KR100900544B1 - 수직 배향형 액정 표시 장치 - Google Patents

수직 배향형 액정 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100900544B1
KR100900544B1 KR1020020074737A KR20020074737A KR100900544B1 KR 100900544 B1 KR100900544 B1 KR 100900544B1 KR 1020020074737 A KR1020020074737 A KR 1020020074737A KR 20020074737 A KR20020074737 A KR 20020074737A KR 100900544 B1 KR100900544 B1 KR 100900544B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
gate
substrate
electrode
Prior art date
Application number
KR1020020074737A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040046736A (ko
Inventor
김진윤
이계헌
김경현
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020020074737A priority Critical patent/KR100900544B1/ko
Publication of KR20040046736A publication Critical patent/KR20040046736A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100900544B1 publication Critical patent/KR100900544B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133345—Insulating layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/121—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode common or background
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/42—Arrangements for providing conduction through an insulating substrate

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 수직 배향형 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 재료의 물성 중 상전이 온도를 개선하여 수직 배향형 LCD TV에서 온도 변화에 따른 휘도 감소를 개선할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치, 수직배향, 상전이온도, 휘도

Description

수직 배향형 액정 표시 장치{VERTICALLY ALIGNED MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고,
도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극의 개구 패턴이 중첩된 상태의 배치도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 배치도이고,
도 3은 도 2에서 V-V' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명은 수직 배향 모드 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상전이 온도가 80 ℃이상인 액정 물질을 사용하여 동일온도에서의 굴절율 이방성, 유전율 이방성 등의 열화가 상대적으로 감소되어 TV용 수직 배향 모드 직하형 LCD에서 온도변화에 따른 고온 투과율 특성을 개선할 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 컬러 필터(color filter) 등이 형 성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.
그 중에서도 수직 배향 모드 액정 표시 장치는 대비비가 크고 광시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
TFT-LCD 기술의 발전과 응용 분야의 확대로 LCD TV로의 개발이 급속도로 진전되면서 디바이스 크기(Device size)가 40″이상으로 대형화되고 있다.
TV 사양은 고화질 특성 특히 450[cd/㎡] 이상의 고휘도를 요구하고 있어 이에 대응하기 위하여 LCD 모니터의 에지(Edge) 방식과는 달리 직하형 백라이트(back light)를 채용하고 있는 실정이다. 이러한 직하형 백라이트를 적용함으로 인해 램프 수가 증가하게 되고 LCD 패널 표면과의 거리가 아주 가깝게 제작되어 패널 온도가 50 ℃ 이상으로 올라가는 고온화 현상이 발생하고 있다.
그러나, 액정 재료 물성은 온도 의존성이 아주 커서 온도가 상승함에 따라 물성이 열화되는 문제점을 안고 있다. 이로 인해 LCD TV 디바이스의 투과율이 저하되는 문제점이 노출되어 이의 개선이 필요하게 되었다.
종래 VA 모드에 사용되는 액정은 상전이 온도가 70 ℃(MJ961213, Merck사)로 온도가 증가할수록 투과율 감소가 크게 나타나 현재 디바이스의 휘도 규격을 만족시키지 못하고 있다. 하기 표 1은 종래 액정에 대한 물성 및 온도별 상대 투과율 특성을 나타낸 것이다.
Tni (℃) 액정물질구조 투과율 온도 (℃)
25 35 40 45 50
70
Figure 112002039450973-pat00001
 상대 투과율(%) 100.0 97.4 95.7 93.8 91.5
감소율(%) 0.0 -2.6 -4.3 -6.2 -8.5
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위하여, 액정 재료 물성, 특히 네마틱상에서 등방상으로의 상전이 온도(Tni) 개선을 통한 LCD TV의 투과율 특성을 개선할 수 있는 수직 배향형 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하부 절연 기판에 화소 전극과 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 하부 기판에 대향하는 상부 절연 기판에 공통 전극이 형성되어 있으며, 상부 절연 기판과 하부 절연 기판 사이에 주입된 액정 물질을 포함하는 수직 배향형 액정 표시 장치에 있어서,
상기 액정 물질은 상전이 온도(Tni)가 적어도 80 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치를 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 TV용 수직배향형 모드 직하형 LCD에서 온도변화에 따른 휘도 감소를 개선하기 위하여 상전이 온도가 적어도 80 ℃ 이상인 액정물질을 사용하는 특징이 있다.
