KR20000073286A - Vertical Aligned LCD with Wide Viewing Angle - Google Patents

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KR20000073286A KR1019990016497A KR19990016497A KR20000073286A KR 20000073286 A KR20000073286 A KR 20000073286A KR 1019990016497 A KR1019990016497 A KR 1019990016497A KR 19990016497 A KR19990016497 A KR 19990016497A KR 20000073286 A KR20000073286 A KR 20000073286A
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Abstract

PURPOSE: A vertical aligned LCD is provided to simplify the manufacturing process by forming a pixel electrode while forming a source electrode and a drain electrode without an ITO having the difficulty in etching. CONSTITUTION: In a vertical aligned LCD, a vertical alignment film is deposited on the upper and underlying glass substrates. A liquid crystal in which a dielectric anisotropy is negative is injected between the vertical alignment films. The vertical alignment film of at least one of both the glass substrates is aligned so that a line inclination angle of a liquid crystal element in the alignment film is less than 90 degrees. A pixel electrode(5) of a glass substrate having an active device is a metal film. The pixel electrode has a slit pattern(7) or floating electrode(30) by etching. By adjusting the direction of an electric field induced into the slit pattern or floating electrode, the alignment direction of the vertical alignment film, the liquid crystal element between the adjacent slit patterns when the voltage value of the liquid crystal layer is more than the threshold voltage value has a structure twisted into the direction of the left hand and a structure twisted into the direction of the right hand.

Description

광시야수직배향 액정표시소자 {Vertical Aligned LCD with Wide Viewing Angle}Wide viewing vertical alignment liquid crystal display device {Vertical Aligned LCD with Wide Viewing Angle}

본 발명은 상하 유리기판의 수직배향막(3,3') 가운데 최소한 한 곳은 특정한 방향으로 배향처리하고, 화소전극을 불투명 금속막으로 만들고, 화소전극의 금속막을 일부 식각하여 슬릿패턴(slit pattern)(7) 또는 플로팅전극(30)을 두어 슬릿패턴과 플로팅전극 주위에 유도되는 측면전기장(lateral field)과 수직배향막의 배향 처리방향을 이용하여 다중구역(multi domain)을 실현하는 수직배향(vertical align) 액정표시소자에 관한 것이다. 본 발명은 슬릿패턴과 슬릿패턴 사이에 오른손 방향으로 꼬인 액정배향구조와 평행배향구조와 그리고 왼손으로 꼬인 액정배향 구조가 연속적으로 나타나게하여 시야각을 넓혔을 뿐 아니라, 화소전극을 주사선이나 또는 신호선과 동시에 만들므로 공정수를 줄여 생산성을 높였다.According to the present invention, at least one of the vertical alignment films 3 and 3 'of the upper and lower glass substrates is oriented in a specific direction, the pixel electrode is made of an opaque metal film, and the metal film of the pixel electrode is partially etched to form a slit pattern. (7) Alternatively, a vertical alignment is realized by using a floating electrode 30 to realize a multi-domain by using the lateral field induced around the slit pattern and the floating electrode and the alignment processing direction of the vertical alignment layer. The present invention relates to a liquid crystal display device. The present invention not only widens the viewing angle by continuously displaying the liquid crystal alignment structure and the parallel alignment structure and the liquid crystal alignment structure twisted with the left hand between the slit pattern and the slit pattern, but also simultaneously expands the pixel electrode with the scan line or the signal line. As a result, the number of processes is reduced and productivity is increased.

액정표시소자는 구동방법에 따라서 크게 능동행렬구동법(active matrix addressing method)과 수동행렬구동법(passive matrix addressing methode)으로 크게 나누는데 능동행렬구동법 가운데 TFT 액정표시소자와 MIM액정표시소자가 동화상 및 256계조를 구현할 수 있어 현재 가장 널리 상품화가 진행중이다. 종래의 수직배향 TFT액정표시소자의 한 예의 액정셀의 단면도가 도1에 나타나있다. TFT액정 표시소자의 동작원리는 다음과 같다. 각 화소에 있는 TFT의 게이트전극(11)은 주사선에, 소스전극은 신호선에, 드레인전극은 화소전극(5)에 각각 연결되어 있다. 공통전극(6)과 화소전극 사이에는 액정층(4)이 있다. 선택기간에는 주사선에 연결된 게이트전극에 신호선보다 높은 전압이 걸려 드레인전극과 소스전극 사이의 채널의 연결저항이 작아져서, 신호선에 걸린 전압이 화소전극을 퉁해 액정층에 걸린다. 비선택기간에는 주사선에 연결된 게이트전극에 신호선보다 낮은 전압이 걸려 드레인전극과 소스전극이 전기적으로 단절되어 선택기간 동안 액정층에 축적된 전하가 유지된다. 주사선을 순차로 주사하면서 신호선을 통하여 각 화소전극을 충전하여 액정층에 전압을 걸어준다. 화소전극과 공통전극 사이의 액정층에 걸린 rms(root means square)전압을 조절하면 편광판을 지나 선편광된 빛이 액정층을 지나면서 편광상태가 변하고, 이 빛을 검광판이 선택투과 시켜서 화소의 밝기로서 정보를 표시한다.The liquid crystal display is divided into active matrix driving method and passive matrix addressing method according to the driving method. Among the active matrix driving method, the TFT liquid crystal display device and the MIM liquid crystal display device are used for moving picture and Since 256 gray levels can be realized, the most widely commercialized product is currently in progress. A cross-sectional view of a liquid crystal cell of one example of a conventional vertically aligned TFT liquid crystal display element is shown in FIG. The operation principle of the TFT liquid crystal display device is as follows. The gate electrode 11 of the TFT in each pixel is connected to the scanning line, the source electrode to the signal line, and the drain electrode to the pixel electrode 5, respectively. There is a liquid crystal layer 4 between the common electrode 6 and the pixel electrode. In the selection period, a voltage higher than that of the signal line is applied to the gate electrode connected to the scan line, so that the connection resistance of the channel between the drain electrode and the source electrode is reduced, so that the voltage applied to the signal line is applied to the liquid crystal layer across the pixel electrode. In the non-selection period, a voltage lower than that of the signal line is applied to the gate electrode connected to the scan line, and the drain electrode and the source electrode are electrically disconnected to maintain the charge accumulated in the liquid crystal layer during the selection period. While scanning the scan lines sequentially, each pixel electrode is charged through the signal lines to apply voltage to the liquid crystal layer. When the rms (root means square) voltage applied to the liquid crystal layer between the pixel electrode and the common electrode is adjusted, the polarized state changes as the linearly polarized light passes through the liquid crystal layer and passes through the liquid crystal layer. Display information.

