KR20040042274A - 휘도가 향상된 횡전계모드 액정표시소자 - Google Patents

휘도가 향상된 횡전계모드 액정표시소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20040042274A
KR20040042274A KR1020020070484A KR20020070484A KR20040042274A KR 20040042274 A KR20040042274 A KR 20040042274A KR 1020020070484 A KR1020020070484 A KR 1020020070484A KR 20020070484 A KR20020070484 A KR 20020070484A KR 20040042274 A KR20040042274 A KR 20040042274A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
display device
mode liquid
electric field
Prior art date
Application number
KR1020020070484A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100934825B1 (ko
Inventor
김기홍
Original Assignee
엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지.필립스 엘시디 주식회사 filed Critical 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority to KR1020020070484A priority Critical patent/KR100934825B1/ko
Publication of KR20040042274A publication Critical patent/KR20040042274A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100934825B1 publication Critical patent/KR100934825B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136222—Colour filters incorporated in the active matrix substrate
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/121—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode common or background
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/123—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode pixel
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/50—Protective arrangements

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 횡전계모드 액정표시소자는 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 각 화소에 형성된 구동소자와, 화소내에 실질적으로 평행하게 횡전계를 생성하는 적어도 한쌍의 전극으로 구성되며, 상기 한쌍의 전극 사이에 형성된 광투과영역에는 절연층이 형성되지 않으므로 액정에 인가되는 전압이 증가하게 되고 광투과영역의 투과율이 향상되고 그 결과 휘도가 향상된다.

