KR20120065151A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20120065151A
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KR1020100126516A
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곽윤희
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소 영역을 포함하는 제1 표시판, 제1 표시판과 마주하는 제2 표시판, 제1 표시판 및 제2 표시판 사이에 위치하는 액정층, 제1 표시판과 제2 표시판 사이의 간격을 유지하는 간격재, 제1 표시판에 형성되어 있으며 상부 도전층과 하부 도전층을 연결하기 위한 접촉 구멍을 가지는 절연막을 포함하고, 화소 영역은 접촉 구멍을 가지는 제1 화소 영역 그룹과 접촉 구멍을 포함하지 않는 제2 화소 영역 그룹을 포함하고, 간격재는 제2 화소 영역 그룹에 위치하며 제1 화소 영역 그룹의 접촉 구멍과 대응하는 위치에 배치되어 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다. 액정 표시 장치는 박형화가 용이한 장점을 지니고 있지만, 전면 시인성에 비해 측면 시인성이 떨어지는 단점이 있어 이를 극복하기 위한 다양한 방식의 액정 배열 및 구동 방법이 개발되고 있다. 이러한 광시야각을 구현하기 위한 방법으로서, 화소 전극 및 공통 전극을 하나의 기판에 형성하는 액정 표시 장치가 주목받고 있다.
그러나, 이러한 액정 표시 장치의 경우 화소 전극과 기준 전극이 하나의 기판 위에 형성되어 있기 때문에, 두 전극과 데이터선과의 기생 용량이 커질 수 있다. 이러한, 기생 용량을 줄이기 위하여, 두 전극과 데이터선의 간격을 넓힐 경우, 투과율이 감소할 수 있다.
한편, 액정 표시 장치의 화소 전극 및 기준 전극을 하나의 기판에 형성할 경우 개구율 향상을 위해서 화소 전극 및 기준 전극이 데이터선 및 게이트선과 중첩할 수 있어 상, 하판을 지지하기 위한 간격재를 형성하기 위한 영역이 화소 내에 위치하여 화소의 개구율을 감소시킬 수 있다.
또한, 화소 내에 위치하지 않도록 간격재를 접촉 구멍과 대응하는 부분에 위치하여 개구율 감소에 영향을 미치지 않는 부분에 형성하고 있으나, 미스 얼라인 등으로 인해서 접촉 구멍에 걸쳐 간격재가 위치할 경우 간격재가 상, 하부 기판을 제대로 지지 하지 못하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 액정 표시 장치의 개구율을 감소시키지 않으면서도 상, 하부 기판을 제대로 지지 할 수 있는 간격재를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소 영역을 포함하는 제1 표시판, 제1 표시판과 마주하는 제2 표시판, 제1 표시판 및 제2 표시판 사이에 위치하는 액정층, 제1 표시판과 제2 표시판 사이의 간격을 유지하는 간격재, 제1 표시판에 형성되어 있으며 상부 도전층과 하부 도전층을 연결하기 위한 접촉 구멍을 가지는 절연막을 포함하고, 화소 영역은 접촉 구멍을 가지는 제1 화소 영역 그룹과 접촉 구멍을 포함하지 않는 제2 화소 영역 그룹을 포함하고, 간격재는 제2 화소 영역 그룹에 위치하며 제1 화소 영역 그룹의 접촉 구멍과 대응하는 위치에 배치되어 있다.
상기 제1 표시판은 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 위치하며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 절연막을 사이에 두고 화소 전극과 중첩하는 복수의 가지 전극을 가지는 기준 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 게이트선과 나란한 기준 전압선을 더 포함하고, 기준 전극은 접촉 구멍을 통해서 기준 전압선과 연결되어 있을 수 있다.
상기 기준 전압선은 기준 전압선으로부터 돌출된 확장부를 더 포함하고, 기준 전극은 접촉 구멍을 통해서 확장부와 접촉하고, 간격재는 확장부와 중첩할 수 있다.
