KR20060025356A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060025356A
KR20060025356A KR1020040074121A KR20040074121A KR20060025356A KR 20060025356 A KR20060025356 A KR 20060025356A KR 1020040074121 A KR1020040074121 A KR 1020040074121A KR 20040074121 A KR20040074121 A KR 20040074121A KR 20060025356 A KR20060025356 A KR 20060025356A
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film transistor
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윤영남
정민경
이원규
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 표시 영역을 가지는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 형성되며 개구부를 가지는 반사판, 반사판 위에 형성되어 있는 색필터, 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 색필터 표시판, 제1 절연 기판과 대향하는 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 형성되어 있으며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 게이트선 및 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 게이트선 및 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 색필터 표시판과 박막 트랜지스터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정층, 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판 사이의 간격을 유지하기 위한 컬럼 스페이서, 제1 또는 제2 절연 기판의 상부에 형성되어 있으며 표시 영역 밖의 둘레에 형성되어 있는 차광 패턴을 포함하고, 차광 패턴은 컬럼 스페이서와 동일한 물질로 이루어진다.
반투과형, 빛샘, 반사

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 개략적인 배치도이고,
도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 자른 단면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 배치도이고,
도 4는 도 3의 IV-IV'선을 따라 자른 단면도이고,
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 각각의 단면도로 도 1의 II-II'선을 따라 잘라 도시한 도면이다.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 투과부와 반사부를 이용하여 화상을 표시하는 반투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴 으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 것이다. 이중에서도 한 표시판에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고 다른 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조의 액정 표시 장치가 주류이다. 이 액정 표시 장치에서의 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자 소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선을 표시판에 설치한다.
액정 표시 장치는 그 광원으로 별도의 백라이트를 사용하여 화상을 표시하느냐 아니면 외부 광을 반사시켜 이용하여 화상을 표시하느냐에 따라 투과형 액정 표시 장치와 반사형 액정 표시 장치로 나뉘며, 반사형과 투과형을 혼합한 반투과형 액정 표시 장치도 개발되고 있다.
반사형과 투과형을 혼합한 반투과형 액정 표시 장치에서 반사판을 색필터 표시판에 형성하는 경우에는 반사판이 블랙 매트릭스의 역할을 하기 때문에 블랙 매트릭스를 생략할 수 있어 공정이 단순화되는 장점이 있다.
하지만, 이러한 액정 표시 장치가 표시 영역에서는 빛샘 현상이 나타나지 않는 장점은 가지고 있더라도 표시 영역 밖의 둘레에서는 외부에서 들어오는 광이 반사판에 의해서 반사되어 빛샘이 나타나고 있다.
또한, 표시 영역 밖에 위치하는 액정은 표시 영역에 위치하는 액정과 달리 제 어가 제대로 되지 않아 액정 배열에 따라 원치 않는 색을 표시하는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 액정 표시 장치의 표시 영역 밖의 둘레에서 발생하는 빛샘 및 원치 않는 색의 표시를 최소화할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 표시 영역을 가지는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 형성되며 개구부를 가지는 반사판, 반사판 위에 형성되어 있는 색필터, 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 색필터 표시판, 제1 절연 기판과 대향하는 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 형성되어 있으며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 게이트선 및 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 게이트선 및 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 색필터 표시판과 박막 트랜지스터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정층, 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판 사이의 간격을 유지하기 위한 컬럼 스페이서, 제1 또는 제2 절연 기판의 상부에 형성되어 있으며 표시 영역 밖의 둘레에 형성되어 있는 차광 패턴을 포함하고, 차광 패턴은 컬럼 스페이서와 동일한 물질로 이루어진다.
