KR101304902B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 절연 기판, 절연 기판 위에 일방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선, 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선, 데이터선 및 게이트선과 각각 연결되어 있는 복수의 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 모퉁이가 둥근 복수개의 사각형으로 이루어지는 복수의 화소 전극을 포함하고, 화소 전극은 그 배열이 행열을 이루고, 이웃하는 화소 행의 화소 전극은 서로 엇갈려 배치되어 있어서 인접한 세 개의 화소 전극이 복수의 삼화소 인접 영역을 형성하고, 박막 트랜지스터는 삼화소 인접 영역에 배치되어 있다.
액정표시장치, 소전극, 개구율

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2은 도 1의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
*도면 주요 부호의 설명*
3: 액정층 9a, 9b: 소전극
11, 21: 배향막 12, 22: 편광판
31: 액정 분자 27: 절개부
85: 연결 부재 100: 박막 트랜지스터 표시판
110, 210: 절연 기판 121, 129: 게이트선
124: 게이트 전극 131: 유지 전극선
133: 유지 전극 140: 게이트 절연막
151, 154: 반도체
152: 저농도 도핑 영역 153: 소스 영역
154a, 154b: 채널 영역 155: 드레인 영역
159: 소스/드레인 영역 160: 층간 절연막
163, 165: 저항성 접촉 부재 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 보호막 185: 접촉 구멍
191: 화소 전극 200: 공통 전극 표시판
210: 절연 기판 220: 차광 부재
230: 색필터 250: 덮개막
270: 공통 전극
본 발명은 표시판으로 특히, 액정 표시 장치용 표시판에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
그 중에서도 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시 판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 모드 액정 표시 장치는 대비비가 크고 광시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
그런데 액정 표시 장치는 시야각이 좁은 것이 중요한 단점이다. 이러한 단점을 극복하고자 시야각을 넓히기 위한 다양한 방안이 개발되고 있는데, 그 중에서도 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하고 화소 전극과 그 대향 전극에 절개 패턴을 형성하거나 전극을 다수의 소전극으로 분할하는 방법이 있다.
그러나 절개 패턴을 형성하면 절개 패턴 부분만큼 개구율이 감소하고, 소전극을 형성하면 소전극을 연결하기 위한 연결부로 인해서 개구율이 감소한다.
따라서 본 발명은 액정 표시 장치의 개구율 감소를 최소화하여 고휘도의 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 절연 기판, 절연 기판 위에 일방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선, 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선, 데이터선 및 게이트선과 각각 연결되어 있는 복수의 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 모퉁이가 둥근 복수개의 사각형으로 이루어지는 복수의 화소 전극을 포함하고, 화소 전극은 그 배열이 행열을 이루고, 이웃하는 화소 행의 화소 전극은 서로 엇갈려 배치되어 있어서 인접한 세 개의 화소 전극이 복수의 삼화소 인접 영역을 형성하고, 박막 트랜지스터는 삼화소 인접 영역에 배치되어 있다.
삼화소 인접 영역은 두 화소 전극의 모퉁이와 한 화소 전극의 모서리에 의해서 이루어질 수 있다.
소전극은 일직선 상에 위치하고 소전극은 연결 부재에 의해서 연결되어 있을 수 있다.
박막 트랜지스터는 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극, 게이트 전극과 절연되어 중첩하는 반도체,
데이터선과 연결되며 반도체와 중첩하는 소스 전극, 그리고 반도체와 중첩하여 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터는 기판 위에 형성되어 있으며 채널 영역, 드레인 영역 및 소스 영역을 가지는 반도체, 채널 영역과 절연되어 중첩하는 게이트 전극, 소스 영역과 전기적으로 연결되어 있는 소스 전극, 그리고 드레인 영역과 전기적으로 연결되어 있는 드레인 전극을 포함할 수 있다.
반도체는 다결정 규소로 이루어질 수 있다.
게이트 전극은 게이트선에서 가지의 형태로 돌출되어 있고, 반도체는 구부러진 형태를 가짐으로써 게이트선 및 게이트 전극과 각각 중첩할 수 있다.
반도체는 이웃하는 두 개의 삼화소 인접 영역에 걸쳐 형성되어 있을 수 있다.