상기 가지 전극은 화소 전극은 상하로 이등분하는 영역에 배치되어 있는 제1 가지부, 제1 가지부와 소정의 각도를 이루도록 굽어진 제2 가지부를 포함할 수 있다.
상기 기준 전극은 이웃하는 화소의 기준 전극을 서로 연결하며 데이터선과 중첩하는 세로 연결부와 게이트선과 중첩하는 가로 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 가지부는 가로 연결부와 연결되는 부분에서 제2 가지부와 일정 각도로 굽어진 제3 가지부를 가질 수 있다.
상기 제1 연결부는 데이터선을 따라 길게 뻗은 절개부를 포함할 수 있다.
상기 데이터선은 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부를 따라 굽어질 수 있다.
상기 화소 전극은 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 나란한 한 쌍의 굴곡변을 가질 수 있다.
상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 수평 배향막을 더 포함하고, 제1 가지부는 배향막의 러빙 방향과 5° 내지 10°를 이룰 수 있다.
상기 제2 굴곡부는 제1 굴곡부와 7° 내지 15°의 각을 이룰 수 있다.
상기 화소 영역과 대응하는 제1 표시판 또는 제2 표시판에 형성되어 있는 색필터를 더 포함하고, 색필터는 적색 색필터, 녹색 색필터, 청색 색필터 중 어느 하나일 수 있으며, 제2 화소 영역 그룹의 화소 영역에는 녹색 색필터가 위치할 수 있다.
상기 게이트선과 동일한 층에 게이트선과 분리되어 형성되어 있으며, 데이터선을 따라 뻗은 차폐 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 표시판에 위치하며 간격재와 대응하는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 액정층은 양의 유전율 이방성 값을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 간격재를 형성하는 부분에는 접촉 구멍을 형성하지 않아 간격재를 형성하더라도 개구율이 감소되지 않는다.
그리고 간격재가 위치하는 부분에는 접촉 구멍이 형성되지 않아 미스 얼라인이 발생하더라도 상, 하부 표시판을 안정적으로 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 배치도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치의 일부를 확대한 확대도이다.
도 5는 도 1의 한 화소를 복수 개 표시하는 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도로서, 복수의 화소를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치 일부를 도시한 배치도이다.
도 8은 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치 일부를 도시한 배치도이다.
도 10은 도 9의 액정 표시 장치를 X-X선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
그러면 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 경우 뿐만 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 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 제1 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121) 및 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다. 게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
기준 전압선(131)은 일정한 기준 전압을 전달하며, 뒤에서 설명할 기준 전극(270)과의 접속을 위한 확장부(135)를 포함한다. 기준 전압선(131)은 뒤에서 설명할 기준 전극(270)과 연결되어 기준 전극(270)에 기준 전압을 전달한다. 기준 전압선(131)은 게이트선(121)과 평행할 수 있으며, 게이트선(121)과 동일 물질로 이루어질 수 있다.
게이트 도전체(121, 131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 섬형 반도체(154)는 게이트 전극(124)과 적어도 일부 중첩한다.
섬형 반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 섬형 반도체(154) 위에 배치될 수 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 기준 전압선(131)과 교차한다. 데이터선(171)은 게이트선(121)과 함께 화소 영역을 형성한다. 이 때, 데이터선(171)은 액정 표시 장치의 최대 투과율을 얻기 위해서 굽어진 형상을 갖는 제1 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에는 제1 굴곡부와 소정의 각도를 이루도록 굽어진 제2 굴곡부를 더 포함할 수 있다.
데이터선(171)의 제1 굴곡부는 설명할 배향막의 러빙 방향과 약 7°를 이루도록 굽어 있을 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에 배치되어 있는 제2 굴곡부는 제1 굴곡부와 약 7°내지 약 15° 정도 이루도록 더 굽어 있을 수 있다.
소스 전극(173)은 데이터선(171)의 일부이고, 데이터선(171)과 동일선 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 일부와 나란하다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 섬형 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 데이터선(171)과 동일선 상에 위치하는 소스 전극(173)과 데이터선(171)과 나란하게 뻗어 있는 드레인 전극(175)을 포함함으로써, 데이터 도전체가 차지하는 면적을 넓히지 않고도 박막 트랜지스터의 폭을 넓힐 수 있게 되고, 이에 따라 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다. 데이터선(171)의 폭은 약 3.5㎛±0.75 정도일 수 있다.
