KR101233728B1 - Liquid crystal display device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수평전계형 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 viewing angle crosstalk를 방지할 수 있는 액정표시소자의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a horizontal field type liquid crystal display device, and more particularly, to a structure of a liquid crystal display device capable of preventing viewing angle crosstalk.

본 발명에 따른 액정표시소자는 어레이 기판 위에 형성된 게이트전극과 게이트배선 및 다수의 공통전극; 상기 게이트전극과 게이트배선 및 다수의 공통전극을 포함하는 어레이 기판 위에 형성된 게이트절연층; 상기 게이트절연층 위에 형성되어 반도체 패턴을 구성하는 반도체층; 상기 반도체층 위에 형성된 소스전극과 드레인전극 및 상기 게이트배선과 함께 복수의 화소를 정의하는 데이터배선; 상기 소스전극과 드레인전극 및 데이터배선을 포함하는 어레이 기판 위에 형성되는 층간절연층; 상기 층간절연층 위에 형성되며, 상기 다수의 공통전극과 함께 수평 전계를 이루도록 형성된 다수의 화소전극; 상기 어레이 기판과 대향하여 합착되는 컬러필터 기판; 및 상기 컬러필터 기판에 형성되되, 상기 게이트배선과 나란한 방향으로 스트라이프(stripe) 형태로 형성된 블랙매트릭스를 포함하며, 상기 다수의 공통전극 중 상기 데이터배선 인근 하부에 위치한 공통전극은 이웃하는 화소 쪽으로 연장되어 상기 데이터배선과 중첩하여 백라이트 빛을 차단하는 것을 특징으로 한다.A liquid crystal display device according to the present invention includes a gate electrode, a gate wiring, and a plurality of common electrodes formed on an array substrate; A gate insulating layer formed on the array substrate including the gate electrode, the gate wiring, and a plurality of common electrodes; A semiconductor layer formed on the gate insulating layer to form a semiconductor pattern; A data line defining a plurality of pixels along with the source electrode, the drain electrode, and the gate wiring formed on the semiconductor layer; An interlayer insulating layer formed on the array substrate including the source electrode, the drain electrode, and the data wiring; A plurality of pixel electrodes formed on the interlayer insulating layer and formed to form a horizontal electric field together with the plurality of common electrodes; A color filter substrate bonded to the array substrate so as to be opposite to each other; And a black matrix formed on the color filter substrate and formed in a stripe shape in a direction parallel to the gate wiring, wherein a common electrode disposed below the data wiring among the plurality of common electrodes extends toward a neighboring pixel. And overlapping the data line to block backlight light.

액정표시소자, 수평전계형, 빛샘현상, viewing angle crosstalk LCD, Horizontal field type, Light leakage phenomenon, viewing angle crosstalk

Description

액정표시소자 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}Liquid Crystal Display Device {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1a는 종래기술의 액정표시소자를 나타내는 평면도1A is a plan view showing a liquid crystal display device of the related art.

도 1b는 종래기술의 액정표시소자를 나타내는 단면도1B is a cross-sectional view showing a conventional liquid crystal display device

도 1c는 종래기술의 액정표시소자에서, viewing angle crosstalk 현상을 나타내는 단면도1C is a cross-sectional view illustrating a viewing angle crosstalk phenomenon in a liquid crystal display device of the related art.

도 1d는 종래기술의 액정표시소자에서, viewing angle crosstalk 현상을 방지하기 위한 구조의 단면도1D is a cross-sectional view of a structure for preventing a viewing angle crosstalk phenomenon in a conventional liquid crystal display device.

도 2a는 본 발명의 제 1실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 평면도2A is a plan view showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

도 2b는 본 발명의 제 1실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 단면도2B is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

도 2c는 본 발명의 제 1실시예에 의한 액정표시소자에서 viewing angle crosstalk의 발생이 방지되는 것을 나타내는 단면도2C is a cross-sectional view illustrating that viewing angle crosstalk is prevented from occurring in the liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 제 2실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 평면도3A is a plan view showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.

도 3b는 본 발명의 제 2실시예에 의한 액정표시소자에서 viewing angle crosstalk의 발생이 방지되는 것을 나타내는 단면도3B is a cross-sectional view showing that viewing angle crosstalk is prevented from occurring in the liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 제 3실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 평면도4A is a plan view showing a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.

도 4b는 본 발명의 제 3실시예에 의한 액정표시소자에서 viewing angle crosstalk의 발생이 방지되는 것을 나타내는 단면도4B is a cross-sectional view illustrating that viewing angle crosstalk is prevented from occurring in the liquid crystal display according to the third exemplary embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 제 4실시예에 의한 액정표시소자를 나타내는 평면도5A is a plan view showing a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.

도 5b는 본 발명의 제 4실시예에 의한 액정표시소자에서 viewing angle crosstalk의 발생이 방지되는 것을 나타내는 단면도5B is a cross-sectional view illustrating that viewing angle crosstalk is prevented from occurring in the liquid crystal display according to the fourth embodiment of the present invention.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS

205,305,405,505: 공통전극205,305,405,505: common electrode

215,315,415,515: 화소전극215,315,415,515: pixel electrode

219,319,419,519: 블랙매트릭스219,319,419,519: Black Matrix

221,321,421,521: 게이트배선221,321,421,521: gate wiring

본 발명은 수평전계형 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 viewing angle crosstalk를 방지할 수 있는 액정표시소자의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a horizontal field type liquid crystal display device, and more particularly, to a structure of a liquid crystal display device capable of preventing viewing angle crosstalk.

액정표시소자는 소정의 전극에 인가된 전압에 의하여 발생한 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하는 디스플레이소자이며, 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직전계형과 수평전계형으로 구분된다.A liquid crystal display device is a display device that displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal by using an electric field generated by a voltage applied to a predetermined electrode, and is divided into a vertical electric field type and a horizontal electric field type according to the direction of the electric field driving the liquid crystal. .

