KR102373692B1 - In Plane Switching Type Liquid Crystal Display Having Ultra High Transmittance Rate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초고투과율을 갖는 수평 전계 방식의 액정 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치는, 하부 기판, 화소 전극 및 공통 전극, 상부 기판 그리고 액정 층을 포함한다. 화소 전극 및 공통 전극은, 하부 기판 위의 동일한 평면 상에서 교대로 배치되며, 단면 형상이 렌즈 형태를 갖는다. 상부 기판은, 하부 기판과 일정 거리 이격하여 면 합착된다. 액정 층은, 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재된다. 화소 전극 및 공통 전극은 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 선 폭과 2.0㎛ 내지 6.0㎛의 배열 피치를 갖고 교대로 배치된다.The present invention relates to a liquid crystal display of a horizontal electric field type having ultra-high transmittance. A horizontal electric field type liquid crystal display according to the present invention includes a lower substrate, a pixel electrode and a common electrode, an upper substrate, and a liquid crystal layer. The pixel electrode and the common electrode are alternately disposed on the same plane on the lower substrate, and have a cross-sectional shape in the form of a lens. The upper substrate is surface-bonded with the lower substrate spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance. The liquid crystal layer is interposed between the lower substrate and the upper substrate. The pixel electrode and the common electrode are alternately arranged with a line width of 0.5 μm to 2.0 μm and an arrangement pitch of 2.0 μm to 6.0 μm.

Description

초고투과율을 갖는 수평 전계 액정 표시장치{In Plane Switching Type Liquid Crystal Display Having Ultra High Transmittance Rate}Horizontal electric field liquid crystal display having ultra-high transmittance {In Plane Switching Type Liquid Crystal Display Having Ultra High Transmittance Rate}

본 발명은 초고투과율을 갖는 수평 전계 방식의 액정 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 동일 평면상에 공통 전극과 화소 전극이 배열되며, 전극 상부에도 수평 전계가 인가되어 초고투과율을 갖는 수평 전계형 액정 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display of a horizontal electric field type having ultra-high transmittance. In particular, the present invention relates to a horizontal electric field type liquid crystal display device in which a common electrode and a pixel electrode are arranged on the same plane, and a horizontal electric field is applied to the upper portion of the electrode to have ultra-high transmittance.

액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정 표시 장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계 방식과 수평 전계 방식으로 대별된다.A liquid crystal display displays an image by adjusting the light transmittance of liquid crystal using an electric field. The liquid crystal display is roughly classified into a vertical electric field method and a horizontal electric field method according to the direction of the electric field driving the liquid crystal.

수직 전계형 액정 표시 장치는 상부기판 상에 형성된 공통전극과 하부기판 상에 형성된 화소전극이 서로 대향되게 배치되어 이들 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 TN(Twisted Nemastic) 모드의 액정을 구동한다. 수직 전계형 액정 표시 장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 90도 정도로 좁은 단점을 가진다.In a vertical electric field type liquid crystal display, a common electrode formed on an upper substrate and a pixel electrode formed on a lower substrate are disposed to face each other, and a TN (Twisted Nemastic) mode liquid crystal is driven by a vertical electric field formed therebetween. The vertical electric field type liquid crystal display has an advantage of a large aperture ratio, but has a disadvantage of a narrow viewing angle of about 90 degrees.

수평 전계 방식의 액정 표시 장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 인 플레인 스위칭(In Plane Switching; IPS) 모드로 액정을 구동하는 방식이 있다. 수평 전계 방식의 액정 표시 장치는 시야각이 160도 정도로 수직 전계 방식에 비해 넓으며, 구동 속도가 빠르다는 장점을 가진다. 따라서, 더 좋은 표시 품질을 제공하는 수평 전계 방식의 액정 표시 장치에 대한 요구가 날로 증가하고 있다.In the horizontal electric field type liquid crystal display device, there is a method of driving the liquid crystal in an in plane switching (IPS) mode by a horizontal electric field between a pixel electrode and a common electrode arranged side by side on a lower substrate. The horizontal electric field type liquid crystal display has a viewing angle of about 160 degrees, which is wider than that of the vertical electric field type liquid crystal display, and has advantages in that the driving speed is fast. Accordingly, the demand for a horizontal electric field type liquid crystal display providing better display quality is increasing day by day.

이하, IPS 모드 수평 전계 방식의 액정 표시 장치에 대하여 상세히 살펴보기로 한다. 종래 기술에 의한 IPS 모드 수평 전계형 액정 표시패널은, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 어레이 기판, 칼라 필터 어레이 기판, 그리고 이 두 기판 사이에 개재된 액정 층을 포함한다. 도 1은 종래 기술에 의한 IPS 모드 수평 전계 액정 표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1에서 절취선 I-I'으로 자른 IPS 모드 수평 전계 액정표시패널용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 나타내는 단면도이다.Hereinafter, an IPS mode horizontal electric field type liquid crystal display will be described in detail. An IPS mode horizontal electric field type liquid crystal display panel according to the prior art includes a thin film transistor (TFT) array substrate, a color filter array substrate, and a liquid crystal layer interposed between the two substrates. 1 is a plan view showing a thin film transistor array substrate of an IPS mode horizontal electric field liquid crystal display panel according to the prior art. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a thin film transistor substrate for an IPS mode horizontal electric field liquid crystal display panel cut along the cut line I-I' in FIG. 1 .

도 1 및 2에 도시한, 박막 트랜지스터 기판을 구비한 IPS 모드 수평 전계 방식의 액정 표시장치는 화소 전극과 공통 전극이 동일 평면 상에서 서로 일정 거리 이격하여 배치함으로써, 그 사이에 형성되는 수평 전계로 액정 층을 구동하여 화상 데이터를 표시한다. 도 1 및 2를 참조하면, 종래 기술에 의한 IPS 모드 수평 전계 액정 표시 패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부 기판(SUB) 상에 교차하도록 형성된 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(T)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 수평 전계를 이루도록 형성된 화소 전극(PXL) 및 공통 전극(COM)과, 그리고 공통 전극(COM)과 접속되며 게이트 배선(GL)과 나란하게 진행하는 공통 배선(CL)을 구비한다.1 and 2, the liquid crystal display device of the IPS mode horizontal electric field having a thin film transistor substrate uses a horizontal electric field formed therebetween by disposing a pixel electrode and a common electrode to be spaced apart from each other by a predetermined distance on the same plane. Display the image data by driving the layer. 1 and 2 , a thin film transistor array substrate of an IPS mode horizontal electric field liquid crystal display panel according to the related art includes a gate line GL and a data line DL formed to cross a lower substrate SUB, and the intersection thereof. The thin film transistor T formed for each part, the pixel electrode PXL and the common electrode COM formed to form a horizontal electric field in the pixel region provided in the intersecting structure thereof, and the common electrode COM and the gate wiring GL and a common wiring CL running in parallel with the .

게이트 배선(GL)은 박막 트랜지스터(T)의 게이트 전극(G)에 게이트 신호를 공급한다. 데이터 배선(DL)은 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(D)을 통해 화소전극(PXL)에 화소 신호를 공급한다. 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)은 교차구조로 형성되어 화소 영역을 정의한다. 공통 배선(CL)은 화소 영역 내의 일측변에 게이트 배선(GL)과 나란하게 배열되며 액정 구동을 위한 기준전압을 공통 전극(COM)에 공급한다.The gate wiring GL supplies a gate signal to the gate electrode G of the thin film transistor T. The data line DL supplies a pixel signal to the pixel electrode PXL through the drain electrode D of the thin film transistor T. The gate line GL and the data line DL are formed in a cross structure to define a pixel area. The common line CL is arranged parallel to the gate line GL on one side of the pixel area and supplies a reference voltage for driving the liquid crystal to the common electrode COM.

박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 배선(DL)의 화소 신호가 화소 전극(PXL)에 충전, 유지되도록 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)에 접속된 게이트 전극(G)과, 데이터 배선(DL)에 접속된 소스 전극(S)과, 화소 전극(PXL)에 접속된 드레인 전극(D)을 구비한다. 또한, 박막 트랜지스터(T)는 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 채널을 형성하는 활성 채널층(A)과, 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)과 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층(도시하지 않음)을 더 포함한다.The thin film transistor T allows the pixel signal of the data line DL to be charged and maintained in the pixel electrode PXL in response to the gate signal of the gate line GL. To this end, the thin film transistor T has a gate electrode G connected to the gate line GL, a source electrode S connected to the data line DL, and a drain electrode G connected to the pixel electrode PXL. D) is provided. In addition, the thin film transistor (T) has an active channel layer (A) forming a channel between the source electrode (S) and the drain electrode (D), and an ohmic contact for the source electrode (S) and the drain electrode (D). It further includes a contact layer (not shown).

화소 전극(PXL)은 보호막(PAS) 및 평탄화 막(PAC)을 관통하는 드레인 콘택홀(DH)을 통해 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(D)과 접속되어 화소 영역에 형성된다. 특히, 화소 전극(PXL)은 드레인 전극(D)과 접속되고 인접한 게이트 라인(GL)과 나란하게 형성된 수평 화소 전극(PXLh)과, 이 수평 화소 전극(PXLh)에서 분기하여 화소 영역 내에서 수직 방향으로 형성된 다수 개의 수직 화소 전극(PXLv)을 구비한다.The pixel electrode PXL is connected to the drain electrode D of the thin film transistor T through the drain contact hole DH passing through the passivation layer PAS and the planarization layer PAC and is formed in the pixel region. In particular, the pixel electrode PXL has a horizontal pixel electrode PXLh connected to the drain electrode D and formed in parallel with the adjacent gate line GL, and is branched from the horizontal pixel electrode PXLh in a vertical direction in the pixel region. A plurality of vertical pixel electrodes PXLv formed by

공통 전극(COM)은 게이트 절연막(GI), 보호막(PAS) 및 평탄화 막(PAC)을 관통하는 공통 컨택홀(CH)을 통해 공통 배선(CL)과 접속된다. 게이트 배선(GL)과 평행하게 진행하는 일부분은 좀 더 넓은 폭을 가지며 수평 공통 전극(COMh)을 형성한다. 그리고 수평 공통 전극(COMh)에서 분기하여 화소 영역 내에서 수직 방향으로 형성된 다수 개의 수직 공통 전극(COMv)을 형성한다. 특히, 수직 공통 전극(COMv)은 화소 영역 내에서 수직 화소 전극(PXLv)과 일정 거리 떨어져서 나란하게 배치된다.The common electrode COM is connected to the common wiring CL through the common contact hole CH passing through the gate insulating layer GI, the passivation layer PAS, and the planarization layer PAC. A portion running parallel to the gate line GL has a wider width and forms the horizontal common electrode COMh. In addition, a plurality of vertical common electrodes COMv formed in a vertical direction in the pixel area by branching from the horizontal common electrode COMh are formed. In particular, the vertical common electrode COMv is disposed in parallel with the vertical pixel electrode PXLv at a predetermined distance in the pixel area.

이에 따라, 박막 트랜지스터(T)를 통해 화소 신호가 공급된 수직 화소 전극(PXLv)과 공통 배선(CL)을 통해 기준 전압이 공급된 수직 공통 전극(COMv) 사이에 수평 전계가 형성된다. 이 수평 전계에 의해 박막 트랜지스터 어레이 기판과 칼라 필터 어레이 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상을 구현한다.Accordingly, a horizontal electric field is formed between the vertical pixel electrode PXLv supplied with the pixel signal through the thin film transistor T and the vertical common electrode COMv supplied with the reference voltage through the common line CL. Liquid crystal molecules arranged in a horizontal direction between the thin film transistor array substrate and the color filter array substrate rotate due to dielectric anisotropy by this horizontal electric field. An image is realized by changing the transmittance of light passing through the pixel area according to the degree of rotation of the liquid crystal molecules.

(수직) 화소 전극(PXL)과 (수직) 공통 전극(COM)이 동일 평면상에서 서로 일정 거리 이격된 구조를 갖는 수평 전계 액정표시패널은 화소 영역 내에서 액정 구동을 위한 충전 용량을 확보하기 위해서는 수평 공통 전극(COMh)과 드레인 전극(D)에서 연장된 부분을 중첩하여 보조 용량(STG)을 형성한다. 또 다른 방법으로는, 수평 공통 전극(COMh)과 수평 화소 전극(PXLh)에서 연장된 부분과 중첩하여 보조 용량을 형성할 수도 있다. 도 2에서는 보조 용량(STG)은 중첩된 수평 공통 전극(COMh)과 연장된 드레인 전극(D) 사이에 개재된 게이트 절연막(GI) 및 채널 층(A)이 이루는 공간 내에 형성된 경우를 나타낸다.A horizontal electric field liquid crystal display panel having a structure in which a (vertical) pixel electrode (PXL) and a (vertical) common electrode (COM) are spaced apart from each other by a predetermined distance on the same plane is a horizontal electric field liquid crystal display panel in order to secure a charging capacity for driving liquid crystal in a pixel area. A storage capacitor STG is formed by overlapping a portion extending from the common electrode COMh and the drain electrode D. Alternatively, the storage capacitor may be formed by overlapping the horizontal common electrode COMh and a portion extending from the horizontal pixel electrode PXLh. In FIG. 2 , the storage capacitor STG is formed in a space formed by the gate insulating layer GI and the channel layer A interposed between the overlapping horizontal common electrode COMh and the extended drain electrode D. Referring to FIG.

수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)이 동일 평면 상에서 일정 간격 이격하여 수평 전계를 이루도록 하기 위해, 박막 트랜지스터(T)를 덮는 보호막(PAS) 위에 평탄화 막(PAC)을 더 포함한다. 평탄화 막(PAC)은 폴리아크릴과 같은 유기 물질이 10,000Å 정도의 두께로 형성되는 데, 이 경우, 수평 화소 전극(PXLh)과 수평 공통 전극(COMh) 사이 공간에서 보조 용량을 구축하기가 어렵다. 따라서, 이와 같은 구조에서는, 도 2에서와 같이, 수평 화소 전극(PXLh)과 연결되는 드레인 전극(D)을 연장하여 수평 공통 전극(COMh)과 중첩하도록 형성함으로써, 보조 용량(STG)을 형성하는 것이 바람직하다.A planarization layer PAC is further included on the passivation layer PAS covering the thin film transistor T so that the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are spaced apart from each other by a predetermined distance on the same plane to form a horizontal electric field. The planarization layer PAC is formed of an organic material such as polyacrylic to a thickness of about 10,000 Å. In this case, it is difficult to build a storage capacitor in the space between the horizontal pixel electrode PXLh and the horizontal common electrode COMh. Accordingly, in this structure, as in FIG. 2 , the drain electrode D connected to the horizontal pixel electrode PXLh is extended to overlap the horizontal common electrode COMh, thereby forming the storage capacitor STG. it is preferable

하지만, 수평 공통 전극(COMh)과 드레인 전극(D) 사이에는 4,000Å 이상의 두께를 갖는 게이트 절연막(GI)과 2,000Å 이상의 두께를 갖는 채널 층(A)이 개재된다. 따라서, 보조 용량(STG)은 6,000Å 이상의 두께를 갖는 공간 내에 형성된다. 하여, 아직도 충분한 보조 용량(STG)을 형성하기에는 두 전극(수평 공통 전극(COMh)과 드레인 전극(D))사이의 거리가 먼 편이다. 그 결과, 충분한 보조 용량(STG)을 확보하기 위해서, 수평 공통 전극(COMh)과 드레인 전극(D)이 중첩하는 면적을 넓게 형성하여야 한다. 예를 들어, 도 1에 도시한 것과 같이, 데이터 배선(DL)과 데이터 배선(DL) 사이에 걸친 공간에 거의 꽉 차는 긴 길이와 공통 배선(CL)보다도 넓을 폭을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.However, between the horizontal common electrode COMh and the drain electrode D, the gate insulating layer GI having a thickness of 4,000 Å or more and the channel layer A having a thickness of 2,000 Å or more are interposed. Accordingly, the storage capacitor STG is formed in a space having a thickness of 6,000 angstroms or more. Therefore, the distance between the two electrodes (the horizontal common electrode COMh and the drain electrode D) is rather long to form a sufficient storage capacitor STG. As a result, in order to secure a sufficient storage capacitance STG, an overlapping area of the horizontal common electrode COMh and the drain electrode D must be widened. For example, as shown in FIG. 1 , it is preferable to form a long length that almost fills the space between the data line DL and the data line DL and a width wider than that of the common line CL.