본 발명에 따른 각 액정물질의 구조에 따른 상전이 온도는 하기 표 2와 같다.
Tni(℃) 액정물질구조 Tni(℃) 액정물질구조 Tni(℃) 액정물질구조
80
Figure 112002039450973-pat00002
 85
Figure 112002039450973-pat00003
 90
Figure 112002039450973-pat00004
MJ02564 (Merck사) MJ021367 (Merck사) MJ021368 (Merck사)
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 사용하는 액정물질은 상전이 온도가 80 내지 90 ℃인 것이 바람직하다.
본 발명은 기존 액정에 비하여 액정의 상전이 온도(Tni) 개선으로 동일 온도에서의 굴절율 이방성(Δn), 유전율 이방성(Δε) 등의 열화가 상대적으로 감소되어 LCD TV 디바이스의 휘도 저하를 개선할 수 있다.
LCD TV 디바이스의 고온화 현상은 백라이트의 온도를 낮추는 것이 가장 효과적이나 디바이스 구조상 한계가 있다. 무엇보다도 액정 자체가 온도 의존성이 높은 물질이므로 재료 자체의 특성을 개선하는 것이 바람직한 방향이다.
따라서, 본 발명은 혼합물 제작시 액정 분자 구조의 주사슬 길이를 기존보다 긴 구조를 채택하고, 중성(netural)과 극성기(polar group)에 상전이 온도(Tni)가 높은 액정물질(single)을 사용한다.
이렇게 블렌딩된 액정의 온도별 물성 변화 특성을 종래의 액정과 비교하면 하기 표 3 및 4와 같다. 이때, 사용되는 액정물질은 상전이 온도가 80 ℃인 물질(예를 들면, MJ02564, Merck사)이다.
589 nm에서 VA 모드에 대한 액정의 온도별 Δn 변화
구분 비교예 실시예
온도(℃) 25 30 40 50 25 30 40 50
Δn 0.0804 0.0786 0.074 0.0683 0.0803 0.0788 0.0749 0.0699
Δn 변화율(%) 0.0 -2.2 -8.0 -15.0 0.0 -1.9 -6.7 -13.0
0.3 V/1kHz에서 VA 모드에 대한 액정의 온도별 Δε 변화
구분 비교예 실시예
온도(℃) 25 30 40 50 25 30 40 50
Δε -3.6 -3.4 -2.9 -2.5 -3.7 -3.4 -3.0 -2.6
Δε 변화율(%) 0.0 -5.6 -19.4 -30.6 0.0 -8.1 -18.9 -29.7
상기 표 3 및 4에서 보는 바와 같이, Tni를 개선한 실시예의 신규 액정이 고온에서 물성 변화가 작게 나타남을 알 수 있다. 액정의 투과율에 영향을 미치는 물성은 크게 Δn과 Δε으로 이들의 감소는 각각 지연(retardation)(dㆍΔn)감소, 문턱전압의 증가를 가져와 투과율이 저하된다.
상기 실시예의 액정을 적용한 LCD의 휘도 변화 특성은 하기 표 5에 나타낸 바와 같다. 하기 표 5에서 감소율비는 본 발명에 따른 실시예의 감소율/비교예의 감소율의 결과이다. 본 발명의 경우 상온 대비 50 ℃에서의 투과율 감소율이 최대 -5%가 된다.
