KR20020043941A - Fringe field switching mode lcd - Google Patents

Fringe field switching mode lcd Download PDF

Info

Publication number
KR20020043941A
KR20020043941A KR1020000073305A KR20000073305A KR20020043941A KR 20020043941 A KR20020043941 A KR 20020043941A KR 1020000073305 A KR1020000073305 A KR 1020000073305A KR 20000073305 A KR20000073305 A KR 20000073305A KR 20020043941 A KR20020043941 A KR 20020043941A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
ffs
lcd
counter electrode
pixel electrode
Prior art date
Application number
KR1020000073305A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
홍승호
김진만
이승희
Original Assignee
주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지 filed Critical 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지
Priority to KR1020000073305A priority Critical patent/KR20020043941A/en
Publication of KR20020043941A publication Critical patent/KR20020043941A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/134309Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/134309Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134372Electrodes characterised by their geometrical arrangement for fringe field switching [FFS] where the common electrode is not patterned
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/123Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode pixel
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/02Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0252Improving the response speed

Abstract

PURPOSE: A fringe field switching mode liquid crystal display is provided to shorten response time while increasing transmissivity and reducing driving voltage. CONSTITUTION: A fringe field switching mode liquid crystal display includes upper and lower substrates(40,20) facing each other, having the distance of 4 micrometers between the two substrates, and a liquid crystal layer(30) interposed between the upper and lower substrates. The liquid crystal layer contains liquid crystal molecules(30a) having positive dielectric anisotropy. The liquid crystal display further includes a transparent counter electrode(22) formed on the inner side of the lower substrate, a transparent pixel electrode(26) formed on the inner side of the lower substrate. The pixel electrode forms a fringe field together with the counter electrode to operate most of the liquid crystal molecules. The liquid crystal display also has the first horizontal alignment film(28) interposed between the lower substrate and the liquid crystal layer, and the second horizontal alignment film(44) formed between the upper substrate and the liquid crystal layer. The horizontal alignment films have a predetermined rubbing axis.

Description

프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치{FRINGE FIELD SWITCHING MODE LCD}Fringe field drive mode liquid crystal display device {FRINGE FIELD SWITCHING MODE LCD}

본 발명은 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 유전율 이방성이 양인 액정층을 사용하면서도 최대 투과율을 확보할 수 있는 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fringe field drive mode liquid crystal display, and more particularly, to a fringe field drive mode liquid crystal display capable of ensuring maximum transmittance while using a liquid crystal layer having a positive dielectric anisotropy.

일반적으로 IPS(in-plane switching) 모드 LCD는 TN(twisted nematic) 모드 LCD의 낮은 시야각 특성을 보완하기 위하여 일본국 히다찌사에서 제안되었다. 이러한 IPS 모드 액정 표시 장치는 다음과 같은 구성을 갖는다. 상하 기판은 소정 거리를 두고 대향되고, 상하 기판 사이에 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층이 개재된다. 액정 분자를 구동시키는 불투명 화소 전극과 카운터 전극은 모두 예를들어 하부 기판에 형성되고, 이들 화소 전극과 카운터 전극은 평행한 전계가 형성되도록 상하 기판의 간격보다 더 큰 간격으로 이격된다. 아울러, 화소 전극과 카운터 전극은 일정한 전계의 세기를 확보하기 위하여, 비교적 큰 폭을 갖는다. 또한, 상하부 기판과 액정층 사이에는 수평 배향막이 각각 개재된다.In general, IPS (in-plane switching) LCD has been proposed by Hitachi, Japan, to compensate for the low viewing angle characteristics of twisted nematic (TN) mode LCD. This IPS mode liquid crystal display has the following configuration. The upper and lower substrates face each other at a predetermined distance, and a liquid crystal layer including several liquid crystal molecules is interposed between the upper and lower substrates. The opaque pixel electrode and the counter electrode for driving the liquid crystal molecules are both formed on the lower substrate, for example, and the pixel electrode and the counter electrode are spaced at a larger interval than the gap between the upper and lower substrates so that a parallel electric field is formed. In addition, the pixel electrode and the counter electrode have a relatively large width in order to secure a constant electric field intensity. In addition, a horizontal alignment film is interposed between the upper and lower substrates and the liquid crystal layer, respectively.

이러한 IPS 모드 액정 표시 장치는 액정 분자들이 기판면에 누워있는 상태로 배열되므로 시야각이 우수하다는 장점이 있으나, 투과율이 매우 낮다는 문제점을 가지고 있다.The IPS mode liquid crystal display device has an advantage that the viewing angle is excellent because the liquid crystal molecules are arranged in a state lying on the substrate surface, but the transmittance is very low.

