KR101166959B1 - 프린지필드 구동 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프린지필드 구동 액정표시장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 프린지필드 구동 액정표시장치는 상부기판과 하부기판의 사이에 액정이 개재되고, 상기 하부기판에는 게이트라인과 데이터라인이 교차배열되어 화소영역이 정의되며, 상기 화소영역에는 상호 절연되면서 오버랩되는 공통전극 및 화소전극이 설치되고, 상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차영역에는 상기 화소전극에 신호를 선택적으로 인가하는 TFT가 설치된 프린지필드 구동 액정표시장치에 있어서, 상기 화소전극과 상기 공통전극이 함께 프린지필드를 형성하도록 상기 공통전극에 공통신호를 인가하는 공통신호라인; 상기 화소전극에는 상기 게이트라인과 형성하는 각도가 순차적으로 증가 또는 감소하는 다수 개의 슬릿이 형성된 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 슬릿의 각도를 서로 다르게 형성하여 휘도가 상호보완됨으로써 러빙무라를 최소화하여 화면의 품위를 개선할 수 있는 FFS모드의 액정표시장치가 제공된다.

프린지필드, FFS, 2중도메인, 슬릿각도

Description

프린지필드 구동 액정표시장치{Apparatus for Fringe Field Switching Mode LCD Device}

본 발명은 프린지필드 구동 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화소전극에 형성되는 슬릿의 각도를 다르게 형성하여 휘도차이를 상호 보완할 수 있는 프린지필드 구동 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 프린지필드 구동 액정표시장치(이하 "FFS모드 액정표시장치"라고 함)는 액정이 프린지필드에 의해 제어되도록 구현되는 액정표시장치로 알려져 있다.

도 1은 종래 FFS모드 액정표시장치의 개략도이고, 도 2는 도 1의 액정 구동상태도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 FFS모드 액정표시장치(100A)는 통상적인 FFS모드의 액정표시장치와 같이 액정이 개재된 상부기판과 하부기판이 마련되고, 상부기판과 하부기판의 액정과 접촉하는 면에는 배향막이 구비되며, 상부기판에는 컬러필터층이 형성된다.

특히, 하부기판에는 게이트라인(110) 및 데이터라인(120)이 교차배열되어 화 소영역을 정의하고, 게이트라인(110)과 데이터라인(120)의 교차점 부근에서는 스위칭소자인 박막트랜지스터(130,이하 "TFT"라고 함)가 형성되어 있다.

화소영역 내에는 공통전극(미도시)이 설치되고, 공통전극에 지속적으로 공통신호를 공급하도록 게이트라인(110)과 인접하여 공통신호라인(140)이 공통전극과 콘택되어 설치된다.

공통전극의 상부로는 공통전극과 전기적으로 절연되도록 게이트절연막(미도시)을 사이에 두고 화소전극(150)이 화소영역 내에서 공통전극과 오버랩되도록 설치되며, 일단은 TFT(130)와 콘택되도록 설치되어 있다.

신호 인가시 화소전극(150)은 공통전극과 함께 작용하여 프린지필드가 형성되어 액정이 제어된다.

이 같은 FFS모드의 액정표시장치에 설치되는 화소전극(150)에는 투과율 및 효과적인 액정제어를 위해 내부에 등간격으로 형성되며, 게이트라인(110)을 기준으로 2°~ 11°의 각도를 형성하는 다수 개의 슬릿(151)이 형성된다.

상기 슬릿(151)을 통해, 도 2에 도시된 바와 같이, 액정은 전압 미인가시 러빙축과 평행한 방향인 a의 상태를 유지하다가 전압이 인가되면 러빙축에 대해 일정한 각을 형성하면서 b의 상태로 회전함으로써 액정이 동일한 방향으로 제어될 수 있었다.

한편, 도 3은 종래 2중 도메인의 FFS모드의 액정표시장치이고, 도 4는 도 3의 액정 구동상태도이다.

