KR0158649B1 - Liquid crystal display device of in-plane switching mode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명은 배선이 형성되어 있고 배향막이 형성되어 있지 않은 제 1 기판과 배선이 형성되어 있지 않고 러빙처리된 배향막이 형성되어 있는 제 2 기판 및 그 사이에 봉입되어 있는 액정 물질로 이루어져 있다. 제 1 기판에는 공통 전압을 인가받는 공통 전극이 세로로 형성되어 있고 게이트선이 가로로 형성되어 있으며, 공통 전극의 사이에는 세로로 형성되어 있는 화소전극이 형성되어 있다. 공통 전극위에는 게이트 절연층을 매개로 공통 전극을 따라 데이터선이 형성되어 있으며, 또, 한 단자는 게이트선과 연결되어 있고 다른 한 단자는 데이터선과 연결되어 있으며 나머지 한 단자는 화소 전극과 연결되어 있는 트랜지스터가 형성되어 있다. 이러한 구조를 통하여 본 발명은 시야각을 확장하면서도 개구율을 높인다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device of a planar driving method. The present invention consists of a first substrate on which wiring is formed and on which an alignment film is not formed, a second substrate on which a wiring is not formed, and a rubbing treated alignment film is formed, and a liquid crystal material enclosed therebetween. In the first substrate, a common electrode to which a common voltage is applied is formed vertically, a gate line is formed horizontally, and a pixel electrode formed vertically is formed between the common electrodes. A data line is formed on the common electrode along the common electrode through the gate insulating layer, and one terminal is connected to the gate line, the other terminal is connected to the data line, and the other terminal is connected to the pixel electrode. Is formed. Through this structure, the present invention increases the aperture ratio while expanding the viewing angle.

Description

평면 구동 방식의 액정 표시 장치Flat Drive Liquid Crystal Display

제1도(a)(b)는 종래의 평면 구동 방식의 액정 표시 장치를 도시한 도면이고,1 (a) and (b) show a conventional flat drive liquid crystal display device.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치를 도시한 도면이고,2 is a view showing a flat panel liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

제3도는 제2도에서 A-A선의 단면도이고,3 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG.

제4도(a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 평면도이고,4A to 4E are plan views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

제5도 내지 제10(a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.5 to 10 (a) and (b) are views for explaining the operation of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 기판 110 : 게이트선100: substrate 110: gate line

120 : 공통 전극선 121 : 공통 전극120: common electrode line 121: common electrode

122 : 유지 전극 130 : 데이터선122: sustain electrode 130: data line

140 : 화소 전극 150 : 게이트 절연층140: pixel electrode 150: gate insulating layer

160 : 반도체층 171,172 : 접촉층160 semiconductor layer 171,172 contact layer

180 : 소소 전극 190 : 드레인 전극180: source electrode 190: drain electrode

200 : 제 1 기판 300 : 제 2 기판200: first substrate 300: second substrate

400 : 액정 분자400: liquid crystal molecules

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 평면 구동 방식(IPS mode : in-plane switching mode)의 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display, and more particularly, to a liquid crystal display of an in-plane switching mode (IPS mode).

액정 표시 장치는 최근 들어 가장 각광받고 있는 평판 표시 장치중 하나로서 액정 물질의 전기 광학적(electro-optical) 효과를 이용한 표시 장치이며, 그 구동 방식은 크게 단순 행렬형(simple matrix type)과 능동 행렬형(active matrix type)으로 나누어진다.A liquid crystal display is one of the most popular flat panel displays in recent years, and is a display device using an electro-optical effect of a liquid crystal material, and its driving method is largely a simple matrix type and an active matrix type. divided into (active matrix type).

능동 행렬형 액정 표시 장치는 행렬의 형태로 배열된 각 화소에 비선형 특성을 가진 개폐(switching) 소자를 부가하여 각 화소의 동작을 제어하는 것이다. 즉, 개폐 소자로는 3단자형인 박막 트랜지스터(TFT : thin film transistor)가 일반적으로 사용되며, 2단자형인 MIM(metal insulator metal) 따위의 박막 다이오드(TFD : thin film diode)가 사용되기도 한다.In an active matrix liquid crystal display, an operation of each pixel is controlled by adding a switching element having a nonlinear characteristic to each pixel arranged in a matrix form. That is, a three-terminal thin film transistor (TFT) is generally used as the switching element, and a thin film diode (TFD) such as a two-terminal metal insulator metal (MIM) is also used.

특히 현재 가장 활발하게 연구가 진행되고 있는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 및 화소 전극(pixel electrode), 화소들에 개폐 신호를 공급하는 게이트선(gate line) 및 화상 신호를 공급하는 데이터선(data line)이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판, 공통 전극(common electrode)이 형성되어 있는 대향 기판, 그리고 그 사이에 봉입되어 있는 액정 물질로 이루어져 있다. 그리고 이러한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에는 액정 분자들이 한 기판으로부터 다른 기판으로 90°비틀리게 배열되어 있는 비틀린 네마틱 방식(TIN : twisted-nematic)이 주로 이용된다.In particular, the thin film transistor liquid crystal display, which is currently being actively researched, has a thin film transistor, a pixel electrode, a gate line for supplying opening and closing signals to the pixels, and a data line for supplying an image signal. A thin film transistor substrate having lines formed thereon, an opposing substrate having common electrodes formed thereon, and a liquid crystal material enclosed therebetween. In this thin film transistor liquid crystal display, a twisted-nematic (TIN) method in which liquid crystal molecules are arranged at 90 ° from one substrate to another is mainly used.

그러나 이러한 액정 표시 장치, 특히 비틀린 네마틱 방식의 액정 물질을 이용하는 액정 표시 장치는 대비(contrast)가 보는 각도에 의존한다. 다시 말하면, 각 계조(gray level)에서의 투과율이 시야각에 의존한다. 특히 이러한 대비의 각도 의존성은 상하 방향으로 매우 심하다. 이러한 상하 방향의 각도 의존성은 전기적으로 유도된 액정 방향자(director)의 배치 때문에 발생한다.However, such a liquid crystal display device, particularly a liquid crystal display device using a twisted nematic liquid crystal material, depends on the angle viewed by contrast. In other words, the transmittance at each gray level depends on the viewing angle. In particular, the angle dependence of the contrast is very severe in the vertical direction. This angular dependence in the vertical direction occurs due to the arrangement of the electrically induced liquid crystal directors.

이러한 비틀린 네마틱 방식의 액정 표시 장치의 전기적·광학적 특성은 액정의 이방성에 기인한 것이다. 좀더 상세히 말하자면, 두 기판의 사이에 봉입된 액정 분자가 광축을 이루고 있으며 이 광축을 따라서 시야각 방향을 이루고 있어, 액정 표시 장치의 화상을 볼 수 있는 각도가 한정되어 있으며 이 시야각 내에서만 표시 장치 상에 표시된 문자 또는 그림 등의 인식이 가능하다는 문제점이 있다. 비틀린 네마틱 방식의 경우 이 광축은 90도 비틀려 있으므로 이 광축을 중심으로 대략 90도 정도의 범위에서만 시야각이 형성된다. 특히 액정 물질의 배향이 한 방향으로 잘되어 있는 경우는 광학적 이방성이 강해지므로 이러한 시야각이 더욱 좁아진다는 문제점이 있었다.The electrical and optical characteristics of such a twisted nematic liquid crystal display are due to the anisotropy of the liquid crystal. More specifically, the liquid crystal molecules encapsulated between the two substrates form an optical axis and form a viewing angle direction along the optical axis, so that an angle at which an image of the liquid crystal display can be viewed is limited, and only on the display device within this viewing angle. There is a problem in that displayed characters or pictures can be recognized. In the case of the twisted nematic method, the optical axis is twisted by 90 degrees, so that the viewing angle is formed only in the range of about 90 degrees around the optical axis. In particular, when the alignment of the liquid crystal material is well in one direction, there is a problem that the viewing angle is further narrowed because the optical anisotropy becomes stronger.

최근에 액정 표시 장치에 관한 제품이 더욱 다양해지면서 넓은 시야각이 필요하게 되었으며 이러한 광시야각을 만들기 위해서 여러 가지의 접근 방법이 제시되었다.Recently, as the products for liquid crystal display devices become more diverse, wide viewing angles are required, and various approaches have been proposed to make such wide viewing angles.

