KR100869739B1 - Liquid Crystal Display Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 화소 영역 내에 액정의 배향을 달리한 복수개의 도메인을 형성하여 광시야각을 구현하는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 하부 기판 및 상부 기판과, 상기 하부 기판 상에 서로 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 전계 유도창을 구비하여 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극과, 상기 전계 유도창에 대응되도록 상기 화소 전극 하부에 형성된 보조 전극과, 상기 상부 기판 상에 형성된 공통 전극과, 상기 전계 유도창과 평행한 방향으로 상기 화소 전극 주변에 대응되도록 상기 공통 전극 상에 형성된 제 1 유전체 구조물과, 상기 전계 유도창과 수직한 방향으로 상기 화소 전극 주변에 대응되도록 상기 공통 전극 상에 형성된 제 2 유전체 구조물과, 상기 하부 기판 및 상부 기판 상에 형성된 제 1, 제 2 배향막 및 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The present invention relates to a liquid crystal display device that realizes a wide viewing angle by forming a plurality of domains having different alignments of liquid crystals in one pixel area. The present invention relates to a lower substrate, an upper substrate, and a pixel that is vertically and horizontally intersected on the lower substrate. A gate electrode and a data line defining an area, a pixel electrode formed in the pixel region having an electric field induction window, an auxiliary electrode formed under the pixel electrode so as to correspond to the electric field induction window, and a common electrode formed on the upper substrate An electrode, a first dielectric structure formed on the common electrode to correspond to the periphery of the pixel electrode in a direction parallel to the field induction window, and on the common electrode to correspond to the periphery of the pixel electrode in a direction perpendicular to the field induction window A second dielectric structure formed and first and second times formed on the lower substrate and the upper substrate Film, and is characterized by configured by a liquid crystal layer formed between the two substrates.
TDTN(Two Domain Twisted Nematic), 전계 유도창, 보조 전극, 도메인(domain), 유전체 구조물Two Domain Twisted Nematic (DTDN), field guidance window, auxiliary electrode, domain, dielectric structure
Description
도 1a는 종래의 액정 표시 장치의 화소의 평면도 1A is a plan view of a pixel of a conventional liquid crystal display device
도 1b는 도 1a의 A-A'라인 상의 구조 단면도FIG. 1B is a structural cross sectional view along the line AA ′ of FIG. 1A
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도 2A is a plan view of pixels of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 2b는 도 2a의 B-B'라인 상의 구조 단면도FIG. 2B is a structural cross sectional view along the line B-B 'of FIG. 2A
도 3a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도3A is a plan view of pixels of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 3b는 도 3a의 C-C'라인 상의 구조 단면도FIG. 3B is a structural cross sectional view along the line CC ′ in FIG. 3A.
도 4a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도4A is a plan view of pixels of a liquid crystal display according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 4b는 도 4a의 D-D'라인 상의 구조 단면도FIG. 4B is a structural cross sectional view along the line D-D 'in FIG. 4A
도 4c는 도 4a의 D-D'라인 상의 액정 배향을 나타낸 시뮬레이션도FIG. 4C is a simulation diagram showing liquid crystal alignment on the line D-D 'of FIG. 4A
도 5a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도5A is a plan view of pixels of a liquid crystal display according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 5b는 도 5a의 E-E'라인 상의 구조 단면도FIG. 5B is a structural cross sectional view taken along the line E-E 'of FIG. 5A
도 5c는 도 5a의 E-E'라인 상의 액정 배향을 나타낸 시뮬레이션도FIG. 5C is a simulation diagram showing liquid crystal alignment on the line E-E 'of FIG. 5A
도 6a는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도6A is a plan view of pixels of a liquid crystal display according to a fifth exemplary embodiment of the present invention.
도 6b는 도 6a의 F-F'라인 상의 구조 단면도FIG. 6B is a structural cross sectional view along the line FF ′ in FIG. 6A.
도 7a는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도7A is a plan view of pixels of a liquid crystal display according to a sixth exemplary embodiment of the present invention.
도 7b는 도 7a의 G-G'라인 상의 구조 단면도 FIG. 7B is a structural cross sectional view along the line G-G 'of FIG. 7A
도 7c는 도 7a의 G-G'라인 상의 액정 배향을 나타낸 시뮬레이션도FIG. 7C is a simulation diagram showing liquid crystal alignment on the line G-G 'of FIG. 7A
도 8a는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도8A is a plan view of pixels of a liquid crystal display according to a seventh exemplary embodiment of the present invention.
도 8b는 도 8a의 H-H'라인 상의 구조 단면도FIG. 8B is a structural cross sectional view along the line H-H 'of FIG. 8A;
도 9a는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도9A is a plan view of pixels of a liquid crystal display according to an eighth exemplary embodiment of the present invention.
도 9b는 도 9a의 I-I'라인 상의 구조 단면도FIG. 9B is a structural cross sectional view along the line II ′ of FIG. 9A;
도 9c는 도 9a의 I-I'라인 상의 액정 배향을 나타낸 시뮬레이션도FIG. 9C is a simulation diagram illustrating liquid crystal alignment on the line II ′ of FIG. 9A.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
101 : 하부 기판 102 : 데이터 라인101: lower substrate 102: data line
103 : 보조 전극 104 : 보호막103: auxiliary electrode 104: protective film
105 : 화소 전극 106 : 전계 유도창105: pixel electrode 106: electric field induction window
112 : 게이트 라인 114 : 게이트 절연막112: gate line 114: gate insulating film
201 : 상부 기판 202 : 차광층201: upper substrate 202: light shielding layer
203 : 칼라 필터층 204 : 공통 전극203: color filter layer 204: common electrode
205, 305, 405 : 제 1, 제 2, 제 3 유전체 구조물205, 305, 405: first, second, third dielectric structures
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 하나의 화소 영역 내에 액정의 배향을 달리한 복수개의 도메인을 형성하여 광시야각을 구현하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
일반적으로 액정 표시 장치는 소정 간격을 두고 서로 대향되어 있는 하부 기판과 상부 기판, 그리고 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되어 있으며, 상기 양 기판 사이에 형성되는 전기장에 의해 액정층을 구동시켜 화상을 표시한다.In general, a liquid crystal display device includes a lower substrate, an upper substrate, and a liquid crystal layer formed between the two substrates facing each other at a predetermined interval, and the liquid crystal layer is driven by an electric field formed between the two substrates. Is displayed.
이와 같은 액정 표시 장치 중 근래에 주로 사용되고 있는 액정 표시 장치는 트위스트 네마틱(Twisted Nematic : TN, 이하 'TN'으로 기술) 액정 표시 장치로서, 두 기판 사이에 채워진 액정들이 기판에 평행하며 일정한 피치(pitch)로 나선상으로 꼬여 있어 액정의 장축이 연속적으로 변하도록 배향되어 있다. Among the liquid crystal displays, a liquid crystal display mainly used in recent years is a twisted nematic (TN) liquid crystal display, in which liquid crystals filled between two substrates are parallel to a substrate and have a constant pitch ( twisted in a spiral shape and are oriented such that the major axis of the liquid crystal is continuously changed.
