KR20090054194A - In-plane-switching mode liquid crystal display device and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광시야각 모드와 협시야각 모드로 구동할 수 있는 횡전계 방식 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정표시장치는, 제 1 기판; 제 2 기판; 상기 제 1 기판 상에 교차 배열되어 적색, 녹색, 청색 및 시야제어용 서브픽셀들을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 배치된 박막 트랜지스터; 상기 적색, 녹색, 청색 서브픽셀에서는 화소 전극이 배치되고, 상기 화소전극 상부에 보호막을 사이에 두고 배치된 공통전극; 상기 시야제어용 서브픽셀에서는 화소 전극이 배치되고, 상기 화소전극 상부에 상기 보호막보다 높은 두께로 형성된 다수개의 스페이서패턴을 사이에 두고 배치된 공통전극; 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 기판의 적색, 녹색, 청색 서브픽셀과 각각 대응되도록 형성된 적색, 녹색, 청색 컬러 필터층; 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 기판의 시야제어용 서브픽셀과 대응되도록 형성된 화이트 컬러 필터층; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.The present invention relates to a transverse electric field type liquid crystal display device capable of driving in a wide viewing angle mode and a narrow viewing angle mode. A liquid crystal display device according to the present invention comprises: a first substrate; A second substrate; Gate lines and data lines intersecting on the first substrate to define red, green, blue, and vision control subpixels; A thin film transistor disposed at an intersection of the gate line and the data line; A common electrode on the red, green, and blue subpixels, the pixel electrode being disposed, and a passivation layer disposed on the pixel electrode; A common electrode disposed in the field control subpixel, the pixel electrode being disposed on the pixel electrode, and having a plurality of spacer patterns formed to have a thickness higher than that of the passivation layer; A red, green, and blue color filter layer formed on the second substrate to correspond to the red, green, and blue subpixels of the first substrate, respectively; A white color filter layer formed on the second substrate to correspond to the subpixel for controlling the field of view of the first substrate; And a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate.
액정표시장치, 스페이서패턴, 공통전극, 화소전극, 시야제어 LCD, spacer pattern, common electrode, pixel electrode, field of view control
Description
본 발명은 광시야각 모드와 협시야각 모드로 구동할 수 있는 횡전계 방식 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a transverse electric field type liquid crystal display device capable of driving in a wide viewing angle mode and a narrow viewing angle mode.
최근, 계속해서 주목받고 있는 평판표시장치 중 하나인 액정표시장치는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 장치로서, 종래 음극선관(Cathode Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용되고 있다.Recently, the liquid crystal display device, which is one of the flat panel display devices that are continuously attracting attention, is a device for changing the optical anisotropy by applying an electric field to a liquid crystal that combines the liquidity and the optical properties of the crystal, which is applied to a conventional cathode ray tube. Compared with the low power consumption, small volume, large size, and high definition, it is widely used.
상기 액정표시장치는 액정의 성질과 패턴의 구조에 따라서 여러 가지 다양한 모드가 있다.The LCD has a variety of modes depending on the nature of the liquid crystal and the structure of the pattern.
구체적으로, 액정 방향자가 90°트위스트(twist) 되도록 배열한 후 전압을 가하여 액정 방향자를 제어하는 TN 모드(Twisted Nematic Mode)와, 한 화소를 여러 도메인으로 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 두 개의 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.Specifically, TN mode (Twisted Nematic Mode) for arranging the liquid crystal directors to be twisted by 90 ° and controlling voltage by applying a voltage, and dividing one pixel into several domains to change the field of view angle of each domain. Multi-domain mode that realizes wide viewing angle, OCB mode (Optically Compensated Birefringence Mode) that compensates for the phase change of light according to the direction of light by attaching a compensation film to the outer peripheral surface of the substrate, and on one substrate In-plane switching mode in which two electrodes are formed in the liquid crystal to twist in parallel planes of the alignment layer, and the long axis of the liquid crystal molecules is vertically aligned with the alignment layer plane using a negative type liquid crystal and a vertical alignment layer. VA mode (Vertical Alignment) is various.
이중, 상기 횡전계방식 액정표시장치는 통상, 서로 대향 배치되어 그 사이에 액정층을 구비한 컬러필터 기판(이후 상부기판이라 함)과 박막 어레이 기판(이후 하부 기판이라 함)으로 구성된다.Among them, the transverse electric field type liquid crystal display device is generally composed of a color filter substrate (hereinafter referred to as an upper substrate) and a thin film array substrate (hereinafter referred to as a lower substrate) which are disposed to face each other and include a liquid crystal layer therebetween.