도 3을 참조하면, 종래 2중 도메인의 FFS모드의 액정표시장치(100B)는 다른 모든 구성은 도 1의 FFS모드의 액정표시장치와 동일하도록 형성되며, 화소전극(150)의 슬릿(151)과 공통신호라인(140)의 구조가 변경된다.

상기 공통신호라인(140)은 게이트라인(110)과 평행하면서 화소영역의 중앙부를 가로지르도록 설치되며, 화소전극(150)의 슬릿(151)은 도 1에서와 같이 형성되되, 공통신호라인(140)을 기준으로 상호 대칭되는 형상으로 형성된다.

이 같이 설치된 상태에서 액정은 전압 미인가시 러빙축과 평행한 방향인 a'의 상태를 유지하다가 전압이 인가되면 도 4에서와 같이, 공통신호라인(130)을 기준으로 러빙축에 대해 일정한 각을 형성하면서 b' 및 b''의 상태로 회전함으로써 액정은 2도메인을 형성하도록 제어될 수 있었다.

그런데, 배향막 러빙(rubbing)시 러빙포(rubbing cloth)의 불균일성에 의한 스크래치(scratch) 또는 파일(pile) 등의 뭉침현상이 발생하게 되어 이로 인해 액정은 부분적인 이상배향이 발생한다.

이에 따라, 액정에 구동전압 인가시 화소전극(150)의 슬릿(151)으로 인해 일정한 방향성을 가지면서 동작해야하는 액정의 방향이 이상배향이 발생한 부분에서는 세로줄 또는 가로줄 같은 러빙무라(rubbing mura)가 발생하게 되었다.

따라서, 러빙무라가 발생한 부분에서는 휘도차가 발생하여 러빙무라의 시인성이 강해지는 문제점이 있었다.

또한, 러빙무라의 시인성이 강해짐에 따라 화면의 품위가 낮아지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슬릿의 각도를 서로 다르게 형성하여 휘도가 상호보완됨으로써 러빙무라를 최소화할 수 있는 FFS모드의 액정표시장치를 제공함에 있다.

또한, 러빙무라를 최소화함으로써 화면의 품위를 개선할 수 있는 FFS모드의 액정표시장치를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 상부기판과 하부기판의 사이에 액정이 개재되고, 상기 하부기판에는 게이트라인과 데이터라인이 교차배열되어 화소영역이 정의되며, 상기 화소영역에는 상호 절연되면서 오버랩되는 공통전극 및 화소전극이 설치되고, 상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차영역에는 상기 화소전극에 신호를 선택적으로 인가하는 TFT가 설치된 프린지필드 구동 액정표시장치에 있어서, 상기 화소전극과 상기 공통전극이 함께 프린지필드를 형성하도록 상기 공통전극에 공통신호를 인가하는 공통신호라인; 상기 화소전극에는 상기 게이트라인으로부터 멀어지는 방향으로 다수 개의 슬릿이 형성되되, 상기 슬릿은 폭이 상기 슬릿의 좌측 단부로부터 우측 단부까지 동일하게 형성되며, 상기 슬릿의 우측 단부와 좌측 단부 중 어느 하나는 등간격이 되도록 이격형성되고, 다른 하나는 상기 게이트라인과 형성하는 각도가 순차적으로 증가하거나 감소하도록 이격형성된 것을 특징으로 하는 프린지필드 구동 액정표시장치에 의해 달성된다.

