KR100686230B1 - liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
박막 트랜지스터 및 화소 전극이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판과 공통 전극이 형성되어 있는 색 필터 기판 사이에는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정층이 주입되어 있다. 각 기판 위에는 수평 배향막이 형성되어 있어서 두 전극에 전압을 인가하기 전에는 액정 분자가 수평하게 배향되어 있다가 전압을 인가하면 기판에 수직하게 배향되며 구부러짐 구조를 나타낸다. 이때, 화소 전극 사이와 공통 전극에는 각각 개구부가 있는데 이들은 서로 어긋나게 위치하고 있다. 이렇게 하면, 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 프린지 필드가 공통 전극이 전면에 형성되어 있을 때의 프린지 필드의 세기보다 약하게 형성되어 액정 분자의 구부러짐 배열을 안정화시킬 수 있다. A liquid crystal layer having positive dielectric anisotropy is injected between the thin film transistor substrate on which the thin film transistor and the pixel electrode are formed and the color filter substrate on which the common electrode is formed. A horizontal alignment layer is formed on each substrate so that the liquid crystal molecules are horizontally aligned before applying voltage to the two electrodes, and when the voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to the substrate and have a bent structure. In this case, openings are provided between the pixel electrodes and the common electrode, respectively. In this case, the fringe field formed between the pixel electrode and the common electrode is formed to be weaker than the intensity of the fringe field when the common electrode is formed on the entire surface, thereby stabilizing the bending arrangement of the liquid crystal molecules.
유전율 이방성, 수평 배향막, 구부러짐 배열, 프린지 필드Dielectric constant anisotropy, horizontal alignment layer, bent array, fringe field
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 전압을 인가하기 전의 액정 분자의 배열 상태를 도시한 도면이고,1 is a diagram illustrating an arrangement state of liquid crystal molecules before applying a voltage in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 전압을 인가한 후의 액정 분자의 배열 상태를 도시한 도면이고,2 is a diagram illustrating an arrangement state of liquid crystal molecules after voltage is applied in the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 전압을 인가한 후의 액정 분자의 배열 상태를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating an arrangement state of liquid crystal molecules after voltage is applied in the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 액정의 배열을 안정화시키는 구조를 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device and a liquid crystal display device having a structure for stabilizing the arrangement of liquid crystals.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 유리 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 있으며, 두 전극에 인가하는 전압을 변화시켜 액정층의 액정 분자들의 배열을 변화시킴으로써 빛의 투과량을 조절하여 화면을 표시하는 장치이다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes two glass substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal layer interposed therebetween. It is a device that displays a screen by controlling the amount of light transmitted by changing the arrangement of liquid crystal molecules.
이러한 액정 표시 장치 중에서 응답 속도 및 시야각을 개선하기 위해서 다양 한 방법이 제시되었으며, 그 예로 OCB(optically compensated bend) 방식의 액정 표시 장치를 들 수 있다. Various methods have been proposed to improve response speed and viewing angle among the liquid crystal display devices, and examples thereof include an OCB (optically compensated bend) type liquid crystal display device.
OCB 방식의 액정 표시 장치는 마주하는 두 기판에 각각 형성되어 있는 전극과 기판 사이에 주입되어 있는 액정층 및 두 기판에 각각 형성되어 있으며 액정 분자를 기판과 수평하게 배향하기 위한 배향막을 포함한다. 이러한 OCB 방식의 액정 표시 장치에서는 두 기판에 전기장이 인가되었을 때 액정 분자가 두 기판의 중심면에 대하여 대칭이면서 기판에서 중심면에 이르기까지 수평 배열에서 수직 배열 구조를 취하고 있으므로 넓은 시야각을 얻을 수 있으며, 이러한 액정 분자의 배열을 얻기 위해서는 두 기판의 배향막을 같은 방향으로 처리하고 처음에 고전압을 인가하여 구부러짐(bend) 배열로 한다.The OCB type liquid crystal display device includes an electrode formed on two opposite substrates, a liquid crystal layer injected between the substrates, and formed on two substrates, respectively, and an alignment layer for aligning liquid crystal molecules horizontally with the substrate. In the OCB type liquid crystal display device, when an electric field is applied to two substrates, the liquid crystal molecules are symmetrical with respect to the center plane of the two substrates and take a vertical arrangement in a horizontal arrangement from the substrate to the center plane, thereby obtaining a wide viewing angle. In order to obtain such an arrangement of liquid crystal molecules, the alignment layers of the two substrates are processed in the same direction, and a high voltage is first applied to form a bend array.
