KR20070115220A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 단위 화소에 대한 등가 회로도이고,1 is an equivalent circuit diagram of a unit pixel in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 2 is a layout view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention;
도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal display of FIG. 2 taken along line III-III;
도 4는 도 2의 액정 표시 장치를 IV-IV'-IV" 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,4 is a cross-sectional view of the liquid crystal display of FIG. 2 taken along the line IV-IV'-IV ";
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 전기장 생성 전극을 도시한 개략도이고,5 is a schematic diagram illustrating an electric field generating electrode in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention;
도 6은 전기장이 인가되지 않은 상태의 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid crystal display of FIG. 5 taken along line VI-VI without an electric field; FIG.
도 7은 전기장이 인가된 상태의 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. FIG. 7 is a cross-sectional view of the liquid crystal display of FIG. 5 taken along the line VI-VI under an electric field. FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110: 기판 121: 게이트선110: substrate 121: gate line
124: 게이트 전극 131: 공통 전극124: gate electrode 131: common electrode
140: 게이트 절연막 154: 반도체140: gate insulating film 154: semiconductor
161, 165: 저항성 접촉 부재 171: 데이터선161 and 165: ohmic contact 171: data line
173: 소스 전극 175: 드레인 전극173: source electrode 175: drain electrode
180: 보호막 181, 182, 185: 접촉 구멍180:
191: 화소 전극 192: 가지 전극191: pixel electrode 192: branch electrode
193: 연결 전극 81, 82: 접촉 보조 부재 193: connecting
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes a display panel on which an electric field generating electrode is formed and a liquid crystal layer interposed therebetween, and applies a voltage to the electric field generating electrode to apply an electric field to the liquid crystal layer. It generates and displays the image by determining the orientation of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer and controlling the polarization of the incident light.
그 중에서도 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향(VA, vertical alignment) 모드 액정 표시 장치는 대비비가 커서 각광받고 있다. Among them, the vertical alignment (VA) mode liquid crystal display in which the long axis of the liquid crystal molecules are arranged perpendicular to the upper and lower display panels without an electric field applied to the display panel, has a high contrast ratio.
그러나, 광시야각에 문제가 있어 IPS(in-plane switching) 모드의 액정 표시 장치 및 FFS(fringe field switching) 모드의 액정 표시 장치와 같이 동일 평면에 서 전기장이 인가되는 형태가 개발되었다. However, due to a problem in the wide viewing angle, a form in which an electric field is applied in the same plane as a liquid crystal display device in an in-plane switching (IPS) mode and a liquid crystal display device in a fringe field switching (FFS) mode has been developed.
한편, 이러한 액정 표시 장치에는 네마틱 액정(nematic liquid crystal)을 사용한 비틀림 네마틱 모드(twisted nematic mode)가 주로 사용된다. 네마틱 액정은 광학적 이방성을 가지므로 전기장이 인가되면 액정 분자가 회전하면서 소정 방향으로 배향이 바뀌고 이를 통하여 표시를 수행한다.Meanwhile, a twisted nematic mode using nematic liquid crystal is mainly used for such a liquid crystal display. Since nematic liquid crystals have optical anisotropy, when an electric field is applied, the liquid crystal molecules rotate to change their orientation in a predetermined direction, thereby performing display.
그러나 이러한 네마틱 액정을 포함한 액정 표시 장치는 전기장 인가시 액정 분자가 일정 방향으로 정렬된 상태에서 회전하므로 액정의 점도가 응답 속도에 영향을 미친다. 이에 따라 고속 응답을 실현하기 어렵다. However, the liquid crystal display including the nematic liquid crystal rotates in a state in which liquid crystal molecules are aligned in a predetermined direction when an electric field is applied, and thus the viscosity of the liquid crystal affects the response speed. As a result, it is difficult to realize high-speed response.
