KR100255820B1 - 액정표시소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 액정표시소자는 제1기판 및 제2기판과, 제1기판 위에 종횡으로 형성되어 제1기판을 복수의 화소영역으로 나누는 게이트배선 및 데이터배선과, 제1기판의 화소영역 각각에 형성된 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터 위로 제1기판 전체에 걸쳐 형성된 제1절연층과, 제1절연층 위로 화소영역의 경계부분에 형성된 측면전극(side electrode)과, 측면전극 위에 형성된 제2절연층과, 제2절연층 위로 화소영역 각각에 형성된 화소전극과, 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.
Description
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 측면전극(side electrode)의 왜곡전기장에 의해 멀티도메인 효과를 갖는 액정표시소자에 관한 것이다.
현재 주로 사용되고 있는 액정표시소자는 트위스트네마틱 액정표시소자(Twisted Nematic LCD)로서, 이 TN LCD는 좌우 및 상하의 시야각에 따라 각 계조표시(gray level)에서의 광투과도가 달라지는 단점이 있다. 특히, 좌우 방향의 시야각에 대해서는 광투과도가 대칭적으로 분포하지만, 상하 방향에서의 광투과도는 비대칭적으로 분포하기 때문에 상하 방향으로의 시야각에서는 이미지가 반전되어 결국 시야각이 좁아지게 된다.
상기한 문제를 해결하기 위한 것으로는 2도메인(Two-domain), 4도메인(Four-domain) 및 도메인 분할된(Domain-Divided) 트위스트네메틱 액정셀 등과 같은 멀티도메인(multi-domain) 액정셀이 있다. 2도메인 TN 액정셀은 폴리이미드(polyimide)를 기계적으로 러빙하여 각 도메인의 프리틸트방향(pretilt direction)을 서로 반대방향으로 해서 시야각이 반전되는 것을 보상하며, 도메인 분할된 TN 액정셀은 각 도메인을 다른 프리틸트각을 보유하는 배향물질로 형성하여 각 도메인의 평균배향각도를 반대방향으로 되게 하여 시야각이 비대칭적으로 되는 것을 보상하게 된다. 또한, 4도메인 TN 액정셀은 역방향 러빙과 SiOx 사방증착(oblique evaporation)을 이용해서 각 도메인의 프리틸트방향을 다르게 하여 시야각을 보상한다.
그러나, 상기한 멀티도메인 액정표시소자에 있어서는, 최소한 배향막을 2회 이상 러빙해야만 하기 때문에 러빙에 의해 먼지나 전하가 발생하므로 기판이 파손되어 결과적으로 수율이 나빠지는 일이 생기며, 제조공정도 러빙을 실시할 때 한쪽 도메인을 러빙하고 포토레지스트(photoresist)를 마스크(mask)로 하여 다른 도메인을 러빙한 후, 상기한 포토레지스트를 제거해야 하는 등 공정이 복잡하게 된다.
도 1a 및 도 1b는 러빙에 의한 멀티도메인 액정표시소자의 상기한 단점을 극복하고자 최근에 제안된 액정표시소자(SID 95 Digest 41.2)의 평면도 및 단면도로서, 제1기판(1) 위에 복수의 데이터배선(2) 및 게이트배선(3)이 서로 종횡으로 형성되어 제1기판(1)을 복수의 화소영역으로 나누고, 화소영역 각각에 형성되며 게이트전극(4), 게이트절연막(5), 반도체층(미도시), 소스전극(6) 및 드레인전극(미도시)으로 구성된 박막트랜지스터가 보호막(7) 위에 형성된 화소전극(8)에 데이터배선(2)이 전달하는 화상신호를 인가하며, 제2기판(9)에는 공통전극(10)이 형성되어 화소전극(8)과 함께 액정층(11)에 전기장을 인가한다. 화살표로 표시된 전기력선이 나타내듯이, 화소전극(8)의 둘레에 형성된 측면전극(12,점선)은 액정층(11)에 인가되는 전기장을 왜곡시켜 멀티도메인(multi-domain) 효과를 낸다.
이러한 액정표시소자는 러빙에 의한 상기한 문제점이 없이 멀티도메인 효과를 내지만, 측면전극(12) 위에 형성된 데이터배선(2) 때문에 액정층(11)에 인가되는 측면전극에 의한 왜곡전기장이 간섭을 받게 되고, 개구율을 향상시키기 위해 화소전극(8)을 데이터배선(2) 및 측면전극(12)과 오버랩(overlap)되도록 형성하면 측면전극의 왜곡전기장 효과가 줄어드는 등의 문제점을 가진다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 인접한 두 화소전극 사이에 하나의 측면전극을 형성하여, 구조가 단순하며 측면전극에 의한 왜곡전기장이 데이터배선이나 게이트배선에 의해 간섭받지 않는 액정표시소자를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시소자는 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 위에 종횡으로 형성되어 상기 제1기판을 복수의 화소영역으로 나누는 복수의 게이트배선 및 데이터배선과, 상기 제1기판의 화소영역 각각에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터 위로 상기 제1기판 전체에 걸쳐 형성된 제1절연층과, 상기 제1절연층 위에 형성되며 상기 화소영역 각각의 경계부분에 형성된 측면전극과, 상기 측면전극 위에 형성된 제2절연층과, 상기 제2절연층 위에 형성된 화소전극과, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.
