KR20070070014A - Liquid crystal display device - Google Patents

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KR20070070014A
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liquid crystal
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KR1020060041799A
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Inventor
히데후미 야마시타
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

A liquid crystal display device is provided to form third electrodes on a second substrate facing a substrate having first and second electrodes for controlling charges of the third electrodes, thereby obtaining desired viewing angle characteristics. A liquid crystal display device includes a second substrate(20) facing a first substrate(10) having first and second electrodes(11,12), and formed with third electrodes(21) for generating longitudinal electric fields together with the first and second electrodes of the first substrate. The third electrodes are applied with a voltage for generating the longitudinal electric fields, so that liquid crystal molecules are inclined and a narrow viewing angle is realized. A dielectric film(22) is formed on the third electrodes for reducing influence of the longitudinal electric fields.

Description

액정표시장치{liquid crystal display device}Liquid crystal display device

도 1은 본 발명의 실시예에서 IPS 구조를 갖는 액정표시장치의 광시야각 모드의 구성도이다.1 is a block diagram of a wide viewing angle mode of a liquid crystal display having an IPS structure according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에서 IPS 구조를 갖는 액정표시장치의 협시야각 모드의 구성도이다.2 is a block diagram of a narrow viewing angle mode of a liquid crystal display device having an IPS structure according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에서 통상의 IPS 단일 도메인 구조의 시뮬레이션 결과이다.3 is a simulation result of a conventional IPS single domain structure in an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에서 제 3 전극을 이용한 경우의 제 1 시뮬레이션 결과이다.4 is a first simulation result when the third electrode is used in the embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에서 제 3 전극을 이용한 경우의 제 2 시뮬레이션 결과이다.5 is a second simulation result when the third electrode is used in the embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에서 제 3 전극을 이용한 경우의 제 3 시뮬레이션 결과이다.6 is a third simulation result when the third electrode is used in the embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에서 제 3 전극을 이용한 경우의 제 4 시뮬레이션 결과이다.7 is a fourth simulation result when the third electrode is used in the embodiment of the present invention.

도 8a 및 도 8b는 종래 기술의 IPS 구조를 나타낸 도면이다.8A and 8B illustrate a conventional IPS structure.

도 9는 종래 기술에 의한 시야각 특성의 보상에 관한 설명도이다.9 is an explanatory diagram for compensation of viewing angle characteristics according to the prior art.

도면의 주요 부분에 대한 부호 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10 : 기판 11 : 제 1 전극10 substrate 11 first electrode

12 : 제 2 전극 20 : 기판12: second electrode 20: substrate

21 : 제 3 전극 22 : 유전체막21: third electrode 22: dielectric film

본 발명은 시야각 제어가 가능한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 IPS(In-Plane Switching) 방식에서 종(縱)전계의 제어에 의해 시야각 제어를 행하는 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device capable of viewing angle control, and more particularly, to a liquid crystal display device that performs viewing angle control by controlling a longitudinal electric field in an IPS (In-Plane Switching) method.

액정표시장치, 특히 TFT(Thin Film Transistor : 박막트랜지스터)를 이용한 액정표시장치가 넓게는 휴대전화에서 대형 텔레비전까지 이용되고 있다.Liquid crystal displays, especially liquid crystal displays using TFTs (Thin Film Transistors), are widely used in mobile phones and large-sized televisions.

이 중에서 개인적으로 사용하는 표시장치에서는, 사용하고 있는 본인에게는 보이지만, 횡(橫)에서 들여다보아도 보이지 않는 표시장치가 요구되고 있다.Among these, display devices used individually are required for display devices which are visible to the person who is using them but are not visible even when viewed from the side.

특히, 어느 때에는 표시화면을 다수가 공유하거나 개인만 사용할 수 있는 것이 바람직하다.In particular, it is desirable at any time that a plurality of display screens can be shared or used only by an individual.

종래 시야각 특성을 향상하기 위해 IPS 기술이 제안되었고, 현재 여러 가지 제품으로서 양산되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).In order to improve the conventional viewing angle characteristic, the IPS technique was proposed and is currently mass-produced as various products (for example, refer patent document 1).