일반적으로 사용되고 있는 수직전계형 액정표시소자 중 비틀린 네마틱 액정을 사용하는 twisted nematic(TN, 이하에서 TN이라 부른다) 방식의 액정표시소자는, 전계를 형성하기 위해 투명 전극이 형성되어 있는 한 쌍의 투명한 기판, 두 기판 사이의 액정층, 각각의 기판 바깥 면에 부착되어 빛을 편광시키는 두 장의 편광 판 및 각각의 투명 전극에 전기적인 신호를 인가할 수 있는 전원부로 구성된다. 여기서, 하부기판에 형성된 전극은 화소를 단위로 각각 형성되어 있는 화소전극이며, 상부기판에 형성된 전극은 공통단자에 일체로 연결되어 있는 공통전극이다. Twisted nematic (TN, hereinafter referred to as TN) type liquid crystal display device using a twisted nematic liquid crystal among the vertical field type liquid crystal display devices generally used is a pair of transparent electrodes in which transparent electrodes are formed to form an electric field. It consists of a substrate, a liquid crystal layer between two substrates, two polarizing plates attached to the outer surface of each substrate to polarize light, and a power supply unit capable of applying an electrical signal to each transparent electrode. Here, the electrodes formed on the lower substrate are pixel electrodes formed in units of pixels, and the electrodes formed on the upper substrate are common electrodes integrally connected to the common terminal.

상기 화소전극과 공통전극에 전기장을 인가하지 않을 때에는, 두 기판 사이에 채워진 액정층의 액정 분자들은 두 기판에 평행하며 일정한 피치(pitch)를 가지고 나선상으로 꼬여 있어, 액정 분자의 장축 배열 방위가 연속적으로 변화되는 비틀린 구조를 가진다.When no electric field is applied to the pixel electrode and the common electrode, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer filled between the two substrates are parallel to the two substrates and twisted in a spiral with a constant pitch, so that the long-axis alignment orientation of the liquid crystal molecules is continuous. It has a twisted structure that changes to.

전기장을 인가했을 때에는, 액정 분자의 장축 배열 방위가 일정하게 전기장의 방향과 평행하게 배열되어 두 기판에 대하여 수직한 구조를 가진다.When the electric field is applied, the long-axis alignment orientation of the liquid crystal molecules is constantly arranged in parallel with the direction of the electric field to have a structure perpendicular to the two substrates.

이렇게 액정 물질을 이용한 액정표시소자에서는 액정 물질이 가지는 굴절률 이방성의 특징 때문에 액정 패널을 보는 각도에 따라 색의 변화 및 대비비의 변화 등이 크기 때문에 시야각이 좁고 계조 반전이 일어나는 문제점을 가지고 있다.As described above, the liquid crystal display device using the liquid crystal material has a problem in that the viewing angle is narrow and the gray level inversion occurs because the color change and the contrast ratio change depending on the angle of view of the liquid crystal panel due to the refractive index anisotropy of the liquid crystal material.

이러한 문제점으로 인하여 넓은 시야각을 가지는 액정표시소자의 개발이 요구됨에 따라, TN 방식을 적용하지 않고 하나의 기판에 공통 전극 및 화소전극을 형성한 새로운 방식인 수평전계방식의 액정표시소자의 구조가 제안되었다.Due to these problems, the development of a liquid crystal display device having a wide viewing angle is required. Therefore, a structure of a horizontal field type liquid crystal display device, which is a new method in which a common electrode and a pixel electrode are formed on a single substrate without applying the TN method, is proposed. It became.

수평전계형 액정표시소자는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소전극과 공통전극 간에 형성된 수평 전계에 의해 액정을 구동하게 된다. 이러한 수평전계형 액정표시소자는 시야각이 160도 정도로 넓은 장점을 가진다. 이하에서 수평전계형 액정표시소자에 대하여 상세히 설명한다.In the horizontal field type liquid crystal display, a liquid crystal is driven by a horizontal electric field formed between a pixel electrode and a common electrode arranged side by side on a lower substrate. The horizontal field type liquid crystal display device has a wide viewing angle of about 160 degrees. Hereinafter, the horizontal field type liquid crystal display device will be described in detail.

수평전계형 액정표시소자는 서로 대향하여 합착된 박막트랜지스터 어레이 기 판, 컬러필터 기판, 및 상기 기판들 사이에 채워진 액정에 의하여 구성된다. 상기 박막트랜지스터 어레이 기판은 각 단위 화소에 수평 방향의 전계를 형성하기 위한 다수의 신호배선, 박막트랜지스터 및 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. 그리고 상기 컬러필터 기판은 색 구현을 위한 컬러필터, 빛샘 방지를 위한 블랙매트릭스 및 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다.The horizontal field type liquid crystal display device is constituted by a thin film transistor array substrate, a color filter substrate, and liquid crystal filled between the substrates bonded to each other. The thin film transistor array substrate includes a plurality of signal wirings, thin film transistors, and alignment layers coated for liquid crystal alignment to form an electric field in a horizontal direction in each unit pixel. The color filter substrate is composed of a color filter for color implementation, a black matrix for preventing light leakage, and an alignment film coated for liquid crystal alignment.

이하에서, 도면을 참조하여 종래 기술의 수평전계형 액정표시소자에 대하여 좀 더 자세히 설명한다.Hereinafter, a horizontal field type liquid crystal display device of the prior art will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 종래기술에 따른 수평전계형 액정표시소자의 액정패널을 나타낸 평면도이며, 도 1b는 도 1a에서 선 A-A'를 따라 절취한 박막트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 단면도이다.FIG. 1A is a plan view illustrating a liquid crystal panel of a horizontal field type liquid crystal display device according to the related art, and FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor array substrate taken along the line AA ′ in FIG. 1A.