여기서 제1 절연 기판의 안쪽 또는 바깥쪽에 형성되어 있는 제1 편광판, 제2 절연 기판의 안쪽 또는 바깥쪽에 형성되어 있는 제2 편광판을 더 포함하고, 제2 편 광판은 표시 영역에만 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또는 표시 영역을 가지는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 형성되며 개구부를 가지는 반사판, 반사판 위에 형성되어 있는 색필터, 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 색필터 표시판, 제1 절연 기판과 대향하는 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 형성되어 있으며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 게이트선 및 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 게이트선 및 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판, 색필터 표시판과 박막 트랜지스터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정층, 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판 사이의 간격을 유지하기 위한 컬럼 스페이서, 제2 절연 기판의 상부에 형성되어 있으며 표시 영역 밖의 둘레에 형성되어 있는 더미 전극을 더 포함하고, 더미 전극은 화소 전극과 동일한 물질로 형성되며 공통 전극과 반대 극성을 가지는 전압이 인가된다.
여기서 제1 및 제2 절연 기판의 안쪽 또는 바깥쪽에 형성되어 있는 /4의 위상차판, 위상차판 위에 형성되어 있는 편광판을 더 포함할 수 있다.
그리고 개구부는 게이트선 및 데이터선에 의해 둘러싸인 영역의 일부를 차지하는 것이 바람직하다.
또한, 반사판은 요철을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 표시 영역에 형성되어 있는 요철은 표시 영역을 제외한 주변 영역에 형성되어 있는 요철의 폭보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 색필터 표시판은 기판 위에 형성되며 요철을 가지는 절연막을 더 포함할 수 있다.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 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.
이제 본 발명의 실시예에 따른 하부 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 개략적인 배치도이고, 도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 대향하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200), 그리고 이들 사이에 충진되어 있는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 그리고 색필터 표시판(200)에 반사판(194)이 형성되어 있어 박막 트랜지스터 표시판(100)쪽으로 빛이 방 출된다.
박막 트랜지스터 표시판(100)에는 절연되어 교차하는 복수개의 게이트선(121)과 데이터선(171)이 형성되어 있다. 그리고 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 연결되며, 게이트선(121)과 데이터선(171)에 의해 정의되는 복수개의 화소 영역(P)에 각각 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있다. 복수개의 화소 영역(P)은 모여서 액정 표시 장치의 영상을 표시하는 표시 영역(D)을 이룬다.
여기서 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 한쪽 끝부분은 외부 신호를 입력 받기 위해서 표시 영역(D)을 벗어난 주변 영역까지 뻗어 있다. 액정 표시 장치에서 표시 영역(D)을 제외한 나머지 부분을 주변 영역(F)이라 한다.
한편 색필터 표시판(200) 위에는 요철을 가지는 절연막(193)과 절연막(193)의 요철을 따라 형성되어 있는 반사판(194)을 포함한다. 그리고 반사판(194) 위에는 액정 표시 장치의 가장자리 빛샘을 방지하기 위해서 주변 영역(F)에 폐곡선 형태로 차광패턴(322)이 형성되어 있다.
차광패턴(322)은 유기 물질로 이루어지며, 표시 영역(D)에 형성되는 컬럼 스페이서와 동일한 물질로 이루어진다.
본 발명의 실시예에서와 같이 차광 패턴(322)을 형성하면 차광 패턴(322)이 형성되는 부분에는 액정 분자(3)가 존재하지 않아, 들어온 빛이 정렬되지 않은 액정 분자(3)를 투과하는 것을 최소화할 수 있다.
즉, 편광된 빛이 액정 분자(3)를 통과하면 특정 색을 나타내게 되고 액정 분자(3)의 배열이 바뀔 때마다 색이 변하게 된다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 주 변 영역(F)에 위치하는 액정 분자(3)를 제거함으로써 액정 분자(3)로 인한 색변화를 제거하였다. 따라서 입사된 빛이 액정 분자(3)에 의한 색변화 없이 그대로 나가므로 색의 변화가 없다.
