KR100311212B1 - 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치 - Google Patents

고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카운터 전극에 공통 신호를 인가하는 공통 전극선과 게이트 버스 라인의 쇼트를 방지하는 것을 목적으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 하부 기판; 하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 배치되어, 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인; 상기 단위 화소 공간에 투명한 도전 물질로 각각 형성되며, 사각판 형태를 갖는 카운터 전극; 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 형성되고, 투명한 도전 물질로 형성되며, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하는 하는 화소 전극; 및 상기 카운터 전극과 소정 부분 콘택되어 카운터 전극에 공통 신호를 전달하면서, 상기 인접하는 카운터 전극간을 연결시키는 공통 신호선을 포함하며, 상기 공통 신호선은 불투명 금속막으로 형성되고, 상기 화소 전극의 양측단부와 데이타 버스 라인 사이의 공간에 각각 배치되는 차폐부와, 상기 동일 화소 공간내에 형성된 차폐부간을 연결하도록, 상기 카운터 전극을 횡단하도록 형성되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치{LCD having high aperture ratio and high transmittance}
본 발명은 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 개구율을 보다 향상시킬 수 있는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는 일반적인 IPS 모드 액정 표시 장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안된 것으로, 이에 대하여는 대한민국 특허출원 제98-9243호로 출원되었다.
이러한 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는 카운터 전극과 화소 전극을 투명 전도체로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극과의 간격을 상하 기판 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 카운터 전극과 화소 전극 상부에 프린지 필드(fringe filed)가 형성되도록 한다.
이러한 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치가 도 1에 도시되어 있다.
도면을 참조하여, 하부 기판(1) 상에는 게이트 버스 라인(2) 및 데이터 버스 라인(4)이 교차,배열되어, 단위 화소를 한정한다. 게이트 버스 라인(2)과 데이터 버스 라인(4)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다.
카운터 전극(5)은 투명한 도전체로서, 단위 화소별로 형성되고, 사각 플레이트 형상으로 형성된다. 이러한 카운터 전극(5)은 공통 전극선(7)과 콘택되어, 지속적으로 공통 신호를 인가받는다. 공통 전극선(7)은 게이트 버스 라인(2)과 평행하면서 카운터 전극(5)의 소정 부분과 콘택되는 제 1 부분(7a)과, 제 1 부분(7a)으로 부터 데이타 버스 라인(4)과 평행하게 연장되면서 카운터 전극(5)과 데이타 버스 라인(4) 사이에 각각 배치되는 제 2 부분(7b)을 포함한다. 이때, 제 2 부분(7b)은 데이타 버스 라인(4)과는 절연된다. 또한, 공통 전극선(7)의 제 1 부분(7a)은 게이트 버스 라인(2) 사이에 배치되며, 바람직하게는, 전단 게이트 버스 라인(previous gate bus line)과 인접하게, 예를들어, 약 15㎛ 정도거리를 두고 형성된다.
화소 전극(9)은 카운터 전극(5)과 오버랩되도록, 단위 화소 공간 각각에 형성된다. 화소 전극(9)은 데이타 버스 라인(4)과 평행하면서 등간격으로 형성된 빗살부(9a)와, 빗살부(9a)들 간을 연결하는 바(9b)를 포함한다. 이때, 바(9b)는 빗살부 (9a)의 양 단부간을 연결할 수 있도록 한 쌍이 구비된다. 또한, 한 쌍의 바(9b)중 어느 하나는 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 소정 부분 콘택된다. 화소 전극(9)은 카운터 전극(5)과 마찬가지로, 투명 도전층으로 형성된다. 또한, 카운터 전극(5)과 화소 전극(9)은 게이트 절연막을 사이에 두고 절연되어 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 하부 기판(1)과 대향하는 상부 기판은 화소 전극(9)과 카운터 전극(5)과의 거리보다 큰 폭으로 대향,대치된다.