도 1a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 수평전계형 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판은, 기판(101) 위에 교차 되게 형성된 게이트배선(121), 데이터배선(123) 및 공통배선(125)과, 각 화소영역마다 형성된 박막트랜지스터와, 각 화소영역에 수평 전계를 이루도록 형성된 화소전극(115) 및 공통전극(105)으로 구성된다. 이때, 상기 게이트배선(121)의 하부에도 같은 패턴으로 반도체층(도 1c의 123a)이 형성되어 있으며, 이는 게이트배선(121)이 단선된 경우에 리페어(repair)를 하기 위함이다. 그리고 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 구성요소에 추가되어 화소전극(115)과 공통 배선(125)의 중첩부에 스토리지 커패시터가 형성될 수도 있다.As shown in FIGS. 1A and 2B, a thin film transistor array substrate of a horizontal field type liquid crystal display device according to the related art includes a gate wiring 121, a data wiring 123, and a common wiring formed to intersect on a substrate 101. 125, a thin film transistor formed in each pixel region, and a pixel electrode 115 and a common electrode 105 formed to form a horizontal electric field in each pixel region. In this case, the semiconductor layer (123a of FIG. 1C) is formed under the gate wiring 121 in the same pattern. This is to perform a repair when the gate wiring 121 is disconnected. Although not shown in the drawings, a storage capacitor may be formed in an overlapping portion of the pixel electrode 115 and the common wiring 125 in addition to the component.

먼저 각 배선에 신호를 공급하는 배선들에 대하여 살펴보면, 게이트배선 (121)은 박막트랜지스터의 게이트전극(103)에 게이트신호를 공급하고, 데이터배선(123)은 박막트랜지스터의 드레인전극(111b)을 통해 화소전극(115)에 화소신호를 공급하며, 공통배선(125)은 화소영역을 사이에 두고 액정 구동을 위한 기준전압을 공통전극(105)에 공급한다.First, the wirings for supplying signals to the respective wirings will be described. The gate wiring 121 supplies a gate signal to the gate electrode 103 of the thin film transistor, and the data wiring 123 supplies the drain electrode 111b of the thin film transistor. The pixel signal is supplied to the pixel electrode 115, and the common wiring 125 supplies a reference voltage for driving the liquid crystal to the common electrode 105 with the pixel region interposed therebetween.

다음으로, 상기 박막트랜지스터는 게이트배선(121)의 게이트 신호에 응답하여 데이터배선(123)의 화소 신호가 화소전극(115)에 충전되어 유지되게 하는 역할을 하는데, 그 구성을 살펴보면 게이트배선(121)에 전기적으로 연결된 게이트전극(103), 데이터배선(123)에 전기적으로 연결된 소스전극(111a), 화소전극(115)에 전기적으로 연결된 드레인전극(111b), 게이트전극(103)과 게이트절연층(107)을 사이에 두고 중첩되면서 소스전극(111a)과 드레인전극(111b) 사이에 채널을 형성하는 반도체패턴(109)으로 구성된다. 이때 상기 반도체패턴(109)은 데이터배선(123), 데이터 패드전극(도면에 미도시) 및 스토리지 전극(도면에 미도시)과 중첩되게 형성되고, 이러한 반도체 패턴(109) 위에는 데이터배선(123), 소스전극(111a), 드레인전극(111b), 데이터 패드전극(도면에 미도시) 및 스토리지전극(도면에 미도시)과 오믹컨택을 위한 오믹컨택층(110)이 더 형성된다.Next, the thin film transistor serves to keep the pixel signal of the data line 123 charged and maintained in the pixel electrode 115 in response to the gate signal of the gate line 121. ), The gate electrode 103 electrically connected to the gate electrode 103, the source electrode 111a electrically connected to the data wiring 123, the drain electrode 111b electrically connected to the pixel electrode 115, the gate electrode 103 and the gate insulating layer. The semiconductor pattern 109 forms a channel between the source electrode 111a and the drain electrode 111b while overlapping the gap 107 therebetween. In this case, the semiconductor pattern 109 is formed to overlap the data line 123, the data pad electrode (not shown), and the storage electrode (not shown), and the data line 123 is disposed on the semiconductor pattern 109. A source electrode 111a, a drain electrode 111b, a data pad electrode (not shown), a storage electrode (not shown), and an ohmic contact layer 110 for ohmic contact are further formed.

이어서 화소전극(115)을 포함한 나머지 구성요소에 대하여 살펴보면, 화소전극(115)은 층간절연층(113)을 관통하는 콘택트홀(127)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(111b)과 전기적으로 연결되어 화소영역에 형성되고, 공통전극(105)은 공통배선(125)과 전기적으로 연결되어 화소영역에 형성된다. 그리고 상기 화소전극을 포함하는 기판 위에는 절연물질로 이루어진 보호층이 형성될 수 있으나 도면에서는 생략하였다.Next, the remaining components including the pixel electrode 115 will be described. The pixel electrode 115 may be electrically connected to the drain electrode 111b of the thin film transistor through a contact hole 127 penetrating through the interlayer insulating layer 113. The common electrode 105 is electrically connected to the common wiring 125 and is formed in the pixel region. A protective layer made of an insulating material may be formed on the substrate including the pixel electrode, but is omitted in the drawing.

이에 따라, 박막트랜지스터를 통해 화소 신호가 공급된 화소전극(115)과 공통배선(125)을 통해 기준 전압이 공급된 공통전극(105) 사이에는 수평 전계가 형성된다. 이러한 수평 전계에 의해 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러 필터 어레이 기판 사이에서 수평방향으로 배열된 액정 분자들이 굴절률 이방성에 의해 회전하게 되며, 상기 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상을 구현하게 된다.Accordingly, a horizontal electric field is formed between the pixel electrode 115 supplied with the pixel signal through the thin film transistor and the common electrode 105 supplied with the reference voltage through the common wiring 125. The horizontal electric field causes the liquid crystal molecules arranged in the horizontal direction between the thin film transistor array substrate and the color filter array substrate to rotate by refractive anisotropy, so that the light transmittance that passes through the pixel region varies according to the degree of rotation of the liquid crystal molecules. As a result, an image is realized.

