KR102345474B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

기판, 상기 기판 상에 배치되며, 게이트 라인 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선, 상기 기판 상에 상기 게이트 배선과 절연되어 배치되며, 데이터 라인, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선, 상기 기판 상에 상기 데이터 배선과 절연되어 배치되며, 상기 드레인 전극과 접촉 구멍을 통해 연결된 화소 전극, 및 상기 접촉 구멍 하부에 배치된 차폐 전극을 포함하는 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 표시 품질이 향상된 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 발광 방식에 따라 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등으로 분류된다.
표시 장치는 서로 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의하여 정의되는 화소 영역이 매트릭스 형태로 배치되고, 각 화소 영역에 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자와 화소 전극이 형성되며, 각 화소 영역에 인가되는 데이터 신호가 스위칭 소자에 의하여 제어되는 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입이 널리 사용되고 있다.
최근 생산 원가를 감소시키기 위하여 반도체 패턴과 데이터 배선 패턴을 하나의 마스크를 사용하여 형성하는 공정이 상용화되고 있다. 이 경우, 데이터 배선 패턴은 습식 식각의 등방성과 에치백 공정으로 인하여 평면 상에서 반도체 패턴보다 작은 폭으로 형성된다. 즉, 반도체 패턴은 평면 상에서 데이터 배선 패턴과 중첩되지 않는 돌출부를 갖게 된다.
일반적으로 반도체 패턴은 아몰러스 실리콘(a-Si)으로 형성되는데, 아몰퍼스 실리콘은 입사되는 광량에 따라 전도율이 변화된다. 따라서, 반도체 패턴의 돌출부는 백라이트 유닛으로부터 광을 제공받는지 여부에 따라 데이터 배선 패턴을 한 전극으로 하는 커패시터의 정전 용량이 달라진다. 그 결과, 표시 장치에서 밝은 띠와 어두운 띠가 위에서 아래로 흐르는 것처럼 시인되는 워터폴(water-fall)현상이 발생된다.
이에 본 발명은 워터폴 현상을 방지할 수 있는 표시 장치를 제공하고자 한다.
기판, 상기 기판 상에 배치되며, 게이트 라인 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선, 상기 기판 상에 상기 게이트 배선과 절연되어 배치되며, 데이터 라인, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선, 상기 기판 상에 상기 데이터 배선과 절연되어 배치되며, 상기 드레인 전극과 접촉 구멍을 통해 연결된 화소 전극, 및 상기 접촉 구멍 하부에 배치된 차폐 전극을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 차폐 전극은 상기 게이트 배선과 동일한 층에 배치될 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 게이트 배선과 서로 이격된다.
상기 차폐 전극은 섬 형태를 갖는다.
상기 차폐 전극은 원형 또는 다각 형태를 가질 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 드레인 전극과 상기 화소 전극의 중첩 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다.
상기 드레인 전극은, 상기 게이트 전극과 일부가 중첩된 제 1 드레인 전극, 및 상기 제 1 드레인 전극으로부터 연장되며 사각 형태를 갖는 제 2 드레인 전극을 포함할 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 제 2 드레인 전극과 상기 화소 전극의 중첩 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 제 2 드레인 전극과 상기 접촉 구멍을 통해 연결된 화소 전극 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 화소 전극 접촉부보다 큰 면적을 가질 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 데이터 배선과 중첩하여 배치된 반도체층을 포함한다.
상기 반도체층은 상기 데이터 배선과 직접 접촉한다.
서로 대향하여 위치한 제 1 기판과 제 2 기판, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 위치한 액정층, 상기 제 1 기판 상에 배치되며, 게이트 라인 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선, 상기 제 1 기판 상에 상기 게이트 배선과 절연되어 배치되며, 데이터 라인, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선, 상기 제 1 기판 상에 상기 데이터 배선과 절연되어 배치되며, 상기 드레인 전극과 접촉 구멍을 통해 연결된 화소 전극, 및 상기 접촉 구멍 하부에 배치된 차폐 전극을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 차폐 전극은 상기 게이트 배선과 동일한 층에 배치될 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 게이트 배선과 서로 이격된다.
상기 차폐 전극은 섬 형태을 갖는다.
상기 차폐 전극은 원형 또는 다각 형태를 가질 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 드레인 전극 및 상기 화소 전극의 중첩 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다.
