KR20060014321A

KR20060014321A - 어레이기판, 컬러필터기판 및 액정표시장치

Info

Publication number: KR20060014321A
Application number: KR1020040062962A
Authority: KR
Inventors: 유두환; 박인호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-15

Abstract

빛샘 현상을 방지하여 시인성을 개선하기 위한 어레이기판, 컬러필터기판 및 액정표시장치가 개시된다. 제1 기판은 화소 영역내에서 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 일부 영역이 제거된 화소 전극층과, 한 프레임 동안 화소 전극층에 화상 신호를 공급하는 스토리지 라인을 갖고, 액정층의 일측에 구비된다. 제2 기판은 화소 영역내에서 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 다른 영역에 대응하여 제거된 공통 전극층을 갖고, 액정층의 타측에 구비된다. 차광부는 스토리지 라인에 의해 발생되는 단차에 의해 유발되는 빛샘을 차단한다. 이에 따라, PVA 모드의 액정표시장치에 채용되어 스토리지 캐패시터가 형성된 영역의 단차로 인해 발생하는 빛샘 현상을 방지하여 시인성을 개선할 수 있다.

스토리지 라인, 빛샘, 단차, PVA, 시인성, 블랙 매트릭스층

Description

어레이기판, 컬러필터기판 및 액정표시장치{ARRAY SUBSTRATE, COLOR FILTER SUBSTRATE, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1a는 PVA 모드 액정표시장치의 시야각별 투과도 특성을 나타낸 그래프이고, 도 1b는 PVA 모드 액정표시장치에서 계조별 휘도 특성을 나타낸 그래프이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PVA 모드 액정표시장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 2의 절단선 I-I'으로 절단한 단면도이다.

도 4a는 본 발명의 비교예에 따른 빛샘 현상의 발생을 설명하기 위한 개념도이고, 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 의한 빛샘 현상의 차단을 설명하기 위한 개념도이다.

도 5a 내지 도 5e는 상기한 도 2에 도시한 PVA 모드 어레이기판의 제조 공정을 설명하기 위한 평면도들이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PVA 모드 액정표시장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 도 6의 절단선 II-II'으로 절단한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 400 : 어레이기판 130, 430 : 패시베이션층

140, 440 : 화소 전극층 150, 440 : 제1 배향막

200 : 액정층 300, 500 : 컬러필터기판

310, 510 : 차광층 320, 520 : 색화소층

330, 530 : 보호층 340, 540 : 공통 전극층

350, 550 : 제2 배향막 FLM : 플로팅 라인 메탈

STM : 스토리지 라인 메탈

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빛샘 현상을 방지하여 시인성을 개선하기 위한 어레이기판, 컬러필터기판 및 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 액정에 의해 차폐되지 않은 방향으로만 광이 투과하여 영상을 구현하기 때문에, 상대적으로 다른 표시장치에 비해 시야각이 좁은 단점이 있다. 이에 따라 광시야각을 실현하기 위하여 수직 배향(Vertically Aligned) 모드의 액정표시장치가 개발되었다.

상기 VA 모드의 액정표시장치는 대향하는 면에 수직 배향 처리된 2개의 기판과, 두 기판 사이에 밀봉된 네거티브 타입의 유전율 이방성(Negative type dielectric constant anisotropy)을 갖는 액정으로 구성된다. 상기 액정의 분자는 수직(homeotropic) 배향의 성질을 갖는다.

동작시, 두 기판 사이에 전압이 인가되지 않을 때에는 기판 표면에 대하여 대략 수직 방향으로 정렬되어 블랙(black)을 표시하고, 소정의 전압이 인가될 때에는 상기 기판 표면에 대략 수평 방향으로 정렬되어 화이트(white)를 표시하며, 상기 화이트 표시를 위한 전압보다 작은 전압이 인가되었을 때에는 상기 기판 표면에 대하여 비스듬하게 경사지도록 배향되어 그레이(gray)를 표시한다.

한편, TV나 노트북 컴퓨터(또는 랩탑 컴퓨터)뿐 아니라, 중소형 이동통신단말기에서도 IMT-2000 등 대량의 정보를 표시하기 위해 필수적인 고해상도 중소형 액정패널의 요구가 증가하고 있으며, TV-폰의 수요 증가에 따라 광시야각에 대한 요구도 강해지고 있다.

