KR20050060594A - 액정표시장치 - Google Patents

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KR20050060594A
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이윤복
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 원형 전극 구조 횡전계형 액정표시장치에 의하면, 1) 공통 전극과 화소 전극을 원형 구조로 형성함에 따라, 액정 방향자를 모든 방향에서 동일하게 하여 시야각을 향상시킬 수 있으며, 2) 대향 기판 상에, 공통 전극과 대응된 위치에서 대응된 구조를 가지는 보조 공통전극을 형성하여, 공통 전극 및 보조 공통전극과 화소 전극 간에 형성되는 양방향 횡전계에 의해 액정을 구동시킴으로써, 액정의 응답속도를 향상시켜 낮은 구동 전압으로도 휘도 특성을 향상시켜 제조 비용을 절감할 수 있고, 3) 상기 공통 전극과 보조 공통전극 간에 형성되는 등전위에 의해 데이터 배선과 화소 전극 간의 전계를 약화시켜 크로스 토크를 최소화할 수 있으므로, 최외곽 공통 전극의 폭을 내부 공통 전극과 대응되는 폭으로 줄여 개구 영역을 넓힐 수 있으며, 4) 크로스 토크 최소화를 위해 수지 물질로 한정되었던 블랙매트릭스의 재료 선택폭을 넓혀 재료 비용을 절감하여 생산 수율을 높히고 제품 경쟁력을 높일 수 있다.

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것이며, 특히 횡전계형(IPS ; In-Plane Switching) 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD ; Active Matrix LCD 이하,액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 공통 전극이 형성된 컬러필터 기판과 화소 전극이 형성된 어레이 기판과, 두 기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통 전극과 화소 전극 간의 상-하로 걸리는 수직 전기장에 의해 액정을 구동시키는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
그러나, 전술한 수직 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못하므로, 이를 개선하기 위해 수평 전기장에 의해 액정을 구동시켜 광시야각 특성을 가지는 횡전계형 액정표시장치가 제안되고 있다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 컬러필터 기판인 상부 기판(10)과 어레이 기판인 하부 기판(20)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 상부 기판(10) 및 하부 기판(20) 사이에는 액정층(30)이 개재되어 있는 구조에서, 상기 하부 기판(20) 내부면에는 공통 전극(22) 및 화소 전극(24)이 모두 형성되어 있다.
상기 액정층(30)은 상기 공통 전극(22)과 화소 전극(24)의 수평전계(26)에 의해 작동되고, 액정층(30)내 액정분자가 수평전계에 의해 이동하므로 시야각이 넓어지는 특성을 띠게 된다.
한 예로, 상기 횡전계형 액정표시장치를 정면에서 보았을 때, 상/하/좌/우 방향으로 약 80 ~ 85°방향에서 가시할 수 있다.
이하, 도 2는 종래의 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 개략적인 평면도이다.
도시한 바와 같이, 게이트 배선(40) 및 데이터 배선(42)이 서로 교차되게 형성되어 있고, 게이트 배선(40) 및 데이터 배선(42)의 교차 지점에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 게이트 배선(40) 및 데이터 배선(42)의 교차 영역은 화소 영역(P)으로 정의되고, 화소 영역(P)에는 공통 전극(44) 및 화소 전극(46)이 모두 형성되어 있고, 두 전극 간의 횡전계에 의해 액정이 수평 배열되는 영역을 실질적인 개구 영역(I)으로 하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 상세히 설명하면, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되어 인출 배선(48)이 형성되어 있고, 인출 배선(48)에서는 데이터 배선(42)과 동일한 방향으로 다수 개의 화소 전극(46)이 분기되어 있다. 그리고, 상기 게이트 배선(40)과 동일한 방향으로 일정간격 이격되게 공통 배선(50)이 형성되어 있고, 상기 공통 배선(50)에서는 화소 전극(46)과 서로 엇갈리게 다수 개의 공통 전극(44)이 형성되어 있다.
한 예로, 본 도면에서는 공통 전극(44)과 화소 전극(46)의 개구 영역(I)을 하나의 블럭으로 정의했을 때 4 블럭 구조에 대해서 도시하였다.
이와 같이, 횡전계형 액정표시장치는 공통 전극과 화소 전극 간에 형성되는 횡전계에 의해 액정 분자를 구동시키는 구조이기 때문에, 기존의 수직전계형 일반적인 액정표시장치보다 시야각이 향상되는 효과를 가질 수 있다.
