KR20010094402A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판과 이에 마주하는 제2 기판을 포함한다. 서로 교차하여 단위 화소를 정의하는 다수의 게이트선과 데이터선이 형성되어 있는 제1 기판의 단위 화소에는 화소 전극이 형성되어 있으며, 제2 기판에는 화소 전극과 전기장을 형성하는 공통 전극이 전면적으로 형성되어 있다. 또한, 제1 및 제2 기판 사이에는 한 방향으로 수평 배향되어 있으며, 제1 및 제2 전극 사이에 형성된 전기장에 의해 제1 및 제2 기판의 중심 면에 대하여 대칭으로 배향 방향으로 구부러짐 배열을 이루고 있는 액정 분자를 포함하는 액정 물질층이 주입되어 있다. 이때, 화소 전극은 단위 화소에서 액정 분자의 배향이 시작되는 가장자리 부분에서 제1 및 제2 기판의 안쪽으로 구부러져 있어, 배향 방향과 동일한 방향으로 구부러진 전기장이 형성되며, 이러한 전기장의 영향으로 배향이 시작되는 방향에서의 액정 분자의 구부러짐 배열은 깨지지 않고 안정적으로 배열된다.

Description

액정 표시 장치{A LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 시야각이 넓은 동시에 빠른 응답 속도를 가지는 구부러짐 배열을 가지는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 전기장을 생성하는 전극을 가지고 있는 두 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 두 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.
이러한 액정 표시 장치는 응답 속도 및 좁은 시야각을 개선하기 위하여 다양한 방법이 개발되었는데, HAN(hybrid aligned nematic) 방식 또는 OCB(optically compensated bend) 방식의 액정 표시 장치 등이 제시되었다.
이 중에서, OCB 방식은 서로 마주하는 두 기판에 각각 형성되어 있으며 두 기판에 수직한 전기장을 만들어 주기 위한 두 전극, 두 기판에 사이에 주입되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정 물질층 및 두 기판에 각각 형성되어 있으며 액정 분자를 동일한 방향으로 기판의 평면에 대하여 거의 수평하게 배향하기 위한 배향막을 포함한다. 이러한 OCB 방식에서는 두 기판 면의 중심 면에 대하여 대칭이면서 기판에서 두 기판의 중심 면에 이르기까지 수평 배열에서 수직 배열 구조를 가지므로 넓은 시야각을 얻을 수 있으며, 이러한 액정 배열을 얻기 위해서는 같은 방향으로 배향 처리된 수평 배향제를 사용하고 초기에 고전압을 인가하여 구부러짐(bend) 배열을 얻고 있다. 또한, 이러한 구조에서는 구동시 액정 분자가 동일한 방향으로 움직이므로 광시야각을 얻는 동시에 빠른 응답 속도를 얻을 수 있다.
하지만, 이러한 구부러짐 배열을 가지는 액정 표시 장치에서는 단위 화소의배향이 시작되는 부분에서 액정 분자의 구부러짐 배열 구조가 깨지게 되어 표시 특성이 저하되는 문제점이 발생한다. 이는, 기판의 전면에 형성되어 있는 공통 전극과 달리, 단위 화소마다 분리되어 있는 화소 전극의 가장자리 둘레에서는 구부러진 전기장이 형성되는데, 구부러진 전기장의 방향과 액정 분자의 구부러짐 배열 방향이 반대로 형성되기 때문이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 안정된 구부러짐 배열을 가지는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 구부러짐 배열을 가지는 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이고,
도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 도 3에서 IV-IV' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 구부러짐 배열을 가지는 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 구부러짐 배열을 가지는 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 독립적인 유지 용량 배선을 가지는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 배치도이고,
도 8은 도 7에서 VIII-VIII' 선을 따라 절단한 단면도이다.