상기 광시야각을 위해 액정표시장치는 PVA(Patterned Vertically Alignment) 모드를 채용한다. 상기 PVA 모드의 액정표시장치에서는 측면에서 액정 방향자의 왜곡이 심하게 발생되므로 감마 왜곡량이 크다. 이에 따라, 측면에서 낮은 계조의 휘도가 급격히 상승하여 콘트라스트 비율 저하를 수반하여 시인성 저하를 유발한다.

도 1a에 도시된 바에 따르면, 정면 시야각의 그레이별 투과도 특성과 측면 시야각의 그레이별 투과도 특성이 상이함을 확인할 수 있다. 또한, 도 1b에 도시된 바에 따르면, 전원이 인가된 상태의 그레이별 투과도 특성은 하나의 축상에 위치하나, 전원이 미인가되는 상태의 그레이별 투과도 특성은 시야각별(상측 60도, 우측 60도, 우상측 60도)로 상이함을 확인할 수 있다.

이처럼, PVA 모드에서는 4개의 도메인으로 분할되기 때문에 시야각에 따른 V-T 왜곡량이 어느 정도 상쇄되지만, 여전히 측면 시인성 문제는 존재한다. 상기 측면 시인성 왜곡에 의한 문제로 측면에서 정면에 비해 색깔 변화가 생기고, 계조간 구분이 불분명해지는 문제점이 있다.

한편, 측면 시인성을 개선하기 위해 픽셀 설계 및 스토리지 캐패시터 형성방법은 소오스-드레인 전극 형성시의 급격한 단차 변화로 인해 정면에서 빛샘 현상이 유발되어 콘트라스트 특성에 심각한 영향을 미치는 문제점이 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 PVA 모드의 액정표시장치에서 발생되는 빛샘 현상을 방지하여 시인성을 개선하기 위한 어레이기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 PVA 모드의 액정표시장치에서 발생되는 빛샘 현상을 방지하여 시인성을 개선하기 위한 컬러필터기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 PVA 모드의 액정표시장치에서 발생되는 빛샘 현상을 방지하여 시인성을 개선하기 위한 액정표시장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 어레이기판은, 화소 영역을 갖는 제1 기판과, 상기 화소 영역내에서 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 일부 영역에 대응하여 제거된 공통 전극층을 갖고, 상기 액정층의 일측에 구비된 컬러필터기판에 대향하는 어레이기판에서, 상기 화소 영역을 갖는 제2 기판; 상기 화소 영역내에서 상기 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 다른 영역이 제거된 화소 전극층; 한 프레임 동안 상기 화소 전극층에 화상 신호를 공급하는 스토리지 라인; 및 상기 스토리지 라인에 의해 발생되는 단차에 의해 유발되는 빛샘을 차단하는 차광부를 포함한다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 컬러필터기판은, 화소 영역을 갖는 제1 기판과, 상기 화소 영역내에서 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 일부 영역이 제거된 화소 전극층과, 한 프레임 동안 상기 화소 전극층에 화상 신호를 공급하는 스토리지 라인을 갖고, 상기 액정층의 일측에 구비된 어레이기판에 대향하는 컬러필터기판에서, 상기 화소 영역을 갖는 제2 기판; 상기 화소 영역에 형성된 색화소층; 상기 화소 영역내에서 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 일부 영역에 대응하여 제거된 공통 전극층; 및 상기 스토리지 라인에 의해 발생되는 단차에 의해 유발되는 빛샘을 차단하는 차광부를 포함한다.

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 액정표시장치는, 액정층; 화소 영역내에서 상기 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 일부 영역이 제거된 화소 전극층과, 한 프레임 동안 상기 화소 전극층에 화상 신호를 공급하는 스토리지 라인을 갖고, 상기 액정층의 일측에 구비된 제1 기판; 상기 화소 영역내에서 상기 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 다른 영역에 대응하여 제거된 공통 전극층을 갖고, 상기 액정층의 타측에 구비된 제2 기판; 및 상기 스토리지 라인에 의해 발생되는 단차에 의해 유발되는 빛샘을 차단하는 차 광부를 포함한다.

이러한 어레이기판, 컬러필터기판 및 액정표시장치에 의하면, PVA 모드의 액정표시장치에 채용되어 스토리지 캐패시터가 형성된 영역의 단차로 인해 발생하는 빛샘 현상을 방지하여 시인성을 개선할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막) 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 번호를 붙였다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 관점에서 설명하였고, 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 의미한다.

