KR20000040379A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device.
액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 등이 형성되어 있는 하부 기판과 컬러 필터 및 블랙 매트릭스 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입하고 상 하 기판 또는 하나의 기판에 각각 형성되어 있는 화소 전극 및 공통 전극 사이에 인가하는 전압을 변화시킴으로써 액정의 배열을 변경시켜 빛의 투과율을 조절하는 방식으로 화상을 표현하는 장치이다.The liquid crystal display device injects a liquid crystal material between a lower substrate on which a thin film transistor and the like are formed and a lower substrate on which a color filter and a black matrix are formed, and includes pixel electrodes and a common electrode formed on the upper and lower substrates or one substrate, respectively. It is a device that expresses an image by changing the arrangement of liquid crystals by changing the voltage applied between them to adjust the transmittance of light.
일반적으로 이러한 액정 표시 장치에는 상부 및 하부 기판의 바깥쪽에 편광판이 각각 부착되어 있는데, 통상 편광판은 투과율을 30 - 40%로 감소시키는 요인으로 작용한다.In general, a polarizer is attached to the outside of the upper and lower substrates in the liquid crystal display, and the polarizer generally reduces the transmittance to 30 to 40%.
또한, 액정 물질은 분자의 장축 방향과 단축 방향으로의 굴절률이 서로 다른 복굴절성을 갖는데, 이 복굴절성에 의해 액정 표시 장치를 보는 위치에 따라 빛이 느끼는 굴절률이 차이가 생긴다. 따라서, 선형 편광된 빛이 액정을 통과하면서 편광 상태가 바뀌는 비율에 차이가 생겨 정면에서 벗어난 위치에서 볼 때의 빛의 양과 색 특성이 정면에서 볼 경우와는 달라진다. 이로 인하여 비틀린 네마틱 구조를 갖는 액정 표시 장치는 시야각에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화, 색상 변이(color shift), 계조 반전(gray inversion) 등의 현상이 발생하여 시야각이 좁아지는 문제점이 있다.In addition, the liquid crystal material has birefringence in which the refractive indices in the major and minor axes of the molecules are different from each other. The birefringence causes a difference in the refractive index felt by light depending on the position of the liquid crystal display. Therefore, a difference occurs in the rate at which the polarization state is changed while the linearly polarized light passes through the liquid crystal, and thus the amount and color characteristics of the light when viewed from a position away from the front face are different from those seen from the front face. As a result, a liquid crystal display having a twisted nematic structure has a problem that the viewing angle is narrowed due to a change in contrast ratio, color shift, gray inversion, etc. according to the viewing angle. .
본 발명의 과제는 확장된 광시야각을 가지며 높은 투과도를 가지는 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having an extended wide viewing angle and high transmittance.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 관한 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically illustrating a structure of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치에는 두 기판 사이에 편광막이 형성되어 있으며, 이러한 편광막은 컬러 필터가 형성되어 있는 제1 기판의 컬러 필터 위에 위치한다.In the liquid crystal display of the present invention for solving this problem, a polarizing film is formed between two substrates, and the polarizing film is positioned on the color filter of the first substrate on which the color filter is formed.
이때, 제2 기판의 편광막은 두 기판의 사이 또는 두 기판의 바깥쪽에 형성할 수도 있다.In this case, the polarizing film of the second substrate may be formed between the two substrates or outside the two substrates.
이러한 편광막은 편광막을 이루는 분자의 분자축과 평행한 방향의 빛만을 통과시키게 된다.Such a polarizing film passes only light in a direction parallel to the molecular axis of the molecules forming the polarizing film.
여기서, 편광막의 분자 구조는 두 기판 사이의 액정 물질층의 액정 분자와의 상호 작용을 통하여 액정 분자를 배향하는 일축성일 수 있다.Here, the molecular structure of the polarizing film may be uniaxial to orient the liquid crystal molecules through interaction with the liquid crystal molecules of the liquid crystal material layer between the two substrates.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에는 제1 기판과 컬러 필터 사이에 형성되어 있는 산란층을 포함한다.In addition, the liquid crystal display according to the present invention includes a scattering layer formed between the first substrate and the color filter.
이러한 산란층은 컬러 필터를 통과한 편광된 빛을 산란시킨다.This scattering layer scatters the polarized light passing through the color filter.
