KR102211598B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 상부에 형성된 게이트선. 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체 층, 상기 반도체 층 위에 형성되어 있는 데이터선 및 드레인 전극, 상기 데이터 선 및 드레인 전극을 덮으며, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 접촉 구멍을 가지는 보호막, 상기 보호막 상부에 위치하는 공통 전극, 상기 접촉 구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있으며 상기 공통 전극과 절연 중첩되어 있는 화소 전극, 및 상기 제1 기판에 대응하는 제2 기판을 포함하며, 상기 화소 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 복수의 가지 전극은 상부 및 하부에서 각각 연결부로 연결되어 있으며, 상기 화소 전극은 상기 연결부 또는 상기 가지 전극에서 연장된 접촉부를 갖고, 상기 접촉부는 상기 접촉구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 화소 전극의 연결부 또는 접촉부 중 하나 이상의 모서리에 인접 화소를 향하여 돌출된 돌출부가 형성되어 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 대한 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 주목받고 있다.
이러한 액정 표시 장치에서, 화소 전극과 공통 전극의 두 개의 전기장 생성 전극 중 적어도 하나는 복수의 절개부를 가지고, 복수의 절개부에 의해 정의되는 복수의 가지 전극을 가지게 된다. 복수의 가지 전극을 갖는 하나의 전기장 생성 전극과, 통판 형태의 다른 전기장 생성 전극 사이에서 형성되는 전계에 의하여 액정 분자가 배열되어 투과되는 빛의 양을 조절하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화소 전극의 가장자리에 돌출부를 형성함으로써 액정의 역방향 정렬을 억제하고 화이트 브루징(White Bruising)을 개선한 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 상부에 형성된 게이트선. 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체 층, 상기 반도체 층 위에 형성되어 있는 데이터선 및 드레인 전극, 상기 데이터 선 및 드레인 전극을 덮으며, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 접촉 구멍을 가지는 보호막, 상기 보호막 상부에 위치하는 공통 전극, 상기 접촉 구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있으며 상기 공통 전극과 절연 중첩되어 있는 화소 전극, 및 상기 제1 기판에 대응하는 제2 기판을 포함하며, 상기 화소 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 복수의 가지 전극은 상부 및 하부에서 각각 연결부로 연결되어 있으며, 상기 화소 전극은 상기 연결부 또는 상기 가지 전극에서 연장된 접촉부를 갖고, 상기 접촉부는 상기 접촉구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 화소 전극의 연결부 또는 접촉부 중 하나 이상의 모서리에 인접 화소를 향하여 돌출된 돌출부가 형성되어 있을 수 있다.
상기 돌출부는 상기 화소 가지 전극이 연장된 형태를 가지며, 상기 가지 전극과 동일한 평면에 형성될 수 있다.
상기 돌출부의 형상은 끝으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태일 수 있다.
상기 돌출부의 형상은 삼각형일 수 있다.
상기 돌출부는 상기 화소 전극의 가장 오른쪽 가지 전극의 위쪽 끝에 형성되어 있을 수 있다.
상기 돌출부는 상기 화소 전극의 하나 이상의 가지 전극의 위쪽 끝에 형성되어 있을 수 있다.
상기 돌출부과 상기 게이트선이 이루는 각도가 0도 내지 90도 사이일 수 있다.
상기 돌출부는 상기 화소 전극의 가장 오른쪽 가지 전극의 아래쪽 끝에 형성되어 있을 수 있다.
상기 돌출부와 상기 게이트선이 이루는 각도가 0도 내지 90도 사이일 수 있다.
상기 돌출부는 상기 화소 전극이 상기 드레인 전극과 접촉하고 있는 접촉 영역의 일 모서리에 형성될 수 있다.
