KR20050069014A - 횡전계방식 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화소전극 끝단의 모양을 변경하여 액정분자의 디스클리네이션(Disclination) 발생을 최소화하는 횡전계방식 액정표시장치에 관한 것으로, 제 1 기판 상에 수직으로 교차하여 단위화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차부에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선의 중의 어느 하나와 평행하게 배열되는 공통전극과; 상기 공통전극 사이에 형성되며 끝단부의 모서리를 연장시킨 화소전극과; 블랙 매트릭스층과 컬러필터층을 구비하는 제 2 기판과; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

횡전계방식 액정표시장치{mode Liquid Crystal Display}

본 발명은 횡전계방식 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 화소전극 끝단의 모양을 변경하여 액정의 디스클리네이션(Disclination) 발생을 최소화하는 횡전계방식 액정표시장치에 관한 것이다.

최근, 계속해서 주목받고 있는 평판표시장치 중 하나인 액정표시장치는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 장치로서, 종래 음극선관(Cathod Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용하고 있다.

상기 액정표시장치는 액정의 성질과 패턴의 구조에 따라서 여러 가지 다양한 모드가 있다.

구체적으로, 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 후 전압을 가하여 액정 방향자를 제어하는 TN 모드(Twisted Nematic Mode)와, 한 화소를 여러 도메인으로 나눠 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리하여 광시야각을 구현하는 멀티도메인 모드(Multi-Domain Mode)와, 보상필름을 기판 외주면에 부착하여 빛의 진행방향에 따른 빛의 위상변화를 보상하는 OCB 모드(Optically Compensated Birefringence Mode)와, 한 기판 상에 두개의 전극을 형성하여 액정의 방향자가 배향막의 나란한 평면에서 꼬이게 하는 횡전계방식(In-Plane Switching Mode)과, 네가티브형 액정과 수직배향막을 이용하여 액정 분자의 장축이 배향막 평면에 수직 배열되도록 하는 VA 모드(Vertical Alignment) 등 다양하다.

또한, 최근에 Super-IPS (In Plane Switching) 모드 액정표시장치가 개발되어 1280 x 1024 SXGA 해상도, 400:1 콘트라스트 비율, 230 cd/m2 밝기 레벨을 제공하며, 텍스트와 그래픽의 선명하게 화면에 재현한다.

상기 Super-IPS 모드는 수평/수직 170도의 수퍼-와이드 시야각을 제공한다.

일반적으로, 상기 횡전계방식 액정표시장치는 통상, 서로 대향 배치되어 그 사이에 액정층을 구비한 컬러필터 기판과 박막 어레이 기판으로 구성된다.

즉, 상기 컬러필터 기판에는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 상에 색상을 구현하기 위한 R,G,B의 컬러필터층이 형성된다.

그리고, 상기 박막 어레이 기판에는 단위 화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 스위칭장치와, 서로 엇갈리게 교차되어 횡전계를 발생시키는 공통전극 및 화소전극이 형성된다.

이하, 도면을 참조하여 종래 기술의 횡전계방식 액정표시장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시장치의 단위 화소 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 선상에서의 횡전계방식 액정표시장치의 단면도이다.

구체적으로, 횡전계방식 액정표시장치의 박막 어레이 기판은, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 상에 일렬로 배치된 게이트 배선(12)과 상기 게이트 배선에 수직으로 교차 배치되는 데이터 배선(15)에 의해 단위 화소가 정의되며, 상기 단위 화소 내에는 전압의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 데이터 배선(15)에 평행하는 다수개의 공통전극(24)과, 상기 공통전극(24) 사이에서 상기 공통전극과 평행하게 교차 배치된 다수개의 화소 전극(17)이 구비되어 있다.

이 때, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선(12)에서 분기되는 게이트 전극(12a)과, 상기 게이트 전극(12a)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(13)과, 상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층(미도시)과, 상기 데이터 배선(15)에서 분기되어 상기 반도체층 양 끝에 각각 형성되는 소스 전극(15a) 및 드레인 전극(15b)으로 구성된다. 이 때, 상기 드레인 전극(15b)은 상기 공통배선(25)에까지 연장형성되어 콘택홀(19)을 통해 화소전극(17)과 연결된다.

상기 공통전극(24)은 단위 화소 내부에서 상기 화소전극(17)과 교차하여 형성되고 화소 내의 개구율을 향상시키기 위해 투명한 도전물질로 형성된다.

한편, 상기 화소전극(17)은 상기 복수개의 공통전극과 교번하여 형성되며, 화소 내의 개구율을 향상시키기 위해 투명한 도전물질로 형성된다. 상기 화소전극(17)은 상기 공통배선(25) 상부에서 일체형으로 연결되어 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(15b)에 연결되어 전압을 인가받는다.

이와같이 구성된 화소는 3개의 단위 화소가 R,G,B의 하나의 화소를 이루거나 또는 서로 대칭되는 4개의 단위 화소가 사각형 형태로 배치되어 R,G,B,W(Red, Green, Blue, White)의 색상의 하나의 화소가 된다.

