KR100928923B1 - Transverse electric field mode liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
본 발명의 횡전계모드 액정표시소자는 패널 전체에 걸쳐 광투과율을 균일하게 함으로써 광투과율을 향상시키기 위한 것으로, 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 상기 화소내에 형성된 구동소자와, 상기 화소내에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 생성하는 적어도 한쌍의 전극으로 구성되며, 상기 전극 상부의 절연층이 제거되어 기판 전체에 걸쳐서 균일한 위상지연을 형성하는 것을 특징으로 한다.The transverse electric field mode liquid crystal display element of the present invention is for improving the light transmittance by making the light transmittance uniform throughout the panel and includes a plurality of gate lines and data lines which define a plurality of pixels, And at least one pair of electrodes disposed substantially parallel to the pixel to generate a transverse electric field, and the insulating layer above the electrodes is removed to form a uniform phase delay over the entire substrate.
횡전계모드, 광투과율, 셀갭, 위상지연, 게이트절연층, 보호층A transverse electric field mode, a light transmittance, a cell gap, a phase delay, a gate insulating layer,
Description
도 1a는 종래 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.1A is a plan view showing a structure of a conventional transverse electric field mode liquid crystal display element.
도 1b는 도 1a의 I-I'선 단면도.1B is a sectional view taken along line I-I 'of FIG. 1A.
도 2는 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.2 is a plan view showing a structure of a transverse electric field mode liquid crystal display element according to the present invention.
도 3a는 도 2의 II-II'선 단면도.FIG. 3A is a sectional view taken along line II-II 'of FIG. 2; FIG.
도 3b는 도 2의 III-III'선 단면도.3B is a cross-sectional view taken along line III-III 'of FIG. 2;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]
105 : 공통전극 107 : 화소전극105: common electrode 107: pixel electrode
111 : 게이트전극 112 : 반도체층111: gate electrode 112: semiconductor layer
113 : 소스전극 114 : 드레인전극113: source electrode 114: drain electrode
120,130 : 기판 122 : 게이트절연층120, 130: substrate 122: gate insulating layer
124 : 보호층 126 : 홈124: Protective layer 126: Home
132 : 블랙매트릭스 134 : 컬러필터층132: black matrix 134: color filter layer
140 : 액정층 d : 셀갭140: liquid crystal layer d: cell gap
본 발명은 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 횡전계를 생성하는 전극 근처의 셀갭을 달리하여 패널 전체에 걸쳐 위상지연을 동일하게 유지함으로서 투과율을 향상시킬 수 있는 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transverse electric field mode liquid crystal display device and, more particularly, to a transverse electric field mode liquid crystal display device capable of improving the transmissivity by maintaining the same phase delay throughout the panel, .
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.2. Description of the Related Art Recently, various portable electronic devices such as a mobile phone, a PDA, and a notebook computer have been developed. Accordingly, there is a growing need for a flat panel display device for a light and small size. As such flat panel display devices, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED) and a vacuum fluorescent display (VFD) have been actively studied. However, Because of its implementation, liquid crystal display devices (LCDs) are now spotlighted.
이러한 액정표시소자는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시모드가 존재하지만, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점때문에 주로 TN모드의 액정표시소자가 사용되고 있다. 이러한 TN모드 액정표시소자에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.Although these liquid crystal display devices have various display modes depending on the arrangement of liquid crystal molecules, liquid crystal display devices of TN mode are mainly used because of their advantages of easy monochrome display, quick response speed and low driving voltage. In such a TN mode liquid crystal display element, liquid crystal molecules aligned horizontally with the substrate are oriented substantially perpendicular to the substrate when a voltage is applied. Therefore, there is a problem that the viewing angle is narrowed when the voltage is applied due to the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules.
