KR101315378B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정표시장치는 제1기판과, 제1기판과 대향하는 제2기판과, 제1기판과 제2기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하며, 제1기판은 절연기판과, 절연기판 상에 위치하는 게이트선과, 게이트선과 절연 교차하는 데이터선과, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터와 연결되어 있고 게이트선을 사이에 두고 서로 이격되어 있으며 액정층이 제1배향방향을 갖는 제1부분과 액정층이 제1배향방향과 다른 제2배향방향을 갖는 제2부분을 가지는 화소전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 개구율이 향상된 액정표시장치가 제공된다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개략 단면도이고,
도 2은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 액정패널의 배치도이고,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 액정패널의 배치도이고,
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ를 따른 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치의 액정패널의 배치도이고,
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ을 따른 단면도이고,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 액정표시장치의 액정패널의 배치도이고,
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ를 따른 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 제1기판 110 : 제1절연기판
121 : 게이트선 122 : 게이트전극
131 : 게이트절연막 141 : 반도체층
142 : 저항접촉층 151 : 데이터선
152 : 소스전극 153 : 드레인전극
161 : 절연막 171 : 평탄화층
181 : 화소전극 181a : 제1부분
181b : 제2부분 181c : 제3부분
191 : 제1배향막 191a : 제1러빙영역
191b : 제2러빙영역 200 : 제2기판
210 : 제2절연기판 221 : 컬러필터층
231 : 블랙매트릭스 241 : 공통전극
243 : 제1절개패턴 245 : 제2절개패턴
251 : 제2배향막 251a : 제3러빙영역
251b : 제4러빙영역 300 : 액정층
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 게이트선이 화소의 중앙에 배치된 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 종래의 브라운관을 대신하여 액정표시장치(liquid crystal display device, LCD), 플라즈마디스플레이패널(plasma display panel, PDP), 유기전계발광장치(organic light emitting diode, OLED) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.
이 중 액정표시장치는 액정패널과 액정패널에 빛을 공급하는 백라이트유닛을 포함한다. 액정패널은 박막트랜지스터를 포함하는 제1기판과, 제1기판과 대향하는 제2기판과, 양 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.
한편, 액정패널은 액정층의 구동을 위해 여러 개의 신호선을 포함하며, 신호선이 외부로 시인되지 않게 하기 위해서 블랙매트릭스 등의 차광부재를 더 포함한다.
그런데, 이 차광부재로 인해 액정표시장치의 개구율이 감소하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 개구율이 향상된 표시장치와 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 제1기판과, 제1기판과 대향하는 제2기판과, 제1기판과 제2기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하며, 제1기판은 절연기판과, 절연기판 상에 위치하는 게이트선과, 게이트선과 절연 교차하는 데이터선과, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터와 연결되어 있고 게이트선을 사이에 두고 서로 이격되어 있으며 액정층이 제1배향방향을 갖는 제1부분과 액정층이 제1배향방향과 다른 제2배향방향을 갖는 제2부분을 가지는 화소전극을 포함하는 액정표시장치에 의하여 달성될 수 있다.
화소전극은 게이트선과 대응하며, 제1부분과 제2부분을 연결하는 제3부분을 더 포함할 수 있다.
제2기판은 액정층을 사이에 두고 화소전극과 마주하는 공통전극을 포함하며, 제3부분과 대응하는 공통전극과 제1부분 및 제2부분과 대응하는 공통전극은 동일한 높이를 가질 수 있다.
제1기판은 화소전극 상에 위치하며, 제1부분에 대응하는 제1러빙영역과 제2부분에 대응하는 제2러빙영역을 가지는 제1배향막을 더 포함하며, 제2기판은 제1러빙영역에 대응하는 제3러빙영역과 제2러빙영역에 대응하는 제4러빙영역을 가지는 제2배향막을 포함할 수 있다.
