KR100686221B1

KR100686221B1 - 광시야각 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR100686221B1
Application number: KR1019990053180A
Authority: KR
Inventors: 박운용; 윤여선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2007-02-22
Also published as: KR20010048491A

Abstract

제1 기판 위에 다수의 게이트선과 다수의 데이터선으로 이루어진 화소 영역이 형성되어 있다. 게이트선 사이에는 독립 배선 및 독립 배선과 연결되어 있는 유지 용량 전극이 형성되어 있다. 화소 영역에는 모서리가 곡선화된 사각형이 여러 개 연결된 형태의 화소 전극이 형성되어 있다. 이러한 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판 위에는 제1 기판의 화소 전극에 대응하는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 개구부에는 색 필터가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스 및 색 필터 위에는 절연막이 형성되어 있다. 색 필터 위의 절연막 위에는 십자 모양이 여러 개 연결된 형태의 개구 패턴을 갖는 공통 전극이 형성되어 있다. 여기서, 블랙 매트릭스는 저반사막 또는 유기막으로 형성되어 있어 하부 기판에서 빛이 입사되었을 때 블랙 매트릭스로부터의 반사를 줄일 수 있어 빛의 누설을 방지할 수 있다.

블랙 매트릭스, 저반사막, 유기막, 빛의 누설

Description

광시야각 액정 표시 장치{a wide viewing angle liquid crystal display}

도 1은 본 발명에 따른 광시야각 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 2는 본 발명에 따른 광시야각 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 배치도이고,

도 3은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판과 색 필터 기판을 정렬한 상태의 배치도이고,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

본 발명은 광시야각 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 여기에 가하는 전기장의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하는 구조로 되어 있다.

이러한 액정 표시 장치의 한 기판에는 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터를 가지는 것이 일반적이며, 이러한 박막 트랜지스터 기판에는 박막 트랜지스터 외에도 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극, 게 이트선 및 데이터선을 포함하는 배선, 외부로부터 신호를 인가받아 게이트선 및 데이터선으로 전달하는 게이트 패드 및 데이터 패드가 형성되어 있다. 다른 한 기판에는 색 필터가 형성되어 있고, 이러한 색 필터 기판에는 색 필터 사이에 블랙 매트릭스가 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터 기판의 화소 전극과 함께 전기장을 형성하는 공통 전극도 형성되어 있다.

이러한 액정 표시 장치 중에서, 수직 배향 방식(VA; vertically aligned)의 액정 표시 장치는 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축이 기판에 수직으로 배열되고, 전압이 인가되면 기판과 평행한 상태에서 나선형으로 비틀린 형태의 배열로 바뀐다. 이렇게 되면, 직교하는 두 편광판 사이에서 빛의 통과 특성이 반대로 되어 전압이 인가되지 않은 경우에 어두운 상태를 나타내고, 전압이 인가되면 밝은 상태를 나타낸다.

이러한 수직 배향 방식의 액정 표시 장치에 있어서 광시야각을 확보하기 위한 방법으로서 전극에 개구 패턴을 형성하는 방법에 제시되고 있다.

한편, 수직 배향 방식의 액정 표시 장치에 있어서도 화소의 전하 보전 능력을 향상시키기 위해서는 유지 용량을 형성해야 하는데, 이를 위해 독립 배선 또는 게이트선을 이용하여 유지 용량을 형성하고 있다. 독립 배선을 이용할 경우에는 독립 배선 또는 독립 배선의 가지인 유지 용량 전극과 화소 전극의 일부를 중첩시켜 유지 용량을 형성한다.

여기서, 독립 배선 및 유지 용량 전극은 일반적으로 게이트선의 형성 시에 게이트선과 동일한 금속 물질로 형성된다. 따라서, 독립 배선과 유지 용량 전극은 빛의 반사율이 높고, 색 필터 기판의 블랙 매트릭스와의 사이에서 빛의 다중 반사를 일으키게 된다. 이로 인해 빛의 누설이 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광시야각 액정 표시 장치에서 빛의 누설을 방지하는 것이다.

본 발명에 따르면, 제1 절연 기판 위에 가로 방향으로 다수의 게이트선이 형성되어 있고, 게이트선과 절연되어 교차하여 다수의 화소 영역을 이루며 세로 방향으로 다수의 데이터선이 형성되어 있다. 게이트선 사이에는 다수의 독립 배선이 형성되어 있으며, 독립 배선의 가지로서 독립 배선과 연결되어 있는 다수의 유지 용량 전극이 형성되어 있다. 화소 영역에는 화소 전극이 형성되어 있다. 이러한 제1 기판과 마주보고 있는 제2 절연 기판에는 화소 영역에 대응하는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 개구부에는 색 필터가 형성되어 있다. 색 필터 위에는 개구 패턴을 갖는 공통 전극이 형성되어 있다. 여기서, 블랙 매트릭스는 저반사막으로 이루어져 있다.

