KR100827460B1 - Fringe field switching mode lcd - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인접하는 화소전극과 신호라인간의 전압차에 의해 발생되는 원치 않는 빛샘 영역이 효과적으로 차단되도록 한 프린지 필드 구동 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 프린지 필드 구동 액정표시장치는, 액정층을 사이에 두고 이격 배치된 하부 및 상부 기판; 상기 하부 기판 상에 교차 배열된 수 개의 게이트버스라인과 데이터버스라인; 상기 게이트버스라인과 데이터버스라인의 교차부에 배치된 박막트랜지스터; 상기 라인들에 의해 한정된 각 단위 화소 내에 배치된 투명도전체로 이루어진 플레이트 형상의 카운터전극; 상기 카운터전극과 함께 프린지 필드를 형성하도록 각 단위 화소에 상기 카운터전극과 오버랩되게 배치되며, 투명도전체로 이루어지고, 화소의 장변 중심을 기준으로해서 상,하부가 대칭하여 비스듬하게 배치되는 슬릿들로 구성된 슬릿형의 화소전극; 상기 상부 기판에 상기 하부 기판의 단위 화소와 대응되는 단위 화소를 구획하도록 형성된 블랙 매트릭스; 및, 상기 블랙 매트릭스로 둘러싸인 공간에 각각 배치되는 컬러필터를 포함하는 프린지 필드 구동 액정표시장치에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 화소의 장변에 대응되는 부분이 상기 데이터버스라인과 평행하도록 형성되고, 화소의 단변에 대응되는 부분이 상기 화소전극의 슬릿에 대응되도록 비스듬하게 형성되는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a fringe field driving liquid crystal display device which effectively blocks unwanted light leakage regions generated by voltage differences between adjacent pixel electrodes and signal lines. The fringe field driving liquid crystal display device of the present invention includes: a lower and an upper substrate spaced apart from each other with a liquid crystal layer interposed therebetween; Several gate bus lines and data bus lines intersected on the lower substrate; A thin film transistor disposed at an intersection of the gate bus line and the data bus line; A plate-shaped counter electrode made of a transparent conductor disposed in each unit pixel defined by the lines; The slits are disposed in each unit pixel so as to form a fringe field together with the counter electrode, and overlap the counter electrode, and are made of a transparent conductor, and are symmetrically arranged at an upper side and a lower side with respect to the long side center of the pixel. A slit pixel electrode configured; A black matrix formed on the upper substrate to partition the unit pixels corresponding to the unit pixels of the lower substrate; And a color filter disposed in a space surrounded by the black matrix, wherein the black matrix is formed such that a portion corresponding to the long side of the pixel is parallel to the data bus line. A portion corresponding to the short side may be obliquely formed to correspond to the slit of the pixel electrode.
Description
도 1은 종래의 샘띰 방지 전극 구조를 갖는 프린지 필드 구동 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 도면.1 is a view showing a pixel structure of a fringe field driving liquid crystal display device having a conventional anti-sampling electrode structure.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 색띰 방지 전극 구조를 갖는 프린지 필드 구동 액정표시장치의 화소 구조를 개략적으로 도시한 도면. FIG. 2 schematically illustrates a pixel structure of a fringe field driving liquid crystal display device having a color preventing electrode structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
2 : 게이트버스라인 3 : 공통버스라인2: gate bus line 3: common bus line
4 : 카운터전극 6 : 데이터버스라인4: counter electrode 6: data bus line
8 : 화소전극 10,10a : 블랙매트릭스의 경계8:
20 : 빛샘 영역 TFT : 박막트랜지스터20: light leakage area TFT: thin film transistor
본 발명은 프린지 필드 구동 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 블랙매트릭스의 설계 변경을 통해 원치 않는 빛샘 영역이 효과적으로 차단되도록 한 프린지 필드 구동 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fringe field driving liquid crystal display, and more particularly, to a fringe field driving liquid crystal display in which unwanted light leakage regions are effectively blocked through a design change of a black matrix.
프린지 필드 구동 액정표시장치(Fringe Field Switching mode LCD: 이하, FFS-LCD)는 아이피에스(IPS : In-Plane Switching) 모드 LCD의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위해 제안된 것으로, 이에 대해, 대한민국 특허출원 제98-9243호로 출원되었다.Fringe Field Switching Mode LCD (FFS-LCD) has been proposed to improve the low aperture ratio and transmittance of IPS (In-Plane Switching) LCDs. Filed in US Pat. No. 98-9243.
또한, 기출원된 FFS-LCD는 액정의 굴절율 이방성과 관련하여 색띰 현상이 일어날 수 있는 바, 이를 개선시키기 위해 단위 화소 내에서 상,하부 액정이 서로 다른 방향으로 위치하면서 빛의 투과가 이루어지도록 한 색띰 방지 전극 구조가 제안되었다. In addition, the previously applied FFS-LCD may cause color shift in relation to the refractive anisotropy of the liquid crystal. In order to improve this, the upper and lower liquid crystals are positioned in different directions in the unit pixel to transmit light. A color preventing electrode structure has been proposed.
