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KR100936959B1 - 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판 - Google Patents

횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판 Download PDF

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KR100936959B1
KR100936959B1 KR1020020088539A KR20020088539A KR100936959B1 KR 100936959 B1 KR100936959 B1 KR 100936959B1 KR 1020020088539 A KR1020020088539 A KR 1020020088539A KR 20020088539 A KR20020088539 A KR 20020088539A KR 100936959 B1 KR100936959 B1 KR 100936959B1
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KR
South Korea
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electrode
pixel
pixel electrode
liquid crystal
common
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KR1020020088539A
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이규태
박철우
이상혁
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 횡전계방식 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 고화질을 구현하는 횡전계 방식 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 어레이기판에 구성되는 공통전극과 화소전극 사이의 상.하부(즉 공통전극의 수직부와 화소전극의 수직부가 만나는 곳)에서 발생하는 액정의 이상 배열 특성에 의해 발생하는 빛샘을 방지하기 위해, 이 부분의 전극구조(공통전극 또는 화소전극)를 변경하여 액정이 정상적으로 동작하도록 한다.
이와 같이 하면, 화소영역의 상.하에서 빛샘이 발생하지 않기 때문에 고화질의 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Description

횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판{An array substrate for In-Plane switching mode LCD}
도 1은 종래의 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 2는 도 1의 F를 확대하여 도시한 종래의 제 1 예에 따른 공통전극과 화소전극의 구성을 도시한 평면도이고,
도 3과 도 4는 도 2의 A,A`영역과 도 2의 B,B`영역에 위치한 액정의 배열방향을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 종래의 제 2 예에 따른 공통전극과 화소전극의 구성과 이에 따른 액정의 움직임을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공통전극과 화소전극의 변경된 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공통전극과 화소전극의 변경된 구조를 개략적으로 도시한 평면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 102 :공통 배선
104a : 공통전극 106b : 화소 전극
200 : 액정
본 발명은 화상 표시장치에 관한 것으로 특히, 고 화질을 구현하기 위한 횡전계방식(In-Plane Switching mode)액정표시장치용 어레이기판의 전극 구조에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다.
상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛이 임의로 변조되어 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이하, 도면을 참조하여 종래의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법에 대해 설명한다.
도 1은 종래의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판(10)은 소정간격 이격되어 평행하게 일 방향으로 구성된 다수의 게이트배선(12)과 공통 배선(16)과, 상기 두 배선과 교차하며 특히 게이트배선(12)과는 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(24)이 구성된다.
상기 게이트배선(12)과 데이터배선(24)의 교차지점에는, 상기 게이트 배선(12)의 일부인 게이트 전극(14)과, 상기 게이트 전극(14)의 상부에 구성된 액티브층(20)과 소스 전극(26)및 드레인 전극(28)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성되며, 상기 소스 전극(26)은 상기 데이터배선(24)과 연결되고, 상기 게이트 전극(14)은 상기 게이트배선(12)과 연결된다.
이때, 상기 소스전극(26)은 "U"자 형상으로 구성되고, 상기 드레인 전극(28)은 "I"자 형상으로 구성되며, 상기 소스 전극(26)이 드레인 전극(28)을 감싸는 형상으로 구성한다.
상기 화소영역(P)에는 상기 드레인 전극(28)과 연결되는 화소전극(30a,b,c)과, 상기 화소전극(30a,b,c)과 평행하게 구성되고 상기 공통배선(16)과 연결되는 공통전극(17a,b)이 구성된다.
상기 화소전극(30a,b,c)은 상기 드레인 전극(28)에서 연장된 연장부(30a)와 상기 연장부(30a)에서 수직하게 연장되고 서로 소정간격 이격된 다수의 수직부(30b)와, 상기 공통배선(16)의 상부에서 상기 수직부(30b)를 하나로 연결하는 수평부(30c)로 구성된다.
상기 공통전극(17a,b)은 상기 공통배선(16)에서 화소영역(P)으로 수직하게 연장되고, 상기 화소전극의 수직부(30b)와 엇갈려 구성되는 다수의 수직부(17b)와, 상기 각 수직부(17b)를 하나로 연결하는 수평부(17a)로 구성된다.
상기 화소영역(P)에 구성되는 공통전극(17a,b)의 수직부(17b)는 상기 데이터배선(24)과 소정간격 이격되도록 구성된다.
