KR101166584B1 - 수평전계방식 액정표시소자 - Google Patents

수평전계방식 액정표시소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101166584B1
KR101166584B1 KR1020050108319A KR20050108319A KR101166584B1 KR 101166584 B1 KR101166584 B1 KR 101166584B1 KR 1020050108319 A KR1020050108319 A KR 1020050108319A KR 20050108319 A KR20050108319 A KR 20050108319A KR 101166584 B1 KR101166584 B1 KR 101166584B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
electrode
substrate
display device
crystal display
Prior art date
Application number
KR1020050108319A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070050740A (ko
Inventor
최수석
최상호
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020050108319A priority Critical patent/KR101166584B1/ko
Publication of KR20070050740A publication Critical patent/KR20070050740A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101166584B1 publication Critical patent/KR101166584B1/ko

Links

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
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • 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
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • 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
    • 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
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
    • 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
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • 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
    • G02F1/134372—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for fringe field switching [FFS] where the common electrode is not patterned
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/121—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode common or background
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/123—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode pixel

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)

Abstract

본 발명은 콘트라스트비를 향상시킬 수 있는 액정표시소자에 관한 것으로, 제1 및 제2기판; 상기 제1기판 상에 제1방향으로 배열된 복수의 게이트라인; 상기 게이트라인과 수직방향으로 배열되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 데이터라인; 상기 화소내에 수평전계를 발생시키는 제1전극 및 제2전극; 상기 제1 및 제2전극을 포함하는 제1기판 상에 형성된 제1배향막; 상기 제2전극 상에 형성된 제2배향막; 및 상기 제1 및 제2배향막 사이에 형성된 액정층으로 구성되며, 상기 제1 및 제2배향막 중 적어도 하나가 수직배향막으로 이루어진 수평전계방식 액정표시소자를 제공한다.
수평전계방식, 블랙휘도, 콘트라스트비, 수직배향막

