KR101929345B1 - 프린지 필드형 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 프린지 필드형(Fringe Field Switching; FFS) 액정표시장치는 2개의 화소를 한 쌍(pair)으로 구성하는 한편 게이트라인을 중심으로 공통전극이 꺾이는 2화소 2도메인(2pixel 2domain) 구조를 형성함으로써 투과율을 향상시키는 동시에 시야각 비대칭을 개선하기 위한 것으로, 어레이 기판 위에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인; 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 박막 트랜지스터; 및 상기 화소 내에 형성되어 프린지 필드를 발생시키는 화소전극과 다수의 슬릿을 가진 공통전극을 포함하며, 2개의 화소들을 한 쌍으로 구성하여, 이러한 한 쌍의 화소들 중간에 배열되는 데이터라인(기준 데이터라인)은 상기 기준 데이터라인의 좌우에 위치하는 데이터라인들과 달리 기울어지도록 구성함으로써 2화소에 2도메인을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

프린지 필드형 액정표시장치{FRINGE FIELD SWITCHING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 프린지 필드형 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고해상도 및 광시야각을 구현할 수 있는 프린지 필드형 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.
상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.
이하, 도면을 참조하여 일반적인 액정표시장치에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.
상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(Black Matrix; BM)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 다수의 화소(P)를 정의하는 다수의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T) 및 상기 화소(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.
이때, 상기 액정표시장치에 일반적으로 사용되는 구동방식으로 네마틱상의 액정분자를 기판에 대해 수직 방향으로 구동시키는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN)방식이 있으나, 상기 트위스티드 네마틱방식의 액정표시장치는 시야각이 90도 정도로 좁다는 단점을 가지고 있다. 이것은 액정분자의 굴절률 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 액정패널에 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직방향으로 배향되기 때문이다.
이에 액정분자를 기판에 대해 수평한 방향으로 구동시켜 시야각을 170도 이상으로 향상시킨 횡전계(In Plane Switching; IPS)방식 액정표시장치가 있으며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 일반적인 1화소 1도메인(1pixel 1domain) 구조의 프린지 필드형(Fringe Field Switching; FFS) 액정표시장치에 있어, 어레이 기판의 일부를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 2개의 화소를 포함하는 어레이 기판의 일부를 예를 들어 나타내고 있다.
상기 프린지 필드형 액정표시장치는 액정분자가 수평으로 배향되어 있는 상태에서 하부에 화소전극이 형성되는 한편 상부에 다수의 슬릿(slit)을 가진 공통전극이 형성됨에 따라 전계가 수평 및 수직 방향으로 발생하여 액정분자가 트위스트(twist)와 틸트(tilt)되어 구동되어 진다.
이때, 상기 1화소 1도메인 구조는 하나의 화소에 하나의 도메인이 형성하는 구조를 의미한다.
도면에 도시된 바와 같이, 1화소 1도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판(10)에는 상기 투명한 어레이 기판(10) 위에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인(16)과 데이터라인(17)이 형성되어 있으며, 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트라인(16)에 연결된 게이트전극(21), 상기 데이터라인(17)에 연결된 소오스전극(22) 및 화소전극(18)에 연결된 드레인전극(23)으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트전극(21)과 소오스/드레인전극(22, 23) 사이의 절연을 위한 게이트절연막(미도시) 및 상기 게이트전극(21)에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극(22)과 드레인전극(23) 사이에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브층(미도시)을 포함한다.
상기 화소 내에는 공통전극(8)과 화소전극(18)이 형성되어 있으며, 이때 상기 공통전극(8)은 사각형 형태의 상기 화소전극(18)과 함께 프린지 필드를 발생시키기 위해 상기 공통전극(8) 내에 다수의 슬릿(8s)을 포함하고 있다.
이와 같이 구성된 상기의 프린지 필드형 액정표시장치는 하나의 화소(P1, P2)에 하나의 도메인이 형성되는 1화소 1도메인 구조이기 때문에 특정 패턴에서 시야각 비대칭이 발생하게 된다. 즉, 1화소 1도메인 구조에서는 도메인이 한 방향으로 생기기 때문에 좌우 시야에 따라 시야각 비대칭이 발생하게 된다.