이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시소자가 제안되고 있지만, 그중에서도 횡전계모드(In Plane Switching Mode)의 액정표시소자가 실제 양산에 적용되어 생 산되고 있다. 상기 IPS모드 액정표시소자는 화소내에 평행으로 배열된 적어도 한쌍의 전극을 형성하여 기판과 실질적으로 평행한 횡전계를 형성함으로써 액정분자를 평면상으로 배향시키는 것이다.In order to solve such a viewing angle problem, liquid crystal display devices of various modes having a wide viewing angle characteristic have been proposed. Among them, liquid crystal display devices of a transverse electric field mode (In Plane Switching Mode) . The IPS mode liquid crystal display element forms at least one pair of electrodes arranged in parallel in a pixel to form a transversal electric field substantially parallel to the substrate, thereby aligning the liquid crystal molecules in a plane.
도 1은 종래 IPS모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면으로, 도 1a는 평면도이고 도 1b는 도 1a의 I-I'선 단면도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 액정패널(1)의 화소는 종횡으로 배치된 게이트라인(3) 및 데이터라인(4)에 의해 정의된다. 도면에는 비록 (n,m)번째의 화소만을 도시하고 있지만 실제의 액정패널(1)에는 상기한 게이트라인(3)과 데이터라인(4)이 각각 N(>n)개 및 M(>m)개 배치되어 액정패널(1) 전체에 걸쳐서 N×M개의 화소를 형성한다. 상기 화소내의 게이트라인(3)과 데이터라인(4)의 교차영역에는 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(10)는 게이트라인(3)으로부터 주사신호가 인가되는 게이트전극(11)과, 상기 게이트전극(11) 위에 형성되어 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되어 채널층을 형성하는 반도체층(12)과, 상기 반도체층(12) 위에 형성되어 데이터라인(4)을 통해 화상신호가 인가되는 소스전극(13) 및 드레인전극(14)으로 구성되어 외부로부터 입력되는 화상신호를 액정층에 인가한다.FIG. 1 is a plan view of a conventional IPS mode liquid crystal display device, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line I-I 'of FIG. 1A. As shown in Fig. 1A, the pixels of the liquid crystal panel 1 are defined by the
화소내에는 데이터라인(4)과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 공통전극(5)과 화소전극(7)이 배치되어 있다. 또한, 화소의 중간에는 상기 공통전극(5)과 접속되는 공통라인(16)이 배치되어 있으며, 상기 공통라인(16) 위에는 화소전극(7)과 접속되는 화소전극라인(18)이 배치되어 상기 공통라인(16)과 오버랩되어 있다. 상기 공통라인(16)과 화소전극라인(18)의 오버랩에 의해 횡전계모드 액정 표시소자에는 축적용량(storage capacitance)이 형성된다.In the pixel, a plurality of
상기와 같이 구성된 IPS모드 액정표시소자에서 액정분자는 공통전극(5) 및 화소전극(7)과 실질적으로 평행하게 배향되어 있다. 박막트랜지스터(10)가 작동하여 화소전극(7)에 신호가 인가되면, 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에는 액정패널(1)과 실질적으로 평행한 횡전계가 발생하게 된다. 액정분자는 상기 횡전계를 따라 동일 평면상에서 회전하게 되므로, 액정분자의 굴절율 이방성에 의한 계조반전을 방지할 수 있게 된다.In the IPS mode liquid crystal display element configured as described above, the liquid crystal molecules are oriented substantially parallel to the
상기한 구조의 종래 IPS모드 액정표시소자를 도 1b의 단면도를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.A conventional IPS mode liquid crystal display device having the above-described structure will be described in more detail with reference to a cross-sectional view of FIG. 1B.