그런데, 상기 TN 액정 표시 장치는 시야각에 따라서 각 계조 표시(gray level)의 광 투과도가 달라지는 특성이 있다. 특히, 좌우 방향에서는 광 투과도가 대칭적으로 분포하지만 상하 방향에서는 비대칭적으로 분포하여 계조 반전(gray inversion)이 발생하게 된다. However, the TN liquid crystal display device has a characteristic in that light transmittance of each gray level is changed depending on the viewing angle. In particular, light transmittance is symmetrically distributed in the left and right directions, but asymmetrically is distributed in the up and down directions, thereby causing gray inversion.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 하나의 화소 영역 내에서 액정 구동을 다르게 하여 도메인(domain)을 분할함으로써 시야각에 따라 광투과도가 달라지는 것을 보상하는 방법이 제안되었다.In order to solve the above problems, a method of compensating for the change in light transmittance according to the viewing angle has been proposed by dividing a domain by different liquid crystal driving in one pixel area.
이와 같이, 하나의 화소를 여러 도메인으로 나누는 멀티 도메인 기술의 대표적인 예로서, TDTN(Two Domain Twisted Nematic)은 한 화소 영역의 중심을 경계로 액정의 배향이 좌우 대칭된 2 영역을 형성하는 기술이다. As such, as a representative example of a multi-domain technique of dividing one pixel into several domains, two domain twisted nematic (TDTN) is a technique of forming two regions in which the alignment of liquid crystals is symmetrical around the center of one pixel region.
이 방법으로는 사진 식각 공정을 여러번 반복해야 하는 공정상의 복잡한 문제점이 있으므로, 보조 전극과 전계 유도창을 사용하는 방법을 사용하게 되었다. 이 방법은 VA 모드에서 주로 사용하였으나, 여기에서는 TN 모드에 적용한 예를 설 명한다.In this method, there is a complicated problem in the process of repeating the photolithography process several times. Therefore, a method of using an auxiliary electrode and an electric field induction window has been used. This method is mainly used in VA mode, but here is an example applied to TN mode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, a liquid crystal display according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 종래의 액정 표시 장치의 화소의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'라인상의 구조 단면도이다. 1A is a plan view of a pixel of a conventional liquid crystal display, and FIG. 1B is a structural cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1A.
도 1a 및 도 1b에서 알 수 있듯이, 종래의 액정 표시 장치는 크게, 하부 기판(10)과 이에 대향되는 상부 기판(21), 그리고 상기 양 기판(10, 21) 사이에 충진되는 액정층(미도시)으로 이루어져 있다.As shown in FIGS. 1A and 1B, a conventional liquid crystal display device is largely provided with a liquid crystal layer filled between a
상기 하부 기판(10) 상에는 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역 내에 화소 전극(15)이 형성되어 있다.A
그리고, 상기 데이터 라인(12)과 동일층에 형성되며 상기 화소 전극(15)의 가장 자리에 보조 전극(13)이 형성되어 있다. The
그리고, 상기 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12) 사이에는 게이트 절연막(미도시)이 형성되어 있고, 상기 데이터 라인(12)과 화소 전극(15) 사이에는 보호막(14)이 형성되어 있다. A gate insulating film (not shown) is formed between the
또한, 도시하지는 않았으나, 상기 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)의 교차영역에는 게이트 전극, 반도체층, 소스/드레인 전극을 포함하여 구성되는 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. Although not shown, a thin film transistor including a gate electrode, a semiconductor layer, and a source / drain electrode is formed at an intersection of the
상기 상부 기판(21) 상에는, 상기 화소 영역 외의 영역으로 빛이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(22)과, 칼라 색상(R, G, B)을 구현하기 위한 칼라 필터층(23)과, 그리고 액정 배향을 나누기 위한 전계 유도창(25)을 내부에 갖는 공통 전극(24)이 각각 형성되어 있다. On the
이때, 상기 공통 전극(24) 내부에 형성된 전계 유도창(25)에 의해서, 하나의 화소 영역에서 방향이 다른 프린지 필드(fringe field)가 형성되고, 그에 따라 액정 배향이 달라지게 되는 것이다. 이때, 상기 보조 전극(13)은 상기 화소 전극(15)의 가장 자리의 프린지 필드(fringe field)를 강화시키는 작용을 한다. In this case, a fringe field having a different direction is formed in one pixel area by the electric
또한, 양 기판(10, 21)의 전면에는 액정의 초기 배향을 정의하는 제 1, 제 2 배향막(미도시)이 형성되어 있다. 하부 기판(10)에 형성된 제 1 배향막과 상부 기판(21)에 형성된 제 2 배향막은 서로 90°편향되어 형성되어 있으며, 상기 제 1, 제 2 배향막에 인접한 액정들은 배향막의 배향 방향에 따라 배열되게 된다. In addition, first and second alignment films (not shown) defining the initial alignment of the liquid crystal are formed on the front surfaces of both
이와 같은 구조를 갖는 종래의 액정 표시 장치의 동작은 다음과 같다.The operation of the conventional liquid crystal display device having such a structure is as follows.
우선, 전압이 인가되지 않은 경우에는, 액정들은 그 장축방향이 상기 하부 기판(10)과 상부 기판(21)에 대해 평행하도록 배열되지만, 연속적으로 90°비틀어져 있다. 따라서, 비틀어진 액정의 장축방향을 따라 빛이 이동하여 화면은 화이트 상태를 나타낸다.First, when no voltage is applied, the liquid crystals are arranged such that their major axes are parallel to the
전압이 인가된 경우에는, 하부 기판(10) 및 상부 기판(21)에 대해 평행으로 누워있던 액정들이 상기 양 기판(10, 21)에 수직한 방향으로 서게 되어, 화면이 블랙을 나타낸다.When a voltage is applied, the liquid crystals lying parallel to the
이때, 공통 전극(24) 내부에 형성된 전계 유도창(25)에 의해 도 1b에 도시된 바와 같은 프린지 필드(fringe field)가 생성되어, 액정들은 상기 전계 유도창(25)을 경계로 서로 다른 배향을 하여 시야각을 보상하게 된다. In this case, a fringe field as shown in FIG. 1B is generated by the
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.The conventional liquid crystal display as described above has the following problems.
첫째, 액정의 배열을 나누기 위해 화소 영역 가장 자리에 형성하는 보조 전극이 상기 화소 전극과 횡전계를 일으켜 화소 영역 외부로 나가려는 전기장 방향이 존재하여 이 부위의 액정의 배향을 불안정하게 한다.First, in order to divide the arrangement of the liquid crystal, an auxiliary electrode formed at the edge of the pixel region generates a transverse electric field with the pixel electrode, so that an electric field direction exists to go out of the pixel region, thereby destabilizing the alignment of the liquid crystal in this region.
둘째, 화소 전극의 둘레에 형성되는 보조 전극은 일반적으로 빛이 투과할 수 없는 금속으로 형성되며, 동일층에 형성되는 배선과 쇼트되는 것을 방지하기 위해서 상기 배선과는 일정 간격을 두고 형성되어야 한다. Secondly, the auxiliary electrode formed around the pixel electrode is generally formed of a metal through which light cannot penetrate, and should be formed at regular intervals from the wiring in order to prevent short circuits with the wiring formed on the same layer.