< 액정표시장치의 실시예 -1>

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PVA 모드 액정표시장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 절단선 I-I'으로 절단한 단면도이다. 특히, 컬러필터기판의 개구된 공통 전극 영역에 대응하여 형성된 스토리지 라인과, 상기 스토리지 라인 하부에 형성된 차광 라인을 갖는 Y자 형상의 PVA 모드 반사-투과형 액정표시장치를 도시한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 PVA 모드 액정표시장치는 어레이기판(100), 액정층(200) 및 상기 어레이기판(100)과의 합체를 통해 상기 액정층(200)을 수용하는 컬러필터기판(300)을 포함한다.

어레이기판(100)은 투명 기판(105) 위에 가로 방향으로 신장된 게이트 라인(110)과, 상기 게이트 라인(110)으로부터 연장된 게이트 전극(112)과, 질화규소(SiNx) 등의 재질로 이루어져 상기 게이트 라인(110) 및 게이트 전극(112)을 커버하는 게이트 절연층(113)을 포함한다.

어레이기판(100)은 순차적으로 적층된 a-Si층(114)과, n+ 도핑층(115)으로 이루어져, 상기 게이트 전극(112)을 커버하는 액티브층(116)과, 세로 방향으로 신장된 데이터 라인(120)과, 상기 데이터 라인(120)으로부터 연장된 소오스 전극(124)과, 상기 소오스 전극(124)과 일정 간격 이격된 드레인 전극(126)을 포함한다. 여기서, 상기 게이트 전극(112), 상기 액티브층(116), 소오스 전극(124) 및 드레인 전극(126)은 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 정의한다.

어레이기판(100)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 덮으면서 드레인 전극(126)의 일부를 노출시키는 패시베이션층(130)을 포함한다. 상기 패시베이션층(130)은 소오스 전극(124)과 드레인 전극(126) 사이의 상기 액티브층(116)을 커버하여 보호하는 역할을 하고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극층(140)을 절연시키는 역할을 한다. 상기 패시베이션층(130)의 높이 조절을 통해 상기 액정층(200)의 두 께를 조절할 수도 있다.

어레이기판(100)은 패시베이션층(130) 위에 일부 영역이 개구되어 콘택홀(132)을 통해 드레인 전극(130)에 연결된 화소 전극층(140)과, 상기 화소 전극층(140) 위에 형성된 제1 배향막(150)을 포함한다. 상기 화소 전극층(140)은 제1 내지 제3 개구부(142, 144, 146)를 통해 패시베이션층(130)의 일부 표면들을 노출시킨다.

평면상에서 관찰할 때, 제1 개구부(142)는 게이트 라인(110)으로부터 반시계 방향의 대략 45도 각도를 갖고서 일종의 띠 형상으로 형성되고, 제2 개구부(144)는 게이트 라인(110)과 평행하되, 단위 화소 영역을 대략 2등분하는 중심축의 일부 영역에 일종의 띠 형상으로 형성되며, 제3 개구부(146)는 게이트 라인(110)으로부터 시계 방향의 대략 45도 각도를 갖고서 일종의 띠 형상으로 형성된다. 상기 화소 전극층(140)은 제1 내지 제3 개구부(142, 144, 146)가 형성되더라도 섬 형태(island type)로 분리되지 않는다.

한편, 컬러필터기판(300)은 어레이기판(100)의 박막 트랜지스터(TFT)에 대응하는 영역에 형성된 차광층(310)과, 단위 화소 영역에 대응하여 투명 기판(305) 위에 형성된 색화소층(320)과, 상기 색화소층(320)을 보호하는 보호층(330)과, 상기 보호층(330) 위의 일부 영역에 패터닝 형성된 공통 전극층(340)과, 상기 보호층(330)과 공통 전극층(340)을 커버하는 제2 배향막(350)을 포함하여, 상기 어레이기판(300)과의 합체를 통해 상기 액정층(200)을 수용한다. 상기 액정층(200) 내의 액정은 수직 배향(Vertical Alignment, VA) 모드로 배열된다.