또한 IPS 모드의 액정 표시 장치 및 FFS 모드의 액정 표시 장치는 구동 전압이 크다.In addition, the liquid crystal display of the IPS mode and the liquid crystal display of the FFS mode have a large driving voltage.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이를 해결하기 위한 것으로서 액정 표시 장치의 응답 속도를 개선하는 동시에 구동 전압을 낮추는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the problem, and to reduce the driving voltage while improving the response speed of the liquid crystal display.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 신호선, 상기 제1 신호선과 교차하는 제2 신호선, 상기 제1 신호선 및 상기 제2 신호선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며 복수의 가지 전극과 상기 가지 전극을 연결하는 연결부를 포함하는 화소 전극, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 화소 전극과 중첩되어 있는 공통 전극, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 끼어있는 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 액정 분자는 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전기장의 세기에 따라 광학적 이방성이 다르다.A liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention is connected to a first substrate, a first signal line formed on the first substrate, a second signal line crossing the first signal line, the first signal line, and the second signal line. A thin film transistor, a pixel electrode connected to the thin film transistor, the pixel electrode including a plurality of branch electrodes and a connection part connecting the branch electrodes, a common electrode formed on the first substrate and overlapping the pixel electrode; A second substrate facing the first substrate, and a liquid crystal layer including a plurality of liquid crystal molecules sandwiched between the first substrate and the second substrate, wherein the liquid crystal molecules are formed between the pixel electrode and the common electrode. Optical anisotropy depends on the intensity of the electric field.
상기 액정 분자는 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 전기장이 형성되지 않으면 광학적 등방성을 나타내고 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 전기장이 형성되면 광학적 이방성을 나타낼 수 있다.The liquid crystal molecules may exhibit optical isotropy when no electric field is formed between the pixel electrode and the common electrode, and may exhibit optical anisotropy when an electric field is formed between the pixel electrode and the common electrode.
상기 가지 전극은 상기 제1 신호선 또는 상기 제2 신호선에 대하여 임의의 각으로 기울어져 있을 수 있다.The branch electrode may be inclined at any angle with respect to the first signal line or the second signal line.
서로 이웃하는 화소의 상기 가지 전극은 서로 다른 방향으로 기울어져 있을 수 있다.The branch electrodes of neighboring pixels may be inclined in different directions.
상기 공통 전극은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다.The common electrode may include a transparent conductive material.
상기 제1 신호선 또는 상기 제2 신호선과 평행하게 형성되어 있으며 상기 공통 전극과 연결되어 있는 공통 전극선을 더 포함할 수 있다.The display device may further include a common electrode line formed in parallel with the first signal line or the second signal line and connected to the common electrode.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 위에 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 바로 위에 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, area, plate, etc. is over another part, this includes not only the part directly above the other part but also another part in the middle. On the contrary, when a part is just above another part, it means that there is no other part in the middle.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1을 참고하여 상세하게 설명한다.Next, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 단위 화소에 대한 등가 회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram of a unit pixel in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1에서 보는 바와 같이, 액정 표시 장치는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(Gi, Dj)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다. 한편, 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the liquid crystal display includes a plurality of signal lines Gi and Dj and a plurality of pixels connected to the plurality of signal lines Gi and Dj and arranged substantially in a matrix form when viewed in an equivalent circuit. Meanwhile, the liquid crystal display includes lower and
신호선(Gi, Dj)은 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(Gi)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(Dj)을 포함한다. 게이트선(Gi)은 서로 평행하며 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 데이터선(Dj)은 서로 평행하며 대략 열 방향으로 뻗어 있다.The signal lines Gi and Dj include a plurality of gate lines Gi that transmit gate signals and data lines Dj that transmit data signals. The gate lines Gi are parallel to each other and extend substantially in the row direction, and the data lines Dj are parallel to each other and extend substantially in the column direction.