따라서, 보조 전극이 상기 화소 전극과 오버랩되는 부분만큼 개구율이 저하되며, 보조 전극이 데이터 라인이나 게이트 라인과 같은 배선과 동일층에 형성된다면 그만큼 화소 전극이 형성될 수 있는 면적이 줄어들게 되어 이 또한, 개구율 저하의 문제를 일으킨다. Therefore, the opening ratio is reduced by the portion where the auxiliary electrode overlaps with the pixel electrode, and if the auxiliary electrode is formed on the same layer as the wiring such as the data line or the gate line, the area where the pixel electrode can be formed is reduced. It causes a problem of lowering the aperture ratio.
이러한 개구율 저하는 휘도 감소로 이어져서 그 정도가 심할 경우에는 백 라이트 등의 밝기를 조절할 필요가 생기는데, 이는 소비 전력을 상승시키는 등의 여러 가지 문제점을 야기시킬 수 있다.This decrease in aperture ratio leads to a decrease in luminance, and when the extent is severe, it is necessary to adjust the brightness of the backlight, which may cause various problems such as increasing power consumption.
셋째, 전압 인가시 하부 기판에 인접한 액정부터 일어나도록 구현되는 TN 모드의 액정 표시 장치의 경우 액정의 구동이 하부 기판의 배향 방향에 의해 영향을 많이 받기 때문에, 상기 하부 기판의 배향 방향과 다른 배향을 갖는 도메인에서는, 상기 하부 기판의 배향 방향과 동일한 배향을 갖는 도메인과 대칭형으로 액정이 배 향되지 않게 된다.Third, in the case of the liquid crystal display device of the TN mode that is implemented to occur from the liquid crystal adjacent to the lower substrate when voltage is applied, the liquid crystal driving is greatly influenced by the alignment direction of the lower substrate, so that the alignment is different from that of the lower substrate. In the domain having, the liquid crystal is not oriented symmetrically with the domain having the same orientation as that of the lower substrate.
넷째, 화소 영역의 데이터 라인과 평행한 세로 중심을 경계로 좌우로 액정의 배열이 서로 다른 2개의 도메인이 존재하여 좌우 시야각은 보상이 어느 정도 가능하나, 상하 방향에서 계조 반전이 일어나는 문제점이 그대로 남아있다.Fourth, there are two domains with different alignment of liquid crystals from side to side with a vertical center parallel to the data line of the pixel area, so that the left and right viewing angles can be compensated to some extent, but the problem of gray level inversion in the vertical direction remains. have.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 하나의 화소 영역 내에 액정의 배향을 달리한 복수개의 도메인을 형성하여 광시야각을 구현하는 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.Disclosure of Invention The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that realizes a wide viewing angle by forming a plurality of domains having different alignments of liquid crystals in one pixel area.
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또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 하부 기판 및 상부 기판과, 상기 하부 기판 상에 서로 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 화소 영역 내에 형성된 화소 전극과, 상기 게이트 라인과 평행한 방향으로 상기 화소 전극에 형성된 복수개의 전계 유도창과, 상기 복수개의 전계 유도창에 대응되도록 상기 화소 전극 하부에 형성된 보조 전극과, 상기 상부 기판 상에 형성된 공통 전극과, 상기 공통 전극의 상부에서 상기 게이트 라인과 평행하고, 상기 화소전극의 가장자리에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 유전체 구조물과, 상기 공통 전극의 상부에서 상기 데이터 라인과 평행하고, 상기 화소 전극의 가장자리에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 유전체 구조물과, 상기 적어도 하나 이상의 제 1 유전체 구조물 사이에 상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성된 제 3 유전체 구조물과, 상기 하부 기판 및 상부 기판 상에 형성된 제 1, 제 2 배향막 및 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하고, 상기 제 3 유전체 구조물과 대응되는 상기 화소전극에 더 형성된 전계 유도창과, 상기 제 3 유전체 구조물에 대응되는 상기 화소전극의 하부에 더 형성된 보조 전극을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다. In addition, the liquid crystal display of the present invention for achieving the above object is a lower substrate and the upper substrate, a gate line and a data line that crosses longitudinally and horizontally on the lower substrate to define a pixel region, and within the pixel region A pixel electrode formed, a plurality of electric field induction windows formed in the pixel electrode in a direction parallel to the gate line, an auxiliary electrode formed under the pixel electrode so as to correspond to the plurality of electric field induction windows, and a common electrode formed on the upper substrate An electrode, at least one first dielectric structure parallel to the gate line on top of the common electrode, and formed at an edge of the pixel electrode, parallel to the data line on top of the common electrode, and an edge of the pixel electrode At least one second dielectric structure formed in the at least one A third dielectric structure formed between the first dielectric structures in the same direction as the gate line, first and second alignment layers formed on the lower substrate and the upper substrate, and a liquid crystal layer formed between the both substrates; And an auxiliary electrode further formed below the pixel electrode corresponding to the third dielectric structure, and an electric field induction window further formed on the pixel electrode corresponding to the third dielectric structure.
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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the liquid crystal display of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하에서 설명하는 액정 표시 장치에서 상하부 기판 사이에 충진되는 액정은, 상하부 기판 사이에 생성되는 전계에 따라 배열되는 유전율 이방성이 양인 성질의 액정이다. In the liquid crystal display device described below, the liquid crystal filled between the upper and lower substrates is a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy arranged in accordance with an electric field generated between the upper and lower substrates.
또한, 액정의 배열은 전계의 형성에 따라 그 배열을 달리하므로, 도메인을 구분하는 본 발명의 액정 표시 장치에서는 상하부 기판에 구성되는 각각의 전극에 전압을 인가한 상태일 때를 설명한다.In addition, since the arrangement of the liquid crystals varies according to the formation of the electric field, a description will be given when a voltage is applied to each of the electrodes of the upper and lower substrates in the liquid crystal display device of the present invention for classifying domains.
먼저, 제 1, 제 2 실시예에서는 화소 전극 중앙에 데이터 라인과 평행한 방 향으로 형성된 전계 유도창을 갖는 액정 표시 장치에 대해 설명한다.First, in the first and second embodiments, a liquid crystal display having a field induction window formed in a direction parallel to the data line in the center of the pixel electrode will be described.
제 1 실시예First embodiment
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 B-B' 라인 상의 구조 단면도이다.FIG. 2A is a plan view of a pixel of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the structure on the line BB ′ of FIG. 2A.
도 2a와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 하부 기판(101) 상에는 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(102)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역 내에 화소 전극(105)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 화소 전극(105)의 중앙에는 전압 인가시 액정의 배향을 나누는 전계 유도창(106)이 형성되어 있으며, 상기 전계 유도창(106) 하부에는 보조 전극(103)이 형성되어 있다. As shown in FIG. 2A, in the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment, a gate line (not shown) and a
그리고, 상기 전계 유도창(106)과 평행한 방향으로 상기 화소 전극 주변에 제 1 유전체 구조물(205)이 형성되며, 이와 수직한 방향으로 전압 인가시의 액정의 배향과 하부 기판의 배향 방향이 다른 도메인에 제 2 유전체 구조물(305)이 형성되어 있다.In addition, a
이와 같은 구성을 갖는 화소 영역 및 상하부 기판의 구조를 자세히 설명한다.The structure of the pixel area | region and upper and lower substrate which have such a structure is demonstrated in detail.