상기 드레인 전극은, 상기 게이트 전극과 일부가 중첩된 제 1 드레인 전극, 및 상기 제 1 드레인 전극으로부터 연장되며 사각 형태를 갖는 제 2 드레인 전극을 포함할 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 제 2 드레인 전극과 상기 화소 전극의 중첩 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다.
상기 화소 전극은 가로 줄기 전극, 세로 줄기 전극, 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 연장된 복수의 가지 전극, 상기 세로 줄기 전극에서 연장된 접속부, 및 상기 접속부에서 연장된 화소 전극 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 가지 전극은 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 좌상 방향으로 연장된 제 1 가지 전극, 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 우상 방향으로 연장된 제 2 가지 전극, 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 좌하 방향으로 연장된 제 3 가지 전극 및 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 우하 방향으로 연장된 제 4 가지 전극을 포함할 수 있다.
상기 데이터 배선 및 상기 화소 전극 사이에 배치된 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 박막 트랜지스터와 화소 전극을 연결하는 접촉 구멍 하부에 섬 형태의 차폐 전극을 배치함으로써, 워터폴 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 표시 장치의 워터폴 현상을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 복수의 화소들 중 하나의 화소에 대한 개략적 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 패널의 화소를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 4에서 게이트층 도전체만을 따로 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 4에서 화소 전극만을 따로 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 4에서 공통 전극만을 따로 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 표시 패널의 화소를 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 도면에 예시하고 본문은 이를 중심으로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 상기 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙인다.
도 1은 종래 표시 장치의 워터폴 현상을 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 워터폴(water-fall) 현상은 표시 장치(10)에서 밝은 띠(AA1)와 어두운 띠(AA2)가 위에서 아래로 흐르는 것처럼 시인되는 현상이다. 이러한 워터폴 현상은 여러 원인에 의해 발생할 수 있는데, 그 중 하나는 반도체 패턴의 돌출부가 백라이트 유닛의 광에 반응하여 발생한다.
반도체 패턴과 데이터 배선 패턴이 하나의 마스크를 이용하여 형성되는 경우, 습식 식각의 등방성과 에치백 공정 등으로 인하여 평면 상에서 데이터 배선 패턴이 반도체 패턴보다 작은 폭으로 형성된다. 즉, 반도체 패턴은 평면 상에서 데이터 배선 패턴과 중첩되지 않는 돌출부를 갖게 된다.
반도체 패턴은 일반적으로 아몰러스 실리콘(a-Si)으로 형성되는데, 아몰퍼스 실리콘은 입사되는 광량에 따라 전도율이 변화된다. 따라서, 반도체 패턴의 돌출부는 백라이트 유닛으로부터 광을 제공받는지 여부에 따라 데이터 배선 패턴을 한 전극으로 하는 커패시터의 정전 용량이 달라진다. 그 결과, 표시 장치(10)에서 밝은 띠(AA1)와 어두운 띠(AA2)가 위에서 아래로 흐르는 것처럼 시인되는 워터폴 현상이 발생된다.
이에 본 발명에서는 이러한 워터폴 현상이 발생하는 것을 방지하여 표시 품질을 개선시킬 수 있는 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 명세서에서 표시 장치는 액정 표시 패널인 것을 전제로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 표시 장치는 유기 발광 표시 장치 또는 플라즈마 표시 장치에 적용될 수도 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치가 상세히 설명된다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 복수의 화소(PX)들 중 하나의 화소(PX)에 대한 개략적 구조를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치는 표시 패널(300), 게이트 구동부(gate driver)(400), 데이터 구동부(data driver)(500), 신호 제어부(600) 및 계조전압 생성부(800)를 포함한다.
신호 제어부(600)는 호스트에서 입력되는 영상신호(R, G, B)들과 데이터 인에이블 신호(DE), 수평과 수직 동기 신호들(Hsync, Vsync) 및 클럭 신호(MCLK)를 포함하는 제어 신호들을 입력 받는다.
신호 제어부(600)는 데이터 제어 신호(CONT2)들과 영상 데이터 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 출력하고, 게이트 라인들을 선택하기 위한 게이트 제어 신호(CONT1)들을 게이트 구동부(400)로 출력한다. 한편, 신호 제어부(600)는 광원을 조절하기 위하여 광원 제어 신호들을 광원 발생부(미도시)로 출력할 수 있다.
