KR100603827B1 - 수평 전계 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판 - Google Patents

수평 전계 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수평 전계 구동 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
수평 전계 구동 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판에는 동일한 간격을 가지도록 다수의 공통 전극과 화소 전극이 엇갈려 형성되어 있는데, 제조 공정에서 임계 치수 차이가 발생할 경우 공통 전극과 화소 전극 사이의 간격이 다르게 되어 얼룩으로 나타나게 된다.
본 발명에서는 수평 전계 구동 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판에서 인접한 네 개의 화소 영역에 위치하는 공통 전극과 화소 전극 중 어느 하나를 각각 좌우로 이동시켜 각 화소 영역의 전극 간 간격을 다르게 형성함으로써, 임계 치수 차이가 발생하더라도 서로 보상할 수 있도록 한다. 따라서, 얼룩의 발생을 방지할 수 있다.
IPS, 시야각, 얼룩, 임계 치수

Description

수평 전계 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판{array panel of in plane switching mode liquid crystal display}
도 1은 일반적인 수평 전계 구동 방식의 액정 표시 장치를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 수평 전계 구동 방식의 액정 표시 장치에서 각각 전압이 인가되기 전과 후의 액정 분자의 배열 상태를 도시한 도면.
도 3은 일반적인 수평 전계 구동 방식의 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대한 평면도.
도 4는 임계 치수 차이가 발생한 수평 전계 구동 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판을 도시한 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 수평 전계 구동 방식의 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대한 평면도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
120 : 게이트 배선 130 : 데이터 배선
140 : 박막 트랜지스터 150 : 화소 전극
151 : 화소 전극 연결선 160 : 공통 전극
161 : 공통 배선
본 발명은 광시야각 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정 분자를 구동하는 제 1 및 제 2 전극이 동일 기판에 형성되어 있는 수평 전계 구동 방식 액정 표시 장치의 어레이 기판에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
액정 표시 장치는 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 현재 박막 트랜지스터와 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 하부 기판에 화소 전극이 형성되어 있고 상부 기판에 공통 전극이 형성되어 있는 구조로, 두 전극 사이에 걸리는 기판에 수직한 방향의 전기장에 의해 액정 분자를 구동하는 방식이다. 이는, 투과율과 개구율 등의 특 성이 우수하며, 상판의 공통 전극이 접지 역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정셀의 파괴를 방지할 수 있다.
그러나, 이와 같은 액정 표시 장치는 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 갖고 있다. 따라서, 이러한 단점을 극복하기 위해 여러 가지 방법이 제시되었는데, 그 중의 한 예가 수평 전계 구동 방식 즉, IPS(in-plane switching) 모드의 액정 표시 장치이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 IPS 모드의 액정 표시 장치에 관해 상세히 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이 컬러 필터(color filter)(도시하지 않음)를 포함하는 상부 기판(1)과 박막 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함하는 하부 기판(2)이 일정 거리를 두고 배치되어 있으며, 두 기판(1, 2) 사이에는 액정 분자(3)가 주입되어 있다. 여기서, 화소 전극(4)과 공통 전극(5)은 하부 기판(2)의 동일 평면상에 형성되어 있다.
따라서, 두 전극(4, 5)에 전압이 인가되었을 때 두 전극(4, 5) 사이에 수평 전계(6)가 생성되고, 액정층(3)의 액정 분자는 이 수평 전계(6)에 의해 동작하게 된다.
도 2a 및 도 2b는 IPS 모드 액정 표시 장치에서 전압을 인가하기 전과 후의 액정 분자의 상 변위 모습을 각각 나타내는 도면이다.
도 2a에 도시한 바와 같이 화소 전극(4) 또는 공통 전극(5)에 전압을 인가하지 않은 상태에서는 액정 분자(3)의 상 변위가 일어나지 않는다. 여기서, 액정 분 자(3)들은 두 전극(4, 5)의 수평 방향에 대해 일정각을 가지고 틀어져 배열되어 있는데, 이는 전계 생성시 액정 분자(3)의 회전 방향을 제어하기 위한 것으로, 배향막(도시하지 않음)을 러빙함으로써 이루어질 수 있다.
