KR20160073590A - 프린지 필드 방식 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프린지 필드 방식 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 프린지 필드 방식 액정표시장치는, 기판을 포함하고, 상기 기판 상에 교차 배치되어 서로 비대칭적으로 면적인 다른 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)를 구획하는 게이트 라인과 데이터 라인을 포함하며, 상기 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에 각각 배치된 제1 내지 제4 박막 트랜지스터를 포함하고, 상기 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에 각각 배치된 공통전극들을 포함하며, 상기 공통전극들과 중첩되도록 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에 각각 배치된 백색화소전극, 적색화소전극, 녹색화소전극 및 청색화소전극을 포함함으로써, 서로 비대칭 면적을 갖는 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들이 동일한 충전 용량을 갖도록 보상하여 서로 상이한 킥백 전압(ΔVp)에 의한 화질 불량을 개선한 효과가 있다.

Description

프린지 필드 방식 액정표시장치{Fringe Field Switching Mode Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로 특히, 백색(W) 서브 화소 영역의 충전 용량(Storage Capacitance)을 보상하여 화질 불량을 개선한 프린지 필드 방식 액정표시장치(Fringe Field Switching Mode Liquid Crystal Display Device)에 관한 것이다.
통상적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 액정표시장치는 주로 컬러필터 어레이가 형성되는 컬러필터 기판과 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 어레이가 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판이 액정을 사이에 두고 합착된다.
최근에는 액정표시장치의 협소한 시야각 문제를 해결하기 위해 여러가지 새로운 방식을 채용한 액정표시장치가 개발되고 있다. 광시야각 특성을 갖는 액정표시장치는 횡전계 방식(IPS:in-plane switching mode), OCB 방식(optically compensated birefrigence mode) 및 FFS(Fringe Field Swithching) 방식 등이 있다.
이중 상기 횡전계 방식 액정표시장치는 화소 전극과 공통 전극을 동일한 기판 상에 배치하여 전극들 간에 수평 전계가 발생하도록 한다. 이로 인하여 액정 분자들의 장축이 기판에 대해서 수평 방향으로 배열되어 종래 TN(Twisted Nematic) 방식 액정표시장치에 비해 광시야각 특성이 있다.
또한, 액정표시장치는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 액정표시패널과, 액정표시패널의 게이트 라인을 구동하는 게이트 드라이버와, 액정표시패널의 데이터 라인을 구동하는 데이터 드라이버 등을 포함한다.
또한, 프린지 필드 방식 액정표시장치는 횡전계 방식 액정표시장치를 토대로 화소 전극과 공통 전극을 투명한 도전물질로 형성함으로써, 화소 영역의 투과율을 최대한 확보한 특성이 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 도면이고, 도 1b는 종래 기술에 따라 투과율 확보를 위해 백색(W) 서브 화소를 추가한 화소 구조를 도시한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 종래 프린지 필드 방식 액정표시장치의 액정표시패널은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들이 하나의 화소(Pixel) 구조를 이루고, 상기 서브 화소(SP)들 각각에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 배치되어 있다.
따라서, 상기 액정표시패널은 화소(P)를 구성하는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들에 공급된 데이터 신호가 각 서브 화소의 광투과율을 조절하여, 원하는 색을 구현하는 방식으로 동작한다.
하지만, 최근 고해상도 액정표시패널의 요구에 따라 도 1a의 화소 구조만으로는 충분한 투과율 확보 할 수 없어, 도 1b와 같이 화소(P) 구조에 백색(W) 서브 화소(SP)를 추가된 구조가 제안되었다.
도 1b의 프린지 필드 방식 액정표시장치는 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들이 하나의 화소(Pixel)를 구성하고, 각 서브 화소는 공급된 데이터 신호에 따라 광투과율이 조절되어 풀컬러 화상을 디스플레이 한다.
이때, 상기 백색(W) 서브 화소(SP)는 색재현 특성 보다는 투과율을 확보하여 화소(P)의 휘도를 확보하는 기능을 한다.