Tni (℃) 투과율 온도 (℃)
25 35 40 45 50
80 상대투과율(%) 100.0 97.4 95.7 93.8 91.5
감소율(%) 0.0 -1.4 -2.1 -3.3 -4.6
감소율비(%) 0.0 53.8 48.8 53.2 54.1
상기 표 5를 통해, 액정의 Tni를 개선한 본 발명의 실시예의 액정이 종래 비교예와 비교하여 온도별 감소율은 52%에 불과하다는 것을 알 수 있다. 즉, Tni가 10 ℃ 상승되면 상온 대비 50 ℃에서의 투과율 감소율이 -4.6%의 값을 가져 종래 액정의 반 정도로 개선된다고 말할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 LCD TV 디바이스에 실제로 적용한 하기 표 6의 결과에서도 휘도 개선의 효과를 확인할 수 있다.
구분 시간(min) 0 30 60 90 120 차이
비교예 상대휘도(%) 100.0 90.3 86.2 84.8 84.0 16.0
실시예 100.0 91.2 88.3 86.7 86.6 13.4
상기 표 6의 결과에서 유의할 사항은 LCD-TV를 동작시키면서 백라이트에 의해 패널 표면 온도가 시간이 경과할수록 상승하다가 약 2시간 후 포화되므로 시간대별 휘도 변화 특성을 나타냈다는 점이다. 포화되는 시점의 온도는 약 50 ℃의 고온에 이르게 된다. 상기 표 5와의 차이는 TFT 특성이 고온에서 열화되어 종래 비교예의 액정과의 휘도 차이가 감소되었다는 것이다.
한편, 본 발명의 수직 배향형 액정 표시 장치는 하부 절연 기판에 화소 전극과 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 하부 기판에 대향하는 상부 절연 기판에 공통 전극이 형성되어 있다. 화소 전극과 공통 전극에는 화소 영역을 다수의 도메인으로 분할할 수 있도록 개구 패턴이 형성되어 있을 수 있다. 상하부 기판의 사이에는 액정 물질이 주입되어 있다. 상부 기판과 하부 기판의 외측면에는 편광 방향이 서로 수직을 이루고 있는 상부 편광판과 하부 편광판이 배치될 수 있다.
이하, 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다. 도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극의 개구 패턴이 중첩된 상태의 배치도이다.
액정 표시 장치는 하부 기판(10)과 이와 마주보고 있는 상부 기판(20), 및 하부 기판(10)과 상부 기판(20) 사이에 주입되어 기판(10, 20)에 수직으로 배향되어 있는, 본 발명에 따른 액정 물질(30)이 주입되어 있다.
유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 하부 기판(10) 위에는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium tin oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 개구 패턴(도시하지 않음)을 가지고 있는 화소 전극(12)이 형성되어 있고, 각 화소 전극(12)은 스위칭 소자(11)에 연결되어 화상 신호 전압을 인가 받는다. 이 때, 스위칭 소자(11)로는 박막 트랜지스터가 사용되는 것이 보통이며, 박막 트랜지스터는 주사 신호를 전달하는 게이트선(도시하지 않음)과 화상 신호를 전달하는 데이터선(도시하지 않음)에 각각 연결되어 주사 신호에 따라 화소 전극(12)을 온(on)오프(off)한다. 또, 하부 기판(10)의 아래 면에는 하부 편광판(14)이 부착되어 있다. 여기서, 화소 전극(12)은 반사형 액정 표시 장치인 경우 투명한 물질로 이루어지지 않을 수도 있고, 이 경우에는 하부 편광판(14)도 불필요하게 된다.
역시 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 상부 기판(20)의 아래 면에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(21)와 적, 녹, 청의 컬러 필터(22) 및 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 개구 패턴(도시하지 않음)을 가지고 있는 공통 전극(23)이 형성되어 있다. 이 때, 블랙 매트릭스(21)나 컬러 필터(22)는 하부 기판(10) 위에 형성될 수도 있다. 또, 상부 기판(20)의 윗면에는 상부 편광판(24)이 부착되어 있다.
하부 편광판(14)과 상부 편광판(24)의 편광 방향은 서로 직교하도록 배치하여 액정층에 인가되는 전계가 약할수록 화면이 어둡게 나타나는 노멀리 블랙 모드(normally black mode)가 되도록 한다.
