KR100350643B1 - a liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
하부 기판 위에 가로 방향의 게이트선과 게이트선의 분지인 게이트 전극 및 게이트선과 나란한 유지 전극선이 형성되어 있다. 게이트선, 게이트 전극 및 유지 전극선은 게이트 절연막으로 덮여 있으며 그 위에는 반도체층과 저항성 접촉층이 형성되어 있다. 데이터선이 세로 방향으로 형성되어 있고, 데이터선에서 이어진 소스 전극과 소스 전극 맞은 편의 드레인 전극이 게이트 전극 상부에 형성되어 있다. 데이터선과 소스 및 드레인 전극의 상부에는 보호 절연막이 형성되어 있다. 게이트선과 데이터선이 교차하는 영역에 의해 정의되는 화소 영역에는 모서리가 곡선화된 사각형 수 개가 연결되어 있는 형태의 화소 전극이 형성되어 있으며 화소 전극의 일부는 드레인 전극과 접촉하고 있다. 데이터선 사이의 게이트선 상부에는 게이트선과 절연되어 있는 게이트선 보조 패턴이 형성되어 있다. 상부 기판의 공통 전극에는 중심으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 모양의 십자 모양(+) 수 개가 일렬로 배열되어 있는 개구 패턴이 형성되어 있다. 이때, 화소 전극을 이루는 사각형 간의 간격 및 개구 패턴의 폭을 상부 기판과 하부 기판 간의 거리보다 크게 형성하여 비정상 조직의 발생이 줄어든다.On the lower substrate, a gate electrode which is a branch of the horizontal gate line and the gate line, and a storage electrode line parallel to the gate line are formed. The gate line, the gate electrode and the sustain electrode line are covered with a gate insulating film, on which a semiconductor layer and an ohmic contact layer are formed. The data line is formed in the vertical direction, and a source electrode connected to the data line and a drain electrode opposite to the source electrode are formed on the gate electrode. A protective insulating film is formed over the data line and the source and drain electrodes. In the pixel area defined by the region where the gate line and the data line intersect, a pixel electrode having a shape in which a plurality of curved corners are connected is formed, and part of the pixel electrode is in contact with the drain electrode. A gate line auxiliary pattern insulated from the gate line is formed on the gate line between the data lines. An opening pattern is formed in the common electrode of the upper substrate in which a plurality of cross shapes (+) in the shape of narrowing away from the center are arranged in a line. At this time, the spacing between the squares forming the pixel electrode and the width of the opening pattern are greater than the distance between the upper substrate and the lower substrate, thereby reducing the occurrence of abnormal tissue.
Description
본 발명은 넓은 시야각을 가지는 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 전계 생성 전극에 일정한 패턴을 형성하여 시야각을 넓히는 방식의 액정 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device having a wide viewing angle, and more particularly, to a liquid crystal display device in which a predetermined pattern is formed on a field generating electrode to widen the viewing angle.
일반적으로 액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 여기에 가하는 전장의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하는 구조로 되어 있다.In general, a liquid crystal display device has a structure in which a liquid crystal is injected between two substrates, and the amount of light transmitted is controlled by adjusting the intensity of the electric field applied thereto.
이중에서 수직 배향(vertically aligned; VA) 방식의 액정 표시 장치는 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자가 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있어 직교하는 편광판을 사용할 경우 전계가 인가되지 않은 상태에서 완전히 빛을 차단할 수 있다. 즉, 노멀리 블랙 모드(normally black mode)에서 오프(off) 상태의 휘도가 매우 낮으므로 종래의 비틀린 네마틱(twisted nematic) 액정 표시 장치에 비해 높은 대비비를 얻을 수 있다. 그러나 전계가 인가된 상태, 특히 계조 전압이 인가된 상태에서는 통상의 비틀린 네마틱 모드와 마찬가지로 액정 표시 장치를 보는 방향에 따라 빛의 지연(retardation)에 큰 차이가 생겨 시야각이 좁다는 문제점이 있다.In the vertically aligned (VA) type liquid crystal display, liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate in a state in which an electric field is not applied. You can block. That is, since the luminance of the off state in the normally black mode is very low, a high contrast ratio may be obtained as compared with a conventional twisted nematic liquid crystal display. However, in a state in which an electric field is applied, particularly in a state where a gradation voltage is applied, as in the normal twisted nematic mode, there is a problem in that the retardation of light is large depending on the viewing direction of the liquid crystal display, resulting in a narrow viewing angle.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 전극에 개구부를 형성하는 방법이 여러 가지 제시되었다. 전극을 패터닝하여 개구부를 형성하였을 때 그 근처에서 생성되는 휘어진 전기장을 프린지 필드(fringe field)라고 하는데, 이러한 프린지 필드에 의해 액정 분자를 배열함으로써, 액정 표시 장치의 시야각을 넓힐 수 있다.In order to solve this problem, various methods of forming openings in electrodes have been proposed. The curved electric field generated when the electrode is patterned to form an opening is called a fringe field. By arranging liquid crystal molecules by the fringe field, the viewing angle of the liquid crystal display device can be widened.
그러나, 프린지 필드는 비정상 조직(texture)을 발생시키며, 이 비정상 조직은 화질을 악화시킨다.However, the fringe field produces abnormal texture, which degrades the image quality.
본 발명의 과제는 액정 표시 장치의 비정상 조직을 줄이는 것이다.An object of the present invention is to reduce the abnormal structure of the liquid crystal display device.
도 1은 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판을 배치한 상태를 나타내는 도면이고1 is a view illustrating a state where upper and lower substrates of a liquid crystal display are arranged.
도 2a 및 도 2b는 패턴 폭에 따른 프린지 필드 세기를 나타낸 도면이고,2A and 2B illustrate fringe field strength according to a pattern width,
도 3은 개구부 주변에서 액정 분자의 배열 상태를 도시한 것이며,3 illustrates an arrangement of liquid crystal molecules around an opening,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판의 배치도이고,4 is a layout view of a lower substrate of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에서 Ⅴ-Ⅴ´선을 따라 잘라 도시한 단면도이며,FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV ′ of FIG. 4;
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판의 공통 전극에 형성되어 있는 개구 패턴의 배치도이고,6 is a layout view of an opening pattern formed on a common electrode of an upper substrate of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상하부 기판을 정렬한 상태의 배치도이며,7 is a layout view of the upper and lower substrates of the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention to be aligned.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판에 형성된 개구 패턴 및 액정 분자의 배열 상태를 도시한 것이고,8 illustrates an opening pattern and an arrangement state of liquid crystal molecules formed on upper and lower substrates of the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention.
도 9 내지 도 12는 도 7에서 A-A´선을 따라 자른 단면에서 각각의 실시예에 따라 생성되는 등전위선을 도시한 것이고,9 to 12 show equipotential lines generated according to respective embodiments in a cross section taken along line A-A 'in FIG. 7,
도 13a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극 패턴을나타내는 평면도이고,13A is a plan view illustrating a pixel electrode pattern of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 13b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극에 형성되어 있는 개구 패턴을 나타내는 평면도이며,13B is a plan view illustrating an opening pattern formed in the common electrode of the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention.
