KR20020044283A - 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20020044283A
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Abstract

본 발명은 러빙 불량을 방지할 수 있는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 소정 거리를 두고 배치되는 상,하부 기판; 상기 하부 기판상에 형성되며, 단위 화소를 한정하도록 매트릭스 형태로 배치되는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인; 상하 기판 사이에 개재되는 수개의 유전율 이방성이 양인 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 하부 기판의 각 단위 화소에 각각 형성되는 카운터 전극; 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하고, 카운터 전극의 가장자리와 오버랩되며 틀형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부로 둘러싸인 공간을 구획하며, 상기 게이트 버스 라인과 소정 각도를 이루는 빗살을 포함하는 화소 전극; 상기 하부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 게이트 버스 라인과 45°를 이루는 러빙축을 갖는 제 1 수평 배향막; 및 상기 상부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 제 1 수평 배향막의 러빙축과 비병렬한 러빙축을 갖는 제 2 수평 배향막을 포함하며, 상기 화소 전극의 빗살은 상기 게이트 버스 라인과 45 내지 85° 또는 5 내지 45°를 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치{FRINGE FIELD SWICHING MODE LCD}
본 발명은 프린지 필드 구동 액정 표시 장치(Fringe field switching mode LCD: 이하, FFS-LCD)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 러빙 불균일을 최소화할 수 있는 FFS-LCD에 관한 것이다.
일반적으로 FFS-LCD는 일반적인 IPS(in-plane switching)모드 LCD의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 하여 제안된 것으로, 이에 대하여 대한민국 특허출원 제98-9243호로 출원되었다.
도 1은 FFS-LCD의 하부 기판 구조를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하여, 게이트 버스 라인(3) 및 데이터 버스 라인(7)은 하부 기판(1) 상부에 교차 배열되어, 단위 화소(Pix)가 한정된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 버스 라인(3)과 데이터 버스 라인(7)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 카운터 전극(2)은 투명한 도전체로 형성되고, 단위 화소(pix)별로 각각 형성된다. 이때, 카운터 전극(2)은 사각 플레이트 형상으로 형성되거나, 빗 형태로 형성될수 있다. 공통 신호선(30)은 카운터 전극(2)에 지속적으로 공통 신호를 공급하기 위하여, 카운터 전극(2)과 콘택되도록 배치된다. 이때, 공통 신호선(30)은 신호 전달 특성이 우수한 금속막으로 형성되며, 일반적으로는 게이트 버스 라인용 금속막으로 형성된다. 아울러, 공통 신호선(30)은 게이트 버스 라인(3)과 평행하면서 카운터 전극(2)의 소정 부분과 콘택되는 제 1 부분(30a)과, 제 1 부분(30a)으로 부터 데이타 버스 라인(7)과 평행하게 연장되면서 카운터 전극(2)과 데이타 버스 라인(7) 사이에 각각 배치되는 제 2 부분(30b)을 포함한다. 화소 전극(9)은 카운터 전극(2)과 오버랩되도록, 단위 화소(pix)에 형성된다. 이때, 화소 전극(9)과 카운터 전극(2)은 전기적으로 절연되어 있다. 화소 전극(9)은 빗 형상으로 형성되며, 데이타 버스 라인(7)과 평행하면서 등간격으로 형성된 다수개의 빗살부(9a)와, 빗살부(9a)의 일단을 연결하면서 박막 트랜지스터(TFT)의 소정 부분과 콘택되는 바(9b)를 포함한다. 한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 하부 기판(1)과 대향하는 상부 기판은 화소 전극(9)과 카운터 전극(5)과의 거리 보다 큰 폭으로 대향,대치되고, 하부 기판(1)과 상부 기판 사이에는 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층이 개재된다. 아울러, 하부 기판(1)의 내측 표면 및 상부 기판(도시되지 않음)의 내측 표면에는 수평 배향막이 배치된다. 이들중 하부 기판의 수평 배향막은 예를들어, 유전율 이방성이 양인 액정 분자를 이용하는 경우, 최대 투과율을 얻기 위하여, 프린지 필드의 투영선(즉, 게이트 버스 라인)과 60 내지 90°를 이루는 러빙축을 갖고, 상부 기판의 수평 배향막은 하부 기판의 수평 배향막의 러빙축과 비병렬한 러빙축을 갖는다.
