KR20160083346A - 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표싱영역의 외곽부의 빛샘 현상을 방지하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치를 제공하기 위하여, 표시 영역과 비표시 영역으로 구분된 제1기판과 상기 제1기판 상에 배치되는 게이트 배선과 상기 제1기판 및 게이트 배선 상에 배치되는 게이트 절연막과 상기 게이트 절연막 상에 게이트 배선과 교차하며 배치되는 데이터 배선과 상기 데이터 배선 상에 배치되는 제1보호층 과 상기 층간 절연막 상에 배치되는 공통전극과 상기 비표시 영역의 상기 공통전극 일부를 노출시키는 콘택홀을 구비하며 상기 공통전극 상부에 배치되는 제2보호층과 상기 콘택홀을 통해 상기 공통전극과 연결되며 상기 제2보호층 상부의 상기 비표시 영역에 배치되는 쇼팅 패턴 및 상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 둘러 싸이며, 상기 제2보호층 상부의 상기 표시 영역에 배치되는 화소전극 및 상기 쇼팅 패턴 상부와 접촉되는 더미 화소전극을 포함하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치를 제공한다.

Description

프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 {Fringe field switching mode liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 표시 영역 외곽부의 빛샘 현상을 방지하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 표시소자로, 휴대 전자기기의 표시부나, 컴퓨터의 모니터 또는 텔레비전 등에 널리 사용된다.
액정은 가늘고 긴 분자구조를 가지고 있어, 배향에 방향성을 가지며 전기장 내에 놓일 경우 그 크기 및 방향에 따라 분자배열 방향이 변화된다. 따라서, 액정표시장치는 전계생성 전극이 각각 형성된 두 기판 사이에 액정층이 위치하는 액정패널을 포함하며, 두 전극 사이에 생성되는 전기장의 변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고, 이에 따른 광 투과율을 변화시켜 여러 가지 화상을 표시한다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치의 제1 및 제2기판의 평면도 이고, 도 2는 도 1a 및 도 1b의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 종래의 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치(30)는 제1기판(10), 이와 대응하는 제2기판(20) 및 이들 두 기판 사이에 액정층(14)이 구비된 구성을 이루고 있으며, 제1 및 제2기판(10, 20)은 표시영역(AA)과 비표시영역(NAA)으로 구분된다.
제1기판(10)은 어레이 기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태로 위치하고, 이러한 박막트랜지스터(T)를 교차하여 지나가는 게이트 배선(16)과 데이터 배선(12)이 형성된다.
구체적으로, 제1기판(10) 상에 게이트 배선(16)이 배치되고, 제1기판(10) 및 게이트 배선(16) 상에 게이트 절연막(11)이 배치된다.
또한, 데이터 배선(12)이 게이트 절연막(11) 상에 게이트 배선(16)과 교차하며 배치되고, 제1보호층(13) 및 층간 절연막(15)이 데이터 배선(12) 상에 적층되어 배치된다.
또한, 공통전극(19)이 층간 절연막(15) 상에 배치되고 공통전극(19) 상부에 제2보호층(21)이 배치되며, 화소전극(17)은 제2보호층(21) 상부의 표시영역(AA)에 배치되고, 더미 화소전극(18)은 제2보호층(21) 상부의 비표시영역(NAA)에 배치된다.
이 때, 공통전극(19) 및 제2보호층(21) 상부에 배치되는 화소전극(17) 및 더미 화소전극(18)에 다수의 바(bar) 형태를 갖는 개구가 구비되며, 화소전극(17)의 각 개구의 주변에서 화소전극(17)과 공통전극(19)에 의해 발현되는 프린지 필드에 의해 액정표시장치가 구동된다.
제2기판(20)은 컬러필터 기판이라고도 하며, 블랙매트릭스(24)와 서브 컬러필터(25)를 포함하는데, 블랙매트릭스(24)는 각 서브 컬러필터(25) 사이의 구분 및 광 차단 역할을 한다.
또한, 블랙매트릭스(24)는 비표시영역(NAA)을 투과하는 빛을 차단한다.
액정층(14)은 표시영역(AA)의 화소전극(17) 상에 위치한 박막트랜지스터(T)로부터 인가된 신호에 의해 재배열되고, 액정층(14)의 재배열 정도에 따라 액정층(14)을 투과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상이 표현된다.
결국, 표시영역(AA)을 투과한 빛만이 액정층(14)을 통해 제2기판(20)의 서브 컬러필터(25)을 투과하여 다양한 화상으로 표현되는 것이다.
한편, 공통전극(19)과 화소전극(17)에 전압이 인가되면 액정은 분극 되는데, 이 상태가 지속되면 액정 내의 이온성 불순물들이 전기장에 의해 고착되고, 잔상 발생 등 액정의 표시 특성을 악화시킨다.