TFT액정표시소자는 현재 90°TN 모드가 주류이나 시야각을 넓히기 위하여 음의 액정을 쓰는 수직배향액정표시소자가 많이 연구되고 있다. 수직배향액정표시소자(vertical aligned LCD)는 액정층에 전압이 걸리지 않았을 때는 액정분자의 장축이 배향막 평면에 수직배열하고, 문턱치 이상의 전압이 걸리면 액정분자의 장축이 배향막 평면으로 눕는다. 수직배향 액정표시소자는 배향막 평면에 수직 방향으로 진동하는 빛의 굴절율이 수평방향으로 진동하는 굴절율보다 작은 부의 위상차판을 붙이면 시야각을 크게할 수 있다. 단일구역 수직배향액정표시소자(single domain vertical aligned LCD)는 보통 러빙을 하여 러빙방향으로 유전율 이방성이 음인 액정의 눕는 방향을 정한다. 단일구역 수직배향 액정표시소자는 보통 상하배향막(3,3')을 반대방향으로 러빙하거나 광배향등으로 배향처리하면 평행배향이 된다.In the TFT liquid crystal display device, a vertical alignment liquid crystal display device using a negative liquid crystal in order to widen the mainstream or the viewing angle of the 90 ° TN mode has been studied. In the vertically aligned LCD, when no voltage is applied to the liquid crystal layer, the long axis of the liquid crystal molecules is vertically aligned with the plane of the alignment layer, and when the voltage exceeds the threshold, the long axis of the liquid crystal molecules lies on the plane of the alignment layer. In the vertical alignment liquid crystal display, the viewing angle can be increased by attaching a negative retardation plate having a refractive index of light oscillating in the vertical direction to a plane of the alignment layer smaller than the refractive index oscillating in the horizontal direction. Single domain vertical aligned LCDs generally perform rubbing to determine the lying direction of liquid crystals having negative dielectric anisotropy in the rubbing direction. In the single-zone vertical alignment liquid crystal display device, the vertical alignment layers 3, 3 'are usually parallel-aligned by rubbing in the opposite direction or aligning them with the optical alignment.