Description

휘도가 향상된 횡전계모드 액정표시소자{IN PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING IMPROVED BRIGHTNESS}
본 발명은 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 광이 투과되는 영역의 절연층을 제거하여 광투과율을 증가시킴으로써 휘도를 향상시킬 수 있는 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
이러한 액정표시소자는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시모드가 존재하지만, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점때문에 주로 TN모드의 액정표시소자가 사용되고 있다. 이러한 TN모드 액정표시소자에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.
이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시소자가 제안되고 있지만, 그중에서도 횡전계모드(In Plane Switching Mode)의 액정표시소자가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 IPS모드 액정표시소자는 화소내에 평행으로 배열된 적어도 한쌍의 전극을 형성하여 기판과 실질적으로 평행한 횡전계를 형성함으로써 액정분자를 평면상으로 배향시키는 것이다.
도 1은 종래 IPS모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면으로, 도 1(a)는 평면도이고 도 1(b)는 도 1(a)의 I-I'선 단면도이다. 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 액정패널(1)의 화소는 종횡으로 배치된 게이트라인(3) 및 데이터라인(4)에 의해 정의된다. 도면에는 비록 (n,m)번째의 화소만을 도시하고 있지만 실제의 액정패널(1)에는 상기한 게이트라인(3)과 데이터라인(4)이 각각 N(>n)개 및 M(>m)개 배치되어 액정패널(1) 전체에 걸쳐서 N×M개의 화소를 형성한다. 상기 화소내의 게이트라인(3)과 데이터라인(4)의 교차영역에는 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(10)는 게이트라인(3)으로부터 주사신호가 인가되는 게이트전극(11)과, 상기 게이트전극(11) 위에 형성되어 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되어 채널층을 형성하는 반도체층(12)과, 상기 반도체층(12) 위에 형성되어 데이터라인(4)을 통해 화상신호가 인가되는 소스전극(13) 및 드레인전극(14)으로 구성되어 외부로부터 입력되는 화상신호를 액정층에 인가한다.
화소내에는 데이터라인(4)과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 공통전극(5)과 화소전극(7)이 배치되어 있다. 또한, 화소의 중간에는 상기 공통전극(5)과 접속되는 공통라인(16)이 배치되어 있으며, 상기 공통라인(16) 위에는 화소전극(7)과 접속되는 화소전극라인(18)이 배치되어 상기 공통라인(16)과 오버랩되어 있다. 상기 공통라인(16)과 화소전극라인(18)의 오버랩에 의해 횡전계모드 액정표시소자에는 축적용량(storage capacitance)이 형성된다.
상기와 같이, 구성된 IPS모드 액정표시소자에서 액정분자는 공통전극(5) 및 화소전극(7)과 실질적으로 평행하게 배향되어 있다. 박막트랜지스터(10)가 작동하여 화소전극(7)에 신호가 인가되면, 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에는 액정패널(1)과 실질적으로 평행한 횡전계가 발생하게 된다. 액정분자는 상기 횡전계를 따라 동일 평면상에서 회전하게 되므로, 액정분자의 굴절율 이방성에 의한 계조반전을 방지할 수 있게 된다.
상기한 구조의 종래 IPS모드 액정표시소자를 도 1(b)의 단면도를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1(b)에 도시된 바와 같이, 제1기판(20) 위에는 게이트전극(11)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 게이트절연층(22)이 적층되어 있다. 상기 게이트절연층(22) 위에는 반도체층(12)이 형성되어 있으며, 그 위에 소스전극(13) 및 드레인전극(14)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;24)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제1기판(20) 위에는 복수의 공통전극(5)이 형성되어 있고 게이트절연층(22) 위에는 화소전극(7) 및 데이터라인(4)이 형성되어, 상기 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에 횡전계가 발생한다.
제2기판(30)에는 블랙매트릭스(32)와 컬러필터층(34)이 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(32)는 액정분자가 동작하지 않는 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, 도면에 도시한 바와 같이 박막트랜지스터(10) 영역 및 화소와 화소 사이(즉, 게이트라인 및 데이터라인 영역)에 주로 형성된다. 컬러필터층(34)은 R(Red), B(Blue), G(Green)로 구성되어 실제 컬러를 구현하기 위한 것이다.
상기 제1기판(20) 및 제2기판(30) 사이에는 액정층(40)이 형성되어 액정패널(1)이 완성된다.