계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)에 공급되는 전체 계조 전압 또는 한정된 수효의 계조 전압(이하 "기준 계조 전압"이라 한다)을 생성하고 데이터 구동부(500)로 출력한다. 기준 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대해 극성이 다른 전압을 갖는다.
데이터 구동부(500)는 계조 전압 생성부(800)로부터 기준 계조 전압을 입력받고, 신호 제어부(800)로부터 제어 신호들(CONT2)과 영상 데이터 신호들에 응답하여 계조 전압들을 복수의 데이터선(D1-Dm)들로 출력한다. 계조 전압 생성부(800)가 한정된 수의 기준 계조 전압들만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압들을 분압하여 더 많은 수의 확장된 계조 전압들을 생성할 수 있다.
데이터 구동부(500)는 데이터선(D1-Dm)들에 확장된 계조 전압들을 공급할 때 공통 전압(Vcom)에 대해 같은 차이의 전압이지만, 매 프레임 마다 다른 극성의 전압을 교대로 각각의 화소들로 인가한다.
게이트 구동부(400)는 게이트 제어 신호(CONT1)에 응답하여 복수의 게이트선(G1-Gn)들로 게이트 신호들을 순차적으로 출력한다. 게이트 신호는 선택된 게이트 라인과 접속된 박막트랜지스터들을 턴 온시킬 수 있는 게이트 온 전압(Von)과 선택되지 않은 게이트들과 접속된 박막트랜지스터들을 턴 오프시킬 수 있는 게이트 오프 전압(Voff)을 갖는다.
도 3은 도 2에 도시된 복수의 화소(PX)들 중 하나의 화소(PX)에 대한 개략적 구조를 나타낸 도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 표시 패널(300)은 제 1 기판(100)과, 제 1 기판(100)과 마주하는 제 2 기판(200), 및 이들 사이에 개재한 액정층(3)을 포함한다.
제 1 기판(100)은 행들과 열들의 행렬 형식으로 배열된 화소(PX)들, 동일한 행들에 있는 화소(PX)들이 각각 연결된 복수의 게이트선(G1~Gn)들, 및 동일한 열들에 있는 화소(PX)들이 각각 연결된 복수의 데이터선(D1~Dm)들을 갖는다.
제 1 기판(100) 상에 화소 전극(PE)이 배치되고, 제 2 기판(200) 상에 공통 전극(CE)이 배치된다. 화소 전극(PE), 공통 전극(CE) 및 액정층(3)은 액정 커패시터(Clc)를 형성할 수 있다.
공통 전극(CE)은 제 2 기판(200) 상에 배치되며, 공통 전압(Vcom)을 공급 받는다. 다만, 이에 한정되지 않고, 공통 전극(CE)은 제 1 기판(100) 상에 배치될 수도 있으며, 화소 전극(PE)의 형태에 따라 선형 또는 막대 형상을 가질 수 있다.
액정층(3)은 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200) 사이에 배치된 밀봉재(미도시) 안에 채워져 있다. 액정층(3)은 유전체로 기능한다. 밀봉재(미도시)는 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200) 중 어느 하나에 배치될 수 있으며, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)을 결합시킨다.
제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 밀봉재(미도시) 또는 간격재(미도시)에 의해 약 2.0 um ~ 5.0 um의 셀 간격, 즉 셀갭(cellgap)을 유지할 수 있으며, 보다 바람직하게는 약 3.3um~3.7um의 셀갭(cellgap)을 유지한다.
편광자(미도시)들은 실질적으로 편광자의 편광축 또는 투과축이 직교하도록 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200) 각각에 배치될 수 있다. 즉, 편광자들은 제 1 기판(100)의 상부 또는 하부와, 제 2 기판(200)의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다.
표시 패널(300)에 구동 장치들(400, 500, 600, 800)이 연결되어 표시 장치가 제조 된다. 구동 장치들(400, 500, 600, 800)은 하나의 집적 회로 칩에 형성되어 표시 패널(300) 위에 직접 실장되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(미도시) 위에 실장에 의해 TCP(tape carrier package)의 형태로 표시 패널(300)에 부착되거나, 또는 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(미도시) 위에 실장되어 표시 패널(300)에 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 패널의 화소를 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도이다. 도 6은 도 4에서 게이트층 도전체만을 따로 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 4에서 화소 전극만을 따로 나타낸 평면도이며, 도 8은 도 4에서 공통 전극만을 따로 나타낸 평면도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 제 1 기판(100)은 소다 석회 유리(soda lime glass) 또는 보로 실리케이트 유리 등과 같은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판이다.