단일구역 수직배향 액정표시소자는 편광판의 투과축과 45°를 이루는 방위각에서 계조반전이 크다. 따라서 광시야각을 실현하려면 다중구역(multi-domain)을 갖는 구조로 액정셀을 만들어야한다. 다중도메인을 실현하는 방법은 한 화소의 수직배향막을 여러 방향으로 러빙하는 러빙법, UV배향법, 돌기법, SE(Surrounding Electrode)법, PVA(Patterned Vertical Alignment)등이 있으나 현재까지 알려진 방법 가운데 본 발명자가 제안한 LFIMD(Lateral Field Induced Multi Domain; 1998년 특허출원 11918, 29992, 1999년 4531호)이 투과율과 시야각 그리고 양산성을 고려하면 가장 특성이 우수하다. 특허출원 11918호에서는 수직배향막과 음의 액정간의 결합에너지가 0에 가까울 때 존재하는 모드이고, 29992호의 방법은 수직배향막과 음의 액정의 표면결합에너지(surface anchroing energy)가 특정값 이상일 때 존재하는 모드이다. 세 출원특허의 주된 내용은 도메인과 도메인 사이의 경계면에서 생기는 음의 액정(유전율 이방성이 음인 액정)의 디스인크리네이션(disinclination line)을 방지하여 투과율 및 음의 액정의 전압에 따른 동작 안정성을 크게 한 것이다. 그 동작원리는 다음과 같다. 상하 두 수직배향막 가운데 최소한 한 곳은 배향처리하고, 배향처리하지 않는 다른 기판 또는 능동소자가 있는 유리기판의 화소전극에는 폭이 5∼20㎛인 슬릿패턴(7) 또는 플로팅전극(30)을 둔다. 러빙처리 한 기판에서의 액정분자 배향의 경계조건은 러빙방향이 되고, 슬릿패턴이나 플로팅전극이 있는 기판의 액정분자 배향의 경계조건은 슬릿패턴에 유도되는 측면전기장이된다. 도3은 슬릿패턴을 이용한 종래의 LFIMD 수직배향 액정표시소자의 단면도이다. 도4는 도3의 전극의 평면도이다. 도3은 도4의 슬릿패턴의 단축방향으로 수직배향 액정셀의 단면을 본 것이다. 수직배향에 있어서 슬릿패턴에 의한 측면전기장 유도는 1992년 SID에 Lien이 제안한 것이다. 슬릿패턴은 화소전극을 식각해낸 부분이다. 종래에는 화소전극을 투명도전막으로 만들었다. 투명도전막이 남아있는 부분은 등전위가 되므로 슬릿패턴의 장축방향에 나란하게 등전위곡선(equpotential line)이 형성된다. 등전위 곡선의 수직방향이 전기장 방향이되므로 측면전기장은 슬릿패턴의 단축방향으로 유도된다. 등전위 곡선은 화소전극의 상하방향(액정셀 두께 방향)으로도 생기므로 슬릿패턴 부분에서도 상하방향의 전기장 성분이 생긴다. 상하방향의 전기장은 슬릿패턴의 가운데를 중심으로 거울대칭(mirror symmetry)이다. 슬릿패턴에 대향하는 기판을 러빙등으로 배향처리하지 않으면 액정층에 문턱치 이상의 전압이 걸렸을 때 액정분자의 눕는 방향이 결정되지 않아서 슬릿패턴의 가운데를 중심으로 디스인크리네이션 선(disinclination line)이 생긴다. 그러나 슬릿패턴에 대향하는 기판을 슬릿패턴의 장축방향으로 러빙이나 다른 방법으로 배향처리하면, 액정층에 문턱치 이상의 전압이 걸릴 때, 공통전극 유리기판에서의 배향방향이 액정분자의 방위각이 되어, 슬릿패턴 가운데에서의 액정분자가 배향방향으로 눕게 되어 디스인크리네이션 선이 없다. 도3에서 위기판(공통전극 유리기판)의 수직배향막은 y방향으로 러빙한 것이다. 도3의 A와 C부분에서는 측면전기장이 없으므로 액정층에 문턱치 이상의 전압이 걸릴 때, 음의액정은 위기판 수직배향막의 러빙방향으로 눕는다. 아래기판(TFT 유리기판)의 B에서는 음의 액정분자가 x축으로 눕고, D에서는 -x축으로 눕고, 윗기판의 배향막에서는 러빙방향으로 액정분자가 눕게되므로, 액정셀 B에서는 왼손트위스트(lefthanded twist)가 액정셀 D에서는 오른손트위스트(righted twisted)가 된다. 도5는 플로팅전극을 이용한 종래의 LFIMD 수직배향 액정표시소자의 전극의 평면도이다. 플로팅전극은 주변전극과 연결되지않고 홀로 떨어져 있는 전극이다. 플로팅전극에 유도되는 전압은 주변전극의 축적용량과 전압분포에 따라서 달라진다. 따라서 플로팅전극에 유되되는 전압은 주변전극과의 결합 축적용량(capacitance)과 전압분포로부터 알 수 있다. 플로팅전극에 유도되는 전압은 대향기판인 공통전극(6)과 화소전극(5)에 걸리는 전압의 사이값이 된다. 대향하는 공통전극과 이루는 축적용량의 비와 화소전극과 플로팅전극이 이루는 축적용량의 비에 따라서 그 값이 결정된다. 플로팅전극(30)과 화소전극 사이에는 전압의 차이로 측면전기장이 형성되고, 플로팅전극과 공통전극 사이에는 수직전기장이 형성된다. 측면전기장이 없는 부분에서 수직배향액정표시소자의 배향처리 방향이 아닌 다른 방향으로 액정이 눕는다면 액정이 트위스트구조가 되고, 트위스트구조가 평행배향된 구조보다 자유에너지가 높기 때문에 존재할 확률이 거의 없다. 수직배향막의 배향방향과 슬릿패턴의 장축이 이루는 각을 q라고하면 오른손트위스트는 90-q이고, 왼손트위트각은 90+q이다. 따라서 가장 안정된 구조는 좌우가 동형인 q가 0일때다. q가 클수록 한쪽 방향에서의 트위스트각이 커지기 때문에 동적불안정성이 증가된다. 동정안정성의 수직배향막의 배향정도와 액정의 탄성계수등에 따라서 많은 차이가 나는데, 슬릿패턴의 장축과 45°범위 이내에서는 안정성을 실험적으로 확인하였다. LFIVA모드에서는 평행배향배열과 오른손트위스트구조와 평행배향 그리고 왼손트위스트된 구조가 연달아 나타나게 되므로 광시야각이 실현된다.The single-zone vertical alignment liquid crystal display device has a large gray level inversion at an azimuth angle of 45 ° with the transmission axis of the polarizer. Therefore, in order to realize a wide viewing angle, the liquid crystal cell must be made of a structure having a multi-domain. Multi-domain realization includes rubbing, UV alignment, projection, rounding electrode (SE), patterned vertical alignment (PVA), etc. The inventors proposed LFIMD (Lateral Field Induced Multi Domain; 1998 patent application 11918, 29992, 1999 4531), which is the most excellent considering the transmittance, viewing angle, and mass production. In patent application 11918, the mode exists when the bonding energy between the vertical alignment film and the negative liquid crystal is close to zero, and the method of 29992 exists when the surface anchroing energy of the vertical alignment film and the negative liquid crystal is above a certain value. Mode. The main contents of the three patents are to prevent the disinclination line of negative liquid crystals (liquid crystals having negative dielectric anisotropy) at the interface between the domains, thereby greatly improving the transmittance and operating stability according to the voltage of the negative liquid crystals. It is. The operation principle is as follows. At least one of the upper and lower vertical alignment films is oriented, and a slit pattern 7 or a floating electrode 30 having a width of 5 to 20 µm is disposed on a pixel electrode of another substrate or a glass substrate having active elements which are not oriented. . The boundary condition of the orientation of the liquid crystal molecules in the rubbing substrate becomes the rubbing direction, and the boundary condition of the orientation of the liquid crystal molecules of the substrate with the slit pattern or floating electrode becomes the side electric field induced in the slit pattern. 3 is a cross-sectional view of a conventional LFIMD vertical alignment liquid crystal display device using a slit pattern. 4 is a plan view of the electrode of FIG. 3 is a cross-sectional view of the vertically aligned liquid crystal cell in the short axis direction of the slit pattern of FIG. Induction of the lateral electric field by the slit pattern in the vertical orientation was proposed by Lien in 1992 in SID. The slit pattern is a portion obtained by etching the pixel electrode. Conventionally, the pixel electrode is made of a transparent conductive film. Since the remaining portion of the transparent conductive film becomes an equipotential, an equipotential line is formed parallel to the long axis direction of the slit pattern. Since the vertical direction of the equipotential curve becomes the electric field direction, the side electric field is induced in the short direction of the slit pattern. Since the equipotential curve also occurs in the vertical direction (liquid crystal cell thickness direction) of the pixel electrode, electric field components in the vertical direction also occur in the slit pattern portion. The electric field in the vertical direction is mirror symmetry around the center of the slit pattern. If the substrate facing the slit pattern is not oriented by rubbing, etc., when the liquid crystal layer is subjected to a voltage higher than the threshold, the direction of the liquid crystal molecules is not determined so that a disinclination line is formed around the center of the slit pattern. . However, if the substrate facing the slit pattern is oriented in the long axis direction of the slit pattern by rubbing or other method, when the voltage above the threshold is applied to the liquid crystal layer, the orientation direction in the common electrode glass substrate becomes the azimuth angle of the liquid crystal molecules, and the slit The liquid crystal molecules in the center of the pattern lie in the alignment direction and there is no disincretion line. In Fig. 3, the vertical alignment film of the critical plate (common electrode glass substrate) is rubbed in the y direction. In the parts A and C of FIG. 3, since there is no side electric field, when a voltage above the threshold is applied to the liquid crystal layer, the negative liquid crystal lies in the rubbing direction of the critical plate vertical alignment layer. In B of the lower substrate (TFT glass substrate), the negative liquid crystal molecules lie on the x axis, D in the -x axis, and the liquid crystal molecules lie in the rubbing direction in the alignment layer of the upper substrate, so that the left hand is twisted in the liquid crystal cell B. The twist becomes right twisted in the liquid crystal cell D. 5 is a plan view of an electrode of a conventional LFIMD vertically aligned liquid crystal display device using a floating electrode. The floating electrode is an electrode that is not connected to the peripheral electrode and is separated by a hole. The voltage induced on the floating electrode depends on the storage capacitance and voltage distribution of the peripheral electrode. Therefore, the voltage applied to the floating electrode can be known from the coupling capacitance with the peripheral electrode and the voltage distribution. The voltage induced to the floating electrode becomes a value between the voltage applied to the common electrode 6 and the pixel electrode 5, which are opposite substrates. The value is determined in accordance with the ratio of the storage capacitance between the opposite common electrode and the ratio of the storage capacitance between the pixel electrode and the floating electrode. A side electric field is formed between the floating electrode 30 and the pixel electrode due to a voltage difference, and a vertical electric field is formed between the floating electrode and the common electrode. If the liquid crystals lie in a direction other than the alignment process direction of the vertical alignment liquid crystal display element in the absence of the side electric field, the liquid crystal becomes a twisted structure, and since the twisted structure has a higher free energy than the parallel aligned structure, there is little possibility of existence. If the angle formed between the alignment direction of the vertical alignment film and the major axis of the slit pattern is q, the right hand twist is 90-q and the left hand twist angle is 90 + q. Therefore, the most stable structure is when q is 0, which is homogeneous in left and right. The larger q, the greater the twist angle in one direction, thus increasing the dynamic instability. There are many differences depending on the alignment stability of the alignment layer and the elastic modulus of the liquid crystal. The stability was experimentally confirmed within the major axis of the slit pattern and the range of 45 °. In LFIVA mode, a wide viewing angle is realized because parallel alignment, right-hand twisted structure, parallel-aligned, and left-hand twisted structure appear in succession.