각 화소는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다. Each pixel includes a switching element Q connected to signal lines Gi and Dj, a liquid crystal capacitor Clc, and a storage capacitor Cst connected thereto. Holding capacitor Cst can be omitted as needed.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(Gi) 및 데이터선(Dj)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)에 연결되 어 있다.The switching element Q is a three-terminal element of a thin film transistor or the like provided in the
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 및 공통 전극(131)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 131) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되어 있으며, 공통 전극(131)은 하부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다.The liquid crystal capacitor Clc uses the
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 화소 전극(191)과 공통 전극(131)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어진다. The storage capacitor Cst serving as an auxiliary role of the liquid crystal capacitor Clc is formed by overlapping the
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 1은 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 1과는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.On the other hand, in order to implement color display, each pixel uniquely displays one of the primary colors (spatial division) or each pixel alternately displays the primary colors over time (time division) so that the spatial colors of these primary colors can be displayed. In this way, the desired color can be recognized in time. Examples of the primary colors include three primary colors such as red, green, and blue. 1 illustrates that each pixel includes a
이하, 도 1의 액정 표시 장치의 구조에 대하여 도 2 및 도 3을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the structure of the liquid crystal display of FIG. 1 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2 의 액정 표시 장치를 IV-IV'-IV" 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.2 is a layout view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal display of FIG. 2 taken along line III-III, and FIG. 4 is a view of the liquid crystal display of FIG. Sectional drawing cut along the line IV-IV'-IV ".
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.First, the
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121) 및 복수의 공통 전극선(125)이 형성되어 있다.A plurality of gate lines 121 and a plurality of
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 집적 회로 칩의 형태로 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착될 수 있고, 또는 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.The gate line 121 transmits a gate signal and mainly extends in a horizontal direction. Each gate line 121 includes an
공통 전극선(125)은 공통 전압을 전달하며, 게이트선(121)과 거의 평행하게 가로 방향으로 뻗어 있다. 공통 전극선(125)은 게이트선(121)과 동일한 층으로 이루어져 있는데, 이웃하는 두 게이트선(121) 사이에 위치하며, 누설되는 빛을 차단하기 위해 아래위로 돌출한 확장부(도시하지 않음)를 가질 수 있다.The
게이트선(121) 및 공통 전극선(125)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리 적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. The gate line 121 and the
게이트선(121) 및 공통 전극선(125)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30도 내지 약 80도인 것이 바람직하다.Side surfaces of the gate line 121 and the
기판(110) 및 공통 전극선(125) 위에는 복수의 공통 전극(common electrode)(131)이 형성되어 있다. 공통 전극(131)은 공통 전극선(125)에 공통으로 연결되어 공통 전극선(125)으로부터 공통 전압을 인가 받는다. 공통 전극(131)은 직사각형 모양을 이루고 매트릭스 형태로 배열되어 게이트선(121) 사이의 공간을 거의 채우고 있다. A plurality of
공통 전극(131)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 따위의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.The
게이트선(121), 공통 전극선(125) 및 공통 전극(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 게이트선(121)과 공통 전극(131)이 서로 단락되는 것을 방지하고, 이들 위에 형성되는 다른 도전성 박막과의 절연을 도모한다.A
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 섬형 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치한다.On the
섬형 반도체(154) 위에는 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인(P) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 섬형 반도체(154) 위에 배치되어 있다.A plurality of island type
섬형 반도체(154)와 저항성 접촉 부재(163, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30도 내지 80도 정도이다.Side surfaces of the island-
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171) 및 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.A plurality of
