KR100336900B1 - 고개구율및고투과율액정표시장치 - Google Patents

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KR100336900B1 KR10-1998-0061876A KR19980061876A KR100336900B1 KR 100336900 B1 KR100336900 B1 KR 100336900B1 KR 19980061876 A KR19980061876 A KR 19980061876A KR 100336900 B1 KR100336900 B1 KR 100336900B1
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Abstract

본원은 블랙 매트릭스가 단위 화소내에 배치되는 면적을 최소화하여, 개구율을 한층 더 개선할 수 있는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 발명은, 공통 전극선과 콘택되면서 카운터 전극 또는 화소 전극의 빗살 부분과 만나는 카운터 전극 부분을 공통 전극선 상부에 배치시켜 카운터 전극 또는 화소 전극의 빗살 부분과 만나는 카운터 전극 부분에서 발생되는 기생 가장자리 전계로 인한 액정의 이상 배열이 상기 공통 전극선에 의하여 가려지게 하므로써 이부분을 가리기 위하여 블랙 매트릭스를 단위화소내로 연장할 필요가 없게 되어 개구율이 개선되는 것이다.

Description

고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치
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, IPS 모드 액정 표시 장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안된 것으로, 이에 대해서는 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(frin ge filed)가 형성되도록 한다.
이러한 종래기술에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 2는 고개구율 고투과율 액정 표시 장치에서 게이트 버스 라인, 데이터 버스 라인 및 상대 전극 구조를 나타낸 평면도이다.
종래기술에 따른 액정표시장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이, 하부 기판(1)과 상부 기판(10)은 소정 거리를 두고 대향,대치되어 있다. 여기서, 하부 기판(1)과 상부 기판(10)의 이격된 거리를 이하 셀갭(d)이라 칭한다. 하부 기판(1)과상부 기판(10) 사이에는 액정층(18)이 개재되어 있다.
또한, 상기 하부 기판(1) 상에는 게이트 버스 라인(gate) 및 데이터 버스 라인(d)가 교차 배열되어, 단위 화소를 한정하고, 게이트 버스 라인(g)와 데이터 버스 라인(d)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다.
그리고, 카운터 전극(3)은 다수개의 빗살부(3a)와, 빗살부(3a)의 일단을 연결하는 제 1 바(3b) 및 각 화소의 카운터 전극(3)에 공통 신호를 각각 전달하는 공통 신호선(100)을 포함한다. 여기서, 공통 신호선(100)은 각 화소의 카운터 전극에 공통 신호를 신호 지연 없이 전달하기 위하여 전도 특성이 우수한 불투명 전도 물질로 형성된다.
더우기, 상기 공통 신호선(100)은 게이트 버스 라인(gate)과 평행하게 연장되는 제 1 라인(100a)과, 제 1 라인(100a)으로부터 분기되며 카운터 전극(3)의 양측 가장자리 빗살부(3a)와 데이터 버스 라인(date)에 각각 배치되는 제 2 라인(100b)을 포함한다. 이때, 카운터 전극의 제 1 바(3b)는 공통 전극선(100)의 제 1 라인(100a)과 콘택된다.
그리고, 상기 제 2 라인(100b)은 데이터 버스 라인(data)과 카운터 전극(3)의 빗살부(3a) 사이의 공간에서 누설되는 광을 차단하는 역할을 한다.
여기서, 카운터 전극의 빗살부(3a) 및 바(3b)는 투명 물질로 형성되며, 빗살부(3a)는 소정 폭을 가지면서 일정 등간격으로 이격,배치되어 있다.
한편, 상기 카운터 전극(3)이 형성된 하부 기판(1) 상부에는 게이트 절연막(5)이 형성되고, 게이트 절연막(5)상부에는 화소 전극(7)이 형성된다. 이때,화소 전극(7) 역시 카운터 전극과 마찬가지로 빗살부(7a)와 빗살부(7a)의 일단을 연결하는 제 1 바(7b) 및 타단을 연결하는 제 2 바(7c)를 포함한다. 여기서, 화소 전극의 빗살부(7a)는 카운터 전극 빗살부(3a) 사이에 놓이도록 배치시킨다. 또한, 화소 전극(7)은 투명 전도체로 형성되어 있으며, 화소 전극(7)과 카운터 전극(3)간의 간격(l)은 셀갭(d)보다 작게 배치시킨다.
또한, 상부 기판(10)의 표면에는 블랙 매트릭스(12) 및 컬러 필터(14)가 배치된다. 이때, 블랙 매트릭스(12)는 전압 무인가시, 저전압 영역에서 빛샘 현상을 방지하기 위하여 불투명 물질로 형성된다.