공통 전극층(340)에는 단위 화소 영역내에서 일부 영역이 제거된 복수의 개구 영역들이 형성된다. 평면상에서 관찰할 때, 상기 공통 전극층(340)에는 어레이기판(100)의 게이트 라인(110)과 평행하되, 단위 화소 영역을 2등분하는 중심축의 일부 영역에 대응하는 제1 개구 영역과, 상기 제1 개구 영역으로부터 시계 방향 및 반시계 방향으로 각각 135도의 각도를 갖고서 분기되어 Y자 형상을 정의하는 제2 및 제3 개구 영역이 형성된다.

또한, 상기 공통 전극층(340)에는 시계 방향으로 분기된 제2 개구 영역에 연속하여 데이터 라인(120)의 일부를 커버하는 제4 개구 영역과, 상기 제4 개구 영역에 연속하여 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하는 제5 개구 영역과, 상기 제5 개구 영역에 연속하여 인접하는 데이터 라인(122)까지 연장되되, 상기 게이트 라인(110)에서 반시계 방향으로 45도 각도를 갖는 제6 개구 영역이 형성된다.

또한, 상기 공통 전극층(340)에는 상기 중심축을 기준으로 제6 개구 영역이 상기 중심축을 기준으로 미러 대칭하여 형성된 제7 개구 영역이 형성된다.

평면상에서 관찰할 때, 화소 전극층(140)의 개구 영역들과 공통 전극층(340)의 개구 영역들에 의해 구획되는 영역들은 각각 단위 화소 영역내의 중심축에서 상측 방향으로 순차적으로 제1 도메인, 제2 도메인, 제1 도메인 및 제2 도메인을 각각 정의하고, 상기 중심축의 하측 방향으로 순차적으로 제3 도메인, 제4 도메인, 제3 도메인 및 제4 도메인을 각각 정의하여, 총 4개의 도메인을 정의한다.

따라서, 상기한 액정표시장치의 어레이기판이나 컬러필터기판에 형성되어 액정을 배향하는 배향막의 표면을 일정한 방향으로 러빙하는 공정의 생략도 가능하 고, 상기 배향막을 형성하지 않아도 무방하다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 스토리지 라인 메탈(STM)에 의해 단차가 발생되고, 상기 단차 영역의 근방 영역에 형성되는 액정들에는 프리틸트 왜곡이 발생되고, 발생된 프리틸트 왜곡은 원하지 않는 화상을 디스플레이된다. 도면상에서 게이트 절연층(113)은 대략 4500Å의 두께, a-Si 층(114)은 대략 2200Å의 두께, n+ 도핑층(115)은 대략 500Å의 두께, 스토리지 라인 메탈(STM)은 대략 500Å의 두께, 화소 전극층(140)은 대략 500Å의 두께를, 제1 배향막(150)은 대략 800Å의 두께를 갖는다.

하지만, 도 4b에 도시된 바에 따르면, 게이트 메탈 형성시, 스토리지 캐패시터를 정의하는 스토리지 라인 메탈(STM) 하부에 배면광을 차단하기 위해 상기 스토리지 라인 메탈(STM)의 폭 보다 큰 플로팅 라인 메탈(FLM)을 형성하므로써, 블랙 휘도를 감소시켜 콘트라스트비를 증대시킬 수 있다.

이처럼, 서로 다른 도메인들간의 경계 영역 및 그 근방 영역에 대응하여 별도의 차광라인을 형성하므로써, PVA 모드 액정표시장치의 단차에 의해 원하지 않는 방향으로 액정분자들이 배열되더라도 해당 영역을 통과하는 광을 차단하므로써 표시 불량을 제거할 수 있다.

도 5a 내지 도 5e는 상기한 도 2에 도시한 PVA 모드 어레이기판의 제조 공정 을 설명하기 위한 평면도들이다.

도 5a를 참조하면, 유리나 세라믹 등의 절연 물질로 이루어진 투명 기판(105) 위에 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu) 또는 텅스텐(W) 등과 같은 금속을 증착한다.

이어, 증착된 금속을 패터닝하여 가로 방향으로 신장되고 세로 방향으로 배열되는 복수의 게이트 라인(110)과, 박막 트랜지스터를 정의하기 위해 게이트 라인(110)으로부터 연장된 게이트 전극(112)과, 상기 게이트 라인(110)과는 이격하는 플로팅 라인 메탈(FLM)을 형성한다. 상기 플로팅 라인 메탈(FLM)은 게이트 라인(110)과 평행하되, 단위 화소 영역을 2등분하는 중심축의 일부 영역에 대응하는 제1 메탈과, 상기 제1 메탈의 일단으로부터 시계 방향 및 반시계 방향으로 각각 135도의 각도를 갖고서 분기되어 Y자 형상을 정의하는 제2 및 제3 메탈과, 상기 제1 메탈의 타단으로부터 수직 방향으로 분기된 제4 메탈과, 상기 제4 메탈로부터 대략 135도의 각도를 갖고서 분기된 제5 및 제6 메탈로 이루어진다.