그러나 종래의 수평전계 액정표시소자는 빛샘영역이라는 비정상적인 화면을 표시하는 영역을 포함하고 있으며, 이를 도 1c를 참조하여 이하에서 설명한다.However, the conventional horizontal field liquid crystal display includes an area for displaying an abnormal screen called a light leakage area, which will be described below with reference to FIG. 1C.

도 1c는 도 1a의 B-B' 방향의 절단면으로서, 수평전계형 액정표시소자에서는 공통전극(105)과 화소전극(115)이 같은 기판에 존재하여 그 사이에 전계를 형성하여 액정(131)을 배열시킨다. 도 1c에서는 도 1b에서 도시를 생략하였던 보호층(133)을 도시하였다. 이때 공통전극(105)과 화소전극(115) 사이뿐 아니라, 데이터배선(123)과 공통전극(105) 사이에도 원하지 않던 전계가 형성되어, 공통전극(105)의 끝단부와 데이터배선(123)이 인접하는 부분에서 백라이트에서 발생한 빛(129)이 화면상의 원하지 않는 부분으로 새게 되는 현상이 발생하며, 상기 현상을 빛샘 현상이라 부른다. 도 1c에서는 공통전극(105)과 데이터배선(123) 간에 형성된 전계 및 액정(131)의 배열만 그렸지만, 실제로는 공통전극(105)과 화소전극(115) 간에 전계가 형성되고 액정이 배열되며, 도 1c에서는 이를 생략한 것이다. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1A. In the horizontal field type liquid crystal display device, the common electrode 105 and the pixel electrode 115 exist on the same substrate to form an electric field therebetween to arrange the liquid crystals 131. . In FIG. 1C, the protective layer 133, which is not shown in FIG. 1B, is illustrated. At this time, an unwanted electric field is formed not only between the common electrode 105 and the pixel electrode 115, but also between the data wiring 123 and the common electrode 105 to form an end portion of the common electrode 105 and the data wiring 123. In this adjacent portion, light 129 generated from the backlight leaks to an unwanted portion on the screen, which is called a light leakage phenomenon. In FIG. 1C, only the electric field formed between the common electrode 105 and the data wiring 123 and the arrangement of the liquid crystal 131 are drawn, but in reality, an electric field is formed between the common electrode 105 and the pixel electrode 115 and the liquid crystal is arranged. In FIG. 1C, this is omitted.

종래기술에서는 상기 빛샘 영역을 차단하기 위하여 컬러필터 기판(117)에 블 랙매트릭스(119)를 형성하는 방법을 사용하고 있으나, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 블랙매트릭스(119)에 의하여 정면시야각에서는 빛샘영역의 차단이 가능하지만, 측면 시야각에서는 빛샘영역의 일부가 관찰될 수 있다. 이러한 현상을 일반적으로 viewing angle crosstalk라고 부른다.In the related art, the black matrix 119 is formed on the color filter substrate 117 to block the light leakage region. However, as shown in FIG. Although the light leakage area can be blocked, a part of the light leakage area may be observed at the side viewing angle. This phenomenon is commonly referred to as viewing angle crosstalk.

상기 viewing angle crosstalk 현상을 방지하기 위한 종래의 기술로는, 도 1d에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스(119)의 폭을 증가시켜 빛샘 영역을 넓게 가리거나, 도면을 따로 그리지는 않았지만 데이터전극과 공통전극 사이의 간격을 증가시켜 전경(disclination)을 감소시키는 방법 등이 있다.As a conventional technique for preventing the viewing angle crosstalk phenomenon, as shown in FIG. 1D, the width of the black matrix 119 is increased to cover the light leakage region, or the data electrode and the common electrode are not drawn separately. Increasing the spacing between them to reduce the foreground (disclination).

그러나 상기 종래기술들에 의하면 viewing angle crosstalk를 방지할 수는 있지만, 동시에 상하판의 합착 얼라인 마진(align margin)이 감소하고, 상하판의 합착 과정에서 미스 얼라인(mis-align)이 발생하게 되면 액정패널의 개구율이 감소되는 문제점이 있다.However, according to the prior arts, the viewing angle crosstalk can be prevented, but at the same time, the alignment margin of the upper and lower plates is reduced, and mis-alignment occurs during the upper and lower plates. In this case, the aperture ratio of the liquid crystal panel is reduced.