도 8a 및 도 8b는 종래 기술의 IPS 구조를 나타낸 도면이다.8A and 8B illustrate a conventional IPS structure.

도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, IPS 구조에 있어서는 동일 기판상에 전 극이 형성되고, 그 전극 사이에 전계를 인가하는 것으로 액정을 응답시켜 계조표시를 행하고 있다.As shown in Figs. 8A and 8B, in the IPS structure, an electrode is formed on the same substrate, and gradation display is performed by responding the liquid crystal by applying an electric field between the electrodes.

실제로 동일 기판상에 전극을 형성하고 있기 때문에 기판에 평행한 전계 성분이 크고, 결과적으로 시야각이 넓은 특성을 얻을 수 있다.In fact, since the electrode is formed on the same substrate, the electric field component parallel to the substrate is large, and as a result, a wide viewing angle can be obtained.

여기서, 이와 같은 IPS 패널에서는 전극이 상하(上下)에 대해서 액정의 배열방향이 상하에서 약간 기울어져 있기 때문에 시야각 특성도 상하좌우 대칭이 되지 않는다.Here, in such an IPS panel, since the arrangement direction of the liquid crystal is inclined slightly up and down with respect to the upper and lower sides, the viewing angle characteristic also does not become symmetrical up, down, left, and right.

그래서 그를 보상하기 위한 구조도 제안되어 양산하고 있다.Therefore, a structure for compensating him is also proposed and mass produced.

도 9는 종래 기술에 의한 시야각 특성의 보상에 관한 설명도이다.9 is an explanatory diagram for compensation of viewing angle characteristics according to the prior art.

도 9에 나타낸 바와 같이, 전극 형상을 "＜"자로 형성하는 것에 의해 액정분자의 방향성을 보상할 수 있다.As shown in Fig. 9, the orientation of the liquid crystal molecules can be compensated by forming the electrode shape with "<".

특허문헌 1 일본공개특허 2003-75819호 공보Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-75819

그러나 종래 기술은 다음과 같은 문제가 있다. 종래 기술에 의하면 시야각 특성은 향상되지만 상황에 따라 시야각을 넓게 혹은 좁게 하여 표시정보의 비밀성을 제어하는 것까지는 할 수가 없었다.However, the prior art has the following problems. According to the prior art, although the viewing angle characteristic is improved, it is not possible to control the confidentiality of the display information by widening or narrowing the viewing angle depending on the situation.

본 발명은 종래와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 광시야각을 실현하고 있는 IPS구조를 갖는 액정표시장치에서 디스플레이로 표시된 정보를 공유화하고 싶을 때는 시야각을 넓게 하고, 사유화하고 싶을 때에는 시야각을 좁게 할 수 있도록 한 시야각 제어 기능을 갖는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the same problem as in the prior art, in a liquid crystal display device having an IPS structure that realizes a wide viewing angle, a wide viewing angle when sharing information displayed on a display, and a narrow viewing angle when privatizing An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a viewing angle control function.

본 발명에 의한 액정표시장치는 제 1 기판상에 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 횡(橫)전계를 발생시키는 IPS 구조를 갖는 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판상에 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과 종(縱)전계를 발생시키는 제 3 전극을 포함하여 이루어진다.A liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device having an IPS structure for generating a transverse electric field between a first electrode and a second electrode formed on a first substrate, wherein the second liquid crystal display device is opposed to the first substrate. And a third electrode for generating a longitudinal electric field with the first electrode and the second electrode on the substrate.

본 발명에 의한 제 3 전극을 새롭게 형성해 종전계를 인가하는 구조를 갖는 것에 의해 광시야각을 실현하고 있는 IPS구조를 갖는 액정표시장치에 있어서, 디스플레이로 표시된 정보를 공유화하고 싶을 때는 시야각을 넓게 하고, 사유화하고 싶을 때에는 시야각을 좁게 할 수 있도록 시야각 제어기능을 구비한 액정표시장치를 얻을 수 있다.In a liquid crystal display device having an IPS structure that realizes a wide viewing angle by newly forming a third electrode according to the present invention and applying a final electric field, when the information displayed on the display is desired to be shared, the viewing angle is widened. When privatization is desired, a liquid crystal display device having a viewing angle control function can be obtained so as to narrow the viewing angle.

