JP5475955B2 - 液晶表示パネル - Google Patents

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Description

本発明の側面視認性確保と透過率を向上させた液晶配向モードでゲートライン周辺の光漏れを防止してコントラスト比を向上させる液晶表示パネルに関する。
一般的に、液晶表示装置は液晶表示パネルにマトリクッス形態で配列された個別液晶セルそれぞれをビデオ信号に合わせて画素駆動信号に応じて光透過率を調節することで画像を表示する。液晶表示装置は画面を見る位置によってイメージが歪曲されて見える視野角問題点を克服するために光視野角技術が発展しつつある。
液晶表示装置の代表的な光視野角技術としては、PVA(Patterned−ITO Vertical Align)モード、IPS(In Plane Switching)モード及びPLS(Plane to Line Switching)モードがある。
PVAモードは電極にスリットが形成された上/下板の共通電極及び画素電極によってフリンジ電界(Fringe electric Field)が発生される。液晶分子はスリットの位置を基準にして対称的な配向で駆動し、スリットの周辺でフリンジ電界が生成されることでマルチ−ドメインを形成する。IPSモードは下部基板に並んで配置された画素電極と共通電極と間の水平電界によって液晶を駆動する。PLSモードは各画素領域に絶縁膜を間に置いた共通電極と画素電極を具備する。また、PLSモードは共通電極と画素電極と間の水平及び垂直の電界を形成して上/下板の間に満たされた液晶分子を各画素領域毎に動作させる。しかし、IPS及びPLSモードは一つの基板に2つの電極を形成して電界を発生させるので、残像が発生し透過率の低い短所を有する。また、PVAモードは共通電極と画素電極のスリットの存在に起因して開口率が低くなるという短所を有する。このような問題点を解決するためにDFS(Dual Field Switching)モードが提案された。
DFSモードは液晶表示パネルの上下透明基板に形成された電極パターンによって形成される電界に水平または垂直に液晶を配向させる。特に、DFSモードは上下板にそれぞれ画素電極と共通電極が線形パターンに形成され、2つの電極間に形成される水平電界及び垂直電界が混合された液晶駆動電界を用いて液晶を配向させるので側面視認性と透過率を向上させる。このような、DFSモードでは画素単位領域全体に渡って形成された電極によって液晶が駆動されるので透過される領域が広くて透過率のよい長所がある。しかし、DFSモードは液晶分子が周辺電極、特に、ゲートライン周辺で発生した電界影響で容易に動くのでゲートライン周辺に形成される所望しない液晶配向を防ぐことが難しい。
従来のDFSモードを用いた液晶表示パネルはゲートライン周辺にある液晶分子の所望しない配向のため、ゲートラインの周辺で光漏れが発生してブラックまたはダーク階調を表現する場合コントラスト比がよくない。具体的に、DFSモードでゲートライン周辺の液晶は水平スキャン区間の間ゲートラインから発生されるフリンジ電界によって不規則に配列される。このようなゲートラインの周辺電界は単位画素領域の周りの画素電極に印加された制御電圧の影響を受けない。ゲートライン地域に不規則に配列された液晶分子はブラックまたはダーク階調が画素領域で表示されるとき、光透過率を適当に調節することができない。そこで、液晶分子は光漏れを発生させ、特定の状況で画素領域周辺のブラックまたはダーク階調のコントラスト比が減少する。それにより、DFSパネルの使用者は所望するほど暗くない印象を受ける。この際、DFSモードの液晶表示パネルは各画素領域の角周辺の光漏れを遮断させるためにゲートライン周辺にブラックマトリクッスを形成する。しかし、液晶表示パネルは組み立ての際、上下板の整列誤差に起因してブラックマトリクッスの位置が正常位置より移動される整列不良が発生する。このように、整列不良のブラックマトリクッスはゲートライン周辺の液晶で発生される光漏れを遮断できず、ブラックまたはダーク階調のコントラスト比を下落させる。
したがって、本発明が達成しようとする技術的課題は、ゲートラインから発生される電界の影響を遮蔽させ、光漏れを防止してコントラスト比を向上させることができる液晶表示パネルを提供するにある。