이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에는, 구부러진 전기장의 방향이 배향 방향 또는 구부러짐 배열 방향과 일치하도록 두 기판 중 한 기판에 형성된 전극이 두 기판의 안쪽으로 구부러져 있거나, 액정 분자가 기판 면에 대하여 큰 선경사각을 가지도록 하기 위하여 두 기판 중 한 기판에 돌기 또는 홈이 형성되어 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치에는, 제1 기판에 서로 교차하여 단위 화소를 정의하는 다수의 배선과 화소에 제1 전극이 각각 형성되어 있으며, 제1 기판과 마주하는 제2 기판에는 제1 전극과 전기장을 형성하는 제2 전극이 전면적으로 형성되어 있다. 또한, 제1 및 제2 기판 사이에는 한 방향으로 수평 배향되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정 물질층이 주입되어 있다. 이때, 액정 분자는 제1 및 제2 전극 사이에 형성된 전기장에 의해 제1 및 제2 기판의 중심 면에 대하여 대칭이며 배향 방향으로 구부러짐 배열을 이루고 있으며, 제1 전극은 단위 화소에서 액정 분자의 배향이 시작되는 가장자리 부분에서 제1 및 제2 기판의 안쪽으로 구부러져 있다.
여기서, 구부러진 화소 전극의 하부에 형성되어 있는 돌기 패턴을 더 포함할 수 있으며, 돌기 패턴의 높이는 1-4㎛인 것이 바람직하다.
이때, 배선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 및 게이트선과 교차하며 화상 신호를 전달하는 데이터선일 수 있으며, 제1 기판은 게이트선과 데이터선이 교차하는 부분에 형성되어 있으며, 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극, 게이트 전극을 중심으로 소스 전극과 마주하는 드레인 전극 및 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
여기서, 돌기 패턴은 유기 절연 물질 또는 게이트선 또는 반도체층과 동일한 층으로 형성될 수도 있다.
이러한 액정 표시 장치는, 마주하는 제1 및 제2 기판 사이에 각각 형성되어 있으며, 액정 분자를 동일한 방향으로 수평 배향하기 위한 제1 및 제2 배향막을 더 포함할 수 있으며, 액정 물질층은 양의 유전율 이방성을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 다른 액정 표시 장치에는, 제1 기판에 서로 교차하여 단위 화소를 정의하는 다수의 배선과 화소에 각각 제1 전극이 형성되어 있으며, 제1 기판과 마주하는 제2 기판에는 제1 전극과 전기장을 형성하는 제2 전극이 전면적으로 형성되어 있다. 또한, 제1 및 제2 기판 사이에는 한 방향으로 수평 배향되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정 물질층이 주입되어 있으며, 이러한 액정 분자는 제1 및 제2 전극 사이에 형성된 전기장에 의해 제1 및 제2 기판의 중심 면에 대하여 대칭이며 배향 방향으로 구부러짐 배열을 이루고 있다. 또한, 제1 또는 제2 기판에는 단위 화소에서 액정 분자의 배향이 시작되거나 종료되는 가장자리 부분에서 배향 방향과 마주하는 경사면을 가지는 홈 또는 돌기 패턴이 형성되어 있다.
이때, 가장자리 부분에서 액정 분자는 다른 부분보다 제1 및 제2 기판 면에 대하여 큰 선경사각을 가지는 것이 바람직하며, 배선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 및 게이트선과 교차하며 화상 신호를 전달하는 데이터선을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 기판은 게이트선과 데이터선이 교차하는 부분에 형성되어 있으며, 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극, 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막, 게이트 전극의 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 반도체층, 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극 및 게이트 전극을 중심으로 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
이때, 돌기 패턴 및 홈은 유기 절연 물질 또는 게이트선 또는 반도체층 또는 데이터선과 동일한 층의 패턴으로 형성될 수 있으며, 홈은 단위 화소에서 액정 분자의 배향이 시작되는 가장자리 부분의 제1 및 제2 기판에 형성되는 것이 바람직하며, 돌기 패턴은 단위 화소에서 액정 분자의 배향이 종료되는 가장자리 부분의 제1 및 제2 기판에 형성되는 것이 바람직하다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명에서는 액정 분자의 구부러짐 배열을 안정되도록 하기 위하여 전극의구조를 변경하여 구부러진 전기장의 방향을 액정 분자의 구부러짐 배열 방향 또는 배향 방향과 일치하도록 하거나 홈 또는 돌기를 형성하여 액정 분자의 선경사각을 높이는 방법이 있다.
우선, 전극의 구조를 변경하는 방법에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이고, 도 2는 도 1에서 II-II 선을 따라 절단한 단면도로서, 컬러 필터 기판과 함께 도시한 도면이다.