SID 93 DIGEST pp.265-268의 Wide-Viewing-Angle Improvements for AMLCDs 및 Japan DISPLAY '92 pp.591-594 등에는 화소 분할 비틀린 네마틱 셀(pixel divided TN cell), 다중 영역 비트린 네마틱 셀(multi-domain TN cell) 등이 소개되어 있다.Wide-Viewing-Angle Improvements for AMLCDs and Japan DISPLAY '92 pp.591-594, such as SID 93 DIGEST pp.265-268, include pixel divided TN cells, multi-domain bitlin nematic cells ( multi-domain TN cells).

그 중에서 다중 영역 비틀린 네마틱 셀에 대하여 설명한다. 비틀린 네마틱 셀은 수평 방향으로 대칭이지만, 수직 방향으로 비대칭인 시각 특성을 가지고 있다. 각 화소에 다중 영역을 형성함으로써 다양한 시각 특성을 가지는 영역들의 광학적 투과율을 합하면 평균적인 시각특성을 얻을 수 있다.Among them, a multi-domain twisted nematic cell will be described. Twisted nematic cells have visual characteristics that are symmetric in the horizontal direction but asymmetric in the vertical direction. By forming multiple regions in each pixel, an average visual characteristic may be obtained by adding optical transmittances of regions having various visual characteristics.

이러한 다중 영역 셀 중 간단한 경우로 두 영역 비틀린 네마틱(TDTN : two domain TN) 셀을 K. H. Yang이 제안하였다(IDRC 91 Digest, p.68). 여기에서는 두 영역의 액정 디렉터(director)가 반대 방향으로 경사지게 배열되어 있다. 이는 수평 방향에서뿐 아니라 수직방향에서도 대칭적인 시각 특성을 나타낼 수 있어 넓은 상방향 시각 범위를 가지는 한 영역의 광학적 투과를 넓은 하방향 시각 범위를 가지는 다른 영역으로 보충할 수 있다.As a simple case of these multi-domain cells, K. H. Yang proposed a two-domain twisted nematic (TDTN) cell (IDRC 91 Digest, p. 68). Here, the liquid crystal directors of the two regions are arranged to be inclined in opposite directions. This can exhibit symmetrical visual characteristics in the vertical direction as well as in the horizontal direction, thereby supplementing the optical transmission of one area having a wide upward viewing range to another area having a wide downward viewing range.

그러나 이러한 TDTN 셀을 실현하기 위해서는 기판 위에 코팅된 폴리이미드(polyimide)위에 여러번 러빙하여야 한다는 문제점이 있다.However, in order to realize such a TDTN cell, there is a problem of rubbing on a polyimide coated on a substrate several times.

상세히 말하자면, 두 개의 기판에 대하여 2번의 광학 공정과 4번의 러빙 공정을 거친다. 이러한 공정들은 복잡할 뿐 아니라 폴리이미드 배향층이 종종 광학적 공정을 거치는 동안 알칼리 현상 공정에 의하여 파손되는 경우도 있다.Specifically, the two substrates undergo two optical and four rubbing processes. These processes are not only complicated, but also the polyimide alignment layer is often damaged by an alkali developing process during the optical process.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 K.Takatori 등은 보상 비틀린 네마틱(Complementary TN) 셀을 제안하였다. 이 구조에서는 하나의 기판만이 경사각이 큰 배향을 가진 두 영역으로 나뉘어 있고 다른 기판은 경사각이 작은 배향을 가지고 있다. 이 공정은 1번의 광학공정과 3번의 러빙 공정으로 이루어져 상대적으로 간단하다. 이러한 C-TN과 DDTN 셀에서 영역은 액정 물질의 선회력(helical power)과 경사각에 의하여 제어된다.To overcome this problem, K. Takatori et al. Proposed a complementary twisted nematic (Complementary TN) cell. In this structure, only one substrate is divided into two regions having a large inclination angle, and the other substrate has a small inclination angle. This process is relatively simple, consisting of one optical process and three rubbing processes. In such C-TN and DDTN cells, the region is controlled by the helical power and the tilt angle of the liquid crystal material.

또, Y. Koike 등은 공정을 간단히 하기 위한 영역 분리 TN(DDTN : domain divided TN) 셀을 제안하였다. 여기에서 각 기판위에 패터닝된 유기 또는 무기 배향막에 한번만 러빙함으로써 배향을 완성한다. 따라서, 이 방법은 2번의 광학 공정과 2번의 러빙 공정 그리고 2개의 대향 기판에 대한 부가적인 무기 배향막을 포함한다.In addition, Y. Koike et al. Proposed a domain separated TN (DDTN) cell to simplify the process. Here, the alignment is completed by rubbing only once on the organic or inorganic alignment film patterned on each substrate. Thus, the method includes two optical processes and two rubbing processes and additional inorganic alignment films for the two opposing substrates.

그러나 이러한 방법들은 제조 공정이 복잡하고 어려워지거나 OCB 방식은 인가 전압에 의하여 액정을 안정한 제어를 유지하기 어렵다는 문제점이 있었다.However, these methods have a problem that the manufacturing process is complicated and difficult, or OCB method is difficult to maintain a stable control of the liquid crystal by the applied voltage.

그뿐 아니라 이 방법들 대부분이 대비비(contrast ratio)와 색상 천이의 감소라는 문제를 현저하게 해결하지 못하고 있다는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that most of these methods do not significantly solve the problem of reduction of contrast ratio and color shift.

앞의 문제들을 해결하기 위한 방법으로 평면 구동 방식을 이용한 액정치가 제안되고 있다.As a method for solving the above problems, liquid crystal values using a planar driving method have been proposed.

평면 구동 방식은 한 기판에 게이트선 및 데이터선, 그리고 공통 전극을 모두 형성하여 액정 표시 장치를 구동하는 방식으로서, 두 기판 사이의 전압 차를 이용하는 일반적인 방식과는 달리, 한 기판 내에서 전압 차를 주어 액정 분자의 반응을 일으키는 것이다.In the planar driving method, a liquid crystal display is driven by forming both a gate line, a data line, and a common electrode on a substrate. Unlike a general method using a voltage difference between two substrates, a voltage difference within a substrate is changed. It gives rise to the reaction of liquid crystal molecules.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.Next, the liquid crystal display of the conventional planar driving method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도(a) 및 (b)는 종래의 평면 구동 방식의 액정 표시 장치를 나타낸 것으로서, ASIA DISPLAY '95 pp.707-710에 실린 Development of Super-TFT-LCDs with In-Plane Switching Display Mode(M. Ohta et al.)라는 제목의 논문에 나온 도면이다.1 (a) and (b) show a conventional flat drive type liquid crystal display device, and the Development of Super-TFT-LCDs with In-Plane Switching Display Mode (ASIA DISPLAY '95 pp. 707-710). M. Ohta et al.).

먼저 제1도(a)에 도시된 구조를 설명한다.First, the structure shown in FIG. 1 (a) will be described.

게이트선(1)이 가로로 형성되어 있고 세로로는 데이터선(11)이 형성되어 있다. 또 게이트선(1)과 동일한 물질로 게이트선(1)과 평행하게 대향 전극선(2)이 형성되어 있으며, 대향 전극선(2)의 분지(3)가 게이트선(1)을 향하여 벋다가 게이트선(1) 부근에서 다시 게이트선(1)과 평행(4)하게 형성되어 있다. 게이트선(1)과 데이터선(11)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있는데, 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 게이트선(1)의 일부이고, 소스 전극은 데이터선(11)의 일부이다. 한편 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 데이터선(11)과 동일한 물질로 형성되어 있으며 연장되어 직사각형의 화소 전극(16)이 된다. 화소 전극(16)은 데이터선(11)의 부근에 위치하며 데이터선(11)과 평행한 부분을 가지고 있고, 대향 전극선(2) 및 그와 평행한 분지(4)와 중첩되어 있으며, 직사각형의 중앙에는 공통 전극선(2)의 분지(3)가 가로지르고 있다.The gate line 1 is formed horizontally, and the data line 11 is formed vertically. In addition, the opposite electrode line 2 is formed in parallel with the gate line 1 by the same material as the gate line 1, and the branch 3 of the opposite electrode line 2 is directed toward the gate line 1, and then the gate line 1 is formed. It is formed in parallel with the gate line 1 (4) in the vicinity of (1) again. The thin film transistor TFT is formed near the intersection point of the gate line 1 and the data line 11. The gate electrode of the thin film transistor is part of the gate line 1, and the source electrode is part of the data line 11. to be. Meanwhile, the drain electrode of the thin film transistor is formed of the same material as the data line 11 and extends to form a rectangular pixel electrode 16. The pixel electrode 16 is located in the vicinity of the data line 11 and has a portion parallel to the data line 11, overlaps the counter electrode line 2 and the branch 4 parallel thereto, and has a rectangular shape. In the center, the branch 3 of the common electrode line 2 crosses.