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본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 수평전계(In Plane Switch)형 액정표시소자는 데이터배선과 인접한 공통전극을 데이터배선 영역까지 확장시켜 측면 시야각에서 빛샘 현상이 관찰되는 viewing angle crosstalk 현상을 방지하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem. In an In-Plane Switch type liquid crystal display according to the present invention, a light leakage phenomenon is observed at a side viewing angle by extending a common electrode adjacent to a data line to a data line area. The aim is to prevent angle crosstalk.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수평전계형 액정표시소자의 구조는, 어레이 기판 위에 형성된 게이트전극과 게이트배선 및 다수의 공통전극; 상기 게이트전극과 게이트배선 및 다수의 공통전극을 포함하는 어레이 기판 위에 형성된 게이트절연층; 상기 게이트절연층 위에 형성되어 반도체 패턴을 구성하는 반도체층; 상기 반도체층 위에 형성된 소스전극과 드레인전극 및 상기 게이트배선과 함께 복수의 화소를 정의하는 데이터배선; 상기 소스전극과 드레인전극 및 데이터배선을 포함하는 어레이 기판 위에 형성되는 층간절연층; 상기 층간절연층 위에 형성되며, 상기 다수의 공통전극과 함께 수평 전계를 이루도록 형성된 다수의 화소전극; 상기 어레이 기판과 대향하여 합착되는 컬러필터 기판; 및 상기 컬러필터 기판에 형성되되, 상기 게이트배선과 나란한 방향으로 스트라이프(stripe) 형태로 형성된 블랙매트릭스를 포함하며, 상기 다수의 공통전극 중 상기 데이터배선 인근 하부에 위치한 공통전극은 이웃하는 화소 쪽으로 연장되어 상기 데이터배선과 중첩하여 백라이트 빛을 차단하는 것을 특징으로 한다.The structure of the horizontal field type liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object, the gate electrode and the gate wiring formed on the array substrate and a plurality of common electrodes; A gate insulating layer formed on the array substrate including the gate electrode, the gate wiring, and a plurality of common electrodes; A semiconductor layer formed on the gate insulating layer to form a semiconductor pattern; A data line defining a plurality of pixels along with the source electrode, the drain electrode, and the gate wiring formed on the semiconductor layer; An interlayer insulating layer formed on the array substrate including the source electrode, the drain electrode, and the data wiring; A plurality of pixel electrodes formed on the interlayer insulating layer and formed to form a horizontal electric field together with the plurality of common electrodes; A color filter substrate bonded to the array substrate so as to be opposite to each other; And a black matrix formed on the color filter substrate and formed in a stripe shape in a direction parallel to the gate wiring, wherein a common electrode disposed below the data wiring among the plurality of common electrodes extends toward a neighboring pixel. And overlapping the data line to block backlight light.

이때 상기 공통전극은 게이트전극과 동일한 적층구조에 형성될 수 있다. 그리고 공통전극은 구리(Cu)나 알루미늄(Al)과 같이 빛을 차단시킬 수 있는 금속층으로 형성되어야 하며, 데이터전극과 인접한 부분이 데이터배선 영역까지 확장되어 백라이트에서 발생한 빛이 빛샘영역을 통과하는 것을 사전에 차단시킨다. 따라서 종래기술에서 컬러필터 기판에 형성된 블랙매트릭스가 하던 역할의 일부를 박막트랜지스터 어레이 기판에 형성된 공통전극이 대체하게 된다.In this case, the common electrode may be formed in the same stacked structure as the gate electrode. The common electrode should be formed of a metal layer that can block light, such as copper (Cu) or aluminum (Al), and the area adjacent to the data electrode extends to the data wiring area so that light generated from the backlight passes through the light leakage area. Block in advance. Therefore, a part of the black matrix formed in the color filter substrate in the prior art replaces the common electrode formed in the thin film transistor array substrate.

이하에서 다양한 실시예를 통하여 본 발명의 액정표시소자에 대하여 살펴본다.Hereinafter, the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to various embodiments.

먼저 도 2a ~ 도 2c를 참조하여 본 발명의 제 1실시예에 대하여 설명한다.First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2C.

본 발명의 액정표시소자를 구성하는 액정패널의 평면구조는, 도 2a에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터 어레이 기판(201)에 게이트배선(221), 데이터배선(223) 및 공통배선(225)과, 각 화소영역마다 형성된 박막트랜지스터와, 각 화소영역에 수평 전계를 이루도록 형성된 화소전극(215) 및 공통전극(205)으로 구성된다. 도 2b에 도시된 바와 같은 도 2의 A-A' 단면구조인 박막트랜지스터 어레이 기판의 구조는 전술한 종래의 액정표시소자의 구조와 유사하므로 이를 생략한다. The planar structure of the liquid crystal panel constituting the liquid crystal display device of the present invention includes a gate wiring 221, a data wiring 223 and a common wiring 225 on the thin film transistor array substrate 201, as shown in FIG. A thin film transistor formed in each pixel region, and a pixel electrode 215 and a common electrode 205 formed to form a horizontal electric field in each pixel region. As shown in FIG. 2B, the structure of the thin film transistor array substrate having a cross-sectional view along the line A-A 'of FIG.

이때 평면구조의 특징을 살펴보면, 데이터배선(223) 인근에 형성된 공통전극(205)은 데이터배선(223) 영역까지 확장되어 형성되어 있고, 상기 공통전극(205)은 인접한 데이터배선(223)을 넘어서 이웃한 화소영역까지 넓게 형성되어 있다.In this case, the characteristics of the planar structure may be described. The common electrode 205 formed near the data line 223 extends to the area of the data line 223, and the common electrode 205 extends beyond the adjacent data line 223. It is widely formed up to neighboring pixel areas.

상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 위에는 컬러필터 기판(217)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터 기판(217)에는 각 화소의 테두리를 지나며 매트릭스 형태로 형성된 블랙매트릭스(219)가 구성되어 있다. A color filter substrate 217 is formed on the thin film transistor array substrate, and a black matrix 219 formed in a matrix form is formed on the color filter substrate 217 passing through an edge of each pixel.

이때 상기 블랙매트릭스(219)의 데이터배선(223)과 나란한 방향의 패턴 부분은 데이터배선(223)과 중첩되어 형성되며, 데이터배선(223)보다 작은 선폭을 가지고 데이터배선(223)을 완전히 가리지 못하는 형태로 형성된다. 또는 상기 블랙매트릭스(219)의 데이터배선(223)과 나란한 방향의 패턴이 데이터배선(223)보다 넓게 형성될 수도 있으나, 이 경우에도 그 선폭은 데이터배선(223)과 중첩되어 형성된 공통전극(205)의 폭보다는 넓지 않게 형성되는 것이 특징이다.At this time, the pattern portion in the direction parallel to the data wiring 223 of the black matrix 219 is formed to overlap with the data wiring 223, and has a line width smaller than that of the data wiring 223 and does not completely cover the data wiring 223. It is formed in the form. Alternatively, a pattern in a direction parallel to the data line 223 of the black matrix 219 may be formed to be wider than that of the data line 223. In this case, the line width is overlapped with the data line 223 to form the common electrode 205. It is characterized by not being formed wider than the width of).