먼저, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 구부러짐(bend) 배열을 가지는 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 및 상부 기판(100, 200)을 포함한다. 여기서, 하부 기판(100)은 박막 트랜지스터 기판이라고 하며, 상부 기판(200)은 컬러 필터 기판이라고 한다.
박막 트랜지스터 기판(100)에는, 하부 절연 기판(10) 위에 저저항을 가지는 도전 물질로 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(22)과 게이트선(22)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(26)을 포함하며, 게이트 배선은 게이트선(22)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선(22)으로 전달하는 게이트 패드(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
기판(10) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 게이트 배선(22, 24)을 덮고 있다.
게이트 전극(24)의 게이트 절연막(30) 상부에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(40)이 섬 모양으로 형성되어 있으며, 반도체층(40)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항 접촉층(55, 56)이 각각 형성되어 있다.
저항 접촉층(55, 56) 및 게이트 절연막(30) 위에는 금속 또는 도전체로 이루어진 데이터 배선(62, 65, 66)이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 단위 화소(P)를 정의하는 데이터선(62), 데이터선(62)의 분지이며 저항 접촉층(55)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65), 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)에 대하여 소스 전극(65)의 반대쪽 저항 접촉층(56) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(66)을 포함하며, 데이터 배선은 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
데이터 배선(62, 65, 66) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(40) 상부에는 질화 규소로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다.
보호막(70)에는 드레인 전극(66)을 각각 드러내는 접촉 구멍(76)이 형성되어 있으며, 보호막(70)에는 데이터 패드 및 게이트 절연막(30)과 함께 게이트 패드를 드러내는 접촉 구멍이 더 형성될 수 있다.
데이터선(62) 상부의 보호막(70) 위에는 세로 방향으로 데이터선(62)과 나란하게 돌기 패턴(92)이 형성되어 있다. 여기서, 이후에 형성되는 화소 전극(82)과데이터선(62) 사이의 신호 간섭을 최소화하기 위해 돌기 패턴(92)은 1-4㎛의 높이로 낮은 유전율을 가지는 유기 절연 물질로 형성하는 것이 바람직하며, 돌기 패턴(92)은 감광성을 가지는 유기 절연 물질로 형성될 수 있으며, 하부에 형성된 게이트 배선(22, 26), 반도체층(40) 및 저항성 접촉층(55, 56)과 동일한 층으로 돌기 패턴(92)이 형성될 수도 있다.
또한, 보호막(70) 상부에는 접촉 구멍(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 전기적으로 연결되어 있으며 화소에 위치하는 화소 전극(82)이 형성되어 있으며, 화소 전극(82)과 동일한 층에는 보호막(70)의 접촉 구멍을 통하여 각각 게이트 패드 및 데이터 패드와 연결되는 보조 게이트 패드 및 보조 데이터 패드가 더 형성될 수 있다. 이때, 도면에서 보는 바와 같이, 단위 화소(P)에서 배향이 시작되는 쪽의 화소 전극(82) 가장자리 부분은 돌기 패턴(90)의 상부까지 연장되어 두 기판(10, 201)의 안쪽으로 구부러지도록 형성되어 있는데, 그 이유는 단위 화소(P)의 가장자리, 특히 배향이 시작되는 쪽(A)에 형성되는 구부러진 전기장(fringe field)이 액정층(300)의 액정 분자(310)의 구부러짐 배열 방향과 동일하게 형성되도록 하기 위함이며, 이에 대해서는 이후에 구체적으로 설명하기로 한다. 여기서, 화소 전극(82)은 IZO(indium zinc oxide) 또는 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명을 도전 물질로 이루어질 수 있다.
여기서, 화소 전극(82)은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 게이트선(22)과 중첩되어 유지 축전기를 이루며, 유지 용량이 부족한 경우에는 게이트 배선(22, 24)과 동일한 층에 유지 용량용 배선을 추가할 수 있으며, 데이터선(62)에 인접하게 형성될 수도 있다. 구체적으로는 이후에 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
한편, 컬러 필터 기판(200)에는, 하부 투명 절연 기판(10)과 마주하는 상부 투명 절연 기판(201) 상부에 단위 화소(P)에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(202) 가 형성되어 있으며, 양단이 블랙 매트릭스(202)와 덮는 컬러 필터(203)가 단위 화소(P)에 형성되어 있다. 또한, 투명 절연 기판(201)의 전면 상부에는 화소 전극(82)과 마주하여 액정 분자(310)를 구동하기 위한 전기장을 생성하는 공통 전극(204)이 형성되어 있다.
