KR20070109588A - 횡전계방식 액정표시소자 - Google Patents
횡전계방식 액정표시소자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070109588A KR20070109588A KR1020060042753A KR20060042753A KR20070109588A KR 20070109588 A KR20070109588 A KR 20070109588A KR 1020060042753 A KR1020060042753 A KR 1020060042753A KR 20060042753 A KR20060042753 A KR 20060042753A KR 20070109588 A KR20070109588 A KR 20070109588A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- liquid crystal
- sub
- thin film
- pixel
- film transistor
- Prior art date
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 27
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 6
- 101100489584 Solanum lycopersicum TFT1 gene Proteins 0.000 abstract description 6
- 101100214488 Solanum lycopersicum TFT2 gene Proteins 0.000 abstract description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 101100006548 Mus musculus Clcn2 gene Proteins 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 101150037603 cst-1 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UBSJOWMHLJZVDJ-UHFFFAOYSA-N aluminum neodymium Chemical compound [Al].[Nd] UBSJOWMHLJZVDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- G02F1/136—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
- G02F1/1333—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]
-
- 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
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Geometry (AREA)
Abstract
본 발명은 동일한 게이트 배선과 데이터 배선을 공유하는 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 박막트랜지스터가 서로 다른 채널 폭 또는 길이를 갖도록 설계함으로써 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정구동방향을 다르게 조절하고자 하는 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것으로서, 제 1 기판 상에 수직교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의되고 데이터 배선 방향으로 이웃하여 하나의 게이트 배선을 공유하는 제 1 ,제 2 서브-픽셀과, 상기 제 1 서브-픽셀에 구비되는 제 1 박막트랜지스터와, 상기 제 1 서브-픽셀 내부에 형성되어 상기 제 1 박막트랜지스터에 연결되는 제 1 화소전극 및 상기 제 1 화소전극에 평행하는 제 1 공통전극과, 상기 제 2 서브-픽셀에 구비되고 상기 제 1 박막트랜지스터의 채널의 폭 또는 길이가 다른 채널을 가지는 제 2 박막트랜지스터와, 상기 제 2 서브-픽셀 내부에 형성되어 상기 제 2 박막트랜지스터에 연결되는 제 2 화소전극 및 상기 제 2 화소전극에 평행하는 제 2 공통전극과, 상기 제 1 기판에 대향합착되는 제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 구비되는 액정층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
IPS, 컬러쉬프트, 멀티도메인
Description
도 1은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판의 평면도.
도 2 및 도 3은 전압 무인가시 및 인가시에서의 종래기술에 의한 액정배열을 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 액정표시소자의 회로구성도.
도 5 및 도 6은 본 발명을 설명하기 위한 박막트랜지스터의 평면도.
도 7은 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판의 평면도.
도 8 및 도 9는 전압 인가시에서의 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정배열을 나타낸 평면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
112, G.L : 게이트 배선 115, D.L : 데이터 배선
117 : 제 1 화소전극 124 : 제 1 공통전극
125 : 제 1 공통배선 132 : 제 1 액정분자
217 : 제 2 화소전극 224 : 제 2 공통전극
225 : 제 2 공통배선 232 : 제 2 액정분자
G : 게이트 전극 B : 반도체층
S : 소스전극 D : 드레인 전극
본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 시야각에 따른 컬러 쉬프트를 보상하기 위한 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것이다.
평판표시소자로서 최근 각광받고 있는 액정표시소자는 콘트라스트 비(contrast ratio)가 크고, 계조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력소비가 작다는 장점 때문에 활발한 연구가 이루어지고 있다.
특히, 얇은 두께로 제작될 수 있어 장차 벽걸이 TV와 같은 초박형(超薄形) 표시장치로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 무게가 가볍고, 전력소비도 CRT 브라운관에 비해 상당히 적어 배터리로 동작하는 노트북 컴퓨터의 디스플레이로 사용되는 등, 차세대 표시장치로서 각광을 받고 있다. 또한, 소형 패널로 제작되어 휴대폰 디스플레이로도 사용되고 있어 그 활용이 다양하다.
이러한 액정표시소자는 액정의 성질과 패턴의 구조에 따라서 여러 가지 다양한 모드가 있다.