이러한 차광 패턴(322)은 컬럼 스페이서와 동일한 물질로 컬럼 스페이서와 함께 형성하기 때문에 별도의 추가 공정이 필요하지 않는다. 컬럼 스페이서(도시하지 않음, 도 4참조)는 색필터 표시판(200)과 박막 트랜지스터 표시판(100) 사이의 간격을 일정하게 유지한다.
이러한 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200) 사이에는 밀봉재(310)에 의해 밀봉된 액정층(300)이 형성되어 있다.
그리고 액정 표시 장치의 바깥면에는 편광판(12, 22)이 부착되어 있는데, 이러한 편광판은 외부로부터 입사하는 빛을 편광된 빛으로 변화시키는 기능을 가진다. 또한, 편관판(12, 22)은 액정 표시 장치의 안쪽에 형성(도시하지 않음)될 수도 있다. 편광판(12, 22)은 선편광을 하며 두 편광판의 편광 방향은 수직을 이룬다.
또한, 액정 표시 장치를 통과하는 빛에 대하여 위상차를 보상하기 위한 별도의 위상차 필름(14, 24)을 포함하고 있는데, 본 발명의 실시예에서는 /4의 위상차를 가진다. 위상차가 발생하지 않을 때는 생략할 수 있다.
그럼 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일화소에 대해서 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 배치도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV'선을 따라 자른 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 색필터 표시판(200)은 투명한 절연 기판(210) 위에 유기 물질 등으로 이루어지며 요철을 가지는 절연막(193)이 형성되어 있다.
그리고 절연막(193) 위에는 절연막(193)의 요철을 따라 반사판(194)이 형성되어 있다. 절연막(193)의 요철은 반사판(194)이 요철을 가지도록 하여 반사판(194)에 입사되는 광이 잘 반사되도록 한다. 반사판(194)은 반사 효율을 높이기 위해서 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등으로 형성되어 있다.
그리고 반사판(194)은 기판 전체에 형성되며 각 화소 마다 일정한 크기의 개구부(195)를 가진다. 이하에서는 개구부(195)와 대응하는 영역을 투과부(TA)라하고 투과부(TA)를 제외한 반사판(194)과 대응하는 영역을 반사부(RA)라 한다.
반사판(194) 위에는 적, 녹, 청의 색필터(230R, 230G, 239B)가 각 화소에 형성되어 있으며, 각 색필터의 경계선은 게이트선 또는 데이터선 위에 위치한다.
색필터(230R, 230G, 230B)는 각각 빛구멍(light hole, LH1, LH2, LH3)을 가진다. 이는 투과부(TA)과 반사부(RA)의 광경로 차이를 보상하기 위한 것이다.
즉, 반사부(RA)에 입사되는 광은 색필터를 지나서 반사판(194)에 반사되어 다시 색필터(230R, 230G, 230B)를 통과하여 외부로 나가기 때문에, 투과부(TA)에서 입사된 빛이 색필터(230R, 230G, 230B)를 한번 통과한 후 외부로 나가는 것에 비해서 광의 경로가 두배 정도 길다. 이러한 경로 차이는 색의 채도 변화를 가져오기 때문에 반사부(RA)에 빛구멍을 형성하여 반사부(RA)와 투과부(TA)의 광경로 차이로 인한 채도차를 줄여 준다.
이때 녹색(230R)은 시인성이 청색(230B) 또는 적색(230R) 보다 높기 때문에 청색(230B) 또는 적색(230R)의 빛구멍(LH1, LH3) 보다 빛구멍(LH2)의 면적을 넓게 형성한다. 본 발명의 실시예에서는 화소를 가로질러 빛구멍(LH1, LH2, LH3)을 길게 형성하여 빛구멍(LH1, LH2, LH3)의 면적을 달리하였으나, 동일한 크기로 빛구멍(LH1, LH2, LH3)을 형성(도시하지 않음)하되 이들의 형성 개수를 달리하여 채도차를 줄여줄 수도 있다.