그리고, 상기 하부기판(1)의 최상부 및 상부 기판(10)의 표면에는 액정층(15)내의 액정 분자들을 전계가 형성되기 이전 일률적으로 배열시키는 역할을 하는 배향막(9,16)이 형성된다. 이때, 배향막(9,16)은 로우 프리틸트각(low pretilt angle: 약 2° 이하)을 갖으며, 전계가 형성되는 방향과 소정 각도를 이루도록 비병렬(anti-parallel) 상태로 러빙되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 종래의 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는, 카운터전극(3)과 화소전극(7)사이에 전계가 형성되기 이전에는, 배향막(9)(16)의 영향으로 기판에 거의 수평을 이루도록 배열된다.
한편, 상기 카운터전극(3)과 화소전극(7)사이에 전계가 형성되면, 전계의 형태는 수직성분을 포함하는 프린지 필드가 형성되고, 액정 분자들은 그것의 광축이 전계 방향과 수직 또는 수평이 되도록 틀어져서 광을 누설하게 된다.
상기 종래기술에 따른 고개구율 및 고투과율 액정표시장치는 카운터 전극과 화소전극을 투명전도물질로 형성하면서, 전극상부에 존재하는 액정분자들이 충분히 움직이도록 전극의 폭을 좁게 형성하여 고투과율을 어느 정도 달성할 수 있었다.
그러나, 도 2에서와 같이, 카운터전극(3)의 제 1 바(3b)와 상기 화소전극의 빗살부(7a) 끝단이 만나는 부분에서 가장자리 전계가 형성될수 있다.
이로 인하여, 액정 표시 장치의 동작시, 이부분에서는 액정 분자들이 다른 배열을 하게 되어, 화질 불량을 유발한다.
이러한 화질불량이 유발되는 것을 방지하기 위해, 종래에는 블랙 매트릭스(12)에 의하여 액정의 다른 배열을 하는 부분들을 차단하도록 하였다. 즉, 블랙 매트릭스(12)를 단위 화소의 경계면인 게이트버스라인(gate) 및 데이터버스 라인(data)과 대응되도록 설계됨은 물론, 상하 기판(1,10)간의 셀 합착 마진을 고려하여 단위 화소 내측까지 침범하도록 설계되면서, 카운터 전극(3)의 제 1 바 및 제 2 바(3a,3b)로 부터 개구 영역 쪽으로 소정 폭(X2)만큼 예를들어, 2 내지 4㎛ 만큼 더 침범하도록 설계하였다.
이때, 상기 공통 신호선(100)의 제 1 라인(100a)은 신호 지연을 줄이면서, 제 1 바(3b)에서 충분한 보조 용량이 형성될 수 있도록, 110×330㎛의 단위 화소 공간에서 34㎛의 폭(X1)을 갖도록 설계된다. 따라서, 블랙 매트릭스(BM)는 이를 포함할 수 있도록 단위 화소의 위쪽 경계면으로부터 적어도 38㎛ 정도의 폭을 갖도록 설계된다. 여기서, 미설명 부호 BM1은 블랙 매트릭스의 내측 경계면을 나타내고, BM2는 블랙 매트릭스의 외측 경계면을 나타낸다.
그러나, 이러한 블랙 매트릭스의 설계는 액정 표시 장치의 개구율을 매우 크게 잠식하게 되므로써 고 개구율을 달성하는 것이 어렵게 된다.
이에, 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 블랙 매트릭스가 단위 화소내에 배치되는 면적을 최소화하여 개구율을 한층 더 개선시킬 수 있는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 단면도.
