KR101001948B1 - Multi-domain liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 액티브 매트릭스형 다중도메인 수직배향 액정 표시 장치는, 행렬 형태로 배열되어 있으며 제 1 부화소전극과 제 2 부화소전극을 포함하는 다수의 화소전극, 화소전극에 연결되어 있는 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자, 스위칭 소자에 연결되어 있는 게이트 선, 게이트 선과 교차하고 스위칭 소자에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 데이터 선을 포함한다. 이러한 구조를 갖는 액정 표시 장치에 유전율 이방성이 양의 값을 가지는 액정을 주입하며 초기 수직 배향을 하고 있다. 제 1 부화소전극과 제 2 부화소전극은 각각 제 1 스위칭 소자와 제 2 스위칭 소자에 의해서 구동이 된다. 이때 제 2 스위칭 소자에 인가되는 전압은 제 1 스위칭 소자에 인가되는 전압의 크기는 같지만 반대 극성을 갖는 전압이 인가된다. 따라서 각 화소에 인가되는 전압의 크기는 작지만 두 부화소전극 간의 전위차는 두 배가 되어 작은 전압으로도 큰 전위차를 가질 수 있다.The active matrix type multi-domain vertical alignment liquid crystal display device according to the present invention is arranged in a matrix form and includes a plurality of pixel electrodes including a first sub-pixel electrode and a second sub-pixel electrode, and a first switching connected to the pixel electrode It includes an element and a second switching element, a gate line connected to the switching element, a data line intersecting the gate line and connected to the switching element and transmitting a data voltage. A liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is injected into a liquid crystal display device having such a structure, and initial vertical alignment is performed. The first subpixel electrode and the second subpixel electrode are driven by the first switching element and the second switching element, respectively. At this time, the voltage applied to the second switching element has the same magnitude as the voltage applied to the first switching element, but a voltage having the opposite polarity is applied. Therefore, although the magnitude of the voltage applied to each pixel is small, the potential difference between the two sub-pixel electrodes is doubled, so that a small voltage may have a large potential difference.
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Description
본 발명은 다중 도메인 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 공정의 복잡함을 줄이면서, 점성도가 낮고 유전율 이방성이 양인 액정 혼합물을 이용하여 액정의 안정한 움직임을 유도하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근 몇 년 동안 디스플레이 시장은 엄청난 발전을 이룩했다. 모바일, 노트북, 모니터, TV 등 여러 분야에서 중요한 입지를 차지하고 있는 디스플레이 산업은 소비자들의 요구를 충족시키고자 더 가볍고, 더 얇고, 더 선명한 화질을 갖춘 디스플레이를 개발하기에 이르렀다. 이러한 경향에 맞추어 최근 FPD(flat panel display)에 대한 수요가 급증하고 있으며 여러 다른 FPD와 비교하여 TFT-LCD(thin film transistor- liquid crystal display)는 고 해상도, 초 경량, 초 슬림, 저 전력 소모 등 여러 가지 장점을 갖추고 있다.
하지만 TFT-LCD는 고질적인 문제인 낮은 투과율과 시야각에 따른 휘도 및 색특성 불균일 등 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 PVA(patterned vertical aligned)모드, FFS(fringed field switching)모드, IPS(in plane switching)모드, BVA(biased vertical aligned)모드, VA-IPS 모드 등 여러 모드가 제안되고 있다.
특히 PVA 모드는 계조별 시인성이 높고 응답 속도가 빠른 반면 상부 기판의 전극과 하부 기판의 전극에 모두 패턴을 형성해야 하므로 공정이 다소 많고 복잡하다. 또한 PVA 모드는 유전율 이방성이 음인 액정을 사용하여 회전점도가 근본적으로 높아 구동전압이 높고 응답속도 향상에도 한계가 있다. PVA 모드는 문헌 "Journal of Information Display. 1 3 (2000)"에 개시되어 있다. 이러한 PVA 모드의 시인성을 좋게 하기 위하여 S-PVA(Super-patterned vertical aligned)모드를 개발하였다. S-PVA 모드는 화소전극을 두 개의 부화소전극으로 나누어 각각 다른 전압을 인가함으로써 부화소간 액정 분자들의 움직임을 다르게 하여 서로 광학정 보상을 할 수 있게 한 것이다. 결과적으로 PVA 모드 보다 시야각에 따른 색변화 정도가 감소하였지만 두 개의 박막 트랜지스터가 사용된다는 단점이 존재한다. S-PVA 모드는 문헌 "SID Symposium Digest Tech Papers 35 760 (2004)"에 개시되어 있다.The display market has made great strides in recent years. The display industry, which occupies an important position in various fields such as mobile, laptop, monitor, and TV, has come to develop displays that are lighter, thinner, and sharper to meet the needs of consumers. In line with this trend, the demand for flat panel displays (FPDs) has increased rapidly, and compared to many other FPDs, TFT-LCD (thin film transistor-liquid crystal display) has high resolution, ultra light weight, ultra slim, low power consumption, etc. It has several advantages.
However, TFT-LCD has various problems such as low transmittance, which is a chronic problem, and uneven luminance and color characteristics according to viewing angle. To solve this problem, various modes such as a patterned vertical aligned (PVA) mode, a fringed field switching (FFS) mode, an in-plane switching (IPS) mode, a biased vertical aligned (BVA) mode, and a VA-IPS mode have been proposed.
In particular, the PVA mode has high visibility for each gradation and a high response speed, but the process is rather complicated and complicated because it is necessary to form patterns on both the upper substrate electrode and the lower substrate electrode. In addition, the PVA mode uses a liquid crystal with a negative dielectric anisotropy, so the rotational viscosity is fundamentally high, and the driving voltage is high and the response speed is limited. The PVA mode is disclosed in the document "Journal of Information Display. 1 3 (2000)". To improve the visibility of the PVA mode, an S-PVA (Super-patterned vertical aligned) mode was developed. In the S-PVA mode, a pixel electrode is divided into two sub-pixel electrodes, and different voltages are applied to make liquid crystal molecules between sub-pixels move differently so that optical compensation can be performed. As a result, although the degree of color change according to the viewing angle is reduced than the PVA mode, there is a disadvantage that two thin film transistors are used. The S-PVA mode is disclosed in the document "SID Symposium Digest Tech Papers 35 760 (2004)".
또한 IPS 모드의 경우, 안정된 분자의 움직임과 투과율 개선 효과가 있지만 러빙 공정의 추가로 공정의 어려움 및 여러 가지 불량 요인이 잠재되어 있다. IPS 모드는 문헌 "Appl. Phys. Lett. 67 26 (1995)"에 개시되어 있다.In addition, in the case of the IPS mode, although there is an effect of improving the motion and transmittance of the stable molecule, the difficulty of the process and various defect factors are potential due to the addition of the rubbing process. IPS mode is disclosed in the document "Appl. Phys. Lett. 67 26 (1995)".
기존 PVA 모드의 특징을 살펴 보면, 우선 형태적으로 상판의 공통전극에 슬릿 등의 패턴이 있고, 하부 기판의 화소전극에도 패턴이 형성되어 있다. 따라서 여타의 모드의 제조 공정보다 다소 어렵고 복잡하며, 합착시 상판과 하판의 정확성이 요구된다.Looking at the characteristics of the existing PVA mode, first of all, there is a pattern such as a slit on the common electrode of the upper plate, and a pattern is also formed on the pixel electrode of the lower substrate. Therefore, it is somewhat more difficult and complicated than other modes of manufacturing, and requires accuracy of the upper and lower plates when bonding.
