KR102081827B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 위치하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 게이트선 및 데이터선, 그리고 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 제1 절연막, 상기 제1 절연막 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전기장 생성 전극 위에 위치하는 제2 절연막, 그리고 상기 제2 절연막 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 절연막과 상기 제2 절연막은 무기 절연막을 포함하고, 상기 제1 절연막의 두께는 상기 제2 절연막의 두께보다 두껍다.

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치는 박형화가 용이한 장점을 지니고 있지만, 전면 시인성에 비해 측면 시인성이 떨어지는 단점이 있어 이를 극복하기 위한 다양한 방식의 액정 배열 및 구동 방법이 개발되고 있다. 이러한 광시야각을 구현하기 위한 방법으로서, 화소 전극 및 공통 전극을 하나의 기판에 형성하는 액정 표시 장치가 주목 받고 있다.
한편, 액정 표시 장치의 해상도가 커지면서, 화소의 개수가 증가하고, 이에 따라 데이터선의 수도 증가하게 된다. 이에 따라 데이터 구동부의 수효도 증가하게 되고, 액정 표시 장치의 전체 비용이 증가하게 된다.
액정 표시 장치의 표시 품질을 높이기 위해서는 인접 화소 사이의 데이터 전압과 화소 전압에 따라 형성될 수 있는 커플링을 줄일 필요가 있다. 또한, 킥백 전압을 줄이기 위하여, 화소 내의 유지 축전기의 용량을 크게 형성하는 것이 유리하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 낮은 구동 전압으로 구동하여, 데이터 구동부의 비용 증가를 줄일 수 있고, 액정 표시 장치의 표시 품질을 높일 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 위치하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 게이트선 및 데이터선, 그리고 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 제1 절연막, 상기 제1 절연막 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하는 제2 절연막, 그리고 상기 제2 절연막 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 절연막과 상기 제2 절연막은 무기 절연막을 포함하고, 상기 제1 절연막의 두께는 상기 제2 절연막의 두께보다 두껍다.
상기 제2 전극은 상기 데이터선과 중첩할 수 있다.
상기 제2 절연막은 상기 제1 전극을 드러내는 제1 접촉 구멍을 가지고, 상기 제1 절연막과 상기 제2 절연막은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 드러내는 제2 접촉 구멍을 가지고, 상기 액정 표시 장치는 상기 제1 접촉 구멍과 상기 제2 접촉 구멍 위에 위치하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 절연 기판 위에 위치하는 공통 전압선을 더 포함하고, 상기 데이터선은 인접한 두 개의 화소열 마다 하나씩 위치하고, 상기 공통 전압선은 상기 데이터선과 나란하게 뻗으며, 서로 인접한 두 개의 상기 데이터선 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 절연막과 상기 제2 절연막은 상기 공통 전압선 위에 위치하고, 상기 제1 절연막과 상기 제2 절연막은 상기 공통 전압선의 일부를 드러내는 제3 접촉 구멍을 가지고, 상기 제2 전극은 상기 제3 접촉 구멍을 통해 상기 공통 전압선과 연결될 수 있다.
상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 복수의 가지 전극은 상기 데이터선과 나란하게 뻗을 수 있다.
상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 복수의 가지 전극은 상기 게이트선과 일정한 각도를 이루며 상기 게이트선이 뻗어 있는 방향으로 뻗을 수 있다.
상기 제1 전극은 상기 데이터선과 중첩할 수 있다.
상기 제1 전극은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 대응하는 부분에 위치하는 개구부를 가지고, 상기 제1 절연막과 상기 제2 절연막은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 드러내는 제4 접촉 구멍을 가지고, 상기 제2 전극은 상기 제4 접촉 구멍을 통해, 상기 드레인 전극과 연결되고, 상기 제4 접촉 구멍은 상기 개구부 내에 위치할 수 있다.
상기 절연 기판 위에 위치하는 공통 전압선을 더 포함하고, 상기 데이터선은 인접한 두 개의 화소열 마다 하나씩 위치하고, 상기 공통 전압선은 상기 데이터선과 나란하게 뻗으며, 서로 인접한 두 개의 상기 데이터선 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 절연막과 상기 제2 절연막은 상기 공통 전압선 위에 위치하고, 상기 제1 절연막은 상기 공통 전압선의 일부를 드러내는 제5 접촉 구멍을 가지고, 상기 제1 전극은 상기 제5 접촉 구멍을 통해 상기 공통 전압선과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 낮은 구동 전압으로 구동하여, 데이터 구동부의 비용 증가를 줄일 수 있고, 액정 표시 장치의 표시 품질을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선과 화소의 배치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이다.
도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 액정 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이다.
도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5의 액정 표시 장치를 VII-VII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이다.
도 9는 도 8의 액정 표시 장치를 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이다.
도 11은 도 10의 액정 표시 장치를 XI-XI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 12는 도 10의 액정 표시 장치를 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
그러면 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 경우 뿐만 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.
먼저, 도 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선과 화소의 배치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 표시 신호선(G1-G2n, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬 의 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다.