하지만, 도 1b와 같은 화소 구조를 갖는 종래 액정표시패널은 백색(W) 서브 화소(SP)를 화소(P) 내에 추가함에 따라 상대적으로 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들의 면적이 작아져서 원하는 색재현에 한계가 있다.
즉, 백색(W) 서브 화소(SP)를 추가함으로써, 화소(P) 투과율을 확보되었으나, 전체적으로 각 서브 화소(SP)들의 면적이 작아져 색재현 특성은 저하되는 문제가 발생된다.
본 발명은, 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적을 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)의 면적과 서로 비대칭적으로 형성하여, 화소 영역의 투과율 특성을 개선한 프린지 필드 방식 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 서로 비대칭 면적을 갖는 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들이 동일한 충전 용량을 갖도록 보상하여 서로 상이한 킥백 전압(ΔVp)에 의한 화질 불량을 개선한 프린지 필드 방식 액정표시장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 프린지 필드 방식 액정표시장치는, 기판을 포함하고, 상기 기판 상에 교차 배치되어 서로 비대칭적으로 면적인 다른 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)를 구획하는 게이트 라인과 데이터 라인을 포함하며, 상기 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에 각각 배치된 제1 내지 제4 박막 트랜지스터를 포함하고, 상기 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에 각각 배치된 공통전극들을 포함하며, 상기 공통전극들과 중첩되도록 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에 각각 배치된 백색화소전극, 적색화소전극, 녹색화소전극 및 청색화소전극을 포함함으로써, 서로 비대칭 면적을 갖는 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들이 동일한 충전 용량을 갖도록 보상하여 서로 상이한 킥백 전압(ΔVp)에 의한 화질 불량을 개선한 효과가 있다.
본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치는, 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적을 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)의 면적과 서로 비대칭적으로 형성하여, 화소 영역의 투과율 특성을 개선한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치는, 서로 비대칭 면적을 갖는 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들이 동일한 충전 용량을 갖도록 보상하여 서로 상이한 킥백 전압(ΔVp)에 의한 화질 불량을 개선한 효과가 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 도면이다.
도 1b는 종래 기술에 따라 투과율 확보를 위해 백색(W) 서브 화소를 추가한 화소 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치의 백색(W) 서브 화소 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 상기 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선과 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 프린지 필드 방식 액정표시장치는, 복수개의 게이트 라인(도 3의 101)과 복수개의 데이터 라인(도 3의 103)이 교차하여 서브 화소(SP) 영역을 구획하고, 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)를 하나의 화소(P)로 정의한다.
상기 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)는 각 서브 화소(SP)와 상부기판(미도시)에 형성된 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 컬러필터층들(미도시)이 대응되는 것을 기준으로 정의한 것이다. 따라서, 상기 백색(W) 서브 화소(SP)와 대응되는 상부기판에는 별도의 컬러필터층이 형성되지 않을 수 있다.
또한, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 고해상도 액정표시장치 구현을 위하여 화소(P)에 백색(W) 서브 화소(SP)를 추가로 형성하되, 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적을 상기 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)의 면적들과 서로 비대칭이 되도록 하였다. 즉, 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들의 면적과 서로 다를 수 있다.
특히, 색재현보다는 투과율 확보와 휘도 향상 기능이 강한 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적을 상대적으로 작게 하여, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)의 면적을 최대한 크게 형성하였다.
따라서, 본 발명에서는 투과율 확보를 위해 백색(W) 서브 화소(SP)가 추가되지만, 종래 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)를 하나의 화소(P)로 갖는 액정표시장치의 서브 화소의 면적과 거의 동일한 면적을 갖도록 하였다.
또한, 본 발명에서는 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP) 영역에 각각 배치되는 박막 트랜지스터(TFT)들을 상하 마주하도록 배치된 녹색(G) 서브 화소(SP)와 백색(W) 서브 화소(SP) 사이에 배치하여 상기 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP) 면적을 충분히 확보할 수 있도록 하였다.
즉, 본 발명에서는 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP) 영역에 배치되는 박막 트랜지스터들(TFT)이 모두 상기 백색(W) 서브 화소(SP)를 중심으로 상하측에 배치된다.