Description

수평전계방식 액정표시소자{IN PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1a는 일반적인 수평전계방식 액정표시소자를 나타낸 평면도.
도 1b는 도 1a에서 I-I'의 단면을 나타낸 단면도.
도 2a는 본 발명에 따른 액정표시소자의 단위화소를 나타낸 평면도.
도 2b는 도 2a의 II-II'의 단면을 나타낸 도면.
도 3은 전계가 인가되지 않을 경우, 액정층의 구동을 설명하기 위한 액정표시소자의 구성도.
도 4는 전계인가에 따른 액정층의 구동을 설명하기 위한 액정표시소자의 구성도.
도 5a 및 도 5b는 제1 및 제2배향막이 모두 수직배향막으로 이루어진 경우, 액정층의 블랙구동과 화이트구동을 각각 나타낸 도면.
도 6a 및 도 6b는 제1배향막이 수평배향막이고, 제2배향막이 수직배향막일때, 액정층의 블랙구동과 화이트구동을 각각 나타낸 도면.
도 7a 및 도 7b는 제1배향막이 수직배향막이고, 제2배향막이 수평배향막일때, 액정층의 블랙구동과 화이트구동을 각각 나타낸 도면.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
101: 게이트라인 103: 데이터라인
104: 공통라인 106,106': 공통전극
107: 화소전극 113,213: 액정층
119,219: 제1편광판 129,229: 제2편광판
본 발명은 수평전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 블랙휘도를 줄여 콘트라스트비를 향상시킬 수 있도록 한 수평전계방식 액정표시소자에 관한 것이다.
고화질, 저전력의 평판표시소자(flat panel display device)로서 주로 사용되는 트위스트 네마틱모드(twisted nematic mode) 액정표시소자(liquid crystal display device)는 시야각이 좁다는 단점이 있다. 이것은 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로, 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 액정패널(liquid crystal display panel)에 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직방향으로 배향되기 때문이다.
따라서, 액정분자를 기판과 거의 수평한 방향으로 배향하여 시야각 문제를 해결하는 수평전계방식 액정표시소자(In Plane Switching mode LCD)가 최근에 활발하게 연구되고 있다.
도 1은 일반적인 수평전계방식 액정표시소자의 단위화소를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1a는 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 I-I'선의 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 투명한 제 1기판(10) 상에 게이트라인(1) 및 데이터라인(3)이 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의한다. 실제의 액정표시소자에서는 n개의 게이트라인(1)과 m개의 데이터라인(3)이 교차하여 n×m개의 화소가 존재하지만, 도면에는 설명을 간단하게 하기 위해 단지 한 화소만을 나타내었다.
상기 게이트라인(1)과 데이터라인(3)의 교차점에는 게이트전극(1a), 액티브층(5) 및 소스/드레인전극(2a,2b)으로 구성된 박막트랜지스터(thin film transistor;9)가 배치되어 있으며, 상기 게이트전극(1a) 및 소스/드레인전극(2a, 2b)은 각각 게이트라인(1) 및 데이터라인(3)에 접속된다. 또한, 게이트절연막(8)은 기판 전체에 걸쳐서 적층되어 있다.
화소영역 내에는 상기 게이트라인(1)과 평행하게 공통라인(4)이 배열되고, 액정분자를 스위칭 시키는 적어도 한쌍의 전극 즉, 공통전극(6)과 화소전극(7)이 데이터라인(3)과 평행하게 배열되어 있다. 상기 공통전극(6)은 게이트라인(1)과 동시에 형성되어 공통라인(4)에 접속되며, 화소전극(7)은 소스/드레인전극(2a,2b)과 동시에 형성되어 박막트랜지스터(9)의 드레인전극(2b)과 접속된다. 그리고, 상기 소스/드레인전극(2a, 2b)을 포함하는 기판 전체에 걸쳐서 보호막(11)이 형성되어 있다. 또한, 상기 공통라인(4)과 중첩되어 형성되며, 화소전극(7)과 접속하는 화소전극라인(14)은 그 사이에 개재된 절연막(8)을 사이에 두고 스토리지커패시터(Cst)를 형성한다.
또한, 제2기판(20)에는 박막트랜지스터(9), 게이트라인(1) 및 데이터라인(3)으로 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스(21)와 칼라를 구현하기 위한 컬러필터 (23)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1기판(10) 및 제2기판(20)의 대향면에는 액정의 초기 배향방향을 결정짓는 배향막(12a,12b)이 도포되어 있다.