따라서, 화소전극(17)에 인가되는 데이터 전압의 극성을 반전시켜 표시 영역(AA)에 위치한 액정의 분극 상태를 주기적으로 반전시키는 인버젼 방식이 제안되었다.
그러나, 비표시 영역(NAA)의 더미 화소전극(18)은 전기적으로 플로팅(floating)되어 있고, 그 하부에 위치한 공통전극(19)에는 일정한 전압이 인가되고 있어 화소전극(17)과 공통전극(19)에는 일정한 전계가 형성되어 유지된다.
이러한 상태가 지속되면 액정층(14) 내의 이온성 불순물들이 상기 전계에 의해 고착화되고, 더미 화소전극(18)에 전압이 인가되지 않았음에도 불구하고 이러한 전계에 의해 액정 배열이 틀어지게 된다.
따라서, 블랙매트릭스(24)로 비표시영역(NAA)을 차단하는 경우에도 배열이 틀어진 액정에 의해 빛이 표시영역(AA)의 최외곽 영역인 빛샘영역(a)으로 투과되어 불량을 일으키게 된다.
이를 빛샘 현상이라 하며, 특히, 이러한 빛샘 현상에 의해 액정표시장치의 표시 영역(AA)의 외곽부가 블랙(black)상태에서도 밝게 보이게 되는 불량이 발생된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 액정표시장치의 표시 화면의 외곽부가 블랙(black)상태에서도 밝게 보이는 빛샘 현상을 방지하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 표시 영역과 비표시 영역으로 구분된 제1기판과 상기 제1기판 상에 배치되는 게이트 배선과 상기 제1기판 및 게이트 배선 상에 배치되는 게이트 절연막과 상기 게이트 절연막 상에 게이트 배선과 교차하며 배치되는 데이터 배선과 상기 데이터 배선 상에 배치되는 제1보호층과 상기 제1보호층 상에 배치되는 공통전극과 상기 비표시 영역의 상기 공통전극 일부를 노출시키는 콘택홀을 구비하며 상기 공통전극 상부에 배치되는 제2보호층과 상기 콘택홀을 통해 상기 공통전극과 연결되며 상기 제2보호층 상부의 상기 비표시 영역에 배치되는 쇼팅 패턴 및 상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 둘러 싸이며, 상기 제2보호층 상부의 상기 표시 영역에 배치되는 화소전극 및 상기 쇼팅 패턴 상부와 접촉되는 더미 화소전극을 포함하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치를 제공한다.
또한, 게이트전극 및 소스/드레인전극을 포함하며 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 배치되는 박막트랜지스터를 더 포함하고,상기 박막트랜지스터 중 상기 비표시 영역에 배치된 상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 상기 더미 화소전극은 전기적으로 플로팅되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 화소전극 및 더미 화소전극은 다수의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 쇼팅 패턴은 상기 공통전극 또는 상기 더미 화소전극과 동일 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 더미 화소전극은 상기 데이터 배선과 평행한 방향으로 상기 표시영역 내의 최외곽에 배치된 상기 화소전극과 인접한 위치에 적어도 한 라인 이상 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 더미 화소전극은 상기 게이트 배선과 평행한 방향으로 상기 표시영역 내의 최외곽에 배치된 상기 화소전극과 인접한 위치에 적어도 한 라인 이상 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 더미 화소전극은 상기 표시 영역의 최외곽에 배치된 상기 화소전극을 둘러싸며 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 블랙매트릭스, 서브 컬러필터를 포함하는 제2기판; 및
상기 제1 및 제2기판 사이에 배치되는 액정층을 더 포함하고, 상기 서브 컬러필터는 상기 화소전극에 대응되는 영역에 배치되며, 상기 블랙매트릭스는 상기 서브 컬러필터 사이 및 상기 제1기판의 비표시영역에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 더미 화소전극 및 공통전극을 등전위로 형성함으로써, 비표시영역의 액정이 틀어지는 것을 방지하여, 표시영역 최외곽의 빛샘 영역으로 빛이 투과되어 불량을 발생시키는 빛샘 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치의 제1 및 제2기판의 평면도이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치의 제1 및 제2기판의 평면도이다.
도 4는 도 3a 및 도 3b의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치의 제1 및 제2기판의 평면도이고, 도 4는 도 3a 및 도 3b의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치(300)는 제1기판(100), 이와 대응하는 제2기판(200) 및 이들 두 기판 사이에 액정층(114)이 구비된 구성을 이루고 있으며, 제1 및 제2기판(100, 200)은 영상을 표시하는 표시 영역(AA)과 그렇지 않은 비표시 영역(NAA)으로 구분된다.
제1기판(100)은 어레이 기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태로 위치하고, 이러한 박막트랜지스터(T)를 교차하여 지나가는 게이트 배선(116)과 데이터 배선(112)이 형성된다.