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.The
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있고 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주 본다.The
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. The
저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 게이트선(121) 위에 위치한 반도체(154)의 연장부는 표면의 프로파일을 부드럽게 함으로써 데이터선(171)이 단선되는 것을 방지한다. 반도체(154)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.The
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 섬형 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.One
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물로 만들어지며, 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(151) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.A
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.In the
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. A plurality of
화소 전극(191)은 공통 전극(131)과 중첩하며, 서로 평행하게 배열되어 있는 복수의 가지 전극(192)과 이들을 공통으로 연결하는 연결부(193)를 포함한다.The
가지 전극(192)은 게이트선(121) 또는 수평 방향에 대하여 소정의 각도로 기울어져 있으며, 전압 인가시 서로 이웃하는 화소에 위치하는 액정 분자(310)는 다른 방향으로 회전하여 액정 분자(310)는 다중 영역으로 분할 배열될 수 있다. 따라서 넓은 시야각을 얻을 수 있고 측면 시인성 또한 개선할 수 있다.The
연결부(193)는 복수의 가지 전극(192)의 양단을 연결하는 세로 연결부와 가지 전극(192)의 상부 및 하부에 위치하는 가로 연결부를 포함한다. The
화소 전극(191)의 경계를 정의하는 연결부(193)의 외곽 경계는 직사각형 모양이다.The outer boundary of the
화소 전극(191)에 데이터 전압이 인가되고 공통 전극(131)에 공통 전압이 인가되면 두 전압 사이의 전위차에 의해 전기장이 생성되며 도 3에 점선으로 전기력선을 표시하였다.When a data voltage is applied to the
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(131)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 131) 위에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. The
화소 전극(191)과 공통 전극(131)은 액정층(3)을 유전체로 액정 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 이들(191, 131)은 또한 게이트 절연막(140) 및 보호막(180)을 유전체로 유지 축전기를 이루어 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화시킨다.The
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.The contact
그 다음, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.Next, the
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주하며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(225)를 가진다. 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다.A
기판(210) 위에는 또한 복수의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 색 필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색 중 하나를 표시할 수 있다.A plurality of
색 필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 유기 절연 물질로 만들어질 수 있으며, 색 필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.An
표시판(100, 200) 사이에는 복수의 액정 분자(310)를 포함하는 액정층(3)이 개재되어 있다.The
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 분자(310)는 화소 전극(191)과 공통 전극(131) 사이에 형성되는 전기장의 세기에 따라 광학적 이방성이 다르다. The
화소 전극(191)과 공통 전극(131) 사이에 전기장이 형성되지 않으면 광학적 등방성(optical isotropic)을 나타내고, 화소 전극(191)과 공통 전극(131) 사이에 전기장이 형성되면 광학적 이방성(optical anisotropic)을 나타내며 그 광학적 이방성의 크기는 전기장 세기에 따라 달라진다. If an electric field is not formed between the
따라서 액정 분자(310)는 화소 전극(191)과 공통 전극(131) 사이에 전기장이 인가되지 않은 경우에는 두 표시판(100, 200) 사이에서 방향성 없이 무질서하게 배열되고, 화소 전극(191)과 공통 전극(131) 사이에 전기장이 인가되는 경우에는 도 3에 도시한 전기력선을 따라 배열된다.Therefore, when the electric field is not applied between the
일반적으로 광학적 이방성을 가지는 액정 분자는 전기장 인가에 따라 액정 분자의 회전에 의한 배향을 변화시켜 표시를 수행하는 것으로, 액정 분자의 고유 점도에 의해 응답 속도가 결정된다. 이에 반해 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 분자는 전기장 인가 여부에 따라 광학적 이방성의 유무가 결정되고 또한 전기장의 세기에 따라 광학적 이방성의 크기가 달라지는 것을 이용하여 표시를 수행하기 때문에 액정 분자의 고유 점도와는 무관하다. 따라서 액정 분자의 점도와 무관하게 고속 응답을 실현할 수 있다.In general, liquid crystal molecules having optical anisotropy perform display by changing the orientation due to rotation of the liquid crystal molecules according to the application of an electric field, and the response speed is determined by the intrinsic viscosity of the liquid crystal molecules. On the other hand, the liquid crystal molecules according to the exemplary embodiment of the present invention have an intrinsic viscosity because liquid crystal molecules have an optical anisotropy or not depending on whether an electric field is applied, and an optical anisotropy varies depending on the intensity of the electric field. It has nothing to do with Therefore, a high speed response can be realized regardless of the viscosity of liquid crystal molecules.