LFIMD모드의 MIM(Metal Insulator Metal) 액정표시소자의 단면구조가 도9에 나타나있다. 현재 가장 널리 쓰이는 MIM소자는 Ta와 Ta2O3그리고 Cr이 적층된 구조이다. Ta2O3막은 Ta막을 양극산화 시켜서 만든다. 상유리기판에(2)는 ITO로만든 신호선이 있고 아래유리기판(1)에는 Ta와 Ta2O3두 막으로 된 주사선과 MIM소자 그리고 IT0로 된 화소전극(5)이 있다. 신호선과 화소전극이 서로 겹치는 부분이 화소의 투과부분이다. MIM액정표시소자의 위유리기판은 단순능동소자 액정표시소자와 같은 구조이다. 아래 유리기판 위에 Ta막을 약 2000A°정도 입히고, T자 모양이 되게 포토와 에칭공정을 하고 Ta막을 양극산화시켜서 Ta2O3막을 만들고, 그 위에 Cr막을 입히고 포토와 에칭공정으로 패턴을 만들고, 이어 투명도전막인 ITO막으로 화소전극을 만든다. IT0막과 Cr막은 접촉한다. IT0막에 도 9처럼 슬릿패턴을 두거나 또는 플로팅전극을 두어 신호선과 화소전극 사이의 측면전기장과 수직전기장을 이용하여 도3처럼 수직배향액정표시소자를 실현할 수 있다.A cross-sectional structure of a metal insulator metal (MIM) liquid crystal display device in LFIMD mode is shown in FIG. Currently, the most widely used MIM device is a stacked structure of Ta, Ta 2 O 3 and Cr. Ta 2 O 3 film is made by anodizing Ta film. The upper glass substrate 2 has a signal line made of ITO, and the lower glass substrate 1 has a scanning line made of two layers of Ta and Ta 2 O 3 , a MIM element, and a pixel electrode 5 made of IT0. The part where the signal line and the pixel electrode overlap with each other is a transparent part of the pixel. The upper glass substrate of the MIM liquid crystal display element has the same structure as the simple active element liquid crystal display element. Apply a Ta film about 2000A ° on the lower glass substrate, perform a photo and etching process to make a T-shape, and anodize the Ta film to make a Ta 2 O 3 film, and then apply Cr film on it to make a pattern by photo and etching process. A pixel electrode is made of an ITO film, which is a transparent conductive film. The IT0 film and the Cr film are in contact with each other. A vertical alignment liquid crystal display device can be realized as shown in FIG. 3 by using a slit pattern or a floating electrode as shown in FIG. 9 or using a side electric field and a vertical electric field between the signal line and the pixel electrode.

능동액정표시소자 가운데 가장 대표적인 TFT를 만드는 공정은 대략 다음과 같다.The process of making the most representative TFT among the active liquid crystal display devices is as follows.

1)게이트전극형성1) Gate electrode formation

해상도가 커지면 선택기간이 짧기 때문에 Al과 같이 비저항이 낮은 금속을 써서 신호지연을 줄인다. 그러나 순수한 Al은 화학적 내성이 약하고, 20O℃ 이상에서 특정 부위가 수 ㎛까지 성장하는 힐락(hillock)이 생기므로 상온에서 양극산화 공정으로 표면에 Al2O3를 피막하거나 MoW등과 같은 금속막을 이중 구조로 적층한다. 비저항은 순수한 Al보다 낮지만 화학적 내성과 열적 안정성이 뛰어난 Al-Nd과 같은 Al합금을 쓰기도한다.The larger the resolution, the shorter the selection period. Therefore, the signal delay is reduced by using a metal with low specific resistance such as Al. However, pure Al is weak in chemical resistance and has a hillock in which a specific part grows up to several μm at 20 ° C or higher. Thus, Al 2 O 3 is coated on the surface by anodizing at room temperature or a metal structure such as MoW is doubled. Laminate. Although the resistivity is lower than that of pure Al, Al alloys such as Al-Nd, which have excellent chemical resistance and thermal stability, are used.

2)게이트절연막형성, 비정질실리콘, 식각정지막(etching stopper) 형성2) gate insulating film formation, amorphous silicon, etching stopper (etching stopper) formation

게이트 절연막으로서는 APCVD법으로 성장시킨 SiOx와 PECVD법으로 성장시킨 SiNx의 이중막을 많이 쓴다. 게이트 절연막은 SiOx/SiNx, TaOx/SiNx, AlOx/SiNx등의 이중막 구조이다. 게이트 절연막 위에 연속적으로 a-Si:H, E/S막을 증착한다. 비정질 Si:H을 증착할 때는 SiH4와 H2의 혼합가스를, E/S막의 SiNX는 SiH2, NH3, N2의 혼합가스를 쓴다.As the gate insulating film, many double layers of SiOx grown by APCVD and SiN x grown by PECVD are used. The gate insulating film has a double film structure such as SiO x / SiN x , TaO x / SiN x , AlO x / SiN x . A-Si: H and E / S films are successively deposited on the gate insulating film. When depositing amorphous Si: H, a mixed gas of SiH 4 and H 2 is used, and SiNX of an E / S film uses a mixed gas of SiH 2 , NH 3 , and N 2 .

3)식각정지막형성3) Etch stop film formation

노광공정은 E/S전용 mask의 전면노광과 게이트 패턴을 노광마스크로 쓰는 후면노광을 조합하여 쓸 수 있다. 전면노광과 후면노광을 모두 쓰면 반 자체정렬 방식의 TFT, 후면노광만 하면 완전 자체정렬 방식의 TFT를 만들 수 있다.The exposure process can be used by combining the front exposure of the E / S dedicated mask and the back exposure using the gate pattern as the exposure mask. If both front and back exposures are used, semi self-aligning TFTs can be made, and only back exposure can produce fully self-aligning TFTs.

4)n+층 형성4) n + layer forming

SiH4, PH3, H3의 혼합가스로 오옴접촉( ohmic contact) 층을 만든다.The ohmic contact layer is made of a mixed gas of SiH 4 , PH 3 , H 3 .

5)비정질실리콘층 형성5) Amorphous Silicon Layer Formation

n+와 비정질실리콘을 식각하여 패턴을 형성한다.N + and amorphous silicon are etched to form a pattern.

6)화소전극형성6) pixel electrode formation

투명도전극인 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터로 증착하고, 노광한 후 왕수로 습식 식각을한다.Transparency electrode ITO (Indium Tin Oxide) is deposited by sputtering, exposed and wet etched with aqua regia.

7)소스, 드레인 전극형성7) Source and drain electrode formation

소스 드레인과 신호선 전극을 만든다.Source drain and signal line electrodes are made.

8) 보호막형성8) Protective film formation

액정셀공정의 러빙이나 반송 중에 생기는 흠집과 수분의 침투로 생기는 TFT의 손상이나 퇴화를 막기 위하여 SiNx등으로 보호막을 만든다.A protective film is made of SiN x or the like in order to prevent the TFTs from being damaged or degraded due to scratches and moisture infiltration during rubbing or conveyance of the liquid crystal cell process.

9)보호막 식각9) Etching Shield

외부 구동회로와 연결할 주사선및 신호선 전극패드 부분의 보호막을 벗겨낸다.Peel off the protective film on the electrode pad portion of the scan line and the signal line to be connected to the external driving circuit.

위의 공정 가운데 가장 생산성과 수율이 떨어지는 부분은 화소전극의 형성이다. 종래의 화소전극은 투명도전막인 ITO가 대부분인데, ITO는 건식식각이 안되고 왕수로 습식식각한다. ITO를 식각하는 시간이 오래 걸리고, 왕수는 대부분 무기물을 다 녹이기 때문에 TFT 구조에 작은 금(크랙)등과 같은 흠결이 있으면 왕수가 침투하여 다른 배선을 식각하여 수율이 떨어진다. 현재 TFT 장비회사에서는 ITO를 건식식각하는 여러 방법이 논의되고 있으나 이 경우 단위공정의 시간이 오려걸려 생산성이 낮아 아직까지 응용되지 못하고 있다.The least productive part of the above process and yield is the formation of the pixel electrode. Conventional pixel electrodes are mostly ITO, which is a transparent conductive film, which is not dry etched but wet etched with aqua regia. It takes a long time to etch the ITO, and because the aqua regia dissolves most of the minerals, if there is a defect such as a small crack (cracks) in the TFT structure, the acu repel penetrates and etches the other wiring, so that the yield decreases. Currently, TFT equipment companies are discussing various methods of dry etching of ITO, but in this case, the unit process takes a long time, so the productivity is low and it has not been applied yet.