드레인 전극(175)의 일부 및 게이트 절연막(140) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다.
화소 전극(191)은 데이터선(171)의 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 거의 나란한 한쌍의 굴곡변(curved edge)을 포함한다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)의 일부를 덮고 있어, 그 위에 배치되어 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 직접 연결된다.
화소 전극(191)은 다결정, 단결정 또는 비정질의 ITO(Indium tin oxide), 또는 IZO(Indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
데이터 도전체(171, 175) 및 노출된 반도체(154), 그리고 화소 전극(191) 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소와 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어진다. 그러나 보호막(180)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며 표면이 평탄할 수 있다. 유기 절연물의 경우 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하일 수 있다. 보호막(180)은 또한 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다. 보호막(180)의 두께는 약 5000Å 이상일 수 있고, 약 6000Å 내지 약 8000Å일 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분을 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 기준 전압선(131)의 연결부(135)를 드러내는 접촉 구멍(183) 및 게이트선(121)의 끝 부분을 드러내는 접촉 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 기준 전극(270)이 형성되어 있다. 기준 전극(270)은 화소 전극(191)과 중첩하며, 복수의 가지 전극(271)과 복수의 가지 전극(271)을 연결하는 가로 연결부(272) 및 가로 연결부(272)를 연결하는 세로 연결부(273)를 포함한다. 기준 전극(270)은 다결정, 단결정 또는 비정질의 ITO(indium tin oxide), 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어진다. 인접한 화소에 배치되어 있는 기준 전극(270)은 서로 연결되어 있다.
기준 전극(270)의 가지 전극(271)은 앞서 설명한 데이터선(171)의 제1 굴곡부와 제2 굴곡부와 각기 나란한 제1 가지부(271a)(A 참조)과 제2 가지부(271b)(A' 참조)을 포함한다. 제1 가지부(271a)은 뒤에서 설명할 배향막의 러빙 방향과 약 5°내지 10° 보다 구체적으로는 약 7°를 이루고, 제2 가지부(271b)은 제1 가지부(271a)과 약 7°내지 약 15°를 이루도록 더 굽어 있을 수 있다.
기준 전극(270)의 가로 연결부(272)는 게이트선(121)과 거의 나란하고, 가지 전극(271)을 위와 아래에서 서로 연결한다. 화소 영역의 하부에 배치되어 있는 기준 전극(270)의 가로 연결부(272)는 박막 트랜지스터를 이루는 게이트 전극(124), 섬형 반도체(154), 소스 전극(173)을 이루는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175), 그리고 기준 전압선(131) 중 일부를 드러내는 제1 절개부(274)를 가진다. 기준 전극(270)의 가로 연결부(272)는 기준 전압선(131)의 확장부(135)를 향해 뻗은 기준 전극 확장부(275)를 가진다. 서로 이웃하는 화소에 배치되어 있는 기준 전극(270)은 서로 연결되어 있다.
기준 전극(270)의 가지 전극(271)은 기준 전극(270)의 가로 연결부(272)와 연결되는 부분에 일정 각도록 굽어진 제3 가지부(271c)(A" 참조)을 더 포함하는데, 제3 가지부(271c)은 제1 가지부(271a)과 약 7°내지 약 15°를 이루도록 더 굽어 있을 수 있다. 즉, 기준 전극(270)의 가지 전극(271)의 제1 가지부(271a)이 가로 연결부(272)와 이루는 예각의 각도는 제2 가지부(271b)이 가로 연결부(272)와 이루는 예각의 각도 또는 제3 가지부(271c)이 가로 연결부(272)와 이루는 예각의 각도보다 약 7° 내지 약 15°정도 더 크다.