上述した技術的課題を達成するために、本発明は第1基板と、前記第1基板上に互いに交差されて形成されたゲートライン及びデータラインと、前記第1基板上に位置し、前記ゲートラインと互いに異なる方向に傾いた第1斜線ライン及び第2斜線ラインを含む画素電極と、第2基板と、前記第2基板上に位置し、データラインと平行に形成された第1パターンライン、前記画素電極と液晶駆動電界を形成するために前記画素電極と同一の間隔を維持して交代で交番的に形成される第2パターンライン、及び前記ゲートラインと重畳するように形成された第3パターンラインを含む共通電極と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された液晶層と、を含み、前記共通電極は、前記ゲートラインの上側に前記第3パターンラインに形成されるスリットを含み、前記スリットは前記ゲートラインの上側に前記ゲートラインと並んで形成され、前記スリットは前記ゲートラインと重畳される第3パターンラインを少なくとも2つ部分以上に分割することを特徴とする液晶表示パネルである。
また、前記第2パターンラインは、前記画素電極と対応されるように斜線形態に形成される。
また、前記共通電極の一部は、前記第1基板上に形成されている薄膜トランジスタのゲート電極と重畳されることを特徴とする。
上述した技術的課題及び他の技術的課題は、後述する本発明の実施形態によって添付した図面及び説明によって明確にする。
以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施形態を図面を参照してより詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態による液晶表示パネルを示す平面図であり、図2は図1に示されたI−I’線に沿って形成された断面を示す断面図であり、図3は図1に示されたII−II’線に沿って形成された断面を示す断面図である。
図1乃至図3を参照すると、本実施形態による液晶表示パネルは液晶を間に置いて互いに対向され合着される薄膜トランジスタ基板100、及びカラーフィルタ基板200を含む。
薄膜トランジスタ基板100は、第1基板101上に形成されたゲートライン110、データライン140、及び画素領域内に形成された画素電極160を含む。
薄膜トランジスタ基板100と合着されるカラーフィルタ基板200は、画素電極160と液晶駆動電界を形成する共通電極240(図4参照)が第2基板201上に画素電極160と離隔され交番的に配置されゲートライン110と重畳されるように線形で形成されている。
液晶は第1基板と第2基板の間に配置される。液晶は、薄膜トランジスタ基板100の画素電極160に印加されたデータ電圧と、カラーフィルタ基板200の共通電極240に印加された共通電圧との差異によって駆動され光源から供給される光の透過率を調節する。ここで、液晶は正の誘電率を有し水平に配向される。
薄膜トランジスタ基板100は第1基板101上に互いに交差されて形成されたゲートライン110及びデータラインと、それぞれの画素領域に薄膜トランジスタTFTと、薄膜トランジスタTFTに接続された画素電極160と、薄膜トランジスタTFTを覆って絶縁させる保護膜150と、ストレージライン115と、ストレージ電極116と、を含む。ストレージライン115はゲートライン110と平行に形成され、ストレージキャパシタを形成するストレージ電極116と連結される。
薄膜トランジスタ基板100の一部である第1基板101はガラスまたはプラスチックのような透明な絶縁物質から形成される。
ゲートライン110は第1基板101上で横方向に形成される。この際、ゲートライン110はモリブデンMo、ナオブNb、銅Cu、アルミニウムAl、クロムCr、銀Ag、タングステンWまたはこれらの合金のうちいずれか一つの材質で単一または多重の導電層から形成される。また、ゲートライン110はデータライン140と交差される部分にゲート電極111が形成される。
データライン140は第1基板101上で縦方向に形成される。データライン140は、モリブデンMo、ニオブNb、銅Cu、アルミニウムAl、クロムCr、銀Ag、チタンTiまたはこれらの合金のうちいずれか一つの材質からなる単一層または多重層に形成される。データライン140はゲートライン110と交差される部分にソース電極141とドレイン電極143が形成される。
