KR100446381B1 - 프린지 필드 스위칭 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 관한 것으로, 일정한 액정 셀갭을 유지하는 상부기판 및 하부기판, 상기 상부기판 및 하부기판 사이의 공간에 배치되는 액정셀, 상기 하부기판상에 일정간격을 두고 배치된 다수개의 공통전극,상기 다수개의 공통전극의 상면 일부와 하부기판상에 서로 이격되게 분할 배치된 절연막, 및 상기 다수개의 공통전극의 각 상면에 형성된 절연막 상면 일부와 일측면상에 형성된 화소전극을 포함하여 구성되며, 수평형태의 공통전극 사이에 절연막이 없고 각 절연막 사이에 어느 정도의 깊이가 있으므로 해서 액정에 인가되는 전계가 포물선형과 횡형이 되어 액정의 응답속도, 투과율, 시야각 등이 개선되는 것이며, 또한 수평형태의 공통전극 사이에는 절연막이 존재하지 않기 때문에 절연막에의 전계집중으로 인한 잔상 특성도 개선되는 것이다.

Description

프린지 필드 스위칭 액정표시장치{APPARATUS FOR FRINGE FIELD SWITCHING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극구조를 변화시켜 포물선형 전계와 횡전계가 인가되도록 하여 액정의 응답속도 및 잔상 특성을 개선시킨 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display: 이하, LCD)는 경량, 박형, 및 저소비전력등의 특성을 갖기 때문에 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)을 대신하여 각종 정보기기의 단말기 또는 비디오기기등에 사용되고 있다. 특히, 박막트랜지스(Thin Film Transistor: 이하, TFT)가 구비된 TFT-LCD는 응답특성이 우수하고 고화소수에 적합하기 때문에 고화질 및 대형표시장치를 실현할 수 있다.
한편, 상기 TFT-LCD는 트위스트 네마틱(TN: Twisted Nematic) 모드를 채택하여 왔기 때문에 시야각이 협소하다는 단점이 있었지만, 최근 인플레인 스위칭(In Plane Switching: 이하, IPS) 액정표시장치가 제안되어 상기 협소한 시야각 문제를 어느 정도 해결하였다.
그러나, 상기 IPS-LCD는 광시야각을 실현했음에도 불구하고 카운터전극 및 화소전극이 불투명금속으로 이루어진 것에 기인하여 개구율 및 투과율이 낮은 단점을 가지고 있었다. 이에, IPS-LCD가 갖고있는 낮은 개구율 및 투과율을 개선하기 위하여 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching: 이하, FFS) 액정표시장치가 제안되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 하부 어레이기판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는, 도 1에 도시된 바와같이, 게이트 라인(13)과 데이터 라인(12)이 교차 배열되어 단위화소가 한정되고, 상기 교차부에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(10)가 배치되어 있다. 투명 전도체로 이루어진 공통전극(15)이 단위화소내에 배치되어 있고, 화소전극(17)은 상기 공통전극(15)과 중첩되게 단위화소내에 배치되어 있다. 상기 화소전극(17)은 상기 공통전극(15)과 전기적으로 절연된다. 상기 화소전극(17)은 데이터 라인(12)과 평행하면서 등간격으로 이격 배치되는 빗살 형태로 되어있고 그 일단이 TFT(100)의 소오스전극(부호미표시)과 연결되어 있다.
이러한 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 게이트 라인(13)에 주사 신호가 인가되고, 데이터 라인(12)에 디스플레이 신호가 인가되면, 박막트랜지스터(10)가 턴온(turn on)된다. 그리하면, 디스플레이 신호는 박막트랜지스터(10)를 통하여 화소전극(17)에 전달되고 공통전극(15)에는 계속적으로 공통신호가 인가된다. 따라서, 공통전극(15)과 화소전극(17)간에 전계가 형성된다.
이때, 형성되는 전계는 포물선형 전계로서 전극 상부의 액정분자 모두를 동작시켜 액정분자의 장축이 전계에 따라 트위스트 되도록 한다. 따라서, 사용자는 어느 방향에서나 액정분자의 장축을 보게되어 액정표시장치의 시야각이 개선되는 것이다.
그러나, 종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 TN 및 IPS TFT-LCD에 비하여 시야각이 우수하지만 상기 공통전극과 화소전극과의 중첩면적 및 절연막에 의해서 장시간 동일형상 구현시 잔상이 심하게 남는등의 문제점이 있었다.
이에 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전극구조를 변화시켜 포물선형 전계와 횡전계가 인가되도록 하여 액정의 응답속도 및 잔상 특성을 개선시킨 프린지 필드 스위칭 액정표시장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 화소부 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
20; 하부기판 22; 게이트
23; 공통신호 전달 전극 24; 게이트 절연막
26; 활성층 28; 데이터 라인
28a; 소오스 전극 28b; 드레인 전극
30; 보호막 32; 공통전극
34; 화소전극 36; 절연막
38; 상부기판
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는, 일정한 액정 셀갭을 유지하는 상부기판 및 하부기판, 상기 상부기판 및 하부기판 사이의 공간에 배치되는 액정셀, 상기 하부기판상에 일정간격을 두고 배치된 다수개의 공통전극,상기 다수개의 공통전극의 상면 일부와 하부기판상에 서로 이격되게 분할 배치된 절연막, 및 상기 다수개의 공통전극의 각 상면에 형성된 절연막 상면 일부와 일측면상에 형성된 화소전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 화소부 단면도이다.
