KR20030045459A - 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크로스 필드로 구동되는 액정표시장치를 개시하며, 개시된 본 발명의 액정표시장치는, 투명성 절연 기판; 상기 기판 상에 단위 화소를 한정하도록 교차 배열된 수 개의 게이트버스라인과 데이터버스라인; 상기 단위 화소 내에 해당 게이트버스라인과 최대한 이격하면서 평행하게 배열된 공통버스라인; 상기 게이트버스라인과 데이터버스라인의 교차부에 배치된 박막트랜지스터; 상기 단위 화소 내에 배치되며, 투명도전막으로 이루어진 제1 및 제2플레이트 전극으로 구성된 카운터전극; 및 상기 카운터전극 상부에 절연막의 개재하에 배치되며, 투명도전막으로 이루어진 제1 및 제2브렌치 전극으로 구성된 화소전극을 포함하며, 상기 카운터전극의 제1플레이트 전극과 제2플레이트 전극은 상기 공통버스라인 또는 박막트랜지스터의 어느 하나와 각각 전기적으로 콘택되고, 상기 화소전극의 제1브렌치 전극과 제2브렌치 전극은 상기 제1플레이트 전극 또는 제2플레이트 전극이 콘택되지 않은 상기 공통버스라인 또는 박막트랜지스터의 어느 하나와 각각 전기적으로 콘택되며, 상기 화소전극의 제1브렌치 전극 및 제2브렌치 전극 각각은 소정 개의 브렌치들을 포함하고, 상기 브렌치들 중에서 가장자리에 배치된 브렌치는 경사진 것을 특징으로 한다.

Description

크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치{CROSS FIELD SWITCHHING MODE LIQUID CRYSTLA DISPLAY}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 경사진 화소전극의 형성을 통해 응답속도 및 광효율을 향상시킨 크로스 필드 스위칭(Cross Field Switching) 모드 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 CRT(Cathod-ray tube)를 대신하여 개발되어져 왔다. 특히, 박막트랜지스터 액정표시장치는 휴대형 단말기기의 정보표시기, 노트북 PC의 화면표시기, 랩탑 컴퓨터의 모니터 등에서 각광 받고 있는 바, 상기 CRT를 대체할 수 있는 표시장치로 산업상 그 활용도가 매우 높아져가고 있다.
이와 같은 액정표시장치, 특히, 박막트랜지스터 액정표시장치는 그 구동모드로서 전형적으로 TN(Twist Nematic) 모드를 채택하여 왔다. 그런데, 상기 TN 모드 액정표시장치는 시야각이 협소하다는 단점이 있는 바, 그 이용에 제약을 받게 되었고, 그래서, 인-플레인 스위칭(In-Plain Switching : 이하, IPS) 모드가 제안되어 광시야각의 액정표시장치를 구현하였으나, 이 또한, 개구율 및 투과율 측면에서 한계를 나타내게 되었다.
이에, IPS 모드 액정표시장치가 갖는 광시야각의 특성을 유지하면서 개구율 및 투과율을 향상시킬 수 있는 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching) 모드 액정표시장치(이하, FFS-LCD)가 본 출원인에 의해 제안되었고, 대한민국 특허출원 98-9243호로 출원되었다.
상기 FFS-LCD는 카운터전극 및 화소전극이 ITO와 같은 투명 금속으로 형성되면서 상기 전극들간의 간격이 셀 갭(cell gap) 보다 작게 되도록 형성된 점이 IPS 모드 액정표시장치와의 구조적 차이점이며, 상기 전극들 사이에서 발생되는 프린지 필드에 의해 전극들 상부에 존재하는 액정 분자들까지 모두 동작됨으로써 고개구율 및 고투과율은 물론 고휘도와 광시야각을 구현한다.
도 1은 종래의 FFS-LCD의 어레이 기판을 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 단위 화소가 한정되도록 게이트버스라인(2)과 데이터버스라인(6)이 교차 배열되어 있고, 상기 라인들(2, 6)간의 교차점 부근에는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다.
플레이트(plate) 형상이면서 ITO와 같은 투명 도전막으로 이루어진 카운터전극(4)이 단위 화소 내에 배치되어 있고, 공통버스라인(3)이 게이트버스라인(2)과 최대한 이격된 단위 화소 내의 위치에 상기 게이트버스라인(2)과 평행하게 배치되어 있다. 상기 공통버스라인(3)은 카운터전극(4)에 지속적으로 공통 신호를 공급하기 위해 형성되는 것으로, 통상 게이트버스라인(2)과 동시에 형성되며, 아울러, 데이터버스라인(6)과 평행하게 연장되면서 카운터전극(4)의 양측 가장자리에 배치되는 차광수단을 포함한다.