이러한 구성을 갖는 FFS-LCD는 다음과 같이 동작한다.
카운터 전극(5)과 화소 전극(9) 사이에 전계가 형성되면, 카운터 전극(5)과 화소 전극(9) 사이의 거리, 즉, 게이트 절연막의 두께 보다 상하부 기판 간의 거리가 크므로, 두 전극 사이 및 전극 상부에 프린지 필드가 형성된다. 이 프린지 필드는 카운터 전극(5) 및 화소 전극(9) 상부에 전역에 미치게 되어, 전극 상부에 있는 액정 분자들은 모두 동작시킨다. 이에따라, 고개구율 및 고투과율을 실현할 수 있다.
상술한 FFS-LCD는 단위 화소에 있는 대부분의 액정 분자들이 동작되어, 고개구율 및 고투과율을 달성할 수 있었다.
그러나, 종래의 FFS-LCD는 최대 투과율을 얻기 위한 제 1 수평 배향막의 러빙 처리시, 다음과 같은 문제점이 발생된다.
즉, 도 2는 FFS-LCD의 게이트 버스 라인(3) 및 데이터 버스 라인(7)과 러빙 롤(100)을 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 2에 의하면, 제 1 수평 배향막 하부에는 소정의 높이를 갖는 게이트 버스 라인(3) 및 데이터 버스 라인(7)이 배치되고, 제 1 수평 배향막은 프린지 필드의 투영선과 60 내지 90°를 이루도록 러빙롤(100)에 의하여 러빙된다. 이때, 러빙축이 프린지 필드와 60 내지 90°를 이루도록 러빙하게 되면, 러빙롤(100)과 게이트 버스 라인(3) 및 데이터 버스 라인(7)과 접촉되는 면적이 많아지게 되어, 러빙 불량이 발생되기 쉽다.
따라서, 본 발명은 러빙 불량을 방지할 수 있는 프린지 필드 구동 액정 표시장치를 목적으로 한다.
도 1은 종래의 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치를 나타낸 평면도.
도 2는 FFS-LCD의 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인과 러빙 롤을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 FFS-LCD의 평면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 FFS-LCD의 평면도.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
21- 게이트 버스 라인 23 - 데이터 버스 라인
25 - 카운터 전극 27,270 - 화소 전극
27b,270b - 빗살
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소정 거리를 두고 배치되는 상,하부 기판; 상기 하부 기판상에 형성되며, 단위 화소를 한정하도록 매트릭스 형태로 배치되는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인; 상하 기판 사이에 개재되는 수개의 유전율 이방성이 양인 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 하부 기판의 각 단위 화소에 각각 형성되는 카운터 전극; 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하고, 카운터 전극의 가장자리와 오버랩되며 틀형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부로 둘러싸인 공간을 구획하며, 상기 게이트 버스 라인과 소정 각도를 이루는 빗살을 포함하는 화소 전극; 상기 하부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 게이트 버스 라인과 45°를 이루는 러빙축을 갖는 제 1 수평 배향막; 및 상기 상부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 제 1 수평 배향막의 러빙축과 비병렬한 러빙축을 갖는 제 2 수평 배향막을 포함하며, 상기 화소 전극의 빗살은 상기 게이트 버스 라인과 45 내지 85° 또는 5 내지 45°를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 소정 거리를 두고 배치되는 상,하부 기판; 상기 하부 기판상에 형성되며, 단위 화소를 한정하도록 매트릭스 형태로 배치되는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인; 상하 기판 사이에 개재되는 수개의 유전율 이방성이 음인 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 하부 기판의 각 단위 화소에 각각 형성되는 카운터 전극; 상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하고, 카운터 전극의 가장자리와 오버랩되며 틀형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부로 둘러싸인 공간을 구획하며, 상기 게이트 버스 라인과 소정 각도를 이루는 빗살을 포함하는 화소 전극; 상기 하부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 게이트 버스 라인과 45°를 이루는 러빙축을 갖는 제 1 수평 배향막; 및 상기 상부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 제 1 수평 배향막의 러빙축과 비병렬한 러빙축을 갖는 제 2 수평 배향막을 포함하며, 상기 화소 전극의 빗살은 상기 게이트 버스 라인과 90+α°(여기서,α는 45 내지 85° 또는 5 내지 45°)를 이루는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 FFS-LCD의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 FFS-LCD의 평면도이다.