그러나, 두 기판 중 상부 기판에는 전면에 공통 전극이 형성되어 있고 하부 기판에는 화소 영역마다 분리되어 있는 화소 전극이 형성되어 있어서 화소 영역의 가장 자리에는 프린지 필드(fringe field)가 형성된다. 이러한 프린지 필드로 인해 화소 영역의 가장 자리에서는 액정 분자의 구부러짐 배열이 달라지게 되어 화질이 불량해지는 문제점이 발생한다.However, among the two substrates, a common electrode is formed on the front surface of the upper substrate, and pixel electrodes separated by pixel regions are formed on the lower substrate, so that a fringe field is formed at the edge of the pixel region. Due to the fringe field, the bending arrangement of the liquid crystal molecules is changed at the edges of the pixel area, thereby causing a problem of poor image quality.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 분자의 구부러짐 배열을 안정화시켜 화질을 향상시키는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which improves image quality by stabilizing the bending arrangement of liquid crystal molecules.
본 발명에 따르면, 제1 절연 기판 위의 각 화소 영역에 다수의 화소 전극이 형성되어 있고, 제1 기판과 마주하는 제2 절연 기판 위에는 화소 전극에 대응하는 공통 전극이 형성되어 있다. 제1 기판과 제2 기판 사이에는 수평 배향되어 있는 액정 분자를 가지며, 액정 분자가 화소 전극 및 공통 전극 사이에 전압이 인가되었을 때 제1 및 제2 기판의 중심면에 대하여 대칭을 이루며 배향 방향으로 구부러짐 배열을 이루는 액정층이 주입되어 있다. 여기서, 화소 전극은 화소 영역마다 분리 형성되어 화소 전극 사이에 제1 개구부가 존재하고 공통 전극은 제2 개구부를 가지며, 제1 개구부와 제2 개구부는 서로 어긋나게 위치하고 있는 것이 바람직하다.According to the present invention, a plurality of pixel electrodes are formed in each pixel region on the first insulating substrate, and a common electrode corresponding to the pixel electrode is formed on the second insulating substrate facing the first substrate. The liquid crystal molecules are horizontally aligned between the first substrate and the second substrate, and the liquid crystal molecules are symmetric with respect to the center plane of the first and second substrates when a voltage is applied between the pixel electrode and the common electrode, and is aligned in the alignment direction. The liquid crystal layer forming the bending arrangement is injected. In this case, the pixel electrode may be separately formed for each pixel area so that a first opening exists between the pixel electrodes, the common electrode has a second opening, and the first opening and the second opening are positioned to be offset from each other.
여기서, 제1 기판 및 제2 기판 위에는 각각 액정층을 수평 배향하기 위한 제1 및 제2 배향막이 형성되어 있을 수 있고, 액정층은 양의 유전율 이방성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제2 기판과 공통 전극 사이에는 색 필터가 형성되어 있을 수 있다.Here, first and second alignment films for horizontally aligning the liquid crystal layer may be formed on the first substrate and the second substrate, respectively, and the liquid crystal layer preferably has positive dielectric anisotropy. In addition, a color filter may be formed between the second substrate and the common electrode.