따라서, 상기 서브 화소(SP) 영역들에 배치되는 박막트랜지스터들은 상기 녹색(G) 서브 화소(SP)와 백색(W) 서브 화소(SP)와 함께 수직방향을 따라 교대로 나란히 배치된다.
본 발명에서는 투과율 확보를 위해 화소(P) 내에 백색(W) 서브 화소(SP)를 추가하였지만, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP) 영역을 충분히 확보하여 종래 투과율 향상으로 발생되었던 색재현 특성 저하를 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 적색(R) 서브 화소(SP)와 상대적으로 면적이 작은 백색(W) 서브 화소(SP)를 서로 인접하게 배치하고, 상기 청색(B) 서브 화소(SP)와 상기 녹색(G) 서브 화소(SP)를 수평방향으로 서로 인접하게 배치하였다.
따라서, 상기 적색(R) 서브 화소(SP)와 청색(B) 서브 화소(SP)는 서로 수직 방향으로 인접하여 마주하고, 상기 녹색(G) 서브 화소(SP)와 백색(W) 서브 화소(SP)도 수직 방향으로 인접하여 마주한다.
또한, 각 서브 화소(SP)에 배치되는 박막 트랜지스터들(TFT) 중 상기 백색(W) 서브 화소(SP) 하측에는 2개의 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되고, 이들 각각은 상기 백색(W) 서브 화소(SP)와, 이와 인접한 적색(R) 서브 화소(SP)에 배치된 화소전극들과 연결된다.
마찬가지로 상기 백색(W) 서브 화소(SP) 상측에 배치되는 2개의 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 녹색(G) 서브 화소(SP)와, 이와 인접한 청색(B) 서브 화소(SP)에 배치된 화소전극들과 각각 연결된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치는, 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적을 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)의 면적들과 서로 비대칭이 되도록 하여 화소 투과율 특성을 개선한 효과가 있다.
아울러, 상기 적색(R) 서브 화소(SP), 녹색(G) 서브 화소(SP) 및 청색(B) 서브 화소(SP)의 면적들을 충분히 확보할 수 있어 색재현 특성을 개선한 효과가 있다.
도 3은 본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치의 백색(W) 서브 화소 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 상기 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선과 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치는, 게이트 라인(101)과 데이터 라인(103)이 교차 배열되어 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP) 영역을 정의한다.
또한, 수평 방향으로 녹색(G) 서브 화소(SP)와 청색(B) 서브 화소(SP)가 인접하고, 백색(W) 서브 화소(SP)와 적색(R) 서브 화소(SP)가 서로 인접한다.
상기 녹색(G) 서브 화소(SP) 및 백색(W) 서브 화소(SP)는 서로 수직 방향으로 인접하고, 상기 청색(B) 서브 화소(SP)와 적색(R) 서브 화소(SP)도 수직 방향으로 인접한다.
또한, 백색(W) 서브 화소(SP)를 중심으로 하측에는 제1 박막트랜지스터(TFT1)와 제2 박막트랜지스터(TFT2)가 상기 게이트 라인(101)과 평행하게 배치되며, 상기 제1 박막트랜지스터(TFT1)는 백색(W) 서브 화소(SP)의 백색화소전극(WP)과 연결된다. 상기 제2 박막트랜지스터(TFT2)는 상기 백색(W) 서브 화소(SP)와 인접한 적색화소전극(RP)과 연결된다.
상기 백색(W) 서브 화소(SP)를 중심으로 상측에는 제3 박막트랜지스터(TFT3)와 제4 박막트랜지스터(TFT4)가 상기 녹색(G) 서브 화소(SP) 영역에 배치된 게이트 라인(301)과 평행하게 배치되며, 상기 제3 박막트랜지스터(TFT3)는 녹색(G) 서브 화소(SP)의 녹색화소전극(GP)과 연결된다. 상기 제4 박막트랜지스터(TFT4)는 상기 녹색(G) 서브 화소(SP)와 인접한 청색화소전극(BP)과 연결된다.