이를 개선하기 위해 하나의 화소에 2개의 도메인을 형성하는 1화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치를 도입하게 되며, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 일반적인 1화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 어레이 기판의 일부를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 2개의 화소를 포함하는 어레이 기판의 일부를 예를 들어 나타내고 있다.
이때, 1화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치는 화소 중간에서 전극이 꺾여 하나의 화소에 2개의 도메인을 형성하는 것을 제외하고는 상기 1화소 1도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치와 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 1화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판(10')에는 상기 투명한 어레이 기판(10') 위에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인(16')과 데이터라인(17')이 형성되어 있으며, 상기 게이트라인(16')과 데이터라인(17')의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T')가 형성되어 있다.
상기 박막 트랜지스터(T')는 상기 게이트라인(16')에 연결된 게이트전극(21'), 상기 데이터라인(17')에 연결된 소오스전극(22') 및 화소전극(18')에 연결된 드레인전극(23')으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터(T')는 상기 게이트전극(21')과 소오스/드레인전극(22', 23') 사이의 절연을 위한 게이트절연막(미도시) 및 상기 게이트전극(21')에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극(22')과 드레인전극(23') 사이에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브층(미도시)을 포함한다.
상기 화소 내에는 공통전극(8')과 화소전극(18')이 형성되어 있으며, 이때 상기 공통전극(8')은 사각형 형태의 상기 화소전극(18')과 함께 프린지 필드를 발생시키기 위해 상기 공통전극(8') 내에 다수의 슬릿(8s')을 포함하고 있다.
이와 같이 구성된 상기의 프린지 필드형 액정표시장치는 상기 다수의 슬릿(8s')을 포함하는 공통전극(8')과 데이터라인(17')이 화소의 중앙(C)에서 꺾여 하나의 화소(P1', P2')에 2개의 도메인을 형성함에 따라 좌우 시야각 비대칭이 발생하지 않게 되나, 상기 공통전극(8')과 데이터라인(17')이 꺾이는 화소의 중앙(C)에서 액정이 제대로 구동하지 않는 전경선(disclination)이 발생되어 투과율이 감소되게 된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 투과율을 향상시키는 동시에 시야각 비대칭을 개선하도록 한 프린지 필드형 액정표시장치를 제공하는데 있다.
기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 프린지 필드형 액정표시장치는 어레이 기판 위에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인; 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 박막 트랜지스터; 및 상기 화소 내에 형성되어 프린지 필드(fringe field)를 발생시키는 화소전극과 다수의 슬릿을 가진 공통전극을 포함하며, 2개의 화소들을 한 쌍으로 구성하여, 이러한 한 쌍의 화소들 중간에 배열되는 데이터라인(이하, 기준 데이터라인이라 함)은 상기 기준 데이터라인의 좌우에 위치하는 데이터라인들과 달리 기울어지도록 구성함으로써 2화소에 2도메인을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 한 쌍의 화소들 각각은 사다리꼴 형태를 가지며, 이러한 화소들이 함께 모여 정사각형 또는 직사각형을 이루는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 사다리꼴 형태의 화소 내의 좁은 부분 또는 넓은 부분에 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 화소전극은 각 화소 내에 사다리꼴 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 한 쌍의 화소들에 형성된 한 쌍의 화소전극들이 함께 모여 정사각형 또는 직사각형을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 공통전극은 화상이 표시되는 화소부 전체에 걸쳐 단일 패턴으로 형성되는 한편, 각 화소 내에서 다수의 슬릿을 가지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 각 화소 내의 슬릿들 사이의 공통전극은 핑거(finger) 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기준 데이터라인의 기울어진 각도에 대응하여 상기 다수의 슬릿을 포함하는 핑거 형태의 공통전극이 기울어지게 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기준 데이터라인의 좌우에 위치하는 데이터라인들은 상기 게이트라인에 대해 실질적으로 수직하게 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 기준 데이터라인은 상부의 한 쌍의 화소들과 하부의 한 쌍의 화소들 사이의 게이트라인 근처에서 꺾여 상기 상부의 한 쌍의 화소들과 하부의 한 쌍의 화소들 사이에 서로 다른 방향으로 기울어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상부의 한 쌍의 화소들과 하부의 한 쌍의 화소들이 다수 모여 A블록의 화소들 또는 B블록의 화소들을 구성하며, 이러한 A블록의 화소들과 B블록의 화소들이 교대로 배치되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 A블록의 화소들과 B블록의 화소들은 서로 다른 방향으로 상기 기준 데이터라인이 기울어지게 되며, 또한 서로 다른 방향으로 상기 다수의 슬릿을 포함하는 핑거 형태의 공통전극이 기울어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 A블록의 화소들과 B블록의 화소들은 서로 다른 위치에 박막 트랜지스터가 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 2개의 화소를 한 쌍(pair)으로 구성하는 한편 게이트라인을 중심으로 공통전극이 꺾이는 2화소 2도메인(2pixel 2domain) 구조를 형성함으로써 투과율을 향상시키는 동시에 시야각 비대칭을 개선할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 분해사시도.
