KR101297247B1 - In plane switching mode liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자는 화소의 중앙영역과 모서리영역 사이에 전경이 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로, 게이트라인 및 데이터라인에 의해 정의되는 복수의 화소와, 상기 화소내에 형성된 스위칭소자와, 상기 화소내에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 형성하는 공통전극 및 화소전극으로 구성되며, 상기 공통전극의 단부에는 돌출영역이 형성되어 화소 전체의 횡전계를 실질적으로 동일한 방향으로 형성하는 것을 특징으로 한다.The transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention is to prevent the foreground from occurring between the center region and the edge region of the pixel, and includes a plurality of pixels defined by gate lines and data lines, and a switching element formed in the pixel. And a common electrode and a pixel electrode disposed substantially parallel in the pixel to form a transverse electric field, and protruding regions are formed at an end of the common electrode to form a transverse electric field of the entire pixel in substantially the same direction. It features.
횡전계모드, 전경, 화소, 모서리영역, 돌출영역 Transverse electric field mode, foreground, pixel, corner area, protrusion area
Description
도 1a 및 도 1b는 횡전계모드 액정표시소자의 기본적인 개념을 나타내는 도면.1A and 1B show a basic concept of a transverse electric field mode liquid crystal display device.
도 2는 종래 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.2 is a plan view showing the structure of a conventional transverse electric field mode liquid crystal display device.
도 3a 및 도 3b은 도 1의 A영역 확대도로서, 도 3a는 화소전극에 신호가 인가되지 않았을 때의 액정분자의 배향상태를 나타내는 도면이고 도 3b는 화소전극에 신호가 인가되었을 때의 액정분자의 배향상태를 나타내는 도면.3A and 3B are enlarged views of region A of FIG. 1, and FIG. 3A is a diagram illustrating an alignment state of liquid crystal molecules when no signal is applied to the pixel electrode, and FIG. 3B is a liquid crystal when a signal is applied to the pixel electrode. A diagram showing the orientation of molecules.
도 4는 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.4 is a plan view showing the structure of a transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention.
도 5는 도 4의 I-I'선 단면도.5 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 4.
도 6a 및 도 6b는 도 4의 B영역 확대도로서, 도 6a는 화소전극에 신호가 인가되지 않았을 때의 액정분자의 배향상태를 나타내는 도면이고 도 6b는 화소전극에 신호가 인가되었을 때의 액정분자의 배향상태를 나타내는 도면.6A and 6B are enlarged views of region B of FIG. 4, and FIG. 6A is a view illustrating an alignment state of liquid crystal molecules when no signal is applied to the pixel electrode, and FIG. 6B is a liquid crystal when a signal is applied to the pixel electrode. A diagram showing the orientation of molecules.
도 7a 및 도 7b는 도 4의 B영역 확대도로서, 공통전극 및 화소전극의 다른 구조를 나타내는 도면.7A and 7B are enlarged views of region B of FIG. 4, illustrating another structure of the common electrode and the pixel electrode.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]
102 : 게이트라인 103 : 데이터라인102
105 : 공통전극 107 : 화소전극105: common electrode 107: pixel electrode
108 : 공통라인 109 : 화소전극라인108: common line 109: pixel electrode line
115 : 박막트랜지스터 116 : 게이트전극115: thin film transistor 116: gate electrode
117 : 반도체층 118 : 소스전극117: semiconductor layer 118: source electrode
119 : 드레인전극119: drain electrode
본 발명은 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 화소내에 배치되는 공통전극 및 화소전극의 단부 형상을 변경하여 왜곡된 전계에 의한 전경(disclination)을 방지할 수 있는 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.2. Description of the Related Art Recently, various portable electronic devices such as a mobile phone, a PDA, and a notebook computer have been developed. Accordingly, there is a growing need for a flat panel display device for a light and small size. Such flat panel displays are being actively researched, such as LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emission Display), VFD (Vacuum Fluorescent Display), but mass production technology, ease of driving means, Liquid crystal display devices (LCDs) are in the spotlight for reasons of implementation.