薄膜トランジスタTFTはゲート電極111、ゲート電極111を絶縁させるゲート絶縁膜120、ゲート絶縁膜120の上部に形成された半導体層130、半導体層130の上部で互いに離隔され、対向に形成されたソース電極141、及びドレイン電極143を含む。
ゲート電極111はゲートライン110から一側に突出されて形成される。また、ゲート電極111はゲートライン110から供給されるゲート駆動信号を介して薄膜トランジスタTFTの駆動を制御する。水平スキャン期限の間、ゲート駆動信号は画素電極160にデータ電圧が充電できるようにTFTをターンオンさせる。
ゲート絶縁膜120はゲート電極11を覆うように形成され導電性金属材質から形成されたゲート電極111を他金属材質の電極と絶縁させる。
半導体層130は非晶質シリコンから形成されるアクティブ層131、及び例えば、N+で濃密にドーピングされた非晶質シリコンから形成されたオーミックコンタクト層132を含む。
ソース電極141はドレイン電極143を取り囲むU字形態でドレイン電極143と一定距離を維持するように形成される。ここで、ソース電極141の形態はU字形態に限定されるのではなくドレイン電極143と対向される多様な形態に形成されることができる。
ドレイン電極143は一側がソース電極141に対向される形態に形成され、他側が後述される各画素領域の画素電極160と連結されるための一側より広い面積で形成される。これを通じて、ドレイン電極143の形態が限定されるのではなく、ソース電極141に対向され画素電極160に連結される多様な形態に形成されることができる。
ソース電極141にはデータライン140から画像を表示するためのデータ信号が供給される。ドレイン電極143はTFTがターンオンされると、半導体層130のチャンネル通じてソース電極141からデータ電圧が供給される。ドレイン電極143に供給されたデータ電圧はドレイン電極143の他側に接続された画素電極160に供給される。
保護膜150は絶縁のために窒化シリコンSiNxまたは酸化シリコンSiOxなどのような無機物質から形成されるか、アクリル、ポリイミードまたはBCBなどのような有機物質から形成される。ここで、保護膜150は無機物質及び有機物質が単一層または複層で積層されて形成される。このような、保護膜150は薄膜トランジスタTFTとゲート絶縁膜120を覆うように形成され薄膜トランジスタTFTと画素電極160とを絶縁させる。保護膜150は画素電極160と接続するためにドレイン電極143の一部を露出させるコンタクトホール151を含む。コンタクトホール151はドレイン電極143を覆う保護膜150の一部分をマスクを通じてエッチングして形成されることができる。
画素電極160は保護膜150の上部に形成され、コンタクトホール151を介して薄膜トランジスタTFTのドレイン電極143と連結される。このような画素電極160は画素領域内で所定の幅を有するライン形成に形成される。さらに詳細には、画素電極160は横ライン、縦ライン及び斜線ラインを含んで形成される。画素電極160の横ライン及び縦ラインはそれぞれストレージライン115及びストレージ電極116と重畳されてストレージキャパシタを形成する。画素電極160の斜線ラインは縦ラインを連結し、画素領域の中央に位置したストレージライン115と同じ位置にある横ラインを中心にして対称された形態に所定の間隔で離隔されて形成される。したがって、この傾斜ラインは、ゲートライン110と互いに異なる方向に傾いた第1斜線ラインと第2斜線ラインからなる。また、この斜線ラインは第1基板101の長辺または短辺に対して傾いた状態で配置される。
このような画素電極160が形成された薄膜トランジスタ基板100の最上面には一番目液晶配向膜(図示せず)が形成される。本実施形態においては薄膜トランジスタ基板100に水平配向膜が形成される。この際、配向膜のラビング方向は第1基板101の長辺または短辺と平行な方向である。これを通じて画素電極160の斜線ラインは配向膜のラビング方向と所定の角度を成す。特に、画素電極160の斜線ラインと配向膜のラビング方向は10°〜30°範囲の角度を成すことが望ましい。