상기 돌출부와 상기 게이트선이 이루는 각도가 0도 내지 90도 사이일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 상부에 형성된 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체 층, 상기 반도체 층 위에 형성되어 있는 데이터선 및 드레인 전극, 상기 데이터 선 및 드레인 전극을 덮으며, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 접촉 구멍을 가지는 보호막, 상기 보호막 상부에 위치하는 공통 전극, 상기 접촉 구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있으며 상기 공통 전극과 절연 중첩되어 있는 화소 전극, 및 상기 제1 기판에 대응하는 제2 기판을 포함하며, 상기 화소 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 복수의 가지 전극은 하부에서 연결부로 연결되어 있고, 상부의 가지 전극은 서로 분리된 포크 형상이며, 상기 화소 전극은 상기 연결부 또는 상기 가지 전극에서 연장된 접촉부를 갖고, 상기 접촉부는 상기 접촉구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 화소 전극의 연결부, 상부 가지 전극 또는 접촉부 중 하나 이상의 끝단에 인접 화소를 향하여 돌출된 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 돌출부는 상기 화소 전극의 하나 이상의 가지 전극의 위쪽 끝, 상기 화소 전극의 상기 가지 전극의 오른쪽 아래 끝, 및 상기 화소 전극이 상기 드레인 전극과 접촉하고 있는 접촉 영역의 일 모서리 중 하나 이상의 위치에 형성되어 있을 수 있다.
상기 돌출부와 상기 게이트선이 이루는 각도는 0도 내지 90도 사이일 수 있다.
상기 돌출부의 형상은 끝으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태일 수 있다.
상기 돌출부는 삼각형일 수 있다.
상기 돌출부가 형성된 영역의 액정은 주위 영역의 액정과 동일한 방향으로 배열될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치의 화소 전극의 끝단에 돌출부를 형성함으로써, 화소 전극의 경계부에서 발생하는 액정의 역방향 정렬을 억제하고 액정 표시 장치를 보다 높은 전압에서 구동할 수 있도록 하였다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 8, 도 10은, 본 발명 각 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 9는 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 11 내지 도 15, 도 17은 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 16은 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 18은 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 액정 배열을 나타낸 이미지이다.
도 19는 본 발명 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 배열을 나타낸 이미지이다.
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 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 8을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 3 내지 도 8은, 본 발명 각 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은계열 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 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 도전체(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
이 때, 데이터선(171)은 액정 표시 장치의 최대 투과율을 얻기 위해서 굽어진 형상을 갖는 제1 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에는 제1 굴곡부와 소정의 각도를 이루도록 굽어진 제2 굴곡부를 더 포함할 수 있다.
데이터선(171)의 제1 굴곡부는 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향(x 방향)과 90도를 이루는 세로 기준선(y, y방향으로 뻗어 있는 기준선)과 약 7°정도 이루도록 굽어 있을 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에 배치되어 있는 제2 굴곡부는 제1 굴곡부와 약 7° 내지 약 15°정도 이루도록 더 굽어 있을 수 있다.
소스 전극(173)은 데이터선(171)의 일부이고, 데이터선(171)과 동일선 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 일부와 나란하다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 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.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 데이터선(171)과 동일선 상에 위치하는 소스 전극(173)과 데이터선(171)과 나란하게 뻗어 있는 드레인 전극(175)을 포함함으로써, 데이터 도전체가 차지하는 면적을 넓히지 않고도 박막 트랜지스터의 폭을 넓힐 수 있게 되고, 이에 따라 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 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)과 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다. 데이터선(171)의 폭은 약 3.5㎛ㅁ0.75 정도일 수 있다.
데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180n)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180n)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제1 보호막(180n) 위에는 제2 보호막(180q)이 배치되어 있다. 제2 보호막(180q)은 생략 가능하다. 제2 보호막(180q)은 색필터일 수 있다. 제2 보호막(180q)이 색필터인 경우, 제2 보호막(180q)은 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시할 수 있으며, 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.
제2 보호막(180q) 위에는 공통 전극(common electrode)(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 면형으로서 기판(110) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있고, 드레인 전극(175) 주변에 대응하는 영역에 배치되어 있는 개구부(도시하지 않음)를 가질 수 있다. 즉 공통 전극(270)은 판 형태의 평면 형태를 가질 수 있다.
인접 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 제3 보호막(180z)이 배치되어 있다. 제3 보호막(180z)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제3 보호막(180z) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 데이터선(171)의 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 거의 나란한 굴곡변(curved edge)을 포함한다. 화소 전극(191)은 복수의 제1 절개부(92)를 가지며, 복수의 제1 절개부(92)에 의해 정의되는 복수의 제1 가지 전극(192)을 포함한다.