이러한 액정표시소자는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시모드가 존재하지만, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점때문 에 주로 TN모드의 액정표시소자가 사용되고 있다. 이러한 TN모드 액정표시소자에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절률 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.The liquid crystal display device has various display modes according to the arrangement of liquid crystal molecules. However, TN mode liquid crystal display devices are mainly used because of the advantages of easy monochrome display, fast response speed, and low driving voltage. In such a TN mode liquid crystal display element, liquid crystal molecules aligned horizontally with the substrate are oriented substantially perpendicular to the substrate when a voltage is applied. Therefore, there is a problem that the viewing angle is narrowed upon application of voltage due to the refractive anisotropy of the liquid crystal molecules.
이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시소자가 제안되고 있지만, 그중에서도 횡전계모드(In Plane Switching Mode)의 액정표시소자가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 IPS모드 액정표시소자는 전압을 인가했을 때 평면상의 횡전계를 형성하여 액정분자를 평면상으로 배향함으로써 시야각특성을 향상시킨 것으로, 도 1a 및 도 1b에 그 기본적인 개념이 도시되어 있다.In order to solve this viewing angle problem, liquid crystal display devices of various modes having wide viewing angle characteristics have recently been proposed, but among them, the liquid crystal display device of the lateral field mode (In Plane Switching Mode) is applied to actual production. It is produced. The IPS mode liquid crystal display device improves the viewing angle characteristic by forming a planar transverse electric field when a voltage is applied and aligning the liquid crystal molecules in a planar manner. The basic concept is illustrated in FIGS. 1A and 1B.
도 1a에 도시된 바와 같이, IPS모드 액정표시소자에서는 액정패널(1) 상에 공통전극(5) 및 화소전극(7)이 실질적으로 평행하게 배열되어 있고, 패널(1) 위에 형성되는 배향막의 러빙방향은 상기 공통전극(5)과 화소전극(7)과 일정한 각도의 형성된다. 따라서, 화소전극(7)이 전압이 인가되지 않는 경우 액정분자(42)는 러빙방향을 따라 배열되어 공통전극(5) 및 화소전극(7)과 일정한 각도로 배향된다.As shown in FIG. 1A, in the IPS mode liquid crystal display device, the
상기 공통전극(5)과 화소전극(7)에 전압이 인가되면, 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에 패널(1)의 표면과 실질적으로 평행한 횡전계가 발생하여, 도 1b에 도시된 바와 같이 액정분자(42)가 공통전극(5) 및 화소전극(7)과 수직방향으로 배향된다.When a voltage is applied to the
다시 말해서, 전압이 인가되는 경우 액정분자(42)는 횡전계를 따라 동일 평 면상에서 회전하게 되며, 그 결과 액정분자(42)의 굴절률 이방성에 의한 계조반전을 방지할 수 있게 된다.In other words, when a voltage is applied, the
그런데, 상기와 같은 IPS모드 액정표시장치에서는 시야각방향에 따라 색상이 변하는 문제가 있었다. 도면에는 도시하지 않았지만, 공통전극(5)과 화소전극(7)은 액정표시소자의 제1기판(박막트랜지스터가 형성되는 TFT기판)에 형성되어 있으므로, 전압이 인가된 경우 상기 제1기판 근처의 액정분자(42a)는 횡전계에 의해 공통전극(5) 및 화소전극(7)과 수직하게 배향되는 반면, 제2기판(컬러필터가 형성되는 컬러필터기판) 근처의 액정분자(42b)는 공통전극(5)과 화소전극(7)과 일정 각도로 배향된다. 즉, 제1기판에서 제2기판으로 액정분자(42a,42b)가 트위스트(twist)되는 것이다. 이때, 액정분자(42)는 특정방향으로 트위스트되므로, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 X,Y의 시야각방향에서 색변환이 발생하여 화질이 저하된다.However, in the IPS mode liquid crystal display device as described above, there is a problem that the color changes according to the viewing angle direction. Although not shown, the