본발명에서는 식각하는데 어려움이 있는 ITO를 쓰지 않고, 소스전극과 드레인 전극을 만들 때 동시에 화소전극을 형성하여 공정수를 단축하여 생산성및 수율을 높인 LFIVA모드의 여러 조건에 대하여 발명하였다.In the present invention, without using ITO, which is difficult to etch, the present invention has been invented for various conditions of the LFIVA mode in which a pixel electrode is formed at the same time when the source electrode and the drain electrode are made, thereby reducing the number of processes to increase productivity and yield.

도1 종래의 수직배향 TFT 액정표시소자의 액정셀의 단면도1 is a cross-sectional view of a liquid crystal cell of a conventional vertically aligned TFT liquid crystal display device.

도2 본발명의 수직배향 TFT 액정표시소자의 액정셀의 단면도2 is a cross-sectional view of a liquid crystal cell of a vertically aligned TFT liquid crystal display device of the present invention.

도3 LFIVA 모드의 액정분자의 배향의 한 예Fig. 3 An example of the orientation of liquid crystal molecules in LFIVA mode

도4 도3의 화소전극의 모양과 배향막의 배향및 편광판의 투과축 방향4 shows the shape of the pixel electrode, the alignment of the alignment layer, and the transmission axis direction of the polarizing plate.

도5 플로팅전극을 쓸 때의 화소전극의 모양과 수직배향막의 배향방향및 편광판의 투과축 방향5 The shape of the pixel electrode, the alignment direction of the vertical alignment film, and the transmission axis direction of the polarizing plate when the floating electrode is used.

도6 화소전극과 슬릿패턴의 평면도6 is a plan view of a pixel electrode and a slit pattern

도7 본발명의 여러 전극의 모양7 Shapes of the various electrodes of the present invention

도8 종래의 수직배향 MIM 액정표시소자의 액정셀의 단면도.8 is a cross-sectional view of a liquid crystal cell of a conventional vertically aligned MIM liquid crystal display device.

도9 본발명의 수직배향 MIM 액정표시소자의 단면도9 is a cross-sectional view of a vertically aligned MIM liquid crystal display device of the present invention.

도10 본발명의 수직배향액정표시소자의 전기광학투과곡선의 한 예10 is an example of an electro-optic transmission curve of a vertical alignment liquid crystal display device of the present invention.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing

1 능동소자유리기판 2 공통전극 유리기판 3, 3' 수직배향막1 Active element glass substrate 2 Common electrode glass substrate 3, 3 'vertical alignment layer

4 음의 액정 5 화소전극 6 공통전극4 negative liquid crystal 5 pixel electrode 6 common electrode

7 슬릿패턴 8 소스전극 9 드레인전극7 Slit Pattern 8 Source Electrode 9 Drain Electrode

11 게이트전극 14 배향방향 15 변광판의 투과축11 Gate electrode 14 Orientation direction 15 Transmissive axis of photosensitive plate

16 검광판의 투과축 30 플로팅전극 20 절연막16 Transmission axis of analyzer plate 30 Floating electrode 20 Insulation film

