KR101298421B1 - 횡전계형 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡전계형 액정표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 기판 상에 수직으로 교차하여, 서로 번갈아 배치되는 제1 및 제2 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하는 부분에 형성되고, 데이터 배선에서 연장된 소스 전극, 소스전극과 이격하여 구성된 드레인 전극 및 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극을 포함한 박막 트랜지스터와, 상기 드레인 전극과 연결한 화소 전극 인출부와, 상기 화소 전극 인출부에서 연장한 화소 전극 연결부와, 상기 화소 전극 연결부에서 연장한 복수 개의 화소 전극 돌출부를 포함하는 화소 전극과, 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하여 구성한 공통배선과, 상기 공통 배선과 연결되는 공통전극 연결부와, 상기 공통전극 연결부에서 연장되고 상기 화소 전극의 돌출부와 엇갈려 구성되는 복수 개의 공통전극 돌출부를 포함하는 공통전극을 포함하고, 상기 제1 화소영역 또는 제2 화소영역의 상부영역 및 하부영역은 비대칭적인 개수를 갖도록 상기 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부가 배치된다.
횡전계, 개구율

Description

횡전계형 액정표시장치{In-Plane Switching mode Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 횡전계형 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 들어, 시야각 문제를 개선하기 위해, 하나의 기판 상에 두 개의 전극을 형성하고 두 전극 사이에서 발생하는 횡전계로 액정의 방향자를 조절하는 횡전계형(In-Plane Switching mode)액정표시장치가 도입되었다.
이하에서, 첨부된 도면을 참고로 하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 의한 횡전계형 액정표시장치의 평면도이다.
먼저, 상기 횡전계형 액정표시장치에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수직 교차하여 단위 화소를 정의하는 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(15)과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터(TFT)와, 서로 평행하도록 교차 형성되어 횡전계를 발생시키는 공통전극(25) 및 화소전극(17)이 형성되어 있다.
이 때, 상기 공통전극(25)은 상기 게이트 배선(12)에 평행하는 공통배선(25) 과 일체형으로 형성되어 액티브 영역 외곽에서 전압을 전달받는다.
이와 같이 횡전계형 액정표시장치는, 공통전극(24) 및 화소전극(17)을 동일한 기판 상에 형성하고, 상기 2개의 전극 사이에 전압을 걸어 기판에 대해서 수평방향의 횡전계를 발생시킴으로써, 액정 분자를 기판에 대해서 수평을 유지한 상태로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 횡전계형 액정표시장치는, 화소전극(24) 및 공통전극(17)이 데이터 배선 방향으로 배치되어 화소영역을 차지하는 면적이 넓어지므로, 개구율을 저하시키는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 개구율을 향상시키는 횡전계형 액정표시장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 기판 상에 수직으로 교차하여, 서로 번갈아 배치되는 제1 및 제2 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하는 부분에 형성되고, 데이터 배선에서 연장된 소스 전극, 소스전극과 이격하여 구성된 드레인 전극 및 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극을 포함한 박막 트랜지스터와, 상기 드레인 전극과 연결한 화소 전극 인출부와, 상기 화소 전극 인출부에서 연장한 화소 전극 연결부와, 상기 화소 전극 연결부에서 연장한 복수 개의 화소 전극 돌출부를 포함하는 화소 전극과, 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하여 구성한 공통배선과, 상기 공통 배선과 연결되는 공통전극 연결부와, 상기 공통전극 연결부에서 연장되고 상기 화소 전극의 돌출부와 엇갈려 구성되는 복수 개의 공통전극 돌출부92를 포함하는 공통전극을 포함하고, 상기 제1 화소영역 또는 제2 화소영역의 상부영역 및 하부영역은 비대칭적인 개수를 갖도록 상기 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부가 배치된다.
상기 제1 화소영역의 상부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수는 상기 제1 화소영역의 하부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전 극 돌출부를 합친 개수보다 많다.