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 IPS모드 액정표시소자가 제안되고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 데이터라인(3)이 게이트라인(2)과 수직으로 배열되는 것이 아니고 일정한 각도로 배열된다. 또한, 상기 게이트라인(2)과 데이터라인(3)에 의해 정의되는 화소내에 배열되어 횡전계를 형성하는 공통전극(5)과 화소전극(7) 역시 게이트라인(2)과 일정한 각도로, 즉 데이터라인(3)과 평행하게 배열된다. 화소내에는 상기 공통전극(5)이 접속되는 공통라인(8) 및 화소전극(7)이 접속되는 화소전극라인(9)이 오버랩되어 축적용량(storage capacitance)을 형성한다.In order to solve the above problems, an IPS mode liquid crystal display device having a structure as shown in FIG. 2 has been proposed. As shown in Fig. 2, in the IPS mode liquid crystal display device of this structure, the
상기 화소는 화소내에 형성된 게이트라인(2)의 연장방향을 중심으로 2개의 도메인으로 분할되어 있다. 즉, 화소중앙을 기준으로 공통전극(5) 및 화소전극(7)이 게이트라인(2)의 연장방향을 중심으로 대칭으로 배열되어 있다. 따라서, 상부의 도메인과 하부의 도메인에서의 횡전계는 서로 대칭으로 인가되기 때문에, 한 화소내에서의 주시야각이 보상되어 시야각특성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.The pixel is divided into two domains around the extension direction of the
상기 화소내의 게이트라인(2)과 데이터라인(3)이 교차하는 영역에는 게이트전극(16), 반도체층(17), 소스전극(18) 및 드레인전극(19)으로 이루어진 박막트랜지스터(15)가 배치되어, 외부로부터 입력되는 신호를 화소전극(7)에 인가하며, 상기 신호가 인가됨에 따라 액정층에는 횡전계가 생성되는 것이다.The
이때, 도면부호 34는 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층을 나타내는 도면이다. 상기 컬러필터층(34)은 화소의 화상표시영역에 형성되는 것으로서, 화소에 최외곽(즉, 데이터라인(3) 근처에 배치된) 공통전극(5)과 그 일부가 오버랩되어 있다.In this case,
상기한 구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 액정분자는 상기 횡전계를 따라 동일 평면상에서 회전하게 되므로, 액정분자의 굴절률 이방성에 의한 계조반전을 방지할 수 있게 된다. 또한, 화소를 주시야각방향이 다른 2개의 도메인으로 구성함으로써 시야각특성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.In the IPS mode liquid crystal display device having the above-described structure, the liquid crystal molecules rotate on the same plane along the transverse electric field, thereby preventing gray level inversion due to refractive anisotropy of the liquid crystal molecules. In addition, the viewing angle characteristic can be improved by configuring the pixel in two domains with different viewing angles.
그런데, 상기와 같은 종래 횡전계모드 액정표시소자는 다음과 같은 문제가 있다.However, the conventional transverse electric field mode liquid crystal display device as described above has the following problems.
화소 전체에 걸쳐 공통전극(5)과 화소전극(7)이 실질적으로 평행하게 배열되어 균일한 횡전계가 형성되지만, 공통전극(5) 및 화소전극(7)의 단부 영역에는 공 통전극(5) 및 화소전극(7)이 평행하게 배열되지 않기 때문에, 횡전계가 왜곡된다.Although the
도 3a 및 도 3b는 도 2의 A영역 확대도로서, 공통전극(5) 및 화소전극(7) 사이에 전계가 인가되지 않을 때와 전계가 인가될 때의 액정분자의 구동상태 및 배향상태가 도시되어 있다.3A and 3B are enlarged views of region A of FIG. 2, in which driving and alignment states of liquid crystal molecules are not applied between the
도 3a에 도시된 바와 같이, 공통전극(5)과 화소전극(7)에 신호가 인가되지 않아 상기 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에 횡전계가 형성되지 않을 때에는 액정분자(41,42)는 배향막(도면표시하지 않음)의 배향방향을 따라 배향된다. 일반적으로, 배향방향은 공통전극(5) 및 화소전극(7)과는 예각을 이루고 있으며, 도면에서는 y-방향, 즉 게이트라인(3)의 수직방향으로 형성된다. 따라서, 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에 횡전계가 형성되지 않을 때에는 액정분자(41,42)는 배향방향을 따라 게이트라인(3)과 수직방향으로 배향된다.As shown in FIG. 3A, when no signal is applied to the
도 3b에 도시된 바와 같이, 화소전극(7)에 화상신호가 인가되는 경우 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에는 횡전계(E1)가 형성된다. 통상적으로 횡전계(E1)는 공통전극(5) 및 화소전극(7)의 연장방향과 수직하게 형성된다. 그러나, 공통전극(5)과 화소전극(7)의 단부, 즉 화소의 모서리영역에서는 공통전극(5) 및 화소전극(7)의 형상 때문에 횡전계(E2)가 왜곡되어 공통전극(5) 및 화소전극(7)의 연장방향과 수직으로 형성되지 않는다. 화소의 중앙영역과 모서리영역에서의 횡전계(E1,E2)가 다른 것은 모서리영역에서의 공통전극(105)과 화소전극(107)의 형상이 중앙영역의 형상과는 다르기 때문이며(즉, 공통전극은 끊어져있고 화소전극은 절곡되어 있다), 그 결과 공통전극(105) 및 화소전극(107)에 의한 등전위면이 화소의 중앙영역과 모서리영역에서 다르게 된다.As shown in FIG. 3B, when an image signal is applied to the