도 13c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상하부 기판을 정렬한 상태의 배치도이다.13C is a layout view of a state where the upper and lower substrates of the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention are aligned.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 전극에 형성하는 개구부의 폭을 두 기판 간의 거리보다 넓게 형성한다.In order to solve this problem, the liquid crystal display according to the present invention forms the width of the opening formed in the electrode wider than the distance between the two substrates.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판 위에 다수의 게이트선 및 게이트선과 절연되어 있으며 게이트선과 교차하는 다수의 데이터선이 형성되어 있다. 게이트선과 이어진 게이트 전극, 데이터선과 이어진 소스 전극 및 소스 전극과 분리되어 있는 드레인 전극으로 이루어진 박막 트랜지스터는 게이트선으로부터 주사 신호를 인가 받아 데이터선으로부터의 화상 신호를 스위칭한다. 드레인 전극과 연결되어 있으며 제1 개구부를 가지는 제1 전극이 형성되어 있고 제1 기판과 마주 대하고 있는 제2 기판의 안쪽면 위에는 제2 전극이 형성되어 있는데, 제1 개구부의 폭은 제1 기판 및 제2 기판 간의 거리보다 넓게 형성되어 있다.In the liquid crystal display according to the present invention, a plurality of data lines insulated from the plurality of gate lines and the gate lines and intersect the gate lines are formed on the first substrate. The thin film transistor including a gate electrode connected to the gate line, a source electrode connected to the data line, and a drain electrode separated from the source electrode receives a scan signal from the gate line and switches the image signal from the data line. A first electrode connected to the drain electrode and having a first opening is formed, and a second electrode is formed on the inner surface of the second substrate facing the first substrate, wherein the width of the first opening is the first substrate. And wider than the distance between the second substrates.
여기서, 제2 전극은 제2 개구부를 가질 수 있다.Here, the second electrode may have a second opening.
제1 개구부는 모서리가 곡선화된 사각형 수 개가 연결되어 있는 형태로 이루어질 수 있으며, 이때 제1 기판과 제2 기판 간의 거리에 대한 제1 개구부의 폭 중 가장 좁은 부분의 비는 1보다 크고 2 이하로 형성하는 것이 바람직하다.The first opening may have a shape in which a plurality of curved corners are connected, wherein a ratio of the narrowest portion of the width of the first opening to the distance between the first substrate and the second substrate is greater than 1 and less than or equal to 2 It is preferable to form.
또한, 제2 개구부는 중심으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 모양의 십자 모양 수 개가 일렬로 배열되어 있는 모양으로 이루어질 수 있고, 제1 기판과 제2 기판 간의 거리에 대한 제2 개구부의 폭 중 가장 좁은 부분의 비는 1보다 크고 2 이하인 것이 좋다. 그런데, 통상적인 액정 표시 장치의 두 기판 간의 거리는 4~5μm이므로 제1 개구부 및 제2 개구부의 폭 중 가장 좁은 부분은 4.5~10μm인 것이 좋다.In addition, the second opening may have a shape in which several crosses having a shape that becomes narrower as the distance from the center is arranged in a line, and the second opening has the most width among the widths of the second opening with respect to the distance between the first substrate and the second substrate. It is preferable that the ratio of a narrow part is larger than 1 and two or less. However, since the distance between two substrates of a conventional liquid crystal display device is 4 to 5 μm, the narrowest part of the widths of the first and second openings is 4.5 to 10 μm.
제1 기판과 제2 기판 사이에 액정 물질층을 더 포함할 수 있으며, 액정 물질층은 음의 유전율 이방성을 가지며 수직으로 배향되어 있는 것이 바람직하다.A liquid crystal material layer may be further included between the first substrate and the second substrate, and the liquid crystal material layer is preferably vertically oriented with negative dielectric anisotropy.
여기서, 제1 및 제2 전극에 전압이 인가되었을 때 제1 개구부와 제2 개구부를 중심으로 분할된 이웃하는 영역의 액정 분자의 평균 장축 방향이 서로 180˚를 이루는 경우, 제1 개구부 및 제2 개구부의 폭을 10μm 이상, 20μm 이하로 형성하는 것이 좋다.Here, when the average major axis directions of the liquid crystal molecules in the neighboring regions divided around the first opening and the second opening when the voltage is applied to the first and second electrodes form 180 ° to each other, the first opening and the second opening It is good to form the width | variety of an opening part 10 micrometers or more and 20 micrometers or less.
또한, 액정 물질층의 유전율 이방성이 -0.3~-0.5이고, 제1 및 제2 전극의 전위차가 5~6V일 때, 제1 및 제2 개구부의 폭을 10μm 이상, 20μm 이하로 하는 것이 좋다.In addition, when the dielectric anisotropy of the liquid crystal material layer is -0.3 to -0.5 and the potential difference between the first and second electrodes is 5 to 6V, the width of the first and second openings may be 10 μm or more and 20 μm or less.
본 발명에서는 개구부의 폭을 두 기판 간의 거리보다 넓게 형성하여 프린지 필드가 강하게 생성되고, 이에 따라 액정 분자들이 안정되게 배열하므로 비정상 조직의 발생이 줄어든다. 또한, 개구부를 중심으로 분할된 영역에서 액정 분자의 평균 장축 방향이 180˚를 이루는 경우에는 개구부를 더 넓게 형성하여 프린지 필드의 수평 성분을 강하게 형성함으로써 분할된 영역의 경계가 하나의 선으로 나타나고 분할된 영역의 내부가 균일하게 되도록 한다.In the present invention, the width of the opening is formed to be wider than the distance between the two substrates, so that the fringe field is strongly generated, and thus the liquid crystal molecules are stably arranged, thereby reducing the occurrence of abnormal tissue. In addition, when the average major axis direction of the liquid crystal molecules is 180 ° in the region divided around the opening, the opening is formed wider to form a stronger horizontal component of the fringe field, so that the boundary of the divided region appears as a single line. The inside of the covered area is made uniform.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판을 배치한 상태를 나타내는 도면으로서, 두 기판(1, 5)이 D만큼의 거리를 두고 마주 보고 있으며, 두 기판(1, 5)의 안쪽면에는 각각 전계 생성 전극(2, 6)이 형성되어 있는데, 두 전극(2, 6) 중 하나 또는 둘 다에는 개구부가 형성되어 있다. 전극(2, 6) 위에는 각각 수직 배향막(3, 7)이 형성되어 있고, 두 배향막(3, 7) 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정층(9)이 위치하고 있다. 각각의 기판(1, 5) 바깥면에는 액정층(9)으로 들어가는 빛 및 액정층(9)을 통과해 나오는 빛을 편광시키는 편광판(4, 8)이 부착되어 있는데, 하부 기판(1)에 부착된 편광판(4)의 편광축은 상부 기판(5)에 부착된 편광판(8)의 편광축에 대하여 90˚의 각을 이루고 있다.FIG. 1 is a view illustrating a state in which upper and lower substrates are disposed in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein two substrates 1 and 5 face each other at a distance D, and two substrates 1, On the inner side of 5), field generating electrodes 2 and 6 are formed, respectively, and openings are formed in one or both of the two electrodes 2 and 6, respectively. Vertical alignment films 3 and 7 are formed on the electrodes 2 and 6, respectively, and a liquid crystal layer 9 having negative dielectric anisotropy is positioned between the two alignment films 3 and 7. On the outer surface of each of the substrates 1 and 5, polarizers 4 and 8 are attached to the lower substrate 1 to polarize the light entering the liquid crystal layer 9 and the light passing through the liquid crystal layer 9. The polarization axis of the attached polarizing plate 4 forms an angle of 90 degrees with respect to the polarization axis of the polarizing plate 8 attached to the upper substrate 5.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 두 기판의 전극만을 도시하고 있다. 두 전극(2, 6) 중 한 전극(2)에는 개구부(201, 202)가 형성되어 프린지 필드를 생성한다.2A and 2B are cross-sectional views of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, respectively, showing only electrodes of two substrates. Openings 201 and 202 are formed in one of the two electrodes 2 and 6 to create a fringe field.
