KR20020076939A - 프린지 필드 스위칭 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 관한 것으로, 액정층을 사이에 두고 소정 거리 대향 배치되어 화소를 구성하는 상부 및 하부기판과; 공통신호 인가를 위한 슬릿형으로 형성된 투명한 공통전극과; 상기 공통전극과 절연막의 개재하에 이격되면서, 상기 공통전극과 함께 액정층내 액정분자를 구동시키기 위한 프린지 필드를 형성하며, 상기 절연막상에 슬릿형으로 형성된 투명한 화소전극을 포함하여 구성되는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 있어서, 상기 화소는 적어도 2부분 이상으로 분할되어 적어도 1부분은 상기 공통전극과 화소전극이 하부기판 또는 절연막상에 배치되어 있고, 적어도 나머지 1부분은 상기 공통전극과 화소전극 각각이 상기 하부기판 또는 절연막상에 상하로 중첩되지 않게 배치되어 있으며, 상기 하부기판상의 공통전극 및 화소전극의 형상 및 배치가 변경되므로써 잔상이 감소되고, 또한, 화소의 일정부분은 공통전극과 화소전극의 위치가 역전되어 있어서 잔류 직류성분이 상쇄되는 것이다. 한편, 공통전극과 화소전극을 상하 중첩되지 않게 배치함으로써 전극간의 전계 세기를 종래보다 상당부분 약화시켜 잔상이 감소되고, 이와 같이 잔상 특성이 개선되어 장시간 고정화면을 띄워도 잔상이 남지 않게 되는 것이다.

Description

프린지 필드 스위칭 액정표시장치{Fringe Field Switching Liquid Crystal Display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 잔상을 방지할 수 있는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치(Fringe Field Switching Liquid Crystal Display device)에 관한 것이다.
일반적으로 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 인 플레인 스위칭 액정표시장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안된 것이다.
이러한 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 공통전극과 화소전극을 투명 전도체로 형성하면서, 공통전극과 화소전극과의 간격을 상,하기판 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 공통전극과 화소전극 상부에 프린지 필드(fringe filed)가 형성되도록 하는 것이다.
종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부기판(100)과 상부기판(114)이 소정 거리를 두고 대향 배치되어 있다. 여기서, 하부기판(100)과 상부기판(114)의 이격된 거리를 이하 셀 갭(cell gap)이라 칭한다.
또한, 상기 하부기판(100)과 상부기판(114) 사이에는 액정층(110)이 개재되어 있고, 하부기판(100) 상에는 공통전극(102)이 배치되어 있다. 여기서,공통전극(102)은 투명 전도체, 예를 들어, ITO(indium tin oxide)를 사용하여 플레이트(plate) 형상으로 형성된다. 공통전극(102)이 형성된 하부기판(100) 상부에는 절연막(104)이 형성되고, 절연막(104)상에는 등간격으로 배치된 슬릿 형상의 화소전극(106)이 형성된다.
그리고, 상기 하부기판(100)의 대향면 최상부 및 상부기판(114)의 대향면 표면에는 액정층(110)내의 액정 분자(미도시)들을 전계가 형성되기 이전 일률적으로 배열시키는 역할을 하는 배향막(108)(112)이 형성되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 있어서 액정분자(미도시)는, 공통전극(102)과 화소전극(106) 사이에 전계가 형성되기 이전에, 배향막(108)(112)의 영향으로 기판에 거의 수평을 이루도록 배열된다.
한편, 공통전극(102)과 화소전극(106) 사이에 전계가 형성되면, 전계의 형태는 수직 성분을 포함하는 프린지 필드가 형성되고, 액정 분자(미도시)들은 그것의 광축이 전계 방향과 수직 또는 수평이 되도록 틀어져서 광을 누설하게 된다.