제1 보호막(180n), 제2 보호막(180q), 그리고 제3 보호막(180z)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 제1 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 제1 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되어, 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가 받는다.
본 실시예에서 화소 전극의 복수의 가지 전극은 상부 및 하부에서 각각 연결부로 연결된 묶임 구조를 가지고 있다. 또한 화소 전극은 연결부 또는 가지 전극에서 연장된 접촉부를 갖고, 접촉부는 앞서 설명한 바과 같이 접촉구멍을 통해 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있다.
도 1 및 도 3을 참고하면, 본 발명 일 실시예에 따른 화소 전극은 화소 전극의 가지 전극(192)의 아래쪽 또는 위쪽 모서리에 돌출부가 형성되어 있다. 도 1은 화소 전극의 가지 전극 위쪽에 상부 돌출부(195)가 형성된 구조를 도시한 것이고, 도 3은 화소 전극의 가지 전극 아래쪽에 하부 돌출부(196)가 형성된 구조를 도시한 것이다. 도 1을 참고하면, 화소 전극의 상부 돌출부(195)는 가지 전극이 뻗은 방향과 동일한 방향으로 인접 화소를 향하여 형성되지만 이웃하는 화소의 화소 전극과 만나지 않을 정도의 길이로 형성된다. 돌출부의 길이는 길수록 바람직하나, 이웃하는 화소 전극과 접촉하지 않는다. 도 1에서는 화소 전극의 상부 돌출부(195)가 화살표 모양으로 형성된 경우를 도시하였으나, 화소 전극의 상부 돌출부(195)는 삼각형 모양으로 형성될 수도 있다. 화소 전극의 상부 돌출부(195)가 형성되는 가지 전극은, 화소 전극의 가장 오른쪽에 위치하는 가지 전극이다.
도 3을 참고하면, 도 3의 실시예에 따른 표시 장치는 화소 전극의 가지 전극 아래쪽에 하부 돌출부(196)가 형성되어 있다. 하부 돌출부(196)는 가지 전극이 뻗은 방향과 동일한 방향으로 형성되며, 인접 화소를 향한 방향으로 형성되지만 이웃하는 화소의 화소 전극과 만나지 않을 정도의 길이로 형성된다. 도 3에서는 화소 전극의 하부 돌출부(196)가 화살표 모양으로 형성된 경우를 도시하였으나, 화소 전극의 하부 돌출부(196)는 삼각형 모양으로 형성될 수도 있다.
도 1 및 도 3을 참고하면, 화소 전극의 하부 돌출부(195) 또는 상부 돌출부(196)는 가로로 진행하는 게이트선과 일정 각도(θ1, θ2)를 갖도록 형성된다.
도 1을 참고하면 화소 전극의 상부 돌출부(195)가 게이트선과 이루는 각도를 θ1, 도 2를 참고하면 화소 전극의 하부 돌출부(196)가 게이트선과 이루는 각도를 θ2로 표기하였다. 이후 설명하겠지만, θ1 및 θ2 는 각각 0도 내지 90도 사이일 수 있다.
도 4는 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 4를 참고로 하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극(191)의 돌출부가 상부 및 하부에 모두 형성되어 있다. 즉, 화소 전극의 가장 우측에 위치하는 화소 가지 전극(192)에 상부 돌출부(195) 및 하부 돌출부(196)가 모두 형성되어 있다.
도 5는 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 5를 참고로 하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 접촉 구멍(185) 근처의 화소 전극에 형성된 전극 돌출부(197)를 추가로 포함한다.
도 5를 참고하면, 전극 돌출부(197)는 하부 돌출부(196)와 유사한 방향으로 형성되어 있다. 도 5의 전극 돌출부(197)는 삼각형 형상으로 도시되었으나, 하부 돌출부(196)와 같은 화살표 형상일수도 있다. 전극 돌출부(197)는 하니의 화소의 오른쪽 아래 방향으로 뻗어있을 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 게이트선과 전극 돌출부(197)가 이루는 각도 θ3 는 각각 0도 내지 90도 사이일 수 있다.