상기한 바와 같이, 종래의 IPS모드 액정표시소자에서는 제1기판(20) 전체에 걸쳐서 게이트절연층(22)과 보호층(24)이 형성되어 있다. 이러한 게이트절연층(22)과 보호층(24)은 결국 광이 투과하는 영역(즉, 횡전계가 인가되는 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이)에 존재하게 된다. 그런데, 이와 같은 게이트절연층(22)과 보호층(24)은 광을 흡수하여 광투과율을 저하시키기 때문에, IPS모드 액정표시소자의 휘도가 저하되는 원인이 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 화소내의 광투과영역의 절연층을 제거하여 액정층에 인가되는 전압을 증가시켜 광투과율을 향상시킴으로써 휘도를 향상되는 횡전계모드 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자는 화상 비표시영역과 화상표시영역으로 이루어진 복수의 화소를 포함하는 기판과, 상기 화소의 비표시영역에 형성되며, 게이트전극, 상기 기판 전체에 걸쳐서 적층된 게이트절연층, 상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층 및 상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인전극이로 이루어진 박막트랜지스터와, 상기 화상표시영역내에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 생성하는 적어도 한쌍의 전극과, 상기 화상비표시영역에 적층된 보호층으로 구성된다.
상기 전극은 공통전극 및 화소전극으로서 모두 기판 또는 게이트절연층 위에 형성될 수도 있으며, 공통전극은 기판에 형성되고 화소전극은 게이트절연층 위에 형성될 수도 있다. 또한, 공통전극이 게이트절연층 위에 형성되고 화소전극이 기판 위에 형성될 수도 있다.
도 1은 종래 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면으로, 도 1(a)는 평면되고 도 1(b)는 도 1(a)의 I-I'선 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 5(a)∼도 5(c)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 6은 도 5(a)∼도 (c)에 도시된 횡전계모드 액정표시소자의 보상값대 휘도증가율의 관계를 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
105,205,305,405 : 공통전극 107,207,307,407 : 화소전극
111,211,311,411 : 게이트전극 112,212,312,412 : 반도체층
113,213,313,413 : 소스전극 114,214,314,414 : 드레인전극
122,222,322,422 : 게이트절연층 124,224,324,424 : 보호층
132,232,332,432 : 블랙매트릭스 134,234,334,434 : 컬러필터층
140,240,340,440 : 액정층
본 발명에서는 휘도가 향상된 IPS모드 액정표시소자를 제공한다. 휘도를 향상시키기 위해서는 액정표시소자를 투과하는 광의 투과율을 상승시켜야만 한다. 일반적으로 IPS모드의 액정표시소자에서는 공통전극과 화소전극 사이의 영역으로 광이 투과된다. 이러한 투과영역은 공통전극과 화소전극의 형성 갯수에 따라 달라지는데, 통상적으로 이 투과영역은 블럭으로 표현된다. 예를 들어, 도 1(a)에 도시된 IPS모드 액정표시소자에는 각각 3개의 공통전극과 2개의 화소전극이 형성되어 있으며, 광이 투과되는 광투과영역은 4개로 이루어져 있다. 이와 같이, 광투과영역이 4개 형성된 IPS모드 액정표시소자를 통상적으로 4블럭 액정표시소자라 칭한다.
따라서, 본 발명에서는 상기 블럭의 광투과율을 증가시킴으로써 IPS모드 액정표시소자의 휘도를 향상시키는 것이다. 이를 위해, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 보호층이나 게이트절연층과 같이 광투과시 광을 흡수하는 절연층(특히, 블럭에 형성된 절연층)을 제거하여 액정층에 인가되는 전압을 증가시킴으로써 광투과율을 향상시킨다.
한편, 본 발명이 상기한 4블럭 구조의 IPS모드 액정표시소자에만 한정되는 것은 아니다. 상기와 같은 특정 구조의 IPS모드 액정표시소자는 단지 설명의 편의를 위한 것으로, 본 발명을 특정 구조로 한정하기 위한 것은 아니다. 실질적으로 본 발명의 IPS모드 액정표시소자는 2블럭이나 6블럭 혹은 8블럭 IPS모드 액정표시소자 뿐만 아니라 모든 블럭의 액정표시소자에 적용될 수 있을 것이다. 따라서, 이하의 설명에서는 특정 블럭의 IPS모드 액정표시소자에 대해 설명하고 있지만, 이것은 본 발명의 한 예에 불과한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 IPS모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제1기판(120)에는 박막트랜지스터와 복수의 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 배치되어 있다. 박막트랜지스터는 제1기판(120) 위에 형성된 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극 위에 형성된 게이트절연층(122)과, 상기 게이트절연층(122) 위에 형성된 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112) 위에 형성된 소스전극(113) 및드레인전극(114)으로 구성되어 있으며, 박막트랜지스터 위에는 보호층(124)이 형성되어 있다.
