure is formed on an ITO electrode and a dual domain is formed using a fringe field effect, thereby realizing a wide viewing angle characteristic and a high speed response speed.

액정 표시장치(liquid crystal display)는 소형, 경량, 저소비전력등의 우수한 특성을 갖는 디스플레이로서 액정 배열의 변화로 생기는 빛의 투과율의 차이를 이용하는 화면표시소자이다.A liquid crystal display is a display having excellent characteristics such as small size, light weight, low power consumption, and the like, and is a screen display device using a difference in light transmittance caused by a change in liquid crystal array.

박막 트렌지스터(thin-film-transister)기술 및 구동의 향상에 따라 TN(twisted nematic)모드를 사용한 TFT구동의 액정디스플레이가 대화면, 고해상도, 풀칼러라는 고기능을 갖는 디스플레이에 적용되어 상품화되어 있지만 액정분자가 가늘고 긴 형태로 되어 있기 때문에 광학특성이 상하방향으로 비대칭이 되어 보는 각도를 바꾸면 시야각이 협소하고 계조간에 밝기가 역전하는 문제점과 완벽한 동화상을 구현하기에는 응답속도가 떨어진다는 문제점을 가지고 있다.With thin-film-transister technology and improved driving, TFT-driven liquid crystal displays using TN (twisted nematic) mode have been commercialized by being applied to high-performance displays such as large screen, high resolution, and full color. Because of its thin and long shape, the optical characteristics become asymmetrical in the vertical direction, so that the viewing angle is narrow and the brightness is reversed between grayscales, and the response speed is slow to realize a perfect moving image.

TN모드의 단점을 보완하기 위해 현재 연구되고 있는 모드로는 IPS(in plane switch)모드, OCB(optically compensated bend)모드, VA(vertically aligned)모드 등이 있다. 그러나 이러한 광시야각 구현은 물론 차세대에 필요한 고속응답 LCD의 개발이 매우 중요하다. 그래서 본 개발에서는 광시야각 및 고속응답이 가능한 DHAN-LCD를 새롭게 제안한다.Modes currently being studied to compensate for the shortcomings of the TN mode include IPS (in plane switch) mode, OCB (optically compensated bend) mode, VA (vertically aligned) mode. However, the development of high-speed response LCD for the next generation as well as the implementation of such a wide viewing angle is very important. Therefore, in this development, we propose a new DHAN-LCD capable of wide viewing angle and high speed response.

기존의 일반 HAN LCD는 한쪽기판은 수직배향막, 다른 한쪽기판은 일정 방향으로 배향처리(러빙처리)된 수평배향막을 사용하고 양(+)의 액정을 주입하여 제작한다. 액정층에 임계치보다 큰 전압이 걸렸을 때는 액정분자는 전계에 수직방향으로 되어 액정셀은 위상차가 생겨 액정층을 지나는 빛의 편광상태에 따라 투과율이 변한다.Conventional HAN LCD is manufactured by injecting a positive liquid crystal by using a vertical alignment film on one substrate and a horizontal alignment film oriented (rubbing) in a predetermined direction on the other substrate. When a voltage greater than the threshold is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules are perpendicular to the electric field, and the liquid crystal cell has a phase difference, and the transmittance is changed according to the polarization state of light passing through the liquid crystal layer.