カラーフィルタ基板200は第2基板201上に光漏れ防止のためのブラックマトリックス210を含む。また。カラーフィルタ基板200は色具現のためのカラーフィルタ220、ブラックマトリックス210とカラーフィルタ220の段差を緩和させるためのオーバーコート230、及び液晶に共通電圧を印加するための共通電極240を含む。
ブラックマトリックス210は液晶を制御することのできない領域を通じて光が出光されることを防ぐために薄膜トランジスタ基板100の薄膜トランジスタTFT、ゲートライン110、データライン140及びストレージライン115と垂直に重畳されて形成される。これのために、ブラックマトリックス210は不透明な有機物質または不透明な金属から形成される。
カラーフィルタ220はブラックマトリックス210の下部に形成され、色具現のために細部的に赤色、緑色及び青色カラーフィルタ220から形成される。カラーフィルタ220はそれぞれ自身が含んでいる赤色、緑色及び青色顔料を通じて特定波長の光を吸収または透過させることで赤色、緑色及び青色を帯びるようになる。この際、液晶表示パネルはそれぞれ透過した赤色、緑色及び青色光の加法混色を通じて多様な色相が具現される。
オーバーコート230は透明な有機物質から形成されカラーフィルタ220とブラックマトリックス210を保護し、共通電極240の良好なステップカバレージ及び絶縁のために形成される。
共通電極240はITOまたはIZOのような透明な導電体、例えば、金属から形成される。また、共通電極240には基準電圧である共通電圧が印加される。これを通じて、共通電極240の形態は共通電圧と画素電極のデータ電圧との電圧差によって形成された液晶層を通じて発生される電界を定義するに寄与する。図4及び図5を参照すると共通電極240は第2基板201の長辺または短辺と傾いた斜線形態と対称的に配列されることがわかる。
このような共通電極240が形成されたカラーフィルタ基板200の最下面には薄膜トランジスタ基板100と同様に二番目配向膜が形成される。本発明の一実施形態においてはカラーフィルタ基板200に二番目水平配向膜が形成される。この際、二番目配向膜のラビング方向は薄膜トランジスタ基板100のラビング方向と同様に第2基板201の長辺または短辺と平行な方向である。これを通じて共通電極240は配向膜のラビング方向と所定の角度を成す。特に、共通電極240と配向膜のラビング方向は10°〜30°範囲の角度を成すことが望ましい。
共通電極240の形状は図1乃至図4を参照してさらに詳細に説明する。
図4は図1に示された共通電極の一実施形態を説明するために示した平面図である。
共通電極240は図4に示されたように、縦方向に形成された第1パターンライン241、第1パターンライン241を連結する第2パターンライン242、及び第3パターンライン243を含む。
第1パターンライン241は薄膜トランジスタ基板100のデータライン140と重畳するように縦方向に連続的に形成される。
第2パターンライン242は第1パターンライン241から斜線形態に形成され線形に伸びて隣接した第1パターンライン241に連結される。このような第2パターンライン242は画素電極160の2つの斜線ラインの間に同一間隔でかつ画素電極160の斜線ラインと平行に形成される。ここで、同一の間隔は画素電極160の斜線ラインの間隔と同じである。第2パターンライン242は薄膜トランジスタ基板100の斜線ラインとカラーフィルタ基板200の斜線ラインの間隔を維持するために画素電極160の斜線ラインと交代で交番的に形成される。交代間隔は、図3に示したとおりである。このような交代形状は電圧差異が共通電極部分と画素電極部分との間に形成されるとき、第2パターンライン242は画素電極160の斜線ラインとの間に水平電界及び垂直電界が混合された液晶駆動電界を形成することができる。
共通電極の第3パターンライン243は図3に示されたように横方向にゲートライン110と重畳されるように形成される。このとき第3パターンライン243は、画素電極160とゲートライン110との隣接部分に至るように重畳されている。
第3パターンライン243は共通電圧が印加される。この際、第3パターンライン243とゲートライン110との間には電界が形成される。この形成された電界は交互に配置されている斜線ラインの間で形成されるフリンジ電界とは異なる。