이와같은 IPS 모드 액정 표시 장치의 낮은 투과율 특성을 개선하기 위하여,종래에는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치(fringe field switching mode LCD: 이하 FFS-LCD)가 본 출원인들에 의하여 제안되었으며, 이에 대하여 대한민국 특허출원 제98-9243호로 출원된 바 있다.In order to improve the low transmittance characteristics of the IPS mode liquid crystal display, a fringe field switching mode LCD (FFS-LCD) has been proposed by the present applicants. It was filed in US 98-9243.

이러한 프린지 필드 구동 액정 표시 장치는 카운터 전극과 화소 전극을 투명 전도체로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극과의 간격을 상하 기판 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 카운터 전극과 화소 전극 상부에 프린지 필드가 형성되도록 한다.In the fringe field driving liquid crystal display, the counter electrode and the pixel electrode are formed of a transparent conductor, and the gap between the counter electrode and the pixel electrode is formed to be narrower than the gap between the upper and lower substrates, and the fringe field is formed on the counter electrode and the pixel electrode. Be sure to

이러한 일반적인 프린지 필드 구동 액정 표시 장치가 도 1에 도시되어 있다.This general fringe field driving liquid crystal display is shown in FIG. 1.

도 1를 참조하여, 하부 기판(1)과 상부 기판(10)은 소정 거리(d: 이하 셀갭)를 두고 대향되어 있다. 여기서, 하부 기판(1)과 상부 기판(10)의 이격된 거리를 이하 셀갭(d)이라 칭한다. 하부 기판(1)과 상부 기판(10) 사이에는 액정층(15)이 개재되어 있다. 이때, 액정층(15)은 소정의 액정 분자를 포함하고 있으며, 이 액정 분자는 유전율 이방성이 음 또는 양일 수 있다. 또한, 셀갭(d)과 굴절율 이방성(Δn)의 곱으로 나타내어지는 리타데이션(retardation)은 액정 표시 장치가 최대 투과율을 얻을 수 있도록 0.25 내지 0.35㎛가 되도록 한다.Referring to FIG. 1, the lower substrate 1 and the upper substrate 10 face each other with a predetermined distance d (hereinafter, referred to as a cell gap). Here, the distance between the lower substrate 1 and the upper substrate 10 is referred to as a cell gap d hereinafter. The liquid crystal layer 15 is interposed between the lower substrate 1 and the upper substrate 10. In this case, the liquid crystal layer 15 may include predetermined liquid crystal molecules, and the liquid crystal molecules may have negative or positive dielectric anisotropy. In addition, the retardation represented by the product of the cell gap d and the refractive index anisotropy Δn is set to 0.25 to 0.35 탆 so that the liquid crystal display can obtain the maximum transmittance.

하부 기판(1) 상에는 도면에 도시되지 않았지만, 게이트 버스 라인 및 데이타 버스 라인이 교차 배열되어, 단위 화소를 한정하고, 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차점 부근에는 능동 구동을 위한 박막 트랜지스터(도시되지 않음)가 배치된다. 하부 기판(1)의 단위 화소 내에는 카운터 전극(3)이 형성된다. 카운터 전극(3)은 투명한 ITO(indium tin oxide)층으로 형성되며, 빗살 형태 또는 플레이트 형태로 형성된다. 카운터 전극(3)이 형성된 하부 기판(1) 상부엔 게이트 절연막(4)이 형성된다. 게이트 절연막(4) 상부에 화소 전극(5)은 카운터 전극(3)과 오버랩되도록 빗살 형태로 형성된다. 이때, 카운터 전극(3)과 화소 전극(5)의 간격(l)은 셀갭(d)보다 좁게 형성된다. 아울러, 하부 기판(1)의 결과물 표면에는 액정 분자의 초기 배열을 제어하기 위한 수평 배향막(6)이 형성된다. 이때, 수평 배향막(6)은 소정 방향으로의 러빙축을 가지며, 소정의 프리틸트각을 갖는다.Although not shown in the figure on the lower substrate 1, the gate bus lines and the data bus lines are arranged in an intersecting manner to define unit pixels, and a thin film transistor for active driving near the intersection point of the gate bus lines and the data bus lines (not shown). Is placed). The counter electrode 3 is formed in the unit pixel of the lower substrate 1. The counter electrode 3 is formed of a transparent indium tin oxide (ITO) layer, and is formed in the form of a comb teeth or a plate. The gate insulating film 4 is formed on the lower substrate 1 on which the counter electrode 3 is formed. The pixel electrode 5 is formed in the shape of a comb on the gate insulating film 4 so as to overlap the counter electrode 3. At this time, the interval l between the counter electrode 3 and the pixel electrode 5 is formed to be narrower than the cell gap d. In addition, a horizontal alignment layer 6 is formed on the resultant surface of the lower substrate 1 to control the initial arrangement of liquid crystal molecules. At this time, the horizontal alignment film 6 has a rubbing axis in a predetermined direction and has a predetermined pretilt angle.

한편, 하부 기판(1)과 대응되는 상부 기판(10)의 대향면에는 컬러 필터(12)가 형성된다. 컬러 필터(12) 표면에도 역시, 액정 분자의 초기 배열을 제어하기 위한 수평 배향막(14)이 형성된다. 이때, 상부 기판의 수평 배향막(14) 역시 소정각의 프리틸트각을 가지며, 하부 기판의 수평 배향막(6)의 러빙축과 180°만큼의 각을 이루는 러빙축을 갖는다.Meanwhile, the color filter 12 is formed on the opposite surface of the upper substrate 10 corresponding to the lower substrate 1. Also on the surface of the color filter 12, a horizontal alignment film 14 for controlling the initial arrangement of the liquid crystal molecules is formed. At this time, the horizontal alignment layer 14 of the upper substrate also has a pretilt angle of a predetermined angle, and has a rubbing axis that forms an angle of 180 ° with the rubbing axis of the horizontal alignment layer 6 of the lower substrate.

이러한 구성을 갖는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치는 다음과 같이 동작된다.A fringe field drive liquid crystal display device having such a configuration is operated as follows.

카운터 전극(3)과 화소 전극(5) 사이에 전압차가 발생되면, 카운터 전극(3)과 화소 전극(5) 사이의 간격이 셀갭(d)보다 좁기 때문에, 프린지 필드가 형성된다. 이때, 화소 전극(5) 및 화소 전극(5) 사이의 공간을 통하여 오픈되어진 카운터 전극(3)의 폭은 충분히 미세하므로, 프린지 필드가 카운터 전극(3)과 화소 전극(5)상부에 모두 미치게 되어, 단위 화소내에 있는 액정 분자들이 대부분 동작된다. 이에따라, 투과율 및 개구율이 향상된다.When a voltage difference is generated between the counter electrode 3 and the pixel electrode 5, the fringe field is formed because the distance between the counter electrode 3 and the pixel electrode 5 is smaller than the cell gap d. At this time, the width of the counter electrode 3 opened through the space between the pixel electrode 5 and the pixel electrode 5 is sufficiently fine, so that the fringe field extends over both the counter electrode 3 and the pixel electrode 5. Thus, the liquid crystal molecules in the unit pixel are mostly operated. Accordingly, the transmittance and the aperture ratio are improved.

그러나, FFS-LCD의 액정층으로 유전율 이방성이 양인 액정 또는 유전율 이방성이 양인 액정을 모두 사용할 수는 있으나, 유사한 구조를 갖는 IPS-LCD에서 사용하고 있는 유전율 이방성이 음인 액정이 주로 액정층으로 사용되고 있다.However, although both liquid crystals having positive dielectric anisotropy or liquid crystals having positive dielectric anisotropy can be used as the liquid crystal layer of FFS-LCD, liquid crystals having negative dielectric anisotropy used in IPS-LCD having similar structure are mainly used as liquid crystal layer. .

이때, 이러한 유전율 이방성이 음인 액정을 FFS-LCD의 액정층으로 사용하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 투과율은 셀갭(d)에 반비례함을 알 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 셀갭(d)이 3㎛, 3.9㎛, 4.6㎛로 증가할수록 투과율이 점차적으로 증대된다.In this case, when the liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used as the liquid crystal layer of the FFS-LCD, as shown in FIG. 2, the transmittance is inversely proportional to the cell gap d. That is, as shown in FIG. 2, as the cell gap d increases to 3 μm, 3.9 μm, and 4.6 μm, the transmittance gradually increases.