즉, 상기 상부 기판에는 빛 샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 상에 색상을 구현하기 위한 R,G,B의 컬러 필터층이 형성된다.That is, a black matrix for preventing light leakage and a color filter layer of R, G, and B for implementing color on the black matrix are formed on the upper substrate.
그리고 상기 하부 기판에는 단위 화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 스위칭소자와, 서로 엇갈리게 교차하여 횡전계를 발생시키는 공통전극 및 화소 전극이 형성된다.The lower substrate includes gate wirings and data wirings defining unit pixels, switching elements formed at intersections of the gate wirings and data wirings, and a common electrode and a pixel electrode crossing each other to generate a transverse electric field.
그러나 종래기술에 의한 횡전계 방식 액정표시장치는 광시야각을 가진다는 장점이 있으나, 개인적인 이유로 컴퓨터를 사용할 경우, 이러한 장점이 인접한 사람들로부터 사생활을 침해받을 수 있다는 역기능을 초래하게 된다.However, the conventional transverse electric field type liquid crystal display device has an advantage of having a wide viewing angle. However, when a computer is used for personal reasons, such an advantage may cause a malfunction of privacy that may be infringed by neighboring people.
이에, 종래에는 보안 또는 사생활 보호를 위하여 시야각 제어를 위한 액정 표시패널을 메인 액정표시패널 상에 더 부착하여 좌,우 시야각 방향의 블랙 상태에서 과도한 빛 샘을 유발시킴으로써 협시야각을 구현하기도 하였으나, 이는 시야각 제어를 위한 액정표시패널을 부가적으로 더 제작해야될 뿐만 아니라, 제품의 두께 및 무게가 두 배 이상으로 증가하게 되는 문제점이 있었다.Thus, in the related art, a narrow viewing angle was realized by attaching a liquid crystal display panel for viewing angle control on the main liquid crystal display panel for security or privacy, causing excessive light leakage in the black state in the left and right viewing angle directions. In addition to additionally manufacturing a liquid crystal display panel for viewing angle control, there is a problem in that the thickness and weight of the product are more than doubled.
특히, 상기 시야 제어를 위한 액정표시패널과 메인 액정표시패널 조립시에 오정렬(misalignment)이 발생할 수 있으며, 광시야각 모드로 사용시에는 백라이트에서 입사된 광이 상기 시야제어를 위한 액정표시패널을 더 투과해야 하므로 전면 휘도가 현저히 저하될 수 있는 문제가 있다.In particular, misalignment may occur when assembling the liquid crystal display panel and the main liquid crystal display panel for the field of view control, and when used in the wide viewing angle mode, the light incident from the backlight is further transmitted through the liquid crystal display panel for the field of view control. Since there is a problem that the front brightness can be significantly reduced.
본 발명은 적색, 녹색, 청색 서브픽셀과 시야제어용 서브픽셀을 구비하여 제조공정이 용이할 뿐만 아니라 보안성을 향상시킨 횡전계 방식 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a transverse electric field type liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which include a red, green, and blue subpixel and a view control subpixel, which facilitate the manufacturing process and improve security.
또한, 본 발명은 시야제어용 서브픽셀에 스페이서패턴을 형성하고, 스페이서패턴 상에 공통전극을 형성하여 공통전극과 화소 전극 사이에 상하 수직 전계가 형성되도록 함으로써, 협시야각 모드와 광시야각 모드를 선택적으로 구동할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention forms a spacer pattern on the subpixel for view control, and forms a common electrode on the spacer pattern to form a vertical vertical field between the common electrode and the pixel electrode, thereby selectively selecting the narrow viewing angle mode and the wide viewing angle mode. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 액정표시장치는, 제 1 기판;In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention, the first substrate;
제 2 기판; 상기 제 1 기판 상에 교차 배열되어 적색, 녹색, 청색 및 시야제어용 서브픽셀들을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 배치된 박막 트랜지스터; 상기 적색, 녹색, 청색 서브픽셀에서는 화소 전극이 배치되고, 상기 화소전극 상부에 보호막을 사이에 두고 배치된 공통전극; 상기 시야제어용 서브픽셀에서는 화소 전극이 배치되고, 상기 화소전극 상부에 상기 보호막보다 높은 두께로 형성된 다수개의 스페이서패턴을 사이에 두고 배치된 공통전극; 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 기판의 적색, 녹색, 청색 서브픽셀과 각각 대응되도록 형성된 적색, 녹색, 청색 컬러 필터층; 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 기판의 시야제어용 서브픽셀과 대응되도록 형성된 화이트 컬러 필터층; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.A second substrate; Gate lines and data lines intersecting on the first substrate to define red, green, blue, and vision control subpixels; A thin film transistor disposed at an intersection of the gate line and the data line; A common electrode on the red, green, and blue subpixels, the pixel electrode being disposed, and a passivation layer disposed on the pixel electrode; A common electrode disposed in the field control subpixel, the pixel electrode being disposed on the pixel electrode, and having a plurality of spacer patterns formed to have a thickness higher than that of the passivation layer; A red, green, and blue color filter layer formed on the second substrate to correspond to the red, green, and blue subpixels of the first substrate, respectively; A white color filter layer formed on the second substrate to correspond to the subpixel for controlling the field of view of the first substrate; And a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치 제조방법은,Method of manufacturing a transverse electric field type liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention,