이와 같이, 화소의 중앙영역과 모서리 영역에서 서로 다른 방향의 횡전계(E1,E2)가 형성되는 경우 화소의 중앙영역과 모서리영역의 액정분자(41,42)의 배향방향이 다르게 된다. 특히, 도 3b에 도시된 바와 같이, 화소의 중앙영역에서는 액정분자(41)가 시계방향으로 회전하여 배향되는데 반해, 화소의 모서리영역, 즉 공통전극(5)과 화소전극(7)의 단부에서는 액정분자(42)가 반시계방향으로 회전하여 배향된다. 다시 말해서, 화소의 중앙영역과 모서리영역에서 액정분자의 회전방향이 반대로 되는 것이다.As described above, when the transverse electric fields E 1 and E 2 in different directions are formed in the center region and the corner region of the pixel, the alignment directions of the
상기한 바와 같이, 종래 횡전계모드 액정표시소자에서는 화소의 중앙영역과 모서리영역에서의 액정분자(41,42)의 배향방향과 회전방향이 다르게 되어 해당 영역에서의 투과율이 다르게 되기 때문에, 각 영역 사이의 경계에서 전경(disclination)이 발생하게 되는데, 이러한 전경의 발생은 액정표시소자의 화질을 저하시켜 액정표시소자의 불량을 야기하게 중요한 원인이 된다.As described above, in the conventional transverse electric field mode liquid crystal display device, since the alignment direction and rotation direction of the
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 화소 모서리영역의 공통전극에 돌출영역을 형성하여 화소 전체에 걸쳐 일정한 방향으로 액정분자를 배향함으로써 화면에 전경이 발생하는 것을 방지할 수 있는 횡전계모드 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and the transverse electric field mode which prevents the foreground from occurring on the screen by forming a protruding region in the common electrode of the pixel edge region and orienting the liquid crystal molecules in a predetermined direction over the entire pixel. It is an object to provide a liquid crystal display device.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자는 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판에 형성된 게이트라인 및 데이터라인에 의해 정의되는 복수의 화소; 상기 화소내에 형성된 스위칭소자; 상기 화소내에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 형성하는 공통전극 및 화소전극; 상기 화소에 배치되어 공통전극과 전기적으로 접속되는 공통라인; 상기 화소에 배치되어 화소전극과 전기적으로 접속되는 화소전극라인; 상기 공통전극의 단부로부터 게이트라인의 연장방향을 따라 돌출된 돌출영역; 및 상기 화소전극과 화소전극라인의 연결부위에 형성된 모따기영역으로 구성되며, 상기 돌출영역과 모따기 영역은 서로 마주하도록 형성되어 상기 공통전극의 돌출영역과 화소전극과 화소전극라인의 모따기영역 사이에서 전계가 등전위면을 형성하며, 상기 돌출영역의 길이(t)는 d/4≤t≤3d/4(여기서 d는 공통전극과 화소전극 사이의 간격)인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention comprises a first substrate and a second substrate; A plurality of pixels defined by gate lines and data lines formed on the first substrate; A switching element formed in said pixel; A common electrode and a pixel electrode disposed substantially parallel in the pixel to form a transverse electric field; A common line disposed in the pixel and electrically connected to the common electrode; A pixel electrode line disposed in the pixel and electrically connected to the pixel electrode; A protruding region protruding from an end of the common electrode along an extension direction of the gate line; And a chamfering region formed at a connection portion of the pixel electrode and the pixel electrode line, wherein the protruding region and the chamfering region are formed to face each other so that an electric field is formed between the protruding region of the common electrode and the chamfering region of the pixel electrode and the pixel electrode line. An equipotential surface is formed, and the length t of the protruding region is d / 4 ≦ t ≦ 3d / 4, where d is a gap between the common electrode and the pixel electrode.