도2는 본발명의 TFT 액정표시소자의 단면도이다. 도2에서는 화소전극을 소스전극(8)과 드레인전극(9)과 같이 만든 구조이다. 도2와 같은 구조로 만들 경우에는 위의 TFT공정중에서 ITO부분이 생략되고 나머지는 종래와 같다. 본발명을 MIM 액정표시소자에 적용할 경우에는 주사선을 입히고, 주사선을 양극산화시킨 다음 바로 화소전극인 Cr을 박막한 후 슬릿패턴이 있는 화소전극을 만든다. 화소전극을 금속막으로 만들 경우에는 빛이 투과는 식각해낸 슬릿패턴 부분으로 제한 되므로, 빛의 투과율을 높이기 위하여 슬릿패턴의 폭과 화소전극 패턴의 폭을 잘 조절해야한다. 슬릿패턴의 폭이 작으면 광투과율이 낮고, 슬릿패턴의 폭이 크면 구동전압이 높아지고, 측면전기장이 화소전극의 가장자리 부분에서만 생기기 때문에 이를 잘 조절해야한다. 최적인 조건을 찾기 위해서는 유한요소법을 적용한 전산시뮬레이션(computer simulation)을 써서 액정셀의 투과율과 구동전압과 시야각 그리고 응답특성등을 최적화해야한다. 전산시믈레이션한 결과를 살펴보면 다음과 같다. 슬릿패턴의 폭과 화소전극의 선폭이 모두 작은 경우에는(<5㎛) 액정분자의 탄성력 때문에 슬릿패턴의 가운데 부분에서 액음의 액정분자가 눕지 않아 투과율이 낮았다. 반면에 슬릿패턴의 폭이 크고, 화소전극의 폭도 큰 경우에는 (>10㎛) 측면전기장으로 화소전극 모서리 부분에 집중하여 음의 액정분자의 방위각이 45°근방이 되어 슬릿패턴 가운데 부분은 0°가 되므로 편광판의 투과축을 45°로 두면 화소전극 모서리 부분에서 투과율이 낮고, 반대로 편광판의 투과축을 0°로 두면 슬릿패턴 가운데 부분에서 투과율이 낮아진다. 이 때의 배향방향은 슬릿패턴의 장축방향이었다. 슬릿패턴의 폭이 크고(>10㎛) 화소전극의 선폭이 작은 경우(<5㎛)에는 측면전기장의 변화가 화소전체에서 균일하게 변하고, 액정분자의 탄성력이 미치는 범위보다 크게 되므로 화소전극 부분에서의 음의 액정이 180°와 0°가 되어 편광판의 투과축을 45°에 두면 광투과율이 거의 90% 이상이 되었다. 도11은 화소전극의 선폭이 4㎛이고, 슬릿패턴의 폭이 10㎛인 경우의 극각이 50°에서 본 전기광학투과곡선이다. 방위각에 따라서 투과율 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 도5처럼 플로팅전극이 있었을 때는 화소전극과 플로팅 전극 사이의 측면전기장이 강해지고, 수직전기장은 평균적으로 약해진다. 이 경우에는 투과율은 매우 떨어지지만 측면전기장 성분이 강해지므로 음의 액정분자가 슬릿패턴의 장축을 기준으로 좌우 방향으로 배열하므로 보다 넓은 시야각을 실현할 수 있다. 슬릿패턴의 폭(도7의 d1)과 화소전극의 폭(도7의 d2)에 따라서 구동전압이 달라진다. 슬릿패턴의 폭이 커지면 구동전압이 높아지고, 반대로 슬릿패턴의 폭이 작으면 구동전압은 낮아지는 대신에 시야각 특성이 떨어진다. 특히 플로팅전극을 이용하여 LFIMD를 실현할 경우에는 시야각과 구동전압을 잘 조화해야한다. 현재 상용되고 있는 액정의 탄성계수(K22)의 값이 대략 10pN이므로 10V 정도로 구동할려면 문턱치 전압이 4V 이하여야되고 플로팅전극의 폭과 슬릿패턴의 폭은 약 20㎛ 이내로한다. 슬릿패턴폭이 3㎛ 이하이면 액정이 탄성을 극복할 수 없어 시야각 개선 효과가 매우 적다.2 is a cross-sectional view of a TFT liquid crystal display device of the present invention. In FIG. 2, the pixel electrode is formed in the same manner as the source electrode 8 and the drain electrode 9. In the case of the structure as shown in Fig. 2, the ITO portion is omitted in the above TFT process and the rest is the same as before. When the present invention is applied to a MIM liquid crystal display device, a scan line is applied, an anodization of the scan line is performed, and a thin film of Cr, a pixel electrode, is immediately formed to form a pixel electrode having a slit pattern. When the pixel electrode is made of a metal film, light transmission is limited to the slit pattern portion etched, so the width of the slit pattern and the width of the pixel electrode pattern should be well controlled to increase the light transmittance. If the width of the slit pattern is small, the light transmittance is low. If the width of the slit pattern is large, the driving voltage is high and the side electric field is generated only at the edge of the pixel electrode. In order to find the optimal condition, computer simulation using finite element method should be used to optimize the transmittance, driving voltage, viewing angle, and response characteristics of the liquid crystal cell. The computer simulation results are as follows. When both the width of the slit pattern and the line width of the pixel electrode were small (<5 μm), the liquid crystal molecules of liquid sound did not lie down in the center of the slit pattern because of the elastic force of the liquid crystal molecules, resulting in low transmittance. On the other hand, when the width of the slit pattern is large and the width of the pixel electrode is also large (> 10㎛), the azimuth angle of the negative liquid crystal molecules is concentrated around 45 ° by the side electric field, so that the azimuth angle of the negative liquid crystal molecules is about 45 °, and the center of the slit pattern is 0 °. Therefore, if the transmission axis of the polarizer is 45 °, the transmittance is low at the corners of the pixel electrode. On the contrary, if the transmission axis of the polarizer is 0 °, the transmittance is lowered at the center of the slit pattern. The orientation direction at this time was the major axis direction of the slit pattern. In the case where the width of the slit pattern is large (> 10 μm) and the line width of the pixel electrode is small (<5 μm), the change in the side electric field is uniformly changed in the entire pixel and is larger than the elastic force of the liquid crystal molecules. When the negative liquid crystals of the liquid crystals were 180 ° and 0 °, and the transmission axis of the polarizing plate was placed at 45 °, the light transmittance was almost 90% or more. Fig. 11 is an electro-optical transmission curve when the polar angle is 50 ° when the line width of the pixel electrode is 4 m and the width of the slit pattern is 10 m. It can be seen that there is little change in transmittance depending on the azimuth angle. When there is a floating electrode as shown in Fig. 5, the side electric field between the pixel electrode and the floating electrode becomes stronger, and the vertical electric field becomes weak on average. In this case, although the transmittance is very low, the side electric field component becomes stronger, so that a wider viewing angle can be realized because negative liquid crystal molecules are arranged in the left and right directions based on the long axis of the slit pattern. The driving voltage varies depending on the width of the slit pattern (d1 in FIG. 7) and the width of the pixel electrode (d2 in FIG. 7). The larger the width of the slit pattern is, the higher the driving voltage is. On the contrary, the smaller the width of the slit pattern is, the lower the driving voltage is. In particular, when the LFIMD is realized by using the floating electrode, the viewing angle and the driving voltage must be well balanced. Since the value of the elastic modulus (K22) of the currently used liquid crystal is approximately 10pN, the threshold voltage should be 4V or less to drive about 10V, and the width of the floating electrode and the width of the slit pattern should be within about 20 μm. If the slit pattern width is 3 μm or less, the liquid crystal cannot overcome the elasticity, and the viewing angle improvement effect is very small.

아래유리기판의 배향막을 모두 배향처리하면 전압을 걸기 이전부터 음의 액정의 눕는 방향이 결정되므로 반응특성을 좋아진다. 한 기판의 수직배향막만 러빙처리하면 대향하는 기판에서는 전압이 걸린 다음에 음의 액정이 눕는 방향이 결정되므로 응답이 늦다. 그러나 능동소자가 있는 유리기판을 배향하면, 배향하는 과정에서 생기는 정전기나 먼지등의 영향으로 수율이 떨어지므로 능동소자가 있는 유리기판의 수직배향막은 배향처리하지 않는다. 수직배향막은 러빙이나 광배향 또는 SiO등의 증착으로 배향처리하는데, 현재는 러빙법이 가정 일반적이다. 러빙법에서의 배향방향은 러빙방향이되고, 광배향에서는 입사되는 빛의 전기장방향이고, 증착법에서는 증착되는 물질의 입사각이다. LFIMD모드에서 수직 배향막을 배향처리하는데 있어서 선경사각이 수직에 가까우면 반응특성이 떨어지고, 반대로 90°에서 벗어나면 전압이 걸리지 않은 상태에서 액정이 일정한 방향으로 배향되어 있으므로 액정층이 선형위상차판과 같은 역할을 하여 빛이 누설되어 명암대비율이 떨어진다. 따라서 수직배향막의 선경사각은 적당히 조절해야한다. 배향처리된 수직배향막의 선경사각은 제품규격에 따라서 다른데 JSR이나 NISSAN등에서 나온 제품으로 80∼89°범위를 실현할 수 있다. 보통 84∼89°의 선경사각을 갖도록 배향처리한다. 응답특성이 매우 중요한 항공기등과 같이 시뮬레이터에서 쓰이는 액정표시소자는 배향처리된 수직배향막의 선경사각을 83∼85°이다.When all the alignment layers of the lower glass substrate are aligned, the lying direction of the negative liquid crystal is determined before the voltage is applied, thereby improving the reaction characteristics. If only the vertical alignment film of one substrate is subjected to a rubbing treatment, the response is slow because the direction in which negative liquid crystals lie after the voltage is applied to the opposite substrate is determined. However, when the glass substrate with the active element is oriented, the yield decreases due to static electricity or dust generated during the alignment process, so that the vertical alignment layer of the glass substrate with the active element is not oriented. The vertical alignment film is oriented by rubbing, photo-alignment or vapor deposition such as SiO, but at present, the rubbing method is generally assumed. The orientation direction in the rubbing method becomes the rubbing direction, and in the optical orientation, it is the electric field direction of incident light, and in the vapor deposition method, the incident angle of the material to be deposited. In the LFIMD mode, when the vertical inclination film is aligned vertically, the response characteristic decreases when the vertical inclination is close to the vertical. On the contrary, when the deviation is 90 °, the liquid crystal is oriented in a constant direction without voltage applied. It acts as a light leakage and reduces the contrast ratio. Therefore, the pretilt angle of the vertical alignment film should be properly adjusted. The pretilt angle of the oriented vertical alignment film depends on the product standard, but the product from JSR, NISSAN, etc. can realize 80 ~ 89 ° range. Orientation is performed to have a pretilt angle of 84 to 89 degrees. Liquid crystal display devices used in simulators, such as aircrafts, in which response characteristics are very important, have a pretilt angle of 83 to 85 degrees for the aligned vertical alignment film.