한편, 제1 기판 위에는 화소 전극과 전기적으로 연결되어 있는 박막 트랜지스터가 형성되어 있을 수 있다.Meanwhile, a thin film transistor electrically connected to the pixel electrode may be formed on the first substrate.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 절연 기판 위의 각 화소 영역에 다수의 화소 전극이 형성되어 있고, 제1 기판과 마주하는 제2 절연 기판 위에는 화소 전극에 대응하여 전면에 형성되어 있으며 함몰부를 포함하는 공통 전극이 형성되어 있다. 제1 기판과 제2 기판 사이에는 수평 배향되어 있는 액정 분자를 가지며, 액정 분자가 화소 전극 및 공통 전극 사이에 전압이 인가되었을 때 제1 및 제2 기판의 중심면에 대하여 대칭을 이루며 배향 방향으로 구부러짐 배열을 이루는 액정층이 주입되어 있다. 여기서, 화소 전극의 경계 영역인 개구부와 공통 전극의 함몰 부가 서로 어긋나게 위치하고 있는 것이 바람직하다. According to another embodiment of the present invention, a plurality of pixel electrodes are formed in each pixel region on the first insulating substrate, and are formed on the front surface corresponding to the pixel electrodes on the second insulating substrate facing the first substrate and are recessed. The common electrode including a part is formed. The liquid crystal molecules are horizontally aligned between the first substrate and the second substrate, and the liquid crystal molecules are symmetric with respect to the center plane of the first and second substrates when a voltage is applied between the pixel electrode and the common electrode, and is aligned in the alignment direction. The liquid crystal layer forming the bending arrangement is injected. Here, it is preferable that the opening portion, which is the boundary region of the pixel electrode, and the recessed portion of the common electrode are shifted from each other.
이때, 제2 기판과 공통 전극 사이에 색 필터가 더 형성되어 있을 수 있으며, 함몰부는 색 필터에 의하여 형성된다.In this case, a color filter may be further formed between the second substrate and the common electrode, and the depression is formed by the color filter.
한편, 제1 기판 및 제2 기판 위에는 각각 액정층을 수평 배향하기 위한 제1 및 제2 배향막이 더 형성되어 있을 수 있고, 액정층은 양의 유전율 이방성을 갖는 것이 바람직하다.On the other hand, first and second alignment films for horizontally aligning the liquid crystal layer may be further formed on the first substrate and the second substrate, respectively, and the liquid crystal layer preferably has positive dielectric anisotropy.
또한, 제2 기판과 공통 전극 사이에는 블랙 매트릭스가 더 형성되어 있을 수도 있다.In addition, a black matrix may be further formed between the second substrate and the common electrode.
이러한 본 발명에서는 액정의 구부러짐 배열이 안정화되므로 화면 불량을 줄일 수 있다.In the present invention, since the bending arrangement of the liquid crystal is stabilized, screen defects can be reduced.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Next, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the same.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다. A liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 전압을 인가하기 전의 액정 분자의 배열 상태를 도시한 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 전압을 인가한 후의 액정 분자의 배열 상태를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an arrangement state of liquid crystal molecules before applying a voltage in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are liquid crystal displays according to first and second embodiments of the present invention. It is a figure which shows the arrangement state of the liquid crystal molecules after applying a voltage in an apparatus.