상기 돌출영역은 게이트라인의 연장방향을 따라 돌출되거나 게이트라인의 연장방향 및 수직방향을 따라, 즉 (x,-y방향을)따라 돌출된다.The protruding region protrudes along the extending direction of the gate line or along the extending direction and the vertical direction of the gate line, that is, along the (x, -y directions).
화소내의 상기 공통전극 및 화소전극은 보호층 위에 형성되고 적어도 1회 절곡되어 화소가 서로 다른 주시야각방향을 갖는 복수의 도메인으로 분할된다.The common electrode and the pixel electrode in the pixel are formed on the passivation layer and bent at least once so that the pixels are divided into a plurality of domains having different viewing angle directions.
본 발명에서는 화소 전체에 걸쳐 실질적으로 동일한 방향의 횡전계가 형성되도록 하여 액정분자가 항상 동일한 방향으로 회전하고 동일한 방향으로 배향되게 한다. 특히, 본 발명에서는 화소의 모서리영역, 즉 공통전극 및 화소전극의 단부 영역에서의 횡전계방향을 변경하여 화소 전체에 걸쳐 실질적으로 동일한 횡전계가 형성되도록 한다.In the present invention, the transverse electric field is formed in substantially the same direction over the entire pixel so that the liquid crystal molecules are always rotated in the same direction and oriented in the same direction. In particular, in the present invention, the transverse electric field directions in the corner regions of the pixel, that is, the common electrode and the end region of the pixel electrode are changed to form substantially the same transverse electric field throughout the pixel.
이를 위해, 본 발명에서는 공통전극 및 화소전극의 형상을 변경한다. 특히, 공통전극의 단부 모서리를 연장시켜 모서리 영역에서의 전계가 실질적으로 전극과 수직으로 형성되도록 한다.To this end, in the present invention, the shapes of the common electrode and the pixel electrode are changed. In particular, the end edge of the common electrode is extended so that an electric field in the corner region is formed substantially perpendicular to the electrode.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다.4 is a view showing the structure of a transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 액정패널의 화소는 종횡으로 배치된 게이트라인(102) 및 데이터라인(103)에 의해 정의된다. 도면에는 비록 (n,m)번째의 화소만을 도시하고 있지만 실제의 액정패널에는 상기한 게이트라인(102)과 데이터라인(103)이 각각 n개 및 m개 배치되어 액정패널 전체에 걸쳐서 n×m개의 화소를 형성한다. 상기 화소내의 게이트라인(102)과 데이터트라인(103)의 교차영역에는 박막트랜지스터(115)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(115)는 게이트라인(102)으로부터 주사신호가 인가되는 게이트전극(116)과, 상기 게이트전극(116) 위에 형성되어 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되어 채널층을 형성하는 반도체층(117)과, 상기 반도체층(117) 위에 형성되어 데이터라인(103)을 통해 화상신호가 인가되는 소스전극(118) 및 드레인전극(119)으로 구성되어 외부로부터 입력되는 화상신호를 액정층에 인가한다.As illustrated in FIG. 4, pixels of the liquid crystal panel are defined by
화소내에는 데이터라인(103)과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 공통전극(105)과 화소전극(107)이 배치되어 있다. 또한, 화소내에는 상기 공통전극(105)과 접속되는 공통라인(108)이 배치되어 있으며, 상기 공통라인(108) 위에는 화소전극(107)과 접속되는 화소전극라인(109)이 배치되어 상기 공통라인(108)과 축적용량을 형성한다. 이때, 상기 공통전극(105)과 공통라인(108)의 전기적 접속 및 화소전극(107)과 화소전극라인(109)의 전기적 접속은 컨택홀(contact hole)을 통해 이루어진다.In the pixel, a plurality of
상기와 같이 구성된 IPS모드 액정표시소자에서 액정분자는 공통전극(105) 및 화소전극(107)과 실질적으로 평행하게 배향되어 있다. 박막트랜지스터(115)가 작동하여 화소전극(107)에 신호가 인가되면, 공통전극(105)과 화소전극(107) 사이에는 액정패널과 실질적으로 평행한 횡전계가 발생하게 된다. 액정분자는 상기 횡전계를 따라 동일 평면상에서 회전하게 되므로, 액정분자의 굴절률 이방성에 의한 계조반전을 방지할 수 있게 된다.In the IPS mode liquid crystal display device configured as described above, the liquid crystal molecules are aligned substantially parallel to the
한편, 데이터라인(103)과 공통전극(105) 및 화소전극(107)은 절곡되어 복수의 도메인을 형성한다. 즉, 화소가 복수의 도메인으로 분할되어 공통전극(105) 및 화소전극(107) 사이에 형성되는 횡전계가 다른 방향으로 형성된다. 따라서, 횡전계를 따라 배향되는 액정분자가 서로 다른 방향으로 배향되어 각 도메인에서의 주시야각방향이 다르게 형성되어 화소 전체의 시야각방향이 보상되고, 그 결과 시야각특성이 향상되는 것이다.Meanwhile, the