그러면, 두 기판(10, 201) 사이에 주입되어 있는 액정 물질층(300)의 액정 분자(310)의 배열 구조에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다. 여기서, 두 기판(10, 201)의 안쪽에는 배향막(401, 402)이 각각 형성되어 있으며, 각각의 배향막(401, 402)은 액정 분자(310)를 기판(10, 201)에 대하여 거의 수평하게 배향 방향(??, 도 2 참조)으로 동일하게 배향시킬 수 있는 수평형 배향막이다. 또한, 두 기판(10, 201) 사이의 액정 물질은 양의 유전율 이방성을 가진다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 화소 전극(82) 및 공통 전극(204)에 임계 전압이 인가된 상태에서, 상부 및 하부 기판(10, 201)에 인접한 액정 물질층(300)의 액정 분자(31O)들은 배향막(401, 402)의 배향력 또는 액정 분자(310)의 특성에 의해 상하 기판(10, 201) 면에 인접한 부분에서는 기판(10, 201) 면에 대하여 임의 각을 가지면서 배열되며, 두 기판(10, 201)의 중심 면으로 갈수록 액정 분자(310)들은 배향력과 기판(10, 201)에 수직한 전기장의 영향으로 연속적으로 변하게 되어구부러짐 배열을 가지게 된다. 도면에서 보는 바와 같이, 두 기판(10, 201)의 중심 면에 대하여 대칭으로 배열하는 두 영역이 만들어지게 되어 액정 물질층(300)을 통과하는 빛에 대한 위상 지연(phase retardation)이 상하 대칭적으로 보상되어 넓은 시야각을 얻을 수 있다.
이때, 단위 화소(P)의 가장자리, 특히 배향이 시작되는 A 부분에는 돌기 패턴(90)이 형성되어 있어, 그 상부에 형성되어 있는 화소 전극(82)은 두 기판(10, 201)의 안쪽으로 구부러지도록 형성되며, 이러한 화소 전극(82)의 구조를 통하여 A 부분의 전기장은 액정 분자(310)의 구부러짐 배열 방향과 동일한 방향으로 구부러지도록 형성된다. 따라서, A 부분에서도 액정 분자(310)의 구부러짐 배열을 구부러진 전기장의 영향으로 균일하게 얻을 수 있으며, 이 부분에서 구부러짐 배열이 깨지는 것을 방지할 수 있다.
앞의 실시예에서는 가로 방향으로 배향하고 세로 방향으로 돌기 패턴을 형성하는 경우에 대하여 설명하였지만, 세로 방향으로 배향하는 경우에는 게이트선과 나란하게 단위 화소에서 배향이 시작되는 쪽에 돌기 패턴을 형성할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 액정 분자의 구부러짐 배열을 안정되도록 형성하기 위해서 돌기 또는 홈을 형성하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이고, 도 4는 도 3에서 IV-IV' 선을 따라 절단한 단면도이다. 여기서, 박막 트랜지스터의 단면 구조는 제1 실시예와 동일하므로 생략하기로 하며, 단위 화소의 구조만을 나타내기로 한다.
도 3에서 보는 바와 같이, 대부분의 구조는 도 2와 동일하다.
하지만, 보호막((70)의 상부에 단위 화소(P)의 가장자리에서 배향이 시작되는 부분(A)에 배향 방향(→)과 마주하는 경사면(94)을 가지는 오목한 홈이 형성되어 있는 유기 절연막 패턴(92)이 데이터선(62)과 나란하게 형성되어 있다. 물론, 배향 방향이 세로 방향인 경우에는 게이트선(22)과 나란한 홈을 가지는 절연막 패턴이 형성될 수도 있다.
