수평전계방식 액정표시소자 document_id A220623015370

본 발명은 액정표시소자(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히, 공통전압을 공급하기 위한 회로 및 그에 따른 부가요소가 제거될 수 있고, 또한 플리커 현상이 개선될 수 있는 수평전계 액정표시소자에 관한 것이다. 최근, 다양한 정보의 시각적 표현을 통해 인간과 정보의 편리한 인터페이스 역할을 하는 디스플레이 장치들이 많이 사용되고 있다. 특히, 액정표시소자는 선명한 화질, 낮은 소비전력 및 가벼운 무게 등의 장점으로 인해 종래에 많이 사용되던 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하는 차세대 디스플레이 장치로서 수요가 점점 증가하고 있다. 액정표시소자(liquid crystal display)는 액정의 광학적 이방성을 이용한 디스플레이 장치로서, 박막 트랜지스터 어레이 (thin film transistor array) 기판과 컬러필터(color filter) 기판 사이에 충진된 액정에 일정한 전계를 가하여 액정을 재배열시켜 광원으로부터 공급되는 광의 투과율을 조절함으로써, 화상을 표시하게 된다. 이와 같은 액정표시소자에는 액정분자의 구동방식에 따라 TN모드(Twisted Nematic Mode)와 IPS모드(In Plane Switching Mode)로 구분된다. TN모드의 액정표시소자는 화소전극을 포함하는 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판 및 상기 두기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되며, 상기 액정층은 상기 공통전극 및 화소전극 사이에 발생되는 수직 전계에 의해 구동하게 된다. 이때, 상기 화소전극은 단위화소별로 형성되어 있으며, 상기 공통전극은 컬러필터기판의 걸쳐서 형성되어 있다. IPS모드의 액정표시소자는 공통전극 및 화소전극을 포함하는 박막트랜지스터 어레이기판과 공통전극을 포함하는 컬러필터기판 및 상기 두기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되며, 상기 액정층은 공통전극 및 화소전극 사이의 수평전계에 의해 구동한다. 이때, 상기 공통전극 및 화소전극은 단위화소별로 일정한 거리를 두고 반복적으로 형성되어 있다. TN모드의 액정표시소자는 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성되는 화소전극과 컬러필터 기판에 형성되는 공통전극의 수직전계에 의해 액정이 구동되기 때문에 상하좌우의 시야각에 따라 광투과율이 달라지는 특성이 나타나 대면적의 액정표시소자를 제작하는데 제한이 있었다. 즉, 상기 수직전계에 의해 액정이 구동되는 TN모드의 액정표시소자는 광투과율이 좌우방향의 시야각에 대해서는 넓은 범위에서 대칭적으로 분포하지만, 상하방향의 시야각에 대해서는 비대칭적으로 분포하기 때문에 상하방향에서 이미지가 반전되는 범위가 발생하여 시야각이 좁아지는 문제점이 있다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 수평 전계에 의해 액정을 구동시키는 수평전계방식(in-plane switching: IPS) 액정표시소자가 제안되었다. 상기 수평전계방식 액정표시소자는 상기 수직전계에 의해 액정이 구동되는 액정표시소자에 비해 콘트라스트(contrast),그레이 인버젼(gray inversion) 및 컬러 쉬프트(color shift) 등의 시야각 특성을 향상시킬 수 있으므로, 광시야각을 확보할 수 있게 되어 대면적의 액정표시소자의 제작에 널리 사용되고 있다. 이하에서는, 상기와 같이 구성된 수평전계방식 액정표시소자를 첨부된 도 1과 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 일반적인 수평전계방식 액정표시소자에서 박막 트랜지스터 어레이 기판의 구성을 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 등가 회로를 나타낸 회로도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 상에 수평방향으로 배열된 다수의 게이트라인(GL1~GLn)과 수직방향으로 배열된 다수의 데이터라인(DL1~DLm)은 서로 수직 교차하며, 그 교차부마다 화소(P1)가 정의된다. 