KR20070041934A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20070041934A
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손정호
정동훈
손지원
최낙초
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삼성전자주식회사
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Abstract

신규한 화소 구조를 이용하여 개구율을 증가시켜 휘도를 증가시키고, 신규한 화소 배열을 이용하여 자연스러운 화면을 구현할 수 있는 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는, 제1 절연 기판과, 제1 절연 기판 위에 형성된 게이트선과, 게이트선과 절연되어 교차하여 화소를 형성하는 데이터선과, 게이트선과 데이터선에 연결되어 화소마다 형성된 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터에 연결된 오각형 이상의 다각형 화소 전극과, 제1 절연 기판과 대향하는 제2 절연 기판과, 제2 절연 기판 위에 형성된 공통 전극과, 제1 절연 기판과 제2 절연 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 여기서, 게이트선과 데이트선이 인접하게 배치된 부분에서 게이트선과 데이트선은 실질적으로 중첩하지 않는다.
LCD, 육각형, 화소 전극, 개구율

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 2b는 도 2a의 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅱb-Ⅱb'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2c는 도 2a의 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅱc-Ⅱc'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이다.
도 4a는 도 2a의 박막 트랜지스터 표시판과 도 3의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 4b는 도 4a의 액정 표시 장치를 Ⅳb-Ⅳb'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5a는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치에 적용되는 화소의 모양을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 적용되는 화소의 모양을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 사용되는 컬러 필터 표시판을 개략적으로 나타낸 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 절연 기판 22: 게이트선
24: 게이트선 끝단 26: 게이트 전극
40: 반도체층 62: 데이터선
65: 소스 전극 66: 드레인 전극
68: 데이터선 끝단 74, 76, 78: 접촉 구멍
82: 화소 전극 86: 보조 게이트선 끝단
88: 보조 데이터선 끝단 90: 공통 전극
94: 블랙 매트릭스 96: 절연 기판
98: 컬러 필터 100: 박막 트랜지스터 표시판
150: 액정층 200: 컬러 필터 표시판
300: 액정 패널 어셈블리 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
800: 계조 전압 생성부
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치 에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 공통 전극을 포함하는 공통 전극 표시판과 박막 트랜지스터 어레이를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판을 포함한다. 공통 전극 표시판과 박막 트랜지스터 표시판은 서로 대향하며 두 표시판 사이에 개재된 실라인(seal line)에 의해 서로 접합되고, 그 사이에 형성된 일정한 공극에 액정층이 형성된다. 이와 같이 액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판(공통 전극 표시판과 박막 트랜지스터 표시판)과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시켜 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 소정의 영상을 디스플레이할 수 있도록 구성된 장치이다. 액정 표시 장치는 비발광소자이기 때문에 박막 트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 위치한다. 백라이트에서 조사된 빛은 액정의 배열상태에 따라 투과량이 조정된다.
박막 트랜지스터 표시판은 다수 개의 게이트선, 데이터선, 화소 전극을 포함한다. 게이트선은 행 방향으로 뻗어 있어 게이트 신호를 전달하고, 데이터선은 열 방향으로 뻗어 있고 데이터 신호를 전달한다. 화소는 게이트 라인과 데이터 라인에 연결되며, 스위칭 소자와 유지 커패시터를 포함한다.
여기서 스위칭 소자는 게이트선과 데이터선의 교차점에 형성되며, 스위칭 소자는 게이트선에 연결된 제어 단자, 데이터선에 연결된 입력 단자. 그리고 화소 전극에 연결된 출력 단자를 가지는 삼단 소자이다. 스위칭 소자의 출력 단자에는 유지 커패시터 및 액정 커패시터가 연결된다.