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또한 IPS 모드의 경우, 상부와 하부 기판에 액정 분자들을 초기 배향시키기 위한 러빙 공정이 필요하게 되는데 이는 대면적으로 갈수록 더욱 어려운 공정이 되므로 러빙 무라 등의 불량을 일으킬 수 있다.In addition, in the case of the IPS mode, a rubbing process for initial alignment of liquid crystal molecules on the upper and lower substrates is required. As this becomes a more difficult process toward a large area, it may cause defects such as rubbing mura.
따라서 본 발명은 제조 공정이 간단하면서도 응답 속도가 빠르고 시인성이 우수한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상판의 공통전극에 패턴을 형성하지 않을 뿐만 아니라 러빙 공정을 필요로 하지 않는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a simple manufacturing process, a fast response speed, and excellent visibility.
In addition, another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that does not form a pattern on the common electrode of the top plate and does not require a rubbing process.
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이러한 목적을 해결하기 위한 본 발명은 액정 표시 장치에 있어서, 초기에 수직 배향되며 유전율 이방성이 양인 액정층과, 상기 액정층의 하부에 위치하며 소정의 패턴으로 배열된 복수의 화소전극과, 상기 액정층의 상부에 위치하며 패턴을 갖지 않거나 상기 화소전극과 상이한 패턴으로 배열되는 공통전극과, 상기 화소전극 및 상기 공통전극과 연결되는 스위칭 소자를 구비하고, 상기 화소전극 및 상기 스위칭 소자는 하나의 화소에 대해 복수개가 구비되는 것을 일 특징으로 한다.
또한 본 발명은 액정 표시 장치에 있어서, 초기에 수직 배향되며 유전율 이방성이 양인 액정층과, 상기 액정층의 하부에 위치하며 상기 액정층을 수직 배향시키는 하부 배향막과, 상기 액정층의 상부에 위치하며 상기 액정층을 수직 배향시키는 상부 배향막과, 상기 하부 배향막의 하부에 위치하며 소정의 패턴으로 배열된 복수의 화소전극과, 상기 액정층의 상부에 위치하며 패턴을 갖지 않거나 상기 화소전극과 상이한 패턴으로 배열되는 공통전극과, 상기 화소전극 및 상기 공통전극과 연결되는 스위칭 소자와, 상기 화소전극의 하부에 위치하는 하부 편광판과, 상기 공통전극의 상부에 위치하며 상기 하부 편광판의 투과축과 수직인 투과축을 갖는 상부 편광판를 구비하고, 상기 화소전극 및 상기 스위칭 소자는 하나의 화소에 대해 복수개가 구비되며, 상기 복수의 화소전극에는 교대로 극성이 반대인 전압이 인가되고, 상기 공통전극은 상기 화소전극의 패턴과 동일한 패턴으로 배열되지 않는 것을 다른 특징으로 한다.
본 발명에 의한 다중도메인 액정 표시 장치는 유전율 이방성이 양의 값을 가지는 액정 분자들이 초기 수직 배향되어있고 PVA 모드의 단점을 보완하기 위해 상부 공통전극에 패턴을 형성하지 않았다. 이와 같이 상부 공통전극에 패턴을 형성하지 않으면 구동시 상대적으로 경사 전기장의 세기가 약해져 액정 분자들의 움직임이 불안정하고 느려지게 된다. 결국 약한 경사전기장의 세기 때문에 액정 분자들의 응답속도와 투과율이 감소하게 된다. 본 발명에서는 이와 같은 경사 전기장의 세기를 강하게 하기 위해서 하부 화소전극을 두 개의 부화소로 나누고 서로 교대로 위치하게 하였다. 그리고 각 부화소전극에 크기는 같지만 극성이 반대인 전압을 인가해줌으로써 부화소전극간 수평 전기장이 강하게 형성하게 하였다. 이로써 구동시 하부 화소전극과 상부 공통전극간에 약한 경사 전기장이 형성이 되고 부화소전극 간에 강한 수평 전기 장이 형성이 되어 결과적으로 셀 내에는 두 전기장의 벡터 합이 되는 강한 경사 전기장이 형성된다. 하지만 두 개의 부화소전극에 각각 다른 극성의 전압을 인가하기 위해서는 한 화소당 두 개의 박막 트랜지스터의 사용은 불가피하다.The present invention for solving the above object, in a liquid crystal display device, a liquid crystal layer initially vertically oriented and having a positive dielectric anisotropy, a plurality of pixel electrodes positioned under the liquid crystal layer and arranged in a predetermined pattern, and the liquid crystal A common electrode which is located on the upper layer and has no pattern or is arranged in a different pattern from the pixel electrode, and a switching element connected to the pixel electrode and the common electrode, wherein the pixel electrode and the switching element are one pixel. It is characterized by being provided with a plurality.
In addition, the present invention in the liquid crystal display device, the liquid crystal layer is vertically oriented initially and the dielectric constant anisotropy is positive, a lower alignment layer positioned below the liquid crystal layer and vertically aligning the liquid crystal layer, and located above the liquid crystal layer An upper alignment layer vertically aligning the liquid crystal layer, a plurality of pixel electrodes positioned below the lower alignment layer and arranged in a predetermined pattern, and having a pattern located above the liquid crystal layer or having a different pattern from the pixel electrode Arranged common electrode, the pixel electrode and a switching element connected to the common electrode, a lower polarizing plate positioned below the pixel electrode, and perpendicular to the transmission axis of the lower polarizing plate located above the common electrode An upper polarizing plate having an axis is provided, and a plurality of the pixel electrode and the switching element are provided for one pixel. Alternating voltages of opposite polarities are alternately applied to the plurality of pixel electrodes, and the common electrode of the pixel electrode Another feature is that it is not arranged in the same pattern as the pattern.
In the multi-domain liquid crystal display device according to the present invention, liquid crystal molecules having a positive dielectric anisotropy are initially vertically oriented and do not form a pattern on the upper common electrode to compensate for the disadvantages of the PVA mode. If the pattern is not formed on the upper common electrode, the intensity of the inclined electric field is relatively weak during driving, resulting in unstable and slow movement of liquid crystal molecules. As a result, the response speed and transmittance of the liquid crystal molecules decrease due to the strength of the weak gradient electric field. In the present invention, in order to increase the strength of the gradient electric field, the lower pixel electrode is divided into two sub-pixels and alternately positioned. In addition, horizontal electric fields between sub-pixel electrodes were strongly formed by applying voltages having the same size but opposite polarity to each sub-pixel electrode. As a result, when driving, a weak gradient electric field is formed between the lower pixel electrode and the upper common electrode, and a strong horizontal electric field is formed between the sub-pixel electrodes, and as a result, a strong gradient electric field that is a vector sum of the two electric fields is formed in the cell. However, in order to apply voltages of different polarities to the two sub-pixel electrodes, it is inevitable to use two thin film transistors per pixel.
본 발명에 의한 다중도메인 액정 표시 장치는 상부 공통전극에 패턴을 형성하지 않고 러빙 공정 또한 제거됨으로써 간단한 제조 공정을 갖고 구동시 빠른 응답 속도와 개선된 투과율을 갖으며 시야각에 따른 시인성이 우수한 것을 특징으로 한다.The multi-domain liquid crystal display device according to the present invention is characterized by having a simple manufacturing process by forming a pattern on the upper common electrode and also removing the rubbing process, having a fast response speed and improved transmittance when driving, and excellent visibility according to viewing angles. do.