제 1 기판(100) 상에 게이트 신호를 전달하는 게이트 배선(121, 122, 123), 스토리지 라인 배선(125, 126), 및 차폐 전극(128)을 포함하는 게이트층 도전체가 배치된다.
게이트층 도전체(121, 122, 123, 125, 126, 128)는 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 게이트층 도전체(121, 122, 123, 125, 126, 128)는 물리적 성질이 다른 두 개 이상의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 다중막 구조 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(low resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어질 수 있으며, 다른 한 도전막은, ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막, 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막 및 티타늄 하부막과 구리 상부막 등을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트층 도전체(121, 122, 123, 125, 126, 128)는 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트 배선(121, 122, 123)은 일 방향, 예를 들어 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트 라인(121), 게이트 라인(121)으로부터 돌출되어 돌기 형태로 형성된 게이트 전극(122), 및 게이트 라인(121)으로부터 돌출되어 돌기 형태로 형성되며, 게이트 전극(122)과 소정의 간격으로 이격된 게이트 보상부(123)을 포함한다.
게이트 라인(121)은 차폐 전극(128)과 일정한 간격(d)을 유지하기 위하여 소정의 형태로 구부러진 절곡 영역(121a)를 포함한다.
게이트 전극(124)은 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)과 함께 박막 트랜지스터의 삼단자를 구성한다.
게이트 보상부(123)는 마스크 오정렬 등으로 인해 게이트 전극(121)과 드레인 전극(166) 간의 커패시턴스가 화소 별로 달라져 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
스토리지 라인 배선(125, 126)은 일 방향, 예를 들어, 가로 방향으로 뻗어 있는 수평부(125), 및 수평부(125)로부터 돌출되어 연장된 수직부(126)을 포함한다.
스토리지 라인 배선(125, 126)은 화소 전극(180)의 적어도 하나의 변을 따라 연장된다. 스토리지 라인 배선(125, 126)은 화소 전극(180)과 중첩할 수 있고 그렇지 않을 수도 있다.
스토리지 라인 배선(125, 126)이 화소 전극(180)과 중첩하는 경우, 개구율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 화소 전극(180)의 가장자리를 따라 중첩될 수 있다. 스토리지 라인 배선(125, 126)은 외부로부터 스토리지 전압을 인가 받는다. 스토리지 전압은 직류 전압일 수 있다.
스토리지 라인 배선(125, 126)의 수평부(125)는 차폐 전극(128)과 일정한 간격(d)을 유지하기 위하여 소정의 형태로 구부러진 절곡 영역(125a)를 포함한다.
즉, 게이트 배선(121, 122, 123)과 스토리지 라인 배선(125, 126)은 차폐 전극(128)과 일정 간격(d) 이상 이격되어 프린지 필드가 형성되는 것을 방지함으로써 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
차폐 전극(128)은 박막 트랜지스터와 화소 전극(180)을 연결하는 접촉 구멍(175) 하부에 배치된다.
차폐 전극(128)이 배치되는 위치는 박막 트랜지스터의 형태 및 화소 전극(180)의 형태에 따라 달라질 수 있다. 또한, 화소 전극(180)이 서로 다른 전압이 인가되는 복수의 부화소 전극을 포함하는 경우 차폐 전극(128)도 복수일 수 있다.
차폐 전극(128)은 어떠한 제어 신호도 공급받지 않으며, 어떠한 도전체들(예를 들어, 게이트 배선, 데이터 배선, 스토리지 라인 배선, 및 화소 전극)과도 연결되지 않는다. 즉, 차폐 전극(128)은 전기적으로 플로팅(floating)된 섬(island) 형상을 갖는다.
차폐 전극(128)은 제 2 드레인 전극(166b) 또는 화소 전극 접촉부(198)와 같이 원형 또는 다각 형태를 가질 수 있으며, 개구율 향상을 위해 도면에 도시된 바와 같이, 육각 형태로 형성될 수 있다.
차폐 전극(128)은 제 2 드레인 전극(166b) 및 화소 전극 접촉부(198)의 중첩 면적 보다 큰 면적을 가질 수 있다.