상기 제2 화소영역의 하부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수는 상기 제1 화소영역의 상부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수보다 많다.
상기 제1 화소영역의 상부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수는 상기 제2 화소영역의 하부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수와 서로 동일하다.
상기 제1 화소영역의 하부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수는 상기 제2 화소영역의 상부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수와 서로 동일하다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 게이트라인 방향으로 배열된 공통전극 및 화소전극을 형성함으로써, 데이터라인방향으로 배열된 공통전극 및 화소전극이 차지하는 면적보다 넓으므로, 개구율이 향상되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 제1 화소영역과 제2 화소영역을 서로 번갈아 배치되도록 함으로써, 좌우대각방향 시야각에서 발생되는 컬러 쉬프트 현상이 방지되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치를 상 세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치를 도시한 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 제1 화소영역(P1) 및 제2 화소영역(P2)를 정의하기 위해, 일방향으로 게이트 배선(60)이 배열되고, 상기 게이트 배선(60)과 교차하도록 데이터 배선(70)이 배열된다. 그리고, 상기 게이트 배선(60)과 데이터 배선(70)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 배치된다.
이때, 제1 화소영역(P1)과 제2 화소영역(P2)는 서로 번갈아 배치되도록 한다.
이와 같은 제1 화소영역(P1)과 제2 화소영역(P2)에 대해서는 다음의 도 3a 및 도 3b에 상세히 설명하고자 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 제1 화소 영역을 확대한 평면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 기판(50) 상에 일 방향으로 구성한 게이트 배선(60)과, 상기 게이트 배선(60)과 교차하여 화소 영역(P1)을 정의하는 데이터 배선(70)과, 상기 게이트 배선(60)과 데이터 배선(70)이 교차하는 부분에 박막트랜지스터(T)가 구성되어 있다.
상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 배선(60)에 구비된 게이트 전극(86)과, 상기 데이터 배선(70)과 연결하여 U자 형상으로 구성한 소스 전극(62)과, 상기 소스 전극(62)과 이격한 드레인 전극(64)으로 이루어지며, 상기 게이트 전극(86)과 소스 및 드레인 전극(62, 64) 사이에는 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)이 위치한다.
상기 드레인 전극(64)과 드레인 콘택홀(CH1)을 통해 연결된 화소 전극 인출부(82)와, 상기 화소 전극 인출부(82)에서 상기 데이터 배선(70)과는 평행하게 이격하여 연결된 화소 전극 연결부(83)와, 상기 화소 전극 연결부(83)에서 돌출되어 다수의 핑거 형상으로 분리된 화소 전극 돌출부(84)를 포함하여 화소 전극(82 내지 84)이 구성된다.
상기 화소 전극 돌출부(84)와 대향하여 맞물려 다수의 공통 전극 돌출부(92)가 구성되며, 상기 공통 전극 돌출부(92)는 상기 데이터 배선(70)과 평행하게 이격한 공통 전극 연결부(93)에 의해 모두 연결된다. 상기 공통 전극 연결부(93)의 일측에는 공통 콘택홀(CH2)을 통해 공통 배선(90)과 연결되고, 상기 공통 배선(90)은 상기 게이트 배선(60) 및 데이터 배선(70)과 각각 평행하게 구성되며, 화소 영역(P) 외곽을 따라 상기 게이트 배선(60) 및 데이터 배선(70)과 이격하여 L자 형상으로 구성된다.
상기 제1 화소 영역(P1) 중 우측 상부 또는 하부에 위치한 화소 전극 돌출부(84) 끝단과 그에 인접하는 상부 또는 하부 대각선 부분의 공통 전극 돌출부(92)와 공통 전극 연결부(93)가 연결되는 부분은 사선으로 구성되어 있다.