기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 적색, 녹색, 청색 및 시야제어용 서브픽셀을 정의하기 위해 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계; 상기 적색, 녹색, 청색 및 시야제어용 서브픽셀 영역에 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 화소 전극이 형성된 기판 상에 보호막과 보상층을 연속하여 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 상기 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 영역의 보상층을 제거하면서, 상기 시야제어용 서브픽셀 영역에 보호막패턴과 보상층패턴으로 구성된 스페이서패턴을 형성하는 단계; 및 상기 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 영역에 다수개의 슬릿 구조를 갖는 공통전극을 형성하고, 상기 시야제어용 서브픽셀 영역의 스페이서패턴 상에 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.Providing a substrate; Forming gate lines and data lines on the substrate to define red, green, blue, and field of view subpixels; Forming a pixel electrode in the red, green, blue, and visual control subpixel regions; A passivation layer and a compensation layer are successively formed on the substrate on which the pixel electrode is formed, and a mask process is performed to remove the compensation layer of the red, green, and blue subpixel regions, while protecting the pattern and compensation of the passivation layer on the visual control subpixel region. Forming a spacer pattern composed of a layer pattern; And forming a common electrode having a plurality of slit structures in the red, green, and blue subpixel regions, and forming a common electrode on the spacer pattern of the visual control subpixel region.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 적색, 녹색, 청색 서브픽셀과 시야제어용 서브픽셀을 구비하여 제조공정이 용이할 뿐만 아니라 보안성을 향상시킨 효과가 있다.As described in detail above, the present invention includes the red, green, and blue subpixels and the subpixels for view control to facilitate the manufacturing process and to improve security.
또한, 본 발명은 시야제어용 서브픽셀에 스페이서패턴을 형성하고, 스페이서패턴 상에 공통전극을 형성하여 공통전극과 화소 전극 사이에 상하 수직 전계가 형성되도록 함으로써, 협시야각 모드와 광시야각 모드를 선택적으로 구현할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention forms a spacer pattern on the subpixel for view control, and forms a common electrode on the spacer pattern to form a vertical vertical field between the common electrode and the pixel electrode, thereby selectively selecting the narrow viewing angle mode and the wide viewing angle mode. There is an effect that can be implemented.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 실 시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 실 시예의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that the same components or parts in the drawings represent the same reference numerals as much as possible. In describing the embodiments, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the gist of the embodiments.
또한, 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상(on/above/over/upper)"에 또는 "아래(down/below/under/lower)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 그 의미는 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들에 접촉되어 형성되는 경우로 해석될 수도 있으며, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패드, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 그 사이에 추가적으로 형성되는 경우로 해석될 수도 있다. 따라서, 그 의미는 발명의 기술적 사상에 의하여 판단되어야 한다.In addition, in the description of the embodiments, each layer (film), region, pattern or structures may be on or below the "on / above / over / upper" of the substrate, each layer (film), region, pad or patterns. (down / below / under / lower) ", the meaning is that each layer (film), region, pad, pattern or structure is a substrate, each layer (film), region, pad or It may be interpreted as being formed in contact with the patterns, or may be interpreted as another layer (film), another region, another pad, another pattern, or another structure formed in between. Therefore, the meaning should be determined by the technical spirit of the invention.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치 및 그 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a transverse electric field type liquid crystal display device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 화소들을 도시한 평면도이고, 도 2a 및 도 2b는 상기 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 광시야각 모드 동작을 설명하기 위한 단면도이며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 광시야각 모드와 협시야각 모드를 나타낸 도면이다.1 is a plan view illustrating pixels of a transverse electric field type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a wide viewing angle mode operation along the line II ′ of FIG. 1. 4A and 4B illustrate a wide viewing angle mode and a narrow viewing angle mode of a liquid crystal display according to the present invention.