슬릿(slit) 형상이면서 ITO와 같은 투명 도전막으로 이루어진 화소전극(8)이 단위 화소 내에 절연막(도시안됨)의 개재하에 카운터전극(4)과 오버랩되도록 배치되어 있고, 아울러, 그 일부분은 박막트랜지스터(TFT)와 콘택되어 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 전술한 구조의 어레이 기판은 블랙매트릭스 및컬러필터가 구비된 컬러필터 기판과, 예컨데, 음의 액정분자들로 구성된 액정층의 개재하에 합착된다. 이때, 어레이 기판과 컬러필터 기판은 상기 어레이 기판에 구비된 카운터전극과 화소전극간의 간격 보다는 큰 간격을 갖도록 합착된다.
이와 같은 FFS-LCD는 스토리지(storage) 및 공통전극(Vcom)의 역할을 하는 카운터전극(4)의 상부에서 화소전극(8)가 액정분자들에 전위차를 유발시킴으로써 음의 액정분자들이 회전을 하게 되고, 이에 따라, 편광판을 통과하여 진행해온 빛이 컬러필터 기판쪽으로 진행하여 소정의 화상을 표시하게 된다.
그러나, 상기한 FFS-LCD는 IPS 및 TN 모드 액정표시장치에 비해 우수한 시야각을 갖지만, 카운터전극과 화소전극간의 중첩에 따른 원치않는 기생 용량 발생으로 인해, 장시간 동일 영상의 구현시에는 잔상(Residual Image)이 심하게 남는 등의 화면품위 측면에서의 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, FFS-LCD에서의 잔상 발생을 억제시킬 수 있는 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 투과도를 향상시킴은 물론 응답속도 및 광효율을 향상시킬 수 있는 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 제공함에 그 다른 목적이 있다.
도 1은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 도시한 평면도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 평면도 및 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 유리기판 12 : 게이트버스라인
13 : 공통버스라인 14 : 카운터전극
14a : 제1플레이트 전극 14b : 제2플레이트 전극
15 : 게이트절연막 16 : 데이터버스라인
17 : 보호막 18 : 화소전극
18a : 제1브렌치 전극 18b : 제2브렌치 전극
20 : 액정 TFT : 박막트랜지스터
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치는, 투명성 절연 기판; 상기 기판 상에 단위 화소를 한정하도록 교차 배열된 수 개의 게이트버스라인과 데이터버스라인; 상기 단위 화소 내에 해당 게이트버스라인과 최대한 이격하면서 평행하게 배열된 공통버스라인; 상기 게이트버스라인과 데이터버스라인의 교차부에 배치된 박막트랜지스터; 상기 단위 화소 내에 배치되며, 투명도전막으로 이루어진 제1 및 제2플레이트 전극으로 구성된 카운터전극; 및 상기 카운터전극 상부에 절연막의 개재하에 배치되며, 투명도전막으로 이루어진 제1 및 제2브렌치 전극으로 구성된 화소전극을 포함하며, 상기 카운터전극의 제1플레이트 전극과 제2플레이트 전극은 상기 공통버스라인 또는 박막트랜지스터의 어느 하나와 각각 전기적으로 콘택되고, 상기 화소전극의 제1브렌치 전극과 제2브렌치 전극은 상기 제1플레이트 전극 또는 제2플레이트 전극이 콘택되지 않은 상기 공통버스라인 또는 박막트랜지스터의 어느 하나와 각각 전기적으로 콘택되며, 상기 화소전극의 제1브렌치 전극 및 제2브렌치 전극 각각은 소정 개의 브렌치들을 포함하고, 상기 브렌치들 중에서 가장자리에 배치된 브렌치는 경사진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 단위 화소내에 크로스 필드가 일어나도록 함과 동시에, 화소전극의 일부를 경사지게 형성하여 수평 필드가 일어나도록 함으로써, 잔상 발생을 억제시킬 수 있음은 물론, 응답속도 및 광효율과 시야각 및 투과율을 향상시킬 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 도시한 평면도 및 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 단위 화소가 한정되도록 게이트버스라인(12)과 데이터버스라인(16)이 교차 배열되어 있고, 공통버스라인(13)이 상기 게이트버스라인(12)과 최대한 이격된 단위 화소 내의 위치에 상기 게이트버스라인(12)과 평행하게 배치되어 있다. 상기 라인들(12, 16)간의 교차점 부근에는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다. ITO와 같은 투명 도전막으로 이루어진 카운터전극(14)과 화소전극(18)이 단위 화소 내에 절연막(도시안됨)의 개재하에 오버랩되게 배치되어 있다.