본 발명에 의한 다중 도메인 수직 배향 액정 표시 장치는, 행렬 형태로 배열되어 있으며 각각 제 1 부화소전극과 제 2 부화소전극을 포함하는 다수의 화소전극, 상기 제 1 부화소전극에 연결되어 있는 제 1 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결되어 있는 게이트 선, 상기 게이트 선과 교차하고 상기 제 1 스위칭 소자에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 데이터 선을 포함한다. 그리고 상기 제 2 부화소전극에 연결되어 있는 제 2 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결되어 있고 제 1 스위칭 소자와 연결된 게이트 선, 상기 게이트 선과 교차하고 상기 제 2 스위칭 소자에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 데이터 선을 포함한다. 상기의 화소 구조는 하나의 화소에 제 1, 2 스위칭 소자를 포함하며, 하나의 게이트 선과 복수의 데이터 선 또는 복수의 게이트 선과 하나의 데이터 선을 포함하며, 총 2개의 부화소전극으로 이루어져 있다. 상기의 제 1, 2 부화소전극은 각각 제 1, 2 스위칭 소자와 연결되어있고 기본적으로는 하나의 영상 정보로부터 전달되는 전압이 인가되고 각각의 전위차는 같지만 극성은 서로 반대인 데이터 신호가 주어진다. 각 부화소전극에 크기는 같지만 극성이 반대인 전압을 인가해줌으로써 부화소전극간 수평 전기장이 강하게 형성하게 하였다. 이로써 구동시 하부 화소전극과 상부 공통전극간에 약한 경사 전기장이 형성이 되고 부화소전극 간에 강한 수평 전기 장이 형성이 되어 결과적으로 셀 내에는 두 전기장의 벡터 합이 되는 강한 경사 전기장이 형성된다.The multi-domain vertically aligned liquid crystal display device according to the present invention is arranged in a matrix form, and includes a plurality of pixel electrodes each including a first sub-pixel electrode and a second sub-pixel electrode, which are connected to the first sub-pixel electrode. 1 switching element, a gate line connected to the switching element, and a data line crossing the gate line and connected to the first switching element and transmitting a data voltage. And a second switching element connected to the second sub-pixel electrode, a gate line connected to the switching element and connected to the first switching element, intersecting the gate line, connected to the second switching element, and transmitting a data voltage. It includes the data line. The pixel structure includes first and second switching elements in one pixel, and includes one gate line and a plurality of data lines or a plurality of gate lines and one data line, and is composed of a total of two sub-pixel electrodes. The first and second subpixel electrodes are connected to the first and second switching elements, respectively. Basically, a voltage transmitted from one image information is applied, and data signals having the same potential difference but opposite polarities are given. A horizontal electric field between sub-pixel electrodes was strongly formed by applying a voltage having the same size but opposite polarity to each sub-pixel electrode. As a result, when driving, a weak gradient electric field is formed between the lower pixel electrode and the upper common electrode, and a strong horizontal electric field is formed between the sub-pixel electrodes, and as a result, a strong gradient electric field that is a vector sum of the two electric fields is formed in the cell.
상기의 스위칭 소자는 박막 트랜지스터(thin film transistor : TFT)를 의미하고 이는 게이트 선으로부터 신호가 전달되는 게이트, 데이터 선으로부터 신호가 전달되는 드레인, 그리고 화소전극으로 신호를 전달하는 소스로 구성되어 있으며 드레인으로부터 소스로 전달되는 신호의 on/off는 게이트에 의해서 결정되어 진다.The switching element means a thin film transistor (TFT), which is composed of a gate through which a signal is transmitted from a gate line, a drain through which a signal is transmitted from a data line, and a source through which a signal is transmitted to a pixel electrode. The on/off of the signal transmitted from the source to the source is determined by the gate.
이러한 본 발명이 달성되는 경우, 상부 공통전극에 패턴을 형성하지 않고 러빙 공정 또한 제거됨으로써 간단한 제조 공정을 갖고 구동시 빠른 응답 속도와 개선된 투과율을 갖는 다중 도메인 액정 표시 장치를 구현할 수 있다.When the present invention is achieved, a rubbing process is also eliminated without forming a pattern on the upper common electrode, thereby realizing a multi-domain liquid crystal display device having a simple manufacturing process and a fast response speed and improved transmittance when driving.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 실시예의 구성 및 동작 원리를 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, a configuration and an operation principle of an embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described below.
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도 1은 본 발명에 따른 전체적인 화소 구조의 블록도이고 한 화소는 복수의 데이터 선과 하나의 게이트 선을 포함하며 단일 화소의 구조에 따라 상기 게이트 선과 데이터 선들의 위치는 달라질 수 있다. 도 1에 도시된 Data ma와 Data mb는 한 화소에 포함되고, 각 부화소전극에 전달되는 전압의 on/off를 결정하며, 하나의 영상 정보로부터 얻어진다. Data ma는 부화소전극(101)에 연결되어있고, Data mb는 부화소전극(103)에 연결되어있다. 상기의 게이트 선과 데이터 선은 서로 수직 하게 위치해 있으며 이들은 하나의 화소전극에 연결되어있는 스위칭 소자의 게이트 전극, 드레인 전극, 소스 전극을 형성하여 화소에 원하는 전압을 인가할 수 있게 한다.1 is a block diagram of an overall pixel structure according to the present invention, and one pixel includes a plurality of data lines and one gate line, and positions of the gate line and the data lines may be changed according to a single pixel structure. Data ma and Data mb shown in FIG. 1 are included in one pixel, determine on/off of a voltage transmitted to each sub-pixel electrode, and are obtained from one image information. Data ma is connected to the
도 2를 참고하면, 이는 본 발명에 따른 전체적인 화소 구조의 또 다른 블록도이고, 한 화소는 하나의 데이터 선과 서로 다른 두 개의 게이트 선을 포함한다. 단일 화소의 구조에 따라 상기 게이트 선들의 위치는 달라질 수 있다. 도 2에 도시된 Gate na와 Gate nb는 한 화소에 포함되며 각 부화소전극에 전달되는 전압의 on/off를 결정하고 하나의 영상 정보로부터 얻어진다. Gate na는 부화소전극(101)에 연결되어있고, Gate nb는 부화소전극(103)에 연결되어있다. 상기의 게이트 선과 데이터 선은 서로 수직 하게 위치해 있으며 이들은 하나의 화소전극에 연결되어있는 스위칭 소자의 게이트 전극, 드레인 전극, 소스 전극을 형성하여 화소에 원하는 전압을 인가할 수 있게 한다.Referring to FIG. 2, this is another block diagram of the overall pixel structure according to the present invention, and one pixel includes one data line and two different gate lines. The position of the gate lines may be changed according to the structure of a single pixel. Gate na and Gate nb shown in FIG. 2 are included in one pixel and determine on/off of a voltage transmitted to each sub-pixel electrode, and are obtained from one image information. Gate na is connected to the