도 1b에 도시된 바와 같이, 제1기판(20) 위에는 게이트전극(11)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 게이트절연층(22)이 적층되어 있다. 상기 게이트절연층(22) 위에는 반도체층(12)이 형성되어 있으며, 그 위에 소스전극(13) 및 드레인전극(14)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;24)이 형성되어 있다.1B, a
또한, 상기 제1기판(20) 위에는 복수의 공통전극(5)이 형성되어 있고 게이트절연층(22) 위에는 화소전극(7) 및 데이터라인(4)이 형성되어, 상기 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에 횡전계가 발생한다.A plurality of
제2기판(30)에는 블랙매트릭스(32)와 컬러필터층(34)이 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(32)는 액정분자가 동작하지 않는 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, 도면에 도시한 바와 같이 박막트랜지스터(10) 영역 및 화소와 화소 사이(즉, 게이트라인 및 데이터라인 영역)에 주로 형성된다. 컬러필터층(34)은 R(Red), B(Blue), G(Green)로 구성되어 실제 컬러를 구현하기 위한 것이다.On the
상기 제1기판(20) 및 제2기판(30) 사이에는 액정층(40)이 형성되어 액정패널(1)이 완성된다.A
상기한 구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 실질적으로 평행하게 배열된 공통전극(5)과 화소전극(7)에 의해 액정층(40)에 기판과 평행한 횡전계가 형성된다. 엄밀하게 얘기하자면, 액정층(40)에 형성되는 전계는 완전한 횡전계는 아니다. 그 이유는 제1기판(20)측에 형성된 일정 두께의 공통전극(5)과 화소전극(7)에 의해 액정층(40) 전체에 전계를 인가되기 때문이다. 따라서, 상기 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이의 중앙부분에는 거의 기판(20)과 평행한 횡전계가 생성되지만, 공통전극(5)과 화소전극(7)쪽으로 갈수록 전계는 기판(20)과 일정 각도로 기울어져 공통전극(5)과 화소전극(7)의 상부에는 거의 기판(20)과 90°의 종방향 전계가 형성될 것이다.In the IPS mode liquid crystal display element of the above structure, a transverse electric field parallel to the substrate is formed in the
상기와 같은 횡전계의 기울어짐, 즉 횡전계의 경사(tilt)는 전압의 인가시 액정분자의 배향에 문제를 일으키게 된다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 전압이 인가될 때 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이의 중앙부분에서는 액정분자(42a)가 기판(20)과 거의 평행하게 배향되지만, 공통전극(5)과 화소전극(7) 근처의 액정분자(42b)는 기판(20)과 일정한 각도로 경사지게 배향된다. 일반적으로 이상적인 횡전계가 인가되었을 때 IPS모드 액정표시소자에서의 액정분자의 프리틸트각(pretilt angle)은 약 0∼5°이지만, 상기와 같이 경사진 횡전계에 의해 전극(5,7) 근처에서의 프리틸트각은 5° 이상이 된다.The inclination of the transverse electric field, that is, the tilt of the transverse electric field causes a problem in alignment of the liquid crystal molecules upon application of a voltage. 1B, when the voltage is applied, the
한편, 액정분자는 굴절률 이방성을 갖기 때문에, 상기와 같은 전극(5,7) 근처에서의 액정분자의 경사는 유효 굴절율 이방성(Δneff)의 차이를 발생시키며, 결국 전극(5,7) 근처와 중앙부분에서의 위상지연차가 발생하게 된다. 따라서, 전압인가시 상기 위상지연차에 의해 액정패널의 특정 영역(예를 들면, 전극 근처)에서 투과율이 감소하는 원인이 되어, 액정패널 전체에 걸쳐 투과율이 저하되는 것이다.On the other hand, since the liquid crystal molecules have refractive index anisotropy, the inclination of the liquid crystal molecules near the
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 공통전극 및 화소전극 근처의 셀갭을 증가하여 패널 전체의 위상지연을 동일하게 형성함으로써 패널 전체에 걸쳐 균일한 광투과율을 형성하는 횡전계모드 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a transverse electric field mode liquid crystal display element which forms a uniform light transmittance throughout the panel by increasing the cell gap in the vicinity of the common electrode and the pixel electrode, And to provide the above-mentioned objects.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일관점에 따른 횡전계모드 액정표시소자는 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 기판 위에 형성된 게이트전극, 상기 기판 전체에 걸쳐서 적층된 게이트절연층, 상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층, 상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인전극 및 상기 기판 전체에 걸쳐 적층된 보호층을 포함하는 박막트랜지스터와, 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 생성하며, 화소내에 게이트절연층 및 보호층이 제거된 홈내부에 형성된 적어도 한쌍의 전극으로 구성된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising: a plurality of gate lines and data lines defining a plurality of pixels; a gate electrode formed on the substrate; A thin film transistor comprising: a gate insulating layer; a semiconductor layer formed on the gate insulating layer; source / drain electrodes formed on the semiconductor layer; and a protective layer stacked over the substrate; A gate insulating layer in the pixel, and at least one pair of electrodes formed in the groove from which the protective layer is removed.