상기에서, 카운터전극(14)은 교번적으로 배치되는 수 개의 제1 및 제2플레이트 전극들(14a, 14b)로 구성되며, 상기 제1 및 제2플레이트 전극들(14a, 14b) 각각은 공통버스라인(13) 및 박막트랜지스터(TFT) 중에서 어느 하나와 전기적으로 콘택된다. 상기 화소전극(18)은 소정 개, 예컨데, 3개의 브렌치들이 단위 그룹을 이루어 교번적으로 배치되는 수 개의 제1 및 제2브렌치 전극들(18a, 18b)로 구성되며, 상기 제1 및 제2브렌치 전극들(18a, 18b) 각각은 카운터 전극(14)의 제1 및 제2플레이트 전극들(14a, 18b)이 연결되지 않은 공통버스라인(13) 및 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 콘택된다. 상기 박막트랜지스터(TFT)와의 전기적 콘택은, 바람직하게, 박막트랜지스터(TFT)의 소오스전극과 이루어진다.
도 3을 참조하면, 박막트랜지스터(TFT)가 투명성절연기판, 예컨데, 유리기판(11)의 적소에 형성되고, 카운터전극(14)과 화소전극(18)이 화소영역에 해당하는 기판 영역 상에 절연막, 보다 자세하게는 게이트절연막(15)과 보호막(17)의개재하에 오버랩되게 형성된다.
상기 카운터 전극(14)은, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2플레이트 전극(14a, 14b)으로 구성되며, 예컨데, 제1플레이트 전극(14a)은 공통버스라인(도시안됨)과 전기적으로 콘택되고, 제2플레이트 전극(14b)은 도시되지는 않았으나 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 콘택된다. 상기 화소전극(18)은, 전술한 바와 같이, 3개가 단위 그룹을 이루는 제1 및 제2브렌치 전극(18a, 18b)으로 구성되며, 특히, 각 브렌치 전극(18a, 18b)에서의 양측에 배치되는 브렌치들은 게이트절연막(15)과 보호막(17)으로 구성된 절연막의 선택적 식각을 통해 경사진 형태로 형성된다. 아울러, 카운터전극(14)의 제1플레이트 전극(14a)과는 반대로, 상기 제1브렌치 전극(18a)은 박막트랜지스터(TFT)와, 그리고, 제2브렌치 전극(18b)은 공통버스라인과 각각 전기적으로 콘택된다.
도 3에서, 도면부호 16은 데이터버스라인을, Vcom은 공통버스라인(13)으로부터 인가되는 전압을, 그리고, Vsig은 박막트랜지스터(TFT)로부터 인가되는 전압을 각각 나타낸다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 액정표시장치에 있어서, 카운터전극과 화소전극 사이에서 필드가 일어남은 물론, 마주보는 경사진 브렌치 전극들(18a, 18b) 사이에서도 필드가 일어나게 되므로, 액정의 구동이 크로스 필드(cross field)에 의해 이루어지게 된다. 따라서, 본 발명의 액정표시장치는 이웃하는 영역들간에 서로 반대의 필드 방향으로 액정이 편향하게 되는 바, 종래의 FFS-LCD 보다 향상된 시야각 및 투과율을 얻게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 여기서, 도 3과 동일한 부분은 동일한 도면부호로 나타낸다.
도시된 바와 같이, 카운터전극의 제1플레이트 전극(14a)과 화소전극의 제2브렌치 전극(18b)에 Vcom의 전압이 인가되고, 카운터전극의 제2플레이트 전극(14b)과 화소전극의 제1브렌치 전극(18a)에 Vsig의 전압이 인가됨에 따라, 상기 제1플레이트 전극(14a)과 제2브렌치 전극(18b) 사이 및 제2플레이트 전극(14b)과 제1브렌치 전극(18a) 사이에서 필드가 일어난다. 동시에, 제1브렌치 전극(18a)과 제2브렌치 전극(18b)이 서로 다른 극성의 전압이 인가됨에 따라, 상기 제1 및 제2브렌치 전극(18a, 18b)의 경사지게 형성되어 마주보는 브렌치들간에도 필드가 일어난다.
