KR20020044289A - 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잔류 DC를 감소시킬 수 있는 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치를 개시한다. 개시한 본 발명은, 기판; 상기 기판 표면에 형성되는 제 1 카운터 전극; 상기 제 1 카운터 전극과 동일 평면에 형성되고, 제 1 카운터 전극과 프린지 필드를 형성하는 제 1 화소 전극; 상기 제 1 카운터 전극 및 화소 전극이 형성된 기판 상부에 형성된 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상부에 형성되며, 상기 제 1 카운터 전극과 콘택되는 제 2 카운터 전극; 및 상기 게이트 절연막 상부에 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 카운터 전극과 프린지 필드를 형성하고, 상기 제 1 화소 전극과 콘택되는 제 2 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 프린지 필드 구동 모드(fringe field switching mode LCD : 이하, FFS-LCD) 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 잔류 DC(direct current)를 감소시킬 수 있는 FFS-LCD에 관한 것이다.
일반적으로 IPS(in-plane switching) 모드 LCD는 TN(twisted nematic) 모드LCD의 낮은 시야각 특성을 보완하기 위하여 일본국 히다찌사에서 제안되었다. 이러한 IPS 모드 액정 표시 장치는 다음과 같은 구성을 갖는다. 상하 기판은 소정 거리를 두고 대향되고, 상하 기판 사이에 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층이 개재된다. 액정 분자를 구동시키는 불투명 화소 전극과 카운터 전극은 모두 예를들어 하부 기판에 형성되고, 이들 화소 전극과 카운터 전극은 평행한 전계가 형성되도록 상하 기판의 간격보다 더 큰 간격으로 이격된다. 아울러, 화소 전극과 카운터 전극은 일정한 전계의 세기를 확보하기 위하여, 비교적 큰 폭을 갖는다. 또한, 상하부 기판과 액정층 사이에는 수평 배향막이 각각 개재된다.
이러한 IPS 모드 액정 표시 장치는 액정 분자들이 기판면에 누워있는 상태로 배열되므로 시야각이 우수하다는 장점이 있으나, 투과율이 매우 낮다는 문제점을 가지고 있다.
이와같은 IPS 모드 액정 표시 장치의 낮은 투과율 특성을 개선하기 위하여, 종래에는 FFS-LCD가 본 출원인들에 의하여 제안되었으며, 이에 대하여 대한민국 특허출원 제98-9243호로 출원된 바 있다.
이러한 프린지 필드 구동 액정 표시 장치는 카운터 전극과 화소 전극을 투명 전도체로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극과의 간격을 상하 기판 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 카운터 전극과 화소 전극 상부에 프린지 필드가 형성되도록 한다.
이러한 일반적인 프린지 필드 구동 액정 표시 장치가 도 1에 도시되어 있다.
도 1를 참조하여, 하부 기판(1)과 상부 기판(10)은 소정 거리(d: 이하 셀갭)를 두고 대향되어 있다. 여기서, 하부 기판(1)과 상부 기판(10)의 이격된 거리를 이하 셀갭(d)이라 칭한다. 하부 기판(1)과 상부 기판(10) 사이에는 액정층(15)이 개재되어 있다. 이때, 액정층(15)은 소정의 액정 분자를 포함하고 있으며, 이 액정 분자는 유전율 이방성이 음 또는 양일 수 있다.
하부 기판(1) 상에는 도면에 도시되지 않았지만, 게이트 버스 라인 및 데이타 버스 라인이 교차 배열되어, 단위 화소를 한정하고, 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차점 부근에는 능동 구동을 위한 박막 트랜지스터(도시되지 않음)가 배치된다. 하부 기판(1)의 단위 화소 내에는 카운터 전극(3)이 형성된다. 카운터 전극(3)은 투명한 ITO(indium tin oxide)층으로 형성되며, 빗살 형태로 형성된다. 카운터 전극(3)이 형성된 하부 기판(1) 상부엔 게이트 절연막(4)이 형성된다. 화소 전극(5)은 게이트 절연막(4) 상부에 빗살 형태로 형성된다. 이때, 화소 전극(5)의 빗살은 카운터 전극(3)의 빗살들 사이에 각각 끼워지도록 배치된다. 여기서, 카운터 전극(3)과 화소 전극(5)의 간격(l)은 프린지 필드가 형성될 수 있도록, 셀갭(d)보다 좁게 형성된다. 아울러, 하부 기판(1)의 결과물 표면에는 액정 분자의 초기 배열을 제어하기 위한 제 1 수평 배향막(6)이 형성된다. 이때, 수평 배향막(6)은 소정 방향으로의 러빙축을 가지며, 소정의 프리틸트각을 갖는다. 여기서, 미설명 부호 3a는 공통 전극선을 나타낸다.
