KR20050106690A - 다중 도메인 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20050106690A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 게이트 전극을 가지는 게이트선을 포함하는 게이트선, 게이트선을 덮는 게이트 절연막, 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층, 반도체층 위에 형성되어 있으며 소스 전극을 가지는 데이터선, 게이트 전극 상부에서 소스 전극과 각각 대향하고 있는 드레인 전극, 데이터선 위에 형성되어 있는 보호막, 보호막 위에 형성되어 있으며, 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있고, 제1 절개부를 가지는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판과 화소 전극의 제1 절개부와 일정한 간격으로 배치되어 있는 제2 절재부를 가지는 공통 전극이 형성되어 있는 대향 표시판을 가진다. 대향 표시판에는 두 표시판 사이에는 두 표시판 사이의 간격을 유지하는 기판 간격재와 두 표시판 사이의 간격을 조절하며 기판 간격재보다 작은 두께를 가지는 위한 셀갭 조절 수단이 동일한 층으로 형성되어 있다.

Description

다중 도메인 액정 표시 장치 {MULTI-DOMAIN LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 광시야각을 얻기 위하여 화소를 복수의 도메인으로 분할하는 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 컬러 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 표시판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 표시판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.
그런데 액정 표시 장치는 시야각이 좁은 것이 중요한 단점이다. 이러한 단점을 극복하고자 시야각을 넓히기 위한 다양한 방안이 개발되고 있는데, 그 중에서도 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하고 화소 전극과 그 대향 전극인 공통 전극에 일정한 절개 패턴을 형성하거나 돌기를 형성하여 화소를 다중 도메인으로 분할하는 방법이 유력시되고 있다.
그런데 액정 표시 장치는 시야각이 좁은 것이 중요한 단점이다. 이러한 단점을 극복하고자 시야각을 넓히기 위한 다양한 방안이 개발되고 있는데, 그 중에서도 액정 분자를 상하 표시판에 대하여 수직으로 배향하고 화소 전극과 그 대향 전극인 공통 전극에 일정한 절개 패턴을 형성하거나 돌기를 형성하는 방법이 유력시되고 있다.
절개 패턴을 형성하는 방법으로는 화소 전극과 공통 전극에 각각 절개 패턴을 형성하여 이들 절개 패턴으로 인하여 형성되는 프린지 필드(fringe field)를 이용하여 액정 분자들이 눕는 방향을 조절함으로써 시야각을 넓히는 방법이 있다.
돌기를 형성하는 방법은 상하 표시판에 형성되어 있는 화소 전극과 공통 전극 위에 각각 돌기를 형성해 둠으로써 돌기에 의하여 왜곡되는 전기장을 이용하여 액정 분자의 눕는 방향을 조절하는 방식이다.
또 다른 방법으로는, 하부 표시판 위에 형성되어 있는 화소 전극에는 절개 패턴을 형성하고 상부 표시판에 형성되어 있는 공통 전극 위에는 돌기를 형성하여 절개 패턴과 돌기에 의하여 형성되는 프린지 필드를 이용하여 액정의 눕는 방향을 조절함으로써 도메인을 형성하는 방식이 있다.
이러한 다중 도메인 액정 표시 장치는 1:10의 대비비를 기준으로 하는 대비비 기준 시야각이나 계조간의 휘도 반전의 한계 각도로 정의되는 계조 반전 기준 시야각은 전 방향 80°이상으로 매우 우수하다. 그러나 정면의 감마(gamma)곡선과 측면의 감마 곡선이 일치하지 않는 측면 감마 곡선 왜곡 현상이 발생하여 TN(twisted nematic) 모드 액정 표시 장치에 비하여도 좌우측면에서 열등한 시인성을 나타낸다. 예를 들어, 도메인 분할 수단으로 절개부를 형성하는 PVA(patterned vertically aligned) 모드의 경우에는 측면으로 갈수록 전체적으로 화면이 밝게 보이고 색은 흰색 쪽으로 이동하는 경향이 있으며, 심한 경우에는 밝은 계조 사이의 간격 차이가 없어져서 그림이 뭉그러져 보이는 경우도 발생한다. 그런데 최근 액정 표시 장치가 멀티 미디어용으로 사용되면서 그림을 보거나 동영상을 보는 일이 증가하면서 시인성이 점점 더 중요시되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 시인성이 우수한 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 단위 화소를 분할하고 서로 다른 셀 갭을 가지도록 형성하여 화소의 광투과율을 부분적으로 다르게 조절한다.
