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KR20120047171A - Liquid crystal display device and method of driving the same - Google Patents

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KR20120047171A
KR20120047171A KR1020100108899A KR20100108899A KR20120047171A KR 20120047171 A KR20120047171 A KR 20120047171A KR 1020100108899 A KR1020100108899 A KR 1020100108899A KR 20100108899 A KR20100108899 A KR 20100108899A KR 20120047171 A KR20120047171 A KR 20120047171A
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liquid crystal
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thin film
electrodes
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최수석
우종훈
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판의 내측에, 상기 다수의 화소영역 각각에 위치하며, 판 형상을 갖는 제 1 전극과; 상기 제 1 전극을 덮는 보호층과; 상기 보호층 상에, 상기 다수의 화소영역 각각에 위치하며, 상기 제 1 전극에 대하여 적어도 하나의 개구를 갖는 제 2 전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 내측에 위치하며 상기 다수의 화소영역 전체를 덮는 제 3 전극과; 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.The present invention provides a display device comprising: a first substrate having a plurality of pixel regions defined therein; A first electrode positioned inside each of the plurality of pixel regions and having a plate shape inside the first substrate; A protective layer covering the first electrode; A second electrode on each of the plurality of pixel regions on the passivation layer, the second electrode having at least one opening with respect to the first electrode; A second substrate facing the first substrate; A third electrode disposed inside the second substrate and covering the entire pixel area; The present invention provides a liquid crystal display including a liquid crystal layer positioned between the second electrode and the third electrode.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{Liquid crystal display device and method of driving the same}Liquid crystal display device and method of driving the same

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 횡전계를 이용함으로써 광시야각을 갖는 동시에 고 휘도 및 고 명암비(contrast ratio)를 갖는 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device having a wide viewing angle and having a high brightness and a high contrast ratio by using a transverse electric field and a driving method thereof.

일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.Generally, the driving principle of a liquid crystal display device utilizes the optical anisotropy and polarization properties of a liquid crystal. Since the liquid crystal has a long structure, it has a directionality in the arrangement of molecules, and the direction of the molecular arrangement can be controlled by artificially applying an electric field to the liquid crystal.

따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.Therefore, when the molecular alignment direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light is refracted in the molecular alignment direction of the liquid crystal by optical anisotropy, so that image information can be expressed.

현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.Currently, an active matrix liquid crystal display device (AM-LCD: abbreviated as an active matrix LCD, abbreviated as a liquid crystal display device) in which a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor are arranged in a matrix manner has the best resolution and video performance. It is attracting attention.

상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과 화소전극이 형성된 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.The liquid crystal display includes a color filter substrate on which a common electrode is formed, an array substrate on which pixel electrodes are formed, and a liquid crystal interposed between the two substrates. In such a liquid crystal display, the common electrode and the pixel electrode are caused by an electric field applied up and down. It is excellent in the characteristics, such as transmittance | permeability and aperture ratio, by the method of driving a liquid crystal.

그러나, 상하로 걸리는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다. However, the liquid crystal drive due to the electric field applied up and down has a disadvantage that the viewing angle characteristics are not excellent.

따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 시야각 특성이 우수한 횡전계형 액정표시장치가 제안되었다. Accordingly, a transverse field type liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics has been proposed to overcome the above disadvantages.

이하, 도 1을 참조하여 일반적인 횡전계형 액정표시장치에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a general transverse electric field type liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a general transverse electric field type liquid crystal display device.

도시한 바와 같이, 컬러필터 기판인 상부기판(9)과 어레이 기판인 하부기판(10)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 상부 및 하부기판(9, 10)사이에는 액정층(11)이 개재되어 있다. As shown, the upper substrate 9, which is a color filter substrate, and the lower substrate 10, which is an array substrate, are spaced apart from each other, and the liquid crystal layer 11 is interposed between the upper and lower substrates 9, 10. It is.

상기 하부기판(10)상에는 공통전극(17)과 화소전극(30)이 동일 평면상에 형성되어 있으며, 이때, 상기 액정층(11)은 상기 공통전극(17)과 화소전극(30)에 의한 수평전계(L)에 의해 작동된다.The common electrode 17 and the pixel electrode 30 are formed on the lower substrate 10 on the same plane. In this case, the liquid crystal layer 11 is formed by the common electrode 17 and the pixel electrode 30. It is operated by the horizontal electric field (L).

도 2a와 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 온(ON), 오프(OFF) 상태의 동작을 각각 도시한 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating operations of ON and OFF states of a general transverse electric field type liquid crystal display device, respectively.

우선, 전압이 인가된 온(on)상태에서의 액정의 배열상태를 도시한 도 2a를 참조하면, 상기 공통전극(17) 및 화소전극(30)과 대응하는 위치의 액정(11a)의 상변이는 없지만 공통전극(17)과 화소전극(30)사이 구간에 위치한 액정(11b)은 이 공통전극(17)과 화소전극(30)사이에 전압이 인가됨으로써 형성되는 수평전계(L)에 의하여, 상기 수평전계(L)와 같은 방향으로 배열하게 된다. 즉, 상기 횡전계형 액정표시장치는 액정이 수평전계에 의해 이동하므로, 시야각이 넓어지는 특성을 띠게 된다. First, referring to FIG. 2A, which illustrates an arrangement of liquid crystals in an on state where a voltage is applied, a phase change of a liquid crystal 11a at a position corresponding to the common electrode 17 and the pixel electrode 30 is performed. Although the liquid crystal 11b positioned in the section between the common electrode 17 and the pixel electrode 30 is formed by the horizontal electric field L formed by applying a voltage between the common electrode 17 and the pixel electrode 30, It is arranged in the same direction as the horizontal electric field (L). That is, in the transverse electric field type liquid crystal display device, since the liquid crystal moves by the horizontal electric field, the viewing angle is widened.

다음, 도 2b를 참조하면, 상기 액정표시장치에 전압이 인가되지 않은 오프(off)상태이므로 상기 공통전극과 화소전극 간에 수평전계가 형성되지 않으므로 액정층(11)의 배열 상태가 변하지 않는다.
Next, referring to FIG. 2B, since no voltage is applied to the liquid crystal display, a horizontal electric field is not formed between the common electrode and the pixel electrode, so that the arrangement state of the liquid crystal layer 11 does not change.

이러한 횡전계형 액정표시장치는 전압이 인가되지 않은 상태에서 상하판의 액정의 디렉터(director)를 한쪽 편광판의 투과축과 일치되도록 배열하고, 이때 상하판의 편광판을 직교배열하게 배치함으로써, 오프 상태에서 블랙 특성을 얻는 노멀리 블랙(normally black) 모드로 구동된다. Such a transverse electric field type liquid crystal display device arranges the directors of the liquid crystals of the upper and lower plates so as to coincide with the transmission axis of one polarizing plate in a state where no voltage is applied, and in this case, arranges the polarizing plates of the upper and lower plates in an orthogonal arrangement. It is driven in a normally black mode that obtains black characteristics.