다음에 설명할 것은 제1도(b)에 도시된 구조로서, 공통 전극선의 분지와 화소 전극의 구조가 제1도(a)와는 반대이다. 이를 상세히 설명한다.Next, the structure shown in FIG. 1 (b) is opposite to that of FIG. 1 (a) in the branch of the common electrode line and the structure of the pixel electrode. This will be described in detail.

게이트선(1)이 가로로 형성되어 있고 세로로는 데이터선(11)이 형성되어 있다. 또 게이트선(1)과 동일한 물질로 게이트선(1)과 평행하게 대향 전극선(2)이 형성되어 있으며, 대향 전극선(2)의 분지(6)가 직사각형으로 형성되어 있다. 직사각형의 대향 전극선 분지(6)는 데이터선(11)의 부근에 위치하며 데이터선(11)과 평행한 부분을 가지고 있다. 게이트선(1)과 데이터선(11)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있는데, 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 게이트선(1)의 일부이고, 소스 전극은 데이터선(11)의 일부이다. 한편 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극은 데이터선(11)과 동일한 물질로 형성되어 있으며 연장되어 화소전극(13,14)이 된다. 화소전극(13,14)의 일부(14)는 대향 전극선(2) 및 대향 전극선(2)과 평행한 분지와 중첩되어 있으며, 공통 전극선(2)의 분지가 이루는 직사각형의 중앙을 가로지르는 부분(13)을 가지고 있다.The gate line 1 is formed horizontally, and the data line 11 is formed vertically. Moreover, the counter electrode line 2 is formed in parallel with the gate line 1 by the same material as the gate line 1, and the branch 6 of the counter electrode line 2 is formed in the rectangle. The rectangular counter electrode line branch 6 is located in the vicinity of the data line 11 and has a portion parallel to the data line 11. The thin film transistor TFT is formed near the intersection point of the gate line 1 and the data line 11. The gate electrode of the thin film transistor TFT is part of the gate line 1, and the source electrode is the data line 11. Is part of). The drain electrode of the thin film transistor TFT is formed of the same material as the data line 11 and extends to become the pixel electrodes 13 and 14. A portion 14 of the pixel electrodes 13 and 14 overlaps the counter electrode line 2 and the branch parallel to the counter electrode line 2, and crosses the center of the rectangle formed by the branch of the common electrode line 2 ( 13)

이러한 액정 표시 장치에서는, 공통 전극선(2) 및 그 분지(3, 4; 6)와 화소 전극(16; 13, 14)의 전위 차를 이용하여 액정 분자의 방향을 변화시키고 이에 따라 나타나는 빛의 투과율 변화를 이용하여 표시동작을 한다.In such a liquid crystal display device, the potential difference between the common electrode line 2 and its branches 3, 4; 6 and the pixel electrodes 16; 13, 14 is used to change the direction of the liquid crystal molecules and thereby transmit light. The display operation is performed using the change.

이러한 액정 표시 장치를 이용하여 시야각 특성을 측정한 결과 종래의 액정 표시 장치에 비하여 우수한 것으로 이 논문에서는 보고하고 있다.As a result of measuring the viewing angle characteristic using such a liquid crystal display device, this paper reports that it is superior to the conventional liquid crystal display device.

그러나, 이 논문에서는 또한 이러한 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서 고려할 점을 몇가지 들고 있다.However, this paper also points out some considerations for such a planar drive type liquid crystal display.

먼저, 데이터선으로부터 발생하는 전기장을 효과적으로 차폐하여야 한다는 점이다.First, the electric field generated from the data line must be effectively shielded.

제1도(a)에서는 화소 전극이 데이터선과 이웃하고 있고, (b)에서는 대향 전극이 데이터선과 이웃하고 있어 둘 다 데이터선으로부터 전기장을 차폐하는 역할을 할 수 있다. 그러나, 화소 전극은 신호가 인가되지 않는 동안에는 뜬(floating) 전위를 가지고 있기 때문에, 다른 부분의 전위에 쉽게 영향을 받는데 비하여, 대향 전극은 외부의 전원으로부터 전위가 일정하게 공급되기 때문에 영향을 잘 받지 않는다는 점을 고려할 때, 제1도(b)의 경우가 데이터선으로부터의 전기장의 차폐에 더욱 효과적이라는 사실을 알 수 있다.In FIG. 1A, the pixel electrode is adjacent to the data line, and in FIG. 2B, the opposite electrode is adjacent to the data line, both of which may serve to shield the electric field from the data line. However, since the pixel electrode has a floating potential while a signal is not applied, the pixel electrode is easily affected by the potential of the other part, whereas the opposite electrode is not affected because the potential is constantly supplied from an external power source. Considering the fact that it is not, it can be seen that the case of Fig. 1 (b) is more effective for shielding the electric field from the data line.

둘째로는 개구율을 고려하여야 한다. 화소 전극과 데이터선이 동일한 물질로 만들어지기 때문에, 제1도(a)와 같은 구조에서는 둘 사이의 단락이 일어나지 않도록 하기 위하여 둘 사이에 어느 정도의 거리가 필요하다. 그러나, 제1도(b)에서는 화소 전극과 대향 전극 사이에 절연층이 존재하기 때문에 데이터선과 대향 전극의 거리가 가까워져도 무관하다. 즉, 제1도(b)의 구조는 제1도(a)의 구조에 비하여 큰 개구율을 쉽게 얻을 수 있다.Second, the aperture ratio should be considered. Since the pixel electrode and the data line are made of the same material, a distance between the two is required in the structure as shown in FIG. 1 (a) to prevent a short circuit between the two. However, in FIG. 1B, since an insulating layer exists between the pixel electrode and the counter electrode, the distance between the data line and the counter electrode may be close. That is, the structure of FIG. 1 (b) can easily obtain a large opening ratio compared with the structure of FIG.

그러나, 이러한 평면 구동 방식을 이용한 종래의 기술에서는 종래보다 시야각이 확장되는 효과가 있으나, 개구율이 작다는 문제점이 있다.However, the conventional technology using the planar driving method has an effect of expanding the viewing angle than the related art, but has a problem that the aperture ratio is small.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 평면 구동 방식의 장점인 광시야각 특성을 확보하면서도 데이터선으로부터의 전기장을 효과적으로 차폐하고 개구율을 높이는데에 있다.An object of the present invention is to solve such a problem, and to effectively shield the electric field from the data line and increase the aperture ratio while securing a wide viewing angle characteristic, which is an advantage of the planar driving method.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판은,According to the present invention for achieving the above object, a substrate for a liquid crystal display device,

기판,Board,

공통 전압이 인가되며 세로로 형성되어 있는 공통 전극,A common electrode applied with a common voltage and formed vertically,

상기 공통 전극과 분리되어 있으며 가로로 형성되어 있는 게이트선,A gate line separated from the common electrode and formed horizontally;

상기 공통 전극과 상기 게이트선이 형성되어 있는 상기 기판 전면을 덮고 있는 게이트 절연층,A gate insulating layer covering an entire surface of the substrate on which the common electrode and the gate line are formed;

상기 공통 전극의 사이 상기 게이트 절연층의 위에 세로로 형성되어 있는 화소 전극,A pixel electrode formed vertically on the gate insulating layer between the common electrode,

상기 공통 전극위의 게이트 절연층 위에 상기 공통 전극을 따라 형성되어 있는 데이터선,A data line formed along the common electrode on the gate insulating layer on the common electrode,

한 단자는 상기 게이트선과 연결되어 있고 다른 한 단자는 상기 데이터선과 연결되어 있으며 나머지 한 단자는 상기 화소 전극과 연결되어 있는 트랜지스터를 포함한다.One terminal is connected to the gate line, the other terminal is connected to the data line, and the other terminal includes a transistor connected to the pixel electrode.