HAN-LCD에서 multi domain형성하는 방법으로는 한 화소를 두 개의 영역으로 액정배열 방향을 나누어 액정을 주입했을 때 반대반향의 pretilt angle이 발생하도록 두 번의 배향처리를 하는 방법이 있다. 그 방법이 제 1도에 나타나 있다. 이 방식은 배향처리를 하고 그 위에 포토 레지스트를 도포하고 다시 일정부분을 에칭시키고 다시 반대 방향으로 배향처리를 해야하는 등 제작공정이 복잡하다는 단점을 가지고 있다. 그리고 광배향법을 이용하는 방법도 알려져 있지만 이 방법을 이용하려면 결함을 방지하기 위하여 프리틸트각이 최소 3°이상을 안정하게 유지할 수 있어야 한다. 또한, 이미 발표된 광중합법을 이용한 배향막은 프리틸트의 제어가 어렵고 불안정하여 이러한 dual domain HTB(hybrid tunable birefringence)모드의 구현은 힘들 것으로 생각된다. 그래서 본 개발의 특징은 초기배향에 있어서 프리틸트각이 0°인 배향처리를 이용하고 전계효과를 이용하여 액정분자를 양방향으로 제어하면 안정된 dual domain배향이 가능하다, 그리고 광중합법을 이용한 배향법을 이용하면 단 1번의 UV광(자외선)의 수직조사에 의해 프리틸트각이 0°인 배향이 용이하게 얻을 수 있다. 즉, 기존의 배향처리를 이용한 dual domain HTB-LCD 보다 전계효과를 이용함으로서 러빙처리법을 이용시에는 1번의 러빙처리와 광배향법을 이용시에는 1번의 UV광조사에 의하여 용이하게 DHAN-LCD를 제작할 수 있다. 본 DHAN-LCD는 고속응답속도,(약 15ms), 광시야각특성, normally black모드 그리고 제작공정이 간단등의 장점을 지닌 우수한 모드이다. 이상의 특성은 다음에 설명하는 대면적용 동화상구현에 요구되는 특성에 부합되는 모드임을 알 수 있다.In the HAN-LCD, a multi domain is formed by two alignment processes such that a pretilt angle of opposite direction is generated when a liquid crystal is injected by dividing a liquid crystal array in two regions. The method is shown in FIG. This method has a disadvantage in that the fabrication process is complicated, such as an alignment treatment, a photoresist applied thereon, etching a portion again, and the alignment treatment in the opposite direction. In addition, the method of using the optical alignment method is known, but in order to use this method, the pretilt angle must be able to be kept stable at least 3 ° to prevent defects. In addition, the alignment film using the photopolymerization method, which is already published, is difficult and unstable to control the pretilt, so it is difficult to realize the dual domain hybrid tunable birefringence (HTB) mode. Therefore, the characteristics of the present development is that stable dual domain alignment is possible by using an alignment process with a pretilt angle of 0 ° in the initial orientation and controlling the liquid crystal molecules bidirectionally by using an electric field effect, and an alignment method using a photopolymerization method. When used, the orientation in which the pretilt angle is 0 ° can be easily obtained by vertical irradiation of only one UV light (ultraviolet ray). That is, by using the electric field effect than the dual domain HTB-LCD using the conventional alignment treatment, the DHAN-LCD can be easily manufactured by one rubbing treatment when using the rubbing treatment and one UV light irradiation when using the optical alignment method. have. This DHAN-LCD is an excellent mode with advantages such as high speed response speed (about 15ms), wide viewing angle characteristics, normally black mode and simple manufacturing process. It can be seen that the above characteristics are in accordance with the characteristics required for the large-area moving picture described below.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 조건을 만족시킬 수있는 fringe field effect 배향제어법에 의한 DHAN-LCD에서 광시야각 및 고속응답특성을 구현하는 것이다.An object of the present invention is to implement a wide viewing angle and high-speed response characteristics in DHAN-LCD by the fringe field effect orientation control method that can satisfy the above conditions.

제 1 도 배향분할 HAN 모드First degree orientation division HAN mode

제 2 도 전계효과 HAN 모드 구조FIG. 2 Field Effect HAN Mode Structure

제 3A 도 본 발명의 전계효과 DHAN-LCD의 전압무인가시3A also shows no voltage effect of the field effect DHAN-LCD of the present invention.

제 3B 도 본 발명의 전계효과 DHAN-LCD의 전압인가시3B also shows the voltage applied to the field effect DHAN-LCD of the present invention.