공통전극(105)은 제1기판(120) 위에 형성되어 있으며, 화소전극(107)은 게이트절연층(122) 위에 형성되어 있다. 상기 공통전극(105)은 Cu, Mo, Ta, Cr, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속을 증착(evaporation) 또는 스퍼터링(sputtering)방법에 의해 적층한 후 에천트(etchant)를 이용하여 에칭한 단일층 또는 복수의 층으로 이루어진다. 이때, 상기 공통전극(105)은 박막트랜지스터의 게이트전극(111)과 다른 공정에 의해 형성할 수도 있지만 공정의 단순화를 위해서는 게이트전극(111)과 동일한 공정에 의해 형성하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 화소전극(107)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속을 적층하고 에칭하여 형성하는 것으로, 박막트랜지스터의 소스전극(113) 및 드레인전극(114), 데이터라인(104)과 동일한 공정에 의해 형성하는 것이 바람직할 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 보호층(124)은 박막트랜지스터와 화소전극(107) 위에만 형성되어 있다. 즉, 광이 투과되는 영역인 각 블럭(또는 공통전극(105) 상부를 포함하여)에는 보호층(124)이 적층되지 않는다.
한편, 제2기판(130)에는 비표시영역으로 광이 누설되는 것을 방지하는 블랙매트릭스(132)와 실제 화면상에 화상을 구현하기 위한 컬러필터층(134)이 형성되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터층(134)위에는 제2기판(130)의 평탄성을 향상시키기 위한 오버코트층(overcoat layer)이 형성될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이에 액정층(140)이 형성되어 IPS모드 액정표시소자가 완성된다. 액정층(140)의 형성은 진공상태에서 합착된 제1기판(120)과 제2기판(140) 사이에 액정을 주입하는 진공액정주입법에 의해 형성될 수 있으며 근래 각광받고 있는 액정적하방식(liquid crystal dispensing method), 즉 제1기판(120) 또는 제2기판(130) 상에 직접 액정을 적하한 후 상기 제1기판(120) 및 제2기판(130)의 합착에 의해 기판(120,130) 전체에 걸쳐서 균일하게 퍼지게 하는 방식에 의해 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 광투과영역인 블럭영역에 투과되는 광을 흡수하는 보호층(124)이 적층되어 있지 않기 때문에, 종래의 IPS모드 액정표시소자에 비해 광투과효율이 향상된다. 따라서, 종래 IPS모드 액정표시소자에 비해 휘도가 향상된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 및 제3실시예에 따른 IPS모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 이때, 상기 제2 및 제3실시예의 IPS모드 액정표시소자는 도 2에 도시된 IPS모드 액정표시소자와는 공통전극 및 화소전극의 형성위치만을 제외하고는 동일한 구조로 이루어져 있다. 따라서, 도 2에 도시된 IPS모드 액정표시소자와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고 단지 공통전극 및 화소전극에 대해서만 설명한다.
우선, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(205)과 화소전극(207)이 모두 게이트절연층(222) 위에 형성되어 있다. 또한, 보호층(224)은 박막트랜지스터와 공통전극(205) 및 화소전극(207) 위에만 형성되어 있고 블럭영역에는 제거되어 있다. 이때, 상기 공통전극(205)과 화소전극(207)은 서로 다른 공정에 의해 다른 금속으로 이루어질 수도 있지만, 공정의 단순화를 위해 박막트랜지스터의 소스전극(213) 및 드레인전극(214)과 동일한 공정에 의해 이루어지는 것이 바람직할 것이다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(305)이 게이트절연층(322) 위에 형성되어 있고 화소전극(307)은 제1기판(320) 위에 형성되어 있으며, 보호층(324)은 박막트랜지스터와 공통전극(305) 위에만 적층되어 있다. 이때, 상기 공통전극(305)은 박막트랜지스터의 소스전극(313) 및 드레인전극(314)과 동일한 공정에 의해 형성하는 것이 바람직하며 화소전극(307)은 박막트랜지스터의 게이트전극(311)과 동일한 공정에 의해 형성하는 것이 바람직할 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예 및 제3실시예에서는 각각 공통전극 및 화소전극이 다른 위치에 형성된다. 그러나, 이러한 구조의 IPS모드 액정표시소자도 도 2에 도시된 IPS모드 액정표시소자와 마찬가지로 블럭영역에는 보호층이 형성되어 있지 않기 때문에, 투과율이 증가하여 휘도가 증가하게 된다.
표 1에 종래 IPS모드 액정표시소자의 휘도와 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 휘도가 개시되어 있다.
전압 종래 IPS LCD 제1IPS LCD 제2IPS LCD 제3IPS LCD
휘도 휘도 휘도증가율 휘도 휘도증가율 휘도 휘도증가율
4V 67.90％ 76.08％ 12.00％ 74.50％ 9.67％ 71.62％ 5.43％
5V 89.94％ 93.67％ 4.15％ 93.31％ 3.75％ 92.66％ 3.02％