도 5는 상부 돌출부(195), 하부 돌출부(196) 및 전극 돌출부(197)가 모두 존재하는 구조를 도시 하였으나, 전극 돌출부(197)만 단독으로 형성될 수도 있다. 즉, 각각의 돌출부(195, 196, 197)는 단독으로 형성되거나 다른 돌출부와 동시에 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 6을 참고하면 상부 돌출부(195)는 화소 전극의 모든 가지 전극에 형성될 수 있다. 즉 상부 돌출부(195)는 각 가지 전극의 상부에 모두 존재하거나 또는 몇 개의 가지 전극에만 선택적으로 존재할 수도 있다. 도 6은 모든 가지 전극에 화소 전극 상부 돌출부(195a, 195b, 195c, 195d)가 형성된 액정 표시 장치를 도시하였으나, 화소 전극의 상부 돌출부는 4개중 하나 이상의 전극에 형성될 수도 있다. 복수의 상부 돌출부와 하부 돌출부, 또는 전극 돌출부가 같이 존재할 수 있음 또한 자명하다.
각 화소 전극의 돌출부는 게이트 선과 수평한 가상의 직선에 대하여, 0도 내지 90도의 각도를 형성하도록 형성될 수 있다. 도 7 및 도 8은 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 7을 참고하면, 화소 전극의 하부 돌출부(196)는 게이트선(121)과 나란한 가상의 수평선과 이루는 각도가 0도이다. 즉, 도 7의 실시예에 따른 화소 전극은 하부 돌출부(196)가 게이트선(121)의 진행방향과 나란한 방향으로 형성되어 있다.
반면, 도 8의 실시예에 따른 표시 장치는 화소 전극의 하부 돌출부(196)가 게이트선(121)과 나란한 가상의 수평선과 이루는 각도가 90도이다. 즉 도 8의 실시예에 따른 화소 전극은 하부 돌출부(196)가 게이트선(121)의 진행방향과 수직하며, 하부 돌출부(196)는 데이터선의 진행방향과 거의 나란한 방향으로 형성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 하부 돌출부(196)가 게이트선과 나란한 가상의 수평선과 이루는 각도가 0도 내지 90도 사이일 수 있다. 도 7 및 도 8에서는 화소 전극의 하부 돌출부(196)를 예시적으로 설명하였으나, 이와 같은 내용은 화소 전극의 상부 돌출부(195) 또는 전극 돌출부(197)에서도 동일하다. 즉, 화소 전극의 상부 돌출부(195) 또는 전극 돌출부(197)가 게이트선(121)과 나란한 가상의 수평선과 이루는 각도가 0도 내지 90도 사이일 수 있다.
다만, 도 5에 도시된 바와 같이 전극 돌출부(197)와 게이트선과 나란한 가상의 수평선이 이루는 각도는 시계 방향으로 측정된다. 마찬가지로, 도 8에 도시된 바와 같이 하부 돌출부(196)와 게이트선과 나란한 가상의 수평선이 이루는 각도는 시계 방향으로 측절된다. 그러나 도 1에 도시된 바와 같이 상부 돌출부(195)와 게이트선과 나란한 가상의 수평선이 이루는 각도는 반시계 방향으로 측정된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극은 화소 전극의 상부, 하부 또는 전극 부분에 돌출부가 형성되어 있다. 이후 자세히 설명하겠지만, 이러한 화소 전극 돌출부는 화소 전극의 경계부에 역방향 전기장이 형성되던 문제를 해결하였다. 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 화소 전극의 경계부에서 역방향의 전기장이 형성되어 액정이 반대방향으로 정렬하고, 이러한 액정 정렬로 인해 화이트 브루징(white brusing)이 나타나던 문제가 있었다. 화이트 브루징은 특정 영역에서 액정이 주위 액정이 배열하는 방향(정방향)과는 반대 방향(역방향)으로 정렬함으로써, 얼룩이 발생하고 이러한 얼룩이 자발적으로 회복되지 못하고 유지되는 현상을 의미한다. 이는 액정 분자를 배열시키는 정방향 전기장이 약하게 형성되거나 역방향 전기장이 형성되는 화소 전극의 경계부에서 흔히 발생하며, 이러한 경계부(끝단)에서 발생한 화이트 브루징은 시인되는 화소 영역내로 진행하기도 한다. 이는 액정 표시 장치에서 얼룩으로 시인되는 문제점이 유발한다.