한편, 상기 각종 패턴들은 절연물질에 의해 서로 전기적으로 분리되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 배선(12)과 상기 데이터 배선(15) 사이에는 게이트 절연막(13)이 형성되고, 상기 데이터 배선(15)을 포함한 전면에는 유기절연물질인 보호막이 더 형성된다.

이 때, 상기 보호막은 무기절연막의 단일층이거나 무기절연막(10)과 유기절연막(16)의 이중층일 수 있다.

상기의 박막 어레이 기판(11)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(42), 컬러필터층(43), 오버코트층(44)이 형성된 컬러필터 기판(41)이 얼라인되어 대향합착되고, 상기 두 기판 사이에는 액정층(31)이 형성된다.

이 때, 상기 블랙 매트릭스(42)는 단위 화소 가장자리와 박막트랜지스터가 형성되는 영역에 상응되도록 형성되어 전계가 불안한 영역에서의 빛샘을 차광하고, 상기 컬러필터층(43)은 색상을 구현하기 위해 R,G,B 또는 R,G,B,W의 일정한 순서를 가지고 형성되고, 상기 오버코트층(44)은 상기 블랙 매트릭스(42) 및 상기 컬러필터층(43)이 형성된 표면을 보호하고 평탄화하기 위해 형성된다.

한편, 도시하지는 않았으나, 대향 합착된 박막 어레이 기판 및 컬러필터 기판의 외주면에는 그 투과축이 서로 직교하는 제 1 ,제 2 편광판이 각각 부착되는데, 액정의 초기 배향 상태를 어느 한 편광판의 투과축과 나란하게 함으로써 흑색바탕모드(nomally black mode)가 되게 한다.

이와같이, 어느 한 편광판의 투과축과 동일한 방향으로 초기 배향된 액정층(31)에 충분한 전압을 걸어주면, 상기 화소전극(17)과 공통전극(24) 사이에 수평방향의 횡전계가 발생하여 액정분자의 장축이 다른 한 편광판의 투과축과 나란하게 배열되어 빛을 통과시킴으로써 화이트(white) 상태를 표시한다.

만일, 액정의 유전율 이방성이 음이면 액정분자의 단축이 전기장에 나란하게 배열된다.

도 3은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시장치에서의 디스클리네이션 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, A영역에서는 화소전극(17)과 공통전극(24) 간에 a방향으로의 횡전계가 발생되고 그에 따라 액정의 장축이 전계에 평행하게 배열된다.

반면, 화소전극(17)의 끝단부인 B영역에서는 상기 화소전극(17)과 공통전극(24) 간에 각각 a방향 전계와 b방향 전계가 더해져 디스클리네이션이 발생한다.

따라서, 종래의 횡전계방식 액정표시장치는 상기 B 영역에서, 액정의 디스클리네이션 발생으로 인해 휘도(Brightness)가 감소하는 문제점이 생긴다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 화소전극의 끝단부의 모양을 변경하여 상기 화소전극의 끝단부에서 발생하는 액정의 디스클리네이션을 감소시킴으로써, 휘도를 향상시키는 횡전계 액정표시장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치는 제 1 기판 상에 수직으로 교차하여 단위화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차부에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선의 중의 어느 하나와 평행하게 배열되는 공통전극과; 상기 공통전극 사이에 형성되며 끝단부의 모서리를 연장시킨 화소전극과; 블랙 매트릭스층과 컬러필터층을 구비하는 제 2 기판과; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 화소전극 끝단부의 모서리 중 일부만을 연장시킨 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 단위 화소 평면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 기판 상에 일렬로 배치된 게이트 배선(112)과 상기 게이트 배선(112)에 수직으로 교차 배치되는 데이터 배선(115)에 의해 단위 화소가 정의된다.

상기 단위 화소 내에는 상기 게이트 배선(112)과 데이터 배선(115)이 교차하는 부분에 형성되어 스위칭 역할을 하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 게이트 배선에 평행하게 공통전극(124)이 형성된다.

또한, 다수개의 화소전극(117)이 상기 공통전극(124) 사이에서 상기 공통전극(124)과 평행하게 교차 배치되어 있다.

한편, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선(112)에서 분기되는 게이트 전극(112a)과, 상기 게이트 전극(112a)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(113)과, 상기 게이트 전극(112a) 상부의 게이트 절연막 상에 형성 된 반도체층과, 상기 데이터 배선(115)에서 분기되어 상기 반도체층 양 끝에 각각 형성되는 소스 전극(115a) 및 드레인 전극(115b)으로 구성된다.

여기서, 상기 드레인 전극(115b)은 상기 공통배선(125)에까지 연장되어 콘택홀을 통해 화소전극(117)과 연결된다.

상기 공통전극(124)은 단위 화소 내부에서 상기 화소전극(117)과 교차하여 형성되고 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 형성된다.