그리고 색필터(230R, 230G, 230B) 위에는 유기 물질 등으로 평탄화를 위한 층간 절연막(250)이 형성되어 있다. 층간 절연막(250) 위에는 투명한 도전 물질인 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxice) 등으로 이루어지는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
공통 전극(270) 위에는 액정의 배향 방향을 정하기 위해서 일정한 방향으로 러빙되어 있는 배향막(21)이 형성되어 있다.
한편 색필터 표시판(200)에 대향하는 박막 트랜지스터 표시판(100)은 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 돌출된 형태로 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이루고 있으며, 게이트선(121)의 다른 일부는 화소 영역으로 돌출하여 복수의 확장부(expansion, 127)를 이룬다.
게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속 따위로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 좋은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금] 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는, 알루미늄/몰리브덴, 또는 알루미늄-네오디뮴(AlNd) 합금 등을 들 수 있다.
게이트선(121) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체층(151)이 형성되어 있다. 선형 반도체층(151)은 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(extension)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다. 또한 선형 반도체층(151)은 게이트선(121)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 게이트선(121)의 넓은 면적을 덮고 있다.
반도체층(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부를 가지고 있으며, 이 돌출부와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체층(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.
반도체층(151)과 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 경사져 있어, 상부층이 잘 밀착될 수 있도록 한다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 유지 축전기용 도전체(storage capacitor conductor)(177)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 유지 축전기용 도전체(177)는 게이트선(121)의 확장부(127)와 중첩되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)는 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속 따위로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 좋은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금] 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는, 알루미늄/몰리브덴, 또는 알루미늄-네오디 뮴(AlNd) 합금 등을 들 수 있다. 삼중막으로 형성할 때에는 알루미늄을 포함하는 도전막을 중간에 두는 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체층(151)과 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
선형 반도체층(151)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대부분의 곳에서는 선형 반도체층(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 앞서 설명했듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 게이트선(121)과 데이터선(171) 사이의 절연을 강화한다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 노출된 반도체층(151) 부분의 위에는 평탄화 특성이 우수한 유기 물질로 이루어진 보호막(passivation laver, 180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질로 형성할 수 있다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154)이 드러난 부분으로 보호막(180)의 유기 물질이 접하는 것을 방지하기 위해 보호막(180)은 유기막의 하부에 질화 규소 또는 산화 규소로 이루어진 절연막(도시하지 않음)이 추가될 수 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 및 데이터선(171)의 끝 부분을 각각 드러내는 복수의 접촉구(contact hole)(185, 187, 182)가 형성되어 있다. 이때 데이터선(171)의 끝 부분은 필요에 따라 데이터선(171) 및 게이트선(121)보다 넓은 폭을 가질 수도 있다.
보호막(180) 위에는 IZO 또는 ITO로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82)가 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 접촉구(185, 187)를 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 액정층의 액정 분자들을 재배열시킨다.
또한 앞서 설명한 것처럼, 화소 전극(190)과 공통 전극은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며, 이를 "유지 축전기(storage electrode)"라 한다.
유지 축전기는 화소 전극(190) 및 이와 이웃하는 게이트선 (121)[이를 "전단 게이트선(previous gate line)"이라 함]의 중첩 등으로 만들어지며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘이기 위하여 게이트선(121)을 확장한 확장부를 두어 중첩 면적을 크게 하는 한편, 화소 전극(190)과 연결되고 확장부와 중첩되는 유지 축전기용 도전체를 보호막(180) 아래에 두어 둘 사이의 거리를 가깝게 한다.
저 유전율의 유기 물질로 보호막(180)을 형성하는 경우에는 화소 전극(190)을 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩되어 개구율을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다.
접촉 보조 부재(82)는 접촉구(182)를 통하여 데이터선(171)의 끝 부분과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(82)는 데이터선(171)의 각 끝 부분과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
그리고 화소 전극(190) 위에는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200) 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위한 컬럼 스페이서(320)가 형성되어 있다. 컬럼 스페이서(320)는 색필터 표시판(200)의 공통 전극(270) 위에 형성(도시하지 않음)될 수도 있다.