차폐 전극(128)은 백라이트 유닛(미도시)의 광이 반도체층 돌출부에 조사되어 화소 전극(180)이 영향 받는 것을 방지한다.
게이트 배선(121, 122, 123), 스토리지 라인 배선(125, 126), 및 차폐 전극(128)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
게이트층 도전체(121, 122, 123, 125, 126, 128)가 형성된 제 1 기판(100) 상에 게이트 절연막(130)이 배치된다. 게이트 절연막(130)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다. 또한, 게이트 절연막(130)은 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 탄탈륨 또는 산화 지르코늄을 더 포함할 수 있다.
게이트 절연막(130) 상에 반도체층(140)이 배치된다. 반도체층(140)은 후술할 데이터 배선(162, 165, 166)과 실질적으로 중첩된다. 반도체층(140)은 비정질 실리콘(amorphous Silicon: 이하, a-Si), 결정질 실리콘(poly-Si), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 산화물 반도체(oxide semiconductor) 등으로 이루어 질 수 있다.
반도체층(140) 상에 오믹 콘택층(155, 156)이 배치된다. 오믹 콘택층(155, 156)은 후술할 소스/드레인 전극(165, 166)과 반도체층(140) 사이의 접촉 특성을 개선시키는 역할을 한다. 오믹 콘택층(155, 156)은 소스 전극(165)과 드레인 전극(166) 사이의 채널(channel) 영역에는 배치되지 않는다.
여기서, 오믹 콘택층(155, 156)은 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 실리콘(이하, n+ a-Si)으로 이루어질 수 있다. 만약, 소스/드레인 전극(165, 166)과 반도체층(142) 간의 접촉 특성이 충분히 확보된다면, 오믹 콘택층(155, 156)은 생략될 수도 있다.
반도체층(140) 상에 데이터 배선(162, 165, 166)이 배치된다. 데이터 배선(162, 165, 166)은 전술된 게이트층 도전체(121, 122, 123, 125, 126, 128)와 동일한 재료로 형성될 수 있다.
데이터 배선(162, 165, 166)은 데이터 라인(162), 소스 전극(165), 및 드레인 전극(166)을 포함한다. 데이터 라인(162)은 게이트 라인(122)과 교차하는 방향 예컨대, 세로 방향으로 형성되어, 게이트 라인(122)과 함께 화소 영역을 정의한다.
소스 전극(165)은 데이터 라인(162)으로부터 분지되어 게이트 전극(124) 상부까지 연장된다.
드레인 전극(166)은 게이트 전극(124)과 일부가 중첩된 제 1 드레인 전극(166a), 제 1 드레인 전극(166a)으로부터 연장되며 다각 형태를 갖는 제 2 드레인 전극(166b), 및 제 2 드레인 전극(166b)로부터 연장되며 게이트 보상부(123)와 중첩되는 제 3 드레인 전극(166c)을 포함한다. 다만, 이에 한정되지 않고 제 2 드레인 전극(166b)의 형태는 박막 트랜지스터 및 화소 전극(180)의 배치에 따라 원형 또는 사각 형태 등과 같이 다양한 형태로 변형될 수 있다.
박막 트랜지스터 동작 시 전하가 이동하는 채널(Channel)은 소스 전극(165)와 드레인 전극(166) 사이의 반도체층(140) 내에 형성된다.
반도체층(140)과 데이터 배선(162, 165, 166)이 동일 마스크를 사용하여 형성되는 경우, 데이터 배선(162, 165, 166)은 채널(Channel) 영역을 제외하고, 그 아래에 형성된 반도체층(140)과 실질적으로 동일한 패턴을 가질 수 있다.
그러나, 동일 마스크를 사용하여 식각하는 기술에 따라 반도체층(140)은 데이터 배선(162, 165, 166)의 양쪽 측벽들에서부터 약 3um 이하의 일정 거리로 데이터 배선(162, 165, 166)에 의해 덮이지 않은 돌출부를 가질 수 있다.
데이터 배선(162, 165, 166)이 형성된 결과물의 전체 구조 상에 보호막(169)이 배치된다. 보호막(169)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 감광성(photosensitivity)의 유기물 또는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등을 포함하는 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(169) 상에 색 필터(170)가 배치된다. 색 필터(170)는 화소 영역 상에만 배치되거나, 화소 영역 및 박막 트랜지스터가 배치된 영역 상에 배치될 수 있다.