최근에는 횡전계형 액정표시장치의 시야각 특성을 좀 더 향상시키기 위하여, 도메인을 다수 개로 분할하는 구조가 제안되고 있다.
도 3은 기존의 멀티도메인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 개략적인 평면도이며, 상기 도 2와 중복되는 부분에 대한 설명은 간략히 하고 특징적인 구조를 중심으로 설명하면, 인출 배선(58) 및 공통 배선(60)으로부터 각각 화소 전극(56) 및 공통 전극(54)이 서로 엇갈리게 다수 개 분기됨에 있어서, 상기 화소 전극(56) 및 공통 전극(54)이 지그재그로 여러 번 꺽인 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 화소 전극(56) 및 공통 전극(54) 사이 구간에 위치하는 액정 분자 들은 화소 전극(56) 및 공통 전극(54)의 꺽임부를 기준으로 서로 다르게 배열되어 멀티도메인 구조를 이루게 되어, 기존의 일자형 전극 구조에 비해 시야각이 개선된다.
상기 인출 배선(58)은, 상기 공통 배선(60)과 중첩되게 위치하여 인출배선 패턴(58)과 공통 배선(60)의 중첩 영역은 스토리지 커패시터(CST)를 이룬다.
그러나, 기존의 지그재그 구조를 이용한 멀티도메인 횡전계형 액정표시장치에 의하면 시야각도에 따라 액정의 방향자가 다르기 때문에 색반전이 발생되고 이에 따라 시야각 개선에 한계가 있었다.
도 4는 기존의 지그재그 구조의 멀티도메인 횡전계형 액정표시장치의 시야각 특성을 나타낸 도면으로서, 기존의 지그재그 구조 횡전계형 액정표시장치에 의하면 90°, 180°방향(IVa, IVb) 즉, 상/하, 좌/우 방향으로는 시야각 특성이 개선되었으나, 45°, 135°방향(IVc, IVd)으로는 시야각 특성이 저하되는 것을 알 수 있다.
또한, 색반전 현상도 마찬가지로 전(全)방향에 대해서 시야각도별로 차이가 존재한다
좀 더 상세히 설명하면, 액정층에 전압이 인가되면 액정 분자는 두 전극 사이의 전계의 영향을 받아 평균적으로 대략 45°정도 회전하게 되고, 이러한 액정 분자가 회전하는 방향에서의 계조반전(gray inversion)이 발생하게 되는데, 특히 계조표시(gray mode) 구동시에는 액정 분자의 굴절률 이방성에 의해 편광자에 대한 45°(+45°) 방위각에 대해서는 대체적으로 황색을 띠고, 135°(-45°)방위각에 대해서는 대체적으로 푸른색을 띠는 컬러 쉬프트가 나타난다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 계조반전에 따른 컬러 쉬프트로 인해 시야각 특성이 저하됨을 방지할 수 있는 구조의 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 공통 전극 및 화소 전극을 원형 전극으로 형성하여, 두 전극 간에 존재하는 개구 영역에서의 액정 방향자가 모든 방향에서 일정하도록 하고자 한다.