또한, 본 발명의 다른 관점에 따른 횡전계모드 액정표시소자는 복수의 게이 트라인 및 데이터라인에 의해 정의되며, d1의 셀갭을 갖는 제1영역과 d1 보다 작은 d2의 셀갭을 갖는 제2영역으로 분할된 복수의 화소와, 상기 화소내에 형성된 구동소자와, 제1영역에 형성되며, 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 생성하는 제1전극 및 제2전극으로 구성된다.Further, the transverse electric field mode liquid crystal display element according to another aspect of the present invention is defined by a plurality of gates and data lines and includes a first region having a cell gap of d1 and a second region having a cell gap of d2 smaller than d1 A plurality of divided pixels, a driving element formed in the pixel, and a first electrode and a second electrode which are formed in the first region and are arranged substantially parallel to each other to generate a transverse electric field.
본 발명에서는 광투과율(T)이 향상된 IPS모드 액정표시소자를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 액정패널 전체에 걸쳐서 균일한 광투광율(T)을 갖는 IPS모드 액정표시소자를 제공한다. 일반적으로 광투과율(T)은 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 위상지연의 크기에 따라 달라진다. 따라서, 액정패널 전체에 걸쳐 위상지연의 크기를 동일하게 하면 균일한 광투과율(T)을 얻을 수 있을 것이다.The present invention provides an IPS mode liquid crystal display device with improved light transmittance (T). In particular, the present invention provides an IPS mode liquid crystal display element having a uniform light transmittance (T) over the entire liquid crystal panel. In general, the light transmittance (T) depends on the magnitude of the phase delay, as shown in Equation (1). Therefore, if the phase delay is made uniform over the entire liquid crystal panel, a uniform light transmittance T can be obtained.
한편, 위상지연(Δnd)는 액정분자의 굴절율 이방성(Δn)과 셀갭(d)에 비례한다. 따라서, 종래 IPS모드 액정표시소자에서 공통전극과 화소전극 사이의 중앙부분의 굴절율이방성(Δn)과 공통전극 및 화소전극 근처에서의 굴절율 이방성(Δn)(또는 유효 굴절율이방성(Δneff) 차이에 해당하는 만큼 공통전극과 화소전극 사이의 중앙부분의 셀갭과 공통전극 및 화소전극 근처에서의 셀갭에 차이를 둠으로써 액정패널 전체에 걸쳐 동일한 위상지연을 얻을 수 있으며, 그 결과 균일한 광투과율(T)을 얻을 수 있게 된다.On the other hand, the phase delay? Nd is proportional to the refractive index anisotropy? N of the liquid crystal molecules and the cell gap d. Therefore, for the conventional IPS mode, a refractive index anisotropy of the liquid crystal display device the common electrode and the pixel electrode near the refractive index of the center of anisotropy (Δn) and the common electrode and the pixel electrode in the range (Δn) (or the effective refractive index anisotropy (Δn eff) difference The same phase delay can be obtained over the entire liquid crystal panel by making a difference between the cell gap at the central portion between the common electrode and the pixel electrode and the cell gap at the vicinity of the common electrode and the pixel electrode, .