본 발명에서는 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적을 적색(R) 서브 화소(SP), 녹색(G) 서브 화소(SP) 및 청색(B) 서브 화소(SP)보다 작게 형성하여, 화소의 투과율을 확보하면서, 적색(R) 서브 화소(SP), 녹색(G) 서브 화소(SP) 및 청색(B) 서브 화소(SP)의 면적을 충분히 확보할 수 있도록 하였다.
또한, 상기 제1 내지 제4 박막트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3, TFT4)들은 상기 데이터 라인(103)과 평행한 방향으로 백색(W) 서브 화소(SP)와 녹색(G) 서브 화소(SP) 사이에 배치하였다.
상기 제1 내지 제4 박막트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3, TFT4)들은 게이트라인(101)과, 백색(W) 서브 화소(SP)와 인접한 녹색(G) 서브 화소 영역의 게이트 라인(301) 상에 위치하도록 하여, 박막트랜지스터가 차지하는 면적을 최소화하였다.
상기 백색(W) 서브 화소(SP)에 배치되는 제1 박막트랜지스터(TFT1)를 중심으로 설명하면 다음과 같다. 상기 제1 박막트랜지스터(TFT1)는 상기 게이트 라인(101) 상에 배치되므로 상기 게이트 라인(101)을 게이트 전극을 사용한다.
또한, 제1 박막트랜지스터(TFT1)의 드레인 전극(118)을 상기 게이트 라인(101)과 일부 중첩하도록 배치하고, 소스전극(117)은 제1 소스전극부(117a)와 제2 소스전극부(117b)를 배치하여, 상기 드레인 전극(118)을 감싸도록 반원 형태의 구조로 형성하였다.
즉, 상기 제1 소스전극부(117a)는 상기 데이터 라인(103) 방향으로 배치되고, 상기 제2 소스전극부(117b)는 상기 게이트 라인(101) 방향으로 배치된다.
상기의 제2 내지 제4 박막트랜지스터들(TFT2, TFT3, TFT4)들도 상기 제1 박막트랜지스터(TFT1)와 동일한 구조로 형성한다.
따라서, 본 발명에서는 소스전극(117)과 드레인 전극(118) 사이에 채널층(114) 영역을 충분히 확보하여, 박막트랜지스터들의 응답 특성을 향상시켰다.
상기 백색(W) 서브 화소(SP) 영역에는 제1 박막트랜지스터(TFT1)와 전기적으로 접속되는 백색(W)화소전극(WP)이 배치되어 있고, 상기 백색(W) 화소전극(WP) 하부에는 공통전극(150)이 배치되어 있다.
먼적, 상기 공통전극(150)은 상기 백색화소전극(WP) 하부에 배치되고, 기판(100)의 전면에 배치된다. 다만, 상기 공통전극(150)은 상기 제1 내지 제4 박막트랜지스터(TFT1~TFT4) 영역에서 오픈영역(OP)을 구비하는데, 이것은 박막트랜지스터들과 공통전극(150) 사이에서 발생되는 기생커패시턴스를 줄이기 위함이다.
상기 공통전극(150)은 플레이트(Plate) 형태로 서브 화소 영역들과 서브 화소 영역들 사이의 비표시영역에도 형성되는데, 상기 데이터 라인(103)과 중첩되는 영역에서는 공통배선(151)으로 지칭할 수 있다.
하지만, 상기 공통전극(150)과 공통배선(151)은 일체로 하나의 플레이트 형태로 형성되며, 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP) 영역들 전체에 대해 하나의 플레이트 형태로 형성된다.
또한, 상기 백색화소전극(WP)은 상기 게이트 라인(101)과 수평한 수평바(203a)와 상기 수평바(203a)에 수직한 복수의 수직바(203)를 포함하고, 상기 수평바(203a)로부터 인접한 게이트 라인(101, 301) 방향으로 연장된 제1 및 제2 연장부(201,202) 및 콘택홀(C)을 통하여 드레인 전극(118)과 접속하는 연결부(204)를 포함한다.