기판 위에 형성되어 있으며 게이트선과 나란한 유지 전극선을 더 포함하고, 드레인 전극은 데이터선을 따라 뻗은 세로부 및 유지 전극선과 중첩하는 확장부를 포함할 수 있다.
유지 전극선은 이웃하는 두 게이트선으로부터 거의 동일한 거리에 위치할 수 있다.
기판과 마주하는 대향 기판, 대향 기판 위에 형성되어 있는 차광 부재, 차광 부재에 의해 정의되는 영역에 형성되어 있는 색필터, 그리고 색필터 위에 형성되어 있으며 복수의 절개부를 가지는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
차광 부재는 삼화소 인접 영역과 대응할 수 있다.
절개부는 소전극의 중심과 각각 대응할 수 있다.
삼화소 인접 영역을 이루는 세 개의 화소 전극과 대응하는 색필터는 각각 적색, 녹색 및 청색을 표시할 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 다른 액정 표시 장치는 절연 기판, 절연 기판 위에 형성되어 있으며 소스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 포함하는 복수의 반도체, 반도체 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며 채널 영역과 적어도 두 부분 이상에서 중첩하는 복수의 게이트선, 게이트선 위에 형성되어 있는 층간 절연막, 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 접촉구를 통해 소스 영역 및 드레인 영역과 각각 연결되어 있는 복수의 소스 전극 및 드레인 전극, 소스 전극 및 드레인 전극 위에 형성되어 있는 보호막, 그리고 보호막 위에 형성되어 있으며 접촉구를 통해 드레인 전극과 각각 연결되어 있는 복수의 화소 전극을 포함하고, 화소 전극은 그 배열이 행열을 이루고, 이웃하는 화소 행의 화소 전극은 서로 엇갈려 배치되어 있어서 인접한 세 개의 화소 전극이 복수의 삼화소 인접 영역을 형성하고, 박막 트랜지스터는 삼화소 인접 영역에 배치되어 있을 수 있다.
게이트선은 가지의 형태로 돌출된 게이트 전극을 포함하고, 반도체는 구부러진 형태를 가짐으로써 게이트선 및 게이트 전극과 각각 교차할 수 있다.
삼화소 인접 영역은 두 화소 전극의 모퉁이와 한 화소 전극의 모서리에 의해서 이루어질 수 있다.
반도체는 이웃하는 두 개의 삼화소 인접 영역에 걸쳐 형성되어 있을 수 있다.
화소 전극은 제1 소전극과 제2 소전극으로 이루어질 수 있다.
제1 소전극과 제2 소전극은 모퉁이가 둥글려진 사각형일 수 있다.
제1 소전극과 제2 소전극은 연결 부재에 의해서 연결되어 있을 수 있다.
반도체는 다결정 규소로 이루어질 수 있다.
기판과 마주하는 대향 기판, 대향 기판 위에 형성되어 있는 색필터, 그리고 색필터 위에 형성되어 있는 절개부를 가지는 공통 전극을 더 포함하고, 삼화소 인접 영역을 이루는 세 개의 화소 전극과 대응하는 색필터는 각각 적색, 녹색 및 청색을 표시할 수 있다.
기판과 마주하는 대향 기판, 대향 기판 위에 형성되어 있는 색필터, 그리고 색필터 위에 형성되어 있으며 제1 및 제2 소전극의 중심과 대응하는 절개부를 가지는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
삼화소 인접 영역을 이루는 세 개의 화소 전극과 대응하는 색필터는 각각 적색, 녹색 및 청색을 표시할 수 있다.
차광 부재는 삼화소 인접 영역과 대응할 수 있다.
기판 위에 형성되어 있으며 게이트선과 나란한 유지 전극선을 더 포함하고, 드레인 전극은 데이터선을 따라 뻗은 세로부 및 유지 전극선과 중첩하는 확장부를 포함할 수 있다.
유지 전극선은 이웃하는 두 게이트선으로부터 거의 동일한 거리에 위치할 수 있다.
데이터선은 반도체와 중첩할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판에 대한 배치도이고, 도 3은 도 1의 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판에 대한 배치도이고, 도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 도1, 도 2 및 도 4를 참조하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 산화 규소(SiO2) 또는 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 차단막(blocking film)(111)이 형성되어 있다. 차단막(111)은 복층 구조를 가질 수도 있다.