이러한 액정 분자(310)는 청색 상(blue phase)이라는 액정 상을 가지는 물질일 수 있다. 청색 상은 등방성 상(isotropic phase) 및 콜레스테릭 상(cholesteric phase) 사이의 좁은 온도 범위를 가지는 것으로, 전기장이 인가되지 않은 경우에는 광학적 등방성을 나타내고 전기장이 인가되면 광학적 이방성을 나타낼 수 있다. The
예컨대 다음과 같은 액정 물질일 수 있다:For example, it may be the following liquid crystal material:
또한, 4-시아노-4'-펜틸비페닐(4-cyano-4'-pentylbiphenyl)일 수 있다.It may also be 4-cyano-4'-pentylbiphenyl.
또한, 이러한 액정 물질들을 혼합한 조성물일 수 있다.In addition, the composition may be a mixture of these liquid crystal materials.
이러한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 상하 좌우 서로 이웃하는 화소 전극(191)의 가지 전극(192)은 서로 다른 방향으로 기울어져 있어, 전압 인가시 서로 이웃하는 화소 영역에 위치하는 액정 분자들은 다른 방향으로 회전하게 되어 액정 분자들은 다중 영역으로 분할 배열된다. 따라서, 넓은 시야각을 얻을 수 있고 측면 시인성 또한 향상시킬 수 있으며, 이에 대해서는 이후에 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.In the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, the
이하에서 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, an operation of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 공통 전극(131)과 화소 전극(191)을 확대하여 도시한 배치도이고, 도 6은 전기장이 인가되지 않은 상태의 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선에 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 7은 전기장이 인가된 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선에 따라 잘라 도시한 단면도이다. 여기서, 화소 전극(191)은 도 2 내지 도 4에서 도시한 가지 전극(192)을 가리킨다.5 is an enlarged layout view of the
도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 하부 기판(110) 위에는 면형의 공통 전극(131)이 형성되어 있으며, 공통 전극(131) 위에는 게이트 절연막(140) 및 보호막(180)이 덮여 있고, 보호막(180) 위에는 폭이 좁은 복수의 화소 전극(191)이 세로 방향으로 서로 평행하게 뻗어 있다. 화소 전극(191)의 폭(NR)은 화소 전 극(191) 사이의 간격(WR)보다 작다. 5 to 7, a planar
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 공통 전극(131)과 화소 전극(191)에 전압을 인가하지 않으면 액정 분자(310)는 방향성 없이 무질서하게 배열된다. As shown in FIG. 6, in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, when no voltage is applied to the
한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 공통 전극(131)과 화소 전극(191)에 전압을 인가하면 점선과 같이 전기장이 생성되어 액정 분자(310)는 전기장의 방향을 따라 배열된다. Meanwhile, as shown in FIG. 7, when a voltage is applied to the
이 때 전기장이 인가되는 단위 구간은 화소 전극(191) 위의 좁은 영역(NR)의 세로 방향 중앙선(C)(실제로는 면에 해당함)으로부터 화소 전극(191) 사이의 넓은 영역(WR)의 세로 방향 중앙선(B)(실제로는 면에 해당함)까지이다. In this case, the unit section to which the electric field is applied is a vertical section of the wide area WR between the vertical center line C (actually a plane) of the narrow region NR on the
좁은 영역(NR)의 중앙선(C)으로부터 넓은 영역(WR)의 중앙선(B)까지의 영역에는 좁은 영역(NR)과 넓은 영역(WR)의 경계선(A)(실제로는 면에 해당함)에 정점을 두고 있는 반타원 모양 또는 포물선 모양(이하에서는 편의상 반타원 모양인 것으로 설명한다)의 전기력선 형태를 가지는 전기장이 생성된다. 전기력선의 접선은 좁은 영역(NR)과 넓은 영역(WR)의 경계선(A) 상에서 기판(10)에 대하여 거의 평행하고, 좁은 영역(NR) 및 넓은 영역(WR)의 중앙 위치에서는 기판(10)에 대하여 거의 수직이 된다. In the region from the centerline C of the narrow region NR to the centerline B of the large region WR, the vertex is at the boundary line A (actually a plane) between the narrow region NR and the large region WR. An electric field having an electric field line shape having a half ellipse shape or parabolic shape (hereinafter, referred to as a half ellipse shape for convenience) having a shape is generated. The tangent of the electric line of force is almost parallel to the substrate 10 on the boundary line A between the narrow region NR and the large region WR, and the substrate 10 at the central position of the narrow region NR and the large region WR. It is almost perpendicular to.