한편, 도 3은 일반적인 FFS-LCD의 셀갭(d)과 굴절율 이방성(Δn)의 곱으로 표현되는 리타데이션(retardation:dΔn)에 대한 구동 전압을 나타낸 그래프로서, 여기서, 굴절율 이방성(Δn)은 0.08로 고정시키고, 유전율 이방성이 음인 액정을 사용하였다. 그 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 리타데이션 또는 셀갭이 증대될수록, 구동 전압이 감소됨을 알 수 있다. 이는 셀갭이 증대되면, 배향에 의한 표면 효과의 영향을 받는 액정층 부분이 많아져서, 작은 전압으로도 큰 효과를 나타낼 수 있다.Meanwhile, FIG. 3 is a graph illustrating a driving voltage for retardation dΔn expressed as a product of a cell gap d and a refractive index anisotropy Δn of a typical FFS-LCD, where the refractive index anisotropy Δn is 0.08. And a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy was used. As a result, as shown in FIG. 3, it can be seen that as the retardation or the cell gap increases, the driving voltage decreases. This means that when the cell gap is increased, the portion of the liquid crystal layer which is affected by the surface effect due to the alignment is increased, so that a large effect can be obtained even at a small voltage.

하지만, 응답 시간은 셀갭의 제곱(d2)과 비례하여, 셀갭이 증대되면, 응답 시간이 증대된다.However, the response time is proportional to the square of the cell gap d 2 , and when the cell gap is increased, the response time is increased.

상기 실험의 결과, FFS-LCD의 액정층으로 유전율 이방성이 음인 액정을 사용하는 경우, 셀갭을 증대시키면 투과율은 증대시키고, 구동 전압이 낮아지지만, 응답 시간이 증대되는 문제점이 있다.As a result of the above experiment, in the case of using a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy as the liquid crystal layer of the FFS-LCD, increasing the cell gap increases the transmittance and lowers the driving voltage, but has a problem in that the response time is increased.

따라서, 본 발명의 목적은 투과율을 증대시키고 구동 전압을 낮추면서, 응답 시간을 줄일 수 있는 FFS-LCD를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an FFS-LCD capable of reducing response time while increasing transmittance and lowering driving voltage.

도 1은 일반적인 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a typical fringe field driving mode liquid crystal display device.

도 2는 일반적인 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치의 셀갭에 대한 투과율을 나타낸 그래프.2 is a graph illustrating transmittance with respect to a cell gap of a typical fringe field driving mode liquid crystal display.

도 3은 일반적인 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치의 리타데이션에 대한 구동 전압을 나타낸 그래프.3 is a graph showing driving voltages for retardation of a typical fringe field driving mode liquid crystal display;

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 FFS-LCD의 단면도.4A and 4B are cross-sectional views of an FFS-LCD in accordance with the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 FFS-LCD에서 셀갭에 따른 투과율 그래프.Figure 5 is a graph of transmittance according to the cell gap in the FFS-LCD according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 FFS-LCD에서 셀갭에 따른 구동 전압을 나타낸 그래프.Figure 6 is a graph showing the driving voltage according to the cell gap in the FFS-LCD according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 FFS-LCD에서 리타데이션에 따른 투과율 그래프.7 is a graph of transmittance according to retardation in the FFS-LCD according to the present invention.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

20 - 하부 기판 22 - 카운터 전극20-lower substrate 22-counter electrode

24 - 게이트 절연막 26 - 화소 전극24-gate insulating film 26-pixel electrode

28 - 제 1 수평 배향막 30 - 액정층28-first horizontal alignment layer 30-liquid crystal layer

30a - 액정 분자 40 - 상부 기판30a-liquid crystal molecule 40-upper substrate

42 - 컬러 필터 44 - 제 2 수평 배향막42-color filter 44-second horizontal alignment layer

45a - 편광자 45b - 분해자45a-polarizer 45b-decomposer

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의하면,소정거리를 두고 대향하는 상하부 기판; 상기 상하부 기판 사이에 개재되며, 유전율 이방성이 양인 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 하부 기판의 내측에 형성되는 투명한 카운터 전극; 상기 하부 기판의 내측에 형성되며, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하여 액정 분자 대부분을 동작시키는 투명한 화소 전극; 상기 상하부 기판과 액정층 사이에 각각 개재되며, 소정의 러빙축을 갖는 수평 배향막을 포함하는 FFS-LCD로서, 상기 상하 기판 사이의 거리는 4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 한다.In order to achieve the above object of the present invention, according to an embodiment of the present invention, the upper and lower substrates facing a predetermined distance; A liquid crystal layer interposed between the upper and lower substrates and including liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy; A transparent counter electrode formed inside the lower substrate; A transparent pixel electrode formed inside the lower substrate and forming a fringe field together with the counter electrode to operate most of the liquid crystal molecules; An FFS-LCD interposed between the upper and lower substrates and the liquid crystal layer, respectively, and including a horizontal alignment layer having a predetermined rubbing axis, wherein the distance between the upper and lower substrates is 4 μm or less.