상기 수평바(203a)는 상기 수직바(203)를 사이에 두고 게이트 라인(101) 및 인접한 녹색(G) 서브 화소(SP) 영역에 배치된 게이트 라인(301)과 평행하게 배치되어 있다. 즉, 상기 수평바(203a)는 백색(W) 서브 화소(SP) 영역의 게이트 라인(101)과 인접하 영역과, 상기 백색(W) 서브 화소(SP)의 상측 영역에 배치된다.
상기 제1 연장부(201)는 상기 수평바(203a)와 일체로 형성되고, 상기 게이트 라인(101)과 교차되도록 배치되며, 상기 제2 연장부(202)는 상기 수평바(203a)와 일체로 형성되고, 인접한 녹색(G) 서브 화소(SP) 영역의 게이트 라인(301)과 교차하도록 배치된다.
즉, 상기 제1 및 제2 연장부(201, 202)는 상기 수평바(203a)의 외측으로 상기 데이터 라인(103)과 평행하게 상기 백색(W) 서브 화소(SP)의 하측과 상측 방향으로 연장된다.
상기 제1 및 제2 연장부(201, 202)는 게이트 라인(101) 영역에 배치된 공통전극(150)과 중첩되어 백색(W) 서브 화소(SP) 영역의 충전 용량(Storage Capacitor)를 추가적으로 확보하는 기능을 한다.
왜냐하면, 본 발명에서는 상기 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적을 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)의 면적보다 작게 형성하기 때문에 백색(W) 서브 화소(SP) 영역의 충전 용량이 다른 서브 화소(SP) 영역의 충전 용량 보다 작기 때문이다.
일반적으로 각 서브 화소(SP) 영역에서의 킥백 전압(ΔVp)은 아래와 같은 수학식(1)으로 정해진다.
Figure pat00001
.............수학식(1)
여기서, Clc는 액정 커패시터, Cst는 충전 용량(storage capacitor), Cgs는 기생 커패시터이고, ΔVg는 게이트 전압차이다.
따라서, 서브 화소(SP) 영역에서의 충전 용량(Cst)의 변화에 따라 킥백 전압(ΔVp)이 변동하기 때문에 서브 화소(SP) 영역에 공급되는 데이터 전압이 킥백 전압에 의해 변경되어 화질에 영향을 준다.
특히, 본 발명에서는 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적이 다른 서브 화소(SP)보다 작게 형성되기 때문에 상기 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에서 발생하는 킥백 전압(ΔVp)이 동일한 값을 갖지 않는다.
물리적으로 백색(W) 서브 화소(SP)가 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)보다 작은 면적으로 형성되기 때문에 백색(W) 서브 화소(SP) 영역에서의 킥백 전압(ΔVp)이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP) 영역의 킥백 전압보다 크게 나타난다.
이로 인하여, 서브 화소(SP) 영역에 공급되는 데이터 전압의 편차가 커져 화질 불량을 야기할 수 있다.
본 발명에서는 이와 같이 투과율과 색재현성을 개선하면서, 면적이 비대칭적으로 형성된 서브 화소(SP) 영역에 추가적인 충전 용량을 확보하도록 하여 상기 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에서 발생하는 킥백 전압(ΔVp)이 동일한 값을 갖도록 한 효과가 있다.
이로 인하여, 각 서브 화소(SP) 영역들에서 발생되는 킥백 전압(ΔVp) 이 서로 동일하거나 유사해져서 화질 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 프린지 필드 방식 액정표시장치의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP) 영역들이 구획된 투명성 절연물질로 형성된 기판(100) 상에 게이트 금속막을 형성하고, 포토리소그라피 공정에 따라 게이트 라인(101)을 형성한다.
본 발명에서는 제1 내지 제4 박막 트랜지스터들(TFT1~TFT4)의 게이트 전극이 게이트 라인(101) 상에 형성되므로 별도의 게이트 전극 패턴을 하지 않는다. 따라서, 상기 게이트 라인(101)은 박막트랜지스터의 게이트 전극일 수 있다.