표시 신호선(G1-G2n, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-G2n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-G2n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 쌍의 게이트선(G2i-1, G2i)(i=1, 2, ..., n)은 한 행의 화소(PX)의 아래위에 배치되어 이에 연결되어 있으며, 데이터선(Dj)(j=1, 2, 3, ...)은 두 열의 화소(PX) 사이에 하나씩 배치되어 좌우의 화소(PX)에 연결되어 있다. 더욱 구체적으로, 한 행의 화소(PX)는 인접한 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있고 인접한 한 쌍의 게이트선(G2i-1, G2i)에 번갈아 연결되어 있다. 한 열의 화소(PX)는 인접한 데이터선(Dj)에 연결되어 있고 인접한 두 게이트선(G2i-1, G2i) 중 같은 쪽 게이트선에 연결되어 있다. 예를 들면 한 데이터선(D1, D2 , D3, ...)에 연결되어 있으며 데이터선(D1, D2, D3, ...)을 중심으로 좌우에 위치한 두 개의 화소(PX) 중에서 왼쪽에 위치한 화소(PX)은 위쪽 게이트선(G1, G3, G5, ...)과 연결되어 있고 오른쪽에 위치한 화소(PX)는 아래쪽 게이트선(G2, G4, G6, ...)에 연결되어 있다. 다른 말로 하면, 각 화소행에서 (2k-1)번째 화소(k=1, 2, ..., m/2)는 (2i-1)번째 게이트선(G2i-1)과 k번째 데이터선(Dk)에 연결되어 있고, 2k번째 화소는 2i번째 게이트선(G2i)과 k번째 데이터선(Dk)에 연결되어 있다. 이와는 달리 각 화소행에서 (2k-1)번째 화소(k=1, 2, ..., m/2)는 2i번째 게이트선(G2i)과 k번째 데이터선(Dk)에 연결되어 있고, 2k번째 화소는 (2i-1)번째 게이트선(G2i-1)과 k번째 데이터선(Dk)에 연결되어 있다.
이와 같이 배치하면, 데이터선(D1, D2, D3, ...)의 수효를 화소 열수의 반으로 줄일 수 있어, 데이터 구동부의 비용이 감소하고, 이에 따라 액정 표시 장치의 제조 비용이 감소할 수 있다.
그러면, 도 2 내지 도 4를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이고, 도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제1 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121a, 121b)이 형성되어 있다.
앞서 설명하였듯이, 게이트선(121a, 121b)은 하나의 화소 행마다 배치되어 있으며, 화소 행을 따라 위 쪽에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 화소 행을 따라 아래 쪽에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)을 포함한다. 제1 게이트선(121a)은 인접한 전단 화소 행에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)과 인접하여 배치되어 있고, 제2 게이트선(121b)은 인접한 후단 화소 행에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 인접하여 배치되어 있다. 따라서, 본단 화소 행에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 제2 게이트선(121b)은 인접 화소 행에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)과 제1 게이트선(121a)와 짝을 이루어 화소 행과 행 사이에 배치되게 된다.
제1 게이트선(121a)은 제1 게이트 전극(124a)을 포함하고, 제2 게이트선(121b)은 제2 게이트 전극(124b)을 포함한다. 제1 게이트선(121a)은 제1 세로부(122a)를 포함하고, 제2 게이트선(121b)은 제2 세로부(122b)를 포함한다.
게이트선(121a, 121b)과 화소 전극(191) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 등으로 만들어질 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b)를 포함하는 복수의 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다. 반도체(154a, 154b)는 산화물 반도체일 수 있다. 제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b)는 서로 연결될 수도 있다.
반도체(154a, 154b) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163, 165)가 배치되어 있다. 저항성 접촉 부재 (163, 165)는 각 게이트 전극(124a, 124b)을 중심으로 서로 마주하며 쌍을 이루어 반도체(154a, 154b) 위에 배치되어 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. 그러나, 반도체(154a, 154b)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(161, 163, 165)는 생략될 수 있다. 반도체(154a, 154b)가 산화물 반도체인 경우, 반도체(154a, 154b)의 상부와 하부에는 배리어 층(barrier layer)과 캡핑 층(capping layer)이 형성될 수도 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 위에는 복수의 데이터선(171a, 171b)과 복수의 드레인 전극(175a, 175b), 그리고 복수의 공통 전압선(131)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171a, 171b)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121a, 121b)과 교차한다. 데이터선(171a, 171b)은 두 개의 화소 전극(191)을 사이에 두고 배치되어 있는 제1 데이터선(171a)과 제2 데이터선(171b)을 포함한다. 이 때, 데이터선(171a, 171b)은 액정 표시 장치의 최대 투과율을 얻기 위해서 굽어진 형상을 갖는 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다.
각 데이터선(171a, 171b)은 두 개의 화소 열 마다 하나씩 배치되어 있으며, 각 데이터선(171a, 171b)은 화소 열을 따라 데이터선(171a, 171b)의 좌측과 우측에 배치되어 있는 화소의 화소 전극(191)과 번갈아가며 연결되어 있다. 이처럼, 각 데이터선(171a, 171b)이 화소 열을 따라 두 개의 화소 열에 배치되어 있는 두 개의 화소 전극(191)에 연결되어, 데이터 전압을 인가함으로써, 데이터선(171a, 171b)의 수효는 반으로 줄 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 비용을 줄일 수 있다.
제1 데이터선(171a)은 제1 게이트 전극(124a)을 향해 뻗은 제1 소스 전극(173a)을 포함하고, 제2 데이터선(171b)은 제2 게이트 전극(124b)을 향해 뻗은 제2 소스 전극(173b)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a)을 중심으로 제1 소스 전극(173a)과 마주하는 끝 부분과 면적이 넓은 다른 끝 부분을 포함한다.
제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b)을 중심으로 제2 소스 전극(173b)과 마주하는 끝 부분과 면적이 넓은 다른 끝 부분을 포함한다.
공통 전압선(131)은 두 개의 데이터선(171a, 171b) 사이에 배치되어, 데이터선(171a, 171b)과 나란하게 뻗는다. 공통 전압선(131)은 복수의 확장부(135)를 포함한다. 공통 전압선(131)도 데이터선(171a, 171b)과 같이 굽어진 형상을 갖는 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다.
공통 전압선(131)의 확장부(135)는 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b)의 세로부(122a, 122b) 사이에 배치되어 있다.
이처럼, 공통 전압선(131)의 확장부(135)를 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b)의 세로부(122a, 122b) 사이에 배치함으로써, 게이트선(121a, 121b)과 공통 전압선(131)의 확장부(135)가 이루는 면적을 줄일 수 있다.
제1/제2 게이트 전극(124a/124b), 제1/제2 소스 전극(173a/173b) 및 제1/제2 드레인 전극(175a/175b)은 제1/제2 반도체(154a/154b)와 함께 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이룬다. 반도체(154a/154b)는 박막 트랜지스터의 채널 영역을 제외하면 데이터선(171a, 171b), 드레인 전극(175a, 175b) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(163, 165)와 거의 동일한 평면 형태를 가질 수 있다.