또한, 상기 제1기판(10) 및 제2기판(20) 사이에는 상기 공통전극(6) 및 화소전극(7)에 인가되는 전압에 의해 빛의 투과율을 조절하는 액정층(13)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1기판(10)의 광입사면과 제2기판(20)의 광출사면에 제1 및 제2편광판(19,29)이 부착되어 있다. 이때, 상기 제1배향막 및 제2배향막(12a,12b)의 러빙방향은 동일하며, 상기 제1편광판(19)의 편광방향은 러빙방향과 일치한다. 그리고, 상기 제2편광판(29)의 편광방향은 상기 제1편광판(19)의 편광방향과 수직이다.
상기와 같이 구성된 수평전계방식 액정표시소자는 전계가 인가되지 않으면, 액정분자는 러빙방향을 따라 배열되며, 백라이트로부터 입사되는 빛은 제1편광판() 및 액정층(13)을 투과할 수 있으나, 상기 제2편광판(29)에 의해 차단되어 블랙화면을 표시하게 된다.
반면에, 전압이 인가되면, 공통전극(6)과 화소전극(7) 사이에 수평전계가 형성되고, 액정분자는 전계방향을 따라 구동하게 되며, 액정의 구동방향이 러빙방향과 45°를 이룰때, 투과율은 최대가 된다. 이때, 러빙방향은 전극방향에 대하여 일정각 기울어져 형성된다.
러빙공정은 배향막 도포 후, 러빙포에 의해서 이루어지는데, 러빙포에 의해 발생되는 스크레치나, 패턴에 의한 단차들에 의해 정상적인 러빙이 불가능하다. 따라서, 공통전극 및 화소전극의 단차부에서 발생되는 러빙불량등으로 인해 빛샘이 발생함으로써, 블랙휘도가 높아져, 콘트라스트비가 낮아지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 블랙휘도를 줄여 콘트라스트비를 향상시킬 수 있는 수평전계방식 액정표시소자를 제공하는데 있다.
기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수평전계방식 액정표시소자는 제1 및 제2기판; 상기 제1기판 상에 제1방향으로 배열된 복수의 게이트라인; 상기 게이트라인과 수직방향으로 배열되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 데이터라인; 상기 화소내에 수평전계를 발생시키는 제1전극 및 제2전극; 상기 제1 및 제2전극을 포함하는 제1기판 상에 형성된 제1배향막; 상기 제2전극 상에 형성된 제2배향막; 및 상기 제1 및 제2배향막 사이에 형성된 액정층으로 구성되며, 상기 제1 및 제2배향막 중 적어도 하나가 수직배향막으로 이루어진다. 이때, 상기 액정층은 포지티브형 액정(positive type liquid crystal)으로 구성되어 있다.
상기 제1배향막 및 제2배향막이 모두 수직배향막이거나, 상기 제1배향막은 수직배향막이고, 제2배향막은 수평방향으로 러빙된 수평배향막일 수 있다. 또는, 상기 제1배향막은 수평방향으로 러빙된 수평배향막이고, 상기 제2배향막은 수직배향막일 수도 있다.
상기 제1전극은 공통전극이고, 상기 제2전극은 화소전극이며, 상기 공통전극은 불투명전극이고, 상기 화소전극은 투명전극으로 형성될 수 있다. 이때, 시야각보상을 위해 상기 공통전극 및 화소전극은 꺽임구조로 구성할 수도 있다.
또한, 상기 공통전극이 투명전극일 수도 있으며, 이때, 상기 공통전극은 화소영역의 전면에 걸쳐서 형성되고, 공통전극과 화소전극간의 프린지필드에 의해 상기 액정층이 구동될 수도 있다.
또한, 상기 제1기판의 광입사면에 구비된 제1편광판; 및 상기 제2기판의 광출사면에 구비되며, 상기 제1편광판과 수직인 편광방향을 갖는 제2편광판을 더 포함하여 구성되며, 상기 제2기판은, 블랙매트릭스; 및 상기 블랙매트릭스 상에 형성된 컬러필터를 더 포함하여 구성된다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 액정표시소자는 수직배향막을 사용하여 수평전계방식으로 구동하는 액정표시소자를 구현함으로써, 러빙불량에 의한 빛샘을 방지하고, 콘트라스트비를 향상시킨다. 즉, 본 발명에서는 러빙공정이 필요없는 수직배향막을 사용하여, 배향막 하부에 형성된 전극의 단차와 상관없이, 전계가 인가되지 않은 초기배향상태에서 액정분자들이 액정층내에 수직방향으로 배열되게 함으로써, 빛샘이 없는 완전한 블랙을 구현한다. 다시말해, 액정층내에 수직으로 배향된 액정층은 제1편광판을 통해 투과된 광을 그대로 투과시키고, 상기 액정층을 투과한 광은 제2편광판에 의해서 완전히 차단되기 때문에, 블랙화면의 휘도를 충분히 낮출수가 있다. 종래 수평전계방식 액정표시소자는 초기배향상태에서 블랙화면을 나타내도록 고안되었으나, 상기 제1기판에 형성된 전극(공통전극 및 화소전극)들의 단차영역을 따라 발생하는 러빙불량으로 인해 전계가 인가되지 않은 상태에서도 단차부를 따라 빛샘불량이 발생하였다.
