KR100242440B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 평면 구동 방식(IPS mode : in-plane switching mode)의 액정 표시 장치에 관한 것이다. 제1 방향으로 각각 이중으로 분지로 서로 연결되어 있는 게이트선이 형성되어 있고 게이트선을 중심으로 한쪽에 제1 방향으로 제1 화소 전극이 배열되어 있고 제1 화소 전극과 분리되어 게이트선의 다른 쪽에 제2 방향으로 제2 화소 전극이 배열되어 있다. 제1 화소 전극과 평행하며 제1 화소 전극과 일정 거리 떨어져 있는 제1 공통 전극이 형성되어 있고, 제2 화소 전극과 평행하며 제2 화소 전극과 일정한 거리로 떨어져 있는 제2 공통 전극이 형성되어 있고, 제1 및 제2 공통 전극과 연결되어 있으며 제1 및 제2 공통 전극에 공통 전극 신호를 공급하고, 이중으로 형성되어 제1 공통 전극 또는 제2 공통 전극으로 연결되어 있으며 제1 방향으로 공통 전극선이 형성되어 있다. 따라서 본 발명에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서는 하나의 단위 화소 영역을 다수의 영역으로 분리 구동하므로 화소 결함을 줄일 수 있고, 다수의 영역에 전극이 서로 다른 방향으로 형성되어 액정 분자를 구동하므로 상하 좌우에 관계없이 균일한 광시야각이 형성되며 게이트선과 공통 전극선이 이중으로 형성되어 있으므로 배선의 오픈으로 인한 장치의 불량을 줄일 수 있다.

Description

액정 표시 장치

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에 관한 것이다.

현재 가장 활발하게 연구가 진행되고 있는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 화소 전극(pixel electrode)이 형성되어 있는 한 기판과 공통 전극(common electrode)이 형성되어 있는 다른 기판, 그리고 그 사이에 삽입되어 있는 액정 물질로 이루어져 있다. 이러한 액정 표시 장치에서 액정 분자들을 구동하기 위해서는 화소 전극과 공통 전극에 각각 전압을 인가하는 방식을 취하는 것이 일반적이다. 그리고 이 경우 액정 분자들이 한 기판에서부터 다른 기판에 이르기까지 90°비틀리게 배열되어 있는 비틀린 네마틱 방식(TN: twisted-nematic)이 주로 이용된다.

그러나 이러한 액정 표시 장치, 특히 비틀린 네마틱 방식의 액정 물질을 이용하는 액정 표시 장치는 대비비(contrast)가 보는 각도에 의존한다. 특히 이러한 대비비의 각도 의존성은 상하 방향으로 매우 심하다.

뿐만 아니라 화소 전극과 공통 전극을 서로 다른 기판에 형성하여야 하며, 공통 전극에 전압을 인가하기 위하여 두 기판을 단락시켜야 하기 때문에 공정 수가 많다는 문제점이 있다.

이러한 문제들을 해결하기 위한 방법으로 평면 구동 방식을 이용한 액정 표시 장치가 제안되고 있다.

평면 구동 방식은 한 기판에 화소 전극 및 공통 전극을 모두 형성하여 액정 표시 장치를 구동하는 방식으로서, 두 기판 사이의 전위차를 이용하는 일반적인 방식과는 달리, 한 기판 내에서 전위차를 주어 액정 분자의 반응을 일으키는 것이다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도1 및 도2는 종래의 기술에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치의 구조를 도시한 평면도이다.

제1도에 도시한 바와 같이, 종래의 평면 구동 방식의 액정 표시 장치의 한 기판에는 게이트선(1)이 가로로 형성되어 있고 이와 직교하는 데이터선(3)이 세로로 형성되어 있다. 또 게이트선(1)과 평행한 공통 전극선(5)이 게이트선(1)과 동일한 물질로 형성되어 있다. 공통 전극선(5)의 분지(51)는 데이터선(3)에 평행하고 이웃하는 데이터선(3)과 평행하게 형성되어 있다. 게이트선(1)과 데이터선(11)의 교차점 부근에는 활성층(7)을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있는데, 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 게이트선(1)의 일부이고, 드레인 전극(31)은 데이터선(3)의 일부이다. 한편 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(32)은 데이터선(3)과 동일한 물질로 형성되어 있으며 연장되어 데이터선(3)과 평행하고 공통 전극선(5)과 교차하고 있다.