도 2는 일반적인 1화소 1도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 어레이 기판의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 3은 일반적인 1화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 어레이 기판의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 어레이 기판의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 어레이 기판의 다른 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 화소들의 배치를 예를 들어 나타내는 예시도.
도 7은 상기 도 6에 도시된 화소들의 배치에 있어, A블록의 화소들을 예를 들어 나타내는 예시도.
도 8은 상기 도 6에 도시된 화소들의 배치에 있어, B블록의 화소들을 예를 들어 나타내는 예시도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 어레이 기판의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
이때, 실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 MxN개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 2개의 화소를 예를 들어 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(110)에는 상기 어레이 기판(110) 위에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인(116n-1, 116n)과 데이터라인(117m-1, 117m)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(116n-1, 116n)과 데이터라인(117m-1, 117m)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Ta, Tb)가 형성되어 있으며, 상기 화소 내에는 프린지 필드를 발생시켜 액정분자를 구동시키는 화소전극(118a, 118b)과 다수의 슬릿(108sa, 108sb)을 가진 공통전극(108)이 형성되어 있다.
이때, 상기 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치는 2개의 화소(Pa, Pb)들을 한 쌍으로 구성하게 되며, 상기 2개의 화소(Pa, Pb)들 각각은 대략적으로 사다리꼴 형태를 가져 이들(Pa, Pb)이 함께 모여 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형을 이루는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 각 화소(Pa, Pb)에는 각각 제 1 박막 트랜지스터(Ta) 및 제 2 박막 트랜지스터(Tb)가 구비된다. 이때, 상기 제 1 박막 트랜지스터(Ta) 및 제 2 박막 트랜지스터(Tb)는 개구율을 극대화하기 위해 상기 사다리꼴 형태의 화소(Pa, Pb)들 내의 좁은 부분 또는 넓은 부분에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 박막 트랜지스터(Ta)는 상기 n번째 게이트라인(116n)에 연결된 제 1 게이트전극(121a), 상기 m-1번째 데이터라인(117m-1)에 연결된 제 1 소오스전극(122a) 및 제 1 화소전극(118a)에 전기적으로 접속된 제 1 드레인전극(123a)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 제 1 박막 트랜지스터(Ta)는 상기 제 1 게이트전극(121a)과 제 1 소오스/드레인전극(122a, 123a) 사이의 절연을 위한 게이트절연막(미도시) 및 상기 제 1 게이트전극(121a)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 제 1 소오스전극(122a)과 제 1 드레인전극(123a) 간에 전도채널을 형성하는 제 1 액티브층(미도시)을 포함한다.
상기 제 2 박막 트랜지스터(Tb)는 상기 n-1번째 게이트라인(116n-1)에 연결된 제 2 게이트전극(121b), 상기 m번째 데이터라인(117m)에 연결된 제 2 소오스전극(122b) 및 제 2 화소전극(118b)에 전기적으로 접속된 제 2 드레인전극(123b)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 제 2 박막 트랜지스터(Tb)는 상기 제 2 게이트전극(121b)과 제 2 소오스/드레인전극(122b, 123b) 사이의 절연을 위한 상기 게이트절연막 및 상기 제 2 게이트전극(121b)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 제 2 소오스전극(122b)과 제 2 드레인전극(123b) 간에 전도채널을 형성하는 제 2 액티브층(미도시)을 포함한다.