한편, 본 발명은 특정 구조의 IPS모드 액정표시소자에만 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 IPS모드의 액정표시소자에서는 공통전극과 화소전극 사이의 영역으로 광이 투과한다. 이러한 투과영역은 공통전극과 화소전극의 형성 갯수에 따라 달라지는데, 통상적으로 이 투과영역은 블럭으로 표현된다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 IPS모드 액정표시소자에는 각각 3개의 공통전극과 2개의 화소전극이 형성되어 있으며, 광이 투과되는 광투과영역은 4개로 이루어져 있다. 이와 같이, 투과영역이 4개 형성된 IPS모드 액정표시소자를 통상적으로 4블럭 액정표시소자라 칭한다. 이러한 명칭은 단지 설명의 편의를 위해 사용하는 것으로, 액정표시소자의 특정 구조를 한정하기 위한 것은 아니다.Meanwhile, the present invention is not limited to the IPS mode liquid crystal display element having the specific structure. Generally, in a liquid crystal display element of an IPS mode, light is transmitted through a region between a common electrode and a pixel electrode. Such a transmissive region differs depending on the number of common electrodes and the number of pixel electrodes to be formed. Normally, this transmissive region is represented by a block. For example, three common electrodes and two pixel electrodes are formed in the IPS mode liquid crystal display element shown in FIG. 1A, and four light transmission regions through which light is transmitted are formed. As described above, an IPS mode liquid crystal display element having four transmissive regions is generally referred to as a 4-block liquid crystal display element. This name is used for convenience of description only and is not intended to limit the specific structure of the liquid crystal display element.
본 발명의 IPS모드 액정표시소자는 4블럭이나 6블럭 혹은 8블럭 IPS모드 액정표시소자 뿐만 아니라 모든 블럭의 액정표시소자에 적용될 수 있을 것이다. 이하의 설명에서는 특정 블럭의 IPS모드 액정표시소자에 대해 설명하고 있지만, 이것은 설명의 편의를 위한 것으로 본 발명의 IPS모드 액정표시소자의 구조를 한정하는 것은 아니다.The IPS mode liquid crystal display device of the present invention can be applied not only to 4-block, 6-block, or 8-block IPS mode liquid crystal display devices, but also to all block liquid crystal display devices. In the following description, the IPS mode liquid crystal display element of a specific block is described. However, this is for convenience of explanation and does not limit the structure of the IPS mode liquid crystal display element of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자에 대해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the IPS mode liquid crystal display device according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 평면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 게이트라인(103) 및 데이터라인(104)에 의해 정의되는 화소내에는 박막트랜지스터(110)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(10)는 게이트라인(103) 위 에 형성된 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112) 위에 형성된 소스전극(113) 및 드레인전극(114)으로 구성되며, 상기 게이트라인(103)은 게이트전극의 역할을 한다.2 is a plan view of an IPS mode liquid crystal display device according to the present invention. As shown in the figure, in the pixel defined by the