구체적으로, 제1기판(100) 상에 게이트 배선(116)이 배치되고, 제1기판(100) 및 게이트 배선(116) 상에 게이트 절연막(111)이 배치된다.
또한, 데이터 배선(112)이 게이트 절연막(111) 상에 게이트 배선(116)과 교차하며 배치되고, 제1보호층(113) 및 층간 절연막(115)이 데이터 배선(112) 상에 적층되어 배치된다.
또한, 공통전극(119)이 층간 절연막(115) 상에 배치되고, 제2보호층(121)은 비표시 영역(NAA)의 공통전극(119) 일부를 노출시키는 콘택홀(CH)을 구비하며 공통전극(119) 상부에 배치된다.
또한, 쇼팅 패턴(130)은 공통전극(119)과 콘택홀(CH)을 통해 연결되며, 제2보호층(121) 상부의 비표시 영역(NAA)에 배치된다.
또한, 화소전극(117)은 게이트 배선(116) 및 데이터 배선(112)에 둘러 싸이며, 제2보호층(121) 상부의 표시영역(AA)에 배치되고, 더미 화소전극(118)은 게이트 배선(116) 및 데이터 배선(112)에 둘러 싸이며, 비표시영역(NAA)의 쇼팅 패턴(130) 상부에 배치된다.
또한, 쇼팅 패턴(130)은 공통전극(119)과 더미 화소전극(118)을 전기적으로 연결시키는 것이므로, 도전성물질로서 공통전극(119) 또는 더미 화소전극(118)과 동일한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 게이트전극 및 소스/드레인전극을 포함하며, 게이트 배선(116) 및 데이터 배선(112)의 교차지점에 배치되어 이들 배선과 연결되는 박막트랜지스터(T)를 더 포함하는데, 게이트 전극은 게이트배선(116)과 동일층 및 동일물질로 형성되며, 소스/드레인전극은 데이터 배선(112)과 동일층 및 동일물질로 형성된다.
이 때, 화소전극(118)은 박막트랜지스터(T)를 통해 데이터 배선(112)으로부터 데이터 전압이 인가되지만, 더미 화소전극(118)은 전기적으로 플로팅(floating)되는 것을 특징으로 한다.
예를 들면, 박막트랜지스터(T) 중 비표시 영역(NAA)에 배치된 박막트랜지스터의 드레인전극(미도시)과 더미 화소전극(118)이 전기적으로 플로팅 될 수 있다.
즉, 더미 화소전극(118)에는 데이터배선(112)을 통해 데이터전압이 인가되지 않으며, 후술하는 바와 같이 제1기판(100)에 배향막 형성 시 표시영역(AA)의 시작부와 끝단부에서 배향막의 두께가 급격히 두껍게 형성되는 배향막 마운트의 형성을 억제하여 러빙 불량을 방지하기 위한 것이다.
또한, 쇼팅 패턴(130)이 공통전극(119)과 더미 화소전극(118)을 전기적으로 연결함에 따라, 공통전극(119)과 더미 화소전극(118)은 등전위를 형성하게 되고, 공통전극(119)과 더미 화소전극(118)의 전위차가 발생하지 않아 비표시영역(NAA)에는 전계가 형성되지 않게 된다.
이에 따라, 액정층(114) 내의 이온성 불순물들이 전계에 의해 고착화되어 액정 배열이 틀어지게 되는 것을 방지할 수 있으며, 액정표시장치의 표시 화면의 외곽부가 블랙(black)상태에서 배열이 틀어진 액정 사이로 빛이 새어 밝게 보이는 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
또한, 공통전극(119) 상부에 배치되는 화소전극(117) 및 더미 화소전극(118)에 다수의 바(bar) 형태를 갖는 개구가 구비되어 있다.
이에 따라, 본 발명의 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치는 화소전극(117)의 각 개구의 주변에서 화소전극(117)과 공통전극(119)에 의해 발현되는 프린지 필드에 의해 구동된다.
또한, 화소전극(117) 및 더미 화소전극118)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.
제2기판(200)은 컬러필터 기판이라고도 하며, 블랙매트릭스(124)와 서브 컬러필터(125)를 포함하는데, 특히, 블랙매트릭스(124)는 각 서브 컬러필터(125) 사이를 구분하고, 표시영역(AA) 및 비표시영역(NAA)을 구분하여 각 서브 컬러필터(125) 사이 및 비표시영역(NAA)의 광 차단 역할을 수행한다.
구체적으로, 서브 컬러필터(125)는 화소전극(117)에 대응되는 영역에 배치되며, 블랙매트릭스(124)는 서브 컬러필터(125) 사이 및 제1기판(100)의 비표시영역(NAA)에 각각 배치 된다.