상기 화소 내에는 프린지 필드를 발생시키기 위해 공통전극(108)과 화소전극(118a, 118b)이 형성되어 있는데, 이때 상기 화소전극(118a, 118b)은 각 화소 내에 대략적으로 사다리꼴 형태로 형성된 제 1 화소전극(118a)과 제 2 화소전극(118b)으로 구분될 수 있다. 상기 제 1 화소전극(118a)과 제 2 화소전극(118b)은 함께 모여 대략적으로 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형을 이루는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공통전극(108)은 화소부 전체에 걸쳐 단일 패턴으로 형성되는 한편, 각 화소 내에서 각각 다수의 제 1 슬릿(108sa)과 제 2 슬릿(108sb)을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 각각의 다수의 제 1 슬릿(108sa)과 제 2 슬릿(108sb) 사이의 공통전극(108)은 핑거(finger) 형태를 가질 수 있다.
이와 같이 2개의 화소(Pa, Pb)들이 한 쌍을 구성하는 상기 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치는 상기 2개의 화소(Pa, Pb)들 중간에 배열되는 데이터라인(117m-1)(이하, 기준 데이터라인이라 함)에 의해 제 1 화소(Pa)와 제 2 화소(Pb)로 나뉘어지게 된다.
상기 기준 데이터라인(117m-1)은 일정 각도로 기울어지게 형성되며, 이 각도에 대응하여 상기 다수의 제 1 슬릿(108sa)과 제 2 슬릿(108sb)을 포함하는 핑거 형태의 공통전극(108)이 기울어지게 된다.
이때, 상기 기울어진 기준 데이터라인(117m-1)의 좌우에 위치하는 데이터라인(117m-2, 117m)들은 상기 게이트라인(116n-1, 116n)에 대해 실질적으로 수직하게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 상기 제 1 화소(Pa)와 제 2 화소(Pb), 즉 한 쌍의 화소(Pa, Pb)들 사이에 상기 기준 데이터라인(117m-1)이 기울어지도록 형성됨에 따라 상기 한 쌍의 화소(Pa, Pb)들에 2개의 도메인이 형성되게 된다. 이러한 기준 데이터라인(117m-1)의 기울어진 각도에 따라 상기 제 1 화소(Pa)와 제 2 화소(Pb)간 도메인을 보상할 수 있으며, 이에 따라 좌우 시야각 비대칭이 발생하지 않게 된다.
한편, 이와 같이 구성된 상기의 프린지 필드형 액정표시장치는 상기 공통전극과 기준 데이터라인이 꺾이는 영역을 화소 내에 위치시키는 대신에 상, 하부 화소들 사이의 게이트라인 영역에 위치하도록 함으로써 전경선에 의한 투과율 감소를 방지할 수 있게 되는데, 이를 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 어레이 기판의 다른 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
이때, 실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 MxN개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 4개의 화소를 예를 들어 나타내고 있다. 즉, 전술한 한 쌍의 화소들이 상, 하부로 구성되어 4개의 화소를 이루는 어레이 기판의 일부를 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(210)에는 상기 어레이 기판(210) 위에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인(216n-1, 216n, 216n+1)과 데이터라인(217m-1, 217m, 217m+1)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(216n-1, 216n, 216n+1)과 데이터라인(217m-1, 217m, 217m+1)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Ta, Tb, Tc, Td)가 형성되어 있으며, 상기 화소 내에는 프린지 필드를 발생시켜 액정분자를 구동시키는 화소전극(218a, 218b, 218c, 218d)과 다수의 슬릿(208sa, 208sb, 208sc, 208sd)을 가진 공통전극(208)이 형성되어 있다.