여기서, 상하 기판간의 거리는 3 내지 3.8㎛이고, 상기 액정층의 굴절율 이방성은 0.08 내지 1.5임이 바람직하다.Here, the distance between the upper and lower substrates is 3 to 3.8㎛, the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer is preferably 0.08 to 1.5.

(실시예)(Example)

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도면 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 FFS-LCD의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 FFS-LCD에서 셀갭에 따른 투과율 그래프이다. 또한, 도 6은 본 발명에 따른 FFS-LCD에서 셀갭에 따른 구동 전압을 나타낸 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따른 FFS-LCD에서 리타데이션에 따른 투과율 그래프이다.4A and 4B are cross-sectional views of an FFS-LCD according to the present invention, and FIG. 5 is a graph of transmittance according to cell gap in an FFS-LCD according to the present invention. 6 is a graph showing the driving voltage according to the cell gap in the FFS-LCD according to the present invention, Figure 7 is a graph of the transmittance according to the retardation in the FFS-LCD according to the present invention.

도 4를 참조하여, 하부 기판(20)과 상부 기판(40)은 소정 셀갭(d)을 두고 대향되어 있다. 하부 기판(20)과 상부 기판(40) 사이에는 수개의 액정 분자(30a)를 포함하는 액정층(30)이 개재되어 있다. 이때, 액정층(30)으로는 가격이 저렴한 유전율 이방성이 양인 물질이 이용된다. 아울러, 액정층(30)의 굴절율 이방성(Δn)은 0.08 내지 1.5 정도, 바람직하게는 0.085 내지 0.09 정도이고, 유전율 이방성은 3 내지 15 정도이다.Referring to FIG. 4, the lower substrate 20 and the upper substrate 40 face each other with a predetermined cell gap d. The liquid crystal layer 30 including several liquid crystal molecules 30a is interposed between the lower substrate 20 and the upper substrate 40. At this time, a material having a low amount of dielectric constant anisotropy is used as the liquid crystal layer 30. In addition, the refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal layer 30 is about 0.08 to 1.5, preferably about 0.085 to 0.09, and the dielectric anisotropy is about 3 to 15.

하부 기판(20) 상부에는 도면에 도시되지 않았지만, 게이트 버스 라인 및 데이타 버스 라인이 교차,배열되어, 단위 화소를 한정하고, 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차점 부근에는 능동 구동을 위한 박막 트랜지스터(도시되지 않음)가 배치된다. 하부 기판(20)의 단위 화소 내에는 카운터 전극(22)이 형성된다. 카운터 전극(22)은 투명 도전층인 ITO층으로 형성되며, 빗살 형태 또는 플레이트 형태로 형성될수 있다. 본 실시예에서는 예를들어, 플레이트 형태로 형성하였다. 카운터 전극(22)이 형성된 하부 기판(20) 상부엔 게이트 절연막(24)이 형성된다. 화소 전극(26)은 게이트 절연막(24) 상부에 카운터 전극(22)과 오버랩되도록 빗살 형태로 형성된다. 이때, 카운터 전극(22)과 화소 전극(26)의 간격(l)은 셀갭(d)보다 좁게 형성되어, 카운터 전극(22)과 화소 전극(26) 사이에 프린지 필드가 형성되도록 한다. 아울러, 하부 기판(20)의 결과물 표면에는 액정 분자의 초기 배열을 제어하기 위한 제 1 수평 배향막(28)이 형성된다. 이때, 제 1 수평 배향막(28)은 최대 투과율을 얻을 수 있도록 카운터 전극(22)과 화소 전극(26) 사이에 형성될 프린지 필드의 기판 투영선과 45 내지 90°, 더욱 바람직하게는 60 내지 85°를 이루는러빙축을 갖는다.Although not shown in the figure above the lower substrate 20, the gate bus lines and the data bus lines are intersected and arranged to define unit pixels, and the thin film transistors for active driving may be formed near the intersection points of the gate bus lines and the data bus lines. Not shown) is disposed. The counter electrode 22 is formed in the unit pixel of the lower substrate 20. The counter electrode 22 is formed of an ITO layer, which is a transparent conductive layer, and may be formed in the form of a comb teeth or a plate. In this embodiment, for example, it was formed in the form of a plate. The gate insulating film 24 is formed on the lower substrate 20 on which the counter electrode 22 is formed. The pixel electrode 26 is formed in the shape of a comb to overlap the counter electrode 22 on the gate insulating layer 24. At this time, the interval l between the counter electrode 22 and the pixel electrode 26 is formed to be narrower than the cell gap d, so that a fringe field is formed between the counter electrode 22 and the pixel electrode 26. In addition, a first horizontal alignment layer 28 is formed on the resultant surface of the lower substrate 20 to control the initial arrangement of the liquid crystal molecules. At this time, the first horizontal alignment layer 28 is 45 to 90 °, more preferably 60 to 85 °, with the substrate projection line of the fringe field to be formed between the counter electrode 22 and the pixel electrode 26 so as to obtain the maximum transmittance. It has a rubbing axis to form a.