아울러, 공통 전극선(7)의 제 2 부분(7b)은 데이타 버스 라인(4)와 화소 전극(9), 보다 구체적으로는 화소 전극(9)의 빗살부(9b) 사이에 배치되어, 광차폐 역할을 한다.
이러한 구성을 갖는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는 다음과 같이 동작한다.
카운터 전극(5)과 화소 전극(9) 사이에 전계가 형성되면, 카운터 전극(5)과 화소 전극(9) 사이의 거리, 즉, 게이트 절연막의 두께 보다 상하부 기판 간의 거리가 크므로, 두 전극(5,9) 사이에 수직 성분을 포함하는 프린지 필드가 형성된다. 이 프린지 필드는 카운터 전극(5) 및 화소 전극(9) 상부에 전역에 미치게 되어, 전극 상부에 있는 액정 분자들은 모두 동작시킨다. 이에따라, 고개구율 및 고투과율을 실현할 수 있다.
그러나, 상기한 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
일반적으로, 공통 전극선(7)은 게이트 버스 라인과 동시에 형성되면서 동일 평면상에 형성된다. 이때, 공통 전극선(7)중 광차폐 역할을 하는 제 2 부분(7b)간을 연결하면서 카운터 전극(5)에 공통 신호를 인가하는 제 1 부분(7a)이 전단 게이트 버스 라인과 인접하게 배열되어 있으므로, 쇼트(short)의 위험이 높다.
이와같이, 공통 전극선(7)과 전단 게이트 버스 라인(2)이 쇼트가 되면, 원치않는 셀의 화소 전극이 구동되어져, 화질 불량을 유발한다.
따라서, 본 발명은, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카운터 전극에 공통 신호를 인가하는 공통 전극선과 게이트 버스 라인의 쇼트를 방지하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10,20,30 - 하부 기판 11,21,31 - 게이트 버스 라인
13,33 - 데이터 버스 라인 15,25,35 - 카운터 전극
17 - 화소 전극 19,29,39 - 공통 전극선
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 하부 기판; 하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 배치되어, 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인; 상기 단위 화소 공간에 투명한 도전 물질로 각각 형성되며, 사각판 형태를 갖는 카운터 전극; 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 형성되고, 투명한 도전 물질로 형성되며, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하는 하는 화소 전극; 및 상기 카운터 전극과 소정 부분 콘택되어 카운터 전극에 공통 신호를 전달하면서, 상기 인접하는 카운터 전극간을 연결시키는 공통 신호선을 포함하며, 상기 공통 신호선은 불투명 금속막으로 형성되고, 상기 화소 전극의 양측단부와 데이타 버스 라인 사이의 공간에 각각 배치되는 차폐부와, 상기 동일 화소 공간내에 형성된 차폐부간을 연결하도록, 상기 카운터 전극을 횡단하도록 형성되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 연결부는 상기 게이트 버스 라인과 130 내지 150㎛ 정도 이격되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 하부 기판; 하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 배치되어, 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인; 상기 단위 화소 공간에 투명한 도전 물질로 각각 형성되며, 사각판 형태를 갖는 카운터 전극; 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 형성되고, 투명한 도전 물질로 형성되고, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하는 하는 화소 전극; 및 상기 카운터 전극과 소정 부분 콘택되어 카운터 전극에 공통 신호를 전달하면서, 상기 인접하는 카운터 전극간을 연결시키는 공통 신호선을 포함하며, 상기 공통 신호선은 상기 화소 전극의 양측단부와 데이타 버스 라인 사이의 공간에 각각 배치되는 차폐부와, 상기 해당 화소의 차폐부와 인접하는 다른 화소의 차폐부간을 연결하는 적어도 하나 이상의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 연결부는 상기 해당 화소 사이의 카운터 전극과 인접하는 화소의 카운터 전극 사이의 공간에 상기 데이타 버스 라인과 교차하도록 