그리고, 제1 화소영역(P1)의 상부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통 전극 돌출부(92)의 갯수는 제1 화소영역(P1)의 하부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통전극 돌출부(92)보다 많은 갯수가 배치된다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통 전극 돌출부(92)의 갯수는 9개이고, 하부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통 전극 돌출부(92)의 갯수는 7개이므로, 상부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통전극 돌출부(92)의 갯수는 하부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통전극 돌출부(92)의 갯수보다 많다.
따라서, 제1 화소영역(P1)의 상부영역 및 하부영역은 비대칭적인 갯수의 화소전극 돌출부(84) 및 공통전극 돌출부(92)가 배치된다.
도 3b는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 제2 화소 영역을 확대한 평면도이다.
도 3b에 도시된 제2 화소영역(P2)에는 도 3a에 배치된 제1 화소 영역(P1)의 게이트 배선(60), 데이터 배선(70), 박막 트랜지스터(T), 화소전극 인출부(82), 화소전극 연결부(83), 화소전극 돌출부(84), 공통전극 돌출부(92), 공통전극 연결부(93), 공통배선(90)과 동일한 구조를 갖는 게이트배선(60), 데이터배선(70), 박막트랜지스터(T), 화소전극 인출부(82), 화소전극 연결부(83), 화소전극 돌출부(84), 공통 전극 돌출부(92), 공통전극 연결부(93), 공통 배선(90)이 개시되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 제2 화소영역(P2)의 상부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통 전극 돌출부(92)의 개수는 제2 화소영역(P2)의 하부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통전극 돌출부(92)보다 적은 갯수가 배치된다. 즉, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통 전극 돌출부(92)의 갯수 는 7개이고, 하부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통 전극 돌출부(92)의 갯수는 9개이므로, 상부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통전극 돌출부(92)의 갯수는 하부영역에 배치된 화소전극 돌출부(84) 및 공통전극 돌출부(92)의 갯수보다 적다.
따라서, 제2 화소영역(P2)의 상부영역 및 하부영역은 비대칭적인 갯수의 화소전극 돌출부(84) 및 공통전극 돌출부(92)가 배치된다.
상기와 같이, 게이트라인 방향으로 배열된 공통전극 및 화소전극을 형성함으로써, 데이터라인방향으로 배열된 공통전극 및 화소전극이 차지하는 면적보다 넓으므로, 개구율이 향상되는 효과가 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명과 같이 게이트라인 방향으로 배열된 공통전극 및 화소전극을 갖는 횡전계형 액정표시장치의 개구율 즉, 37.7%은 종래와 같이 데이터라인방향으로 배열된 공통전극 및 화소전극을 갖는 횡전계형 액정표시장치의 개구율 즉, 29.1%보다 증가됨을 알 수 있다.
그리고, 상기와 같은 제1 화소영역(P1)과 제2 화소영역(P2)을 서로 번갈아 배치하게 됨으로써, 좌우대각방향의 시야각에 따른 컬러쉬프트(color shift) 현상이 최소화되는 효과를 가진다.
이에 대해, 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 제1 화소영역(P1)(또는 제2 화소영역(P2))만을 배치한 횡전계형 액정표시장치의 컬러쉬프트 특성을 나타낸 색좌표계를 도 5 및 표 1에 도시하고 있다.
도 5 및 표 1에 도시된 바와 같이, 좌대각방향의 좌표는 X축: 0.3229, Y축: 0.3219를 나타내고, 우대각방향의 좌표는 X축: 0.3505, Y축: 0.3427를 나타낸다. 이때, 좌대각방향의 좌표와 우대각방향의 좌표는 좌우 상하의 좌표인 X축: 0.36, Y축: 0.3721으로부터 흩어져 있으므로, 컬러의 분포가 넓게 퍼져 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 비대칭적인 갯수의 화소전극 돌출부(84) 및 공통전극 돌출부(92)가 배치된 제1 화소영역(P1)(또는 제2 화소영역(P2))은 좌우측면방향 시야각에서 컬러쉬프트 현상이 발생하게 된다.