차단막(111) 위에는 다결정 규소 따위로 이루어진 복수의 섬형 반도체(151)가 형성되어 있다.
섬형 반도체(151)는 가로 방향으로 뻗어 있는 제1 가로부(151a), 제1 가로부(151a)로부터 세로 방향으로 뻗은 세로부(151b), 세로부(151b)와 연결되어 가로 방향으로 뻗어 있는 제2 가로부(151c)를 포함한다. 제1 가로부(151a)와 제2 가로부(151c)의 한쪽 끝 부분은 다른 층 과의 접속을 위하여 면적이 넓을 수 있다.
각각의 반도체(151)는 도전성 불순물을 함유하는 불순물 영역(extrinsic region)과 도전성 불순물을 거의 함유하지 않은 진성 영역(intrinsic region)을 포함하며, 불순물 영역에는 불순물 농도가 높은 고농도 영역(heavily doped region) 과 불순물 농도가 낮은 저농도 영역(lightly doped region)이 있다.
진성 영역은 서로 떨어져 있는 두 개의 채널 영역(154a, 154b)을 포함한다. 채널 영역(154a, 154b)은 각각 반도체(151)의 세로부(151b)와 제2 가로부(151c)에 위치한다. 그리고 고농도 불순물 영역은 채널 영역(154a, 154b)을 중심으로 분리되어 있는 소스 영역(source region)(153), 소스/드레인 영역(source/drain region)(159) 및 드레인 영역(drain region)(155)을 포함한다.
그리고 고농도 영역(153, 155, 159)과 채널 영역(154a, 154b) 사이에 위치한 저농도 불순물 영역(152a, 152b)은 저농도 도핑 드레인 영역(lightly doped drain region, LDD region)이라고 하며 그 폭이 다른 영역보다 좁다.
이때, 도전성 불순물로는 붕소(B), 갈륨(Ga) 등의 P형 불순물과 인(P), 비소(As) 등의 N형 불순물을 들 수 있다. 저농도 도핑 영역(152a, 152b)은 박막 트랜지스터의 누설 전류(leakage current)나 펀치스루(punch through) 현상이 발생하는 것을 방지하며, 저농도 도핑 영역(152a, 152b)은 불순물이 들어있지 않은 오프셋(offset) 영역으로 대체할 수 있다.
반도체(151) 및 차단막(111) 위에는 질화 규소 또는 산화 규소로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 주로 가로 방향으로 뻗은 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며, 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 포함한다.
게이트선(121)의 일부분은 반도체(151)의 세로부(151b)에 위치하는 채널 영역(154a)과 중첩하고, 게이트 전극(124)은 반도체(151)의 제2 가로부(151c)에 위치하는 채널 영역(154b)과 각각 중첩한다. 세로부(151b)에 위치하는 채널 영역(154a)과 중첩하는 게이트선(121)의 일부분은 박막 트랜지스터의 게이트 전극으로 사용된다.
게이트선(121)의 한 쪽 끝 부분은 다른 층 또는 외부의 구동 회로와 접속하기 위하여 면적이 넓을 수 있으며, 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)가 기판(110) 위에 집적되는 경우 게이트선(121)이 게이트 구동 회로에 바로 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 아래, 위로 돌출한 유지 전극(storage electrode)(133)을 포함한다. 유지 전극선(131)은 이웃하는 게이트선(121)으로부터 거의 동일한 거리에 위치한다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121), 유지 전극선(131) 및 게이트 절연막(140) 위에는 층간 절연막(interlayer insulating film)(160)이 형성되어 있다. 층간 절연막(160)은 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photo sensitivity)을 가지는 유기 물질, 플라스마 화학 기상 증착으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 또는 무기 물질인 질화 규소 따위로 형성할 수 있다. 층간 절연막(160) 및 게이트 절연막(140)에는 소스 영역(153) 및 드레인 영역(155)을 각각 노출하는 복수의 접촉 구멍(163, 165)이 형성되어 있다.
층간 절연막(160) 위에는 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차하는 복수의 데이터선(date line)(171) 및 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 세로 방향으로 뻗어 있으며 분리되어 있는 복수의 제1 및 제2 세로부(171a, 171b)를 포함하고, 제1 세로부(171a)와 제2 세로부(171b)를 연결하는 연결부(171c)를 포함한다.