제 4 도 HAN 모드 전계분포4th field HAN mode electric field distribution

제 5 도 ITO slit전극 pattern모양Fig. 5 ITO slit electrode pattern shape

제 6 도 slit 전극 구조제작6th Slit Electrode Structure Fabrication

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 제 2 도의 기본 DHAN-LCD를 제안한다. 제 3A 도는 전압무인가시 액정의 배향상태를 나타내고, 제 3B 도는 전압인가시 액정배향상태를 나타낸다.In order to achieve the above object, the present invention proposes a basic DHAN-LCD of FIG. 3A shows an alignment state of the liquid crystal when no voltage is applied, and FIG. 3B shows a liquid crystal alignment state when the voltage is applied.

본 발명의 DHAN-LCD는 ITO전극에 slit 전극구조를 형성하여 fringe field effect를 이용하여 dual domain을 형성하여 액정분자를 제어할 수 있다.The DHAN-LCD of the present invention can control the liquid crystal molecules by forming a slit electrode structure on the ITO electrode to form a dual domain using a fringe field effect.

제 4 도는 본 발명의 DHAN-LCD의 전계분포를 나타낸다. 이 slit전극 pattern에 의하여 dual domain을 형성 할수 있는데, 그 이유는 다음과 같다.4 shows the electric field distribution of the DHAN-LCD of the present invention. The dual domain can be formed by this slit electrode pattern, for the following reasons.

상, 하 양기판에 pattern이 형성되지 않고 전면이 ITO전극이 있다면 위, 아래 수직방향으로 전계가 형성되지만 수평배향쪽을 pattern처리를 해줌으로서 상, 하 기판에 전계가 서로 엇갈리게 포물선모양으로 형성되게 되고 이로 인해서 액정분자를 양쪽방향으로 제어할 수 있게 된다 그리고 수평배향막을 1번 러빙처리하여 프리틸트각이 약 0°가 되어야 이 DHAN-LCD가 구현 가능하다. 러빙처리 대신 쉽게 구현 가능한 방법은 광중합(광배향법의 일종)반응을 이용하여 배향처리하면 프리틸트가 0°인 배향을 용이하게 얻을 수 있으므로 전계에 의한 양 대칭인 액정배향제어가 가능함으로서 dual domain이 구현된다..If the pattern is not formed on the upper and lower substrates, and the ITO electrode is on the front side, the electric field is formed in the vertical direction up and down, but the electric field is alternately formed in the upper and lower substrates in a parabolic shape by patterning the horizontal orientation. As a result, the liquid crystal molecules can be controlled in both directions, and the DHAN-LCD can be realized only when the horizontal alignment film is rubbed once and the pretilt angle is about 0 °. Instead of the rubbing treatment, an easy way to implement the photopolymerization (a kind of photo-alignment method) is to achieve an orientation with 0 ° of pretilt. This is implemented.

본 발명에 따른 ITO전극에 slit 전극 pattern을 형성하여 fringe field effect를 이용한 DHAN-LCD의 제작방법에 대하여 개략적으로 살펴보기로 한다.The manufacturing method of the DHAN-LCD using the fringe field effect by forming a slit electrode pattern on the ITO electrode according to the present invention will be described.

제 5 도는 ITO전극에 형성된 slit 전극 pattern의 모양을 나타낸다.5 shows the shape of the slit electrode pattern formed on the ITO electrode.

제 6 도는 제 6 도의 slit pattern을 형성하기 위한 photo resist과정을 나타낸다.6 shows a photoresist process for forming the slit pattern of FIG.

제작순서는 다음과같다,The production order is as follows:

첫째, ITO glass위에 photo resist를 도포한다.First, apply photo resist on ITO glass.

둘째, photo lithography process를 실행한다.Second, run the photo lithography process.

셋째, development실행.Third, run development.

넷째, ITO etchant로식각.Fourth, etch by ITO etchant.

다섯째, PR박리(removal of photoresist)Fifth, the removal of photoresist

다음은 ITO전극에 slit 전극 pattern을 형성하여 fringe field effect를 이용하여 dual domain을 형성한 DHAN 모드제작법이다.The following is a DHAN mode fabrication method in which a slit electrode pattern is formed on an ITO electrode to form a dual domain using a fringe field effect.