그러나, 상기와 같은 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 공통전극과 화소전극이 서로 중첩되어 있으므로 강한 전계가 절연막에 집중되고, 특히 상기와 같은 전극구조에 있어서는 전극 사이에 적층된 이온 불순물이 외부로 배출될 통로가 없어 잔상이 심하게 나타나는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된것으로, 본 발명의 목적은 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 공통전극 및 화소전극의 형상 및 배치를 변경하여 잔상을 제거하므로써 화질 특성을 개선시킬 수 있는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 전극구조를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 전극구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 전극구조를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시에 3에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 전극구조를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 전극구조를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200; 하부기판202; 공통전극
204; 절연막206; 화소전극
208, 212; 배향막210; 액정층
214; 상부기판
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일견지에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는, 액정층을 사이에 두고 소정 거리 대향 배치되어 화소를 구성하는 상부 및 하부기판과; 공통신호 인가를 위한 슬릿형으로 형성된 투명한 공통전극과; 상기 공통전극과 절연막의 개재하에 이격되면서, 상기 공통전극과 함께 액정층내 액정분자를 구동시키기 위한 프린지 필드를 형성하며, 상기 절연막상에 슬릿형으로 형성된 투명한 화소전극을 포함하여 구성되는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 있어서, 상기 화소는 적어도 2 부분 이상으로 분할되어 적어도 1부분은 상기 공통전극과 화소전극이 상기 하부기판 또는 절연막상에 배치되어 있고, 적어도 나머지 1부분은 상기 공통전극과 화소전극 각각이 상기 하부기판 또는 절연막상에 상하로 중첩되지 않게 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 견지에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는, 액정층을 사이에 두고 소정 거리 대향 배치되어 다수개의 화소를 구성하는 상부 및 하부기판과; 공통신호 인가를 위한 슬릿형으로 형성된 투명한 공통전극과; 상기 공통전극과 절연막의 개재하에 이격되면서, 상기 공통전극과 함께 액정층내 액정분자를 구동시키기 위한 프린지 필드를 형성하며, 상기 절연막상에 슬릿형으로 형성된 투명한 화소전극을 포함하여 구성되는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 있어서, 상기 다수개의 화소는 상기 공통전극과화소전극이 상기 하부기판 또는 절연막상에 배치된 구조의 화소와, 상기 공통전극과 화소전극 각각이 상기 하부기판 또는 절연막상에 상호 중첩되지 않게 배치된 구조의 화소로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2 내지 5는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 전극구조를 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정표시장치는, 화소가 적어도 2 부분 이상으로 분할되어, 적어도 1부분은 상기 공통전극과 화소전극이 상기 하부전극 또는 절연막상에 배치되어 있고, 적어도 나머지 1부분은 상기 공통전극과 화소전극 각각이 상기 하부기판 또는 절연막상에 상하로 중첩되지 않게 배치되어 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 화소가 두 영역 A 및 B로 구분되어 있고, 각각의 영역에는 상호 상이한 전극구조로 되어 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예 1의 A영역은, 하부기판(200)과 상부기판(214)이 소정 거리를 두고 대향 배치되어 있고, 상기 하부기판(200)과 상부기판(214) 사이에는 수개의 액정분자(미도시)를 포함하는 액정층(210)이 개재되어 있다.
또한, 상기 하부기판(200) 상에는 투명 전도체, 예를 들어, ITO로 된 공통전극(202)이 슬릿 형상으로, 소정 폭을 가지면서 일정 등간격으로 이격 배치되어 있다. 상기 공통전극(202)을 포함한 하부기판(200) 상부에는 절연막(204)이 형성되어있다. 상기 절연막(204)상의 공통전극(202) 사이의 부분에는 슬릿 형상을 가지며, ITO와 같은 투명 전도체로 된 화소전극(206)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 화소전극(206)과 공통전극(202)간의 간격은 포물선 형태의 프린지 필드(fringe field)를 형성하기 위하여 셀 갭보다 작으며, 상기 공통전극(202)과 화소전극(206)의 폭은 화소전극(206)과 공통전극(202) 사이에 형성되는 전계가 각각의 전극(202)(206) 상부에도 미칠 수 있을 정도의 폭을 갖도록 형성되어 있다.
여기서, 상기 공통전극(202)과 화소전극(206)간의 간격은 적어도 0보다 크게 하여, 즉 양 전극(202)(206)간에 형성되는 프린지 필드의 세기를 감소시키기 위한 일환으로 양 전극(202, 206)이 상하로 중첩되지 않도록 형성되게 한다.
