KR20060075504A - 횡전계방식 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡전계방식 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컬러필터가 형성된 상부기판과 공통전극이 형성된 하부기판이 액정을 사이에 두고 합착되되, 상기 하부기판은 상기 상부기판 평면적보다 더욱 큰 평면 영역인 마진영역을 가지며 상기 마진영역 내 하나 이상의 위치에 상기 공통전극이 노출되고 상기 노출된 공통전극 상부에 공통전압인가용 ITO가 형성된 액정패널과; 상기 상부기판의 상부에 위치하는 탑케이스와; 상기 하부기판과 연결되고 공통전압이 출력되는 공통전압출력노드를 구비한 구동회로PCB와; 상기 공통전압출력노드와 연결되어 상기 탑케이스 하부와 마진영역 사이에서 연장되며 전선코어가 노출된 코어노출부가 형성된 공통전압전송전선과; 상기 공통전압인가용 ITO와 상기 코어노출부를 전기적으로 연결하는 공통전압인가용 도전체를 포함하여 구성되며, 탑케이스로 공통전압을 인가하고 상기 탑케이스에 인가된 공통전압을 TCP에 비해 접촉저항이 작은 도전체를 이용하여 공통전극에 직접 공통전압을 전달함으로써 공통전압의 입력 시 발생하는 왜곡 현상을 감소시키는 장점이 있다.

Description

횡전계방식 액정표시장치{IPS mode LCD apparatus}
도 1은 횡전계방식 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 구성을 도시한 구성도
도 2는 어레이 기판인 하부기판과 상부기판이 합착되어 완성된 횡전계 방식 액정표시장치를 개략도시한 단면도
도 3은 노트북용 횡전계방식 액정표시장치의 공통전압 인가 방법을 설명하기 위한 액정표시장치 평면도
도 4a 및 4b는 각각 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치를 통해 구현되는 공통전압 왜곡입력 개선 방법의 개념 설명을 위한 평면구성도와 측면구성도
도 5는 도4의 방법을 구현하기 위한 하부기판 마진영역의 구조를 설명하는 측단면도
도 6a 내지 6c는 각각 하부기판 마진영역의 하나 이상의 공통전극에 직접 공통전압을 인가하기 위한 공통전압인가용 도전체로 은(Ag), 전도성 물질이 피복된 스폰지, 금속 스프링을 응용한 구조를 순차로 도시한 측단면도

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100 :하부기판 120 : 상부기판
130 : 공통전압인가용 도전체 140 : 공통전압전송전선
142 : 코어노출부 150 : 공통전극
160 : 콘택홀 170 : ITO
200 : 탑케이스 GH : 상부 글라스
GL : 하부 글라스
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 횡전계방식의 액정표시장치에서 공통전압을 안정시켜 그리니쉬, 셧-다운 크로스토크 등을 개선할 수 있는 방안을 제시하고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 상부기판과 하부기판을 합착하고, 합착된 상부기판과 하부기판 사이에 액정을 주입하여 형성한다.
그리고, 상기 상부기판과 하부기판의 바깥 면에는 편광판(polarizer)과 위상차판(retardation film) 등을 부착한다. 이러한 다수의 구성요소를 선택적으로 구성함으로써 빛의 진행상태를 바꾸거나 굴절률을 변화시켜 높은 휘도(brightness)와 콘트라스트(contrast)특성을 가지는 액정표시장치가 구성된다.
액정표시장치로서 근래에 사용되는 액정은 통상 트위스트 네마틱 액정(twist nematic LC:TN LC)을 채택하고 있으며, 상기 트위스트 네마틱 액정(TN LC)은 시야각에 따라서 계조표시에서의 광 투과율이 달라지는 특성을 보유하므로 그 대면적화에 제한이 있다.