먼저, 도 1에서와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하 부 기판(11)과 상부 기판(12)을 포함한다. 여기서, 하부 기판(11)을 박막 트랜지스터 기판이라고 하며, 상부 기판(12)을 색 필터 기판이라고 한다. First, as shown in FIG. 1, the liquid crystal display according to the present invention includes a
박막 트랜지스터 기판(11)에는 외부로부터 인가되는 신호를 제어하는 박막 트랜지스터(31)가 형성되어 있다. 박막 트랜지스터(31)는 외부로부터 주사 신호를 인가받는 게이트선(도시하지 않음)의 일부인 게이트 전극, 게이트 전극의 상부에 형성되어 채널을 형성하는 반도체층(도시하지 않음), 외부로부터 화상 신호를 인가받는 데이터선(도시하지 않음)의 일부인 소스 전극 및 소스 전극과 분리되어 있는 드레인 전극(도시하지 않음)으로 이루어져 있다. 또한, 박막 트랜지스터 기판(11)에는 박막 트랜지스터(31)와 전기적으로 연결되어 있으며, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와 같은 투명 도전 물질 또는 불투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(21)이 화소 영역마다 형성되어 있다. 이때, 화소 전극(21)은 각 화소 영역 별로 분리 형성되어 있으므로 각 화소 전극(21) 사이에는 개구부(25)가 존재한다.The thin
색 필터 기판(12)에는 색 필터(도시하지 않음)와 블랙 매트릭스(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 색 필터 및 블랙 매트릭스 위에는 이들을 덮고 있으며 개구부(26)를 갖는 공통 전극(22)이 형성되어 있다. The
화소 전극(21) 및 공통 전극(22) 위에는 각각 수평 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 배향막은 왼쪽에서 오른쪽으로 러빙되어 있다. 도면에서 화살표 방향이 러빙 방향을 나타낸다. Horizontal alignment layers (not shown) are formed on the
이러한 박막 트랜지스터 기판(11)과 색 필터 기판(12)을 정렬하여 배치하면 개구부(25, 26) 위치가 서로 어긋나게 된다. 이를 상세히 살펴 보면, 화소 전극(21) 사이에 있는 개구부(25)의 왼쪽 끝부분에서 기판(11, 12)에 대하여 수직으로 선(A)을 그었을 때 공통 전극(22)은 선 A에서 오른쪽으로 나와 있고, 개구부(25)의 오른쪽 끝부분에서 기판(11, 12)에 대하여 수직으로 선(B)을 그었을 때 공통 전극(22)은 선 B에서 오른쪽으로 들어가 있다. 따라서, 도면에서와 같이 공통 전극(22)의 개구부(26)가 화소 전극(21) 사이에 있는 개구부(25)에 대하여 오른쪽으로 이동되어 있다. When the thin
이러한 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판 및 색 필터 기판(11, 12) 사이에는 유전율 이방성이 양인 네마틱 액정 물질층(40)이 삽입되어 있다. 전압을 인가하지 않은 상태에서 액정 분자(41)는 러빙 방향을 향하여 한쪽 끝이 일어선 형태의 선경사각(pretilt angle)을 가지고 기판(11, 12)에 대하여 수평 배향되고, 따라서 액정 분자(41)의 배열은 두 기판(11, 12) 사이의 중앙을 중심으로 기판(11, 12)에 평행인 면에 대하여 대칭을 이루게 된다.A nematic liquid
그러면, 이러한 액정 표시 장치에서 전기장을 인가하는 경우에 액정 분자의 배열에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.Next, the arrangement of the liquid crystal molecules when the electric field is applied in the liquid crystal display will be described with reference to FIG. 2.
도 1에서와 같이 전기장을 인가하지 않았을 때 기판(11, 12)에 수평한 액정 분자 배열을 갖는 액정 표시 장치에서, 두 전극(21, 22)에 충분한 크기의 전압을 인가하면 기판(11, 12)에 수직인 전기장(c 선)이 형성된다. 그러면, 액정 분자(41)들은 양의 유전율 이방성을 가지고 있으므로 장축이 전기장에 나란하게, 즉 두 기판(11, 12)에 수직이 되도록 배열하려고 한다. 이때, 배향막에 인접한 부 분에서는 가해진 전기장에 의한 힘보다는 배향막에 의한 배향력이 강하여 전압이 인가되더라도 장축이 기판(11, 12)에 평행한 상태를 유지하려고 하므로, 액정 분자(41)의 탄성력에 의해 두 배향막 사이의 액정 분자(41)들은 구부러짐 구조를 형성하게 된다. 즉, 기판(11, 12)에 인접한 액정 분자(41)의 경사각에 비해 기판(11, 12) 사이의 중앙부로 갈수록 액정 분자(41)의 경사각이 커지게 되어 액정 분자(41)의 장축을 연결한 모양이 휘어진 구조를 나타낸다. In a liquid crystal display having a liquid crystal molecule array horizontal to the
한편, 앞서 설명한 바와 같이 화소 전극(21) 사이와 공통 전극(22)에 있는 개구부(25, 26)는 서로 어긋나게 배치되어 있으므로 화소 전극(21) 또는 공통 전극(22) 끝부분에서의 프린지 필드는 a 및 b 선과 같이 구부러지게 되어 이 부분에서 액정 분자의 구부러짐이 전기장 c 선에서의 구부러짐 배열과 다르게 된다. 이때, 프린지 필드 a 선은 액정의 구부러짐과 유사한 방향을 보이고 있으므로 액정의 구부러짐 배열에 큰 영향을 미치지 않으며, 프린지 필드 b 선은 액정의 구부러짐 방향과 반대이나 종래에 공통 전극이 전면으로 형성되어 있는 경우보다 구부러짐 정도가 작기 때문에 액정의 구부러짐 배열에 거의 영향을 주지 않게 된다. Meanwhile, as described above, since the
따라서, 이와 같은 전극의 구조를 갖는 액정 표시 장치에서는 액정의 구부러짐 배열이 안정화되므로 화면 불량을 줄일 수 있다.Therefore, in the liquid crystal display having the structure of the electrode as described above, since the bending arrangement of the liquid crystal is stabilized, screen defects can be reduced.