한편, 하부 기판(20)과 대응되는 상부 기판(40)의 대향면에는 컬러 필터(42)가 형성된다. 컬러 필터(42) 표면에 제 2 수평 배향막(44)이 형성된다. 이 제 2 수평 배향막(44)은 제 1 수평 배향막(28)의 러빙축과 소정 각도, 예를들어, 180°만큼의 각을 이루는 러빙축을 갖는다.Meanwhile, the color filter 42 is formed on an opposite surface of the upper substrate 40 corresponding to the lower substrate 20. The second horizontal alignment layer 44 is formed on the surface of the color filter 42. The second horizontal alignment film 44 has a rubbing axis that forms a predetermined angle, for example, an angle of 180 ° with the rubbing axis of the first horizontal alignment film 28.

또한, 하부 기판(20)의 외측 부분에는 백라이트(도시되지 않음)로 부터 입사되는 광을 선편광시키는 편광자(45a)가 부착되고, 상부 기판(40)의 외측 부분에는 액정층(30)을 통과한 광을 선택적으로 흡수 및 통과시키는 분해자(45b)가 부착된다. 여기서, 편광자(45a)는 제 1 수평 배향막(28)의 러빙축과 일치하는 편광축(도시되지 않음)을 가지며, 분해자(45b)는 편광축과 직교하는 흡수축(도시되지 않음)을 갖는다.In addition, a polarizer 45a for linearly polarizing light incident from a backlight (not shown) is attached to an outer portion of the lower substrate 20, and an outer portion of the upper substrate 40 passes through the liquid crystal layer 30. Attached is a decomposer 45b that selectively absorbs and passes light. Here, the polarizer 45a has a polarization axis (not shown) that coincides with the rubbing axis of the first horizontal alignment film 28, and the decomposer 45b has an absorption axis (not shown) orthogonal to the polarization axis.

여기서, 도 5는 본 발명에 따른 FFS-LCD에서 셀갭에 따른 투과율 그래프이다. 본 도면에 의하면, 액정층(30)으로 유전율 이방성이 양인 물질을 사용하였을 경우, 셀갭(d)이 작아질수록, 즉, 셀갭(d)이 약 4㎛ 이하에서, 투과율이 점차적으로 증대됨을 알 수 있다.5 is a graph of transmittance according to cell gap in the FFS-LCD according to the present invention. According to the figure, when a material having a positive dielectric anisotropy is used as the liquid crystal layer 30, the smaller the cell gap d, that is, the cell gap d is about 4 μm or less, the transmittance gradually increases. Can be.

또한, 도 6은 본 발명에 따른 FFS-LCD에서 셀갭에 따른 구동 전압을 나타낸 그래프이다. 본 도면에 의하면, 액정층(30)으로 유전율 이방성이 양인 물질을 사용하였을 경우, 셀갭(d)이 감소할수록, 구동 전압이 감소됨을 알 수 있다. 즉, 상기 도면에 의하면, 3 내지 3.7㎛ 셀갭에서, 3.8 내지 4.5V의 낮은 구동 전압을 나타낸다.6 is a graph showing a driving voltage according to a cell gap in the FFS-LCD according to the present invention. According to this drawing, when a material having positive dielectric anisotropy is used as the liquid crystal layer 30, it can be seen that as the cell gap d decreases, the driving voltage decreases. That is, according to the drawing, in the cell gap of 3 to 3.7 mu m, a low driving voltage of 3.8 to 4.5V is shown.

도 7은 본 발명에 따른 FFS-LCD에서 리타데이션에 따른 투과율 그래프로서, 상기 도면에 의하면, 리타데이션(dΔn)이 0.35㎛ 이상에서 우수한 투과율을 보인다.7 is a graph of transmittance according to retardation in the FFS-LCD according to the present invention. According to the figure, the retardation (dΔn) shows excellent transmittance at 0.35 μm or more.