이러한 구조에서는 A 부분에서 경사면(94)을 따라 배향막(401)도 형성되므로 A 부분에는 경사면을 가지는 오목한 홈이 형성된다. 이때, 기판(10)에 인접한 액정 분자(310)들은 기판(10) 면에 대하여 일정한 선경사각을 가지면서 배열하게 되는데, 경사면(94)의 상부에서 배열되는 액정 분자(310)들은 기판(10) 면에 대하여 선경사각을 가지는 동시에 기판(10)에 대하여 경사면(94)이 이루는 경사각을 가지면서 기판(10) 면에 대하여 배열하게 된다. 즉, A 부분에서는 다른 부분보다 기판(10)에 대하여 경사면(94)이 이루는 경사각만큼 큰 선경사각을 가지면서 배열된다. 이때, 일반적으로 기판(10) 면에 대하여 액정 분자(310)가 큰 선경사각을 가지는 경우에는 전기장의 영향을 거의 받지 않고 액정 분자(310)가 안정적으로 배열하게 되므로, 화소 전극(82)의 모서리 부분에서 구부러진 전기장(fringe field)이 형성되더라도 단위 화소(P)의 가장자리인 A 부분의 액정 분자(310)들은 구부러진 전기장의 영향을 거의 받지 않고 안정적으로 구부러짐(bend) 배열을 가지게 된다. 따라서, 단위 화소(P)의 가장자리 A 부분에 배향 방향과 마주하는 경사면을 가지는 홈을 하부 기판(10)에 형성하여 하부 기판(10) 면에 대하여 액정 분자(310)들의 선경사각이 커지도록 하면, 구부러진 전기장이 형성되더라도 액정 분자(310)의 구부러짐 배열이 깨지는 것을 방지하여 안정된 구부러짐 배열을 유지할 수 있다.
여기서는, 별도로 유기 절연막 패턴(92)을 적층하여 A 부분에 홈을 형성하였지만, 게이트 배선(22, 26), 게이트 절연막(30), 반도체층(40), 저항성 접촉층(55, 56), 데이터 배선(62, 65, 66) 또는 보호막(70)과 동일한 층으로 경사면을 가지도록 패턴을 형성하여 홈을 형성할 수도 있다. 또한, 단위 화소에서 배향이 시작되는 A 부분에 홈을 이용하여 배향 방향과 마주하는 경사면을 만들었지만 돌기 패턴을 이용하여 경사면을 만들 수도 있으며, 컬러 필터 기판(200)에 돌기 패턴이나 홈을 형성하여 안정적인 구부러짐 배열을 얻을 수도 있으며, 이들을 배향이 시작되는 부분뿐 아니라 배향이 끝나는 부분에 형성할 수도 있다. 도면을 참조하여 두 가지 예를 들어 설명하기로 한다.
이후의 실시예에서는 대부분의 구조가 제1 및 제2 실시예와 동일하므로 단위 화소를 가로 방향으로 절단한 단면도만을 이용하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 대부분의 구조를 제1 및 제2 실시예와 동일하다.
하지만, 단위 화소에서 배향이 끝나는 B 부분에 배향 방향(→)에 마주하는 경사면을 가지는 돌기 패턴(90)이 형성되어 있다. 이때, 돌기 패턴(90)은 게이트 배선(22, 26, 도 1 및 도 2 참조)과 동일한 층으로 형성되어 있는 제1 패턴(25),반도체층(40, 도 1 및 도 2 참조)과 동일한 층으로 형성되어 있는 제2 패턴(42), 저항성 접촉층(55, 56, 도 1 및 도 2 참조)과 동일한 층으로 형성되어 있는 제3 패턴(52) 및 데이터선(62)으로 이루어져 있다. 돌기 패턴(90)은 제1 내지 제3 패턴(25, 42, 52) 중 하나 또는 둘 이상을 이용하여 형성될 수도 있으며, 별도의 유기 절연막을 이용하여 형성될 수도 있다.
이러한 구조에서는 B 부분에서 제2 실시예와 마찬가지로 돌기 패턴(90)의 경사면을 따라 배향막이 형성된다. 따라서, 이 경우에도 경사면의 상부에서 배열되는 액정 분자(310)들은 기판(10) 면에 대하여 선경사각을 가지는 동시에 기판(10)에 대하여 경사면이 이루는 경사각을 가지면서 기판 면에 대하여 배열하게 되어 B 부분에서는 다른 부분보다 기판(10)에 대하여 큰 선경사각을 가지면서 배열된다. 따라서, 단위 화소(P)에서 배향이 종료되는 A 부분에 배향 방향과 마주하는 경사면을 가지는 돌기 패턴(90)을 하부 기판(10)에 형성하여 하부 기판(10) 면에 대하여 액정 분자(310)들의 선경사각이 커지도록 하여 안정된 구부러짐 배열을 얻을 수 있다.