다음, 도 2b에 도시한 바와 같이 화소 전극(4)과 공통 전극(5)에 전압이 인가되었을 때, 액정 분자(3)는 두 전극(4, 5) 사이에 생성된 수평 전계(6)와 나란하게 배열된다.
한편, 기판 근처의 액정 분자(3)는 초기의 배열 상태를 유지하는데, 이는 배향막에 의한 배향력이 전기장에 의한 힘보다 크기 때문이다.
이와 같이 IPS 모드의 액정 표시 장치에서는 동일 평면상에 화소 전극과 공통 전극을 형성하고, 두 전극 사이에 수평 전계를 생성하여 액정 분자가 수평 전계와 나란하게 배열되도록 함으로써 액정 표시 장치의 시야각을 넓게 할 수 있다.
이러한 IPS 모드의 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대하여 도 3에 도시하였다.
도시한 바와 같이, 가로 방향으로 게이트 배선(20)이 형성되어 있고, 세로 방향으로 데이터 배선(30)이 배선이 형성되어 있는데, 게이트 배선(20)과 데이터 배선(30)은 교차하여 화소 영역을 정의한다. 게이트 배선(20)과 데이터 배선(30)의 교차 부분에는 박막 트랜지스터(40)가 형성되어 있다. 화소 영역에는 다수의 화소 전극(50)과 공통 전극(60)이 일정 간격을 가지고 엇갈려 배치되어 있으며, 화소 전극(50)은 박막 트랜지스터(40)와 연결되어 있다. 공통 전극(60)은 가로 방향으로 연장된 공통 배선(61)과 연결되어 있다.
여기서, 화소 영역은 화소 전극(50)과 공통 전극(60)에 의해 동일한 간격을 가지는 다수의 영역으로 나누어진다.
액정 표시 장치용 어레이 기판은 박막을 증착하고 사진 식각하는 공정을 여러 회 반복함으로써 이루어지는데, 공통 전극 또는 화소 전극의 제조시 노광이나 식각과 같은 공정에서 임계 치수(CD : critical dimension)의 차이가 발생할 수 있다.
이러한 경우를 도 4에 도시하였는데, 도시한 바와 같이 임계 치수의 차이가 발생하면 공통 전극(60)과 화소 전극(50) 사이에 형성되는 단위 영역의 간격이 다르게 된다.
이에 따라, 각 영역에서 투과율이 다르게 되어 액정 표시 장치의 구동시 얼룩이 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시야각이 넓고 화질이 우수한 수평 전계 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판은 기판과; ㄱ) 상기 기판 상에 평행하게 제 1 방향으로 배열된 제 1 화소 전극과, ㄴ) 상기 제 1 화소 전극과 엇갈려 배치되며 인접한 두 개의 상기 제 1 화소 전극과 순차적으로 각각 제 1 간격 및 제 2 간격을 가지며 형성된 제 1 공통 전극과, ㄷ) 상기 제 1 화소 전극에 신호를 인가하는 제 1 스위칭 소자를 가지고 있으며, 상기 제 1 간격은 상기 제 2 간격보다 작은 제 1 화소와; ㄱ) 평행하게 상기 제 1 방향으로 배열된 제 2 화소 전극과, ㄴ) 상기 제 2 화소 전극과 엇갈려 배치되며 인접한 두 개의 상기 제 2 화소 전극과 순차적으로 각각 상기 제 2 간격 및 제 1 간격을 가지며 형성된 제 2 공통 전극과, ㄷ) 상기 제 2 화소 전극에 신호를 인가하는 제 2 스위칭 소자를 가지고 있으며, 상기 제 1 화소와 상기 제 2 방향으로 인접하는 제 2 화소와; ㄱ) 평행하게 상기 제 1 방향으로 배열된 제 3 화소 전극과, ㄴ) 상기 제 3 화소 전극과 엇갈려 배치되며 인접한 두 개의 상기 제 3 화소 전극과 순차적으로 각각 상기 제 1 간격 및 제 2 간격을 가지며 형성된 제 