도면에서는 비록 데이터라인(103)과 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 비록 1회만 절곡되어 화소가 2개의 도메인으로 분할되지만, 데이터라인(103)과 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 2회 이상 절곡되어 3개 이상의 도메인으로 분할될 수도 있을 것이다. 또한, 데이터라인(103)과 공통전극(105) 및 화소전극(107)의 절곡이 화소내에서 이루어지는 것이 아니라 화소 단위로 이루어 질 수도 있을 것이다. 즉, 한화소의 데이터라인(103)과 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 일정 각도로 경사지게 형성되고 인접하는 화소의 데이터라인(103)과 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 그와 대칭되게 형성되어, 2개의 화소에 배치되는 데이터라인(103)과 공통 전극(105) 및 화소전극(107)이 화소의 경계에서 절곡되는 형상으로 이루어질 수도 있을 것이다.Although the
도 4에 도시된 바와 같이, 공통전극(105)의 단부는 그 일부가 돌출(또는, 연장)되어 있고 돌출된(또는 연장된) 단부(105a)와 대향하는 화소전극(107)의 모서리는 모따기가 되어 있다. 이와 같이, 공통전극(105)의 단부를 돌출시키고 그에 대향하는 화소전극(107)의 모서리를 모따기하는 것은 화소의 모서리영역, 즉 공통전극(105)과 화소전극(107) 사이에 발생하는 횡전계를 조절하기 위한 것이다. 즉, 등전위면(equi-potential surface)를 조절하여 해당 영역에서의 횡전계가 전체 화소의 횡전계와 동일한 방향으로 형성되도록 하기 위한 것이다.As shown in FIG. 4, an end portion of the
도 5는 도 4의 I-I'선 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자를 더욱 자세히 설명한다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 4, and the lateral field mode liquid crystal display device according to the present invention will be described in more detail with reference to the FIG.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1기판(120) 위에는 게이트전극(116)이 형성되어 있으며, 상기 그 위에 제1기판(120) 전체에 걸쳐 게이트절연층(122)이 적층되어 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 사기 제1기판(120) 위에는 공통라인(108)이 형성된다. 상기 공통라인(108)은 게이트전극(116)과 다른 금속으로 형성될 수도 있지만, 동일한 금속으로 동일한 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 5, a
상기 게이트절연층(122) 위에는 반도체층(17)이 형성되어 있으며, 그 위에 소스전극(118) 및 드레인전극(119), 데이터라인(103)이 형성되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 게이트절연층(122) 위에는 소스전극(118) 및 드레인전극(119)과 동일한 공정에 의해 형성된 화소전극라인(109)이 형성된다. 또한, 상기 제 1기판(120) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;124)이 형성되어 있다.The
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호층(124)에는 액정분자를 특정한 방향으로 배향시켜주는 배향막이 형성된다.In addition, although not shown in the drawing, the
상기 보호층(124) 위에는 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 형성되어 있다. 상기 공통전극(105) 및 화소전극(107)은 그 사이에 횡전계를 형성하기 위한 것으로, ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 이루어진다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 공통전극(105)은 게이트절연층(122)과 보호층(124)에 형성된 컨택홀을 통해 공통라인(108)과 전기적으로 접속되고 화소전극(107)은 보호층(124)에 형성된 컨택홀을 통해 화소전극라인(109)과 전기적으로 접속된다.The
상기한 설명에서는 공통전극(105)과 화소전극(107)의 구조 및 공통라인(108)과 화소전극라인(109)의 구조가 특정 구조로 설명되어 있지만, 이것은 단지 설명의 편의를 위한 것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 공통전극(105)이 제1기판(120) 위에 형성되어 공통라인(118)에 연결되고 화소전극(107)이 게이트절연층(122) 위에 형성되어 화소전극라인(119)에 연결되는 구조도 가능하며(이때, 공통전극(105)과 화소전극(107)은 투명한 도전물질로 형성할 수도 있고 게이트전극(116)이나 소스전극(118)과 같은 금속으로 형성할 수도 있을 것이다), 공통전극(105) 및 화소전극(107) 중 하나의 전극만이 투명도전물질로 형성되어 보호층(124) 위에 형성될 수도 있을 것이다. 또한, 공통라인(118)과 화소전극라인(119)의 형성위치도 상기한 설명에 기재된 위치에만 한정되는 것이 아니라, 다양한 위치, 예를 들면 보호층(124) 위에도 형성될 수 있을 것이다.In the above description, the structure of the
다시 말해서, 본 발명의 횡전계모드 액정표시소자는 본 발명의 가장 중요한 특징중 하나인 화소내에서 동일한 방향을 갖는 횡전계의 형성을 만족할 수 있다면 가능한 모든 구조로 형성할 수 있을 것이다.In other words, the transverse electric field mode liquid crystal display device of the present invention can be formed in any structure as long as it can satisfy the formation of the transverse electric field having the same direction in the pixel which is one of the most important features of the present invention.
