KR100311214B1 - 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치 - Google Patents

고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프린지 필드의 수직 성분을 최소화하여, 화질 특성을 개선할 수 있는 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 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차부에 각각 배치된 박막 트랜지스터; 상기 단위 화소 공간에 투명한 물질로 형성되는 사각 플레이트 형상의 카운터 전극; 및 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하고, 투명한 물질로 형성되며, 카운터 전극상에 오버랩되고, 데이타 버스 라인과 평행한 적어도 하나 이상의 빗살부와, 상기 빗살부의 일단을 연결하면서, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 바를 포함하는 화소 전극을 포함하며, 상기 빗살부 사이의 카운터 전극에는 상기 빗살부 간의 간격보다 작은폭을 갖는 슬릿이 각각 구비된다.

Description

고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치{LCD having high aperture ratio and high transmittance}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 카운터 전극과 화소 전극사이의 수직 전기장 성분을 줄일 수 있는 고개구율 및 고투과울 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치(Fringe Field switching mode LCD)는 일반적인 IPS 모드 액정 표시 장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안된 것으로, 이에 대하여 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 한정하고, 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 형상을 갖는다. 이러한 카운터 전극(5)은 공통 신호선(7)과 콘택되어, 지속적으로 공통 신호를 인가받는다. 공통 신호선(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 부터데이타 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.
화소 전극(9)은 카운터 전극(5)과 오버랩되도록, 단위 화소 공간 각각에 형성된다. 화소 전극(9)는 데이타 버스 라인(4)과 평행하면서 등간격으로 형성된 빗살부(9a)와, 빗살부(9a)의 일단을 연결하면서 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 콘택되는 제 1 바(9b)와, 상기 빗살부(9a)의 타단을 연결하면서 공통 전극선의 제 1 부분(7a)과 오버랩되는 제 2 바(9c)를 포함한다. 여기서, 카운터 전극(5)과 화소 전극(9)은 게이트 절연막(도시되지 않음)을 사이에 두고 절연되어 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 하부 기판(1)과 대향하는 상부 기판은 화소 전극(9)과 카운터 전극(5)과의 거리 보다 큰 폭으로 대향,대치된다.
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 사이에는 수직 성분을 포함하는 프린지 필드(fringe field)가 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 전극 상부의 액정 분자를 동작시킬 수 있다는 장점은 갖으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 프린지 필드의 수직 성분이 미치는 지점 즉, 전극의 중앙 부분에서는, 수직 필드의 영향으로 액정 분자가 원하는 방향으로 동작되지 않는다.
즉, 상술한 바와 같이, 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는 화소 전극과 카운터 전극간의 거리가 셀갭(상하부 기판간의 거리)보다 좁으므로, 수직 성분을 갖는 프린지 필드가 형성된다. 이때, 카운터 전극(5) 및 화소 전극(9a)의 중심부분에는 수직 성분의 프린지 필드가 미치기 때문에, 이 부분에서의 액정 분자(10a)들은 기판과 거의 평행하게 배열되지 않고, 비스듬하게 선 상태 즉, 전계의 수직 성분과 평행하게 배열된다. 이로 인하여, 액정 분자들의 비정상적인 배열로, 화질 결함이 발함이 발생된다.
또한, 공지된 바와 같이, 기판에 대하여 수직인 필드가 형성되면, 액정 표시 장치의 (+) 프레임과 (-) 프레임시, 필드의 방향 즉, 극성이 서로 바뀌게 된다. 이 과정에서, 프레임별 휘도가 상이해져서, 화면의 휘도차가 발생된다.
더욱이, 이러한 수직 필드는 액정 분자에 DC 전압을 인가하게 되므로, 액정 열화를 유발하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치에서 프린지 필드의 수직 성분을 최소화하여, 화질 특성을 개선할 수 있는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
도 2는 종래의 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 카운터 전극만을 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
11 - 하부 기판 12 - 게이트 버스 라인
14 - 데이터 버스 라인 15 - 카운터 전극
15a - 슬릿 17 - 공통 전극선
19 - 화소 전극
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 기판; 하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 배치되어 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차부에 각각 배치된 박막 트랜지스터; 상기 단위 화소 공간에 투명한 물질로 형성되는 사각 플레이트 형상의 카운터 전극; 및 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하고, 투명한 물질로 형성되며, 카운터 전극상에 오버랩되고, 데이타 버스 라인과 평행한 적어도 하나 이상의 빗살부와, 상기 빗살부의 일단을 연결하면서, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 바를 포함하는 화소 전극을 포함하며, 상기 빗살부 사이의 카운터 전극에는 상기 빗살부 간의 간격보다 작은폭을 갖는 슬릿이 각각 구비된다.