종래 기술에 의한 액정 표시 장치의 화소(pixel)의 경우, 일률적으로 R, G, B 도트(dot)를 3등분하여 색을 표현하기 때문에, 화소는 가로 방향보다 세로 방향으로 길이가 긴 직사각형 형상을 가진다. 화소의 주위에 배치되는 게이트선 및 데이터선을 가려주기 위해 블랙 매트릭스가 게이트선 및 데이터선 상에 위치하며, 직사각형 화소의 경우 동일한 화소 크기에 대하여 블랙 매트릭스가 차지하는 면적이 원형 화소에 비하여 상대적으로 크기 때문에 개구율이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 신규한 화소 구조를 이용하여 개구율을 증가시켜 휘도를 증가시키고, 신규한 화소 배열을 이용하여 자연스러운 화면을 구현할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1 절연 기판과, 상기 제1 절연 기판 위에 형성된 게이트선과, 상기 게이트선과 절연되어 교차하여 화소를 형성하는 데이터선과, 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 상기 화소마다 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터에 연결된 오각형 이상의 다각형 화소 전극과, 상기 제1 절연 기판과 대향하는 제2 절연 기판과, 상기 제2 절연 기판 위에 형성된 공통 전극과, 상기 제1 절연 기 판과 상기 제2 절연 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 여기서, 상기 게이트선과 상기 데이트선이 인접하게 배치된 부분에서 상기 게이트선과 상기 데이트선은 실질적으로 중첩하지 않는 것이 바람직하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널 어셈블리(liquid crystal panel assembly)(300), 이에 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 패널 어셈블리(300)는 등가 회로로 볼 때 다수의 표시 신호선과 이에 연결되어 있으며 대략 육각형 형상의 다수의 화소(PX)를 포함한다. 여기서, 액정 패널 어셈블리(300)는 서로 마주 보는 박막 트랜지스터 표시판(미도시), 컬러 필터 표시판(미도시) 및 둘 사이에 들어 있는 액정층(미도시)을 포함한다.
표시 신호선은 박막 트랜지스터 표시판에 구비되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 다수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 여기서, 게이트선(G1-Gn)과 데이터선(D1-Dm)이 교차하여 육각형 화소(PX)를 형성한다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 원색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 원색의 예로는 적색, 녹색 및 청색을 들 수 있다.
게이트 구동부(400)는 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
계조 전압 생성부(gray voltage generator)(800)는 화소의 투과율과 관련된 계조 전압을 생성한다. 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함한다.
데이터 구동부(500)는 액정 패널 어셈블리(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 데이터 전압으로서 화소에 인가한 다. 여기서, 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 기본 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기본 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 전압을 선택한다.
게이트 구동부(400) 또는 데이터 구동부(500)는 다수의 구동 집적 회로 칩의 형태로 액정 패널 어셈블리(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(미도시) 위에 장착되어 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package)의 형태로 액정 패널 어셈블리(300)에 부착될 수도 있다. 이와는 달리, 게이트 구동부(400) 또는 데이터 구동부(500)는 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 박막 트랜지스터 스위칭 소자 따위와 함께 액정 패널 어셈블리(300)에 집적될 수도 있다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어한다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(미도시)로부터 적색, 녹색 및 청색의 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 박막 트랜지스터 표시판의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호 (CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 '공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성'을 줄여 '데이터 전압의 극성'이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 수직 동기 시작 신호(STV) 및 게이트 클록 신호(CPV)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자를 턴온시킨다.
게이트선(G1-Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스 위칭 소자가 턴온되어 있는 동안, 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D1-Dm)에 공급한다. 데이터선(D1-Dm)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자를 통해 해당 화소에 인가된다.
액정 분자들은 화소 전극과 공통 전극이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판에 부착된 편광자(미도시)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
이하, 도 2a 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표지 장치를 설명한다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2b는 도 2a의 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅱb-Ⅱb'선을 따라 절개한 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅱc-Ⅱc'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 절연 기판(10) 위에 대략 가로 방향으로 게이트선(22)이 형성되어 있고, 게이트선(22)에는 돌기의 형태로 이루어진 게이트 전극(26)이 형성되어 있다. 그리고, 게이트선(22)의 끝에는 다른 층 또는 외부로부터 게이트 신호를 인가받아 게이트선(22)에 전달하는 게이트선 끝단(24)이 형성되어 있고, 게이트선 끝단(24)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다. 이러한 게이트선(22), 게이트 전극(26) 및 게이트선 끝단(24)을 게이트 배선이라고 한다.
또한, 절연 기판(10) 위에는 게이트선(22)과 실질적으로 평행하게 가로 방향 으로 뻗어 있는 유지 전극선(미도시)이 형성될 수 있다. 유지 전극선은 화소 전극(82)과 일정한 유지 용량을 형성할 수 있는 조건을 만족하는 범위에서 유지 전극선의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.
게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극선은 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) 따위로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극선은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극선의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극선은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극선 위에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(30) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있다. 이러한 반도체층(40)은 섬형, 선형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서와 같이 게이트 전극(26) 상에 섬형으로 형성될 수 있다. 또한, 반도체층(40)이 선형으로 형성되는 경우, 데이터선(62) 아래에 위치하여 게이트 전극(26) 상부까지 연장된 형상을 가질 수 있다.
반도체층(40)의 위에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항성 접촉층(55, 56)이 형성되어 있다. 이러한 저항성 접촉층(55, 56)은 섬형, 선형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서와 같이 섬형 저항성 접촉층(55, 56)의 경우 드레인 전극(66) 및 소스 전극(65) 아래에 위치하고, 선형의 저항성 접촉층의 경우 데이터선(62)의 아래까지 연장되어 형성될 수 있다.
