KR100502087B1 - 평면 구동 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 위에 한 방향으로 공통 전극이 다수개 형성되어 있고, 그 위에는 투명 절연막이 형성되어 있다. 투명 절연막 위에 데이터선과 다수의 화소 전극이 형성되어 있는데, 화소 전극은 공통 전극 사이에 형성되어 있다. 이러한 기판에 마주보도록 대응되는 대향 기판에는 데이터선을 덮는 위치에 블랙 매트릭스가 형성되어 있다. 이때, 데이터선과 인접한 공통 전극은 블랙 매트릭스 및 화소 전극과 일부 중첩되어 광이 누설되는 것을 차단하는 역할을 한다.

Description

평면 구동 액정 표시 장치
본 발명은 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 평면 구동 액정 표시 장치는 한 기판 위에 공통 전극과 화소 전극이 모두 형성되어 있고 이 기판과 대응되는 대향 기판에는 블랙 매트릭스 및 컬러 필터만이 형성되어 있기 때문에, 기판에 전압이 인가되면 액정 분자들은 수평 전계에 따라 기판과 평행한 면 내에서 회전한다. 따라서, 거시적으로 관찰되는 액정의 굴절율이 다른 방식의 표시 장치에 비해 작게되어 넓은 시야각을 구현할 수 있다.
또한, 초기의 액정 분자들은 기판 면에 평행하도록 배향되어 있고, 편광판은 빛이 입사하는 쪽에서는 액정 분자축과 평행하게, 빛이 출사하는 쪽에서는 수직하게 부착되어 있다. 따라서, 전압이 인가되지 않은 상태에서는 블랙(black) 상태를 구현하며, 전압이 인가된 상태에서는 선형 편광되어 입사한 빛이 액정의 중간층에서 분리되어 각각 다른 속도로 진행하기 때문에 출사하는 쪽의 편광판을 투과하게 되어 화이트(white) 상태를 구현한다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 기술에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
먼저, 박막 트랜지스터 기판을 설명한다.
도 1은 종래의 평면 구동 방식의 박막 트랜지스터 기판에 대한 배치도이고, 도 2는 도 1의 II-II'선, 즉 박막 트랜지스터에 대한 단면도이고, 도 3은 도 1의 III-III' 선에 대한 단면도로서, 평면 구동 방식의 기판에서의 배선 구조를 보여준다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 기판(1) 위에 가로 방향으로 게이트선(20)이 형성되어 있고, 게이트선(20)에 평행하게 공통 전극선(30)이 형성되어 있으며, 공통 전극선(30)으로부터 세로 방향으로 길게 다수의 공통 전극(31)이 연장되어 있다. 즉, 공통 전극선(30)과 공통 전극(31)은 빗살 형태를 가지도록 형성되어 있다. 투명 절연막(2)이 공통 전극선(30) 및 게이트선(20)을 덮고 있으며, 투명 절연막(2) 위에는 게이트선(20)의 일부, 즉 게이트 전극(21)의 상부에 비정질 규소층(40)이 형성되어 있고, 데이터선(60)이 세로 방향으로 형성되어 있다. 데이터선(60)의 일부가 연장된 소스 전극(61)이 비정질 규소층(40)과 중첩되어 있고, 게이트 전극(21)을 중심으로 반대편쪽에서 드레인 전극(62)이 비정질 규소층(40)과 중첩되고 있다. 이때, 비정질 규소층(40)과 소스 및 드레인 전극(61, 62)이 접하는 부분에는 접촉 특성을 좋게 하기 위한 도핑된 비정질 규소층(51, 52)이 형성되어 있다. 드레인 전극(61, 62)이 게이트선(20)에 평행하게 연장되어 화소 전극선(71)을 이루며, 화소 전극선(71)으로부터 다수의 화소 전극(70)이 세로 방향으로 길게 형성되어 있다. 즉, 화소 전극선(71) 및 화소 전극(70)은 빗살 형태를 가진다. 이때, 화소 전극(70)은 공통 전극(31)의 사이에 위치하며 데이터선(60)과는 인접하지 않도록 하는데, 이는 용량 커플링(coupling)으로 인한 화소 전극(70)의 전압 요동을 줄이기 위함이다.