이때, 상기 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치는 2개의 화소(Pa, Pb, Pc, Pd)들을 각각 한 쌍으로 구성하게 된다. 즉, 상부의 2개의 화소(Pa, Pb)들을 한 쌍으로 구성하며, 하부의 2개의 화소(Pc, Pd)들을 한 쌍으로 구성하게 된다. 이때, 상기 상부의 2개의 화소(Pa, Pb)들 각각은 대략적으로 사다리꼴 형태를 가져 이들이 함께 모여 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형을 이루며, 상기 하부의 2개의 화소(Pc, Pd)들 각각은 대략적으로 사다리꼴 형태를 가져 이들이 함께 모여 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형을 이루는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 각 화소(Pa, Pb, Pc, Pd)에는 각각 제 1 박막 트랜지스터(Ta), 제 2 박막 트랜지스터(Tb), 제 3 박막 트랜지스터(Tc) 및 제 4 박막 트랜지스터(Td)가 구비된다. 이때, 상기 제 1 박막 트랜지스터(Ta), 제 2 박막 트랜지스터(Tb), 제 3 박막 트랜지스터(Tc) 및 제 4 박막 트랜지스터(Td)는 개구율을 극대화하기 위해 상기 사다리꼴 형태의 화소(Pa, Pb, Pc, Pd)들 내의 좁은 부분 또는 넓은 부분에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 박막 트랜지스터(Ta)는 상기 n번째 게이트라인(216n)에 연결된 제 1 게이트전극(221a), 상기 m-1번째 데이터라인(217m-1)에 연결된 제 1 소오스전극(222a) 및 제 1 화소전극(218a)에 전기적으로 접속된 제 1 드레인전극(223a)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 제 1 박막 트랜지스터(Ta)는 상기 제 1 게이트전극(221a)과 제 1 소오스/드레인전극(222a, 223a) 사이의 절연을 위한 게이트절연막(미도시) 및 상기 제 1 게이트전극(221a)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 제 1 소오스전극(222a)과 제 1 드레인전극(223a) 간에 전도채널을 형성하는 제 1 액티브층(미도시)을 포함한다.
상기 제 2 박막 트랜지스터(Tb)는 상기 n번째 게이트라인(216n)에 연결된 제 2 게이트전극(221b), 상기 m번째 데이터라인(217m)에 연결된 제 2 소오스전극(222b) 및 제 2 화소전극(218b)에 전기적으로 접속된 제 2 드레인전극(223b)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 제 2 박막 트랜지스터(Tb)는 상기 제 2 게이트전극(221b)과 제 2 소오스/드레인전극(222b, 223b) 사이의 절연을 위한 상기 게이트절연막 및 상기 제 2 게이트전극(221b)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 제 2 소오스전극(222b)과 제 2 드레인전극(223b) 간에 전도채널을 형성하는 제 2 액티브층(미도시)을 포함한다.
상기 제 3 박막 트랜지스터(Tc)는 상기 n+1번째 게이트라인(216n+1)에 연결된 제 3 게이트전극(221c), 상기 m번째 데이터라인(217m)에 연결된 제 3 소오스전극(222c) 및 제 3 화소전극(218c)에 전기적으로 접속된 제 3 드레인전극(223c)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 제 3 박막 트랜지스터(Tc)는 상기 제 3 게이트전극(221c)과 제 3 소오스/드레인전극(222c, 223c) 사이의 절연을 위한 게이트절연막(미도시) 및 상기 제 3 게이트전극(221c)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 제 3 소오스전극(222c)과 제 3 드레인전극(223c) 간에 전도채널을 형성하는 제 3 액티브층(미도시)을 포함한다.
상기 제 4 박막 트랜지스터(Td)는 상기 n번째 게이트라인(216n)에 연결된 제 4 게이트전극(221d), 상기 m+1번째 데이터라인(217m+1)에 연결된 제 4 소오스전극(222d) 및 제 4 화소전극(218d)에 전기적으로 접속된 제 4 드레인전극(223d)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 제 4 박막 트랜지스터(Td)는 상기 제 4 게이트전극(221d)과 제 4 소오스/드레인전극(222d, 223d) 사이의 절연을 위한 상기 게이트절연막 및 상기 제 4 게이트전극(221d)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 제 4 소오스전극(222d)과 제 4 드레인전극(223d) 간에 전도채널을 형성하는 제 4 액티브층(미도시)을 포함한다.