보조 용량(STG)은 화소 영역 내에서 빛을 투과하지 못하는 영역이 된다. 즉, 보조 용량(STG)은 액정 표시 패널을 구동하는 데 있어서, 반드시 필요한 구성 요소이지만, 화소의 개구율을 감소하는 주된 원인이 되고 있다.The storage capacitor STG is a region that does not transmit light within the pixel region. That is, although the storage capacitor STG is an essential component in driving the liquid crystal display panel, it is the main cause of decreasing the aperture ratio of the pixel.

상기 설명한 바와 같은 IPS 모드 수평 전계형 액정 표시장치에서 액정 층을 구동하는 수평 전계 형성에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다. 도 3은 도 1에서 화소 영역 일부인 절취선 II-II'으로 자른 확대 단면도로서, IPS 모드 수평 전계형 액정표시장치의 화소 전극과 공통전극 사이에서 형성되는 수평 전계 및 액정분자의 구동상태를 나타내는 개략도이다.Formation of a horizontal electric field for driving the liquid crystal layer in the IPS mode horizontal electric field type liquid crystal display as described above will be described in detail as follows. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along the perforated line II-II', which is a part of the pixel region in FIG. 1, and is a schematic diagram showing the horizontal electric field formed between the pixel electrode and the common electrode of the IPS mode horizontal electric field type liquid crystal display and the driving state of liquid crystal molecules.

도 3을 참조하면, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)이 동일 평면상에서 수평 방향으로 나란하게 형성되어 있다. 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 사이에 직류 전압차이가 발생하면, 도 3의 곡선과 같이 전기장이 형성된다.Referring to FIG. 3 , the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are formed in parallel in the horizontal direction on the same plane. When a DC voltage difference occurs between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv, an electric field is formed as shown in the curve of FIG. 3 .

현재 주력으로 생산하고 있는 IPS 모드 수평 전계형 액정표시장치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)은 대략 2.5㎛ 정도의 선 폭을 갖는 막대 형상을 갖는다. 그리고 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)은 선 폭의 5~8배에 해당하는 12~20㎛ 정도의 간격을 갖도록 배열된다. 그리고 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 위에는 액정 층을 구성하는 액정 분자(LCM)들의 초기 배향 상태를 결정하는 배향막(ALG)이 형성되어 있다.In the IPS mode horizontal electric field type liquid crystal display currently mainly produced, as shown in FIG. 3 , the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv have a bar shape with a line width of about 2.5 μm. . In addition, the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are arranged to have an interval of about 12 to 20 μm corresponding to 5 to 8 times the line width. An alignment layer ALG that determines an initial alignment state of liquid crystal molecules LCM constituting the liquid crystal layer is formed on the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv.

수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 사이에 전계가 형성되면, 액정 분자(LCM)들은 전계의 영향으로 재 정렬한다. 이와 같은 상태에서, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 사이에 수평 전계가 인가될 경우, 수평 전계는 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 서로 가장 인접한 측면 사이에서 형성된다. 반면에, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 바로 상부 공간에서는 수평 전계가 형성되지 않고, 거의 수직 방향으로만 약한 전계가 발생한다.When an electric field is formed between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv, the liquid crystal molecules LCM are rearranged under the influence of the electric field. In this state, when a horizontal electric field is applied between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv, the horizontal electric field is generated between the side surfaces closest to each other of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv. is formed On the other hand, a horizontal electric field is not formed in the space immediately above the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv, and a weak electric field is generated only in an almost vertical direction.

이러한 상태에서는, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 위에 놓여 있는 액정 분자(LCM)들 대부분은 수평 전계의 영향을 받을 수 없으므로 재배열되지 않고, 배향막(ALG)에 의한 초기 배열 상태를 유지하게 된다. 즉, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 사이의 액정 분자(LCM)들은 수평 전계에 의해 구동되어 표시 기능을 발휘 하지만, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 바로 위에 놓인 액정 분자(LCM)들은 수평 전계에 의한 구동이 이루어지지 않아 표시 기능을 발휘하지 못한다. 따라서, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)이 차지하는 부분은 비 개구 영역(NDA)이 되며, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 사이 공간만이 개구 영역(DA)이 된다.In this state, most of the liquid crystal molecules LCM disposed on the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are not rearranged because they cannot be affected by the horizontal electric field, and are initially arranged by the alignment layer ALG. will keep That is, the liquid crystal molecules LCM between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are driven by a horizontal electric field to exhibit a display function, but directly above the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv. The placed liquid crystal molecules (LCM) are not driven by a horizontal electric field and thus do not exhibit a display function. Accordingly, the portion occupied by the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv becomes the non-opening area NDA, and only the space between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv becomes the opening area DA. becomes this

이와 같이, IPS 모드 수평 전계형에서는 화소 영역 중에서도 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)이 차지하는 면적은 개구율 및 휘도에 기여하지 않는 영역이 된다. 이와 같이, 수평 전계형 액정표시장치에서는 화소 전극(PXL) 및 공통 전극(COM)을 투명 도전물질로 제조하더라도, 개구율 및 휘도를 저해하는 요인이 되고 있다.As described above, in the IPS mode horizontal electric field type, the area occupied by the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv among the pixel regions is a region that does not contribute to the aperture ratio and luminance. As described above, in the horizontal electric field type liquid crystal display device, even when the pixel electrode PXL and the common electrode COM are made of a transparent conductive material, the aperture ratio and luminance are deteriorated.

또한, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)을 투명 전극을 사용할 경우, 이 전극들 상부에 배치된 액정이 구동하지 않기 때문에 빛 샘의 원인이 된다. 예를 들어, 노멀리 블랙(Normally Black) 모드의 액정 표시장치에서 전계가 인가되지 않은 상태에서 흑색 계조를 나타내고, 전계가 인가된 상태에서는 백색 계조를 나타낸다. 하지만, IPS 모드 액정 표시장치에서 전극들을 투명 전극을 사용할 경우, 전계가 인가된 상태에서도 전극 상부의 액정들이 초기 상태인 블랙 계조 상태가 된다. 따라서, 완전 백색을 구현하는 데 장애가 된다. 반대로 노멀리 화이트(Normally White) 모드의 액정 표시장치에서는 완전 흑색을 구현하고자 할 때, 전극들 상부의 액정들은 백색 계조 상태를 유지하므로, 완전 흑색을 구현하는 데 장애가 된다.In addition, when transparent electrodes are used for the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv, the liquid crystal disposed on the electrodes does not drive, thereby causing light leakage. For example, in a normally black mode liquid crystal display, a black gradation is displayed in a state in which no electric field is applied, and a white gradation is displayed in a state in which an electric field is applied. However, when transparent electrodes are used for the electrodes in the IPS mode liquid crystal display device, the liquid crystals on the upper electrode are in the initial black gray level state even when an electric field is applied. Therefore, it becomes an obstacle to realizing all white. Conversely, in a normally white mode liquid crystal display device, when realizing full black, the liquid crystals above the electrodes maintain a white gradation state, which is an obstacle to realizing full black.

따라서, IPS 모드 수평 전계형에서는 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)을 불투명한 금속 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, IPS 모드 액정 표시장치에서는 액정이 구동되지 않는 전극 상부 영역이 빛 샘의 원인이 되므로, 이 부분을 불투과 영역으로 만들어야 한다. 결과적으로 IPS 모드에서는 전극들에 투명 도전 물질을 사용하는 것은 바람직하지 못하다.Accordingly, in the IPS mode horizontal electric field type, it is preferable to form the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv using an opaque metal material. That is, in the IPS mode liquid crystal display device, since the upper region of the electrode, in which liquid crystal is not driven, causes light leakage, it is necessary to make this part a non-transmissive region. Consequently, it is undesirable to use a transparent conductive material for the electrodes in the IPS mode.

IPS 모드 수평 전계형 액정 표시장치는 액정을 고속으로 구동할 수 있다는 장점이 있지만, 전극 영역이 불투과 영역이 되어, 투과율을 향상하는 데 한계가 있다. 고속 구동 특성을 가져 동영상 표시에 유리하면서, 아주 높은 투과율을 확보할 수 있는 수평 전계형 액정 표시장치의 개발이 필요하다.Although the IPS mode horizontal electric field type liquid crystal display has the advantage of being able to drive the liquid crystal at high speed, the electrode area becomes an opaque area, and there is a limit in improving transmittance. It is necessary to develop a horizontal electric field type liquid crystal display device that has high-speed driving characteristics, which is advantageous for video display and can secure very high transmittance.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, IPS 모드에 의한 수평 전계 방식 액정표시 패널에서 발생하는 문제점을 극복하여, 초고투과율을 갖는 수평 전계 방식 액정 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 동일 평면상에서 화소 전극과 공통 전극이 서로 이웃하는 구조를 가져 고속 구동 특성을 갖는 박막 트랜지스터 기판을 구비한 수평 전계 방식 액정 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 전극부의 상부에도 수평 전계가 인가되어 전극 영역도 개구 영역이 되어, 화소 영역을 거의 모두 개구 영역으로 활용함으로써 초고투과율을 갖는 수평 전계형 액정 표시장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a horizontal electric field type liquid crystal display having ultra-high transmittance by overcoming the problems occurring in the horizontal electric field type liquid crystal display panel by the IPS mode. Another object of the present invention is to provide a horizontal electric field type liquid crystal display device including a thin film transistor substrate having a structure in which a pixel electrode and a common electrode are adjacent to each other on the same plane and having high-speed driving characteristics. Another object of the present invention is to provide a horizontal electric field type liquid crystal display device having ultra-high transmittance by applying a horizontal electric field to the upper portion of the electrode part, so that the electrode region also becomes an opening region, and almost all of the pixel region is used as the opening region.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치는, 하부 기판, 화소 전극 및 공통 전극, 상부 기판 그리고 액정 층을 포함한다. 화소 전극 및 공통 전극은, 하부 기판 위의 동일한 평면 상에서 교대로 배치되며, 단면 형상이 렌즈 형태를 갖는다. 상부 기판은, 하부 기판과 일정 거리 이격하여 면 합착된다. 액정 층은, 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재된다. 화소 전극 및 공통 전극은 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 선 폭과 2.0㎛ 내지 6.0㎛의 배열 피치를 갖고 교대로 배치된다.In order to achieve the object of the present invention, a horizontal electric field type liquid crystal display according to the present invention includes a lower substrate, a pixel electrode and a common electrode, an upper substrate, and a liquid crystal layer. The pixel electrode and the common electrode are alternately disposed on the same plane on the lower substrate, and have a cross-sectional shape in the form of a lens. The upper substrate is surface-bonded with the lower substrate spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance. The liquid crystal layer is interposed between the lower substrate and the upper substrate. The pixel electrode and the common electrode are alternately arranged with a line width of 0.5 μm to 2.0 μm and an arrangement pitch of 2.0 μm to 6.0 μm.

일례로, 화소 전극 및 공통 전극은, 인듐-주석 산화물 및 인듐-아연 산화물과 같은 투명 도전 물질을 포함한다.For example, the pixel electrode and the common electrode include a transparent conductive material such as indium-tin oxide and indium-zinc oxide.

일례로, 화소 전극 및 공통 전극은, 선 폭이 1.0㎛이고, 그 사이의 간격이 1.0㎛ 내지 5.0㎛이다.For example, the pixel electrode and the common electrode have a line width of 1.0 μm, and an interval therebetween is 1.0 μm to 5.0 μm.

일례로, 액정 층은, 단축 유전율과 장축 유전율의 차이가 -5 내지 5인 액정 물질을 포함한다.For example, the liquid crystal layer includes a liquid crystal material having a difference between a short-axis dielectric constant and a long-axis dielectric constant of -5 to 5.

일례로, 액정 층은, 단축 유전율과 장축 유전율의 차이가 -5보다 큰 네가티브 형 액정 물질을 포함한다.For example, the liquid crystal layer includes a negative liquid crystal material having a difference between a short-axis dielectric constant and a long-axis dielectric constant greater than -5.

일례로, 화소 전극 및 공통 전극은, 이를 투과한 빛의 적어도 70%를 화소 전극과 공통 전극 사이 영역으로 굴절시킨다.For example, the pixel electrode and the common electrode refract at least 70% of the transmitted light to a region between the pixel electrode and the common electrode.

또한, 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치는, 하부 기판, 화소 영역들, 화소 전극 및 공통 전극, 그리고 블록 영역 다수 개를 포함한다. 화소 영역들은, 하부 기판 위에 매트릭스 방식으로 배열된다. 화소 전극 및 공통 전극은, 화소 영역 내에서 동일한 평면 상에서 교대로 배치되며, 단면 형상이 렌즈 형태를 갖는다. 블록 영역들은, 화소 영역 내에서 연속으로 배치된다. 블록 영역은, 전극 영역과 간격 영역을 구비한다. 전극 영역은, 화소 전극 및 공통 전극 중 어느 하나에 해당한다. 간격 영역은, 이웃하는 두 전극들 사이에 해당한다. 블록 영역 하나의 폭은 2.0㎛ 내지 6.0㎛이다.In addition, the horizontal electric field type liquid crystal display according to the present invention includes a lower substrate, pixel regions, a pixel electrode and a common electrode, and a plurality of block regions. The pixel regions are arranged in a matrix manner on the lower substrate. The pixel electrode and the common electrode are alternately disposed on the same plane in the pixel region, and have a cross-sectional shape in the form of a lens. The block areas are continuously arranged in the pixel area. The block region includes an electrode region and an interval region. The electrode region corresponds to any one of a pixel electrode and a common electrode. The gap region corresponds to between two adjacent electrodes. The width of one block region is 2.0 μm to 6.0 μm.

일례로, 화소 영역의 폭이 20~65㎛인 경우, 화소 영역에 대한 블록 영역의 폭 비율은 10% 이하이다.For example, when the width of the pixel region is 20 to 65 μm, the ratio of the width of the block region to the pixel region is 10% or less.

일례로, 화소 영역의 폭이 65~125㎛인 경우, 화소 영역에 대한 블록 영역의 폭 비율은 6% 이하이다.For example, when the width of the pixel region is 65 μm to 125 μm, the ratio of the width of the block region to the pixel region is 6% or less.

일례로, 화소 영역의 폭이 125~210㎛인 경우, 화소 영역에 대한 블록 영역의 폭 비율은 4% 이하이다.For example, when the width of the pixel region is 125 μm to 210 μm, the ratio of the width of the block region to the pixel region is 4% or less.

일례로, 화소 전극 및 상기 공통 전극은, 인듐-주석 산화물 및 인듐-아연 산화물과 같은 투명 도전 물질을 포함한다.For example, the pixel electrode and the common electrode include a transparent conductive material such as indium-tin oxide and indium-zinc oxide.

일례로, 화소 전극 및 공통 전극은, 선 폭이 1.0㎛이고, 그 사이의 간격이 1.0㎛ 내지 5.0㎛이다.For example, the pixel electrode and the common electrode have a line width of 1.0 μm, and an interval therebetween is 1.0 μm to 5.0 μm.

일례로, 화소 전극 및 공통 전극은, 이를 투과한 빛의 적어도 70%를 간격 영역으로 굴절시킨다.For example, the pixel electrode and the common electrode refract at least 70% of the transmitted light to the gap region.

일례로, 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치는, 상부 기판과 액정 층을 더 포함한다. 상부 기판은, 하부 기판과 일정 거리 이격하여 면 합착된다. 액정층은, 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재된다.For example, the horizontal electric field type liquid crystal display according to the present invention further includes an upper substrate and a liquid crystal layer. The upper substrate is surface-bonded with the lower substrate spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance. The liquid crystal layer is interposed between the lower substrate and the upper substrate.

