KR20100078308A - 수직정렬모드 액정표시장치 - Google Patents

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KR20100078308A KR1020080136535A KR20080136535A KR20100078308A KR 20100078308 A KR20100078308 A KR 20100078308A KR 1020080136535 A KR1020080136535 A KR 1020080136535A KR 20080136535 A KR20080136535 A KR 20080136535A KR 20100078308 A KR20100078308 A KR 20100078308A
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Abstract

본 발명은 수직정렬모드 액정표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치는 게이트 배선과 데이터 배선과, 이들 두 배선이 서로 교차하여 정의되는 화소영역과, 상기 화소영역 내에 구비된 박막 트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 덮으며 전면에 순차적으로 적층된 제1 및 제2 보호막과, 상기 제1 및 제2 보호막 상부로 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 접속하며 복수 개의 슬릿을 갖도록 패터닝된 화소전극과, 상기 제1 및 제2 보호막 사이에 형성되며, 상기 화소전극의 슬릿들에 각각 상응하도록 돌출된 패턴으로 형성된 제1 공통전극을 구비한 제 1 기판과; 상기 제 1 기판의 상부로 상기 제 1 기판에 대향하며, 빛의 누설을 방지하는 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 사이에 형성된 컬러필터 패턴과, 상기 컬러필터 패턴 상부에 제2 공통전극을 구비한 제 2 기판과;상기 화소전극과 제1 공통전극 사이에 개재된 수직정렬특성을 갖는 액정층을 포함한다.
수직정렬