색 필터(170)들은 적색, 녹색, 청색, 원청색(cyan), 원적색(magenta), 원황색(yellow), 및 백색(white) 중 어느 하나일 수 있다. 적색, 녹색, 및 청색, 또는 원청색(cyan), 원적색(magenta), 및 원황색(yellow)과 같은 3개의 기본색이 색을 형성하기 위한 기본 화소군으로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 색 필터(170)는 제 2 기판(200) 상에 배치될 수도 있다.
도시하지는 않았지만, 색 필터(170) 상에 캡핑층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 캡핑층(미도시)은 색 필터(170)에서 발생되는 오염 물질이 액정층(3)으로 유입되는 것을 방지한다. 캡핑층(미도시)은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx) 또는 탄소 주입 산화 규소(SiOC) 등의 무기물 또는 유기물로 이루어질 수 있다.
보호막(169), 및 색 필터(170) 상에 제 2 드레인 전극(166b)의 일부를 노출시키는 접촉 구멍(175)이 형성될 수 있다.
색 필터(170) 상에 데이터 라인(162)를 따라 쉴딩 전극(172)이 배치된다. 쉴딩 전극(172)은 데이터 라인(162)보다 큰 폭을 갖고, 평면에서 봤을 때 데이터 라인(162)을 커버하도록 배치된다.
또한, 색 필터(170) 상에 게이트 라인(121)과 평행하게 돌출 전극(173)이 배치된다. 돌출 전극(173)은 쉴딩 전극(172)과 일체로 형성될 수 있다. 쉴딩 전극(172)과 돌출 전극(173)은 블랙 계조에 대응하는 전압을 수신할 수 있다. 쉴딩 전극(172) 및 돌출 전극(173)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전체로 이루어질 수 있다. 쉴딩 전극(172) 및 돌출 전극(173) 후술할 화소 전극(180)과 동일한 공정으로 동시에 형성될 수 있으며, 별도의 절연층을 통해 전기적으로 절연될 수도 있다.
색 필터(170) 상의 화소 영역에 화소 전극(180)이 배치된다. 화소 전극(180)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전체로 이루어질 수 있다.
화소 전극(180)은 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 일 방향으로 배열된 복수의 면 전극(181), 각 면 전극(181)으로부터 연장된 가지 전극(183a, 183b, 183c, 183d)들, 접촉 구멍(175)을 통해 제 2 드레인 전극(166b)과 연결되는 화소 전극 접촉부(185), 및 인접한 면 전극(181)들과, 면 전극(181)과 화소 전극 접촉부(185)를 연결하는 연결 전극(187)을 포함한다.
면 전극(181)은 마름모 형상을 가질 수 있다. 가지 전극(183a, 183b, 183c, 183d)들은 면 전극(181)의 각 변으로부터 사선 방향으로 연장된다. 이 때, 가지 전극(183a, 183b, 183c, 183d)들은 해당 변에 대하여 수직하는 방향으로 따라 연장될 수 있다.
가지 전극(183a, 183b, 183c, 183d)들 사이의 공간은 슬릿(slit)으로 정의될 수 있으며, 그 슬릿에 의해 액정(LC)의 장축(184) 방향이 결정된다. 즉, 액정(LC)의 장축(184)은 그 슬릿의 길이 방향을 향한다.
화소 전극 접촉부(185)는 차폐 전극(128) 또는 제 2 드레인 전극(166b)과 같이 다각 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원형과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 화소 전극(180) 상에 하부 배향막이 위치할 수 있다. 하부 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광반응 물질을 포함하는 배향막일 수 있다. 하부 배향막은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 및 폴리 이미드(Polyimide) 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
제 2 기판(200)은 소다 석회 유리(soda lime glass) 또는 보로 실리케이트 유리 등과 같은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판이다.
제 2 기판(200) 상에 차광 부재(210)가 배치된다. 차광 부재(210)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 불리어지며, 크롬산화물(CrOx)과 같은 금속 또는 불투명 유기막 재료 등을 포함할 수 있다.
차광 부재(210)는 백라이트 유닛(미도시)으로부터의 광이 화소(PX)를 통과하도록 화소(PX) 형상과 거의 유사한 다수의 개구부를 갖는다. 또한, 차광 부재(210)는 제 1 기판(100)에 형성된 게이트 라인(122), 데이터 라인(162), 및 박막 트랜지스터에 대응하는 부분들에 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 차광 부재(210)는 제 1 기판(100) 상에 배치될 수도 있다.