第3パターンライン243は電界による所望しない液晶配向の影響を防いで、隣接画素電極の斜線ラインと隣接第2パターンライン242との間で発生される液晶駆動電界に影響を受ける液晶分子が第2パターンライン242の周りで第3パターンライン243とゲートライン110が重畳される方に動くように規則的に配列させることができる。このため、第3パターンライン243は図2に示すようにゲートライン110の上側に少なくともゲート電極111の幅以上に形成される。第3パターンライン243はゲートライン110の下に発生させた電界を形成することでゲートライン周辺に生じた光漏れを防止する。第3パターンライン243とゲートライン110の間に形成された電界は、画素電極160と第2パターンライン242周辺の間に形成された液晶駆動電界と少なくとも部分的に混合される。したがって、ゲートライン110の間に形成された電界は液晶駆動電界による影響を受ける。さらに詳細には、共通電極240の第3パターンライン243は画素電極160との電界とゲートライン110の電界との間にクローストークを意図的に誘導して、整列不良のブラックマトリックス210で発生する光漏れ現象を防止する。例えば、液晶表示パネルは画素電極周辺の画素領域にブラックまたはダーク階調を表現するために液晶を駆動する場合、ゲートライン110が画素電極160の周辺に貯蔵されているブラックまたはダーク階調電圧から、例えば、ゲートターンオン電圧を受ける間、画素電極160周辺と第3パターンライン243との間に形成されたフリンジ電界の影響のためゲートライン110周辺の液晶が不規則に配列されてしまう。
ブラックマトリックス210はゲートライン110の電圧と関係なしにゲートライン110周辺に不規則に配列された液晶による光漏れを防止しなければならない。しかし、ブラックマトリックス210が組み立ての際の整列不良に起因して正常位置より整列マージン以上放れる場合、ブラックマトリックス210はゲートライン110の電圧によって影響を受けた光を遮断することができない。しかし、ゲートライン110の周辺に形成された電界は画素電極160の最も近い斜線ラインと第3パターンライン243との間に形成された電界が原因となるブラックまたはダーク電界から自由ではないのである。しかし、意図的なクローストークを起こすことで、その影響により、液晶表示装置パネルはゲートラインとゲートラインと重畳される共通電極で整列されていないパネルで発生する光漏れのため見られるブラックまたはダーク階調に対するコントラスト比の低下が抑えられる。意図的に発生されるクローストークのため、ゲートライン110周辺の液晶は、第3パターンライン243とゲートライン110との電界と、画素電極160と第2パターンライン242との間で発生される電界との混合によって部分的に制御される。したがって、共通電極240の第3パターンライン243はブラックマトリックス210が遮断することのできない光漏れ現象を防止する。
以下では、本発明による共通電極の第2実施形態を図5及び図6を参照して説明する。
図5及び図6は図4に示された共通電極の他の実施形態を説明するための平面図及び断面図である。
図5及び図6に示すように、共通電極240は第3パターンライン243にスリット244を含む。スリット244はゲートライン110の上側中央に形成され、ゲートライン110と重畳するように形成され、第3パターンライン243を第1周辺ライン245、第2周辺ライン246に分割する。
共通電極240は縦方向に伸びている第1パターンライン241、傾斜した第2パターンライン242、及び横方向に伸びる第3パターンライン243を含む。ここで、第1パターンライン241及び第2パターンライン242は図4に示した実施形態と同一であるので詳細な説明は省略する。
第3パターンライン243はゲートライン110と重畳するように横方向に形成される。また、第3パターンライン243は、例えば、スリット244によって2部分以上に分割される。例えば、第3パターンライン243はスリット244によって第1周辺ライン245及び第2周辺ライン246に分割されて形成される。ここで、スリット244は第3パターンライン243で図5に示された所定の長さと幅で形成される。このように形成された第1周辺ライン245及び第2周辺ライン246はより狭いゲートライン110から発生される電界の影響を遮蔽する。第1周辺ライン245と第2周辺ライン246の組み合わせはクローストークを発生するために十分に広くて、画素電極160と第2パターンライン242との間で発生された電界がゲートライン110から発生された電界と混合されゲートライン110周辺の液晶分子の配列を調節する。これを通じて、第1ライン245及び第2ライン246の広い形状は組立不良によるブラックマトリックス210の不整合な位置と、不規則に配列された液晶によって発生される光漏れ現象を防止する。