도 1은 색띰 방지 전극 구조를 갖는 종래 FFS-LCD의 화소구조를 도시한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 게이트버스라인(2) 및 데이터버스라인(6)이 교차 배열되어 있고, 상기 게이트버스라인(2)과 데이터버스라인(6)의 교차부에는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다. 1 is a plan view showing a pixel structure of a conventional FFS-LCD having a color preventing electrode structure. As shown in the drawing, the
상기 교차 배열된 라인들(2, 6)에 의해서 한정된 화소(Pixel) 내에는 투명도전체로 이루어지면서 플레이트(plate) 형상으로된 카운터전극(4)이 배치되어 있고, 아울러, 화소 내에는 투명도전체로 이루어지면서 상,하부가 대칭하여 비스듬하게 배치된 수 개의 슬릿을 갖는 슬릿형의 화소전극(8)이 절연막(도시안됨)의 개재하에 상기 카운터전극(4)과 오버랩되게 배치되어 있다. 상기 화소전극(8)은 박막트랜지스터(TFT)의 일단과 전기적으로 콘택되어 있다. In the pixel defined by the
상기 카운터전극(4)에 지속적으로 공통 신호를 공급하기 위해, 공통버스라인(3)이 상기 카운터전극(4)과 전기적으로 콘택하면서 화소전극(8)의 상,하부 슬릿이 대칭을 이루는 축상에 상기 게이트버스라인(2)과 평행하게 배치되 어 있다. In order to continuously supply a common signal to the
한편, 도시하지는 않았으나, 상기와 같은 화소 구조를 갖는 하부 기판은 컬러필터 및 블랙매트릭스가 구비된 상부 기판과 액정층의 개재하에 합착된다. 또한, 각 기판의 내측면 상에는 전압 무인가시에 액정들이 일 방향으로 배열되도록 하기 위한 배향막이 설치되며, 각 기판의 외측면 상에는 각각 편광판이 부착된다. Although not shown, the lower substrate having the pixel structure as described above is bonded to the upper substrate and the liquid crystal layer provided with the color filter and the black matrix. In addition, an alignment film for arranging liquid crystals in one direction when no voltage is applied is provided on the inner surface of each substrate, and polarizing plates are attached to the outer surface of each substrate, respectively.
이와 같은 전극 구조를 갖는 FFS-LCD는 카운터전극 및 화소전극이 투명도전체로 이루어지고, 그리고, 전극들간에 프린지 필드가 일어나는 것과 관련하여 기존의 IPS-LCD 보다 개선된 투과율 및 개구율을 갖으며, 특히, 단위 화소 내에서 대칭되는 두 방향으로의 전계가 형성되는 것으로 인해 액정분자의 굴절율 이방성이 보상되어 색띰 현상이 방지된다. The FFS-LCD having such an electrode structure has an improved transmittance and aperture ratio compared to the conventional IPS-LCD in that the counter electrode and the pixel electrode are made of a transparent conductor, and a fringe field occurs between the electrodes. In addition, since the electric fields are formed in two symmetrical directions in the unit pixel, the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules is compensated for, thereby preventing color shift.
그러나, 전술한 바와 같은 전극 구조의 화소 하단부에서는 n번째 화소전극과 n+1번째 단의 데이터버스라인이 서로 다른 전압 레벨을 갖는 경우, 예컨데, n번째 화소전극의 전압 레벨이 OV이고, n+1번째 데이터버스라인의 전압 레벨이 5V인 경우, 또는, 그 반대인 경우에, 원치 않는 전기장이 필연적으로 발생되어, 이 영역에 배치된 액정이 회전하는 현상이 발생된다. However, at the lower end of the pixel of the electrode structure as described above, when the n-th pixel electrode and the data bus line of the n + 1th stage have different voltage levels, for example, the voltage level of the n-th pixel electrode is OV, and n + When the voltage level of the first data bus line is 5V, or vice versa, an unwanted electric field is inevitably generated, causing the liquid crystal disposed in this region to rotate.
