KR100537873B1 - Flat panel liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
하부 기판에 공통 전극 및 데이터선 등이 형성되어 있고, 상부 기판에 블랙 매트릭스의 가장자리가 하부 기판의 공통 전극의 가장자리 안쪽에 위치하도록 대응되어 있다. 화소가 오프된 상태에서, 기판면에 평행한 전계가 공통 전극과 데이터선 사이에서 형성되며 블랙 매트릭스의 가장자리 부근에서는 완만한 폭으로 휜 전계가 형성되어 있다. 따라서, 블랙 매트릭스 가장자리 근처에서 전경 영역이 형성되며, 이 전경 영역은 하부 기판의 공통 전극에 의해 가려진다.A common electrode, a data line, and the like are formed on the lower substrate, and the upper substrate corresponds to the edge of the black matrix so as to be positioned inside the edge of the common electrode of the lower substrate. In the off state of the pixel, an electric field parallel to the substrate surface is formed between the common electrode and the data line, and an electric field is formed with a gentle width near the edge of the black matrix. Thus, a foreground region is formed near the edge of the black matrix, which is covered by the common electrode of the lower substrate.
Description
본 발명은 평면 구동 액정 표시 장치(an in-plane switching liquid crystal display:IPS)에 관한 것으로서, 특히 하부 전극에 대응되는 상부 기판의 블랙 매트릭스 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an in-plane switching liquid crystal display (IPS), and more particularly, to a black matrix structure of an upper substrate corresponding to a lower electrode.
평면 구동 방식 액정 표시 장치는 한 기판 위에 공통 전극과 화소 전극이 서로 평행하게 형성되어 있는 액정 표시 장치이다.A flat driving liquid crystal display is a liquid crystal display in which a common electrode and a pixel electrode are formed in parallel on one substrate.
각 전극에 전압이 인가되면 기판 면에 대해 수평한 방향의 전계가 두 전극 사이에서 형성되고, 이 수평 전계에 따라 액정 분자가 기판면과 평행하게 동작한다. 따라서, 거시적으로 관찰되는 액정의 굴절율이 작아 대비비가 좋고 시야각이 넓은 장점이 있다. When voltage is applied to each electrode, an electric field in a direction horizontal to the substrate surface is formed between the two electrodes, and the liquid crystal molecules operate in parallel with the substrate surface according to the horizontal electric field. Therefore, the refractive index of the liquid crystal observed macroscopically has the advantage of good contrast ratio and wide viewing angle.
일반적으로, 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에서는 공통 전극이 상부의 컬러 필터 기판 측이 아닌 하부 기판에 형성되어 있어서, 상부 기판의 블랙 매트릭스는 직접적으로 전원이 인가되지 않는 플로팅(floating) 상태가 된다. 이처럼, 플로팅된 블랙 매트릭스는 화소가 오프(off)된 상태에서 하부 기판의 데이터 배선 및 공통 전극 등의 신호에 의해 영향을 받기 때문에, 인접한 데이터 배선 및 공통 전극과 블랙 매트릭스 근처에서 액정 분자의 배열이 흐트러지는 전경(disclination)이 발생할 수 있다. 따라서, 전경 영역에서 빛샘 현상이 나타날 수 있다.In general, in the planar driving type liquid crystal display, the common electrode is formed on the lower substrate instead of the upper color filter substrate, so that the black matrix of the upper substrate is in a floating state in which power is not directly applied. As such, the floated black matrix is affected by signals such as the data line and the common electrode of the lower substrate while the pixel is off, so that the arrangement of the liquid crystal molecules near the data line and the common electrode and the black matrix is adjacent. Disclination can occur. Thus, light leakage may occur in the foreground area.
빛샘 현상은 하부 데이터 배선 및 공통 전극에 대해 블랙 매트릭스가 어떻게 배치되느냐에 따라 그 정도가 달라진다. The degree of light leakage depends on how the black matrix is disposed with respect to the lower data line and the common electrode.
