KR100361333B1 - 액정표시소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서로 마주보고, 그 사이 공간을 정의하도록 이격되어 배열된 제1 기판 및 제2 기판과; 상기 제1 및 제2 기판 사이의 공간에 삽입된 액정과; 상기 액정을 사이에 두고, 마주보고 위치한 공통전극및 화소전극과; 상기 화소전극에 데이터를 공급하고, 상기 제2 기판의 상부에 위치한 데이터라인과; 상기 액정의 제1 기판쪽과 제2 기판쪽에 각각 위치한 제1 및 제2 배향막과; 상기 데이터라인 상부의 상기 제1 및 제2 배향막 사이에 형성된 절연막을 포함하는 액정표시소자에 관한 것으로서, 신호간 왜곡 즉, 액정표시소자의 플리커(Flicker) 현상과 크로스톡(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있기 때문에 디스플레이 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로서, 특히 데이터라인을 흐르는 전계로 인하여 공통전극 또는 화소전극의 신호가 왜곡되는 현상을 방지한 액정표시소자에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시소자는 액정에 전압을 가하면 액정의 분자배열이 달라짐으로 인한 광투과성의 변화를 이용하여 특정 화소를 표시 또는 비표시하는 디스플레이소자이다. 이러한 액정표시소자는 부피가 적고, 가벼운 무게로 제작이 가능하기 때문에 주로 휴대용 컴퓨터인 노트북의 디스플레이소자로 장착되고 있다.
이와같은 액정표시소자는 컴퓨터 산업의 눈부신 발달과 더불어 자연색에 가까운 색상을 구현하기 위한 연구 결과로서, 트위스티드 네머틱 액정표시소자(Twisted Nematic Liquid Crystal Display ; 이하, TN LCD), 수퍼 TN LCD(Super TN LCD ; 이하, STN LCD), 더블(Double) STN LCD로 발전되어 왔다. 최근에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하, TFT라 칭함)를 스위치로 사용한 TFT LCD가 고해상도 데이터를 구현하기 위한 디스플레이 수단으로 채택되어 널리 사용되고 있다.
또한, TFT LCD는 고해상도 데이터를 구현하기 위해 개발된 것으로서, 각종 신호 배선들이 고집적화되기 때문에 각종 신호간 간섭현상을 방지하는 것이 중요한 과제로 인식되고 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 일반적인 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 평면구성을 나타낸 평면도로서, 수평축방향으로 복수개의 게이트라인(10)이 소정 간격을 두고 형성되어 있고, 수직축방향으로 복수개의 데이터라인(14)이 소정 간격을 두고 형성되어 있다. 이때, 각 게이트 라인(10)의 소정 부분에서 수직축방향으로 돌출된 게이트(10a)가 형성되어 있고, 각 데이터라인(14)의 소정 부분에서 수평축방향으로 돌출된 소오스(14a)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 소오스(14a)와 마주보는 위치에 드레인(16)이 형성되어 있다.
한편, 상기 게이트(10a)의 상부에는 상기 소오스(14a)의 일부 및 드레인(16)의 일부에 겹쳐지도록 반도체층(12)이 형성되어서 상기 소오스(14a)와 드레인(16) 사이에 전류가 흐르는 경로를 제공해준다. 또한, 상기 드레인(16)과 콘택홀(미도시)을 통해 전기적으로 연결된 화소전극(18)이 게이트라인과 데이터라인이 서로 직교하며 이룬 사각형의 내부공간에 형성되어 있다.
이러한 평면 구성을 가진 액정표시소자의 단면 구성을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1에 도시된 2-2'을 따라 절단한 단면도로서, 기판(20)상의 전면에 걸쳐 제1 절연막(22)을 형성하고, 그 위에 반도체물질 즉, 아모퍼스 실리콘(Amorphous Silicon ; 이하, a-Si라 칭함)을 증착하고, 패터닝하여 반도체층(24)을 형성한다. 이때, 상기 제1 절연막(22)을 게이트절연막으로 부르는데, 이것은 상기 기판(20)상의 다른 영역에 게이트(미도시)가 형성되기 때문이다.