기준 전극(270)의 세로 연결부(273)는 이웃하는 두 화소 사이에 배치되어 있는 데이터선(171)의 위로 뻗어 있으며, 데이터선(171)의 일부 위에 배치되어 있는 제1 절개부(274)를 가진다.
기준 전극(270)의 제1 절개부(274)는 소스 전극(173)을 이루는 데이터선(171)을 완전히 드러내고, 약 30㎛ 내지 약 60㎛ 정도의 세로 폭을 가질 수 있다.
기준 전극(270)의 확장부(275)는 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에 형성되어 있는 접촉 구멍(183)을 통해 기준 전압선(131)과 물리적 전기적으로 연결된다.
도시하지는 않았지만, 기준 전극(270) 및 보호막(180) 위에는 배향막(alignment layer)이 도포되어 있고, 배향막은 수평 배향막일 수 있으며, 일정한 방향으로 러빙되어 있다. 배향막의 러빙 방향은 기준 전극(270)의 가지 전극의 제1 가지부(271a)이 뻗어 있는 방향과 약 5°내지 10°보다 구체적으로는 약 7°정도 이룰 수 있다.
그러면, 제2 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지는 네마틱(nematic) 액정 물질을 포함한다. 액정층(3)의 액정 분자는 그 장축 방향이 표시판(100, 200)에 평행하게 배열되어 있고, 그 방향이 제1 표시판(100)의 배향막의 러빙 방향으로부터 제2 표시판(200)에 이르기까지 나선상으로 90°비틀린 구조를 가진다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 기준 전극(270)은 기준 전압선(131)으로부터 일정한 크기의 기준 전압을 인가 받는다. 기준 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에 배치되어 있는 기준 전압 인가부로부터 기준 전압을 인가 받지만, 표시 영역 내에서 전압 강하 등을 방지하기 위하여, 기준 전압선(131)으로부터 같은 크기의 기준 전압을 인가 받는다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 기준 전압을 인가 받는 기준 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 위에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자는 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 회전 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
이처럼, 기준 전극(270)의 가지부(271)의 변과 화소 전극(191) 사이에 형성되는 전기장에 의해, 액정 표시 장치의 액정층(3)의 액정 분자(31)는 회전하게 된다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 액정 분자(31)가 소정 각도로 선경사되도록 배향막이 러빙되어 있고, 이 러빙 각도는 기준 전극(270)의 가지부(271)와 약 5°내지 10°보다 구체적으로 약 7°를 이루기 때문에, 액정 분자(31)는 선경사된 방향으로 빨리 회전할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극(191)은 게이트 절연막(140)과 보호막(180) 사이에 배치되어 있고, 드레인 전극(175)의 일부를 덮어 직접 물리적 전기적으로 연결되기 때문에, 접촉 구멍을 통해 연결되는 기존의 액정 표시 장치에 비하여 개구율이 증가하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 데이터선(171)과 동일선 상에 위치하는 소스 전극(173)과 데이터선(171)의 일부와 나란하게 뻗어 있는 드레인 전극(175)을 포함함으로써, 데이터 도전체가 차지하는 면적을 넓히지 않고도 박막 트랜지스터의 폭을 넓힐 수 있게 되고, 이에 따라 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 보호막(180) 위에 배치되어 있는 기준 전극(270)은 박막 트랜지스터를 이루는 게이트 전극(124), 섬형 반도체(154), 소스 전극(173)을 이루는 데이터선(171)의 일부 및 드레인 전극(175)을 드러내는 절개부(274)를 가짐으로써, 데이터선(171)과 기준 전극(270) 사이의 기생 용량을 줄일 수 있다.
본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 데이터선(171)과 기준 전극(270) 사이의 기생 용량에 대하여 설명한다. 표 1은 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 데이터선(171)과 기준 전극(270) 사이의 기생 용량을 비교한 결과이다. 본 실험예에서, 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터를 이루는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)의 형태, 기준 전극(270)의 절개부, 데이터선(171)의 선폭과 보호막(180)의 두께를 변화시키면서, 데이터선(191)과 기준 전극(270) 사이의 기생 용량을 비교하였다.