즉, 도 2b와 같이, 하부 기판(101) 상에는, 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(102)과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인(102)의 교차 영역에 형성된 박막 트랜지스터(미도시)와, 상기 데이터 라인(102)과 동일층에 상기 화소 영역의 중앙부에 형성된 보조 전극(103)과, 상기 데이터 라인(102) 및 상기 보조 전극(103)을 포함한 하부 기판(101) 전면에 형성되는 보호막(104)과, 상기 화소 영역에 형성되며, 상기 보조 전극(103)에 대응되는 부위에 전계 유도창(106)을 갖는 화소 전극(105)과, 상기 화소 전극(105)을 포함한 보호막(104) 전면에 형성되며 상기 하부 기판(101) 상에 형성된 제 1 배향막(미도시) 등이 구비된다.That is, as shown in FIG. 2B, a gate line (not shown) and a
그리고, 상기 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(102) 사이에는 게이트 절연막(미도시)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막 및 보호막(104)은 SiNx, SiOx, BCB(BenzoCycloButene), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리아미드(polyamide) 화합물 등의 물질로 형성될 수 있다. A gate insulating film (not shown) is formed between the gate line (not shown) and the
또한, 도시하지는 않았으나, 상기 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(102)의 교차영역에는 게이트전극, 반도체층, 소스/드레인 전극을 포함하여 구성되는 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. Although not shown, a thin film transistor including a gate electrode, a semiconductor layer, and a source / drain electrode is formed at an intersection of the gate line (not shown) and the
상기 상부 기판(201) 상에는 상기 화소 영역 외의 부분으로 빛이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(202)과, 상기 차광층(202) 위에 칼라 색상(R, G, B)을 구현하기 위한 칼라 필터층(203)과, 상기 칼라 필터층(203) 전면에 형성된 공통 전극(204)과, 상기 전계 유도창(106)에 평행한 방향으로 상기 화소 전극 주변에 대응되도록 상기 공통 전극(204) 상에 형성한 제 1 유전체 구조물(205)과, 상기 전계 유도창(106)에 수직한 방향으로 전압 인가시의 액정의 배향과 하부 기판의 배향 방향이 다른 영역에 상기 공통 전극(204) 상에 형성된 제 2 유전체 구조물(도 2a의 305) 및 상기 제 1, 제 2 유전체(205, 305) 구조물을 포함한 상기 공통 전극(204) 전면에 상기 상부 기판(201) 상에 형성된 제 2 배향막(미도시)이 구비된다.A
도시하지 않았지만, 상기 칼라 필터층(203)과 상기 공통 전극(204) 사이에는 오버코트층을 추가로 형성할 수 있다.Although not shown, an overcoat layer may be further formed between the
상기 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)은 그 유전율이 액정의 유전율과 동일하거나 작은 것이 바람직하다. 또한 상기 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)은 감광성물질로 이루어진 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 아크릴수지(photoacrylate), 또는 BCB (BenzoCycloButene)로 이루어진 것이다.Preferably, the dielectric constant of the first and second
도시되지는 않았지만, 상기 하부 기판(101) 및 상부 기판(201)의 배향 방향을 각각 정의하는 제 1, 제 2 배향막은 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)계 화합물, PVA(polyvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid)등의 물질을 이용하여 러빙 배향 처리되어 형성될 수 있다. Although not shown, the first and second alignment layers respectively defining the alignment directions of the
또한, 상기 제 1, 제 2 배향막은 PVCN(polyvinylcinnamate), PSCN(polysiloxanecinnamate), 또는 CelCN(cellulosecinnamate)계 화합물과 같은 광반응성 물질을 이용하여 광 배향 처리되어 형성될 수도 있다. 이러한 광 배향 처리는 적어도 1회의 광조사에 의해 프리틸트 각(pretilt angle), 배향 방향(alignment direction)을 동시에 결정하며, 이때 광조사는 자외선 영역의 광을 사용하는 것이 바람직한데, 무편광, 비편광, 선편광, 및 부분 편광된 광 중 어느 것을 사용하여도 무방하다. In addition, the first and second alignment layers may be formed by photo-alignment using a photoreactive material such as polyvinylcinnamate (PVCN), polysiloxanecinnamate (PSCN), or cellulosecinnamate (CelCN) -based compound. Such light alignment treatment simultaneously determines the pretilt angle and alignment direction by at least one light irradiation, wherein the light irradiation preferably uses light in the ultraviolet region. Any of polarized light, linearly polarized light, and partially polarized light may be used.
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 양 기판(101, 201) 사이에는 액정층이 형성되어 있다. 상기 액정층은 유전율 이방성이 양(+)인 트위스트 네마틱(TN)형이다. 또한, 상기 액정층에는 카이럴 도펀트를 첨가할 수 있다.Although not shown, a liquid crystal layer is formed between the
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작은 다음과 같다.The operation of the liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention having such a structure is as follows.
우선, 전압이 인가되지 않은 경우에는, 액정들은 그 장축방향이 상기 하부 기판(101)과 상부 기판(201)에 대해 평행하도록 배열되지만, 연속적으로 90°비틀어져 있다. 따라서, 비틀어진 액정의 장축 방향을 따라 빛이 이동하면 화면이 화이트를 나타낸다.First, when no voltage is applied, the liquid crystals are arranged such that their major axis directions are parallel to the
전압이 인가된 경우에는, 하부 기판(101) 및 상부 기판(201)에 대해 평행으로 누워있던 액정들이 상기 하부 기판(101)에서부터 차례로 상기 양 기판(101, 201)에 수직한 방향으로 서게 되어, 화면이 블랙을 나타낸다.When a voltage is applied, the liquid crystals lying in parallel with the
이때, 도 2a와 같이, 상기 전계 유도창(106)을 경계로 액정의 배향이 좌우 대칭된 제 1, 제 2 도메인이 형성되는 데, 상기 제 2 도메인의 상하 부분에 제 2 유전체 구조물(305)이 형성되어 있다.In this case, as illustrated in FIG. 2A, first and second domains in which the alignment of liquid crystals are symmetrically formed around the electric
이와 같이, 상기 제 2 유전체 구조물(305)이 상기 제 2 도메인에 한하여 형성되는 이유는, 하부 기판(101) 및 상부 기판(201)의 배향 방향이 제 1 도메인에서는 화소 중심으로 향하고 상기 제 2 도메인에서는 화소 바깥쪽으로 향하게 되는데, 상기 전계 유도창(106)으로 유도되는 전계는 각 도메인에서 화소 중심으로 향하는 방향으로 형성되어, 상기 제 2 도메인에서는 형성된 전계와 배향 방향이 서로 반대로 되기 때문이다. As such, the reason why the
즉, TN 모드에서는 전압 인가시 상기 하부 기판(101)에 인접한 액정부터 일 어서게 되는 특성을 가지므로, 하부 기판(101)의 배향 방향에 의해 액정의 움직임이 크게 제한을 받게된다. 따라서, 상기 제 2 도메인에서는 상기 제 2 유전체 구조물(305)을 상기 화소 전극(105) 주변부에 대응되도록 상기 공통 전극(204) 상에 형성하여 상기 제 2 도메인의 주변의 상하부에서도 상기 제 2 유전체 구조물(305)을 통해 전계가 안쪽으로 모이는 작용을 보강함으로써 액정 배열의 불안정성을 막는다.That is, in the TN mode, since the liquid crystal is adjacent to the
이 때, 상기 제 1 유전체 구조물(205)은 상기 전계 유도창(106)과 함께 화소 중심으로 전계를 형성하기 위해 형성되는 전계 왜곡용 물질이다.In this case, the
상기 제 1, 제 2 유전체(205, 305) 구조물은 동일 공정에서 패터닝하여 형성할 수도 있고, 별도의 공정으로 형성할 수도 있다.The structures of the first and
제 2 실시예Second embodiment
도 3a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 C-C' 라인 상의 구조 단면도이다.3A is a plan view of a pixel of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a structural cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 3A.