한편, 색 필터 기판(12) 위에 색 필터(32)가 형성되어 있을 수도 있다. 이를 본 발명의 제2 실시예로 하여 도 3을 참조하여 설명한다. 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 유사한 구조를 가지나, 공통 전극(22)이 기판(12) 전면에 형성되어 개구부를 갖지 않는다는 점이 다르다.
On the other hand, the
본 발명의 박막 트랜지스터 기판(11)의 구조는 제1 실시예와 동일하므로 색 필터 기판(12)에 대해서만 설명한다. 색 필터 기판(12) 위에 색 필터(32)가 화소 전극(21)에 대응하는 위치에 형성되어 있고 그 위에 공통 전극(22)이 전면에 형성되어 있다. 이러한 구조에서는 색 필터(32) 사이에 형성되어 있는 공통 전극(22)과 색 필터(32) 위에 형성되어 있는 공통 전극(22)의 높이가 다르게 되어 색 필터(32) 사이의 공통 전극(22)이 움푹 들어가는 함몰부(26)가 만들어진다. 한편, 색 필터(32) 사이에는 블랙 매트릭스(도시하지 않음)가 형성되어 있을 수도 있는데, 블랙 매트릭스는 색 필터(32)보다 두께가 얇으므로 이때도 함몰부가 만들어진다. Since the structure of the thin
이때, 개구부(25)와 함몰부(26)가 어긋나게 위치하고 있어 함몰부(26)가 화소 전극(21) 사이에 있는 개구부(25) 위치에서 오른쪽으로 이동되어 있다. 즉, 화소 전극(21) 사이에 있는 개구부(25)의 왼쪽 끝부분에서 수직으로 선(D)을 그었을 때 색 필터(32)는 선 D에서 오른쪽으로 나와 있고, 개구부(25)의 오른쪽 끝부분에서 수직으로 선(E)을 그었을 때 색 필터(32)는 선 E에서 오른쪽으로 들어가 있다. At this time, the opening
이와 같은 색 필터 기판(12)과 박막 트랜지스터 기판(11)으로 이루어진 액정 표시 장치에서 두 기판(11, 12) 사이에는 액정(40)이 주입되어 있다. 여기서, 두 전극(21, 22)에 전압을 인가하면, 두 전극(21, 22) 사이에는 전기장(c 선)이 형성되고 화소 전극(21)의 끝부분과 함몰부(26)의 측면 사이에는 d 및 e 선과 같은 프린지 필드가 형성되어 액정 분자가 기판(11, 12)에 대하여 수직으로 배열되는 구부러짐 구조를 나타낸다. 이는 제1 실시예에서와 같이 화소 전극(21) 사이에서 액정 분자의 구부러짐 배열을 안정화시키는 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 화소 전극(21)을 패터닝하지 않으므로 공정 수를 줄일 수 있다.In the liquid crystal display including the
이와 같이 본 발명에서는 두 기판 사이의 전극을 어긋나게 배치하여 두 전극 사이의 액정 분자의 구부러짐 배열을 안정화시켜 화질을 개선할 수 있다.As described above, in the present invention, the electrodes between the two substrates may be offset to stabilize the bending arrangement of the liquid crystal molecules between the two electrodes, thereby improving image quality.
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JPH11183931A (en) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Nec Corp | Liquid crystal display device and manufacture thereof |
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KR20000040118A (en) * | 1998-12-17 | 2000-07-05 | 김영환 | Vertical alignment mode liquid crystal display device |
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