이때 데이터선의 폭은 공통 전극의 폭을 넘지 않는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the width of the data line does not exceed the width of the common electrode.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 또다른 액정 표시 장치용 기판은,Another liquid crystal display substrate according to the present invention for achieving the above object,

기판,Board,

기판위에 가로로 형성되어 있는 다수의 공통 전극선,A plurality of common electrode lines formed horizontally on the substrate,

공통 전극선의 분지로서 공통 전극선의 상하로 세로로 형성되어 있는 다수의 공통 전극,A plurality of common electrodes vertically formed vertically above and below the common electrode line as a branch of the common electrode line,

공통 전극의 사이에 세로로 형성되어 있는 다수의 유지 전극,A plurality of sustain electrodes vertically formed between the common electrodes,

공통 전극선 및 공통 전극과 분리되어 있고 아래위의 공통 전극선의 사이에 가로로 형성되어 있으며 유지 전극과 전기적으로 연결되면서 교차하는 다수의 게이트선,A plurality of gate lines which are separated from the common electrode line and the common electrode, are formed horizontally between the upper and lower common electrode lines, and are electrically connected to the sustain electrode and cross each other;

공통 전극선, 공통 전극 및 유지 전극과 게이트선이 형성되어 있는 기판 전면을 덮고 있는 게이트 절연층,A gate insulating layer covering the entire surface of the substrate on which the common electrode line, the common electrode, the sustain electrode, and the gate line are formed;

유지 전극 위의 게이트 절연층의 위에 유지 전극을 따라 세로로 형성되어 있으며 게이트선과 유지 전극의 교차점에는 형성되어 있지 않은 다수의 화소 전극,A plurality of pixel electrodes formed vertically along the storage electrode on the gate insulating layer on the storage electrode and not formed at the intersection of the gate line and the storage electrode;

공통 전극 위의 게이트 절연층 위에 공통 전극을 따라 형성되어 있으며 공통 전극의 폭을 넘지 않는 데이터선,A data line formed along the common electrode on the gate insulating layer on the common electrode and not exceeding the width of the common electrode,

제 1 단자는 게이트선과 연결되어 있고 제 2 단자는 데이터선과 연결되어 있고 제 3 단자는 게이트선과 유지 전극 상부의 화소 전극과 연결되어 있으며 제 4 단자는 게이트선과 유지 전극 하부의 화소 전극과 연결되어 있는 이채널 트랜지스터를 포함한다.The first terminal is connected to the gate line, the second terminal is connected to the data line, the third terminal is connected to the pixel electrode above the gate line and the sustain electrode, and the fourth terminal is connected to the pixel electrode below the gate line and the sustain electrode. It includes a two-channel transistor.

위의 두가지 경우에 유지 전극과 공통 전극은 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 것이 개구율 확장을 위하여 바람직하며, 게이트선과 데이터선은 크롬으로 이루어진 것이 바람직하다.In the above two cases, the sustain electrode and the common electrode are preferably made of a transparent conductive material for the expansion of the aperture ratio, and the gate line and the data line are preferably made of chromium.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는,The liquid crystal display device according to the present invention for achieving this object,

투명한 절연 기판,Transparent insulation substrate,

공통 전압을 인가받으며 세로로 형성되어 있는 공통 전극,A common electrode vertically applied with a common voltage,

공통 전극과 분리되어 있으며 가로로 형성되어 있는 게이트선,A gate line separated from the common electrode and formed horizontally;

공통 전극과 게이트선이 형성되어 있는 절연 기판 전면을 덮고 있는 절연층,An insulating layer covering the entire surface of the insulating substrate on which the common electrode and the gate line are formed;

공통 전극의 사이 게이트 절연층의 위에 세로로 형성되어 있는 화소 전극,A pixel electrode formed vertically on the gate insulating layer between the common electrodes,

공통 전극 위의 게이트 절연층 위에 공통 전극을 따라 형성되어 있는 데이터선,A data line formed along the common electrode on the gate insulating layer on the common electrode,

한 단자는 게이트선과 연결되어 있고 다른 한 단자는 데이터선과 연결되어 있으며 나머지 한 단자는 화소 전극과 연결되어 있는 트랜지스터를 포함하는 제 1 기판,A first substrate including a transistor connected at one terminal to a gate line, at another terminal to a data line, and at the other terminal to a pixel electrode;

투명한 절연 기판, 절연 기판 위에 형성되어 있으며 수평 배향을 주며 일정 방향으로 러빙처리되어 있는 배향막으로 포함하는 제 2 기판, 그리고 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 봉입되어 있는 액정 물질을 포함한다.A transparent insulating substrate, a second substrate formed on the insulating substrate and having an horizontal alignment and rubbing treatment in a predetermined direction, the second substrate, and a liquid crystal material encapsulated between the first substrate and the second substrate.

여기에서, 제 1 기판에 부착되어 있는 제 1 편광자와 제 2 기판에 부착되어 있는 제 2 편광자를 더 포함할 수 있다.Here, the first polarizer attached to the first substrate and the second polarizer attached to the second substrate may be further included.

봉입된 액정 물질은 유전율 이방성이 양인 네마틱 액정일 수 있으며, 이 경우 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향은 데이터선의 길이 방향과 동일한 것이 바람직하다. 이때 제 2 편광자의 편광축은 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향과 일치하고, 제 1 편광자와 제 2 편광자의 편광축은 서로 직교, 또는 평행한 것이 바람직하다.The encapsulated liquid crystal material may be a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, and in this case, the rubbing direction of the alignment layer of the second substrate is preferably the same as the length direction of the data line. At this time, it is preferable that the polarization axis of the second polarizer coincides with the rubbing direction of the alignment film of the second substrate, and the polarization axes of the first polarizer and the second polarizer are orthogonal or parallel to each other.

이와는 달리 봉입된 액정 물질은 카이랄 네마틱 액정일 수 있으며, 이때 액정 물질의 피치는 80°내지 90°이고, 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향은 데이터선의 길이 방향에 수직인 것이 바람직하다. 여기에서 제 2 편광자의 편광축은 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향과 일치하고, 제 1 편광자와 제 2 편광자의 편광축은 서로 직교 또는 평행한 것이 좋다.Alternatively, the encapsulated liquid crystal material may be a chiral nematic liquid crystal, wherein the pitch of the liquid crystal material is 80 ° to 90 °, and the rubbing direction of the alignment layer of the second substrate is perpendicular to the length direction of the data line. The polarization axis of the second polarizer coincides with the rubbing direction of the alignment film of the second substrate, and the polarization axes of the first polarizer and the second polarizer are orthogonal or parallel to each other.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Next, 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 embodiments.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 기판의 배치도이고, 제3도는 제2도에서 A-A선의 단면도이다.FIG. 2 is a layout view of one substrate of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG.

먼저, 제2도를 참고로 하여 본 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 평면 구조를 설명한다.First, the planar structure of the substrate for a liquid crystal display according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2.

투명한 유리 기판(100)위에 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극선(120)이 가로로 형성되어 있고 그 분지인 공통 전극(121)이 공통 전극선(120)을 중심으로 아래위로 세로로 형성되어 있다. 위쪽 공통 전극선(120)의 아래쪽 분지인 공통 전극(121)과 아래쪽 공통 전극선(120)의 위쪽 분지인 공통 전극(121)은 서로 일정 거리를 두고 있다.The common electrode line 120 made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) is formed horizontally on the transparent glass substrate 100, and the common electrode 121, which is a branch thereof, is moved up and down about the common electrode line 120. It is formed vertically. The common electrode 121, which is a lower branch of the upper common electrode line 120, and the common electrode 121, which is an upper branch of the lower common electrode line 120, have a predetermined distance from each other.

공통 전극(121)의 사이에는 역시 ITO 따위의 투명 도전 물질로 된 유지 전극(122)이 위쪽 공통 전극선(120) 부근에서 아래쪽 공통 전극선(120) 부근까지 세로로 형성되어 있으며, 공통 전극선(120)과 단락되지 않도록 일정 거리를 두고 있다.Between the common electrodes 121, a sustain electrode 122 made of a transparent conductive material such as ITO is formed vertically from the upper common electrode line 120 to the lower common electrode line 120, and the common electrode line 120. There is a certain distance to avoid short circuit.