구체적으로, 액정 방향자가 90도 트위스트 되도록 배열한 후 전압을 가하여 액정 방향자를 제어하는 TN 모드(Twisted Nematic Mode)와, 한 화소를 여러 도메인 으로 나눠 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리하여 광시야각을 구현하는 멀티도메인 모드(Multi-Domain Mode)와, 보상필름을 기판 외주면에 부착하여 빛의 진행방향에 따른 빛의 위상변화를 보상하는 OCB 모드(Optically Compensated Birefringence Mode)와, 한 기판 상에 두개의 전극을 형성하여 액정의 방향자가 배향막의 나란한 평면에서 꼬이게 하는 횡전계방식(In-Plane Switching Mode)과, 네가티브형 액정과 수직배향막을 이용하여 액정 분자의 장축이 배향막 평면에 수직 배열되도록 하는 VA 모드(Vertical Alignment) 등 다양하다.
이중, 상기 횡전계방식 액정표시소자는 통상, 서로 대향 배치되어 그 사이에 액정층을 구비한 컬러필터층 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판으로 구성되는데, 액정층이 횡전계에 의해 수평 스위칭하므로 소자의 시야각이 우수해진다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 횡전계방식 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판에 대해 주로 서술한다.
도 1은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판의 평면도이고, 도 2 및 도 3은 전압 무인가시 및 인가시에서의 횡전계방식 액정표시소자의 평면도이다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판 상에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 상에 일방향으로 배열되는 게이트 배선(12)과 화소영역을 정의하기 위하여 상기 게이트 배선(12)에 수직한 방향으로 배열되는 데이터 배선(15)과, 상기 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(15)의 교차 부위에 배치된 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 게 이트 배선(12)과 평행하도록 화소 내에 배치된 공통배선(25)과, 상기 공통배선(25)에서 분기되는 다수개의 공통전극(24)과, 상기 박막트랜지스터(TFT)에 연결되어 상기 공통전극(24) 사이에서 상기 공통전극에 평행하는 다수개의 화소 전극(17)과, 상기 화소 전극(17)에서 연장되어 상기 공통배선(25) 상부에 오버랩되는 커패시터 전극(26)이 구비되어 있다.
이 때, 상기 공통배선(25) 및 공통전극(24)은 일체형으로 형성되고, 상기 게이트 배선(12) 및 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 전극도 일체로 형성되며, 이러한 공통배선(25), 공통전극(24), 게이트 배선(12) 및 게이트 전극은 저저항 금속을 사용하여 동일층에서 일괄적으로 형성한다.
그리고, 상기 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속을 재료로 사용하여 상기 공통전극(24)과 엇갈리게 교차할 수 있도록 다수개의 분기 형태로 형성되며, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 콘택되어 전압을 인가받는다.
여기서, 상기 공통전극(24) 및 화소전극(17)은 일직선 형태로 교차 형성되어도 무방하지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 1회 이상 꺽어지는 형태로 형성되어 액정이 2방향으로 배열되도록 할 수 있다. 이와같이, 각 화소 내의 도메인을 2영역으로 분할함으로써 시야각을 향상시키는데, 2-도메인을 형성하는 IPS 구조를 S-IPS(Super-IPS) 구조라 한다.
이러한 박막트랜지스터 어레이 기판에 대향하도록 컬러필터층 어레이 기판이 대향합착되는데, 상기 기판 사이에는 액정층이 구비되어 액정표시소자가 완성된다.
그리고, 상기 두 기판의 외주면에는 편광축이 서로 직교하는 제 1 ,제 2 편광판을 부착하고, 두 기판의 내측면에는 배향막을 더 구비한다. 상기 배향막의 러빙방향은 어느 한 편광판의 편광축과 나란하게 되어 흑색바탕모드(normally black mode)가 되게 한다.
이와같이 구성된 횡전계방식 액정표시소자는 공통전극(24)에 0V를 걸어주고 화소 전극(17)에 5V를 걸어주면 두 전극 사이에 횡전계가 형성되는데, 이러한 횡전계와 나란하게 액정분자 장축이 배열된다.
구체적으로, 액정표시소자에 전압을 인가하지 않으면, 도 2에 도시된 바와 같이, 액정분자(32)가 초기 배향방향으로 배열되어 빛이 편광판의 투과축을 통과하지 못하여 블랙(black) 상태를 표시하고, 소자에 전압을 인가하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 액정분자(32)가 편광판의 투과축과 45도 되는 방향으로 배열되어 빛이 투과되는 것에 의해 화이트(white) 상태를 표시한다.