본 발명에 따른 액정표시장치는 하부 기판(101)과, 상부 기판(201)과, 그 사이에 게재된 액정층(131)으로 이루어지며, 적색 서브픽셀(red sub-pixel: Pr), 녹색 서브픽셀(green sub-pixel: Pg), 청색 서브픽셀(blue sub-pixel: Pb), 시야제어용 서브픽셀(viewing angle controlling sub-pixel: Pv)을 구비하고 있다.The liquid crystal display according to the present invention includes a
상기 상부 기판(201)에서 상기 적색 서브픽셀(Pr), 녹색 서브픽셀(Pg), 청색 서브픽셀(Pb)은 각각 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터층(123)을 구비하고 있으며, 상기 시야제어용 서브픽셀(Pv)은 컬러필터층을 구비하지 않고 블랙 매트릭스(122) 사이에 오버코트층(129) 만 형성된다.In the
상기 하부 기판(101)에서 상기 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 청색 서브픽셀 및 시야제어용 서브픽셀은 복수의 공통 전극(124)과 상기 공통 전극(124) 하부에 배치된 화소 전극(117)에 인가되는 전압의 온-오프(on-off)에 따라 횡전계와 수직 전계를 발생시킨다. 특히, 본 발명의 시야제어용 서브픽셀에서는 화소 전극(117)과 공통 전극(124)이 스페이서패턴(116c)에 의해 상하로 이격되어 두 전극 사이에서는 수직 전계가 형성된다.In the
또한, 상기 시야제어용 서브픽셀은 오프 상태(off-state: Black State)일 때 액정표시장치는 상기 적색, 녹색, 청색 서브픽셀의 동작에 의해 광시야각 모드로 구동하게 되며, 상기 시야제어용 서브픽셀이 온 상태(on-state: White State)일 때, 액정표시장치는 측면 시야각에서 빛 샘이 발생하여 협시야각 모드로 구동하게 된다.In addition, when the field of view control subpixel is in an off state (black state), the liquid crystal display is driven in a wide viewing angle mode by the operation of the red, green, and blue subpixels. In the on-state (white state), the liquid crystal display generates light leakage at the side viewing angle and drives the narrow viewing angle mode.
상기 액정표시장치가 협시야각 모드로 구동 시, 시야제어용 서브픽셀 영역에 형성되어 있는 화소 전극(117)에는 화이트 상태를 유지시켜줄 데이터 전압이 지속적으로 인가되고, 광시야각 모드로 구동시에는 시야제어용 서브픽셀 영역에 형성되어 있는 화소 전극(117)에 블랙 상태를 유지시켜줄 데이터 전압이 지속적으로 인가된다.When the liquid crystal display is driven in the narrow viewing angle mode, a data voltage that maintains a white state is continuously applied to the
도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 횡전계 방식 액정표시장치의 하부 기판(101)은, 제 1 투명기판(111) 상에 일렬로 배치된 복수개의 게이트 배선(112)과 상기 게이트 배선(112)에 교차하는 복수개의 데이터 배선(115)에 의해 서브픽셀들(Pr, Pg, Pb, Pv)이 정의되고, 상기 적색, 녹색, 청색, 시야제어용 서브픽셀(Pr, Pg, Pb, Pv) 내에는 상기 두 배선의 교차 지점에 형성되어 전압을 스위칭하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 게이트 배선(112)에 평행한 공통배선(125)과 접속하여 수직하게 단위 화소 내로 분기된 복수개의 공통전극(Vcom 전극: 124)과, 상기 박막트랜지스터(TFT)에 연결되어 상기 단위 화소 영역 전체에 플레이트(plate) 형태로 형성된 화소 전극(117)이 구비된다. 125a는 공통 배선(125)으로부터 분기되어 화소 가장자리 영역에 배치되는 프린지전극(Fringe electrode)이다.As shown in FIGS. 1, 2A, and 2B, the
이때, 상기 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(115) 사이에는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기 절연물질을 PECVD 방법으로 증착하여 형성된 게이트 절연막(113)이 더 형성된다. 또한, 상기 게이트 절연막(113) 상에는 각각의 서브픽셀(Pr, Pg, Pb, Pv) 영역 단위 로 화소 전극(117)이 플레이트 형태로 배치되어 있다.In this case, as shown in FIGS. 2A and 2B, an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx) is deposited between the