본 발명의 또 하나의 목적은, 구동 전압을 감소시키고, 크로스 토크(cross-talk)의 발생을 억제할 수 있는 구조를 포함하는 원형전극을 가지는 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 제 1 기판 상에 원형 전극 구조를 가지는 공통 전극 및 화소 전극을 모두 형성하고, 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판의 상기 공통 전극과 대응된 위치에 보조 공통전극을 추가로 형성함으로써, 제 1, 2 기판에서 서로 대응되게 위치하는 공통전극 형성부에 위치하는 액정 분자의 배열 속도를 향상시켜 낮은 전압에서도 휘도를 향상시키고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 제 1 기판 상에 서로 교차되게 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 평행한 방향으로 이격되게 형성된 공통 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 영역은 화소 영역으로 정의되고, 상기 공통 배선에서 상기 화소 영역별로 분기된 원형 구조의 공통 전극과; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 공통 전극과 일정간격 이격되게 위치하며, 상기 공통 전극과 이격된 영역으로 정의되는 개구 영역을 원형 구조로 이루는 화소 전극과; 상기 제 1 기판과 대향되게 배치된 제 2 기판 하부에 위치하며, 상기 공통 배선 및 공통 전극과 대응된 위치에 대응된 구조로 형성되고, 상기 공통 배선과 동일 전압이 인가되는 보조 공통배선과, 상기 보조 공통배선에서 분기된 보조 공통전극과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며, 구동전압 인가시 상기 공통 전극 및 보조 공통전극은 상기 화소 전극과 횡전계를 형성하고, 상기 액정층의 액정 분자는 상기 양방향 횡전계에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
상기 공통 전극은, 원형의 오픈부를 가지며, 상기 화소 영역의 테두리부를 두르는 영역에 형성된 제 1 공통전극과, 상기 제 1 공통전극 내부에서 원형띠 구조를 가지는 제 2 공통전극으로 이루어지고, 상기 제 1 공통전극의 최소폭은, 상기 제 2 공통전극 폭과 대응되는 값을 가지며, 상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판에는, 상기 화소 영역 이외의 영역과 중첩되게 위치하는 블랙매트릭스를 포함하고, 상기 블랙매트릭스는 크롬계(Cr) 물질 또는 광차단성 저유전율 수지(resin) 물질 중 어느 하나에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기 화소 전극은, 상기 제 1, 2 공통 전극 사이 구간에 위치하는 원형띠 구조의 제 1 화소전극과, 상기 제 2 공통전극 내부에 위치하는 원형 구조의 제 2 화소전극으로 이루어지는 액정표시장치.
상기 원형 구조는 타원형 구조를 포함하는 구조이고, 상기 화소 영역은 정사각형 구조를 가지며, 상기 액정표시장치는, 적(red), 녹(green), 청(blue), 백(white) 서브픽셀(sub-pixel)이 하나의 픽셀을 이루는 4색 픽셀 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 실시예는, 공통 전극 및 화소 전극이 모두 동일 기판에 형성되고, 대향 기판에는 별도의 전극이 생략된 구조의 횡전계형 액정표시장치에 대한 실시예이다.
-- 제 1 실시예 --
도 5a, 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원형전극 구조 횡전계형 액정표시장치용 기판에 대한 평면도로서, 도 5a는 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 기판인 제 1 기판에 대한 평면도이고, 도 5b는 제 1 기판에 대한 대향 기판인 제 2 기판에 대한 평면도이다.
도 5a는, 제 1 기판(110) 상에 제 1 방향으로 게이트 배선(112)이 형성되어 있고, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 데이터 배선(128)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 방향으로 게이트 배선(112)과 이격되게 공통 배선(114)이 형성되어 있고, 상기 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(128)의 교차 영역은 화소 영역(P)으로 정의된다.
상기 공통 배선(114)에서는 화소 영역(P)별로 원형띠 구조의 공통 전극(120)이 형성되어 있고, 공통 전극(120)과 일정간격 이격되며, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되어 원형띠 구조의 화소 전극(138)이 형성되어 있다.
상기 공통 전극(120) 및 화소 전극(138)의 이격 구간은 개구 영역(AR)으로 정의되고, 상기 개구 영역(AR)은 공통 전극(120) 및 화소 전극(138)이 가지는 원형 구조에 의해 원형띠 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 공통 전극(120)은 화소 영역(P)별 최외곽부에 위치하는 제 1 공통전극(120a)과, 상기 제 1 공통전극(120a)의 내부에 위치하는 제 2 공통전극(120b)으로 이루어진다.
그리고, 상기 화소 전극(138)은 제 1, 2 공통 전극(120a, 120b) 사이 구간에 위치하는 제 1 화소전극(138a)과, 상기 제 2 공통전극(138b) 내부에 위치하는 제 2 화소전극(138b)으로 이루어진다. 상기 제 1 화소전극(138a)의 양측 바깥영역에는 화소 전극(138)과 곡선 이격 구간을 형성하는 제 1, 2 인출 배선(140a, 140b)이 각각 형성되어 있고, 상기 제 1, 2 인출 배선(140a, 140b)과 화소 전극(138)은 데이터 배선(128)과 평행한 방향으로 형성된 연결 배선(141)에 의해 연결되어 있다. 상기 제 1, 2 인출 배선(140a, 140b) 중 박막트랜지스터(T)와 연결되는 실질적인 인출 배선(140)은 도면 상에서 제 1 인출 배선(140a)에 해당된다.