데이터 도전체(171a, 171b, 175a, 175b, 131), 그리고 노출된 반도체(154a, 154b) 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a)은 무기 절연 물질로 이루어진다.
제1 보호막(180a) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다.
화소 전극(191)은 하나의 화소 영역을 대부분 채우는 면형일 수 있다. 화소 전극(191)의 전체적인 모양은 대체로 게이트선(121a, 121b)과 데이터선(171a 또는 171b), 그리고 공통 전압선(131)에 거의 평행한 변을 가지는 다각형일 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호막(180b)은 무기 절연 물질로 이루어진다.
제2 보호막(180b) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
공통 전극(270)은 복수의 제1 가지 전극(271)을 포함하고, 이웃하는 화소에 배치되어 있는 공통 전극(270)과 서로 연결되어 있다.
복수의 제1 가지 전극(271)은 데이터선(171a, 171b)과 공통 전압선(131)과 거의 나란하게 뻗어 있다.
제1 보호막(180a)과 제2 보호막(180b)에는 드레인 전극(175a, 175b)의 일부를 드러내는 제1 접촉 구멍(183a)이 형성되어 있고, 제2 보호막(180b)에는 화소 전극(191)의 일부분을 드러내는 제2 접촉 구멍(183b)이 형성되어 있다.
제1 접촉 구멍(183a)에 의해 드러나 있는 드레인 전극(175a, 175b)의 일부와 제2 접촉 구멍(183b)에 의해 드러나 있는 화소 전극(191) 위에는 연결 부재(193)에 의해 서로 연결된다. 이에 의하여, 화소 전극(191)은 드레인 전극(175a, 175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 제1 접촉 구멍(183a)과 제2 접촉 구멍(183b)은 하나의 접촉 구멍으로 이루어질 수도 있다. 즉, 드레인 전극(175a, 175b)의 일부와 화소 전극(191)의 일부를 함께 드러내는 하나의 접촉 구멍이 형성될 수도 있다.
제1 보호막(180a)과 제2 보호막(180b)에는 공통 전압선(131)의 확장부(135)의 일부를 드러내는 제3 접촉 구멍(184)이 형성되어 있고, 공통 전극(270)은 제3 접촉 구멍(184)을 통해, 공통 전압선(131)과 물리적 전기적으로 연결되어 있고, 이로부터 공통 전압을 인가 받는다.
데이터 전압을 인가 받은 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받은 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성한다.
공통 전극(270)의 복수의 제1 가지 전극(271)은 면형인 화소 전극(191)과 중첩한다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 공통 전압선(131)을 드러내는 제3 접촉 구멍(184)은 게이트선(121a, 121b)과 중첩하지 않는다. 이처럼, 공통 전압선(131)을 드러내는 제3 접촉 구멍(184)을 게이트선(121a, 121b)과 이격되도록 형성함으로써, 제3 접촉 구멍(184)을 형성하는 단계에서 발생할 수 있는 정전기가 게이트 절연막(140)으로 침투하여, 게이트선(121a, 121b)과 공통 전압선(131)이 단락(short) 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 공통 전압선(131)의 확장부(135)를 게이트선(121a, 121b)과 중첩하지 않도록 형성함으로써, 공통 전압선(131)의 확장부(135)에 단차가 형성되지 않도록 할 수 있어, 제3 접촉 구멍(184)이 위치에 따라 높낮이 차이가 없이 대칭적으로 형성될 수 있다. 따라서, 제3 접촉 구멍(184)을 통해, 공통 전압선(131)과 공통 전극(270)의 물리적 전기적 연결의 신뢰도를 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 제1 보호막(180a)과 제2 보호막(180b)은 무기 절연 물질로 이루어진다.
또한, 제1 보호막(180a)의 두께는 제2 보호막(180b)의 두께보다 두껍다. 이처럼, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이에 위치하는 제1 보호막(180a)의 두께를 두껍게 형성함으로써, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 불필요한 커플링을 감소시킬 수 있다.
일반적으로, 제1 보호막(180a)을 유기막으로 형성하여, 불필요한 커플링을 감소하는데, 이 경우, 제조 비용이 증가하고, 액정 표시 장치의 개구율이 저하될 수 있고, 구동부에서 유기막을 제거하기 위한 추가 공정이 필요하다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 데이터선(171a, 171b)과 전기장 생성 전극인 화소 전극(191) 사이에 무기 절연 물질로 이루어진 제1 보호막(180a)을 형성하여, 제조 비용을 줄이고 액정 표시 장치의 개구율 저하를 방지하면서도, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 불필요한 커플링을 감소시킬 수 있다.
또한, 두 개의 전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치하는 제2 보호막(180b)의 두께를 얇게 형성함으로써, 화소 전극(191)에 인가되는 데이터 전압의 크기를 높이지 않고도 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전압 차이를 크게 할 수 있다. 따라서, 화소 전극(191)의 구동 전압을 높이지 않기 때문에, 구동부의 비용이 증가하지 않고, 데이터 전압의 크기가 커짐에 따라 발생할 수 있는 불필요한 열에 따른 액정 표시 장치의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 공통 전극(270)의 기판 전면에 형성된다. 따라서, 공통 전극(270)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적이 커지고, 이에 따라 액정 표시 장치의 유지 축전 용량이 커진다. 그러므로, 액정 표시 장치의 킥백 전압을 감소할 수 있다. 또한, 공통 전극(270)이 기판 전면에 형성되어 있기 때문에, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적 차이에 따른 영향을 공통 전극(270)이 차단하게 된다. 따라서, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적 차이에 따라 발생할 수 있는 커플링 변화에 따른 화질 저하를 방지할 수 있다.
하부 표시판(100)의 안쪽 면에는 제1 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 도포되어 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 들 수 있다. 도시하지는 않았지만, 색필터는 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 표시하는 색필터를 더 포함할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 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.