상기 화소 전극(117)과 데이터 배선(115)이 형성된 제 1 투명기판(111)의 전면에는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기절연물질 또는 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴(Acryl)계 물질과 같은 유기 절연물질을 도포하여 보호막(116)을 형성하는데, 표면을 평탄화하고 패턴을 보호하는 역할을 한다. 상기 시야제어용 서브 픽셀(Pv) 영역에는 보호막(116) 상에 추가적으로 보호막(116) 물질을 더 형성하고, 패터닝하여 화소 전극(117) 상에 보호패턴(116a)과 보상패턴(116b)으로 구성된 스페이서패턴(116c)을 형성하였다. 상기 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 영역에서는 보호막(116) 상에 공통전극(124)이 소정의 간격을 두고 다수개 형성되어 있고, 상기 시야제어용 서브픽셀 영역에서는 상기 스페이서패턴(116c) 상에 공통전극(124)이 형성되어 있다.An inorganic insulating material such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx), or BCB (Benzocyclobutene) or acryl (Acryl) is formed on the entire surface of the first
상기 시야제어용 서브픽셀 영역의 스페이서패턴(116c) 사이 영역은 액정층(131)의 액정분자(132)들이 수직하게 배열될 수 있도록 가이드홈(180)이 형성되어 있다. 또한, 스페이서패턴(116c)의 높이는 상부기판(201)과 하부기판(101) 사이의 셀 갭의 절반 또는 그 이상의 높이를 갖도록 형성한다. 또한, 가이드홀(180)의 폭은 상기 공통 전극(124)의 전극 폭과 동일하도록 설계하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선(112)에서 분기된 게이트 전극(112a)과, 상기 게이트 전극(112a)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(113)과, 상기 게이트 전극(112a) 상부의 게이트 절연막(113)에 비정질 실리콘(a-Si) 및 불순물을 이온 주입한 비정질 실리콘(n+a-Si)을 차례로 증착하여 형성 된 반도체층(114)과, 상기 데이터 배선(115)에서 분기되어 상기 반도체층(114) 에지(edge) 상에 각각 형성된 소스/드레인 전극(115a, 115b)으로 이루어져 상기 단위 화소(P)에 인가되는 전압을 제어한다.In this case, the TFT may include a
그리고, 상기 화소 전극(117)은 적색, 녹색, 청색 및 시야제어용 서브픽셀 각각에 형성되어 있고, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극(115b)과 전기적으로 콘택되어 있다.The
그리고, 상기 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(115)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : AluminumNeodymium), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속으로 형성할 수 있는데, 상기 공통배선(125)과 프린지전극(125a)은 상기 게이트 배선(112)과 동시에 형성된다.In addition, the
다만, 상기 공통전극(124) 및 화소 전극(117)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin-oxide : ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO)와 같이 빛의 투과율이 뛰어난 투명도전성 금속을 재료로 사용하여 형성한다.However, the
즉, 상기 공통전극(124)은 빛을 투과하는 투명성 도전막인 ITO 또는 IZO로 상기 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 영역에서는 상기 화소 전극(117) 상에 형성된 보호막(116) 상에 형성되고, 상기 시야제어용 서브픽셀에서는 스페이서패턴(116c) 상에 형성된다.That is, the
상기 공통전극(124)은 그 끝단이 공통배선(125)에 콘택홀(119)에 의해 전기적으로 연결되어 상기 공통배선(125)으로부터 전압을 인가받고, 상기 화소전 극(117)은 각 서브픽셀 영역에서 화소 영역과 유사한 구조인 플레이트(plate) 형태로 형성되어, 상기 데이터 배선(115)에서 공급되는 데이터 신호를 상기 박막트랜지스터(TFT)를 통해 공급받는다.An end of the
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색 서브픽셀(Pr, Pg, Pb)에 신호가 공급되지 않고, 시야제어용 서브픽셀(Pv)에 블랙 상태의 신호가 지속적으로 공급된다. 이때, 액정표시장치의 디스플레이 화면은 블랙 상태가 된다. 이 후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색 서브픽셀들에 데이터 신호가 공급되어 화상이 디스플레이되고, 시야제어용 서브픽셀에는 계속적으로 블랙 상태의 신호가 지속적으로 공급되면, 액정표시장치의 디스플레이 화면은 광시야각 모드가 된다. As shown in FIGS. 2A and 2B, signals are not supplied to the red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb, and signals of a black state are continuously supplied to the visual control subpixel Pv. At this time, the display screen of the liquid crystal display device is in a black state. Thereafter, as shown in FIG. 2B, when a data signal is supplied to the red, green, and blue subpixels to display an image, and a black signal is continuously supplied to the visual control subpixel, the liquid crystal display device is continuously supplied. The display screen of is in the wide viewing angle mode.