또한, 본 발명의 실시예 1의 B영역은, 상기 공통전극(202) 및 화소전극(206)이 절연막(204)상에 형성되어 있다. 상기와 같이 동일 층, 즉 절연막(204)상에 공통전극과 화소전극이 형성된 구조는 전계가 절연막에 집중되지 않아서 잔상이 쉽게 발생되지 않는다.
한편, 본 발명의 실시예 2는, 도 3에 도시된 바와 같이, 공통전극(202)과 화소전극(206)이 다른 층, 예를 들면, 하부기판(200) 및 절연막(204)상에 각각 형성된 구조(A영역)와, 실시예 1과 달리, 상기 공통전극(202)과 화소전극(206)이 동일 층, 즉 하부기판(200)상에 형성된 구조(B영역)로 구성되어 있다. 상기와 같은 구조도 전계가 절연막에 집중되지 않아서 잔상이 쉽게 발생되지 않는다.
본 발명의 실시예 3은 화소가 적어도 3부분 이상으로 분할되고, 각 분할된 영역에는 서로 다른 전극구조가 형성된 구조로 되어 있다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예 3은, 도 4에 도시된 바와 같이, 공통전극(202)과 화소전극(206)이 서로 다른 층, 즉 하부전극(200)과 절연막(204)상에 형성된 구조(A영역)와, 상기 공통전극(202)과 화소전극(206)이 동일 층, 즉 절연막(204) 또는 하부기판(200)상에 형성된 구조(B 및 C영역)가 조합된 구조로 구성되어 있다.
여기서, 상기 B 영역과 C 영역에 있어서, 각 전극(202)(206)이 위치하는 층은 각 영역간에 서로 다르다.
한편, 본 발명의 실시예 4에 따른 프린지 필드 액정표시장치에 있어서 상기 공통전극(202)과 화소전극(206)은 화소의 특정 부분(A영역)에서는 그 위치가 상호 역전되게 형성된 구조로 되어 있다.
여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부기판(200)을 점선으로 좌우 양분하여 좌측영역을 A1영역이라 하고, 우측영역을 A2영역이라고 가정한다.
상기 A1영역은 하부기판(200)상에 공통전극(202)이 형성되어 있고, 화소전극(206)은 절연막(204)상에 형성되어 있는 구조로서, 전계소멸 직후의 잔류 DC 성분은 상기 공통전극(202; 양의 전극)으로부터 상기 화소전극(206; 음의 전극)쪽인 상향이다.
이에 반해, 상기 A2영역은 상기 A1영역과는 역으로 하부기판(200)상에 화소전극(206)이 형성되어 있고, 공통전극(202)은 절연막(204)상에 형성되어 있는 구조로서, 전계소멸 직후의 잔류 DC 성분은 하향이다.
상기한 바와 같이, 각 영역에서의 잔류 DC성분 방향이 상호 반대 방향이므로도 5의 점선 부근에서 잔류 DC성분은 상쇄되어 소멸되므로 잔상효과가 감소된다.
도 2 내지 5에 도시된 본 발명의 다양한 실시예에 있어서, A영역상의 전극의 상하 위치를 역전시킬 수 있으며, A, B 및 C 영역의 조합을 다양하게 가져갈 수 있다. 특히, 한 화소내에 상기 A, B 및 C 영역이 조합된 구조가 잔상을 제거하는데 가장 적합하다. 또한, 상기 A영역이, 도 5에 도시된 바와 같이, A1 및 A2영역으로 전극이 상호 역전된 구조로 되어 있으면 잔상을 제거하는데 더 적합한 구조이다.
지금까지는 한 화소를 기준으로 상이한 전극구조가 조합되는 실시예를 들었지만, 한 화소 전체를 특정한 전극구조로 형성하고 이러한 화소들을 인접하게 배치하여도 잔상을 제거하는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 인접화소간 상기 A, B 및 C와 같은 전극구조가 조합된 구조가 잔상을 제거하는데 가장 적합한 화소배열이다.