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 실시예의 화소 등가 회로도이다. 도 3a는 2개의 부화소가 각각 별도의 데이터 선을 가지며 게이트 선을 공유하는 방식(1gate-2data)을 도시하며, 도 3b는 2개의 부화소가 하나의 데이터 선을 공유하며 2개의 게이트 선으로 구동되는 방식(2gate-1data)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 하나의 화소는 두 개의 부화소전극(Pixel A, Pixel B)으로 이루어졌으며 각 부화소전극(Pixel A, Pixel B)과 직접적으로 연결된 두 개의 스위칭 소자와 상기의 각 부화소전극(Pixel A, Pixel B)에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc(A), Clc(B))를 포함한다. 또한 두 개의 스위칭 소자와 유지 전극선(500)에 연결된 유지 축전기(storage capacitor)(Cst(A), Cst(B))를 포함한다.3A and 3B are pixel equivalent circuit diagrams of an embodiment according to the present invention. FIG. 3A shows a method (1gate-2data) in which two sub-pixels each have a separate data line and shares a gate line, and FIG. 3B shows two sub-pixels sharing one data line and two gate lines. The driving method (2gate-1data) is shown. As illustrated, one pixel is composed of two sub-pixel electrodes (Pixel A, Pixel B), two switching elements directly connected to each sub-pixel electrode (Pixel A, Pixel B), and each of the sub-pixel electrodes And a liquid crystal capacitor (C lc (A), C lc (B)) connected to (Pixel A, Pixel B). Also includes two switching elements and a storage capacitor (C st (A), C st (B)) connected to the sustain
도 4a에 도시된 1gate-2data 방식의 액정 표시판 조립체는 도 5a와 6a의 하부 기판에 위치한 각 부화소전극(101, 103)과 도 7의 상부 기판에 위치한 공통전극(102)을 포함한다. 도 4b에 도시된 2gate-1data 방식의 액정 표시판 조립체는 도 5b와 6b의 하부 기판에 위치한 각 부화소전극(101, 103)과 도 7의 상부 기판에 위치한 공통전극(102)을 포함한다.The 1gate-2data type liquid crystal panel assembly shown in FIG. 4A includes
도 8은 도 4a의 액정표시판 조립체를 Ⅲ~Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도이고, 도 9는 도 4b의 액정 표시판 조립체를 Ⅴ~Ⅴ'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 10은 도 4b의 액정 표시판 조립체를 Ⅳ~Ⅳ'선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel assembly of FIG. 4A taken along line III to III', FIG. 9 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel assembly of FIG. 4B along line V to V', and FIG. 10 is of FIG. 4B It is a cross-sectional view of the liquid crystal panel assembly cut along lines IV to IV'.
도 11은 본 발명에 의한 다중 도메인 액정 표시 장치의 전압 인가 전, 후의 액정 분자 배열을 나타낸 도면이다. 도 11에서와 같이 액정 분자들은 초기 수직 배향되어 있고, 하부 기판에는 소정 패턴으로 배열된 화소전극(101,103)이 위치하며, 상부 기판에는 패턴이 형성되지 않은 공통전극(102)이 위치한다. 오프 상태(off-state)에서 액정 분자들은 셀 내에서 수직 배향되어 있기 때문에 하부 편광자(1a)를 통과한 편광된 빛은 셀 내의 액정층(4)에서 위상 지연을 느끼지 못하고, 편광된 빛은 하부 편광자(1a)와 교차하여 위치한 상부 검광자(1b)에 의해 통과하지 못한다. 전압 인가시 셀 내에는 경사 전기장이 형성되고 그에 따라 액정 분자들이 눕게 된다. 따라서 하부 편광자(1a)를 통과한 편광된 빛은 셀 내의 액정층(4)을 지나면서 위상 지연을 느끼게 되고 하부 편광자(1a)와 교차하여 위치한 상부 검광자(1b)를 통하여 편광된 빛이 통과하게 된다. 이때 하부 기판에 가까이 위치한 액정 분자들은 상대적으로 강한 경사 전기장의 영향으로 많이 눕게 되며, 상부 기판 쪽으로 갈수록 경사 전기장의 세기가 감소하여 액정 분자들은 덜 눕게 된다. 더불어 전극 사이에서 액정 분자들의 눕는 방향이 달라 자동적으로 이중도메인 형성된다. 이러한 액정 분자들의 움직임에 의해 본 발명에 의한 액정 표시 장치는 시야각에 따른 시인성이 매우 향상된다. 이는 상부 기판 쪽의 덜 누운 액정 분자들이 하부 기판 쪽의 액정 분자들을 상호 보상하여 보상 효과가 발생하였기 때문이다.11 is a view showing the arrangement of liquid crystal molecules before and after the voltage is applied to the multi-domain liquid crystal display device according to the present invention. As shown in FIG. 11, the liquid crystal molecules are initially vertically oriented,
도 12는 본 발명에 의한 다중 도메인 액정 표시 장치의 전압 인가 방식을 나타낸 도면이다. 각 부화소전극에 크기는 같지만 극성이 반대인 전압을 인가해줌으로써 부화소전극간 수평 전기장이 강하게 형성하게 하였다. 이로써 구동시 하부 화소전극과 상부 공통전극간에 약한 경사 전기장이 형성이 되고 부화소전극 간에 강한 수평 전기 장이 형성이 되어 결과적으로 셀 내에는 두 전기장의 벡터 합이 되는 강한 경사 전기장이 형성된다.12 is a diagram illustrating a voltage application method of a multi-domain liquid crystal display device according to the present invention. A horizontal electric field between sub-pixel electrodes was strongly formed by applying a voltage having the same size but opposite polarity to each sub-pixel electrode. Accordingly, when driving, a weak gradient electric field is formed between the lower pixel electrode and the upper common electrode, and a strong horizontal electric field is formed between the sub-pixel electrodes, and as a result, a strong gradient electric field is formed in the cell, which is a vector sum of the two electric fields.
도 13은 각각 기존 VA-IPS와 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 전압과 투과율의 관계 그래프(Voltage-Transmittance Curve)이며, 그래프를 통하여 본 발명에 의한 다중도메인 액정 표시 장치는 높은 투과율과 상대적으로 낮은 구동 전압을 가 짐을 알 수가 있다. 상기의 그래프는 액정층(4)에 유전율 이방성이 양의 값을 갖는 액정(△ε= 7.4, △n = 0.09)을 삽입하고 액정층의 두께는 5㎛로 형성을 하였으며 액정 층이 갖는 위상 지연 값이 0.45㎛일 때의 실험 결과이다.13 is a graph showing the relationship between voltage and transmittance of a conventional VA-IPS and a liquid crystal display device according to the present invention (Voltage-Transmittance Curve), and through the graph, the multi-domain liquid crystal display device according to the present invention has a high transmittance and a relatively low It can be seen that the driving voltage is applied. In the above graph, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy (Δε=7.4, Δn=0.09) was inserted into the
본 발명에 의한 다중도메인 액정 표시 장치의 2개의 부화소를 구동하는 방법은 게이트 선이나 데이터 선 중 어느 쪽을 공유하느냐에 따라 2가지의 경우가 있다. 첫 번째 경우에는 2개의 부화소는 각각 별도의 데이터 선을 가지며 게이트 선을 공유하는 방식(1gate-2data)이며 두 번째 경우는 2개의 부화소는 하나의 데이터 선을 공유하며 2개의 게이트 선으로서 구동이 되는 방식(2gate-1data)이다.There are two types of methods for driving two sub-pixels of a multi-domain liquid crystal display device according to the present invention depending on whether a gate line or a data line is shared. In the first case, the two sub-pixels each have a separate data line and share the gate line (1gate-2data). In the second case, the two sub-pixels share one data line and are driven as two gate lines. This is the method (2gate-1data).