그러나 본 발명 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 역방향 전기장이 형성되던 영역 근처에 화소 전극 돌출부를 형성함으로써 정방향 전기장을 강화하였다. 따라서, 화소 전극의 경계부에서도 액정이 정방향으로 정렬되고, 역방향 액정 정렬에 의한 화이트 브루징을 예방할 수 있다.
도 10은 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극의 접촉구멍(185) 형성 영역이 앞선 실시예와 반대이다. 즉, 앞선 실시예에서 화소 전극의 접촉 구멍(185)이 오른쪽 데이터선에 가깝게 형성되었다면, 본 실시에에서 화소 전극의 접촉 구멍(185)은 왼쪽 데이터선에 가깝게 형성된다. 이는 데이터 전압 공급을 보다 용이하게 하기 위한 것으로, 접촉구멍이 오른쪽에 위치하는 화소와 접촉구멍이 왼쪽에 위치하는 화소는 서로 번갈아 배치된다. 따라서 데이터선 으로부터 양쪽으로 이웃한 화소의 접촉구멍의 거리가 유사하게 되고, 데이터 전압을 보다 안정적으로 전달할 수 있다.
이때, 도 10의 실시예에 따른 표시 장치에서 화소 전극이 드레인 전극과 접촉하도록 돌출된 부분(이하, 접촉부)은 전극 덧댐부(198)를 추가로 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가장 왼쪽 가지 전극과 화소 전극의 접촉부의 왼쪽 가장자리가 일치한다. 즉 화소 전극 덧댐부(198)가 형성되지 않은 경우, 도 10에 점선으로 도시된 바와 같이 화소 전극의 접촉부와 왼쪽 화소 가지 전극의 가장자리가 일치하지 않는다. 이러한 경계 부분에서 액정은, 다른 영역과는 반대되는 방향(역방향)으로 정렬하고, 이는 화이트 브루징으로 시인된다.
그러나 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극의 접촉부에 화소 전극 덧댐부(198)가 형성되어 있다. 따라서 화소 전극의 접촉부와 화소 가지 전극의 가장자리 불일치에 따른, 액정의 역방향 정렬을 예방하고 화이트 브루징을 개선할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 화소 전극(191)과 제3 보호막(180z) 위에는 배향막(alignment layer)이 도포되어 있고, 배향막은 수평 배향막일 수 있으며, 일정한 방향으로 러빙되어 있다. 그러나, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 배향막은 광반응 물질을 포함하여, 광배향될 수 있다.
그러면, 상부 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 빛샘을 막아준다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 하부 표시판(100)의 제2 보호막(180q)이 색필터인 경우, 상부 표시판(200)의 색필터(230)는 생략될 수 있다. 또한, 상부 표시판(200)의 차광 부재(220) 역시 하부 표시판(100)에 형성될 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.
덮개막(250) 위에는 배향막이 배치되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지는 네마틱(nematic) 액정 물질을 포함한다. 액정층(3)의 액정 분자는 그 장축 방향이 표시판(100, 200)에 평행하게 배열되어 있고, 그 방향이 하부 표시판(100)의 배향막의 러빙 방향으로부터 상부 표시판(200)에 이르기까지 나선상으로 90° 비틀린 구조를 가진다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 공통 전극(270)은 표시 영역 외부에 배치되어 있는 공통 전압 인가부로부터 일정한 크기의 공통 전압을 인가 받는다.
전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 위에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자는 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 회전 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
그러면, 도 11 내지 도 17을 참고로 하여 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 11 내지 도 15, 도 17은 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 16은 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 11 내지 도 15, 도 17에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 도 1 내지 8, 도 10에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다. 동일한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 8, 도 10에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극의 상부가 서로 연결되어 있는 묶임형 구조이다. 그러나 도 11 내지 도 18에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극의 각 가지전극의 상부가 연결되지 않고 서로 분리되어 있는 오픈형 구조이다. 즉 도 1 내지 도 8, 도 10에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와, 도 11 내지 도 18에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극의 상부가 서로 연결되어 있는지 분리되어 있는지의 차이점만 존재할 뿐 나머지는 동일하다.