도2는 다른 종래의 기술을 도시한 단면도로서, 기판 상부에 게이트선(1)이 가로로 형성되어 있고 이와 직교하는 데이터선(3)이 세로로 형성되어 있다. 또 공통 전극선(5)은 게이트선(1)과 동일한 물질로 형성되어 있으며 데이터선(3)에 평행한 공통 전극선(5)이 게이트선(1)과 데이터선(3)이 만드는 화소의 중앙에 데이터선(3)과 평행하게 형성되어 있다. 게이트선(1)과 데이터선(3)의 교차점 부근에는 활성층(7)을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있는데, 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 게이트선(1)의 일부이고, 드레인 전극(31)은 데이터선(3)의 일부이다. 한편 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(32)은 데이터선(3)과 동일한 물질로 형성되어 있으며 연장되어 화소 전극(33)이 된다. 화소 전극(33)은 데이터선(3)에 평행하게 형성되어 있으며, 게이트선(1)과 평행하게 굴곡된 끝부분이 공통 전극선(5)과 중첩되어 있다.

이러한 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서는, 공통 전극선(5) 및 그 분지(51)와 소스 전극(32)의 전위 차, 특히 세로 방향의 공통 전극선(5) 및 그 분지(51)와 이에 평행한 화소 전극(33)을 이용하여 액정 분자의 방향을 변화시키고 이에 따라 나타나는 빛의 투과율 변화를 이용하여 표시 동작을 한다. 여기서 화살표의 방향은 액정 분자의 장축이 배열되는 방향이다.

이러한 평면 구동 방식의 액정 표시 장치를 이용하여 시야각 특성을 측정한 결과 종래의 TN 모드 액정 표시 장치에 비하여 시야각이 개선된 것으로 보고되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 평면 구동 방식의 액정 표시 장치는 액정 분자가 배열되는 방향에서의 시야각 0°∼ 100°범위에서 투과율은 일정하게 나타나지만, 액정 분자 배열의 수직 방향에서의 시야각 0°∼ 100°범위에서는 투과율이 일정하지 않다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상하 좌우 방향의 시야각에서도 빛의 투과율이 우수한 평면 구동 방식의 액정 표시 장치를 제공하는 데에 있다.

도1 및 도2는 종래의 기술에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치의 구조를 도시한 평면도이고,

도3은 본 발명의 실시예에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치의 구조를 도시한 평면도이다.

이러한 본 발명에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서는 전압이 인가된 경우 액정 분자의 배열 방향이 서로 다른 다수의 영역이 존재한다.

이는 하나의 단위 화소에서 전극의 배열 방향을 영역에 따라 서로 다르게 함으로써 가능하다

이러한 영역은 한 화소 내에 둘일 수 있으며, 이때 두 영역에서의 전극 배열 방향은 서로 수직인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서 배열되는 전극의 구조는 게이트선을 중심으로 양쪽에 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극이 서로 다른 방향인 제1 방향과 제2 방향으로 배열되어 있고, 이들과 각각 평행하게 제1 및 제2 공통 전극이 형성되어 있다.

여기서 게이트선은 제1 방향으로 이중으로 형성되어 있으며 분지를 통하여 서로 연결되어 하나의 게이트선에서 오픈이 발생되어도 나머지 다른 게이트선을 통하여 신호가 인가된다. 그리고 제1 및 제2 화소 전극에는 서로 다른 스위칭 소자와 연결되어 있으며, 동일한 데이터 신호가 인가되고 제1 방향과 제2 방향은 수직인 것이 바람직하다.