형성된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명은, 하부 기판; 하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 배치되어, 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인; 상기 단위 화소 공간에 투명한 도전 물질로 각각 형성되며, 사각판 형태를 갖는 카운터 전극; 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 형성되고, 투명한 도전 물질로 형성되고, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하는 하는 화소 전극; 및 상기 카운터 전극과 소정 부분 콘택되어 카운터 전극에 공통 신호를 전달하면서, 상기 인접하는 카운터 전극간을 연결시키는 공통 신호선을 포함하며, 상기 공통 신호선은 상기 카운터 전극과 인접하는 화소의 카운터 전극 사이에, 상기 데이타 버스 라인과 직교하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 공통 전극선을 단위 화소 중앙 부분에 배치시키어, 상하 게이트 버스 라인과 일정 거리만큼 이격시킨다. 이에따라, 게이트 버스 라인과의 쇼트를 방지할 수 있어, 화질 결함이 방지된다.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
(실시예 1)
첨부한 도면 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 2를 참조하여, 하부 기판(10) 상부에 게이트 버스 라인(11)이 x 방향으로 연장되고, 데이터 버스 라인(23)은 게이트 버스 라인(21)과 실질적으로 수직인 y방향으로 연장되어, 직사각형 형태의 단위 화소 공간을 한정한다. 게이트 버스 라인(21)과 데이터 버스 라인(23)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 각각 배치된다. 이때, 게이트 버스 라인(11)과 데이타 버스 라인(13)은 그 사이에 게이트 절연막이 형성되어, 서로 절연되어 있다.
여기서, 게이트 버스 라인(11)과 데이타 버스 라인(13)은 신호 전달 특성이 우수한 Mo, MoW, AlNd, Mo/Al/Mo 금속막중 선택되는 하나의 금속막으로 형성된다.
각각의 단위 화소 공간에는 카운터 전극(15)이 배치된다. 이 카운터 전극(15)은 투명한 도전층으로 형성되고, 사각판 형태로 형성된다.
또한, 카운터 전극(15)이 형성된 단위 화소 공간 각각에는 화소 전극(17)이 형성된다. 화소 전극(17)은 카운터 전극(15)과 오버랩되도록, 단위 화소 공간 각각에 형성된다. 화소 전극(17)은 데이타 버스 라인(13)과 평행하면서 등간격으로 형성된 빗살부(27a)와, 빗살부(27a)들 간을 연결하는 한 쌍의 바(27b)를 포함한다. 이때, 바(27b) 들중 어느 하나는 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 콘택된다. 이러한 화소 전극(17)은 투명 도전체로 형성되고, 게이트 절연막(도시되지 않음)에 의하여 절연된다. 이때, 본 실시예에서는 프린지 필드로 구동하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치를 전제로 하여 설명한 것으로, 본 실시예에서는 고개구율 및 고투과율의 액정 표시 소자의 조건인 카운터 전극과 화소 전극을 투명 전극으로 하고, 카운터 전극과 화소 전극간의 간격이 셀갭(상하 기판간의 거리)보다 좁게 형성하고, 카운터 전극 및 화소 전극의 선폭은 프린지 필드에 의하여 전극 상부의 액정 분자들이 충분히 움직일수 있을 정도로 한다.
공통 전극선(19)은 카운터 전극(15)에 공통 신호를 전달할 수 있도록 배치된다. 즉, 공통 전극선(19)은 데이타 버스 라인(13)과 화소 전극(17)사이의 개구 공간을 차폐시키는 한 쌍의 차폐부(19a)와, 차폐부(19a)간을 연결시키면서 카운터 전극(15)과 콘택되는 연결부(19b)를 포함한다. 이때, 연결부(19b)는 종래와 달리 카운터 전극(15)의 중앙을 횡단하도록 형성된다. 이에따라, 연결부(19b) 인접하는 게이트 버스 라인(11)과는 소정거리 만큼, 예를들어, 130 내지 150㎛ 정도 이격되어 있으므로, 게이트 버스 라인(11)과의 쇼트등의 문제가 발생되지 않는다. 또한, 공통 전극선(19) 특히, 연결부(19b)는 종래의 TN(twist nematic) 모드와 달리 이부분에서 보조 용량이 형성되지 않으므로, 연결부(19b)의 선폭은 종래의 TN 모드보다 작게, 예를들어 10㎛ 이하로 형성할 수 있다. 또한, 공통 전극선(19)은 신호 전달 특성이 우수한 불투명 금속막, 예를들어, 게이트 버스 라인을 구성하는 물질과 동일한 물질로 형성된다.