도 3a와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 하부 기판(101) 상에는 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(102)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역 내에 화소 전극(105)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 화소 전극(105)의 중앙에는 전압 인가시 액정의 배향을 나누는 전계 유도창(106)이 형성되어 있으며, 상기 전계 유도창(106) 하부에는 보조 전극(103)이 형성되어 있다. As shown in FIG. 3A, in the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention, a gate line (not shown) and a
그리고, 상기 전계 유도창(106)과 평행한 방향으로 상기 화소 전극 주변에 제 1 유전체 구조물(205)이 형성되며, 이와 수직한 방향으로 상기 화소 전극 주변에 제 2 유전체 구조물(305)이 형성되어 있다.In addition, a
상기 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)은 텍스쳐(texture) 안정성을 확보하기 위해서 상기 공통 전극(204) 상에 형성시 상기 화소 전극(105)의 외곽 쪽에 대향되도록 형성하지 않고, 상기 화소 전극(105)에 소정 부분 오버랩되도록 형성한다.The first and second
이와 같은 구성을 갖는 화소 영역 및 상하부 기판의 구조를 자세히 설명한다.The structure of the pixel area | region and upper and lower substrate which have such a structure is demonstrated in detail.
즉, 도 3b와 같이, 하부 기판(101) 상에는, 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(102)과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인(102)의 교차 영역에 형성된 박막 트랜지스터(미도시)와, 상기 데이터 라인(102)과 동일층에 상기 화소 영역의 중앙부에 형성된 보조 전극(103)과, 상기 데이터 라인(102) 및 상기 보조 전극(103)을 포함한 하부 기판(101) 전면에 형성되는 보호막(104)과, 상기 화소 영역에 형성되며, 상기 보조 전극(103)에 대응되는 부위에 전계 유도창(106)을 갖는 화소 전극(105)과, 상기 화소 전극(105)을 포함한 보호막(104) 전면에 형성되며 상기 하부 기판(101) 상에 형성된 제 1 배향막(미도시) 등이 구비된다.That is, as shown in FIG. 3B, a gate line (not shown) and a
그리고, 상기 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(102) 사이에는 게이트 절연막(미도시)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막 및 보호막(104)은 SiNx, SiOx, BCB(BenzoCycloButene), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리아미드(polyamide) 화합물 등의 물질로 형성될 수 있다.
A gate insulating film (not shown) is formed between the gate line (not shown) and the
또한, 도시하지는 않았으나, 상기 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(102)의 교차영역에는 게이트전극, 반도체층, 소스/드레인 전극을 포함하여 구성되는 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. Although not shown, a thin film transistor including a gate electrode, a semiconductor layer, and a source / drain electrode is formed at an intersection of the gate line (not shown) and the
상기 상부 기판(201) 상에는 상기 화소 영역 외의 부분으로 빛이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(202)과, 상기 차광층(202) 위에 칼라 색상(R, G, B)을 구현하기 위한 칼라 필터층(203)과, 상기 칼라 필터층(203) 전면에 형성된 공통 전극(204)과, 상기 전계 유도창(106)에 평행한 방향으로 상기 화소 전극(105) 주변에 대응되도록 상기 공통 전극(204) 상에 형성한 제 1 유전체 구조물(205)과, 상기 전계 유도창(106)에 수직한 방향으로 상기 화소 전극 주변에 대응되도록 상기 공통 전극(204) 상에 형성된 제 2 유전체 구조물(305) 및 상기 제 1, 제 2 유전체 구조물을 포함한 상기 공통 전극(204) 전면에 상기 상부 기판(201) 상에 형성된 제 2 배향막(미도시)이 구비된다.A
도시하지 않았지만, 상기 칼라 필터층(203)과 상기 공통 전극(204) 사이에는 오버코트층을 추가로 형성할 수 있다.Although not shown, an overcoat layer may be further formed between the
상기 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)은 그 유전율이 액정의 유전율과 동일하거나 작은 것이 바람직하다. 또한 상기 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)은 감광성물질로 이루어진 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 아크릴수지(photoacrylate), 또는 BCB (BenzoCycloButene)로 이루어진 것이다.Preferably, the dielectric constant of the first and second
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시예는 상기 제 2 유전체 구조물(305)이 도메인의 구별없이 형성된 것을 제외하고는 제 1 실시예와 동일하며, 따라서 동일한 부 호를 부여한다.As described above, the second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment except that the
본 발명의 제 2 실시예는 제 2 유전체 구조물을 패터닝 공정의 편의를 위해 도메인 구별없이 형성한 것이며, 제 1 실시예와 동일한 동작을 하게 된다.In the second embodiment of the present invention, the second dielectric structure is formed without domain distinction for the convenience of the patterning process, and performs the same operation as the first embodiment.
한편, 상기의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서는 좌우 시야각 개선을 위해 데이터 라인(102)에 평행하도록 상기 화소 전극(105) 중앙에 세로로 전계 유도창(106)을 형성하여 도메인을 나누는 방법에 대해서 기술한 것으로, 이하에서는 상하 시야각 개선을 위해 화소 전극(105) 내에 가로로 전계 유도창을 형성하는 방법에 대해서 기술한다.Meanwhile, in the first and second embodiments, the electric
제 3 실시예Third embodiment
도 4a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 D~D'라인 상의 구조 단면도이며, 도 4c는 도 4a의 D~D'라인 상의 액정의 배향을 나타내는 시뮬레이션도이다.FIG. 4A is a plan view of a pixel of a liquid crystal display according to a third exemplary embodiment of the present invention, FIG. 4B is a cross-sectional view of a structure on line D-D 'of FIG. 4A, and FIG. 4C is a view of the liquid crystal on line D-D' of FIG. 4A. A simulation diagram showing the orientation.