X Y
좌우 0.36 0.3721
좌대각 0.3229 0.3219
상하 0.36 0.3721
우대각 0.3505 0.3427
이와 같은 제1 화소영역(P1)(또는 제2 화소영역(P2))만을 배치할 경우 발생되는 컬러쉬프트 현상은 제1 화소영역(P1) 및 제2 화소영역(P2)를 서로 번갈아 배치함으로써 방지하게 된다.
제1 화소영역(P1) 및 제2 화소영역(P2)을 서로 번갈아 배치한 횡전계형 액정표시장치의 컬러쉬프트 특성을 각각 나타낸 CIE 1931 색좌표 및 CIE 1976 색좌표를 도 6 및 도 7에 각각 도시하고 있고, 각 색좌표의 좌표값은 표 2 및 표 3에 도시하고 있다.
도 6 및 표 2에 도시된 바와 같이, 좌대각방향의 좌표는 0.3324, Y축: 0.3341를 나타내고, 우대각방향의 좌표는 X축: 0.3171, Y축: 0.3357를 나타낸다. 이때, 좌대각방향의 좌표와 우대각방향의 좌표는 좌하의 좌표(X축: 0.3237, Y축: 0.3386)와 우상의 좌표(X축: 0.3235, Y축: 0.3408)들과 차이가 거의 없으므로, 컬러의 분포가 좁게 퍼져 있는 것을 알 수 있다.
X축 Y축
좌하 0.3237 0.3386
좌대각 0.3324 0.3341
우상 0.3235 0.3408
우대각 0.3171 0.3357
도 7 및 표 3에 도시된 바와 같이, 좌대각방향의 좌표는 0.2096, Y축: 0.4739를 나타내고, 우대각방향의 좌표는 X축: 0.1984, Y축: 0.4725를 나타낸다. 이때, 좌대각방향의 좌표와 우대각방향의 좌표는 좌하의 좌표(X축: 0.2018, Y축: 0.4750)와 우상의 좌표(X축: 0.2009, Y축: 0.4761)들과 차이가 거의 없으므로, 컬러의 분포가 좁게 퍼져 있는 것을 알 수 있다.
u축 v축
좌하 0.2018 0.4750
좌대각 0.2096 0.4739
우상 0.2009 0.4761
우대각 0.1984 0.4725
따라서, 제1 화소영역(P1) 및 제2 화소영역(P2)를 서로 번갈아 배치하게 되면, 좌우대각방향 시야각에서 컬러 쉬프트현상은 방지된다.
한편, 도 6 및 도 7에 도시된 색좌표와 표 2 및 표 3에 도시된 좌표값은 제1 화소영역(P1) 및 제2 화소영역(P2) 전체를 구동함으로써 분석된 색좌표와 좌표값이고, 다음의 도 8 및 도 9의 색좌표와 표 4 및 표 5의 좌표값은 제1 화소영역(P1) 및 제2 화소영역(P2) 중 어느 하나의 화소영역들만을 구동함으로써 분석된 색좌표와 좌표값이다.
도 8 및 도 9는 제1 화소영역(P1) 및 제2 화소영역(P2)을 서로 번갈아 배치한 횡전계형 액정표시장치의 컬러쉬프트 특성을 각각 나타낸 CIE 1931 색좌표 및 CIE 1976 색좌표를 각각 도시하고 있고, 각 색좌표의 좌표값은 표 4 및 표 5에 도시하고 있다.
도 8 및 표 4에 도시된 바와 같이, 좌대각방향의 좌표는 0.3200, Y축: 0.3313를 나타내고, 우대각방향의 좌표는 X축: 0.3210, Y축: 0.3368를 나타낸다. 이때, 좌대각방향의 좌표와 우대각방향의 좌표는 좌하의 좌표(X축: 0.3245, Y축: 0.3387)와 우상의 좌표(X축: 0.3223, Y축: 0.3425)들과 차이가 거의 없으므로, 컬러의 분포가 좁게 퍼져 있는 것을 알 수 있다.