저항성 접촉층(55, 56) 및 게이트 절연막(30) 위에는 데이터선(62) 및 드레인 전극(66)이 형성되어 있다. 데이터선(62)은 길게 뻗어 있으며 게이트선(22)과 교차하여 육각형 형상의 화소를 정의한다. 여기서, 상기 화소는 실질적으로 정육각형 형상을 가지는 것이 바람직하다. 데이터선(62)과 게이트선(22) 사이에 발생하는 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)를 줄이기 위해 데이터선(62)이 게이트선(22)과 인접하게 배치된 부분, 즉 데이터선(62)이 게이트선(22)과 평행하게 배열되는 부분, 다시 말해 육각형 화소의 변에 해당하는 부분에서 데이터선(62)과 게이트선(22)은 실질적으로 중첩하지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 물론 데이터선(62)과 게이트선(22) 사이에 기생 커패시턴스가 거의 발생하지 않는 경우, 데이터 선(62)과 게이트선(22)은 소정 부분 중첩할 수도 있다.
데이터선(62)으로부터 가지 형태로 반도체층(40)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65)이 형성되어 있다. 그리고, 데이터선(62)의 끝에는 다른 층 또는 외부로부터 데이터 신호를 인가받아 데이터선(62)에 전달하는 데이터선 끝단(68)이 형성되어 있고, 데이터선 끝단(68)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다. 드레인 전극(66)은 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 대향하도록 반도체층(40) 상부에 위치한다.
드레인 전극(66)은 반도체층(40) 상부의 막대형 패턴과, 막대형 패턴으로부터 연장되어 넓은 면적을 가지며 접촉 구멍(76)이 위치하는 드레인 전극 확장부(67)를 포함한다.
이러한 데이터선(62), 데이터선 끝단(68), 소스 전극(65), 및 드레인 전극(66)을 데이터 배선이라고 한다.
데이터 배선(62, 65, 66, 67)은 크롬, 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속 따위의 하부막(미도시)과 그 위에 위치한 저저항 물질 상부막(미도시)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다. 다층막 구조의 예로는 앞서 설명한 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 또는 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막의 이중막 외에도 몰리브덴막-알루미늄막-몰리브덴막의 삼중막을 들 수 있다.
소스 전극(65)은 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩되고, 드레인 전극(66)은 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 대향하며 반도체층(40)과 적 어도 일부분이 중첩된다. 여기서, 저항성 접촉층(55, 56)은 반도체층(40)과 소스 전극(65) 및 반도체층(40)과 드레인 전극(66) 사이에 개재되어 이들 사이에 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
데이터선(62), 드레인 전극(66) 및 노출된 반도체층(40) 위에는 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다. 여기서 보호막(70)은 질화규소 또는 산화규소로 이루어진 무기물, 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기물 또는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 이루어진다. 또한, 보호막(70)은 유기막의 우수한 특성을 살리면서도 노출된 반도체층(40) 부분을 보호하기 위하여 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(70)에는 드레인 전극(66) 및 데이터선 끝단(68)을 각각 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(76, 78)이 형성되어 있으며, 보호막(70)과 게이트 절연막(30)에는 게이트선 끝단(24)을 드러내는 접촉 구멍(74)이 형성되어 있다.
보호막(70) 위에는 화소의 모양을 따라 대략 육각형 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 화소 전극(82)은 접촉 구멍(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 전기적으로 연결된다.
또한, 보호막(70) 위에는 접촉 구멍(74, 78)을 통하여 각각 게이트선 끝단(24)과 데이터선 끝단(68)과 연결되어 있는 보조 게이트선 끝단(86) 및 보조 데이터선 끝단(88)이 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(82), 보조 게이트선 끝단(86), 및 보조 데이터선 끝단(88)은 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전체 또는 알루미늄 따위의 반사성 도전체로 이루어진다. 보조 게이트선 및 데이터선 끝단(86, 88)은 게이트선 끝단(24) 및 데이터선 끝단(68)과 외부 장치를 접합하는 역할을 한다.
화소 전극(82)은 접촉 구멍(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(66)으로부터 데이터 전압을 인가받는다.