일례로, 액정 층은 단축 유전율과 장축 유전율의 차이가 -5 내지 5인 액정 물질을 포함한다.For example, the liquid crystal layer includes a liquid crystal material in which the difference between the short-axis dielectric constant and the long-axis dielectric constant is -5 to 5.

일례로, 액정 층은 단축 유전율과 장축 유전율의 차이가 -5보다 큰 네가티브 형 액정 물질을 포함한다.As an example, the liquid crystal layer includes a negative liquid crystal material in which the difference between the short-axis dielectric constant and the long-axis dielectric constant is greater than -5.

본 발명은 공통 전극과 화소 전극의 상부 공간도 투과 영역으로 활용할 수 있는 U-IPS(ltra high transmissive In Plane Switching) 모드 수평 전계형 액정 표시장치를 제공한다. 특히, 본 발명은 전극 영역에서 무 전계 영역을 최소화 할 수 있는 최적화된 전극 폭 값과, 최대 투과율을 확보할 수 있는 최적화된 전극들 사이의 간격 또는 전극 배열 피치 값을 갖는 수평 전계형 액정 표시장치를 제공한다. 그 결과, 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치는, 공통 전극과 화소 전극의 상층 영역에도 수평 전계를 형성할 수 있다. 또한, 공통 전극과 화소 전극의 이격 간격이 충분히 가까이 배열되어 액정 용량이 증가하여, 액정 구동에 필요한 전체 용량이 보조 용량을 필요로 하지 않을 정도로 큰 값을 갖는다. 따라서, 화소 영역 내에 비 개구 영역인 보조 용량을 형성할 필요가 없다. 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치는, 화소 영역의 거의 모든 부분을 개구 영역으로 활용할 수 있는 고 개구율 및 고 휘도를 갖는 수평 전계형 액정 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제공한다. 또한, 화소 전극 및 공통 전극들의 단면 형상을 렌즈 형태로 구현하여, 액정 투과 효율이 높은 영역으로 더 많은 빛을 보냄으로써, 투과율을 극대화 할 수 있다.The present invention provides an ultra high transmissive in plane switching (U-IPS) mode horizontal electric field type liquid crystal display in which the space above the common electrode and the pixel electrode can also be used as a transmissive region. In particular, the present invention provides a horizontal electric field type liquid crystal display having an optimized electrode width value that can minimize the electric field-free region in the electrode region, and an optimized distance between electrodes or an electrode arrangement pitch value that can secure maximum transmittance. to provide. As a result, in the horizontal electric field type liquid crystal display device according to the present invention, a horizontal electric field can also be formed in the upper layer region of the common electrode and the pixel electrode. In addition, since the spacing between the common electrode and the pixel electrode is arranged close enough, the liquid crystal capacity increases, so that the total capacity required for driving the liquid crystal has a large enough value that the auxiliary capacitor is not required. Therefore, there is no need to form a storage capacitor that is a non-opening region in the pixel region. A horizontal electric field type liquid crystal display device according to the present invention provides a thin film transistor substrate for a horizontal electric field type liquid crystal display device having a high aperture ratio and high luminance that can utilize almost all of a pixel area as an aperture area. In addition, by implementing the cross-sectional shape of the pixel electrode and the common electrodes in the form of a lens, the transmittance can be maximized by sending more light to an area with high liquid crystal transmission efficiency.

도 1은 종래 기술에 의한 IPS(In Plane Switching) 모드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에서 절취선 I-I'으로 자른 IPS 모드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 도 1에서 화소 영역 일부인 절취선 I-I'으로 자른 확대 단면도로서, IPS 모드 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통전극 사이에서 형성되는 수평 전계 및 액정 분자의 구동상태를 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명에 의한 초고투과율을 갖는 수평 전계 방식(U-IPS 모드) 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 나타내는 평면도.
도 5는 도 4에서 화소 영역 일부인 절취선 II-II'으로 자른 확대 단면도로서, 화소 전극과 공통 전극의 배열 구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 사상을 종래 기술에 적용한 수평 전계 방식 액정 표시 장치에서, 화소 전극과 공통 전극 사이에서 형성되는 전계의 형상을 나타내는 비교 도면.
도 7은 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극의 배열 구조에서 형성되는 전계의 형상을 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시 장치의 전극 배열 피치에 따른 투과율을 나타내는 그래프.
도 9는 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치에서 하나의 화소를 구성한 화소 전극과 공통 전극의 구조를 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에서 하나의 화소를 구성한 화소 전극과 공통 전극의 구조를 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에서, 한 블록에서의 빛 투과 상태를 나타내는 단면도.
도 12는 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에서, 한 블록에서의 빛 투과 상태를 나타내는 단면도.
도 13은 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS의 광 투과율을 나타내는 그래프.
도 14는 전극들의 단면 형상이 오목 렌즈 형상을 갖는, 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 15는 전극들의 단면 형상이 볼록 렌즈 형상을 갖는, 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치의 구조를 나타낸 단면도
1 is a plan view showing the structure of a thin film transistor substrate for an IPS (In Plane Switching) mode liquid crystal display according to the prior art;
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a thin film transistor substrate for an IPS mode liquid crystal display device taken along the cut line I-I' in FIG. 1;
3 is an enlarged cross-sectional view taken along the perforated line I-I', which is a part of a pixel region in FIG. 1, and is a schematic diagram illustrating a horizontal electric field formed between a pixel electrode and a common electrode of an IPS mode liquid crystal display and a driving state of liquid crystal molecules;
4 is a plan view showing the structure of a thin film transistor substrate for a horizontal electric field type (U-IPS mode) liquid crystal display having an ultra-high transmittance according to the present invention.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along the cut-out line II-II', which is a part of a pixel region in FIG. 4, and shows an arrangement structure of a pixel electrode and a common electrode;
6 is a comparative view illustrating the shape of an electric field formed between a pixel electrode and a common electrode in a horizontal electric field type liquid crystal display device to which the spirit of the present invention is applied to the prior art.
7 is a cross-sectional view showing the shape of an electric field formed in an arrangement structure of a pixel electrode and a common electrode of the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention;
8 is a graph showing the transmittance according to the electrode arrangement pitch of the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention.
9 is a cross-sectional view showing the structure of a pixel electrode and a common electrode constituting one pixel in an IPS mode liquid crystal display according to the prior art.
10 is a cross-sectional view showing the structure of a pixel electrode and a common electrode constituting one pixel in the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention.
11 is a cross-sectional view showing a light transmission state in one block in the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention.
12 is a cross-sectional view illustrating a light transmission state in one block in a U-IPS mode liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing the light transmittance of U-IPS according to an embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view showing the structure of a U-IPS mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, in which the cross-sectional shape of electrodes has a concave lens shape.
15 is a cross-sectional view showing the structure of a U-IPS mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, in which the cross-sectional shapes of electrodes have a convex lens shape;

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals refer to substantially identical elements throughout. In the following description, if it is determined that a detailed description of a known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명에 의한 수평 전계 방식의 액정 표시장치는, 일정 거리 이격하여 서로 면 대향하여 합착된 하부 기판과 상부 기판 그리고 그 사이에 개재된 액정 층을 포함한다. 하부 기판에는 박막 트랜지스터들이 배치되므로 박막 트랜지스터 기판이라고 부르기도 한다. 하부 기판에는, 선분 모양의 화소 전극과 선분 모양의 공통 전극이 동일 평면상에서 교대로 배치된 구조를 갖는다. 특히, 화소 전극과 공통 전극의 간격을 좁혀 전극의 상층 공간에도 프린지 필드에 의한 수평 전계를 형성한다. 따라서, 본 발명에 의한 수평 전계 방식의 액정 표시장치는, 전극 영역도 투과 영역으로 사용함으로써, 초고투과율을 확보할 수 있어, U-IPS 모드 액정 표시장치라고 부르기도 한다.The horizontal electric field type liquid crystal display device according to the present invention includes a lower substrate and an upper substrate bonded to each other to face each other and spaced apart from each other by a predetermined distance, and a liquid crystal layer interposed therebetween. Since thin film transistors are disposed on the lower substrate, it is also called a thin film transistor substrate. The lower substrate has a structure in which line segment-shaped pixel electrodes and line segment-shaped common electrodes are alternately arranged on the same plane. In particular, by narrowing the gap between the pixel electrode and the common electrode, a horizontal electric field by the fringe field is also formed in the space above the electrode. Therefore, the liquid crystal display of the horizontal electric field system according to the present invention can secure ultra-high transmittance by using the electrode region as the transmissive region, and is also called a U-IPS mode liquid crystal display.

이하, 도 4 및 5를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 의한 초고투과율을 갖는 수평 전계 방식(U-IPS 모드) 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 5는 도 4에서 화소 영역 일부인 절취선 II-II'으로 자른 확대 단면도로서, 화소 전극과 공통 전극의 배열 구조를 나타내는 도면이다.Hereinafter, it will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5 . 4 is a plan view showing the structure of a thin film transistor substrate for a horizontal electric field type (U-IPS mode) liquid crystal display having ultra-high transmittance according to the present invention. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along the cut-out line II-II′, which is a part of a pixel region in FIG. 4 , and is a diagram illustrating an arrangement structure of a pixel electrode and a common electrode.

도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시 패널의 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(SUB) 상에 교차하도록 형성된 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(T)를 구비한다. 또한, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 수평 전계를 이루도록 형성된 화소 전극(PXL) 및 공통 전극(COM)을 구비한다. 도면으로 도시하지 않았지만, 공통 전극(COM)에 공통 전압을 인가하기 위한 공통 배선이 더 배치될 수 있다. 여기서는, 별도의 공통 배선 없이, 데이터 배선(DL)과 중첩하는 최외곽 공통 전극(COMo)이 각 화소의 공통 전극(COM)들을 연결하는 공통 배선의 기능을 하는 구조를 갖는다.Referring to FIG. 4 , the thin film transistor substrate of the U-IPS mode liquid crystal display panel according to the present invention includes gate lines GL and data lines DL formed to cross a lower substrate SUB, and formed at each intersection thereof. A thin film transistor T is provided. In addition, the pixel electrode PXL and the common electrode COM formed to form a horizontal electric field in the pixel region provided in the cross structure are provided. Although not shown in the drawings, a common wiring for applying a common voltage to the common electrode COM may be further disposed. Here, without a separate common line, the outermost common electrode COMo overlapping the data line DL has a structure that functions as a common line connecting the common electrodes COM of each pixel.

박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 배선(DL)의 화소 신호가 화소 전극(PXL)에 충전, 유지되도록 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)에 접속된 게이트 전극(G)과, 데이터 배선(DL)에 접속된 소스 전극(S)과, 화소 전극(PXL)에 접속된 드레인 전극(D)을 구비한다. 또한, 박막 트랜지스터(T)는 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 채널을 형성하는 활성 채널층(도시하지 않음)과, 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)과 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층(도시하지 않음)을 더 포함한다.The thin film transistor T allows the pixel signal of the data line DL to be charged and maintained in the pixel electrode PXL in response to the gate signal of the gate line GL. To this end, the thin film transistor T has a gate electrode G connected to the gate line GL, a source electrode S connected to the data line DL, and a drain electrode G connected to the pixel electrode PXL. D) is provided. In addition, the thin film transistor T has an active channel layer (not shown) forming a channel between the source electrode S and the drain electrode D, and ohmic contact with the source electrode S and the drain electrode D. It further includes an ohmic contact layer (not shown) for

화소 전극(PXL)은 보호막 및/또는 평탄화 막을 관통하는 드레인 콘택홀(DH)을 통해 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(D)과 접속되어 화소 영역에 형성된다. 특히, 화소 전극(PXL)은 드레인 전극(D)과 접속되고 인접한 게이트 라인(GL)과 나란하게 형성된 수평 화소 전극(PXLh)과, 이 수평 화소 전극(PXLh)에서 분기하여 화소 영역 내에서 수직 방향으로 형성된 다수 개의 수직 화소 전극(PXLv)을 포함한다.The pixel electrode PXL is connected to the drain electrode D of the thin film transistor T through a drain contact hole DH penetrating the passivation layer and/or the planarization layer and is formed in the pixel region. In particular, the pixel electrode PXL has a horizontal pixel electrode PXLh connected to the drain electrode D and formed in parallel with the adjacent gate line GL, and is branched from the horizontal pixel electrode PXLh in a vertical direction in the pixel region. and a plurality of vertical pixel electrodes PXLv formed by

공통 전극(COM)은 최 외곽 공통 전극(COMo), 수평 공통 전극(COMh) 및 수직 공통 전극(COMv)을 포함할 수 있다. 최 외곽 공통 전극(COMo)은 게이트 절연막(GI), 보호막(PAS) 및 평탄화 막(PAC)을 사이에 두고 데이터 배선(DL)을 완전히 덮는 구조를 가져, 각 화소 영역에 배치된 공통 전극(COM)들을 전기적으로 모두 연결한다. 수평 공통 전극(COMh)은 최외곽 공통 전극(COMo)와 연결되며 화소를 가로 질러 배치된 막대 형상을 갖는다. 수직 공통 전극(COMv)은 수평 공통 전극(COMh)에서 분기하여 화소 영역 내에서 수직 방향으로 배치된 다수 개의 선분 형상을 갖는다.The common electrode COM may include an outermost common electrode COMo, a horizontal common electrode COMh, and a vertical common electrode COMv. The outermost common electrode COMo has a structure that completely covers the data line DL with the gate insulating layer GI, the passivation layer, and the planarization layer PAC interposed therebetween, and the common electrode COM disposed in each pixel area. ) are electrically connected. The horizontal common electrode COMh is connected to the outermost common electrode COMo and has a bar shape disposed across the pixel. The vertical common electrode COMv has a plurality of line segments branched from the horizontal common electrode COMh and arranged in a vertical direction in the pixel area.

특히, 수직 공통 전극(COMv)은 화소 영역 내에서 수직 화소 전극(PXLv)과 교대로 나란하게 배치된다. 또한, 최 외곽 공통 전극(COMo) 바로 옆에는 첫 번째 혹은 마지막 번째 수직 화소 전극(PXLv)이 배치된다.In particular, the vertical common electrode COMv is alternately disposed in parallel with the vertical pixel electrode PXLv in the pixel area. In addition, the first or last vertical pixel electrode PXLv is disposed right next to the outermost common electrode COMo.

이에 따라, 박막 트랜지스터(T)를 통해 화소 신호가 공급된 수직 화소 전극(PXLv)과 최 외곽 공통 전극(COMo)을 통해 기준 전압이 공급된 수직 공통 전극(COMv) 사이에 수평 전계가 형성된다. 이 수평 전계에 의해 박막 트랜지스터 어레이 기판과 칼라 필터 어레이 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상을 구현한다.Accordingly, a horizontal electric field is formed between the vertical pixel electrode PXLv supplied with the pixel signal through the thin film transistor T and the vertical common electrode COMv supplied with the reference voltage through the outermost common electrode COMo. Liquid crystal molecules arranged in a horizontal direction between the thin film transistor array substrate and the color filter array substrate rotate due to dielectric anisotropy by this horizontal electric field. An image is realized by changing the transmittance of light passing through the pixel area according to the degree of rotation of the liquid crystal molecules.

본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치의 구조를 나타내는 도 4와 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치의 구조를 나타내는 도 1을 비교하면, 대부분의 구성 요소들이 유사하다. 차이가 있다면, 도 4에서는 보조 용량 전극이 포함되어 있지 않다. 또 다른 중요한 차이점으로는 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 배열 구조에 차이가 있다. 하지만, 도면상으로 전극들의 배열 구조에 대한 차이점은 나타나지 않는다. 하여, 이하에서는 도 5를 더 참조하여, 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치의 구조를 상세히 설명한다.Comparing FIG. 4 showing the structure of the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention and FIG. 1 showing the structure of the IPS mode liquid crystal display according to the prior art, most of the components are similar. If there is a difference, the storage capacitor electrode is not included in FIG. 4 . Another important difference is an arrangement structure of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv. However, there is no difference in the arrangement structure of the electrodes in the drawings. Therefore, the structure of the U-IPS mode liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5 .