이처럼, 화소 전극(70) 및 공통 전극(31)이 하나의 기판(1)에 모두 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판은 블랙 매트릭스(black matrix)가 형성되어 있는 대향 기판(3)과 대응되는데, 이에 대한 도면이 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 박막 트랜지스터 기판이 대향 기판과 대응된 상태의 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 대향 기판(3)이 박막 트랜지스터 기판(1)과 마주보도록 조립되어 있다. 화소와 화소 사이 즉, 데이터선(60)을 중심으로 양쪽에 위치하는 공통 전극(31)과 대응되는 위치의 대향 기판(3) 면에는 크롬(Cr) 등의 도전 재료로 블랙 매트릭스(4)가 형성되어 있어 데이터선(60)과 공통 전극(31) 사이에서의 광 누설을 차단한다. 이때, 블랙 매트릭스(4)는 공통 전극(31)과 일부 중첩되어 있다. 또한, 두 기판(1, 3) 사이에는 액정 분자(LC)가 주입되어 있다.
공통 전극(31)과 데이터선(60)에는 각각 공통 전압과 화상 전압이 인가되어 있으며, 화소 전극(70)에는 게이트 전극(21)에 온 전압이 인가되었을 때에만 데이터 화상 전압이 인가된다. 대향 기판(3)의 블랙 매트릭스(4)에는 전압이 인가되지 않지만 플로팅(floating)되어 있기 때문에 커플링 용량(Cpar)이 발생한다. 따라서, 데이터선(60)의 전압 변동에 따라 전압이 어느 정도 변동한다.
게이트 전극(21)이 열린 상태일 때, 액정 분자(LC)는 화소 전극(70)과 공통 전극(31) 사이, 공통 전극(31)과 데이터선(60) 사이에서 기판(1, 3)에 평행하게 배열하는데, 화소 전극(70)과 블랙 매트릭스(4) 사이의 액정 분자(LC) 들이 커플링 용량(Cpar)에 의한 영향을 받기는 하지만 거의 무시할 만하다. 그러나, 게이트 전극(21)이 닫혀 있는 경우, 화소 전극(70)과 블랙 매트릭스(4) 사이에 위치한 액정 분자(LC) 들이 커플링 용량(Cpar)의 영향을 받아 이상 배열을 한다. 이때, 블랙 매트릭스(4)와 중첩되지 않는 공통 전극(31)의 일부 영역(L1)은 또 다른 광 차단막의 역할을 하므로, 이 영역(L1) 내에서의 빛은 차단된다. 그러나, 화소 전극(70)과 공통 전극(31) 사이에서는 여전히 광 누설이 발생하여 수직 크로스토크(crosstalk) 불량이 야기된다.
본 발명의 과제는 블랙 매트릭스 경계부에 인접한 공통 전극 또는 화소 전극 사이에서 빛이 누설되는 것을 막는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 평면 구동 액정 표시 장치는 기판 위에 한 방향으로 길게 공통 전극이 다수개 형성되어 있고, 그 위에는 투명 절연막이 형성되어 있다. 투명 절연막 위에 데이터선과 다수의 화소 전극이 형성되어 있는데, 화소 전극은 공통 전극 사이에 형성되어 있다. 이러한 기판에 마주보도록 대응되는 대향 기판에는 데이터선을 덮도록 블랙 매트릭스가 형성되어 있다. 여기에서, 데이터선과 인접한 공통 전극은 블랙 매트릭스 및 화소 전극과 일부 중첩되어 있어 광이 누설되는 것을 차단하는 역할을 한다.