상하의 공통 전극(121) 사이의 공간에는 가로로 게이트선(110)이 형성되어 있으며 유지 전극(122)과 연결되어 있고 공통 전극(121)과는 단락되지 않도록 일정 거리를 두고 있다.The gate line 110 is formed horizontally in the space between the upper and lower common electrodes 121, is connected to the storage electrode 122, and is spaced apart from the common electrode 121 so as not to be shorted.

앞에서 설명한 공통 전극선(120), 공통 전극(121), 유지 전극(122) 및 게이트선(110)의 위에는 전면적으로 게이트 절연층(제3도의 도면 부호 150)이 덮여 있다.The gate insulating layer (reference numeral 150 in FIG. 3) is entirely covered on the common electrode line 120, the common electrode 121, the storage electrode 122, and the gate line 110 described above.

유지 전극(122)의 위의 게이트 절연층 위에는 화소 전극(140)이 형성되어 있으며 게이트선(110)을 경계로 두 화소 전극(140)이 서로 분리되어 있다.The pixel electrode 140 is formed on the gate insulating layer on the storage electrode 122, and the two pixel electrodes 140 are separated from each other by the gate line 110.

세로로 형성되어 있는 공통 전극(121)을 따라 한번씩 걸러가며 공통 전극(121)과 중첩되며 공통 전극(121)보다 폭이 작은 데이터선(130)이 형성되어 있으며 공통 전극(121)과 데이터선(130)의 사이에는 게이트 절연층이 개재되어 있다. 데이터선(130)은 게이트선(110)과는 게이트 절연층을 매개로 교차하고 있으며, 데이터선(130)과 게이트선(110)의 교차점에서 데이터선(130)의 분지가 게이트선(110)을 따라 좌우로 연장되다가 유지 전극(122)과의 교차점에서 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극을 이룬다. 여기에서 데이터선(130)은 공통 전극(121)의 위에 형성되어 있기 때문에 데이터선(130)으로부터 발생하는 전기장은 대부분 공통 전극(121)쪽으로 향하고 그 좌우로는 영향을 거의 미치지 않는다. 특히 공통 전극(121)의 폭이 더 큰 경우에는 더욱 그러하다.A data line 130 is formed and filtered along the common electrode 121 formed vertically, overlapping with the common electrode 121, and having a width smaller than that of the common electrode 121. The common electrode 121 and the data line ( A gate insulating layer is interposed between 130. The data line 130 intersects the gate line 110 with a gate insulating layer, and a branch of the data line 130 is formed at the intersection of the data line 130 and the gate line 110. As a result, it extends from side to side and forms a source electrode of the thin film transistor TFT at the intersection with the sustain electrode 122. Since the data line 130 is formed on the common electrode 121, the electric field generated from the data line 130 is mostly directed toward the common electrode 121 and has little influence on the left and right sides thereof. This is especially true when the width of the common electrode 121 is larger.

그러면, 박막 트랜지스터의 구조를 제3도를 참고로 하여 상세히 설명한다.Next, the structure of the thin film transistor will be described in detail with reference to FIG. 3.

본 실시예에서 박막 트랜지스터는 이채널(two-channel) 구조를 택하며, 박막 트랜지스터의 게이트 전극(110)은 게이트선(110)의 일부이다. 게이트 전극의 위에는 질화규소 따위의 물질로 이루어져 있는 게이트 절연층(150)이 형성되어 있다. 게이트 절연층(150)의 위에는 비정질 위의 물질로 이루어진 반도체층(160)이 형성되어 있으며 그 위에는 n+ 비정질 규소 따위의 물질로 이루어진 접촉층(171,172)이 형성되어 있다. 그런데 여기에서는 이채널 구조를 택하고 있으므로 접촉층(171,172)은 반도체층(160) 위의 세 부분, 즉 중앙과 양 끝 부분에 분리되어 위치한다. 이 접촉층(171,172)위에는 소스 전극(180) 및 드레인 전극(190)이 형성되어 있으며, 중앙부의 접촉층(171)위에 형성되어 있는 소스 전극(180)은 데이터선(130)의 분지이고, 양끝의 접촉층(172) 위에 형성되어 있는 드레인 전극(190)은 화소 전극(140)과 연결되어 있다.In the present embodiment, the thin film transistor adopts a two-channel structure, and the gate electrode 110 of the thin film transistor is part of the gate line 110. A gate insulating layer 150 made of a material such as silicon nitride is formed on the gate electrode. A semiconductor layer 160 made of an amorphous material is formed on the gate insulating layer 150, and contact layers 171 and 172 formed of a material such as n + amorphous silicon are formed thereon. In this case, since the two-channel structure is adopted, the contact layers 171 and 172 are disposed in three portions on the semiconductor layer 160, that is, at the center and both ends. The source electrode 180 and the drain electrode 190 are formed on the contact layers 171 and 172, and the source electrode 180 formed on the contact layer 171 in the center is a branch of the data line 130. The drain electrode 190 formed on the contact layer 172 is connected to the pixel electrode 140.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 게이트선(110), 데이터선(130) 및 공통 전극선(120) 등에 대하여 대칭인 구조를 이루고 있으며 게이트선(110) 및 데이터선(130)이 화소의 중앙 부분에서 교차하고 있는 구조가 된다.As described above, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention has a symmetrical structure with respect to the gate line 110, the data line 130, the common electrode line 120, and the like. It becomes a structure which intersects in the center part of a pixel.

이러한 액정 표시 장치용 기판에서는 공통 전극선(120) 및 공통 전극(121), 화소 전극(140), 유지 전극(122) 등을 ITO로 형성하고 이채널 트랜지스터를 채용하고 있고, 구조가 간단하여 배선이 차지하는 면적이 줄기 때문에 제1도(a) 및 (b)에 도시한 구조에 비하여 개구율이 높아진다.In such a liquid crystal display substrate, the common electrode line 120, the common electrode 121, the pixel electrode 140, the sustain electrode 122, and the like are formed of ITO, and a two-channel transistor is adopted. Since the area occupies is small, the opening ratio is higher than that of the structures shown in Figs. 1 (a) and (b).

그러면, 이러한 구조의 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 제4도(a) 내지 (f)를 참고로 하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing a liquid crystal display device having such a structure will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4F.

먼저 제4도(a)에 도시한 바와 같이, ITO와 같은 투명한 도전 물질을 적층하고 식각하여 공통 전극선(120) 및 그 분지인 공통 전극(121)과 유지 전극(122)을 형성한다. 여기에서 공통 전극선(120)은 가로로 형성하고, 공통 전극(121)은 공통 전극선(120)의 상하로 대칭으로 길게 형성하며, 유지 전극(122)은 공통 전극선(120) 및 공통 전극(121)과 만나지 않도록 공통 전극선(120)의 사이에 세로로 길게 형성한다.First, as shown in FIG. 4A, a transparent conductive material such as ITO is stacked and etched to form a common electrode line 120, a branched common electrode 121, and a sustain electrode 122. The common electrode line 120 is formed horizontally, the common electrode 121 is formed symmetrically up and down the common electrode line 120, and the sustain electrode 122 is the common electrode line 120 and the common electrode 121. It is formed long vertically between the common electrode line 120 so as not to meet.

다음, 제4도(b)에 도시한 바와 같이 크롬 따위의 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 아래위의 공통 전극(121) 사이에 가로로 게이트선(110)을 형성한다. 이때 게이트선(110)은 세로로 형성되어 있는 유지 전극(122)과 접속된다.Next, as illustrated in FIG. 4B, a conductive material such as chromium is stacked and patterned to form a gate line 110 horizontally between the upper and lower common electrodes 121. In this case, the gate line 110 is connected to the sustain electrode 122 formed vertically.

다음, 제4도(c)에 도시한 것처럼, 질화규소, 비정질 규소, n+ 비정질 규소를 차례로 적층하고, 위의 두층을 식각하여 접촉층(제3도의 171, 172) 및 반도체층(제3도의 160)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4 (c), silicon nitride, amorphous silicon, and n + amorphous silicon are stacked in this order, and the upper two layers are etched to etch the contact layer (171, 172 in FIG. 3) and the semiconductor layer (160 in FIG. 3). ).