A 71.0%
B 62.1%
C 49.6%
표 1은 기존의 U자형 드레인 전극을 포함하고, 기준 전극(270)과 데이터선(171) 사이에 유기 절연막을 포함하는 일반적인 액정 표시 장치의 기준 전극(270)과 데이터선(171) 사이의 기생 용량을 기준으로 하여 각 경우에 대하여 기생 용량의 비를 계산한 결과이다. 경우(A)는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 데이터선(171)과 동일선 상에 위치하는 소스 전극(173)과 데이터선(171)과 나란하게 뻗어 있는 드레인 전극(175)을 포함하고, 기준 전극(270)이 박막 트랜지스터를 이루는 게이트 전극(124), 섬형 반도체(154), 소스 전극(173)을 이루는 데이터선(171)의 일부 및 드레인 전극(175), 그리고 기준 전압선(131) 중 일부를 드러내는 절개부(274)를 가지는 경우이다. 경우(B)는 경우(A)에 추가하여 데이터선의 선폭을 약 3.5㎛로 형성한 경우이고, 경우(C)는 경우(B)에 추가하여 보호막(180)의 두께를 약 8000Å로 형성한 경우이다.
표 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 기존의 액정 표시 장치에 비하여, 기준 전극(270)과 데이터선(171) 기생 용량이 약 71.0%로 줄었음을 알 수 있었고, 데이터선(171)의 선폭을 조절함으로써, 62.1% 정도로 감소하고, 보호막(180)의 두께를 조절함으로써, 49.6% 정도로 감소함을 알 수 있었다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 장치의 개구율을 감소하거나, 제조 단계를 복잡하게 하지 않으면서, 데이터선(171)과 기준 전극(270) 사이의 기생 용량을 줄이고, 기생 용량에 따른 화질 저하를 줄일 수 있음을 알 수 있었다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기준 전극(270)의 가지 전극(271)의 형태에 대하여 도 4를 참고로 설명한다. 도 4는 도 1의 액정 표시 장치의 일부를 확대한 확대도이다.
먼저 도 4(a)를 참고하면, 기준 전극(270)의 가지 전극(271)의 제1 가지부(271a)은 제1 표시판(100)에 배치되어 있는 배향막의 러빙 방향과 제1 각도(θ1)를 이루도록 기울어져 있다. 앞서 설명하였듯이, 제1 각도(θ1)는 약 5°내지 약 10°일 수 있고, 보다 구체적으로는 약 7°일 수 있다. 도 4(b)를 참고하면, 기준 전극(270)의 가지 전극(271)의 제2 가지부(271a)은 제1 가지부(271a)과 제2 각도(θ2)를 이루도록 굽어 있고, 도 4(c)를 참고하면, 기준 전극(270)의 제3 가지부(271c)은 제1 가지부(271a)과 제2 각도(θ2)를 이루도록 굽어 있다. 제2 각도(θ2)는 약 7°내지 약 15°일 수 있다.
이처럼, 기준 전극(270)의 가지 전극(271)을 제1 가지부(271a), 제2 가지부(271b), 제3 가지부(271c)으로 구분하여 형성함으로써, 화소 영역의 중앙부와 가장 자리부분의 전기장 생성 방향을 변화할 수 있다. 일반적으로, 가지 전극(271)의 끝단부는 전기장의 방향이 가지 전극(271)의 중앙부와 달라, 액정층(3)에 전기장이 인가될 때, 액정의 회전 방향이 불규칙하게 되어, 텍스처가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 가지 전극(271)의 제1 가지부(271a)의 끝단에 배치되어 있으며, 제1 가지부(271a) 보다 더 큰 각도로 굽어 있는 제2 가지부(271b) 및 제3 가지부(271c)을 포함함으로써, 액정층(3)에 인가되는 전기장의 방향을 변화시켜, 액정층(3)의 액정 분자가 일정한 방향으로 회전할 수 있게 할 수 있다. 또한, 제1 가지부(271a) 보다 더 큰 각도로 굽어 있는 제2 가지부(271b) 및 제3 가지부(271c)을 포함함으로써 액정 분자(31)의 회전 시, 회전 방향을 결정해줄 수 있다. 따라서, 화소 영역의 중앙부 또는 위 아래 경계부에서의 액정 분자(31)의 불규칙한 회전에 따른 텍스처를 방지할 수 있다. 또한, 기준 전극(270)의 가지 전극(271)을 제1 가지부(271a), 제2 가지부(271b), 제3 가지부(271c)으로 구분하여 형성함으로써, 액정 분자(31)의 회전 각도를 서로 다르게 설정할 수 있기 때문에, 액정 표시 장치의 시야각을 높이고, 색톤을 보상할 수도 있다.