상기 화소 내에는 프린지 필드를 발생시키기 위해 공통전극(208)과 화소전극(218a, 218b, 218c, 218d)이 형성되어 있는데, 이때 상기 화소전극(218a, 218b, 218c, 218d)은 각 화소 내에 대략적으로 사다리꼴 형태로 형성된 제 1 화소전극(218a), 제 2 화소전극(218b), 제 3 화소전극(218c) 및 제 4 화소전극(218d)으로 구분될 수 있다. 상기 제 1 화소전극(218a)과 제 2 화소전극(218b)은 함께 모여 대략적으로 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형을 이루며, 상기 제 3 화소전극(218c)과 제 4 화소전극(218d)은 함께 모여 대략적으로 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형을 이루는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공통전극(208)은 화소부 전체에 걸쳐 단일 패턴으로 형성되는 한편, 각 화소 내에서 각각 다수의 제 1 슬릿(208sa), 제 2 슬릿(208sb), 제 3 슬릿(208sc) 및 제 4 슬릿(208sd)을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 각각의 다수의 제 1 슬릿(208sa), 제 2 슬릿(208sb), 제 3 슬릿(208sc) 및 제 4 슬릿(208sd) 사이의 공통전극(208)은 핑거 형태를 가질 수 있다.
이와 같이 상부의 2개의 화소(Pa, Pb)들 및 하부의 2개의 화소(Pc, Pd)들 각각이 한 쌍을 구성하는 상기 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치는 상기 상, 하부의 2개의 화소(Pa, Pb, Pc, Pd)들의 좌우 중간에 배열되는 데이터라인(217m)(이하, 기준 데이터라인이라 함)에 의해 제 1 화소(Pa)와 제 2 화소(Pb)로 나뉘어지는 동시에 제 3 화소(Pc)와 제 4 화소(Pd)로 나뉘어지게 된다.
상기 기준 데이터라인(217m)은 일정 각도로 기울어지게 형성되며, 이 각도에 대응하여 상기 다수의 제 1 슬릿(208sa), 제 2 슬릿(208sb), 제 3 슬릿(208sc) 및 제 4 슬릿(208sd)을 포함하는 핑거 형태의 공통전극(208)이 기울어지게 된다.
이때, 상기 기울어진 기준 데이터라인(217m)의 좌우에 위치하는 데이터라인(217m-1, 217m+1)들은 상기 게이트라인(216n-1, 216n, 216n+1)에 대해 실질적으로 수직하게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 상기 제 1 화소(Pa)와 제 2 화소(Pb), 즉 상부의 한 쌍의 화소(Pa, Pb)들 사이에 상기 기준 데이터라인(217m)이 기울어지도록 형성됨에 따라 상기 상부의 한 쌍의 화소(Pa, Pb)들에 2개의 도메인이 형성되게 된다. 또한, 상기 제 3 화소(Pc)와 제 4 화소(Pd), 즉 하부의 한 쌍의 화소(Pc, Pd)들 사이에 상기 기준 데이터라인(217m)이 기울어지도록 형성됨에 따라 상기 상부의 한 쌍의 화소(Pc, Pd)들에 2개의 도메인이 형성되게 된다.
이러한 기준 데이터라인(217m)의 기울어진 각도에 따라 상기 제 1 화소(Pa), 제 2 화소(Pc), 제 3 화소(Pc) 및 제 4 화소(Pd)간 도메인을 보상할 수 있으며, 이에 따라 좌우 시야각 비대칭이 발생하지 않게 된다.
이와 같이 구성된 상기의 프린지 필드형 액정표시장치는 상기 공통전극(208)과 기준 데이터라인(217m)이 꺾이는 영역을 상, 하부 화소(Pa,Pb, Pc,Pd)들의 상하 중간에 배열되는 게이트라인(216n) 근처에 위치하도록 함으로써 전경선에 의한 투과율 감소 부분이 없는 것을 특징으로 한다. 일 예로 상기 2화소 2도메인 구조에서 개구율 및 투과율이 각각 51.1% 및 17.15%로 기존 구조(1화소 1도메인 구조)대비 투과율이 약 102.8%로 향상되었음을 알 수 있다.