화소내에는 공통전극(5)과 화소전극(7)이 실질적으로 평행하게 배치되어 있으며, 화소의 상부에는 공통전극(105)과 접속되는 공통라인(116)이 배치되어 있고 하부에는 화소전극(107)과 접속되는 제1 및 제2화소전극라인(118a,118b)이 형성되어 있다. 상기 제1화소전극라인(118a)과 제2화소전극라인(118b)은 컨택홀(117)을 통해 접속되며, 축적용량용 전극(119)이 절연층을 사이에 두고 제1화소전극(118a)과 오버랩되어 축적용량이 형성된다.The
도 3a는 도 2의 II-II'선 단면도로서, 박막트랜지스터(110) 및 화소의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제1기판(120)에는 박막트랜지스터와 복수의 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 배치되어 있다. 박막트랜지스터는 제1기판(120) 위에 형성된 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극 위에 형성된 게이트절연층(122)과, 상기 게이트절연층(122) 위에 형성된 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112) 위에 형성된 소스전극(113) 및 드레인전극(114)으로 구성되어 있으며, 박막트랜지스터 위에는 보호층(124)이 형성되어 있다.FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 2, showing the structure of the
또한, 도면에는 도시하지 않았지만 제1기판(120)에는 게이트라인이 형성되고 게이트절연층(122)에는 데이터라인이 형성되어 신호가 상기 박막트랜지스로 인가된다.Although not shown in the figure, a gate line is formed in the
박막트랜지스터 영역 이외의 영역, 즉 광이 투과되어 화상이 표시되는 화소 영역의 게이트절연층(122) 및 보호층(124)의 일부가 에칭되어 복수의 홈(126)이 형성된다. 상기 홈(126)은 게이트절연층(122) 및 보호층(124)이 제1기판(120)까지 에칭되어 형성되는 것으로, 각각의 홈(126)에는 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 형성된다. 상기 공통전극(105)과 화소전극(107)은 제1기판(120)에 형성되는 것으로, 박막트랜지스터의 게이트전극(111)과 동일한 금속으로 형성될 수도 있으며, 소스전극(113)과 동일한 금속으로 형성될 수도 있다. 그러나, IPS모드 액정표시소자의 개구율 향상을 위해서 상기 공통전극(105)과 화소전극(107)을 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 물질로 형성하는 것이 바람직할 것이다.A part of the
상기 공통전극(105)과 화소전극(107)은 보호층(124)을 적층한 후 상기 보호층(124)과 게이트절연층(122)을 일정 폭으로 에칭하여 홈(126)을 형성한 후, 상기 홈(126) 내에 금속이나 ITO를 적층하고 에칭함으로써 형성된다.The
화소영역의 보호층(124)과 게이트절연층(122)은 공통전극(105)과 화소전극(107)을 따라 완전히 에칭되는 것이 아니라 실제 화상이 표시되는 표시영역만이 에칭되는 것이다. 공통라인(116) 근처나 화소전극라인(118a,118b)의 보호층(124)과 게이트절연층(122)은 에칭되지 않는다.The
도 3b는 도 2의 III-III'선 단면도로서, 보호층(124)과 게이트절연층(122)이 에칭되지 않는 영역의 구조를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 게이트라인(103)의 측면에는 축적용량용 전극(119)이 형성되어 있다. 상기 축적용량용 전극(119)은 게이트라인(103)과 동일한 금속, 즉 게이트전극과 동일한 금속으 로 형성된다.3B is a cross-sectional view taken along line III-III 'of FIG. 2, showing the structure of a region where the
상기 축적용량용 전극(119) 위에는 게이트절연층(122)을 사이에 두고 제1화소전극라인(118a)이 형성되어 축적용량을 형성한다. 상기 제1화소전극라인(118a)은 박막트랜지스터의 소스전극과 동일한 금속으로 동일한 공정에 의해 형성된다. 또한, 상기 제1화소전극라인(118a)위에는 보호층(124)을 사이에 두고 제2화소전극라인(118b)이 형성된다. 상기 제2화소전극라인(118b)은 화소내에 배열되는 화소전극(107)이 접속되는 것으로, 주로 ITO나 IZO와 같은 투명금속으로 이루어지며, 보호층(124)에 형성된 컨택홀(117)을 통해 상기 제1화소전극라인(118a)에 접속된다.A first
실제적으로, 상기 제1화소전극라인(118a)은 생략될 수 있다. 이 경우, 제2화소전극라인(118b)이 보호층(124)과 게이트절연층(122)을 사이에 두고 축적용량용 전극(119)과 오버랩되어 있으므로 축적용량을 형성할 수 있다. 그러나, 이 경우 2층의 절연층이 위치하므로, 원하는 크기의 축적용량을 형성할 수 없다. 따라서, 도면에 도시된 바와 같이, 제1화소전극라인(118a)을 구비하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 상기 제1화소전극라인(118a)을 생략하고 축적용량용 전극(119)을 게이트절연층(122) 위에 형성하는 것도 가능할 것이다.Actually, the first
한편, 제2기판(130)에는 박막트랜지스터 영역이나 화소 사이와 같은 화상 비표시영역으로 광이 투과하는 것을 방지하기 위한 블랙매트릭스(132)와 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층(134)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이에는 액정층(140)이 형성되어 있다.