이어서, 상기 반도체층(24) 및 제1 절연막(22)상의 일부에 도전성금속을 증착하고, 패터닝하여 데이터라인(26)을 형성하고, 데이터라인(26) 및 제1절연막(22)상의 전면에 걸쳐 제2 절연막(28)을 형성한다. 이때, 상기 제2 절연막(28)을 보호(Passivation)막이라고도 부른다.
상기 제2 절연막(28)상에 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide ; 이하, ITO라 칭함)를 증착하고, 패터닝하여 화소전극(30)을 형성한다. 상기 화소전극(30)을 포함한 제2 절연막(28)상의 전면에 걸쳐 제1 배향막(32)을 형성함으로써, 액정표시소자의 하판 즉, TFT기판을 완성한다.
이어서, 다른 공정에서 완성된 상판 즉, 컬러필터(Color Filter ; 이하, C/F 기판이라 칭함)기판 사이에 액정(34)을 주입한다.
따라서, 상기 액정(34)상에는 제2 배향막(36)이 위치하고, 그 위에는 공통전극(38)이 형성되어 있다.
상기 C/F 기판은 상기 제2 배향막(36)과, 공통전극(38)외에도 다른 구성요소가 많이 있지만, 본 명세서의 주제를 넘어서는 것이어서 설명을 생략하도록 한다.
상술한 바와 같은 공정은 액정의 상하부에 즉, TFT기판과 C/F기판상에 전극을 각각 형성하여 종방향으로 전계를 가하는 일반적인 액정표시소자이고, 최근에는 종래의 모니터를 대체하기 위하여 개발된 인 플레인 스위치 (In Plane Switching ; 이하, IPS라 칭함) 방식이 사용되고 있다.
상기 IPS 방식은 TFT기판상에 화소전극과, 대향전극을 형성하여 액정에 횡방향으로 전계를 가하는 방식으로서, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.
동상의 LCD에서는 전압인가에 의해 액정분자는 수직으로 일어선다. 횡방향 전계에 의해 액정분자는 평행인 면에서 동작하기 때문에 종전계 액정표시소자와 달리 시각의존성이 없는 광시야각의 실현이 가능해진다. 이러한 IPS 방식은 복잡한 전극구조를 간소화할 수 있고, 액정에 인가되는 전계를 최적화시킬 수 있다.
더욱이, 대향전극을 TFT기판상의 게이트 전극과 동일층에 형성하기 때문에 전체적으로 4층두께의 구조를 2층두께의 구조로 줄일 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 일반적인 액정표시소자의 C/F기판의 공통전극, TFT기판의 화소전극, 데이터라인에는 각각 소정 레벨의 신호가 입력되는데, 고집적화된 TFT LCD일 수록, 상기와 같이 입력된 신호간 공간이 작아지므로 신호간 상호간섭에 의한 신호의 왜곡현상이 발생되는 문제점이 발생한다.
다시말해서, 도 3에서와 같이, TN 액정구동방식에서는 데이터라인의 신호때문에 공통전극의 신호가 왜곡되는 현상이 발생하고, IPS 액정구동방식에서는 데이터라인 신호때문에 화소전극의 신호가 왜곡되는 현상이 발생한다.
이러한 문제점은 액정표시소자의 크로스톡(Crosstalk)이나 플리커(Flicker) 현상의 원인이 되기 때문에 액정표시소자의 수명을 떨어뜨리고, 품질을 저하시키는 문제점이 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 데이터 라인의 신호로부터 발생된 전계로 인하여 공통전극 및 화소전극의 신호왜곡을 방지한 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 평면을 나타낸 평면도.
도 2는 도 1의 2-2'을 따라 절단한 단면을 나타낸 단면도.
