KR20040107648A - liquid crystal display device with wide viewing angle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광시야각 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 액정 분자를 구동하는 제 1, 2 전극이 동일 기판에 구성되는 구조의 IPS모드 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wide viewing angle liquid crystal display device, and more particularly, to an IPS mode liquid crystal display device having a structure in which first and second electrodes for driving liquid crystal molecules are formed on the same substrate.
일반적으로 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 삽입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직임으로써 빛의 투과율에 따라 화상을 표현하는 장치이다.In general, a liquid crystal display device is formed by arranging two substrates on which electric field generating electrodes are formed so that the surfaces on which the two electrodes are formed face each other, inserting a liquid crystal material between the two substrates, and then applying voltage to the two electrodes. It is a device that expresses an image according to light transmittance by moving liquid crystal molecules by an electric field.
액정표시장치는 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 현재 박막 트랜지스터와 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.A liquid crystal display can be formed in various forms. Currently, an active matrix liquid crystal display (AM-LCD) having a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor in a matrix manner has excellent resolution and video performance. It is most noticed.
이러한 액정표시장치는 하부 기판에 화소 전극이 형성되어 있고 상부 기판인 색 필터 기판에 공통 전극이 형성되어 있는 구조로, 상/하로 걸리는 기판에 수직한 방향의 전기장에 의해 액정 분자를 구동하는 방식이다. 이는, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하며, 상판의 공통 전극이 접지 역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정셀의 파괴를 방지할 수 있다.The liquid crystal display device has a structure in which a pixel electrode is formed on a lower substrate and a common electrode is formed on a color filter substrate, which is an upper substrate, and drives liquid crystal molecules by an electric field in a direction perpendicular to an up and down substrate. . This is excellent in characteristics such as transmittance and aperture ratio, and the common electrode of the upper plate serves as a ground, thereby preventing the destruction of the liquid crystal cell due to static electricity.
그러나, 이와 같은 액정표시장치는 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 갖고 있다. 따라서, 이러한 단점을 극복하기 위해 여러 가지 방법이 제시되었는데, 그 중의 한 예가 수평 전계 구동 방식 즉, IPS(in-plane switching)모드 액정표시장치이다.However, such a liquid crystal display device has a disadvantage that the viewing angle characteristics are not excellent. Therefore, various methods have been proposed to overcome these disadvantages, one example of which is a horizontal electric field driving method, that is, an in-plane switching (IPS) mode liquid crystal display device.
이하, 도 1을 참조하여 IPS모드 액정표시장치에 관해 상세히 설명한다.Hereinafter, an IPS mode liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1에 도시한 바와 같이 상부 기판(1)과 하부 기판(2)이 일정 거리를 두고 배치되어 있으며, 두 기판(1, 2) 사이에는 액정층(3)이 삽입되어 있다. 여기서, 화소 전극(4)과 공통 전극(5)은 하부 기판(2)의 동일 평면 상에 형성되어 있어, 두 전극(4, 5)에 전압이 인가되었을 때 두 전극(4, 5) 사이에 수평 전계(6)가 생성되고 액정층(3)의 액정 분자는 이 수평 전계(6)에 의해 동작하게 된다.As shown in FIG. 1, the upper substrate 1 and the lower substrate 2 are disposed at a predetermined distance, and the liquid crystal layer 3 is inserted between the two substrates 1 and 2. Here, the pixel electrode 4 and the common electrode 5 are formed on the same plane of the lower substrate 2, so that when a voltage is applied to the two electrodes 4, 5, between the two electrodes 4, 5. The horizontal electric field 6 is generated and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 3 are operated by this horizontal electric field 6.
도 2a 및 도 2b는 IPS모드에서 각각 전압을 인가하기 전과 후의 액정 분자의 상 변위 모습을 나타내는 도면이다.2A and 2B are diagrams illustrating phase shifts of liquid crystal molecules before and after applying a voltage in IPS mode, respectively.
도 2a에 도시한 바와 같이 화소 전극(4) 또는 공통 전극(5)에 전압을 인가하지 않은 상태에서는 액정 분자(3)의 상 변위가 일어나지 않는다. 여기서, 액정 분자(3)들은 두 전극(4, 5)의 수평 방향에서 45°정도 틀어져 배열되어 있다.As shown in FIG. 2A, the phase shift of the liquid crystal molecules 3 does not occur in a state where no voltage is applied to the pixel electrode 4 or the common electrode 5. Here, the liquid crystal molecules 3 are arranged at an angle of about 45 ° in the horizontal direction of the two electrodes 4 and 5.
다음, 도 2b에 도시한 바와 같이 화소 전극(4)과 공통 전극(5)에 전압이 인가되었을 때, 액정 분자(3)는 도 2a의 상태와 비교해서 45°정도의 뒤틀림 각을 가지고 두 전극(4, 5) 사이에 생성된 수평 전계(6)와 나란하게 배열된다.Next, as shown in FIG. 2B, when a voltage is applied to the pixel electrode 4 and the common electrode 5, the liquid crystal molecules 3 have a twist angle of about 45 ° compared to the state of FIG. 2A. It is arranged side by side with the horizontal electric field 6 generated between (4, 5).