상기 목적은 본 발명의 다른 국면에 따라, 상부기판과 하부기판의 사이에 액정이 개재되고, 상기 하부기판에는 게이트라인과 데이터라인이 교차배열되어 화소영역이 정의되며, 상기 화소영역에는 공통전극 및 화소전극이 설치되고, 상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차영역에는 상기 화소전극에 신호를 선택적으로 인가하는 TFT가 설치된 프린지필드 구동 액정표시장치에 있어서, 상기 화소전극과 상기 공통전극이 함께 프린지필드를 형성하도록 상기 공통전극에 공통신호를 인가하며, 상기 화소영역의 중앙부에 설치되는 공통신호라인; 상기 화소전극에는 상기 공통신호라인으로부터 멀어지는 방향으로 다수 개의 슬릿이 형성되되, 상기 슬릿은 폭이 상기 슬릿의 좌측 단부로부터 우측 단부까지 동일하게 형성되며, 상기 슬릿의 우측 단부와 좌측 단부 중 어느 하나는 등간격이 되도록 이격형성되고, 다른 하나는 상기 공통신호라인과 형성하는 각도가 순차적으로 증가하거나 감소하도록 이격형성된 것을 특징으로 하는 프린지필드 구동 액정표시장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 슬릿과 상기 게이트라인이 형성하는 각도 또는 상기 슬릿과 상기 공통신호라인이 형성하는 각도는 2°내지 45°중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 슬릿 간의 이격거리는 2㎛ 내지 10㎛ 중 어느 하나일 수 있다.

아울러, 상기 슬릿은 인접한 슬릿과 2°내지 3°사이의 각도를 형성하는 것이 바람직하다.

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본 발명에 따르면, 슬릿의 각도를 서로 다르게 형성하여 휘도가 상호보완됨으로써 러빙무라를 최소화할 수 있는 FFS모드의 액정표시장치가 제공된다.

또한, 러빙무라를 최소화함으로써 화면의 품위를 개선할 수 있는 FFS모드의 액정표시장치가 제공된다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도이다. 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치는 상부기판과 하부기판의 사이에 액정이 개재되며, 상부기판에는 컬러필터층이 형성되고, 상부기판 및 하부기판에는 각각 액정을 배향하도록 배향막이 형성된다.

이때, 액정의 러빙각도는 0°~ 10°로 형성된다.

상기 하부기판에는, 도 5를 참조하면, 게이트라인(10)과 데이터라인(20)이 교차배열되어 화소영역이 정의되고, 화소영역에는 상호 절연되면서 오버랩되는 공통전극(미도시) 및 화소전극(50)이 설치된다.

또한, 게이트라인(10)과 동일 공정에서 형성되며, 전압 인가시 화소전극(50)과 공통전극이 함께 액정에 프린지필드를 형성하도록 공통전극에 구동신호를 인가하는 공통신호라인(미도시)이 형성된다.

상기 게이트라인(10)과 상기 데이터라인(20)의 교차영역에는 화소전극(50)에 신호를 선택적으로 인가하도록 TFT(40)가 설치된다.

특히, 화소전극(50)에는 게이트라인(10)과 형성하는 각도가 하부 단변으로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 증가하는 다수 개의 슬릿(51)이 형성된다.

이때, 각 슬릿(51)은 일 방향으로 길게 형성되며, 그 폭은 동일하게 형성된다. 그리고, 각도는 2°~ 45°로 형성되며, 인접한 두 슬릿(51)간의 각도가 2°~ 3°를 이루도록 형성되고, 각 슬릿(51) 간의 이격거리는 2㎛ ~ 10㎛가 되도록 형성된다.

즉, 각 슬릿(51)은 게이트라인을 기준으로 서로 다른 각도를 갖게 되고, 이격거리 또한 다르게 되고, 이를 통해 각 슬릿이 형성된 부분에서의 액정구동이 서로 다르게 되어 상호 간에 휘도차가 보상되며, 결과적으로 러빙무라의 시인성을 최소화할 수 있고, 화면의 품위도 개선될 수 있다.

표 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 투과율 차이의 보상을 보여주는 시뮬레이션결과이다.