상기한 구조의 액정표시소자를 제조하는 방법은 복수의 화소영역을 갖는 제1기판 및 제2기판을 준비하는 단계와, 상기 제1기판의 화소영역 각각에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터 위로 제1절연층을 형성하는 단계와, 상기 제1절연층 위에 측면전극을 형성하는 단계와, 상기 측면전극 위에 제2절연층을 형성하는 단계와, 상기 화소영역 각각에 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계로 이루어진다.
상기 제1절연층은 저유전율을 갖는 유기물인 BCB(BenzoCycloButene)으로 이루어지기 때문에 게이트배선 및 데이터배선이 측면전극의 왜곡전기장을 간섭하지 않고, 개구율을 향상시키기 위해 화소전극을 박막트랜지스터, 게이트배선 및 데이터배선와 오버랩되도록 형성하여도 크로스토크 등의 문제점이 발생하지 않는다.
상기 측면전극은 제1절연층을 사이에 두고 데이터배선, 게이트배선 또는 박막트랜지스터 위에 형성되어 그 영역으로 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스(black matrix) 역할을 대신한다.
상기 측면전극이 데이터배선 영역에만 형성되어 2도메인 효과를 갖는 액정표시소자도 가능하며, 이러한 구조에서는 상기 제2기판에 블랙매트릭스를 형성한다.
도 1은 종래의 액정표시소자를 나타낸 평면도 및 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
30: 데이터배선 31: 게이트배선
34: 측면전극 36: 화소전극
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자를 상세하게 설명한다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 제1실시예의 평면도(2a) 및 단면도(2b, 2c)로서, 제1기판(21) 및 제2기판(22)과, 제1기판(21) 위에 종횡으로 형성되어 제1기판(21)을 복수의 화소영역으로 나누는 복수의 데이터배선(30) 및 게이트배선(31)과, 제1기판(21) 위의 화소영역 각각에 형성되고 게이트전극(23), 게이트절연막(24), 반도체층(25), 오믹콘택층(26) 및 소스/드레인전극(27,28) 으로 구성된 박막트랜지스터(29)와, 박막트랜지스터(29) 위로 제1기판(21) 전체에 형성되고 콘택홀(32)을 갖는 제1절연층(33)과, 제1절연층(33) 위에 형성되며 박막트랜지스터(29), 데이터배선(30) 및 게이트배선(31)과 오버랩되도록 화소영역 둘레에 형성된 측면전극(34)과, 측면전극(34) 위로 제1기판(21) 전체에 형성된 제2절연층(35)과, 콘택홀(32)을 통하여 드레인전극(28)과 연결되고 제2절연층(35) 위로 화소영역 각각에 형성된 화소전극(36)과, 제2기판(22) 위에 형성된 대향전극(37)과, 제1기판(21)과 제2기판(22) 사이에 형성된 액정층(38)으로 이루어진다. 종래에는 인접한 두 화소전극 사이에 두 개의 측면전극이 형성되지만 본 발명은 하나의 측면전극(34)만으로 두 화소영역의 액정층(38)에 왜곡전기장을 인가하여 멀티도메인 효과를 낸다. 또한 측면전극(34)이 박막트랜지스터(29), 게이트배선 (31) 및 데이터배선(30) 영역에 형성되어 블랙매트릭스 역할을 대신하기 때문에 블랙매트릭스를 별도로 형성하지 않아도 될 뿐만 아니라, 종래의 제2기판 위에 블랙매트릭스를 형성할 때 문제가 되는 합착 마진(margin)에 의한 개구율 감소가 줄어든다. 제1절연층(33)은 BCB와 같이 유전율이 낮은 유기물을 1.5∼3μm의 충분한 두께로 도포하여 형성되기 때문에 게이트배선(31) 및 데이터배선(30)이 측면전극(34)의 왜곡전기장을 간섭하지 않고, 개구율을 향상시키기 위해 화소전극(36)을 박막트랜지스터(29), 게이트배선(31) 및 데이터배선(30)와 오버랩되도록 형성하여도 크로스토크 등의 문제점이 발생하지 않는다. 제2절연층(35)은 SiNx 또는 SiOx 등의 무기물 또는 BCB 등의 유기물로 형성하며 측면전극(34)과 화소전극(36) 사이의 단락을 방지하는 역할을 한다.