Description

수직정렬모드 액정표시장치{Vertical alignment mode liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직정렬모드 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.
특히 최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시 장치(plate panel display)의 필요성이 대두되었고, 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터형 액정표시장치(Thin film transistor liquid crystal display )가 개발되었다.
이러한 액정표시장치의 디스플레이 방법은 액정분자의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는데, 이는 상기 액정분자의 구조가 가늘고 길며, 그 배열에 있어서 방향성을 갖는 선 경사각(pretilt angle)을 갖고 있기 때문에, 인위적으로 액정에 전압을 인가하면 액정분자가 갖는 선 경사각을 변화시켜 상기 액정 분자의 배열 방향을 제어할 수 있으므로, 적절한 전압을 액정층에 인가함으로써 상기 액정분자의 배열 방향을 임의로 조절하여 액정의 분자배열을 변화시키고, 이러한 액정이 가지고 있는 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛을 임의로 변조함으로써 원하는 화상정보를 표현한다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동형 액정표시장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 화상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
일반적인 액정표시장치를 이루는 기본적인 소자인 액정 패널은 상부의 컬러필터기판과 하부의 어레이 기판이 서로 대향하여 소정의 간격을 두고 이격되어 있고, 이러한 두 개의 기판 사이에 액정분자를 포함하는 액정이 충진되어 있는 구조이며, 더욱 정확히는 상기 충진된 액정의 초기 배열을 및 전압에 따른 움직임을 조절하기 위한 고분자 배향막이 상기 각각의 기판 내부의 전극을 덮으며 더욱 형성되어 있다.
이때, 이러한 액정에 전압을 인가하는 전극은 컬러필터 기판에 위치하는 공통전극과 어레이 기판에 위치하는 화소전극이 되고, 이러한 두 개의 전극에 전압이 인가되면, 인가되는 전압의 차이에 의하여 형성되는 상하의 수직적 전기장이 그 사이에 위치하는 액정 분자의 방향을 제어하는 방식을 사용한다.
그러나, 전술한 바와 같은 구조를 갖는 액정표시장치는 공통전극과 화소전극이 수평적으로 형성되고, 여기에 발생하는 상하의 수직적 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식이므로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수한 장점은 있으나, 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다.
따라서, 시야각 특성을 향상시키고자 수직정렬(vertical alignment : VA)모드 액정표시장치가 제안되었다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 도시된 바와 같은 수직정렬모드 액정표시장치를 간략하게 도시한 단면도들이다.
먼저, 도 1a에는 슬릿구조를 적용한 수직정렬모드 액정표시장치의 단면도가 개시되고, 도 1b에는 립구조를 적용한 수직정렬모드 액정표시장치의 단면도가 개시된다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 슬릿구조를 적용한 수직정렬모드 액정표시장치는 제 1 기판(G1) 상에 슬릿(S1)이 패턴된 화소 전극(P1)이 구성되고, 상기 제 1 기판(G1)과 이격된 제2 기판(G2)에 슬릿(S2)이 구성된 공통 전극(C1)이 구성된다.
이때, 상기 화소전극(P1)에 패턴된 슬릿(S1)과 상기 공통 전극(C1)에 패턴된 슬릿(S2)은 평면적으로 평행하게 이격된 상태가 되도록 구성된다.
이와 같이, 각 슬릿(S1,S2)을 중심으로 전계의 왜곡이 대칭적으로 발생하게 되며, 이러한 전계의 왜곡이 동일한 영역에 위치한 액정(LC)은 동일한 방향으로 배향되는 특성을 가지게 된다.
그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 립구조를 적용한 수직정렬모드 액정표시장치는 제 1 기판(G1) 상에 형성된 화소전극(P2)이 구성되고, 상기 제 1 기판(G1)과 이격된 제2 기판(G2)에 형성된 다수의 립(B1)이 구성된다.
이와 같이, 립(B1)을 중심으로 전계의 왜곡이 대칭적으로 발생하게 되며, 이 러한 전계의 왜곡이 동일한 영역에 위치한 액정(LC)은 동일한 방향으로 배향되는 특성을 가지게 된다.
그러나, 전술한 바와 같이 슬릿구조를 적용한 수직정렬모드 액정표시장치는 전계가 존재하지 않은 영역(R1, R2, R3)이 발생하여 액정 미구동영역이 발생하게 되는 문제점이 있다.
또한, 립구조를 적용한 수직정렬모드 액정표시장치는 립하부에 전압의 미인가시 립의 단차와 배향변화등으로 인해 이상배향영역(R4)이 발생하여 빛샘이 발생하게 되고, 이를 방지하기 위해, 립에 상응하도록 블랙 매트릭스(도 1b의 B2)을 적용하게 되고, 이는 개구부를 저감시키는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 미구동영역 및 이상배향영역의 발생을 방지할 수 있도록 하는 수직정렬모드 액정표시장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 게이트 배선과 데이터 배선과, 이들 두 배선이 서로 교차하여 정의되는 화소영역과, 상기 화소영역 내에 구비된 박막 트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 덮으며 전면에 순차적으로 적층된 제1 및 제2 보호막과, 상기 제1 및 제2 보호막 상부로 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 접속하며 복수 개의 슬릿을 갖도록 패터닝된 화소전극과, 상기 제1 및 제2 보호막 사이에 형성되며, 상기 화소전극의 슬릿들에 각각 상응하도록 돌출된 패턴으로 형성된 제1 공통전극을 구비한 제 1 기판과; 상기 제 1 기판의 상부로 상기 제 1 기판에 대향하며, 빛의 누설을 방지하는 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 사이에 형성된 컬러필터 패턴과, 상기 컬러필터 패턴 상부에 제2 공통전극을 구비한 제 2 기판과;상기 화소전극과 제1 공통전극 사이에 개재된 수직정렬특성을 갖는 액정층을 포함한다.
상기 화소전극 및 제1 공통전극은 투명도전막으로 형성되고, 상기 제2 공통전극은 상기 제1 공통전극과 동일한 전압이 인가되고, 상기 화소전극 및 제1 공통전극 사이에는 프린지 필드가 인가된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치는 프린지 필드를 형성하는 제1 공통전극 및 화소전극을 형성함으로써, 립 또는 슬릿만으로 형성되는 전계보다 강한 액정규제력을 지니기 때문에, 수직배향모드에서 단점으로 지적되는 텍스쳐(texture)의 불안정성과 랜덤하게 발생하는 역도메인 발생영역을 감소시키는 효과가 있다.
그리고, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치는 투명도전막으로 형성되는 제1 공통전극을 형성함으로써, 투과율 저하를 방지하게 되는 효과가 있다.