이와 같이 IPS모드 액정표시장치에서는 동일 평면 상에 화소 전극과 공통 전극을 형성하고, 두 전극 사이의 수평 전계를 이용하여 액정 분자를 평면 상에서 움직이도록 함으로써 액정표시장치의 시야각을 넓게 할 수 있다.As described above, in the IPS mode liquid crystal display device, the viewing angle of the liquid crystal display device can be widened by forming the pixel electrode and the common electrode on the same plane and moving the liquid crystal molecules on the plane using a horizontal electric field between the two electrodes.
그런데, 이러한 IPS모드 액정표시장치에서는 시야각에 따라 색 반전(color-shift)이 일어나는 문제가 여전히 남아 있다. 색 반전은 문턱 전압(threshold voltage) 이상의 전기장 하에서 액정 분자의 회전 방향과 관계가 있으며, 시야각에 따른 액정층의 Δnd(retardation) 값의 증가 또는 감소에 의해 발생한다.However, in such an IPS mode liquid crystal display, there still remains a problem that color shift occurs depending on the viewing angle. Color inversion is related to the direction of rotation of the liquid crystal molecules under an electric field of more than a threshold voltage, and is caused by an increase or decrease of the retardation value of the liquid crystal layer depending on the viewing angle.
이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에는 화소 전극 및 공통 전극을 지그재그 패턴 구조로 형성하여, 지그재그로 꺽어진 부분을 경계로 도메인을 분할하여 시야각 및 색특성을 향상시키는 구조가 제안되고 있다.In order to solve this problem, recently, a structure for improving the viewing angle and color characteristics by forming a pixel electrode and a common electrode in a zigzag pattern structure and dividing a domain around a zigzag bent portion is proposed.
도 3은 기존의 지그재그 패턴 구조의 IPS모드 액정표시장치용 전극에 대한개략적인 평면도로서, 설명의 편의상 IPS모드 액정표시장치의 공통 전극 및 화소 전극을 제 1, 2 IPS 전극으로 명칭한다.3 is a schematic plan view of an IPS mode liquid crystal display electrode having a conventional zigzag pattern structure. For convenience of description, the common electrode and the pixel electrode of the IPS mode liquid crystal display device are referred to as first and second IPS electrodes.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 IPS 전극(10, 12)은 서로 동일한 패턴 구조의 지그재그 패턴으로 각각 이루어지고, 서로 엇갈리게 배치되어 있다.As illustrated, the first and second IPS electrodes 10 and 12 are each formed of a zigzag pattern having the same pattern structure and are alternately arranged.
도면 상의 화살표 방향을 미도시한 배향막의 배향방향(a1)이라고 가정했을 때, 상기 제 1, 2 IPS 전극(10, 12)에서 연장된 점선과 배향방향(al) 간에 이루는 각도를 제 1, 2 예각(θ1, θ2)으로 정의할 수 있고, 제 1, 2 예각(θ1, θ2)은 서로 동일한 값을 가지고 있다.When the arrow direction in the drawing is assumed to be the alignment direction a1 of the alignment layer (not shown), the angle between the dotted line extending from the first and second IPS electrodes 10 and 12 and the alignment direction al is formed. Acute angles θ1 and θ2 can be defined, and the first and second acute angles θ1 and θ2 have the same values.
상기 제 1, 2 IPS 전극(10, 12)간에는 수평 전기장(E1)이 형성되고, 전기장(E1)과 평행한 방향으로 액정 분자(16)가 배열되게 되고, 상기 제 1, 2 IPS 전극(10, 12) 각각의 꺽임부(i)에서는 액정 분자(16)의 배열이 서로 다른 영역 간의 경계부로 정의되는 도메인 바운더리(ii ; domain boundary)가 형성되는데, 상기 제 1, 2 예각(θ1, θ2)이 작을 수록 도메인 안정성은 낮아지고, 클 수록 도메인 안정성이 높아지는 관계를 갖는다.A horizontal electric field E1 is formed between the first and second IPS electrodes 10 and 12, the liquid crystal molecules 16 are arranged in a direction parallel to the electric field E1, and the first and second IPS electrodes 10 are arranged. 12) In each of the bent portions i, a domain boundary (ii) is defined, in which arrays of liquid crystal molecules 16 are defined as boundaries between different regions, wherein the first and second acute angles θ1 and θ2 are formed. The smaller the domain stability is, the larger the domain stability is.
또한, 상기 제 1, 2 예각(θ1, θ2)이 작을 수록 제 1, 2 IPS 전극(10, 12) 간 영역으로 정의되는 화면 구현 영역(iii)이 넓어짐에 따라, 개구율이 커지고 이에 따라 휘도가 상승된다. 반면, 상기 제 1, 2 예각(θ1, θ2)이 클 수록 화면 구현 영역(iii)이 좁아짐에 따라, 개구율이 떨어지고 이에 따라 휘도 특성이 떨어지게 되는 상관관계를 가지므로, 상기 제 1, 2 예각(θ1, θ2)이 큰 경우와 작은 경우 모두 장, 단점을 가지고 있다. 즉, 어느 한 각도에 의존하여 지그재그 패턴을형성할 경우, 최상의 IPS모드 제품을 제공하는데 어려움이 있었다.In addition, as the first and second acute angles θ1 and θ2 become smaller, the screen realization area iii defined as the area between the first and second IPS electrodes 10 and 12 becomes wider, so that the aperture ratio becomes larger and thus the luminance increases. Is raised. On the other hand, as the first and second acute angles θ1 and θ2 become larger, the narrower the screen realization region iii, the lower the aperture ratio and thus the lower the luminance characteristic. θ1, θ2) are both large and small, which have their advantages and disadvantages. That is, when forming a zigzag pattern depending on one angle, it was difficult to provide the best IPS mode product.