한편, 본 발명에서는 제1 및 제2배향막 모두를 수직배향막으로 형성하거나, 이들 중 어느 하나만을 수직배향막으로 구성할 수 있으며, 한쪽 배향막만을 수직배향막으로 형성할 경우에도, 종래 수평전계방식에 비해 블랙휘도를 줄일 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 수평전계방식 액정표시소자 뿐만 아니라, 공통전극 및 화소전극 사이의 프린지필드에 의해 구동하는 프린지필드 액정표시소자에도 적용할 수 있으며, 이외에 평면구동을 통해 광투과율을 제어하는 모든 액정표시소자에 적용할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 통해 본 발명에 따른 액정표시소자에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 액정표시소자의 일예를 나타낸 것으로, 도 2a는 단위화소의 제1기판만을 도시한 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 II-II'의 단면을 도시한 단면도이다. 이때, 제2기판도 함께 도시하였다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자(100)는 투명한 제1기판(110)상에 제1방향을 배열된 게이트라인(201)과 상기 게이트라인(101)과 교차하는 데이터라인(103)에 의해 화소영역이 정의된다.
상기 게이트라인(101)과 데이터라인(103)의 교차영역에는 스위칭소자(109)가 구비되어 있다. 상기 스위칭소자(109)는 게이트라인(101)의 일부로 형성된 게이트 전극(101a)과 상기 게이트전극(101a) 위에 형성된 반도체층(105) 및 상기 반도체층(105) 상에 소정간격 이격하여 형성된 소스/드레인전극(102a,102b)으로 구성된다.
그리고, 화소 내에는 수평전계를 발생시키는 적어도 한쌍의 공통전극(106) 및 화소전극(107)이 형성되어 있다.
상기 공통전극(106)의 양쪽 끝단에는 상기 게이트라인(101)과 나란하게 배치되어, 상기 공통전극(106)의 일측을 연결하는 제1공통전극 연결라인(116a)과 상기 공통전극(106)의 타측을 연결하는 제2공통전극 연결라인(116b)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 화소전극(107)의 양쪽 끝단에는 화소전극(107)의 일측을 전기적으로 연결하고, 상기 제1공통전극 연결라인(116a)과 중첩하여 제1스토리지커패시터(Cst1)를 형성하는 제1화소전극 연결라인(117a)과, 화소전극(107)의 타측을 전기적으로 연결하고, 상기 제2공통전극 연결라인(116b)과 중첩하여 제2스토리지커패시터(Cst2)를 형성하는 제2화소전극 연결라인(117b)이 형성되어 있다.
상기 공통전극(106)은 게이트라인(101)과 동일층에 형성되며, 상기 데이터라인(103)을 포함하는 기판 전면에는 보호막(111)이 형성되어 있으며, 상기 화소전극(207)은 보호막 상에 형성된다. 이때, 상기 화소전극(207)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와 같은 투명한 전도성물질로 형성된다.
그리고, 상기 화소전극(107)은 보호막(111) 상에 형성된 드레인콘택홀(118)을 통해 드레인전극(102b)과 전기적으로 연결된다.
한편, 제2기판(120)에는 빛이 새는 것을 막아주는 블랙매트릭스(121)와 컬러필터가 형성되어 있으며, 상기 제1기판(110) 및 제2기판(120)의 대향면에는 액정의 초기 배향방향을 결정하는 제1 및 제2배향막(112a,112b)이 도포되어 있으며, 그 사이에는 액정층(113)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1기판(110)의 광입사면과 상기 제2기판(120)의 광출사면에는 제1편광판(119)과 제2편광판(129)이 구비되어 있으며, 이때, 상기 제1 및 제2편광판(119,129)의 편광방향은 서로수직이다.
그리고, 상기 제1 및 제2배향막(112a,112b)은 수직배향막으로 형성되어 있으며, 상기 액정층(113)은 포지티브형 액정으로 구성되어 있다.
또한, 본 발명은 상기 제1 및 제2배향막(112a,112b) 중에 어느 하나만 수직배향막으로 형성할 수도 있으며, 이때, 상대 배향막은 종래 수평전계방식에서와 동일하게 수평방향으로 러빙처리된 수평배향막이 사용된다.
또한, 본 발명은 상기 공통전극 및 화소전극이 프린지필드를 발생시키도록 설계할 수 있으며, 이때, 상기 공통전극은 ITO와 같은 투명한 전도성물질을 사용하여 화소 전체에 걸쳐서 형성할 수도 있다.
또한, 상기 공통전극(106)과 화소전극(107)은 스트라이프(stripe) 구조이거나, 지그재그 형태의 꺽임구조로 형성할 수도 있다. 상기 공통전극 및 화소전극이 꺽임구조로 형성될 경우, 액정의 구동방향이 대칭성을 가지는 멀티-도메인(multi-domain) 구조를 형성함으로써, 액정의 복굴절(birefringence) 특성에 의한 이상 광을 서로 상쇄시켜 색전이(color shift) 현상을 최소할 수 있는 잇점이 있다.즉, 액정의 복굴절 특성에 액정을 바라보는 시야에 따라서, 색전이가 발생하게 되는데, 특히, 액정의 단축방향으로는 옐로우 쉬프트(yellow shift)가 관찰되고, 장축방향으로는 블루 쉬프트(blue shift)가 관찰된다. 따라서, 지그재그 형태로 꺽어진 전 극(공통전극 및 화소전극)구조를 통해 액정의 단축과 장축이 적절하게 배치되도록 함으로써, 복굴절값을 보상하여 색전이를 감소시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 액정표시소자는 외부에서 인가되는 전계의 세기에 따라 광투과율을 제어하여 화상을 표시하게 된다.