도 5b는, 제 2 기판(150) 상에는 화소 영역(P)의 주영역을 노출시키는 원형의 오픈부(152)로 가지는 블랙매트릭스(154)와, 블랙매트릭스(154)와 일정간격 중첩되게 오픈부(152)를 덮는 영역에 컬러필터층(156)이 차례대로 형성되어 있다.
도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 컬러필터층(156)은 화소 영역(P)별로 적, 녹, 청 컬러필터가 차례대로 배열된 구조로 이루어진다.
상기 제 2 기판(150)에는 별도의 전극을 포함하지 않는 구조를 가짐을 특징으로 한다.
이하, 본 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치에서의 전계 특성을 설명하기 위해, 도 6에서와 같이 간략한 단면도를 제시한다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(170) 상에는 화소 영역(P)을 사이에 두고 데이터 배선(172)이 배치되어 있고, 데이터 배선(172) 내에는 다수 개의 공통 전극(174) 및 화소 전극(176)이 서로 이격되게 번갈아가며 형성되어 있고, 제 1 기판(170)과 대향되게 제 2 기판(180)이 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(170, 180) 사이에는 액정층(190)이 개재되어 있다.
본 실시예에서는, 전압 인가시 공통 전극(174)과 화소 전극(176) 간에 형성되는 횡전계(E1)에 의해 액정 분자(192)를 기판면에 대해서 수평하게 구동시키는 방식으로 시야각을 향상시킬 수 있다.
그러나, 이와 같이 동일 기판에 공통 전극 및 화소 전극을 형성하고, 두 전극 간의 횡전계에 의존하여 액정을 구동시키는 방식은 다음과 같은 단점을 가진다.
1) 전압인가시 상기 데이터 배선과 화소 전극 간에도 전계가 형성되어 화질 저하를 일으키는 크로스 토크를 발생시키므로, 크로스 토크를 줄이기 위해 최외곽 공통 전극의 형성폭이 내부 공통 전극보다 넓게 형성되어야 하기 때문에 개구율이 저하되는 단점이 있다.
2) 전술한 크로스토크의 발생을 최소화하기 위해 블랙매트릭스 재료를 광차단성 저유전율을 가지는 수지(resin) 물질로 제한함에 따라, 크롬계 물질에 비해 비교적 고가인 수지 물질로 한정되어 제조 비용이 상승되고, 재료 선택폭이 좁아진다.
3) 횡전계 모드의 경우, 전극 간의 이격 구간에서 형성되는 횡전계에 의해 액정을 구동시키기 때문에 일반적인 TN(twisted nematic)모드보다 구동전압이 높아지게 되어 제품 비용을 상승시킨다.
이하, 본 발명의 또 하나의 실시예에서는, 본 발명의 원형전극 구조로 공통 전극 및 화소 전극을 형성함에 따른 장점(시야각 향상, 화질 향상)을 그대로 유지하면서, 전술한 단점 들을 해결할 수 있는 구조를 제시하고자 한다.
-- 제 2 실시예 --
도 7a, 7b는 본 발명이 제 2 실시예에 따른 원형전극 구조 액정표시장치에 대한 도면으로서, 도 7a는 공통 전극 및 화소 전극이 모두 형성된 제 1 기판에 대한 평면도이고, 도 7b는 보조 공통전극이 형성된 제 2 기판에 대한 평면도이다.
도 7a는 상기 도 5a와 동일한 구조를 적용할 수 있으므로 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.
제 1 기판(210) 상에 형성된 공통 전극(220)은, 원형의 오픈부(218)를 가지며 화소 영역(P)의 테두리부를 두르는 위치에 형성된 제 1 공통전극(220a)과, 제 1 공통전극(220a) 내부에 형성된 원형띠 구조의 제 2 공통전극(220b)으로 이루어지고, 화소 전극(238)은 상기 제 1, 2 공통 전극(220a, 220b) 사이 구간에 위치하는 원형띠 구조의 제 1 화소전극(238a)과, 상기 제 2 공통전극(220b) 내부에 위치하는 제 2 화소전극(238b)으로 이루어지고, 상기 화소 전극(238)의 양측 바깥영역에 위치하며, 상기 제 1 공통전극(220a)과 중첩된 영역에는 제 1, 2 인출 배선(240a, 240b)이 각각 형성되어 있고, 제 1, 2 인출 배선(240a, 240b)과 화소 전극(238)은 제 2 방향으로 형성된 연결 배선(241)에 의해 일체형 패턴으로 연결되어 있다. 상기 화소 전극(238)은 실질적으로 제 1 인출 배선(240a)을 통해 박막트랜지스터(T)와 연결된다.