상부 표시판(200)의 안쪽 면에는 제2 배향막(도시하지 않음)이 도포되어 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에는 스페이서(325)가 배치되어 있다. 스페이서(325)는 공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부와 중첩하는 위치에 배치된다.
스페이서(325)와 중첩하는 공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부의 확장부(135) 위에는 공통 전압선(131)과 공통 전극(270) 사이의 전기적 연결을 위한 제3 접촉 구멍(184)이 배치되지 않는다.
이처럼, 스페이서(325)가 배치되는 위치에는 공통 전압선(131)과 공통 전극(270) 사이의 전기적 연결을 위한 공통 접촉 구멍을 형성하지 않음으로써, 스페이서(325) 하부의 단차를 줄여, 스페이서(325)가 안정적으로 배치될 수 있도록 도와준다. 또한, 스페이서(325)가 게이트선(121a, 121b)과 중첩하지 않음으로써, 스페이서(325) 하부 층의 단차를 줄여, 스페이서(325)가 안정적으로 배치될 수 있도록 도와준다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서(325)를 공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부의 확장부(135)와 중첩하는 위치에 배치함으로써, 별도의 차광 부재를 이용하여, 스페이서(325)가 배치되는 영역의 빛샘을 방지할 필요가 없어, 액정 표시 장치의 개구율 저하를 방지할 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 액정 분자(도시하지 않음)를 포함하며 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 음의 유전율 이방성을 가질 수도 있다. 액정층(3)의 액정 분자는 일정한 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있을 수 있고, 이러한 액정 분자의 선경사 방향은 액정층(3)의 유전율 이방성에 따라 변화 가능하다.
하부 표시판(100)의 제1 절연 기판(110)의 바깥쪽에는 빛을 생성하여 두 표시판(100, 200)에 빛을 제공하는 백라이트부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정하고 해당 영상을 표시한다.
그러면, 도 5 내지 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이고, 도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 7은 도 5의 액정 표시 장치를 VII-VII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 2 내지 도 4를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121a, 121b)이 형성되어 있다. 게이트선(121a, 121b)은 하나의 화소 행마다 배치되어 있으며, 화소 행을 따라 위 쪽에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 화소 행을 따라 아래 쪽에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)을 포함한다. 제1 게이트선(121a)은 인접한 전단 화소 행에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)과 인접하여 배치되어 있고, 제2 게이트선(121b)은 인접한 후단 화소 행에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 인접하여 배치되어 있다. 따라서, 본단 화소 행에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 제2 게이트선(121b)은 인접 화소 행에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)과 제1 게이트선(121a)와 짝을 이루어 화소 행과 행 사이에 배치되게 된다.
제1 게이트선(121a)은 제1 게이트 전극(124a)을 포함하고, 제2 게이트선(121b)은 제2 게이트 전극(124b)을 포함한다. 제1 게이트선(121a)은 제1 세로부(122a)를 포함하고, 제2 게이트선(121b)은 제2 세로부(122b)를 포함한다.
게이트선(121a, 121b) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b)가 형성되어 있다. 반도체(154a, 154b) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163, 165)가 배치되어 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 위에는 복수의 데이터선(171a, 171b)과 복수의 드레인 전극(175a, 175b), 그리고 복수의 공통 전압선(131)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171a, 171b)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121a, 121b)과 교차한다. 데이터선(171a, 171b)은 두 개의 화소 전극(191)을 사이에 두고 배치되어 있는 제1 데이터선(171a)과 제2 데이터선(171b)을 포함한다.
이 때, 데이터선(171a, 171b)은 액정 표시 장치의 최대 투과율을 얻기 위해서 굽어진 형상을 갖는 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다.
각 데이터선(171a, 171b)은 두 개의 화소 열 마다 하나씩 배치되어 있으며, 각 데이터선(171a, 171b)은 화소 열을 따라 데이터선(171a, 171b)의 좌측과 우측에 배치되어 있는 화소의 화소 전극(191)과 번갈아가며 연결되어 있다. 이처럼, 각 데이터선(171a, 171b)이 화소 열을 따라 두 개의 화소 열에 배치되어 있는 두 개의 화소 전극(191)에 연결되어, 데이터 전압을 인가함으로써, 데이터선(171a, 171b)의 수효는 반으로 줄 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 비용을 줄일 수 있다.
제1 데이터선(171a)은 제1 게이트 전극(124a)을 향해 뻗은 제1 소스 전극(173a)을 포함하고, 제2 데이터선(171b)은 제2 게이트 전극(124b)을 향해 뻗은 제2 소스 전극(173b)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a)을 중심으로 제1 소스 전극(173a)과 마주하는 끝 부분과 면적이 넓은 다른 끝 부분을 포함한다.
제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b)을 중심으로 제2 소스 전극(173b)과 마주하는 끝 부분과 면적이 넓은 다른 끝 부분을 포함한다.
공통 전압선(131)은 두 개의 데이터선(171a, 171b) 사이에 배치되어, 데이터선(171a, 171b)과 나란하게 뻗는다. 공통 전압선(131)은 복수의 확장부(135)를 포함한다. 공통 전압선(131)은 데이터선(171a, 171b)과 같이 굽어진 형상을 갖는 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다.
공통 전압선(131)의 확장부(135)는 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b)의 세로부(122a, 122b) 사이에 배치되어 있다.
이처럼, 공통 전압선(131)의 확장부(135)를 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b)의 세로부(122a, 122b) 사이에 배치함으로써, 게이트선(121a, 121b)과 공통 전압선(131)의 확장부(135)가 이루는 면적을 줄일 수 있다.
공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부 확장부(135)는 뒤에서 설명할 접촉 구멍(184)과 중첩하고, 복수의 확장부(135) 중 일부 확장부(135)는 뒤에서 설명할 스페이서(325)와 중첩한다.
데이터 도전체(171a, 171b, 175a, 175b, 131), 그리고 노출된 반도체(154a, 154b) 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 판형태를 가질 수 있으며, 인접한 화소 영역에 배치되어 있는 공통 전극(270)은 서로 연결될 수 있다. 공통 전극(270)은 드레인 전극(175a, 175b) 위에 형성되어 있는 개구 영역(185)를 가질 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 제2 보호막(180b)이 배치되어 있다.