이하, 종래기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자에 대한 문제점을 살펴보면 다음과 같다.
즉, 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자는 횡전계에 의해 액정분자가 일방향으로만 회전하는데, 그로인해 일방향에서의 시야각은 우수하나 다른 방향에서의 시야각은 떨어져 광시야각을 구현하는데 한계가 있었다.
또한, 백색이 디스플레이되어야 할 경우에 있어서, 액정분자들이 일괄적으로 일 방향으로만 배열되므로 액정분자의 단축방향으로 바라보게 되면 화면은 노란색 을 띠게 되고, 장축방향을 보게 되면 화면은 파란색을 띠게 되어 컬러 쉬프트(color shift)가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 동일한 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 제 1 ,제 2 박막트랜지스터가 서로 다른 채널 폭 또는 길이를 갖도록 설계함으로써 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정구동방향을 다르게 조절하여 멀티도메인을 구현하고 컬러 쉬프트 현상을 방지하고자 하는 횡전계방식 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계방식 액정표시소자는 제 1 기판 상에 수직교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의되고 데이터 배선 방향으로 이웃하여 하나의 게이트 배선을 공유하는 제 1 ,제 2 서브-픽셀과, 상기 제 1 서브-픽셀에 구비되는 제 1 박막트랜지스터와, 상기 제 1 서브-픽셀 내부에 형성되어 상기 제 1 박막트랜지스터에 연결되는 제 1 화소전극 및 상기 제 1 화소전극에 평행하는 제 1 공통전극과, 상기 제 2 서브-픽셀에 구비되고 상기 제 1 박막트랜지스터의 채널의 폭 또는 길이가 다른 채널을 가지는 제 2 박막트랜지스터와, 상기 제 2 서브-픽셀 내부에 형성되어 상기 제 2 박막트랜지스터에 연결되는 제 2 화소전극 및 상기 제 2 화소전극에 평행하는 제 2 공통전극과, 상기 제 1 기판에 대향합착되는 제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 구비되는 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와같이, 본 발명은 데이터 배선 방향으로 이웃하는 제 1 ,제 2 서브-픽셀 이 하나의 게이트 배선을 공유하도록 설계함으로써 제 1 ,제 2 서브-픽셀이 동일한 주사신호 및 데이터 전압에 의해 구동되도록 한다.
그리고, 동일한 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되는 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 제 1 ,제 2 박막트랜지스터의 충전특성을 다르게 하여 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정층이 서로 다른 방향으로 구동되도록 한다. 이때, 박막트랜지스터의 충전특성을 다르게 하기 위해 채널의 폭과 길이를 조절해준다.
즉, 상기 제 2 박막트랜지스터보다 제 1 박막트랜지스터의 채널 폭을 크게 하거나 또는 길이를 짧게 함으로써, 제 1 박막트랜지스터의 충전특성을 향상시켜 데이터 전압이 제 1 화소전극에 보다 많이, 보다 빨리 충전되도록 하는데, 이로써, 제 1 서브-픽셀의 액정층이 제 2 서브-픽셀의 액정층보다 큰 각도로 스위칭하게 된다.
이와같은 방법으로 제 1 ,제 2 서브-픽세의 액정층을 서로 다른 방향으로 구동하여 멀티도메인을 구현함과 동시에 컬러 쉬프트 현상을 방지한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자에 관해 구체적으로 서술하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 액정표시소자의 회로구성도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명을 설명하기 위한 박막트랜지스터의 평면도이다. 그리고, 도 7은 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판의 평면도이고, 도 8 및 도 9는 전압 인가시에서의 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정배열을 나타낸 평면도이다.
본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 하나의 게이트 배선에 서로 다른 충전특성을 가지는 2개의 박막트랜지스터가 구비되는 박막트랜지스터 어레이 기판과, 접착제 역할을 하는 씨일제에 의해 상기 박막트랜지스터 어레이 기판에 대향합착되고 풀컬러를 구현하기 위한 R,G,B 컬러필터층이 구비되는 컬러필터층 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재되어 상기 박막트랜지스터의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되는 횡전계에 의해 일정한 방향으로 구동되는 액정층으로 구성된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 수직교차하는 게이트 배선(G.L)과 데이터 배선(D.L)에 의해 서브-픽셀이 정의되고, 각 서브-픽셀에는 상기 게이트 배선을 통해 인가되는 주사신호에 따라 상기 데이터 배선을 통해 인가되는 데이터 전압의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 박막트랜지스터(TFT1, TFT2)가 구비되어 있다.