도 7b는, 제 2 기판(250) 상에는 상기 도 7a의 공통 전극(220) 및 공통 배선(214)과 대응되는 구조를 가지며, 상기 공통 배선(214)과 동일한 전압이 인가되는 보조 공통전극(252) 및 보조 공통배선(254)이 형성되어 있다.
상기 보조 공통전극(252) 및 보조 공통배선(254)은, 제 1, 2 기판(210, 250)의 합착시 상기 도 7a의 공통 전극(220) 및 공통 배선(214)과 대응되게 위치한다. 즉, 상기 보조 공통전극(252)은 제 1, 2 공통 전극(220a, 220b)과 대응된 영역에 각각 형성되는 제 1, 2 보조 공통전극(252a, 252b)으로 이루어진다.
그리고, 화소 영역(P) 이외의 영역과, 상기 제 1 보조 공통전극(252a)의 외측과 일정간격 중첩되는 영역과 대응되게 블랙매트릭스(256)가 형성되어 있다. 즉, 상기 블랙매트릭스(256)는 화소 영역(P)의 주 영역을 노출시키는 오픈부(258)를 가짐에 있어서, 원형의 오픈부를 가진다. 그리고, 상기 블랙매트릭스(256)를 컬러별 경계부로 하여 오픈부(258) 영역에는 컬러필터층(260)이 형성된다.
도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 제 2 기판(250) 상에는 블랙매트릭스(256), 컬러필터층(260), 보조 공통배선(254), 보조 공통전극(252)이 차례대로 적층된 구조로 이루어진다.
본 발명에서는, 상기 블랙매트릭스 및 컬러필터층이 형성되는 기판을 특정 기판으로 한정하지는 않는다.
그리고, 본 실시예에 따른 구조에 의하면, 두 기판의 대응된 위치에 동일한 공통 전압이 인가되는 공통 전극 및 보조 공통전극이 위치함에 따라, 두 전극 간에 형성되는 전계에 의해 데이터 배선과 화소 전극 간의 전계를 약화시켜 크로스토크를 효과적으로 차단할 수 있으므로, 상기 제 1 실시예와 다르게 블랙매트릭스 재료를 광차단성 저유전율 수지 물질인 카본블랙 수지 또는 크롬계 물질에서 선택하는 것이 가능하다.
즉, 본 실시예 구조에 의하면, 블랙매트릭스의 재료 선택폭을 넓혀 제조 비용을 낮추고 제품 경쟁력을 높일 수 있다.
이하, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원형전극 구조 액정표시장치의 단면도에 대한 것이며, 제 1, 2 기판(210, 250)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(210, 250) 사이에는 액정층(290)이 개재되어 있는 구조에서, 상기 제 1 기판 구조는 상기 도 6의 구조를 적용할 수 있다. 단, 본 실시예에서는 화소 영역(P)별 최외곽에 위치하는 공통 전극인 제 1 공통전극(220a)을 내부 공통 전극인 제 2 공통전극(220b)과 대응되는 폭으로 상기 제 1 실시예에서보다 그 형성폭을 줄여 개구 영역을 넓힐 수 있음을 특징으로 한다.
상기 제 2 기판(250)에는 공통 전극(252)과 대응되게 위치하며, 상기 공통 전극(252)과 동일전압이 인가되는 보조 공통전극(252)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 보조 공통전극(252)은, 제 1 공통전극(220a)과 대응되게 위치하는 제 1 보조공통 전극(252a)과, 제 2 공통전극(220b)과 대응되게 위치하는 제 2 보조공통 전극(252b)으로 이루어진다.
본 구조에 의하면, 공통 전극(252) 및 보조 공통전극(252) 간에 동일 전압이 인가됨에 따라 두 전극 간에도 등전위 형성에 따른 횡전계(E2)가 형성됨에 따라, 데이터 배선(228)과 제 1 화소전극(238a) 간의 전계(E3)를 약화시켜 크로스 토크 발생을 최소화할 수 있다.