한편, 전압이 인가되어 전기장이 형성되면, 액정은 수평전기장 (in plane field) 방향으로 액정의 장축 방향이 평행하도록 회전하게 된다. 이때, 투과율은 편광판의 투과축과 액정의 장축 디렉터의 회전각과 액정층의 복굴절 (birefringence) 및 액정층의 두께에 의존하며 아래 식으로 표현된다.On the other hand, when a voltage is applied to the electric field is formed, the liquid crystal is rotated so that the long axis direction of the liquid crystal in parallel in the horizontal electric field (in plane field) direction. In this case, the transmittance depends on the transmission axis of the polarizing plate, the rotation angle of the long axis director of the liquid crystal, the birefringence of the liquid crystal layer, and the thickness of the liquid crystal layer, and are expressed by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, α는 편광판의 투과축과 액정의 장축 디렉터의 회전각, Δn은 액정층의 복굴절, d는 액정층의 두께이다. 위 식으로 표현되는 투과율은 전압 인가에 의해 증가하게 된다.Is the rotation angle of the transmission axis of the polarizing plate and the long axis director of the liquid crystal, Δn is the birefringence of the liquid crystal layer, and d is the thickness of the liquid crystal layer. The transmittance expressed by the above equation is increased by voltage application.

그런데, 전술한 구성의 종래 횡전계형 액정표시장치는 몇가지 문제를 갖는다. 즉, 종래 횡전계형 액정표시장치의 구동 상태를 도시한 도 3을 참조하면, 마주보는 제 1 기판(50)과 제 2 기판(60) 사이에 개재된 액정층(70)의 액정분자(72)는 상기 제 1 기판(50)에 위치하는 화소전극(52) 및 공통전극(54)에 의해 구동되는데, 전압이 인가된 온 상태에서 상기 화소전극(52) 및 상기 공통전극(54) 상부에는 유효 전압(effective electric field)이 형성되지 못하므로, 액정분자(72)가 회전하지 못하게 된다. 따라서, 상기 화소전극(52) 및 상기 공통전극(54)이 많이 형성될수록, 액정층을 통과하는 빛의 투과효율 및 실질적인 개구율이 저하되는 문제점을 가진다. 다시 말해, 휘도가 저하되는 문제점을 가진다. However, the conventional transverse electric field type liquid crystal display device having the above-described configuration has some problems. That is, referring to FIG. 3, which illustrates a driving state of a conventional transverse electric field type liquid crystal display device, the liquid crystal molecules 72 of the liquid crystal layer 70 interposed between the first substrate 50 and the second substrate 60 facing each other. Is driven by the pixel electrode 52 and the common electrode 54 positioned on the first substrate 50, and is effective on the pixel electrode 52 and the common electrode 54 in a voltage-on state. Since no effective electric field is formed, the liquid crystal molecules 72 do not rotate. Therefore, the more the pixel electrode 52 and the common electrode 54 are formed, the lower the transmission efficiency and the substantial aperture ratio of light passing through the liquid crystal layer. In other words, there is a problem that the brightness is lowered.

또한, 상기 화소전극(52) 및 상기 공통전극(54)이 상기 제 1 기판(50) 쪽에서는 강한 전계가 형성되지만, 상기 제 2 기판(60) 쪽으로 갈수록 전계가 약화되며 왜곡된다. 특히 상기 화소전극(52) 및 상기 공통전극(54) 부근에서는 실질적으로 수직한 전계가 형성되어 액정분자(72)의 디렉터가 제 1 기판(50)에 수직하게 배열되는 문제를 가진다. 따라서, 위 투과율을 표현하는 식에서 두번째 sin 제곱 텀(term)의 값이 작아져 투과율이 더욱 저하되는 문제가 발생한다.In addition, although the pixel electrode 52 and the common electrode 54 have a strong electric field on the first substrate 50 side, the electric field is weakened and distorted toward the second substrate 60. In particular, a substantially vertical electric field is formed in the vicinity of the pixel electrode 52 and the common electrode 54 so that the director of the liquid crystal molecules 72 is arranged perpendicular to the first substrate 50. Therefore, in the equation representing the above transmittance, a value of the second sin square term becomes small, thereby causing a problem that the transmittance is further lowered.

결과적으로, 종래 횡전계형 액정표시장치는 휘도 및 명암비에서 한계를 갖는다. 또한 실질적인 개구율에서도 한계를 갖는다.
As a result, the conventional transverse electric field type liquid crystal display has limitations in brightness and contrast ratio. There is also a limit on the actual aperture ratio.

본 발명은 종래 횡전계형 액정표시장치에서 발생하는 개구율, 휘도 및 명암비의 단점을 극복하고자 한다.The present invention seeks to overcome the disadvantages of aperture ratio, luminance, and contrast ratio which occur in conventional transverse electric field type liquid crystal display devices.

이에 의해 광시야각을 얻으면서, 개구율, 휘도 및 명암비에서도 장점을 갖는 액정표시장치를 제공하고자 한다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having advantages in aperture ratio, brightness, and contrast ratio while obtaining a wide viewing angle.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판의 내측에, 상기 다수의 화소영역 각각에 위치하며, 판 형상을 갖는 제 1 전극과; 상기 제 1 전극을 덮는 보호층과; 상기 보호층 상에, 상기 다수의 화소영역 각각에 위치하며, 상기 제 1 전극에 대하여 적어도 하나의 개구를 갖는 제 2 전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 내측에 위치하며 상기 다수의 화소영역 전체를 덮는 제 3 전극과; 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention includes a first substrate having a plurality of pixel areas defined; A first electrode positioned inside each of the plurality of pixel regions and having a plate shape inside the first substrate; A protective layer covering the first electrode; A second electrode on each of the plurality of pixel regions on the passivation layer, the second electrode having at least one opening with respect to the first electrode; A second substrate facing the first substrate; A third electrode disposed inside the second substrate and covering the entire pixel area; The present invention provides a liquid crystal display including a liquid crystal layer positioned between the second electrode and the third electrode.

상기 제 1 기판의 외측에 위치하며 제 1 투과축을 갖는 제 1 편광판과; 상기 제 2 기판의 외측에 위치하며 상기 제 1 투과축과 수직한 제 2 투과축을 갖는 제 2 편광판을 포함하는 것이 특징이다.A first polarizing plate positioned outside the first substrate and having a first transmission axis; And a second polarizing plate positioned outside the second substrate and having a second transmission axis perpendicular to the first transmission axis.

상기 제 2 전극과 상기 액정층 사이에 위치하며 상기 제 1 투과축 및 상기 제 2 투과축 중 어느 하나와 평행한 제 1 배향막과; 상기 제 3 전극과 상기 액정층 사이에 위치하며 상기 제 1 투과축 및 상기 제 2 투과축 중 다른 하나와 평행한 제 2 배향막을 포함하는 것이 특징이다.A first alignment layer positioned between the second electrode and the liquid crystal layer and parallel to any one of the first transmission axis and the second transmission axis; And a second alignment layer positioned between the third electrode and the liquid crystal layer and parallel to another one of the first transmission axis and the second transmission axis.