제2 보호막(180b) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 복수의 제2 가지 전극(192)을 포함한다.
복수의 제2 가지 전극(192)은 데이터선(171a, 171b)과 공통 전압선(131)과 거의 나란하게 뻗어 있다.
제1 보호막(180a)에는 공통 전압선(131)의 확장부(135)를 드러내는 제3 접촉 구멍(184)이 형성되어 있다.
공통 전극(270)은 제3 접촉 구멍(184)을 통해 공통 전압선(131)의 확장부(135)와 연결된다.
제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b)에는 제4 접촉 구멍(186)이 형성되어 있다.
제4 접촉 구멍(186)은 공통 전극(270)의 개구 영역(185) 내에 형성된다.
제4 접촉 구멍(186)은 제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b)에 동시에 형성되기 때문에, 제1 보호막(180a)에 형성된 제4 접촉 구멍(186)과 제2 보호막(180b)에 형성된 제4 접촉 구멍(186)은 일렬 정렬된다.
화소 전극(191)은 제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b)에 형성되어 있는 제4 접촉 구멍(186)을 통해 드레인 전극(175a, 175b)과 접촉한다.
데이터 전압을 인가 받은 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받은 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성한다.
도시한 바와 같이, 제1 보호막(180a)의 두께는 제2 보호막(180b)의 두께보다 두껍다. 이처럼, 데이터선(171a, 171b)과 공통 전극(270) 사이에 위치하는 제1 보호막(180a)의 두께를 두껍게 형성함으로써, 데이터선(171a, 171b)과 공통 전극(270) 사이의 불필요한 커플링을 감소시킬 수 있다.
일반적으로, 제1 보호막(180a)을 유기막으로 형성하여, 불필요한 커플링을 감소하는데, 이 경우, 제조 비용이 증가하고, 액정 표시 장치의 개구율이 저하될 수 있고, 구동부에서 유기막을 제거하기 위한 추가 공정이 필요하다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 데이터선(171a, 171b)과 전기장 생성 전극인 공통 전극(270) 사이에 무기 절연 물질로 이루어진 제1 보호막(180a)을 형성하여, 제조 비용을 줄이고 액정 표시 장치의 개구율 저하를 방지하면서도, 데이터선(171a, 171b)과 공통 전극(270) 및 화소 전극(191) 사이의 불필요한 커플링을 감소시킬 수 있다.
또한, 두 개의 전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치하는 제2 보호막(180b)의 두께를 얇게 형성함으로써, 화소 전극(191)에 인가되는 데이터 전압의 크기를 높이지 않고도 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전압 차이를 크게 할 수 있다. 따라서, 화소 전극(191)의 구동 전압을 높이지 않기 때문에, 구동부의 비용이 증가하지 않고, 데이터 전압의 크기가 커짐에 따라 발생할 수 있는 불필요한 열에 따른 액정 표시 장치의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 공통 전극(270)의 기판 전면에 형성된다. 따라서, 공통 전극(270)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적이 커지고, 이에 따라 액정 표시 장치의 유지 축전 용량이 커진다. 그러므로, 액정 표시 장치의 킥백 전압을 감소할 수 있다. 또한, 공통 전극(270)이 기판 전면에 형성되어 있기 때문에, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적 차이에 따른 영향을 공통 전극(270)이 차단하게 된다. 따라서, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적 차이에 따라 발생할 수 있는 커플링 변화에 따른 화질 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다. 제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에는 스페이서(325)가 배치되어 있다. 스페이서(325)는 공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부와 중첩하는 위치에 배치된다.
스페이서(325)와 중첩하는 공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부의 확장부(135) 위에는 공통 전압선(131)과 공통 전극(270) 사이의 전기적 연결을 위한 제3 접촉 구멍(184)이 배치되지 않는다.
앞서 도 2 내지 도 4를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 8 및 도 9를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이고, 도 9는 도 8의 액정 표시 장치를 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 2 내지 도 4를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121a, 121b)이 형성되어 있다. 게이트선(121a, 121b)은 하나의 화소 행마다 배치되어 있으며, 화소 행을 따라 위 쪽에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 화소 행을 따라 아래 쪽에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)을 포함한다. 제1 게이트선(121a)은 인접한 전단 화소 행에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)과 인접하여 배치되어 있고, 제2 게이트선(121b)은 인접한 후단 화소 행에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 인접하여 배치되어 있다. 따라서, 본단 화소 행에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 제2 게이트선(121b)은 인접 화소 행에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)과 제1 게이트선(121a)와 짝을 이루어 화소 행과 행 사이에 배치되게 된다.
제1 게이트선(121a)은 제1 게이트 전극(124a)을 포함하고, 제2 게이트선(121b)은 제2 게이트 전극(124b)을 포함한다. 제1 게이트선(121a)은 제1 세로부(122a)를 포함하고, 제2 게이트선(121b)은 제2 세로부(122b)를 포함한다.
게이트선(121a, 121b) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b)가 형성되어 있다. 반도체(154a, 154b) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163, 165)가 배치되어 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 위에는 복수의 데이터선(171a, 171b)과 복수의 드레인 전극(175a, 175b), 그리고 복수의 공통 전압선(131)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171a, 171b)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121a, 121b)과 교차한다. 데이터선(171a, 171b)은 두 개의 화소 전극(191)을 사이에 두고 배치되어 있는 제1 데이터선(171a)과 제2 데이터선(171b)을 포함한다.
데이터선(171a, 171b)은 굴곡부를 가지지 않으며, 일정한 방향으로 뻗어 있다.