화소 전극(82), 보조 게이트선 끝단(86), 보조 데이터선 끝단(88) 및 보호막(70) 위에는 액정층을 배향할 수 있는 배향막(미도시)이 도포될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이다. 도 4a는 도 2a의 박막 트랜지스터 표시판과 도 3의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 4b는 도 4a의 액정 표시 장치를 Ⅳb-Ⅳb'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3 내지 도 4b를 참조하면, 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 절연 기판(96) 위에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(94)와 화소에 순차적으로 배열되어 있는 적색, 녹색, 청색의 색필터(98)가 형성되어 있고, 색필터(98) 위에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어진 공통 전극(90)이 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(94)는 박막 트랜지스터 표시판(100) 상의 게이트선(22) 및 데이터선(62)을 가려주기 위해 게이트선(22) 및 데이터선(62) 상에 위치한다. 따라서, 블랙 매트릭스(94)는 벌집(honeycomb) 형상 을 가진다.
공통 전극(90) 위에는 액정 분자들을 배향하는 배항막(미도시)이 도포될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 이와 같은 구조의 박막 트랜지스터 표시판(200)과 공통 전극 표시판(100)을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정층(150)을 형성하면 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 이루어진다.
액정 표시 장치는 이러한 기본 구조에 편광판, 백라이트 등의 요소들을 배치하여 이루어진다.
이 때 편광판(미도시)은 기본 구조 양측에 각각 하나씩 배치되며 그 투과축은 서로 수직을 이루도록 배치한다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 의한 개구율의 개선 효과에 대하여 자세히 설명한다. 도 5a는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치에 적용되는 화소의 모양을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 적용되는 화소의 모양을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 종래의 화소는 직사각형 모양을 가지면, 본 발명의 화소는 육각형 모양을 가진다. 도면 부호 P는 화소 내의 개구 영역을 나타내며, 도면 부호 B는 화소 내의 블랙 매트릭스 영역을 나타낸다. 직사각형 화소와 육각형 화소의 화소 면적이 동일하고, 블랙 매트릭스의 폭이 동일한 경우를 가정할 때, 각 화소의 개구율을 비교하면 다음의 표 1과 같다.
[표 1]
(a)직사각형 화소 2a+b 2a+c a 화소 면적 개구 면적 개구율(%)
63.5 190.5 12 12096.8 6576.8 54.4
(b)육각형 화소 a d a+d 화소 면적 개구 면적 개구율(%)
12 47.1 59.1 12096.8 7682.6 63.5
(여기서, a, b, c, d의 길이 단위는 ㎛이다.)
표 1에 나타난 바와 같이, 직사각형 화소와 육각형 화소에 대하여 화소 면적(B+P)이 12096.8 ㎛²로 동일하고, 블랙 매트릭스(B)의 폭이 12㎛로 동일할 때, 각 화소의 개구 면적(P)은 54.4%, 63.5%이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 적용되는 육각형 화소를 이용하는 경우 종래 기술에 비하여 개구율이 16.8% 증가하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 높은 휘도를 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 사용되는 컬러 필터 표시판을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 컬러 필터 표시판에 배열된 컬러 필터(R, G, B)는 델타(delta) 방식으로 배열되며, 상하 및 좌우 방향에서 동일한 표시 특성을 구현할 수 있다. 또한, 혼색성이 우수하며 그래픽 데이터 표현이 많은 동화상을 디스플레이하는데에 적합하다. 예를 들어, 본 발명의 액정 표시 장치는 저해상도에서 글자 또는 영상을 잘 표현해야 하는 모바일(mobile)용 액정 표시 장치에 유리하게 적용될 수 있다. 이러한 이동성 액정 표시 장치로는, PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistant), 휴대용 DVD(Digital Versatile Disk) 플레이어, 휴대폰(cellular phone), 노트북 등을 예로 들 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 개구율을 증가시켜 휘도를 증가시키며, 혼색성이 우수하여 동화상 등을 효과적으로 디스플레이할 수 있다.

Claims (6)

  1. 제1 절연 기판;
    상기 제1 절연 기판 위에 형성된 게이트선;
    상기 게이트선과 절연되어 교차하여 화소를 형성하는 데이터선;
    상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 상기 화소마다 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터에 연결된 오각형 이상의 다각형 화소 전극;
    상기 제1 절연 기판과 대향하는 제2 절연 기판;
    상기 제2 절연 기판 위에 형성된 공통 전극; 및
    상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며,
    상기 게이트선과 상기 데이트선이 인접하게 배치된 부분에서 상기 게이트선과 상기 데이트선은 실질적으로 중첩하지 않는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 절연 기판 상에 형성되어 상기 화소 전극에 대응하는 실질적으로 육각형 형상의 컬러 필터를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 델타 방식으로 배열되는 액정 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 게이트선과 상기 데이터선이 인접하게 배치되는 부분에서 상기 게이트선과 상기 데이터선은 실질적으로 평행하게 배치된 액정 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 실질적으로 육각형 형상인 액정 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 저해상도의 모바일용 액정 표시 장치인 액정 표시 장치.
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