서로 평행하게 이격되어 있는 제 1 및 제 2 게이트 배선과; 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 교차하며 평행하게 이격되어 있는 제 1 및 제 2 데이터 배선과; 상기 제 1 게이트 배선 및 상기 제 1 데이터 배선에 연결된 제 1 박막트랜지스터와; 상기 제 2 게이트 배선 및 상기 제 2 데이터 배선에 연결된 제 2 박막트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 박막트랜지스터에 연결되며, 상기 제 2 전극은 상기 제 2 박막트랜지스터에 연결되는 것이 특징이다.First and second gate lines spaced apart from each other in parallel; First and second data lines crossing the first and second gate lines and spaced apart in parallel; A first thin film transistor connected to the first gate line and the first data line; And a second thin film transistor connected to the second gate line and the second data line, wherein the first electrode is connected to the first thin film transistor, and the second electrode is connected to the second thin film transistor. to be.

상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 각각은 게이트 전극과, 반도체층과, 소스 전극과, 드레인 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터의 게이트 전극은 각각 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선에 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터의 소스 전극은 각각 상기 제 1 및 제 2 데이터 배선에 연결되며, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 박막트랜지스터의 드레인 전극과 직접 접촉하고, 상기 제 2 전극은 상기 제 2 박막트랜지스터의 드레인 전극과 상기 보호층에 형성된 콘택홀을 통해 접촉하는 것이 특징이다.Each of the first and second thin film transistors includes a gate electrode, a semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode, and gate electrodes of the first and second thin film transistors are respectively connected to the first and second gate lines. Source electrodes of the first and second thin film transistors are connected to the first and second data lines, respectively, and the first electrode is in direct contact with a drain electrode of the first thin film transistor, and the second electrode Is in contact with the drain electrode of the second thin film transistor through a contact hole formed in the protective layer.

상기 제 1 내지 제 3 전극 각각은 투명 도전성 물질로 이루어지는 것이 특징이다.
Each of the first to third electrodes is made of a transparent conductive material.

다른 관점에서, 본 발명은 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판의 내측에, 상기 다수의 화소영역 각각에 위치하며, 판 형상을 갖는 제 1 전극과; 상기 제 1 전극에 대하여 적어도 하나의 개구를 갖는 제 2 전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 내측에 위치하며 상기 다수의 화소영역 전체를 덮는 제 3 전극과; 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극을 플로팅시켜 제 1 휘도의 영상을 표시하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 제 1 전압차를 발생시켜 상기 액정층을 구동시킴으로써 상기 제 1 휘도보다 작은 제 2 휘도의 영상을 표시하는 단계와; 상기 제 1 및 제 3 전극 사이에 상기 제 1 전압차보다 큰 전압차를 발생시켜 상기 액정층을 구동시킴으로써 상기 제 2 휘도보다 작은 제 3 휘도의 영상을 표시하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 구동방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a display device comprising: a first substrate having a plurality of pixel regions defined therein; A first electrode positioned inside each of the plurality of pixel regions and having a plate shape inside the first substrate; A second electrode having at least one opening with respect to said first electrode; A second substrate facing the first substrate; A third electrode disposed inside the second substrate and covering the entire pixel area; A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer positioned between the second electrode and the third electrode, comprising: floating the first and second electrodes to display an image having a first brightness; Displaying an image of a second luminance smaller than the first luminance by generating a first voltage difference between the first and second electrodes to drive the liquid crystal layer; Driving the liquid crystal layer by generating a voltage difference greater than the first voltage difference between the first and third electrodes to display an image of a third brightness less than the second brightness. Provide a method.

상기 제 2 휘도의 영상을 표시하는 단계에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각에 인가되는 전압의 평균값은 상기 제 3 전극에 인가되는 전압과 동일한 것이 특징이다.In the displaying of the image of the second luminance, the average value of the voltages applied to each of the first and second electrodes is the same as the voltage applied to the third electrode.

상기 제 3 휘도의 영상을 표시하는 단계는 상기 제 2 전극에 상기 제 1 전극에 인가되는 전압과 같은 전압을 인가하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.
The displaying of the image having the third luminance may include applying a voltage equal to the voltage applied to the first electrode to the second electrode.

본 발명은 하부기판에 형성되어 프린지필드를 형성하는 제 1 및 제 2 전극과, 상부기판의 전면에 형성되어 상기 제 1 및 제 2 전극과 수직전계를 형성하는 제 3 전극을 이용하는 노멀리 화이트 모드 액정표시장치를 제공함으로써, 높은 개구율 및 높은 명암비를 얻을 수 있다.The present invention provides a normally white mode using first and second electrodes formed on a lower substrate to form a fringe field, and a third electrode formed on a front surface of the upper substrate to form a vertical electric field with the first and second electrodes. By providing a liquid crystal display device, a high aperture ratio and a high contrast ratio can be obtained.

또한, 프린지필드에 의한 구동으로 넓은 시야각을 얻을 수 있다.
In addition, a wide viewing angle can be obtained by driving the fringe field.

도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 2a와 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 온(ON), 오프(OFF) 상태의 동작을 각각 도시한 단면도이다.
도 3은 일반적인 횡전계형 액정표시장치에서의 구동 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 일부를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동 상태를 보여주는 단도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동전압과 투과율에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다.
1 is a cross-sectional view of a general transverse electric field type liquid crystal display device.
2A and 2B are cross-sectional views illustrating operations of ON and OFF states of a general transverse electric field type liquid crystal display device, respectively.
3 is a cross-sectional view illustrating a driving state in a general transverse electric field type liquid crystal display device.
4 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a schematic plan view showing a portion of an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
6A through 6C are cross-sectional views illustrating a driving state of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
7A and 7B are graphs showing simulation results of driving voltage and transmittance of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 일부를 보여주는 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 제 1 기판(110)과, 상기 제 1 기판(110)과 마주하는 제 2 기판(120)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 120) 사이에 개재되어 있는 액정층(170)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 120) 각각의 외측에 위치하는 제 1 및 제 2 편광판(182, 184)과, 상기 제 1 기판(110)의 내측에 위치하는 제 1 전극(118) 및 제 2 전극(140)과, 상기 제 2 기판(120)의 내측에 위치하는 제 3 전극(160)을 포함한다.As shown in FIG. 4, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention includes a first substrate 110, a second substrate 120 facing the first substrate 110, and the first and second electrodes. The liquid crystal layer 170 interposed between the substrates 110 and 120, the first and second polarizing plates 182 and 184 positioned outside the first and second substrates 110 and 120, and the The first electrode 118 and the second electrode 140 are positioned inside the first substrate 110, and the third electrode 160 is positioned inside the second substrate 120.