이러한 기존의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 낮은 구동전압으로 개구율 및 휘도를 향상시키고, 시야각 및 색특성을 향상시킬 수 있는 구조의 IPS모드 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the existing technical problem, it is an object of the present invention to provide an IPS mode liquid crystal display device having a structure that can improve the aperture ratio and brightness, and the viewing angle and color characteristics with a low drive voltage.
이를 위하여, 본 발명에서는 적어도 두 개 이상의 서로 다른 각도를 가지는 지그재그 패턴 구조의 IPS모드 액정표시장치용 전극을 제공하고자 하며, 상기 서로 다른 각도는, 상기 IPS 전극과 배향방향 간에 이루는 각도롤 정의할 수 있다.To this end, the present invention is to provide an electrode for an IPS mode liquid crystal display device having a zigzag pattern structure having at least two different angles, wherein the different angles can be defined by the angle between the IPS electrode and the alignment direction have.
도 1은 일반적인 IPS(in-plane switching)모드 액정표시장치를 도시한 도면.1 is a view showing a general in-plane switching (IPS) mode liquid crystal display device.
도 2a 및 도 2b는 IPS모드 액정표시장치에서 각각 전압이 인가되기 전과 후의 액정 분자의 배열 상태를 도시한 도면.2A and 2B illustrate arrangement states of liquid crystal molecules before and after voltage is applied in an IPS mode liquid crystal display device, respectively.
도 3은 기존의 지그재그 패턴 구조의 IPS모드 액정표시장치용 전극에 대한 개략적인 평면도.3 is a schematic plan view of an electrode for an IPS mode liquid crystal display of a conventional zigzag pattern structure.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 IPS모드 액정표시장치용 기판에 대한 평면도.4 is a plan view of a substrate for an IPS mode liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention;
도 5는 본 실시예에 따른 서로 다른 두 개의 각도를 가지는 전극의 지그재그 패턴 구조를 확대 도시한 도면.5 is an enlarged view illustrating a zigzag pattern structure of electrodes having two different angles according to the present embodiment.
도 6은 본 실시예에 따른 서로 다른 두 개의 각도를 가지는 지그재그 패턴 구조의 IPS 전극의 전압과 휘도 특성을 나타낸 그래프에 대한 도면.FIG. 6 is a graph illustrating voltage and luminance characteristics of an IPS electrode of a zigzag pattern structure having two different angles according to the present embodiment. FIG.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 IPS모드 액정표시장치의 화소 구조에 대한 개략적인 평면도.7 is a schematic plan view of a pixel structure of an IPS mode liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 IPS 전극 패턴에 대한 평면도.8 is a plan view of an IPS electrode pattern according to a third embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수평전계 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도.9 is a schematic cross-sectional view of a horizontal field mode liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
130a, 130b : 제 1, 2 지그재그 패턴130a, 130b: first and second zigzag pattern
131 : 제 1 IPS 전극 132 : 제 2 IPS 전극131: first IPS electrode 132: second IPS electrode
134 : 액정 분자134: liquid crystal molecules
I : 메인 꺽임부 IIa, IIb : 제 1, 2 서브 꺽임부I: Main break IIa, IIb: 1st, 2nd sub break
A1 : 배향방향A1: orientation direction
β1, β2 : 제 1, 2 예각β1, β2: 1st, 2nd acute angle
E2 : 수평 전기장E2: horizontal electric field
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과, 상기 제 1 기판 내부면에 서로 일정간격 이격되게 배치된 제 1, 2 전극과, 상기 제 1, 2 전극 간의 수평전계에 의해 구동되는 액정층을 포함하는 수평전계 모드 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1, 2 전극은, 상기 액정층의 배향 방향과 적어도 두 개 이상의 서로 다른 각도를 가지는 지그재그 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평전계 모드 액정표시장치를 제공한다.In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, the first and second substrates disposed to face each other, the first and second electrodes disposed to be spaced apart from each other on the inner surface of the first substrate, and the first And a liquid crystal layer driven by a horizontal electric field between two electrodes, wherein the first and second electrodes have a zigzag pattern having at least two different angles from the alignment direction of the liquid crystal layer. Provided is a horizontal field mode liquid crystal display device.
상기 제 1, 2 전극 각각은, 상기 배향 방향과 제 1, 2 각도를 이루는 제 1, 2 지그재그 패턴이 조합된 패턴 구조로 이루어지고, 상기 제 1 지그재그 패턴은 메인 꺽임부를 가지고, 상기 제 2 지그재그 패턴은 상기 메인 꺽임부의 양 끝단부에서 제 1, 2 서브 꺽임부를 가지는 패턴으로 구성되며, 상기 제 1, 2 전극은, 상기 배향 방향과 제 1 내지 제 3 각도를 이루는 제 1 내지 제 3 지그재그 패턴의 조합으로 이루어지고, 상기 제 1 내지 제 3 지그재그 패턴은 서로 연속적으로 연결된 패턴 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Each of the first and second electrodes has a pattern structure combining first and second zigzag patterns forming the first and second angles in the alignment direction, and the first zigzag pattern has a main bent portion and the second zigzag pattern The pattern is composed of a pattern having first and second sub bends at both ends of the main bent portion, wherein the first and second electrodes are first to third zigzag patterns forming first to third angles with the alignment direction. The first to the third zigzag pattern is made of a combination characterized in that it consists of a pattern structure continuously connected to each other.
상기 지그재그 패턴은, 화면을 구현하는 최소 단위인 화소 영역 단위로 구성되고, 상기 지그재그 패턴은, 적어도 두 개이상의 화소 영역에 걸쳐서 구성되며, 상기 액정층과 접하는 제 1, 2 기판 내부면에는, 상기 액정층의 초기 배향을 유도하는 제 1, 2 배향막이 각각 형성되며, 상기 제 1, 2 배향막에 의해 배향 방향이 결정되는 것을 특징으로 한다.The zigzag pattern is configured in a unit of pixel area that is a minimum unit for realizing a screen, and the zigzag pattern is formed in at least two pixel areas, and the first and second substrate inner surfaces in contact with the liquid crystal layer may include: First and second alignment films for inducing the initial alignment of the liquid crystal layer are formed, respectively, characterized in that the orientation direction is determined by the first and second alignment films.
본 발명의 제 2 특징에서는, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 제 1 방향으로 형성된 게이트 배선과; 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성된 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결된 인출배선과; 상기 인출배선에서, 상기 제 2 방향으로 지그재그 패턴 구조로 분기된 다수 개의 화소 전극과; 상기 제 1 방향으로 상기 게이트 배선과 이격되게 형성된 공통 배선과; 상기 공통 배선에서, 상기 제 2 방향으로 분기되며, 상기 화소 전극과 대응되는 패턴 구조로 서로 엇갈리게 배치된 다수 개의 공통 전극과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며, 상기 지그재그 패턴은, 상기 액정층의 배향방향과 적어도 두 개 이상의 서로 다른 각도를 가지는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: first and second substrates disposed to face each other; Gate wiring formed on the first substrate in a first direction; A data line formed in a second direction crossing the first direction; A thin film transistor formed at an intersection point of the gate line and the data line; A drawing wiring connected to the thin film transistor; A plurality of pixel electrodes branched in a zigzag pattern structure in the second direction in the lead-out wiring; A common wiring formed to be spaced apart from the gate wiring in the first direction; A plurality of common electrodes branched in the second direction in the common wiring and alternately arranged in a pattern structure corresponding to the pixel electrode; And a liquid crystal layer interposed between the first and second substrates, wherein the zigzag pattern has at least two different angles with an alignment direction of the liquid crystal layer.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
-- 제 1 실시예 --First Embodiment
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 IPS모드 액정표시장치용 기판에 대한 평면도이다.4 is a plan view of a substrate for an IPS mode liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 게이트 배선(110)이 형성되어 있고, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 데이터 배선(112)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(110) 및 데이터 배선(112)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 상기 게이트 배선(110) 및 데이터 배선(112)의 교차영역은 화소 영역(P)으로 정의된다.As shown, the gate wiring 110 is formed in the first direction, the data wiring 112 is formed in the second direction crossing the first direction, and the gate wiring 110 and the data wiring 112 are formed. The thin film transistor T is formed at the intersection of the cross-section, and the cross region of the gate line 110 and the data line 112 is defined as the pixel area P. FIG.
상기 화소 영역(P)에는, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되어 제 1 인출배선(114)이 형성되어 있고, 제 1 인출배선(114)에서는 제 2 방향으로 지그재그 패턴구조를 가지는 다수 개의 화소 전극(116)이 분기되어 있으며, 다수 개의 화소 전극(116)의 일끝단은 제 2 인출배선(118)에 의해 연결되어 있다.A plurality of pixel electrodes having a zigzag pattern structure in a second direction are formed in the pixel region P and connected to the thin film transistor T to form a first drawing wiring 114, and in the first drawing wiring 114. 116 is branched, and one end of the plurality of pixel electrodes 116 is connected by the second lead-out wiring 118.
그리고, 상기 제 1 방향으로 게이트 배선(110)과 일정간격 이격되게 공통 배선(120)이 형성되어 있고, 공통 배선(120)에서는 제 2 방향으로 지그재그 패턴을 이루며, 상기 화소 전극(116)과 서로 엇갈리게 다수 개의 공통 전극(122)이 분기되어 있다. 이때, 상기 공통 전극(122)의 일끝단은 제 1 인출배선(114) 내측부에서 제 1 인출배선(114)과 이격되게 위치한다.In addition, the common wiring 120 is formed to be spaced apart from the gate wiring 110 by a predetermined distance in the first direction, and the common wiring 120 forms a zigzag pattern in the second direction and mutually with the pixel electrode 116. A plurality of common electrodes 122 are alternately branched. In this case, one end of the common electrode 122 is positioned to be spaced apart from the first drawing wiring 114 at the inner side of the first drawing wiring 114.
상기 박막트랜지스터(T)는, 상기 게이트 배선(110)에서 분기된 게이트 전극(124)과, 상기 데이터 배선(112)에서 분기된 소스 전극(126)과, 상기 소스 전극(126)과 이격되게 위치하며, 상기 제 1 인출배선(114)과 실질적으로 연결되는 전극인 드레인 전극(128)으로 이루어진다.The thin film transistor T is positioned to be spaced apart from the gate electrode 124 branched from the gate line 110, the source electrode 126 branched from the data line 112, and the source electrode 126. And a drain electrode 128 that is an electrode substantially connected to the first lead-out wiring 114.
상기 제 1, 2 인출배선(114, 118) 및 화소 전극(116)과, 상기 공통 배선(120) 및 공통 전극(122)은 서로 다른 공정에서 형성되며, 투명 도전성 물질 또는 불투명 금속물질에서 선택될 수 있고, 한 예로 상기 제 1, 2 인출배선(114, 118) 및 화소 전극(116)은 투명 도전성 물질에서 선택되고, 상기 공통 배선(120) 및 공통 전극(122)은 게이트 물질(게이트 배선, 게이트 전극 물질)에서 선택될 수 있다.The first and second lead-out wirings 114 and 118 and the pixel electrode 116, the common wiring 120 and the common electrode 122 are formed in different processes, and may be selected from a transparent conductive material or an opaque metal material. For example, the first and second lead-out wirings 114 and 118 and the pixel electrode 116 may be selected from a transparent conductive material, and the common wiring 120 and the common electrode 122 may be made of a gate material (gate wiring, Gate electrode material).
상기 투명 도전성 물질로는, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 중 어느 하나에서 선택될 수 있다.The transparent conductive material may be selected from any one of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), and indium tin zinc oxide (ITZO).
한 예로, 도면 상에서 배향 방향이 제 2 방향에 해당될 경우, 상기 화소 전극(116) 및 공통 전극(122)과 배향방향(A1) 간에 서로 다른 크기의 제 1, 2 예각(θ'1, θ'2)을 가지는 것을 특징으로 한다.For example, when the alignment direction corresponds to the second direction in the drawing, the first and second acute angles θ′1 and θ having different sizes between the pixel electrode 116, the common electrode 122, and the alignment direction A1. It characterized by having a '2).
기존의 지그재그 패턴 구조의 IPS 전극의 경우, 하나의 꺽임부를 가지는 지그재그 패턴이 연속적으로 배열된 구조로 이루어졌으나, 본 실시예에서는 두 개의 꺽임부(iv, v)를 가지는 지그재그 패턴이 연속적으로 배열된 구조로 이루어짐에 따라 서로 다른 크기의 두 개의 각도를 가지게 된다.In the conventional zigzag patterned IPS electrode, a zigzag pattern having one bent portion is continuously arranged, but in this embodiment, zigzag patterns having two bent portions (iv and v) are continuously arranged. As the structure is composed of two angles of different sizes.
이외에도, 서로 다른 두 개의 각도를 가지는 지그재그 패턴 구조로 이루어진 IPS 전극(공통 전극, 화소 전극)은 두 개 이상의 화소 영역에 걸쳐서 형성될 수도 있다.In addition, an IPS electrode (common electrode and pixel electrode) having a zigzag pattern structure having two different angles may be formed over two or more pixel areas.
도 5는 본 실시예에 따른 서로 다른 두 개의 꺽임각을 가지는 전극의 지그재그 패턴 구조를 확대 도시한 도면으로서, 설명의 편의상 IPS 전극이라 명칭한다.FIG. 5 is an enlarged view of a zigzag pattern structure of electrodes having two different bending angles according to the present embodiment, and is referred to as an IPS electrode for convenience of description.
도시한 바와 같이, 지그재그 패턴 구조의 제 1, 2 IPS 전극(131, 132)은 제 1 지그재그 패턴(130a)과 제 2 지그재그 패턴(130b)이 조합된 구조로 각각 이루어진다.As illustrated, the first and second IPS electrodes 131 and 132 of the zigzag pattern structure may each have a structure in which the first zigzag pattern 130a and the second zigzag pattern 130b are combined.
상기 제 1 지그재그 패턴(130a)은 메인 꺽임부(I)를 이루고, 제 2 지그재그 패턴(130b)은 메인 꺽임부(I)의 양끝에서 제 1, 2 서브 꺽임부(IIa, IIb)를 가지는 구조를 가진다.The first zigzag pattern 130a forms a main bent portion I, and the second zigzag pattern 130b has first and second sub bent portions IIa and IIb at both ends of the main bent portion I. Has
도면에서 하부에서 상부로 향한 화살표 방향은, 미도시한 배향막의 배향방향(A1)에 해당된다.In the drawing, the direction of the arrow from the bottom to the top corresponds to the alignment direction A1 of the not illustrated alignment layer.
상기 제 1 지그재그 패턴(130a)과 배향방향(A1)이 이루는 삼각꼴 형상에서, 상기 배향방향(A1)과 제 1 지그재그 패턴(130a)이 이루는 각도를 제 1 예각(β1)으로 정의하고, 상기 제 2 지그재그 패턴(130b)과 배향방향(A1)이 이루는 삼각꼴 형상에서, 상기 배향방향(A1)과 제 2 지그재그 패턴(130b)이 이루는 각도를 제 2 예각(β2)으로 정의할 때, 상기 제 1, 2 예각(β1, β2)은 서로 다른 값을 가지며, 도면 상에서는 제 1 예각(β1)이 제 2 예각(β1)보다 큰 값을 가지고 있다.In the triangular shape formed by the first zigzag pattern 130a and the alignment direction A1, an angle formed by the alignment direction A1 and the first zigzag pattern 130a is defined as a first acute angle β1, and In the triangular shape formed by the second zigzag pattern 130b and the alignment direction A1, the angle formed by the alignment direction A1 and the second zigzag pattern 130b is defined as the second acute angle β2. The first and second acute angles β1 and β2 have different values, and in the drawing, the first acute angle β1 has a larger value than the second acute angle β1.
한편, 전압 인가시 상기 제 1, 2 IPS 전극(131, 132) 간에 두 전극과 평행한 방향으로 수평 전기장(E2)이 형성되고, 상기 수평 전기장(E2)과 평행한 방향으로 제 1, 2 IPS 전극(131, 132) 간에 액정 분자(134)가 배열됨에 있어서, 본 실시예에서는 서로 다른 크기의 두 개의 각도를 가지는 제 1, 2 지그재그 패턴(130a, 130b)의 조합에 의해, 메인 꺽임부(I)에서는 도메인 안정성을 높일 수 있고, 제 1, 2 서브 꺽임부(IIa, IIb)는 메인 꺽임부(I)에서의 전계 집중을 방지하여 구동 전압을 낮추는 역할을 하게 된다.Meanwhile, when voltage is applied, a horizontal electric field E2 is formed between the first and second IPS electrodes 131 and 132 in a direction parallel to the two electrodes, and the first and second IPSs in a direction parallel to the horizontal electric field E2. In the liquid crystal molecules 134 arranged between the electrodes 131 and 132, in the present embodiment, the main bent portion (B) is formed by the combination of the first and second zigzag patterns 130a and 130b having two angles having different sizes. In I), the domain stability can be increased, and the first and second sub-folds IIa and IIb serve to lower the driving voltage by preventing electric field concentration at the main breakers I.
또한, 서로 다른 꺽임각을 가지는 제 1, 2 지그재그 패턴(130a, 130b)의 조합에 의해, 영역별로 액정 분자(134)의 배열 방향이 다양하게 구성되어, 시야각 및 색특성을 향상시킬 수 있는 효과를 가지게 된다.In addition, the combination of the first and second zigzag patterns 130a and 130b having different bend angles may vary the arrangement direction of the liquid crystal molecules 134 for each region, thereby improving the viewing angle and color characteristics. Will have
도 6은 본 실시예에 따른 서로 다른 두 개의 꺽임각을 가지는 지그재그 패턴 구조의 IPS 전극의 전압과 휘도 특성을 나타낸 그래프에 대한 도면으로서, 상기 꺽임각은 상기 도 4, 5에 전술한 예각의 크기와 반비례 관계를 가지는 각도에 해당된다.FIG. 6 is a graph illustrating voltage and luminance characteristics of an IPS electrode having a zigzag pattern structure having two different angles of deflection according to the present embodiment, wherein the angle of angle is the magnitude of the sharp angle described above with reference to FIGS. 4 and 5. Corresponds to the angle in inverse relation with.
도시한 바와 같이, 꺽임각의 크기가 5°인 지그재그 패턴 구조의 제 1 IPS 전극(20), 꺽임각의 크기가 20°인 지그재그 패턴 구조의 제 2 IPS 전극(22), 그리고 5°, 20°의 꺽임각을 모두 가지며, 제 1, 2 지그재그 패턴의 조합 구조의 제 3 IPS 전극(24)에 대한 전압 및 휘도 특성을 실험해본 결과, 임의의 전압크기(b)에서 전극별 휘도 특성을 살펴보면, 제 1 IPS 전극(20), 제 3 IPS 전극(24), 제 2 IPS 전극(22) 순서대로 휘도가 높게 나타났다. 그러나, 제 1 IPS 전극(20)은 전압 크기에 따라 휘도 특성이 불균일한 단점이 있다. 반면에, 제 3 IPS 전극(24)은 제 1, 2 IPS 전극(20, 22) 각각의 전압 크기의 평균값에 해당하는 전압크기로 일정한 휘도 특성을 가질 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 실시예에 따른 IPS 전극은 전술한 제3 IPS 전극(24)의 특성을 가진다.As shown, the first IPS electrode 20 having a zigzag pattern structure having a bevel angle of 5 °, the second IPS electrode 22 having a zigzag pattern structure having a bevel angle of 20 °, and 5 ° and 20 degrees. As a result of experimenting the voltage and luminance characteristics of the third IPS electrode 24 having a combination of the first and second zigzag patterns having all angles of °, the luminance characteristic of each electrode at an arbitrary voltage size (b) is examined. , The first IPS electrode 20, the third IPS electrode 24, and the second IPS electrode 22 showed high luminance. However, the first IPS electrode 20 has a disadvantage in that luminance characteristics are uneven according to voltage magnitude. On the other hand, the third IPS electrode 24 has an advantage of having a constant luminance characteristic with a voltage size corresponding to the average value of the voltage magnitude of each of the first and second IPS electrodes 20 and 22. The IPS electrode according to the present embodiment has the characteristics of the third IPS electrode 24 described above.
이하, 서로 다른 크기의 각도를 가지는 지그재그 패턴 구조를 이용한 IPS 전극의 배치 구조에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an arrangement structure of an IPS electrode using a zigzag pattern structure having angles of different sizes will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
-- 제 2 실시예 --Second Embodiment
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 IPS모드 액정표시장치의 화소 구조에 대한 개략적인 평면도로서, 지그재그 패턴으로 이루어진 전극의 배치 구조를 중심으로 도시하며, 설명의 편의상 공통 전극 및 화소 전극은 제 1, 2 IPS 전극으로 약칭한다.FIG. 7 is a schematic plan view of a pixel structure of an IPS mode liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention. The pixel structure of the IPS mode is illustrated in FIG. 7. The common electrode and the pixel electrode are provided for convenience of description. Abbreviated as first and second IPS electrodes.
도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 서로 이웃하는 제 1, 2 화소 영역(P(I), P(II))에 걸쳐서 제 1, 2 IPS 전극(210, 212) 각각이 배향 방향과 서로 다른 두 개의 각도를 가지도록 구성된 것을 특징으로 한다.As shown, in the present embodiment, each of the first and second IPS electrodes 210 and 212 has two different directions from each other in the neighboring first and second pixel areas P (I) and P (II). It characterized in that configured to have two angles.
상기 제 1, 2 IPS 전극(210, 212)은 제 1, 2 지그재그 패턴(210a, 210b), (212a, 212b)의 조합으로 이루어져 있고, 상기 배향 방향과 제 1, 2 지그재그 패턴(210a, 210b), (212a, 212b) 간에 이루는 각도는 제 1, 2 예각(β'1, β'2)으로 정의할 수 있으며, 제 1, 2 예각(β'1, β'2)은 서로 다른 크기의 각도이며, 도면에서와 같이 제 1 예각(β'1)이 제 2 예각(β'2)보다 큰 값으로 설계될 수 있다.The first and second IPS electrodes 210 and 212 are formed of a combination of first and second zigzag patterns 210a and 210b and 212a and 212b, and the orientation direction and the first and second zigzag patterns 210a and 210b. ), And the angle formed between (212a and 212b) may be defined as first and second acute angles β'1 and β'2, and the first and second acute angles β'1 and β'2 have different sizes. It is an angle, and as shown in the drawing, the first acute angle β'1 may be designed to be larger than the second acute angle β'2.
즉, 본 발명에서는 서로 다른 꺽임각을 가지는 지그재그 패턴 구조의 IPS 전극 패턴을 제작함에 있어서, 하나의 화소 영역으로 한정되는 것이 아니고, 두 개이상의 다수 개 화소 영역에 걸쳐 패턴을 형성할 수도 있으며, 하나의 화소 영역에서도 꺽임부의 갯수는 다양하게 변경가능하다.That is, in the present invention, when fabricating an IPS electrode pattern having a zigzag pattern structure having different bend angles, the pattern is not limited to one pixel area, but a pattern may be formed over two or more plurality of pixel areas. The number of bent portions in the pixel region of can be changed in various ways.
-- 제 3 실시예 --Third Embodiment
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 IPS 전극 패턴에 대한 평면도로서, 서로 다른 세 개의 꺽임각을 가지는 지그재그 패턴 구조를 중심으로 도시하였다.FIG. 8 is a plan view of an IPS electrode pattern according to a third exemplary embodiment of the present invention, and is illustrated based on a zigzag pattern structure having three different bending angles.
도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 제 1, 2 IPS 전극(310, 312)은, 서로 다른 꺽임각을 가지는 제 1 내지 제 3 지그재그 패턴(314a, 314b, 314c)이 서로 연속적으로 연결된 구조로 각각 이루어져 있다. 상기 제 1 지그재그 패턴(314a)의 꺽임부를 제 1 꺽임부(III)로 정의하고, 제 2, 3 지그재그 패턴(314b, 314c)의 꺽임부를 제 2, 3 꺽임부(IV, V)로 정의하고, 상기 제 1, 2 IPS 전극(310, 312)을 가지는 기판의 배향 방향(A2)이 도면 상의 화살표 방향이라고 가정할 경우, 상기 배향 방향(A2)과 제 1 내지 제 3 지그재그 패턴(314a, 314b, 314c) 간에 이루는 각도는 서로 다른 크기를 가지는 제 1 내지 제 3 예각(β'1, β'2, β'3)으로 정의할 수 있고, 제 2 예각(β'2), 제 3 예각(β'3), 제 1 예각(β'1) 순으로 각도가 큰 것을 특징으로 한다.As shown, the first and second IPS electrodes 310 and 312 according to the present exemplary embodiment have a structure in which the first to third zigzag patterns 314a, 314b, and 314c having different bending angles are continuously connected to each other. Each one. The bending portions of the first zigzag pattern 314a are defined as the first bending portions III, and the bending portions of the second and third zigzag patterns 314b and 314c are defined as the second and third bending portions IV and V. When the orientation direction A2 of the substrate having the first and second IPS electrodes 310 and 312 is the arrow direction in the drawing, the orientation direction A2 and the first to third zigzag patterns 314a and 314b are used. , 314c may be defined as the first to third acute angles β'1, β'2, and β'3 having different sizes, and the second acute angle β'2 and the third acute angle ( β'3), and the first acute angle β'1 is characterized in that the angle is larger.
본 실시예에 의하면, 상기 제 1, 2 IPS 전극(310, 312) 간에 형성되는 수평 전기장(E3)과 평행한 방향으로 배열되는 액정 분자(316)의 배열 방향이 상기 제 1 실시예보다 다양해지기 때문에, 시야각 및 색특성이 보다 향상되는 효과를 기대할 수 있다.According to the present embodiment, an arrangement direction of the liquid crystal molecules 316 arranged in a direction parallel to the horizontal electric field E3 formed between the first and second IPS electrodes 310 and 312 becomes more diverse than that of the first embodiment. Therefore, the effect that a viewing angle and a color characteristic further improve can be anticipated.
그리고, 서로 다른 꺽임각을 가지는 전극의 패턴 길이 비율을 조절하는 것으로 꺽임각의 크기에 따른 제품의 특성(예를 들어, 개구율, 휘도, 구동전압, 도메인 안정성 등)을 조절하는 것이 가능하다.In addition, by adjusting the pattern length ratios of the electrodes having different bending angles, it is possible to adjust the characteristics (eg, aperture ratio, luminance, driving voltage, domain stability, etc.) of the product according to the size of the bending angle.
이하, 상기 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 지그재그 패턴 구조로 이루어진 IPS 전극을 포함하는 수평전계 모드 액정표시장치에 대해서 설명한다.Hereinafter, a horizontal field mode liquid crystal display device including an IPS electrode having a zigzag pattern structure according to the first to third embodiments will be described.
-- 제 4 실시예 --Fourth Embodiment
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수평전계 모드 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도로서, 상기 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 수평전계 모드 액정표시장치용 기판을 포함한 구조이며, 상/하부 기판의 적층 구조를 중심으로 도시하였다.FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a horizontal field mode liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention, and has a structure including a substrate for the horizontal field mode liquid crystal display device according to the first to third embodiments. The lower structure is shown centering on the stacked structure.
도시한 바와 같이, 서로 대향되게 제 1, 2 기판(410, 430)이 배치되어 있으며, 제 1 기판(410) 내부면에는 제 1 IPS 전극(412)이 형성되어 있고, 제 1 IPS 전극(412)을 덮는 영역에 절연층(414)이 형성되어 있으며, 절연층(414) 상부에서 제 1 IPS 전극(412)과 일정간격 이격된 위치에 제 2 IPS 전극(416)이 형성되어 있고, 제 2 IPS 전극(416)을 덮는 기판 전면에는 제 1 배향막(418)이 형성되어 있다.As shown, the first and second substrates 410 and 430 are disposed to face each other, the first IPS electrode 412 is formed on the inner surface of the first substrate 410, and the first IPS electrode 412 is formed. The second IPS electrode 416 is formed at a position spaced apart from the first IPS electrode 412 above the insulating layer 414, the insulating layer 414 is formed in a region covering the The first alignment layer 418 is formed on the entire surface of the substrate covering the IPS electrode 416.
한 예로, 상기 제 1 IPS 전극(412)은 공통 전극에 해당되고, 제 2 IPS 전극(416)은 화소 전극에 해당되며, 상기 제 1, 2 IPS 전극(412, 416) 각각의 연결관계는 상기 도 4와 구조를 적용할 수 있다.For example, the first IPS electrode 412 corresponds to a common electrode, the second IPS electrode 416 corresponds to a pixel electrode, and the connection relationship between each of the first and second IPS electrodes 412 and 416 is 4 and the structure can be applied.
그리고, 제 2 기판(430)의 내부면에는 컬러필터(432) 및 제 2 배향막(434)이 차례대로 형성되어 있고, 제 1, 2 배향막(418, 432) 사이에는 액정층(450)이 개재되어 있으며, 상기 액정층(450)을 이루는 액정 분자(452)들은 제 1, 2 IPS 전극(412, 416) 사이에 형성되는 수평 전계(460)와 평행한 방향으로 배열된다.The color filter 432 and the second alignment layer 434 are sequentially formed on the inner surface of the second substrate 430, and the liquid crystal layer 450 is interposed between the first and second alignment layers 418 and 432. The liquid crystal molecules 452 constituting the liquid crystal layer 450 are arranged in a direction parallel to the horizontal electric field 460 formed between the first and second IPS electrodes 412 and 416.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 제 1, 2 배향막(418, 432)은 임의의 방향으로 배향처리되어 있으며, 한 예로, 상기 제 1 배향막(418)과 제 1, 2 IPS 전극(412, 416) 간에 이루는 각도는 적어도 두 개 이상의 서로 다른값을 가지는 것을 특징으로 한다.Although not shown in detail in the drawings, the first and second alignment layers 418 and 432 are aligned in an arbitrary direction. For example, the first alignment layer 418 and the first and second IPS electrodes 412 and 416. The angle formed by the liver is characterized in that it has at least two different values.
본 발명은 상기 실시예 들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
이와 같이, 본 발명에 따른 서로 다른 두 개이상의 꺽임각을 가지는 지그재그 패턴 구조의 전극을 가지는 IPS모드 액정표시장치용 기판에 의하면, 꺽임각이 클 경우 가지는 장점인 도메인 안정성과, 꺽임각이 작을 경우 가지는 장점인 개구율 증가 및 휘도 상승, 꺽임부에서의 빛샘 감소, 낮은 구동전압 특성 등을 가질 수 있으며, 멀티도메인 효과로 인해 시야각 및 색특성을 향상시키는 장점을 가진다.As described above, according to the substrate for an IPS mode liquid crystal display device having an electrode having a zigzag pattern structure having two or more different bend angles according to the present invention, domain stability, which is an advantage of having a large bend angle, and a small bend angle It has advantages such as increase in aperture ratio and increase in luminance, decrease in light leakage at the bent portion, low driving voltage characteristics, and the like, and have an advantage of improving viewing angle and color characteristics due to the multi-domain effect.
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