이어, 제4도(d)에 나타낸 것처럼, ITO 따위의 투명한 도전 물질을 패터닝하여 유지 전극(122)과 중첩되는 화소 전극(140)을 형성한다. 이때 화소 전극(140)은 앞에서 형성한 접촉층 및 반도체층과는 중첩되지 않도록 하는 것이 바람직하다.Subsequently, as illustrated in FIG. 4D, a transparent conductive material such as ITO is patterned to form the pixel electrode 140 overlapping the sustain electrode 122. In this case, it is preferable that the pixel electrode 140 does not overlap the contact layer and the semiconductor layer formed above.

다음, 제4도(e)에 나타낸 바와 같이, 크롬 따위의 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 데이터선(130)을 형성한다. 이때 데이터선(130)은 세로로 공통 전극(121)을 따라 공통 전극(121)위에 형성하되, 공통 전극(121)보다도 폭이 좁게 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 데이터선(130)과 게이트선(110)과의 교차점에서 데이터선(130)의 분지를 좌우로 벋어 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(제3도의 180)이 되게 하고, 이와 분리되어 상하로 화소 전극(140)과 연결된 드레인 전극(제3도의 190)을 함께 형성한다. 그리고 이를 마스크로 하여 접촉층(제3도의 171, 172)을 식각한다.Next, as shown in FIG. 4E, a conductive material such as chromium is stacked and patterned to form a data line 130. In this case, the data line 130 is vertically formed on the common electrode 121 along the common electrode 121, but the width of the data line 130 is narrower than that of the common electrode 121. Then, at the intersection of the data line 130 and the gate line 110, the branch of the data line 130 is pulled from side to side to become a source electrode (180 in FIG. 3) of the thin film transistor TFT, and separated from each other up and down. The drain electrode 190 connected to the pixel electrode 140 is formed together. The contact layer (171, 172 in FIG. 3) is etched using this as a mask.

마지막으로 전면에 보호막을 형성하면 본 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판 하나가 완성된다. 편의상 이와 같이 배선이 형성되어 있는 기판을 제 1 기판이라 하고 다른 기판을 제 2 기판이라 하자.Finally, when the protective film is formed on the entire surface, one substrate for the liquid crystal display according to the present embodiment is completed. For convenience, a substrate on which wiring is formed is called a first substrate and another substrate is called a second substrate.

이처럼 제 1 기판에 모든 배선이 형성되어 있으므로 제 2 기판에는 배선을 형성하지 않는다.Thus, since all the wirings are formed on the first substrate, no wiring is formed on the second substrate.

다음으로 배향을 고려하자.Next consider the orientation.

일단 화소 전극(140)에 전압이 인가되면 공통 전극(121)과의 전위차에 의하여 화소 전극(140)과 공통 전극(121)과의 사이에 전기장이 형성된다. 이때 전기장의 방향은 제 1 기판 표면 부근에서는 공통 전극(121)으로부터 화소 전극(140), 또는 화소 전극(140)으로부터의 공통 전극(121)을 향하는 직선 방향이므로(제 1 기판 표면으로부터 위로 올라갈수록 곡선형의 전기장이 형성된다), 충분한 전계가 인가된 경우 제 1 기판 표면 부근의 액정 방향자가 전기장의 방향을 따라 또는 전기장의 방향에 수직하게 배열한다. 이러한 점을 고려할 때, 유전율 이방성이 양인 액정 물질을 이용하는 경우에는, 액정 분자의 초기 상태는 액정 분자의 장축 방향이 공통 전극(121) 또는 화소 전극(140)의 길이 방향과 일치하는 방향인 것이 바람직하다. 따라서, 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자의 장축 방향이 공통 전극(121) 또는 화소 전극(140)의 길이 방향과 일치하도록 하여야 한다.Once a voltage is applied to the pixel electrode 140, an electric field is formed between the pixel electrode 140 and the common electrode 121 by a potential difference with the common electrode 121. In this case, the direction of the electric field is a linear direction toward the pixel electrode 140 from the common electrode 121 or the common electrode 121 from the pixel electrode 140 in the vicinity of the first substrate surface (the higher the upward direction from the first substrate surface). A curved electric field is formed), when a sufficient electric field is applied, the liquid crystal directors near the surface of the first substrate are arranged along the direction of the electric field or perpendicular to the direction of the electric field. In view of this, when using a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy, the initial state of the liquid crystal molecules is preferably a direction in which the major axis direction of the liquid crystal molecules coincides with the longitudinal direction of the common electrode 121 or the pixel electrode 140. Do. Therefore, in the state in which the electric field is not applied, the long axis direction of the liquid crystal molecules must match the longitudinal direction of the common electrode 121 or the pixel electrode 140.

이때, 두 기판 사이에 봉합될 액정 물질로는 네마틱 액정, 카이랄 첨가제가 첨가된 네마틱 액정 또는 카이랄 네마틱 액정을 택할 수 있는데, 이 중에서 순수한 네마틱 액정으로서 유전율 이방성이 양인 액정을 택하고 비틀림을 주지 않는 경우를 먼저 고려하자.In this case, a liquid crystal material to be sealed between the two substrates may be selected as nematic liquid crystals, nematic liquid crystals to which chiral additives are added, or chiral nematic liquid crystals. Let's consider the case where it doesn't twist.

제 1 기판 표면 부근의 액정 방향자가 공통 전극(121)의 길이 방향으로 배열되기 위해서는 제 2 기판에 배향막을 형성하고 공통 전극(121)의 길이 방향으로 러빙을 하는 방법을 고려할 수 있다. 대신 제 1 기판에는 배향막 및 러빙을 생략하여도 되지만 전기장이 액정 분자에 가하는 힘보다 배향력이 약한 배향막과 러빙을 할 수도 있다. 그러나 제 1 기판에는 배향막을 생략하고 러빙을 실시하지 않는 쪽이 액정 분자의 배열을 자유롭게 하므로 시야각 확장을 위해서는 바람직하다.In order to arrange the liquid crystal directors near the surface of the first substrate in the longitudinal direction of the common electrode 121, a method of forming an alignment layer on the second substrate and rubbing in the longitudinal direction of the common electrode 121 may be considered. Instead, the alignment layer and rubbing may be omitted in the first substrate, but rubbing may be performed with the alignment layer whose orientation is weaker than the force applied by the electric field to the liquid crystal molecules. However, it is preferable to extend the viewing angle because the alignment layer is omitted and no rubbing is performed on the first substrate to free the alignment of the liquid crystal molecules.

그러면, 두 기판 사이에 봉입되어 있는 액정 분자들은 세로 방향으로 배열한다.Then, the liquid crystal molecules encapsulated between the two substrates are arranged in the longitudinal direction.

그러면, 이와 같이 유전율 이방성이 양인 네마틱 액정 분자들이 전압을 인가하지 않은 상태에서 세로로 배열되어 있는 경우의 액정 표시 장치의 작용을 제5도 내지 제9도를 참고로 하여 상세히 설명한다.Next, the operation of the liquid crystal display when the nematic liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy are vertically arranged without applying a voltage will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 9.

먼저 제5도는 화소 전극(140)에 전압이 인가되지 않았을 때의 액정 분자의 배열을 도시한 도면이고, 제6도(a)는 제5도의 B-B선을 따라 자른 단면도이고, 제6도(b)는 제5도의 C-C선을 따라 자른 단면도이다. 여기에서 알 수 있는 것처럼 전압을 인가하지 않았을 때에는 액정 분자(400)들은 제 1 기판(200)에서 제 2 기판(300)에 이르기까지 장축 방향이 세로를 향하도록 기판에 평행하게 배열되어 있다.First, FIG. 5 is a diagram showing an arrangement of liquid crystal molecules when no voltage is applied to the pixel electrode 140. FIG. 6A is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 5, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 5. As can be seen, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules 400 are arranged parallel to the substrate such that the major axis of the liquid crystal molecules 400 extends from the first substrate 200 to the second substrate 300.