컬럼 스페이서(320)는 주로 박막 트랜지스터와 대응하는 영역에 형성하는 것이 바람직하며, 액정 표시 장치의 크기에 따라 형성되는 개수를 달리한다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이 표시 영역(D)의 가장자리를 따라 컬럼 스페이서(320)와 동일한 물질로 이루어지는 차광패턴(322)이 형성되어 있다.
다음 컬럼 스페이서(320) 및 화소 전극(190) 위에는 액정의 배향 방향을 정하기 위해서 일정한 방향으로 러빙되어 있는 배향막(11)이 형성되어 있다.
이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200)을 정렬한 후 결합하고 그 사이에 액정 물질을 주입하여 배향하면 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 마련된다.
이상의 실시예세서는 빛샘을 최소화하기 위해서 가장자리에 차광 패턴(322)을 형성하였으나, 도 5에 도시한 바와 같이, 편광판을 제거할 수도 있으며, 도 6에 도시한 바와 같이 반사판을 이용할 수도 있으며, 도 7에 도시한 바와 같이 더미 전극을 이용할 수도 있다.
이에 대해서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 각각의 단면도로 도 1의 II-II'선을 따라 잘라 도시한 도면이다.
먼저 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 대부분 층간 구조는 도 2의 실시예에서와 동일하다.
그러나 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 주변 영역(F)에 차광 패턴(322)이 형성되지 않는다. 그리고 박막 트랜지스터 표시판(100)의 편광판(12)은 표시 영역(D)에만 형성되어 있다.
따라서 박막 트랜지스터 표시판(100)의 외부로부터 빛이 입사되더라도 반사판(194)에 반사된 후 그대로 나가기 때문에 색의 변화가 없다. 편광된 빛이 액정 분자(3)를 통과하면 특정 색을 나타내게 되고, 액정 분자(3)의 배열이 바뀔 때마다 색이 변하게 된다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 주변 영역(F)에 위치하는 액정 분자(3)에 도달하는 빛이 편광되지 않기 때문에 입사된 빛이 반사판(194)에 반사된 후 그대로 나가 색의 변화가 없다.
그러나 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 주변 영역(F)에 위치하는 반사판(194)의 요철을 표시 영역(D)에 위치하는 반사판 (194)의 요철보다 요철의 크기를 더 작게 형성되어 있다. 바람직하게는 요철의 폭이 5um이하인 것이 바람직하다. 이처럼 요철의 크기가 작을 때에는 요철간에 빛의 간섭(inter- reflection)이 심해서 반사율이 급격히 저하됨으로 빛샘 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에서도 대부분의 층간 구조는 도 2의 실시예에서와 동일하다.
그러나 도 7에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 앞의 실시예와 달리 차광 패턴이 광을 흡수하는 기능을 가지고 있지 않는다. 그러나 주변 영역(F)에서 발생하는 빛샘을 방지하기 위해서 박막 트랜지스터 표시판(100)의 주변 영역(F)에 차광 패턴으로 더미 전극(900)이 형성되어 있다. 이러한 더미 전극(900)은 화소 전극(190)과 동일한 층으로 이루어지며, 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에서 나타냈던 차광 패턴(322)과 동일한 배치 구조를 가진다.
그런 다음 더미 전극(900)에는 공통 전극(270)에 인가되는 전압과 반대 극성을 가지는 전압을 입력하여 공통 전극과 더미 전극 사이에는 항상 최대의 전압차가 형성되도록 하여, 공통 전극과 더미 전극 사이에 배치된 액정 분자(3)들을 두 표시판에 대해서 수직으로 배열시킨다.