다음으로, 도 4a, 도 4b, 도 8, 도 9를 참고하여 본 발명에 의한 액정 조립체에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 의한 다중도메인 액정 표시 장치의 실시예 1과 실시예 2는 기본적으로 같은 전극 구조를 갖고 구동 방식의 차이를 기술한 것이다. 실시예 1은 1gate-2data 방식을 기술한 것이고, 실시예 2는 2gate-1data 방식을 기술한 것이다.Next, the liquid crystal assembly according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4A, 4B, 8, and 9. Embodiments 1 and 2 of the multi-domain liquid crystal display device according to the present invention basically have the same electrode structure and describe differences in driving methods. Example 1 describes the 1gate-2data method, and Example 2 describes the 2gate-1data method.
도 4a와 도 8를 참고하여 본 발명에 의한 다중도메인 액정 표시 장치의 실시예 1에 대하여 상세히 기술한다. 4A and 8,
- 실시예 1 --Example 1-
투명한 유리 등으로 이루어진 하부 유리 절연 기판(2a) 위에 게이트 선(gate line)(300a)과 유지 전극선(storage electrode line)(500)이 형성되어 있으며 하부 유리 절연 기판(2a)의 밑에는 편광판(1a)이 위치해 있다. 상기 하부 기판의 편광 판(1a)과 상부 기판의 편광판(1b)은 서로 투과축이 수직하게 위치해 있으며 이들은 액정 조립체의 양쪽 바깥면에 위치하게 된다.A
게이트 선(300a)은 각 화소전극의 스위칭 소자에 연결되어 게이트 신호를 전달하며 보통은 가로 방향으로 데이터 선(200a, 200b)과 수직 하게 위치한다. 상기 스위칭 소자에 연결된 게이트 선의 부분은 스위칭 소자와 연결되기 쉽게 돌출되어 있으며 면적이 다소 넓다.The
유지 전극선(500)은 보통 게이트 선과 평행하게 가로 방향으로 위치해 있으며 각 유지 전극선(500)은 하나의 화소 구조에 따라서 형태 및 위치가 달라질 수 있다. The
게이트 선(300a)과 유지 전극선(500)은 구조 특성상, 전달되어 지는 신호의 지연을 줄이고 전압 강하를 줄이기 위해 비저항이 낮고 전도도가 높은 물질로서 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나 게이트 선(300a)과 유지 전극선(500)은 여러 가지 다른 금속이나 도전체로 만들어질 수 있다.The
게이트 선(300a)과 유지 전극선(500) 위에는 게이트 절연막(3a)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(3a)은 상기의 게이트 선(300a)과 유지 전극선(500) 위에 놓이는 다른 금속성 도전체와의 절연을 위해 형성된다.A
게이트 절연막(3a) 위에는 비정질 실리콘(a-Si:H) 등으로 이루어진 반도체 층(4a, 4b)이 형성되어 있다. 반도체 층은 주로 스위칭 소자의 게이트 전극 위에 위치하여 박막 트랜지스터(thin film transistor:TFT)의 반도체 층을 형성한다.On the
반도체 층(4a, 4b)의 상부에는 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(5a, 5b)가 형성된다. 상기의 섬형 접촉성 저항 부재는 반도체 층 위에 형성되어 박막 트랜지스터의 활성을 돕는다.Island-like
게이트 절연막(3a) 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(5a, 5b) 위에는 각각 제 1 및 제 2 데이터 선(data line)(200a, 200b)과 제 1 및 제 2 드레인 전극(drain electrode)(201a, 201b), 제 1 및 제 2 소스 전극(source electrode)이 형성되어 있다.First and
데이터 선(200a, 200b)은 주로 세로 방향으로 게이트 선(300) 및 유지 전극선(500)과 수직 하게 위치하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터 선(200a, 200b)은 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 드레인 전극(201a, 201b)과 소스 전극(401a, 401b)을 포함하며 이들의 모양과 위치는 스위칭 소자의 형태에 따라 달라질 수 있다.The
데이터 선(200a, 200b)과 드레인 전극(201a, 201b)은 비저항이 낮고 전도도가 높은 물질로서 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나 게이트 선(300a, 300b)과 유지 전극선(500)은 여러 가지 다른 금속이나 도전체로 만들어질 수 있다.The
섬형 저항성 접촉 부재(5a ,5b)는 그 하부의 반도체 층(4a, 4b)과 그 상부의 데이터 선(200a, 200b)의 소스 전극(401a, 401b) 및 드레인 전극(201a, 201b) 사이에만 존재하며 이들 전극과 반도체 층(4a, 4b) 간의 접촉 저항을 낮추어 스위칭 소자의 작동에 도움을 주는 역할을 한다.The island-shaped
데이터 선(200a, 200b) 및 드레인 전극(201a, 201b), 소스 전극(401a, 401b)과 이들 전극 사이에 노출되어 있는 반도체 층(4a, 4b)의 부분의 위에는 보호막(passivation layer)(3b)이 형성되어 있다. 보호막(passivation layer)(3b)은 저유전율을 가지고 평탄화도가 높은 재료를 사용하여 이루어지며 전극 사이에 노출되어 있는 반도체 층(4a, 4b)을 보호하고 전극 간의 단락을 막아준다.A
보호막(passivation)(3b) 위에는 제 1 및 제 2 부화소전극(101, 103)이 위치해 있으며 이들은 ITO(indum tin oxide)등의 투명 금속으로 이루어져 있다.The first and
부화소전극(pixel electrode)(101, 103)과 보호막(passivation)(3b)의 상부에는 액정 분자가 삽입될 액정층(4)을 배향할 수 있는 수직 배향막(3c)이 도포되어 있으며, 수직 배향막(3c)은 PI(poly imid) 또는 PIA(poly imid) 등의 액정 층(4)에 배향력을 줄 수 있는 재료로 이루어진다.A
이하에서는 도 3과 도 6과 도 7을 참고하여 액정 조립체의 상부 표시판에 대하여 설명한다.Hereinafter, the upper display panel of the liquid crystal assembly will be described with reference to FIGS. 3, 6, and 7.