(실시예 2)
첨부 도면 도 3 및 도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 액정 표시 장치의 평면도이다. 본 도면에서는 화소 전극 및 데이타 버스 라인의 배치가 생략되었으며, 화소 전극 및 데이타 버스 라인의 구조는 상기 제 1 실시예와 동일하다.
도 3을 참조하여, 하부 기판(20) 상부에 게이트 버스 라인(21)과 데이터 버스 라인(도시되지 않음)이 교차 배열되어, 단위 화소 공간을 한정한다. 단위 화소 공간 각각에는 카운터 전극(25)이 사각판 형태로 형성된다.
이 카운터 전극(25)에 공통 신호를 인가하도록, 공통 신호선(29)이 각 단위 화소 별로 형성된다. 공통 신호선(29)은 카운터 전극의 양 장축변과 콘택되도록 카운터 전극의 장축 방향으로 연장된 한쌍의 차폐부(29a)와, 상기 해당 차폐부(29a)와 인접하는 단위 화소의 차폐부(29a')간을 연결하는 연결부(29b)를 포함한다. 이때, 차폐부(29a)는 상기 제 1 실시예와 같이 데이타 버스 라인과 화소 전극 사이의 공간을 차폐하도록 형성되면서, 카운터 전극(25)과 콘택되도록 형성된다. 또한, 연결부(29b)는 제 1 실시예와 같이 단위 화소 공간내에 각각 배치되지 않고, 데이타 버스 라인이 형성되는 부분에, 데이타 버스 라인과 교차되도록 각각 형성된다.
이와같이 형성하면, 단위 화소 공간에 불투명 금속막이 형성되지 않으므로, 제 1 실시예 보다 개구율을 향상시킬 수 있다. 또한, 동일 화소내의 차폐부(29a)들이 각각 카운터 전극(25)과 콘택되어 있으므로, 카운터 전극에 공통 신호를 지속적으로 공급할 수 있다. 이에따라, 게이트 버스 라인(21) 주변에 공통 전극선(29)이 배치되지 않으므로, 게이트 버스 라인과 공통 전극선(29) 사이에 쇼트가 발생되지 않는다.
또한, 도 4와 같이 연결부(29b)를 적어도 하나 이상 형성할 수 있다. 그러면, 연결부(29b)중 어느 하나가 데이타 버스 라인(도시되지 않음)과 오픈되더라도, 나머지 연결부(29b)들을 통하여 공통 신호가 전달할 수 있다.
(실시예 3)
도 5는 본 발명의 제 3 실시예를 설명하기 위한 액정 표시 장치의 평면도로서, 본 실시예에서는 화소 전극의 배치가 생략되었으며, 화소 전극은 상기 제 1 실시예의 배치와 동일하다.
도 5를 참조하여, 하부 기판(30) 상부에 게이트 버스 라인(31)과 데이터 버스 라인(33)이 교차 배열되어, 단위 화소 공간을 한정한다. 단위 화소 공간 각각에는 카운터 전극(35)이 사각판 형태로 형성된다. 이때, 카운터 전극(35)은 공지된 바와 같이 투명 도전체로 형성된다.