본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위화소를 한정하도록 상호 교차 배열된 게이트 라인(22) 및 데이터 라인(28)과, 상기 교차 배열된 부위에 배치된 스위칭 소자로서의 박막트랜지스터(부호미표시)와, 다수개로 분할된 절연막(36)과, 상기 절연막을 사이에 두고 상하로 일부 중첩하여 형성되어 있는 공통전극(32) 및 화소전극(34)을 포함하여 구성되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터부, 화소부 및 데이터 라인부로 구분할 수 있는 바, 각각의 구성을 살펴보면 하기와 같다.
먼저, 박막트랜지스터부는 하부기판(20)상에 게이트 전극(22), 게이트 절연막(24), 액티브층(26) 및 소오스/드레인 전극(28a)(28b)을 포함하여 구성되어 있고, 화소부는 다수개로 분할되어 있는 절연막(36)을 사이에 두고 공통전극(32)과 화소전극(34)이 형성되어 있으며, 도 3에는 도시되지는 않았지만 데이터 라인부에는 데이터 라인(28), 절연막(36)으로 구성되어 있다. 한편, 상기 화소부에는 상기 공통전극(32)에 공통신호를 지속적으로 인가하기 위한 공통신호 전달전극(23)도 아울러 형성되어 있다.
이때, 상기 공통전극(32)은 다수개의 가지를 가진 빗살형으로 수평형태로 상기 하부기판(20)상에 형성되어 있으며, 상기 화소전극(34)은 상기 절연막(36)의 일측면에 사선형태로 형성되어 있되 상기 공통전극(32)과 일부 중첩되어 있다. 한편, 상기 절연막(36)은 게이트 절연막(24)과 보호막(30)으로 구성되어 있다.
여기서, 본 발명의 핵심적인 기술사상은 다수개로 분할된 절연막(36)을 사이에 두고 일부 중첩하여 형성되어 있는 공통전극(32)과 화소전극(34)에 의해 액정에 인가되는 전계를 포물선형의 프린지 필드(점선화살표)와 횡형의 인플레인 필드(점선화살표)의 합으로 하여 전계 필드(field)를 증가시키므로써 투과율 등의 광학적 특성과 액정의 응답속도향상 등을 달성함에 있으므로, 이를 중심으로 설명한다.
본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 화소부는, 도 4에 도시된 바와 같이, 일정한 액정 셀갭(g)을 유지하는 상부기판(38) 및 하부기판(20); 상기 하부기판(20)상에 배치되고 다수개로 분할된 절연막(36); 및 상기 다수개로 분할된 각각의 절연막(36)을 사이에 두고 상하로 일부 중첩되도록 형성되어 있는 공통전극(32)과 화소전극(34)으로 구성되어 있다.
여기서, 상기 사선형태의 화소전극(34)에 있어서, 그 내측면과 하부기판(20)과의 각도(θ)는 10 내지 90도이다. 또한, 상기 절연막의 높이(h)는 상기 하부기판(20)의 상면을 기준으로 할 때 약 3,000 내지 20,000 Å이다. 따라서, 하기한 바와 같이, 상기 공통전극(32)과 최인접 절연막의 일측면에 형성되어 있는 화소전극(34) 사이는 계곡형(V형) 구조로 되어 있어서 전압 인가시 상기 공통전극(32)과 화소전극(34) 사이에 횡형의 인플레인 전계(점선화살표)가 형성된다.
한편, 상기 공통전극(32)과 화소전극(34)은 상기 절연막(36)을 사이에 두고 상하로 일부 중첩되어 있는데, 그 중첩되는 길이(d)는 1 내지 10 ㎛이고, 상기 일부 중첩되어 있는 양 전극(32)(34)간에는 포물선형의 프린지 필드(점선화살표)가 형성된다. 따라서, 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 있어서는 프린지 필드와 인플레인 필드의 합인 복합 전계가 형성되는데, 상기 프린지 필드 부분은 상기 화소전극(34)과 공통전극(32)과의 전계를 강하게 인가시켜 투과도를향상시키며, 상기 인플레인 필드 부분은 사다리꼴의 전계가 인가되어 액정의 응답속도를 개선시킨다.
이때, 상기 공통전극의 수개의 가지 사이의 간격(l)은 2 내지 15 ㎛로 하고, 상기 하부기판(20)과 상부기판(38) 사이의 액정 셀갭(g)은 절연막의 높이(h)를 포함하여 최대 6㎛ 이다. 그리고, 상기 하부기판(20)은 절연막(36)이 일부 제거되어 있어서 상기 절연막(36)상에의 전계 집중에 의한 열화현상이 감소된다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.
이상에서 살표본 바와 같이, 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는 수평형태의 공통전극 사이에 절연막이 없고 각 절연막 사이에 어느 정도의 깊이가 있으므로 해서 액정에 인가되는 전계가 포물선형과 횡형이 되어 액정의 응답속도, 투과율, 시야각 등이 개선된다.
또한, 수평형태의 공통전극 사이에는 절연막이 존재하지 않기 때문에 절연막에의 전계집중으로 인한 잔상 특성도 개선된다.

Claims (7)

  1. 일정한 액정 셀갭을 유지하는 상부기판 및 하부기판,
    상기 상부기판 및 하부기판 사이의 공간에 배치되는 액정셀,
    상기 하부기판상에 일정간격을 두고 배치된 다수개의 공통전극,
    상기 다수개의 공통전극의 상면 일부와 하부기판상에 서로 이격되게 분할 배치된 절연막, 및
    상기 다수개의 공통전극의 각 상면에 형성된 절연막 상면 일부와 일측면상에 형성된 화소전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분할된 절연막은 그 높이가 3,000 내지 20,000Å인 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화소전극은 상기 하부기판과의 내측 경사 각도가 10 내지 90도인 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공통전극간의 간격은 2 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 액정 셀갭은 최대 6 ㎛인 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공통전극과 화소전극은 그 일부분이 중첩되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 공통전극과 화소전극의 중첩되는 길이는 1 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
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