제7도는 화소 전극(140)에 충분한 전압이 인가되어 액정 분자가 전기장의 방향과 평행하게 배열한 경우를 도시한 도면이고, 제8도(a)는 제7도의 D-D선을 따라 도시한 단면도이고, 제8도(b)는 제7도의 E-E선을 따라 도시한 단면도이다. 여기에서 알 수 있는 것처럼 제 2 기판(300) 부근의 분자(400)들은 배향력에 의하여 원래의 상태를 유지하고 있는 반면, 제 1 기판(200) 부근의 분자들은 전기장에 의하여 방향이 바뀌어 전기장의 방향과 평행하게 되고, 그 중간의 분자들은 제 1 기판(200)에서 제 2 기판(300)에 이르기까지 점차 회전하고 있다. 단 여기에서 배선위의 액정 분자들은 도체 위에 위치하고 있으므로 전기장의 영향을 받지 않는다.FIG. 7 is a diagram illustrating a case in which a sufficient voltage is applied to the pixel electrode 140 so that the liquid crystal molecules are arranged in parallel to the direction of the electric field. FIG. 8A is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. 7. As can be seen here, the molecules 400 near the second substrate 300 remain intact by the orientation force, while the molecules near the first substrate 200 are changed in direction by the electric field, and thus Parallel to the direction, molecules in the middle are gradually rotating from the first substrate 200 to the second substrate 300. Here, since the liquid crystal molecules on the wiring are located on the conductor, they are not affected by the electric field.

제9도는 화소 전극(140)에 일정 정도의 전압이 인가되어 액정 분자가 전기장의 방향과 일정한 각도를 이루고 있는 경우를 도시한 도면이고, 제10도(a)는 제9도의 F-F선을 따라 도시한 단면도이고, 제8도(b)는 제7도의 G-G선을 따라 도시한 단면도이다. 여기에서 알 수 있는 것처럼 제 2 기판(300) 부근의 분자(400)들은 배향력에 의하여 원래의 상태를 유지하고 있는 반면, 제 1 기판(200) 부근의 분자(400)들은 전기장에 의하여 방향이 바뀌어 전기장의 방향과 일정 각도를 이루고 있고, 그 중간의 분자들은 제 1 기판(200)에서 제 2 기판(300)에 이르기까지 점차 회전하고 있다. 단 여기에서 배선위의 액정 분자들은 도체 위에 위치하고 있으므로 전기장의 영향을 받지 않는다.FIG. 9 is a diagram illustrating a case where a predetermined voltage is applied to the pixel electrode 140 to form a liquid crystal molecule at an angle with a direction of an electric field. FIG. 10 (a) is taken along the FF line of FIG. 8 is a cross sectional view taken along the line GG of FIG. As can be seen here, the molecules 400 near the second substrate 300 remain intact by the orientation force, whereas the molecules 400 near the first substrate 200 are oriented by the electric field. They change to form an angle with the direction of the electric field, and the molecules in the middle are gradually rotating from the first substrate 200 to the second substrate 300. Here, since the liquid crystal molecules on the wiring are located on the conductor, they are not affected by the electric field.

이러한 액정 표시 장치의 두 기판에 각각 편광자를 부착하면 원하는 계조 표시를 얻을 수 있다. 이때 제 2 기판에 부착된 편광자의 편광축을 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향과 동일하게 하고, 제 1 기판에 부착된 편광자의 편광축을 이와 직교하게 하거나 평행하게 하는 것이 바람직하다.If the polarizers are attached to the two substrates of the liquid crystal display, desired gray scale display can be obtained. At this time, it is preferable that the polarization axis of the polarizer attached to the second substrate is the same as the rubbing direction of the alignment film of the second substrate, and the polarization axis of the polarizer attached to the first substrate is orthogonal or parallel thereto.

앞의 실시예에서는 유전율 이방성이 양인 네마틱 액정에 비틀림을 주지 않고 배향한 경우의 액정 표시 장치를 설명한 것이지만, 이외에도 여러 가지 변형을 취할 수 있다.In the foregoing embodiment, the liquid crystal display device in the case where the alignment is performed without twisting the nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy, but various modifications can be made.

그 한 예로는 통상의 비틀린 네마틱 방식에서와 마찬가지의 배열을 택할 수도 있다. 즉, 제 1 기판에 배향막을 형성하고 제 1 기판의 배향 방향에 수직으로 러빙을 하여 제 1 기판으로부터의 제 2 기판에 이르는 액정 분자들이 90°비틀리게 하는 것이다. 이때, 제 2 기판에 부착된 편광자의 편광축은 상기 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향과 일치하게 하고, 제 1 기판에 부착된 편광자의 편광축은 이와 직교 또는 평행하게 하는 것이 바람직하다.One example may be the same arrangement as in the normal twisted nematic approach. That is, the alignment film is formed on the first substrate and rubbed perpendicularly to the alignment direction of the first substrate to distort the liquid crystal molecules from the first substrate to the second substrate by 90 °. At this time, it is preferable that the polarization axis of the polarizer attached to the second substrate coincide with the rubbing direction of the alignment film of the second substrate, and the polarization axis of the polarizer attached to the first substrate is perpendicular or parallel thereto.

다른 예로는 봉입되는 액정 물질로 카이랄 네마틱 액정을 택할 수 있다. 이때, 액정 물질의 피치는 80°내지 100°, 바람직하게는 90°가 되도록 하면, 양 기판의 배향 방향을 수직으로 한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.As another example, a chiral nematic liquid crystal may be selected as the encapsulating liquid crystal material. At this time, when the pitch of the liquid crystal material is 80 ° to 100 °, preferably 90 °, the same effect as that in the case where the alignment directions of both substrates are made vertical can be obtained.

이와 같이 본 발명에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서는 종래의 평면 구동 방식이 가지는 장점인 광시야각을 확보하면서도 데이터선으로부터의 전기장을 효과적으로 차폐하고 개구율을 높이는 효과가 있다.As described above, the liquid crystal display of the planar driving method according to the present invention has the effect of effectively shielding the electric field from the data line and increasing the aperture ratio while securing a wide viewing angle which is an advantage of the conventional planar driving method.

Claims (29)