한편, 하부 기판(1)과 대응되는 상부 기판(10)의 대향면에는 컬러 필터(12)가 형성된다. 컬러 필터(12) 표면에도 역시, 액정 분자의 초기 배열을 제어하기 위한 제 2 수평 배향막(14)이 형성된다. 이때, 상부 기판(10)의 제 2 수평배향막(14) 역시 소정각의 프리틸트각을 가지며, 하부 기판(1)의 제 1 수평 배향막(6)의 러빙축과 180°만큼의 각을 이루는 러빙축을 갖는다.
또한, 하부 기판(1)의 외측에는 소정의 편광축을 갖는 편광자(8)가 배치되고, 상부 기판(10)의 외측에는 편광자의 편광축과 직교하는 흡수축을 갖는 분해자(18)가 배치된다.
이러한 구성을 갖는 FFS-LCD는 다음과 같이 동작된다.
카운터 전극(3)과 화소 전극(5) 사이에 전압차가 발생되면, 카운터 전극(3)과 화소 전극(5) 사이의 간격이 셀갭(d)보다 좁기 때문에, 프린지 필드가 형성된다. 이때, 카운터 전극(3)과 화소 전극(5)의 빗살들의 폭 및 간격이 충분히 미세하므로, 프린지 필드가 카운터 전극(3)과 화소 전극(5)상부에 모두 미치게 되어, 단위 화소내에 있는 액정 분자들이 대부분 동작된다. 이에따라, 투과율 및 개구율이 향상된다.
그러나, 종래의 FFS-LCD 다음과 같은 문제점이 있다.
일반적인 액정 표시 소자의 구동 전력은 교류 성분으로, 프레임(frame)별로 카운터 전극(3) 및 화소 전극(5)에 반대 위상의 전압이 인가된다. 즉, 도 1a에 도시된 바와 같이, n번째 프레임에서는, 카운터 전극(3)에는 (-) 전압이 인가되고, 화소 전극(5)에는 (+) 전압이 인가되어, 필드는 화소 전극(5)에서 카운터 전극(3)으로 형성된다. 한편, n+1번째 프레임에서는, 카운터 전극(3)에는 (+) 전압이 인가되고, 화소 전극(5)에는 (-) 전압이 인가되어, 필드는 카운터 전극(3)에서 화소 전극(5)으로 형성된다.
그러나, 액정층(15)내의 액정 분자들의 반응 속도와 교류 전원의 공급 속도가 서로 다름으로 인하여, 액정 분자들은 구동 전압의 주파수에 따라 반응하지 못하고, 다만 극성만이 변하는 상태가 된다. 그러므로, 카운터 전극(3)과 화소 전극(5) 사이에 직류 전원에 의한 직류 전류가 발생된다. 이 직류 전류를 상쇄시키기 위하여 카운터 전극의 전압을 오프셋(OFFSET)한다. 그러나, 이 오프셋도 직류 성분을 완전히 제거하지 못하여, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 여전히 직류 성분이 잔류된다. 또한, 잔류하는 직류 성분은 시간에 비례하여 축적된다. 이에따라, 시간이 경과되면, 액정층(15)에 있는 오염 물질중 음전하를 가진 입자들이 양의 전하 상태를 띠는 잔류 DC 성분 주변에 모이게 된다. 그러므로, 잔류 DC 성분과 액정층(15)의 오염 물질 사이에 기생 전계가 발생되어, 화면에 잔상을 유발한다.
따라서, 본 발명의 목적은 잔류 DC를 감소시킬 수 있는 FFS-LCD를 제공하는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 FFS-LCD의 하부 기판 평면도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
20 - 하부 기판 24 - 제 1 카운터 전극
25 - 제 1 화소 전극 27 - 게이트 절연막
28 - 제 2 카운터 전극 29 - 제 2 화소 전극
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 표면에 형성되는 제 1 카운터 전극; 상기 제 1 카운터 전극과 동일 평면에 형성되고, 제 1 카운터 전극과 프린지 필드를 형성하는 제 1 화소 전극; 상기 제 1 카운터 전극 및 화소 전극이 형성된 기판 상부에 형성된 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상부에 형성되며, 상기 제 1 카운터 전극과 콘택되는 제 2 카운터 전극; 및 상기 게이트 절연막 상부에 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 카운터 전극과 프린지 필드를 형성하고, 상기 제 1 화소 전극과 콘택되는 제 2 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 2는 본 발명에 따른 FFS-LCD의 하부 기판 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 하부 기판(20) 상부에 게이트 버스 라인(21)과 데이터 버스 라인(23)이 매트릭스 형태로 배열되어, 단위 화소가 한정된다. 게이트 버스 라 인(21)과 데이터 버스 라인(23)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배열된다.