이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 편광막을 통과한 빛이 컬러 필터 및 산란층을 통과한다.In the liquid crystal display according to the present invention, light passing through the polarizing film passes through the color filter and the scattering layer.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the liquid crystal display according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 관한 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically illustrating a structure of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 및 상부 기판(10, 20) 및 두 기판(10, 20) 사이에 주입되어 있는 액정 물질층(30)으로 이루어져 있다.As shown in FIG. 1, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention is a liquid crystal material layer 30 injected between the lower and upper substrates 10 and 20 and the two substrates 10 and 20 facing each other. consist of.
두 기판(10, 20) 안쪽 하부 기판(10) 위에는 표시 동작을 하는 다수의 화소 전극, 서로 교차하여 단위 화소 영역을 정의하는 게이트선과 데이터선, 게이트선으로부터의 주사 신호에 통하여 화소 전극에 전달되는 데이터선으로부터의 화상 신호를 제어하는 박막 트랜지스터 등이 있는 박막층(11)이 형성되어 있고, 두 기판(10, 20) 바깥쪽 하부 기판(10) 위에는 편광판(12)이 부착되어 있다.On the lower substrate 10 inside the two substrates 10 and 20, a plurality of pixel electrodes performing display operations, gate lines and data lines defining unit pixel regions crossing each other, and a scan signal from the gate lines are transmitted to the pixel electrodes. A thin film layer 11 including a thin film transistor or the like for controlling an image signal from a data line is formed, and a polarizing plate 12 is attached to the lower substrate 10 outside the two substrates 10 and 20.
또한, 두 기판(10, 20) 안쪽 상부 기판(20) 위에는 블랙 매트릭스(21), 산란층(22), 적, 녹, 청의 컬러 필터(23), 통과하는 빛을 편광시킬 수 있는 편광 물질로 이루어진 편광막(24) 및 투명 도전막인 ITO(indium tin oxide)으로 이루어진 공통 전극(25)이 차례로 형성되어 있다.In addition, on the upper substrate 20 inside the two substrates 10 and 20, a black matrix 21, a scattering layer 22, a color filter 23 of red, green, and blue, and a polarizing material capable of polarizing light passing therethrough. A polarizing film 24 made up of a common electrode 25 made of indium tin oxide (ITO), which is a transparent conductive film, is sequentially formed.
여기서, 편광막(24)은 편광판(12)과 동일하게 편광막(24)을 이루는 분자의 분자축과 평행한 방향의 빛만을 통과시키는 편광 기능을 가지며 이러한 편광막(24)의 분자 구조는 두 기판 사이의 액정 물질층(30)의 액정 분자와의 상호 작용을 통하여 액정 분자를 배향하는 배향 기능을 가질 수도 있다. 여기서, 편광판(12) 및 편광막(24)의 투과축은 서로 평행 또는 수직하게 배치할 수 있으며, 편광판(12)을 상부 기판(20)의 편광막(24)과 동일하게 편광막으로 형성할 수도 있다.Here, the polarizing film 24 has a polarizing function of passing only light in a direction parallel to the molecular axis of the molecules constituting the polarizing film 24, similar to the polarizing plate 12, and the molecular structure of the polarizing film 24 has two It may have an alignment function to orient the liquid crystal molecules through interaction with the liquid crystal molecules of the liquid crystal material layer 30 between the substrates. Here, the transmission axes of the polarizing plate 12 and the polarizing film 24 may be arranged in parallel or perpendicular to each other, the polarizing plate 12 may be formed as a polarizing film in the same manner as the polarizing film 24 of the upper substrate 20. have.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 편광판으로 제작하여 상부 및 하부 기판(20)의 바깥쪽에 부착하는 종래의 기술에 달리 편광막(24)으로 두 기판(10, 20) 안쪽의 상부 또는 하부 기판(20) 위에 형성하기 때문에 편광막(24)은 투과율을 감소시키는 요인으로 작용하지 않는다. 따라서, 투과율을 극대화할 수 있다.In the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, unlike the conventional technology of fabricating a polarizing plate and attaching it to the outside of the upper and lower substrates 20, the upper part inside the two substrates 10 and 20 with the polarizing film 24. Alternatively, since it is formed on the lower substrate 20, the polarizing film 24 does not act as a factor of reducing the transmittance. Therefore, the transmittance can be maximized.