한편, 제2기판(130)에는 블랙매트릭스(132)와 컬러필터층(134)이 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(132)는 액정분자가 동작하지 않는 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, 도면에 도시한 바와 같이 박막트랜지스터(110) 영역 및 화소와 화소 사이(즉, 게이트라인 및 데이터라인 영역)에 주로 형성된다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제2기판(130) 위에는 액정분자를 배향하는 배향막이 형성되고, 제2기판(130)을 평탄화하기 위한 오버코트층(overcoat layer)이 형성될 수도 있다.Meanwhile, the
상기 제1기판(120) 및 제2기판(130) 사이에는 액정층(140)이 형성되어 액정패널이 완성된다.The
도 6a 및 도 6b는 도 5의 B영역 확대도로서, 공통전극(105)과 화소전극(107)의 단부영역에서의 액정분자의 구동상태 및 배향상태를 나타내는 도면이다.6A and 6B are enlarged views of region B of FIG. 5, illustrating driving and alignment states of liquid crystal molecules in end regions of the
우선, 도 6a에 도시된 바와 같이, 공통전극(105)의 단부는 화소전극(107)의 모서리영역으로 돌출되어 있으며, 화소전극(107)은 굴곡진 부분이 모따기가 되어 있다. 이때, 배향막(도면표시하지 않음)의 배향방향은 y-방향, 즉 게이트라인(103)과 수직으로 형성된다. 배향방향은 통상적으로 러빙(rubbing)방법에 의해 형성될 수도 있지만, 광을 이용한 광배향이나 전계를 이용한 전계배향방법, 또는 배향막을 강유전성 액정배향막으로 형성하여 배향방향을 결정하는 방법도 사용될 수 있을 것이다.First, as illustrated in FIG. 6A, an end portion of the
도 6a에 도시된 바와 같이, 화소전극(107)에 신호가 인가되지 않은 경우 공통전극(105)과 화소전극(107) 사이에는 전계가 형성되지 않기 때문에, 화소영역 전체의 액정분자(141,142)는 배향방향을 따라 y-방향(즉, 게이트라인(102)의 연장방향과 수직인 방향)으로 배향된다.As shown in FIG. 6A, when no signal is applied to the
도 6b에 도시된 바와 같이, 화소전극(107)에 화상신호가 인가되는 경우 공통전극(105)과 화소전극(107) 사이에는 횡전계(E1,E2)가 형성된다. 이때, 화소의 중앙영역에서는 횡전계(E1)가 공통전극(105) 및 화소전극(107)과 수직한 방향으로 형성된다. 또한, 화소의 모서리영역, 즉 공통전극(105)과 화소전극(107)의 단부영역에 형성되는 횡전계(E2)도 화소 중앙영역의 횡전계(E1)와 마찬가지로 공통전극(105) 및 화소전극(107)과 거의 수직으로 형성된다. 그 이유는 공통전극(105)의 돌출된 영역(105a)과 모따기된 화소전극(107)에 의해 해당 영역에서 공통전극(105)과 화소전극(107) 사이의 등전위면이 거의 공통전극(105) 및 화소전극(107)과 거의 수평으로 이루어지기 때문이다. 즉, 공통전극(105) 및 화소전극(107)을 도 4a 및 도 4b에 도시된 종래 횡전계모드 액정표시소자의 공통전극 및 화소전극과는 다르게 형성하여 해당 영역에서의 등전위면을 변경하고 그에 따라 횡전계(E2)를 거의 공통전극(105) 및 화소전극(107)과 수직하게 형성한 것이다.As shown in FIG. 6B, when an image signal is applied to the
이와 같이, 화소 전체에서의 횡전계(E1,E2)가 동일한 방향으로 형성되므로, 상기 액정분자(141,142)는 동일한 방향을 회전하여 화소 전체에 걸쳐 동일한 방향으로 배향된다. 따라서, 화소내에 전경이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.As described above, since the transverse electric fields E 1 and E 2 in the entire pixel are formed in the same direction, the
한편, 공통전극(105)의 돌출된 영역(105a)의 길이(t)는 상기 공통전극(105)과 화소전극(107) 사이의 간격(d) 및 공통전극(105)과 화소전극(107)의 폭 등과 같은 여러가지 요인에 의해 결정되지만, 약 d/4≤t≤3d/4로 형성하는 것이 바람직하다.The length t of the