도 2b에서는 적색, 녹색, 청색 서브픽셀에 각각 데이터 신호가 공급되어 화소 영역에서 전계가 발생된 상태를 도시하였다. 이때 시야제어용 서브픽셀에는 계속적으로 블랙 상태를 유지할 수 있도록 제어 신호를 공급한다. 이때, 시야제어용 서브픽셀을 제어하기 위한 신호는 데이터 배선(115)을 통하여 공급된다.2B illustrates a state in which a data signal is supplied to the red, green, and blue subpixels to generate an electric field in the pixel region. At this time, the control signal is supplied to the visual control subpixel so as to continuously maintain the black state. At this time, a signal for controlling the subpixel for visual field control is supplied through the
상기 도 2b와 같이, 시야제어용 서브픽셀이 블랙 상태가 되어 광시야각 모드가 되는 경우에는 도 4a에 도시된 광시야각 특성을 갖게 된다. 도시된 도면에서 보는 바와 같이, 넓은 영역에서 시야각이 확보되고 있음을 볼 수 있다. As illustrated in FIG. 2B, when the visual control subpixel is in a black state and is in the wide viewing angle mode, the wide viewing angle characteristic shown in FIG. 4A is obtained. As shown in the figure, it can be seen that the viewing angle is secured in a wide area.
도 3a 및 도 3b는 상기 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 협시야각 모드 동작을 설명하기 위한 단면도이다.3A and 3B are cross-sectional views illustrating the narrow viewing angle mode operation along the line II ′ of FIG. 1.
도 2a와 도 2b와 동일한 구성부는 동일한 참조부호를 사용하고, 구체적인 구 조 설명은 생략한다.2A and 2B, the same components use the same reference numerals, and detailed description of the structure is omitted.
도 3a에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색 서브픽셀(Pr, Pg, Pb)에 신호가 공급되지 않고, 시야제어용 서브픽셀(Pv)에 화이트 상태의 신호가 지속적으로 공급된다. 이 후, 도 3b에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색 서브픽셀들에 데이터 신호가 공급되어 화상이 디스플레이되고, 시야제어용 서브픽셀에 화이트 상태의 신호가 지속적으로 공급되면, 액정표시장치의 디스플레이 화면은 협시야각 모드가 된다. 도면에 도시된 바와 같이, 시야제어용 서브픽셀의 공통전극(124)과 화소전극(117) 사이에는 전계가 형성되는데, 스페이서패턴(116c)에 의해 공통전극(124)과 화소전극(117) 사이에는 수직한 전계가 형성된다. 따라서, 상기 스페이서패턴(116c)에 의해 형성된 가이드홈(180) 영역에 액정분자들(132)이 모두 수직한 방향으로 배열된다. 이것은 마치 TN 모드에서 액정분자들의 동작과 유사하다. 즉, 수평으로 누워있는 상태에서 액정분자들(132)이 수직 방향으로 세워져 광을 투과한다.As shown in FIG. 3A, no signal is supplied to the red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb, and a signal in a white state is continuously supplied to the visual control subpixel Pv. After that, as shown in FIG. 3B, when the data signal is supplied to the red, green, and blue subpixels to display an image, and the white state signal is continuously supplied to the visual control subpixel, the display of the liquid crystal display device is displayed. The screen is in narrow viewing angle mode. As shown in the figure, an electric field is formed between the
하지만, 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 영역에서는 공통전극(123)과 화소 전극(117)이 단일 보호막(116)을 사이에 두고 형성되어 있기 때문에 두 전극 사이에서는 수평 전계가 발생하여 액정분자들(132)이 가로 방향으로 배열된다.However, in the red, green, and blue subpixel regions, since the
따라서, 상기 적색, 녹색, 청색 서브픽셀에 각각 데이터 신호가 공급되어 화소 영역에 전계가 형성되고, 시야제어용 서브픽셀 영역에서는 온상태(화이트 상태)가 되어 전체적으로 디스플레이 영상은 협시야각 특성이 있다.Accordingly, a data signal is supplied to each of the red, green, and blue subpixels to form an electric field in the pixel area, and in the field control subpixel area, the state is turned on (white state), and thus the display image has a narrow viewing angle characteristic.