도 5를 참조하면, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)이 동일 평면상에서 수평 방향으로 나란하게 형성되어 있다. 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 하부에는 평탄화 막, 보호막 및 게이트 절연막이 적층되어 있을 수 있다. 여기서는 전극들의 배치 구조를 중심으로 설명한다.Referring to FIG. 5 , the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are formed in parallel in the horizontal direction on the same plane. A planarization layer, a passivation layer, and a gate insulating layer may be stacked under the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv. Herein, the arrangement structure of the electrodes will be mainly described.

수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)은 교대로 배치되어 있다. 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)은 각각 동일한 선폭(CD)을 갖는다. 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)은 일정 간격(GAP)을 두고 평행하게 배치되어 있다.The vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are alternately arranged. The vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv each have the same line width CD. The vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are disposed in parallel with a predetermined interval GAP.

예를 들어, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 선폭(CD)은 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 값을 갖는다. 또한, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 배열 피치(Pitch)는 2.0㎛ 내지 6.0㎛의 값을 갖는다. 따라서, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 간격(GAP)은 1.5㎛ 내지 4.0㎛의 값을 가질 수 있다. 가장 바람직하게는 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 선폭(CD)은 1.0㎛인 것이 좋다. 이 조건하에서, 전극 피치(Pitch)를 고려하면, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 간격(GAP)은 1.0㎛ 내지 5.0㎛의 값을 갖는 것이 바람직하다.For example, the line width CD of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv has a value of 0.5 μm to 2.0 μm. In addition, the arrangement pitch of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv has a value of 2.0 μm to 6.0 μm. Accordingly, the gap GAP between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv may have a value of 1.5 μm to 4.0 μm. Most preferably, the line width CD of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv is 1.0 μm. Under this condition, in consideration of the electrode pitch, the gap GAP between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv preferably has a value of 1.0 μm to 5.0 μm.

이와 같은, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 선폭(CD) 그리고 피치(Pitch) 값들은 임의적으로, 설계자의 임의 변경으로 결정된 것이 아니다. 본 발명에서는, 초고투과율을 확보할 수 있는 U-IPS 모드 액정 표시장치를 고안하기 위해 다양한 실험 및 시뮬레이션을 통해 위와 같은 값들을 결정하였다.Such values of the line width CD and the pitch of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are not arbitrarily determined by a designer. In the present invention, the above values were determined through various experiments and simulations in order to devise a U-IPS mode liquid crystal display capable of securing ultra-high transmittance.

첫 번째로, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 상부 공간에도 수평 전계를 형성하기 위해, 전극 간격(GAP)을 좁게 설계하였다. 즉, 전극 간격(GAP)을 좁게 설계하면, 수평 전계가 전극과 전극 사이에만 형성되는 것이 아니고, 전극의 상부 표면에도 프린지 필드에 의한 수평 전계를 형성할 수 있다.First, in order to form a horizontal electric field in the space above the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv, the electrode gap GAP is designed to be narrow. That is, if the electrode gap GAP is designed to be narrow, the horizontal electric field is not only formed between the electrode and the electrode, but also the horizontal electric field due to the fringe field can be formed on the upper surface of the electrode.

하지만, 전극 간격을 좁혀서 전극 상부 표면에 수평 전계를 형성하더라도, 전극 영역을 항상 투과 영역으로 사용할 수 있는 것은 아니다. 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치에서, 전극의 간격을 전극의 폭에 가깝게 줄이더라도, 전극 상부 영역을 모두 투과 영역으로 사용할 수 있는 것은 아니다.However, even if a horizontal electric field is formed on the upper surface of the electrode by narrowing the electrode gap, the electrode region may not always be used as the transmissive region. In the IPS mode liquid crystal display according to the prior art, even if the distance between the electrodes is reduced to be close to the width of the electrode, not all of the upper region of the electrode can be used as the transmissive region.

그 이유에 대해 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 사상을 종래 기술에 적용한 수평 전계 방식 액정 표시 장치에서, 화소 전극과 공통 전극 사이에서 형성되는 전계의 형상을 나타내는 비교 도면이다. 도 6은, 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치에서 전극의 간격을, 본 발명의 경우에 대응하여, 좁힌 상태에서의 수평 전계 형상을 나타낸다.The reason will be described with reference to FIG. 6 . 6 is a comparative diagram illustrating the shape of an electric field formed between a pixel electrode and a common electrode in a horizontal electric field type liquid crystal display device to which the spirit of the present invention is applied to the prior art. 6 shows the shape of the horizontal electric field in a state in which the electrode spacing in the IPS mode liquid crystal display according to the prior art is narrowed corresponding to the case of the present invention.

예를 들어, 전극들의 폭(CD)이 2.3㎛ 이상인 값을 갖는 경우, 전극 간격(GAP)을 3.0㎛ 정도로 좁히면, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 사이뿐 아니라, 전극 상층부에도 수평 전계가 형성될 수 있다. 전극들(PXLv, COM) 상부에 표시된 반원형 실선은 전극들 사이에 형성된 수평 전계를 나타낸다. 그리고, 그 위에 도시한 그래프 곡선은, 액정 셀에 인가되는 수평 전계의 전체적인 프로파일을 나타낸다.For example, when the width CD of the electrodes has a value of 2.3 μm or more, if the electrode gap GAP is narrowed to about 3.0 μm, not only between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv but also the upper electrode A horizontal electric field may also be formed. A semicircular solid line displayed on the electrodes PXLv and COM indicates a horizontal electric field formed between the electrodes. And, the graph curve shown thereon shows the overall profile of the horizontal electric field applied to the liquid crystal cell.

도 6을 참조하면, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 사이에서는 최대 전계가 형성된다. 또한, 전극들의 상부 공간에서도, 어느 정도의 전계가 형성된다. 하지만, 전극의 중앙부 일정 영역에는 전계 값이 급격히 저하되는 데드 존(Dead Zone)이 발생한다. 전극들의 폭(CD)이 2.3㎛ 이상인 경우, 이 데드 존의 영역은 적어도 1.0㎛ 이상 차지한다. 따라서, 도 6에서와 같이 수평 전계는 전극들의 상층부 중간 영역에서 급격히 저하되는 형상을 갖고, 이 부분은 여전히 비 투과 영역으로 남는다.Referring to FIG. 6 , a maximum electric field is formed between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv. In addition, even in the space above the electrodes, an electric field to a certain extent is formed. However, a dead zone in which an electric field value rapidly decreases occurs in a certain region of the central portion of the electrode. When the width CD of the electrodes is 2.3 μm or more, the area of the dead zone occupies at least 1.0 μm or more. Accordingly, as shown in FIG. 6 , the horizontal electric field has a shape that rapidly decreases in the middle region of the upper layer of the electrodes, and this part still remains as a non-transmissive region.

하지만, 본 발명에서와 같이, 전극들의 폭(CD)을 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 값으로 설계한 경우, 전계의 데드 존(Dead Zone)을 극소화 할 수 있다. 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극의 배열 구조에서 형성되는 전계의 형상을 나타내는 단면도이다.However, as in the present invention, when the width CD of the electrodes is designed to a value of 0.5 μm to 2.0 μm, the dead zone of the electric field can be minimized. It will be described with reference to FIG. 7 . 7 is a cross-sectional view illustrating a shape of an electric field formed in an arrangement structure of a pixel electrode and a common electrode of the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention.

도 7에서, 전극들(PXLv, COM) 상부에 표시된 반원형 실선은 전극들 사이에 형성된 수평 전계를 나타낸다. 그리고 그 위에 도시한 그래프 곡선은, 액정 셀에 인가되는 수평 전계의 전체적인 프로파일을 나타낸다. 도 7에 도시한 바와 같이, 전극의 선폭(CD)가 2.0㎛ 이하인 경우, 전극 상층부에 형성된 수평 전계의 데드 존(Dead Zone)은 0.5㎛ 이하의 영역으로 줄어들 수 있다. 또한, 전극들의 폭이 상대적으로 좁기 때문에, 전극들의 정 중앙부에도 프리지 필드가 형성된다. 따라서, 본 발명에서 목표로 하는 초고투과율을 달성하기 위해서는, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 선폭(CD)이 2.0㎛이하인 것이 바람직하다. 현재의 포토리소그래피 공정으로 2.0㎛보다 작은 선폭의 전극을 형성하는 것은 그리 어렵지않다. 이보다도 훨씬 좁은 선폭의 전극도 충분히 제작할 수 있다. 하지만, 더 좁은 선폭의 배선을 형성하는 것은, 제조 시간 및 제조 비용이 기하 급수적으로 증가할 수 있다..In FIG. 7 , a semicircular solid line indicated above the electrodes PXLv and COM indicates a horizontal electric field formed between the electrodes. And the graph curve shown thereon represents the overall profile of the horizontal electric field applied to the liquid crystal cell. As shown in FIG. 7 , when the line width CD of the electrode is 2.0 μm or less, the dead zone of the horizontal electric field formed in the upper layer of the electrode may be reduced to a region of 0.5 μm or less. In addition, since the width of the electrodes is relatively narrow, a freedge field is also formed in the central portion of the electrodes. Accordingly, in order to achieve the ultra-high transmittance targeted in the present invention, it is preferable that the line width CD of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv be 2.0 μm or less. It is not difficult to form an electrode with a line width smaller than 2.0 μm with the current photolithography process. An electrode with a much narrower line width than this can be sufficiently fabricated. However, forming narrower linewidth wiring can exponentially increase manufacturing time and manufacturing cost.

이상 설명한 바와 같이, 다양한 크기의 액정 표시장치들의 생산 조건 및 고 품질을 제공할 수 있는 초고투과율을 고려하여, 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치에서, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 선폭(CD)은, 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 값을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 선폭(CD)은 1.0㎛의 값을 갖는 것이 가장 바람직하다.As described above, in consideration of the production conditions of liquid crystal displays of various sizes and ultra-high transmittance capable of providing high quality, in the horizontal electric field type liquid crystal display according to the present invention, the vertical pixel electrode (PXLv) and the vertical common electrode ( COMv) preferably has a value of 0.5 µm to 2.0 µm. In particular, the line width CD of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv most preferably has a value of 1.0 μm.

두 번째로, 전극들의 선폭(CD)을 결정한 상태에서, 전극들의 피치(Pitch)를 결정하였다. 전극들의 피치(Pitch)는 투과율과 밀접한 관계가 있을 수 있다. 따라서, 전극들의 배열 피치(Pitch)에 따른 투과율의 변화값을 측정하여, 가장 바람직한 전극 배열 피치(Pitch) 값을 결정하였다.Second, in a state in which the line width (CD) of the electrodes was determined, the pitch of the electrodes was determined. A pitch of the electrodes may have a close relationship with transmittance. Therefore, the most preferable electrode arrangement pitch value was determined by measuring the change value of transmittance according to the arrangement pitch of the electrodes.

예를 들어, 가장 바람직한 전극 선폭(CD)인 1.0㎛의 값을 갖도록 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)를 설계하되, 전극들의 배열 피치(Pitch)를 12.0㎛에서 0.5㎛ 단위로 좁혀가면서, 투과율을 측정한다. 전극 배열 피치(Pitch)를 좁히면, 전극의 개수가 늘어날 수 있기 때문에 투과율은 어느 정도 줄어드는 것을 충분히 예상할 수 있다. 하여, 어느 정도까지 전극 피치(Pitch)를 좁힐 수 있는가를 알아내기 위한 실험이었다.For example, the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are designed to have a value of 1.0 μm, which is the most desirable electrode line width CD, but the arrangement pitch of the electrodes is changed from 12.0 μm to 0.5 μm. While narrowing, the transmittance is measured. If the electrode arrangement pitch is narrowed, the transmittance may be sufficiently expected to decrease to some extent because the number of electrodes may be increased. Therefore, it was an experiment to find out to what extent the electrode pitch can be narrowed.

하지만, 실험 결과는 도 8에 도시한 바와 같이, 예상 밖의 결과가 나왔다. 도 8은 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시 장치의 전극 배열 피치에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다.However, as shown in FIG. 8 , the experimental results were unexpected. 8 is a graph showing the transmittance according to the electrode arrangement pitch of the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention.

종래 기술에 의한 IPS 모드에서 전극 배열 피치(Pitch)는 현재 12.5㎛가 최소 값에 해당한다. 따라서, 12.0㎛부터 시작하여 전극 배열 피치(Pitch)를 줄여가면서 투과율을 측정하였다. 전극 배열 피치(Pitch)가 줄어들 수록 빛의 투과율(Transmittance)은 점차 감소하였다. 그리고, 약 8.5㎛에서는 제품으로 허용 가능한 최소 투과율의 값인 0.380(a.u.)을 나타내었다. 여기까지의 결과만으로 보면, 전극 피치는 8.5㎛를 최하 값으로 설계하는 것이 바람직하다. 도 8에서는 편의상 전극 피치가 8.5㎛ 이하인 경우의 투과도만을 나타내었다. 8.5㎛ 이상의 범위에서는 거의 선형적으로 투과도가 증가한다.In the IPS mode according to the prior art, the current electrode arrangement pitch (Pitch) 12.5㎛ corresponds to the minimum value. Therefore, the transmittance was measured while decreasing the electrode array pitch starting from 12.0 μm. As the electrode arrangement pitch decreased, the transmittance of light gradually decreased. And, at about 8.5 μm, 0.380 (a.u.), which is the value of the minimum allowable transmittance for the product, was shown. In view of the results so far, it is preferable to design the electrode pitch as the lowest value of 8.5 μm. 8 shows only transmittance when the electrode pitch is 8.5 μm or less for convenience. In the range of 8.5 μm or more, the transmittance increases almost linearly.

하지만, 우리는 전극 배열 피치(Pich)를 더 좁혀서 실험을 계속 실시하였다. 그 결과, 전극 배열 피치(Pitch)가 7.0㎛에서 최소 값을 나타낸 후, 점차 증가하는 경향을 나타내었다. 심지어 6.0㎛에서 제품으로 허용 가능한 최소 투과율 값인, 0.380(a.u.)이 다시 나타났으며, 그 이후로도 투과율은 계속 증가하였다.However, we continued the experiment by further narrowing the electrode arrangement pitch. As a result, the electrode arrangement pitch showed a minimum value at 7.0 μm, and then showed a tendency to gradually increase. Even at 6.0 μm, 0.380 (a.u.), the minimum acceptable transmittance value for the product, reappeared, and the transmittance continued to increase thereafter.

앞에서 설정한 전극 폭(CD)가 1.0㎛인 것을 고려하여, 전극 배열 피치(Pitch)를 2.0㎛까지 좁혀서 실험한 결과, 투과율은 계속 증가하는 추세를 나타내었다. 물론, 전극 배열 피치(Pitch)를 2.0㎛ 이하로 작게 만드는 것도 가능하다. 하지만, 다양한 크기의 액정 표시장치들의 생산 조건 및 고 품질을 제공할 수 있는 초고투과율을 고려하여, 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치에서, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 배열 피치(Pitch)는, 2.0㎛ 내지 6.0㎛ 인 것이 바람직하다. 이 경우, 전극들 사이의 간격(GAP)은 1.0㎛ 내지 5.0㎛가 된다.Considering that the previously set electrode width (CD) was 1.0 μm, as a result of the experiment by narrowing the electrode arrangement pitch to 2.0 μm, the transmittance continued to increase. Of course, it is also possible to make the electrode arrangement pitch as small as 2.0 μm or less. However, in consideration of the production conditions of liquid crystal displays of various sizes and ultra-high transmittance capable of providing high quality, in the horizontal electric field type liquid crystal display according to the present invention, the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv The arrangement pitch is preferably 2.0 µm to 6.0 µm. In this case, the gap GAP between the electrodes is 1.0 μm to 5.0 μm.