이러한 액정 표시 장치에서 공통 전극과 화소 전극에는 액정 분자의 기울어지는 방향을 규제하기 위한 수단으로 개구 패턴이 형성되어 있다.
이하에서는 개구 패턴에 대하여 설명한다.
도 1b를 보면, 직사각형의 화소 전극(12)의 중간부에 우변으로부터 좌측으로 가늘게 패인 제1 개구부(121)가 형성되어 있고, 제1 개구부(121)의 입구 양쪽은 모 서리가 잘려나가 완만한 각도로 구부러져 있다(이하 "모따기"라 한다). 제1 개구부(121)를 중심으로 하여 화소 전극(12)을 상부와 하부로 구분할 때 상부와 하부에는 각각 제2 및 제3 개구부(122, 123)가 형성되어 있다. 제2 및 제3 개구부는 각각 화소 전극(12)의 상부와 하부를 대각선으로 파고 들어가 있으며, 서로 대칭을 이루고 있다. 제2 및 제3 개구부(122, 123)는 제1 개구부(121)와는 반대 방향으로 파고 들어가 있으며, 파고 들어가면서 제1 개구부(121)로부터 멀어지는 형태이다.
공통 전극에는 가로 방향으로 형성되어 있는 줄기부(211), 줄기부(211)로부터 각각 사선 방향으로 상하로 뻗어나가 있는 제1 및 제2 가지부(212, 214), 제1 및 제2 가지부(212, 214)로부터 각각 세로 방향으로 상하로 뻗어나가 있는 제1 및 제2 가지단부(213, 215)를 포함하는 제4 개구부가 형성되어 있다. 또, 공통 전극에는 제1 가지부(212)와 나란하게 사선 방향으로 형성되어 있는 중앙부(221), 중앙부(221)로부터 가로 방향으로 뻗어 있는 가로단부(222), 중앙부(221)로부터 세로 방향으로 뻗어 있는 세로단부(223)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.
화소 전극(12)의 제1 내지 제3 개구부(121, 122, 123)와 공통 전극의 제4 내지 제6 개구부가 중첩되어 화소 전극(12)을 다수의 영역으로 분할하고 있다. 이 때, 화소 전극(12)의 개구부(121, 122, 123)와 공통 전극의 개구부는 교대로 배치되어 있다. 제1 내지 제6 개구부는 화소 전극(12)의 중앙을 분할하는 제1 개구부(121)와 제4 개구부의 줄기부(211), 화소 전극(12)의 변과 중첩되는 제4 개 구부의 가지단부(213, 215)와 제2 및 제3 개구부의 가로단부(222, 232) 및 세로단부(223, 233)를 제외하고는 대부분의 영역에서 서로 나란하게 형성되어 있다.
이 때, 상하 편광판(14, 24)은 편광 방향이 각각 가로 방향(0°)과 세로 방향(90°) 또는 세로 방향과 가로 방향이 되도록 배치되어 있다.
이렇게 하면, 전기장 인가에 의하여 재배열된 액정 분자들 중 편광판(14, 24)의 편광 방향으로 눕는 수가 적어져 텍스쳐 발생이 감소한다. 또한 프린지 필드에 의하여 액정 분자가 배열된 상태가 곧 액정 분자들이 서로 나란한 상태이므로 1단계 동작으로 액정 분자의 움직임이 완료된다. 따라서 응답 속도가 매우 빠르다. 아울러, 개구부들은 화소 영역에서 크게 두 방향으로 뻗어 있고, 이 두 방향은 서로 90°를 이루고 있다. 또한 상하 기판의 개구부는 서로 교대로 배치되어 있으므로 프린지 필드의 방향은 한 화소 영역 내에서 4개의 방향으로 분류된다. 따라서 4방향 모두에서 넓은 시야각을 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 3은 도 2에 도시한 박막 트랜지스터 어레이 기판을 V-V' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
절연 기판(110) 위에 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 하부막(201)과 몰리브덴 및 몰리브덴과 혼합하여 전율고용체(solid solution)를 이루는 첨가 물질을 포함하는 몰리브덴 합금으로 이루어진 상부막(202)을 포함하는 게이트 배선이 테이퍼 구조로 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121)의 끝에 연결되어 있 어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드(125) 및 게이트선(121)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(123)을 포함한다. 또한, 게이트 배선은 이후에 형성되는 화소 전극(190)과 연결되어 있는 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이룬다.