더욱 상세하게, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1 신호선, 제1 신호선과 절연되어 교차하는 제2 신호선, 제1 신호선과 제2 신호선이 교차하여 정의하는 각 화소마다 형성되어 있는 화소 전극, 제1 신호선, 제2 신호선, 화소 전극에 삼단자가 연결된 박막 트랜지스터를 가지는 제1 표시판과 화소 전극과 마주하는 공통 전극이 형성되어 있는 제2 표시판을 포함한다. 제1 표시판과 제2 표시판 사이에는 제1 및 제2 표시판에 대하여 장축이 수직으로 배열되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층이 형성되어 있으며, 제1 절연 표시판과 제2 절연 표시판 중의 적어도 일측에는, 액정층의 액정 분자를 화소에서 다수의 도메인으로 분할하는 다수의 도메인 규제 수단과 제1 표시판과 제2 표시판의 간격을 조절하기 위한 셀갭 조절 수단이 형성되어 있다.
이러한 액정 표시 장치는 제1 표시판과 제2 표시판을 지지하여 제1 표시판과 제2 표시판 사이의 간격을 일정하게 유지하며, 셀갭 조절 수단보다 큰 두께를 가지는 기판 간격재를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 기판 간격재와 셀갭 조절 수단은 동일한 층으로 이루어질 수 있으며, 셀갭 조절 수단과 기판 간격재는 1-3㎛ 범위의 단차를 가지는 것이 바람직하다.
도메인 규제 수단은 화소 전극이 가지는 제1 도메인 규제 수단과 공통 전극이 가지는 제2 도메인 규제 수단을 포함하며, 제1 도메인 규제 수단과 제2 도메인 규제 수단은 교대로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
도메인 규제 수단은 공통 전극 또는 화소 전극이 가지는 절개부일 수 있으며, 도메인 규제 수단은 제1 신호선에 대하여 실질적으로 ±45도를 이루는 것이 바람직하다.
도메인 규제 수단은 화소의 상하 이등분선에 대하여 실질적으로 거울상 대칭을 이루며, 공통 전극 또는 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기일 수 있다.
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 다중 도메인 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 대향 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 3은 본 발명의 도 1 및 도 2의 표시판을 정렬하여 완성한 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 4는 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
액정 표시 장치는 하측의 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 상측의 대향 표시판(200) 및 이들 사이에 형성되어 있으며, 두 표시판(100, 200)에 대하여 거의 수직으로 배향되어 있는 액정 분자(310)를 포함하는 액정층(3)으로 이루어진다. 이때, 각각의 표시판(100, 200)에는 배향막(11, 21)이 형성되어 있으며, 배향막(11, 21)은 액정층(3)의 액정 분자(310)를 표시판(100, 200)에 대하여 수직으로 배향되도록 하는 수직 배향 모드인 것이 바람직하나, 그렇지 않을 수도 있다. 또한, 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100)의 바깥 면에는 각각 상부 및 하부 편광판(12. 22)이 부착되어 있다.
유리등의 투명한 절연 물질로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판(100)에는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 절개부(191, 192, 193)를 가지고 있는 화소 전극(190)이 형성되어 있고, 각 화소 전극(190)은 박막 트랜지스터에 연결되어 화상 신호 전압을 인가 받는다. 이 때, 박막 트랜지스터는 주사 신호를 전달하는 게이트선(121)과 화상 신호를 전달하는 데이터선(171)에 각각 연결되어 주사 신호에 따라 화소 전극(190)을 온(on)오프(off)한다. 여기서, 화소 전극(190)은 반사형 액정 표시 장치인 경우 투명한 물질로 이루어지지 않을 수도 있고, 이 경우에는 하부 편광판(12)도 불필요하게 된다.
역시 유리등의 투명한 절연 물질로 이루어져 있으며, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 대향 표시판(200)에는 화소의 가장자리에서 발생하는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)와 적, 녹, 청의 색 필터(230) 및 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 기준 전극(270)이 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)는 화소 영역의 둘레 부분뿐만 아니라 기준 전극(270)의 절개부(271, 272, 273)와 중첩하는 부분에도 형성할 수 있다. 이는 절개부(271, 272, 273)로 인해 발생하는 빛샘을 방지하기 위함이다.