먼저, 도 2a를 참고로 하여 두 전극(2, 6) 사이에서 생성되는 전기장과 액정 분자(91)의 배열에 대하여 설명한다.First, the arrangement of the electric field and the liquid crystal molecules 91 generated between the two electrodes 2 and 6 will be described with reference to FIG. 2A.
상부 및 하부 전극(2, 6)에 서로 다른 크기의 전압을 인가하면 전압차에 따른 전기장이 생성된다. 생성된 전기장은 대부분의 곳에서 상부 및 하부 전극(2, 6)에 수직이지만, 개구부(201) 근처에서는 휘어지게 되며, 개구부(201)의 중심을 기준으로 대칭인 모양이 된다. 그런데, 액정 분자(91)들은 음의 유전율 이방성을 가지므로 전기장에 수직하게 배열하려 하고, 이에 따라 개구부(201)의 중심을 기준으로 양쪽의 액정 분자(91)들이 반대 방향으로 눕는다.When voltages of different magnitudes are applied to the upper and lower electrodes 2 and 6, an electric field is generated according to the voltage difference. The generated electric field is perpendicular to the upper and lower electrodes 2, 6 in most places, but bends near the opening 201 and becomes symmetrical about the center of the opening 201. However, since the liquid crystal molecules 91 have a negative dielectric anisotropy, the liquid crystal molecules 91 try to be perpendicular to the electric field, and thus both liquid crystal molecules 91 lie in opposite directions with respect to the center of the opening 201.
전기장을 수직 성분(Ex)과 수평 성분(Ez)으로 나누어 볼 수 있는데, 수직 성분(Ez)은 기판(1)에 수직으로 서 있는 액정 분자(91)를 눕히는 역할을 하며, 수평 성분(Ex)은 액정 분자(91)가 눕는 방향을 결정한다. 예를 들면, 개구부(201) 중심의 왼쪽의 전기장은 오른쪽 방향의 수평 성분(Ex)을 가지므로 눕는 방향이 반시계 방향이고, 오른쪽 부분은 그 반대가 된다.The electric field can be divided into a vertical component (Ex) and a horizontal component (Ez). The vertical component (Ez) serves to lay down the liquid crystal molecules 91 standing perpendicular to the substrate 1 and the horizontal component (Ex). Determines the direction in which the liquid crystal molecules 91 lie down. For example, since the electric field on the left side of the center of the opening 201 has a horizontal component Ex in the right direction, the lying direction is counterclockwise, and the right part is reversed.
그런데, 개구부(201)의 중앙에서는 전기장의 수평 성분(Ex)이 없고 수직 성분(Ez)만이 존재하기 때문에 액정 분자(91)가 눕는 방향이 결정되지 않는다. 따라서 개구부(201) 중심에 위치한 액정 분자(91)들은 눕지 않고 서 있을 확률이 높다. 이에 따라 개구부(201) 중심 부분을 중심으로 액정 분자(91)의 배열이 급격히 변화하여 불안정한 조직(texture)이 발생한다.However, since the horizontal component Ex of the electric field is present and only the vertical component Ez exists in the center of the opening 201, the direction in which the liquid crystal molecules 91 lie is not determined. Therefore, the liquid crystal molecules 91 positioned at the center of the opening 201 have a high probability of standing without lying down. As a result, the arrangement of the liquid crystal molecules 91 is rapidly changed around the central portion of the opening 201, resulting in unstable texture.
예를 들어, 액정 분자(91)들이 가지는 탄성력, 즉 네마틱 액정 분자(91)들이 서로 평행하게 되려는 성질로 인한 힘이 프린지 필드로 인한 힘을 이길 경우에 개구부(201) 중심에 위치한 액정 분자(91)들이 왼쪽으로 넘어진다고 하자. 물론 이때 탄성력은 액정의 유전율 이방성과 관계가 있다. 이때 개구부(201) 중심 오른쪽에 위치한 액정 분자(91)들은 오른쪽으로 넘어져야 하나 탄성력이 크기 때문에 덩달아 왼쪽으로 넘어져 두 영역 간의 경계가 오른쪽으로 이동하는 현상이 발생할 수 있다. 또한 탄성력이 매우 큰 경우 두 영역 간의 경계가 전극 위까지 확장될 수도 있다. 또, 개구부(201) 중심에 위치한 액정 분자(91) 중 일부는 왼쪽으로, 일부는 오른쪽으로 넘어지면 두 영역 간의 경계가 두 갈래로 나타날 수도 있다.For example, the liquid crystal molecules positioned at the center of the opening 201 when the elastic force of the liquid crystal molecules 91, that is, the force due to the property of the nematic liquid crystal molecules 91 to be parallel to each other, overcome the force due to the fringe field. 91) fall to the left. Of course, the elastic force is related to the dielectric anisotropy of the liquid crystal. In this case, the liquid crystal molecules 91 positioned at the right side of the center of the opening 201 should fall to the right, but because of the large elastic force, the liquid crystal molecules 91 may fall to the left to move the boundary between the two regions to the right. In addition, when the elastic force is very large, the boundary between the two regions may extend over the electrode. In addition, when some of the liquid crystal molecules 91 positioned at the center of the opening 201 fall to the left and some to the right, the boundary between the two regions may be bifurcated.