그리고, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치는 종래와 같은 슬릿구조를 사용하지 않기 때문에, 액정 미구동영역이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 립구조를 사용하지 않기 때문에, 이상배향영역이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치를 설명한다.
도 2a는 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 단위화소의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'선상의 단면도 및 Ⅱ-Ⅱ'선상의 단면도를 도시하고 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 수직정렬모드 액정표시장치의 어레이기판(40)은 일방향으로 다수의 게이트 배선(42)이 형성되어 있으며, 또한 상기 게이 트 배선(42)과 교차하여 화소 영역을 정의하며 다수의 데이터 배선(43)이 형성된다.
상기 게이트 배선(42)와 데이터 배선(43) 사이를 절연하는 게이트 절연막(41)이 형성된다.
또한, 상기 게이트 배선(42)과 데이터 배선(43)의 교차지점에는 각 화소영역별로 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 이때 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트 배선(42)에서 분기한 게이트 전극(44)과, 그 상부로 게이트 절연막(41)이 구성되며, 상기 게이트 절연막(41) 위로 액티브층(45a)과 오믹콘택층(45b)으로 이루어진 반도체층(45)과, 상기 반도체층(45) 위로 서로 이격하여 소스 및 드레인 전극(47, 49)으로 구성되고 있다. 이때, 상기 소스 전극(47)은 상기 데이터 배선(43)과 연결되어 있다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(T)를 포함하여 상기 데이터 배선(43) 위로 전면에 제1 보호막(52a) 및 제2 보호막(52b)가 순차적으로 형성된다.
상기 제1 및 제2 보호막(52a, 52b) 위로 각 화소영역(P)별로 상기 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(49)과 드레인 콘택홀(37)을 통해 상기 드레인 전극(37)과 접촉하는 화소전극(55)이 형성되어 있다.
이때, 상기 화소전극(55)은 상기 화소영역 내에서 전체적으로는 연결된 상태이나 소정방향으로 소정 폭(S1)을 갖는 슬릿(62)을 갖도록 패터닝된다.
그리고, 제1 보호막(52a)와 화소전극(55)이 형성된 제2 보호막(52b) 사이 형성되며, 상기 화소전극(55)의 슬릿(62)들에 상응하도록 화소영역 내로 돌출된 복수 의 제1 공통 전극(57)이 구성된다. 상기 제1 공통전극(57)에는 공통전압이 인가되어 상기 화소전극과의 전위차로 프린지 필드(fringe field)를 형성한다.
한편, 상기 화소전극(55) 및 제1 공통전극(57)은 ITO, IZO와 같은 투명도전막으로 형성된다.
수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터 기판(60)은 빛의 누설을 방지하는 블랙 매트릭스(61)가 있고, 상기 블랙 매트릭스(61) 사이에는 컬러 레지스트로 이루어진 컬러필터층(63)이 있으며, 상기 컬러필터층(63) 상부에는 투명도전성 물질로서 제2 공통전극(67)이 형성된다.
상기 제2 공통전극(67)은 상기 어레이기판(40)의 제1 공통전극(57)과 동일한 전압이 인가된다.
다음, 전술한 어레이 기판(40)과 컬러필터 기판(60) 사이에는 수직정렬 특성을 갖는 액정층(90)이 형성되어 있다.
또한, 도면에는 나타내지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(60)의 제1 공통전극(67) 하부 및 상기 어레이 기판(40)의 화소전극(55) 상부 전면에는 상기 수직정렬 특성을 갖는 액정층(90) 내의 액정분자의 정렬을 위한 수직정렬 배향막(미도시)이 더욱 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 어레이기판(40)의 제1 공통전극(57) 및 화소전극(55)와, 컬러필터 기판(60)의 제2 공통전극(67) 각각에 전압이 인가되면, 제1 공통전극(57)과 화소전극(55) 사이에 발생되는 전위차로 인해, 도 3과 같이, 프린지 필드(fringe field: F)를 형성하고, 화소전극(55)와 제2 공통전극(67) 사이에서 발생 되는 전위차로 인해, 수직 필드가 형성된다. 이와 같이 전계의 영향으로 인해, 최종적으로 액정은 전계 방향을 따라 배열된다. 그리고 이 전계에 따라 틀어진 액정들에 의해 빛이 투과된다.
따라서, 제1 공통전극(57) 및 화소전극(55) 사이에서 형성되는 프린지 필드는 종래와 같이 립 또는 슬릿만으로 형성되는 전계보다 강한 액정규제력을 지니기 때문에, 수직배향모드에서 단점으로 지적되는 텍스쳐(texture)의 불안정성과 랜덤하게 발생하는 역도메인 발생영역을 감소시킬 수 있다.
그리고, 제1 공통전극(57)은 투명도전막을 통해 형성되므로, 투과율 저하를 유발하지 않게 된다.
또한, 종래와 같은 슬릿구조를 사용하지 않기 때문에, 액정 미구동영역이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 립구조를 사용하지 않기 때문에, 이상배향영역이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 제1 공통전극(57)과 화소전극(55)간의 전압에 의해 형성되는 전계의 등전위선을 나타낸 것이고, 도 5는 상기 전계의 등전위선에 따른 액정층의 동작상태를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 공통전극(57) 및 화소전극(55)간에 형성된 전계는 균일한 전계로 분포되므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 공통전극(57) 및 화소전극(55)간에 형성된 전계에 따라 액정층이 동작함을 알 수 있다.
이와 같이 프린지 필드를 형성하는 제1 공통전극 및 화소전극을 형성함으로써, 립 또는 슬릿만으로 형성되는 전계보다 강한 액정규제력을 지니기 때문에, 수 직배향모드에서 단점으로 지적되는 텍스쳐(texture)의 불안정성과 랜덤하게 발생하는 역도메인 발생영역을 감소시키게 된다.
그리고, 종래와 같은 슬릿구조를 사용하지 않기 때문에, 액정 미구동영역이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 립구조를 사용하지 않기 때문에, 이상배향영역이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 투명도전막으로 형성되는 제1 공통전극을 형성함으로써, 투과율 저하를 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 도시된 바와 같은 수직정렬모드 액정표시장치를 간략하게 도시한 단면도들
도 2a는 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 단위화소를 개략적으로 도시한 평면도
도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'선상의 단면도 및 Ⅱ-Ⅱ'선상의 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치를 도시한 단면도
도 4는 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치에 의해 형성되는 전계의 등전위선을 도시한 도면
도 5는 상기 전계의 등전위선에 따른 액정층의 동작상태를 도시한 도면