상기 표1에서 제1IPS모드 액정표시소자는 공통전극은 제1기판에 형성되고 화소전극은 게이트절연층에 형성된 구조의 IPS모드 액정표시소자를 나타내고 제2IPS모드 액정표시소자는 공통전극과 화소전극이 동일층(즉, 게이트절연층)에 형성된 구조의 IPS모드 액정표시소자를 나타내며, 제3IPS모드 액정표시소자는 공통전극은 게이트절연층 위에 형성되고 화소전극은 제1기판 위에 형성된 구조의 IPS모드 액정표시소자를 나타낸다.
상기 표 1에 도시된 바와 같이, 화소전압에 4V의 전압이 인가되는 경우 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 휘도는 종래 IPS모드 액정표시소자의 휘도에 비해 약 5.5∼12％ 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 화소전압에 5V의 전압이 인가되는 경우 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 휘도는 종래 IPS모드 액정표시소자의 휘도에 비해 약 3.0∼4.2％ 증가하는 것을 알 수 있다. 상기한 점을 감안하면, 비록 휘도 증가율의 차이는 있지만 블럭영역의 보호층을 제거함으로써 종래 IPS모드 액정표시소자에 비해 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 휘도가 증가함을 알 수 있다.
한편, 도 2∼도 4에 도시된 IPS모드 액정표시소자에서는 블럭영역에 보호층은 제거되어 있지만, 절연층인 게이트절연층이 남아 있다. 따라서, 상기 게이트절연층이 투과되는 광을 흡수함으로써 광투과율을 저하시키는 요인이 된다.
도 5(a)∼도 5(c)는 상기한 바와 같은 광투과 저하요인을 제거함으로써 더욱 휘도가 향상된 IPS모드 액정표시소자를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 IPS모드 액정표시소자의 구조는 도 2∼4에 도시된 구조의 IPS모드 액정표시소자와는 게이트절연층의 존재 여부를 제외하고는 모두 동일하다. 즉, 도 5(a)∼도 5(d)에 도시된IPS모드 액정표시소자에서는 블럭영역의 보호층(424)과 게이트절연층(422)을 제거하여 광투과율이 저하되는 것을 방지하는 것이다.
이때, 도 5(a)에 도시된 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(405)과 화소전극(407)이 모두 제1기판(420) 위에 형성되어 있으며, 도 5(b)에 도시된 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(405)은 제1기판(420) 위에 형성되어 있고 화소전극(407)은 게이트절연층(422) 위에 형성되어 있다. 또한, 도 5(b)에 도시된 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(405)과 화소전극(407)이 모두 게이트절연층(422)에 형성되어 있으며, 도 5(c)에 도시된 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(405)이 게이트절연층(422) 위에 형성되어 있고 화소전극(407)이 제1기판(420) 위에 형성되어 있다.
상기와 같이, 블럭영역에 게이트절연층(422) 및 보호층(424)을 제거한 구조의 IPS모드 액정표시소자는 도 2∼도 4에 도시된 바와 같이 블럭영역의 보호층(424)만을 제거한 IPS모드 액정표시소자에 비해 광투과율이 향상되며, 따라서 휘도가 대폭 향상된다.
한편, IPS모드 액정표시소자는 보상값(Δnd)에 따라 휘도가 변하는데, 도 6에 도 5(a)∼도 5(d)에 도시된 IPS모드 액정표시소자의 보상값과 종래 IPS모드 액정표시소자의 휘도에 대한 휘도증가율의 관계를 나타내는 그래프가 도시되어 있다.
도면에서 제1구조는 공통전극(405)과 화소전극(407)이 모두 제1기판(420) 위에 형성된 IPS모드 액정표시소자를 나타내며 제2구조는 공통전극(405)과 화소전극(407)이 각각 제1기판(420)과 게이트절연층(422) 위에 형성된 IPS모드 액정표시소자를 나타낸다. 또한, 제3구조는 공통전극(405)과 화소전극(407)이 각각 게이트절연층(422)과 제1기판(420) 위에 형성된 IPS모드 액정표시소자를 나타내며, 제4구조는 공통전극(405)과 화소전극(407)이 모두 게이트절연층(422) 위에 형성된 IPS모드 액정표시소자를 나타낸다.
도면에 도시된 바와 같이, 화소전극에 4V와 5V의 전압을 인가할 때, 액정층의 보상값(Δnd)이 0.33㎛ 이하인 경우 휘도가 종래 IPS모드 액정표시소자 보다 작아짐을 알 수 있다. 따라서, 블럭영역에 게이트절연층(422)과 보호층(424)이 형성되지 않은 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 보상값(Δnd)이 0.33㎛ 이상이 되어야만 한다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이 같이 보상값(Δnd)이 증가함에 따라 증가하던 휘도증가율은 보상값(Δnd)이 0.39㎛를 초과함에 따라 점차 감소하게 된다. 더욱이, 보상값(Δnd)이 0.39㎛를 초과하는 경우 흰색상태의 색특성이 저하되기 때문에, 보상값(Δnd)은 0.39㎛ 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
이러한 결과를 종합해 보면, 도 5(a)∼도 5(d)에 도시된 IPS모드 액정표시소자, 즉 광투과영역의 게이트절연층과 보호층이 모두 제거된 액정표시소자에서는 액정층의 보상값(Δnd)을 0.33∼0.39㎛로 설정하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 광투과영역의 보호층 또는 게이트절연층/보호층을 제거하여 액정층에 인가되는 전압을 증가시키고 이로 인해 광투과율을 향상시킬 수 있게 되며, 그 결과 액정표시소자의 휘도를 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (14)