다음은 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 좀 더 상세히 한다.
박막 트랜지스터 표시판(100)에는 하부 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다. 게이트선(121)에는 게이트 전극(124)은 돌기의 형태로 형성되어 있고, 본 실시예와 같이 게이트선(121)은 외부로부터의 게이트 신호를 게이트선(121)으로 전달하기 위한 접촉부를 가질 수 있으며, 이때 게이트선(121)의 끝 부분(129)은 다른 부분보다 넓은 폭은 가지나, 그렇지 않은 경우에 게이트선(121)의 끝 부분은 기판(110) 상부에 직접 형성되어 있는 게이트 구동 회로의 출력단에 직접 연결된다.
절연 기판(110) 위에는 게이트선(121)과 동일한 층으로 유지 전극 배선이 형성되어 있다. 각 유지 전극 배선은 화소 영역의 가장자리에서 게이트선(121)과 나란하게 뻗어 있는 유지 전극선(131)과 그로부터 뻗어 나온 여러 벌의 유지 전극(storage electrode)(133a, 133b, 133c, 133d)을 포함한다. 한 벌의 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)은 세로 방향으로 뻗어나오며 가로 방향으로 뻗은 유지 전극선(131)에 의하여 서로 연결되어 있는 세로부(133a, 133b)와 이후에 형성되는 화소 전극(190)의 절개부(191, 193)와 중첩하며 세로부(133a, 133b)를 연결하는 사선부(133c, 133d)로 이루어진다.
게이트선(121) 및 유지 전극 배선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)은 Al, Al 합금, Ag, Ag 합금, Cr, Ti, Ta, Mo 등의 금속 따위로 만들어진다. 도 4에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 게이트선(121) 및 유지 전극 배선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)은 단일층으로 이루어지지만, 물리 화학적 특성이 우수한 Cr, Mo, Ti, Ta 등의 금속층과 비저항이 작은 Al 계열 또는 Ag 계열의 금속층을 포함하는 이중층으로 이루어질 수도 있다. 이외에도 여러 다양한 금속 또는 도전체로 게이트선(121)과 유지 전극 배선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)을 만들 수 있다.
게이트선(121)과 유지 전극 배선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)이 측면은 경사져 있으며 수평면에 대한 경사각은 30-80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121)과 유지 전극 배선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)의 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171)을 비롯하여 복수의 드레인 전극(drain electrode, 175)이 형성되어 있다. 각 데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 각 드레인 전극(175)을 향하여 복수의 분지를 내어 데이터선(171)으로부터 확장된 소스 전극(source electrode)(173)을 가진다. 데이터선(171)의 한쪽 끝 부분에 위치한 접촉부(179)는 외부로부터의 화상 신호를 데이터선(171)에 전달한다. 또, 게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121)과 중첩하는 다리부 금속편(172)이 형성되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175)도 게이트선(121)과 마찬가지로 크롬과 알루미늄 등의 물질로 만들어지며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175)의 아래에는 데이터선(171)을 따라 주로 세로로 길게 뻗은 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 비정질 규소 따위로 이루어진 각 선형 반도체(151)는 각 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 향하여 확장되어 채널부(154)를 가진다.
반도체(151)와 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에는 둘 사이의 접촉 저항을 각각 감소시키기 위한 복수의 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161)와 섬형의 저항성 접촉 부재(165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161)는 실리사이드나 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소 따위로 만들어지며, 분지로 뻗은 저항성 접촉 부재(163)를 가지며, 섬형의 저항성 접촉 부재(165)는 게이트 전극(124)을 중심으로 저항성 접촉 부재(163)와 마주한다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기 물질, 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 또는 질화 규소 따위로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 적어도 일부와 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 각각 노출시키는 복수의 접촉 구멍(185, 182)이 구비되어 있다. 한편, 게이트선(121)의 끝 부분(129)도 외부의 구동 회로와 연결되기 위한 접촉부를 가지데, 복수의 접촉 구멍(181)이 게이트 절연막(140)과 보호막(180)을 관통하여 게이트선(121)의 끝 부분을 드러낸다.
보호막(180) 위에는 절개부(191, 192, 193)를 가지는 복수의 화소 전극(190)을 비롯하여 복수의 데이터 접촉 보조 부재(82, 81)가 형성되어 있다. 화소 전극(190)과 데이터 접촉 보조 부재(81, 82)는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명 도전체나 알루미늄(Al)과 같은 광 반사 특성이 우수한 불투명 도전체를 사용하여 형성한다.
