KR100360381B1 - 광시야각의 액정 표시 장치용 전극 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치용의 전극 구조물은 해링본 형상 구조를 각각 갖는 다수의 화소 전극층, 패시베이션층 및 공통 전극층을 구비한다. 상기 화소 전극층은 상기 공통 전극층위에 서로 평행하게 형성된다. 상기 화소 전극의 해링본 형상 구조는 45도 내지 90도의 미리 정해진 회전 각도를 갖는다. 상기 화소 전극 구조로 인해, 상기 표시 장치의 액정이 두 가지 방향, 즉 시계 방향 및 시계 반대방향으로 회전함으로써, 광시야각에 의해 야기되는 색 분산이 보상된다.

Description

광시야각의 액정 표시 장치용 전극 구조물{ELECTRODE STRUCTURE FOR A WIDE VIEWING ANGLE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치의 전극 구조물에 관한 것으로서, 더 상세히는 광시야각을 갖는 액정 표시 장치의 전극 구조물(electrode structure of a wide viewing angle liquid crystal display)에 관한 것이다.

최근 들어, 전자 제품의 표시장치로서 수많은 액정 표시 장치(LCD) 패널이 이용되고 있다. 최근, 광시야각을 갖는 액정 표시 장치에 관한 기술이 자주 개시되고 있다. "광시야각을 갖는 액정 표시 장치의 전극 구조물"의 발명의 명칭의 대만 특허출원 제 88108187호에서, 광시야각을 제공하기 위한 전극 구조물이 개시되어 있다. 상기 전극 구조물은 유리 기판 상에 다중 빗 형상의 평행 도체를 갖는 상부 전극층, TN-형의 도체를 갖는 하부 전극층 및 상부 전극층과 상기 하부 전극층 사이에 형성된 비전도성 절연체층으로 이루어져 있다.

상기 대만 특허 출원의 실시예에서, 상기 전극 구조물의 상부층에 있는 화소 전극은 빗 형상의 구조(comb-shaped structure)를 갖고 있는 반면, 상기 하부층에 있는 공통 전극은 평판상의 구조(plate-shaped structure)를 갖는다. 네거티브 방식의 액정층은 상기 LCD의 상기 상부 유리 기판과 하부 유리 기판사이 공간을 채우는데 사용된다. 2개의 전극층은 하부 유리 기판상에 제조된다.

상기 대만 특허 출원에 개시된 전극 구조물의 단점은 전압에 의해 구동되는 액정이 한 쪽 방향으로만 회전하므로 상이한 시청 각도에서 색분산(color dispersion) 효과로 인해 LCD의 시청 각도가 제한되고, 또한 표시 장치의 품질이 저하되는 것이다.

본 발명은 종래 기술의 전극 구조물의 전술한 결점을 극복하기 위한 것으로, 그의 제 1목적은 광시야각을 갖는 액정 표시 장치용의 전극 구조물을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광시야각을 갖는 액정 표시 장치용 1개의 화소(pixel)의 전극 구조물을 나타내는 평면도.

도 2는 본 발명의 전극 구조물에 따른 2 개의 반대 방향으로 회전하는 액정을 나타내는 도면.

도 3은 도 1의 선 1-1' 및 2-2'를 따라 절취한 종단면도.

도 4는 전압이 인가될 때, 본 발명에 따른 전극 구조물의 단일 화소의 밝기(brightness) 분포를 나타낸 도면.

본 발명에 따르면, 광시야각을 갖는 액정 표시 장치용의 전극 구조물이 제공되고, 상기 전극 구조물은,

주사 신호선과;

상기 주사 신호선에 대해 수직을 이루며, 상기 주사선과 함께 화소 영역을 한정하는 데이터 신호선과;

상기 화소 영역에 배치되며, 상기 다수의 화소 전극 아래쪽의 상기 화소 영역을 실질적으로 채우는 평판상의 구조를 갖는 공통 전극과;

상기 공통 전극 위에 배치되는 패시베이션층; 및

해링본 형상 구조를 각각 가지고 있고, 상기 패시베이션층과 상기 공통 전극위로 상기 데이터 신호선과 실질적으로 평행하게 연장되는 다수의 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전극 구조물은 상부 및 하부 전극층을 구비한다. 상부 전극층의 화소 전극은 해링본 형상(heringbone-shaped)의 구조를 갖는 반면, 하부 전극층의 공통 전극은 평판상의 구조를 갖는다.

액정 표시 장치는 2개의 분리된 유리 기판을 가지며, 그 사이에 액정이 채워진다. 또한, 하부 유리 기판의 표면상에 다중 주사 신호선, 다중 데이터 신호선, 다중 스위칭 부재(switching element) 및 공통 전극층이 제조된다. 주사 신호선은 데이터 신호선에 대해 수직을 이룸으로써, 화소 매트릭스(pixel matrix)를 형성한다. 투명한 비전도성 절연체로 이루어진 패시베이션층은 상기 화소 전극층과 공통 전극층 사이에 형성된다.