앞의 실시예에서는 액정 분자의 구부러짐 배열을 안정적으로 유지하기 위해 박막 트랜지스터 기판(100)에 돌기 패턴 또는 홈을 형성하였지만, 컬러 필터 기판(200)에 형성할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치에는, 상부 기판(201)의 컬러 필터(203)가 단위 화소(P)에서 배향이 시작되는 A 부분에서 배향 방향(→)과 마주하는 경사면(213)을 가지도록 형성되어 있다. 또한, 단위 화소(P)에서 배향이 종료되는 B 부분에는 컬러 필터(203) 및 블랙 매트릭스(202) 상부에 배향 방향(→)과 마주하는 경사면(216)을 가지는 돌기 패턴(206)이 형성되어 있다.
이러한 구조에서도 마찬가지로 A 및 B 부분에서 경사면(213, 216)을 따라 배향막이 형성되어 액정 분자(310)들은 기판(10) 면에 대하여 선경사각을 가지는 동시에 기판(10)에 대하여 경사면이 이루는 경사각을 가지면서 기판 면에 대하여 배열하게 되므로 다른 화소의 중앙부보다 기판(10)에 대하여 큰 선경사각을 가지면서 배열된다. 따라서, 단위 화소(P)에서 배향이 시작되거나 종료되는 A 및 B 부분에 배향 방향과 마주하는 경사면(213, 216)을 형성하여 상부 기판(201) 면에 대하여 액정 분자(310)들의 선경사각을 커지도록 하여 안정된 구부러짐 배열을 얻을 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 게이트 배선과 동일한 층으로 유지 용량 배선을 가지는 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 독립적인 유지 용량 배선을 가지는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 8은 도 7에서 VIII-VIII' 선을 따라 절단한 단면도이다. 여기서, 도 8은 컬러 필터 기판도 함께 도시하였다.
도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이 대부분의 구조는 제1 실시예와 동일하다.
하지만, 게이트 배선(22, 26)과 동일한 층에 게이트 배선(22, 26)과 분리되어 있으며, 화소 전극(82)과 중첩되어 유지 용량을 형성하는 유지 용량 배선이 형성되어 있다. 유지 용량 배선은 게이트선(22)과 같은 방향으로 화소(P)의 상하에 각각 형성되어 있는 유지 전극선(25)과 두 개의 유지 전극선(25)을 연결하는 유지 전극(27)을 포함한다. 또한, 드레인 전극(66)은 충분한 유지 용량을 확보하기 위해 가로 방향으로 연장되어 유지 전극선(25)과 중첩되어 있다.
여기서, 돌기 패턴(92)의 경계선이 데이터선(62)과 유지 전극(25)의 사이에 위치하도록 형성되어 있지만, 유지 전극(25) 상부까지 연장되도록 형성될 수 있으며, 화소 전극(82)의 경계선 또한 도 1에서 보는 바와 같이 데이터선(62)의 상부에 위치하도록 형성될 수 있다.
제5 실시예에서는 제1 실시예에 독립적으로 형성되어 있는 유지 용량 배선을 추가한 경우에 대해서만 구체적으로 설명하였지만, 제 2 내지 제4 실시예와 같이 액정 분자의 구부러짐 배열을 안정되도록 형성하기 위해서 돌기 또는 홈을 형성하는 경우에서도 제5 실시예와 동일하게 독립적인 유지 용량 배선을 가지는 구조를 취할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구부러짐 배열을 가지는 액정 표시 장치에 있어서, 배향이 시작되는 부분에서 화소 전극을 두 기판의 안쪽으로 구부러지도록 형성하거나, 배향 방향과 마주하는 경사면을 가지는 돌기 패턴 또는 홈을 형성함으로써 안정적인 액정 분자에 구부러짐 배열을 얻을 수 있다.