여기서, 산란층(22)은 빛을 산란시키는 산란 기능을 가지며, 고분자 분산형 액정 물질층 또는 굴곡 면이 형성되어 있는 유기막으로 형성할 수 있다.Here, the scattering layer 22 may have a scattering function of scattering light, and may be formed of an organic film in which a polymer dispersed liquid crystal material layer or a curved surface is formed.
산란층(22)이 없는 경우에는 상부 기판(22)에 빛을 산란시키기 위한 불균일한 굴곡을 형성하여 산란층(22)의 기능을 대신하도록 할 수 있으며, 컬러 필터(23)에 빛을 산란시키기 위해 1,000~10,000Å 크기의 미세한 입자를 추가할 수 있으며, 컬러 필터(23)의 표면에 빛을 산란시키기 위한 굴곡을 형성할 수도 있으며, 산란 물질이 혼합된 컬러 필터(23)를 형성할 수도 있다.In the absence of the scattering layer 22, a non-uniform curve for scattering light may be formed on the upper substrate 22 to replace the function of the scattering layer 22, and to scatter light on the color filter 23. In order to be able to add fine particles of 1,000 ~ 10,000Å size, to form a bend for scattering light on the surface of the color filter 23, it is also possible to form a color filter 23 mixed with the scattering material. .
여기서, 하부 기판(10)에 부착되어 있는 편광판(12)을 통과한 편광된 빛은 액정 물질층(30)을 통과하여 편광막(24)을 통과한 후에 컬러 필터(23) 및 산란층(22)을 차례로 통과하게 되므로 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 시야각이 넓어진다. 즉, 편광된 빛이 컬러 필터(23) 또는 산란층(22)을 통과하면서 모든 방향으로 산란되어 진행하기 때문에, 보는 위치의 각이 변하더라도 빛의 양과 색 특성의 변화가 발생하지 않아 시야각에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화, 색상 변이(color shift), 계조 반전(gray inversion) 등의 현상이 발생지 않는다. 이는, 음극선관을 이용하여 영상을 표시하는 표시 장치에서 발광체(형광체)를 통하여 빛이 산란되는 경우와 유사하다.Here, the polarized light passing through the polarizing plate 12 attached to the lower substrate 10 passes through the liquid crystal material layer 30, passes through the polarizing film 24, and then the color filter 23 and the scattering layer 22. ), The liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention widens the viewing angle. That is, since the polarized light is scattered in all directions while passing through the color filter 23 or the scattering layer 22, the light quantity and the color characteristic do not change even if the angle of the viewing position changes. Changes in contrast ratio, color shift, gray inversion, and the like do not occur. This is similar to the case where light is scattered through a light emitter (phosphor) in a display device displaying an image using a cathode ray tube.
또한, 본 발명의 실시예에서와 같이, 편광막(24)을 액정 물질층(30)과 컬러 필터 사이에 두어, 빛이 편광막(24)을 통과한 후에 컬러 필터(23) 또는 산란층(22)을 통과하도록 하는 경우에는 종래의 기술에 비해서 대비비를 향상시킬 수 있다. 즉, 종래의 기술에서는 빛이 컬러 필터를 통과하여 산란된 다음 편광판을 통과하게 되므로, 컬러 필터 및 편광판을 통과한 빛의 투과량은 산란으로 인하여 감소하게 되고, 이로 인하여 대비비는 감소하게 된다. 하지만, 본 발명에서와 같이, 빛이 먼저 편광막(24)을 통과한 다음에 컬러 필터(23)를 통과하는 경우에는 컬러 필터(23)의 내부에서 발생하는 산란은 편광막(24) 및 컬러 필터(23)를 통과하는 빛의 투과량을 변화시키지 않는다.In addition, as in the embodiment of the present invention, the polarizing film 24 is placed between the liquid crystal material layer 30 and the color filter, so that light passes through the polarizing film 24 and then the color filter 23 or the scattering layer ( In the case of passing through 22, the contrast ratio can be improved as compared with the prior art. That is, in the prior art, since light is scattered through the color filter and then passed through the polarizing plate, the amount of light passing through the color filter and the polarizing plate is reduced due to scattering, thereby reducing the contrast ratio. However, as in the present invention, when light first passes through the polarizing film 24 and then passes through the color filter 23, the scattering generated inside the color filter 23 may be reduced by the polarization film 24 and the color. The amount of light passing through the filter 23 is not changed.