각 화소(P1)에는 화소전극(11)과 스위칭소자(T1)가 구비된다. 상기 기판에는 상기 화소(P1)에 공통전압(Vcom)을 공급하기 위해서 상기 게이트라인(GL1～GL1n)과 교대로 수평방향으로 공통전압라인(CL1～CLn)이 배열된다. 상기 스위칭소자(T1)는 일반적으로 박막트랜지스터(thin film transistor)가 적용되며, 상기 스위칭소자(T1)의 소스전극은 상기 데이터라인(DL1~DLm)과 접속되고, 게이트전극은 상기 게이트라인(GL1~GLn)에 접속되며, 드레인전극은 화소전극(11)과 접속된다. 상기 화소(P1) 내에는 상기 화소전극(11) 외에 또 다른 전극인 공통전극(13)이 구비되며, 이 공통전극(13)은 상기 공통전압라인(CL1~CLn)에 전기적으로 접속되어 공통전압(Vcom)을 인가받는다. 상기 공통전극(13)은 상기 화소(P1)에서 상기 화소전극(11)과 평행하게 배열되며, 교대로 배치된다. 상기와 같이 구성된 수평전계방식 액정표시소자에서 게이트 구동부로부터 상기 게이트라인(GL1～GLn)에 순차적으로 주사신호(scan signal)에 인가되면, 해당 게이트라인(GL1~GLn)에 게이트전극이 접속된 스위칭소자(T1)들은 상기 주사신호의 전압에 의해 턴-온(turn-on)되며, 이 때, 데이터 구동부로부터 출력된 영상신호가 상기 스위칭소자(T1)의 소스전극을 통해 화소전극(11)에 인가된다. 상기 화소전극(11)에는 상기 영상신호에 따른 전압인 데이터전압이 인가된다. 그리고 상기 공통전극(13)은 상기 공통전압라인(CL1~CLn)을 통해 전달되는 공통전압(Vcom)을 인가받고, 평행하게 배열된 상기 화소전극(11)과 함께 상기 화소(P1) 영역에 수평 전계를 발생시킨다. 그로 인해, 상기 화소(P1) 내에 구비된 액정은 상기 발생된 수평 전계에 의해서 재배열된다. 이때, 전계의 크기에 따라 액정의 배열정도가 달라짐으로써, 램프로부터 공급되는 광의 투과율이 다르게 된다. 여기서, 상기 공통전압라인(CL1~CLn)의 일측은 공통적으로 연결되어 있어 모든 공통전압라인(CL1~CLn)을 통해 동일한 공통전압이 상기 공통전극(13)에 인가된다. 한편, 전술한 바와 같이, 상기 게이트구동부로부터 출력되는 주사신호는 한 프레임동안 각 게이트라인(GL1~GLn)에 순차적으로 인가되기 때문에 주사신호의 인가가 중지된 게이트라인(GL1~GLn)에 대응하는 화소(P1)들은 한 프레임동안 액정의 배열을 유지시켜 일정한 휘도를 유지해야 한다. 따라서 한 프레임동안 액정의 배열을 유지시키는 전압을 발생시키는 커패시터가 필요하다. 그런데, 상기 공통전극(13)과 화소전극(11)은 액정을 사이에 두고 일정한 간격으로 이격되어 있기 때문에 커패시터로서 역할을 하고, 따라서 상기 공통전극(13)에 인가된 공통전압(Vcom)과 상기 화소전극(11)에 인가된 영상신호에 따른 전압(데이터전압) 간의 전압차를 충전하고, 한 프레임동안 각 화소(P1)의 액정 배열상태를 일정하게 유지시킨다. 여기서, 액정을 사이에 두고 일정한 간격으로 이격된 상기 공통전극(13)과 화소전극(11)이 형성하는 커패시터를 액정 커패시터(Clc)라 한다. 그러나, 위와 같이 구성된 종래기술에 따른 수평전계방식 액정표시소자에서는 액정분자의 평면구동을 위해 동일 기판 상에 공통전극과 화소전극이 함께 존재하기 때문에, 개구율이 낮고 휘도가 떨어지는 단점이 있었다. 또한, 종래기술에 따른 수평전계방식 액정표시소자에서는 주사신호가 저전위로 천이될 때, 스위칭소자의 드레인전극과 게이트전극의 커플링 현상 때문에 데이터전압도 순간적으로 일정 크기만큼 강하됨으로써, 불규칙적인 계조의 화상이 표시되는 플리커(flicker) 현상이 일어난다. 이러한 현상이 액정패널의 전체 화소에서 발생될 경우 심각한 화질 저하를 초래할 수 있다.