제1러빙영역의 러빙방향은 게이트선 및 데이터선과 교차하며, 제2러빙영역의 러빙방향은 제1러빙영역의 러빙방향과 교차할 수 있다.
제3러빙영역의 러빙방향은 제2러빙영역의 러빙방향과 동일하며, 제4러빙영역의 러빙방향은 제1러빙영역의 러빙방향과 동일할 수 있다.
액정층은 비틀린 네마틱(twisted nematic) 모드일 수 있다.
제2기판은 액정층을 사이에 두고 화소전극과 대향하는 공통전극을 포함하며, 화소전극 또는 공통전극 중 적어도 하나에는 절개패턴이 형성되어 있을 수 있다.
액정층은 수직 배향(vertical alignment) 모드일 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다.
설명에서 ‘상에’또는 ‘상’은 두 층(막) 간에 다른 층(막)이 개재되거나 개재되지 않는 것을 의미한다.
이하에서, 배향방향은 액정층에 전기적 필드가 형성될 때, 액정분자가 움직이는 방향을 말하며, 액정층의 모드에 따라 수직방향 또는 수평방향으로 구동되는 전체적인 구역의 방향을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치(1)를 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(1)는 제1기판(100)과, 제1기판(100)과 대향하는 제2기판(200)과, 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이에 위치하는 액정층(300)과, 제2기판(200) 후방에서 제2기판(200) 방향으로 빛을 공급하는 광원(400)을 포함한다.
우선, 도 2 및 도 3을 참조하여 제1기판(100)에 대하여 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1절연기판(110) 상에 게이트 신호를 전달하는 게이트배선이 형성되어 있다. 게이트배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121)과, 게이트선(121)으로부터 확장되어 게이트선(121)과 연결되어 있는 게이트 전극(122)을 포함한다.
게이트배선의 게이트선(121)과 게이트전극(122)은 일체로 형성되어 있다.
게이트배선은 금속으로 이루어질 수 있으며, 단층 혹은 다층으로 이루어진다.
게이트배선 상에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트절연막(131)이 형성되어 있다.
게이트절연막(131) 상에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 등으로 이루어진 반도체층(141)이 형성되어 있다.
반도체층(141)은 후술할 소스전극(152)과 드레인전극(153) 사이를 비롯하여 데이터선(151)과 소스전극(152) 및 드레인전극(153)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다.
반도체층(141)의 상부에는 실리사이드(silicide), 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 등의 물질로 이루어지는 저항접촉층(142)이 형성되어 있다.
저항접촉층(142)은 그 하부의 반도체층(141)과 그 상부의 후술하는 소스전극(152) 및 드레인전극(153) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
저항접촉층(142) 및 게이트절연막(131) 상에는 데이터배선이 형성되어 있다.
데이터배선은 데이터선(151)과, 데이터선(151)으로부터 연장된 소스전극(152) 및 소스전극(152)과 마주하는 드레인전극(153)을 포함한다.
데이터선(151)은 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 절연 교차하며 데이터 전압을 전달한다.
각 데이터선(151)에서 드레인전극(153)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스전극(152)을 이룬다. 소스전극(152)과 드레인전극(153)은 분리되어 있으며, 게이트전극(122)을 사이에 두고 서로 반대쪽에 위치하고 있다.
데이터배선은 금속으로 이루어질 수 있으며, 단층 혹은 다층으로 이루어진다.
소스전극(152)과 드레인전극(153)은 반도체층(141) 위에 있는 저항접촉층(142)과 오믹 컨택(ohmic contact)을 이룬다.
게이트전극(122), 소스전극(152), 드레인전극(153), 반도체층(141), 저항접 촉층(142)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이룬다.
데이터선배선 및 노출된 반도체층(141) 상에는 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 이루어진 절연막(161)이 형성되어 있다.
절연막(161) 상에는 유기 물질로 이루어진 평탄화층(171)이 형성되어 있다.