차광 부재(210) 상에 덮개막(220)이 배치된다. 덮개막(220)은 차광 부재(210) 등의 하부층 굴곡 표면을 평탄화하거나 하부층으로부터 불순물의 용출을 방지한다. 다만, 이에 한정되지 않고 차광 부재(210)가 제 1 기판(100) 상에 배치되는 경우, 덮개막(220)은 제 1 기판(100)의 차광 부재(210) 상에 배치될 수 있다.
덮개막(220) 상에 공통 전극(230)이 배치된다.
공통 전극은(230)은 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 교차하는 수평 전극(230a) 및 수직 전극(230b)을 포함하는 십자 형상을 가질 수 있다. 수평 전극(230a)과 수직 전극(230b) 간의 교차부는 면 전극(181)의 중심부에 위치한다.
화소는 복수의 공통 전극(230)들을 포함할 수 있는 바, 이때 복수의 공통 전극(230)들은 서로 연결된다. 예를 들어, 복수의 공통 전극(230)들은 일체로 구성될 수 있다. 공통 전극(230)은 화소 전극(180)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
도시하지는 않았지만, 공통 전극(230) 상에는 배향막이 더 배치될 수 있으며, 배향막은 수직 배향막 또는 광중합 물질이 포함된 광배향된 배향막일 수 있다. 광중합 물질은 반응성 모노머 또는 반응성 메조겐일 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 화소 전극의 구조를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 화소 전극(190)은 가로 줄기 전극(192), 세로 줄기 전극(194) 및 가로 줄기 전극(192)과 세로 줄기 전극(194)으로부터 분기되어 연장된 복수의 가지 전극(196a, 196b, 196c, 196d), 접속부(197), 화소 전극 접촉부(198)를 포함한다.
가로 줄기 전극(192)과 세로 줄기 전극(194)은 일자 형태이며, 가로 줄기 전극(192)과 세로 줄기 전극(194)은 서로 합쳐져 십자 형태의 줄기 전극을 형성한다. 다만, 이에 한정되지 않고 가로 줄기 전극(192)과 세로 줄기 전극(194)은 화소 전극(190)의 일측에서 중앙으로 갈수록 간격이 넓어지는 형태일 수 있다.
제 1 가지 전극(196a)은 가로 줄기 전극(192)과 세로 줄기 전극(194)으로부터 분기되어 좌상 방향으로 연장되며, 제 2 가지 전극(196b)은 가로 줄기 전극(192)과 세로 줄기 전극(194)으로부터 분기되어 우상 방향으로 연장된다. 제 3 가지 전극(196c)은 가로 줄기 전극(192)과 세로 줄기 전극(194)으로부터 분기되어 좌하 방향으로 연장되며, 제 4 가지 전극(196d)은 가로 줄기 전극(192)과 세로 줄기 전극(194)으로부터 분기되어 우하 방향으로 연장된다.
제 1 내지 제 4 가지 전극(196a, 196b, 196c, 196d)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자(302)의 경사 방향을 결정하는 전기장의 수평 성분을 만들고, 전기장의 수평 성분은 제 1 내지 제 4 가지 전극(196a, 196b, 196c, 196d)의 변에 거의 수평하게 형성된다. 따라서 액정 분자(302)는 화소 전극(190)의 네 개의 부영역(Da 내지 Dd)에서 네 개의 서로 다른 방향으로 배열된다.
접속부(197)는 세로 줄기 전극(194)와 화소 전극 접촉부(198)를 연결한다.
화소 전극 접촉부(198)은 보호막(169), 및 색 필터(170)에 형성된 접촉 구멍(185)을 통해 제 2 드레인 전극(166b)과 접촉된다.
화소 전극 접촉부(198)는 차폐 전극(126) 또는 제 2 드레인 전극(166b)과 같이 다각 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원형, 다각형과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다.