불안정한 조직을 없애기 위해서는 개구부(201)의 한쪽편으로부터 다른 쪽에 이르기까지 액정 분자(91)들의 배열이 연속적이고 변화가 완만해야 한다. 즉, 액정 분자(91)들이 개구부(201) 중심 부근에서는 수직에 가깝게 배열하고 중심으로부터 멀어질수록 완만하게 눕는 형태의 배열로 형성되는 것이 바람직하다.In order to eliminate the unstable structure, the arrangement of the liquid crystal molecules 91 from one side of the opening 201 to the other side must be continuous and change slowly. That is, it is preferable that the liquid crystal molecules 91 are arranged near the center of the opening 201 so as to be perpendicular to the center of the opening 201 and gently lay down as they move away from the center.
개구부(201) 중심 부근에서의 액정 분자(91)들이 수직에 가깝게 되려면 개구부(201) 중심 부근에서의 전기장의 수직 성분에 대한 수평 성분의 비가 크거나 전기장의 크기 자체가 작도록 하는 것이 바람직하다.In order for the liquid crystal molecules 91 near the center of the opening 201 to be close to the vertical, it is preferable that the ratio of the horizontal component to the vertical component of the electric field near the center of the opening 201 is large or the size of the electric field itself is small.
또한, 액정 분자(91)의 배열이 변화하는 영역을 넓혀주어 변화량을 작게 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to widen the region where the arrangement of the liquid crystal molecules 91 changes to reduce the amount of change.
도 2a와 도 2b를 비교해 보자. 도 2a 및 도 2b를 보면 도 2b의 경우가 개구부(201, 202)의 폭(d1, d2)이 크다.Compare FIG. 2A and FIG. 2B. 2A and 2B, the widths d1 and d2 of the openings 201 and 202 are large in the case of FIG. 2B.
개구부(201, 202) 가장 자리에서의 전기장을 비교해 보면, 도 2b의 경우가 도 2a의 경우보다 수직 성분(Ez)은 작고 수평 성분(Ex)은 크다. 왜냐하면 전기장을 개구부(201, 202)를 중심으로 양쪽에 위치한 두 전극 부분(205, 206)에서 나온 두 전기장의 합이라고 하면, 한 부분(205) 가장자리에서의 전기장은 그 부분(205)으로 인한 전기장의 세기는 동일하지만 다른 부분(206)으로 인한 전기장의 세기는 두 부분(205, 206) 사이의 거리(즉, 개구부의 폭)(d1, d2)가 도 2a와 도 2b에서 다르기 때문에 달라진다. 두 부분(205, 206)에 의한 전기장의 수직 성분(Ez)은 같은 방향이고 수평 성분(Ex)은 다른 방향인데, A 지점에서의 부분(206)에 의한 전기장의 수직 및 수평 성분(Ez, Ex)은 도 2b의 경우가 모두 작다. 따라서, A 지점에서의 수직 성분(Ez)은 도 2b의 경우가 도 2a의 경우보다 작고, 수평 성분(Ex)은 도 2b의 경우가 도 2a의 경우보다 크다.Comparing the electric field at the edges of the openings 201 and 202, the vertical component Ez is smaller and the horizontal component Ex is larger in the case of FIG. 2B than in the case of FIG. 2A. Because the electric field is the sum of the two electric fields from two electrode portions 205, 206 located on both sides of the openings 201, 202, the electric field at the edge of one portion 205 is the electric field due to that portion 205. The intensity of is the same but the intensity of the electric field due to the other portion 206 is different because the distance between the two portions 205 and 206 (ie, the width of the openings) d1 and d2 is different in FIGS. 2A and 2B. The vertical component Ez of the electric field by the two parts 205 and 206 is in the same direction and the horizontal component Ex is in the other direction, the vertical and horizontal components Ez and Ex of the electric field by the part 206 at point A. ) Are all small in FIG. 2B. Accordingly, the vertical component Ez at the point A is smaller in the case of FIG. 2B than in the case of FIG. 2A, and the horizontal component Ex is larger in the case of FIG. 2B than in the case of FIG. 2A.
또한, 개구부(201, 202) 중심에서의 전기장의 크기(수직 성분밖에 없으므로 수직 성분의 크기라고 할 수도 있음)도 도 2b의 경우가 작다. 왜냐하면, 개구부(201, 202) 중심에서 각 부분(205, 206)까지의 거리가 도 2b의 경우가 도 2a의 경우보다 멀기 때문이다.In addition, the magnitude of the electric field at the center of the openings 201 and 202 (also referred to as the size of the vertical component since there is only a vertical component) is also small in FIG. 2B. This is because the distance from the center of the openings 201 and 202 to the respective parts 205 and 206 is farther than that of FIG. 2A in FIG. 2B.
전기장의 연속성을 생각한다면, 개구부(201, 202) 내에서 도 2b의 경우가 전기장의 수직 성분(Ez)에 대한 수평 성분(Ex)의 비가 크고 전기장의 세기 또한 작다고 할 수 있다.Considering the continuity of the electric field, it can be said that the ratio of the horizontal component Ex to the vertical component Ez of the electric field is large and the intensity of the electric field is small in the openings 201 and 202.
또한, 액정 분자(91)가 변화하는 영역은 개구부(201, 202)의 폭이 큰 도 2b의 경우가 넓다.In addition, the area where the liquid crystal molecules 91 change is large in the case of FIG. 2B in which the widths of the openings 201 and 202 are large.
결과적으로, 개구부(201, 202)의 폭이 큰 경우에 액정 분자(91)의 배열이 수직에 가깝고 연속적이고 완만하게 되어 배열이 안정한 것으로 여겨진다. 한편 도2b의 경우 액정 분자(91)들이 수직에 가까운 영역이 넓게 나타나므로 개구율이 좀 떨어질 수 있다.As a result, in the case where the widths of the openings 201 and 202 are large, the arrangement of the liquid crystal molecules 91 is considered to be close to vertical, continuous, and smooth, so that the arrangement is stable. On the other hand, in the case of Figure 2b the area near the vertical of the liquid crystal molecules 91 appears wide, the opening ratio may be slightly lower.
도 3a 내지 도 3d는 도 2a 및 도 2b에 나타난 개구부 주변에서의 액정 분자의 배열 상태를 나타내는 도면으로서, 도 3a는 개구부 폭이 좁고 인가 전압이 낮은 경우를, 도 3b는 개구부 폭이 좁고 인가 전압이 큰 경우를 도시한 것이고, 도 3c는 개구부 폭이 넓고 인가 전압이 작은 경우를, 도 3d는 개구부 폭이 넓고 인가 전압이 큰 경우를 도시한 것이다.3A to 3D are diagrams showing the arrangement of liquid crystal molecules around the openings shown in FIGS. 2A and 2B. FIG. 3A shows a case where the opening width is narrow and the applied voltage is low. FIG. 3B shows the opening width is narrow and the applied voltage. This large case is shown, and FIG. 3C shows a case where the opening width is large and the applied voltage is small, and FIG. 3D shows the case where the opening width is large and the applied voltage is large.