절연막(161) 및 평탄화층(171)에는 드레인전극(153)이 드러나는 제1접촉구(176) 및 제2접촉구(177)가 형성되어 있다.
평탄화층(171) 상에는 인듐틴옥사이드(ITO) 또는 인듐징크옥사이드(IZO)로 이루어진 화소전극(181)이 형성되어 있다.
화소전극(181)은 게이트선(121)을 사이에 두고 이격되어 있으며 후술할 액정층(300)이 제1배향방향(x₁)을 갖는 제1부분(181a)과, 액정층(300)이 제2배향방향(x₂)을 갖는 제2부분(181b)을 포함한다.
화소전극(181)은 제1접촉구(176) 및 제2접촉구(177)를 통하여 드레인전극(153)과 물리적 및 전기적으로 연결되어 드레인전극(153)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
화소전극(181) 상에는 제1배향막(191)이 형성되어 있다.
제1배향막(191)은 화소전극(181)의 제1부분(181a)과 대응하는 제1러빙영역(191a)과, 화소전극(181)의 제2부분(181b)과 대응하는 제2러빙영역(191b)을 포함한다.
제1러빙영역(191a)의 러빙방향은 게이트선(121) 및 데이터선(151)과 교차하는 제1방향(d₁)이다.
제2러빙영역(191b)의 러빙방향은 제1러빙영역(191a)의 러빙방향인 제1방향(d₁)과 교차하는 제2방향(d₂)이다.
다음, 도 2 및 도 3을 참조하여 제2기판(200)에 대하여 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2절연기판(210) 상에는 컬러필터(221)와 블랙매트릭스(231)가 형성되어 있다.
컬러필터(221)는 붉은색, 녹색, 파란색 중 적어도 하나의 색 안료를 포함한 감광물질이 내포된 유기물로 이루어져 있으며, 게이트선(121)과 데이터선(151)으로 구획되는 영역 내에 형성되어 있다.
블랙매트릭스(231)는 컬러필터(221)에 이웃하여 형성되어 있다.
블랙매트릭스(231)는 보통 검은색 안료를 포함하는 유기물로 이루어져 있으며, 크롬(Cr) 등의 금속 박막으로 이루어질 수 있다.
블랙매트릭스(231)는 데이터선(151) 및 박막트랜지스터(TFT) 등이 외부로 시인되는 것을 차단하여 액정표시장치(1)의 계조비를 높여준다.
또한, 게이트선(121)에 대응하는 위치에는 블랙매트릭스(231)가 위치하고 있지 않다.
컬러필터(221) 및 블랙매트릭스(231) 상에는 공통전극(241)이 형성되어 있다.
공통전극(241)은 후술할 액정층(300)을 사이에 두고 화소전극(181)과 마주하고 있다. 공통전극(241)은 화소전극(181)과 같이 인듐틴옥사이드(ITO) 또는 인듐징크옥사이드(IZO)로 이루어져 있다.
게이트선(121)에 대응하는 위치에 블랙매트릭스(231)가 위치하고 있지 않으므로, 게이트선(121)에 대응하는 공통전극(241)의 제1영역(241a)과 각각 화소전극(181)의 제1부분(181a) 및 제2부분(181b)과 대응하는 공통전극(241)의 제2영역(241b) 및 제3영역(241c)은 제2절연기판(210)으로부터 동일한 높이(h)를 가지고 있다.
공통전극(241) 상에는 제2배향막(251)이 형성되어 있다.
제2배향막(251)은 제1배향막(191)의 제1러빙영역(191a)과 대응하는 제3러빙영역(251a)과, 제1배향막(191)의 제2러빙영역(191b)과 대응하는 제4러빙영역(251b)을 포함한다.
제3러빙영역(251a)의 러빙방향은 제1배향막(191)의 제2러빙영역(191b)의 러빙방향과 동일한 제2방향(d₂)이다.