음의 액정을 쓰는 수직배향액절셀은 편광판의 투과축에 45°되는 방향에서 계조반전으로 화질이 떨어진다. LFIMD모드도 다른 수직배향액정셀과 마찬가지로 정도의 차이가 있지만 계조반전과 방향에 따른 R(빨강), G(초록), B(파랑)색의 투과율 변화로 색띰 현상이 있다. 한 화소의 슬릿패턴의 모양과 방향을 조절하여 색띰 현상을 줄일 수 있다. 도7처럼 한 화소 안에서 슬릿패턴의 폭(d1)과 인접 슬릿패턴 사이의 거리(d2)를 달리하면 각각의 영역에서 수평 및 수직 전기장의 크기가 다르므로, 전압에 따른 평균효과(halttone gray scale)를 볼 수 있고, 또한 경사지게 액정층을 지나는 빛이 여러 배향구조를 지나게 되므로 색띰과 계조반전의 효과를 줄일 수 있다. 그리고 R, G, B 각각 화소의 슬릿패턴이나 플로팅전극의 모양을 달리하여 각각의 화소에는 동일전압이 걸리더라고 투과율과 색띰현상을 최소로 할 수 있다.Vertical alignment liquid crystal cells using negative liquid crystals have poor image quality due to gray level inversion in the direction of 45 ° to the transmission axis of the polarizing plate. Like other vertically aligned liquid crystal cells, LFIMD mode has a degree of difference, but there is a color phenomena due to the change of transmittance of R (red), G (green), and B (blue) color according to the gray level inversion and direction. Color shading can be reduced by adjusting the shape and direction of the slit pattern of one pixel. As shown in FIG. 7, if the width d1 of the slit pattern and the distance d2 between the adjacent slit patterns are different in each pixel, the magnitude of the horizontal and vertical electric fields in each region is different, and thus the average effect according to the voltage (halttone gray scale). Also, since the light passing obliquely through the liquid crystal layer passes through various alignment structures, the effect of color shift and gray level inversion can be reduced. In addition, the slit patterns of the pixels, the shapes of the floating electrodes, and the shapes of the floating electrodes are changed, respectively, so that the transmittance and color phenomena can be minimized even though each pixel is subjected to the same voltage.

도8은 색띰현상과 투과율 그리고 주위배선(주사선, 신호선)과의 간섭등을 고려한 화소전극과 공통전극에 슬릿패턴의 예를 든 것이다. 오른쪽 도면은 슬릿패턴의 장축 방향이 한 화소에서 90°서로 다른 것으로 이 경우 투과율은 떨어지나 시야각은 넓다. 오른쪽 도면은 투과율과 시야각을 동시에 고려한 특성으로 슬릿패턴의 휨 방향(φ)를 중앙을 중심으로 반대로한 것이다. φ가 증가할수록 액정분자 배열이 서로 차이가 나므로 투과율은 떨어진다. φ가 45도일 때가 투과율이 가장 낮다.8 illustrates an example of a slit pattern in a pixel electrode and a common electrode in consideration of color light phenomenon, transmittance, and interference with surrounding wiring (scanning line, signal line). In the figure on the right, the long axis direction of the slit pattern is different from 90 ° in one pixel. The figure on the right is a characteristic in consideration of the transmittance and the viewing angle at the same time to reverse the bending direction (φ) of the slit pattern with respect to the center. As φ increases, the transmittance decreases because the arrangement of liquid crystal molecules is different from each other. The transmission is the lowest when φ is 45 degrees.

액정의 굴절율 이방성(Δn)과 액정층 두께(d)의 곱의 0.8배에서 1.2배 사이에 있어야 한다. 60°로로 입사하는 빛의 투과율이 액정층에 가장 밝은 전압이 걸렸을 때의 투과율을 정면대비 약 60%라고 가정한다면, 문턱치 이하의 전압이 걸린 상태에서의 빛의 투과가 6% 이하가 되어야 명암대비율이 10이 된다. 편광판과 검광판의 투과축 방향이 서로 직교한 상태에서 위상차가 δ가 명암대비율이 10이상이 되기 위해서는 약 30°미만이어야하는 조건으로부터 위상판의 규격을 유도할 수 있다. 시야각이 가장 넓은 경우는 액정셀과 위상판의 Δnd가 같을 경우이다. Δnd가 반파장이 될 때 투과율이 가장 크다. 배향막의 가까운 부분에서는 액정분자가 눕지 않으므로 Δnd를 보통 반파장보다 크게한다. 파장 550nm에서의 액정의 굴절율 이방성(Δn)과 액정층 두께(d)의 곱이 0.25㎛보다 크고 0.35㎛보다 작은 범위로 설정한다.It should be between 0.8 and 1.2 times the product of the refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal layer (d). Assuming that the transmittance of light incident at 60 ° is about 60% of the front when the brightest voltage is applied to the liquid crystal layer, the transmittance of light at a voltage below the threshold is 6% or less. The ratio is ten. In the state where the transmission axis directions of the polarizing plate and the analyzer plate are orthogonal to each other, the specification of the phase plate can be derived from the condition that the phase difference δ should be less than about 30 ° so that the contrast ratio is 10 or more. The widest viewing angle is when Δnd of the liquid crystal cell and the phase plate are the same. Transmittance is greatest when Δnd is half wavelength. Since the liquid crystal molecules do not lie in the vicinity of the alignment film, Δnd is usually larger than half wavelength. The product of the refractive index anisotropy (Δn) and the liquid crystal layer thickness (d) of the liquid crystal at a wavelength of 550 nm is set in a range larger than 0.25 µm and smaller than 0.35 µm.

본발명의 TFT액정표시소자는 종래의 투명도전말을 썼을 때보다 광투과율은 떨어지나, 공정수를 단축하였고, 또한 TFT 공정에서 가장 문제가 되는 ITO를 쓰지 않으므로 수율이 향상된다. 특히 기판의 면적이 큰 경우에 본 발명을 적용하여 TFT 액정표시소자를 만들면 시야각이 넓고 반응시간이 빠르면서도 수율 향상을 실현할 수 있다. 또한 본 발명으로 MIM 액정표시소자에 적용하면, 노광공정 2단계로 소자를 만들 수 있으므로 생산성이 매우 높아진다. 또한 화소마다 슬릿패턴의 선폭과 슬릿패턴의 장축의 방향등을 변화시켜서 시야각특성을 극대화하였다. 본발명의 다중구역수직배향 액정표시소자는 반응시간이 빠르고 광시야각이 되므로, 멀티미디어용 대형 모니터의 화면소자로 적합하다.The TFT liquid crystal display device of the present invention has a lower light transmittance than when using a conventional transparent conductive material, but shortens the number of processes, and also improves the yield since it does not use ITO, which is the most problematic problem in the TFT process. In particular, when the area of the substrate is large, when the present invention is applied to make a TFT liquid crystal display device, the viewing angle is wide, the reaction time is fast, and the yield is improved. In addition, when applied to the MIM liquid crystal display device according to the present invention, since the device can be made in two steps of the exposure process, the productivity is very high. In addition, the viewing angle characteristic is maximized by changing the line width of the slit pattern and the direction of the major axis of the slit pattern for each pixel. The multi-zone vertical alignment liquid crystal display device of the present invention has a fast response time and a wide viewing angle, and thus is suitable as a display device of a large monitor for multimedia.