도시하지 않았으나, 상기 액정층(170)의 액정분자는 90° 꼬여있는 상태를 갖는다. 상기 제 1 편광판(182)의 제 1 편광축과 상기 제 2 편광판(184)의 제 2 편광축은 서로 수직하며, 상기 제 1 기판(110)에 근접한 액정층의 액정분자의 장축은 상기 제 1 편광축에 평행하게 배열되고 상기 제 2 기판(120)에 근접한 액정층의 액정분자의 장축은 상기 제 2 편광축에 평행하게 배열된다. 이와 달리, 상기 제 1 기판(110)에 근접한 액정층의 액정분자의 장축은 상기 제 2 편광축에 평행하게 배열되고 상기 제 2 기판(120)에 근접한 액정층의 액정분자의 장축은 상기 제 1 편광축에 평행하게 배열될 수 있다. 즉, 상기 제 1 기판(110)에 근접한 액정층의 액정분자의 장축은 상기 제 1 편광축 및 상기 제 2 편광축 중 어느 하나에 평행하게 배열되고 상기 제 2 기판(120)에 근접한 액정층의 액정분자의 장축은 상기 제 1 편광축 및 상기 제 2 편광축 중 다른 하나에 평행하게 배열된다.Although not shown, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 170 have a 90 ° twisted state. The first polarization axis of the first polarization plate 182 and the second polarization axis of the second polarization plate 184 are perpendicular to each other, and the long axis of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer proximate to the first substrate 110 may be formed in the first polarization axis. The long axis of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer arranged in parallel and adjacent to the second substrate 120 is arranged parallel to the second polarization axis. In contrast, the long axis of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer adjacent to the first substrate 110 is arranged parallel to the second polarization axis, and the long axis of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer adjacent to the second substrate 120 is the first polarization axis. It can be arranged parallel to. That is, the long axis of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer adjacent to the first substrate 110 is arranged in parallel to any one of the first polarization axis and the second polarization axis and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer adjacent to the second substrate 120. The major axis of is arranged parallel to the other of the first polarization axis and the second polarization axis.

상기 제 1 기판(110)의 내측에는 게이트 절연막(116)이 상기 제 1 전극(118) 하부에 위치하고 있다. 상기 제 1 전극(118)은 상기 제 1 기판(110)에 정의되어 있는 다수의 화소영역(P) 각각에 독립적으로 위치하며 판형상을 갖는다. 즉, 하나의 화소영역(P)에 위치하는 상기 제 1 전극(118)은 다른 화소영역(P)에 위치하는 제 1 전극(118)과 이격되어 있어 전기적으로 절연상태를 갖는다. 상기 제 2 전극(150) 역시 다수의 화소영역(P) 각각에 독립적으로 위치하며 적어도 하나의 개구(152)를 갖는다. 즉, 상기 제 2 전극(150)은 상기 제 1 전극(118)과 보호층(140)을 개재하여 중첩하면서 상기 제 1 전극(118)에 대응하여 상기 개구(152)를 갖도록 구성된다.A gate insulating layer 116 is disposed below the first electrode 118 inside the first substrate 110. The first electrode 118 is independently positioned in each of the plurality of pixel regions P defined in the first substrate 110 and has a plate shape. That is, the first electrode 118 in one pixel region P is spaced apart from the first electrode 118 in the other pixel region P, and thus has an electrically insulated state. The second electrode 150 is also positioned independently of each of the plurality of pixel regions P and has at least one opening 152. That is, the second electrode 150 is configured to have the opening 152 corresponding to the first electrode 118 while overlapping the first electrode 118 through the protective layer 140.

한편, 상기 제 3 전극(160)은 상기 제 2 기판(120)의 내측 전면을 덮는다. 즉, 상기 제 3 전극(160)은 상기 다수의 화소영역(P) 전체에 일체로 형성된다.Meanwhile, the third electrode 160 covers the inner front surface of the second substrate 120. That is, the third electrode 160 is integrally formed in the entire pixel areas P.

상기 제 1 내지 제 3 전극(118, 150, 160) 각각은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO), 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어진다.Each of the first to third electrodes 118, 150, and 160 may be formed of a transparent conductive material such as indium-tin-oxide (ITO) or indium-zinc-oxide (IZO). Is made of.

한편, 도시하지 않았으나, 상기 제 1 기판(110) 상에는 상기 제 2 전극(150)을 덮으며 액정분자의 초기 배열을 결정하기 위한 제 1 배향막이 위치하고, 상기 제 2 기판(120)에는 상기 제 3 전극(160)을 덮으며 액정분자의 초기 배열을 결정하기 위한 제 2 배향막이 위치한다. 상기 제 1 배향막은 상기 제 1 편광축 및 상기 제 2 편광축 중 어느 하나에 평행하게 배향되고 상기 제 1 배향막은 상기 제 1 편광축 및 상기 제 2 편광축 중 다른 하나에 평행하게 배향된다. Although not shown, a first alignment layer is disposed on the first substrate 110 to cover the second electrode 150 and determine an initial arrangement of liquid crystal molecules, and the third substrate 120 is disposed on the third substrate 120. A second alignment layer is disposed to cover the electrode 160 and to determine an initial arrangement of liquid crystal molecules. The first alignment layer is aligned parallel to either one of the first polarization axis and the second polarization axis, and the first alignment layer is aligned parallel to the other of the first polarization axis and the second polarization axis.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 보여주는 개략적인 평면도이다. 5 is a schematic plan view showing a portion of an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 제 1 기판(110) 상에 위치하며 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(112)과 데이터 배선(130)과, 상기 화소영역(P)에 위치하는 제 1 전극(118) 및 제 2 전극(150)과, 상기 제 1 전극(118)에 연결되며 상기 제 1 전극(118)에 인가되는 신호를 제어하기 위한 제 1 박막트랜지스터(Tr1) 및 상기 제 2 전극(150)에 인가되는 신호를 제어하기 위한 제 2 박막트랜지스터(Tr2)를 포함한다.As shown in FIG. 5, the array substrate for a liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention is positioned on the first substrate 110 and crosses each other to define the gate line 112 and the data defining the pixel region P. FIG. A wire 130, a first electrode 118 and a second electrode 150 positioned in the pixel region P, and a first electrode 118 connected to the first electrode 118 and applied to the first electrode 118. A first thin film transistor Tr1 for controlling a signal and a second thin film transistor Tr2 for controlling a signal applied to the second electrode 150 are included.

상기 게이트 배선(112)은 상기 화소영역(P)의 상하로 제 1 방향을 따라 서로 이격되어 있는 제 1 및 제 2 게이트 배선(112a, 112b)을 포함하고, 상기 데이터 배선(130)은 상기 화소영역(P)의 좌우로 제 2 방향을 따라 서로 이격되어 있는 제 1 및 제 2 데이터 배선(130a, 130b)을 포함한다. 여기서, 제 1 방향은 상기 제 1 편광판(도 4의 182)의 제 1 편광축과 평행하고, 제 2 방향은 상기 제 2 편광판(도 4의 184)의 제 2 편광축과 평행하다.The gate line 112 includes first and second gate lines 112a and 112b spaced apart from each other in a first direction in the vertical direction of the pixel area P. The data line 130 includes the pixel. The first and second data lines 130a and 130b are spaced apart from each other along the second direction to the left and right of the area P. Here, the first direction is parallel to the first polarization axis of the first polarizing plate 182 of FIG. 4, and the second direction is parallel to the second polarization axis of the second polarizing plate 184 of FIG. 4.

상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)는 상기 제 1 게이트 배선(112a)에 연결된 제 1 게이트 전극(114a)과, 상기 제 1 게이트 전극(114a) 상부에 위치하며 상기 제 1 게이트 전극(114a)과 중첩하는 제 1 반도체층(미도시)과, 상기 제 1 반도체층 상에 위치하며 상기 제 1 데이터 배선(130a)에 연결된 제 1 소스 전극(132a)과, 상기 제 1 반도체층 상에 위치하며 상기 제 1 소스 전극(132a)과 이격된 제 1 드레인 전극(134a)을 포함한다. 즉, 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)는 상기 제 1 게이트 배선(112a) 및 상기 제 1 데이터 배선(130a)에 연결된다.The first thin film transistor Tr1 is disposed on the first gate electrode 114a connected to the first gate line 112a and overlaps the first gate electrode 114a. A first semiconductor layer (not shown), a first source electrode 132a positioned on the first semiconductor layer and connected to the first data line 130a, and a first semiconductor layer positioned on the first semiconductor layer. The first drain electrode 134a is spaced apart from the first source electrode 132a. That is, the first thin film transistor Tr1 is connected to the first gate line 112a and the first data line 130a.

또한, 상기 제 2 박막트랜지스터(Tr2)는 상기 제 2 게이트 배선(112b)에 연결된 제 2 게이트 전극(114b)과, 상기 제 2 게이트 전극(114b) 상부에 위치하며 상기 제 2 게이트 전극(114b)과 중첩하는 제 2 반도체층(미도시)과, 상기 제 2 반도체층 상에 위치하며 상기 제 2 데이터 배선(130b)에 연결된 제 2 소스 전극(132b)과, 상기 제 2 반도체층 상에 위치하며 상기 제 1 소스 전극(132b)과 이격된 제 2 드레인 전극(134b)을 포함한다. 즉, 상기 제 2 박막트랜지스터(Tr2)는 상기 제 2 게이트 배선(112b) 및 상기 제 2 데이터 배선(130b)에 연결된다.In addition, the second thin film transistor Tr2 is disposed on the second gate electrode 114b and the second gate electrode 114b connected to the second gate line 112b, and is positioned on the second gate electrode 114b. A second semiconductor layer (not shown) overlapping the second semiconductor layer, a second source electrode 132b disposed on the second semiconductor layer and connected to the second data line 130b, and positioned on the second semiconductor layer. And a second drain electrode 134b spaced apart from the first source electrode 132b. That is, the second thin film transistor Tr2 is connected to the second gate line 112b and the second data line 130b.

상기 게이트 절연막(도 4의 116)은 상기 제 1 반도체층(미도시) 및 상기 제 2 반도체층(미도시) 하부에 위치하며 상기 제 1 게이트 전극(112a) 및 상기 제 2 게이트 전극(112b)을 덮는다. 상기 제 1 전극(118)은 상기 게이트 절연막(도 4의 116) 상에 위치하며 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 1 드레인 전극(134a)과 직접 접촉한다. 전술한 바와 같이, 상기 제 1 전극(118)은 화소영역(P) 내에서 판 형상을 갖는다.The gate insulating layer 116 of FIG. 4 is positioned below the first semiconductor layer and the second semiconductor layer (not shown), and the first gate electrode 112a and the second gate electrode 112b. To cover. The first electrode 118 is positioned on the gate insulating layer 116 of FIG. 4 and is in direct contact with the first drain electrode 134a of the first thin film transistor Tr1. As described above, the first electrode 118 has a plate shape in the pixel area P. FIG.

상기 보호층(도 4의 140)은 상기 제 2 전극(150) 하부에 위치하며 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터(Tr1, Tr2)를 덮고 상기 제 2 박막트랜지스터(Tr2)의 제 2 드레인 전극(134b)을 노출시키는 드레인 콘택홀(142)을 갖는다. 상기 제 2 전극(150)은 상기 보호층(도 4의 140) 상에 위치하며 상기 드레인 콘택홀(142)을 통해 상기 제 2 박막트랜지스터(Tr2)의 제 2 드레인 전극(134b)과 접촉한다.The protective layer 140 (refer to 140 in FIG. 4) is disposed under the second electrode 150 and covers the first and second thin film transistors Tr1 and Tr2 and the second drain electrode of the second thin film transistor Tr2. A drain contact hole 142 exposing 134b). The second electrode 150 is positioned on the passivation layer (140 of FIG. 4) and contacts the second drain electrode 134b of the second thin film transistor Tr2 through the drain contact hole 142.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동 상태를 보여주는 단도면이다.6A through 6C are cross-sectional views illustrating a driving state of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6a는 화이트 구현 상태를 보여준다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않은 제 1 구동시간, 즉 오프 상태에서는 제 1 내지 제 3 전극(118, 150, 160) 사이에 전계가 형성되지 않으며 액정층(170)의 액정분자(172)는 초기 배열 상태를 갖는다. 즉, 전술한 바와 같이, 제 1 기판(110)에 근접한 액정분자(172)는 제 1 편광판(182)의 제 1 편광축 및 제 2 편광판(184)의 제 2 편광축 중 어느 하나에 평행하게 배열되고, 제 2 기판(120)에 근접한 액정분자(172)는 제 1 편광판(182)의 제 1 편광축 및 제 2 편광판(184)의 제 2 편광축 중 다른 하나에 평행하게 배열된다. 즉, 액정분자(172)는 90° 꼬여있는 상태로 배열되어 있다.6A shows a white implementation. As shown in FIG. 6A, an electric field is not formed between the first to third electrodes 118, 150, and 160 in the first driving time, that is, in an off state, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 170 are not applied. 172 has an initial arrangement state. That is, as described above, the liquid crystal molecules 172 proximate to the first substrate 110 are arranged parallel to either one of the first polarization axis of the first polarizing plate 182 and the second polarization axis of the second polarizing plate 184. In addition, the liquid crystal molecules 172 adjacent to the second substrate 120 are arranged in parallel to the other of the first polarization axis of the first polarizing plate 182 and the second polarization axis of the second polarizing plate 184. That is, the liquid crystal molecules 172 are arranged in a twisted state by 90 degrees.

따라서, 제 1 기판(110) 하부에 위치하는 백라이트 유닛(미도시)에서 공급되는 빛은 제 1 편광판(182), 제 1 기판(110), 액정층(170), 제 2 기판(120) 및 제 2 편광판(184)을 통과하여 화이트 상태를 구현하게 된다. 이때, 상기 제 1 내지 제 3 전극(118, 150, 160)은 모두 투명 도전성 물질로 이루어지기 때문에, 투과율은 최대가 된다.Therefore, the light supplied from the backlight unit (not shown) positioned below the first substrate 110 may be disposed in the first polarizer 182, the first substrate 110, the liquid crystal layer 170, the second substrate 120, and the like. The white state passes through the second polarizer 184. In this case, since the first to third electrodes 118, 150, and 160 are all made of a transparent conductive material, the transmittance is maximum.

즉, 종래 노멀리 블랙 모드의 횡전계형 액정표시장치에서는 액정의 구동 시에 전극 부근이 개구영역으로 작동할 수 없기 때문에 개구율과 투과율이 저하되는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 액정표시장치에서는 전압이 인가되지 않은 오프 상태에서 화이트 상태를 가지기 때문에 화소영역 전체가 개구영역으로 이용되어 개구율 및 투과율이 향상된다. 즉, 제 1 구동 시간에는 제 1 및 제 2 전극(118, 150)이 플로팅(floating)된 상태로, 제 1 및 제 3 전극(118, 150, 160) 사이에 전계가 형성되지 않으며, 액정분자(172)는 초기 배열 상태가 유지된다.That is, in the conventional normally black mode transverse electric field type liquid crystal display device, since the vicinity of the electrode cannot operate as an opening area when the liquid crystal is driven, there is a problem that the aperture ratio and the transmittance are lowered. However, in the liquid crystal display of the present invention, since the white state is obtained in the off state where no voltage is applied, the entire pixel region is used as the opening region, thereby improving the aperture ratio and transmittance. That is, in the first driving time, the first and second electrodes 118 and 150 are in a floating state, and no electric field is formed between the first and third electrodes 118, 150 and 160, and the liquid crystal molecules 172 maintains the initial arrangement.

도 6b는 그레이 구현 상태를 보여준다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 2 구동시간에서는 제 1 및 제 2 전극(118, 150) 제 1 전압차가 발생하여 프린지 필드인 제 1 전계(FE)가 형성되고, 이에 의해 액정분자(172)가 구동되어 90° 꼬여있던 상태가 풀리면서 액정분자(172)가 전계의 방향을 따라 배열되어 투과율이 줄어들게 된다. 따라서, 그레이 구현이 가능하다. 즉, 도 6a에 도시된 제 1 구동 시간의 제 1 휘도에 비해 작은 제 2 휘도를 갖는 영상이 구현된다. 이때, 상기 제 3 전극(160)의 전압은 상기 제 1 및 제 2 전극(118, 150) 각각에 인가되는 전압의 평균값일 수 있다.6B shows the gray implementation state. As shown in FIG. 5B, the first voltage difference between the first and second electrodes 118 and 150 is generated in the second driving time, thereby forming the first electric field FE, which is a fringe field, thereby forming the liquid crystal molecules 172. While the 90 ° twisted state is driven, the liquid crystal molecules 172 are arranged along the direction of the electric field, thereby reducing the transmittance. Thus, gray implementations are possible. That is, an image having a second luminance smaller than the first luminance of the first driving time illustrated in FIG. 6A is implemented. In this case, the voltage of the third electrode 160 may be an average value of voltages applied to each of the first and second electrodes 118 and 150.

즉, 도 5를 참조하면, 상기 제 1 게이트 배선(112a)을 통해 게이트 신호가 제 1 게이트 전극(114a)에 인가되어 제 1 박막트랜지스터(Tr1)가 온되면 제 1 데이터 배선(130a)을 통해 제 1 데이터 신호가 상기 제 1 전극(118)에 인가된다. 또한, 상기 제 2 게이트 배선(112b)을 통해 게이트 신호가 제 2 게이트 전극(114b)에 인가되어 제 2 박막트랜지스터(Tr2)가 온되면 제 2 데이터 배선(130b)을 통해 제 2 데이터 신호가 상기 제 2 전극(150)에 인가됨으로써, 상기 제 1 및 제 2 전극(118, 150) 사이에 제 1 전압차가 발생하게 된다.That is, referring to FIG. 5, when a gate signal is applied to the first gate electrode 114a through the first gate line 112a and the first thin film transistor Tr1 is turned on, through the first data line 130a. A first data signal is applied to the first electrode 118. In addition, when a gate signal is applied to the second gate electrode 114b through the second gate line 112b and the second thin film transistor Tr2 is turned on, the second data signal is transmitted through the second data line 130b. By being applied to the second electrode 150, a first voltage difference is generated between the first and second electrodes 118 and 150.

도 6c는 블랙 구현 상태를 보여준다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 제 3 구동 시간에서는 제 1 및 제 2 전극(118, 150) 및 제 3 전극(160) 사이에 상기 제 1 전압차보다 큰 제 2 전압차가 발생하여 수직 전계인 제 2 전계(VE)가 형성되고, 이에 의해 액정분자(172)가 구동된다. 즉, 액정분자(172)의 장축은 상기 제 1 기판(110)에 수직한 상기 제 2 전계(VE)를 따라 배열되며, 백라이트 유닛(미도시)에서 제공되는 빛은 상기 제 2 편광판(184)에 의해 차단되어 블랙상태가 된다. 이때, 화소영역(P) 전체에 균일한 전계가 형성되어 액정분자(172)가 수직하게 배열되기 때문에, 뛰어난 블랙 상태를 표시할 수 있다. 즉, 도 6c에 도시된 제 3 구동시간에서는 도 6b에 도시된 제 2 구동시간의 제 2 휘도보다 작은 제 3 휘도를 갖는 영상이 구현되며, 제 3 휘도는 실질적으로 0이 된다. 따라서, 명암비가 향상된 고품질의 화상을 구현할 수 있다.6C shows the black implementation. As shown in FIG. 5C, a second voltage difference greater than the first voltage difference is generated between the first and second electrodes 118 and 150 and the third electrode 160 at a third driving time, thereby generating a vertical electric field. Two electric fields VE are formed, thereby driving the liquid crystal molecules 172. That is, the long axis of the liquid crystal molecules 172 is arranged along the second electric field VE perpendicular to the first substrate 110, and the light provided from the backlight unit (not shown) is the second polarizing plate 184. It is blocked by and becomes black. In this case, since a uniform electric field is formed in the entire pixel region P and the liquid crystal molecules 172 are arranged vertically, an excellent black state can be displayed. That is, in the third driving time illustrated in FIG. 6C, an image having a third luminance smaller than the second luminance of the second driving time illustrated in FIG. 6B is implemented, and the third luminance becomes substantially zero. Therefore, a high quality image with improved contrast ratio can be realized.

이때, 도 5를 참조하면, 상기 제 1 게이트 배선(112a)을 통해 게이트 신호가 제 1 게이트 전극(114a)에 인가되어 제 1 박막트랜지스터(Tr1)가 온되면 제 1 데이터 배선(130a)을 통해 제 3 데이터 신호가 상기 제 1 전극(118)에 인가된다. 또한, 상기 제 2 게이트 배선(112b)을 통해 게이트 신호가 제 2 게이트 전극(114b)에 인가되어 제 2 박막트랜지스터(Tr2)가 온되면 제 2 데이터 배선(130b)을 통해 상기 제 3 데이터 신호가 상기 제 2 전극(150)에 인가됨으로써, 상기 제 1 및 제 2 전극(118, 150)은 등전위(equipotential) 상태를 이루게 된다. 즉, 제 1 및 제 2 전극(118, 150)에는 동일한 전압이 인가된다.In this case, referring to FIG. 5, when a gate signal is applied to the first gate electrode 114a through the first gate line 112a and the first thin film transistor Tr1 is turned on, through the first data line 130a. A third data signal is applied to the first electrode 118. In addition, when the gate signal is applied to the second gate electrode 114b through the second gate wire 112b and the second thin film transistor Tr2 is turned on, the third data signal is transmitted through the second data wire 130b. By being applied to the second electrode 150, the first and second electrodes 118 and 150 are in an equipotential state. That is, the same voltage is applied to the first and second electrodes 118 and 150.

또한, 제 3 전극(160)에는 상기 제 3 데이터 신호와 다른 신호가 인가되어 상기 제 1 및 제 2 전극(118, 150)과 상기 제 3 전극 사이에는 상기 제 1 전압차보다 큰 제 2 전압차가 발생하게 됨으로써, 제 2 전계(VE)를 형성한다. 전술한 바와 같이, 상기 제 3 전극(160)은 제 2 기판(120) 전체에 형성되어 있으며, 항상 동일한 전압이 인가되어 있는 상태이다.In addition, a signal different from the third data signal is applied to the third electrode 160 such that a second voltage difference greater than the first voltage difference is provided between the first and second electrodes 118 and 150 and the third electrode. By generating, the second electric field VE is formed. As described above, the third electrode 160 is formed on the entire second substrate 120 and is always in the same voltage.

한편, 제 2 전극(150)에는 전압이 인가되지 않은 상태에서, 제 1 및 제 3 전극(118, 160) 사이에서만 전계가 형성될 수도 있다.Meanwhile, an electric field may be formed only between the first and third electrodes 118 and 160 while no voltage is applied to the second electrode 150.

즉, 도 5b에서 보여지는 구동 상태에서는 제 2 기판(120)에 근접한 액정은 제 1 전계(FE)가 약하여 제 2 기판(120)에 평행한 상태를 갖지 못하게 된다. 따라서, 고전압에 의해 구동되더라도 빛이 누설되어 충분할 블랙 상태를 얻을 수 없다. 그러나, 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 고전압 구동 상태에서 제 1 및 제 2 기판(110, 120)에 수직한 제 2 전계(VE)에 의해 구동됨으로써 충분한 블랙 상태를 얻을 수 있게 된다.That is, in the driving state shown in FIG. 5B, the liquid crystal close to the second substrate 120 may not have a state parallel to the second substrate 120 because the first electric field FE is weak. Therefore, even when driven by a high voltage, light leaks and a sufficient black state cannot be obtained. However, as shown in FIG. 5C, in the present invention, a sufficient black state can be obtained by being driven by the second electric field VE perpendicular to the first and second substrates 110 and 120 in the high voltage driving state.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동전압과 투과율에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다.7A and 7B are graphs showing simulation results of driving voltage and transmittance of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7a는 도 6b를 참조하여 설명한 제 2 구동시간의 시뮬레이션 결과이며, 도 7b는 도 6c를 참조하여 설명한 제 3 구동시간의 시뮬레이션 결과이다.FIG. 7A is a simulation result of the second driving time described with reference to FIG. 6B, and FIG. 7B is a simulation result of the third driving time described with reference to FIG. 6C.

도 7a는 제 1 배향막이 게이트 배선에 평행하게 배향되고 제 2 배향막이 이에 수직하게 배향된 케이스 A와, 제 1 배향막이 게이트 배선에 수직하게 배향되고 제 2 배향막이 게이트 배선에 평행하게 배향된 케이스 B를 보여준다. 도 7a에서와 같이, 제 1 및 제 2 전극(118, 150) 사이에 형성되는 프린지 필드에 의해 액정분자가 구동되며, 구동전압의 증가에 의해 투과율이 감소하게 된다.7A shows a case A in which a first alignment layer is oriented parallel to the gate wiring and a second alignment layer is oriented perpendicular to the gate wiring, and a case in which the first alignment film is oriented perpendicular to the gate wiring and the second alignment film is oriented parallel to the gate wiring. Shows B As shown in FIG. 7A, the liquid crystal molecules are driven by the fringe fields formed between the first and second electrodes 118 and 150, and the transmittance is decreased by increasing the driving voltage.

도 7b에서는 케이스 A와 케이스 B의 그래프가 중첩되었다. 도 7a에서과 같이 수직 전계에 의해 액정분자가 구동되며, 구동전압의 증가에 의해 투과율이 실질적으로 0이된다. In FIG. 7B, the graphs of case A and case B overlap. As shown in FIG. 7A, the liquid crystal molecules are driven by the vertical electric field, and the transmittance becomes substantially zero by increasing the driving voltage.

따라서, 본 발명에서와 같이, 전계가 형성되지 않는 제 1 구동시간에는 화이트 영상이 제공되고, 제 2 구동시간에는 제 1 기판(110)에 형성된 제 1 및 제 2 전극(118, 150) 사이에 형성되는 프린지 필드에 의해 그레이 영상이 제공되며, 제 3 구동시간에는 제 1 및 제 2 기판(110, 120)에 수직한 수직전계에 의해 블랙 영상이 제공된다.Therefore, as in the present invention, a white image is provided during the first driving time when no electric field is formed, and between the first and second electrodes 118 and 150 formed on the first substrate 110 during the second driving time. The gray image is provided by the formed fringe field, and a black image is provided by a vertical electric field perpendicular to the first and second substrates 110 and 120 at the third driving time.

따라서, 충분한 휘도 및 명암비를 얻을 수 있게 된다. 또한, 화이트 영상을 제공하는 제 1 구동시간에 제 1 내지 제 3 전극(118, 150, 160)의 제한 없이 화소영역(P) 전체를 개구 영역으로 이용할 수 있는 장점을 갖는다.
Therefore, sufficient brightness and contrast ratio can be obtained. In addition, the entire pixel area P may be used as an opening area without limitation of the first to third electrodes 118, 150, and 160 during the first driving time for providing a white image.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.

118: 제 1 전극
150: 제 2 전극
160: 제 3 전극
170: 액정층
182: 제 1 배향막
184: 제 2 배향막
118: first electrode
150: second electrode
160: third electrode
170: liquid crystal layer
182: first alignment layer
184: second alignment layer

Claims (9)

다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과;
상기 제 1 기판의 내측에, 상기 다수의 화소영역 각각에 위치하며, 판 형상을 갖는 제 1 전극과;
상기 제 1 전극을 덮는 보호층과;
상기 보호층 상에, 상기 다수의 화소영역 각각에 위치하며, 상기 제 1 전극에 대하여 적어도 하나의 개구를 갖는 제 2 전극과;
상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과;
상기 제 2 기판의 내측에 위치하며 상기 다수의 화소영역 전체를 덮는 제 3 전극과;
상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하는 액정층
을 포함하는 액정표시장치.
A first substrate on which a plurality of pixel regions are defined;
A first electrode positioned inside each of the plurality of pixel regions and having a plate shape inside the first substrate;
A protective layer covering the first electrode;
A second electrode on each of the plurality of pixel regions on the passivation layer, the second electrode having at least one opening with respect to the first electrode;
A second substrate facing the first substrate;
A third electrode disposed inside the second substrate and covering the entire pixel area;
A liquid crystal layer positioned between the second electrode and the third electrode
Liquid crystal display comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판의 외측에 위치하며 제 1 투과축을 갖는 제 1 편광판과;
상기 제 2 기판의 외측에 위치하며 상기 제 1 투과축과 수직한 제 2 투과축을 갖는 제 2 편광판을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치.
The method of claim 1,
A first polarizing plate positioned outside the first substrate and having a first transmission axis;
And a second polarizing plate positioned outside the second substrate and having a second transmission axis perpendicular to the first transmission axis.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 전극과 상기 액정층 사이에 위치하며 상기 제 1 투과축 및 상기 제 2 투과축 중 어느 하나와 평행한 제 1 배향막과;
상기 제 3 전극과 상기 액정층 사이에 위치하며 상기 제 1 투과축 및 상기 제 2 투과축 중 다른 하나와 평행한 제 2 배향막을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치.
The method of claim 2,
A first alignment layer positioned between the second electrode and the liquid crystal layer and parallel to any one of the first transmission axis and the second transmission axis;
And a second alignment layer disposed between the third electrode and the liquid crystal layer and parallel to another one of the first transmission axis and the second transmission axis.
제 3 항에 있어서,
서로 평행하게 이격되어 있는 제 1 및 제 2 게이트 배선과;
상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 교차하며 평행하게 이격되어 있는 제 1 및 제 2 데이터 배선과;
상기 제 1 게이트 배선 및 상기 제 1 데이터 배선에 연결된 제 1 박막트랜지스터와;
상기 제 2 게이트 배선 및 상기 제 2 데이터 배선에 연결된 제 2 박막트랜지스터를 포함하고,
상기 제 1 전극은 상기 제 1 박막트랜지스터에 연결되며, 상기 제 2 전극은 상기 제 2 박막트랜지스터에 연결되는 것이 특징인 액정표시장치.
The method of claim 3, wherein
First and second gate lines spaced apart from each other in parallel;
First and second data lines crossing the first and second gate lines and spaced apart in parallel;
A first thin film transistor connected to the first gate line and the first data line;
A second thin film transistor connected to the second gate line and the second data line;
And the first electrode is connected to the first thin film transistor, and the second electrode is connected to the second thin film transistor.
제 4항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 각각은 게이트 전극과, 반도체층과, 소스 전극과, 드레인 전극을 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터의 게이트 전극은 각각 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선에 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터의 소스 전극은 각각 상기 제 1 및 제 2 데이터 배선에 연결되며, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 박막트랜지스터의 드레인 전극과 직접 접촉하고, 상기 제 2 전극은 상기 제 2 박막트랜지스터의 드레인 전극과 상기 보호층에 형성된 콘택홀을 통해 접촉하는 것이 특징인 액정표시장치.
The method of claim 4, wherein
Each of the first and second thin film transistors includes a gate electrode, a semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode.
Gate electrodes of the first and second thin film transistors are respectively connected to the first and second gate wirings, and source electrodes of the first and second thin film transistors are respectively connected to the first and second data wirings, And the first electrode is in direct contact with the drain electrode of the first thin film transistor, and the second electrode is in contact with the drain electrode of the second thin film transistor through a contact hole formed in the protective layer.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 전극 각각은 투명 도전성 물질로 이루어지는 것이 특징인 액정표시장치.
The method of claim 1,
And each of the first to third electrodes is made of a transparent conductive material.
다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판의 내측에, 상기 다수의 화소영역 각각에 위치하며, 판 형상을 갖는 제 1 전극과; 상기 제 1 전극에 대하여 적어도 하나의 개구를 갖는 제 2 전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 내측에 위치하며 상기 다수의 화소영역 전체를 덮는 제 3 전극과; 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전극을 플로팅시켜 제 1 휘도의 영상을 표시하는 단계와;
상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 제 1 전압차를 발생시켜 상기 액정층을 구동시킴으로써 상기 제 1 휘도보다 작은 제 2 휘도의 영상을 표시하는 단계와;
상기 제 1 및 제 3 전극 사이에 상기 제 1 전압차보다 큰 전압차를 발생시켜 상기 액정층을 구동시킴으로써 상기 제 2 휘도보다 작은 제 3 휘도의 영상을 표시하는 단계
를 포함하는 액정표시장치의 구동방법.
A first substrate on which a plurality of pixel regions are defined; A first electrode positioned inside each of the plurality of pixel regions and having a plate shape inside the first substrate; A second electrode having at least one opening with respect to said first electrode; A second substrate facing the first substrate; A third electrode disposed inside the second substrate and covering the entire pixel area; In the liquid crystal display device including a liquid crystal layer positioned between the second electrode and the third electrode,
Floating the first and second electrodes to display an image of a first luminance;
Displaying an image of a second luminance smaller than the first luminance by generating a first voltage difference between the first and second electrodes to drive the liquid crystal layer;
Displaying an image of a third luminance smaller than the second luminance by driving the liquid crystal layer by generating a voltage difference greater than the first voltage difference between the first and third electrodes.
Method of driving a liquid crystal display device comprising a.
제 7항에 있어서,
상기 제 2 휘도의 영상을 표시하는 단계에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각에 인가되는 전압의 평균값은 상기 제 3 전극에 인가되는 전압과 동일한 것이 특징인 액정표시장치의 구동방법.
The method of claim 7, wherein
In the displaying of the image of the second brightness, the average value of the voltage applied to each of the first and second electrodes is the same as the voltage applied to the third electrode.
제 7항에 있어서,
상기 제 3 휘도의 영상을 표시하는 단계는 상기 제 2 전극에 상기 제 1 전극에 인가되는 전압과 같은 전압을 인가하는 단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치의 구동방법.
The method of claim 7, wherein
The displaying of the image of the third luminance may include applying a voltage equal to a voltage applied to the first electrode to the second electrode.
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