또한, 상기 화소영역(P)과 회로적으로 병렬로 연결된 보조 용량부(표시하지 않음)가 구성되며, 상기 보조 용량부는 상기 화소영역(P)을 정의하는 공통배선(16)의 일부를 제 1 스토리지 전극으로 하고, 상기 제 1 스토리지 전극의 상부에 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 위치한 화소전극의 수평부(30c)를 제 2 스토리지 전극으로 한다.
전술한 구성에서, 종래에는 상기 공통전극과 화소전극이 교차하는 부분인 화소영역의 상부와 하부 즉, 공통전극과 화소전극이 교차하는 부분에서 전경(disclination)이 발생하였다.
이러한 부분에서 전경이 발생하는 것은 상기 두 전극의 교차부분에서 전기장의 방향이 다른 두 영역이 발생하게 되고, 이 두 영역의 경계에서 빛샘현상이 발생하기 때문이다.
이하, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 도 1의 F1를 확대한 종래의 제 1 예에 따른 공통전극과 화소전극의 구성을 도시한 확대 평면도이다(도 1은 수직구조의 이지만, 이를 참조로 공통전극과 화소전극이 지그재그 형상으로 구성된 경우를 도시한 평면도이다.)
도시한 바와 같이, 공통전극(17b)과 화소전극(30b,c)이 지그재그 형상으로 구성된 경우에는 공통전극 및 화소전극의 수직부(17b,30b)가 약간의 기울기를 가지고 구성된다.
이때, 상기 화소전극의 수평부(30c)와 공통전극의 수직부(17b)가 교차하는 부분 즉, 화소전극의 수직부(30b)가 시작되는 부분의 화소전극(30c,b)과 공통전극의 수직부(17b)의 사이 영역 중, 좌측에 화소전극(30b,c)이 위치하고 우측에 공통전극의 수직부(17b)가 위치하는 영역(H)은 도시한 바와 같이 전기장의 분포가 서로 다른 영역(B,B`)이 발생한다.
이때, 전기장(E)은 화소전극(30b,c)에서 공통전극(17b)방향으로 발생하게 되는데, 이때 전기장(E)이 향하는 공통전극의 형상에 따라서, 전기장의 분포가 불규칙해진다.
따라서, 이로 인한 액정(70)의 배열특성 또한 달라질 수밖에 없다.
이하, 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3과 도 4는 전기장의 분포 방향이 서로 다른 영역에서 액정의 움직임을 도시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 A 영역에서 액정의 움직임과 A`영역에서의 액정의 움직임은 서로 동일하다.
즉, 화소전극(30b,c)에서 공통전극(17b)으로 향하는 전기장(E)은 A영역과 A`영역에서 약 135도로 동일하기 때문에 이에 따른 액정의 배열도 동일하게 된다.
그러나, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 B의 영역에 위치하는 액정의 움직임은 그 회전방향이 각각 다르다.
즉, B영역에서는 전기장(E)이 약 -45도의 방향으로 분포하는 반면 B`영역에서는 45도 방향으로 분포하게 된다.
따라서, 액정(70)은 각 영역(B,B`)에서 반대의 방향으로 배열하게 되고 이는 상기 B`영역과 B영역의 경계에서 전경이 발생하게 된다.
전술한 바와 같이, 상기 공통전극(17b)과 화소전극(30b,c)의 교차부분에서 액정의 이상배열 영역이 발생하게 되는 것은, 상기 화소전극과 공통전극의 교차부분에서 화소전극과 공통전극이 이루는 각이 완만하지 못하고 급격하기 때문에, 전기장의 고른 분산을 막아 특정한 영역으로 왜곡되도록 하기 때문이다.
이러한 현상은 공통전극 및 화소전극이 기울기를 가지지 않는 수직구조에서도 동일하게 나타난다.
이하, 도 5는 도 1의 F2를 확대한 종래의 제 2 예에 따른 공통전극과 화소전극의 구성을 도시한 확대 평면도이다.
공 통전극(17b)과 화소 전극(30a,b)의 교차영역에서는 앞서 설명한 바와 같이, 전기장의 분포가 평행하지 않기 때문에, 두 전극이 교차하는 부분에서 전기장의 분포가 서로 달라 액정(70)의 배열방향이 서로 다른 제 1 영역(D1)과 제 2 영역(D2)의 경계에서 전경이 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같이 화소전극과 공통전극이 교차하는 부분에서 발생하는 전경을 방지하기 위해, 공통전극 및 화소전극의 구조를 변경한다.