[표 1] 러빙 불균일에 따른 투과율 특성

인가전압	러빙각	비교예 투과율	제1실시예 투과율
3V	0°	3.4	2.7
	2°	2.3	2.6
	투과율차이	1.1	0.1

표 1에서, 비교예는 도 1에 해당하는 종래기술의 구조로서 화소전극의 슬릿각도는 게이트라인을 기준으로 7°로 형성하였고, 제1실시예는 도 5에 해당하는 본 발명의 제1실시예의 구조를 이용하였으며 화소전극의 슬릿각도를 게이트라인을 기준으로 4°부터 게이트라인과 멀어질수록 점차적으로 2°씩 증가하도록 슬릿을 형성하였다.

또한, 러빙각 0°는 정상적으로 러빙이 된 상태를 나타내며, 러빙각 2°는 러빙 불량에 의해 비정상적으로 러빙된 상태를 나타낸다.

표 1의 비교예와 제1실시예에서 정상 러빙상태(러빙각 0°)와 러빙 불량상 태(러빙각 2°) 사이의 투과율 차이를 보면 제1실시예의 투과율 차이가 감소된 것을 알 수 있다.

이것은 러빙이 정상적으로 된 부분과 러빙 불량이 발생한 부분의 투과율 차이가 감소되어 결과적으로 휘도차가 보상된다는 것을 보여주는 것이다.

다음, 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 변형예에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 제1실시예의 변형예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도이다.

도 6을 참조하면, 제1실시예에서는 슬릿이 게이트라인과 형성하는 각도가 게이트라인으로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 증가하도록 형성되었으나, 변형예에서는 게이트라인으로부터 멀어지는 방향으로 슬릿이 게이트라인과 형성하는 각도가 순차적으로 감소하도록 형성된다.

아울러, 제1실시예의 다른 변형예로서, 상술한 변형예와 제1실시예에서는 슬릿(51)의 우측 단부가 등간격으로 형성되고, 게이트라인과 형성하는 각도가 증가 또는 감소하도록 좌측 단부가 이격형성되었으나, 도 7 및 도 8에서와 같이 슬릿(51)의 좌측 단부가 등간격으로 형성되고, 게이트라인과 형성하는 각도가 순차적으로 증가 또는 감소하도록 우측 단부가 순차적으로 이격형성될 수 있다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2실시예에서는 제1실시예와 비교하여 화소전극에 형성되는 다수 개의 슬릿이 공통신호라인과의 형성하는 각도가 증가 또는 감소하도록 형성되며, 이외의 구성은 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도이다. 도 9를 참조하면, 제2실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치에서 공통신호라인(30)은 화소영역의 중앙부를 가로지르며 게이트라인(10)과 평행하도록 설치된다.

이를 통해, 공통신호라인(30)을 기준으로 화소영역은 상부영역과 하부영역으로 나눠진다.

이때, 화소영역의 상부영역에 대응되는 화소전극(50)에는 공통신호라인(30)과 형성하는 각도가 공통신호라인(30)으로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 증가하는 다수 개의 슬릿(52)이 형성된다.

여기서의 슬릿의 형성조건 또한 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

아울러, 화소영역의 하부영역에 대응되는 화소전극(50)에는 상부영역의 화소전극(50)에 형성된 슬릿(52)과 대칭된 형태로 슬릿(53)이 형성된다.

이 같이 형성됨으로써, 제1실시예에서와 같이, 배향시 이상배향에 의해 발생할 수 있는 러빙무라를 최소화하여 화면품위를 개선할 수 있다.

다음, 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 변형예에 대해 설명한다. 도 10은 본 발명의 제2실시예의 변형예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도이다.

도 10을 참조하면, 제2실시예에서는 화소전극(50)에 형성되는 슬릿이 공통신호라인(30)으로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 공통신호라인(30)과 형성하는 각도가 증가하도록 형성되나, 제2실시예의 변형예에서는 화소전극(50)에 형성되는 슬릿이 공통신호라인(30)으로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 공통신호라인(30)과 형성하는 각도가 감소하도록 형성된다.