이때, 데이터 배선 방향으로 이웃하는 제 1 ,제 2 서브-픽셀이 하나의 게이트 배선(G.L)을 공유하며, 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 제 1 ,제 2 박막트랜지스터(TFT1, TFT2)가 서로 다른 충전특성을 가지도록 형성하여 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정층이 서로 다른 방향으로 구동되도록 한다. 이와같이, 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정층 구동방향을 서로 다르게 하여 멀티도메인을 구현함으로써 컬러 쉬프트 현상을 방지한다.
더욱 자세하게, 박막트랜지스터를 통과한 데이터 전압은 화소전극과 커패시터 하부전극에 인가되는데, 공통전극과 커패시터 상부전극에 인가되는 Vcom 전압과 함께 액정 커패시턴스(Clc1, Clc2) 및 스토리지 커패시턴스(Cst1, Cst2)를 형성한다.
이때, 액정 커패시턴스(Clc1, Clc2)는 화소전극과 공통전극의 전압차에 의해 형성되어 액정층을 일정한 방향으로 구동시키는 역할을 하고, 스토리지 커패시턴스(Cst1, Cst2)는 커패시터 상,하부 전극의 전압차에 의해 형성되어 비선택기간동안 화소정보를 유지시켜 주는 역할을 한다.
이러한 커패시턴스의 크기는 박막트랜지스터의 충전특성에 따라 달라지는데, 충전특정이 낮은 박막트랜지스터의 경우 데이터 배선을 흐르는 데이터 전압 중 일부만 화소전극 및 커패시터 하부전극에 차징되어 커패시턴스가 작아지는 것이다. 액정 커패시턴스의 크기가 작은 경우에는 액정층이 원하는 방향까지 구동되지 못하여 액정스위칭 각도가 작아진다.
상기 박막트랜지스터의 충전특성은 하기식과 같이 채널의 폭(W, Width)과 길이(L, Length)에 따라 달라지는데, 채널의 폭이 커지면 Vth(threshold voltage)가 작아져 충전특성이 좋아지고 채널의 길이가 커지면 Vth가 커져 충전특성이 나빠진다. 참고로, ??eff는 박막트랜지스터 전계효과 이동도(mobility)로서 채널층의 물질과 관계되는 항목이다.
K` PROPTO { 1 } over { 2 } { W } over { L } mu _{ eff } `_{ }
여기서, 박막트랜지스터(TFT)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 게이트 배선(G.L)으로부터 분기되는 게이트 전극(G), 상기 게이트 전극을 포함한 전면에 형성되는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기 절연물질인 게이트 절연막(도시하지 않음)과, 상기 게이트 절연막에 의해 상기 게이트 전극과 절연되 는 비정질 실리콘의 반도체층(B)과, 상기 데이터 배선(D.L)과 동일층에 형성되고 상기 반도체층의 양끝에 각각 형성되는 소스전극(S) 및 드레인 전극(D)으로 구성되며, 상기 소스전극과 드레인 전극 사이의 반도체층이 채널이 된다.
상기 채널의 폭(W)은 반도체층과 오버랩되는 소스전극 또는 드레인 전극의 모서리 길이를 말하고 채널의 길이(L)는 소스전극과 드레인 전극 사이의 거리를 말한다.
도 6에서와 같이, U자 모양의 TFT도 동일하게 채널의 폭(W')과 채널의 길이(L')를 정의할 수 있다. 다만, U자 모양의 TFT에 있어서, 채널의 폭은 채널의 길이 중간지점에서 소스전극(S)의 모서리를 따라 측정한다.
이와같이, 박막트랜지스터는 채널의 폭과 길이에 따라 충전특성이 달라지는바, 본 발명은 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 박막트랜지스터의 충전특성을 달리하여 액정 구동방향을 멀티로 구현하고자 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 기술사상을 적용한 S-IPS모드 액정표시소자를 일예로 하여 살펴보면 다음과 같다.