상기 공통전극의 변경된 구조 화소전극과 공통전극 사이에 발생하는 전기장이 평행하게 분포되도록 하여, 전기장에 의한 액정의 배열방향이 동일하게 분포하도록 유도하는 구조이면 된다.
이와 같이 하면, 화소영역 상하의 공통전극과 화소전극의 교차부위에서 발생하였던 전경불량을 방지할 수 있으므로, 고화질의 액정표시장치를 제작할 수 있는 장점이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판은, 기판 상에 수직으로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와; 상기 게이트 배선과 이격하며 나란하게 구성된 공통배선과; 상기 화소영역에 위치하며, 수평부와 상기 수평부에서 분기한 다수의 수직부로 구성된 화소전극과; 상기 화소영역에 위치하며, 상기 공통배선에서 분기한 다수의 수직부로 구성되며, 상기 화소전극의 수직부와 만나는 일측은 완만하게 굴곡진 형상으로 구성된 공통전극을 포함하며, 상기 완만하게 굴곡진 형상을 갖는 공통전극의 일측은 각각 서로 다른 경사를 갖는 제 1 부분, 제 2 부분 및 제 3 부분으로 이루어지며, 상기 제 1 부분은 상기 일측을 제외한 공통전극 수직부와 70도 내지 90의 각도를 이루는 것이 특징이다.
상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 전극과, 액티브층과, 상기 데이터 배선과 연결된 소스전극과, 상기 화소전극과 연결된 드레인 전 극으로 구성된다.
삭제
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
본 발명의 제 1 실시예는 화소전극과 공통전극이 소정의 기울기를 가지는 지그재그 형상으로 구성되었을 경우, 공통전극의 구조 변경에 관한 것이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 화소전극과 공통전극의 변경된 구조를 도시한 확대 평면도이다.(편의상 종래의 구조에서 설계 변경된 부분만을 도시하여 설명한다.)
도시한 바와 같이, 기판(100)상에 공통전극(104a)과 화소전극(106b)을 이격하여 구성한다.
자세히는, 상기 화소전극(106a,b)은 공통배선(106)의 상부에 위치한 수평부(106a)와, 상기 수평부(106a)에서 수직하게 연장된 수직부(106b)로 구성한다.
전술한 구성에서, 특징적인 것은 전기장이 분포하는 방향에 위치하는 공통전극(104a)을 설계할 때, 이 부분에서 상기 화소 전극의 수평부(106a)와 교차하는 부분이 없도록 하고, 또한 전기장의 분포가 집중되지 않도록 완만하게 굽은 형상으로 구성하는 것이다.
이와 같이 하면, 전기장의 분포가 평행한 방향으로 분포하기 때문에 종래의 전경이 발생하였던 영역(B)은 도시한 바와 같이 액정이 동일한 방향으로 배열하게 된다.
이하, 제 2 실시예를 통해 본 발명의 변형예를 설명한다.
-- 제 2 실시예--
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공통전극과 화소전극의 변경된 구조를 도시한 도면이다.
이는 종래의 제 2 예의 구성에 따는 공통전극(104b)과 화소전극(106a)의 변경구조이다.
도시한 바와 같이, 화소 전극(106b)은 공통전극(104b)과 교차하는 부분에서 일직선으로 구성한다.
즉, 화소전극의 수직부(106b)와 일 측에서 공통전극(104b)이 교차하며, 교차부에서 완만한 경사를 이루도록 구성한다.
이와 같이 하면, 화소전극(106b)에서 공통전극(104b)방향으로 분포하는 전기장의 분포를 완만하게 분산시켜, G1,G2,G3영역 내에서의 액정의 배열방향이 동일하도록 하는 것이 가능하다.
도 8은 도 6의 평면도로서 공통전극과 화소전극이 교차하는 부분에서 공통전극의 완만한 경사를 이루는 부분에 대해 개념적으로 설명한 도면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 우측의 완만한 경사를 갖는 공통전극의 측면(105)은 제 1 부분(105a)과 제 2 부분(105b)과 제 3 부분(105c)으로 이루어지며, 이들 각 부분(105a, 105b, 105c)은 각각 직선 형태를 이루면 서로 소정의 각도를 가지며 연결된 구성을 이루고 있는 것이 특징이다.