각 데이터선(171a, 171b)은 두 개의 화소 열 마다 하나씩 배치되어 있으며, 각 데이터선(171a, 171b)은 화소 열을 따라 데이터선(171a, 171b)의 좌측과 우측에 배치되어 있는 화소의 화소 전극(191)과 번갈아가며 연결되어 있다. 이처럼, 각 데이터선(171a, 171b)이 화소 열을 따라 두 개의 화소 열에 배치되어 있는 두 개의 화소 전극(191)에 연결되어, 데이터 전압을 인가함으로써, 데이터선(171a, 171b)의 수효는 반으로 줄 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 비용을 줄일 수 있다.
제1 데이터선(171a)은 제1 게이트 전극(124a)을 향해 뻗은 제1 소스 전극(173a)을 포함하고, 제2 데이터선(171b)은 제2 게이트 전극(124b)을 향해 뻗은 제2 소스 전극(173b)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a)을 중심으로 제1 소스 전극(173a)과 마주하는 끝 부분과 면적이 넓은 다른 끝 부분을 포함한다.
제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b)을 중심으로 제2 소스 전극(173b)과 마주하는 끝 부분과 면적이 넓은 다른 끝 부분을 포함한다.
공통 전압선(131)은 두 개의 데이터선(171a, 171b) 사이에 배치되어, 데이터선(171a, 171b)과 나란하게 뻗는다. 공통 전압선(131) 역시 데이터선(171a, 171b)과 유사하게 굴곡부를 가지지 않으며, 일정한 방향으로 뻗어 있다.
공통 전압선(131)의 확장부(135)는 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b)의 세로부(122a, 122b) 사이에 배치되어 있다.
이처럼, 공통 전압선(131)의 확장부(135)를 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b)의 세로부(122a, 122b) 사이에 배치함으로써, 게이트선(121a, 121b)과 공통 전압선(131)의 확장부(135)가 이루는 면적을 줄일 수 있다.
공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부 확장부(135)는 뒤에서 설명할 접촉 구멍(184)과 중첩하고, 복수의 확장부(135) 중 일부 확장부(135)는 스페이서(325)와 중첩한다.
데이터 도전체(171a, 171b, 175a, 175b, 131), 그리고 노출된 반도체(154a, 154b) 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 하나의 화소 영역을 대부분 채우는 면형일 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호막(180b)은 무기 절연 물질로 이루어진다.
제2 보호막(180b) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 복수의 제1 가지 전극(271)을 포함하고, 이웃하는 화소에 배치되어 있는 공통 전극(270)과 서로 연결되어 있다.
복수의 제1 가지 전극(271)은 게이트선(121a, 121b)과 일정한 각도를 이루며, 게이트선(121a, 121b)이 뻗어 있는 방향으로 뻗어 있다.
제1 보호막(180a)과 제2 보호막(180b)에는 드레인 전극(175a, 175b)의 일부를 드러내는 제1 접촉 구멍(183a)이 형성되어 있고, 제2 보호막(180b)에는 화소 전극(191)의 일부분을 드러내는 제2 접촉 구멍(183b)이 형성되어 있다.
제1 접촉 구멍(183a)에 의해 드러나 있는 드레인 전극(175a, 175b)의 일부와 제2 접촉 구멍(183b)에 의해 드러나 있는 화소 전극(191) 위에는 연결 부재(193)에 의해 서로 연결된다. 이에 의하여, 화소 전극(191)은 드레인 전극(175a, 175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
데이터 전압을 인가 받은 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받은 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 제1 보호막(180a)과 제2 보호막(180b)은 무기 절연 물질로 이루어진다.
또한, 제1 보호막(180a)의 두께는 제2 보호막(180b)의 두께보다 두껍다. 이처럼, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이에 위치하는 제1 보호막(180a)의 두께를 두껍게 형성함으로써, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 불필요한 커플링을 감소시킬 수 있다.
일반적으로, 제1 보호막(180a)을 유기막으로 형성하여, 불필요한 커플링을 감소하는데, 이 경우, 제조 비용이 증가하고, 액정 표시 장치의 개구율이 저하될 수 있고, 구동부에서 유기막을 제거하기 위한 추가 공정이 필요하다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 데이터선(171a, 171b)과 전기장 생성 전극인 화소 전극(191) 사이에 무기 절연 물질로 이루어진 제1 보호막(180a)을 형성하여, 제조 비용을 줄이고 액정 표시 장치의 개구율 저하를 방지하면서도, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 불필요한 커플링을 감소시킬 수 있다.
또한, 두 개의 전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치하는 제2 보호막(180b)의 두께를 얇게 형성함으로써, 화소 전극(191)에 인가되는 데이터 전압의 크기를 높이지 않고도 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전압 차이를 크게 할 수 있다. 따라서, 화소 전극(191)의 구동 전압을 높이지 않기 때문에, 구동부의 비용이 증가하지 않고, 데이터 전압의 크기가 커짐에 따라 발생할 수 있는 불필요한 열에 따른 액정 표시 장치의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 공통 전극(270)의 기판 전면에 형성된다. 따라서, 공통 전극(270)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적이 커지고, 이에 따라 액정 표시 장치의 유지 축전 용량이 커진다. 그러므로, 액정 표시 장치의 킥백 전압을 감소할 수 있다. 또한, 공통 전극(270)이 기판 전면에 형성되어 있기 때문에, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적 차이에 따른 영향을 공통 전극(270)이 차단하게 된다. 따라서, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적 차이에 따라 발생할 수 있는 커플링 변화에 따른 화질 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다. 제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에는 스페이서(325)가 배치되어 있다. 스페이서(325)는 공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부와 중첩하는 위치에 배치된다.
스페이서(325)와 중첩하는 공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부의 확장부(135) 위에는 공통 전압선(131)과 공통 전극(270) 사이의 전기적 연결을 위한 제3 접촉 구멍(184)이 배치되지 않는다.
앞서, 도 2 내지 도 4를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치, 그리고 도 5 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 적용 가능하다.