화소 전극과 공통 전극을 동일한 층에 형성하는 경우에는 대향 기판 위의 블랙 매트릭스 및 하부 기판의 화소 전극과 각각 중첩하는 다른 블랙 매트릭스 패턴을 하부 기판 면에 형성함으로써 광 차단 효과를 향상시킨다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 평면 구동 액정 표시 장치에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 공통 전극과 화소 전극이 다른 층에 형성되어 있는 경우이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 실시예는 앞서 설명한 종래의 액정 표시 장치와 유사한 구조를 가진다. 단, 데이터선(60)과 인접한 공통 전극(32)이 각각 블랙 매트릭스(4) 및 화소 전극(70)과 동시에 겹치도록 형성되어 있어서, 커플링 용량에 의해 블랙 매트릭스(4)와 화소 전극(70) 사이에 위치한 액정 분자(LC)가 이상 배열을 하더라도 공통 전극(32) 및 화소 전극(70) 자체에 의해 이상 배열이 발생한 영역(L2)이 가려진다. 즉, 공통 전극(32)은 또 다른 블랙 매트릭스로서의 역할을 한다. 여기에서, 공통 전극(32) 및 화소 전극(70)은 불투명한 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 데이터선 및 화소 전극 및 공통 전극이 같은 층에 형성되어 있는 경우이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제2 실시예는 제1 실시예와 유사한 구조를 가진다. 단, 기판(1) 위에는 제1 실시예에서의 데이터선(60)과 인접한 공통 전극(32)의 위치에 공통 전극(32)이 아닌 블랙 매트릭스용 패턴(33)이 별도로 형성되어 있으며, 공통 전극(32)이 화소 전극(70)과 동일한 층, 즉 투명한 절연막(2) 위에 형성되어 있다. 제1 실시예와 마찬가지로, 블랙 매트릭스용 패턴(33)은 상부 기판(3)의 블랙 매트릭스(4) 및 하부 기판(1)의 화소 전극(70)과 동시에 중첩되어 있다.
제2 실시예에서의 효과는 제1 실시예에서의 효과와 동일하다.
이상에서와 같이, 데이터선에 인접한 공통 전극 또는 블랙 매트릭스용 패턴이 상부 기판의 블랙 매트릭스뿐 아니라 화소 전극과도 겹치도록 형성함으로써, 상 ·하부 기판의 동일한 얼라인(align) 공정 마진으로도 광 차단 효과가 높아진다.
도 1은 종래의 평면 구동 방식의 박막 트랜지스터 기판에 대한 배치도이고,
도 2는 도 1의 II-II'선, 즉 박막 트랜지스터에 대한 단면도이고,
도 3은 도 1의 III-III' 선에 대한 단면도이고,
도 4는 도 1의 박막 트랜지스터 기판이 대향 기판과 대응된 상태의 액정 표시 장치의 단면도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 평면 구동 방식의 액정 표시 장치의 단면도이다.

Claims (8)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 한 방향으로 길게 형성되어 있는 다수의 공통 전극,
    상기 공통 전극을 덮고 있는 절연막,
    상기 절연막 위에 형성되어 있는 데이터선,
    상기 절연막 위에 상기 공통 전극과 평행하게 형성되어 있으며, 다수의 상기 공통 전극 사이에 교대로 배치되어 있는 다수의 화소 전극,
    상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판,
    상기 제2 기판에 형성되어 있으며 상기 데이터선을 덮는 블랙 매트릭스를 포함하며,
    가장 가장자리에 배치되어 있는 상기 공통 전극의 양쪽 가장자리는 상기 블랙 매트릭스 및 화소 전극의 가장자리와 중첩하는 평면 구동 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 공통 전극은 불투명한 물질로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 불투명한 물질로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 블랙 매트릭스는 도전 재료로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 차광막,
    상기 제1 차광막을 덮고 있는 절연막,
    상기 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 제1 차광막이 인접하게 배치되어 있는 데이터선,
    상기 절연막 위에 형성되어 있으며, 가장자리에 배치되어 있는 적어도 하나는 상기 제1 차광막의 한 가장자리가 중첩되어 있는 화소 전극,
    상기 절연막 위에 상기 화소 전극과 평행하게 교대로 배치되어 있는 공통 전극,
    상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판,
    상기 제2 기판에 형성되어 있으며 상기 데이터선을 덮고 일부는 상기 제1 차광막의 다른 가장자리와 중첩되어 있는 제2 차광막
    을 포함하는 평면 구동 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 차광막은 불투명한 물질로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 화소 전극은 불투명한 물질로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  8. 제5항에서,
    상기 제2 차광막은 도전 재료로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
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