정상적인 경우, 이러한 영역은 상부 기판에 구비되는 블랙매트릭스에 의해 가려지지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스는 직사각형 모양이 되도록 장변은 데이터버스라인(6)과 평행하고, 단변은 게이트버스라인과 평행하게 설계되며, 화소의 개구율을 넓히기 위해 최대한 화소전극의 가장자리 부분에 위치하도록 설계 되므로, 상(上)측 시야각 방향에서는 원치않는 전기장에 의해 액정이 회전하는 영역을 커버하지 못하게 되어 빛샘이 발생하게 되고, 이로 인해, 크로스-토크 현상이 일어나게 된다. 도 1에서, 도면부호 10은 블랙매트릭스의 경계를, 그리고, 20은 빛샘 영역을 각각 나타낸다. Normally, this area is covered by the black matrix provided on the upper substrate, but as shown in FIG. 1, the long side is parallel to the
또한, 실제 액정 패널 제조시에 상,하 기판의 합착 정도가 낮을 경우에는, 예컨데, 도 1을 기준으로 컬러필터 기판이 좌,하 방향(↙)으로 밀려서 합착되는 경우에는 이러한 현상이 더욱 심화된다. In addition, when the degree of adhesion of the upper and lower substrates is low when the liquid crystal panel is actually manufactured, for example, this phenomenon is further intensified when the color filter substrates are pushed in the left and lower directions based on FIG. 1. .
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 블랙매트릭스의 설계 변경을 통해 인접하는 화소전극과 신호라인간의 전압차에 의해 발생되는 원치 않는 빛샘 영역을 효과적으로 차단하도록 한 FFS-LCD를 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the FFS-LCD is designed to effectively block unwanted light leakage regions caused by voltage differences between adjacent pixel electrodes and signal lines through a design change of the black matrix. The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 FFS-LCD는, 액정층을 사이에 두고 이격 배치된 하부 및 상부 기판; 상기 하부 기판 상에 교차 배열된 수 개의 게이트버스라인과 데이터버스라인; 상기 게이트버스라인과 데이터버스라인의 교차부에 배치된 박막트랜지스터; 상기 라인들에 의해 한정된 각 단위 화소 내에 배치된 투명도전체로 이루어진 플레이트 형상의 카운터전극; 상기 카운터전극과 함께 프린지 필드를 형성하도록 각 단위 화소에 상기 카운터전극과 오버랩되게 배치되며, 투명도전체로 이루어지고, 화소의 장변 중심을 기준으로해서 상,하부가 대칭하여 비스듬하게 배치되는 슬릿들로 구성된 슬릿형의 화소전극; 상기 상부 기판에 상기 하부 기판의 단위 화소와 대응되는 단위 화소를 구획하도록 형성된 블랙 매트릭스; 및, 상기 블랙 매트릭스로 둘러싸인 공간에 각각 배치되는 컬러필터를 포함하는 프린지 필드 구동 액정표시장치에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 화소의 장변에 대응되는 부분이 상기 데이터버스라인과 평행하도록 형성되고, 화소의 단변에 대응되는 부분이 상기 화소전극의 슬릿에 대응되도록 비스듬하게 형성되는 것을 특징으로 한다. FFS-LCD of the present invention for achieving the above object, the lower and upper substrates disposed spaced apart between the liquid crystal layer; Several gate bus lines and data bus lines intersected on the lower substrate; A thin film transistor disposed at an intersection of the gate bus line and the data bus line; A plate-shaped counter electrode made of a transparent conductor disposed in each unit pixel defined by the lines; The slits are disposed in each unit pixel so as to form a fringe field together with the counter electrode, and overlap the counter electrode, and are made of a transparent conductor, and are symmetrically arranged at an upper side and a lower side with respect to the long side center of the pixel. A slit pixel electrode configured; A black matrix formed on the upper substrate to partition the unit pixels corresponding to the unit pixels of the lower substrate; And a color filter disposed in a space surrounded by the black matrix, wherein the black matrix is formed such that a portion corresponding to the long side of the pixel is parallel to the data bus line. A portion corresponding to the short side may be obliquely formed to correspond to the slit of the pixel electrode.
본 발명에 따르면, 블랙매트릭스의 단변을 화소전극의 슬릿과 평행하게 설계하기 때문에, 인접하는 화소전극과 데이터버스라인 사이 영역에서의 액정의 회전에 의한 빛샘은 상기 블랙매트릭스에 의해 가릴 수 있다. According to the present invention, since the short side of the black matrix is designed in parallel with the slit of the pixel electrode, the light leakage due to the rotation of the liquid crystal in the region between the adjacent pixel electrode and the data bus line can be covered by the black matrix.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 색띰 방지 전극 구조를 갖는 FFS-LCD의 화소 구조를 도시한 도면으로서, 이를 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 1과 동일한 부분은 동일한 도면부호로 나타낸다. FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel structure of an FFS-LCD having a color check prevention electrode structure according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, the same parts as in Fig. 1 are designated by the same reference numerals.