이하, 본 발명에 의한 액정표시장치의 바람직한 실시형태에 관해서 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of the liquid crystal display device by this invention is described with reference to drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에서 IPS 구조를 갖는 액정표시장치의 광시야각 모드의 구성도이다.1 is a block diagram of a wide viewing angle mode of a liquid crystal display having an IPS structure according to an embodiment of the present invention.

도 1에서, 기판(10)상에는, 종래의 IPS 구조와 동일하게 제 1 전극(11) 및 제 2 전극(12)이 형성되어 있다.In FIG. 1, the first electrode 11 and the second electrode 12 are formed on the substrate 10 in the same manner as in the conventional IPS structure.

그리고 본 발명에서는 기판(10)에 대향하는 기판(20)상에 제 3 전극(21)을 갖고 있는 점을 특징으로 하고 있다.In the present invention, the third electrode 21 is provided on the substrate 20 opposite to the substrate 10.

여기서, 종전계를 저감하도록 제 3 전극(21)의 전압을 조정하는 것에 의해 광시야각 모드가 된다.Here, the wide viewing angle mode is obtained by adjusting the voltage of the third electrode 21 to reduce the total electric field.

상기 제 3 전극(21)의 전압을 조정하는 것으로, 광시야각 모드와 협시야각 모드의 절환을 행하는 것이 가능하게 된다.By adjusting the voltage of the third electrode 21, it is possible to switch between the wide viewing angle mode and the narrow viewing angle mode.

도 2는 본 발명의 실시예에서 IPS구조를 갖는 액정표시장치의 협시야각 모드의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a narrow viewing angle mode of a liquid crystal display device having an IPS structure according to an embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제 3 전극(21)에 전압을 인가하여 종전계를 발생시키는 것에 의해 액정분자를 기울어지게 할 수 있어 시야각 제어를 행하게 된다. 그리고 협시야각 모드가 된다.As shown in Fig. 2, the liquid crystal molecules can be inclined by applying a voltage to the third electrode 21 to generate the electric field, thereby performing the viewing angle control. Then, it becomes the narrow viewing angle mode.

기판(20)상의 제 3 전극(21) 위에는 종전계의 영향을 줄이기 위해 유전체막(22)이 형성되어 있다.The dielectric film 22 is formed on the third electrode 21 on the substrate 20 to reduce the influence of the electric field.

이와 같은 유전체막(22)이 없더라도 광시야각 모드와 협시야각 모드의 절환은 가능하다. 다만 그 경우는 광시야각 모드에서의 콘트라스트의 저하가 발생하게 된다. 이이 비해 유전체막(22)을 더 형성하는 것에 의해 콘트라스트의 저하를 방지하면서 광시야각 모드와 협시야각 모드의 절환이 가능하게 된다.Even without such a dielectric film 22, switching between the wide viewing angle mode and the narrow viewing angle mode is possible. In this case, however, the contrast decreases in the wide viewing angle mode. On the other hand, by further forming the dielectric film 22, it is possible to switch between the wide viewing angle mode and the narrow viewing angle mode while preventing the lowering of the contrast.

이어서 도 3 내지 도 7을 이용하여 시야각의 시뮬레이션 결과에 관해서 설명한다.Next, the simulation result of a viewing angle is demonstrated using FIGS.

도 3 내지 도 7은, 360도의 시야각에서 콘트라스트의 등고선(等高線) 분포를 나타낸 것이다.3 to 7 show contour distribution of contrast at a 360 degree viewing angle.

시뮬레이션에 사용한 파라미터는 액정의 굴절율을 no=1.473, ne=1.550으로 하고, 셀 갭을 4.5㎛, 프리틸트각을 1°로 했다. 또한 광학보상 필름은 사용하지 않고 러빙 각(액정의 배열 방향)은 전극의 슬릿에 대해서 15°기울어져 있도록 했 다.The parameters used for the simulation set the refractive index of liquid crystal to no = 1.473, ne = 1.550, the cell gap was 4.5 micrometers, and the pretilt angle was 1 degree. In addition, the optical compensation film was not used, and the rubbing angle (liquid crystal array direction) was inclined 15 ° with respect to the slit of the electrode.