투명한 유리 등으로 이루어진 상부 절연 기판(2b)의 밑에는 빛의 편광을 위한 편광판(1b)이 위치하고 상부 절연 기판(2b)의 위에는 차광 부재(black matrix : BM)(700)가 위치함으로써 원치않는 빛이 새는 것을 막고, 그 위치는 액정 분자들의 배향이 흐트러지기 쉬운 스위칭 소자의 윗 쪽과 데이터 선(200a, 200b) 및 게이트 선(300a)의 윗 쪽에 위치하며 그 크기는 상기의 스위칭 소자, 데이터 선, 게이트 선의 크기보다 조금 큰 정도이다. 하지만 상기의 차광 부재(700)는 액정 조립체의 시인성 및 성능 향상을 위해 위치 또는 형태가 달라질 수 있다.Under the upper insulating
상부 절연 기판(2b)과 차광 부재(700) 위에는 색필터(color filter)(700)가 형성되어 있다. 색필터(color filter)(700)는 차광 부재(700) 다음에 위치하지만 차광 부재(700)로 둘러싸인 영역의 안쪽에 위치하므로 이들이 겹치는 부분은 매우 좁다. 색필터(color filter)(700)는 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)으로 이루어져 있으며 한 화소에 한 색의 색필터(700)가 위치하고 이들 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 색필터(700)의 배열은 순차적으로 위치하나 이 또한 시인성 및 성능 향상을 위해 달라질 수 있다.A
차광 부재(600)와 색필터(700) 위에는 보호막(5)이 형성되어 있으며 이는 색필터(700) 및 차광 부재(600)가 노출되는 것을 방지하며 전체적으로 평탄도를 높여준다.A
보호막(5)의 위에는 패턴이 없는 공통전극(common electrode)(102)이 위치하고 있다. 공통전극(common electrode)은 ITO(indum tin oxide) 등의 투명 전극으로 이루어져 있으며 화소전극(pixel electrode)에 인가되는 교류 전압의 + 프레임과 - 프레임의 전압이 다른 요소들에 의해 약간 달라지는 것을 교정하기 위한 전압이 인가된다.A
공통전극(102) 위에는 액정 분자가 삽입될 액정층(4)을 배향할 수 있는 수직 배향막(3c)이 도포되어 있으며 수직 배향막(3c)은 PI(poly imid) 또는 PIA(poly imid) 등의 액정 층(4)에 배향력을 줄 수 있는 재료로 이루어진다.A
액정 분자들이 삽입되는 액정층(4)에는 유전율 이방성이 양의 값을 갖는 액정(△ε= 7.4, △n = 0.09)이 삽입되며 액정층의 두께는 5㎛로 형성이 된다. 따라서 액정 층이 갖는 위상 지연 값은 0.45㎛이다. 액정 조립체가 구동되면 전기장이 액정층 내부의 표면에 대하여 수직 하게 형성되고 액정 분자들은 이에 따라 움직임을 보인다. 더욱 상세하게 설명하자면, 액정층(4)의 내부에 전기장이 형성될 때 이는 표면에 대하여 완전히 수직하게 형성되지 않고, 화소전극(101, 103)과 상부 공통전극(102) 간의 전기장과 부화속 전극 간에 형성되는 전기장에 의해서 기울임이 있는 강한 경사 전기장이 형성된다. 이로써 액정 분자들은 서로 충돌하지 않고 안정적인 배열을 하게 되고 빠른 응답 속도를 가지며, 이들은 화소 중앙의 유지 전극선(500)을 중심으로 상하 대칭적으로 배열을 함으로써 물리적으로 총 4개의 영역(domain)으로 나누어진다. 또 하나의 영상으로부터 데이터 선(200a, 200b)을 통해 신호가 보내어지면 신호는 데이터 선(200a, 200b)을 통해 각 스위칭 소자의 드레인 전극(201a, 201b)으로 이동되며, 이는 스위칭 소자의 게이트 전극(300a)에 의해 각 스위칭 소자의 소스 전극(401a, 401b)으로 전달되는 전압의 온/오프(on/off)가 결정되며, 각 스위칭 소자의 소스 전극(401a, 401b)으로 전달된 전위차는 같지만 극성이 반대인 전압은 각 부화소전극(101, 103)에 직접 연결된다. 이로써 한 화소는 총 4개의 영역(domain)으로 나누어지게 된다. In the
이상으로 본 발명에 의한 실시예의 기본적인 구조와 구동 방식에 대해 설명하였고, 다음으로 동작 원리에 대하여 상세하게 설명한다.The basic structure and driving method of the embodiment according to the present invention have been described above, and the operation principle will be described in detail next.
본 발명에 의한 실시예의 동작 원리를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operating principle of the embodiment according to the present invention are as follows.
하나의 영상으로부터 데이터 선(200a, 200b)을 통해 신호가 보내어지면 신호는 데이터 선(200a, 200b)을 통해 각 스위칭 소자의 드레인 전극(201a, 201b)으로 이동되며, 이는 각 스위칭 소자의 게이트 전극(300a)에 의해 각 스위칭 소자의 소스 전극(401a, 401b)으로 전달되어 지는 전압의 온/오프(on/off)가 결정되며, 각 스위칭 소자의 소스 전극(401a, 401b)으로 전달된 전위차는 같지만 극성이 다른 전압은 드레인 전극을 통하여 각 부화소전극(101, 103)에 직접 연결된다. 이로써 각 부화소전극(101, 103)에 하나의 영상 정보로부터 전달되는 전위차는 같지만 극성이 반대인 신호가 인가되며, 이로 인해 부화소전극간 수평 전기장이 강하게 형성하게 하였다. 이로써 구동시 하부 화소전극과 상부 공통전극간에 약한 경사 전기장이 형성이 되고 부화소전극 간에 강한 수평 전기 장이 형성이 되어 결과적으로 셀 내에는 두 전기장의 벡터 합이 되는 강한 경사 전기장이 형성된다.When a signal is transmitted from one image through the
다음으로, 도 4b와 도 9를 참고하여 본 발명에 의한 다중도메인 액정 표시 장치의 실시예 2에 대하여 상세히 기술한다.Next,
- 실시예 2--Example 2-
투명한 유리 등으로 이루어진 하부 유리 절연 기판(2a) 위에 제 1 게이트 선(gate line)(300a), 제 2 게이트 선(gate line)(300b), 유지 전극선(storage electrode line)(500)이 형성되어 있으며 하부 유리 절연 기판(2a)의 밑에는 편광판(1a)이 위치해 있다. 상기 하부 기판의 편광판(1a)과 상부 기판의 편광판(1b)은 서로 투과축이 수직하게 위치해 있으며 이들은 액정 조립체의 양쪽 바깥면에 위치하게 된다.A
게이트 선(300a, 300b)은 각 화소전극의 스위칭 소자에 연결되어 게이트 신호를 전달하며 보통은 가로 방향으로 데이터 선(200a, 200b)과 수직 하게 위치한다. 상기 스위칭 소자에 연결된 게이트 선의 부분은 스위칭 소자와 연결되기 쉽게 돌출되어 있으며 면적이 다소 넓다.The
유지 전극선(500)은 보통 게이트 선과 평행하게 가로 방향으로 위치해 있으며 각 유지 전극선(500)은 하나의 화소 구조에 따라서 형태 및 위치가 달라질 수 있다. The
게이트 선(300a, 300b)과 유지 전극선(500)은 구조 특성상, 전달되어 지는 신호의 지연을 줄이고 전압 강하를 줄이기 위해 비저항이 낮고 전도도가 높은 물질인 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr) 또는 상기 물질의 합금 등의 물질로서 이루어지는 게 바람직하다. 그러나 게이트 선(300a, 300b)과 유지 전극선(500)은 여러 가지 다른 금속이나 도전체로 만들어질 수 있다.The
게이트 선(300a, 300b)과 유지 전극선(500) 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(3a)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(3a)은 게이트 선(300a, 300b)과 유지 전극선(500) 위에 놓이는 다른 금속성 도전체와의 절연을 위해 형성된다.A
게이트 절연막(3a) 위에는 비정질 실리콘(a-Si:H) 등으로 이루어진 반도체 층(4a, 4b)이 형성되어 있다. 반도체 층은 주로 스위칭 소자의 게이트 전극 위에 위치하여 박막 트랜지스터(thin film transistor:TFT)의 반도체 층을 형성한다.On the