도 3 및 도 4는 제1 및 제2배향막이 모두 수직배향막으로 이루어진 액정표시소자에 대하여 전계인가 유무에 따른 액정층의 구동을 나타낸 것으로, 도 3은 전계가 인가되지 않은 경우 액정층의 구동을 보여주기 위한 액정표시소자의 개략적인 구성도이고, 도 4는 전계가 인가된 경우 액정층의 구동을 보여주기 위한 액정표시소자의 개략적인 구성도이다. 도면에서, 제1 및 제2기판에 형성된 모든 구성요소들은 생략하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2기판(210,220)의 대향면에 각각 형성된 제1배향막(212a)과 제2배향막(212b)이 수직배향막으로 구성되고, 상기 제1기판(210)의 광입사면에 부착된 제1편광판(219)과 편광방향과 상기 제2기판(220)의 광출사면에 부착된 제2편광판(229)의 편광방향이 서로 수직인 액정표시소자는, 전계가 인가되지 않으면, 상기 제1 및 제2배향막(212a,212b) 사이에 형성된 액정층(213)은 수직방향으로 배열되어 초기배향상태를 그대로 유지하게 된다. 즉, 액정분자(213)의 장축이 제1 및 제2배향막(212a,212b) 평면에 수직하게 배열되어 있기 때문에, 제1편광판(219)을 경유하여 액정층(213)에 입사된 입사광의 편광방향은 액정층(213)을 그대로 투과하게 된다. 그러나, 액정층(213)을 투과한 광은 상기 제2편광판(229)의 편광방향이 액정층(213)을 투과한 광의 편광방향(즉, 제1편광판의 편광방향)과 수직을 이루기 때문에, 제2기판(220)의 광출사면에 부착된 제2편광판(229)에 의해 차단되어 블랙을 표시하게 된다. 이때, 상기 제1배향막(212a)에는 제1기판(210) 상에 형성된 전극등(화소전극 및 공통전극을 포함)에 의해 많은 단차들이 존재하지만, 액정분자들(213)이 수직배향을 하는데에는 전혀 영향을 주지 않는다.
따라서, 본 발명의 구성을 갖는 액정표시소자는 전계가 인가되지 않는 상태에서 전극들의 단차 및 러빙불량드에 의한 빛샘이 발생하지 않아, 종래에 비해 블랙휘도가 낮아지게 된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1기판(210) 상에 형성된 공통전극 및 화소전극(미도시)에 신호를 인가하여 액정층에 수평전계가 형성되면, 액정층 내부의 액정분자들 상기 두 전극 사이에 발생된 전계의 방향을 따라 구동하게 된다. 이때, 제1 및 제2배향막(212a,212b) 표면에 있는 액정분자(213a)들은 초기수직배열 상태를 그대로 유지하고, 전계의 영향이 미치는 액정분자(213b)들은 구동하여, 입사광의 편광방향을 변화시킴으로써, 광을 투과시킨다.
즉, 상기 제1편광판(219)을 통해 입사된 입사광의 편광방향은 제1배향막(212a)의 표면에 수직배열된 액정층(213a)을 그대로 투과하게 되고, 상기 액정층(213a)을 투과한 광은 전계에 의해 배열된 액정층(213b)을 투과하면서 그 편광방향이 바뀌게 된다. 그리고, 상기 액정층(213b)을 투과한 광은 제2배향막(212b) 표면에 수직배열된 액정층(213c) 및 제2기판(220)의 광출사면에 부착된 제2편광판(229)을 그대로 투과하게 된다.
이때, 외부전계의 세기에 따라 액정층(213b)의 구동정도(배열정도)가 결정되며, 상기 액정층(213b)의 구동정도에 따라 액정층(213b)을 투과하는 광의 편광방향도 바뀌게 된다. 상기 액정층(213b)을 투과한 광의 편광방향이 제2편광판(229)의 편광방향에 가까울수록 광투과도가 높아지게 되며, 외부전계의 세기에 비례하여 광투과율이 증가하게 된다. 그러나, 외부전계의 세기가 문턱치(상기 액정층(213b)을 투과한 광의 편광방향이 제2편광판(229)의 편광방향과 거의 같아지기 위한 전계값) 이상으로 증가하게 되면, 광투과율은 최대값으로 유지된다.
도 5a ~ 도 8b는 액정층의 구동(블랙구동 및 화이트구동)을 개략적으로 나타낸 것으로, 도 5a 및 및 도 5b는 제1배향막(하부배향막) 또는 제2배향막(상부배향막)이 모두 수직배향막이 적용된 것이고, 도 6a 및 도 6b는 제1배향막(하부배향막)에만 수직배향막이 적용된 것이고, 도 7a 및 도 7b는 제2배향막(상부배향막)에만 수직배향막이 적용된 예를 각각 나타낸 것이다.
전계가 인가되지 않는 상태에서는 모두가 블랙구동을 나타내는데, 특히, 상부 또는 하부배향막 중 어느 하나만을 수직배향막을 사용할 경우(도 6a 및 도 7a), 수직배향막과 인접하는 액정분자는 수직방향으로 배열되고, 수평배향막과 인접하는 액정분자들은 초기러빙방향을 따라 수평방향으로 배열되고, 액정층의 중간층은 수평방향과 수직방향의 중간형태 배열된다. 이때에도, 수직방향으로 배열된 액정분자들에 의해 종래(상하부배향막이 모두 수평배향막으로 형성된 경우)에 비해 빛샘을 줄일 수 있는 효과가 있다. 그러나, 상하부배향막이 모두 수직배향막으로 구성된 경우, 빛샘을 차단할 수 있는 효과가 가장높다.