상기 트위스트 네마틱 액정(TN LC)을 포함한 액정 셀은 좌우방향의 시야각에 광 투과율이 넓은 범위에서 대칭적으로 분포하지만, 상/하 방향에서는 광 투과율이 비대칭적으로 분포하기 때문에 상/하 방향에서는 이미지가 반전되는 범위가 발생하여 시야각이 좁아지는 문제가 있었다.
이에 반해, 평행한 전기장을 이용하는 횡전계 방식 모드(In plane switching : 이하 "IPS 모드"라 칭함)는 종래의 상기 트위스트 네마틱 액정(TN LC) 모드에 비해 콘트라스트(contrast), 그레이 인버젼(gray inversion), 컬러시프트(color shift) 등의 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하 도 1을 참조하여 횡전계방식 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 구성을 설명한다.
도시한 바와 같이, 어레이 기판은 기판 상에 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 형성되며, 특히 IPS 모드는 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 화소영역(P)상에 화소전극(17)과 공통전극(19)이 동일 평면상에 형성되는 형태이며, 액정(21)은 동일기판 상에 구성된 화소전극(17)과 공통전극(19)의 수평전계(23)에 의해 동작한다.
이때, 상기 공통전극(19)과 화소전극(17) 사이에 위치한 액정(21)은 상기 공통전극(19)과 화소전극(17) 사이에 분포하는 수평전계(23)에 의해 동일한 방향으로 배열되어 하나의 도메인을 이루며, 횡전계 방식에서는 단일 화소영역에 다수의 멀티 도메인을 구성할 수 있으므로 보다 넓은 시야각을 가지는 액정표시장치의 제작이 가능하다. 물론, 상기 어레이 기판에는 도시되지는 않았지만 박막트랜지스터(TFT)가 각 화소영역마다 형성되어 있다.
도 2는 전술한 바와 같은 구조를 포함하는 어레이 기판인 하부기판과 상부기판이 합착되어 완성된 횡전계 방식 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 횡전계 방식 액정표시장치는 상부기판(29)과 전술한 어레이 기판인 하부기판(33)이 합착되어 형성되며, 상기 상부기판(29)의 배면에는 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide)와 같은 투명한 도전성 금속 층을 증착하여 배면전극(27)을 형성하며, 상기 배면전극의 상부에는 상부편광판(31)을 구성한다.
상기 상부편광판(31)에 대응되는 상기 하부기판(33)의 하부에는 하부 편광판(35)을 구성한다.
상기 하부 편광판(35)의 하부에는 배면광원인 백라이트(back light)(37)가 위치하며, 상기 백라이트(37)에는 빛을 하부기판의 전면으로 통과하도록 하기 위해 확산시트와 프리즘 시트 등의 다수의 광학필름(39)이 구성된다.
상기 배면전극(27)은 외부로부터 인가되는 정전기를 차단하여 정전기에 의한 화질의 감소를 방지하기 위해 구성된다.
상기와 같은 구조와 특성을 가지는 횡전계방식 액정표시장치는, 특히 노트북 용의 액정표시장치에서 어레이 기판 상에 구성되는 공통전극(19)으로 공통전압(Vcom)을 인가하기 위해, 도 3의 평면도와 같이, 데이터구동회로부(40)에서 출력되어 게이트구동회로부(42)로도 인가되는 공통전압(Vcom)이 TCP(Tape carrier package)(44)를 통해 박막트랜지스터(TFT)가 형성된 하부기판(33)으로 인가되는 방법을 사용하고 있다.
도면을 참조하여 상세히 설명하면, 박막트랜지스터(TFT) 어레이가 형성된 하부기판(33) 상부에 컬러필터가 구성된 상부 기판(29)이 위치하는데, 이때 상기 하부기판(33)은 일반적으로 외부 구동회로부, 즉 상기 각 회로부(40)(42)와의 전기적 연결 또는 기타 목적을 위한 더미 라인(Dummy line)을 형성하기 위해 상기 상부기판(29)이 대응되지 않는 여분의 공간이 생기도록 상기 상부기판(29)과 결합된다.