상기 제 1 부분(105a)은 실질적으로 데이터 배선(미도시)과 수직하도록 수평적으로 위치하며, 이와 이웃한 화소전극(106b)과 약 70도 내지 90도 정도의 α각도 이루며 형성되는 것이 특징이다.
또한 상기 제 2 부분(105b)은 상기 제 1 부분(105a)과 약 160도 정도의 β각도를 이루고 있으며, 상기 제 3 부분(105c)은 상기 제 2 부분(105b)과 약 130도 정도의 γ각을 이루며 형성되고 있는 것이 특징이다.
이때, 본 발명에 있어, 상기 완만한 경사각을 갖는 측면(105)을 이루는 상기 제 2 부분(105b)과 제 3 부분(105c)이 이루는 각이 90도보다 큰 둔각을 이루는 것이 매우 중요하다.
도 8은 완만한 경사를 갖는 측면(105)이 제 1 내지 제 3 부분(105a, 105b, 105c)으로 나뉘어 직선 형태로 연결된 구조를 갖는 것을 보이고 있지만, 도 7에서와 같이 상기 완만한 경사를 갖는 측면은 전체적으로는 곡선 타입이 될 수도 있다.
전술한 제 1 및 제 2 예의 공통적인 특징은 상기 공통전극과 화소전극을 구성할 때, 두 전극이 만나는 영역 내에서 전기장의 분포가 서로 대칭적인 분포를 하지 않도록 구조를 변경하는 것이다.
전기장의 분포가 대칭적인 분포라면, 초기 배향방향이 동일하더라도 상기 액액정은 전기장의 방향으로 배열하기 때문에 액정의 회전방향이 다를 수 없다.
이러한 원리는 앞의 제 1 및 제 2 실시예뿐 아니라 상기 공통전극과 화소전극의 교차하는 부분이 있도록 구성된 모든 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판이 설계 변경에 적용된다.
따라서, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판은 공통전극과 화소전극이 교차하는 화소의 상하에서 발생하는 전경을 방지할 수 있기 때문에 고화질의 횡전계 방식 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 기판 상에 수직으로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와;
    상기 게이트 배선과 이격하며 나란하게 구성된 공통배선과;
    상기 화소영역에 위치하며, 상기 공통배선에서 분기되고, 서로 이격되어 있는 제 1 내지 제 3 공통전극을 포함하는 공통전극과;
    상기 제 1 및 제 2 공통전극을 연결하며 상기 게이트 배선으로부터 제 1 거리만큼 이격되어 있는 제 1 수평부와;
    상기 제 2 및 제 3 공통전극을 연결하며 상기 게이트 배선으로부터 상기 제 1 거리만큼 이격되어 있는 제 2 수평부와;
    상기 화소영역에 위치하며, 상기 제 1 및 제 2 공통전극 사이에 위치하는 제 1 화소전극과 상기 제 2 및 제 3 공통전극 사이에 위치하는 제 2 화소전극을 포함하는 화소전극과;
    상기 제 1 화소전극과 상기 제 2 화소전극의 일측을 연결하고, 상기 게이트 배선으로부터 상기 제 1 거리보다 작은 제 2 거리만큼 이격되어 있는 제 1 부분과 상기 게이트 배선으로부터 상기 제 1 거리보다 큰 제 3 거리만큼 이격되어 있는 제 2 부분을 포함하는 제 3 수평부와;
    상기 제 2 화소전극의 타측으로부터 연장되며 상기 제 2 거리만큼 이격되어 있는 제 4 수평부
    을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 수평부 각각은 상기 제 1 및 제 2 화소전극과 만나는 일측에서 완만하게 굴곡진 형상을 갖고, 상기 완만하게 굴곡진 형상을 갖는 상기 제 1 및 제 2 수평부 일측은 각각 서로 다른 경사를 갖는 제 1 부분, 제 2 부분 및 제 3 부분으로 이루어지며, 상기 제 1 부분은 상기 일측을 제외한 공통전극 수직부와 70도 내지 90의 각도를 이루는 것이 특징인 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 전극과, 액티브층과, 상기 데이터 배선과 연결된 소스전극과, 상기 화소전극과 연결된 드레인 전극으로 구성된 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 삭제
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