하부 기판(20)의 단위 화소에는 제 1 카운터 전극(24)이 배치된다. 이때, 제 1 카운터 전극(24)은 다수개의 빗살(24a)과 빗살(24a)들을 연결하는 바(24b)를 포함하는 빗 형태로 형성된다.
제 1 카운터 전극(24)과 동일 평면에, 제 1 화소 전극(25)이 배치된다. 제 1 화소 전극(25) 역시 다수개의 빗살(25a)과 빗살(25a)들을 연결하는 바(25b)를 포함하는 빗 형태로 형성된다. 이때, 제 1 화소 전극(25)은 제 1 카운터 전극(24)과 이빨 형태로 배열되도록 형성된다. 바람직하게는 제 1 화소 전극(25)의 빗살(25a)과 제 1 카운터 전극(24)의 빗살(24a)이 인접하게 한조를 이루도록 배열된다.
공통 전극선(26)은 제 1 카운터 전극(24)과 콘택(C1)되어, 제 1 카운터전극(24)에 공통 신호가 인가된다.
제 2 카운터 전극(28)은 다수개, 예를들어 2개의 빗살(28a)과 빗살(28a)간을 연결하는 바(28b)를 포함하며, 제 1 카운터 전극(24)과 전기적으로 콘택된다. 여기서, 제 2 카운터 전극(28)의 빗살(28a)은 한조를 이루며 배열되는 제 1 카운터 및 화소 전극(24a,25a) 그룹들 사이에 배치된다. 아울러, 제 2 카운터 전극(28)과 제 1 카운터 전극(24), 제 1 화소 전극(25) 및 공통 전극선(26) 사이에는 게이트 절연막(27)이 개재된다. 제 2 카운터 전극(28)과 동일 평면, 즉, 게이트 절연막(27)에 제 2 화소 전극(29)이 배치된다. 제 2 화소 전극(29)은 제 1 화소 전극(25b)과 콘택(C2)되며, 제 2 화소 전극(29)의 빗살(29a)은 제 2 카운터 전극(28)의 빗살(28a) 사이에 배치된다.
이에따라, 카운터 전극(24,28)과 화소 전극(25,29)에 전압이 인가되면, 카운터 전극(24,28)과 화소 전극(25,29) 사이에 프린지 필드가 형성된다. 이때, 기판(20) 표면 및 게이트 절연막(27) 표면에 각각 카운터 전극 및 화소 전극이 배치되어 있으므로, 필드 인가시 각 표면에(+) 및 (-) 전압 상태가 동시에 존재한다. 따라서, 잔류 DC가 상쇄된다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판 표면 및 게이트 절연막 표면 각각에 카운터 전극 및 화소 전극을 형성하여, 필드 인가시, 기판 표면 및 게이트 절연막 표면에 (+) 및 (-) 전압 상태가 동시에 존재한다. 이에따라, 극성이 바뀔 때 발생되는 잔류 DC가 상쇄된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (1)
- 기판;상기 기판 표면에 형성되는 제 1 카운터 전극;상기 제 1 카운터 전극과 동일 평면에 형성되고, 제 1 카운터 전극과 프린지 필드를 형성하는 제 1 화소 전극;상기 제 1 카운터 전극 및 화소 전극이 형성된 기판 상부에 형성된 게이트 절연막;상기 게이트 절연막 상부에 형성되며, 상기 제 1 카운터 전극과 콘택되는 제 2 카운터 전극; 및상기 게이트 절연막 상부에 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 카운터 전극과 프린지 필드를 형성하고, 상기 제 1 화소 전극과 콘택되는 제 2 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 FFS-LCD.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100934566B1 (ko) * | 2008-04-07 | 2009-12-30 | 전북대학교산학협력단 | 프린지 인플레인 필드 스위칭 액정표시소자 |
-
2000
- 2000-12-05 KR KR1020000073314A patent/KR20020044289A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR100934566B1 (ko) * | 2008-04-07 | 2009-12-30 | 전북대학교산학협력단 | 프린지 인플레인 필드 스위칭 액정표시소자 |
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