본 발명의 과제는 데이터선 및 공통 전극과 블랙 매트릭스가 대응되는 부분에서의 빛샘 현상을 줄이는 것이다.An object of the present invention is to reduce the light leakage phenomenon in the portion where the data line, the common electrode and the black matrix correspond.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 평면 구동 액정 표시 장치에서는 하부 기판에 공통 전극 및 데이터선이 형성되어 있고, 하부 기판과 대응되는 상부 기판에는 블랙 매트릭스가 데이터선을 덮으며 공통 전극과 중첩되는 형태로 형성되어 있다.In order to solve this problem, in the flat driving liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, the common electrode and the data line are formed on the lower substrate, and the black matrix covers the data line on the upper substrate corresponding to the lower substrate, and the common electrode is provided. It is formed in the form overlapping with.
여기에서, 블랙 매트릭스의 가장자리는 공통 전극의 가장자리 안쪽으로 2∼7μm 위치에 대응되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the edge of the black matrix corresponds to a position of 2 to 7 μm inside the edge of the common electrode.
이처럼, 공통 전극 안쪽에 블랙 매트릭스를 놓아 블랙 매트릭스 근처에서의 빛샘 현상을 공통 전극으로 차단한다.As such, a black matrix is placed inside the common electrode to block light leakage around the black matrix with the common electrode.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 평면 구동 방식 액정 표시 장치의 배선도이고, 도 2는 도 1의 II-II' 선에 대한 단면도이다.FIG. 1 is a wiring diagram of a planar drive type liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 1.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 하부 기판인 박막 트랜지스터 기판은 투명한 절연 기판(1) 위에 게이트선(100)이 가로 방향으로 형성되어 있고, 게이트선(100)과 평행하게 제1 및 제2 공통 전극선(110)이 형성되어 있으며, 두 공통 전극선(110)을 세로 방향으로 공통 전극(111)이 연결하고 있다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the thin film transistor substrate which is a lower substrate, the gate line 100 is formed in the horizontal direction on the transparent insulating substrate 1, and the first and the second lines are parallel to the gate line 100. Two common electrode lines 110 are formed, and the common electrodes 111 connect the two common electrode lines 110 in the vertical direction.
게이트선(100)과 공통 전극선(110) 및 공통 전극(111)을 게이트 절연막(200)이 덮고 있으며, 게이트선(100) 상부의 게이트 절연막(200) 위에는 반도체 패턴(410)이 형성되어 있다. 여기에서, 반도체 패턴(300)과 중첩되는 게이트선(100)이 게이트 전극의 역할을 한다.The gate insulating layer 200 covers the gate line 100, the common electrode line 110, and the common electrode 111, and a semiconductor pattern 410 is formed on the gate insulating layer 200 on the gate line 100. Here, the gate line 100 overlapping the semiconductor pattern 300 serves as a gate electrode.
또한, 게이트 절연막(200) 위에는 공통 전극(111)의 바깥쪽을 따라 세로 방향으로 데이터선(400)이 형성되어 있고, 데이터선(400)으로부터 일부 연장된 소스 전극(410)이 게이트 전극의 한쪽 가장자리와 반도체 패턴(300)을 사이에 두고 중첩되어 있으며, 소스 전극(410)과 대응되는 게이트 전극의 반대쪽 가장자리에 드레인 전극(420)이 반도체 패턴(300)을 사이에 두고 중첩되어 있다. 드레인 전극(420)이 연장된 제1 화소 전극선(421)이 가로로 연장되어 제1 공통 전극선(110)과 중첩되어 있으며, 화소 전극선(421)으로부터 공통 전극(111)과 평행하게 화소 전극(422)이 형성되어 있다. 화소 전극(422)의 다른 한쪽 끝에는 제2 공통 전극선(110)과 중첩하는 제2 화소 전극선(423)이 연장되어 있다.In addition, the data line 400 is formed in the vertical direction along the outer side of the common electrode 111 on the gate insulating layer 200, and the source electrode 410 partially extending from the data line 400 is one side of the gate electrode. The edge overlaps the semiconductor pattern 300, and the drain electrode 420 overlaps the semiconductor pattern 300 at the opposite edge of the gate electrode corresponding to the source electrode 410. The first pixel electrode line 421 extending from the drain electrode 420 extends horizontally to overlap the first common electrode line 110, and the pixel electrode 422 is parallel to the common electrode 111 from the pixel electrode line 421. ) Is formed. At the other end of the pixel electrode 422, a second pixel electrode line 423 overlapping the second common electrode line 110 extends.