다양한 실험과 시뮬레이션을 통해, 본 발명에 의한 초고투과율을 갖는 수평 전계 방식의 액정 표시장치는, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 선폭(CD)은 1.0㎛이며, 배열 피치(Pitch)는 3.0㎛ 인 것이 가장 바람직하다. 이 경우, 전극들 사이의 간격(GAP)은 2.0㎛가 된다. 또한, 위 시뮬레이션 및 실험 결과를 바탕으로 실제 U-IPS 모드 액정 표시장치를 제조할 때, 현재의 생산 설비 및 공정 조건들을 고려했을 때, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv)의 선폭(CD)은 1.9㎛이며, 배열 피치(Pitch)는 5.6㎛로 제조하였다. 이 경우, 전극들 사이의 간격(GAP)은 3.7㎛가 된다.Through various experiments and simulations, in the liquid crystal display of the horizontal electric field method having ultra-high transmittance according to the present invention, the line width (CD) of the vertical pixel electrode (PXLv) and the vertical common electrode (COMv) is 1.0 μm, and the arrangement pitch ( Pitch) is most preferably 3.0㎛. In this case, the gap GAP between the electrodes becomes 2.0 μm. In addition, when manufacturing an actual U-IPS mode liquid crystal display based on the above simulation and experimental results, considering the current production facilities and process conditions, the line width of the vertical pixel electrode (PXLv) and the vertical common electrode (COMv) (CD) was 1.9㎛, the arrangement pitch (Pitch) was prepared to 5.6㎛. In this case, the gap GAP between the electrodes becomes 3.7 μm.

이와 같이 전극들을 설계할 경우, 전극 상층 영역도 모두 투과 영역으로 활용할 수 있다. 따라서, 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 모두를 투명 도전 물질로 형성하더라도, 빛 샘이 발생하지 않고, 초고투과율을 확보할 수 있다. 여기서, 투명 도전 물질은, 인듐-주석 산화물(Indium-Tin-Oxide; ITO) 혹은 인듐-갈륨-산화물(Indium-Zinc-Oxide; IZO)과 같은 산화물을 포함한다.When the electrodes are designed in this way, all of the electrode upper layer region can be used as a transmissive region. Accordingly, even when both the pixel electrode PXL and the common electrode COM are formed of a transparent conductive material, light leakage does not occur and ultra-high transmittance can be secured. Here, the transparent conductive material includes an oxide such as Indium-Tin-Oxide (ITO) or Indium-Zinc-Oxide (IZO).

마지막으로, 이와 같이 전극들의 간격이 좁게 배치된 경우, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 사이에 형성되는 수평 전계는 종래 기술에 의한 IPS 모드에서와 다른 특성을 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치에서는 종래 기술과 다른 성질의 액정 물질을 사용하는 것이 바람직하다.Finally, when the electrodes are arranged with a narrow interval as described above, the horizontal electric field formed between the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv may have different characteristics from the IPS mode according to the related art. That is, in the horizontal electric field type liquid crystal display according to the present invention, it is preferable to use a liquid crystal material having a property different from that of the prior art.

본 발명에서 제안한 전극 구조를 다양한 액정 물질에 적용하여 실험한 결과, 액정의 유전율 차이(Δε)가 -5 내지 5 범위 이내인 액정 물질이 최대 투과율을 보였다. 액정의 유전율 차이란, 액정 분자의 단축 유전율(ε)과 장축 유전율(ε)의 차이를 의미한다. 예를 들어, 유전율 차이가 양수이면 포지티브 형(Positive Type) 액정으로, 음수이면 네가티브 형(Negative Type) 액정으로 구분한다. 본 발명에서는, 액정의 종류에 상관 없이 유전율의 차이가 5 이하인 것이 좋다. 또한, 유전율의 차이가 5이하인 네가티브 형 액정이 더 바람직하다. 즉, 유전율의 차이가 -5 보다 큰 네가티브 형 액정이 바람직하다.As a result of experimentation by applying the electrode structure proposed in the present invention to various liquid crystal materials, the liquid crystal material having a dielectric constant difference (Δε) within the range of -5 to 5 showed the maximum transmittance. The difference in dielectric constant of the liquid crystal means the difference between the short-axis dielectric constant (ε ) and the long-axis dielectric constant ( ε ) of the liquid crystal molecules. For example, if the dielectric constant difference is positive, it is classified as a positive type liquid crystal, and if it is negative, it is classified as a negative type liquid crystal. In the present invention, it is preferable that the difference in dielectric constant is 5 or less regardless of the type of liquid crystal. Further, a negative liquid crystal having a dielectric constant difference of 5 or less is more preferable. That is, a negative liquid crystal having a difference in permittivity greater than -5 is preferable.

<비교 예><Comparative example>

지금까지는 본 발명에 의한 초고투과율을 갖는 수평 전계 액정 표시장치에서 액정 층을 구동하기 위한 수평 전계의 측면에서 구조적인 특징을 중심으로 설명하였다. 이하, 도 9 및 10을 더 참조하여, 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치를 구성한 응용 예에서, 초고투과율을 구현하기 위한 화소 구성의 특징에 대한 특징을 설명한다. 효과적으로 설명하기 위해 종래 기술과 비교 설명을 한다.So far, the structural features in terms of the horizontal electric field for driving the liquid crystal layer in the horizontal electric field liquid crystal display having ultra-high transmittance according to the present invention have been mainly described. Hereinafter, with further reference to FIGS. 9 and 10, characteristics of a pixel configuration for realizing ultra-high transmittance in an application example constituting a U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention will be described. In order to effectively explain, a comparative explanation with the prior art will be provided.

<종래기술의 경우><In case of prior art>

먼저, 도 1 내지 3 및 도 9를 참조하여, 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치의 화소 구성의 특징에 대해서 먼저 설명한다. 도 9는 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치에서 하나의 화소를 구성한 화소 전극과 공통 전극의 구조를 나타낸 단면도이다.First, with reference to FIGS. 1 to 3 and 9 , the characteristics of the pixel configuration of the IPS mode liquid crystal display according to the prior art will be described first. 9 is a cross-sectional view illustrating the structure of a pixel electrode and a common electrode constituting one pixel in an IPS mode liquid crystal display according to the prior art.

도 1 내지 3 및 9를 참조하면, 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치는 다수 개의 단위 화소들이 매트릭스 방식으로 배치되어 있다. 여기서, 단위 화소라함은, 화상 전체를 구성하는 단위 점을 표시하는 화소를 의미한다. 칼라 표시장치의 경우, 단위 화소는 더 작은 서브 화소들로 이루어진다. 예를 들어, 하나의 단위 화소는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소를 포함할 수 있다. 또는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 청색 서브 화소 및 백색 서브 화소를 포함할 수도 있다. 본 발명에서 설명하는 '화소'는 특별한 설명이 없는 한 '서브 화소'를 의미한다.1 to 3 and 9 , in the IPS mode liquid crystal display according to the related art, a plurality of unit pixels are arranged in a matrix manner. Here, the unit pixel means a pixel that displays a unit point constituting the entire image. In the case of a color display device, a unit pixel is composed of smaller sub-pixels. For example, one unit pixel may include a red sub-pixel, a green sub-pixel, and a blue sub-pixel. Alternatively, it may include a red sub-pixel, a green sub-pixel, a blue sub-pixel, and a white sub-pixel. In the present invention, a 'pixel' means a 'sub-pixel' unless otherwise specified.

하나의 화소들은 기판 위에서 서로 직교하는 게이트 배선(GL)들과 데이터 배선(DL)들에 의해 정의된다. 하나의 화소 영역 내에는 여러 가지 구성 요소들이 배치된다. 박막 트랜지스터(T), 보조 용량(STG) 및/또는 배선들(GL, DL, CL)과 같은 구동에 필요한 소자들 그리고 화소 전극(PXL) 및 공통 전극(COM)들이 배치된다.One pixel is defined by gate lines GL and data lines DL orthogonal to each other on the substrate. Various components are arranged in one pixel area. Elements necessary for driving such as the thin film transistor T, the storage capacitor STG and/or the wirings GL, DL, and CL, and the pixel electrode PXL and the common electrode COM are disposed.

이들 구성 요소들 중에서 수직 화소 전극(PXLv) 및 수직 공통 전극(COMv)들이 배치된 영역은, 화소 영역(EPA)으로 정의할 수 있다. 화소 영역(EPA)에서, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 각각은 폭이 대략 3㎛인 선분 형상을 갖고, 대략 15㎛의 간격으로 나란하게 배치되어 있다. 전극들(PXLv, COMv)이 교대로 배치된 기본 단위를 블록이라고 정의하고, 블록이 차지하는 영역을 블록 영역(BA)이라고 정의한다. 또한, 전극들(PXLv, COMv) 사이의 공간을 간격 영역(GA)이라고 정의한다. 도 9에서는 하나의 화소에 블록 영역들(B1, B2, B3, B4)이 4개가 배치된 경우를 나타낸다.Among these components, an area in which the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are disposed may be defined as a pixel area EPA. In the pixel area EPA, each of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv has a line segment shape with a width of approximately 3 μm and is arranged in parallel with an interval of approximately 15 μm. A basic unit in which the electrodes PXLv and COMv are alternately arranged is defined as a block, and an area occupied by the block is defined as a block area BA. In addition, a space between the electrodes PXLv and COMv is defined as a gap region GA. 9 illustrates a case in which four block regions B1, B2, B3, and B4 are disposed in one pixel.

종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치에서는, 전극들(PXLv, COMv)이 차지하는 영역에는 수평 전계가 형성되지 않으므로, 액정에 의해 빛 투과율을 조절할 수 없다. 따라서, 빛샘을 방지하기 위해 전극들(PXLv, COMv)을 불투명 금속으로 형성하여 불 투과 영역으로 만든다. 따라서, 화소 영역(EPA)을 구성하는 단위 블록 영역(BA)에서 간격 영역(GA) 만이 투과 영역이 된다. 예를 들어, 도 9에서 화소 영역(EPA) 내에서의 개구율은 {(네 개의 간격 영역(GA)들의 합) / (화소 영역(EPA))}으로 정해진다. 즉, 종래 기술에 의한 IPS 표시장치에서 개구율은 항상 1보다 작은 값을 갖는다.In the IPS mode liquid crystal display according to the prior art, since a horizontal electric field is not formed in the region occupied by the electrodes PXLv and COMv, the light transmittance cannot be adjusted by the liquid crystal. Therefore, in order to prevent light leakage, the electrodes PXLv and COMv are formed of an opaque metal to make them non-transmissive. Accordingly, in the unit block area BA constituting the pixel area EPA, only the gap area GA becomes the transmissive area. For example, in FIG. 9 , the aperture ratio in the pixel area EPA is determined by {(sum of the four gap areas GA) / (pixel area EPA)}. That is, in the IPS display device according to the prior art, the aperture ratio always has a value less than 1.

또한, 전극들(PXLv, COMv)의 폭보다 간격 영역(GA)의 폭이 적어도 5배 정도 더 큰 구조를 갖는다. 따라서, 화소 영역(EPA) 내에서 단위 블록 영역(BA)이 차지하는 비율도 상당히 큰 값을 갖는다. 특히, 해상도가 높을수록 화소의 크기가 점점 작아진다. 화소의 크기가 작아지더라도, 배선의 폭을 좁히는 데는 한계가 있으므로, 화소를 작게 만들기 위해서는 블록의 개수를 줄이는 방법을 사용한다. 즉, 동일한 화면 크기를 갖는 경우, 고 해상도 액정 표시장치는 저 해상도 액정 표시장치보다 작은 크기의 화소들을 가지며, 한 화소 내에서 블록의 개수가 더 적다. In addition, the width of the gap region GA is at least 5 times greater than the width of the electrodes PXLv and COMv. Accordingly, the ratio of the unit block area BA in the pixel area EPA is also considerably large. In particular, the higher the resolution, the smaller the pixel size. Even if the size of the pixel is reduced, there is a limit to narrowing the width of the wiring. In order to make the pixel small, a method of reducing the number of blocks is used. That is, when having the same screen size, the high-resolution liquid crystal display has smaller pixels than the low-resolution liquid crystal display, and the number of blocks in one pixel is smaller.

예를 들어, 도 9와 같은 화소 구조를 갖는 액정 표시장치에서 해상도를 높이기 위한 가장 효율적인 방법은, 블록의 개수를 네 개에서 세 개 혹은 두 개로 줄이는 것이다. 특히, 화소 영역(EPA) 내에서 수직 공통 전극(COMv)을 항상 최외곽에 배치하기 위해서는, 블록을 2개로 줄이는 것이 바람직하다. 즉, 세 번째 블록(B3)과 네 번째 블록(B4)을 삭제하면, 해상도를 2배 이상 높일 수 있다.For example, the most efficient method for increasing the resolution in the liquid crystal display having the pixel structure shown in FIG. 9 is to reduce the number of blocks from four to three or two. In particular, in order to always dispose the vertical common electrode COMv at the outermost position in the pixel area EPA, it is preferable to reduce the number of blocks to two. That is, if the third block B3 and the fourth block B4 are deleted, the resolution can be doubled or more.

좀 더 구체적으로 설명하면, 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치에서, 해상도 및 액정 표시 패널의 크기에 따라 화소 영역의 크기가 다르다. 현재 생산되고 있는 대표적인 액정 표시 패널의 경우에서, 화소 영역(EPA) 대비 단위 블록 영역(BA)의 면적 비율을 계산하면 다음 표와 같다.More specifically, in the IPS mode liquid crystal display according to the prior art, the size of the pixel area is different according to the resolution and the size of the liquid crystal display panel. In the case of a representative liquid crystal display panel currently being produced, the area ratio of the unit block area BA to the pixel area EPA is calculated as follows.

해상도에 대한 정의는, 현재 일반적으로 사용하는 것을 기준으로 하였다. 예를 들어, Full HD(FHD)는 (가로 단위 화소 수×세로 단위 화소 수)가 1920×1080으로 2K로 표시하였고, QHD는 3840×2160 혹은 4096×2160으로 4K로, UHD는 7680×4320으로 8K로 표시하였다. 여기서, K는 1,000을 의미한다. 이상 해상도 별로 나타나는 단위 화소 수는 색상 기본 화소로서, 하나의 단위 화소는 3개(적-녹-청) 혹은 4개(적-녹-청-백)의 서브 화소들을 포함한다. 따라서, 서브 화소의 개수로 보면, 가로 서브 화소수는 적어도 가로 단위 화소수의 3배수가 된다.The definition of the resolution was based on what is currently generally used. For example, Full HD (FHD) (horizontal unit pixel number × vertical unit pixel number) is displayed in 2K at 1920 × 1080, QHD is 3840 × 2160 or 4096 × 2160 in 4K, and UHD is 7680 × 4320. Indicated as 8K. Here, K means 1,000. The number of unit pixels displayed for each resolution above is a color basic pixel, and one unit pixel includes three (red-green-blue) or four (red-green-blue-white) sub-pixels. Accordingly, in terms of the number of sub-pixels, the number of horizontal sub-pixels is at least three times the number of horizontal unit pixels.

모드mode 해상도
(픽셀수)
resolution
(number of pixels)
패널 대각 크기
(Inch)
panel diagonal size
(Inch)
서브 화소 크기(폭:㎛)Sub-pixel size (width:㎛) BA/EPA 면적비율(%)BA/EPA area ratio (%)




IPS 모드




IPS mode

FHD (2K)

FHD (2K)
5555 210210 6.206.20
4949 186.42186.42 7.117.11 4343 161.1161.1 8.418.41 QHD (4K)QHD (4K) 6565 124124 14.3814.38 5555 105105 14.3114.31 UHD (8K)UHD (8K) 9898 93.793.7 14.2814.28 QHD (4K)QHD (4K) 4949 93.2193.21 14.3914.39 4343 81.781.7 13.7013.70 UHD (8K)UHD (8K) 6565 6262 21.7921.79 5555 52.552.5 45.3445.34

표 1은, IPS 모드 액정 표시장치에서 주로 생산되고 있는 패널 크기와 해상도에 따라 정리한 도표이다. 여기서, 서브 화소의 크기 순으로 화소 영역(EPA) 대비 단위 블록 영역(BA)의 면적 비율을 나타내었다. (서브) 화소의 크기별로 보았을 때, 다음과 같이 세 그룹으로 나눌 수 있다.Table 1 is a table organized according to panel sizes and resolutions mainly produced in IPS mode liquid crystal displays. Here, the area ratio of the pixel area EPA to the unit block area BA is shown in the order of the size of the sub-pixels. When viewed by the size of the (sub) pixel, it can be divided into three groups as follows.