S-IPS모드 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판은, 도 6에 도시된 바와 같이, 수직교차하는 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(115)에 의해 서브-픽셀이 정의되는데, 데이터 배선 방향으로 이웃하는 제 1 ,제 2 서브-픽셀은 하나의 게이트 배선(112)을 공유하며 서로 다른 충전특성의 제 1 ,제 2 박막트랜지스터(TFT1, TFT2)를 각각 구비한다. 따라서, 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 제 1 ,제 2 박막트랜지스터는 동일한 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되어 동일한 주사신호 및 데이터 전압을 인가받게 된다.
상기 제 1 서브-픽셀은 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(115)의 교차 지점에 형성되는 제 1 박막트랜지스터(TFT1)와, 상기 제 1 서브-픽셀 내부에 형성되어 상기 제 1 박막트랜지스터에 연결되는 제 1 화소전극(117)과, 상기 제 1 화소전극에 평행하게 형성되어 제 1 횡전계를 형성하는 제 1 공통전극(124)과, 상기 제 1 공통전극을 일체형으로 연결하는 제 1 공통배선(125)으로 구성된다.
그리고, 상기 제 2 서브-픽셀은 상기 제 1 박막트랜지스터(TFT1)의 채널의 폭 또는 길이가 다른 채널을 가지는 제 2 박막트랜지스터(TFT2)와, 상기 제 2 서브-픽셀 내부에 형성되어 상기 제 2 박막트랜지스터에 연결되는 제 2 화소전극(217)과, 상기 제 2 화소전극에 평행하게 형성되어 제 2 횡전계를 형성하는 제 2 공통전극(224)과, 상기 제 2 공통전극을 일체형으로 연결하는 제 2 공통배선(225)으로 구성된다.
이때, 제 1 박막트랜지스터의 충전특성을 제 2 박막트랜지스터보다 향상시키기 위해서, 제 1 박막트랜지스터의 채널 길이를 짧게 형성하거나 채널폭을 길게 형성한다.
상기 제 1 화소전극(117) 및 제 1 공통전극(124)은 상기 게이트 배선(112)을 기준으로 상기 제 2 화소전극(217) 및 제 2 공통전극(224)과 대칭되도록 형성한다.
상기 제 1 ,제 2 공통전극의 경우 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성물질을 사용하여 상기 제 1 ,제 2 화소전극과 동일층에 형 성할 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : Aluminum Neodymium), 몰리브덴(Mo)과 같은 금속물질을 사용하여 상기 게이트 배선 및 제 1 ,제 2 공통배선과 동일층에 형성할 수도 있다.
이때, 상기 제 1 ,제 2 화소전극 및 제 1 ,제 2 공통전극은 1회 꺽이는 구조로 형성하여 각 서브-픽셀마다 2-도메인을 구현하는데, 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정분자 스위칭 각도가 달라지므로 4-도메인을 구현할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기의 박막트랜지스터 어레이 기판에는 일정한 순서로 배열되어 색상을 구현하는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 컬러필터층이 구비된 컬러필터층 어레이 기판이 대향 합착되고, 상기 두 기판 사이에는 액정층이 형성된다. 상기 두 기판의 외측면에는 서로 편광축이 수직하는 상,하부 편광판이 부착되고, 두 기판의 내측면에는 액정층의 초기배향 방향을 결정하기 위한 배향막이 구비된다.
이때, 배향막의 러빙방향은 상,하부 편광판 중 어느 한 편광판의 편광축과 일치되게 하여 노멀리-블랙이 되도록 한다. 그리고, 상기 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정층이 동일 방향으로 초기 배향될 수 있도록 배향처리한다.
여기서, 상기 제 1 박막트랜지스터가 제 2 박막트랜지스터보다 채널의 폭이 크거나 또는 길이가 짧도록 형성하는 경우, 상기 제 1 박막트랜지스터를 통과하는 데이터 전압이 제 1 화소전극에 충전되는 정도가 상기 제 2 박막트랜지스터를 통과하는 데이터 전압이 제 2 화소전극에 충전되는 정도보다 커져서 제 1 횡전계가 제 2 횡전계보다 세어지게 된다.
결국, 제 1 박막트랜지스터의 충전특성이 제 2 박막트랜지스터보다 우수하여 제 1 서브-픽셀의 액정분자가 제 2 서브-픽셀의 액정분자보다 더 큰 각도로 스위칭하게 됨으로써, 제 1 서브-픽셀의 액정층과 제 2 서브-픽셀의 액정층의 구동방향이 서로 달라지게 되는 것이다.