화소 전극(190)에 형성되어 있는 절개부(191, 192, 193)는 화소 전극(190)을 상하로 반분하는 위치에 가로 방향으로 형성되어 있는 가로 절개부(192)와 반분된 화소 전극(190)의 상하 부분에 각각 사선 방향으로 형성되어 있는 사선 절개부(191, 193)를 포함한다. 절개부(192)는 화소 전극(190)의 오른쪽 변에서 왼쪽 변을 향하여 파고 들어간 형태이고, 입구는 넓게 대칭적으로 확장되어 있다. 따라서, 화소 전극(190)은 각각 게이트선(121)과 데이터선(171)이 교차하여 정의하는 화소 영역을 상하로 이등분하는 선(게이트선과 나란한 선)에 대하여 실질적으로 거울상 대칭을 이루고 있다.
이 때, 상하의 사선 절개부(191, 193)는 서로 수직을 이루고 있는데, 이는 프린지 필드의 방향을 4 방향으로 고르게 분산시키기 위함이다.
또, 화소 전극(190)과 동일한 층에는 게이트선(121)을 건너 서로 이웃하는 화소의 유지 전극(133a)과 유지 전극선(131)을 연결하는 유지 배선 연결 다리(84)가 형성되어 있다. 유지 배선 연결 다리(84)는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에 걸쳐 형성되어 있는 접촉구(183, 184)를 통하여 유지 전극(133a) 및 유지 전극선(131)에 접촉하고 있다. 유지 배선 연결 다리(844)는 다리부 금속편(172)과 중첩하고 있으며, 이들은 서로 전기적으로 연결할 수도 있다. 유지 배선 연결 다리(84)는 하부 기판(110) 위의 유지 배선 전체를 전기적으로 연결하는 역할을 하고 있다. 이러한 유지 배선은 필요할 경우 게이트선(121)이나 데이터선(171)의 결함을 수리하는데 이용할 수 있고, 다리부 금속편(172)은 이러한 수리를 위하여 레이저를 조사할 때, 게이트선(121)과 유지 배선 연결 다리(84)의 전기적 연결을 보조하기 위하여 형성한다.
한편, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 대향 표시판(200)에는 상부의 절연 기판(210)에 화소 가장자리에서 빛이 새는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)의 위에는 적, 녹, 청색의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 색 필터(230)의 위에는 전면적으로 평탄화막(250)이 형성되어 있고, 그 상부에는 절개부(271, 272, 273)를 가지는 기준 전극(270)이 형성되어 있다. 기준 전극(270)은 ITO 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전체로 형성한다.
공통 전극(270)의 한 벌의 절개부(271, 272, 273)는 화소 전극(190)의 절개부(191, 192, 193) 중 게이트선(121)에 대하여 45°를 이루는 부분(191, 193)과 교대로 배치되어 이와 나란한 사선부와 화소 전극(190)의 변과 중첩되어 있는 단부를 포함하고 있다. 이 때, 단부는 세로 방향 단부와 가로 방향 단부로 분류된다.
또한, 공통 전극(270)이 형성되어 있는 대향 표시판(200)의 상부에는 절연 물질로 이루어져 있으며, 두 표시판(100, 200)의 간격을 일정하게 유지하기 위한 기판 간격재(330)가 형성되어 있으며, 기판 간격재(330)와 동일한 층에는 기판 간격재(330)보다 얇은 두께를 가지는 셀갭 조절막(320)이 형성되어 있다.
이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 기판과 대향 표시판을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정 물질을 주입하여 수직 배향하면 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 마련된다.
박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향 표시판(200)을 정렬했을 때 화소 전극(190)의 절개부(191, 192, 193)와 기준 전극(270)의 절개부(271, 272, 273)는 화소 영역을 다수의 도메인으로 분할한다. 이들 도메인은 그 내부에 위치하는 액정 분자의 평균 장축 방향에 따라 4개의 종류로 분류되며, 각각의 도메인은 길쭉하게 형성되어 폭과 길이를 가진다.