기판(110) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 게이트 배선(121, 125, 123)을 덮고 있다.
게이트 전극(125)의 게이트 절연막(140) 상부에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(150)이 형성되어 있으며, 반도체층(150)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항 접촉층(163, 165)이 각각 형성되어 있다.
저항 접촉층(163, 165) 또는 게이트 절연막(140) 위에는 몰리브덴과 몰리브덴과 혼합하여 전율고용체(solid solution)를 이루는 첨가 물질을 포함하는 몰리브덴 합금의 도전막으로 이루어진 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(121)과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선(171), 데이터선(171)에 연결되어 저항 접촉층(163)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(173), 데이터선(171)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(179), 소스 전극(173)과 분리되어 있으며 게이트 전극(123)에 대하여 소스 전극(173)의 반대쪽 저항 접촉층(165) 상부에 형성되 어 있는 드레인 전극(175)을 포함한다. 또한, 데이터 배선은 유지 용량을 향상시키기 위해 게이트선(121)과 중첩되어 있으며, 이후에 형성되는 화소 전극(190)과 전기적으로 연결되어 있는 유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 포함할 수 있다.
이때, 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)은 게이트 배선(121, 123, 125)과 동일하게 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 도전막을 포함할 수 있으며, 몰리브덴 합금의 도전막/알루미늄 또는 알루미늄 합금의 도전막/몰리브덴 합금의 도전막의 3층막으로 이루어질 수도 있다.
데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(150) 상부에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기 물질 또는 a-Si:C:O:H 등을 포함하는 저유전율 절연 물질의 절연막을 포함하는 보호막(180)이 형성되어 있다. 여기서, 보호막(180)은 질화 규소로 이루어진 절연막을 더 포함할 수 있으며, 이러한 경우에 절연막은 유기 절연막의 하부에 위치하여 반도체층(150)을 직접 덮는 것이 바람직하다. 또한, 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)가 위치하는 패드부에서 유기 절연 물질은 완전히 제거하는 것이 바람직한데, 이러한 구조는 패드부에 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)의 상부에 주사 신호 및 영상 신호를 각각 전달하기 위해 박막 트랜지스터 기판의 상부에 게이트 구동 집적 회로 및 데이터 구동 집적 회로를 직접 실장하는 COG(chip on glass) 방식의 액정 표시 장치에 적용할 때 특히 유리하다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 및 데이터 패드(179)를 각각 드러내는 접촉 구멍(185, 187, 189)이 형성되어 있으며, 게 이트 절연막(140)과 함께 게이트 패드(125)를 드러내는 접촉 구멍(182)이 형성되어 있다.
보호막(180) 상부에는 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있고 화소 영역에 위치하며, 투명한 도전 물질인 IZO(indium zinc oxide) 또는 ITO(indium tin oxide) 등으로 이루어진 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 또한, 보호막(180) 위에는 접촉 구멍(182, 189)을 통하여 각각 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)와 연결되어 있는 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)가 형성되어 있다. 여기서, 보조 게이트 및 데이터 패드(92, 97)는 게이트 및 데이터 패드(125, 179)를 보호하기 위한 것이며, 필수적인 것은 아니다.