첫 번째로, 화소 영역의 폭이 210 ~ 130㎛ 인 경우에는, 면적 비율이 6% 이상이다. 두 번째로, 화소 영역의 폭이 125 ~ 80㎛ 인 경우에는, 면적 비율이 13% 이상이다. 그리고 세 번째로, 화소 영역의 폭이 65 ~ 20㎛ 인 경우에는 면적 비율이 20% 이상이다.First, when the width of the pixel region is 210 to 130 μm, the area ratio is 6% or more. Second, when the width of the pixel region is 125 μm to 80 μm, the area ratio is 13% or more. And thirdly, when the width of the pixel region is 65 to 20 μm, the area ratio is 20% or more.

동일한 대각 크기를 갖는 액정 표시 패널에서, 해상도를 높일 수록 화소의 면적은 작아진다. 이 때, 화소 영역이 가로 대비 세로의 길이가 1:3인 장방형의 형상을 갖는 경우, 블록 영역(BA)들이 세로 방향으로 길쭉한 형상을 갖고, 가로 방향으로 나열된다. 이 상태에서, 해상도를 높이려면, 가로 방향으로 나열된 블록 영역(BA)의 갯수를 줄인다. 따라서, 줄어드는 화소의 크기는 길이보다는 폭에 대한 의존도가 더 크다.In a liquid crystal display panel having the same diagonal size, the pixel area becomes smaller as the resolution increases. In this case, when the pixel area has a rectangular shape in which the length to width is 1:3, the block areas BA have a shape elongated in the vertical direction and are arranged in the horizontal direction. In this state, in order to increase the resolution, the number of block areas BA arranged in the horizontal direction is reduced. Accordingly, the size of the reduced pixel is more dependent on the width than the length.

표 2에서는 현재 생산되고 있는 대표적인 액정 표시 패널의 경우에서, 화소 영역(EPA)의 폭 대비 단위 블록 영역(BA)의 폭 비율을 계산하였다.In Table 2, a ratio of the width of the unit block area BA to the width of the pixel area EPA is calculated in the case of a representative liquid crystal display panel currently being produced.

모드mode 해상도
(픽셀수)
resolution
(number of pixels)
패널 대각 크기
(Inch)
panel diagonal size
(Inch)
서브 화소 크기(폭:㎛)Sub-pixel size (width:㎛) BA/EPA 폭 비율(%)BA/EPA width ratio (%)




IPS 모드




IPS mode
FHD (2K)FHD (2K) 5555 210210 5.65.6
4949 186.42186.42 6.46.4 4343 161.1161.1 7.67.6 QHD (4K)QHD (4K) 6565 124124 8.98.9 5555 105105 11.811.8 UHD (8K)UHD (8K) 9898 93.793.7 10.510.5 QHD (4K)QHD (4K) 4949 93.2193.21 11.711.7 4343 81.781.7 11.111.1 UHD (8K)UHD (8K) 6565 6262 14.614.6 5555 52.552.5 24.524.5

마찬가지로, 화소의 크기별로 보았을 때, 다음과 같이 세 그룹으로 나눌 수 있다. 첫 번째로, 화소 영역의 폭이 210 ~ 130㎛ 인 경우에는, 폭 비율이 5% 이상이다. 두 번째로, 화소 영역의 폭이 125 ~ 80㎛ 인 경우에는, 폭 비율이 8% 이상이다. 그리고 세 번째로, 화소 영역의 폭이 65 ~ 20㎛ 인 경우에는 폭 비율이 14% 이상이다.Similarly, when viewed by the size of the pixel, it can be divided into three groups as follows. First, when the width of the pixel region is 210 to 130 μm, the width ratio is 5% or more. Second, when the width of the pixel region is 125 µm to 80 µm, the width ratio is 8% or more. And thirdly, when the width of the pixel region is 65 to 20 μm, the width ratio is 14% or more.

<본 발명의 경우><In the case of the present invention>

다음으로, 도 4, 5 및 도 10을 참조하여, 본 발명에 의한 U-IPS(Ultra high transmittive In-Plane Switching) 방식의 액정 표시장치의 화소 구성의 특징에 대해서 먼저 설명한다. 도 10은 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에서 하나의 화소를 구성한 화소 전극과 공통 전극의 구조를 나타낸 단면도이다.Next, with reference to FIGS. 4, 5, and 10, the characteristics of the pixel configuration of the liquid crystal display of the U-IPS (Ultra high transmittive in-plane switching) method according to the present invention will be described first. 10 is a cross-sectional view showing the structure of a pixel electrode and a common electrode constituting one pixel in the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention.

도 4, 5 및 10을 참조하면, 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치는 다수 개의 화소들이 매트릭스 방식으로 배치되어 있다. 화소들은 기판 위에서 서로 직교하는 게이트 배선(GL)들과 데이터 배선(DL)들에 의해, 정의된다. 하나의 화소 영역 내에는 여러 가지 구성 요소들이 배치된다. 박막 트랜지스터(T) 및/또는 배선들(GL, DL)과 같은 구동에 필요한 소자들 그리고 화소 전극(PXL) 및 공통 전극(COM)들이 배치된다.4, 5, and 10, in the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention, a plurality of pixels are arranged in a matrix manner. Pixels are defined by gate lines GL and data lines DL orthogonal to each other on the substrate. Various components are arranged in one pixel area. Elements necessary for driving, such as the thin film transistor T and/or the wirings GL and DL, and the pixel electrode PXL and the common electrode COM are disposed.

이들 구성 요소들 중에서 수직 화소 전극(PXLv) 및 수직 공통 전극(COMv)들이 배치된 영역은, 화소 영역(EPA)으로 정의할 수 있다. 화소 영역(EPA)에서, 수직 화소 전극(PXLv)과 수직 공통 전극(COMv) 각각은 폭이 대략 0.5~2.0㎛인 선분 형상을 갖고, 대략 1.5~4.0㎛의 간격으로 나란하게 배치되어 있다. 가장 바람직하게는, 폭이 대략 1.0㎛인 선분 형상을 갖고, 대략 3.0㎛의 간격으로 나란하게 배치되어 있다. 전극들(PXLv, COMv)이 교대로 배치된 기본 단위를 블록이라고 정의하고, 블록이 차지하는 영역을 블록 영역(BA)이라고 정의한다. 또한, 전극들(PXLv, COMv) 사이의 공간을 간격으로 정의하고, 간격이 차지하는 영역을 간격 영역(GA)이라고 정의한다. 도 10에서는 한 화소에 블록 영역들(B1~B10)이 10개인 경우를 나타낸다.Among these components, an area in which the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv are disposed may be defined as a pixel area EPA. In the pixel area EPA, each of the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv has a line segment shape with a width of approximately 0.5 to 2.0 μm, and is arranged in parallel with an interval of approximately 1.5 to 4.0 μm. Most preferably, it has the shape of a line segment with a width of approximately 1.0 mu m, and is arranged side by side at intervals of approximately 3.0 mu m. A basic unit in which the electrodes PXLv and COMv are alternately arranged is defined as a block, and an area occupied by the block is defined as a block area BA. In addition, a space between the electrodes PXLv and COMv is defined as a gap, and an area occupied by the gap is defined as a gap area GA. 10 illustrates a case in which 10 block areas B1 to B10 are included in one pixel.

본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에서는, 전극들(PXLv, COMv)이 차지하는 영역에도 수평 전계가 형성되므로, 액정에 의해 빛 투과율을 조절할 수 있다. 따라서, 투과율을 극대화하기 위해 전극들(PXLv, COMv)을 투명 도전 물질로 형성하여 투과 영역으로 만든다. 따라서, 화소 영역(EPA)을 구성하는 단위 블록 영역(BA) 전체가 투과 영역이 된다. 예를 들어, 도 10에서 화소 영역(EPA) 내에서의 개구율은 {(열 개의 블록 영역(BA)들의 합) / (화소 영역(EPA))}으로 정해진다. 즉, 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에서 개구율은 1과 실질적으로 같은 값을 갖는다.In the U-IPS mode liquid crystal display device according to the present invention, since a horizontal electric field is also formed in the region occupied by the electrodes PXLv and COMv, the light transmittance can be adjusted by the liquid crystal. Accordingly, in order to maximize transmittance, the electrodes PXLv and COMv are formed of a transparent conductive material to form a transmittance region. Accordingly, the entire unit block area BA constituting the pixel area EPA becomes a transmissive area. For example, in FIG. 10 , the aperture ratio in the pixel area EPA is determined as {(sum of the ten block areas BA) / (pixel area EPA)}. That is, in the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention, the aperture ratio has a value substantially equal to 1.

또한, 전극들(PXLv, COMv)의 폭에 대해 간격 영역(GA)의 폭이 3배 이하의 값을 갖는다. 따라서, 화소 영역(EPA) 내에서 단위 블록 영역(BA)이 차지하는 비율이 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치에 비해 상당히 작은 값을 갖는다. 따라서, 해상도를 높이기 위해 블록의 갯수를 줄이더라도, 한 화소 내에는 종래 기술에 비해서 블록 개수가 상당히 많이 포함된다. In addition, the width of the gap region GA has a value less than or equal to three times the width of the electrodes PXLv and COMv. Accordingly, the ratio of the unit block area BA in the pixel area EPA is significantly smaller than that of the IPS mode liquid crystal display according to the related art. Accordingly, even if the number of blocks is reduced in order to increase the resolution, the number of blocks is considerably larger than that of the prior art in one pixel.

예를 들어, 도 10과 같은 화소 구조를 갖는 액정 표시장치에서 해상도를 높이기 위한 가장 효율적인 방법은, 블록의 갯수를 열 개에서 여덟 개, 여섯 개 혹은 네 개로 줄이는 것이다. 예를 들어, 일곱 번째 블록(B7) 내지 열 번째 블록(B10)들을 삭제하면, 해상도를 2배 이상 높일 수 있다.For example, the most efficient method for increasing the resolution in the liquid crystal display having the pixel structure shown in FIG. 10 is to reduce the number of blocks from ten to eight, six, or four. For example, if the seventh block B7 to the tenth block B10 are deleted, the resolution may be increased by two or more times.

좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에서, 해상도 및 액정 표시 패널의 크기에 따라 화소 영역의 크기가 다르다. 현재 생산되고 있는 대표적인 IPS 액정 표시 패널을 U-IPS 액정 표시 패널로 개발하는 경우, 화소 영역(EPA) 대비 단위 블록 영역(BA)의 면적 비율을 계산하면 다음 표 3과 같다.More specifically, in the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention, the size of the pixel area is different according to the resolution and the size of the liquid crystal display panel. When a typical IPS liquid crystal display panel currently being produced is developed as a U-IPS liquid crystal display panel, the area ratio of the pixel area (EPA) to the unit block area (BA) is calculated as shown in Table 3 below.

모드mode 해상도
(픽셀수)
resolution
(number of pixels)
패널 대각 크기
(Inch)
panel diagonal size
(Inch)
서브 화소 크기(폭:㎛)Sub-pixel size (width:㎛) BA/EPA 면적비율(%)BA/EPA area ratio (%)




U-IPS 모드




U-IPS mode
FHD (2K)FHD (2K) 5555 210210 1.651.65
4949 186.42186.42 1.991.99 4343 161.1161.1 2.282.28 QHD (4K)QHD (4K) 6565 124124 4.634.63 5555 105105 3.543.54 UHD (8K)UHD (8K) 9898 93.793.7 4.664.66 QHD (4K)QHD (4K) 4949 93.2193.21 4.714.71 4343 81.781.7 5.535.53 UHD (8K)UHD (8K) 6565 6262 8.638.63 5555 52.552.5 11.8611.86

표 3은, U-IPS 모드 액정 표시장치를 구현하고자 하는 패널 크기와 해상도에 따라 정리한 도표이다. 여기서, 화소 영역의 크기 순으로 화소 영역(EPA) 대비 단위 블록 영역(BA)의 면적 비율을 나타내었다. 화소의 크기별로 보았을 때, 다음과 같이 세 그룹으로 나눌 수 있다.Table 3 is a table organized according to the panel size and resolution to implement the U-IPS mode liquid crystal display. Here, the area ratio of the unit block area BA to the pixel area EPA is shown in the order of size of the pixel area. In view of the size of the pixel, it can be divided into three groups as follows.

첫 번째로, 화소 영역의 폭이 210 ~ 130㎛ 인 경우에는, 면적 비율이 3% 이하이다. 두 번째로, 화소 영역의 폭이 125 ~ 80㎛ 인 경우에는, 면적 비율이 8% 이하이다. 그리고 세 번째로, 화소 영역의 폭이 65 ~ 20㎛ 인 경우에는 면적 비율이 15% 이하이다.First, when the width of the pixel region is 210 to 130 μm, the area ratio is 3% or less. Second, when the width of the pixel region is 125 μm to 80 μm, the area ratio is 8% or less. And thirdly, when the width of the pixel region is 65 to 20 μm, the area ratio is 15% or less.

동일한 대각 크기를 갖는 액정 표시 패널에서, 해상도를 높일 수록 화소의 면적은 작아진다. 이 때, 화소 영역이 가로 대비 세로의 길이가 1:3인 장방형의 형상을 갖는 경우, 블록 영역(BA)들이 세로 방향으로 길쭉한 형상을 갖고, 가로 방향으로 나열된다. 이 상태에서, 해상도를 높이려면, 가로 방향으로 나열된 블록 영역(BA)의 개수를 줄인다. 따라서, 줄어드는 화소의 크기는 길이보다는 폭에 대한 의존도가 더 크다.In a liquid crystal display panel having the same diagonal size, the pixel area becomes smaller as the resolution increases. In this case, when the pixel area has a rectangular shape in which the length to width is 1:3, the block areas BA have a shape elongated in the vertical direction and are arranged in the horizontal direction. In this state, in order to increase the resolution, the number of block areas BA arranged in the horizontal direction is reduced. Accordingly, the size of the reduced pixel is more dependent on the width than the length.

표 4에서는 현재 생산되고 있는 대표적인 액정 표시 패널의 규격에 U-IPS 모드를 구현하고자 하는 경우에서, 화소 영역(EPA)의 폭 대비 단위 블록 영역(BA)의 폭 비율을 계산하였다.In Table 4, the ratio of the width of the unit block area BA to the width of the pixel area EPA is calculated in the case of implementing the U-IPS mode in the standard of a representative liquid crystal display panel currently being produced.

모드mode 해상도
(픽셀수)
resolution
(number of pixels)
패널 대각 크기
(Inch)
panel diagonal size
(Inch)
서브 화소 크기(폭:㎛)Sub-pixel size (width:㎛) BA/EPA 폭 비율(%)BA/EPA width ratio (%)




U-IPS 모드




U-IPS mode
FHD (2K)FHD (2K) 5555 210210 1.51.5
4949 186.42186.42 1.71.7 4343 161.1161.1 1.91.9 QHD (4K)QHD (4K) 6565 124124 2.52.5 5555 105105 3.03.0 UHD (8K)UHD (8K) 9898 93.793.7 3.33.3 QHD (4K)QHD (4K) 4949 93.2193.21 3.33.3 4343 81.781.7 3.83.8 UHD (8K)UHD (8K) 6565 6262 5.05.0 5555 52.552.5 5.95.9

마찬가지로, 화소의 크기별로 보았을 때, 다음과 같이 세 그룹으로 나눌 수 있다. 첫 번째로, 화소 영역의 폭이 210 ~ 130㎛ 인 경우에는, 폭 비율이 4% 이하이다. 두 번째로, 화소 영역의 폭이 125 ~ 80㎛ 인 경우에는, 폭 비율이 6% 이하이다. 그리고 세 번째로, 화소 영역의 폭이 65 ~ 20㎛ 인 경우에는 폭 비율이 10% 이하이다.Similarly, when viewed by the size of the pixel, it can be divided into three groups as follows. First, when the width of the pixel region is 210 to 130 μm, the width ratio is 4% or less. Second, when the width of the pixel region is 125 μm to 80 μm, the width ratio is 6% or less. And thirdly, when the width of the pixel region is 65 to 20 μm, the width ratio is 10% or less.