이에 따라, 제2기판(200)의 블랙매트릭스(124)가 각 서브픽셀 사이를 투과하는 빛을 차단하고, 비표시영역(NAA)을 투과하는 빛이 디스플레이 되지 않도록 차단하는 것이다.
또한, 액정층(114)은 표시영역(AA)의 화소전극(117) 상에 위치한 박막트랜지스터(T)로부터 인가된 신호에 의해 재배열되고, 액정층(114)의 재배열 정도에 따라 액정층(114)을 투과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상이 표현된다.
결국, 표시영역(AA)을 투과한 빛만이 액정층(114)을 통해 제2기판(200)의 서브 컬러필터(125)을 투과하여 다양한 화상으로 표현되는 것이다.
다음, 더미 화소전극(118)을 비표시영역(NAA)에 배치하는 이유에 대해 설명하겠다.
제1기판(100)에는 액정분자의 초기 배향 방향을 설정해주는 배향막이 형성되는데, 배향막은 러빙포를 이용한 러빙 공정을 통해 설정된 방향으로의 러빙 방향이 정해진다.
이때, 표시영역(AA) 외측의 비표시영역(NAA)에 더미 화소전극(118)을 형성함으로써 배향막 형성 시 표시영역(AA)의 시작부와 끝단부에서 배향막의 두께가 급격히 두껍게 형성되는 배향막 마운트의 형성을 억제할 수 있다.
이에 따라, 표시영역(AA)에 배향막 마운트가 억제됨으로써 러빙 불량을 저감시킬 수 있다.
한편, 더미 화소전극(118)은 데이터 배선(112)과 평행한 방향으로 표시영역(AA) 내의 최외곽에 배치된 화소전극(117)과 인접한 위치에 적어도 한 라인 이상 배치될 수 있다.
또한, 게이트 배선(116)과 평행한 방향으로 표시영역(AA) 내의 최외곽에 배치된 화소전극(117)과 인접한 위치에 적어도 한 라인 이상 배치될 수 있다.
또한, 표시 영역(AA)의 최외곽에 배치된 화소전극(117)을 둘러싸며 배치될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
100 : 제1기판 200 : 제2기판
112 : 데이터배선 124 : 블랙매트릭스
119 : 공통전극 125 : 서브 컬러필터
121 : 제2보호층 114 : 액정층
130 : 쇼팅 패턴
117 : 화소전극
118 : 더미 화소전극

Claims (8)

  1. 표시 영역과 비표시 영역으로 구분된 제1기판;
    상기 제1기판 상에 배치되는 게이트 배선;
    상기 제1기판 및 게이트 배선 상에 배치되는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 배선과 교차하며 배치되는 데이터 배선;
    상기 데이터 배선 상에 배치되는 제1보호층;
    상기 제1보호층 상에 배치되는 공통전극;
    상기 비표시 영역의 상기 공통전극 일부를 노출시키는 콘택홀을 구비하며 상기 공통전극 상부에 배치되는 제2보호층;
    상기 콘택홀을 통해 상기 공통전극과 연결되며 상기 제2보호층 상부의 상기 비표시 영역에 배치되는 쇼팅 패턴; 및
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 둘러 싸이며, 상기 제2보호층 상부의 상기 표시 영역에 배치되는 화소전극 및 상기 쇼팅 패턴 상부와 접촉되는 더미 화소전극
    을 포함하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    게이트전극 및 소스/드레인전극을 포함하며 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 배치되어 이들 배선과 연결되는 박막트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 박막트랜지스터 중 상기 비표시 영역에 배치된 상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 상기 더미 화소전극은 전기적으로 플로팅되는 것을 특징으로 하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극 및 더미 화소전극은 다수의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 쇼팅 패턴은 상기 공통전극 또는 상기 더미 화소전극과 동일 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 더미 화소전극은 상기 데이터 배선과 평행한 방향으로 상기 표시영역 내의 최외곽에 배치된 상기 화소전극과 인접한 위치에 적어도 한 라인 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 더미 화소전극은 상기 게이트 배선과 평행한 방향으로 상기 표시영역 내의 최외곽에 배치된 상기 화소전극과 인접한 위치에 적어도 한 라인 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 더미 화소전극은 상기 표시 영역의 최외곽에 배치된 상기 화소전극을 둘러싸며 배치되는 것을 특징으로 하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    블랙매트릭스, 서브 컬러필터를 포함하는 제2기판; 및
    상기 제1 및 제2기판 사이에 배치되는 액정층을 더 포함하고,
    상기 서브 컬러필터는 상기 화소전극에 대응되는 영역에 배치되며, 상기 블랙매트릭스는 상기 서브 컬러필터 사이 및 상기 제1기판의 비표시영역에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 프린지필드 스위칭모드 액정표시장치.
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