Claims (17)

  1. 서로 교차하여 단위 화소를 정의하는 다수의 배선과 상기 화소에 각각 형성되어 있는 제1 전극을 포함하는 제1 기판,
    상기 제1 기판과 마주하며, 상기 제1 전극과 전기장을 형성하며 전면적으로 형성되어 있는 제2 전극을 포함하는 제2 기판,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 주입되어 있으며 한 방향으로 수평 배향되어 있는 액정 분자를 포함하며, 상기 액정 분자는 상기 제1 및 제2 전극 사이에 형성된 전기장에 의해 상기 제1 및 제2 기판의 중심 면에 대하여 대칭이며 상기 배향 방향으로 구부러짐 배열을 이루고 있는 액정 물질층을
    포함하며,
    상기 제1 전극은 상기 단위 화소에서 상기 액정 분자의 배향이 시작되는 가장자리 부분에서 상기 제1 및 제2 기판의 안쪽으로 구부러져 있는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서, 구부러진 상기 제1 전극의 하부에 형성되어 있는 돌기 패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서, 상기 돌기 패턴의 높이는 1-4㎛인 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서, 상기 배선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 및 상기 게이트선과 교차하며 화상 신호를 전달하는 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서, 상기 게이트선과 분리되어 상기 게이트선과 동일한 층에 형성되어 있으며, 상기 제1 전극과 중첩되어 유지 용량을 형성하는 유지 용량 배선을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제4항에서, 상기 제1 기판은 상기 게이트선과 상기 데이터선이 교차하는 부분에 형성되어 있으며, 상기 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극, 상기 게이트 전극을 중심으로 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극 및 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제3항 또는 제6항에서, 상기 돌기 패턴은 유기 절연 물질 또는 상기 게이트선 또는 상기 반도체층과 동일한 층으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서, 마주하는 상기 제1 및 제2 기판 사이에 각각 형성되어 있으며, 상기 액정 분자를 동일한 방향으로 수평 배향하기 위한 제1 및 제2 배향막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서, 상기 액정 물질층은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정 표시 장치.
  10. 서로 교차하여 단위 화소를 정의하는 다수의 배선과 상기 화소에 각각 분리되어 형성되어 있는 제1 전극을 포함하는 제1 기판,
    상기 제1 기판과 마주하며, 상기 제1 전극과 전기장을 형성하며 전면적으로 형성되어 있는 제2 전극을 포함하는 제2 기판,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 주입되어 있으며 한 방향으로 수평 배향되어 있는 액정 분자를 포함하며, 상기 액정 분자는 상기 제1 및 제2 전극 사이에 형성된 전기장에 의해 상기 제1 및 제2 기판의 중심 면에 대하여 대칭이며 상기 배향 방향으로 구부러짐 배열을 이루고 있는 액정 물질층 및
    상기 제1 또는 상기 제2 기판에 형성되어 있으며, 상기 단위 화소에서 상기 액정 분자의 배향이 시작되거나 종료되는 가장자리 부분에서 상기 배향 방향과 마주하는 경사면을 가지는 홈 또는 돌기 패턴을 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서, 상기 가장자리 부분에서 상기 액정 분자는 다른 부분보다 상기 제1 및 제2 기판 면에 대하여 큰 선경사각을 가지는 액정 표시 장치.
  12. 제10항에서, 상기 배선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 및 상기 게이트선과 교차하며 화상 신호를 전달하는 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서, 상기 제1 기판은 상기 게이트선과 상기 데이터선이 교차하는 부분에 형성되어 있으며, 상기 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막, 상기 게이트 전극의 상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 반도체층, 상기 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극 및 상기 게이트 전극을 중심으로 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서, 상기 돌기 패턴 및 상기 홈은 유기 절연 물질 또는 상기 게이트선 또는 상기 반도체층 또는 상기 데이터선과 동일한 층의 패턴으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제12항에서, 상기 게이트선과 분리되어 상기 게이트선과 동일한 층에 형성되어 있으며, 상기 제1 전극과 중첩되어 유지 용량을 형성하는 유지 용량 배선을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제10항에서, 상기 홈은 상기 단위 화소에서 상기 액정 분자의 배향이 시작되는 가장자리 부분의 상기 제1 및 제2 기판에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  17. 제10항에서, 상기 돌기 패턴은 상기 단위 화소에서 상기 액정 분자의 배향이 종료되는 가장자리 부분의 상기 제1 및 제2 기판에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
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