이러한 결과, 본 발명과 같이 유전율 이방성이 양인 물질을 액정층으로 사용하는 FFS-LCD에서, 셀갭(d)을 비교적 작은 두께인 4㎛ 이하, 바람직하게는 3 내지 3.8㎛ 범위내에로 설정하게되면, 높은 투과율을 확보하면서도 낮은 구동 전압에 구동이 가능하여지고, 종래보다 낮은 두께로 상하 기판이 합착되므로, 빠른 응답 속도로 구동이 가능하다.As a result, in the FFS-LCD using a material having a positive dielectric anisotropy as the liquid crystal layer as in the present invention, when the cell gap d is set to 4 µm or less, preferably 3 to 3.8 µm, which is a relatively small thickness, It is possible to drive at a low driving voltage while securing a high transmittance, and the upper and lower substrates are bonded together at a lower thickness than before, so that the driving can be performed at a high response speed.

이러한 구성을 갖는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치는 다음과 같이 동작된다.A fringe field drive liquid crystal display device having such a configuration is operated as follows.

먼저, 카운터 전극(22)과 화소 전극(26) 사이에 전계가 형성되지 않으면, 유전율 이방성이 양인 액정 분자(30a)는 제 1 및 제 2 수평 배향막(28,44)의 러빙축과 장축이 일치하도록 배열된다. 이에따라, 백라이트로 부터 편광자(45a)를 통과한 광은 러빙축과 장축이 일치되도록 배열된 액정층(30)을 지나면서 진행 방향이 변화되지 않는다. 이에따라, 액정층(30)을 통과한 광은 편광축과 직교하는 흡수축을 가지는 분해자(45b)에 의하여 흡수되어, 화면은 다크가 된다.First, if no electric field is formed between the counter electrode 22 and the pixel electrode 26, the liquid crystal molecules 30a having positive dielectric anisotropy coincide with the rubbing axes of the first and second horizontal alignment layers 28 and 44. Is arranged to. Accordingly, the light passing through the polarizer 45a from the backlight does not change the traveling direction while passing through the liquid crystal layer 30 arranged so that the rubbing axis and the long axis coincide. Accordingly, the light passing through the liquid crystal layer 30 is absorbed by the decomposer 45b having an absorption axis perpendicular to the polarization axis, so that the screen becomes dark.

한편, 카운터 전극(22)과 화소 전극(26) 사이에 전압차가 발생되면, 카운터 전극(22)과 화소 전극(26) 사이에 도 4b에 도시된 바와 같이, 프린지 필드(f)가 형성된다. 그러면, 유전율 이방성이 양인 액정 분자(30a)들은 프린지 필드(f)와 장축이 일치하도록 배열된다. 이에따라, 백라이트로 부터 편광자(45a)를 통과한 광은액정층(30)을 통과하면서 그 편광 상태가 변화되므로, 분해자(45b)의 흡수축을 통과한다. 따라서, 화면은 화이트가 된다.On the other hand, when a voltage difference is generated between the counter electrode 22 and the pixel electrode 26, a fringe field f is formed between the counter electrode 22 and the pixel electrode 26 as shown in FIG. 4B. Then, the liquid crystal molecules 30a having positive dielectric anisotropy are arranged such that their long axes coincide with the fringe field f. As a result, the light passing through the polarizer 45a from the backlight changes its polarization state while passing through the liquid crystal layer 30 and thus passes through the absorption axis of the decomposer 45b. Thus, the screen becomes white.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, FFS-LCD에서 액정층으로 유전율 이방성이 양을 사용하면서, 셀갭(d)을 4㎛ 이하로 설정한다. 이와 같이 셀갭을 설정함에 따라, 높은 투과율을 달성하면서도 낮은 구동 전압 및 빠른 응답 속도를 구현할 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, the cell gap d is set to 4 µm or less while using the amount of dielectric anisotropy as the liquid crystal layer in the FFS-LCD. By setting the cell gap in this manner, it is possible to achieve a high transmittance while achieving a low driving voltage and a fast response speed.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.

Claims (9)