도 4a와 같이, 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 하부 기판(101) 상에는 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(112)과 데이터 라인(미도시)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역 내에 화소 전극(105)이 형성되어 있다. As shown in FIG. 4A, in the liquid crystal display according to the third exemplary embodiment, a
그리고, 상기 게이트 라인(112)에 평행한 상기 화소 전극(105)의 중앙에는 전압 인가시 액정의 배향을 나누는 전계 유도창(106)이 형성되어 있으며, 상기 전계 유도창(106) 하부에는 보조 전극(103)이 형성되어 있다. In addition, an electric
그리고, 상기 전계 유도창(106)과 평행한 방향으로 상기 화소 전극(105) 주변에 제 1 유전체 구조물(205)이 형성되며, 상기 전계 유도창(106)에 수직한 방향으로 전압 인가시의 액정의 배향과 하부 기판(101)의 배향 방향이 다른 영역의 상기 공통 전극(204) 상에 제 2 유전체 구조물(305)이 형성되어 있다.The
이와 같은 구성을 갖는 화소 영역 및 상하부 기판의 구조를 자세히 설명한다.The structure of the pixel area | region and upper and lower substrate which have such a structure is demonstrated in detail.
즉, 도 4b와 같이, 하부 기판(101) 상에는, 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 라인(112) 및 데이터 라인(미도시)과, 상기 게이트 라인(112)과 동일층에 상기 화소 영역의 중앙부에 형성된 보조 전극(103)과, 상기 게이트 라인(112) 및 상기 보조 전극(103)을 포함한 하부 기판(101) 전면에 형성되는 게이트 절연막(114)과, 상기 게이트 라인(112) 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성된 박막 트랜지스터(미도시)와, 상기 화소 영역에 형성되며 상기 보조 전극(103)에 대응되는 부위에 전계 유도창(106)을 갖는 화소 전극(105)과, 상기 화소 전극(105)을 포함한 상기 게이트 절연막(114) 전면에 형성되며 상기 하부 기판(101) 상에 형성된 제 1 배향막(미도시) 등이 구비된다.That is, as shown in FIG. 4B, a
그리고, 상기 데이터 라인(미도시)과 상기 화소 전극(105) 사이에는 보호막(미도시)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(114) 및 보호막은 SiNx, SiOx, BCB(BenzoCycloButene), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리아미드(polyamide) 화합물 등의 물질로 형성될 수 있다. In addition, a passivation layer (not shown) is formed between the data line (not shown) and the
상기 보조 전극(103)은 도 4b에 게이트 라인(112)과 동일층에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 데이터 라인(미도시)과 동일층 또는 타 층에 형성될 수 있다. 집적도를 고려할 때, 상기 게이트 라인(112) 또는 데이터 라인과 동일층에 형성하는 것이 바람직하다.Although the
또한, 도시하지는 않았으나, 상기 게이트 라인(112)과 데이터 라인(미도시)의 교차영역에는 게이트전극, 반도체층, 소스/드레인 전극을 포함하여 구성되는 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. Although not shown, a thin film transistor including a gate electrode, a semiconductor layer, and a source / drain electrode is formed at an intersection of the
상기 상부 기판(201) 상에는 상기 화소 영역 외의 부분으로 빛이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(202)과, 상기 차광층(202) 위에 칼라 색상(R, G, B)을 구현하기 위한 칼라 필터층(203)과, 상기 칼라 필터층(203) 전면에 형성된 공통 전극(204)과, 상기 전계 유도창(106)에 평행한 방향으로 상기 화소 전극(105) 주변에 대응되도록 상기 공통 전극(204) 상에 형성한 제 1 유전체 구조물(205)과, 상기 전계 유도창(106)에 수직한 방향으로 전압 인가시의 액정의 배향과 하부 기판(101)의 배향 방향이 다른 영역인에 상기 화소 전극(105) 주변에 대응하도록 상기 공통 전극(204) 상에 형성된 제 2 유전체 구조물(305) 및 상기 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)을 포함한 상기 공통 전극(204) 전면에 상기 상부 기판(201) 상에 형성된 제 2 배향막(미도시)이 구비된다.A
도시하지 않았지만, 상기 칼라 필터층(203)과 상기 공통 전극(204) 사이에는 오버코트층을 추가로 형성할 수 있다.Although not shown, an overcoat layer may be further formed between the
상기 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)은 그 유전율이 액정의 유전율과 동일하거나 작은 것이 바람직하다. 또한 상기 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)은 감광성물질로 이루어진 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 아크릴수지(photoacrylate), 또는 BCB (BenzoCycloButene)로 이루어진 것이다.
Preferably, the dielectric constant of the first and second
이와 같은, 본 발명의 제 3 실시예는 상기 전계 유도창(106)이 상기 게이트 라인(112)과 평행하도록 가로 방향으로 형성되고, 상기 전계 유도창(106)이 형성된 방향에 따라 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)이 형성된 점을 제외하고는 제 1 실시예와 동일하며, 따라서 동일한 부호를 부여한다.As described above, according to the third embodiment of the present invention, the electric
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the liquid crystal display according to the third embodiment of the present invention having the structure as described above is as follows.
우선, 전압이 인가되지 않은 경우에는, 본 발명의 제 1 실시예와 같이, 액정들은 그 장축방향이 상기 하부 기판(101)과 상부 기판(201)에 대해 평행하도록 배열되지만, 연속적으로 90°비틀어져 있다. 따라서, 비틀어진 액정의 장축 방향을 따라 빛이 이동하면 화면이 화이트를 나타낸다.First, when no voltage is applied, as in the first embodiment of the present invention, the liquid crystals are arranged such that their major axes are parallel to the
전압이 인가된 경우에는, 하부 기판(101) 및 상부 기판(201)에 대해 평행으로 누워있던 액정들이 상기 하부 기판(101)에서부터 차례로 상기 양 기판(101, 201)에 수직한 방향으로 서게 되어, 화면이 블랙을 나타낸다.When a voltage is applied, the liquid crystals lying in parallel with the
이때, 도 4a와 같이, 상기 전계 유도창(106)을 경계로 액정의 배향이 상하로 대칭된 제 1, 제 2 도메인이 형성되는 데, 상기 제 1 도메인에 2 유전체 구조물(305)이 형성되어 있다.In this case, as shown in FIG. 4A, first and second domains in which the alignment of the liquid crystal is symmetrically formed up and down on the electric
이와 같이, 상기 제 2 유전체 구조물(305)이 상기 제 1 도메인에 형성되는 이유는, 하부 기판(101) 및 상부 기판(201)의 배향 방향이 제 1 도메인에서는 화소 바깥쪽으로 향하고 상기 제 2 도메인에서는 화소 중심을 향하게 되는데, 상기 전계 유도창(106)으로 유도되는 전계는 각 도메인에서 화소 중심으로 향하는 방향으로 형성되어, 상기 제 1 도메인에서는 형성된 전계와 배향 방향이 서로 상반되기 때문이다. As such, the reason why the
따라서, 상기 제 1 도메인의 좌우 주변부에서는 상기 게이트 라인(112)에 수직한 방향으로 상기 제 2 유전체 구조물(305)을 상기 공통 전극(204) 상에 형성하여, 상기 제 2 유전체 구조물(305)을 통해 전계가 안쪽으로 모이는 작용을 보강함으로써 상기 하부 기판(101)의 배향 방향이 원인이 되어 일어나는 액정 배열의 불안정성을 막는다.Accordingly, in the left and right peripheral portions of the first domain, the
이 때, 상기 제 1 유전체 구조물(205)은 상기 전계 유도창(106)과 함께 화소 중심으로 전계를 형성하기 위해 형성되는 전계 왜곡용 물질이다.In this case, the
또한, 상기 제 1, 제 2 유전체 구조물은 동일 공정에서 패터닝하여 형성할 수도 있고, 별도의 공정으로 형성할 수도 있다.In addition, the first and second dielectric structures may be formed by patterning in the same process, or may be formed in a separate process.