본 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치에서는, 동일 기판에 위치하는 화소 전극(238)과 공통 전극(220) 간에 그리고, 서로 다른 기판에 위치하는 화소 전극(238)과 보조 공통전극(252) 간에도 횡전계를 형성하기 때문에, 구동 전압을 낮출 수 있어 제품 비용을 절감할 수 있는 장점을 가진다.
상기 화소 전극(238)과 보조 공통전극(252) 간에 형성되는 횡전계(E4)는 동일 기판에서의 횡전계(E5)보다 횡전계 특성이 약하지만, 제 1, 2 기판(210, 250)이 모두 전계 구동에 관여하기 때문에 전계 형성을 위한 구동 전압값을 낮출 수 있다.
이하, 상기 제 2 실시예 구조를 정사각형 픽셀 구조를 가지는 4색(적, 녹, 청, 백)구조에 적용하여 고개구율 구조에 대해서 제시한다.
-- 제 3 실시예--
도 9a, 9b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 원형전극 구조 횡전계형 액정표시장치에 대한 평면도로서, 상기 제 2 실시예를 기본적인 구조로 하여 정사각형 구조에 도입한 것으로, 적, 녹, 청, 백 서브픽셀(SP(적), SP(녹), SP(청), SP(백))이 하나의 픽셀(PX)을 구성하고 있고, 각 서브픽셀(SP(적), SP(녹), SP(청), SP(백))은 정사각형 구조를 이루고 있으므로, 공통 전극 및 화소 전극으로 이루어지는 원형 전극(CE ; circular electrode)과 화소 영역 간의 더미 영역을 줄임에 따라, 일반적인 3색(적, 녹, 청 서브픽셀이 하나의 픽셀을 이루는 직사각형 구조) 픽셀 구조와 비교시 개구율 향상을 꾀할 수 있다.
이하, 도 10a, 10b는 본 발명의 제 2, 3 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 휘도 특성을 나타낸 그래프에 대한 도면으로서, 도 10a는 횡전계를 형성하는 공통 전극 및 화소 전극이 하부 기판에만 형성된 경우이고, 도 10b는 횡전계를 형성하는 전극이 상부 및 하부 기판에 모두 형성된 경우이고, 노멀리 블랙모드(normally black mode)를 기준으로 3 V의 구동전압 인가시 가지는 휘도 특성에 대해서 설명한다.
도 10a는, 하부 기판에 형성된 공통 전극과 화소 전극 간에 형성되는 횡전계에 의해 액정 분자를 구동시킴에 따라, 개구 영역에서의 평균 휘도는 대략 20 %에 해당되고, 도 10b는, 상부 및 하부 기판에 서로 대응되게 위치하는 공통 전극 및 보조 공통전극과, 하부 기판에 형성된 화소 전극 간의 평균 휘도는, 상기 도 10a에 따른 구조보다 높은 휘도를 가지는 대략 30 %의 휘도 특성을 나타낸다.
이러한 휘도 증가는, 상기 상부 및 하부 기판에 형성된 공통 전극 및 보조 공통전극과 화소 전극이 양방향으로 횡전계를 형성하기 때문에, 도 10a의 "Xa" 영역과, 도 10b의 "Xb"영역을 비교했을 때 "Xb" 영역 상의 액정의 수평 배열특성이 높은 것을 알 수 있고, 이것은 도 10b 구조에 따른 액정의 응답속도가 빠르기 때문이다. 즉, 상기 도 10b의 구조를 가지는 본 실시예에 따르면 낮은 구동전압에서도 휘도 특성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예 들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 원형 전극은 타원형 전극 구조를 포함하는 구조에 해당된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 원형 전극 구조 횡전계형 액정표시장치에 의하면, 1) 공통 전극과 화소 전극을 원형 구조로 형성함에 따라, 액정 방향자를 모든 방향에서 동일하게 하여 시야각을 향상시킬 수 있으며, 2) 대향 기판 상에, 공통 전극과 대응된 위치에서 대응된 구조를 가지는 보조 공통전극을 형성하여, 공통 전극 및 보조 공통전극과 화소 전극 간에 형성되는 양방향 횡전계에 의해 액정을 구동시킴으로써, 액정의 응답속도를 향상시켜 낮은 구동 전압으로도 휘도 특성을 향상시켜 제조 비용을 절감할 수 있고, 3) 상기 공통 전극과 보조 공통전극 간에 형성되는 등전위에 의해 데이터 배선과 화소 전극 간의 전계를 약화시켜 크로스 토크를 최소화할 수 있으므로, 최외곽 공통 전극의 폭을 내부 공통 전극과 대응되는 폭으로 줄여 개구 영역을 넓힐 수 있으며, 4) 크로스 토크 최소화를 위해 수지 물질로 한정되었던 블랙매트릭스의 재료 선택폭을 넓혀 재료 비용을 절감하여 생산 수율을 높히고 제품 경쟁력을 높일 수 있다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도.