각각의 제1 세로부(171a)와 제2 세로부(171b)는 세로 방향으로 일정한 간격으로 배치되어 있으며, 제1 세로부(171a)와 제2 세로부(171b)가 교대로 반복된다. 따라서 데이터선(171)은 반복적으로 굽어 있다. 즉, 제1 세로부(171a), 제1 세로부(171a)로부터 가로 방향으로 뻗은 연결부(171c), 연결부(171c)와 세로 방향으로 연결되어 있는 제2 세로부(171b), 제2 세로부(171b)로부터 가로 방향으로 뻗은 연결부(171b), 연결부(171c)와 세로 방향으로 연결되어 있는 제1 세로부(171a)와 같이 제1 세로부(171a), 제2 세로부(171b) 및 연결부(171c)가 반복된다.
각각의 데이터선(171)은 접촉 구멍(163)을 통해 소스 영역(153)과 연결되어 있으며 소스 영역(153)과 연결되는 부분은 다른 부분에 비해서 폭이 확장되어 있으며, 이는 박막 트랜지스터의 소스 전극(173)이 된다. 데이터선(171)의 한쪽 끝 부분은 다른 층 또는 외부의 구동 회로와 접속하기 위하여 면적이 넓을 수 있으며, 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)가 기판(110) 위에 집적되는 경우 데이터선(171)이 데이터 구동 회로에 바로 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며, 드레인 전극의 한쪽 끝 부분은 접촉 구멍(165)을 통해서 드레인 영역(155)과 연결되어 있다. 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 제1 및 제2 세로부(171a, 171b)를 따라 길게 뻗어 있으며, 드레인 영역(155)과 연결되지 않은 반대 쪽 끝 부분은 확장되어 유지 전극(133)과 중첩한다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하 며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 층간 절연막(160) 위에는 평탄화 특성이 우수한 유기물 따위로 만들어진 보호막(passivation)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 감광성(photosensitivity)을 가지는 물질로 사진 공정만으로 만들어질 수 있다. 보호막(180)은 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등 유전 상수 4.0 이하의 저유전율 절연 물질 또는 질화 규소 따위의 무기물로 이루어질 수도 있으며, 무기물로 이루어진 하부막과 유기물로 이루어진 상부막을 포함할 수도 있다.
그리고 보호막(180)은 드레인 전극(175)을 노출하는 복수의 접촉 구멍(185)을 가진다.
보호막(180) 위에는 IZO(indium zinc oxide) 또는 ITO(indium tin oxide) 등과 같이 투명한 도전 물질 또는 알루미늄이나 은 등 불투명한 반사성 도전 물질로 이루어지는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다.
각 화소 전극(191)은 제1 소전극(9a) 및 제2 소전극(9b)을 포함하며, 제1 소전극(9a)과 제2 소전극(9b)은 모퉁이가 둥글려진 사각형이고, 제1 소전극(9a)과 제2 소전극(9b)은 연결 부재(85)에 의해서 서로 연결되어 있다.
화소 전극(191)의 왼쪽 및 오른쪽 경계선은 데이터선(171)의 제1 및 제2 세로부(171a, 171b) 위에 위치한다. 그리고 임의의 한 행에 위치하는 화소 전극(191)의 왼쪽 및 오른쪽 경계선은 다음 또는 전 행에 위치하는 화소 전극(191)의 가상의 세로 중심선 부근에 위치한다. 즉, 임의의 한 행에 위치하는 화소 전극(191)의 세로 중심선과 다음 또는 전 행에 위치하는 화소 전극(191)의 세로 중심선은 화소 전극의 왼쪽 또는 오른쪽 경계선으로부터 연결부(85)의 중앙까지의 거리만큼 어긋나 있다.
인접하는 세 개의 화소 전극은 두 화소 전극의 모퉁이와 한 화소 전극의 모서리에 의해서 대략 삼각형의 삼화소 인접 영역(T)을 이루며, 게이트 전극(124), 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 반도체(151)로 이루어지는 박막 트랜지스터는 삼화소 인접 영역(T)에 위치한다. 여기서 반도체(151)는 인접하는 두 개의 삼화소 인접 영역(T)에 걸쳐 배치되어 있고, 이를 통하여 소스 영역(153)과 소스 전극(173)이 접촉구(163)를 통하여 연결될 수 있는 공간과 드레인 영역(155)과 드레인 전극(175)이 접촉구(165)를 통하여 연결될 수 있는 공간을 개구율에 영향을 주지 않는 위치에 마련할 수 있다. 또한 반도체(151)를 직각으로 꺽이도록 형성하여 게이트선(121) 및 게이트 전극(124)과 중첩함으로써 채널 길이가 증가된 듀얼 게이트 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다.