이와 같이, 가로 방향으로 전계 유도창을 갖는 본 발명의 제 3 실시예는 상하 대칭되는 액정의 배향을 갖도록 제 1, 제 2 도메인이 형성되기 때문에, 상하 30°의 시야각을 갖는 일반적인 TN모드의 액정 표시 장치에 비해 상하 시야각이 2배로 보상될 수 있다. As described above, in the third embodiment of the present invention having the electric field guide window in the horizontal direction, since the first and second domains are formed to have the alignment of the liquid crystals which are vertically symmetrical, the liquid crystal of the general TN mode having a viewing angle of 30 ° up and down Compared to the display device, the vertical viewing angle may be compensated twice.
또한, 좌우 시야각 측면에서도 가로 방향의 상기 전계 유도창을 중심으로 액정은 6시 또는 12시 방향으로 기판에 대해 약 80°로 기울어져 있어, 좌우100°정도의 시야각을 가지기 때문에, 일반적인 TN 모드의 액정 표시 장치와 유사한 수준을 나타낼 수 있다.In addition, the liquid crystal is inclined at about 80 ° with respect to the substrate in the 6 o'clock or 12 o'clock direction with respect to the electric field induction window in the horizontal direction in terms of the left and right viewing angles. The level can be similar to that of the liquid crystal display.
도 4c는 도 4a의 제 1 도메인이 좌측에, 제 2 도메인이 우측에 형성되어 있 으며, 상기 제 1, 제 2 도메인의 액정들이 대칭적으로 배향되어 있음을 확인할 수 있다.4C illustrates that the first domain of FIG. 4A is formed at the left side and the second domain is formed at the right side, and the liquid crystals of the first and second domains are symmetrically aligned.
제 4 실시예Fourth embodiment
도 5a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소의 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 E-E' 라인 상의 구조 단면도이며, 도 5c는 도 5a의 E-E' 라인 상의 액정 배열을 나타낸 시뮬레이션도이다.5A is a plan view of a pixel of a liquid crystal display according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, FIG. 5B is a cross-sectional view of a structure on the EE ′ line of FIG. 5A, and FIG. 5C is a simulation showing a liquid crystal array on the EE ′ line of FIG. 5A. It is also.
도 5a 및 도 5b와 같이, 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판(101) 상에는, 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 라인(112) 및 데이터 라인(미도시)과, 상기 게이트 라인(112)과 동일층에 상기 화소 영역의 중앙부에 형성된 보조 전극(103)과, 상기 게이트 라인(112) 및 상기 보조 전극(103)을 포함한 하부 기판(101) 전면에 형성되는 게이트 절연막(114)과, 상기 게이트 라인(112) 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성된 박막 트랜지스터(미도시)와, 상기 화소 영역에 형성되며 상기 보조 전극(103)에 대응되는 부위에 전계 유도창(106)을 갖는 화소 전극(105)과, 상기 화소 전극(105)을 포함한 상기 게이트 절연막(114) 전면에 형성되며 상기 하부 기판(101) 상에 형성된 제 1 배향막(미도시) 등이 구비된다.5A and 5B, on the
또한, 상기 상부 기판(201) 상에는 상기 화소 영역 외의 부분으로 빛이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(202)과, 상기 차광층(202) 위에 칼라 색상(R, G, B)을 구현하기 위한 칼라 필터층(203)과, 상기 칼라 필터층(203) 전면에 형성된 공통 전극(204)과, 상기 전계 유도창(106)에 평행한 방향으로 상기 화소 전극(105) 주변에 대응되도록 상기 공통 전극(204) 상에 형성한 제 1 유전체 구조물(205)과, 상기 전계 유도창(106)에 수직한 방향으로 상기 화소 전극(105) 주변에 대응되도록 상기 공통 전극(204) 상에 형성된 제 2 유전체 구조물(305) 및 상기 제 1, 제 2 유전체 구조물(205, 305)을 포함한 상기 공통 전극(204) 전면에 상기 상부 기판(201) 상에 형성된 제 2 배향막(미도시)이 구비된다.In addition, a
이와 같은, 본 발명의 제 4 실시예는 상기 제 2 유전체 구조물(305)이 도메인의 구별없이 형성된 것을 제외하고는 제 3 실시예와 동일하며, 따라서 동일한 부호를 부여한다.As such, the fourth embodiment of the present invention is the same as the third embodiment except that the
본 발명의 제 4 실시예는 제 2 유전체 구조물을 패터닝 공정의 편의를 위해 도메인 구별없이 형성한 것이며, 도 5c와 같이, 제 1, 제 2 도메인에서 액정이 서로 마주보도록 하는 배향을 취하게 되어 제 3 실시예와 동일한 동작을 한다.In the fourth embodiment of the present invention, the second dielectric structure is formed without domain discrimination for the convenience of the patterning process, and as shown in FIG. 5C, the first and second domains are aligned so that the liquid crystals face each other. The same operation as in the third embodiment is performed.
한편, 상기의 제 3 실시예 및 제 4 실시예에서는 상하 시야각 개선을 위해 상기 게이트 라인(112)에 평행하도록 상기 화소 전극(105) 중앙에 가로로 전계 유도창(106)을 형성하여 2개의 도메인으로 나누는 방법에 대해서 기술한 것으로 이하, 제 5 실시예 내지 제 8 실시예에서는 상하 시야각의 확장을 위해 전계 왜곡을 유도하는 전계 유도창 및 유전체 구조물의 배치를 달리하여 복수개의 도메인으로 나누는 방법에 대해 기술한다.Meanwhile, in the third and fourth embodiments, the electric
제 5 실시예Fifth Embodiment
도 6a는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 평면도이며, 도 6b는 도 6a의 F-F' 라인 상의 구조 단면도이며, 도 6c는 도 6a의 F-F' 라인 상 의 액정 배열을 나타낸 시뮬레이션도이다.FIG. 6A is a plan view of a pixel of a liquid crystal display according to a fifth exemplary embodiment of the present invention, FIG. 6B is a cross-sectional view of the structure on the FF 'line of FIG. 6A, and FIG. 6C is a simulation showing the liquid crystal arrangement on the FF' line of FIG. 6A. It is also.