On the other hand, a
상기와 같이 구성된 IPS모드 액정표시소자에서는 보호층(124)과 게이트절연층(122)이 존재하는 영역의 셀갭(d2)과 보호층(124)과 게이트절연층(122)이 에칭되어 형성된 홈(126) 내부, 즉 공통전극(105) 및 화소전극(107) 형성영역의 셀갭(d1)에 차이가 발생하게 된다. 일반적인 IPS모드 액정표시소자의 셀갭, 즉 보호층(124)과 게이트절연층(122)이 에칭되지 않은 IPS모드 액정표시소자의 셀갭은 약 4∼5㎛이다. 또한, 게이트절연층(122)의 두께는 약 0.4㎛이고 보호층(124)의 두께는 BCB(Benzo Cyclo Butene)이나 포토아크릴과 같은 유기물의 경우 약 0.6㎛이다. 따라서, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 d1=5∼6㎛, d2=4∼5㎛이다. 물론, 상기 보호층(124)으로 Si0x나 SiNx와 같은 무기물을 사용할 수도 있다.In the IPS mode liquid crystal display device having the above-described structure, the cell gap d 2 in the region where the
상기한 바와 같이, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 형성된 영역의 셀갭(d1)이 다른 영역의 셀갭(d2) 보다는 크게 된다. 반면에, 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 형성된 영역(실제적으로는 공통전극 및 화소전극 근처 영역)의 굴절율이방성(Δn1)(또는, 유효굴절율이방성(Δn1eff))은 액정분자의 경사 때문에 다른 영역의 굴절율이방성(Δn2)(또는, 유효굴절율이방성(Δn2eff)) 보다 작게 된다. 실질적으로, 보호층(124)과 게이트절연층(122)의 제거에 의해 증가하는 셀갭(d1)의 크기는 전극(105,107) 근처에서의 굴절율이방성(Δn1)의 감소를 보상해주는 것이다.
As described above, in the IPS mode liquid crystal display device of the present invention, the cell gap d 1 in the region where the
따라서, 셀갭(d1)의 증가에 의해, 상기 공통전극(105) 및 화소전극(107)의 형성영역(혹은 전극 근처)의 위상지연(Δn1d1)과 다른 영역의 위상지연(Δn2d
2)이 거의 동일하게 된다(Δn1d1≒Δn2d2). 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 광투과율(T)는 위상지연(Δnd)에 비례하기 때문에, 상기와 같이 셀갭을 조정하여 위상지연을 거의 동일하게 제어함으로써 액정패널 전체에 걸쳐서 균일한 광투과율(T)을 얻을 수 있게 된다. 실질적으로 이러한 균일한 광투과율(T)은 공통전극(105)과 화소전극(107) 근처에서도 다른 영역에서만 거의 유사한 광투과율(T)을 얻을 수 있다는 것을 의미하므로, 결과적으로 상기 공통전극(105)과 화소전극(107) 근처의 광투과율 향상을 의미하는 것이다.Therefore, the phase retardation (Δn 1 d 1) and the phase delay of the other areas of the cell gap (d 1) is increased, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극 및 화소전극이 형성되는 영역의 보호층과 게이트절연층을 제거하여 셀갭을 증가시킨다. 이 증가된 셀갭은 굴절율이방성을 보상하여 액정패널 전체에 걸쳐 균일한 위상지연을 제공하므로, 공통전극 및 화소전극 근처의 광투과율을 향상시키게 된다.As described above, in the IPS mode liquid crystal display of the present invention, the protective layer and the gate insulating layer in the region where the common electrode and the pixel electrode are formed are removed to increase the cell gap. This increased cell gap improves the light transmittance near the common electrode and the pixel electrode by compensating the refractive index anisotropy and providing a uniform phase delay over the entire liquid crystal panel.
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