3 공통 전극과, ㄷ) 상기 제 3 화소 전극에 신호를 인가하는 제 3 스위칭 소자를 가지고 있으며, 상기 제 2 화소와 상기 제 1 방향으로 인접하는 제 3 화소와; ㄱ) 평행하게 상기 제 1 방향으로 배열된 제 4 화소 전극과, ㄴ) 상기 제 4 화소 전극과 엇갈려 배치되며 인접한 두 개의 상기 제 4 화소 전극과 순차적으로 각각 상기 제 2 간격 및 제 1 간격을 가지며 형성된 제 4 공통 전극과, ㄷ) 상기 제 4 화소 전극에 신호를 인가하는 제 4 스위칭 소자를 가지고 있으며, 상기 제 3 화소와 상기 제 2 방향으로 인접하고 상기 제 1 화소와 상기 제 1 방향으로 인접하는 제 4 화소를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 간격은 상기 제 2 간격보다 10 ㎛ 적은 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에서는 수평 전계 구동 방식을 이용하여 액정 표시 장치의 시야각을 넓히고, 공통 전극과 화소 전극 사이의 간격을 이웃하는 화소 영역에서 각각 다르게 하여 임계 치수 차이가 발생하더라도 보상할 수 있도록 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대하여 상세히 설명 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수평 전계 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판의 평면도로서, 인접한 네 개의 화소 영역을 도시한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 연장된 게이트 배선(120)이 형성되어 있고, 세로 방향으로 데이터 배선(130)이 형성되어 있다. 게이트 배선(120)과 데이터 배선(130)은 교차하여 화소 영역을 정의한다.
게이트 배선(120)과 데이터 배선(130)의 교차 부분에는 게이트 전극과 소스 및 드레인 전극으로 이루어진 박막 트랜지스터(140)가 형성되어 있어, 게이트 배선(120)의 신호에 따라 데이터 배선(130)의 화상 신호를 스위칭한다.
한편, 화소 영역에는 세로 방향을 가지는 다수의 화소 전극(150)과 공통 전극(160)이 형성되어 있는데, 화소 전극(150)과 공통 전극(160)은 엇갈리게 배치되어 있다.
화소 전극(150)은 박막 트랜지스터(140)의 드레인 전극과 이어진 화소 전극 연결선(151)에 일끝단이 연결되어 있으며, 공통 전극(160)은 가로 방향으로 연장된 공통 배선(161)과 일끝단이 연결되어 있다.
여기서, 점선으로 나타난 부분(200)은 화소 전극(150)과 공통 전극(160) 사이의 영역이 모두 동일한 간격을 가지도록 하였을 경우의 화소 전극 위치에 해당한다.
본 발명에서 좌측 상단의 A 영역에 위치하는 화소 전극(150)은 점선(200)보다 좌측으로 이동되어 있고, A 영역에 인접한 우측 상단의 B 영역에서는 화소 전극(120)이 점선(200)보다 우측으로 이동되어 있으며, 좌측 하단의 C 영역에서는 화소 전극(150)이 점선(200)보다 우측으로 이동되어 있고, 우측 하단의 D 영역에 위치하는 화소 전극(150)은 점선(200)보다 좌측으로 이동되어 있다.
본 발명에서는 이러한 네 영역이 기판 상에 반복하여 형성되어 있다.
따라서, 어레이 기판의 제조시 임계 치수 차이가 발생하더라도, 각 화소 영역에서 전극 간의 간격이 다르게 되어 있으므로 인접한 화소에 의해 서로 보상이 가능하다.