소정거리를 두고 대향하는 상하부 기판;Upper and lower substrates facing each other at a predetermined distance; 상기 상하부 기판 사이에 개재되며, 유전율 이방성이 양인 액정 분자를 포함하는 액정층;A liquid crystal layer interposed between the upper and lower substrates and including liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy; 상기 하부 기판의 내측에 형성되는 투명한 카운터 전극;A transparent counter electrode formed inside the lower substrate; 상기 하부 기판의 내측에 형성되며, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하여 액정 분자 대부분을 동작시키는 투명한 화소 전극;A transparent pixel electrode formed inside the lower substrate and forming a fringe field together with the counter electrode to operate most of the liquid crystal molecules; 상기 상하부 기판과 액정층 사이에 각각 개재되며, 소정의 러빙축을 갖는 수평 배향막을 포함하는 FFS-LCD로서,An FFS-LCD comprising a horizontal alignment layer interposed between the upper and lower substrates and the liquid crystal layer, each having a predetermined rubbing axis. 상기 상하 기판 사이의 거리는 4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.The distance between the upper and lower substrates is FFS-LCD, characterized in that 4㎛ or less. 제 1 항에 있어서, 상기 상하 기판간의 거리는 3 내지 3.8㎛인 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.The FFS-LCD of claim 1, wherein a distance between the upper and lower substrates is 3 to 3.8 µm. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액정층의 굴절율 이방성은 0.08 내지 1.5인 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.The FFS-LCD according to claim 1 or 2, wherein the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer is 0.08 to 1.5. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 분자의 유전율 이방성은 3 내지 15인 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.The FFS-LCD of claim 1, wherein the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules is 3 to 15. 제 1 항에 있어서, 상기 수평 배향막중 어느 하나의 배향막의 러빙축은 상기 카운터 전극과 화소 전극 사이에 형성되는 프린지 필드의 기판 투영선과 약 45내지 90°를 이루는 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.The FFS-LCD of claim 1, wherein the rubbing axis of one of the horizontal alignment layers is about 45 to 90 degrees with the substrate projection line of the fringe field formed between the counter electrode and the pixel electrode. 제 5 항에 있어서, 상기 하부 기판측의 배향막의 러빙축과 상부 기판측의 배향막의 러빙축은 약 180°를 이루는 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.6. The FFS-LCD of claim 5, wherein the rubbing axis of the alignment film on the lower substrate side and the rubbing axis of the alignment film on the upper substrate side are about 180 degrees. 제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극은 플레이트 형태로 형성되고, 화소 전극은 빗살 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.The FFS-LCD of claim 1, wherein the counter electrode is formed in a plate shape, and the pixel electrode is formed in a comb teeth shape. 제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극과 화소 전극은 모두 빗살 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.The FFS-LCD of claim 1, wherein both the counter electrode and the pixel electrode are formed in the shape of a comb. 제 2 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카운터 전극과 화소 전극 사이의 거리는 상기 상하 기판간의 거리 보다 작은 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.The FFS-LCD according to any one of claims 2, 7, and 8, wherein the distance between the counter electrode and the pixel electrode is smaller than the distance between the upper and lower substrates.
KR1020000073305A 2000-12-05 2000-12-05 Fringe field switching mode lcd KR20020043941A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000073305A KR20020043941A (en) 2000-12-05 2000-12-05 Fringe field switching mode lcd

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000073305A KR20020043941A (en) 2000-12-05 2000-12-05 Fringe field switching mode lcd

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020043941A true KR20020043941A (en) 2002-06-12

Family

ID=27679608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000073305A KR20020043941A (en) 2000-12-05 2000-12-05 Fringe field switching mode lcd

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20020043941A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6678027B2 (en) Fringe field switching mode LCD
KR101147127B1 (en) Liquid Crystal Display Device And Dribing Method Thereof
JP4009389B2 (en) High aperture ratio and high transmittance liquid crystal display device with multiple domains
KR100293811B1 (en) Ips mode liquid crystal display device
KR100248210B1 (en) Liquid crystal display device
KR100486799B1 (en) Reflection-type liquid crystal display apparatus
JPH11242233A (en) Horizontal electric field type liquid crystal display device
JP4156342B2 (en) Liquid crystal display
JPH11109391A (en) Liquid crystal display device
JP2000122082A (en) Liquid crystal display device and its manufacture
KR100299376B1 (en) Liquid crystal display with vertical alignment mode having multiple domains
WO2012090838A1 (en) Liquid-crystal panel and liquid-crystal display
KR20020044282A (en) Fringe field swiching mode lcd
KR20030073225A (en) Fringe field switching vertical align mode liquid crystal display
KR20030061584A (en) 2-domain ffs-va mode liquid crystal display device
KR100306806B1 (en) Liquid crystal display
US6320637B1 (en) Liquid crystal display with wide viewing angle
KR100599952B1 (en) High aperture ratio and high transmittance LCD improved response time
KR101774280B1 (en) In-Plane Switching Mode Liquid Crystal Display Device And Method Of Driving The Same
KR20020043941A (en) Fringe field switching mode lcd
US11635651B2 (en) Display panel
KR100265569B1 (en) Ips mode lcd
KR20000027764A (en) Lcd with high aperture rate and high transmissivity
KR100674231B1 (en) Fringe field switching mode lcd
KR101812542B1 (en) In-Plane Switching Mode Liquid Crystal Display Device And Method Of Driving The Same

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application