개구부의 폭이 좁은 경우, 도 3a에서처럼 전압이 낮으면 영역 간의 경계가 개구부 중심 부근에서 하나의 선 형태로 나타나지만, 도 3b에서처럼 전압이 높아지면 영역 간의 경계가 둘로 갈라지기도 하고 전극 내부로 확장되기도 하는 등 불균일한 조직이 커진다.In the case of narrow openings, when the voltage is low as shown in FIG. 3A, the boundaries between the regions appear as a single line near the center of the opening.However, when the voltage increases, as shown in FIG. Back non-uniform tissue grows.
개구부의 폭이 넓은 경우에는 도 3c에서와 같이 영역 사이의 경계가 개구부 중심 부근에서 굵은 선 형태로 나타나며, 도 3d에서와 같이 전압이 높아지면 경계가 약하게 두 갈래로 갈라질 수 있지만 전극 내부로 확장되지는 않는다.In the case of the wide opening, the boundary between the regions appears as a thick line near the center of the opening as shown in FIG. 3C. As the voltage increases, as shown in FIG. 3D, the boundary may be weakly divided into two branches but does not extend into the electrode. Does not.
이와 같이 개구부의 폭이 넓고 인가 전압이 낮을수록 분할 영역은 균일하지만 개구율이 작다. 따라서 개구부의 폭을 적정하게 정할 필요가 있다.As described above, the wider the opening and the lower the applied voltage, the more uniform the divided region but the smaller the aperture ratio. Therefore, it is necessary to appropriately determine the width of the opening.
한편, 앞에서 설명한 바와 같은 현상은 액정 분자가 기울어진 방향에 따라 다르게 나타날 수 있다. 예를 들어, 개구부가 선형이어서 기판 위에서 볼 때 액정 분자들이 개구부의 연장 방향에 대하여 수직으로 기울어지는 경우와 그렇지 않고 개구부가 꺾인 모양이어서 개구부의 연장 방향에 대하여 90˚가 아닌 다른 각도를이루는 경우를 비교할 수 있다. 후자의 경우에는 개구부 중심 부분의 액정 분자들이 기판과 수직을 이루는 것이 아니라 개구부 길이 방향으로 기울어진 상태가 된다. 따라서 개구부 중심으로부터 가장자리 방향을 따라 갈 때 액정 분자의 기판에 대한 각도 변화가 전자보다 작아 완만한 변화가 나타나며, 영역간 경계가 두 갈래로 나타날 확률이 적다.On the other hand, the phenomenon described above may appear differently depending on the direction in which the liquid crystal molecules are inclined. For example, when the opening is linear and the liquid crystal molecules are inclined vertically with respect to the extending direction of the opening when viewed from the substrate, and when the opening is bent, the opening angle is different from 90 ° with respect to the extending direction of the opening. Can be compared. In the latter case, the liquid crystal molecules at the center portion of the opening are not perpendicular to the substrate but are inclined in the length direction of the opening. Therefore, when the angular change of the liquid crystal molecules from the center of the opening to the edge is smaller than that of the electrons, the gradual change appears, and the boundary between the regions is less likely to be bifurcated.
그러면, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Next, specific embodiments of the present invention will be described in detail.
먼저, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.First, the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 8.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판의 배치도이고, 도 5는 도 4에서 Ⅴ-Ⅴ´선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.4 is a layout view of a lower substrate of the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV ′ of FIG. 4.
먼저, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 절연 기판(10) 위에 게이트선(11)및 게이트선(11)에서 이어진 게이트 전극(12), 유지 전극선(13) 및 유지 전극선(13)과 연결되어 있는 제1 및 제2 차광막(132, 133)이 형성되어 있다. 게이트선(11)과 유지 전극선(13)은 가로 방향으로 뻗어 있으며 교대로 배치되어 있다. 제1 및 제2 차광막(132, 133)은 세로 방향으로 뻗어 있고, 인접한 두 게이트선(11) 사이에 위치하며, 좁은 간격과 넓은 간격을 이룬다. 유지 전극선(13)은 상부 기판의 공통 전극과 등전위가 되는 것이 보통이나 독자의 전위를 가질 수도 있다.First, as shown in FIGS. 4 and 5, the gate electrode 11, the storage electrode line 13, and the storage electrode line 13 connected to the gate line 11 and the gate line 11 are connected to the insulating substrate 10. First and second light blocking films 132 and 133 are formed. The gate line 11 and the storage electrode line 13 extend in the horizontal direction and are alternately arranged. The first and second light blocking films 132 and 133 extend in the vertical direction and are positioned between two adjacent gate lines 11 to form a narrow gap and a wide gap. The storage electrode line 13 usually has an equipotential to the common electrode of the upper substrate, but may have its own potential.
게이트 절연막(20)이 게이트선(11)과 게이트 전극(12), 유지 전극선(13), 그리고 제1 및 제2 차광막(132, 133)을 덮고 있으며, 그 위에는 비정질 규소 따위의 물질로 이루어진 반도체층(21)이 형성되어 게이트 전극(12) 위에 위치하고 있다.The gate insulating film 20 covers the gate line 11, the gate electrode 12, the storage electrode line 13, and the first and second light blocking films 132 and 133, and a semiconductor made of a material such as amorphous silicon thereon. Layer 21 is formed and positioned over gate electrode 12.
반도체층(21) 위에는 인(P) 따위의 n형 불순물로 고농도로 도핑되어 있는 비정질 규소 따위로 이루어진 저항성 접촉층(22)이 형성되어 있다.An ohmic contact layer 22 made of amorphous silicon doped with a high concentration of n-type impurities such as phosphorus (P) is formed on the semiconductor layer 21.
게이트 절연막(20) 위에는 또한 데이터선(31), 소스 및 드레인 전극(32, 33)이 형성되어 있다. 데이터선(31)은 제1 및 제2 차광막(132, 133) 사이의 좁은 간격에 위치하며 세로 방향으로 뻗어 있고, 데이터선(31)에서 이어진 소스 전극(32)과 이와 분리되어 있는 드레인 전극(33)은 게이트 전극(12)을 중심으로 서로 마주 보고 있다.On the gate insulating film 20, data lines 31, source and drain electrodes 32, 33 are formed. The data line 31 is disposed at a narrow interval between the first and second light blocking films 132 and 133 and extends in the vertical direction, and the source electrode 32 connected to the data line 31 and the drain electrode separated from the data line 31 are formed. 33 are facing each other with respect to the gate electrode 12.
데이터선(31)과 소스 및 드레인 전극(32, 33) 위에는 보호 절연막(40)이 형성되어 있으며 보호 절연막(40)에는 드레인 전극(33)을 드러내는 접촉구(401)가 형성되어 있다.A protective insulating film 40 is formed on the data line 31 and the source and drain electrodes 32 and 33, and a contact hole 401 exposing the drain electrode 33 is formed in the protective insulating film 40.