그러면, 도 10 내지 도 12를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이고, 도 11은 도 10의 액정 표시 장치를 XI-XI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 12는 도 10의 액정 표시 장치를 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121a, 121b)이 형성되어 있다. 게이트선(121a, 121b)은 하나의 화소 행마다 배치되어 있으며, 화소 행을 따라 위 쪽에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 화소 행을 따라 아래 쪽에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)을 포함한다. 제1 게이트선(121a)은 인접한 전단 화소 행에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)과 인접하여 배치되어 있고, 제2 게이트선(121b)은 인접한 후단 화소 행에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 인접하여 배치되어 있다. 따라서, 본단 화소 행에 배치되어 있는 제1 게이트선(121a)과 제2 게이트선(121b)은 인접 화소 행에 배치되어 있는 제2 게이트선(121b)과 제1 게이트선(121a)와 짝을 이루어 화소 행과 행 사이에 배치되게 된다.
제1 게이트선(121a)은 제1 게이트 전극(124a)을 포함하고, 제2 게이트선(121b)은 제2 게이트 전극(124b)을 포함한다. 제1 게이트선(121a)은 제1 세로부(122a)를 포함하고, 제2 게이트선(121b)은 제2 세로부(122b)를 포함한다.
게이트선(121a, 121b) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b)가 형성되어 있다. 반도체(154a, 154b) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163, 165)가 배치되어 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 위에는 복수의 데이터선(171a, 171b)과 복수의 드레인 전극(175a, 175b), 그리고 복수의 공통 전압선(131)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171a, 171b)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121a, 121b)과 교차한다. 데이터선(171a, 171b)은 두 개의 화소 전극(191)을 사이에 두고 배치되어 있는 제1 데이터선(171a)과 제2 데이터선(171b)을 포함한다.
데이터선(171a, 171b)은 굴곡부를 가지지 않으며, 일정한 방향으로 뻗어 있다.
각 데이터선(171a, 171b)은 두 개의 화소 열 마다 하나씩 배치되어 있으며, 각 데이터선(171a, 171b)은 화소 열을 따라 데이터선(171a, 171b)의 좌측과 우측에 배치되어 있는 화소의 화소 전극(191)과 번갈아가며 연결되어 있다. 이처럼, 각 데이터선(171a, 171b)이 화소 열을 따라 두 개의 화소 열에 배치되어 있는 두 개의 화소 전극(191)에 연결되어, 데이터 전압을 인가함으로써, 데이터선(171a, 171b)의 수효는 반으로 줄 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 비용을 줄일 수 있다.
제1 데이터선(171a)은 제1 게이트 전극(124a)을 향해 뻗은 제1 소스 전극(173a)을 포함하고, 제2 데이터선(171b)은 제2 게이트 전극(124b)을 향해 뻗은 제2 소스 전극(173b)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a)을 중심으로 제1 소스 전극(173a)과 마주하는 끝 부분과 면적이 넓은 다른 끝 부분을 포함한다.
제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b)을 중심으로 제2 소스 전극(173b)과 마주하는 끝 부분과 면적이 넓은 다른 끝 부분을 포함한다.
공통 전압선(131)은 두 개의 데이터선(171a, 171b) 사이에 배치되어, 데이터선(171a, 171b)과 나란하게 뻗는다. 공통 전압선(131) 역시 데이터선(171a, 171b)과 유사하게 굴곡부를 가지지 않으며, 일정한 방향으로 뻗어 있다.
공통 전압선(131)의 확장부(135)는 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b)의 세로부(122a, 122b) 사이에 배치되어 있다.
이처럼, 공통 전압선(131)의 확장부(135)를 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b)의 세로부(122a, 122b) 사이에 배치함으로써, 게이트선(121a, 121b)과 공통 전압선(131)의 확장부(135)가 이루는 면적을 줄일 수 있다.
공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부 확장부(135)는 뒤에서 설명할 접촉 구멍(184)과 중첩하고, 복수의 확장부(135) 중 일부 확장부(135)는 뒤에서 설명할 스페이서(325)와 중첩한다.
데이터 도전체(171a, 171b, 175a, 175b, 131), 그리고 노출된 반도체(154a, 154b) 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 판형태를 가질 수 있으며, 인접한 화소 영역에 배치되어 있는 공통 전극(270)은 서로 연결될 수 있다. 공통 전극(270)은 드레인 전극(175a, 175b) 위에 형성되어 있는 개구 영역(185)를 가질 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 제2 보호막(180b)이 배치되어 있다.
제2 보호막(180b) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 복수의 제2 가지 전극(192)을 포함한다. 복수의 제2 가지 전극(192)은 게이트선(121a, 121b)과 일정한 각도를 이루며, 게이트선(121a, 121b)이 뻗어 있는 방향으로 뻗어 있다.
제1 보호막(180a)에는 공통 전압선(131)의 확장부(135)를 드러내는 제3 접촉 구멍(184)이 형성되어 있다.
공통 전극(270)은 제3 접촉 구멍(184)을 통해 공통 전압선(131)의 확장부(135)와 연결된다.
제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b)에는 제4 접촉 구멍(186)이 형성되어 있다.
제4 접촉 구멍(186)은 공통 전극(270)의 개구 영역(185) 내에 형성된다.
화소 전극(191)은 제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b)에 형성되어 있는 제4 접촉 구멍(186)을 통해 드레인 전극(175a, 175b)과 접촉한다.
데이터 전압을 인가 받은 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받은 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성한다.
도시한 바와 같이, 제1 보호막(180a)의 두께는 제2 보호막(180b)의 두께보다 두껍다. 이처럼, 데이터선(171a, 171b)과 공통 전극(270) 사이에 위치하는 제1 보호막(180a)의 두께를 두껍게 형성함으로써, 데이터선(171a, 171b)과 공통 전극(270) 사이의 불필요한 커플링을 감소시킬 수 있다.
일반적으로, 제1 보호막(180a)을 유기막으로 형성하여, 불필요한 커플링을 감소하는데, 이 경우, 제조 비용이 증가하고, 액정 표시 장치의 개구율이 저하될 수 있고, 구동부에서 유기막을 제거하기 위한 추가 공정이 필요하다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 데이터선(171a, 171b)과 전기장 생성 전극인 화소 전극(191) 사이에 무기 절연 물질로 이루어진 제1 보호막(180a)을 형성하여, 제조 비용을 줄이고 액정 표시 장치의 개구율 저하를 방지하면서도, 데이터선(171a, 171b)과 공통 전극(270) 및 화소 전극(191) 사이의 불필요한 커플링을 감소시킬 수 있다.