이렇게, 산란층(22) 또는 편광막(24)을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 액정 물질층(30)의 액정 분자들이 두 개의 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판(10, 20)에 평행하며 일정한 피치(pitch)를 가지고 나선상으로 꼬여 있어 액정 분자의 장축 배열 방위가 연속적으로 변화되는 비틀린 구조를 가지는 비틀린 네마틱(twisted nematic) 방식에 적용할 수 있다. 또한, 액정 물질층(30)의 액정 분자들이 두 기판(10, 20)에 수직하게 배열되어 있는 수직 배향 방식에 적용할 수도 있으며, 액정 분자를 구동하는 전압을 형성하기 위한 두 개의 전극이 하나의 기판에 형성되어 있는 구조에도 동일하게 적용할 수 있다. 일반적으로 두 개의 전극 중 하나는 각각의 단위 화소마다 다른 데이터 신호를 인가하기 위한 화소 전극이며, 나머지 하나는 전체 단위 화소에 공통된 신호를 인가하기 위한 공통 전극이다.As described above, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention having the scattering layer 22 or the polarizing layer 24 includes two substrates 10 having liquid crystal molecules of two liquid crystal molecules of the liquid crystal material layer 30. 20 and twisted in a spiral with a constant pitch, it can be applied to a twisted nematic method having a twisted structure in which the long-axis alignment direction of the liquid crystal molecules is continuously changed. In addition, the liquid crystal molecules of the liquid crystal material layer 30 may be applied to a vertical alignment method in which the two substrates 10 and 20 are arranged perpendicularly, and two electrodes for forming a voltage for driving the liquid crystal molecules may include The same applies to the structure formed on the substrate. In general, one of two electrodes is a pixel electrode for applying a different data signal for each unit pixel, and the other is a common electrode for applying a signal common to all unit pixels.
특히, 높은 대비비를 가지며, 전압을 인가하지 않은 상태에서 어두운 상태를 표시하는 노멀리 모드 (normally block mode)의 수직 배향 방식의 액정 표시 장치에 적용하는 경우에는 대비비를 극대화시킬 수 있다.In particular, when applied to a liquid crystal display having a vertically aligned mode of a normally block mode having a high contrast ratio and displaying a dark state without applying a voltage, the contrast ratio can be maximized.
또한, 액정의 점성을 최소화하기 위하여 카이랄 도펀트를 사용하지 않고 액정 물질층의 굴절률 이방성 Δn과 상기 두 기판 사이의 거리 d의 곱이 0.3~0.4 정도가 되도록 제작하면 약 20msec 정도의 응답 속도를 가지는 동영상의 실현이 가능한 액정 표시 장치를 제작할 수 있다.Also, if the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material layer and the distance d between the two substrates is about 0.3 to 0.4 in order to minimize the viscosity of the liquid crystal, the video has a response speed of about 20 msec. Can be produced a liquid crystal display device.
따라서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 두 기판의 내부에 편광막을 형성함으로써 투과율을 향상시킬 수 있다. 또한, 액정 물질층과 컬러 필터 사이에 편광막을 둠으로써 대비비를 향상시킬 수 있으며, 편광막을 통과한 빛을 기판, 컬러 필터 또는 산란층을 통하여 산란시킴으로써 광시야각을 얻을 수 있다.Therefore, in the liquid crystal display according to the present invention, the transmittance may be improved by forming polarizing layers inside the two substrates. In addition, by providing a polarizing film between the liquid crystal material layer and the color filter, the contrast ratio may be improved, and a wide viewing angle may be obtained by scattering light passing through the polarizing film through a substrate, a color filter, or a scattering layer.
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KR1019980056010A KR20000040379A (en) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | Liquid crystal display device |
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KR1019980056010A KR20000040379A (en) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | Liquid crystal display device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7522234B2 (en) | 2002-10-31 | 2009-04-21 | Lg Display Co., Ltd. | Liquid crystal display device and method of fabricating the same |
KR100936950B1 (en) * | 2002-12-31 | 2010-01-14 | 엘지디스플레이 주식회사 | Transflective Liquid Crystal Display Device |
-
1998
- 1998-12-18 KR KR1019980056010A patent/KR20000040379A/en not_active Application Discontinuation
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