데이터선(400), 소스 및 드레인 전극(410, 420), 제1 및 제2 화소 전극선(421, 423) 및 화소 전극(422)을 보호막(500)이 덮고 있다.The passivation layer 500 covers the data line 400, the source and drain electrodes 410 and 420, the first and second pixel electrode lines 421 and 423, and the pixel electrode 422.
이러한 박막 트랜지스터 기판과 대응되는 컬러 필터 기판은 투명한 절연 기판(2) 면에 블랙 매트릭스(610)가 형성되어 있는 구조를 가진다.The color filter substrate corresponding to the thin film transistor substrate has a structure in which a black matrix 610 is formed on the transparent insulating substrate 2 surface.
여기에서, 블랙 매트릭스(610)는 하부 기판의 게이트 전극 및 반도체 패턴(300) 및 소스 및 드레인 전극(410, 420) 등으로 구성된 박막 트랜지스터와 데이터선(400)과 게이트선(100) 등이 가려지도록 대응된다. 특히, 도 1 및 도 2에 도시한 제 1 실시예에서는 블랙 매트릭스(610)가 공통 전극(111)을 완전히 덮으며, 공통 전극(111)의 경계로부터 일정 거리(L1)만큼 바깥쪽으로 형성되어 있다.Here, the black matrix 610 may cover the thin film transistor, the data line 400, the gate line 100, etc., which are formed of the gate electrode, the semiconductor pattern 300, and the source and drain electrodes 410 and 420 of the lower substrate. To respond. In particular, in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the black matrix 610 completely covers the common electrode 111 and is formed outward from the boundary of the common electrode 111 by a predetermined distance L1. .
도 2는 화소가 오프(off)된 상태에서의 등전위선을 보여주는 단면도로서, 데이터선(400)과 공통 전극(111) 사이에서는 기판(1) 면에 수평한 전계 즉, 거의 기판(1, 2) 면에 수직한 등전위선이 형성된다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an equipotential line in a state in which a pixel is turned off, and an electric field horizontal to the surface of the substrate 1 between the data line 400 and the common electrode 111, that is, almost the substrates 1 and 2. Equipotential lines perpendicular to the plane are formed.
블랙 매트릭스(610)의 가장자리 부근(A)에서는 전계가 상부 컬러 필터 기판 쪽으로 급격하게 휘는 등, 다른 부분과는 다른 형태의 불균일한 전계가 형성되어 액정의 배열이 흐트러지는 전경이 발생한다. 전경 영역에서는 다른 영역보다 광 투과량이 높아지므로 화소의 오프 상태에서 공통 전극(111) 부근에서 빛이 누설된다.Near the edge A of the black matrix 610, an electric field is bent toward the upper color filter substrate such that a non-uniform electric field different from other parts is formed, resulting in a disturbance in the arrangement of the liquid crystal. In the foreground area, since the light transmission amount is higher than that of other areas, light leaks near the common electrode 111 in the off state of the pixel.
그러나, 블랙 매트릭스(610)가 공통 전극(111) 바깥쪽으로 일정 폭(L1) 비껴나와 있기 때문에, 빛이 새는 부분을 하부 공통 전극(111)이 가려주지 못한다.However, since the black matrix 610 is deviated from the common electrode 111 by a predetermined width L1, the lower common electrode 111 does not cover the light leakage part.
도 3은 도 2의 II-II'선 부근에서의 제2 실시예에 따른 단면도이다.3 is a cross-sectional view according to a second embodiment in the vicinity of line II-II 'of FIG. 2.
도 3에서는, 블랙 매트릭스(620)의 가장자리가 하부 기판의 공통 전극(111)의 가장자리와 일치하도록 대응되어 있다.In FIG. 3, the edges of the black matrix 620 correspond to the edges of the common electrode 111 of the lower substrate.
이 경우, 블랙 매트릭스(620)의 가장자리 부근에서의 전계는 제1 실시예에서보다 완만하게 휘어있어 액정 분자의 배열의 흐트러진 정도가 덜 하지만, 여전히 전경에 의한 빛샘 현상은 존재한다. 빛샘 현상은 블랙 매트릭스(620) 가장자리의 바깥쪽에서 나타나므로 공통 전극(111)의 가장자리가 블랙 매트릭스(620)의 가장자리와 일치하는 이 구조에서는 빛샘 영역을 가려줄 수 없다.In this case, the electric field near the edge of the black matrix 620 bends more gently than in the first embodiment so that the arrangement of the liquid crystal molecules is less disturbed, but there is still light leakage due to the foreground. Since the light leakage phenomenon appears outside the edge of the black matrix 620, the light leakage region may not be covered in this structure in which the edge of the common electrode 111 coincides with the edge of the black matrix 620.