도 3은 도 2와 유사한 도면으로서, 일반적인 액정표시소자의 문제점을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시소자의 단면을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시소자의 단면을 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20 ; 기판22 ; 제1 절연막
24 ; 반도체층26 ; 소오스
28 ; 제2 절연막30 ; 화소전극
32 ; 제1 배향막33 ; 절연막
34 ; 액정36 ; 제2 배향막
38 ; 공통전극
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 서로 마주보고, 그 사이 공간을 정의하도록 이격되어 배열된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 공간에 삽입된 액정과; 상기 액정을 사이에 두고, 마주보고 위치한 공통전극및 화소전극과; 상기 화소전극에 데이터를 공급하고, 상기 제 2 기판의 상부에 위치한 데이터라인과; 상기 액정의 제 1 기판쪽과 제 2 기판쪽에 각각 위치한 제 1 및 제 2 배향막과; 상기 데이터라인 상부의 상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에 형성된 절연막을 포함하는 액정표시소자를 제공하는 것이다.
바람직한 실시예로서, 상기 공통전극은 인듐 틴 옥사이드로 이루어져 상기 제 1 기판쪽에 형성된 것이다.
바람직한 실시예로서, 상기 화소전극은 인듐 틴 옥사이드로 이루어져 상기 제 2 기판쪽에 형성된 것이다.
바람직한 실시예로서, 상기 절연막은 상기 데이터라인의 면적보다 넓은 면적으로 형성된 것이다.
바람직한 실시예로서, 상기 절연막은 액정보다 유전율이 낮은 것이다.
본 발명의 다른 특징은 소정 거리만큼 이격되어 배열된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 2 기판상에 형성된 제 1 절연막과; 상기 제 1 절연막상의 소정위치에 형성된 반도체층과; 상기 반도체층상의 일부 및 상기 제 1 절연막상의 일부에 걸쳐 형성된 데이터라인과; 상기 데이터라인을 포함하는 전면에 걸쳐 형성된 제 2 절연막과; 상기 제 2 절연막상의 소정 위치에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 및 제2 절연막상에 형성된 제 1 배향막과; 상기 제 1 배향막과 소정거리 만큼 이격되어 위치한 제 2 배향막과; 상기 제 2 배향막상에 위치한 공통전극과; 제 1 및 제 2 배향막 사이에, 상기 데이터라인 상부측에 위치한 제3 절연막과; 상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에 충진된 액정을 포함하는 액정표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 서로 마주보며 소정거리만큼 이격되어 배열된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 2 기판상에 형성된 공통전극과; 상기 공통전극 및 제 2 기판상에 형성된 제 1 절연막과; 상기 제 1 절연막상의 소정위치에 형성된 화소전극과; 노출된 상기 제 1 절연막상의 소정위치에 형성된 반도체층과; 상기 반도체층 및 노출된 제 1 절연막상의 일부에 걸쳐 형성된 데이터라인과; 상기 데이터라인을 포함하는 전면에 걸쳐 형성된 제 2 절연막과; 상기 제 2 절연막상에 형성된 제 1 배향막과; 상기 데이터라인 상부측 제 1 배향막상에 형성된 제 3 절연막과; 상기 제 3 절연막이 형성되지 않은 제 1 배향막상에 위치한 액정과; 상기 제 3 절연막 및 액정 상에 위치한 제 2 배향막과; 상기 제 2 배향막상의 소정위치에 형성된 차광막을 포함하는 액정표시소자를 제공하는 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자를 상세히 설명하도록 한다.
제1 실시예
제1 실시예는 액정의 상부 및 하부에 전극을 형성하여 전압을 인가하는 종전계 인가방식에 적용된 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시소자의 단면을 나타낸 단면도로서, 기판(20)상에 제1 절연막(22)을 전면에 걸쳐 형성하고, 그 위에 실리콘을 증착하고, 패터닝하여 반도체층(24)을 형성한다. 이때, 상기 실리콘은 a-Si, 폴리실리콘(Poly Silicon ; 이하, P-Si라 칭함) 중 하나를 사용하는데, 일반적으로 a-Si을 주로 사용하고, 빠른 스위칭속도가 필요한 장치나 액정 프로젝터와 같이 빛에 민감하지 않아야 할 장치에는 P-Si을 주로 사용한다.
상기와 같이 형성된 반도체층(24)을 포함한 제1 절연막(22)상에 도전성금속을 증착하고, 패터닝하여 데이터라인(26)을 형성한다. 이때, 데이터라인(26)을 형성하는데 사용된 도전성금속은 크롬(Cr), 알루미늄(Al)합금, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)중 하나이다.