제4러빙영역(251b)의 러빙방향은 제1배향막(191)의 제1러빙영역(191a)의 러빙방향과 동일한 제1방향(d₁)이다.
다음, 도 3을 참조하여 액정층(300)에 대하여 설명한다.
액정층(300)은 제1기판(100)의 제1배향막(191)과 제2기판(200)의 제2배향막(251) 사이에 위치하고 있다.
액정층(300)은 비틀린 네마틱(twisted nematic)모드이다. 액정층(300)은 서로 교차되어 러빙되어 있는 제1배향막(191)과 제2배향막(251)에 의하여 제1배향방향(x₁)과 제2배향방향(x₂)을 갖는다.
이상 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치(1)에 따른 효과를 도 3을 참조하여 설명한다.
기존에 액정층의 구동을 위해 게이트선, 데이터선 및 박막트랜지스터가 액정표시장치 외부로 시인되지 않게 하기 위해서 블랙매트릭스 등의 차광부재를 사용하였다. 그런데, 이 차광부재로 인해 액정표시장치의 개구율이 감소하는 문제가 있었다.
한편, 서로 다른 배향방향이 교차하는 부분은 액정층의 배향방향의 제어가 잘 되지 않아서 블랙매트릭스 등의 차광부재가 필요하다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이. 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치(1)는 제1배향방향(x₁)과 제2배향방향(x₂)이 교차하는 부분에 위치한 게이트선(121)이 차광부재의 역할을 함으로써, 게이트선(121)에 대응하는 위치에 블랙매트릭스(231)가 위치하지 않는다.
광원(400)으로부터 게이트선(121)을 향한 제1빛(L₁)은 게이트선(121)에 의하여 차단당하지만, 게이트선(121)을 빗겨나간 제2빛(L₂)은 제1배향방향(x₁)과 제2배향방향(x₂)을 가진 액정층(300)에 공급되어 제2기판(200)의 외부로 출사된다.
빛이 제2기판(200)의 외부로 출사되면서 빛의 확산 효과로 인하여 게이트선(121)에 대응하는 제2기판(200)에도 빛이 도달한다.
이에 의해, 액정표시장치의 개구율이 향상된다.
또한, 화소전극(181)의 제1부분(181a) 및 제2부분(181b)에 대응하여 각각 교차 러빙되어 있는 제1배향막(191) 및 제2배향막(251)에 의해서 액정층(300)이 서로 다른 제1배향방향(x₁)과 제2배향방향(x₂)을 가진다.
광원(400)으로부터 공급되어 서로 다른 제1배향방향(x₁)과 제2배향방향(x₂)을 가진 액정층(300)을 거친 빛은 제2기판(200) 외부로 출사되어 넓은 분포의 색도치를 나타내어 액정표시장치의 시야각이 향상된다.
이하, 본 발명의 제 2실시예에 따른 액정표시장치를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
이하, 제1실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하며, 설명이 생략된 부분은 제1실시예 및 공지의 기술에 따른다. 그리고, 본 발명의 제2실시예에서는 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하여 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 화소전극(181)은 제1부분(181a)과 제2부분(181b)을 연결하는 제3부분(181c)을 포함한다.
화소전극(181)의 제3부분(181c)은 게이트선(121)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 즉, 화소전극(181)의 제1부분(181a), 제2부분(181b) 및 제3부분(181c)이 일체로 형성되어 있다.
게이트선(121)에 대응하는 위치에 화소전극(181)이 위치함으로써, 게이트선(121)에 인가되는 게이트 전압이 화소전극(181)에 인가되는 화소 전압에 의해 신호지연이 발생하지만, 게이트선(121)에 대응하는 부분에 화소전극(181)이 위치하므로 액정표시장치의 개구율이 제1실시예에 비해 더욱 향상된다.