또한, 최대전계가 인가되는 경우, 공통전극(206) 및 화소전극(207) 사이에 형성되는 전계에 따라 액정분자들은 화이트구동을 하게된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 제1 및 제2배향막 중 적어도 하나를 수직배향막으로 형성함으로써, 전계가 인가되지 않은 상태, 즉 블랙구동상태에서 빛샘발생을 줄임으로써, 콘트라스트비를 향상시킨다. 즉, 종래에는 러빙공정시 항상 발생하는 러빙불량(러빙포에 의한 불량, 단차에 의한 불량등)으로 인해 블랙구동모드에서 빛샘이 발생하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명에서는 수평러빙을 하지 않고, 수직배향막을 사용함으로써, 이러한 문제점을 해결하였다.
본 발명의 기본 개념은 블랙휘도를 줄이기 위한 목적으로 평면구동을 하는 액정표시소자의 적어도 하나의 배향막을 수직배향막으로 형성하는 것으로, 이러한 기본사항만 포함된다면, 본 발명은 액정분자의 평면구동을 통해 광을투과시키는 모든 액정표시소자를 포함한다. 예를들어, 반사투과모드형 수평전계방식 액정표시소자나 전극의 배치가 가로방향(즉, 게이트라인과 나란한 방향)으로 배치된 액정표시소자에도 적용될 수 있으며, 공통전극과 화소전극 사이에 프린지필드를 발생시켜 구하는 FFS(Fringe Field Switching) 액정표시소자등을 포함할 수 있다. 이외에도 상세한 설명의 내용에 언급되어 있지 않더라도, 하부배향막 또는 상부배향막 중 적어도 하나가 수직배향막으로 이루어진 모든 평면구동액정표시소자를 포함할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 평면구동 액정표시소자에 있어서 하부배향막 또는 상부배향막 중 적어도 하나가 수직배향막으로 형성함으로써, 콘트라스트비를 향상시켜 고화질의 액정표시소자를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 제1 및 제2기판;
    상기 제1기판 상에 형성되며, 서로 교차하여 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 복수의 데이터라인;
    상기 화소내에 수평전계를 발생시키는 제1전극 및 제2전극;
    상기 제1 및 제2전극을 포함하는 제1기판 상에 수직배향처리되어 형성된 제1배향막;
    상기 제2기판 상에 수직배향처리되어 형성된 제2배향막; 및
    상기 제1 및 제2배향막 사이에 형성되되, 상기 제 1 및 제 2 배향막 표면의 액정분자는 수직배열되며, 상기 제 1 및 제 2 배향막으로부터 떨어진 중간 영역의 액정분자는 상기 수평전계에 의해 배열방향이 변함으로써 광투과율을 조절하는 액정층;
    으로 구성되는 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정층은 포지티브형 액정(positive type liquid crystal)으로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은 공통전극이고, 상기 제2전극은 화소전극인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공통전극은 불투명전극이고, 상기 화소전극은 투명전극인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공통전극 및 화소전극은 꺽임구조인 것을 특징으로 하는 수평전계방식 액정표시소자.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 공통전극은 투명전극인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 공통전극은 화소영역의 전면에 걸쳐서 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판의 광입사면에 구비된 제1편광판; 및
    상기 제2기판의 광출사면에 구비되며, 상기 제1편광판과 수직인 편광방향을 갖는 제2편광판을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2기판은,
    블랙매트릭스; 및
    상기 블랙매트릭스 상에 형성된 컬러필터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
KR1020050108319A 2005-11-12 2005-11-12 수평전계방식 액정표시소자 KR101166584B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050108319A KR101166584B1 (ko) 2005-11-12 2005-11-12 수평전계방식 액정표시소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050108319A KR101166584B1 (ko) 2005-11-12 2005-11-12 수평전계방식 액정표시소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070050740A KR20070050740A (ko) 2007-05-16
KR101166584B1 true KR101166584B1 (ko) 2012-07-18