게이트선(11)과 데이터선(31)이 교차하여 정의하는 영역인 화소 영역에는 모서리가 곡선화된 사각형(411) 수 개가 폭이 좁은 연결부(412)로 연결되어 있는 형태의 화소 전극(41)이 보호 절연막(40) 위에 형성되어 있다. 화소 전극(41)은 보호 절연막(40)에 형성된 접촉구(401)를 통해 드레인 전극(33)의 일부와 접촉해 있다. 화소 전극(41)은 투과형 액정 표시 장치에서는 ITO(indium tin oxide) 따위의 투명 도전 물질로 형성할 수 있고, 반사형 액정 표시 장치에서는 알루미늄 등 반사가 잘 되는 금속으로 형성할 수 있다. 또한, 화소 전극(41)은 사각형이나 톱니 또는 십자 모양의 다양한 형태의 개구 패턴을 가지도록 형성할 수 있다.In the pixel region, which is a region defined by the intersection of the gate line 11 and the data line 31, a pixel electrode 41 having a shape in which several curved squares 411 are connected by a narrow connecting portion 412. It is formed on this protective insulating film 40. The pixel electrode 41 is in contact with a part of the drain electrode 33 through the contact hole 401 formed in the protective insulating film 40. The pixel electrode 41 may be formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) in a transmissive liquid crystal display, and may be formed of a metal having good reflection such as aluminum in a reflective liquid crystal display. In addition, the pixel electrode 41 may be formed to have an opening pattern having various shapes such as a rectangle, a sawtooth, or a cross.
데이터선(31) 사이의 게이트선(11) 상부에는 게이트선(11)과 절연되어 있는 게이트선 보조 패턴(18)이 형성되어 있어서, 보조 패턴(18) 하부의 게이트선(11)이단선되면 레이저(laser)를 조사하여 단선된 부분 양편의 게이트선(11)을 게이트선 보조 패턴(18)과 단락시킴으로써 수리할 수 있다. 그러나, 처음부터 접촉구를 통하여 게이트선 보조 패턴(18) 양단을 게이트선(11)에 연결해 놓을 수도 있다. 게이트선 보조 패턴(18)은 데이터선(13)과 같은 층에 데이터선(31)과 같은 금속으로 형성할 수도 있고, 화소 전극(41)과 같은 층에 ITO 등의 화소 전극(41) 물질로 형성할 수도 있다.A gate line auxiliary pattern 18 insulated from the gate line 11 is formed on the gate line 11 between the data lines 31, and when the gate line 11 below the auxiliary pattern 18 is disconnected. This can be repaired by irradiating a laser to short the gate lines 11 on both sides of the disconnected portion with the gate line auxiliary pattern 18. However, both ends of the gate line auxiliary pattern 18 may be connected to the gate line 11 through a contact hole from the beginning. The gate line auxiliary pattern 18 may be formed of the same metal as the data line 31 on the same layer as the data line 13, or may be formed of a material of the pixel electrode 41 such as ITO on the same layer as the pixel electrode 41. It may be formed.
다음, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판의 공통 전극에 형성되어 있는 개구부 패턴을 나타낸 도면이다.Next, FIG. 6 is a view illustrating an opening pattern formed on the common electrode of the upper substrate of the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention.
도 6에 도시한 바와 같이 상부 기판의 공통 전극에는 개구부(51)가 형성되어 있다. 개구부(51)는 중심(511)으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 모양의 수직 가지(512)와 수평 가지(513)로 이루어진 십자 모양(+) 수 개가 일렬로 배열되어 있는 모양으로 형성되어 있으나, 다른 모양으로 형성할 수도 있다. 이러한 모양으로 개구부(51)를 형성하는 것은 개구부(51)의 경계선이 휘거나 꺾이는 정도를 완만하게 하려는 것으로 이는 개구부(51)의 경계선이 휘거나 꺾이는 정도가 완만할수록 액정 분자의 배열이 균일하게 되어 응답 속도가 빠르기 때문이다. 앞서, 화소 전극(41)을 모서리가 곡선화된 사각형(411) 수 개가 연결되어 있는 형태로 형성한 것도 같은 이유 때문이다. 따라서, 개구부(51)나 화소 전극(41)을 다른 모양으로 형성하더라도 경계선은 직선 또는 둔각을 이루며 꺾이거나 곡선이 되도록 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 6, an opening 51 is formed in the common electrode of the upper substrate. The opening 51 is formed in a shape in which a plurality of crosses (+) consisting of vertical branches 512 and horizontal branches 513 having a shape narrowing away from the center 511 are arranged in a line. It may be formed in another shape. Forming the opening 51 in such a shape is intended to smooth the degree to which the boundary line of the opening 51 is bent or bent, so that the arrangement of the liquid crystal molecules becomes more uniform as the degree of the boundary line of the opening 51 is bent or bent. This is because the response speed is fast. For the same reason, the pixel electrode 41 is formed in a shape in which several corners 411 having curved corners are connected. Therefore, even when the opening 51 or the pixel electrode 41 is formed in a different shape, it is preferable that the boundary line is bent or curved in a straight line or an obtuse angle.
다음, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상하부 기판을정렬한 상태의 배치도이며, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판에 형성된 개구부 패턴 및 액정 분자의 배열 상태를 도시한 것이다.Next, FIG. 7 is a layout view of the upper and lower substrates of the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention in an aligned state, and FIG. 8 is formed on the upper and lower substrates of the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention. The opening pattern and the arrangement state of the liquid crystal molecules are shown.
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 상부 기판과 하부 기판이 정렬되어 상부 기판의 개구부(51)가 하부 기판의 화소 전극(41)과 중첩된 형태를 이루고 있다. 유지 전극선(13)은 개구부(51)의 수평 가지(513) 하나와 중첩되어 있고, 개구부(51)를 이루는 십자 모양 각각의 중심은 화소 전극(41)의 가운데에 놓여 화소 전극(41)을 이루는 사각형(411) 각각을 4분할하고 있다. 이때, 개구부(51)에 의하여 분할되는 화소 전극(41)의 각 영역은 개구부(51)의 경계선과 화소 전극(41)의 경계선이 만나도록 하여 폐곡선을 이루는 것이 좋다. 여기서, 개구부(51)가 화소 전극(41)을 이루는 사각형(411) 각각을 4분할함으로써 4분할된 각 영역에서의 액정 분자들의 평균 장축 방향이 서로 90˚를 이루며 개구부(51)의 길이 방향에 대해서 45˚를 이룬다. 사각형(411)을 정사각형으로 형성하면 직교 편광판을 사용할 경우 각 분할 영역에서의 액정 분자의 평균 장축 방향이, 기판의 위에서 볼 때, 편광판의 방향(도 8에서 양쪽 화살표)과 45˚를 이루도록 할 수 있어서 넓은 시야각을 확보하는데 적합하다.As shown in FIGS. 7 and 8, the upper substrate and the lower substrate are aligned to form an opening 51 of the upper substrate overlapping the pixel electrode 41 of the lower substrate. The storage electrode line 13 overlaps one horizontal branch 513 of the opening 51, and the center of each cross shape of the opening 51 is positioned at the center of the pixel electrode 41 to form the pixel electrode 41. Each quadrangle 411 is divided into four. At this time, each region of the pixel electrode 41 divided by the opening 51 may form a closed curve so that the boundary line of the opening 51 and the boundary line of the pixel electrode 41 meet each other. Here, by dividing each of the quadrangles 411 forming the pixel electrode 41 by the opening 51, the average major axis directions of the liquid crystal molecules in each of the four divided regions are 90 ° to each other, and the opening 51 is formed in the longitudinal direction of the opening 51. Form 45˚. When the square 411 is formed in a square shape, when using an orthogonal polarizer, the average major axis direction of the liquid crystal molecules in each divided region may be 45 ° to the direction of the polarizer (both arrows in FIG. 8) when viewed from above the substrate. It is suitable for securing a wide viewing angle.