Claims (11)

상하 유리기판 기판 위에 수직배향막이 입혀져있고; 수직배향막 사이에 유전이방성(Δε)이 음인 액정이 주입되어있고; 두 유리기판 가운데 최소한 한곳은 수직배향막이 배향처리가 되어 배향막에서 액정분자의 선경사각이 90°보다 작고; 능동소자가 있는 유리기판의 화소전극(5)이 금속막이고, 화소전극에는 금속막을 식각해낸 슬릿패턴(7) 또는 플로팅전극(30)이 만들어져있고, 슬릿패턴 또는 플로팅전극에 유도되는 전기장 방향과 수직배향막의 배향방향을 조절하여 액정층에 문턱치 이상의 전압이 걸렸을 때의 인접 슬릿패턴 사이의 액정분자가 왼손 방향으로 트위스트 된 구조와 오른손 방향으로 트위스트 된 구조를 띄는 수직배향 액정표시소자.A vertical alignment film is coated on the upper and lower glass substrate substrates; Liquid crystals having negative dielectric anisotropy (Δε) are injected between the vertical alignment films; At least one of the two glass substrates has the vertical alignment film oriented so that the pretilt angle of the liquid crystal molecules in the alignment film is smaller than 90 °; The pixel electrode 5 of the glass substrate with active elements is a metal film, and the pixel electrode is formed with a slit pattern 7 or a floating electrode 30 from which the metal film is etched, and the direction of the electric field induced by the slit pattern or the floating electrode. A vertical alignment liquid crystal display device having a structure in which liquid crystal molecules between adjacent slit patterns when the liquid crystal layer is subjected to a voltage greater than or equal to the threshold by adjusting the alignment direction of the vertical alignment layer are twisted in the left hand direction and twisted in the right hand direction. 제1항에 있어서 능동소자가 TFT(Thin Film Transistor)이고 화소전극의 재질이 신호선과 같은 수직배향 액정표시소자.The liquid crystal display of claim 1, wherein the active element is a thin film transistor (TFT) and the material of the pixel electrode is a signal line. 제1항에 있어서 능동소자가 MIM(Metal Insulator Metal)이고 화소전극의 재질이 주사선과 같은 수직배향 액정표시소자.The liquid crystal display of claim 1, wherein the active element is a metal insulator metal (MIM) and the pixel electrode is made of a scanning line. 제1항에 있어서 슬릿패턴의 장축과 수직배향막의 배향방향이 이루는 각이 30°보다 작은 액정표시소자.The liquid crystal display of claim 1, wherein an angle formed between the long axis of the slit pattern and the alignment direction of the vertical alignment layer is smaller than 30 degrees. 제1항에 있어서 파장 550nm에서의 액정의 굴절율 이방성(Δn)과 액정층 두께(d)의 곱이 0.25㎛보다 크고 0.35㎛보다 작은 액정표시소자The liquid crystal display device of claim 1, wherein a product of the refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness (d) at a wavelength of 550 nm is larger than 0.25 µm and smaller than 0.35 µm. 제1항에 있어서 슬릿패턴의 단축방향의 폭이 4∼20㎛ 또는 플로팅된 전극의 폭이 4∼20㎛인 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the width in the short axis direction of the slit pattern is 4 to 20 µm or the width of the floating electrode is 4 to 20 µm. 제1항에 있어서 편광판의 투과축이 슬릿패턴의 장축방향이 이루는 각이 0∼45°인 액정표시소자The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an angle formed between the transmission axis of the polarizing plate and the major axis direction of the slit pattern is 0 to 45 degrees. 제1항에 있어서 슬릿패턴(또는 플로팅된전극)의 모양이 " [ "또는 "] "모양이고; 가운데와 상단 또는 가운데와 하단으로로 슬릿패턴 (또는 플로팅전극)의 휨각이 10∼20°이고; 수직배향막의 배향방향이 가운데 슬릿패턴(또는 플로팅전극)의 장축방향과 이루는 각이 45°미만이고; 편광판의 투과축과 가장 긴 슬릿패턴의 장축방향과 이루는 각이 30∼60°인 액정표시소자.The method of claim 1, wherein the shape of the slit pattern (or the floating electrode) is "[" or "]" shaped; The bending angle of the slit pattern (or floating electrode) to the center and top or to the center and bottom is 10 to 20 °; The angle between the alignment direction of the vertical alignment film and the major axis direction of the center slit pattern (or floating electrode) is less than 45 °; A liquid crystal display device having an angle of 30 to 60 degrees between the transmission axis of the polarizing plate and the long axis direction of the longest slit pattern. 제1항에 있어서 슬릿패턴의 폭 또는 플로팅전극의 폭 또는 플로팅전극과 화소전극 사이의 떨어진 거리가 한 화소에서 2종류 이상인 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the width of the slit pattern or the width of the floating electrode or the distance between the floating electrode and the pixel electrode is two or more types in one pixel. 제1항에 있어서 슬릿패턴의 폭 또는 플로팅전극의 폭 또는 플로팅전극과 화소전극 사이의 떨어진 거리 또는 슬릿패턴의 모양 또는 슬릿패턴의 장축의 방향이 각각의 색을 나다내는 화소마다 다른 액정표시소자.The liquid crystal display device of claim 1, wherein the width of the slit pattern, the width of the floating electrode, or the distance between the floating electrode and the pixel electrode, the shape of the slit pattern, or the direction of the major axis of the slit pattern is different for each pixel. 제1항에 있어서 수평방향으로 진동하는 빛의 굴절율과 수직방향으로 진동하는 빛의 굴절율 차이(nZ-(nx+ny)/2)와 위상차판의 두께의 곱이, 액정의 굴절율 이방성(Δn)과 액정층 두께(d)의 곱의 0.8배에서 1.2배 사이에 있는 액정표시소자.The product of the refractive index anisotropy of the liquid crystal according to claim 1, wherein the product of the refractive index difference (n Z- (n x + n y ) / 2) of the light vibrating in the horizontal direction and the thickness of the retardation plate is the product of the refractive index anisotropy ( Liquid crystal display element which is between 0.8 and 1.2 times the product of Δn) and the liquid crystal layer thickness d.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100513657B1 (en) * 2002-06-29 2005-09-09 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 Vertical align mode liquid crystal display
KR100685915B1 (en) * 2000-12-13 2007-02-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 LCD Projector with Wide Cell Gap Tolerance LC Panel
WO2023121422A1 (en) * 2021-12-24 2023-06-29 (주)에이유플렉스 Lattice structure installed in flexible display panel

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WO2023121422A1 (en) * 2021-12-24 2023-06-29 (주)에이유플렉스 Lattice structure installed in flexible display panel

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