이 경우, 공통 전극은 복수의 슬릿(절개부)을 갖지 않는 통판 전극 형태를 가질 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 제 1 기판
200: 제 2 기판
300: 표시 패널
400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부
600: 신호 제어부

Claims (23)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 게이트 라인 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선;
    상기 기판 상에 배치되며, 수평부 및 수직부를 포함하는 스토리지 라인 배선;
    상기 기판 상에 상기 게이트 배선과 절연되어 배치되며, 데이터 라인, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선;
    상기 기판 상에 상기 데이터 배선과 절연되어 배치되며, 상기 드레인 전극과 접촉 구멍을 통해 연결된 화소 전극; 및
    상기 접촉 구멍 하부에 배치된 차폐 전극;을 포함하며,
    상기 차폐 전극과 게이트 배선 간의 거리는 상기 차폐 전극과 상기 스토리지 라인 배선의 수평부 간의 거리와 실질적으로 동일한 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 상기 게이트 배선과 동일한 층에 배치된 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 상기 게이트 배선과 서로 이격된 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 섬 형태를 갖는 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 원형 또는 다각 형태를 갖는 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 상기 드레인 전극과 상기 화소 전극의 중첩 면적보다 큰 면적을 갖는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 드레인 전극은, 상기 게이트 전극과 일부가 중첩된 제 1 드레인 전극, 및 상기 제 1 드레인 전극으로부터 연장되며 다각 형태를 갖는 제 2 드레인 전극을 포함하는 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 상기 제 2 드레인 전극과 상기 화소 전극의 중첩 면적보다 큰 면적을 갖는 표시 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 화소 전극은 상기 제 2 드레인 전극과 상기 접촉 구멍을 통해 연결된 화소 전극 접촉부를 포함하는 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 배선과 중첩하여 배치된 반도체층을 포함하는 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 반도체층은 상기 데이터 배선과 직접 접촉하는 표시 장치.
  12. 서로 대향하여 위치한 제 1 기판과 제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 위치한 액정층;
    상기 제 1 기판 상에 배치되며, 게이트 라인 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선;
    상기 제 1 기판 상에 배치되며, 수평부 및 수직부를 포함하는 스토리지 라인 배선;
    상기 제 1 기판 상에 상기 게이트 배선과 절연되어 배치되며, 데이터 라인, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선;
    상기 제 1 기판 상에 상기 데이터 배선과 절연되어 배치되며, 상기 드레인 전극과 접촉 구멍을 통해 연결된 화소 전극; 및
    상기 접촉 구멍 하부에 배치된 차폐 전극;을 포함하며,
    상기 차폐 전극과 게이트 배선 간의 거리는 상기 차폐 전극과 상기 스토리지 라인 배선의 수평부 간의 거리와 실질적으로 동일한 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 상기 게이트 배선과 동일한 층에 배치된 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 상기 게이트 배선과 서로 이격된 표시 장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 섬 형태을 갖는 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 원형 또는 다각 형태를 갖는 표시 장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 상기 드레인 전극과 상기 화소 전극의 중첩 면적보다 큰 면적을 갖는 표시 장치.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 드레인 전극은, 상기 게이트 전극과 일부가 중첩된 제 1 드레인 전극, 및 상기 제 1 드레인 전극으로부터 연장되며 다각 형태를 갖는 제 2 드레인 전극을 포함하는 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 차폐 전극은 상기 제 2 드레인 전극과 상기 화소 전극의 중첩 면적보다 큰 면적을 갖는 표시 장치.
  20. 제 12 항에 있어서, 상기 화소 전극은 가로 줄기 전극, 세로 줄기 전극, 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 연장된 복수의 가지 전극, 상기 세로 줄기 전극에서 연장된 접속부, 및 상기 접속부에서 연장된 화소 전극 접촉부를 포함하는 표시 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 가지 전극은 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 좌상 방향으로 연장된 제 1 가지 전극, 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 우상 방향으로 연장된 제 2 가지 전극, 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 좌하 방향으로 연장된 제 3 가지 전극 및 상기 가로 줄기 전극과 상기 세로 줄기 전극으로부터 우하 방향으로 연장된 제 4 가지 전극을 포함하는 표시 장치.
  22. 제 12 항에 있어서, 상기 데이터 배선 및 상기 화소 전극 사이에 배치된 컬러 필터를 더 포함하는 표시 장치.

  23. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 배선은 상기 게이트 라인으로부터 돌출된 게이트 보상부를 더 포함하며, 그리고 상기 게이트 전극과 상기 게이트 보상부 간의 거리는 상기 차폐 전극과 상기 게이트 라인 간의 거리와 다른 표시 장치.
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