이때, 화소 전극(150)이 이동되는 거리 즉, 점선(200)과 화소 전극(150) 사이의 간격은 0.5 ㎛ 정도가 되도록 하는데, 이보다 작을 경우 임계 치수의 차이에 의한 문제를 보상할 수 없고, 이보다 클 경우에는 전극 사이의 간격 차이가 심하게 되어 또 다른 얼룩의 원인이 될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 서로 나란한 공통 전극과 화소 전극 사이의 간격을 이웃하는 영역에서 각각 다르게 하여 임계 치수 차이에 의한 얼룩을 방지할 수 있다.
여기서는 화소 전극을 각 화소 영역에서 다른 방향으로 수평 이동하도록 함으로써 얼룩을 방지하였으나, 공통 전극을 동일한 방법으로 이동시켜 공통 전극과 화소 전극 간의 거리를 이웃하는 영역에서 각각 다르게 할 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
본 발명에서는 액정 분자의 구동을 위한 제 1 및 제 2 전극을 동일 기판에 형성하여 시야각을 넓히는데 있어서, 서로 나란한 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 간격을 이웃하는 영역에서 각각 다르게 하여 임계 치수 차이가 발생하더라도 얼룩과 같은 불량을 방지할 수 있다.

Claims (2)

  1. 기판과;
    ㄱ) 상기 기판 상에 평행하게 제 1 방향으로 배열된 제 1 화소 전극과, ㄴ) 상기 제 1 화소 전극과 엇갈려 배치되며 인접한 두 개의 상기 제 1 화소 전극과 순차적으로 각각 제 1 간격 및 제 2 간격을 가지며 형성된 제 1 공통 전극과, ㄷ) 상기 제 1 화소 전극에 신호를 인가하는 제 1 스위칭 소자를 가지고 있으며, 상기 제 1 간격은 상기 제 2 간격보다 작은 제 1 화소와;
    ㄱ) 평행하게 상기 제 1 방향으로 배열된 제 2 화소 전극과, ㄴ) 상기 제 2 화소 전극과 엇갈려 배치되며 인접한 두 개의 상기 제 2 화소 전극과 순차적으로 각각 상기 제 2 간격 및 제 1 간격을 가지며 형성된 제 2 공통 전극과, ㄷ) 상기 제 2 화소 전극에 신호를 인가하는 제 2 스위칭 소자를 가지고 있으며, 상기 제 1 화소와 상기 제 2 방향으로 인접하는 제 2 화소와;
    ㄱ) 평행하게 상기 제 1 방향으로 배열된 제 3 화소 전극과, ㄴ) 상기 제 3 화소 전극과 엇갈려 배치되며 인접한 두 개의 상기 제 3 화소 전극과 순차적으로 각각 상기 제 1 간격 및 제 2 간격을 가지며 형성된 제 3 공통 전극과, ㄷ) 상기 제 3 화소 전극에 신호를 인가하는 제 3 스위칭 소자를 가지고 있으며, 상기 제 2 화소와 상기 제 1 방향으로 인접하는 제 3 화소와;
    ㄱ) 평행하게 상기 제 1 방향으로 배열된 제 4 화소 전극과, ㄴ) 상기 제 4 화소 전극과 엇갈려 배치되며 인접한 두 개의 상기 제 4 화소 전극과 순차적으로 각각 상기 제 2 간격 및 제 1 간격을 가지며 형성된 제 4 공통 전극과, ㄷ) 상기 제 4 화소 전극에 신호를 인가하는 제 4 스위칭 소자를 가지고 있으며, 상기 제 3 화소와 상기 제 2 방향으로 인접하고 상기 제 1 화소와 상기 제 1 방향으로 인접하는 제 4 화소
    를 포함하는 수평 전계 구동 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 간격은 상기 제 2 간격보다 10 ㎛ 적은 수평 전계 구동 방식 액정 표시 장치용 어레이 기판.
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