반도체 층(4a, 4b)의 상부에는 고농도 n-type으로 도핑된 비정질 실리콘(n+ a-Si:H) 등으로 이루어진 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(5a, 5b)가 형성된다. 상기의 섬형 접촉성 저항 부재는 반도체 층 위에 형성되어 박막 트랜지스터의 활성을 돕는다.On the top of the
게이트 절연막(3a) 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(5a, 5b) 위에는 각각 제 1 및 제 2 데이터 선(data line)(200a, 200b)과 제 1 및 제 2 드레인 전극(drain electrode)(201a, 201b), 제 1 및 제 2 소스 전극(source electrode)이 형성되어 있다.First and
데이터 선(200a, 200b)은 주로 세로 방향으로 게이트 선(300a, 300b) 및 유지 전극선(500)과 수직 하게 위치하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터 선(200a, 200b)은 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 드레인 전극(201a, 201b)과 소스 전극(401a, 401b)을 포함하며 이들의 모양과 위치는 스위칭 소자의 형태에 따라 달라질 수 있다.The
데이터 선(200a, 200b)과 드레인 전극(201a, 201b)은 비저항이 낮고 전도도가 높은 물질인 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr) 또는 상기 물질의 합금 등의 물질로서 이루어지는 게 바람직하다. 그러나 게이트 선(300a, 300b)과 유지 전극선(500)은 여러 가지 다른 금속이나 도전체로 만들어질 수 있다.The
섬형 저항성 접촉 부재(5a ,5b)는 그 하부의 반도체 층(4a, 4b)과 그 상부의 데이터 선(200a, 200b)의 소스 전극(401a, 401b) 및 드레인 전극(201a, 201b) 사이에만 존재하며 이들 전극과 반도체 층(4a, 4b) 간의 접촉 저항을 낮추어 스위칭 소자의 작동에 도움을 주는 역할을 한다.The island-shaped
데이터 선(200a, 200b) 및 드레인 전극(201a, 201b), 소스 전극(401a, 401b)과 이들 전극 사이에 노출되어 있는 반도체 층(4a, 4b)의 부분의 위에는 보호막(passivation layer)(3b)이 형성되어 있다. 보호막(passivation layer)(3b)은 저유전율을 가지고 평탄화도가 높은 재료를 사용하여 이루어지며 전극 사이에 노출되어 있는 반도체 층(4a, 4b)을 보호하고 전극 간의 단락을 막아준다.A
보호막(passivation)(3b)의 위에는 제 1 및 제 2 부화소전극(101, 103)이 위치해 있으며 이들은 ITO(indum tin oxide)등의 투명 금속으로 이루어져 있다.The first and
부화소전극(pixel electrode)(101, 103)과 보호막(passivation)(3b)의 위에는 액정 분자가 삽입될 액정층(4)을 배향할 수 있는 수직 배향막(3c)이 도포되어 있으며 수직 배향막(3c)은 PI(poly imid) 또는 PIA(poly imid) 등의 액정 층(4)에 배향력을 줄 수 있는 재료로 이루어진다.A
이하에서는 도 3과 도 6과 도 7을 참고하여 액정 조립체의 상부 표시판에 대하여 설명한다.Hereinafter, the upper display panel of the liquid crystal assembly will be described with reference to FIGS. 3, 6, and 7.
투명한 유리 등으로 이루어진 상부 절연 기판(2b)의 밑에는 빛의 편광을 위한 편광판(1b)이 위치하고 상부 절연 기판(2b) 위에는 차광 부재(black matrix : BM)(700)가 위치함으로써 원치않는 빛이 새는 것을 막고, 그 위치는 액정 분자들의 배향이 흐트러지기 쉬운 스위칭 소자의 상부와 데이터 선(200a, 200b) 및 게이트 선(300a, 300b)의 상부에 위치하며 그 크기는 상기의 스위칭 소자, 데이터 선, 게이트 선의 크기보다 조금 큰 정도이다. 하지만 차광 부재(700)는 액정 조립체의 시인성 및 성능 향상을 위해 위치 또는 형태가 달라질 수 있다.Under the upper insulating
상부 절연 기판(2b)과 차광 부재(700) 위에는 색필터(color filter)(700)가 형성되어 있다. 색필터(color filter)(700)는 차광 부재(700)의 다음에 위치하지만 차광 부재(700)로 둘러싸인 영역의 안쪽에 위치하므로 이들이 겹치는 부분은 매우 좁다. 색필터(color filter)(700)는 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)으로 이루어져 있으며 한 화소에 한 색의 색필터(700)가 위치하고 이들 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 색필터(700)의 배열은 순차적으로 위치하나 이 또한 시인성 및 성능 향상을 위해 달라질 수 있다.A
차광 부재(600)와 색필터(700) 위에는 보호막(5)이 형성되어 있으며 이는 색필터(700) 및 차광 부재(600)가 노출되는 것을 방지하며 전체적으로 평탄도를 높여준다.A
보호막(5)의 위에는 패턴이 없는 공통전극(common electrode)(102)이 위치하고 있다. 상기 공통전극(common electrode)은 ITO(indum tin oxide) 등의 투명 전극으로 이루어져 있으며 화소전극(pixel electrode)에 인가되는 교류 전압의 + 프레임과 - 프레임의 전압이 다른 요소들에 의해 약간 달라지는 것을 교정하기 위한 전압이 인가된다.A
공통전극(102)의 위에는 액정 분자가 삽입될 액정층(4)을 배향할 수 있는 수직 배향막(3c)이 도포 되어 있으며 수직 배향막(3c)은 PI(poly imid) 또는 PIA(poly imid) 등의 액정 층(4)에 배향력을 줄 수 있는 재료로 이루어진다.On the
액정 분자들이 삽입되는 액정층(4)에는 유전율 이방성이 양의 값을 갖는 액정(△ε= 7.4, △n = 0.09)이 삽입되며 액정층의 두께는 5㎛로 형성이 된다. 따라서 액정 층이 갖는 위상 지연 값은 0.45㎛이다. 액정 조립체가 구동되면 전기장이 액정층 내부의 표면에 대하여 수직 하게 형성되고 액정 분자들은 이에 따라 움직임을 보인다. 더욱 상세하게 설명하자면, 액정층(4) 내부에 전기장이 형성될 때 이는 표면에 대하여 완전히 수직하게 형성되지 않고 화소전극(101, 103)과 상부 공통전극(102) 간의 전기장과 부화속 전극 간에 형성되는 전기장에 의해서 기울임이 있는 강한 경사 전기장이 형성된다. 이로써 액정 분자들은 서로 충돌하지 않고 안정적인 배열을 하게 되고 빠른 응답 속도를 가지며, 이들은 화소 중앙의 유지 전극선(500)을 중심으로 상하 대칭적으로 배열을 함으로써 물리적으로 총 4개의 영역(domain)으로 나누어진다. 또 하나의 영상으로부터 데이터 선(200a, 200b)을 통해 신호가 보내어지면 신호는 데이터 선(200a, 200b)을 통해 각 스위칭 소자의 드레인 전극(201a, 201b)으로 이동되며, 이는 각 스위칭 소자의 게이트 전극(300a, 300b)에 의해 각 스위칭 소자의 소스 전극(401a, 401b)으로 전달되는 전압의 on/off가 결정되며, 각 스위칭 소자의 소스 전극(401a, 401b)으로 전달된 전위차는 같지만 극성이 반대인 전압은 각 부화소전극(101, 103)에 직접 연결된다. 이로써 한 화소는 총 4개의 영역(domain)으로 나누어지게 된다. In the
이상으로 본 발명에 의한 실시예의 기본적인 구조와 구동 방식에 대해 설명하였다. 상기 실시예들은 하나의 화소에 대해 2개의 부화소전극과 2개의 TFF를 가지는 경우이나, 필요에 따라 추가적인 부화소전극과 TFT가 구비되는 것을 제한하지 않는다. The basic structure and driving method of the embodiment according to the present invention has been described above. Although the above embodiments have two sub-pixel electrodes and two TFFs for one pixel, they do not limit that additional sub-pixel electrodes and TFTs are provided as needed.