아울러, 제2실시예의 다른 변형예로서, 제1실시예의 다른 변형예와 같은 원리로, 도 11 및 도 12에서와 같이 슬릿의 좌측단부를 기준으로 우측단부가 순차적으로 이격되도록 형성될 수도 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

도 1은 종래 FFS모드 액정표시장치의 개략도,

도 2는 도 1의 액정 구동상태도,

도 3은 종래 2중 도메인의 FFS모드의 액정표시장치,

도 4는 도 3의 액정 구동상태도,

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도,

도 6은 본 발명의 제1실시예의 변형예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도,

도 7과 도 8은 본 발명의 제1실시예의 다른 변형예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도,

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도,

도 10은 본 발명의 제2실시예의 변형예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도,

도 11 및 도 12는 본 발명의 제2실시예의 다른 변형예에 따른 FFS모드의 액정표시장치의 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 게이트라인 20 : 데이터라인 30 : 공통신호라인

40 : TFT 50 : 화소전극 51,52,53 : 슬릿

Claims (6)

1. 상부기판과 하부기판의 사이에 액정이 개재되고, 상기 하부기판에는 게이트라인과 데이터라인이 교차배열되어 화소영역이 정의되며, 상기 화소영역에는 상호 절연되면서 오버랩되는 공통전극 및 화소전극이 설치되고, 상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차영역에는 상기 화소전극에 신호를 선택적으로 인가하는 TFT가 설치된 프린지필드 구동 액정표시장치에 있어서,

   상기 화소전극과 상기 공통전극이 함께 프린지필드를 형성하도록 상기 공통전극에 공통신호를 인가하는 공통신호라인;

   상기 화소전극에는 상기 게이트라인으로부터 멀어지는 방향으로 다수 개의 슬릿이 형성되되, 상기 슬릿은 폭이 상기 슬릿의 좌측 단부로부터 우측 단부까지 동일하게 형성되며,

   상기 슬릿의 우측 단부와 좌측 단부 중 어느 하나는 등간격이 되도록 이격형성되고, 다른 하나는 상기 게이트라인과 형성하는 각도가 순차적으로 증가하거나 감소하도록 이격형성된 것을 특징으로 하는 프린지필드 구동 액정표시장치.
2. 상부기판과 하부기판의 사이에 액정이 개재되고, 상기 하부기판에는 게이트라인과 데이터라인이 교차배열되어 화소영역이 정의되며, 상기 화소영역에는 공통전극 및 화소전극이 설치되고, 상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차영역에는 상기 화소전극에 신호를 선택적으로 인가하는 TFT가 설치된 프린지필드 구동 액정표시장치에 있어서,

   상기 화소전극과 상기 공통전극이 함께 프린지필드를 형성하도록 상기 공통전극에 공통신호를 인가하며, 상기 화소영역의 중앙부에 설치되는 공통신호라인;

   상기 화소전극에는 상기 공통신호라인으로부터 멀어지는 방향으로 다수 개의 슬릿이 형성되되, 상기 슬릿은 폭이 상기 슬릿의 좌측 단부로부터 우측 단부까지 동일하게 형성되며,

   상기 슬릿의 우측 단부와 좌측 단부 중 어느 하나는 등간격이 되도록 이격형성되고, 다른 하나는 상기 공통신호라인과 형성하는 각도가 순차적으로 증가하거나 감소하도록 이격형성된 것을 특징으로 하는 프린지필드 구동 액정표시장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 슬릿과 상기 게이트라인이 형성하는 각도는 2°내지 45°중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프린지필드 구동 액정표시장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 슬릿과 상기 공통신호라인이 형성하는 각도는 2°내지 45°중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프린지필드 구동 액정표시장치.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 슬릿 간의 이격거리는 2㎛ 내지 10㎛ 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프린지필드 구동 액정표시장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 슬릿은 인접한 슬릿과 2°내지 3°사이의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드 구동 액정표시장치.

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