上述したように、本発明による液晶表示パネルは狭いゲートラインと重畳するように形成され、画素電極の最も近い斜線から放れている広い共通電極を含み、画素電極近所の電界によって影響を受けたクローストークであるゲートラインと電界を形成する。それにより、画素電極近所にブラックまたはダーク階調を発光するとき拡散光の発生を防止する。また、液晶表示パネルはゲートラインの周辺に不規則に配列される液晶を制御することで液晶の上側に形成されたブラックマトリックスが整列不良である場合発生される光漏れを防止することができる。したがって、液晶表示パネルは光漏れを防止してコントラスト比を向上させる。
以上本発明を適用した液晶表示パネルの実施形態を説明したが、本発明は、例えば、液晶を封入する前の段階の第1基板および第2基板からなるとして提供される液晶表示装置アセンブリとして提供されてもよい。
以上、本発明の実施形態によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
本発明の実施形態による液晶表示パネルを示す平面図である。 図1に示されたI−I’線に沿って切断された断面を示す断面図である。 図1に示されたII−II’線に沿って切断された断面を示す断面図である。 図1に示された共通電極の一実施形態を説明するために示した平面図である。 図4に示された共通電極の他の実施形態を説明するための平面図及び断面図である。 図4に示された共通電極の他の実施形態を説明するための平面図及び断面図である。
符号の説明
100 薄膜トランジスタ基板、
101 第1基板、
110 ゲートライン、
111 ゲート電極、
115 ストレージライン、
116 ストレージ電極、
120 ゲート絶縁膜、
130 半導体層、
140 データライン、
141 ソース電極、
143 ドレイン電極、
150 保護膜、
160 画素電極、
200 カラーフィルタ基板、
201 第2基板、
210 ブラックマトリクッス、
220 カラーフィルタ、
230 オーバーコート、
240 共通電極。

Claims (3)

  1. 第1基板と、
    前記第1基板上に互いに交差されて形成されたゲートライン及びデータラインと、
    前記第1基板上に位置し、前記ゲートラインと互いに異なる方向に傾いた第1斜線ライン及び第2斜線ラインを含む画素電極と、
    第2基板と、
    前記第2基板上に位置し、データラインと平行に形成された第1パターンライン、前記画素電極と液晶駆動電界を形成するために前記画素電極と同一の間隔を維持して交代で交番的に形成される第2パターンライン、及び前記ゲートラインと重畳するように形成された第3パターンラインを含む共通電極と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に配置された液晶層と、を含み、
    前記共通電極は、前記ゲートラインの上側に前記第3パターンラインに形成されるスリットを含み、前記スリットは前記ゲートラインの上側に前記ゲートラインと並んで形成され、前記スリットは前記ゲートラインと重畳される第3パターンラインを少なくとも2つ部分以上に分割することを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 前記第2パターンラインは、前記画素電極と対応して斜線形態に形成されることを特徴とする請求項記載の液晶表示パネル。
  3. 前記共通電極の一部は、前記第1基板上に形成されている薄膜トランジスタのゲート電極と重畳されることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示パネル。
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