제1 및 제2 공통 전극을 각각 연결하며 각각의 공통 전극에 공통 전극신호를 공급하며 제1 방향으로 형성되어 있는 공통 전극선을 더 포함하고 있다.

여기서 공통 전극선은 게이트선을 중심으로 상부 및 하부에 각각 이중으로 형성되어 제1 및 제2 공통 전극이 서로 연결되어 있으므로 이들 중 하나가 오픈되더라도 불량은 발생하지 않는다.

여기서, 각각의 공통 전극선은 게이트선과 평행하게 연장되어 이웃하는 화소의 공통 전극선과 서로 연결되어 있으며, 상부 화소와 하부 화소를 결합되어 하나의 단위 화소가 된다. 게이트선과 인접하지 않은 공통 전극선은 각각 이웃하는 화소의 공통 전극선과 공유되고 있으며 두 영역의 화소는 서로 다른 스위칭 소자에 의해 구동된다.

이러한 본 발명에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서는 하나의 단위 화소를 다수로 영역 분할하고 이러한 화소 영역은 서로 다른 화소 전극과 연결되어 있는 스위칭 소자에 의해 구동된다. 또한 하나의 단위 화소에 서로 다른 방향으로 형성된 화소 전극, 공통 전극 의해 액정 분자가 서로 다른 방향으로 배열된다. 그리고 게이트선과 공통 전극선을 각각 이중으로 형성하여 하나의 배선에 오픈이 발생하더라도 다른 배선을 통하여 신호가 인가된다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치의 구조를 도시한 평면도이다.

도3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 소자는 가로 방향으로 두 개의 배선을 단위로 하여 다수의 게이트선(10)이 평행하게 형성되어 있으며, 각각 두 개의 게이트선(10)은 분지(110)로 연결되어 사다리 모양으로 형성되어 있다.

분지(110)로 연결되어 있는 게이트선(10)은 신호가 인가되는 경우 하나의 게이트선(10)이 오픈되더라도 신호 전달이 가능하다.

게이트선(10)과 교차하는 다수의 데이터선(30)이 세로로 형성되어 있다. 게이트선(10)과 평행하게 두 개의 배선을 단위로 공통 전극선(50)이 게이트선(10)을 중심으로 상부와 하부에 각각 형성되어 있으며, 데이터선(30)과 평행한 공통 전극선(50)의 제1 공통 전극(510)으로 연결되어 사다리 모양으로 각각 취하고 있다.

대향 전극선(50)도 게이트선(10)과 마찬가지로 제1 공통 전극(510)으로 연결되어 있으므로 전압 을 인가하는 경우 수선이 가능한 구조를 취하고 있다.

또한, 두 개의 상부 공통 전극선(50)을 서로 연결하는 제2 공통 전극(520)은 데이터선(30)과 평행하게 형성되어 상부 화소(20)를 분할하며, 두 개의 하부 공통 전극선(50)을 연결하는 제1 공통 전극(510)과 연결되어 있는 제2 공통 전극(520)은 게이트선(10)과 평행하게 형성되어 하부 화소(40)를 분할하고 있다.

그리고 상부 공통 전극선(50)의 일부와 중첩되어 있는 가로부(310)와 가로부와 연결되어 있으며 분할된 상부 화소(20)를 데이터선과 평행한 방향으로 재분할하는 세로부(320)로 이루어진 상부 화소 전극(330)이 형성되어 있다. 또한 하부 공통 전극선(50)의 제1 공통 전극(510)과 일부 중첩되어 있는 세로부(320)와 세로부(320)와 연결되어 있으며 분할된 하부 화소(40)를 게이트선(10)과 평행한 방향으로 재분할하는 가로부(310)로 이루어진 하부 화소 전극(330)이 형성되어 있다.

상부 화소 전극(330)과 하부 화소 전극(330)은 서로 분리되어 있으며 각각 서로 다른 스위칭 소자를 통하여 데이터 신호가 인가되며 동일한 데이터 신호가 인가된다.