상기 화소 전극의 해링본 형상의 구조는 액정 분자를 2 방향, 즉, 시계방향 및 시계 반대방향으로 회전시킨다. 그리하여 상기 광시야각에 의해 야기되는 색 분산이 보상된다. 또한, 상기 해링본 형상의 구조는 화소의 밝기를 유지하는데 도움이 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하며, 도면전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광시야각을 갖는 액정 표시 장치용의 단일 화소로 구성된 전극 구조물(100)을 나타낸 평면도이다. 도 1을 참조하면, 전극 구조물(100)의 상부층은 해링본 형상의 구조를 갖는 다수의 화소 전극(101)을 구비하는 반면, 하부층은 평판상의 구조를 갖는 공통 전극(102)으로 이루어진다. 주사 신호선 영역(103)은 데이터 신호선 영역(104)에 대해 수직을 이루어 화소를 형성한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스위칭 장치로 사용되는 박막 트랜지스터(105)는 단일 화소중의 주사 신호선 영역(103)과 데이터 신호선 영역(104)의 교차점 근방에 위치한다. 상기 주사 신호선 영역(103)과 데이터 신호선 영역(104)은 화소 전극(101)이 형성되는 영역에 인접해 있다.

상기 박막 트랜지스터는 상기 화소 전극의 충전 및 방전을 제어하는 능동 스위칭 장치(active switching device)이다. 상기 박막 트랜지스터이외에도, 상기 능동 스위칭 장치는 금속 산화물 반도체(MOS; Metal Oxide Semiconductor), 다이오드, 금속-절연체-금속(MIM; Metal-Insulator-Metal) 트랜지스터 또는 본 발명에 따른 가변 저항기가 될 수도 있다.

다음은 본 발명의 광시야각을 갖는 액정 표시 장치의 전극 구조물에 대해 상세히 설명하기로 한다.

유리 기판상에 공통 전극층, 화소 전극층 및 패시베이션층으로 이루어진 전극 구조물이 형성된다. 유리 기판의 상부 표면상에는, 다중 주사 신호선, 다중 데이터 신호선, 다중 스위칭 부재 및 공통 전극층이 존재한다. 상기 패시베이션층은 투명한 비전도성 절연체로 이루어지고, 상기 공통 전극층과 상기 화소 전극층 사이에 배치된다. 상기 패시베이션층은 상기 박막 트랜지스터 위에 절연막을 증착(depositing) 또는 성장(growing)시켜 형성될 수 있다.

모든 단일 화소의 경우, 데이터 신호선은 주사 신호선 상부에 수직으로 배치된다. 박막 트랜지스터(105)와 같은 스위칭 부재가 상기 주사 신호선과 데이터 신호선의 교차점 근방에서 조립된다. 상기 스위칭 부재의 게이트 단자는 주사 신호선에 연결되고, 드레인 단자는 데이터 신호선에 연결되며, 소스 단자는 화소 전극에 연결된다.

전술한 바와 같이, 상기 화소 전극은 해링본 형상의 구조를 갖는다. 화소 전극들은 평행을 이룬다. 도 2에 나타낸 해링본 형상 구조에서의 회전각도 θ는 미리 정해진 범위, 즉, 약 45 내지 90도의 범위 내에 있다. 상기 화소 전극의 해링본 형상 구조로 인해, 액정 분자(201)를 2 방향, 즉, 시계방향 및 시계 반대방향으로 회전시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액정 분자(201)는 φ각 만큼 시계방향 및 시계 반대방향으로 회전한다. 따라서, 시청 각도에 의해 야기되는 색 분산이 보상되고, 상기 색 분산 효과가 감소한다.

상기 화소 전극의 해링본 형상 구조로 인해, 어떤 각도 범위 즉, φ각에서 상기 화소 전극 위의 밝기가 유지된다. 따라서, 상기 회전각도 θ가 45도 이하이고 φ의 최대 값 역시 45도 이하인 경우, 강도는 sin2φ의 제곱에 비례한다. 상기 화소의 밝기는 그 최대 값에는 미치지 못할 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 화소 전극층의 전극 피치(electrode pitch)는 약 1 내지 15 ㎛이고, 전극 폭은 약 1 내지 10 ㎛이다. 단일 화소의 구조의 겨우, 상기 해링본 형상의 화소 전극(101) 및 상기 공통 전극(102)은 주사 신호선 영역(103) 및 데이터 신호선 영역(104)으로부터의 간격을 유지한다. 상기 해링본 형상의 화소 전극(101) 및 공통 전극(102)은 주사 신호선 영역(103) 및 데이터 신호선 영역(104)과 교차하지 않는다.

도 3은 도 1의 선 1-1' 및 2-2'를 따라 절취한 단면도를 도시한 것이다. 도 1의 선 1-1'을 따라 박막 트랜지스터, 데이터 신호선 및 주사 신호선이 조립된다. 선 2-2'를 따라 화소 전극(101) 및 공통 전극(102)이 조립된다.