이하, 본 발명의 제 3실시예에 따른 액정표시장치를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
이하, 제1실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하며, 설명이 생략된 부분은 제1실시예 및 공지의 기술에 따른다. 그리고, 본 발명의 제3실시예에서는 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하여 설명한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 화소전극(181)의 제1부분(181a)에 대응하는 공통전극(241)의 제2영역(241b)에는 제1절개패턴(243)이 형성되어 있으며, 화소전극(181)의 제2부분(181b)에 대응하는 공통전극(241)의 제3영역(241c)에는 제2절개패턴(245)이 형성되어 있다.
제1절개패턴(243) 및 제2절개패턴(245)으로 인하여 공통전극(241)과 화소전극(181) 사이에는 서로 다른 전기적 필드가 형성된다.
또한, 제1배향막(191) 및 제2배향막(251)은 러빙되어 있지 않다.
액정층(300)은 수직 배향(vertical alignment)모드이다. 액정층(300)은 공통전극(241)에 형성되어 있는 제1절개패턴(243) 및 제2절개패턴(245)에 의해 형성된 서로 다른 전기적 필드에 의해 제1배향방향(x₁)과 제2배향방향(x₂)을 갖는다.
다른 실시예에서, 절개패턴은 공통전극(241)에 한정되지 않고, 화소전극(181)에 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 제4실시예에 따른 액정표시장치를 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
이하, 제3실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하며, 설명이 생략된 부분은 제3실시예 및 공지의 기술에 따른다. 그리고, 본 발명의 제4실시예에서는 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하여 설명한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 액정표시장치의 화소전극(181)은 제1부분(181a)과 제2부분(181b)을 연결하는 제3부분(181c)을 포함한다.
화소전극(181)의 제3부분(181c)은 게이트선(121)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 즉, 화소전극(181)의 제1부분(181a), 제2부분(181b) 및 제3부분(181c)이 일체로 형성되어 있다.
비록 본 발명의 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 개구율이 향상된 표시장치와 그 제조방법이 제공된다.

Claims (9)

  1. 제1기판과, 상기 제1기판과 대향하는 제2기판과, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
    상기 제1기판은,
    절연기판과;
    상기 절연기판 상에 위치하는 게이트선과;
    상기 게이트선과 절연 교차하는 데이터선과;
    상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터와 연결되어 있고, 상기 게이트선을 사이에 두고 서로 이격되어 있으며 상기 액정층이 제1배향방향을 갖는 제1부분과 상기 액정층이 상기 제1배향방향과 다른 제2배향방향을 갖는 제2부분을 가지는 화소전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소전극은 상기 게이트선과 대응하며, 상기 제1부분과 상기 제2부분을 연결하는 제3부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2기판은 상기 액정층을 사이에 두고 상기 화소전극과 마주하는 공통 전극을 포함하며,
    상기 제3부분과 대응하는 공통전극과 상기 제1부분 및 상기 제2부분과 대응하는 공통전극은 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1기판은 상기 화소전극 상에 위치하며, 상기 제1부분에 대응하는 제1러빙영역과 상기 제2부분에 대응하는 제2러빙영역을 가지는 제1배향막을 더 포함하며,
    상기 제2기판은 상기 제1러빙영역에 대응하는 제3러빙영역과 상기 제2러빙영역에 대응하는 제4러빙영역을 가지는 제2배향막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1러빙영역의 러빙방향은 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 교차하며,
    상기 제2러빙영역의 러빙방향은 상기 제1러빙영역의 러빙방향과 교차하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3러빙영역의 러빙방향은 상기 제2러빙영역의 러빙방향과 동일하며, 상기 제4러빙영역의 러빙방향은 상기 제1러빙영역의 러빙방향과 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 액정층은 비틀린 네마틱(twisted nematic) 모드인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2기판은 상기 액정층을 사이에 두고 상기 화소전극과 대향하는 공통전극을 포함하며,
    상기 화소전극 또는 상기 공통전극 중 적어도 하나에는 절개패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 액정층은 수직 배향(vertical alignment) 모드인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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