상기 각 회로부(40)(42)는 플렉서블(flexible)하며 구동드라이버IC(50)가 내장된 TCP(44)를 통해 상기 하부기판(33)과 전기 회로적으로 연결된다. 상기 구동드라이버IC(50)는 영상신호를 출력하는 데이트구동IC 또는 스캔신호를 출력하는 게이트구동IC이다. 상기 각 회로부(40)(42)는 상기 상/하부기판(29)(33)의 상부에 탑케이스(미도시)가 결합되면 그 탑케이스 상부로 접혀 안착된다.
상기 데이터구동회로부(40)는 공통전압발생회로부(미도시)를 포함하며 상기 공통전압발생회로부에서 생성되어 공통전압출력노드(52)로 출력되는 공통전압(Vcom)은 전기적으로 연결된 TCP(44)를 통해 하부기판(33)에 형성된 공통전극(19)(도 1 참조)으로 인가되며, 또한 탑케이스가 결합된 뒤 접혔을 때 상기 게이트구동회로부(42)의 공통전압입력노드(54)와 전기적으로 콘택되어 역시 게이트구동회로부 (42)와 TCP(44)를 통해 하부기판(33)의 공통전극(19)(도 1참조)으로 공통전압(Vcom)을 인가한다.
그런데, 전술한 바와 같이 TCP(44)를 거쳐 하부기판(33)의 공통전극(19)으로 공통전압(Vcom)을 인가하는 방법은, 제조 공정 중에 TCP의 연결이 끊어지거나 또는 상기 TCP(44)이 하부기판(33)과 접촉되는 부분에서 발생하는 접촉저항에 의해 공통전극(19)으로 신호가 인가되는 중에 왜곡되는 발생한다.
상기한 왜곡 현상은 상기 하부기판(33)에 형성된 화소 내부에서의 기생 커패시턴스에 의해 그 왜곡이 더욱 커지게 되며, 결국 액정의 불완전 응답에 의해 녹색 빛을 띄는 그리니쉬(Greenish) 현상과 셧-다운 크로스 토크 등이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 액정패널로 인가되는 공통전압의 왜곡 현상을 개선하는데 목적이 있다.
또한 횡전계방식 액정표시장치에서 탑케이스를 이용한 공통전압의 인가를 통해 최상의 화질을 구현할 수 있도록 개선된 액정표시장치를 제시하는 데에 목적이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 액정표시장치는, 컬러필터가 형성된 상부기판과 공통전극이 형성된 하부기판이 액정을 사이에 두고 합착되되, 상기 하부기판은 상기 상부기판 평면적보다 더욱 큰 평면 영역인 마진영역을 가지며 상기 마진영역 내 하나 이상의 위치에 상기 공통전극이 노출되고 상기 노출된 공통전극 상부에 공통전압인가용 ITO가 형성된 액정패널과; 상기 상부기판의 상부에 위치하는 탑케이스와; 상기 하부기판과 연결되고 공통전압이 출력되는 공통전압출력노드를 구비한 구동회로PCB와; 상기 공통전압출력노드와 연결되어 상기 탑케이스 하부와 마진영역 사이에서 연장되며 전선코어가 노출된 코어노출부가 형성된 공통전압전송전선과; 상기 공통전압인가용 ITO와 상기 코어노출부를 전기적으로 연결하는 공통전압인가용 도전체를 포함한다.
상기 하부기판과 구동회로PCB는 TCP로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 코어노출부는 공통전압전송전선에 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 횡전계방식 액정표시장치는, 마진영역 내 하나 이상의 위치에 공통전극을 노출시키기 위한 콘택홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 공통전압인가용 도전체는 하나 이상 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 공통전압인가용 도전체는 은(Ag)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 공통전압인가용 도전체는 금속 스프링인 것을 특징으로 한다.
상기 공통전압인가용 도전체는 전도성 물질이 피복된 스폰지인 것을 특징으로 한다.
상기 공통전압인가용 도전체는 도전성 테이프인 것을 특징으로 한다.