이상 설명한 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치와 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치의 구조적인 특징에 대한 비교 예에서는, 화소의 모양이 가로 대비 세로의 비율이 1:3인 직사각형 형상을 갖는 경우를 중심으로 설명하였다. 하지만, 화소 영역이 가로 방향의 폭 대비 세로 방향의 길이가 3:1의 비율을 갖는 직사각형 형상을 갖고, 화소 전극 및 공통 전극이 가로 방향으로 진행하는 선분이 세로 방향으로 나열된 경우에는 블록들이 세로 방향으로 나열될 수 있다. 이 경우에는, 세로 길이 대비 단위 블록의 길이 비율로 계산할 수 있는데, 그 값은 앞에서 설명한 값과 실질적으로 동일하다.In the comparative example of the structural features of the IPS mode liquid crystal display device according to the prior art and the U-IPS mode liquid crystal display device according to the present invention described above, the shape of the pixel is a rectangular shape in which the horizontal to vertical ratio is 1:3. It has been described focusing on cases with However, when the pixel area has a rectangular shape in which the length in the vertical direction to the width in the horizontal direction has a ratio of 3:1, and the line segments in which the pixel electrode and the common electrode travel in the horizontal direction are arranged in the vertical direction, the blocks are arranged in the vertical direction. can be listed as In this case, it can be calculated as a ratio of the length of the unit block to the vertical length, and the value is substantially the same as the value described above.

<실시 예><Example>

이상 본 발명에 의한 수평 전계형 액정 표시장치의 기본적인 구조적 특징들에 대해 설명하였다. 이하, 도 11 내지 15를 참조하여, 본 발명의 특징을 모두 적용한 실제 수평 전계형 액정 표시장치의 실시 예에 대하여 설명한다. 특히, 본 발명이 초고투과율을 갖는 수평 전계 액정 표시장치에 관한 것이므로, 투과율을 극대화할 수 있는 구조를 제안한다. 먼저, 도 11을 참조하여 본 발명에 의한 빛의 투과 상태에 대해 설명한다. 도 11은 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에서, 한 블록에서의 빛 투과 상태를 나타내는 단면도이다.The basic structural features of the horizontal electric field type liquid crystal display according to the present invention have been described above. Hereinafter, an embodiment of an actual horizontal electric field type liquid crystal display to which all the features of the present invention are applied will be described with reference to FIGS. 11 to 15 . In particular, since the present invention relates to a horizontal electric field liquid crystal display having ultra-high transmittance, a structure capable of maximizing transmittance is proposed. First, a light transmission state according to the present invention will be described with reference to FIG. 11 . 11 is a cross-sectional view illustrating a light transmission state in one block in the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention.

도 11에는 이웃하는 수직 공통 전극(COMv) 하나와 수직 화소 전극(PXLv) 하나가 배치된 부분을 확대한 단면도이다. 블록 영역(BA)는 전극(COMv, PXLv) 하나가 차지하는 전극 영역(CD)과 전극 사이의 간격 영역(GA)로 이루어진다. 여기서는, 설명의 편의를 위해, 블록 영역(BA) 내에서 전극 영역(CD) 대비 간격 영역(GA)의 비율이 2:3인 경우로 하여, 간략하게 설명한다. 또한, ①은 백 라이트 유닛에서 제공된 빛이 입사하는 입사부이고, ②는 기판(SUB)과 액정 층(LC)을 통과한 후의 출사부에 해당한다.11 is an enlarged cross-sectional view of a portion in which one adjacent vertical common electrode COMv and one vertical pixel electrode PXLv are disposed. The block area BA includes an electrode area CD occupied by one electrode COMv and PXLv and a gap area GA between the electrodes. Here, for convenience of description, a case in which the ratio of the electrode area CD to the gap area GA in the block area BA is 2:3 will be briefly described. In addition, ① corresponds to an incident portion to which light provided from the backlight unit is incident, and ② corresponds to an output portion after passing through the substrate SUB and the liquid crystal layer LC.

한 블록 영역(BA)로 입사된 빛들이 액정 층(LC)을 통과하면서 빛의 투과 정도가 변화되는 데, 이를 다음 표 5에 간략하게 정리하였다.As the light incident on one block area BA passes through the liquid crystal layer LC, the degree of light transmission changes, which is briefly summarized in Table 5 below.

전극 영역(CD)electrode area (CD) 간격 영역(GA)Gap Area (GA) 입사 영역(①)Incident area (①) 40.040.0 60.060.0 입사 영역(①)Incident area (①) 전극 투과율(95%)Electrode transmittance (95%) 38.038.0 60.060.0 전극 투과율(100%)Electrode transmittance (100%) 액정 투과 효율(80%)Liquid crystal transmission efficiency (80%) 30.430.4 60.060.0 액정 투과 효율(100%)Liquid crystal transmission efficiency (100%) 출사 영역(②)Output area (②) 90.490.4 블록 전체 투과율block overall transmittance

한 블록 영역(BA)로 들어온 빛의 양을 100.0으로 하면, 간격 영역(BA)으로 60.0, 전극 영역(CD)으로 40.0이 입사된다. 전극 영역(CD)으로 입사된 빛은 투명 도전물질로 이루어진 전극(COMv, PXLv)을 투과한다. 인듐-주석 산화물과 같은 투명 도전 물질의 광 투과율은 약 95% 정도이다. 따라서, 전극 영역(CD)에서 전극을 투과한 후의 빛의 양은 38.0이된다. 반면에 간격 영역(GA)에는 전극이 없으므로, 빛의 양은 60.0을 그대로 유지한다.If the amount of light entering one block area BA is 100.0, 60.0 is incident to the gap area BA and 40.0 is incident to the electrode area CD. The light incident on the electrode region CD passes through the electrodes COMv and PXLv made of a transparent conductive material. The light transmittance of a transparent conductive material such as indium-tin oxide is about 95%. Accordingly, the amount of light after passing through the electrode in the electrode region CD is 38.0. On the other hand, since there is no electrode in the gap region GA, the amount of light is maintained at 60.0.

본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치의 전극들에 의해 형성되는 전계는 도 7에 도시한 바와 같은 프로파일을 갖는다. 즉, 간격 영역(GA)에서는 최대 수평 전계 값을 갖는 반면, 전극 영역(CD)에서는 간격 영역(GA)의 전계보다는 낮은 전계 값을 갖는다. 예를 들어, 간격 영역(GA)에서의 전계에 의한 액정 투과 효율을 100%라고 했을 때, 전극 영역(CD)에서의 전계에 의한 액정 투과 효율은 80% 정도가 될 수 있다. 전극 영역(CD)에서의 전계에 의한 액정 투과 효율 값은 절대적으로 정해진 것은 아니며, 본 발명에 의한 구조에서 평균적으로 산출된 것으로서, 이보다 더 높거나 낮을 수도 있다.The electric field formed by the electrodes of the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention has a profile as shown in FIG. 7 . That is, the gap region GA has a maximum horizontal electric field value, while the electrode region CD has a lower electric field value than that of the gap region GA. For example, when the liquid crystal transmission efficiency by the electric field in the gap region GA is 100%, the liquid crystal transmission efficiency by the electric field in the electrode region CD may be about 80%. The liquid crystal transmission efficiency value due to the electric field in the electrode region CD is not absolutely determined, and is calculated on average in the structure according to the present invention, and may be higher or lower than this value.

전계에 의한 액정 투과 효율을 고려하면, 전극 영역(CD)에서 액정 층(LC)을 통과한 후의 빛의 양은 30.4가 된다. 반면에 간격 영역(GA)에서 액정 층(LC)을 통과한 후의 빛의 양은 60.0을 유지한다. 그 결과, 출사부(②)에서 전체 블록 영역(BA)에서의 빛 투과 양은 90.4가 된다.Considering the liquid crystal transmission efficiency by the electric field, the amount of light after passing through the liquid crystal layer LC in the electrode region CD is 30.4. On the other hand, the amount of light after passing through the liquid crystal layer LC in the gap region GA is maintained at 60.0. As a result, the amount of light transmission in the entire block area BA in the emission part ② becomes 90.4.

즉, 본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치는, 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정 표시장치와 비교했을 때, 전극 영역에서도 빛이 투과되며, 액정이 구동되어 개구율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 하지만, 전극 영역에서의 액정 투과 효율이 간격 영역보다 낮아서, 약 10%의 투과 손실이 발생한다.That is, in the U-IPS mode liquid crystal display device according to the present invention, when compared to the IPS mode liquid crystal display device according to the prior art, light is transmitted even in the electrode region, and the liquid crystal is driven to obtain the effect of improving the aperture ratio. . However, since the liquid crystal transmission efficiency in the electrode region is lower than that in the gap region, a transmission loss of about 10% occurs.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는, 투과 손실을 극소화하고, 투과율을 극대화할 수 있는 U-IPS 모드 액정 표시장치를 제안한다. 이하, 도 12를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에 대해 설명한다. 도 12는 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치에서, 한 블록에서의 빛 투과 상태를 나타내는 단면도이다.Accordingly, in an embodiment of the present invention, a U-IPS mode liquid crystal display capable of minimizing transmission loss and maximizing transmittance is proposed. Hereinafter, a U-IPS mode liquid crystal display according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 12 . 12 is a cross-sectional view illustrating a light transmission state in one block in a U-IPS mode liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치는, 수직 화소 전극(PXLv) 및 수직 공통 전극(COMv)들이 렌즈 형상을 갖는다. 편의상, 도 12에서는 전극들(PXLv, COMv)이 오목 렌즈 형상을 갖는 경우로 설명한다. 오 12와 같이 전극(PXLv, COMv)이 렌즈 형상을 갖는 경우, 전극 영역(CD)으로 입사한 빛들의 많은 양이 간격 영역(GA)으로 굴절된다. 본 발명에서는, 적어도 전극 영역(CD)으로 입사한 빛의 70%가 간격 영역(GA)으로 굴절되도록 렌즈를 구성하는 것이 바람직하다. 간격 영역(GA)으로 굴절되는 빛의 양은 전극(PXLv, COMv)이 가지는 렌즈 형상의 곡률 및 이 굴절율을 고려하여 조절할 수 있다.12 , in the U-IPS mode liquid crystal display according to the embodiment of the present invention, the vertical pixel electrode PXLv and the vertical common electrode COMv have a lens shape. For convenience, in FIG. 12 , a case in which the electrodes PXLv and COMv have a concave lens shape will be described. When the electrodes PXLv and COMv have a lens shape as shown in FIG. 12 , a large amount of light incident on the electrode region CD is refracted into the gap region GA. In the present invention, it is preferable to configure the lens so that at least 70% of the light incident on the electrode region CD is refracted into the gap region GA. The amount of light refracted into the gap region GA may be adjusted in consideration of the curvature of the lens shape of the electrodes PXLv and COMv and the refractive index.

본 발명의 실시 예에서, 한 블록 영역(BA)로 입사된 빛들이 전극(PXLv, COMv) 및 액정 층(LC)을 통과하면서 빛의 투과 정도가 변화되는 데, 이를 다음 표 6에 간략하게 정리하였다.In an embodiment of the present invention, as the light incident to one block area BA passes through the electrodes PXLv and COMv and the liquid crystal layer LC, the degree of light transmission changes, which is summarized in Table 6 below. did

전극 영역(CD)electrode area (CD) 간격 영역(GA)Gap Area (GA) 입사 영역(①)Incident area (①) 40.040.0 60.060.0 입사 영역(①)Incident area (①) 전극 투과율(95%)Electrode transmittance (95%) 38.038.0 60.060.0 전극 투과율(100%)Electrode transmittance (100%) 렌즈 효과 (3:7)Lens Effects (3:7) 11.4 / 26.611.4 / 26.6 60.060.0 액정 투과 효율(80%)Liquid crystal transmission efficiency (80%) 9.129.12 86.686.6 액정 투과 효율(100%)Liquid crystal transmission efficiency (100%) 출사 영역(②)Output area (②) 95.795.7 블록 전체 투과율block overall transmittance

한 블록 영역(BA)로 들어온 빛의 양을 100.0으로 하면, 간격 영역(BA)으로 60.0, 전극 영역(CD)으로 40.0이 입사된다. 전극 영역(CD)으로 입사된 빛은 투명 도전물질로 이루어진 전극(COMv, PXLv)을 투과한다. 인듐-주석 산화물과 같은 투명 도전 물질의 광 투과율은 약 95% 정도이다. 따라서, 전극 영역(CD)에서 전극을 투과한 후의 빛의 양은 38.0이된다. 반면에 간격 영역(GA)에는 전극이 없으므로, 빛의 양은 60.0을 그대로 유지한다.If the amount of light entering one block area BA is 100.0, 60.0 is incident to the gap area BA and 40.0 is incident to the electrode area CD. The light incident on the electrode region CD passes through the electrodes COMv and PXLv made of a transparent conductive material. The light transmittance of a transparent conductive material such as indium-tin oxide is about 95%. Accordingly, the amount of light after passing through the electrode in the electrode region CD is 38.0. On the other hand, since there is no electrode in the gap region GA, the amount of light is maintained at 60.0.

또한, 전극(COMv, PXLv)은 렌즈 형상을 갖는다. 렌즈는 입사광의 70%를 간격 영역(GA)으로 굴절시킨다. 따라서, 전극 영역(CD)를 투과하는 빛의 양은 30%인 11.4가되며, 70%ㅇl인 26.6은 간격 영역(GA)으로 보내어 진다.In addition, the electrodes COMv and PXLv have a lens shape. The lens refracts 70% of the incident light to the gap region GA. Accordingly, the amount of light passing through the electrode area CD becomes 11.4, which is 30%, and 26.6, which is 70%, is sent to the gap area GA.

전계에 의한 액정 투과 효율을 고려하면, 전극 영역(CD)에서 액정 층(LC)을 통과한 후의 빛의 양은 11.4의 80%인 9.12가 된다. 반면에 간격 영역(GA)에서 액정 층(LC)을 통과한 후의 빛의 양은 (26.6 + 60.0)을 유지한다. 그 결과, 출사부(②)에서 전체 블록 영역(BA)에서의 빛 투과 양은 95.7이 된다.Considering the liquid crystal transmission efficiency by the electric field, the amount of light after passing through the liquid crystal layer LC in the electrode region CD becomes 9.12, which is 80% of 11.4. On the other hand, the amount of light after passing through the liquid crystal layer LC in the gap region GA maintains (26.6 + 60.0). As a result, the amount of light transmission in the entire block area BA in the emission part ② becomes 95.7.

이와 같이, 간략하게 비교하더라도, 전극들(PXLv, COMv)이 렌즈 형상을 갖는 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치는 광 투과율이 더 높다. 구체적으로는, 렌즈 형상을 갖지 않는 U-IPS 모드에서 보다 5.3 포인트% 만큼 더 투과율이 증가하는 것을 알 수 있다.As described above, even in a brief comparison, the U-IPS mode liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention in which the electrodes PXLv and COMv have a lens shape has a higher light transmittance. Specifically, it can be seen that the transmittance is increased by 5.3 point% more than in the U-IPS mode having no lens shape.