도 11은 화소 전극의 상부 돌출부(195)가 형성된 구조를 도시한 것이다. 화소 전극의 각 가지 전극이 서로 분리되었다는 점을 제외하고, 나머지는 도 1에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 동일하다. 상부 돌출부(195)가 게이트선과 수평한 가상의 수직선과 이루는 각도는 0 도 내지 90도 사이일 수 있다.
도 12는 화소 전극의 하부 돌출부(196)가 형성된 구조를 도시한 것이다. 화소 전극의 각 가지 전극이 서로 분리되었다는 점을 제외하고, 나머지는 도 3에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 동일하다. 도 12는 화살표 형상의 하부 돌출부(196)를 도시하였으나, 하부 돌출부(196)의 모양은 삼각형일수도 있다.
도 13은 화소 전극의 상부 돌출부(195) 및 하부 돌출부(196)가 모두 형성된 구조를 도시한 것이다. 화소 전극의 각 가지 전극이 서로 분리되었다는 점을 제외하고, 나머지는 도 4에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 동일하다. 도 13의 구조에서, 상부 돌출부(195)가 복수의 화소 가지 전극에 형성될 수도 있다.
도 14는 화소 전극의 상부 돌출부(195), 하부 돌출부(196) 및 전극 돌출부(197)가 형성된 구조를 도시한 것이다. 화소 전극의 각 가지 전극이 서로 분리되었다는 점을 제외하고, 나머지는 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 동일하다. 각 돌출부가 게이트선과 수평한 가상의 수직선과 이루는 각도는 각 돌출부마다 동일하거나, 서로 다를수도 있다.
도 15는 상부 전극 돌출부(195a, 195b, 195c, 195d)가 화소 전극의 복수의 가지 전극에 형성된 구조를 도시한 것이다. 화소 전극의 각 가지 전극이 서로 분리되었다는 점을 제외하고는, 나머지는 도 6에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 동일하다. 상부 전극 돌출부(195a, 195b, 195c, 195d)는 몇 개의 화소 가지 전극에만 선택적으로 형성될 수도 있다. 그러나, 가장 오른쪽에 위치하는 화소 가지 전극이 가장 화이트 브루징에 취약하므로, 가장 오른쪽에 위치하는 화소 가지 전극에는 상부 전극 돌출부(195a)가 형성되어 있다.
도 17은 화소 전극의 접촉부가 반대쪽에 위치하는 액정 표시 장치를 도시한 것이다. 화소 전극의 각 가지 전극이 서로 분리되었다는 점을 제외하고는, 나머지는 도 10에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 동일하다. 화소 전극의 덧댐부(198) 형성으로 인해, 화소 가지 전극의 왼쪽 가장자리와 화소 전극의 접촉부가 동일한 선상에 위치한다.
도 16은 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 배치도를 도시한 것이다 도 16을 참고로 하면, 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극의 가지 전극 상부가 서로 분리된 오픈형 구조이며, 화소 전극에 돌출부가 형성되어 있지 않다. 따라서 화소 전극의 상부 끝단 영역, 하부 끝단 영역 및 접촉 영역 부근에서 액정에 걸리는 전기장이 역방향이 되고, 액정이 역방향으로 배열되게 된다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 역방향 전기장이 생기기 쉬운 위치에 화소 전극 돌출부를 형성함으로써 액정의 역방향 정렬을 막았다. 따라서 액정의 역방향 정렬에 의한 화이트 브루징도 개선하였다.
그러면, 도 18 및 도 19를 참고로 하여 본 발명 실시예에 따른 액정 표시 장치와, 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 효과를 비교하여 설명한다.
도 18은 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 액정 배열을 나타낸 이미지이다. 도 19는 본 발명 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 배열을 나타낸 이미지이다.
도 18을 참고로 하면 화소 전극의 오른쪽 하단 부분에서, 액정 분자가 다른 방향으로 배열되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도 18에 초록색으로 표시된 액정 분자가 정방향, 붉은색으로 표시된 액정 분자가 역방향이다.