이어, 상기 게이트 전극(112)을 포함하는 투명 기판(105)의 전면에 질화 실리콘 등을 플라즈마 화학 기상 증착법으로 적층하여 게이트 절연층(113)을 형성한다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 절연층(113) 위에 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 막(115) 및 인 시튜(insitu) 도핑된 n⁺ 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 막(114)을 순차적으로 형성한 후, 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬 (Cr), 구리(Cu) 또는 텅스텐(W) 등과 같은 금속을 증착한다.

이어, 증착된 금속을 패터닝하여 세로 방향으로 신장되는 데이터 라인(120)과, 데이터 라인(120)으로부터 연장된 소오스 전극(124)과, 상기 소오스 전극으로부터 이격된 드레인 전극(126)과, 상기 드레인 전극과 연결된 스토리지 라인 메탈(STM)을 형성한다.

상기 소오스 전극(124)은 상기 데이터 라인(120)으로부터 연장되고, 상기 드레인 전극(126)은 상기 소오스 전극(124)으로부터 일정 간격 이격되도록 패터닝된다. 상기 스토리지 라인 메탈(STM)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 플로팅 라인 메탈(FLM)이 형성된 영역보다는 작은 영역에 대응하도록 형성된다.

이어, 패터닝된 금속을 일종의 마스크로하여 하부에 형성된 a-Si 막(115)과 인 시튜(insitu) 도핑된 n⁺ 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 막(114)을 제거한다. 이에 따라, 상기 스토리지 라인 메탈(STM) 하부에 형성된 a-Si 막(115)과 n+ a-Si 막(114)은 제거된다(도 3에 도시.).

이어, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 도 5b에 의한 결과물이 형성된 기판 위에 스핀 코팅 방법으로 레지스트를 적층하여 패시베이션층(130)(도 3에 도시.)을 형성한다. 이어, 상기 게이트 라인(110)과 상기 데이터 라인(120)에 의해 정의되는 단위 화소 영역에서 패시베이션층(130)의 일부를 제거하여 상기 드레인 전극(126)의 일부 영역을 노출시키는 콘택홀(132)을 형성한다.

이어, 도 5d에 도시한 바와 같이, 단위 화소 영역내에서 화소 전극을 정의하 는 화소 전극층(140)을 형성한다. 상기 화소 전극층(140)은 상기 콘택홀(132)을 통해 상기 드레인 전극(126)과 연결된다. 상기 화소 전극층(140)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 투명한 도전성 물질의 예로서는 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide, ITO), 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide, IZO), 산화 아연(Zinc Oxide, ZO) 등을 들 수 있다. 상기 화소 전극층(140)은 전면 도포후 상기 단위 화소 영역에 대응하는 화소 전극층만 남겨지도록 패터닝될 수도 있고, 상기 단위 화소 영역에만 형성되도록 부분 도포될 수도 있다.

도면상에서는 관찰자 관점에서 상기 화소 전극(140)이 상기 게이트 라인(110) 및 데이터 라인(120)과 이격되는 것을 도시하였으나, 최소의 폭을 갖고서 오버랩 되도록 할 수도 있다. 상기 화소 전극층(140)은 하부에 형성된 상기 스토리지 라인 메탈(STM)과의 중첩되는 면적에 의해 스토리지 캐패시터를 정의한다.

이어, 도 5e에 도시한 바와 같이, 단위 화소 영역내에 형성된 화소 전극층(140)에 제1 내지 제3 개구부(142, 144, 146)를 형성하여 패시베이션층(130)의 일부 표면들을 노출시킨다. 평면상에서 관찰할 때, 제1 개구부(442)는 게이트 라인(410)으로부터 반시계 방향의 대략 45도 각도를 갖고서 일종의 띠 형상으로 형성되고, 제2 개구부(144)는 게이트 라인(410)과 평행하되, 단위 화소 영역을 대략 2등분하는 중심축의 일부 영역에 일종의 띠 형상으로 형성되며, 제3 개구부(146)는 게이트 라인(110)으로부터 시계 방향의 대략 45도 각도를 갖고서 일종의 띠 형상으로 형성된다. 상기 화소 전극층(140)은 제1 내지 제3 개구부(142, 144, 146)가 형성되더라도 섬 형태(island type)로 분리되지 않는다.