결국, 본 발명의 화소구조에서는 크로스 필드(cross field)가 일어나게 되며, 특히, 제1 및 제2브렌치 전극(18a, 18b)의 일부가 경사진 형태로 형성된 것으로 인해, 단위 화소 내에는 한 개 이상의 도메인(domain)을 갖게 된다.
따라서, 인접하는 전극들 사이에서 크로스 필드가 형성되고, 액정(20)에 인가되는 전계가 경사진 전극에 의해서 보다 강하게 되며, 아울러, 원형 필드 대신에 경사면을 사이에 둔 수평 필드가 액정(20)에 인가됨으로써, 응답속도 및 광효율이 향상되고, 그리고, 필드의 집중을 방지할 수 있게 되어 종래 FFS-LCD에서의 문제점인 잔상 문제가 해결된다. 또한, 액정들(20)은 이웃하는 영역간에 서로 반대되는 필드 방향으로 편향하게 되는 바, 시야각 및 투과율도 향상된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 크로스 필드 구동 액정표시장치를 설명하기 위한 도면이다. 이 실시예에 따르면, 화소전극(18)의 제1 및 제2브렌치 전극(18a, 18b)은 이전 실시예의 그것과 비교해서, 2개의 브렌치로 구성된다.
이와 같은 구조에서도 마찬가지로, 크로스 필드가 형성되며, 경사진 전극들 사이에의 필드에 의해 액정에 인가되는 필드가 더욱 강하게 됨으로써, 응답속도 및 광효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 있어서는 2개의 플레이트 전극 및 브렌치 전극이 구비되는 것에 대해 도시하고 설명하였지만, 필요에 따라, 단위 화소 내에 2개 이상의 플레이트 전극 및 브렌치 전극을 구비시키는 것도 가능하다. 또한, 브렌치 전극은 2개 또는 3개의 브렌치가 단위 그룹을 이루지만, 상기 브렌치 전극을 3개 이상이 브렌치들로 구성하는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 카운터전극과 화소전극의 설계 변경을 통해 그들 사이에서 크로스 필드가 일어나게 함은 물론, 상기 화소전극의 일부를 경사지도록 형성하여 마주보는 경사전극 사이에서도 수평 필드가 일어나도록 함으로써, 잔상 문제를 해결할 수 있고, 또한, 액정에 미치는 필드의 강도를 높일 수 있는 것으로 인해 응답속도 및 광효율의 향상을 얻을 수 있으며, 게다가, 단위 화소 내에 2개 이상의 도메인을 형성할 수 있는 것으로 인해 시야각 및 투과율을 향상시킬 수 있는 바, 결과적으로, 액정표시장치의 화면품위를 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 투명성 절연 기판;
    상기 기판 상에 단위 화소를 한정하도록 교차 배열된 수 개의 게이트버스라인과 데이터버스라인;
    상기 단위 화소 내에 해당 게이트버스라인과 최대한 이격하면서 평행하게 배열된 공통버스라인;
    상기 게이트버스라인과 데이터버스라인의 교차부에 배치된 박막트랜지스터;
    상기 단위 화소 내에 배치되며, 투명도전막으로 이루어진 제1 및 제2플레이트 전극으로 구성된 카운터전극; 및
    상기 카운터전극 상부에 절연막의 개재하에 배치되며, 투명도전막으로 이루어진 제1 및 제2브렌치 전극으로 구성된 화소전극을 포함하며,
    상기 카운터전극의 제1플레이트 전극과 제2플레이트 전극은 상기 공통버스라인 또는 박막트랜지스터의 어느 하나와 각각 전기적으로 콘택되고, 상기 화소전극의 제1브렌치 전극과 제2브렌치 전극은 상기 제1플레이트 전극 또는 제2플레이트 전극이 콘택되지 않은 상기 공통버스라인 또는 박막트랜지스터의 어느 하나와 각각 전기적으로 콘택되며,
    상기 화소전극의 제1브렌치 전극 및 제2브렌치 전극 각각은 소정 개의 브렌치들을 포함하고, 상기 브렌치들 중에서 가장자리에 배치된 브렌치는 경사진 것을 특징으로 하는 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 경사진 브렌치는 상기 절연막의 제거에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 브렌치 전극은 2개 또는 3개의 브렌치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
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