액정의 역방향 배열은 화소 전극의 경계부, 즉 화소 전극이 굴절되는 중간 영역이나 양 끝 영역에서 쉽게 나타난다. 이는 액정이 정방향으로 배열되기에 충분한 정방향 전기장이 형성되지 않기 때문이다. 즉, 도 18에 도시된 바와 같이 화소 전극의 양 끝 영역에서는 형성되는 전기장의 방향이 달라지고, 근처의 액정 분자가 역방향으로 배열된다. 이러한 특정 영역에서의 액정 분자의 역방향 배열은 이웃하는 액정 분자의 배열까지 역방향으로 바꾸면서, 블랙 매트릭스에 의해 차광되지 않은 화소 전극 부근까지 진행하기도 한다. 이러한 액정 분자는 얼룩으로 시인되거나, 휘도 저하를 불러일으키며 이를 화이트 브루징이라고 한다.
그러나 본 발명 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극의 경계부(화소 전극 상부, 하부 또는 접촉 영역)에 돌출부가 형성되어 있다. 도 19는 화소 전극에 하부 돌출부(196)가 형성된 경우의 액정 표시 장치에 대하여 액정 분자의 배열을 나타낸 이미지이다. 도 19를 참고로 하면, 화소 전극의 오른쪽 하단 영역에서도 액정 분자들이 정방향으로 배열되어 있음을 확인할 수 있다. 따라서 액정 분자의 역방향 배열이 나타나지 않고, 역방향으로 배열된 액정 분자로 인한 화이트 브루징 문제 또한 나타나지 않는다.
이는 도 19에 도시된 바와 같이, 화소 전극의 방향이 달라지는 경계 부근에 돌출구조를 형성함으로써 동일한 방향의 전기장이 형성되도록 유도하였기 때문이다. 화소 전극의 방향이 달라지는 경계부는 액정 분자에 가해지는 수평 전계의 크기가 약해지고 그 방향 또한 달라지게 된다. 따라서 액정 분자의 역방향 배열이 나타나지만, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극의 경계부에 돌출부를 형성함으로써, 화소 전극의 경계부에서 전기장의 방향이 달라지지 않고 유지되도록 하였다. 따라서 액정의 역방향 정렬에 의한 화이트 브루징을 개선하였다.
통상적으로 화소 전극의 경계부에서 액정 분자의 역방향 정렬은 액정 표시 장치에 인가되는 전압이 커질수록 잘 발생한다. 따라서 액정 표시 장치에 인가되는 전압이 높을수록 화이트 브루징이 잘 발생하기 때문에 액정 표시 장치에 인가되는 전압을 일정 수준 이상으로 높이기 어려운 문제점이 존재하였다. 실험 결과, 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시에 인가되는 전압이 7.9V 이상이 되는 경우 화이트 브루징에 의한 얼룩이 시인되었다. 그러나 본 발명 실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치에 인가되는 전압이 8.0V 이상인 경우에도 화이트 브루징이 발생하지 않고, 얼룩이 시인되지 않았다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극의 경계부 (상단, 하단, 접촉 영역)에 돌출부를 형성함으로써 경계부에서의 액정의 역방향 배열을 예방하였다. 따라서 액정 표시 장치를 보다 높은 전압으로 구동할 수 있으며, 화소 전극의 액정 분자의 역방향 배열로 인한 얼룩 시인을 예방할 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.