상기한 구조의 액정표시소자를 제조하기 위해서는, 우선, 제1기판(21)의 화소영역 각각에 게이트전극(23), 게이트절연막(24), 반도체층(25), 오믹콘택층(26) 및 소스/드레인전극(27,28)으로 이루어진 박막트랜지스터(29)를 형성한다. 이때, 제1기판(21)을 복수의 화소영역으로 나누는 복수의 게이트배선(31) 및 데이터배선(30)이 형성된다. 게이트전극(23), 게이트/데이터배선(31,30) 및 소스/드레인전극(27,28)은 Al, Mo, Ta 또는 Al합금 등과 같은 금속을 스퍼터링(sputtering)방법으로 적층한 후 패터닝하여 형성하며, 반도체층(25) 및 오믹콘택층(26)은 각각 a-Si 및 n+a-Si을 플라즈마 CVD(Plasma Chemical Vapor deposition)방법으로 적층한 후 패터닝하여 형성하고, 게이트절연막(24)은 SiNx 또는 SiOx를 플라즈마 CVD방법으로 적층한 후 패터닝하여 형성한다. 그 후, BCB(BenzoCycloButene)을 제1기판(21) 위에 1.5∼3μm의 두께로 스핀코팅(spin coating)하여 제1절연층(33)을 형성한다. 이어서, Al, Mo, Ta 또는 Al합금 등과 같은 금속을 스퍼터링(sputtering)방법으로 적층한 후 패터닝하여 측면전극(34)을 형성한다. 이어서, SiNx 또는 SiOx 등의 무기물을 플라즈마 CVD방법으로 적층하거나 BCB 등의 유기물을 스핀코팅하여 제2절연층(35)을 형성한 후, 제2절연층과 제1절연층을 패터닝하여 콘택홀(32)을 형성한다. 이어서, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명전극을 스퍼터링방법으로 적층한 후 패터닝하여 화소영역 각각에 화소전극 (36)을 형성한다. 제2기판(22) 위에는 ITO를 스퍼터링방법으로 적층하고 패터닝하여 대향전극(37)을 형성한다. 마지막으로 제1기판(21)과 제2기판(22) 사이에 액정을 주입하여 액정층(38)을 형성한다. 배향막은 형성하여도 되고 사용하지 않아도 되지만, 바람직하게는 수직배향제를 사용하면 된다.
도 3a, 도 3b는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면으로서, 데이터배선(30) 위에만 측면전극(41)이 형성되어 2-도메인 효과를 낸다는 점에서 제1실시예와 다르며, 게이트배선 및 박막트랜지스터 영역의 제2기판 위에 블랙매트릭스(42)를 형성한다.
본 발명에 따른 액정표시소자는 인접한 두 화소전극 사이에 형성된 하나의 측면전극이 저유전율 유기물인 BCB를 사이에 두고 박막트랜지스터, 데이터배선 및 게이트배선 위에 형성되어, 측면전극에 의한 왜곡전기장이 데이터배선 및 게이트배선에 의해 간섭받지 않기 때문에 멀티도메인 효과가 향상되고, 측면전극이 블랙매트릭스 역할을 대신하기 때문에 블랙매트릭스를 별도로 형성하지 않아도 될 뿐만 아니라, 종래의 제2기판 위에 블랙매트릭스를 형성할 때 문제가 되는 합착 마진(margin)에 의한 개구율 감소가 줄어든다.
Claims (9)
- 제1기판 및 제2기판과,상기 제1기판 위에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트배선 및 데이터배선과,상기 제1기판의 화소영역 각각에 형성되고 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층 및 소스/드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터와,상기 박막트랜지스터 위로 상기 제1기판 전체에 걸쳐 형성된 제1절연층과,상기 제1절연층 위로 화소영역 각각의 경계부분에 형성된 측면전극과,상기 측면전극 위에 형성된 제2절연층과,상기 제2절연층 위로 화소영역 각각에 형성된 화소전극과,상기 제1기판 및 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1절연층이 유기물인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
- 제2항에 있어서, 상기 제1절연층이 BCB인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
- 제2항에 있어서, 상기 제1절연층의 두께가 1.5∼3μm인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제2절연층이 SiNx, SiOx 및 BCB(BenzoCycloButene)의 일군으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 드레인전극 영역의 제1절연층 및 제2절연층에 상기 화소전극과 상기 드레인전극과의 연결용 콘택홀이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 화소전극이 상기 게이트배선, 데이터배선 또는 박막트랜지스터와 오버랩(overlap)되도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 측면전극이 상기 게이트배선, 데이터배선 또는 박막트랜지스터 영역에 형성되어 블랙매트릭스(black matrix) 역할을 하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 측면전극이 상기 데이터배선 영역에 형성되고, 상기 제2기판 위에 블랙매트릭스가 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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CN104035256A (zh) * | 2014-06-11 | 2014-09-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板、显示装置及驱动方法 |
CN104035256B (zh) * | 2014-06-11 | 2017-09-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板、显示装置及驱动方法 |
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Publication number | Publication date |
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KR19990065725A (ko) | 1999-08-05 |
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