연결 부재(85)는 제1 소전극(9a)과 제2 소전극(9b)을 연결하는 세로부와 다른 층과의 연결을 위한 돌출부를 포함한다.
돌출부는 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받아 화소 전극(191)으로 전달한다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)이 유지 전극(133)과 중첩하여 이루는 축전기를 "유지 축전기(storage capacitor)"라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
다음 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 차광 부 재(220)는 화소 전극(191)과 마주하며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(225)를 가지고 있다. 차광 부재(220)는 삼화소 인접 영역(T)과 대응하는 부분에서는 폭이 확장되어 삼화소 인접 영역(T)을 폭넓게 가린다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재한다. 각 색필터(230)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색필터(230)는 가로 방향으로 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 교대로 반복되고, 삼화소 인접 영역을 이루는 세 개의 화소 전극(191)과 대응하는 색필터(230)는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 표시한다.
색필터(230) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기)절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어진다. 공통 전극(270)에는 복수의 절개부(27)가 형성되어 있다. 각각의 절개부(27)는 원형 또는 모퉁이가 둥글려진 사각형 일 수 있으며, 소전극(9a, 9b)의 중심 부분과 대응한다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다. 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(12, 22)가 구비되어 있는데, 두 편광자(12, 22)의 편광축은 직교 한다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 액정 표시 장치는 또한 편광자(12, 22), 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 입사광은 서로 직교하는 편광자(12, 22)를 통과하지 못하고 차단된다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(191)에 데이터 전압을 인가하면, 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 대략 수직인 전기장이 생성된다. 액정 분자(도시하지 않음)들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장 방향에 수직이 되도록 그 방향을 바꾸고자 한다.
전기장 생성 전극(191, 270)의 절개부(27)와 화소 전극(191)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들(31)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 절개부(27)와 화소 전극(191)의 변에 거의 수직이다. 제1 소전극(9a) 및 제2 소전극(9b)의 네 변과 절개부(27)에 의해 형성되는 전기장에 의해 액정이 기울어지므로, 액정은 모든 방향으로 기울어진다. 이와 같이 액정 분자(31)가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진 다.
이상의 실시예에서는 반도체가 다결정 규소로 이루어지나 비정질 규소로 형성될 수 있다.
다음 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 6은 도 5의 VI-VI선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
투명한 유리 또는 절연 기판 위에 복수의 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 게이트선(121)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위해서 끝 부분이 넓을 수 있다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗어 있으며, 아래 위로 확장된 유지 전극(133)을 포함한다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에서와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀)로 만들어진 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 섬형 반도체(154)는 게이트선(121)의 일부분과 중첩하며, 반도체(154)와 중첩하는 게이트선(121)은 박막 트랜지스터의 게이트 전극(124)이 된다. 반도체(154) 위에는 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(154)와 저항성 접촉 부재(163, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차한다.
데이터선(171)은 도 1의 실시예에서와 같이 반복적으로 굽어 있으며, 제1 세 로부(171a), 제2 세로부(171b) 및 연결부(171c)를 포함한다. 제1 세로부(171a) 및 제2 세로부(171b)의 일부는 반도체(154)와 중첩하며 중첩된 부분은 박막 트랜지스터의 소스 전극(source electrode)(173)이 된다.
데이터선(171)의 끝 부분은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 넓을 수 있다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 한쪽 끝 부분이 소스 전극(173)과 마주한다. 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 제1 및 제2 세로부(171a, 171b)를 따라 길게 뻗어 있으며, 소스 전극(173)과 마주하지 않는 반대 쪽 끝 부분은 확장되어 유지 전극(133)과 중첩한다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 도 1 및 도 2에 설명한 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
반도체(154)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.
보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 그 표면은 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성을 가질 수 있으며 그 유전 상수는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 IZO 또는 ITO로 이루어지는 복수의 화소 전극(191)이 형성되어 있다.