이때, 블랙 매트릭스는 하부의 크롬막과 상부의 크롬 산화막을 포함하는 것이 바람직하다.

블랙 매트릭스는 탄소를 포함하는 유기막으로 이루어질 수도 있다.

화소 전극은 모서리가 곡선화된 사각형이 수 개로 연결되어 있는 형태이며, 개구 패턴은 십자(+) 모양이 여러 개 연결되어 있는 형태일 수도 있다.

이때, 화소 전극은 독립 배선 및 유지 용량 전극과 중첩되는 것이 바람직하다.

한편, 블랙 매트릭스 및 색 필터는 절연막으로 덮일 수도 있다.

이러한 본 발명에서는 블랙 매트릭스가 저반사막 또는 유기막으로 형성되어 하부 기판에서 입사되는 빛이 블랙 매트릭스로부터 반사되는 것을 방지할 수 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광시야각 액정 표시 장치에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광시야각 액정 표시 장치의 구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 광시야각 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판 및 색 필터 기판의 배치도이고, 도 3은 도 1 및 도 2의 두 기판을 정렬한 상태의 배치도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 4에서와 같이, 우선 하부의 절연 기판(10) 위에는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy), 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴-텅스텐 합금(MoW), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등의 금속 또는 도전체로 만들어진 게이트 배선(20, 21, 23) 및 독립 배선(25), 유지 용량 전극(26)이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(20), 게이트선(20)의 일부인 게이트 전극(21), 게이트선(20)의 한쪽 끝에 연결되어 외부로부터 주사 신호를 인가받아 게이트선(20)에 전달하는 게이트 패드(23)를 포함한다. 독립 배선(25)은 게이트선(20)과 평행하게 형성되어 있으며, 독립 배선(25)의 가지로서 유지 용량 전극(26)이 게이트선(20) 사이에 세로 방향으로 형성되어 있다.

게이트 배선(20, 21, 23) 및 독립 배선(25), 유지 용량 전극(26)은 단일층으로 형성될 수도 있지만, 이중층 이상으로 형성될 수 있다. 이중층 이상으로 형성될 경우에는 한 층은 저항이 작은 물질로 만들고, 다른 층은 다른 물질과의 접촉 특성이 좋은 물질로 만드는 것이 바람직하다.

게이트 배선(20, 21, 23)과 독립 배선(25), 유지 용량 전극(26) 위에는 질화규소 따위의 게이트 절연막(30)으로 덮여 있다.

게이트 전극(21) 위의 게이트 절연막(30) 위에는 비정질 규소 따위의 반도체로 이루어진 반도체 패턴(40)이 형성되어 있고, 반도체 패턴(40) 위에는 n형 불순물이 도핑되어 있는 비정질 규소 따위로 이루어진 저항성 접촉층 패턴(51, 52)이 게이트 전극(21)을 중심으로 분리되어 형성되어 있다.

저항성 접촉층 패턴(51, 52) 및 게이트 절연막(30) 위에는 데이터 배선(60, 61, 62, 64)이 형성되어 있다. 데이터 배선은 게이트선(20)과 교차하여 화소 영역을 이루며 세로 방향으로 뻗어 있는 데이터선(60), 데이터선(60)의 일부인 소스 전극(61), 소스 전극(61)과 분리되어 있는 드레인 전극(62), 데이터선(60)의 한쪽 끝에 연결되어 외부로부터 화상 신호를 인가받아 데이터선(60)에 전달하는 데이터 패드(64)를 포함한다.

데이터 배선(60, 61, 62, 64)도 게이트 배선(20, 21, 23)과 마찬가지로 이중층 이상으로 형성될 수 있다.

데이터 배선(60, 61, 62, 64) 및 반도체 패턴(40), 게이트 절연막(30) 위에는 보호막(70)이 형성되어 있다.

보호막(70)에는 드레인 전극(62)을 드러내는 접촉 구멍(72)과 데이터 패드(64)를 드러내는 접촉 구멍(74), 게이트 패드(23)를 드러내는 접촉 구멍(73)이 형성되어 있다.

보호막(70) 위에는 ITO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(80)이 형성되어 있으며, 화소 전극(80)은 모서리가 곡선화된 사각형이 수 개로 연결되어 있는 형태를 갖는다. 여기서, 화소 전극(80)은 독립 배선(25) 및 유지 용량 전극(26)과 중첩되어 유지 용량을 형성하며, 독립 배선(25)과 중첩되어 충분한 유지 용량을 형성할 경우 유지 용량 전극(26)과 중첩되지 않을 수도 있다. 또한, 게이트 패드(23) 및 데이터 패드(64) 위에는 접촉 구멍(73, 74)을 통해 각각 이들과 연결되는 보조 게이트 패드(83) 및 보조 데이터 패드(84)가 형성되어 있으며, 이들은 패드(23, 64)와 외부 회로 장치와의 접착성을 보완하고 패드(23, 64)를 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니다.