상기 화소 전극층(140)의 일부를 제거하는 것은 향후 다른 영역이 제거된 공통 전극층을 갖는 컬러필터기판과의 합체를 통해 복수의 도메인을 정의하기 위함이다.

도면상에서는 단위 화소 영역내에 전체적으로 화소 전극층을 형성한 후 일부 영역을 패터닝 공정을 통해 제거하는 것을 설명하였으나, 당업자라면 상기한 도 5e의 공정을 생략하고, 상기한 도 5d에서 화소 전극층의 형성시 제1 내지 제3 개구부(142, 144, 146)를 정의하도록 패터닝된 화소 전극층을 형성할 수도 있다.

< 액정표시장치의 실시예 -2>

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PVA 모드 액정표시장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 절단선 II-II'으로 절단한 단면도이다. 특히, 컬러필터기판의 개구된 공통 전극 영역에 대응하여 형성된 스토리지 라인과, 상기 스토리지 라인에 대응하는 컬러필터기판의 영역에 형성된 차광 라인을 갖는 Y자 형상의 PVA 모드 반사-투과형 액정표시장치를 도시한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 PVA 모드 액정표시장치는 어레이기판(400), 액정층(200) 및 상기 어레이기판(400)과의 합체를 통해 상기 액정층(200)을 수용하는 컬러필터기판(500)을 포함한다.

어레이기판(400)은 투명 기판(405) 위에 가로 방향으로 신장된 게이트 라인(410)과, 상기 게이트 라인(410)으로부터 연장된 게이트 전극(412)과, 질화규소(SiNx) 등의 재질로 이루어져 상기 게이트 라인(410) 및 게이트 전극(412)을 커버 하는 게이트 절연층(413)을 포함한다.

어레이기판(400)은 순차적으로 적층된 a-Si층(414)과, n+ 도핑층(415)으로 이루어져, 상기 게이트 전극(412)을 커버하는 액티브층(416)과, 세로 방향으로 신장된 데이터 라인(420)과, 상기 데이터 라인(420)으로부터 연장된 소오스 전극(424)과, 상기 소오스 전극(424)과 일정 간격 이격된 드레인 전극(426)을 포함한다. 여기서, 상기 게이트 전극(412), 상기 액티브층(416), 소오스 전극(424) 및 드레인 전극(426)은 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 정의한다.

어레이기판(400)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 덮으면서 드레인 전극(426)의 일부를 노출시키는 패시베이션층(430)을 포함한다. 상기 패시베이션층(430)은 소오스 전극(424)과 드레인 전극(426) 사이의 상기 액티브층(416)을 커버하여 보호하는 역할을 하고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극층(440)을 절연시키는 역할을 한다. 상기 패시베이션층(430)의 높이 조절을 통해 상기 액정층(200)의 두께를 조절할 수도 있다.

어레이기판(400)은 패시베이션층(430) 위에 일부 영역이 개구되어 콘택홀(432)을 통해 드레인 전극(430)에 연결된 화소 전극층(440)과, 상기 화소 전극층(440) 위에 형성된 제1 배향막(450)을 포함한다. 상기 화소 전극층(440)은 제1 내지 제3 개구부(442, 444, 446)를 통해 패시베이션층(430)의 일부 표면들을 노출시킨다.

평면상에서 관찰할 때, 제1 개구부(442)는 게이트 라인(410)으로부터 반시계 방향의 대략 45도 각도를 갖고서 일종의 띠 형상으로 형성되고, 제2 개구부(444)는 게이트 라인(410)과 평행하되, 단위 화소 영역을 대략 2등분하는 중심축의 일부 영역에 일종의 띠 형상으로 형성되며, 제3 개구부(446)는 게이트 라인(410)으로부터 시계 방향의 대략 45도 각도를 갖고서 일종의 띠 형상으로 형성된다. 상기 화소 전극층(440)은 제1 내지 제3 개구부(442, 444, 446)가 형성되더라도 섬 형태(island type)로 분리되지 않는다.