도 4는 도 2의 II-II' 선 부근에 대한 제3 실시예의 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of the third embodiment near the II-II ′ line of FIG. 2.
도 4에서는, 블랙 매트릭스(630)가 공통 전극(111)의 가장자리으로부터 일정 간격(L2) 안쪽으로 대응되어 있다. 이때, 블랙 매트릭스(630)의 가장자리에서 전계는 제1 및 제2 실시예에서보다 완만하게 형성되어 있어서 전경이 줄어든다. 게다가, 블랙 매트릭스(630) 가장자리 부근의 전경 영역은 하부에 대응되어 있는 하부 공통 전극(111)에 의해 가려지기 때문에, 빛샘 현상도 급격히 감소한다.In FIG. 4, the black matrix 630 corresponds to the inside of the predetermined distance L2 from the edge of the common electrode 111. At this time, the electric field at the edge of the black matrix 630 is formed more smoothly than in the first and second embodiments, thereby reducing the foreground. In addition, since the foreground area near the edge of the black matrix 630 is covered by the lower common electrode 111 corresponding to the lower part, the light leakage phenomenon is also drastically reduced.
도 5는 빛샘 현상과 블랙 매트릭스의 위치의 상호 연관성을 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing the correlation between the light leakage phenomenon and the position of the black matrix.
가로축과 세로축은 각각 블랙 매트릭스의 위치(L)와 빛의 투과량(T), 즉 빛샘 현상의 정도를 나타낸다. 가로축의 경우, 블랙 매트릭스(610)가 하부 기판의 공통 전극(111)과 일치하는 경우를 "0"으로, 공통 전극(111)의 가장자리의 바깥쪽에 그 가장자리가 놓인 경우를 "-"으로, 공통 전극 (111)의 가장자리 안쪽에 놓이는 경우를 "+"로 나타내었다.The horizontal and vertical axes represent the position L of the black matrix and the light transmission amount T, that is, the degree of light leakage phenomenon, respectively. In the case of the horizontal axis, the case where the black matrix 610 coincides with the common electrode 111 of the lower substrate is "0", and the case where the edge is placed outside the edge of the common electrode 111 is "-" and the common The case where it lies inside the edge of the electrode 111 is shown with "+".
도 5에 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스가 -4∼0μm 범위, 즉 공통 전극(111)의 가장자리와 일치하거나 바깥쪽에 놓이는 경우에는 빛샘 현상이 크게 나타나고, 블랙 매트릭스(630)가 공통 전극(111)의 가장자리로부터 2∼7μm 정도 안쪽에 형성되어 있는 경우에는 빛샘 현상이 급격히 줄어들고, 7μm 이상일 경우 빛샘 현상이 거의 나타나지 않음을 알 수 있다. As shown in FIG. 5, when the black matrix is in the range of −4 to 0 μm, that is, coincides with or lies outside the edge of the common electrode 111, light leakage is large, and the black matrix 630 is the common electrode 111. The light leakage phenomenon is sharply reduced when it is formed inside about 2 to 7 μm from the edge of the edge, and when it is 7 μm or more, the light leakage phenomenon hardly appears.
이상에서와 같이, 블랙 매트릭스를 하부 기판의 공통 전극 가장자리 안쪽으로 형성함으로써, 블랙 매트릭스 가장자리 근처에서의 빛샘 현상을 감소시키는 효과가 있다.As described above, by forming the black matrix inside the common electrode edge of the lower substrate, there is an effect of reducing light leakage near the black matrix edge.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치의 배선도이고,1 is a wiring diagram of a liquid crystal display device of a planar driving method according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 II-II' 선에 대한 단면도이고,FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 1;
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 1의 II-II' 선 부근의 단면도이고,3 is a cross-sectional view near the II-II 'line of FIG. 1 according to a second embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도 1의 II-II' 선 부근의 단면도이고,4 is a cross-sectional view near the II-II 'line of FIG. 1 according to a third embodiment of the present invention,
도 5는 제1 내지 제3 실시예에서의 빛샘 정도를 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing the degree of light leakage in the first to third embodiments.
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Legal Events
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