상기 게이트 금속막은 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 니켈(nickel; Ni), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo), 티타늄(titanium; Ti), 백금(platinum; Pt), 탄탈(tantalum; Ta) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질중 어느 하나의 금속막 또는 이들 물질의 합금을 포함한 이중막 구조 또는 적어도 2개 이상의 금속막이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
상기와 같이, 기판(100) 상에 게이트 라인(101)이 형성되면, 상기 기판(100)의 전면에 게이트 절연막(102)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(102)은 실리콘 산화물(SiOx) 단일층으로 형성하거나, 실리콘 질화물(SiNx) 및 실리콘 산화물(SiOx)을 연속으로 증착하여 형성할 수 있다.
그런 다음, 상기 게이트 라인(101)과 대응되는 게이트 절연막(102) 상에 반도체층을 형성한 다음, 마스크 공정에 따라 채널층(104)을 형성한다.
상기 반도체층은 결정질 실리콘막 또는 비결정질 실리콘막과 오믹층이 포함된 반도체층으로 형성하거나 산화물 반도체층으로 형성할 수 있다.
상기 산화물 반도체층은 인듐(In), 아연(Zn), 갈륨(Ga) 또는 하프늄(Hf) 중 적어도 하나를 포함하는 비정질 산화물로 이루어질 수 있다. 예컨대 스퍼터링 (sputtering) 공정으로 Ga-In-Zn-O 산화물 반도체를 형성할 경우, In2O3, Ga2O3 및 ZnO 로 형성된 각각의 타겟을 이용하거나, Ga-In-Zn 산화물의 단일 타겟을 이용할 수 있다. 또한, 스퍼터링 (sputtering) 공정으로 hf-In-Zn-O 산화물 반도체를 형성할 경우, HfO2, In2O3 및 ZnO로 형성된 각각의 타겟을 이용하거나, Hf-In-Zn 산화물의 단일 타겟을 이용할 수 있다.
상기와 같이, 기판(100) 상에 채널층(104)이 형성되면, 상기 기판(100)의 전면에 소스/드레인 금속막을 형성한 다음, 포토리소그라피 공정에 따라 채널층(104)의 일부와 접촉된 소스/드레인 전극(117, 118) 및 데이터 라인(103)을 형성한다.
상기 소스/드레인 금속막은 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 백금, 탄탈 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투명한 도전물질과 불투명 도전물질이 적층된 다층 구조로 형성할 수 있다.
그런 다음, 기판(100)의 전면에 평탄화막(106)을 형성하고, 기판(100)의 전명에 투명성 도전막을 형성한다.
상기 투명성 도전막은 ITO, IZO, ITZO 중 어느 하나의 물질일 수 있다.
상기와 같이, 기판(100) 상에 투명성 도전막이 형성되면, 포토리소그라피 공정에 따라 공통전극(150) 및 공통배선(151)을 일체로 형성된다. 위에서 설명한 바와 같이, 공통전극(150)은 플레이트 형태로 기판(100)의 전면에 형성되고, 상기 데이터 라인(103)과 대응되는 영역을 공통배선(151)이라고 할 수 있다.
따라서, 상기 공통전극(150)과 공통배선(151)은 일체로 형성된 플레이트 구조일 수 있다.
상기와 같이, 공통전극(150)이 기판(100) 상에 형성되면, 기판(100)의 전면에 보호막(109)을 형성한 다음, 콘택홀 공정에 따라 상기 드레인 전극(118)의 일부를 노출하는 콘택홀(C)을 형성한다.
상기와 같이, 콘택홀(C)이 형성되면, 기판(100)의 전면에 투명성 도전막을 형성한 다음, 포토리소그라피 공정에 따라 상기 각 서브 화소(SP) 영역에 백색화소전극(WP), 적색화소전극(RP), 녹색화소전극(GP) 및 청색화소전극(BP)을 형성한다.
위에서 설명한 바와 같이, 백색화소전극(WP)은 수평바(203a), 수직바(203), 제1 및 제2 연장부(201,202) 및 상기 콘택홀(C)을 통하여 드레인 전극(118)과 접속하는 연결부(204)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 백색(W) 서브 화소(SP) 영역에 배치되는 수직바(203)와 공통전극(150)은 보호막(109)을 사이에 두고 서로 중첩되어 있다(Ⅰ-Ⅰ'선).