Family

ID=38274191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050108319A KR101166584B1 (ko) 2005-11-12 2005-11-12 수평전계방식 액정표시소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101166584B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101613636B1 (ko) 2009-02-13 2016-05-02 삼성디스플레이 주식회사 어레이 기판 및 이를 갖는 표시장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070050740A (ko) 2007-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101247698B1 (ko) 액정 표시 장치
KR101248456B1 (ko) 멀티도메인 액정표시소자
KR19990056726A (ko) 액정표시소자
US9025097B2 (en) Liquid crystal display device
KR101888516B1 (ko) 듀얼 모드 액정표시장치
KR19980042256A (ko) 액정 표시 장치
US20180210293A1 (en) Liquid crystal panels, liquid crystal alignment methods thereof and liquid crystal displays
KR101016525B1 (ko) 수평전계방식 액정표시소자
JP6742738B2 (ja) 液晶表示装置
KR100595453B1 (ko) 수평전계방식 액정표시소자
US7692745B2 (en) Transflective liquid crystal display device having particular pixel electrodes and counter electrodes arrangement
KR20080049304A (ko) 액정 표시 장치
US6876418B2 (en) Liquid crystal display device having wide viewing angles and method of fabricating the same
KR100377944B1 (ko) 액정분자가 호모지니어스배향한 액정층을 구비한액정표시소자
KR101166584B1 (ko) 수평전계방식 액정표시소자
KR101855985B1 (ko) 비씨에스엔 모드 액정표시장치
KR101274958B1 (ko) 수평전계방식 액정표시장치
KR20060078712A (ko) 횡전계방식 액정표시소자
KR102426496B1 (ko) 액정표시장치
KR101203522B1 (ko) 수평전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법
KR101297737B1 (ko) 액정 표시 장치
KR100957567B1 (ko) 액정 표시 패널 및 이를 갖는 액정 표시 장치
JP2010139919A (ja) Ｅｃｂモードの液晶表示パネル。
KR102394406B1 (ko) 액정표시장치
KR20070071796A (ko) 액정표시장치 및 그의 리페어 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150629

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160630

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190617

Year of fee payment: 8