이러한 액정 표시 장치에서 화소 전극(41)을 이루는 사각형(411) 간의 간격(W)(개구부의 일종으로 볼 수 있다) 및 상부 기판의 개구부(51) 폭(W´)과 상부 기판과 하부 기판 간 거리(도 1에서 D)의 비에 따라서 형성되는 등전위선 패턴이 어떻게 변화하는지를 관찰하였다. 여기서, 사각형(411) 간의 간격(W)이나 개구부(51) 폭(W´)은 가장 좁은 곳을 기준으로 한다.In such a liquid crystal display device, a gap W between the quadrangles 411 constituting the pixel electrode 41 (which can be regarded as a kind of opening), a width W ′ of the opening 51 of the upper substrate, and a gap between the upper substrate and the lower substrate. It was observed how the equipotential line pattern formed according to the ratio of the distance (D in FIG. 1) changes. Here, the distance W between the quadrangles 411 or the width W ′ of the opening 51 is based on the narrowest place.
도 9 내지 도 12에는 도 4 내지 도 8에 도시한 액정 표시 장치의 전극에 전압을 인가하였을 때 생성되는 등전위선을 도 7의 A-A´선을 따라 도시한 그래프이다. 그래프의 가로축은 상부 기판의 개구부(51) 폭(W´) 및 하부 기판의 화소 전극(41)을 이루는 사각형(411) 간의 간격(W)을 나타내며 40μm 지점은 화소 전극(41) 및 개구부(51)의 중앙부에 해당하고, 세로축은 두 기판 간의 거리(D)를 나타낸다.9 to 12 are graphs illustrating an equipotential line generated when a voltage is applied to an electrode of the liquid crystal display illustrated in FIGS. 4 to 8 along the line AA ′ of FIG. 7. The horizontal axis of the graph represents the width W between the opening 51 of the upper substrate W ′ and the rectangle 411 constituting the pixel electrode 41 of the lower substrate, and the 40 μm point represents the pixel electrode 41 and the opening 51. ), And the vertical axis represents the distance D between the two substrates.
상부 기판과 하부 기판 간의 거리(D)와 개구부(51) 폭(W´)을 각각 도 9에서는 4μm와 16μm로, 도 10에서는 4μm와 8μm로, 도 11에서는 4μm와 3.2μm로, 도 12에서는 8μm와 8μm로 하였다.The distance D between the upper substrate and the lower substrate and the width W ′ of the opening 51 are 4 μm and 16 μm in FIG. 9, 4 μm and 8 μm in FIG. 10, 4 μm and 3.2 μm in FIG. 11, and in FIG. 12. It was set as 8 micrometers and 8 micrometers.
도 11에 도시한 바와 같이 개구부(51)의 폭(W´)이 두 기판 간의 거리(D)보다 작은 경우 등전위선은 완만하게 형성되어 있고, 개구부(51) 폭(W´)이 두 기판 간의 거리(D)보다 커짐에 따라 등전위선의 굴곡이 커지고 개구부(51) 가장자리 근처에 형성된 등전위선 간의 간격은 점점 좁아진다.As shown in Fig. 11, when the width W 'of the opening 51 is smaller than the distance D between the two substrates, the equipotential lines are formed smoothly, and the width of the opening 51 W between the two substrates is shown. As the distance D becomes larger, the curvature of the equipotential lines becomes larger, and the interval between the equipotential lines formed near the edge of the opening 51 becomes narrower.
따라서, 개구부(51) 폭(W´) 또는 사각형(411) 사이의 간격(W)이 두 기판 간 거리(D)보다 커질수록 전기장이 휘는 정도가 커지는데, 특히 두 기판 사이의 거리(D)보다 큰 경우에 액정 분자들이 안정된 상태를 이루게 된다.Therefore, as the width W between the opening 51 width W ′ or the square 411 becomes larger than the distance D between the two substrates, the degree of warpage of the electric field increases, in particular, the distance D between the two substrates. In the larger case, the liquid crystal molecules are in a stable state.
사각형(411) 사이의 간격(W) 및 개구부(51) 폭(W´)이 두 기판 간의 거리(D)보다 작을 경우에는 비정상 조직이 발생한다. 이러한 비정상 조직은 인가된 전압에 따라 모양이 변하며, 나타나고 사라지는데 5초 정도의 시간이 소요되므로 잔상이 나타난다.Abnormal tissue occurs when the spacing W between the rectangles 411 and the width W ′ of the opening 51 are smaller than the distance D between the two substrates. These abnormal tissues change shape according to the applied voltage, and afterimages appear after 5 seconds to appear and disappear.
그러나 사각형 사이의 간격 및 개구부 폭이 너무 크면 개구율이 떨어지므로 두 기판 간의 거리에 대한 개구부 폭의 가장 작은 부분의 비는 1 이상이고 2 이하인 것이 바람직하다. 보통의 액정 표시 장치에서 두 기판 간의 거리는 4~5μm 정도이므로 개구부 폭의 가장 작은 부분은 4~10μm가 적당하다.However, if the spacing between the squares and the opening width is too large, the opening ratio drops, so that the ratio of the smallest part of the opening width to the distance between the two substrates is preferably 1 or more and 2 or less. In a typical liquid crystal display device, the distance between the two substrates is about 4-5 μm, so the smallest portion of the opening width is 4-10 μm.
앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에서는 4분할된 각 영역에서의 액정 분자들의 평균 장축 방향이 서로 90˚를 이룬다. 그러나 개구부 패턴은 여러 가지 모양으로 형성할 수 있으므로, 이에 따라 액정 분자의 배열 상태가 달라진다. 즉, 개구부 패턴을 경계로 하여 분할된 영역의 액정 분자들의 평균 장축 방향이 서로 180˚를 이룰 수도 있다.As mentioned above, in the first embodiment of the present invention, the average major axis directions of the liquid crystal molecules in each of the four divided regions form 90 ° to each other. However, since the opening pattern may be formed in various shapes, the arrangement state of the liquid crystal molecules is changed accordingly. That is, the average major axis directions of the liquid crystal molecules of the divided regions may be 180 ° with respect to the opening pattern.