도 3을 참조하면, 도 1의 선 1-1'를 따라 절취한 종단면을 통해 기판 위의 각 구조층을 상세히 도시한다. 우선, 주사 신호선(301)의 금속 층이 유리 기판(303)위에 형성된다. 그런 다음, 유리 기판(303)은 절연층(304)으로 피복되고, 섬 형상의 영역(305)이 형성되어 박막 트랜지스터의 능동층을 제공한다. 박막 트랜지스터는 최소한의 게이트, 드레인 및 소스로 이루어진다. 상기 박막 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 주사 신호선(301)에 연결되고, 드레인 단자는 데이터 신호선(307)에 연결되며, 소스 단자는 상기 화소 전극(306)에 연결된다.

본 발명은 평판상의 공통 전극(306) 층을 형성한다. 상기 평판상의 공통 전극(306)은 투명하거나 불투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 일반적인 투명 전도성 물질로는 인듐-주석-산화물(ITO; indium-tin-oxide), SnO₂, N 형 비정형 실리콘막, N 형 폴리-실리콘막(poly-silicon film), P 형 폴리-실리콘막, 및 ZnO 등을 사용할 수도 있다. 상기 불투명한 전도성 물질로는 다른 금속 물질이 될 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 평판상의 공통 전극(306)은 상기 섬 형상 영역(305)과 교차하지 않는다.

상기 섬 형상 영역(305)위에는 데이터 신호선의 금속층(307)이 배치된다. 또한, 패시베이션층(308)은 상기 기판을 커버링하는데 사용된다. 이와 유사하게, 상기 데이터 신호선 금속층(307)과의 전기적 접촉은 상기 화소 영역밖에 다중 접촉 구멍을 형성함으로써 확립될 수 있다.

도 1의 선 2-2'에 따라 화소전극층과 공통전극이 형성된다. 상기 해링본 형상의 화소 전극층(309)은 상기 공통 전극층(306) 및 상기 패시베이션층(308)위에서 제조된다. 상기 해링본 형상의 화소 전극층(309)은 투명하거나 불투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 해링본 형상의 화소 전극 구조로 인해, 화소의 밝기가 보존된다. 도 4는 전압이 인가될 때 본 발명의 전극 구조의 단일 화소에서의 밝기 분포를 나타낸 도면이다. 상기 해링본 형상의 화소 전극의 중앙부분(401)에서의 밝기는 거의 제로에 가깝다. 그러나, 70% 이상의 광 투과 효율성은 상호 평행한 영역 402,403,404 및 405에서 달성될 수 있다.

지금까지, 본 발명을 특정 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였지만, 상기 본 발명에 대한 개시는 단지 본 발명의 적용예에 불과한 것이고, 본 발명을 수행하기 위한 최상 모드로서 본 명세서에 개시된 특정 실시예에 국한되는 것은 아니다.

또한, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 범위를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 수정 및 변경될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 광시야각을 갖는 액정 표시 장치용의 전극 구조물에 따르면, 상이한 시청 각도에서 일어나는 색 분산 효과로 인한 LCD의 시청 각도의 제한성을 극복하고, 표시 장치의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

1. 광시야각을 갖는 액정 표시 장치용의 전극 구조물에 있어서,

   주사 신호선과;

   상기 주사 신호선에 대해 수직을 이루며, 상기 주사선과 함께 화소 영역을 한정하는 데이터 신호선과;

   상기 화소 영역에 배치되며, 상기 다수의 화소 전극 아래의 상기 화소 영역을 실질적으로 채우는 평판상의 구조를 갖는 공통 전극과;

   상기 공통 전극 위에 배치되는 패시베이션층 및;

   해링본 형상 구조를 각각 가지고 있고, 상기 패시베이션층과 상기 공통 전극위로 상기 데이터 신호선과 실질적으로 평행하게 연장되는 다수의 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 구조물.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 해링본 형상의 구조는 45도 내지 90도의 회전 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 전극 구조물.
4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 화소 전극은 1 내지 15 ㎛의 피치 및 1 내지 10 ㎛의 폭을 각각을 갖는 것을 특징으로 하는 전극 구조물.
5. 제1항에 있어서, 상기 공통 전극은 인듐-주석-산화물, SnO₂, N 형 비정형 실리콘막, N 형 폴리-실리콘막, P 형 폴리-실리콘막 또는 ZnO로 구성되는 것을 특징으로 하는 전극 구조물.
6. 제1항에 있어서, 상기 화소 전극은 인듐-주석-산화물, SnO2, N 형 비정형 실리콘막, N 형 폴리-실리콘막, P 형 폴리-실리콘막, 또는 ZnO로 구성되는 것을 특징으로 하는 전극 구조물.
7. 제1항에 있어서, 상기 화소 전극은 금속물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 전극 구조물.
8. 제1항에 있어서, 스위칭 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 구조물.
9. 제8항에 있어서, 상기 스위칭 부재는 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전극 구조물.