상기 도 3b와 같이, 시야제어용 서브픽셀이 화이트 상태가 되어 협시야각 모드가 되는 경우에는 도 4b에 도시된 바와 같이 액정표시장치가 협시야각 모드가 된다. 도시된 도면에서 보는 바와 같이, 도 4a 보다 좁은 영역에서 시야각이 확보되고 있음을 볼 수 있다. As shown in FIG. 3B, when the sub-pixel for controlling the field of view is in the white state and is in the narrow viewing angle mode, the liquid crystal display is in the narrow viewing angle mode as shown in FIG. 4B. As shown in the figure, it can be seen that the viewing angle is secured in a narrower region than in FIG. 4A.
따라서, 정면 시야각에서는 전체적으로 화이트 상태를 이루게 되지만, 좌, 우 시야각 방향에서는 시야제어용 서브픽셀에서 일어선 액정 분자(132)에 의해 리타데이션(retardation)이 크게 발생하게 되어 콘트라스트(contrast)가 감소하므로 좌, 우 시야각이 나빠져 협시야각을 가지게 된다.Therefore, the front viewing angle is generally white, but in the left and right viewing angle directions, the retardation is largely generated by the
따라서, 화면을 볼 수 있는 시야각을 원하는 만큼 사용자가 조절할 수 있다.Therefore, the user can adjust the viewing angle to view the screen as desired.
이는 액정 표시 장치의 사용자에게 보안 범위에 대한 탄력성을 제공하며, 1인용으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 1인 이상 사용할 경우에도 불편함 없이 고화질로 화면을 볼 수 있으며 보안성도 확보할 수 있게 된다.This provides flexibility to the security range for the user of the liquid crystal display device, and can be used not only for one person, but also when using more than one person, the screen can be seen in high quality without any inconvenience and security can be secured.
한편, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정 표시 장치는 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀(Pr, Pg, Pb)과 시야제어용 서브 픽셀(Pv)의 배열 순서에 대해서 다양한 배열 형태를 가질 수 있으며, 일례로 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 및 시야제어용 서브 픽셀이 횡으로 배열될 수도 있다.Meanwhile, the transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention may have various arrangement forms with respect to the arrangement order of the red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb and the view control subpixel Pv. The red, green and blue subpixels and the view control subpixels may be arranged horizontally.
따라서, 광시야각 모드와 보안을 위한 협시야각 모드로 각각 구동될 수 있는데, 광시야각 모드와 협시야각 모드를 선택적으로 스위칭하기 위하여 시야각 모드 스위칭은 선택신호(selection signal)를 사용하며, 상기 선택신호에 의해 광시야각 모드가 선택되면 상기 시야제어용 서브픽셀(Pv)이 오프(off)되고, 협시야각 모드가 선택되면 상기 시야제어용 서브픽셀(Pv)은 온(on)이 된다.Therefore, the wide viewing angle mode and the narrow viewing angle mode for security may be driven respectively. To switch the wide viewing angle mode and the narrow viewing angle mode, the viewing angle mode switching uses a selection signal, and the selection signal When the wide viewing angle mode is selected, the viewing control subpixel Pv is turned off. When the narrow viewing angle mode is selected, the viewing control subpixel Pv is turned on.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 하부기판 제조공정을 도시한 도면이다. 도 5a 내지 도 5d는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 대응되는 영역을 따라 제조 공정을 도시한 도면이지만, 화소 영역에 형성된 박막 트랜지스터의 형성 과정도 함께 설명한다.5A to 5D are views illustrating a lower substrate manufacturing process of the liquid crystal display according to the present invention. 5A through 5D illustrate a manufacturing process along a region corresponding to line II ′ of FIG. 1, but also a process of forming a thin film transistor formed in a pixel region.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 1 투명기판(111) 상에 게이트 배선, 게이트 전극, 공통배선 및 프린지전극(125a)이 형성되면, 게이트 절연막(113)을 상기 제 1 투명기판(111) 전 영역에 형성한다.5A and 5B, when the gate wiring, the gate electrode, the common wiring, and the
그런 다음, 상기 제 1 투명기판(111) 상에 투명성 도전막인 ITO 또는 IZO막을 형성한 다음, 서브픽셀 영역에 플레이트 구조의 화소 전극(117)을 형성한다.Thereafter, an ITO or IZO film, which is a transparent conductive film, is formed on the first