  1. 화상 비표시영역과 화상표시영역으로 이루어진 복수의 화소를 포함하는 기판;
    상기 화소의 비표시영역에 형성되며, 게이트전극, 상기 기판 전체에 걸쳐서 적층된 게이트절연층, 상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층 및 상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인전극이로 이루어진 박막트랜지스터;
    상기 화상표시영역내에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 생성하는 적어도 한쌍의 전극; 및
    상기 화상비표시영역에 적층된 보호층으로 구성된 횡전계모드 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극은 공통전극 및 화소전극인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공통전극 및 화소전극은 기판 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 공통전극은 기판위에 형성되고 화소전극은 게이트절연층 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  5. 제2항에 있어서, 상기 공통전극은 게이트절연층 위에 형성되고 화소전극은 기판 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  6. 제2항에 있어서, 상기 공통전극과 화소전극은 게이트절연층 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  7. 제1항에 있어서,
    컬러필터층이 형성된 기판; 및
    기판 사이에 형성된 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 액정층의 보상값(Δnd)이 0.33∼0.39㎛인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  9. 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인;
    각 화소에 형성된 구동소자; 및
    화소내에 실질적으로 평행하게 횡전계를 생성하는 적어도 한쌍의 전극으로 구성되며,
    상기 한쌍의 전극 사이에 형성된 광투과영역에는 절연층이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 구동소자는 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,
    기판위에 형성된 게이트전극;
    상기 게이트전극이 형성된 기판 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층;
    상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층;
    상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극; 및
    상기 소스전극 및 드레인전극이 형성된 기판 전체에 걸쳐 적층된 보호층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 절연층은 보호층인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  13. 제11항에 있어서, 상기 절연층은 보호층 및 게이트절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  14. 제9항에 있어서, 상기 전극은 공통전극 및 화소전극인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
KR1020020070484A 2002-11-13 2002-11-13 휘도가 향상된 횡전계모드 액정표시소자 KR100934825B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020070484A KR100934825B1 (ko) 2002-11-13 2002-11-13 휘도가 향상된 횡전계모드 액정표시소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020070484A KR100934825B1 (ko) 2002-11-13 2002-11-13 휘도가 향상된 횡전계모드 액정표시소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040042274A true KR20040042274A (ko) 2004-05-20
KR100934825B1 KR100934825B1 (ko) 2009-12-31