이 때, 화소 전극(190)의 절개부(191, 192, 193)와 공통 전극(270)의 절개부(271, 272, 273)는 액정 분자를 분할 배향하는 도메인 규제 수단으로서 작용하며, 도메인 규제 수단으로는 절개부(271, 272, 273, 191, 192, 193) 대신 화소 전극(190) 및 공통 전극(270)의 상부 또는 하부에 무기 물질 또는 유기 물질로 돌기를 형성하는 경우에는 폭을 5㎛에서 10㎛ 사이로 하는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 게이트선(121)과 데이터선(171)으로 둘러싸인 화소 영역 중에서 셀갭 조절막(320)이 차지하는 영역에서는 셀갭 조절막(320)의 두께로 인하여 다른 부분보다 두 표시판(100, 200)의 간격인 셀 갭(cell gap)이 작으며, 이로 인하여 셀갭 조절막(320)이 차지하는 영역은 다른 영역과 투과율이 달라진다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 다른 투과율을 가지는 단위 화소를 포함하게 되며, 이는 하나의 단위 화소에 서로 다른 화소 전압을 인가하여 구동하는 것과 같은 효과를 가지게 된다.
따라서, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 화소를 두 영역으로 분할하고 하나의 분할된 영역에는 정상적인 화소 전압을 통한 투과율로 화상을 표시하고, 다른 분할된 영역에는 차등 전압을 인가한 투과율로 화상을 표시할 수 있다. 이를 통하여 하나의 화소가 서로 다른 감마 곡선(화소 전압에 대한 투과율 또는 휘도 그래프)이 나타나도록 하여 감마 곡선이 왜곡되는 것을 서로 보상하여 화상을 표시할 때 액정 표시 장치의 시인성을 개선할 수 있다. 이때, 셀갭 조절막(320)이 차지하는 영역의 투과율은 이를 제외한 다른 영역의 투과율에 대하여 50%-100% 범위인 것이 바람직하며, 면적은 1:1-1:0.4 범위인 것이 바람직하다.
이때, 시인성 개선 효과를 극대화하기 셀갭 조절막(320)의 두께는 다양하게 조절할 수 있으며, 셀갭 조절막(320)이 차지하는 면적 또한 다양하게 변형시킬 수 있으며, 화소에 따라 다르게 배치할 수도 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 셀갭 조절막(320)은 기판 간격재(330)와 같이 대향 표시판(200)의 상부에 형성하였지만, 박막 트랜지스터 표시판(100)의 상부에 형성할 수도 있으며, 기판 간격재(330)와 셀갭 조절막(320)은 부분적으로 위치에 따라 다른 투과율을 가지는 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 함께 패터닝하여 형성할 수 있다. 이때, 마스크는 셀갭 조절막(320)에 대응하는 부분에 노광시 투과율을 조절하기 위하여 슬릿(slit) 패턴이 형성되어 있으며, 실제로 슬릿의 간격 및 폭을 변경시키면서 셀갭 조절막(320)과 기판 간격재(330)를 형성한 결과, 이들(320, 33)은 서로 1-3㎛ 정도의 단차가 발생하도록 형성할 수 있었다.
한편, 본 발명의 실시예에서 박막 트랜지스터 표시판은 다른 모양을 가질 수 있으며, 하나의 실시예를 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 층상 구조는 대개 도 1 내지 도 4에 도시한 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 층상 구조와 동일하다. 즉, 기판(110) 위에 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(140), 복수의 돌출부(154)를 포함하는 복수의 선형 반도체(151), 복수의 돌출부(163)를 각각 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 차례로 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 소스 전극(173)을 포함하는 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있고 그 위에 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180) 및/또는 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(182, 181, 185)이 형성되어 있으며, 그 상부에는 화소 전극(190)과 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다.
그러나, 반도체(151)는 박막 트랜지스터가 위치하는 돌출부(154)를 제외하면 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(161, 165,)와 실질적으로 동일한 평면 형태를 가지고 있다. 구체적으로는, 선형 반도체(151)는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 그 하부의 저항성 접촉 부재(161, 165)의 아래에 존재하는 부분 외에도 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 이들에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판은 제조 공정에서 데이터선(171)과 반도체(151)를 부분적으로 위치에 따라 다른 두께를 가지는 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정으로 함께 패터닝하여 형성한 것이다.
한편, 이러한 액정 표시 장치의 구조에서 색 필터(230)가 대향 표시판(200)에 배치되어 있지만, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 배치할 수 있으며, 이 경우에는 게이트 절연막(140) 또는 보호막(180)의 하부에 형성될 수 있다. 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 8은 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 층상 구조는 대개 도 1 도 4에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 층상 구조와 동일하다.