도 2는 종래의 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 개략적인 평면도.
도 3은 기존의 멀티도메인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 개략적인 평면도.
도 4는 기존의 지그재그 구조의 멀티도메인 횡전계형 액정표시장치의 시야각 특성을 나타낸 도면.
도 5a, 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원형전극 구조 횡전계형 액정표시장치용 기판에 대한 평면도로서, 도 5a는 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 기판인 제 1 기판에 대한 평면도이고, 도 5b는 제 1 기판에 대한 대향 기판인 제 2 기판에 대한 평면도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 전계 특성을 설명하기 위한 도면.
도 7a, 7b는 본 발명이 제 2 실시예에 따른 원형전극 구조 액정표시장치에 대한 도면으로서, 도 7a는 공통 전극 및 화소 전극이 모두 형성된 제 1 기판에 대한 평면도이고, 도 7b는 보조 공통전극이 형성된 제 2 기판에 대한 평면도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원형전극 구조 액정표시장치의 단면도.
도 9a, 9b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 원형전극 구조 횡전계형 액정표시장치에 대한 평면도.
도 10a, 10b는 본 발명의 제 2, 3 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 휘도 특성을 나타낸 그래프에 대한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210 : 제 1 기판 220a, 220b : 제 1, 2 공통 전극
220 : 공통 전극 228 : 데이터 배선
250 : 제 2 기판 252 : 보조 공통전극
252a, 252b : 제 1, 2 보조 공통전극
P : 화소 영역

Claims (9)

  1. 제 1 기판 상에 서로 교차되게 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 평행한 방향으로 이격되게 형성된 공통 배선과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 영역은 화소 영역으로 정의되고, 상기 공통 배선에서 상기 화소 영역별로 분기된 원형 구조의 공통 전극과;
    상기 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 공통 전극과 일정간격 이격되게 위치하며, 상기 공통 전극과 이격된 영역으로 정의되는 개구 영역을 원형 구조로 이루는 화소 전극과;
    상기 제 1 기판과 대향되게 배치된 제 2 기판 하부에 위치하며, 상기 공통 배선 및 공통 전극과 대응된 위치에 대응된 구조로 형성되고, 상기 공통 배선과 동일 전압이 인가되는 보조 공통배선과, 상기 보조 공통배선에서 분기된 보조 공통전극과;
    상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층
    을 포함하며, 구동전압 인가시 상기 공통 전극 및 보조 공통전극은 상기 화소 전극과 횡전계를 형성하고, 상기 액정층의 액정 분자는 상기 양방향 횡전계에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극은, 원형의 오픈부를 가지며, 상기 화소 영역의 테두리부를 두르는 영역에 형성된 제 1 공통전극과, 상기 제 1 공통전극 내부에서 원형띠 구조를 가지는 제 2 공통전극으로 이루어지는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 공통전극의 최소폭은, 상기 제 2 공통전극 폭과 대응되는 값을 가지는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판에는, 상기 화소 영역 이외의 영역과 중첩되게 위치하는 블랙매트릭스를 포함하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 크롬계(Cr) 물질 또는 광차단성 저유전율 수지(resin) 물질 중 어느 하나에서 선택되는 액정표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 상기 제 1, 2 공통 전극 사이 구간에 위치하는 원형띠 구조의 제 1 화소전극과, 상기 제 2 공통전극 내부에 위치하는 원형 구조의 제 2 화소전극으로 이루어지는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형 구조는 타원형 구조를 포함하는 구조인 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 영역은 정사각형 구조를 가지는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 액정표시장치는, 적(red), 녹(green), 청(blue), 백(white) 서브픽셀(sub-pixel)이 하나의 픽셀을 이루는 4색 픽셀 구조로 이루어지는 액정표시장치.
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