상기와 같이 화소 전극(117)이 형성되면, 제 1 투명기판(111) 상에 비정질 실리콘, 도핑된(N+,P+) 비정질 실리콘 및 금속막을 형성한 다음, 순차적으로 마스크 공정을 진행하여 화소 영역 각각에 채널층과 오믹콘택층의 반도체층(도 1의 114) 및 소스/드레인 전극(도 1의 115a 및 115b)을 형성한다. 이때, 데이터 배선(115)도 함께 형성된다.When the
상기와 같이 제 1 투명기판(111) 상에 데이터 배선(115)이 형성되면, 보호막(116)과 보호막(116)과 동일한 물질(유기 또는 무기막)로 된 보상층(116')을 형성한다.When the
상기와 같이 제 1 투명기판(111) 상에 보호막(116)과 보상층(116')이 형성되면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 콘택홀 공정 진행시 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 영역의 보상층(116')을 제거하고, 시야제어용 서브픽셀 영역에서 패터닝하여 가이드 홈(180)들을 형성한다. 이때, 시야제어용 서브픽셀 영역에는 보호막(116)과 보상층(116')이 패터닝되면서 보호막패턴(116a)과 보상패턴(116b)으로 구성된 스페이서패턴(116c)들이 형성된다.When the
상기 가이드홈(180)은 액정분자들이 전계에 의해 재배열될 때, 상기 가이드홈(200) 내측을 따라 수직한 방향으로 액정분자들이 세워질 수 있도록 하는 기능을 한다. 왜냐하면, 상기 스페이서패턴(116c) 상에 형성되는 공통전극(도 5d의 124)과 상기 공통전극(124) 하부에 배치된 화소전극(117) 사이에는 상기 스페이서패턴(116c)의 높이로 인하여 수직한 전계가 형성되기 때문이다.The
또한, 상기와 같이 스페이서패턴(116c)을 형성할 때, 제 1 투명기판(111) 상에 형성된 공통배선(도 1의 125)과 전기적 콘택을 위해 콘택홀(도 1의 119)을 동시에 형성한다.In addition, when forming the
그런 다음, 도 5d에 도시된 바와 같이, 스페이서패턴(116c)과 보호막(116)이 형성된 제 1 투명기판(111) 상에 ITO 또는 IZO 같은 투명성 도전막을 형성한 다음, 마스크 공정을 진행하여 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 영역에 공통전극(124)들을 형성하고, 상기 스페이서패턴(116c) 상에 공통전극(124)을 각각 형성한다.Then, as shown in FIG. 5D, a transparent conductive film such as ITO or IZO is formed on the first
따라서, 스페이서패턴(116c)에 의해 시야제어용 서브픽셀 영역에서는 공통전극(124)과 화소 전극(117)이 상하 수직한 전계가 형성되어, 가이드홈(180)을 따라 액정분자들이 수직한 방향으로 배열된다.Accordingly, an electric field in which the
이와 같이 본 발명에서는 적색, 녹색, 청색 서브픽셀과 시야제어용 서브픽셀을 구분하고, 시야제어용 서브픽셀 영역에서는 다른 서브픽셀 영역과 달리 수직 전 계에 의해 액정분자들이 회전하도록 하여 광시야각 모드 또는 협시야각 모드를 구현할 수 있도록 하였다.As described above, in the present invention, the red, green, and blue subpixels are distinguished from the visual control subpixels, and in the visual control subpixel region, the liquid crystal molecules are rotated by a vertical electric field unlike the other subpixel regions so that the wide viewing angle mode or the narrow viewing angle is achieved. Mod can be implemented.
도 1은 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 화소들을 도시한 평면도이다.1 is a plan view illustrating pixels of a transverse electric field type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 상기 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 광시야각 모드 동작을 설명하기 위한 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a wide viewing angle mode operation along the line II ′ of FIG. 1.
도 3a 및 도 3b는 상기 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 협시야각 모드 동작을 설명하기 위한 단면도이다.3A and 3B are cross-sectional views illustrating the narrow viewing angle mode operation along the line II ′ of FIG. 1.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 광시야각 모드와 협시야각 모드를 나타낸 도면이다.4A and 4B illustrate a wide viewing angle mode and a narrow viewing angle mode of a liquid crystal display according to the present invention.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 하부기판 제조공정을 도시한 도면이다.5A to 5D are views illustrating a lower substrate manufacturing process of the liquid crystal display according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
111 : 제 1 투명기판 121: 제 2 투명기판111: first transparent substrate 121: second transparent substrate
112 : 게이트 배선 115 : 데이터 배선112: gate wiring 115: data wiring
117 : 화소 전극 119 : 콘택홀117: pixel electrode 119: contact hole
122 : 블랙매트릭스 123 : 컬러필터층122: black matrix 123: color filter layer
124: 공통 전극 125 : 공통 배선124: common electrode 125: common wiring
116c: 스페이서패턴 180: 가이드 홈116c: spacer pattern 180: guide groove
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