각 화소 전극(191)은 제1 소전극(9a) 및 제2 소전극(9b)을 포함하며, 제1 소전극(9a) 및 제2 소전극(9b)은 모퉁이가 둥글려진 사각형이다. 제1 소전극(9a)과 제2 소전극(9b)은 연결 부재(85)에 의해서 서로 연결되어 있다.
화소 전극(191)의 왼쪽 및 오른쪽 경계선은 데이터선(171) 위에 위치한다. 그리고 임의의 한 행에 위치하는 화소 전극(191)의 왼쪽 및 오른쪽 경계선은 다음 또는 전 행에 위치하는 화소 전극(191)의 가상의 세로 중심선 부근에 위치한다. 즉, 임의의 한 행에 위치하는 화소 전극(191)의 세로 중심선과 다음 또는 전 행에 위치하는 화소 전극(191)의 세로 중심선은 화소 전극(191)의 왼쪽 또는 오른쪽 경계선으로부터 연결부(85)의 중앙까지의 거리만큼 어긋나 있다.
인접하는 세 개의 화소 전극은 두 화소 전극의 모퉁이와 한 화소 전극의 모서리에 의해서 대략 삼각형의 삼화소 인접 영역(T)을 이루며, 게이트 전극(124), 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 반도체(154)로 이루어지는 박막 트랜지스터는 삼화소 인접 영역(T)에 위치한다.
연결 부재(85)는 제1 소전극(9a)과 제2 소전극(9b)을 연결하는 세로부와 다른 층과 연결하기 위한 돌출부를 포함한다.
돌출부는 접촉 구멍(185)을 통해 확장부(177)와 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받아 화소 전극(191)으로 전달한다.
이상 설명한 바와 같이 삼화소 인접 영역에 박막 트랜지스터를 배치시킴으로써 박막 트랜지스터와 화소 전극이 중첩하는 영역을 최소화한다. 따라서 화소 전극의 개구율이 증가하고 고휘도의 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (29)

  1. 절연 기판,
    상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며, 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함하는 반도체,
    상기 반도체 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 채널 영역과 중첩하는 게이트선,
    상기 게이트선 위에 형성되어 있는 층간 절연막,
    상기 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 소스 영역과 전기적으로 연결되어 있는 소스 전극을 가지는 복수의 데이터선,
    상기 드레인 영역과 전기적으로 연결되어 있는 드레인 전극,
    상기 데이터선 및 드레인 전극 위에 형성되어 있는 보호막, 그리고
    상기 보호막 위에 형성되어 있으며 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극을 포함하고,
    상기 데이터선은 상기 드레인 영역과 중첩하고,
    상기 화소 전극은 그 배열이 행열을 이루고, 이웃하는 화소 행의 화소 전극은 서로 엇갈려 배치되어 있어서 인접한 세 개의 화소 전극이 복수의 삼화소 인접 영역을 형성하고,
    상기 반도체는 이웃하는 두 개의 삼화소 인접 영역에 걸쳐 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 소스 전극은 상기 소스 영역과 중첩하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 게이트선은 게이트선으로부터 돌출한 게이트 전극을 포함하고,
    상기 채널 영역은 상기 게이트선과 중첩하는 제1 채널 영역과 상기 게이트 전극과 중첩하는 제2 채널 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 반도체는 구부러진 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 반도체는 다결정 규소로 이루어지는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 모퉁이가 둥근 복수 개의 사각형으로 이루어진 액정 표시 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 층간 절연막에 형성되어 있는 제1 및 제2 접촉 구멍을 통해서 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 각각 연결되며,
    상기 제1 및 제2 접촉 구멍은 상기 삼화소 인접 영역에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제6항에서,
    상기 삼화소 인접 영역은 두 화소 전극의 모퉁이와 한 화소 전극의 모서리에 의해서 이루어지는 액정 표시 장치.
  10. 제6항에서,
    상기 기판과 마주하는 대향 기판,
    상기 대향 기판 위에 형성되어 있는 차광 부재,
    상기 차광 부재에 의해 정의되는 영역에 형성되어 있는 색필터, 그리고
    상기 색필터 위에 형성되어 있으며 복수의 절개부를 가지는 공통 전극
    을 더 포함하는 액정 표시 장치.
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