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자에서의 공통전극(105) 및 화소전극(107)의 다른 구조를 나타내는 도면이다. 실질적으로 도 7a 및 도 7b에 도시된 구조는 도 6a 및 도 6b에 도시된 구조와 유사하다. 차이는 단지, 도 6a 및 도 6b에서는 공통전극(105)의 단부에서 돌출되는 영역(105a)이 단지 x-방향으로만 돌출되어 있는 반면에, 이 구조에서는 공통전극(105)의 돌출영역(105a)이 y-방향으로도 ℓ만큼 돌출된다. 즉, x 및 y-방향((x,-y)방향)으로 돌출되는 것이다. 이와 같이, 돌출영역(105a)이 x-방향만이 아닌 y-방향으로도 돌출됨에 따라 공통전극(105)과 화소전극(107) 사이의 등전위면이 공통전극(105)과 화소전극(107)과 더욱 평행하게 형성되어 더욱 일정한 방향의 횡전계(E1,E2)가 형성되며, 그 결과 화소에 전경이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.7A and 7B are diagrams illustrating another structures of the
이때에도 돌출영역(105a)의 x-방향으로 돌출 거리(또는 연장거리)는 약 d/4≤t≤3d/4로 형성하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the protruding distance (or extension distance) in the x-direction of the
상기한 설명에서는 비록 특정한 구조를 예를 들어 본 발명을 설명하고 있지만, 본 발명이 이러한 특정한 구조에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 공통전극에 돌출영역을 형성하여 화소 모서리영역의 전계를 중앙영역의 전계와 동일한 방향으로 형성할 수 있다면, 모든 가능한 구조의 횡전계모드 액정표시소자에 적용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상술한 상세한 설명에 의해 정의되는 것이 아니라, 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.In the above description, although the present invention has been described using specific structures as examples, the present invention is not limited to such specific structures. The present invention can be applied to a transverse field mode liquid crystal display device having all possible structures, provided that the protruding region is formed in the common electrode so that the electric field of the pixel edge region can be formed in the same direction as the electric field of the central region. Accordingly, the scope of the present invention should not be defined by the foregoing detailed description, but should be determined by the appended claims.
상술한 바와 같이, 본 발명의 횡전계모드 액정표시소자에서는 공통전극에 돌출영역을 형성하여 화소 모서리영역의 전계를 중앙영역의 전계와 동일한 방향으로 형성할 수 있게 되며, 그 결과 화소내의 모든 액정분자의 회전방향을 동일하게 할 뿐만 아니라 액정분자의 배향방향을 실질적으로 동일하게 할 수 있게 된다. 따라서, 화소내에 전경이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.As described above, in the transverse electric field mode liquid crystal display device of the present invention, the protruding region is formed in the common electrode so that the electric field of the pixel edge region can be formed in the same direction as the electric field of the center region, and as a result, all liquid crystal molecules in the pixel. In addition to the same rotation direction, the alignment direction of the liquid crystal molecules can be made substantially the same. Therefore, the foreground can be prevented from occurring in the pixel.
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E90F | Notification of reason for final refusal | ||
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GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20160712 Year of fee payment: 4 |
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