X축 Y축
좌하 0.3245 0.3387
좌대각 0.3200 0.3313
우상 0.3223 0.3425
우대각 0.3210 0.3368
도 9 및 표 5에 도시된 바와 같이, 좌대각방향의 좌표는 0.2006, Y축: 0.4737를 나타내고, 우대각방향의 좌표는 X축: 0.2037, Y축: 0.4724를 나타낸다. 이때, 좌대각방향의 좌표와 우대각방향의 좌표는 좌하의 좌표(X축: 0.2024, Y축: 0.4751)와 우상의 좌표(X축: 0.1994, Y축: 0.4768)들과 차이가 거의 없으므로, 컬러의 분포가 좁게 퍼져 있는 것을 알 수 있다.
u축 v축
좌하 0.2024 0.4751
좌대각 0.2006 0.4737
우상 0.1994 0.4768
우대각 0.2037 0.4724
따라서, 제1 화소영역(P1) 및 제2 화소영역(P2)를 서로 번갈아 배치하게 되면, 좌우대각방향 시야각에서 컬러 쉬프트현상은 방지된다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 정면 방향의 시야각과 비교했을 때도 좌우대각방향의 사야각에 따른 컬러쉬프트(color shift)현상이 최소화된다.
도 1은 종래 기술에 따른 횡전계형 액정표시장치를 도시한 평면도
도 2는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치를 도시한 평면도
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 제1 화소영역 및 제2 화소영역을 도시한 평면도
도 4는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장의 개구율을 도시한 그래프
도 5는 본 발명에 따른 제1 화소영역(또는 제2 화소영역(P2))만을 배치한 횡전계형 액정표시장치의 컬러쉬프트 특성을 나타낸 색좌표계
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 제1 화소영역 및 제2 화소영역를 배치한 횡전계형 액정표시장치의 컬러쉬프트 특성을 나타낸 제1 색좌표계
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 제1 화소영역 및 제2 화소영역를 배치한 횡전계형 액정표시장치의 컬러쉬프트 특성을 나타낸 제2 색좌표계
도 10은 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 좌우대각 시야각과 정면 시야각을 비교한 도면

Claims (5)

  1. 기판 상에 수직으로 교차하여, 서로 번갈아 배치되는 제1 및 제2 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과,
    상기 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하는 부분에 형성되고, 데이터 배선에서 연장된 소스 전극, 소스전극과 이격하여 구성된 드레인 전극 및 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극을 포함한 박막 트랜지스터와,
    상기 드레인 전극과 연결한 화소 전극 인출부와, 상기 화소 전극 인출부에서 연장한 화소 전극 연결부와, 상기 화소 전극 연결부에서 연장한 복수 개의 화소 전극 돌출부를 포함하는 화소 전극과;
    상기 게이트 배선과 평행하게 이격하여 구성한 공통배선과;
    상기 공통 배선과 연결되는 공통전극 연결부와, 상기 공통전극 연결부에서 연장되고 상기 화소 전극의 돌출부와 엇갈려 구성되는 복수 개의 공통전극 돌출부를 포함하는 공통전극을 포함하고,
    상기 제1 화소영역 또는 제2 화소영역의 상부영역 및 하부영역은 비대칭적인 개수를 갖도록 상기 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부가 배치되는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 화소영역의 상부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부 를 합친 개수는 상기 제1 화소영역의 하부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 화소영역의 하부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수는 상기 제1 화소영역의 상부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 화소영역의 상부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수는 상기 제2 화소영역의 하부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수와 서로 동일한 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 화소영역의 하부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수는 상기 제2 화소영역의 상부영역에 형성된 화소전극 돌출부와 공통전극 돌출부를 합친 개수와 서로 동일한 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
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