수 개의 게이트버스라인(2)과 데이터버스라인(6)이 교차 배열되고, 상기 라인들(2, 6)간의 각 교차부에는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(TFT)가 배치된다. 상기 교차 배열된 라인들(2, 6)에 의해 한정되는 각 단위 화소 내에는 프린지 필드를 형성하기 위한 카운터전극(4)과 화소전극(8)이 절연막(도시안됨)의 개재하에 오버랩되도록 배치된다. Several
상기 카운터전극(4) 및 화소전극(8)은 모두 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명도전체로 이루어지며, 상기 카운터전극(4)은 플레이트 형상으로 구비되고, 상기 화소전극(8)은 슬릿 형상으로 구비된다. 이때, 상기 화소전극(8)의 슬릿들은 화소 장변 중심을 기준으로해서 상,하부가 서로 대칭하여 비스듬하게 배치된다. 또한, 화소전극(8)의 일부분은 박막트랜지스터(TFT)의 일단, 예컨데, 소오스전극과 전기적으로 콘택된다. The
상기 카운터전극(4)에 지속적으로 공통 신호를 인가하기 위해, 공통버스라인(3)이 화소전극(8)의 상,하부 슬릿들이 대칭을 이루는 축상에 게이트버스라인(2)과 평행하게 배치된다. 상기 공통버스라인(3)은 게이트버스라인(2)의 형성시에 함께 형성된 것으로 카운터전극(4)과 전기적으로 콘택된다. In order to continuously apply a common signal to the
도시하지는 않았으나, 상기한 구조의 하부 기판과 대향하여 상부 기판이 배치되며, 액정층의 개재하에 상기한 하부 기판과 상부 기판이 합착되고, 그래서, 본 발명의 FFS-LCD가 구현된다.Although not shown, the upper substrate is disposed to face the lower substrate of the above structure, and the lower substrate and the upper substrate are bonded together through the liquid crystal layer, so that the FFS-LCD of the present invention is implemented.
여기서, 상기 상부 기판 상에는 하부 기판의 단위 화소와 대응하여 단위 화소를 구획하는 블랙매트릭스가 구비되며, 상기 블랙매트릭스에 의해 구획된 각 단위 화소 대응 영역에는 컬러필터가 배치된다. Here, a black matrix for dividing the unit pixel corresponding to the unit pixel of the lower substrate is provided on the upper substrate, and a color filter is disposed in each unit pixel corresponding region partitioned by the black matrix.
이때, 상기 블랙매트릭스는, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 화소를 사각형 모양으로 구획하되, 화소의 장변을 구획하는 부분은 종래와 마찬가지로 데이터버스라인(6)과 평행하지만, 화소의 단변을 구획하는 부분은 게이트버스라인(2)이 아닌 화소전극(8)의 슬릿과 평행하도록 설계된다.In this case, as shown in FIG. 2, the black matrix divides the unit pixel into a rectangular shape, and the portion that divides the long side of the pixel is parallel to the
이와 같은 본 발명의 화소 구조에 있어서, 비록, n번째 화소전극과 이에 인 접하는 n+1번째 데이터버스라인 사이에서 원치 않는 액정의 회전에 기인하는 빛 투과가 일어나더라도, 도 2에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스의 경계(10a)가, 특히, 블랙매트릭스에 구획되는 화소 영역의 단변이 화소전극(8)의 슬릿과 평행하게 되기 때문에 빛샘 영역(20)은 블랙매트릭스에 의해 대부분 가려지게 되며, 그래서, 실질적인 빛샘이 거의 차단되어 크로스-토크 현상은 방지된다. In such a pixel structure of the present invention, although light transmission due to unwanted rotation of liquid crystal occurs between the nth pixel electrode and the n + 1th data bus line adjacent thereto, as shown in FIG. Since the
한편, 본 발명의 구조는 블랙매트릭스에 의해 가려지는 영역이 종래의 그것 보다 증가되기 때문에 개구율이 감소된 것으로 이해될 수 있지만, 증가된 블랙매트릭스 영역 상에는 슬릿이 존재하지 않는 바, 이 영역에서 액정의 회전은 일어나지 않으며, 그래서, 투과율의 감소는 야기되지 않는다. On the other hand, the structure of the present invention can be understood that the aperture ratio is reduced because the area covered by the black matrix is increased than that of the conventional one, but there is no slit on the increased black matrix area, so that the Rotation does not occur, so a decrease in transmittance is not caused.
이상에서와 같이, 본 발명은 블랙매트릭스의 설계 변경을 통해 인접하는 화소전극과 데이터버스라인 사이 영역이 상기 블랙매트릭스에 의해 최대한 가려지도록 함으로써, 크로스-토크 현상을 방지할 수 있으며, 그래서, 색띰을 방지할 수 있는 전극 구조를 갖으면서 크로스-토크 현상을 방지할 수 이어서 액정표시장치의 화면품위를 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, by changing the design of the black matrix, the area between the adjacent pixel electrode and the data bus line is covered by the black matrix as much as possible, thereby preventing the cross-talk phenomenon. The cross-talk phenomenon can be prevented while the electrode structure can be prevented, and the screen quality of the liquid crystal display can be improved.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.
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