본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명에 따른 프린지 필드 액정표시장치를 설명하기 위한 것이지, 본 발명을 이에 한정하려는 의도는 아니다. 기타, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는 하부기판상의 공통전극 및 화소전극의 형상과 배치를 변경하되 공통전극과 화소전극이 화소의 일정부분에 있어서는 동일 층상에 배치하고, 화소의 다른 부분에 있어서는 서로 다른 층상에 배치함으로써 잔상을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는 공통전극과 화소전극의 위치를 역전되게 배치함으로써 잔류 직류성분이 상쇄되게 하고, 공통전극과 화소전극을 상하 중첩되지 않게 배치함으로써 전극간의 전계 세기를 종래보다 상당부분 약화시켜 잔상을 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 있어서는 잔상 특성이 종래 FFS 구조에 비해 1/4 수준이하로 감소되어 장시간 고정화면을 띄워도 잔상이 남지 않게 된다.

Claims (10)

  1. 액정층을 사이에 두고 소정 거리 대향 배치되어 화소를 구성하는 상부 및 하부기판과; 공통신호 인가를 위한 슬릿형으로 형성된 투명한 공통전극과; 상기 공통전극과 절연막의 개재하에 이격되면서, 상기 공통전극과 함께 액정층내 액정분자를 구동시키기 위한 프린지 필드를 형성하며, 상기 절연막상에 슬릿형으로 형성된 투명한 화소전극을 포함하여 구성되는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 있어서,
    상기 화소는 적어도 2 부분 이상으로 분할되어, 적어도 1부분은 상기 공통전극과 화소전극이 상기 하부기판 또는 절연막상에 배치되어 있고, 적어도 나머지 1부분은 상기 공통전극과 화소전극 각각이 상기 하부기판 또는 절연막상에 상하로 중첩되지 않게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소의 일정부분에는 공통전극과 화소전극이 하부기판상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소의 일정부분에는 공통전극과 화소전극이 절연막상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소의 나머지 부분에는 공통전극이 하부기판상에 배치되어 있고, 상기 화소전극은 상기 공통전극과 상하로 중첩되지 않게 절연막상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소의 나머지 부분에는 화소전극이 하부기판상에 배치되어 있고, 공통전극은 상기 화소전극과 상하로 중첩되지 않게 절연막상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소는 3부분으로 분할되되, 1부분에는 상기 공통전극과 화소전극이 상기 하부기판 또는 절연막상에 상하로 중첩되지 않게 배치되어 있고, 상기 화소의 2부분에는 상기 공통전극은 하부기판상에 배치되어 있고, 상기 화소전극은 절연막상에 배치되어 있으며, 상기 화소의 3부분은 상기 공통전극은 절연막상에 배치되어 있고, 상기 화소전극은 하부기판상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소는 공통전극과 화소전극이 상기 하부기판 또는 절연막상에 상호 중첩되지 않게 배치된 제 1 부분과, 상기 제 1 부분과 인접하여 공통전극과 화소전극이 상호 역전적으로 배치된 제 2 부분을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  8. 액정층을 사이에 두고 소정 거리 대향 배치되어 다수개의 화소를 구성하는 상부 및 하부기판과; 공통신호 인가를 위한 슬릿형으로 형성된 투명한 공통전극과; 상기 공통전극과 절연막의 개재하에 이격되면서, 상기 공통전극과 함께 액정층내 액정분자를 구동시키기 위한 프린지 필드를 형성하며, 상기 절연막상에 슬릿형으로 형성된 투명한 화소전극을 포함하여 구성되는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 있어서,
    상기 다수개의 화소는 상기 공통전극과 화소전극이 상기 하부기판 또는 절연막상에 배치된 구조의 화소와, 상기 공통전극과 화소전극 각각이 상기 하부기판 또는 절연막상에 상호 중첩되지 않게 배치된 구조의 화소로 이루어진 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통전극과 화소전극이 동일층상에 배치되어 있는 화소는 하부기판상 또는 절연막상에 상기 공통전극과 화소전극이 모두 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통전극과 화소전극이 서로 다른 층상에 상하로 중첩되지 않게 배치되어 있는 화소는 하부기판상에 공통전극이 배치되어 있고 절연막상에 화소전극이 배치되어 있거나, 또는 하부기판상에 화소전극이 배치되어 있고 절연막상에 공통전극이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치.
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