종래기술에 따른 액정표시소자의 구조에서는 컬러필터 기판에 형성된 블랙매트릭스의 데이터전극과 나란한 방향의 패턴이, 데이터전극과 인접한 공통전극 영역까지 넓게 형성되어 있었다. 이는 데이터배선과 공통전극 사이에서 비정상적으로 형성된 전계에 의하여 배열된 액정층을 통과한 빛이 화면상으로 새어나가는 것을 방지하기 위함이었다. 또한 상기에서 설명한 viewing angle crosstalk 현상을 방지하기 위하여 블랙매트릭스가 공통전극의 일부와 중첩될 정도로 넓게 형성되기도 하였다. In the structure of the liquid crystal display device according to the prior art, a pattern in a direction parallel to the data electrode of the black matrix formed on the color filter substrate is formed to the common electrode region adjacent to the data electrode. This is to prevent the light passing through the liquid crystal layer arranged by the abnormally formed electric field between the data wiring and the common electrode to leak out on the screen. Also, in order to prevent the viewing angle crosstalk phenomenon described above, the black matrix is formed to be wide enough to overlap a part of the common electrode.

그러나 본 발명의 제 1실시예에서는 상기에서 설명한 바와 같이 공통전극(205)을 넓게 형성하여 빛샘 영역을 차단하였고, 백라이트에서 공급된 빛(229)이 박막트랜지스터 어레이 기판에서부터 차단되므로, 종래 구조보다 블랙매트릭스(219)의 선폭을 줄여도 빛샘 현상 및 viewing angle crosstalk 현상의 발생을 막을 수 있다. However, in the first embodiment of the present invention, as described above, the common electrode 205 is formed to block the light leakage region, and since the light 229 supplied from the backlight is blocked from the thin film transistor array substrate, it is blacker than the conventional structure. Reducing the line width of the matrix 219 can prevent light leakage and viewing angle crosstalk.

또한 후술될 발명의 효과에서 다시 언급되겠지만, 본 발명에서와 같이 블랙매트릭스의 데이터배선과 나란한 방향의 선폭을 줄임으로써 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판의 합착시에 게이트 배선 방향으로의 얼라인 마진이 증가하는 효과가 발생한다.As will be mentioned later in the effect of the invention to be described later, as in the present invention, by reducing the line width in the direction parallel to the black matrix data wiring, the alignment margin in the gate wiring direction when the thin film transistor array substrate and the color filter substrate are bonded together. An increasing effect occurs.

상기에서 설명한 제 1실시예 및 후술될 제 2실시예에서, 좁은 선폭이라도 데이터배선과 나란한 방향의 블랙매트릭스 패턴을 남겨둔 것은, 블랙매트릭스가 상기 빛샘 영역을 차단시키는 역할 외에도, 명실(明室)에서의 명암대비비를 증가시키는 역할도 하기 때문이다. 다만 상기 명암대비비를 증가시키는 역할을 기대하지 않을 경우에는 후술될 제 3, 4실시예에서와 같이 블랙매트릭스를 스트라이프(stripe) 형태로 구성하는 것도 가능하다.In the above-described first embodiment and the second embodiment to be described later, leaving the black matrix pattern in the direction parallel to the data wiring even in a narrow line width, in addition to the role of the black matrix blocking the light leakage region, This is because it also increases the contrast ratio. However, when the role of increasing the contrast ratio is not expected, it is also possible to configure the black matrix in a stripe form as in the third and fourth embodiments to be described later.

이어서 도 3a와 도 3b를 참조하여 본 발명의 제 2실시예에 대하여 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.

도 3a에 도시된 바와 같이, 제 2실시예의 박막트랜지스터 어레이 기판은 게 이트배선(321), 데이터배선(323) 및 공통배선(325)과, 각 화소영역마다 형성된 박막트랜지스터와, 각 화소영역에 수평 전계를 이루도록 형성된 화소전극(315) 및 공통전극(305)으로 구성된다. As shown in FIG. 3A, the thin film transistor array substrate of the second embodiment includes a gate wiring 321, a data wiring 323 and a common wiring 325, a thin film transistor formed in each pixel region, and a pixel transistor in each pixel region. The pixel electrode 315 and the common electrode 305 are formed to form a horizontal electric field.

이때 데이터배선(323)에 인접한 공통전극(305)은 제 1실시예에서와 비슷하게 데이터배선(323) 영역까지 확장되어 있다. 다만 제 1실시예와 다른 점은 데이터배선 하부의 공통전극 일부가 패터닝 되어 있다는 것이다. 이는 도 3b를 참조하면 확실히 알 수 있다.At this time, the common electrode 305 adjacent to the data line 323 extends to the area of the data line 323 similarly to the first embodiment. The difference from the first embodiment is that a part of the common electrode under the data line is patterned. This can be clearly seen with reference to Fig. 3b.

상기와 같이 데이터배선 하부의 공통전극 일부가 패터닝된 이유는, 데이터배선(323)과 하부의 공통전극(305) 간에 형성되는 기생용량을 감소시켜, 공통배선(325)과 데이터배선(323)에 각각 인가되는 신호의 상호 커플링에 의한 크로스토크(crosstalk) 현상을 최소화하기 위함이다.The reason why a portion of the common electrode under the data wiring is patterned as described above is that the parasitic capacitance formed between the data wiring 323 and the lower common electrode 305 is reduced, so that the common wiring 325 and the data wiring 323 are reduced. This is to minimize crosstalk due to the mutual coupling of the respective applied signals.