도 6a 및 도 6b와 같이, 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 하부 기판(101) 상에는 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(112)과 데이터 라인(미도시)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역에 화소 전극(105)이 형성되어 있다. 6A and 6B, in the liquid crystal display according to the fifth exemplary embodiment, a
그리고, 상기 화소 전극(105)에는 상기 게이트 라인(112)에 평행한 방향으로 상기 화소 전극(105) 내에 전압 인가시 액정의 배향을 나누는 전계 유도창(106a, 106b)이 형성되어 있는데, 상기 전계 유도창(106a, 106b)은 도메인의 경계부에 형성된다. The
그리고, 상기 전계 유도창(106a, 106b) 하부에는 보조 전극(103a, 103c)이 형성되어 있다. 이 때, 상기 화소 전극(105)의 가로 중심 하부에 보조 전극(103b)이 더 형성되어 있는데, 이는 상기 보조 전극(103b)을 상기 화소 전극(105) 중심부에 형성함으로써 상기 화소 전극(105)과 그 사이의 게이트 절연막(114)과 캐패시터를 이루어 별도의 스토리지 캐패시터를 형성하는 공정을 생략할 수 있기 때문이다.In addition,
그리고, 상기 전계 유도창(106)과 평행한 방향으로 상기 화소 전극(105) 주변에 대응되도록 상기 공통 전극(204) 상에 제 1 유전체 구조물(205)이 형성되며, 상기 전계 유도창(106)에 수직한 방향으로 전압 인가시의 액정의 배향과 상기 하부 기판(101)의 배향 방향이 다른 영역에 한하여 상기 공통 전극(204) 상에 제 2 유전체 구조물(305)이 형성되어 있다. In addition, a
이는, 상기 화소 전극(105)의 가로 중심부에 대응되는 상기 공통 전극(204) 상에는 제 3 유전체 구조물(405)을 더 형성하여 액정 배열이 불안정한 부분을 보강하여, 상하 시야각을 보다 확장하기 위해서이다.This is because the
도 6c와 같이, 상기 화소의 가로 중심을 경계로 배향 방향이 서로 다름을 알 수 있다.As shown in FIG. 6C, it can be seen that the alignment directions are different from each other with respect to the horizontal center of the pixel.
본 발명의 제 5 실시예는 제 3 실시예에서 단위 화소에 4 도메인이 형성된 것으로, 전계 유도창(106a, 106b)이 각 도메인의 가로 중심에 형성되고, 상기 전계 유도창(106a, 106b) 하부에 보조 전극(103a, 103c)을 형성되고, 제 3 유전체 구조물(405)과 보조 전극(103b)이 화소의 가로 중심에 형성된 것을 제외하고는 제 3 실시예와 동일하며, 따라서 동일한 부호를 부여한다.In the fifth embodiment of the present invention, in the third embodiment, four domains are formed in the unit pixel, and the electric
제 6 실시예Sixth embodiment
도 7a는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 평면도이며, 도 7b는 도 7a의 G-G'라인 상의 구조 단면도이다.FIG. 7A is a plan view of a pixel of a liquid crystal display according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view of a structure on the line G-G ′ of FIG. 7A.
도 7a 및 도 7b와 같이, 제 6 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 화소의 가로 중심에 전계 유도창(106c)을 형성함으로써, 화소의 가로 중심 양측에서 달라지는 액정 배향을 안정화한다.As shown in FIGS. 7A and 7B, the liquid crystal display according to the sixth exemplary embodiment forms an electric
제 6 실시예의 액정 표시 장치는 전계 유도창(106c)이 화소의 가로 중심에 더 형성된 것을 제외하고는 제 5 실시예와 동일하며, 따라서 동일한 부호를 부여한다.The liquid crystal display of the sixth embodiment is the same as that of the fifth embodiment except that the
제 7 실시예Seventh embodiment
도 8a는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 평면도이며, 도 8b는 도 8a의 H-H' 라인 상의 구조 단면도이며, 도 8c는 도 8a의 H-H' 라인 상의 액정 배열을 나타낸 시뮬레이션도이다.FIG. 8A is a plan view of a pixel of a liquid crystal display according to a seventh exemplary embodiment of the present invention, FIG. 8B is a cross-sectional view of a structure on the HH ′ line of FIG. 8A, and FIG. 8C is a simulation diagram of a liquid crystal array on the HH ′ line of FIG. 8A. to be.
도 8a 및 도 8b와 같이, 제 7 실시예에 따른 액정 표시 장치는 패터닝의 편의를 위해 제 2 유전체 구조물(305)이 도메인의 구분없이 형성된 점을 제외하고는 제 5 실시예와 동일하며, 따라서 동일한 부호를 부여한다.As shown in FIGS. 8A and 8B, the liquid crystal display according to the seventh embodiment is the same as the fifth embodiment except that the
도 8c와 같이, 상기 화소의 가로 중심을 경계로 서로 대칭적인 액정의 배향이 이루어지고 있다.As shown in FIG. 8C, the liquid crystals are symmetrically aligned with respect to the horizontal center of the pixel.
제 8 실시예Eighth embodiment
도 9a는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 평면도이며, 도 9b는 도 9a의 I-I' 라인 상의 구조 단면도이다.FIG. 9A is a plan view of a pixel of a liquid crystal display according to an eighth exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a cross-sectional view of a structure on the line II ′ of FIG. 9A.
도 9a 및 도 9b와 같이, 제 8 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제 6 실시예의 액정 표시 장치는 전계 유도창(106c)이 화소의 가로 중심에 더 형성된 것을 제외하고는 제 7 실시예와 동일하며, 따라서 동일한 부호를 부여한다.9A and 9B, the liquid crystal display according to the eighth embodiment is the same as the seventh embodiment except that the
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 변경 실시할 수 있는 범위 내에 있다.The present invention is not limited to the above embodiments, but is within the scope that can be modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.The liquid crystal display of the present invention as described above has the following effects.
첫째, 전계 유도창을 이용하여 한 화소를 복수개의 도메인으로 구분할 때, 배향 방향과 다른 도메인의 가장 자리에 유전체 구조물을 형성하여, 불안정한 액정 배향이 일어나는 부위의 전계 왜곡을 보강하여 텍스쳐를 안정화할 수 있다. First, when a pixel is divided into a plurality of domains by using an electric field induction window, a dielectric structure is formed at the edge of the domain different from the alignment direction to stabilize the texture by reinforcing the electric field distortion of the unstable liquid crystal alignment site. have.
둘째, 데이터 라인과 평행한 세로 방향으로 전계 유도창을 형성하여 좌우로 도메인을 구분함으로써 좌우 시야각을 100°이상으로 구현할 수 있다.Second, the left and right viewing angles can be implemented to be greater than or equal to 100 ° by forming an electric field induction window in a vertical direction parallel to the data line.
셋째, 게이트 라인과 평행한 가로 방향으로 전계 유도창을 형성하여 상하로 도메인을 구분함으로써 상하 시야각을 60°정도로 구현하여 일반적인 TN 모드에 비해 상하 시야각이 2 배정도 개선될 수 있다.Third, by forming an electric field induction window in the horizontal direction parallel to the gate line to divide the domain up and down, the upper and lower viewing angle is implemented by about 60 degrees, the upper and lower viewing angle can be improved by about twice as compared to the general TN mode.
넷째, 보조 전극을 도메인 경계부에 형성함으로써 스토리지 캐패시터의 전극으로 이용할 수 있어, 별도의 스토리지 캐패시터 형성 공정이 생략될 수 있다.Fourth, the auxiliary electrode may be formed at the domain boundary to be used as an electrode of the storage capacitor, so that a separate storage capacitor forming process may be omitted.
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