본 발명에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치의 광 투과율과 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치의 광 투과율을 개략적으로 비교하면, 도 13에 도시한 그래프와 같다. 도 13은 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS의 광 투과율을 나타내는 그래프이다.When the light transmittance of the U-IPS mode liquid crystal display according to the present invention and the light transmittance of the U-IPS mode liquid crystal display according to the embodiment of the present invention are schematically compared, the graph shown in FIG. 13 is the same. 13 is a graph showing the light transmittance of U-IPS according to an embodiment of the present invention.

도 13에서 점선 곡선은, 전극들(PXLv, COMv)이 평면 형상을 갖는 경우의 광 투과율을 나타낸다. 간격 영역(GA)에서의 투과율을 100%로 했을 때, 전극 영역(CD)에서는 76%의 투과율을 보인다. 도 13에서 실선 곡선은, 전극들(PXLv, COMv)이 렌즈 형상을 갖는 경우의 광 투과율을 나타낸다. 간격 영역(GA)에서의 투과율이 100%에서 144.3%로 증가하는 반면, 전극 영역(CD)에서는 22.8%로 투과율이 저하된다. 즉, 전극 영역(CD)에서 투과율이 감소하지만, 더 높은 액정 투과 효율을 갖는 간격 영역(GA)으로 굴절되기 때문에, 결과적으로는 높은 투과율을 나타낼 수 있다.A dotted curve in FIG. 13 indicates light transmittance when the electrodes PXLv and COMv have a planar shape. When the transmittance in the gap region GA is 100%, the transmittance in the electrode region CD is 76%. A solid curve in FIG. 13 indicates light transmittance when the electrodes PXLv and COMv have a lens shape. While the transmittance in the gap region GA increases from 100% to 144.3%, the transmittance decreases to 22.8% in the electrode region CD. That is, although the transmittance is decreased in the electrode area CD, the liquid crystal is refracted to the gap area GA having a higher transmittance efficiency, so that a high transmittance may be exhibited as a result.

또한, 렌즈 형상은 전극들(PXLv, COMv)의 굴절율과 상부의 액정 층(LC)의 굴절율에 의해 달라질 수 있다. 예를 들어, 전극(PXLv, COMv)의 굴절율이 액정 층(LC)의 굴절율보다 크다면, 전극(PXLv, COMv)의 단면 형상은 오목 렌즈 형상인 것이 바람직하다. 반면에, 전극(PXLv, COMv)의 굴절율이 액정 층(LC)의 굴절율보다 작다면, 전극(PXLv, COMv)의 단면 형상은 볼록 렌즈 형상인 것이 바람직하다.In addition, the lens shape may vary depending on the refractive index of the electrodes PXLv and COMv and the refractive index of the liquid crystal layer LC thereon. For example, if the refractive index of the electrodes PXLv and COMv is greater than that of the liquid crystal layer LC, the cross-sectional shape of the electrodes PXLv and COMv is preferably a concave lens shape. On the other hand, if the refractive index of the electrodes PXLv and COMv is smaller than the refractive index of the liquid crystal layer LC, the cross-sectional shape of the electrodes PXLv and COMv is preferably a convex lens shape.

이하, 도 14 내지 15를 참조하여, 전극들(PXLv, COMv)을 렌즈 형상으로 형성하기 위한 구조적 특징을 설명한다. 예를 들어, 하부에 있는 평탄화 막(PAC)을 이용하여 전극들(PXLv, COMv)을 렌즈 형상으로 만들 수 있다.Hereinafter, structural features for forming the electrodes PXLv and COMv in a lens shape will be described with reference to FIGS. 14 to 15 . For example, the electrodes PXLv and COMv may have a lens shape by using the planarization layer PAC located thereunder.

예를 들어, 도 14에 도시한 바와 같이, 평탄화 막(PAC)의 표면을 요철 형상으로 패턴한 후, 투명 도전 물질을 증착하고, 요부(함몰부)에 전극들이 남도록 패턴하여, 오목 렌즈 형상을 갖는 전극들(PXLv, COMv)을 만들 수 있다. 도 14는 전극 형상이 오목 렌즈 형상을 갖는, 본 발명의 실시 예에 의한 U-IPS 모드 액정 표시장치의 구조를 나타낸 단면도이다,For example, as shown in FIG. 14 , after the surface of the planarization film PAC is patterned in a concave-convex shape, a transparent conductive material is deposited, and the electrodes are patterned so that the electrodes remain in the concave portions (recessed portions) to obtain a concave lens shape. The electrodes PXLv and COMv can be made. 14 is a cross-sectional view showing the structure of a U-IPS mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, in which the electrode shape has a concave lens shape;

또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 평탄화 막(PAC)의 표면을 요철 형상으로 패턴한 후, 투명 도전 물질을 증착하고, 철부(돌출부)에 전극들이 남도록 패턴하여, 볼록 렌즈 형상을 갖는 전극들(PXLv, COMv)을 만들 수 있다. 도 15는 전극 형상이 볼록 렌즈 형상을 갖는 U-IPS 모드 액정 표시장치의 구조를 나타낸 단면도이다,In addition, as shown in FIG. 15 , after the surface of the planarization film PAC is patterned in a concave-convex shape, a transparent conductive material is deposited, and the electrodes are patterned so that the electrodes remain on the convex part (protrusion part), and the electrodes having a convex lens shape (PXLv, COMv) can be created. 15 is a cross-sectional view showing the structure of a U-IPS mode liquid crystal display device having an electrode shape having a convex lens shape;

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.Those skilled in the art from the above description will be able to see that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description, but should be defined by the claims.

GL: 게이트 배선 DL: 데이터 배선
CL: 공통 배선 T: 박막 트랜지스터
G: 게이트 전극 S: 소스 전극
D: 드레인 전극 A: 반도체 채널 층
GI: 게이트 절연막 SUB: 기판
Cst, STG: 보조 용량 PAS: 보호막
PXL: 화소 전극 COM: 공통 전극
PXLh: 수평 화소 전극 PXLv: 수직 화소 전극
COMh: 수평 공통 전극 COMv: 수직 공통 전극
DH: 드레인 콘택홀 CH: 공통 콘택홀
GL: Gate wiring DL: Data wiring
CL: common wiring T: thin film transistor
G: gate electrode S: source electrode
D: drain electrode A: semiconductor channel layer
GI: gate insulating film SUB: substrate
Cst, STG: auxiliary capacity PAS: shield
PXL: pixel electrode COM: common electrode
PXLh: horizontal pixel electrode PXLv: vertical pixel electrode
COMh: horizontal common electrode COMv: vertical common electrode
DH: drain contact hole CH: common contact hole

Claims (16)

하부 기판;
상기 하부 기판 위에 서로 직교하도록 배치되는 게이트 배선 및 데이터 배선;
상기 하부 기판 위의 동일한 평면 상에서 교대로 배치되며, 단면 형상이 렌즈 형태를 갖는 화소 전극 및 공통 전극;
상기 하부 기판과 일정 거리 이격하여 면 합착된 상부 기판; 그리고
상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재된 액정 층을 포함하되,
상기 화소 전극은,
상기 게이트 배선과 평행하고 이격하여 배치되는 수평 화소 전극; 및
상기 수평 화소 전극으로부터 수직 방향으로 분기된 수직 화소 전극을 포함하고,
상기 공통 전극은,
상기 데이터 배선과 중첩하여 배치되는 최외곽 공통 전극;
상기 최외곽 공통 전극으로부터 수평 방향으로 분기되는 수평 공통 전극;
상기 수평 공통 전극으로부터 상기 수직 방향으로 분기하는 수직 공통 전극을 포함하고,
상기 수직 화소 전극 및 상기 수직 공통 전극은 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 선 폭과 2.0㎛ 내지 6.0㎛의 배열 피치를 갖고 교대로 배치되는 수평 전계 액정 표시장치.
lower substrate;
a gate line and a data line disposed to be orthogonal to each other on the lower substrate;
a pixel electrode and a common electrode alternately disposed on the same plane on the lower substrate and having a cross-sectional shape in the form of a lens;
an upper substrate surface-bonded with the lower substrate by a predetermined distance; And
A liquid crystal layer interposed between the lower substrate and the upper substrate,
The pixel electrode is
a horizontal pixel electrode disposed parallel to and spaced apart from the gate line; and
a vertical pixel electrode branched from the horizontal pixel electrode in a vertical direction;
The common electrode is
an outermost common electrode disposed to overlap the data line;
a horizontal common electrode that is horizontally branched from the outermost common electrode;
a vertical common electrode branching from the horizontal common electrode in the vertical direction;
The vertical pixel electrode and the vertical common electrode have a line width of 0.5 μm to 2.0 μm and an arrangement pitch of 2.0 μm to 6.0 μm, and are alternately disposed.
제 1 항에 있어서,
상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은,
인듐-주석 산화물 및 인듐-아연 산화물과 같은 투명 도전 물질을 포함하는 수평 전계 액정 표시장치.
The method of claim 1,
the pixel electrode and the common electrode,
A horizontal electric field liquid crystal display comprising a transparent conductive material such as indium-tin oxide and indium-zinc oxide.
제 1 항에 있어서,
상기 수직 화소 전극 및 상기 수직 공통 전극은,
상기 선 폭이 1.0㎛이고,
그 사이의 간격이 1.0㎛ 내지 5.0㎛인 수평 전계 액정 표시장치.
The method of claim 1,
The vertical pixel electrode and the vertical common electrode,
The line width is 1.0㎛,
A horizontal electric field liquid crystal display having an interval of 1.0 μm to 5.0 μm therebetween.
제 1 항에 있어서,
상기 액정 층은 단축 유전율과 장축 유전율의 차이가 -5 내지 5인 액정 물질을 포함하는 수평 전계 액정 표시장치.
The method of claim 1,
The liquid crystal layer includes a liquid crystal material having a difference between a short-axis dielectric constant and a long-axis dielectric constant of -5 to 5.
제 1 항에 있어서,
상기 액정 층은 단축 유전율과 장축 유전율의 차이가 -5보다 큰 네가티브 형 액정 물질을 포함하는 수평 전계 액정 표시장치.
The method of claim 1,
The liquid crystal layer includes a negative liquid crystal material in which a difference between a short-axis dielectric constant and a long-axis dielectric constant is greater than -5.
제 1 항에 있어서,
상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은, 이를 투과한 빛의 적어도 70%를 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이 영역으로 굴절시키는 수평 전계 액정 표시장치.
The method of claim 1,
The pixel electrode and the common electrode refract at least 70% of the transmitted light to a region between the pixel electrode and the common electrode.
하부 기판;
상기 하부 기판 위에 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소 영역;
상기 하부 기판 위에 서로 직교하도록 배치되어 상기 다수 개의 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선;
상기 화소 영역 내에서 동일한 평면 상에서 교대로 배치되며, 단면 형상이 렌즈 형태를 갖는 화소 전극 및 공통 전극; 그리고
상기 화소 영역 내에서 연속으로 배치된 다수 개의 블록 영역을 포함하되,
상기 블록 영역은 전극 영역과 간격 영역을 구비하고, 상기 전극 영역은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 중 어느 하나에 해당하며, 상기 간격 영역은 이웃하는 두 전극들 사이에 해당하고,
상기 블록 영역 하나의 폭은 2.0㎛ 내지 6.0㎛이며,
상기 화소 전극은,
상기 게이트 배선과 평행하고 이격하여 배치되는 수평 화소 전극; 및
상기 수평 화소 전극으로부터 수직 방향으로 분기된 수직 화소 전극을 포함하고,
상기 공통 전극은,
상기 데이터 배선과 중첩하여 배치되는 최외곽 공통 전극;
상기 최외곽 공통 전극으로부터 수평 방향으로 분기되는 수평 공통 전극;
상기 수평 공통 전극으로부터 상기 수직 방향으로 분기하는 수직 공통 전극을 포함하는 수평 전계 액정 표시장치.
lower substrate;
a plurality of pixel regions arranged in a matrix manner on the lower substrate;
a gate line and a data line disposed on the lower substrate to be orthogonal to each other and defining the plurality of pixel areas;
pixel electrodes and common electrodes alternately arranged on the same plane in the pixel area and having a cross-sectional shape in the form of a lens; And
a plurality of block areas continuously arranged in the pixel area;
The block region includes an electrode region and a gap region, the electrode region corresponds to one of the pixel electrode and the common electrode, and the gap region corresponds to two adjacent electrodes;
The width of one of the block regions is 2.0 μm to 6.0 μm,
The pixel electrode is
a horizontal pixel electrode disposed parallel to and spaced apart from the gate line; and
a vertical pixel electrode branched from the horizontal pixel electrode in a vertical direction;
The common electrode is
an outermost common electrode disposed to overlap the data line;
a horizontal common electrode that is horizontally branched from the outermost common electrode;
and a vertical common electrode branching from the horizontal common electrode in the vertical direction.
제 7 항에 있어서,
상기 화소 영역의 폭이 20~65㎛인 경우, 상기 화소 영역에 대한 상기 블록 영역의 폭 비율은 10% 이하인 수평 전계 액정 표시장치.
8. The method of claim 7,
When the width of the pixel region is 20 to 65 μm, the ratio of the width of the block region to the pixel region is 10% or less.
제 7 항에 있어서,
상기 화소 영역의 폭이 65~125㎛인 경우, 상기 화소 영역에 대한 상기 블록 영역의 폭 비율은 6% 이하인 수평 전계 액정 표시장치.
8. The method of claim 7,
When the width of the pixel region is 65 μm to 125 μm, the ratio of the width of the block region to the pixel region is 6% or less.
제 7 항에 있어서,
상기 화소 영역의 폭이 125~210㎛인 경우, 상기 화소 영역에 대한 상기 블록 영역의 폭 비율은 4% 이하인 수평 전계 액정 표시장치.
8. The method of claim 7,
When the width of the pixel region is 125 μm to 210 μm, the ratio of the width of the block region to the pixel region is 4% or less.
제 7 항에 있어서,
상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은,
인듐-주석 산화물 및 인듐-아연 산화물과 같은 투명 도전 물질을 포함하는 수평 전계 액정 표시장치.
8. The method of claim 7,
the pixel electrode and the common electrode,
A horizontal electric field liquid crystal display comprising a transparent conductive material such as indium-tin oxide and indium-zinc oxide.
제 7 항에 있어서,
상기 수직 화소 전극 및 상기 수직 공통 전극은,
선 폭이 1.0㎛이고,
그 사이의 간격이 1.0㎛ 내지 5.0㎛인 수평 전계 액정 표시장치.
8. The method of claim 7,
The vertical pixel electrode and the vertical common electrode,
The line width is 1.0 μm,
A horizontal electric field liquid crystal display having an interval of 1.0 μm to 5.0 μm therebetween.
제 7 항에 있어서,
상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은, 이를 투과한 빛의 적어도 70%를 상기 간격 영역으로 굴절시키는 수평 전계 액정 표시장치.
8. The method of claim 7,
The pixel electrode and the common electrode refract at least 70% of the transmitted light to the gap region.
제 7 항에 있어서,
상기 하부 기판과 일정 거리 이격하여 면 합착된 상부 기판; 그리고
상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재된 액정 층을 더 포함하는 수평 전계 액정 표시장치.
8. The method of claim 7,
an upper substrate surface-bonded with the lower substrate by a predetermined distance; And
The horizontal electric field liquid crystal display device further comprising a liquid crystal layer interposed between the lower substrate and the upper substrate.
제 14 항에 있어서,
상기 액정 층은 단축 유전율과 장축 유전율의 차이가 -5 내지 5인 액정 물질을 포함하는 수평 전계 액정 표시장치.
15. The method of claim 14,
The liquid crystal layer includes a liquid crystal material having a difference between a short-axis dielectric constant and a long-axis dielectric constant of -5 to 5.
제 14 항에 있어서,
상기 액정 층은 단축 유전율과 장축 유전율의 차이가 -5보다 큰 네가티브 형 액정 물질을 포함하는 수평 전계 액정 표시장치.
15. The method of claim 14,
The liquid crystal layer includes a negative liquid crystal material in which a difference between a short-axis dielectric constant and a long-axis dielectric constant is greater than -5.
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