Family

ID=37339080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020070484A KR100934825B1 (ko) 2002-11-13 2002-11-13 휘도가 향상된 횡전계모드 액정표시소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100934825B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100685937B1 (ko) * 2005-06-27 2007-02-22 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Ｉｐｓ모드 액정표시소자 및 그 제조방법
WO2017034122A1 (ko) * 2015-08-26 2017-03-02 엘지디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 및 표시 장치
US10840274B2 (en) 2015-08-26 2020-11-17 Lg Display Co., Ltd. Thin film transistor and display device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09269497A (ja) * 1996-01-31 1997-10-14 Hosiden Corp 液晶表示素子
JPH10221705A (ja) * 1997-02-07 1998-08-21 Hoshiden Philips Display Kk 液晶表示素子
KR100257369B1 (ko) * 1997-05-19 2000-05-15 구본준 횡전계방식액정표시장치
KR100258063B1 (ko) * 1997-05-28 2000-06-01 구본준, 론 위라하디락사 횡전계방식액정표시소자및그제조방법
KR100312756B1 (ko) * 1999-01-15 2001-11-03 윤종용 액정 표시 장치
KR100674236B1 (ko) * 2000-12-28 2007-01-25 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법
KR100852819B1 (ko) * 2002-08-01 2008-08-18 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 액정표시장치의 제조 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100685937B1 (ko) * 2005-06-27 2007-02-22 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Ｉｐｓ모드 액정표시소자 및 그 제조방법
WO2017034122A1 (ko) * 2015-08-26 2017-03-02 엘지디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 및 표시 장치
US10840274B2 (en) 2015-08-26 2020-11-17 Lg Display Co., Ltd. Thin film transistor and display device

Also Published As

Publication number Publication date
KR100934825B1 (ko) 2009-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101186863B1 (ko) 멀티도메인 횡전계모드 액정표시소자
KR20050107900A (ko) 대조비가 향상된 횡전계모드 액정표시소자
KR100919196B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자
US7420640B2 (en) In-plane switching mode liquid crystal device and method for manufacturing the same
KR100895017B1 (ko) 개구율이 향상된 횡전계모드 액정표시소자
KR20040038355A (ko) 개구율이 향상된 횡전계모드 액정표시소자
KR20040025472A (ko) 횡전계모드 액정표시소자
KR100934825B1 (ko) 휘도가 향상된 횡전계모드 액정표시소자
KR100870667B1 (ko) 반투과형 횡전계모드 액정표시소자
KR100899627B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자
KR100978251B1 (ko) 다중 블랙매트릭스가 형성된 횡전계모드 액정표시소자
KR100919195B1 (ko) 고개구율 액정표시소자
KR100899625B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자
KR20080003085A (ko) 횡전계모드 액정표시소자 및 그 제조방법
KR100914194B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자
KR100876404B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자
KR100923673B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자
KR100919185B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자
KR100928923B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자
KR101163396B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자 및 그 제조방법
KR100919194B1 (ko) 화질이 개선된 횡전계모드 액정표시소자
KR100919198B1 (ko) 횡전계모드 액정표시소자
KR20050066658A (ko) 측면광 차단막을 구비한 액정표시소자
KR20060001670A (ko) 고개구율 횡전계모드 액정표시소자
KR20040042050A (ko) 횡전계모드 액정표시소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120928

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130930

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141124

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161118

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171116

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181114

Year of fee payment: 10