도 3은 본 발명의 실시예에서 통상의 IPS 단일 도메인 구조의 시뮬레이션 결과이다.3 is a simulation result of a conventional IPS single domain structure in an embodiment of the present invention.

제 1 전극(11)의 폭을 5㎛로 하고, 제 1 전극(11)과 제 2 전극(12)의 간격을 10㎛로 하고, 제 1 전극(11)과 제 2 전극(12) 사이의 전위차를 6.5V로 하고 있다.The width of the first electrode 11 is 5 μm, the interval between the first electrode 11 and the second electrode 12 is 10 μm, and the distance between the first electrode 11 and the second electrode 12 is increased. The potential difference is 6.5V.

시뮬레이션 결과로서 정면 콘트라스트비는 876이 되어 도 3과 같은 특성을 얻는다.As a result of the simulation, the front contrast ratio is 876 to obtain the characteristics as shown in FIG.

이에 비해 도 4는, 본 발명의 실시예에서 제 3 전극(21)을 이용한 경우의 제 1 시뮬레이션 결과이다.4 shows the first simulation result when the third electrode 21 is used in the embodiment of the present invention.

보다 구체적으로는 제 1 전극(11), 제 2 전극(12)이 형성되어 있는 기판(10)의 대향측 기판(20)에 제 3 전극(21)만을 형성하고, 그리고 제 3 전극(21)의 전압을 제 1 전극(11)의 전압과 동전위로 한 경우의 시뮬레이션 결과이다. 그 다른 조건은 도 3의 조건과 동일하다.More specifically, only the third electrode 21 is formed on the opposite substrate 20 of the substrate 10 on which the first electrode 11 and the second electrode 12 are formed, and the third electrode 21 is formed. It is a simulation result when the voltage of is set to coincidence with the voltage of the first electrode 11. The other conditions are the same as those of FIG.

도 4에 나타낸 바와 같이, 경향(傾向)은 거의 도 3과 동일하지만, 새롭게 형성한 제 3 전극(21)의 영향으로 정면(正面)의 콘트라스트가 작게 되어 있다(정면 콘트라스트비 : 234).As shown in FIG. 4, the tendency is almost the same as that in FIG. 3, but the front contrast is small due to the influence of the newly formed third electrode 21 (front contrast ratio 234).

이어 도 5는 본 발명의 실시예에서 제 3 전극(21)을 이용한 경우의 제 2 시뮬레이션 결과이다.5 is a second simulation result when the third electrode 21 is used in the embodiment of the present invention.

보다 구체적으로는, 도 4와 동일 구성의 셀을 사용하고 제 3 전극(21)의 전위를 제 1 전극(11)의 전위보다 1.2V 높게 한 경우의 시뮬레이션 결과이다.More specifically, it is a simulation result when the cell of the same structure as FIG. 4 is used, and the electric potential of the 3rd electrode 21 is made 1.2V higher than the electric potential of the 1st electrode 11.

도 5에 나타낸 바와 같이, 정면 콘트라스트비는 더 작은 120이 되지만, 상하의 시야각 특성은 그 정도 변화시키지 않은 채 좌우의 시야각 특성을 나쁘게 할 수 있다.As shown in Fig. 5, the front contrast ratio becomes 120, but the upper and lower viewing angle characteristics can deteriorate the left and right viewing angle characteristics without changing that much.

이어, 도 6은 본 발명의 실시예에서 제 3 전극(21)을 이용한 경우의 제 3 시뮬레이션 결과이다.6 is a third simulation result when the third electrode 21 is used in the embodiment of the present invention.

보다 구체적으로는, 제 1 전극(11), 제 2 전극(12)이 형성되어 있는 기판(10)의 대향측 기판(20)에 형성된 제 3 전극(21) 위에 비유전율 3의 유전체막(22)을 3.5㎛로 형성하고, 제 3 전극(21)의 전압을 제 1 전극(11)의 전압과 동전위로 한 경우의 시뮬레이션 결과이다.More specifically, the dielectric film 22 having relative dielectric constant 3 is formed on the third electrode 21 formed on the substrate 20 on the opposite side of the substrate 10 on which the first electrode 11 and the second electrode 12 are formed. ) Is 3.5 占 퐉, and the simulation results in the case where the voltage of the third electrode 21 is set to coincidence with the voltage of the first electrode 11.