이어서, 상기 데이터라인(26)을 포함한 제2 절연막(22)상에 제3 절연막(28)을 전면에 걸쳐 형성하고, 그 위에 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide ; 이하, ITO라 칭함)를 증착하고, 패터닝하여 화소전극(30)을 형성한다.
또한, 상기 화소전극(30)을 포함한 제2 절연막(28)상의 전면에 걸쳐 제1 배향막(32)을 형성함으로써, TFT 기판을 완성한다.
한편, 다른 공정에서 완성된 C/F기판과 상기 TFT기판 사이의 소정 공간에 유전막(33)을 형성한다. 즉, 상기 TFT기판의 데이터라인 상부의 제1 배향막상에 상기 C/F기판에 접하도록 제1 유전막(33)을 형성하고, TFT기판과 C/F 기판 사이의 나머지 공간에 액정(34)을 주입한다.
다시말해서, 상기 제1 유전막(33) 및 액정은 동일층에 형성되고, 그 위에는 C/F기판의 제2 배향막(36)이 형성되고, 상기 제2 배향막(36)상에는 공통전극(38)이형성된다. 이때, 상기 제1 유전막(33)은 액정(34)의 유전율보다 낮은 유전체를 사용하여 데이터라인(26)의 전계를 차단하여 공통전극(38)의 신호왜곡을 방지하는 기능을 수행한다.
상기 C/F기판에는 전술한 것외에도 다른 구성요소가 형성되지만, 본 발명과 무관하기 때문에 본 명세서에서는 도면 및 설명을 생략하도록 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종전계 액정구동방식 뿐만 아니라, 횡전계 액정구동방식인 인플레인스위치 구조에서도 유용하고, 이는 다른 실시예에서 설명한다.
제2 실시예
제2 실시예는 액정을 사이에 두고 횡방향으로 전계를 인가하는 횡전계 인가 방식에 적용된 것이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시소자의 단면을 나타낸 단면도로서, 기판(42)상에 증착하고, 패터닝하여 공통전극(44)을 형성하고, 상기 공통전극(44)을 포함한 기판(42)상에 제1 절연막(46)을 전면에 걸쳐 형성한다.
상기 제1 절연막(46)상에 실리콘을 증착하고, 패터닝하여 반도체층(48)을 형성한다. 또한, 상기 제1 절연막(46)상에 ITO를 증착하고, 패터닝하여 화소전극(50)을 형성한다. 상기 반도체층(48) 및 제1 절연막(46)상에 도전성금속을 증착하고, 패터닝하여 데이터라인(52)을 형성한다. 상기 데이터라인(52) 및 화소전극(50)을 포함한 제1 절연막(46)상의 전면에 걸쳐 제2 절연막(54)을 형성한다.
그 위에 제1 배향막(56)을 형성함으로써, TFT기판을 완성한다.
다른 공정에서 완성된 C/F기판에 접하도록, 상기 데이터라인 상부의 제1 배향막(56)상에 제2 유전막(58)을 형성한 다음, 상기 C/F기판과 어레이기판 사이에 액정(60)을 주입한 후, 상기 C/F기판과 TFT기판을 합착한다.
따라서, 상기 제3 절연막(58) 및 액정(60) 상에는 C/F 기판의 제2 배향막(62)이 형성되고, 그 위의 소정위치에는 블랙매트릭스(Black Matrix ; 이하, BM, 64)가 형성된다.
한편, TFT 기판과 C/F 기판 사이에는 본 발명에 따른 절연막 및 액정 뿐만 아니라, 스페이서를 형성하는데, 이 스페이서는 TFT 기판과 C/F 기판간의 간격을 균일하게 유지하는 기능을 담당한다. 또한, 스페이서와 본 발명의 절연막의 차이점을 설명하면, 상기 절연막은 일정한 위치에 형성되는데 비해서 상기 스페이서는 위치가 일정하지 않은점이 서로 다르다. 이는 상기 두 소자의 기능이 서로 다르기 때문인데, 상기 스페이서의 기능은 전술한 바와 같이 양 기판의 간격을 균일하게 유지하는 것인 반면에, 본 발명에 따른 절연막은 데이터 라인의 전계를 차단하는것이기 때문이다.