여기서는 화소 전극(80) 물질로 투명한 도전 물질인 ITO를 예로 들었으나, 반사형 액정 표시 장치의 경우 불투명한 도전 물질을 사용하여도 무방하다.

한편, 상부의 절연 기판(11) 위에는 블랙 매트릭스(90)가 형성되어 있으며, 하부 기판의 화소 전극(80)에 대응하는 부분에 개구부(91)를 갖는다. 블랙 매트릭스(90)는 하부 기판의 유지 용량 전극(26)의 일부와 중첩되도록 형성되어 있어 데이터선(60)과 유지 용량 전극(26) 사이에 빛이 누설되는 것을 방지한다.

그런데, 빛이 하부 기판에서 입사되었을 때 블랙 매트릭스(90)와 하부 기판의 유지 용량 전극(26)과의 사이에서 다중 반사가 발생하여 빛이 누설될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 블랙 매트릭스(90)는 탄소를 포함하는 유기막으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 블랙 매트릭스(90)는 크롬막과 그 상부의 크롬 산화막으로 형성하여 크롬막으로부터의 반사를 줄이는 것이 바람직하다.

블랙 매트릭스(90)의 개구부(91)에는 적(R), 녹(G), 청(도시하지 않음)의 색 필터가 형성되어 있다.

블랙 매트릭스(90)와 색 필터(R, G)는 절연막(100)으로 덮여 있다. 여기서, 절연막(100)은 공통 전극(110)을 패터닝할 때 색 필터(R, G)가 영향받는 것을 방지하고, 이후 색 필터(R, G)의 색소가 액정 물질에 악영향을 끼치는 것을 방지한다.

절연막(100) 위에는 ITO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(110)이 형성되어 있다. 색 필터(R, G) 위의 공통 전극(110)은 개구 패턴(111)을 가지고 있다. 개구 패턴(111)은 중심으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 형태의 십자(+) 모양이 수 개로 연결되어 있는 모양으로 형성되어 있다. 이러한 모양으로 개구 패턴(111)을 형성하는 것은 개구 패턴(111)의 경계선이 휘거나 꺽이는 정도가 완만할수록 액정 분자의 배열이 균일하게 되어 응답 속도가 빠르기 때문이다. 앞서의 화소 전극(80)을 모서리가 곡선화된 사각형이 수 개로 연결되어 있는 형태로 형성하는 것도 같은 이유에서이다.

이러한 색 필터 기판의 제조 방법에 대하여 간략히 설명한다.

우선, 기판(11) 위에 반사율이 작은 물질 또는 유기 물질을 도포한 후 패터 닝하여 개구부(91)를 갖는 블랙 매트릭스(90)를 형성한다. 여기서, 개구부(91)는 하부 기판의 화소 전극(80)에 대응하는 영역이다. 이어, 개구부(91)에 적(R), 녹(G), 청(도시하지 않음)의 색 필터를 형성한다. 이어, 절연막(100)을 형성하고, 그 위에 개구 패턴(111)을 갖는 공통 전극(110)을 형성한다.

이와 같이 본 발명에서는 광시야각 액정 표시 장치에서 블랙 매트릭스를 저반사막 또는 유기막으로 형성하여 빛의 누설을 방지할 수 있다.

Claims

제1 절연 기판,

상기 제1 기판 위에 가로 방향으로 형성되어 있는 다수의 게이트선,

상기 게이트선과 절연되어 교차하여 다수의 화소 영역을 이루며 세로 방향으로 형성되어 있는 다수의 데이터선,

상기 게이트선 사이에 형성되어 있는 다수의 독립 배선,

상기 독립 배선의 가지로서 상기 독립 배선과 연결되어 있는 다수의 유지 용량 전극,

상기 화소 영역에 형성되어 있는 화소 전극,

상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 절연 기판,

상기 제2 기판에 형성되어 있으며, 상기 화소 영역에 대응하는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스,

상기 개구부에 형성되어 있는 색 필터,

상기 색 필터 위에 형성되어 있으며 개구 패턴을 갖는 공통 전극을 포함하며,

상기 블랙 매트릭스는 저반사막으로 이루어지며, 상기 화소 전극은 모서리가 곡선화된 사각형이 수 개로 연결되어 있는 형태인 광시야각 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 블랙 매트릭스는 하부의 크롬막과 상부의 크롬 산화막으로 이루어진 광시야각 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 블랙 매트릭스는 탄소를 포함하는 유기막으로 이루어진 광시야각 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 개구 패턴은 십자(+) 모양이 여러 개 연결되어 있는 형태인 광시야각 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 화소 전극은 상기 독립 배선 및 상기 유지 용량 전극과 중첩되어 있는 광시야각 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 블랙 매트릭스 및 상기 색 필터를 덮고 있는 절연막을 더 포함하는 광시야각 액정 표시 장치.