구체적으로, 제 1 서브-픽셀에 충분한 전압을 인가하여 화이트 레밸로 구동하고자 할 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 화소전극(117)과 제 1 공통전극(124) 사이의 제 1 액정분자(132)가 편광축과 45도를 이루어 최대 광투과도를 나타내게 된다.
그러나, 동일한 게이트 배선 및 데이터 배선에 동일한 주사신호 및 데이터 전압을 인가하더라도 제 2 서브-픽셀의 제 2 박막트랜지스터의 충전특성이 약하므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제 2 화소전극(217)과 제 2 공통전극(224) 사이의 제 2 액정분자(232)가 상기 제 1 액정분자보다 작은 각도로 스위칭하게 된다.
화이트 레밸 구동시 제 2 액정분자가 전혀 구동되지 않고 초기배향상태를 유지하게 되면 소자의 휘도가 크게 떨어지므로, 제 2 서브-픽셀의 액정분자가 스위칭은 되되, 상기 제 1 서브-픽셀 액정분자보다는 작은 각도로 스위칭되게 한다. 이로써, 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정분자의 스위칭 각도 차이는 0도 초과 45도 미만의 각도가 된다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가 진 자에게 있어 명백할 것이다.
즉, 상기 실시예에서는 상기 화소전극 및 공통전극이 서브-픽셀 내부에서 1회 꺽어지는 S-IPS(Super-IPS)구조에 한정하여 설명하였으나, 이에 한정하지 않고 화소전극 및 공통전극을 일자형으로 형성하거나 또는 1회 이상 꺽어지는 구조로 형성할 수도 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 동일한 게이트 배선과 데이터 배선을 공유하는 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 제 1 ,제 2 박막트랜지스터가 서로 다른 채널 폭 또는 길이를 갖도록 설계함으로써 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정층이 서로 다른 방향으로 구동할 수 있게 된다. 이로써, 여러방향에서의 시야각이 우수해져 광시야각 효과가 얻어진다.
그리고, 액정배향 방향에 따른 복굴절이 서로 상쇄되고 서로 색보상이 이루어짐으로써 컬러쉬프트(color shift)가 방지된다.
둘째, 기존의 S-IPS 모드는 화소전극 및 공통전극을 1회 꺽이는 구조로 형성하여 각 서브-픽셀마다 2-도메인을 구현하였는데, 본 발명은 이와 동시에 제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정의 구동방향을 다르게 함에 따라 4-도메인을 구현할 수 있게 된다.
Claims (8)
- 제 1 기판 상에 수직교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의되고 데이터 배선 방향으로 이웃하여 하나의 게이트 배선을 공유하는 제 1 ,제 2 서브-픽셀과,상기 제 1 서브-픽셀에 구비되는 제 1 박막트랜지스터와,상기 제 1 서브-픽셀 내부에 형성되어 상기 제 1 박막트랜지스터에 연결되는 제 1 화소전극 및 상기 제 1 화소전극에 평행하는 제 1 공통전극과,상기 제 2 서브-픽셀에 구비되고 상기 제 1 박막트랜지스터의 채널의 폭 또는 길이가 다른 채널을 가지는 제 2 박막트랜지스터와,상기 제 2 서브-픽셀 내부에 형성되어 상기 제 2 박막트랜지스터에 연결되는 제 2 화소전극 및 상기 제 2 화소전극에 평행하는 제 2 공통전극과,상기 제 1 기판에 대향합착되는 제 2 기판과,상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 구비되는 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서,제 1 ,제 2 서브-픽셀의 액정층은 동일 방향으로 배향처리되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 박막트랜지스터는 제 2 박막트랜지스터보다 채널의 폭이 크거나 또는 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 1 박막트랜지스터를 통과하는 데이터 전압이 상기 제 2 박막트랜지스터를 통과하는 데이터 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 액정층 구동시, 상기 제 1 서브-픽셀의 액정층과 제 2 서브-픽셀의 액정층이 서로 다른 방향으로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 1 서브-픽셀의 액정층이 편광축과 45도를 이룰 때, 상기 제 2 서브-픽셀의 액정층은 상기 제 1 서브-픽셀 액정층과 0도 초과 45도 미만의 각도를 유지하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서,제 1 화소전극 및 제 1 공통전극은 상기 게이트 배선을 기준으로 상기 제 2 화소전극 및 제 2 공통전극과 각각 대칭되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서,제 1 ,제 2 박막트랜지스터는 동일한 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되어 동일한 주사신호 및 데이터 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060042753A KR101244691B1 (ko) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | 횡전계방식 액정표시소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060042753A KR101244691B1 (ko) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | 횡전계방식 액정표시소자 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070109588A true KR20070109588A (ko) | 2007-11-15 |
| KR101244691B1 KR101244691B1 (ko) | 2013-03-19 |
Family
ID=39064078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060042753A KR101244691B1 (ko) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | 횡전계방식 액정표시소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101244691B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102914928A (zh) * | 2012-10-30 | 2013-02-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板及显示装置 |
| CN105629607A (zh) * | 2016-01-14 | 2016-06-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种阵列基板、显示面板和显示装置 |