Claims (4)

  1. 게이트 배선과 데이터 배선과, 이들 두 배선이 서로 교차하여 정의되는 화소영역과, 상기 화소영역 내에 구비된 박막 트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 덮으며 전면에 순차적으로 적층된 제1 및 제2 보호막과, 상기 제1 및 제2 보호막 상부로 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 접속하며 복수 개의 슬릿을 갖도록 패터닝된 화소전극과, 상기 제1 및 제2 보호막 사이에 형성되며, 상기 화소전극의 슬릿들에 각각 상응하도록 돌출된 패턴으로 형성된 제1 공통전극을 구비한 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판의 상부로 상기 제 1 기판에 대향하며, 빛의 누설을 방지하는 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 사이에 형성된 컬러필터 패턴과, 상기 컬러필터 패턴 상부에 제2 공통전극을 구비한 제 2 기판과;
    상기 화소전극과 제1 공통전극 사이에 개재된 수직정렬특성을 갖는 액정층을 포함하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 화소전극 및 제1 공통전극은
    투명도전막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제2 공통전극은
    상기 제1 공통전극과 동일한 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 화소전극 및 제1 공통전극 사이에는 프린지 필드가 인가되는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9086601B2 (en) 2011-09-07 2015-07-21 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display
US9618808B2 (en) 2013-08-06 2017-04-11 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display

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