도 2는 종래의 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
20 - 하부 기판 21 - 게이트 버스 라인
23 - 데이터 버스 라인 25 - 카운터 전극
25a - 카운터 전극의 빗살부 25b - 카운터 전극의 제 1 바
25c - 카운터 전극의 제 2 바 29 - 화소 전극
29a - 화소 전극의 빗살부 29b - 화소 전극의 제 1 바
29c - 화소 전극의 제 2 바 200 - 공통 전극선
200a - 공통 전극선의 제 1 라인
200b - 공통 전극선의 제 2 라인
201 - 블랙 매트릭스의 내측 경계면
202 - 블랙 매트릭스의 외측 경계면
203 - 블랙 매트릭스
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고개구율 및 고 투과율 액정표시장치는, 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층을 사이에 두고 소정 거리 대향,대치되어 있는 상,하 기판과, 상기 하부 기판에 매트릭스 형태로 배치되어 단위 화소를 한정하는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인과, 상기 하부 기판의 단위 화소 각각에 투명 물질로 형성되며, 데이터 버스 라인과 평행하게 연장되며, 소정 폭 및 소정 간격으로 이격 배치된 다수개의 빗살부와, 상기 빗살부의 일단들을 연결시키는 제 1 바를 포함하는 카운터 전극과, 상기 카운터 전극에 공통 신호 신호를 인가하며, 카운터 전극의 제 1 바와 콘택되면서 게이트 버스 라인과 평행하는 제 1 라인과, 제 1 라인으로부터 데이터 버스 라인 방향으로 분기되며 상기 데이터 버스 라인과 카운터 전극의 외곽 빗살부 사이에 각각 배치되는 제 2 라인을 포함하는 공통 전극선과, 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 일으켜서 액정층내 액정 분자를 구동시키는 화소 전극, 및 상기 상부 기판에 배치되며, 상기 게이트 버스 라인, 데이터 버스 라인 및 공통 전극선과 겹쳐되도록 배치되는 블랙 매트릭스를 포함하며, 상기 카운터 전극의 제 1 바는 상기 공통 전극선의 제 1 라인 상부에 배치되어, 상기 제 1 라인의 일부 노출시키고, 상기 제 1 라인과 겹쳐되는 블랙 매트릭스 부분은 상기 공통 전극선의 제 1 라인보다 좁은 폭으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 공통 전극선과 콘택되면서 카운터 전극 또는 화소 전극의 빗살 부분과 만나는 카운터 전극 부분을 공통 전극선 상부에 배치시키므로써 카운터 전극 또는 화소 전극의 빗살 부분과 만나는 카운터 전극 부분에서 발생되는 기생 가장자리 전계로 인한 액정의 이상 배열이 상기 공통 전극선에 의하여 가려지게 된다. 따라서, 이부분을 가리기 위하여 블랙 매트릭스를 단위화소내로 연장할 필요가 없게 되어, 개구율을 개선시킬 수 있다.
(실시예)
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 하부 기판 평면도이다.
본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정표시장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 기판(20) 상부에 게이트 버스 라인(21)이 x 방향으로 연장되고, 데이터 버스 라인(23)은 게이트 버스 라인(21)과 실질적으로 수직인 y 방향으로 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.
또한, 각각의 단위 화소 공간에는 카운터 전극(25)이 배치된다. 여기서, 상기 카운터 전극은 투명한 전극 물질로 형성되고, 소정 폭을 가지며 일정 등간격으로 배치된 수개의 빗살부(25a)와 빗살부의 일단을 연결하는 제 1 바(25b)를 포함한다. 이때, 빗살부(25a)는 y 방향으로 연장되고, 제 1 바(25b)는 이후 설명될 화소 전극과 보조 용량 캐패시터를 형성한다.
그리고, 상기 화소전극(29) 역시 빗살 형태로 형성되고, 투명한 물질로 형성되며, 소정폭 및 소정 간격을 가지며 배치된 빗살부(29a)와 빗살부(29a)의 일단들을 연결시키면서 제 1 바(25b)와 오버랩되는 제 1 브렌치(29b) 및 빗살부(29a)의 타단들을 연결시키면서 박막 트랜지스터와 접속되는 제 2 브렌치(29c)를 포함한다. 여기서, 화소 전극(29)의 빗살부(29a)는 카운터 전극(25)의 빗살부(25a)사이의 공간에 각각 배치됨이 바람직하다. 또는 제 1 브렌치(29c)는 제 1 바(25b)와 오버랩되어 보조 용량 캐패시턴스를 이룬다. 여기서, 상기 화소 전극(29)의 빗살부(29a)와 카운터 전극(25)의 빗살부(25a) 간의 간격(l)은 셀갭(d)보다 작게 배치시킨다.
또한, 카운터 전극의 제 1 바(25b)는 카운터 전극(25)에 공통 신호를 인가하는 공통 신호선(200)과 콘택된다. 여기서, 상기 공통신호선(200)은 게이트버스라인(21)과 평행하게 연장되면서 인접 배열되는 한쌍의 게이트 버스 라인(21) 사이에 각각 배치되는 제 1 라인(200a)과, 제 1 라인(200a)으로부터 단위 화소당 한 쌍씩 분기되며 상기 카운터전극(25)의 양측 가장자리 빗살부(25a)와 데이터 버스 라인(23) 사이에 각각 배치되는 제2라인(200b)을 포함한다. 이때, 제 1 및 제 2 라인(200a,200b)은 불투명 금속막이다. 여기서, 공통 신호선(200)은 상기게이트 버스 라인(21)과 동시에 형성되어 상기 화소 전극(29)하부에 놓이게 된다.
여기서, 제 1 라인(200a)은 종래와 마찬가지로, 110×330㎛ 단위 화소 사이즈에서 33 내지 35㎛, 더욱 바람직하게는 약 34㎛의 폭을 갖도록 설계되었으며, 제 2 라인(200b)은 카운터 전극(25)의 외곽 빗살부(25a)와 데이터 버스 라인(23) 사이의 공간을 가릴수 있는 폭 정도로 형성되어, 누설광을 차단한다.