이러한 본 발명의 박막 트랜지스터 기판은 낮은 비저항을 가지는 몰리브덴 합금의 배선을 포함하고 있어 대화면의 액정 표시 장치의 동작 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 네마틱상에서 등방상으로의 상전이 온도(Tni)를 개선하여 LCD TV의 투과율 특성을 개선할 수 있는 수직 배향형 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 하부 절연 기판에 화소 전극과 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 하부 기판에 대향하는 상부 절연 기판에 공통 전극이 형성되어 있으며, 상부 절연 기판과 하부 절연 기판 사이에 주입된 액정 물질을 포함하는 수직 배향형 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 액정 물질은 상전이 온도(Tni)가 적어도 80 ℃ 이상이고,
    상기 액정 물질은 상온 대비 50 ℃에서의 투과율 감소율이 최대 -5%인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 액정 표시 장치가 LCD TV 인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액정 표시 장치는
    절연 기판,
    상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며, 게이트선, 상기 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선,
    상기 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 반도체층,
    상기 반도체층 상부에 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 상기 데이터선에 연결되어 있는 소스 전극, 상기 게이트 전극을 중심으로 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선,
    상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극이 포함된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 하부기판으로 포함하는 액정표시장치.
KR1020020074737A 2002-11-28 2002-11-28 수직 배향형 액정 표시 장치 KR100900544B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020074737A KR100900544B1 (ko) 2002-11-28 2002-11-28 수직 배향형 액정 표시 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020074737A KR100900544B1 (ko) 2002-11-28 2002-11-28 수직 배향형 액정 표시 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040046736A KR20040046736A (ko) 2004-06-05
KR100900544B1 true KR100900544B1 (ko) 2009-06-02

Family

ID=37342249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020074737A KR100900544B1 (ko) 2002-11-28 2002-11-28 수직 배향형 액정 표시 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100900544B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9417481B2 (en) 2013-08-07 2016-08-16 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990037218A (ko) * 1997-10-21 1999-05-25 아끼구사 나오유끼 액정표시장치
JP2000131721A (ja) * 1998-10-29 2000-05-12 Hitachi Ltd 液晶表示装置
KR20010053599A (ko) * 1998-07-29 2001-06-25 모리시타 요이찌 산란형 표시소자와 그 구동방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990037218A (ko) * 1997-10-21 1999-05-25 아끼구사 나오유끼 액정표시장치
KR20010053599A (ko) * 1998-07-29 2001-06-25 모리시타 요이찌 산란형 표시소자와 그 구동방법
JP2000131721A (ja) * 1998-10-29 2000-05-12 Hitachi Ltd 液晶表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9417481B2 (en) 2013-08-07 2016-08-16 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040046736A (ko) 2004-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102236229B (zh) 用于面内切换模式液晶显示装置的阵列基板
KR100730495B1 (ko) 횡전계 방식의 액정표시장치 및 그 제조방법
US7015992B2 (en) Color display device
KR100961945B1 (ko) 액정 표시 장치 및 그에 사용되는 표시판
KR101247698B1 (ko) 액정 표시 장치
KR101309779B1 (ko) 액정 표시 장치
US6762815B2 (en) In-plane switching LCD with a redundancy structure for an opened common electrode and a high storage capacitance
KR20020055784A (ko) 횡전계 방식의 액정표시장치용 어레이기판 및 그제조방법
US7355665B2 (en) Thin film transistor array panel and liquid crystal display including the panel
KR20130123767A (ko) 액정 표시 장치
US7511778B2 (en) Liquid crystal display
KR20100031817A (ko) 액정 표시 장치
KR20040077017A (ko) 액정 표시 장치
US8098340B2 (en) Liquid crystal display substrate having a storage duplication wiring and first and second storage wirings configured to independently receive a maintaining voltage
KR100473588B1 (ko) 액정 표시 장치용 어레이 기판
KR20050063016A (ko) 다중 도메인 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는액정 표시 장치
KR100900544B1 (ko) 수직 배향형 액정 표시 장치
KR20050058105A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 및 그 제조방법
US8098353B2 (en) Liquid crystal display with improved response speed and aperture ratio
KR20070087293A (ko) 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치
KR20070071987A (ko) 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법
KR20020037554A (ko) 횡전계 방식의 액정표시장치 및 그 제조방법
KR100929669B1 (ko) 액정 표시 장치
KR20110070476A (ko) 액정 표시 장치
KR20060038078A (ko) 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 다중 도메인액정 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130430

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140430

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150430

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180502

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 11