한편, 특정 패턴에서 시야각 비대칭이 발생하지 않도록 상기 2화소 2도메인 구조의 화소들을 배치할 수 있는데, 이를 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2화소 2도메인 구조의 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 화소들의 배치를 예를 들어 나타내는 예시도이다.
이때, 상기 도 6은 화이트(white), 블랙(black), 그레이(Gray) 또는 모자이크(mosaic) 패턴에서 시야각 비대칭이 발생하지 않고, 수평라인 또는 수직라인 패턴에서 시야각 비대칭이 발생하지 않는 경우의 화소들의 배치를 예를 들어 나타내고 있다.
또한, 상기 도 6은 적(R), 녹(G) 또는 청(B)색 패턴에서 시야각 비대칭이 발생하지 않고, 1도트 또는 2도트 패턴에서 시야각 비대칭이 발생하지 않는 경우의 화소들의 배치를 예를 들어 나타내고 있다.
또한, 상기 도 6은 수평 4화소 주기 패턴 또는 수평 2화소 인버젼(inversion) 패턴에서 시야각 비대칭이 발생하지 않는 경우의 화소들의 배치를 예를 들어 나타내고 있다
이러한 상기 도 6의 화소들의 배치는 2개의 블록(block), 즉 A블록의 화소들과 B블록의 화소들이 교대로 배치된 구조를 가질 수 있으며, 이때 상기 A블록의 화소들과 B블록의 화소들간 서로 보상이 되게 된다.
도 7은 상기 도 6에 도시된 화소들의 배치에 있어, A블록의 화소들을 예를 들어 나타내는 예시도이며, 도 8은 상기 도 6에 도시된 화소들의 배치에 있어, B블록의 화소들을 예를 들어 나타내는 예시도이다.
상기 도면들을 참조하면, 각 블록의 화소(P)들은 상부의 2개의 화소(P)들이 한 쌍을 이루는 동시에 하부의 2개의 화소(P)들이 한 쌍을 이루게 된다.
이러한 상부의 2개의 화소(P)들은 각각 대략적으로 사다리꼴 형태를 가져 이들이 함께 모여 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형을 이루며, 상기 하부의 2개의 화소(P)들은 각각 대략적으로 사다리꼴 형태를 가져 이들이 함께 모여 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형을 이루게 된다.
그리고, 상기 두 쌍의 화소(P)들 각각에는 박막 트랜지스터(T)가 각각 구비된다. 상기 박막 트랜지스터(T)는 개구율을 극대화하기 위해 상기 사다리꼴 형태의 화소(P)들 내의 좁은 부분 또는 넓은 부분에 형성되게 된다.
이때, 도면에 도시하지는 않았지만, 화소(P) 내에는 프린지 필드를 발생시키기 위해 공통전극과 화소전극이 형성되어 있는데, 상기 화소전극은 각 화소(P) 내에 대략적으로 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 공통전극은 화소부 전체에 걸쳐 단일 패턴으로 형성되는 한편, 각 화소(P) 내에서 다수의 슬릿을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 다수의 슬릿 사이의 공통전극은 핑거 형태를 가질 수 있다.
이때, 상기 두 쌍의 화소(P)들은 상기 두 쌍의 화소(P)들 좌우 중간에 위치한 데이터라인(217)(이하, 기준 데이터라인이라 함)에 의해 좌우로 나뉘어지게 되며, 이러한 기준 데이터라인(217)은 일정 각도로 기울어지게 형성된다. 그리고, 상기 기울어진 각도에 대응하여 상기 다수의 슬릿을 포함하는 핑거 형태의 공통전극이 기울어지게 된다. 참고로, 도시된 화살표 방향은 상기 다수의 슬릿을 포함하는 핑거 형태의 공통전극이 기울어진 방향을 나타내며, 상기 기준 데이터라인(217)은 상, 하부 화소(P)들 사이의 게이트라인(216) 근처에서 꺾이도록 구성되게 된다.