여기서, 본 발명에서는 제 1 라인(200a)과 콘택되는 카운터 전극(25)의 제 1 바(25b)와 빗살부(25a)가 만나는 부분이, 공통 전극선(200)의 제 1 라인(200) 상부에 위치되도록 하여 제 1 라인(200a)이 일부 노출되도록 한다.
따라서, 제 1 바(25b)와 화소 전극의 빗살들 사이에서 기생 가장자리 전계가 발생되더라도 공통 전극선(200)의 제 1 라인(200)에 의하여 가려지게 된다. 따라서, 블랙 매트릭스(203)를 단위화소쪽으로 연장배치하지 않아도 제 1 바(25b) 경계면에서의 누설광을 차단할 수 있게 된다.
블랙 매트릭스(203)는 게이트 버스 라인(21), 데이터 버스 라인(22)은 물론, 공통 전극선의 제 1 라인(200a) 및 제 2 라인(200b) 상부와 대응될 수 있도록 상부 기판(도시되지 않음)에 배치된다. 상기 도면에서는 블랙 매트릭스의 경계면과 대응되는 부분을 하부 기판에 표시하였으며, 도면에서 미설명 부호 201은 블랙 매트릭스의 내측 경계선이고, 202는 블랙 매트릭스의 외측 경계선을 나타낸다.
이때, 제 1 라인(200a) 상부에서는 상술한 바와 같이 불투명 물질인 공통 전극선의 제 1 라인(200a)이 블랙 매트릭스 역할을 하므로, 블랙 매트릭스(203)의 내측 경계면이 단위화소 공간 쪽으로 침범되지 않게, 제 1 라인(200a)내에 위치될 수있도록 배치한다. 바람직하게는 제 1 라인(200a)상에 배치되는 블랙 매트릭스(203)의 폭은 종래의 38㎛의 폭보다는 훨씬 좁은 16 내지 18㎛ 더욱 바람직하게는 17㎛ 정도로 한다. 이와같이, 제 1 라인(200a) 상부에 배치되는 블랙 매트릭스(203)를 제 1 라인(200a) 상부에 위치하도록 하여, 개구 면적을 증대시킨다.
이때, 본 실시예에서는 프린지 필드로 구동하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 소자를 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 좁고, 카운터 전극 및 화소 전극의 선폭은 프린지 필드에 의하여 전극 상부의 액정 분자들이 충분히 움직일수 있을 정도로 한다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 공통 전극선과 콘택되면서 카운터 전극 또는 화소 전극의 빗살 부분과 만나는 카운터 전극 부분을 공통 전극선 상부에 배치시킨다.
따라서, 카운터 전극 또는 화소 전극의 빗살 부분과 만나는 카운터 전극 부분에서 발생되는 기생 가장자리 전계로 인한 액정의 이상 배열이 상기 공통 전극선에 의하여 가려지게 된다. 이부분을 가리기 위하여 블랙 매트릭스를 단위화소내로 연장할 필요가 없게 되어, 개구율을 개선시킬 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (2)

  1. 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층을 사이에 두고 소정 거리 대향,대치되어 있는 상,하 기판;
    상기 하부기판에 매트릭스 형태로 배치되어 단위 화소를 한정하는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인;
    상기 하부기판의 단위 화소 각각에 투명 물질로 형성되며, 데이터 버스 라인과 평행하게 연장되며, 소정 폭 및 소정 간격으로 이격 배치된 다수개의 빗살부와, 상기 빗살부의 일단들을 연결시키는 제 1 바를 포함하는 카운터 전극;
    상기 카운터전극에 공통 신호 신호를 인가하며, 카운터 전극의 제 1 바와 콘택되면서 게이트버스라인과 평행하는 제 1 라인과, 상기 제 1 라인으로부터 데이터 버스 라인 방향으로 분기되며 상기 데이터 버스 라인과 카운터 전극의 외곽 빗살부 사이에 각각 배치되는 제 2 라인을 포함하는 공통 전극선;
    상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 일으켜 액정층내 액정 분자를 구동시키는 화소 전극; 및
    상기 상부기판에 배치되며, 상기 게이트 버스 라인, 데이터 버스 라인 및 공통 전극선과 겹쳐지도록 배치되는 블랙 매트릭스를 포함하되,
    상기 카운터전극의 제 1 바는 상기 공통 전극선의 제 1 라인 상부에 배치되어, 상기 제 1 라인의 일부를 노출시키고,
    상기 제 1 라인과 겹쳐지는 블랙 매트릭스부분은 상기 공통전극선의 제 1 라인의 폭보다 좁은 폭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 라인과 대치되는 블랙 매트릭스의 폭은 단위 화소 사이즈가 110 × 330㎛일 때, 16 내지 18㎛ 정도이고, 공통 전극선의 제 1 라인은 33 내지 35㎛ 정도인 것을 특징으로하는 고개구율 및 고투과율 액정표시 장치.
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