상기 슬릿의 장축은 상기 데이타 버스 라인과 평행함이 바람직하다.
또한, 상기 카운터 전극의 외곽에는 상기 카운터 전극에 공통 신호를 전달하는 공통신호선이 추가로 배치된다. 여기서, 상기 공통 신호선은 게이트 버스 라인과 평행하면서 카운터 전극의 소정 부분과 콘택되는 제 1 부분과, 제 1 부분으로 부터 상기 데이타 버스 라인과 평행하게 연장되면서 카운터 전극과 데이타 버스 라인 사이에 각각 배치되는 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치에서, 빗살부에 의하여 노출되는 카운터 전극 부분에 빗살부 사이의 간격보다 좁은 폭을 갖는 슬릿을 형성한다. 이에따라, 화소 전극의 빗살부와 카운터 전극 사이에 수직 성분의 프린지 필드를 제거하여, 액정 분자들의 이상 배열을 방지한다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 3은 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 카운터 전극만을 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 도 3을를 참조하여, 하부 기판(11) 상부에 게이트 버스 라인(12)이 도면의 x 방향으로 연장되고, 데이터 버스 라인(14)은 게이트 버스 라인(12)과 실질적으로 수직인 y 방향으로 연장되어, 직사각형 형태의 단위 화소 공간이 한정된다.
게이트 버스 라인(12)과 데이터 버스 라인(14)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 각각 배치된다. 여기서, 게이트 버스 라인(12)과 데이타 버스 라인(14)는 공지된 바와 같이, 게이트 절연막(도시되지 않음)에 의하여 절연된다.
각각의 단위 화소 공간에는 투명한 물질로 카운터 전극(25)이 배치된다. 이 카운터 전극(25)은 도 4에 도시된 바와 같이, 사각판 형태로 형성되며, 그 내에는 수개의 슬릿(15a)을 포함한다. 이때, 슬릿(15a)은 그 장축이 데이타 버스 라인(14)과 평행하며, 각 슬릿(15a)은 등간격으로 평행하게 배치된다.
공통 신호선(17)은 게이트 버스 라인(12)과 평행하면서 카운터 전극(15)의 소정 부분과 콘택되는 제 1 부분(17a)과, 제 1 부분(17a)으로 부터 데이타 버스 라인(14)과 평행하게 연장되면서 카운터 전극(15)과 데이타 버스 라인(14) 사이에 각각 배치되는 제 2 부분(17b)을 포함한다. 이때, 제 2 부분(17b)은 데이타 버스 라인(14)과 절연된다.
화소 전극(19)은 카운터 전극(15)과 오버랩되도록, 단위 화소 공간 각각에 형성된다. 화소 전극(19)은 데이타 버스 라인(14)과 평행하면서 등간격으로 형성된 빗살부(19a)와, 빗살부(19a)의 일단을 연결하면서 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 콘택되는 제 1 바(19b)와, 상기 빗살부(19a)의 타단을 연결하면서 공통 전극선(17)의 제 1 부분(17a)과 오버랩되는 제 2 바(19c)를 포함한다. 이때, 빗살부(19a)는 각각의 슬릿(15a) 사이에 배치되며, 바람직하게는 빗살부(19a)간의 간격이 상기 슬릿(15a)의 선폭보다 크게하여, 빗살부(19a)사이의 공간을 통하여 슬릿(15a)이 노출되도록 한다.
또한, 본 발명의 카운터 전극과 화소 전극은, 프린지 필드를 형성할 수 있도록, 투명한 물질로 형성되고, 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.
이와같은 본 발명의 액정 표시 장치는 빗살부(19a) 사이에 노출된 카운터 전극(15)에 소정의 슬릿(15a)이 구비되어 있어, 필드가 도 5에 도시된 것과 같이, 빗살부(19a)와 슬릿(15a) 양측의 카운터 전극(15)사이에 형성된다. 이에따라, 필드가 사선형태로 휘게되어, 필드의 수직 성분이 제거된다. 따라서, 액정 분자들은 예를들어 유전율 이방성이 양인 물질을 사용할 때, 거의 기판과 평행하게 배열된다. 아울러, 전극(19a) 상부에 있는 액정 분자들 모두 동작되어, 고개구율을 달성할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치에서, 빗살부에 의하여 노출되는 카운터 전극 부분에 빗살부 사이의 간격보다 좁은 폭을 갖는 슬릿을 형성한다. 이에따라, 화소 전극의 빗살부와 카운터 전극 사이에 수직 성분의 프린지 필드를 제거하여, 액정 분자들의 이상 배열을 방지한다.
이에따라, 액정 표시 장치의 시야각 및 잔상을 방지할 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (4)

  1. 하부 기판;
    하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인;
    상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 배치되어 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인;
    상기 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차부에 각각 배치된 박막 트랜지스터;
    상기 단위 화소 공간에 투명한 물질로 형성되는 사각 플레이트 형상의 카운터 전극; 및
    상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하고, 투명한 물질로 형성되며, 카운터 전극상에 오버랩되고, 데이타 버스 라인과 평행한 적어도 하나 이상의 빗살부와, 상기 빗살부의 일단을 연결하면서, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 바를 포함하는 화소 전극을 포함하며,
    상기 빗살부 사이의 카운터 전극에는 상기 빗살부 간의 간격보다 작은폭을 갖는 슬릿이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬릿의 장축은 상기 데이타 버스 라인과 평행한 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극의 외곽에는 상기 카운터 전극에 공통 신호를 전달하는 공통신호선이 추가로 배치되는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 공통 신호선은 게이트 버스 라인과 평행하면서 카운터 전극의 소정 부분과 콘택되는 제 1 부분과, 제 1 부분으로 부터 상기 데이타 버스 라인과 평행하게 연장되면서 카운터 전극과 데이타 버스 라인 사이에 각각 배치되는 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
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