하지만, 보호막(180)의 하부에는 적, 녹 및 청의 색 필터(230)가 화소에 순차적으로 형성되어 있다. 적, 녹, 청의 색 필터(230)는 각각 데이터선(171) 상부에 경계를 두고 있으며 화소 열을 따라 세로로 길게 형성되어 있으며, 서로 이웃하는 색 필터가 데이터선(171) 위에서 서로 부분적으로 중첩되어 있어서 데이터선(171) 위에서 언덕을 이룰 수 있다. 이때, 서로 중첩되어 있는 적, 녹, 청의 색 필터(230)는 서로 이웃하는 화소 영역 사이에서 누설되는 빛을 차단하는 블랙 매트릭스의 기능을 가질 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치용 대향 표시판에는 블랙 매트릭스가 생략하여 공통 전극(270)만 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 액정 분자가 두 표시판(100, 200)에 대하여 수직하게 배열되어 있는 수직 배향 모드의 액정 표시 장치에 대해서만 설명하였지만, 셀갭 조절 수단을 통하여 화소의 투과율을 조절하는 본원의 구성은 두 표시판에 대하여 액정 분자를 평행하면서 나선형으로 비틀려 배열하는 비틀린 네마틱 방식(twisted nematic mode), 공통 전극과 화소 전극을 동일한 표시판에 배치하여 표시판에 평행하게 배열되어 있는 액정 분자를 구동하는 평면 구동 방식(in-plane switching mode) 등의 다양한 방식의 액정 표시 장치에 적용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에서는 셀갭 조절막을 이용하여 화소 영역 일부의 셀 갭을 다르게 조절하여 하나의 단위 화소를 서로 다른 감마 곡선을 형성하여 서로 보상하도록 화상을 표시함으로써 시인성을 향상시켜 표시 장치의 표시 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판의 배치도이고,
도 3 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 4는 도 3의 IV-IV'선에 대한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고,
도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고,
도 8은 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII'선을 따라 절단한 단면도이다.

Claims (11)

  1. 제1 신호선, 상기 제1 신호선과 절연되어 교차하는 제2 신호선, 상기 제1 신호선과 상기 제2 신호선이 교차하여 정의하는 각 화소마다 형성되어 있는 화소 전극, 상기 제1 신호선, 상기 제2 신호선, 상기 화소 전극에 삼단자가 연결된 박막 트랜지스터를 가지는 제1 표시판,
    상기 화소 전극과 마주하는 공통 전극이 형성되어 있는 제2 표시판,
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 형성되어 있는 액정층,
    상기 제1 절연 표시판과 상기 제2 절연 표시판 중의 적어도 일측에 형성되어 있으며, 상기 액정층의 액정 분자를 상기 화소에서 다수의 도메인으로 분할하는 다수의 도메인 규제 수단,
    상기 제1 절연 표시판과 상기 제2 절연 표시판 중의 적어도 일측에 형성되어 있으며, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판의 간격을 조절하기 위한 셀갭 조절 수단
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 표시판과 제2 표시판을 지지하여 상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이의 간격을 일정하게 유지하며, 상기 셀갭 조절 수단보다 큰 두께를 가지는 기판 간격재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 기판 간격재와 상기 셀갭 조절 수단은 동일한 층으로 이루어진 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 셀갭 조절 수단과 상기 기판 간격재는 1-3㎛ 범위의 단차를 가지는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 도메인 규제 수단은 상기 화소 전극이 가지는 제1 도메인 규제 수단과 상기 공통 전극이 가지는 제2 도메인 규제 수단을 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 도메인 규제 수단과 상기 제2 도메인 규제 수단은 교대로 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 도메인 규제 수단은 상기 공통 전극 또는 상기 화소 전극이 가지는 절개부인 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 도메인 규제 수단은 상기 제1 신호선에 대하여 실질적으로 ±45도를 이루는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 도메인 규제 수단은 상기 화소의 상하 이등분선에 대하여 실질적으로 거울상 대칭을 이루는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 도메인 규제 수단은 상기 공통 전극 또는 상기 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기인 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 액정층의 액정 분자는 상기 제1 및 제2 표시판에 대하여 장축이 수직으로 배열되어 있는 액정 표시 장치.
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