도 3을 참조하여, 하부 기판(20)과 상부 기판(도시되지 않음)은 소정 거리를두 개 대향되며, 하부 기판(20)과 상부 기판 사이에는 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층(도시되지 않음)이 개재된다. 이때, 본 실시예에서의 액정 분자는 유전율 이방성이 양이다.
게이트 버스 라인(21)과 데이터 버스 라인(23)이 하부 기판(20)의 내측면에 교차 배열되어, 매트릭스 형태의 단위 화소가 한정된다. 게이트 버스 라인(21) 및 데이터 버스 라인(23)의 교차점 부근에는 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다.
카운터 전극(25)은 각 하부 기판(20)의 단위 화소내에 플레이트 형태로 배치된다. 이때, 카운터 전극(25)은 투명 도전 물질 예를들어, ITO(indium tin oxide) 물질로 형성되며, 단위 화소를 한정하는 게이트 버스 라인(21) 및 데이터 버스 라인(23)과 소정 거리만큼 이격된다. 이때, 도면에는 도시되지 않았지만, 카운터 전극(25)은 공통 신호선과 콘택되어 지속적으로 공통 신호를 인가받는다.
화소 전극(27)은 단위 화소 각각에 카운터 전극(25)과 오버랩되도록 형성된다. 화소 전극(27)은 카운터 전극(25)과 마찬가지로 투명 도전 물질로 형성되고, 소정 부분이 박막 트랜지스터(TFT)와 콘택된다. 이러한 화소 전극(27)은 카운터 전극(25)의 가장자리와 오버랩되는 사각틀 형태의 바디부(27a)와 바디부(27a)로 둘러싸인 공간을 수개의 공간으로 구획하는 다수개의 빗살(27b)를 갖는다. 이때, 빗살(27b)은 각각 등간격으로 평행하게 연장되며, 게이트 버스 라인(21)과 소정 각도(α)를 갖고, 바람직하게는 45 내지 85°또는 5 내지 45°를 이룬다. 아울러, 화소 전극(27)은 박막 트랜지스터(TFT)와 소정 부분 콘택된다.
이러한 하부 기판(20) 결과물 상부에는 제 1 수평 배향막(도시되지 않음)이 덮혀진다. 이 제 1 수평 배향막은 10°이하의 프리틸트각을 가지며, 소정의 러빙축(R)을 갖는다. 여기서, 제 1 수평 배향막의 러빙축(R)은 게이트 버스 라인(21)에 대하여 45°를 이룬다. 이는 러빙축(R)이 게이트 버스 라인(21)과 45°를 이룰 때, 게이트 버스 라인(21) 및 데이터 버스 라인(23)을 지나는 면적이 최소화되어, 러빙 불량이 감소되기 때문이다.
한편, 상부 기판(도시되지 않음)의 내측면에는 컬러화를 실현하기 위한 컬러 필터(도시되지 않음)이 배치되고, 컬러 필터의 표면에는 제 2 수평 배향막(도시되지 않음)이 형성된다. 여기서, 제 2 수평 배향막은 제 1 수평 배향막의 러빙축(R)과 비병렬한 러빙축을 갖는다.
편광자(도시되지 않음)은 하부 기판(20)의 외측면에 배치되며, 노말리 블랙 모드로 구동되도록 러빙축(R)과 일치하는 편광축을 갖는다. 한편, 편광자와 광학적으로 관련되는 분해자(도시되지 않음)는 상부 기판의 외측면에 배치되며, 편광축과 직교하는 흡수축을 갖는다.
이러한 본 발명의 FFS-LCD는 다음과 같이 동작된다.
먼저, 카운터 전극(25)과 화소 전극(27) 사이에 전압차가 발생되지 않으면, 액정 분자(도시되지 않음)는 그 장축이 러빙축(R)과 일치하도록 배열된다.