한편, 컬러필터기판(500)은 어레이기판(400)의 박막 트랜지스터(TFT)에 대응하는 영역과 스토리지 라인 메탈에 대응하는 영역에 형성된 차광층(510)과, 단위 화소 영역에 대응하여 투명 기판(505) 위에 형성된 색화소층(520)과, 상기 색화소층(520)을 보호하는 보호층(530)과, 상기 보호층(530) 위의 일부 영역에 패터닝 형성된 공통 전극층(540)과, 상기 보호층(530)과 공통 전극층(540)을 커버하는 제2 배향막(550)을 포함하여, 상기 어레이기판(500)과의 합체를 통해 상기 액정층(200)을 수용한다. 상기 액정층(200) 내의 액정은 수직 배향(Vertical Alignment, VA) 모드로 배열된다.

공통 전극층(540)에는 단위 화소 영역내에서 일부 영역이 제거된 복수의 개구 영역들이 형성된다. 평면상에서 관찰할 때, 상기 공통 전극층(540)에는 어레이기판(400)의 게이트 라인(410)과 평행하되, 단위 화소 영역을 2등분하는 중심축의 일부 영역에 대응하는 제1 개구 영역과, 상기 제1 개구 영역으로부터 시계 방향 및 반시계 방향으로 각각 135도의 각도를 갖고서 분기되어 Y자 형상을 정의하는 제2 및 제3 개구 영역이 형성된다.

또한, 상기 공통 전극층(540)에는 시계 방향으로 분기된 제2 개구 영역에 연 속하여 데이터 라인(420)의 일부를 커버하는 제4 개구 영역과, 상기 제4 개구 영역에 연속하여 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하는 제5 개구 영역과, 상기 제5 개구 영역에 연속하여 인접하는 데이터 라인(422)까지 연장되되, 상기 게이트 라인(410)에서 반시계 방향으로 45도 각도를 갖는 제6 개구 영역이 형성된다.

또한, 상기 공통 전극층(540)에는 상기 중심축을 기준으로 제6 개구 영역이 상기 중심축을 기준으로 미러 대칭하여 형성된 제7 개구 영역이 형성된다.

평면상에서 관찰할 때, 화소 전극층(440)의 개구 영역들과 공통 전극층(540)의 개구 영역들에 의해 구획되는 영역들은 각각 단위 화소 영역내의 중심축에서 상측 방향으로 순차적으로 제1 도메인, 제2 도메인, 제1 도메인 및 제2 도메인을 각각 정의하고, 상기 중심축의 하측 방향으로 순차적으로 제3 도메인, 제4 도메인, 제3 도메인 및 제4 도메인을 각각 정의하여, 총 4개의 도메인을 정의한다.

따라서, 상기한 액정표시장치의 어레이기판이나 컬러필터기판에 형성되어 액정을 배향하는 배향막의 표면을 일정한 방향으로 러빙하는 공정의 생략도 가능하고, 상기 배향막을 형성하지 않아도 무방하다.

상술한 바와 같이, 스토리지 캐패시터를 정의하는 소오스-드레인 메탈에 대응하는 컬러필터기판의 영역에 차광층을 형성하여 배면광을 차단하므로써, 블랙 휘도를 감소시켜 콘트라스트비를 증대시킬 수 있다. 여기서, 상기 차광층은 컬러필터기판에 형성된 공통 전극층의 개구부에 대응하는 영역에 형성되는 것이 바람직하다.

이처럼, 서로 다른 도메인들간의 경계 영역 및 그 근방 영역에 대응하여 컬 러필터기판의 개구부에 별도의 차광층을 형성하므로써, PVA 모드 액정표시장치의 단차에 의해 원하지 않는 방향으로 액정분자들이 배열되더라도 해당 영역을 통과하는 광을 차단하므로써 표시 불량을 제거할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 게이트 메탈 형성시, 스토리지 캐패시터를 정의하는 소오스-드레인 메탈 하부에 상기 소오스-드레인 메탈보다 큰 배면광을 차단하기 위한 플로팅 라인 메탈을 형성하므로써, 블랙 휘도를 감소시켜 콘트라스트비를 증대시킬 수 있다.