| KR20170001331A (ko) * | 2015-06-26 | 2017-01-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | 표시장치 |
| CN108732805A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示基板、显示面板及显示装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102108505B1 (ko) | 2013-10-23 | 2020-05-08 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 표시판 및 액정 표시 장치 |
| KR102128969B1 (ko) | 2014-02-17 | 2020-07-02 | 삼성디스플레이 주식회사 | 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100900541B1 (ko) * | 2002-11-14 | 2009-06-02 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 |
| KR100993823B1 (ko) * | 2003-12-17 | 2010-11-12 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 |
| KR20060046241A (ko) | 2004-06-29 | 2006-05-17 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시소자 |
| JP4592384B2 (ja) | 2004-10-25 | 2010-12-01 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
-
2006
- 2006-05-12 KR KR1020060042753A patent/KR101244691B1/ko active IP Right Grant
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102914928A (zh) * | 2012-10-30 | 2013-02-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板及显示装置 |
| US9239503B2 (en) | 2012-10-30 | 2016-01-19 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Array substrate and display device including pixel units with multiple display regions |
| KR20170001331A (ko) * | 2015-06-26 | 2017-01-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | 표시장치 |
| CN105629607A (zh) * | 2016-01-14 | 2016-06-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种阵列基板、显示面板和显示装置 |
| CN108732805A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示基板、显示面板及显示装置 |
| CN108732805B (zh) * | 2018-05-28 | 2021-09-14 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示基板、显示面板及显示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101244691B1 (ko) | 2013-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7502086B2 (en) | In-plane switching mode liquid crystal display device and method for manufacturing the same | |
| US8810745B2 (en) | Liquid crystal display | |
| KR101538320B1 (ko) | 표시 장치 | |
| US7616283B2 (en) | In-plane switching mode LCD device | |
| US7623190B2 (en) | LCD device having common line extension and gate line recess of equal areas | |
| US9633619B2 (en) | Capacitive voltage dividing low color shift pixel circuit | |
| KR101471550B1 (ko) | 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 | |
| US7295275B2 (en) | In-plane switching mode liquid crystal display device | |
| CN102436106B (zh) | 液晶显示器件及其制造方法 | |
| US8605242B2 (en) | Liquid crystal display | |
| KR20040098728A (ko) | 수평 전계 인가형 액정 표시 패널 | |
| KR20050070709A (ko) | 횡전계 방식 액정 표시 장치 | |
| US7688411B2 (en) | Multi-domain liquid crystal display device | |
| TWI460512B (zh) | 高透光率平面內切換型液晶顯示裝置 | |
| US8451393B2 (en) | Liquid crystal display | |
| KR20050113758A (ko) | 횡전계 액정표시장치 | |
| KR101244691B1 (ko) | 횡전계방식 액정표시소자 | |
| KR20110080627A (ko) | 액정 표시 장치 | |
| US7408608B2 (en) | In-plane switching mode LCD device having particular pixel electrodes and particular common electrodes | |
| KR20070077245A (ko) | 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 | |
| KR20070072129A (ko) | 멀티도메인 횡전계모드 액정표시소자 | |
| KR20070025150A (ko) | 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법 | |
| KR101331898B1 (ko) | 수평전계방식 액정표시장치 | |
| KR20050025446A (ko) | 액정 표시 장치 | |
| KR20050066979A (ko) | 횡전계방식 액정표시소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160226 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180213 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200219 Year of fee payment: 8 |