그후, 카운터 전극(25)과 제 2 화소 전극(27) 사이에 전압차가 발생되면, 각 단위 화소에 프린지 필드가 형성된다. 이때, 단위 화소에서는 빗살(27b)과 카운터 전극(25)에 의하여, 빗살(27b)에 대하여 법선 형태의 프린지 필드(E1)가 형성된다.이에따라, 러빙축과 장축이 평행하게 배열되었던 액정 분자는 장축과 필드가 일치되도록 트위스트되어, 최대 투과율이 발생된다. 즉, 제 1 수평 배향막의 러빙축(R)이 게이트 버스 라인에 대하여 45°만큼을 이루도록 형성되어도, 화소 전극(27)의 형태를 변경하므로써, 최대 투과율을 달성하게 되는 것이다.
한편, 유전율 이방성이 음인 액정 분자를 사용하는 경우는 러빙축을 게이트 버스 라인(21)과 45°를 이루도록 하면서 도 4에 도시된 바와 같이, 화소 전극의 형태를 변경한다. 즉, 도 4에서와 같이, 화소 전극(270)은 사각틀 형태의 바디부와 상술한 양의 액정 분자를 사용할때의 빗살(27b)과 90°대칭을 이루도록, 즉, 게이트 버스 라인에 대하여 90+α°(α=45 내지 85° 또는 5 내지 45°)를 이루도록 배열한다. 이와같이 구성하여도, 최대 투과율을 달성하면서, 러빙 불량이 최소화된다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, FFS-LCD에서, 러빙축이 게이트 버스 라인과 45°를 이루고, 화소 전극의 형태를 변경하여 프린지 필드가 러빙축과 소정 각도를 이루도록 한다.
이에따라, 러빙시 러빙롤과 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인이 접촉되는 면적이 최소화되어, 러빙 불량이 감소된다.
따라서, FFS-LCD의 화질 특성이 개선된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (2)

  1. 소정 거리를 두고 배치되는 상,하부 기판;
    상기 하부 기판상에 형성되며, 단위 화소를 한정하도록 매트릭스 형태로 배치되는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인;
    상하 기판 사이에 개재되는 수개의 유전율 이방성이 양인 액정 분자를 포함하는 액정층;
    상기 하부 기판의 각 단위 화소에 각각 형성되는 카운터 전극;
    상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하고, 카운터 전극의 가장자리와 오버랩되며 틀형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부로 둘러싸인 공간을 구획하며, 상기 게이트 버스 라인과 소정 각도를 이루는 빗살을 포함하는 화소 전극;
    상기 하부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 게이트 버스 라인과 45°를 이루는 러빙축을 갖는 제 1 수평 배향막; 및
    상기 상부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 제 1 수평 배향막의 러빙축과 비병렬한 러빙축을 갖는 제 2 수평 배향막을 포함하며,
    상기 화소 전극의 빗살은 상기 게이트 버스 라인과 45 내지 85° 또는 5 내지 45°를 이루는 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.
  2. 소정 거리를 두고 배치되는 상,하부 기판;
    상기 하부 기판상에 형성되며, 단위 화소를 한정하도록 매트릭스 형태로 배치되는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인;
    상하 기판 사이에 개재되는 수개의 유전율 이방성이 음인 액정 분자를 포함하는 액정층;
    상기 하부 기판의 각 단위 화소에 각각 형성되는 카운터 전극;
    상기 카운터 전극과 함께 프린지 필드를 형성하고, 카운터 전극의 가장자리와 오버랩되며 틀형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부로 둘러싸인 공간을 구획하며, 상기 게이트 버스 라인과 소정 각도를 이루는 빗살을 포함하는 화소 전극;
    상기 하부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 게이트 버스 라인과 45°를 이루는 러빙축을 갖는 제 1 수평 배향막; 및
    상기 상부 기판의 내측 표면에 형성되며, 상기 제 1 수평 배향막의 러빙축과 비병렬한 러빙축을 갖는 제 2 수평 배향막을 포함하며,
    상기 화소 전극의 빗살은 상기 게이트 버스 라인과 90+α°(여기서,α는 45 내지 85° 또는 5 내지 45°)를 이루는 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.
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