상기 공통전압인가용 도전체는 은, 전선, 전도성 물질이 피복된 스폰지, 스 프링 중 둘 이상의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저 본 발명에서 제시하는 횡전계방식 액정표시장치에서의 공통전압 왜곡입력 개선을 위한 방법은, 기존의 TCP를 통하고 패널을 거쳐 하부기판의 공통전극으로 입력되던 공통전압을 전선을 이용하여 탑케이스 하부로 연장하고 상기 전선과 연결된 도전체를 이용하여 하부기판의 공통전극으로 인가하는 방법이다.
도 4a 및 4b는 각각 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치를 통해 구현되는 공통전압 왜곡입력 개선 방법의 설명을 위한 평면구성도와 측면구성도로서 두 도면을 동시에 참고하여 설명한다.
컬러필터가 형성되는 상부기판(120)의 하부에는 공통전극과 화소전극이 형성되는 하부기판(110)이 위치하여 액정패널(LCD panel)을 구성하는데, 상기 하부기판(110)은 상기 상부기판(120) 보다 더욱 크게 형성된다. 상기 하부기판(110)에서 상부기판(120)의 면적보다 큰 영역을 이하 마진영역(A)(B)이라 칭한다.
상기 액정패널의 상부, 보다 상세하게는 상기 상부기판(120)의 상부에는 상기 각 기판의 보호를 위한 탑케이스(200)가 위치하고, 상기한 구성에서 상기 하부기판(110)과 TCP 등을 통해 전기적으로 연결되는 구동회로PCB(미도시)가 구성되어 상기 액정패널의 하부 또는 탑케이스(200)의 상부에 위치하는데, 상기 구동회로PCB는 공통전압이 출력되는 공통전압출력노드(미도시)가 하나 이상 구성된다.
공통전압전송전선(140)은 미도시된 구동회로PCB에 구성된 공통전압출력노드(미도시)와 연결되어 탑케이스(200) 하부로 연장되는 전선이며, 상기 공통전압전송 전선(140) 하부에는 상기 공통전압전송전선(140)과 전기적으로 연결되어 공통전압을 공통전극으로 전달하는 공통전압인가용 도전체(130)가 위치한다.
이때, 상기 공통전압전송전선(140)은 내부에 금속 코어(core)가 형성되고 그 외부는 절연 물질이 피복된 전선이며 공통전압의 원활한 전달을 위해 하나 이상 구성할 수도 있다.
이때, 상기 공통전압전송전선(140)은 하나 이상의 위치에 피복이 제거되어 전선코어가 노출된 코어노출부(142)를 형성하고 있다.
상기 공통전압인가용 도전체(130)는 상기 코어노출부(142) 하부에 위치하여 상기 공통전압전송전선(140)으로 인가되는 공통전압(Vcom)을 하부기판(110)의 공통전극으로 인가하기 위한 목적의 구조물이다.
상기 공통전압인가용 도전체(130)로는 금속을 포함한 모든 도전체가 가능하다.
이하, 상기 공통전압전송전선(140)과 공통전압인가용 도전체(130)를 이용해 하부기판(110)의 공통전극으로 공통전압(Vcom)을 인가하는 방법을 설명한다.
도 5는 하부기판(110) 중 마진영역(A)(B)의 일부를 도시한 측단면도로서, 상기 하부기판(110)의 마진영역(A)(B)에 형성된 공통전극(150)은 그 상부가 노출되도록 콘택홀(160)을 형성한다. 상기 콘택홀(160)은 복수개가 구성될 수 있다.
다음으로 상기 콘택홀(160) 상부에는 공통전압인가용 ITO(170)가 형성되며, 상기 공통전압인가용 ITO(170) 상부에는 상기 전술한 상기 공통전압전송전선(140)의 코어노출부(142)와 전기적 연결을 위한 공통전압인가용 도전체가 위치하게 된 다. 상기 콘택홀(160)이 복수개일 경우 상기 코어노출부(142) 역시 형성되는 개수를 상기 콘택홀(160)의 개수에 맞추어 형성한다.