그러면 더미 전극에 대응하는 부분에서는 상부 편광판(12)을 통과한 빛이 선편광을 하게 되어 수직 또는 수평 성분만 통과하고, 이후 선편광된 빛이 /4의 위차상차(14)판을 통과하면 원편광이 일어난다. 원편광된 빛이 액정 분자(3)를 통과하면 원편광된 빛의 방향이 바뀐다. 즉, 좌원편광일 경우 우원편광이 된다. 이후 액 정 분자(3)를 통과한 원편광된 빛이 반사판(194)에 반사되어 /4의 위차상차(14)판을 통과하면 처음 선편광된 빛과 위상이 90도로 변하게 되고, 다시 상부 편광판(12)에 도달하면 상부 편광판(12)을 통과하지 못하고 차단되어 검은색으로 표시 된다.
따라서 외부광이 입사되더라도 수직 배향된 액정 분자에 의해서 검은색으로 표시되어 빛샘이 발생하지 않는다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 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.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 표시 영역 밖의 둘레에 차광 패턴을 형성하거나, 표시 영역만 덮도록 편광판을 부착하여 표시 영역 밖의 둘레에서 발생하는 색변화를 제거한다.
또한, 더미 전극을 이용하여 표시 영역 밖의 둘레에서 발생하는 빛샘을 최소화함으로 고품질의 액정 표시 장치를 제공한다.

Claims (8)

  1. 표시 영역을 가지는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되며 개구부를 가지는 반사판, 상기 반사판 위에 형성되어 있는 색필터, 상기 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 색필터 표시판,
    상기 제1 절연 기판과 대향하는 제2 절연 기판,
    상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있으며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 상기 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판,
    상기 색필터 표시판과 상기 박막 트랜지스터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정층,
    상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 색필터 표시판 사이의 간격을 유지하기 위한 컬럼 스페이서,
    상기 제1 또는 제2 절연 기판의 상부에 형성되어 있으며 상기 표시 영역 밖의 둘레에 형성되어 있는 차광 패턴을 포함하고,
    상기 차광 패턴은 상기 컬럼 스페이서와 동일한 물질로 이루어지는 액정 표시 장치.
  2. 표시 영역을 가지는 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되며 개구부를 가지는 반사판, 상기 반사판 위에 형성되어 있는 색필터,
    상기 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 색필터 표시판,
    상기 제1 절연 기판과 대향하는 제2 절연 기판,
    상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있으며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 상기 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 게이트선 및 상기 데이터선으로 둘러싸인 영역에 형성되며 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판,
    상기 색필터 표시판과 상기 박막 트랜지스터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정층,
    상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 색필터 표시판 사이의 간격을 유지하기 위한 컬럼 스페이서,
    상기 제2 절연 기판의 상부에 형성되어 있으며 상기 표시 영역 밖의 둘레에 형성되어 있는 더미 전극을 더 포함하고,
    상기 더미 전극은 상기 화소 전극과 동일한 물질로 형성되며 상기 공통 전극과 반대 극성을 가지는 전압이 인가되는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 절연 기판의 안쪽 또는 바깥쪽에 형성되어 있는 제1 편광판,
    상기 제2 절연 기판의 안쪽 또는 바깥쪽에 형성되어 있는 제2 편광판을 더 포함하고,
    상기 제2 편광판은 상기 표시 영역에만 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 제1 및 제2 절연 기판의 안쪽 또는 바깥쪽에 형성되어 있는 /4의 위상차판,
    상기 위상차판 위에 형성되어 있는 편광판을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 개구부는 상기 게이트선 및 데이터선에 의해 둘러싸인 영역의 일부를 차지하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 반사판은 요철을 가지는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 표시 영역에 형성되어 있는 요철은 상기 표시 영역을 제외한 주변 영역 에 형성되어 있는 요철의 폭보다 큰 액정 표시 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 색필터 표시판은 상기 기판 위에 형성되며 요철을 가지는 절연막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
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