또한, 상기 백색화소전극(WP)의 제1 연장부(201)는 상기 게이트 라인(101)과 중첩되어 하부에 배치되어 있는 공통전극(150)과 추가적인 충전 용량(Cst)을 형성할 수 있도록 되어 있다(Ⅱ-Ⅱ'선).
마찬가지로 상기 제2 연장부(202)는 인접한 녹색(G) 서브 화소(SP) 영역의 게이트 라인(301)과 중첩되도록 배치되어 있어, 하부에 배치되어 있는 공통전극(150)과 추가적인 충전 용량(Cst)을 형성할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 백색화소전극(WP)의 제1 및 제2 연장부, 수직바(203) 및 수평바(203a)가 하부에 배치되어 있는 공통전극(150)과 충전 용량을 형성할 수 있도록 하여, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP) 영역의 충전 용량과 동일하게 함으로써, 화질 불량을 방지한 효과가 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치는, 백색(W) 서브 화소(SP)의 면적과 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)의 면적들을 서로 비대칭으로 형성하여, 화소 영역의 투과율 특성을 개선한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 프린지 필드 방식 액정표시장치는, 서로 비대칭 면적을 갖는 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)들이 동일한 충전 용량을 갖도록 보상하여 서로 상이한 킥백 전압(ΔVp)에 의한 화질 불량을 개선한 효과가 있다.
100: 기판 101: 게이트 라인
103: 데이터 라인 117: 소스전극
118: 드레인 전극 150: 공통전극
203: 수직바 203a: 수평바
201: 제1 연장부 202: 제2 연장부

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 교차 배치되어 서로 비대칭적으로 면적이 다른 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)를 구획하는 게이트 라인과 데이터 라인;
    상기 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에 각각 배치된 제1 내지 제4 박막 트랜지스터;
    상기 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에 각각 배치된 공통전극들; 및
    상기 공통전극들과 중첩되도록 백색(W), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)에 각각 배치된 백색화소전극, 적색화소전극, 녹색화소전극 및 청색화소전극을 포함하는 프린지 필드 방식 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소들은 상기 백색(W) 서브 화소들 보다 면적이 큰 것을 특징으로 하는 프린지 필드 방식 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상기 백색(W) 서브 화소와 상기 녹색(G) 서브 화소는 수직 방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 방식 액정표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 박막트랜지스터들은 상기 백색(W) 서브 화소와 상기 녹색(G) 서브 화소 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 방식 액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 백색화소전극은 상기 게이트 라인과 평행한 수평바와, 상기 수평바로부터 데이터 라인과 평행한 수직바와, 상기 수평바로부터 상기 데이터 라인과 평행하게 상기 백색(W) 서브 화소의 하측 및 상측 방향으로 연장된 제1 및 제2 연장부를 포함하는 프린지 필드 방식 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 백색(W) 서브 화소 영역은 상기 백색화소전극의 수평바, 수직바, 제1 및 제2 연장바와 상기 백색화소전극 하부에 중첩되게 배치된 상기 공통전극 사이에서 충전 용량을 갖는 것을 특징을 하는 프린지 필드 방식 액정표시장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 백색화소전극의 제1 연장부는 상기 백색(W) 서브 화소 영역에 배치된 게이트 라인과 중첩되고, 상기 제2 연장부는 녹색(G) 서브 화소영역에 배치된 인접한 게이트 라인과 중첩되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 방식 액정표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 박막트랜지스터는 각각 데이터 라인과 평행한 제1 소스전극부와 게이트 라인과 평행한 제2 소스전극부를 구비하여, 드레인 전극을 감싸는 구조로 배치된 것을 특징으로 하는 프린지 필드 방식 액정표시장치.
KR1020140182059A 2014-12-17 2014-12-17 프린지 필드 방식 액정표시장치 KR102231084B1 (ko)

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