110, 210: 절연 기판 3: 액정층
121: 게이트선 124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180, 180n, 180q, 180z: 보호막 191: 화소 전극
192: 화소 가지 전극 195: 상부 돌출부
196: 하부 돌출부 197: 전극 돌출부
198: 전극 덧댐부 270: 공통 전극
230: 컬러 필터 220: 차광 부재
250: 덮개막

Claims (19)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 상부에 형성된 게이트선,
    상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체 층,
    상기 반도체 층 위에 형성되어 있는 데이터선 및 드레인 전극,
    상기 데이터 선 및 드레인 전극을 덮으며, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 접촉 구멍을 가지는 보호막,
    상기 보호막 상부에 위치하는 공통 전극,
    상기 접촉 구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있으며 상기 공통 전극과 절연 중첩되어 있는 화소 전극, 및
    상기 제1 기판에 대응하는 제2 기판을 포함하며,
    상기 화소 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 복수의 가지 전극은 상부 및 하부에서 각각 연결부로 연결되어 있으며,
    상기 화소 전극은 상기 연결부 또는 상기 가지 전극에서 연장된 접촉부를 갖고, 상기 접촉부는 상기 접촉구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있고,
    상기 화소 전극의 연결부 또는 접촉부 중 하나 이상의 모서리에 인접 화소를 향하여 돌출된 돌출부가 형성되고,
    상기 돌출부의 전체 형상은 예각 삼각형이며 상기 돌출부의 폭은 끝으로 갈수록 점점 감소하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 돌출부는 상기 화소 전극의 가지 전극이 연장된 형태를 가지며, 상기 가지 전극과 동일한 평면에 형성된 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 돌출부의 형상은 끝으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태인 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 돌출부의 형상은 삼각형인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 돌출부는 상기 화소 전극의 가장 오른쪽 가지 전극의 위쪽 끝에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 돌출부는 상기 화소 전극의 하나 이상의 가지 전극의 위쪽 끝에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 돌출부과 상기 게이트선이 이루는 각도가 0도 내지 90도 사이인 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 돌출부는 상기 화소 전극의 가장 오른쪽 가지 전극의 아래쪽 끝에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 돌출부와 상기 게이트선이 이루는 각도가 0도 내지 90도 사이인 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 돌출부는 상기 화소 전극이 상기 드레인 전극과 접촉하고 있는 접촉 영역의 일 모서리에 형성된 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 돌출부와 상기 게이트선이 이루는 각도가 0도 내지 90도 사이인 액정 표시 장치.
  12. 제10항에서,
    상기 화소 전극의 상기 접촉부의 일측에 화소 전극 덧댐부가 형성되어, 상기 화소 전극의 가장자리와 상기 가지 전극의 가장자리가 동일선상에 위치하는 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 돌출부는 상기 화소 전극의 하나 이상의 가지 전극의 위쪽 끝, 상기 화소 전극의 상기 가지 전극의 오른쪽 아래 끝, 및 상기 화소 전극이 상기 드레인 전극과 접촉하고 있는 접촉부의 일 모서리 중 하나 이상의 위치에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  14. 제1 기판,
    상기 제1 기판 상부에 형성된 게이트선,
    상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체 층,
    상기 반도체 층 위에 형성되어 있는 데이터선 및 드레인 전극,
    상기 데이터 선 및 드레인 전극을 덮으며, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 접촉 구멍을 가지는 보호막,
    상기 보호막 상부에 위치하는 공통 전극,
    상기 접촉 구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있으며 상기 공통 전극과 절연 중첩되어 있는 화소 전극, 및
    상기 제1 기판에 대응하는 제2 기판을 포함하며,
    상기 화소 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 복수의 가지 전극은 하부에서 연결부로 연결되어 있고, 상부의 가지 전극은 서로 분리된 포크 형상이며,
    상기 화소 전극은 상기 연결부 또는 상기 가지 전극에서 연장된 접촉부를 갖고, 상기 접촉부는 상기 접촉구멍을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있고,
    상기 화소 전극의 연결부, 상부 가지 전극 또는 접촉부 중 하나 이상의 끝단에 인접 화소를 향하여 돌출된 돌출부가 형성되고,
    상기 돌출부의 전체 형상은 예각 삼각형이며 상기 돌출부의 폭은 끝으로 갈수록 점점 감소하는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 돌출부는 상기 화소 전극의 하나 이상의 가지 전극의 위쪽 끝, 상기 화소 전극의 상기 가지 전극의 오른쪽 아래 끝, 및 상기 화소 전극이 상기 드레인 전극과 접촉하고 있는 접촉 영역의 일 모서리 중 하나 이상의 위치에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 돌출부와 상기 게이트선이 이루는 각도는 0도 내지 90도 사이인 액정 표시 장치.
  17. 제14항에서,
    상기 돌출부의 형상은 끝으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태인 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 돌출부는 삼각형인 액정 표시 장치.
  19. 제1항 내지 제18항중 어느 한 항에서,
    상기 돌출부가 형성된 영역의 액정은 주위 영역의 액정과 동일한 방향으로 배열된 액정 표시 장치.
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