또한 제 2실시예의 컬러필터 기판(317)에는 제 1실시예에서와 동일한 패턴으로 블랙매트릭스(319)가 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스의 패턴(319)은 제 1실시예에서와 동일한 이유로 데이터배선(323)과 나란한 방향의 선폭이 데이터배선(323)보다 좁은 것을 특징으로 하고, 데이터배선(323)을 가운데 두고 형성된 두 공통전극(305)의 양 끝부분을 넘어가지 않는 폭으로 형성되어도 무방하다.Further, the black matrix 319 is formed on the color filter substrate 317 of the second embodiment in the same pattern as in the first embodiment. The pattern 319 of the black matrix is characterized in that the line width in the direction parallel to the data line 323 is narrower than that of the data line 323 for the same reason as in the first embodiment. The common electrode 305 may have a width not exceeding both ends.

상기 제 2실시예의 액정패널 구조에 의하여서도, 제 1실시예와 같이 상하판 합착시에 얼라인 마진이 증가하는 효과를 기대할 수 있다.Also in the liquid crystal panel structure of the second embodiment, the alignment margin can be increased when the upper and lower plates are bonded as in the first embodiment.

이어서 도 4a와 도 4b를 참조하여 본 발명의 제 3실시예에 대하여 설명한다.Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.

도 4a에 도시된 바와 같이, 제 3실시예에서의 박막트랜지스터 어레이 기판의 구조는 제 1실시예와 동일하게 데이터배선(423) 인근에 형성된 공통전극(405)이 데이터배선(423) 영역까지 확장되어 형성되어 있고, 상기 공통전극(405)의 일부는 데이터배선(423)을 넘어서 인접한 화소영역까지 형성되어 있다. 이는 도 4b를 참조하면 좀 더 명확히 이해할 수 있다.As shown in FIG. 4A, the structure of the thin film transistor array substrate in the third embodiment is the same as that of the first embodiment in which the common electrode 405 formed near the data line 423 extends to the area of the data line 423. A portion of the common electrode 405 is formed beyond the data line 423 to the adjacent pixel region. This can be more clearly understood with reference to FIG. 4B.

그리고 제 3실시예에서의 컬러필터 기판(417)의 구조를 살펴보면, 박막트랜지스터 어레이 기판에 형성된 게이트배선(421)과 나란한 방향으로 블랙매트릭스(419)가 형성되어 있으며, 이는 매트릭스 형태가 아닌 스트라이프(stripe) 형태를 띠고 있다. 상기와 같이 블랙매트릭스가 매트릭스 형태가 아닌 스트라이프 형태로 구성되어 있어도, 박막트랜지스터 어레이 기판 위에 형성된 데이터배선(423) 및 공통전극(405)에 의하여 빛샘 영역이 가려지게 되어, 화면상에 빛샘 영역이 나타나지는 않는다. 다만 명실에서의 명암대비비의 감소는 발생할 수 있다. 반면에 제 1실시예 및 제 2실시예에서 발명의 효과로 언급한 상하판 합착시 게이트배선 방향의 얼라인 마진 증가의 효과는 극대화될 수 있는 장점을 가진다.In addition, referring to the structure of the color filter substrate 417 according to the third embodiment, the black matrix 419 is formed in a direction parallel to the gate wiring 421 formed on the thin film transistor array substrate. stripe). Even if the black matrix is formed in a stripe shape instead of a matrix shape, the light leakage region is covered by the data line 423 and the common electrode 405 formed on the thin film transistor array substrate, so that the light leakage region does not appear on the screen. Does not. However, a decrease in contrast ratio may occur in the bright room. On the other hand, when the upper and lower plates joined as the effects of the invention in the first and second embodiments, the effect of increasing the alignment margin in the gate wiring direction can be maximized.

이어서 도 5a와 도 5b를 참조하여 본 발명의 제 4실시예에 대하여 설명한다.Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.

도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 4실시예에서의 박막트랜지스터 어레이 기판의 구조는 제 2실시예와 동일하게 공통전극(505)의 일부가 데이터배선(523) 영역까지 확장되어 있고, 데이터배선(523) 하부의 공통전극(505) 일부는 패터닝 되어 있다. 상기 공통전극(505)의 패터닝에 의하여 데이터배선(523)과 공통전극(505) 간의 기생용량을 감소시킬 수 있음은 상기에서 설명한 바 있다.5A and 5B, in the structure of the thin film transistor array substrate in the fourth embodiment, a part of the common electrode 505 extends to the area of the data wiring 523 as in the second embodiment. A portion of the common electrode 505 under the data line 523 is patterned. As described above, the parasitic capacitance between the data line 523 and the common electrode 505 can be reduced by patterning the common electrode 505.

그리고 제 4실시예에서의 컬러필터 기판에는 제 3실시예에서와 동일한 형태 인 스트라이프(tripe) 형태의 블랙매트릭스(519)가 형성되어 있다. 따라서 데이터배선(523) 및 공통전극(505)에 의하여 빛샘영역이 가려지는 효과와 상하판 합착시에 얼라인 마진이 극대화되는 효과는 제 3실시예와 동일하다.A black matrix 519 having a stripe shape, which is the same as that of the third embodiment, is formed on the color filter substrate in the fourth embodiment. Therefore, the effect of covering the light leakage region by the data wiring 523 and the common electrode 505 and maximizing the alignment margin when the upper and lower plates are bonded are the same as in the third embodiment.

지금까지 설명한 본 발명의 제 1, 2, 3, 4실시예에 의하면 데이터배선과 공통전극 사이의 빛샘 영역이 컬러필터 기판에 형성된 블랙매트릭스가 아닌 박막트랜지스터 어레이 기판에 형성된 공통전극에 의하여 가리워지므로, 종래기술에서 발생할 수 있었던 측면 시야각에서 빛샘현상이 관찰되는 문제점이 근본적으로 발생하지 않게 된다. 또한 상하판의 합착시에 얼라인 마진이 증가하여 미스얼라인 발생 확률이 작아지므로, 미스얼라인시에 액정패널의 개구율이 감소되는 문제점 또한 개선될 수 있다.According to the first, second, third and fourth embodiments of the present invention described above, the light leakage region between the data wiring and the common electrode is covered by the common electrode formed on the thin film transistor array substrate, not the black matrix formed on the color filter substrate. The problem that the light leakage phenomenon is observed at the side viewing angle which may occur in the prior art is not fundamentally generated. In addition, since the alignment margin increases when the upper and lower plates are bonded, the probability of misalignment is reduced, so that the aperture ratio of the liquid crystal panel may be reduced during misalignment.