또한, 두 개의 전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치하는 제2 보호막(180b)의 두께를 얇게 형성함으로써, 화소 전극(191)에 인가되는 데이터 전압의 크기를 높이지 않고도 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전압 차이를 크게 할 수 있다. 따라서, 화소 전극(191)의 구동 전압을 높이지 않기 때문에, 구동부의 비용이 증가하지 않고, 데이터 전압의 크기가 커짐에 따라 발생할 수 있는 불필요한 열에 따른 액정 표시 장치의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 공통 전극(270)의 기판 전면에 형성된다. 따라서, 공통 전극(270)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적이 커지고, 이에 따라 액정 표시 장치의 유지 축전 용량이 커진다. 그러므로, 액정 표시 장치의 킥백 전압을 감소할 수 있다. 또한, 공통 전극(270)이 기판 전면에 형성되어 있기 때문에, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적 차이에 따른 영향을 공통 전극(270)이 차단하게 된다. 따라서, 데이터선(171a, 171b)과 화소 전극(191) 사이의 중첩 면적 차이에 따라 발생할 수 있는 커플링 변화에 따른 화질 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다. 제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에는 스페이서(325)가 배치되어 있다. 스페이서(325)는 공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부와 중첩하는 위치에 배치된다.
스페이서(325)와 중첩하는 공통 전압선(131)의 복수의 확장부(135) 중 일부의 확장부(135) 위에는 공통 전압선(131)과 공통 전극(270) 사이의 전기적 연결을 위한 제3 접촉 구멍(184)이 배치되지 않는다.
앞서, 도 2 내지 도 4를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치, 도 5 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치, 그리고 도 8 및 도 9를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 적용 가능하다.
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.
3: 액정층 100, 200: 표시판
110, 210: 기판 121, 121a, 121b: 게이트선
124, 124a, 124b: 게이트 전극 131: 공통 전압선
140: 게이트 절연막 154a, 154b: 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재 171a, 171b: 데이터선
175a, 175b: 드레인 전극 180: 보호막
183a, 183b, 184, 186: 접촉 구멍
191: 화소 전극 220: 차광 부재
230: 색필터 250: 덮개막
270: 공통 전극 325: 스페이서

Claims (13)

  1. 절연 기판,
    상기 절연 기판 위에 위치하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 데이터선과 나란하게 뻗으며, 인접한 두 개의 상기 데이터선 사이에 위치하고 복수의 확장부를 포함하는 공통 전압선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터,
    상기 게이트선 및 데이터선, 그리고 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 제1 무기 절연막,
    상기 제1 무기 절연막 위에 위치하는 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 위치하는 제2 무기 절연막,
    상기 제2 무기 절연막 위에 위치하는 제2 전극, 그리고
    상기 공통 전압선과 중첩하는 스페이서를 포함하고,
    상기 제1 무기 절연막의 두께는 상기 제2 무기 절연막의 두께보다 두껍고, 상기 스페이서는 상기 공통 전압선의 상기 확장부 중 접촉 구멍과 중첩하지 않는 상기 확장부와 중첩하도록 위치하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 전극은 상기 데이터선과 중첩하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 무기 절연막은 상기 제1 전극을 드러내는 제1 접촉 구멍을 가지고,
    상기 제1 무기 절연막과 상기 제2 무기 절연막은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 드러내는 제2 접촉 구멍을 가지고,
    상기 제1 접촉 구멍과 상기 제2 접촉 구멍 위에 위치하는 연결 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 절연 기판 위에 위치하는 공통 전압선을 더 포함하고,
    상기 데이터선은 인접한 두 개의 화소열 마다 하나씩 위치하고,
    상기 공통 전압선은 상기 데이터선과 나란하게 뻗으며, 서로 인접한 두 개의 상기 데이터선 사이에 위치하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 무기 절연막과 상기 제2 무기 절연막은 상기 공통 전압선의 일부를 드러내는 제3 접촉 구멍을 가지고,
    상기 제2 전극은 상기 제3 접촉 구멍을 통해 상기 공통 전압선과 연결되는 액정 표시 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 복수의 가지 전극은 상기 데이터선과 나란하게 뻗어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제3항에서,
    상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 복수의 가지 전극은 상기 게이트선과 일정한 각도를 이루며 상기 게이트선이 뻗어 있는 방향으로 뻗어 있는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 전극은 상기 데이터선과 중첩하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 전극은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 대응하는 부분에 위치하는 개구부를 가지고,
    상기 제1 무기 절연막과 상기 제2 무기 절연막은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 드러내는 제4 접촉 구멍을 가지고,
    상기 제2 전극은 상기 제4 접촉 구멍을 통해, 상기 드레인 전극과 연결되고,
    상기 제4 접촉 구멍은 상기 개구부 내에 위치하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 절연 기판 위에 위치하는 공통 전압선을 더 포함하고,
    상기 데이터선은 인접한 두 개의 화소열 마다 하나씩 위치하고,
    상기 공통 전압선은 상기 데이터선과 나란하게 뻗으며, 서로 인접한 두 개의 상기 데이터선 사이에 위치하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 무기 절연막은 상기 공통 전압선의 일부를 드러내는 제5 접촉 구멍을 가지고,
    상기 제1 전극은 상기 제5 접촉 구멍을 통해 상기 공통 전압선과 연결되는 액정 표시 장치.
  12. 제9항에서,
    상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 복수의 가지 전극은 상기 데이터선과 나란하게 뻗어 있는 액정 표시 장치.
  13. 제9항에서,
    상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 복수의 가지 전극은 상기 게이트선과 일정한 각도를 이루며 상기 게이트선이 뻗어 있는 방향으로 뻗어 있는 액정 표시 장치.
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