이 카운터 전극(35)에 공통 신호를 인가하도록, 공통 신호선(39)이 각 단위 화소 별로 형성된다. 이때, 본 실시예에서의 공통 신호선(39)은 카운터 전극(35)간을 연결하도록 데이타 버스 라인과 직교하는 위치에 각각 형성된다. 즉, 카운터 전극내 공간에는 형성되지 않고, 카운터 전극(35)의 외곽 부분에서 해당 화소의 카운터 전극(35)과 그와 인접하는 카운터 전극(35)간을 연결할 수 있도록 배치된다.
이와같이 형성하면, 공통 전극선(39)이 게이트 버스 라인(31) 사이에 각각 소정 거리 이격되도록 형성되므로, 게이트 버스 라인(31)과 공통 전극선(39) 사이의 쇼트를 방지할 수 있고, 단위 화소 공간에 불투명 금속막이 형성되지 않으므로, 제 1 실시예 보다 개구율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 실시예와 달리, 차폐부(29a)가 생략되었으므로, 데이타 버스 라인(33)과 공통 전극선(39) 사이의 쇼트 또한 방지할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 공통 전극선을 단위 화소 중앙 부분에 배치시키어, 상하 게이트 버스 라인과 일정 거리만큼 이격시킨다. 이에따라, 게이트 버스 라인과의 쇼트를 방지할 수 있어, 화질 결함이 방지된다.

Claims (5)

  1. 하부 기판;
    하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인;
    상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 배치되어, 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인;
    상기 단위 화소 공간에 투명한 도전 물질로 각각 형성되며, 사각판 형태를 갖는 카운터 전극;
    상기 카운터 전극과 오버랩되도록 형성되고, 투명한 도전 물질로 형성되며, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하는 하는 화소 전극; 및
    상기 카운터 전극과 소정 부분 콘택되어 카운터 전극에 공통 신호를 전달하면서, 상기 인접하는 카운터 전극간을 연결시키는 공통 신호선을 포함하며,
    상기 공통 신호선은 불투명 금속막으로 형성되고, 상기 화소 전극의 양측단부와 데이타 버스 라인 사이의 공간에 각각 배치되는 차폐부와, 상기 동일 화소 공간내에 형성된 차폐부간을 연결하도록, 상기 카운터 전극을 횡단하도록 형성되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부는 상기 게이트 버스 라인과 130 내지 150㎛ 정도 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  3. 하부 기판;
    하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인;
    상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 배치되어, 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인;
    상기 단위 화소 공간에 투명한 도전 물질로 각각 형성되며, 사각판 형태를 갖는 카운터 전극;
    상기 카운터 전극과 오버랩되도록 형성되고, 투명한 도전 물질로 형성되고, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하는 하는 화소 전극; 및
    상기 카운터 전극과 소정 부분 콘택되어 카운터 전극에 공통 신호를 전달하면서, 상기 인접하는 카운터 전극간을 연결시키는 공통 신호선을 포함하며,
    상기 공통 신호선은 상기 화소 전극의 양측단부와 데이타 버스 라인 사이의 공간에 각각 배치되는 차폐부와, 상기 해당 화소의 차폐부와 인접하는 다른 화소의 차폐부간을 연결하는 적어도 하나 이상의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 연결부는 상기 해당 화소 사이의 카운터 전극과 인접하는 화소의 카운터 전극 사이의 공간에 상기 데이타 버스 라인과 교차하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  5. 하부 기판;
    하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인;
    상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 배치되어, 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인;
    상기 단위 화소 공간에 투명한 도전 물질로 각각 형성되며, 사각판 형태를 갖는 카운터 전극;
    상기 카운터 전극과 오버랩되도록 형성되고, 투명한 도전 물질로 형성되고, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하는 하는 화소 전극; 및
    상기 카운터 전극과 소정 부분 콘택되어 카운터 전극에 공통 신호를 전달하면서, 상기 인접하는 카운터 전극간을 연결시키는 공통 신호선을 포함하며,
    상기 공통 신호선은 상기 카운터 전극과 인접하는 화소의 카운터 전극 사이에, 상기 데이타 버스 라인과 직교하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
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