이와같이, 일반적인 액정구동방식 뿐만 아니라, IPS방식의 액정표시소자에서도 데이터라인과 화소전극 사이에 발생하는 신호 왜곡현상을 효과적으로 차단하여 액정표시소자의 신호의 안정화를 도모하고, C/F 기판과 TFT 기판 사이에 삽입되는 스페이서를 대신하여 견고한 합착을 이룰 수 있다.
또한, 본 발명의 중심사상은 전술한 바와 같이 개시된 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 실시예로부터 유추 가능한 변형예도 본 발명의 권리범위에 속한다고보아야 할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 신호 레벨을 안정적으로 유지할 수 있고, 액정표시소자를 안정적으로 구동할 수 있기 때문에 액정표시소자의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
Claims (7)
- 서로 마주보고, 그 사이 공간을 정의하도록 이격되어 배열된 제 1 기판 및 제 2 기판과,상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 공간에 삽입된 액정과,상기 액정을 사이에 두고, 마주보고 위치한 공통전극및 화소전극과,상기 화소전극에 데이터를 공급하고, 상기 제 2 기판의 상부에 위치한 데이터라인과,상기 액정의 제 1 기판쪽과 제 2 기판쪽에 각각 위치한 제 1 및 제 2 배향막과,상기 데이터라인 상부의 상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에, 상기 데이터 라인의 면적보다 넓은 면적으로 형성된 저 유전율을 가지는 절연막을 포함하는 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 공통전극은 인듐 틴 옥사이드로 이루어져 상기 제 1 기판쪽에 형성된 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 화소전극은 인듐 틴 옥사이드로 이루어져 상기 제 2 기판쪽에 형성된 액정표시소자.
- 삭제
- 삭제
- 소정 거리만큼 이격되어 배열된 제 1 및 제 2 기판과,상기 제 2 기판상에 형성된 제 1 절연막과,상기 제 1 절연막상의 소정위치에 형성된 반도체층과,상기 반도체층상의 일부 및 상기 제 1 절연막상의 일부에 걸쳐 형성된 데이터라인과,상기 데이터라인을 포함하는 전면에 걸쳐 형성된 제 2 절연막과,상기 제 2 절연막상의 소정 위치에 형성된 화소전극과,상기 화소전극 및 제 2 절연막상에 형성된 제 1 배향막과,상기 제 1 배향막과 소정거리 만큼 이격되어 위치한 제 2 배향막과,상기 제 2 배향막상에 위치한 공통전극과,제 1 및 제 2 배향막 사이의 상기 데이터 라인 상부에, 상기 데이터 라인의 면적보다 넓은 면적으로 형성된 저 유전율의 제 3 절연막과,상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에 충진된 액정을 포함하는 액정표시소자.
- 서로 마주보며 소정거리만큼 이격되어 배열된 제 1 및 제 2 기판과,상기 제 2 기판상에 형성된 공통전극과,상기 공통전극 및 제 2 기판상에 형성된 제 1 절연막과,상기 제 1 절연막상의 소정위치에 형성된 화소전극과,노출된 상기 제 1 절연막상의 소정위치에 형성된 반도체층과,상기 반도체층 및 노출된 제 1 절연막상의 일부에 걸쳐 형성된 데이터라인과,상기 데이터라인을 포함하는 전면에 걸쳐 형성된 제 2 절연막과,상기 제 2 절연막 상에 형성된 제 1 배향막과,상기 데이터라인 상부측 제 1 배향막 상에 형성되고, 상기 데이터 라인의 면적보다 넓은 면적으로 형성된 저 유전율의 제 3 절연막과,상기 제 3 절연막이 형성되지 않은 제 1 배향막상에 위치한 액정과,상기 제 3 절연막 및 액정 상에 위치한 제 2 배향막과,상기 제 2 배향막상의 소정위치에 형성된 차광막을 포함하는 액정표시소자.
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Patent Citations (2)
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JPS60164723A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 液晶表示装置 |
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