제작순서는 다음과 같다.The production sequence is as follows.

첫째, ITO glass위에 slit전극 pattern을 형성시킨다.First, a slit electrode pattern is formed on ITO glass.

둘째, slit 전극 pattern이 형성된 ITO 기판위에 수직배향막을 코팅하고 이것을 윗 기판으로 정한다.Second, a vertical alignment film is coated on the ITO substrate on which the slit electrode pattern is formed, and this is determined as the upper substrate.

셋째, slit 전극 pattern이 형성된 ITO 기판위에 수평배향막을 코팅하고 이것을 아래 기판으로 정한다.Third, the horizontal alignment layer is coated on the ITO substrate on which the slit electrode pattern is formed, and this is designated as the lower substrate.

넷째, 수평배향막이 코팅된 기판을 러빙처리하여 액정분자가 수평배향되게 처리한다.(또는 광배향을 이용하여 편광된 UV광을 수직조사한다.)Fourth, the liquid crystal molecules are horizontally aligned by rubbing the substrate coated with the horizontal alignment layer (or vertically irradiating the polarized UV light using the optical alignment).

다섯째, 위, 아래기판을 전극이 서로 엇갈리게 cell gab이 4㎛로 유지하여 조합하고 positive 액정을 주입한다. 단, 셀두께는 △nd로 결정되므로 액정의 물성 및 위상차필름의 특성과 잘 조합하여 제작한다.Fifth, the top and bottom substrates are combined to keep the cell gab at 4㎛ so that the electrodes alternate with each other and inject a positive liquid crystal. However, since the cell thickness is determined by Δnd, it is produced by combining well with the properties of the liquid crystal and the retardation film.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전계효과를 이용한 DHAN-LCD는 ITO전극에 slit pattern을 형성하여 fringe field effect를 이용함으로서 dual domain을 용이하게 형성할 수 있어 광시야각을 실현시킬수 있으며 HAN 모드의 장점인 고속응답등의 특성을 실현할 수 있다. 또한 기존의 배향분할법을 이용한 DHTB 모드보다 제작공정이 단순화될 수 있으며 안정된 액정분자 제어가 가능하다.As described above, according to the present invention, the DHAN-LCD using the field effect can easily form a dual domain by using a fringe field effect by forming a slit pattern on the ITO electrode, thereby realizing a wide viewing angle and achieving a HAN mode. Characteristics such as high-speed response, which are advantages, can be realized. In addition, the manufacturing process can be simplified and stable liquid crystal molecular control is possible than the conventional DHTB mode using the orientation split method.

당해 기술개발의 전문가라면 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고도 다양한 변형을 쉽게 할 수 있을 것이다. 따라서, 본 설명에 첨부된 특허청구의 범위는 본 설명의 기재에 한정되지 않고 넓게 해석되어야 한다.Those skilled in the art will be able to easily make various modifications without departing from the scope and spirit of the invention. Accordingly, the claims appended to this description should not be limited to the description of the present description but should be construed broadly.

Claims (3)

ITO전극에 slit pattern을 형성하여 fringe field effect를 이용한 광시야각 HAN-LCD.Wide viewing angle HAN-LCD using fringe field effect by forming slit pattern on ITO electrode. 제 1 항에 있어서 한 화소에 상, 하 기판 교대로 2개 이상의 slit 전극구조를 가진 DHAN-LCD.The DHAN-LCD according to claim 1, wherein the DHAN-LCD has two or more slit electrode structures in which one pixel is alternated between upper and lower substrates. 제 1 항에 있어서 수평배향으로 프리틸트각이 3°이하인 배향특성을 이용한 HAN-LCD.The HAN-LCD according to claim 1, wherein an orientation characteristic of a pretilt angle of 3 degrees or less in a horizontal orientation is used.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100519366B1 (en) * 1999-04-03 2005-10-07 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Multi-domain liquid crystal display device

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