이와 같이 상부의 한 쌍의 화소(P)들 사이에 상기 기준 데이터라인(217)이 기울어지도록 형성됨에 따라 상기 상부의 한 쌍의 화소(P)들에 2개의 도메인이 형성되게 된다. 또한, 하부의 한 쌍의 화소(P)들 사이에 상기 기준 데이터라인(217)이 기울어지도록 형성됨에 따라 상기 하부의 한 쌍의 화소(P)들에 2개의 도메인이 형성되게 된다.
이렇게 구성된 상기 A블록의 화소(P)들과 B블록의 화소(P)들은 서로 다른 방향으로 기준 데이터라인(217)이 기울어지게 되며, 이에 따라 서로 다른 방향으로 다수의 슬릿을 포함하는 핑거 형태의 공통전극(208)이 기울어지게 된다. 또한, 상기 A블록의 화소(P)들과 B블록의 화소(P)들은 서로 다른 위치에 박막 트랜지스터(T)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 박막 트랜지스터를 이용하여 제작하는 다른 표시장치, 일 예로 구동 트랜지스터에 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 연결된 유기전계발광 디스플레이장치에도 이용될 수 있다.
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.
108,208 : 공통전극
108sa,108sb,208sa,208sb,208sc,208sd : 슬릿
110,210 : 어레이 기판
116n-1,116n,216n-1,216n,216n+1 : 게이트라인
117m-2,117m-1,117m,217m-1,217m,217m+1 : 데이터라인
118a,118b,218a,218b,218c,218d : 화소전극
121a,121b,221a,221b,221c,221d : 게이트전극
122a,122b,222a,222b,222c,222d : 소오스전극
123a,123b,223a,223b,223c,223d : 드레인전극

Claims (13)

  1. 어레이 기판 위에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인;
    상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 박막 트랜지스터; 및
    상기 화소 내에 형성되어 프린지 필드(fringe field)를 발생시키는 화소전극과 다수의 슬릿을 가진 공통전극을 포함하며,
    2개의 화소들을 한 쌍으로 구성하여, 이러한 한 쌍의 화소들 중간에 배열되는 데이터라인(이하, 기준 데이터라인이라 함)은 상기 기준 데이터라인의 좌우에 위치하는 데이터라인들과 달리 기울어지도록 구성함으로써 2화소에 2도메인을 형성하며,
    상기 한 쌍의 화소들 각각은 사다리꼴 형태를 가지며, 이러한 화소들이 함께 모여 정사각형 또는 직사각형을 이루는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 상기 사다리꼴 형태의 화소 내의 좁은 부분 또는 넓은 부분에 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극은 각 화소 내에 사다리꼴 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 화소들에 형성된 한 쌍의 화소전극들이 함께 모여 정사각형 또는 직사각형을 이루는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극은 화상이 표시되는 화소부 전체에 걸쳐 단일 패턴으로 형성되는 한편, 각 화소 내에서 다수의 슬릿을 가지는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 화소 내의 슬릿들 사이의 공통전극은 핑거(finger) 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준 데이터라인의 기울어진 각도에 대응하여 상기 다수의 슬릿을 포함하는 핑거 형태의 공통전극이 기울어지게 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 데이터라인의 좌우에 위치하는 데이터라인들은 상기 게이트라인에 대해 실질적으로 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 데이터라인은 상부의 한 쌍의 화소들과 하부의 한 쌍의 화소들 사이의 게이트라인 근처에서 꺾여 상기 상부의 한 쌍의 화소들과 하부의 한 쌍의 화소들 사이에 서로 다른 방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상부의 한 쌍의 화소들과 하부의 한 쌍의 화소들이 다수 모여 A블록의 화소들 또는 B블록의 화소들을 구성하며, 이러한 A블록의 화소들과 B블록의 화소들이 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 A블록의 화소들과 B블록의 화소들은 서로 다른 방향으로 상기 기준 데이터라인이 기울어지게 되며, 또한 서로 다른 방향으로 상기 다수의 슬릿을 포함하는 핑거 형태의 공통전극이 기울어지는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 A블록의 화소들과 B블록의 화소들은 서로 다른 위치에 박막 트랜지스터가 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
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