특히 소형모델의 액정표시소자에서는 PPI(pixel per inch)가 커지는 반면 각종 선폭의 축소에는 한계가 있으므로 개구율 감소가 불가피 하였는데, 본 발명을 소형모델에 적용하면 개구율 감소를 보상할 수 있을 것이다.In particular, in the liquid crystal display of the small model, the pixel per inch (PPI) increases, but there is a limit to reduction of various line widths, so that the aperture ratio is inevitable. When the present invention is applied to the small model, the aperture ratio may be compensated.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Many details are set forth in the foregoing description but should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자는 데이터배선과 인접한 공통전극의 일부를 데이터배선 영역까지 확장시켜서, 데이터배선과 공통전극 사이의 빛샘영역이 화면에 표시되는 것을 방지한다. 또한 상기 빛샘영역을 컬러필터 기판에 형성된 블랙매트릭스에 의하여 차단시키지 아니하고, 박막트랜지스터 어레이 기판에 형성된 공통전극에 의하여 차단시키므로 측면 시야각에서 빛샘현상이 관찰되는 viewing angle crosstalk 현상을 방지하는 유리한 효과를 가진다.As described above, the liquid crystal display according to the present invention extends a part of the common electrode adjacent to the data wiring to the data wiring region, thereby preventing the light leakage region between the data wiring and the common electrode from being displayed on the screen. In addition, since the light leakage region is not blocked by the black matrix formed on the color filter substrate, but is blocked by the common electrode formed on the thin film transistor array substrate, the light leakage region has an advantageous effect of preventing the viewing angle crosstalk phenomenon in which light leakage is observed at the side viewing angle.

또한 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 구조적 특징 때문에, 컬러필터 기판에 형성된 블랙매트릭스의 데이터배선과 나란한 방향의 선폭을 크게 줄일 수 있거나 또는 생략하는 것이 가능하므로, 상하판의 합착시에 얼라인 마진이 크게 증가한다. 상기 얼라인 마진의 증가는 미스얼라인 발생을 억제하므로, 종래구조에서 미스얼라인 발생시에 개구율이 감소되는 현상을 방지할 수 있는 유리한 효과도 가진다.In addition, due to the structural characteristics of the thin film transistor array substrate, since the line width in the direction parallel to the data wiring of the black matrix formed on the color filter substrate can be greatly reduced or omitted, the alignment margin increases significantly when the upper and lower plates are bonded. do. Since the increase in the alignment margin suppresses misalignment, it also has an advantageous effect of preventing the phenomenon that the aperture ratio is reduced during misalignment in the conventional structure.

Claims (10)

어레이 기판 위에 형성된 게이트전극과 게이트배선 및 다수의 공통전극;A gate electrode, a gate wiring, and a plurality of common electrodes formed on the array substrate; 상기 게이트전극과 게이트배선 및 다수의 공통전극을 포함하는 어레이 기판 위에 형성된 게이트절연층;A gate insulating layer formed on the array substrate including the gate electrode, the gate wiring, and a plurality of common electrodes; 상기 게이트절연층 위에 형성되어 반도체 패턴을 구성하는 반도체층;A semiconductor layer formed on the gate insulating layer to form a semiconductor pattern; 상기 반도체층 위에 형성된 소스전극과 드레인전극 및 상기 게이트배선과 함께 복수의 화소를 정의하는 데이터배선;A data line defining a plurality of pixels along with the source electrode, the drain electrode, and the gate wiring formed on the semiconductor layer; 상기 소스전극과 드레인전극 및 데이터배선을 포함하는 어레이 기판 위에 형성되는 층간절연층;An interlayer insulating layer formed on the array substrate including the source electrode, the drain electrode, and the data wiring; 상기 층간절연층 위에 형성되며, 상기 다수의 공통전극과 함께 수평 전계를 이루도록 형성된 다수의 화소전극;A plurality of pixel electrodes formed on the interlayer insulating layer and formed to form a horizontal electric field together with the plurality of common electrodes; 상기 어레이 기판과 대향하여 합착되는 컬러필터 기판; 및A color filter substrate bonded to the array substrate so as to be opposite to each other; And 상기 컬러필터 기판에 형성되되, 상기 게이트배선과 나란한 방향으로 스트라이프(stripe) 형태로 형성된 블랙매트릭스를 포함하며,A black matrix formed on the color filter substrate and formed in a stripe shape in a direction parallel to the gate wiring; 상기 다수의 공통전극 중 상기 데이터배선 인근 하부에 위치한 공통전극은 이웃하는 화소 쪽으로 연장되어 상기 데이터배선과 중첩하여 백라이트 빛을 차단하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.And a common electrode positioned below the data line among the plurality of common electrodes extends toward a neighboring pixel to overlap the data line to block backlight light. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터배선 인근 하부에 위치하여 상기 데이터배선과 중첩되는 공통전극은,The common electrode positioned below the data line and overlapping the data line, 상기 데이터배선과 중첩되는 부분의 선폭이 데이터배선보다 큰 것을 특징으로 하는 액정표시소자.And a line width of the portion overlapping the data line is larger than the data line. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터배선 인근 하부에 위치하여 상기 데이터배선과 중첩되는 공통전극은,The common electrode positioned below the data line and overlapping the data line, 상기 데이터배선과 중첩되는 부분 중 가운데 부분이 절단되어 패터닝된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.And a center portion of the portion overlapping the data line is cut and patterned. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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