이러한 상기 공통전극(124)은 복수개의 공통전극(124)이 메쉬 형태로 일체 연결되어 액티브 영역 외부로부터 전압을 공급받는다.

한편, 상기 화소전극(117)은 상기 복수개의 공통전극(124)과 교차하여 형성되며, 상기 공통전극(124)과 마찬가지로 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전물질로 형성된다. 그리고, 상기 화소전극(117)은 상기 공통배선(125) 상부에서 일체형으로 연결되어 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(115b)에 연결되어 전압을 인가 받는다.

그리고, 상기 화소전극의 끝단부 모서리를 연장시켜 형성한다.

도시하지는 않았으나, 상기의 박막 어레이 기판에는 블랙 매트릭스, 컬러필터층, 오버코트층이 형성된 컬러필터 기판이 얼라인되어 대향합착되고, 상기 두 기판 사이에는 액정층이 형성된다.

이 때, 상기 블랙 매트릭스는 단위 화소 가장자리와 박막트랜지스터가 형성되는 영역에 상응되도록 형성되어 전계가 불안한 영역에서의 빛샘을 차광하고, 상기 컬러필터층은 색상을 구현하기 위해 R,G,B 또는 R,G,B,W의 일정한 순서를 가지고 형성되고, 상기 오버코트층은 상기 블랙 매트릭스 및 상기 컬러필터층이 형성된 표면을 보호하고 평탄화하기 위해 형성된다.

이와 같이 구성된 화소는 R(Red),G(Green),B(Blue) 3개의 단위 화소가 하나의 화소를 이루게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 횡전계 액정표시장치의 디스클리네이션 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.

A' 영역은 c 방향의 전계에 따라 액정이 배열하는 화이트(white) 영역이고, B' 영역은 디스클리네이션이 발생하는 영역이다.

도시된 바와 같이, 화소전극(117)의 끝단부 모서리를 d 방향으로 연장시켜 형성한다.

액정층의 A' 영역에서는 화소전극(117)과 공통전극(124) 간에 c 방향으로 전계가 형성된다.

따라서, 상기 영역에서는 액정분자의 방향자도 상기 전계 방향대로 배열된다.

본 발명에서는 이전보다 상기 화소전극(117) 끝단부의 모서리를 d 방향으로 연장시킨다.

그러면 상기 연장된 만큼 상기 c 방향으로의 전계가 이전보다 더 형성된다.

반면, 상기 화소전극(117)을 연장시키기 전에 A 영역에서 d 방향으로 발생했던 전계는 그만큼 줄어들게 된다.

이렇게 A 영역에서, c 방향으로의 전계가 발생하는 구간이 증가하고, d 방향으로의 전계가 발생하는 구간이 감소함으로써, 액정분자의 배열 방향도 그에 따라 영향을 받게 된다.

상기와 같이, 화소전극(117)의 끝단부 모서리를 연장시킴으로써, 종래에 디스클리네이션이 발생했던 부분의 액정분자들을 white 영역인 A' 영역의 액정분자와 같은 방향으로 배열할 수 있게 된다.

한편, 상기 화소전극(117) 끝단부 모서리 중 일부에 해당하는 부분만을 연장시킬 수도 있고, 상기 연장된 부분의 모서리의 끝을 뾰족하게 형성할 수도 있다.

상기와 같은 형상의 화소전극(117)을 형성함으로써, 화소전극(117) 끝단부에서 c 방향으로의 횡전계가 발생하는 구간이 넓어짐으로써 디스클리네이션을 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치는 디스클리네이션 영역인 B' 영역을 종래에 비해 확연히 감소시켜 액정표시장치의 휘도 상승에 기여할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치는 화소전극의 끝단부의 모양을 변경하여 상기 화소전극의 끝단부에서 발생하는 액정의 디스클리네이션을 감소시킴으로써, 휘도를 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시장치의 단위 화소 평면도.

도 2는 도 1의 I-I' 선상에서 본 횡전계방식 액정표시장치의 단면도.

도 3은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시장치에서의 디스클리네이션 영역을 확대하여 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 단위 화소 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 횡전계 액정표시장치의 디스클리네이션 영역을 확대하여 나타낸 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명〉

112: 게이트 배선 112a: 게이트 전극

115: 데이터 배선 115a: 소스 전극

115b: 드레인 전극 117: 화소전극

124: 공통전극

Claims (3)

1. 제 1 기판 상에 수직으로 교차하여 단위화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선;

   상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차부에 형성된 박막트랜지스터;

   상기 게이트 배선 또는 데이터 배선의 중의 어느 하나와 평행하게 배열되는 공통전극;

   상기 공통전극 사이에 형성되며 끝단부의 모서리를 연장시킨 화소전극;

   블랙 매트릭스층과 컬러필터층을 구비하는 제 2 기판;

   상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층을 구비하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 화소전극 끝단부의 모서리 중 일부만을 연장시킨 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 연장된 화소전극 끝단부의 모서리는 뾰족하게 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.