기판, 공통 전압이 인가되며 세로로 형성되어 있는 공통 전극, 상기 공통 전극과 분리되어 있으며 가로로 형성되어 있는 게이트선, 상기 공통 전극과 상기 게이트선이 형성되어 있는 상기 기판 전면을 덮고 있는 게이트 절연층, 상기 공통 전극의 사이 상기 게이트 절연층의 위에 세로로 형성되어 있는 화소 전극, 상기 공통 전극위의 게이트 절연층 위에 상기 공통 전극을 따라 형성되어 있는 데이터선, 한 단자는 상기 게이트선과 연결되어 있고 다른 한 단자는 상기 데이터선과 연결되어 있으며 나머지 한 단자는 상기 화소 전극과 연결되어 있는 트랜지스터를 포함하는 액정 표시 장치용 기판.A substrate, a common electrode applied with a common voltage, and formed vertically, a gate line separated from the common electrode and formed horizontally, and a gate insulating layer covering an entire surface of the substrate on which the common electrode and the gate line are formed A pixel electrode vertically formed on the gate insulating layer between the common electrode, a data line formed along the common electrode on the gate insulating layer on the common electrode, and one terminal is connected to the gate line and the other And a terminal connected to the data line and one terminal connected to the pixel electrode. 제1항에서, 상기 데이터선의 폭은 상기 공통 전극의 폭을 넘지 않는 액정 표시 장치용 기판.The substrate of claim 1, wherein the width of the data line does not exceed the width of the common electrode. 제1항 또는 제2항에서, 상기 화소 전극 하부의 상기 게이트 절연층 아래에 상기 화소 전극을 따라 형성되어 있으며 상기 게이트선과 연결되어 있는 유지 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치용 기판.The liquid crystal display substrate of claim 1, further comprising a storage electrode formed under the gate insulating layer below the pixel electrode along the pixel electrode and connected to the gate line. 제3항에서, 상기 유지 전극은 투명한 도전 물질로 이루어진 액정 표시 장치용 기판.The substrate of claim 3, wherein the sustain electrode is made of a transparent conductive material. 제2항 또는 제4항에서, 상기 공통 전극은 투명한 도전 물질로 이루어진 액정 표시 장치용 기판.The substrate of claim 2, wherein the common electrode is made of a transparent conductive material. 제1항에서, 상기 게이트선은 크롬으로 이루어진 액정 표시 장치용 기판.The liquid crystal display substrate of claim 1, wherein the gate line is made of chromium. 기판, 상기 기판위에 가로로 형성되어 있는 다수의 공통 전극선, 상기 공통 전극선의 분지로서 상기 공통 전극선의 상하로 세로로 형성되어 있는 다수의 공통 전극, 상기 공통 전극의 사이에 세로로 형성되어 있는 다수의 유지 전극, 상기 공통 전극선 및 상기 공통 전극과 분리되어 있고 아래위의 상기 공통 전극선의 사이에 가로로 형성되어 있으며 상기 유지 전극과 전기적으로 연결되면서 교차하는 다수의 게이트선, 상기 공통 전극선, 공통 전극 및 유지 전극과 상기 게이트선이 형성되어 있는 상기 기판 전면을 덮고 있는 게이트 절연층, 상기 유지 전극 위의 상기 게이트 절연층의 위에 상기 유지 전극을 따라 세로로 형성되어 있으며 상기 게이트선과 상기 유지 전극의 교차점에는 형성되어 있지 않은 다수의 화소 전극, 상기 공통 전극 위의 게이트 절연층 위에 상기 공통 전극을 따라 형성되어 있으며 상기 공통 전극의 폭을 넘지 않는 데이터선, 제 1 단자는 상기 게이트선과 연결되어 있고 제 2 단자는 상기 데이터선과 연결되어 있고 제 3 단자는 상기 게이트선과 상기 유지 전극 상부의 상기 화소 전극과 연결되어 있으며 제 4 단자는 상기 게이트선과 상기 유지 전극 하부의 상기 화소 전극과 연결되어 있는 이채널 트랜지스터를 포함하는 액정 표시 장치용 기판.A substrate, a plurality of common electrode lines formed horizontally on the substrate, a plurality of common electrodes formed vertically above and below the common electrode line as a branch of the common electrode line, and a plurality of vertically formed between the common electrodes A plurality of gate lines, the common electrode line, the common electrode, and the plurality of gate lines which are separated from the sustain electrode, the common electrode line, and the common electrode, and are formed horizontally between the upper and lower common electrode lines, and are electrically connected to the sustain electrode. A gate insulating layer covering the entire surface of the substrate on which the electrode and the gate line are formed, and vertically formed along the storage electrode on the gate insulating layer on the storage electrode, and formed at an intersection point of the gate line and the storage electrode. A plurality of pixel electrodes not provided, a gate over the common electrode A data line formed on the soft layer along the common electrode and not exceeding a width of the common electrode, a first terminal connected to the gate line, a second terminal connected to the data line, and a third terminal connected to the gate line A substrate for a liquid crystal display device connected to the pixel electrode above an electrode, and a fourth terminal including a two-channel transistor connected to the gate line and the pixel electrode below the sustain electrode. 제7항에서, 상기 유지 전극은 투명한 도전 물질로 이루어진 액정 표시 장치용 기판.The substrate of claim 7, wherein the sustain electrode is made of a transparent conductive material. 제7항 또는 제8항에서, 상기 공통 전극은 투명한 도전 물질로 이루어진 액정 표시 장치용 기판.The substrate of claim 7, wherein the common electrode is made of a transparent conductive material. 제7항에서, 상기 게이트선은 크롬으로 이루어진 액정 표시 장치용 기판.The liquid crystal display substrate of claim 7, wherein the gate line is made of chromium. 제7항에서, 상기 데이터선은 크롬으로 이루어진 액정 표시 장치용 기판.The substrate of claim 7, wherein the data line is made of chromium. 투명한 절연 기판, 공통 전압을 인가받으며 세로로 형성되어 있는 공통 전극, 상기 공통 전극과 분리되어 있으며 가로로 형성되어 있는 게이트선, 상기 공통 전극과 상기 게이트선이 형성되어 있는 상기 절연 기판 전면을 덮고 있는 절연층, 상기 공통 전극의 사이 상기 게이트 절연층의 위에 세로로 형성되어 있는 화소 전극, 상기 공통 전극 위의 게이트 절연층 위에 상기 공통 전극을 따라 형성되어 있는 데이터선, 한 단자는 상기 게이트선과 연결되어 있고 다른 한 단자는 상기 데이터선과 연결되어 있으며 나머지 한 단자는 상기 화소 전극과 연결되어 있는 트랜지스터를 포함하는 제 1 기판, 투명한 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며 수평 배향을 주며 일정 방향으로 러빙처리되어 있는 배향막을 포함하는 제 2 기판, 그리고 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 봉입되어 있는 액정 물질을 포함하는 액정 표시 장치.A transparent insulating substrate, a common electrode vertically formed under a common voltage, a gate line separated from the common electrode and formed horizontally, and covering the entire surface of the insulating substrate on which the common electrode and the gate line are formed; An insulating layer, a pixel electrode vertically formed on the gate insulating layer between the common electrode, a data line formed along the common electrode on the gate insulating layer on the common electrode, and one terminal connected to the gate line And a second terminal connected to the data line and the other terminal formed on the first substrate including a transistor connected to the pixel electrode, a transparent insulating substrate, and the insulating substrate, and having a horizontal orientation and rubbing in a predetermined direction. A second substrate comprising an alignment film, and the first group A liquid crystal display device comprising a liquid crystal material enclosed between a plate and a second substrate. 제12항에서, 상기 제 1 기판에 부착되어 있는 제 1 편광자와 상기 제 2 기판에 부착되어 있는 제 2 편광자를 더 포함하는 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 12, further comprising a first polarizer attached to the first substrate and a second polarizer attached to the second substrate. 제13항에서, 상기 액정 물질은 유전율 이방성이 양인 네마틱 액정인 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 13, wherein the liquid crystal material is a nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy. 제14항에서, 상기 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향은 상기 데이터선의 길이 방향과 동일한 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 14, wherein the rubbing direction of the alignment layer of the second substrate is the same as the length direction of the data line. 제15항에, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향과 동일한 방향으로 러빙처리되어 있는 배향막을 더 포함하는 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 15, wherein the first substrate further comprises an alignment film which is rubbed in the same direction as the rubbing direction of the alignment film of the second substrate. 제15항 또는 제16항에서, 상기 제 2 편광자의 편광축은 상기 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향과 일치하는 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 15, wherein the polarization axis of the second polarizer coincides with the rubbing direction of the alignment layer of the second substrate. 제17항에서, 상기 제 1 편광자와 제 2 편광자의 편광축은 서로 직교하는 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 17, wherein the polarization axes of the first and second polarizers are perpendicular to each other. 제17항에서, 상기 제 1 편광자와 제 2 편광자의 편광축은 서로 평행한 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 17, wherein the polarization axes of the first polarizer and the second polarizer are parallel to each other. 제15항에서, 상기 제 1 기판은 전면에 형성되어 있으며, 상기 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향과 수직하게 러빙처리되어 있는 배향막을 더 포함하는 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 15, wherein the first substrate further comprises an alignment layer formed on an entire surface thereof and subjected to a rubbing process perpendicular to a rubbing direction of the alignment layer of the second substrate. 제20항에서, 상기 제 2 편광자의 편광축은 상기 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향과 일치하는 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 20, wherein a polarization axis of the second polarizer coincides with a rubbing direction of the alignment layer of the second substrate. 제21항에서, 상기 제 1 편광자와 제 2 편광자의 편광축은 서로 직교하는 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 21, wherein the polarization axes of the first polarizer and the second polarizer are perpendicular to each other. 제21항에서, 상기 제 1 편광자와 제 2 편광자의 편광축은 서로 평행한 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 21, wherein polarization axes of the first polarizer and the second polarizer are parallel to each other. 제13항에서, 상기 액정 물질은 유전율 이방성인 양인 카이랄 네마틱 액정인 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 13, wherein the liquid crystal material is a chiral nematic liquid crystal in an amount of dielectric anisotropy. 제24항에서, 상기 액정 물질의 피치는 80°내지 90°인 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 24, wherein a pitch of the liquid crystal material is 80 ° to 90 °. 제25항에서, 상기 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향은 상기 데이터선의 길이 방향에 수직인 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 25, wherein a rubbing direction of the alignment layer of the second substrate is perpendicular to a length direction of the data line. 제26항에서, 상기 제 2 편광자의 편광축은 상기 제 2 기판의 배향막의 러빙 방향과 일치하는 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 26, wherein a polarization axis of the second polarizer coincides with a rubbing direction of an alignment layer of the second substrate. 제27항에서, 상기 제 1 편광자와 제 2 편광자의 편광축은 서로 직교하는 액정 표시 장치.The liquid crystal display of claim 27, wherein the polarization axes of the first and second polarizers are perpendicular to each other. 제27항에서, 상기 제 1 편광자와 제 2 편광자의 편광축은 서로 평행한 액정 표시 장치.28. The liquid crystal display of claim 27, wherein the polarization axes of the first and second polarizers are parallel to each other.
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