상기와 같이 형성된 공통전압인가용 ITO(170) 직상부에 상기 공통전압전송전선(140)의 코어노출부(142)가 위치하고, 상기 공통전압인가용 ITO(170)와 코어노출부(142)를 상기 공통전압인가용 도전체(130)가 전기적으로 연결을 수행하게 되는 것이다.
표시된 도면 부호 (GH)와 (GL)는 각각 상부기판 제조용 글라스와 하부기판 제조용 글라스이다.
상기 공통전압인가용 도전체(130)로 사용될 수 있는 구체적인 소재로는 은(Ag), 전도성 물질이 피복되어진 스폰지, 금속 스프링, 도전성 테이프 등이 가능하다.
도 6a 내지 6c는 각각 하부기판(110) 마진영역(A)(B)의 하나 이상의 공통전극(150)에 공통전압전송전선(140)으로 직접 공통전압을 인가하기 위한 공통전압인가용 도전체(130)로 은(Ag), 전도성 물질이 피복된 스폰지, 금속 스프링을 이용한 구조를 순차로 도시한 측단면도이다.
상기 공통전압인가용 도전체(130)를 상기 ITO(170) 상부에 구성할 때에는, 상부 글라스(GH)보다 높이 형성하여 상기 상부기판(120) 상부에 위치하는 탑케이스(200)의 결합시 상기 공통전압전송전선(140)의 코어노출부(142)와 원활하게 접촉되도록 하는 것은 당연할 것이다.
상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치는, 탑케이스 하부로 공통전압라인을 연장하고 상기 탑케이스로 하부로 연장된 공통전압을 TCP에 비해 접촉저항이 작고 전기전도율이 더욱 높은 도전체를 이용하여 공통전극에 직접 공통전압을 전달함으로써 공통전압의 왜곡 입력을 감소시키는 장점이 있다.
이러한 장점으로 패널에서의 그리니쉬, 셧-다운 크로스토크가 개선되어 최상의 화상을 표시할 수 있게 되는 것이다.

Claims (10)

  1. 컬러필터가 형성된 상부기판과 공통전극이 형성된 하부기판이 액정을 사이에 두고 합착되되, 상기 하부기판은 상기 상부기판 평면적보다 더욱 큰 평면 영역인 마진영역을 가지며 상기 마진영역 내 하나 이상의 위치에 상기 공통전극이 노출되고 상기 노출된 공통전극 상부에 공통전압인가용 ITO가 형성된 액정패널과;
    상기 상부기판의 상부에 위치하는 탑케이스와;
    상기 하부기판과 연결되고 공통전압이 출력되는 공통전압출력노드를 구비한 구동회로PCB와;
    상기 공통전압출력노드와 연결되어 상기 탑케이스 하부와 마진영역 사이에서 연장되며 전선코어가 노출된 코어노출부가 형성된 공통전압전송전선과;
    상기 공통전압인가용 ITO와 상기 코어노출부를 전기적으로 연결하는 공통전압인가용 도전체
    를 포함하는 횡전계방식 액정표시장치
  2. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 하부기판과 구동회로PCB는 TCP로 연결된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치
  3. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 코어노출부는 공통전압전송전선에 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치
  4. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 마진영역 내 하나 이상의 위치에 공통전극을 노출시키기 위한 콘택홀이 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치
  5. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전압인가용 도전체는 하나 이상 구성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치
  6. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전압인가용 도전체는 은(Ag)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치
  7. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전압인가용 도전체는 도전성 테이프인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치
  8. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전압인가용 도전체는 전도성 물질이 피복된 스폰지인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치
  9. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전압인가용 도전체는 금속 스프링인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치
  10. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전압인가용 도전체는 은, 도전성 테이프, 전도성 물질이 피복된 스폰지, 스프링 중 둘 이상의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치
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