도 6에 나타낸 바와 같이, 시야각 특성은 통상의 IPS모드와 동일한 특성을 나타내고(도 3 참조), 그리고 유전체막(22)이 없는 경우에 비해 정면 콘트라스트비가 높고, 통상의 IPS모드의 값과 가깝게 되는 것을 알 수 있다(정면 콘트라스트비: 688).As shown in Fig. 6, the viewing angle characteristic exhibits the same characteristics as in the normal IPS mode (see Fig. 3), and the front contrast ratio is higher than that in the case where there is no dielectric film 22, and is close to the value of the normal IPS mode. It can be seen that (front contrast ratio: 688).

이어, 도 7은 본 발명의 실시예에서 제 3 전극(21)을 이용한 경우의 제 4 시뮬레이션 결과이다.Next, FIG. 7 is a fourth simulation result when the third electrode 21 is used in the embodiment of the present invention.

보다 구체적으로는 도 6과 동일 구성의 셀을 사용하고, 제 3 전극(21)의 전위를 제 1 전극(11)의 전위보다 2.5V 높게 한 경우의 시뮬레이션 결과이다.More specifically, it is a simulation result in the case where the cell of the same structure as FIG. 6 is used and the electric potential of the 3rd electrode 21 is made 2.5V higher than the electric potential of the 1st electrode 11.

도 7에 나타낸 바와 같이, 도 5의 경우와 동일하게 상하의 사야각 특성을 변화시키지 않은 채, 좌우의 시야각 특성을 나쁘게 할 수 있다.As shown in FIG. 7, the left and right viewing angle characteristics can be deteriorated without changing the upper and lower angle of inclination characteristics as in the case of FIG. 5.

또한, 유전체막(22)을 형성하지 않는 경우에 비해서 정면 콘트라스트비는 높 게 되어 있다(정면 콘트라스트비 : 184)In addition, the front contrast ratio is higher than when the dielectric film 22 is not formed (front contrast ratio: 184).

이상과 같이 본 발명의 실시예에 의하면 제 1 전극 및 제 2 전극이 형성된 기판과 대향하는 기판에 제 3 전극을 형성하고, 제 3 전극의 전위를 제어하는 것에 의해 원하는 시야각 특성을 갖는 액정표시장치를 실현할 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display having a desired viewing angle characteristic is formed by forming a third electrode on a substrate facing the substrate on which the first electrode and the second electrode are formed and controlling the potential of the third electrode. Can be realized.

또한, 제 3 전극 위에 유전체막을 형성하는 것에 의해 종래의 IPS 구조와 동일 레벨의 정면 콘트라스트를 얻으면서 시야각 제어가 가능하게 된다.Further, by forming the dielectric film on the third electrode, the viewing angle control can be performed while obtaining the front contrast of the same level as the conventional IPS structure.

Claims (5)

제 1 기판상에 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 횡(橫)전계를 발생시키는 IPS 구조를 갖는 액정표시장치에 있어서,In a liquid crystal display device having an IPS structure for generating a transverse electric field between a first electrode and a second electrode formed on a first substrate, 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판상에 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과 종(縱)전계를 발생시키는 제 3 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.And a third electrode on the second substrate facing the first substrate to generate a first electric field with the first electrode and the second electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기판은 상기 제 3 전극상에 형성된 유전체막을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.The liquid crystal display device of claim 1, wherein the second substrate further comprises a dielectric film formed on the third electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 전극의 전압을 조정하는 것에 의해서 광시야각 모드와 협시야각 모드로 바꾸는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the voltage is changed into a wide viewing angle mode and a narrow viewing angle mode by adjusting a voltage of the third electrode. 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 전극의 전압은 상기 제 1 전극의 전압과 동전위로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.4. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the voltage of the third electrode is equal to the voltage of the first electrode. 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 전극의 전압은 상기 제 1 전극의 전압보다 높은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.4. The liquid crystal display of claim 3, wherein the voltage of the third electrode is higher than that of the first electrode.
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