또한, 타원의 중심 및 세로 방향 정점은 좁은 영역(NR)과 넓은 영역(WR)의 경계선(A) 상에 위치하고, 가로 방향의 두 정점은 각각 넓은 영역(WR) 및 좁은 영역(NR)에 위치한다. 이때, 좁은 영역(NR)에 위치하는 가로 방향 정점은 넓은 영 역(WR)에 위치하는 가로 방향 정점에 비하여 타원의 중심으로부터의 거리가 짧기 때문에 타원은 경계선(A)에 대하여 대칭을 이루지 않는다. 또한, 전기력선의 밀도가 위치에 따라 달라지고 전기장의 세기도 이에 비례하여 달라진다. 따라서, 좁은 영역(NR)과 넓은 영역(WR) 사이의 경계선(A-A) 상에서 전기장의 세기가 가장 크고, 좁은 영역(NR) 및 넓은 영역(WR)의 중앙선(C-C, B-B)으로 갈수록, 그리고 상부 기판(210)으로 갈수록 작아진다.In addition, the center and longitudinal vertices of the ellipse are located on the boundary line A between the narrow region NR and the wide region WR, and the two vertices of the horizontal direction are positioned in the large region WR and the narrow region NR, respectively. do. At this time, the horizontal vertex located in the narrow area NR has a shorter distance from the center of the ellipse than the horizontal vertex located in the wide area WR. Thus, the ellipse does not have symmetry with respect to the boundary line A. FIG. In addition, the density of electric field lines varies with position, and the strength of the electric field varies proportionally thereto. Thus, the intensity of the electric field is greatest on the boundary line AA between the narrow region NR and the large region WR, and toward the centerline CC, BB of the narrow region NR and the large region WR, and the upper portion. It becomes smaller toward the
이는 기존의 IPS 구조와 같은 동일 평면 구조의 액정 표시 장치에서 전기장이 인가되는 단위 구간이 극의 중앙선('C'에 대응)으로부터 이웃하는 전극의 중앙선('C'에 대응)까지인 것과 비교하여 1/2 정도로 좁은 것이다. 따라서 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 IPS 구조와 같은 동일 평면 구조의 액정 표시 장치와 비교하여 전극과 전극 사이의 거리는 같더라도 전기장이 걸리는 단위 구간은 1/2이므로 구동 전압을 크게 낮출 수 있다. This is compared with that in the liquid crystal display having the same planar structure as in the conventional IPS structure, the unit section in which the electric field is applied is from the center line of the pole (corresponding to 'C') to the center line of the neighboring electrode (corresponding to 'C'). It is as narrow as 1/2. Therefore, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention reduces the driving voltage significantly since the unit interval in which the electric field is applied is 1/2 even though the distance between the electrodes is the same as that of the liquid crystal display having the same planar structure as the IPS structure. Can be.
본 발명의 실시예에서는 양의 유전율 이방성을 가지는 액정층(3)에 대해서 설명하였지만, 액정층(3)은 음의 유전율을 가질 수 있다. 이때, 액정 분자(310)는 화소 전극(191)과 공통 전극(131) 사이에서 형성되는 전기장에 대하여 수직하여 배열되므로, 액정 분자의 배향 방향은 화소 전극(191)의 가지 전극(192) 방향에 대하여 거의 수직이다.Although the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
액정 표시 장치의 응답 속도를 개선하는 동시에 구동 전압을 낮출 수 있다.It is possible to improve the response speed of the liquid crystal display and to lower the driving voltage.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060049322A KR20070115220A (en) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060049322A KR20070115220A (en) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Liquid crystal display |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070115220A true KR20070115220A (en) | 2007-12-05 |
Family
ID=39141714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060049322A KR20070115220A (en) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Liquid crystal display |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20070115220A (en) |
-
2006
- 2006-06-01 KR KR1020060049322A patent/KR20070115220A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |