횡전계형 액정표시장치 document_id A220623029311

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로 특히, DC 공통전압 신호의 왜곡을 최소화하는 구조를 갖는 액정표시장치용 어레이 기판에 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 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다. 현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다. 이러한 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과, 화소전극이 형성된 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치는 상기 공통전극과 화소전극에 의한 상하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하므로 일반적으로 가장 많이 이용되고 있다. 하지만, 이러한 상하로 걸리는 수직 전계에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있으며, 따라서 최근에는 이러한 시야각 특성이 떨어지는 단점을 극복한 것으로 시야각 특성이 우수한 횡전계형 액정표시장치가 제안되었다. 이하, 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 구조에 관하여 설명한다. 도 1은 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치에 있어, 스위칭 소자를 포함하는 하나의 화소영역을 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1을 절단선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 이때, 상기 평면도에 있어서는 어레이 기판을 위주로 도시하였으며 컬러필터 기판에 형성된 구성요소에 있어서는 블랙매트릭스만을 점선 형태로 도시하였다. 우선, 도 1을 참조하면, 도시한 바와 같이, 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치(1)는 어레이 기판에 있어 소정간격 이격되어 평행하게 가로방향 방향으로 구성된 다수의 게이트 배선(13)과, 상기 게이트 배선(13)에 근접하여 상기 게이트 배선(13)과 평행하게 구성된 공통배선(17)과, 상기 두 배선(13, 17)과 교차하며 특히 게이트 배선(13)과는 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(40)이 구성되어 있다. 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(40)의 교차지점에는 게이트 전극(15)과 반도체층(미도시)과 소스 및 드레인 전극(43, 46)으로 구성되는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때, 상기 소스 전극(43)은 상기 데이터 배선(40)에서 분기하고 있으며, 상기 게이트 전극(15)은 상기 게이트 배선(17)의 일부분으로 이루어지고 있다. 또한, 상기 화소영역(P) 내에는 상기 드레인 전극(46)과 드레인 콘택홀(53)을 통해 상기 드레인 전극(46)과 전기적으로 연결되는 다수의 화소전극(57)과, 상기 다수의 화소전극(57)과 평행하게 서로 교대로 구성되며, 상기 공통배선(17)으로부터 분기한 다수의 공통전극(20a, 20b)이 형성되어 있다. 이때 상기 다수의 공통전극(20a, 20b) 중 상기 데이터 배선(40)과 인접한 최외각 공통전극(20a)은 그 폭(w1)이 그 이외의 중앙부 공통전극(20b)의 폭(w2)보다 크게 형성(w1 003e# w2)되고 있는 것이 특징이다. 이는 상기 데이터 배선(40)이 상기 최외각 공통전극(20a) 및 이와 인접한 화소전극(57)간의 전계에 영향을 주는 바, 이러한 데이터 배선(40)에의 영향을 저감시키고자 상기 최외각 공통전극(20a)의 폭(w1)을 화소영역(P) 중앙부 공통전극(20b)의 폭(w2)보다 크게 형성하고 있는 것이다. 또한, 이러한 구조를 갖는 어레이 기판과 마주하며, 상기 어레이 기판의 데이터 배선(40)과 게이트 배선(13) 및 박막트랜지스터(Tr)에 대응해서는 블랙매트릭스(65)가 형성되어 있다. 이때 상기 블랙매트릭스(65)는 그 폭이 상기 게이트 및 데이터 배선(13, 40)의 폭보다는 큰 폭을 가지며 형성됨으로써 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(40)을 충분히 가리도록 형성되고 있는 것이 특징이다. 다음, 이러한 평면구조를 갖는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면구조에 대해 도 2를 참조하여 설명한다. 도시한 바와 같이, 일반적인 횡전계형 액정표시장치(1)는 상부에 컬러필터 기판(61)과 하부에 어레이 기판(11)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이들 두 기판(61, 11) 사이에는 액정층(80)이 개재되어 있다. 상기 어레이 기판(11)에 있어서는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(40)이 서로 게이트 절연막(23)을 사이에 두고 교차하여 화소영역을 정의하며 형성되고 있으며, 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 층에 상기 게이트 배선(미도시)과 나란하게 이격하며 공통배선(미도시)이 형성되어 있다. 또한, 각 화소영역(P)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결된 게이트 전극(15)과 상기 게이트 절연막(23)과 액티브층(27a) 및 오믹콘택층(27b)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(43, 46)으로 이루어지는 박막트랜지스터(Tr)와 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(46)과 연결되며 화소영역(P)별로 서로 이격하며 형성된 다수의 화소전극(57)과, 상기 다수의 화소전극(57)과 엇갈리며 교대로 형성된 다수의 공통전극(20)이 형성되어 있다. 이때 상기 다수의 화소전극(57)은 보호층(50) 상부에 형성되고 있으며, 상기 다수의 공통전극(20)은 상기 게이트 절연막(23) 하부에 형성되어 있다. 이때, 다수의 공통전극(20)과 화소전극(57)이 동일한 기판(11)상에 형성됨으로써 상기 액정층(80)은 상기 공통전극(20)과 화소전극(57)에 의한 수평전계에 의해 작동하게 된다. 따라서, 이러한 구조를 갖는 일반적인 횡전계형 액정표시장치(1)는 전압이 인가되지 않은 오프(off) 상태에 있어서는 상기 공통전극(20)과 화소전극(57) 간에 수평전계가 형성되지 않으므로 상기 액정층(80)내의 액정분자들의 배열 상태가 변하지 않고 초기 배열한 상태 그대로를 유지하지만, 전압이 인가된 온(on)상태에서는 상기 공통전극(20) 및 화소전극(57)과 대응하는 위치의 액정분자의 상변이는 없지만 상기 공통전극(20)과 화소전극(57)사이 구간에 위치한 액정분자들은 이 공통전극(20)과 화소전극(57) 사이에 형성되는 수평전계에 의하여 상기 수평전계와 같은 방향으로 배열하게 된다. 따라서, 이러한 구동을 하는 횡전계형 액정표시장치(1)는 액정분자들이 수평전계에 의해 동작하게 되므로 시야각이 넓어지는 특성을 갖게 되는 것이다. 하지만, 도 2를 참조하면, 이러한 구조를 갖는 횡전계형 액정표시장치(1)에 있어서 상기 공통배선(17)은 이와 교차하는 데이터 배선(40)의 영향을 받게되어 원치않는 기생용량이 생성되며, 따라서 상기 원치않는 기생용량에 의해 어레이 기판 전체에 대해 불균일한 공통전압이 형성되며, 더욱이 직류(DC) 성분을 갖는 공통전압 신호에 교류(AC)성 신호 왜곡현상이 나타나고 있는 실정이다. 더욱이, 상기 공통배선(17)에 인가되는 전압은 액정표시장치 특성상 그라운드(ground) 전압을 인가하는 것이 아니라 특정 극성을 가지며 바이어스된 DC전압을 인가하고 있다. 이는 잔상 등의 문제를 해결하기 위해 그 구동법에 있어서는 액정에 걸리는 전압의 극성이 바뀌도록 AC 특성을 갖는 데이터 전압을 걸어주고 있는데, 각 화소영역마다 화소전압 변화량(ΔVp : 박막트랜지스터(Tr)가 오프(off) 되면서 채널의 전하가 화소전극(57)으로 들어와 발생하게 되는 전압)이 다르며 이로 인해 계조전압이 틀려지게 됨으로써 화상품질이 저하되며, 더욱이 잔류 DC 성분이 남게된다. 따라서 이러한 잔류 DC성분의 영향의 최소화 하고자 도트 반전 또는 라인 반전 구동법을 취하고 있으며, 나아가 공통전압에 있어서도 그라운드(ground) 전압을 인가하지 않고 특정 특성을 가지며 바이어스된 DC전압을 인가하게 됨으로써 더욱더 기생용량 증가와 이에 따른 신호 왜곡이 가중되는 문제가 발생하고 있다. 또한, 각 화소영역(P) 내에서 상기 데이터 배선(40)에 의한 영향을 저감시키고자 최외각 공통전극(20a)을 폭(w1)을 중앙부 공통전극(20b) 대비 크게 형성함으로써 개구율이 저하되는 문제가 있다.