또한, 스토리지 캐패시터를 정의하기 위해 소오스-드레인 메탈로부터 연장된 스토리지 라인 메탈에 대응하는 컬러필터기판의 영역에 차광층을 형성하여 배면광을 차단하므로써, 블랙 휘도를 감소시켜 콘트라스트비를 증대시킨다. 여기서, 상기 차광층은 컬러필터기판에 형성된 공통 전극층의 개구부에 대응하는 영역에 형성되는 것이 바람직하다.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

화소 영역을 갖는 제1 기판과, 상기 화소 영역내에서 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 일부 영역에 대응하여 제거된 공통 전극층을 갖고, 상기 액정층의 일측에 구비된 컬러필터기판에 대향하는 어레이기판에서,

상기 화소 영역을 갖는 제2 기판;

상기 화소 영역내에서 상기 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 다른 영역이 제거된 화소 전극층;

한 프레임 동안 상기 화소 전극층에 화상 신호를 공급하는 스토리지 라인; 및

상기 스토리지 라인에 의해 발생되는 단차에 의해 유발되는 빛샘을 차단하는 차광부를 포함하는 어레이기판.
제1항에 있어서, 상기 화소 영역에 형성되면서 드레인 전극이 상기 화소 전극층에 전기적으로 연결된 스위칭 소자를 더 포함하고,

상기 스토리지 라인은 상기 스위칭 소자의 드레인 전극으로부터 연장되며,

상기 차광부는 상기 게이트 라인과 동일층에 형성되면서 상기 스토리지 라인보다는 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 어레이기판.
화소 영역을 갖는 제1 기판과, 상기 화소 영역내에서 액정층의 복수의 도메 인들을 정의하기 위해 일부 영역이 제거된 화소 전극층과, 한 프레임 동안 상기 화소 전극층에 화상 신호를 공급하는 스토리지 라인을 갖고, 상기 액정층의 일측에 구비된 어레이기판에 대향하는 컬러필터기판에서,

상기 화소 영역을 갖는 제2 기판;

상기 화소 영역에 형성된 색화소층;

상기 화소 영역내에서 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 일부 영역에 대응하여 제거된 공통 전극층; 및

상기 스토리지 라인에 의해 발생되는 단차에 의해 유발되는 빛샘을 차단하는 차광부를 포함하는 컬러필터기판.
제3항에 있어서, 상기 어레이 기판은 상기 화소 영역에 형성되면서 드레인 전극이 상기 화소 전극층에 전기적으로 연결된 스위칭 소자를 더 포함하고,

상기 스토리지 라인은 상기 스위칭 소자의 드레인 전극으로부터 연장되며,

상기 차광부는 상기 제2 기판에 형성되어, 상기 스토리지 라인보다는 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터기판.
제4항에 있어서, 상기 차광부는 상기 공통 전극층의 개구부에 대응하는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터기판.
액정층;

화소 영역내에서 상기 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 일부 영역이 제거된 화소 전극층과, 한 프레임 동안 상기 화소 전극층에 화상 신호를 공급하는 스토리지 라인을 갖고, 상기 액정층의 일측에 구비된 제1 기판;

상기 화소 영역내에서 상기 액정층의 복수의 도메인들을 정의하기 위해 다른 영역에 대응하여 제거된 공통 전극층을 갖고, 상기 액정층의 타측에 구비된 제2 기판; 및

상기 스토리지 라인에 의해 발생되는 단차에 의해 유발되는 빛샘을 차단하는 차광부를 포함하는 액정표시장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 기판은 게이트 라인과, 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 정의되는 상기 화소 영역에 형성되면서 드레인 전극이 상기 화소 전극층에 전기적으로 연결된 스위칭 소자를 포함하고,

상기 스토리지 라인은 상기 스위칭 소자의 드레인 전극으로부터 연장되며,

상기 차광부는 상기 게이트 라인과 동일층에 형성되면서 상기 스토리지 라인보다는 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 기판은 게이트 라인과, 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 정의되는 상기 화소 영역에 형성되면서 드레인 전극이 상기 화소 전극층에 전기적으로 연결된 스위칭 소자를 포함하고,

상기 스토리지 라인은 상기 스위칭 소자의 드레인 전극으로부터 연장되며,

상기 차광부는 상기 제2 기판에 형성되어, 상기 스토리지 라인보다는 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제8항에 있어서, 상기 차광부는 상기 제2 기판에 형성된 공통 전극층의 개구부에 대응하는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.