여기서, 각각의 공통 전극선(50)은 게이트선(10)과 평행하게 연장되어 이웃하는 화소의 공통 전극선(50)과 서로 연결되어 있으며 게이트선(10)과 인접하지 않은 공통 전극선(50)은 각각 이웃하는 화소의 공통 전극선(50)과 공유되고 있다.

또한, 상부 화소(20)와 하부 화소(40)를 결합되어 하나의 단위 화소가 된다.

게이트선(10)과 데이터선(30)이 교차하는 부분에는 각각 박막 트랜지스터(TFT)가 각각 형성되어 있으며, 상부 화소(20)와 하부 화소(40)는 서로 다른 스위칭 소자에 의해 구동된다.

이러한 본 발명에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서는 하나의 단위 화소를 분할하여 서로 다른 화소 전극과 연결되어 있는 스위칭 소자에 의해 구동되고 하나의 단위 화소 영역에 서로 다른 방향으로 형성된 화소 전극, 공통 전극 및 그 전극에 의해 액정 분자가 서로 다른 방향으로 배열된다. 그리고 게이트선과 공통 전극선을 각각 이중으로 형성하여 하나의 배선에 오픈이 발생하더라도 다른 배선을 통하여 신호가 인가된다.

따라서 본 발명에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서는 하나의 단위 화소 영역을 다수의 영역으로 분리 구동하므로 화소 결함을 줄일 수 있고, 다수의 영역에 전극이 서로 다른 방향으로 형성되어 액정 분자를 구동하므로 상하 좌우에 관계없이 균일한 광시야각이 형성되며 게이트선과 공통 전극선이 이중으로 형성되어 있으므로 배선의 오픈으로 인한 장치의 불량을 줄일 수 있다.

Claims (5)

1. 제1 방향으로 각각 이중으로 형성되어 있으며 분지로 서로 연결되어 있는 게이트선,

   상기 게이트선을 중심으로 한쪽에 상기 제1 방향으로 배열되어 있는 제1 화소 전극,

   상기 제1 화소 전극과 분리되어 상기 게이트선의 다른 쪽에 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 배열되어 있는 제2 화소 전극,

   상기 제1 화소 전극과 평행하며 상기 제1 화소 전극과 일정 거리 떨어져 있는 제1 공통 전극,

   상기 제2 화소 전극과 평행하며 상기 제2 화소 전극과 일정한 거리로 떨어져 있는 제2 공통 전극,

   상기 제1 및 제2 공통 전극과 연결되어 있으며 상기 제1 및 제2 공통 전극에 공통 전극 신호를 공급하고, 이중으로 형성되어 상기 제1 공통 전극 또는 제2 공통 전극으로 연결되어 있으며 제1 방향으로 형성되어 있는 공통 전극선

   을 포함하는 평면 구동 방식의 액정 표시 장치.
2. 청구항 2에서, 상기 제1 및 제2 화소 전극에는 동일한 데이터 신호가 인가되는 평면 구동 방식의 액정 표시 장치.
3. 청구항 2에서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직인 평면 구동 방식의 액정 표시 장치.
4. 청구항 3에서, 상기 제2 방향으로 형성되어 있으며 상기 화소 전극에 데이터 신호를 전달하는 데이터선,

   상기 데이터선을 통하여 상기 제1 화소 전극에 전달되는 데이터 신호를 스위칭하는 제1 스위칭 소자,

   상기 데이터선을 통하여 상기 제2 화소 전극에 전달되는 데이터 신호를 스위칭하는 제2 스위칭 소자를 더 포함하는 평면 구동 방식의 액정 표시 장치.
5. 청구항 4에서, 상기 스위칭 단자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 가지는 트랜지스터이며, 상기 게이트 단자는 상기 게이트선과 연결되어 있고 상기 소스 단자는 상기 데이터선과 연결되어 있고 드레인 단자는 각각의 화소 전극과 각각 연결되어 있는 평면 구동 방식의 액정 표시 장치