이하에서는 본 발명에 의한 실시예의 동작 원리를 상세히 살펴본다. Hereinafter, the operation principle of the embodiment according to the present invention will be described in detail.
하나의 영상으로부터 데이터 선(200a, 200b)을 통해 신호가 보내어지면 신호는 데이터 선(200a, 200b)을 통해 각 스위칭 소자의 드레인 전극(201a, 201b)으로 이동되며, 이는 각 스위칭 소자의 게이트 전극(300a, 300b)에 의해 각 스위칭 소자의 소스 전극(401a, 401b)으로 전달되어 지는 전압의 on/off가 결정되며, 각 스위칭 소자의 소스 전극(401a, 401b)으로 전달된 전위차는 같지만 극성이 다른 전압은 드레인 전극을 통하여 각 부화소전극(101, 103)에 직접 연결된다. 이로써 각 부화소전극(101, 103)에 하나의 영상 정보로부터 전달되는 전위차는 같지만 극성이 반대인 신호가 인가되며, 이로 인해 부화소전극간 수평 전기장이 강하게 형성하게 하였다. 이로써 구동시 하부 화소전극과 상부 공통전극간에 약한 경사 전기장이 형성이 되고 부화소전극 간에 강한 수평 전기 장이 형성이 되어 결과적으로 셀 내에는 두 전기장의 벡터 합이 되는 강한 경사 전기장이 형성된다.When a signal is transmitted from one image through the
투명한 유리 등으로 이루어진 하부 유리 절연 기판(2a) 위에 제 1 게이트 선(gate line)(300a), 제 2 게이트 선(gate line)(300b)이 형성되어 있으며 하부 유리 절연 기판(2a)의 밑에는 편광판(1a)이 위치해 있다. 하부 기판의 편광판(1a)과 상부 기판의 편광판(1b)은 서로 투과축이 수직이게 위치해 있으며 이들은 액정 조립체의 양쪽 바깥면에 위치하게 된다.A
게이트 선(300a, 300b)은 각 화소전극의 스위칭 소자에 연결되어 게이트 신호를 전달하며 보통은 가로 방향으로 데이터 선(200a, 200b)과 수직 하게 위치한다. 상기 스위칭 소자에 연결된 게이트 선의 게이트 전극 부분은 스위칭 소자와 연결되기 쉽게 돌출되어 있으며 면적이 다소 넓게 형성되어있다.The
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 도메인 액정 표시 장치의 1gate-2data 방식의 블록도이고,1 is a block diagram of a 1gate-2data method of a multi-domain liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 도메인 액정 표시 장치의 2gate-1data 방식의 블록도이고,2 is a block diagram of a 2gate-1data method of a multi-domain liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention,
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 다중 도메인 액정 표시 장치의 1gate-2data 방식에 대한 한 화소에 대한 등가 회로도이고,3A is an equivalent circuit diagram of one pixel for a 1gate-2data method of a multi-domain liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention,
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 다중 도메인 액정 표시 장치의 2gate-1data 방식에 대한 한 화소에 대한 등가 회로도이고,3B is an equivalent circuit diagram of one pixel for a 2gate-1data method of a multi-domain liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 1gate-2data 방식에 대한 액정 표시판 조립체의 배치도이고,4A is a layout view of a liquid crystal panel assembly for a 1gate-2data method of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention,
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 2gate-1data 방식에 대한 액정 표시판 조립체의 배치도이고,4B is a layout view of a liquid crystal panel assembly for a 2gate-1data method of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 1gate-2data 방식에 대한 하부 표시판의 제 1 부화소전극 배치도이고,5A is a layout view of a first subpixel electrode of a lower panel for a 1gate-2data method of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention;
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 2gate-1data 방식에 대한 하부 표시판의 제 1 부화소전극 배치도이고,5B is a layout view of a first subpixel electrode of a lower panel for a 2gate-1data method of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention,
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 1gate-2data 방식에 대한 하부 표시판의 제 2 부화소전극 배치도이고,6A is a layout view of a second sub-pixel electrode of a lower display panel for a 1gate-2data method of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention;
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 2gate-1data 방식에 대한 하부 표시판의 제 2 부화소전극 배치도이고,6B is a layout view of a second sub-pixel electrode of a lower display panel for a 2gate-1data method of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 표시판의 배치도이고,7 is a layout view of an upper panel of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention,
도 8은 도 4a의 액정 표시판 조립체를 Ⅲ~Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도이고,8 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel assembly of FIG. 4A taken along lines III to III',
도 9는 도 4b의 액정 표시판 조립체를 Ⅳ~Ⅳ'선을 따라 절단한 단면도이고,9 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel assembly of FIG. 4B taken along line IV to IV',
도 10은 도 4b의 액정 표시판 조립체를 Ⅴ~Ⅴ'선을 따라 절단한 단면도이고,10 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel assembly of FIG. 4B taken along line VV to V',
도 11은 본 발명에 의한 다중 도메인 액정 표시 장치의 전압 인가 전, 후의 액정 분자 배열을 나타낸 도면이고,11 is a view showing the arrangement of liquid crystal molecules before and after the voltage is applied to the multi-domain liquid crystal display according to the present invention,
도 12는 본 발명에 의한 다중 도메인 액정 표시 장치의 전압 인가 방식을 나타낸 도면이고,12 is a diagram illustrating a voltage application method of a multi-domain liquid crystal display device according to the present invention,
도 13은 본 발명에 의한 다중 도메인 액정 표시 장치의 전압과 투과율의 관계 그래프이다.
* 도면에 사용되는 주요 부분의 명칭
1a,1b : 편광판 2a,2b : 유리 절연 기판
3a : 게이트 절연막 3b : 보호막(passivation layer)
3c,3d : 수직 배향막 4 : 액정층
4a,4b : 활성화 반도체 층 5 : 보호막(passivation layer)
5a,5b : 저항성 접촉 부재 101 : 제 1 부화소전극
102 : 상부 기판에 위치한 공통전극
103 : 제 2 부화소전극 200a : 제 1 데이터 선
200b : 제 2 데이터 선 201a : 스위칭 소자의 드레인
300a : 제 1 게이트 선 300b : 제 2 게이트 선
301a,301b : 스위칭 소자의 게이트 401a,401b : 스위칭 소자의 소스
600 : 컬러 필터 (color filter) 700 : 차광 부재 (back matrix : BM)13 is a graph showing the relationship between the voltage and transmittance of the multi-domain liquid crystal display according to the present invention.
* Names of major parts used in drawings
1a,1b: Polarizing
3a:
3c, 3d: vertical alignment film 4: liquid crystal layer
4a, 4b: activated semiconductor layer 5: passivation layer
5a, 5b: resistive contact member 101: first subpixel electrode
102: common electrode located on the upper substrate
103: second
200b:
300a:
301a,301b: gate of the
600: color filter 700: light blocking member (back matrix: BM)
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