이러한 액정 분자의 배열 상태를 가지는 본 발명의 제2 실시예에 대하여 도 13a 내지 13c를 참조하여 설명한다.A second embodiment of the present invention having such an arrangement of liquid crystal molecules will be described with reference to FIGS. 13A to 13C.
도 13a에 도시된 바와 같이, 직사각형 모양의 화소 전극(61)에는 중간부에 우변으로부터 좌측으로 가늘게 패인 제1 개구부(611)가 형성되어 있고, 제1 개구부(611)의 입구 양쪽은 모서리가 잘려 나가 완만한 각도로 구부러져 있다. 제1 개구부(611)를 중심으로 하여 화소 전극(61)을 상부와 하부로 구분할 때 상부와 하부에는 각각 제2 및 제3 개구부(612, 613)가 형성되어 있다. 제2 및 제3 개구부(612, 613)는 각각 화소 전극(61)의 중심 부근 왼쪽에서 우상부와 우하부쪽으로 대각선으로 파고 들어가 있다.As shown in FIG. 13A, the rectangular pixel electrode 61 is formed with a first opening 611 slanted from the right side to the left side in the middle portion, and both entrances of the first opening 611 are cut off at corners. I'm bent at a gentle angle. When the pixel electrode 61 is divided into upper and lower portions with the first opening 611 as the center, second and third openings 612 and 613 are formed in the upper and lower portions, respectively. The second and third openings 612 and 613 are diagonally cut into the upper right and lower right portions from the left near the center of the pixel electrode 61, respectively.
도 13b에는 공통 전극에 형성된 개구부 패턴을 도시하였다. 공통 전극에는가로 방향으로 형성되어 있는 줄기부(711), 줄기부(711)로부터 각각 사선 방향으로 상하로 뻗어나가 있는 제1 및 제2 가지부(712, 714), 제1 및 제2 가지부(712, 714)로부터 각각 세로 방향으로 상하로 뻗어나가 있는 제1 및 제2 가지단부(713, 715)를 포함하는 제4 개구부가 형성되어 있다. 또, 공통 전극에는 제1 가지부(712)와 나란하게 사선 방향으로 형성되어 있는 중앙부(721), 중앙부(721)로부터 가로 방향으로 뻗어 있는 가로단부(722), 중앙부(721)로부터 세로 방향으로 뻗어 있는 세로단부(723)를 포함하는 제5 개구부와 제4 개구부에 대하여 제5 개구부와 대칭을 이루고 있는 제6 개구부가 형성되어 있다. 이러한 배치의 제4, 제5 및 제6 개구부는 공통 전극에 반복적으로 형성되어 있다.13B illustrates an opening pattern formed in the common electrode. The common electrode includes a stem portion 711 formed in the horizontal direction, first and second branch portions 712 and 714 extending upward and downward in an oblique direction from the stem portion 711, respectively, and the first and second branch portions. A fourth opening portion including first and second branch ends 713 and 715 extending vertically from 712 and 714 in the vertical direction is formed, respectively. In addition, the common electrode has a central portion 721 parallel to the first branch portion 712 in a diagonal direction, a transverse end portion 722 extending in the horizontal direction from the central portion 721, and a vertical portion from the central portion 721 in the vertical direction. A sixth opening that is symmetrical with the fifth opening is formed with respect to the fifth opening and the fourth opening including the extending vertical end portion 723. The fourth, fifth and sixth openings in this arrangement are repeatedly formed in the common electrode.
또 13c에는 화소 전극(61)과 공통 전극이 중첩된 형태가 도시되어 있다. 화소 전극(61)의 제1 내지 제3 개구부(611, 612, 613)와 공통 전극의 제4 내지 제6 개구부가 중첩되어 화소 전극(61)을 다수의 영역으로 분할하고 있다. 이때, 화소 전극(61)의 개구부(611, 612, 613)와 공통 전극의 개구부는 교대로 배치되어 있다. 분할된 영역들은 대체로 사다리꼴이며 영역 안의 액정 분자들의 평균 장축 방향은 각 영역에서 서로 마주보는 두 면에 수직인 방향이다. 제1 내지 제6 개구부는 화소 전극(61)의 중앙을 분할하는 제1 개구부(611)와 제4 개구부의 줄기부(711), 화소 전극(61)의 변과 중첩되는 제4 개구부의 가지단부(713, 715)와 제2 및 제3 개구부의 가로단부((722, 732) 및 세로단부(723,733)를 제외하고는 대부분의 영역에서 서로 나란하게 형성되어 있다.13c, the pixel electrode 61 and the common electrode are overlapped. The first to third openings 611, 612, and 613 of the pixel electrode 61 and the fourth to sixth openings of the common electrode overlap each other to divide the pixel electrode 61 into a plurality of regions. At this time, the openings 611, 612, 613 of the pixel electrode 61 and the openings of the common electrode are alternately arranged. The divided regions are generally trapezoidal, and the average major axis direction of the liquid crystal molecules in the region is perpendicular to the two faces facing each other in each region. The first to sixth openings are branch end portions of the first opening portion 611 that divides the center of the pixel electrode 61, the stem portion 711 of the fourth opening portion, and the fourth opening portion overlapping the sides of the pixel electrode 61. Except for 713 and 715, the horizontal ends 722 and 732 and the vertical ends 723 and 733 of the second and third openings are formed in parallel with each other.
이러한 액정 표시 장치에서는 개구부를 중심으로 분할된 영역에서의 액정 분자들의 평균 장축 방향이 대부분 서로 180˚를 이루며 개구부의 길이 방향에 대하여 수직이다. 여기에 전압이 인가되면 앞서 설명한 바와 같이 두 영역의 경계 부분이 두 갈래의 선으로 나타날 수 있다.In such a liquid crystal display device, the average major axis directions of the liquid crystal molecules in a region divided by the opening are mostly 180 °, and are perpendicular to the length direction of the opening. When a voltage is applied thereto, the boundary portions of the two regions may appear as bifurcated lines as described above.
실험 결과 액정의 Δε이 -3.0~-5.0이고 구동 전압, 즉 두 전극(도 1에서 2, 6) 사이의 전위차가 5~6V인 경우 개구부 폭은 최소 10μm 이상은 되어야 하는 것으로 나타났다. 따라서 개구부 폭을 10μm 이상 20μm 이하로 하는 것이 좋다.As a result, when the Δε of the liquid crystal is -3.0 ~ -5.0 and the driving voltage, that is, the potential difference between the two electrodes (2, 6 in Figure 1) is 5 ~ 6V, the opening width should be at least 10μm or more. Therefore, it is preferable to make opening width into 10 micrometers or more and 20 micrometers or less.
본 발명은 상부 및 하부 기판에 형성된 전극에 개구부 패턴을 형성하고 개구부 패턴 폭을 두 기판 간의 거리보다 크게 형성하여 불필요한 조직의 발생이 줄어든다.The present invention forms an opening pattern on the electrodes formed on the upper and lower substrates, and forms the opening pattern width larger than the distance between the two substrates, thereby reducing the occurrence of unnecessary tissue.
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