그러면, 도 5를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 간격재의 배치에 대해서 설명한다. 도 5는 도 1의 한 화소를 복수 개 도시한다.
도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 이웃하는 적어도 3개의 화소를 포함하고, 서로 이웃하는 세 개의 화소 중 적어도 하나의 화소에는 간격재(325)가 형성되어 있다. 간격재(325)는 기준 전압선(131)의 확장부(135) 위에 배치될 수 있다.
서로 이웃하는 세 개의 화소 중 간격재(325)가 배치되어 있는 화소에는 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)을 연결하기 위한 접촉 구멍(183)이 형성되지 않으며, 나머지 화소에만 접촉 구멍(183)이 형성된다. 그리고 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)이 접촉 구멍(183)을 통해 서로 연결될 수 있다.
접촉 구멍(183)을 포함하는 화소들을 제1 화소 영역 그룹이라 하고, 접촉 구멍(183)을 포함하지 않는 화소들을 제2 화소 영역 그룹이라 할 때, 상기 간격재(325)는 제2 화소 영역 그룹의 화소에만 위치한다.
본 발명의 실시예에서와 같이 접촉 구멍(183)을 형성하지 않으면 미스 얼라인이 발생하더라도 간격재(325)가 형성된 바닥면이 평탄하므로 간격재(325)가 접촉 구멍(183)에 걸쳐져 상, 하부 기판을 불완전하게 지지 하는 것을 방지할 수 있다.
제2 화소 영역 그룹에 위치하는 차광 부재(220)는 간격재(325)에 대응하는 부분에서 일부 확장되어, 간격재(325)를 모두 덮을 수 있다. 따라서, 간격재(325)가 배치되어 있는 화소의 개구율이 나머지 화소에 비하여 다소 작아질 수 있다.
서로 이웃하는 세 개의 화소는 적색, 녹색, 청색과 같이 서로 다른 색을 표시할 수 있으며, 간격재(325)가 배치되어 개구율이 가장 작은 화소는 녹색 화소일 수 있다.
앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 5에 도시한 실시예에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 6을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도로서, 복수의 화소를 도시한다.
도 6에 도시한 액정 표시 장치의 층 구조는 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치와 거의 같다. 따라서 구체적인 설명은 생략한다.
그러나, 도 6에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시와는 달리, 기준 전압선(131)이 화소 영역의 중앙부에 배치된다. 또한, 기준 전압선(131)의 확장부(135)도 화소 영역의 중앙부에 배치되며, 기준 전극 확장부(275)도 화소 영역의 중앙부에 배치된다.
서로 이웃하는 세 개의 화소 중 하나의 화소에만 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)을 연결하기 위한 접촉 구멍(183), 기준 전압선(131)의 확장부(135), 그리고 기준 전극(270)의 확장부(275)가 형성될 수 있으며, 나머지 화소에는 접촉 구멍(183)이 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 서로 이웃하는 세 개의 화소 중 하나의 화소 영역 내에서만, 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)이 접촉 구멍(183)을 통해 서로 연결될 수 있다. 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)의 접촉부분은 화소 영역 중 데이터선(171)에 인접한 영역에 배치될 수 있다.
서로 이웃하는 세 개의 화소 중, 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)이 접촉 구멍(183)을 통해 서로 연결되어 있는 화소에서, 화소 전극(191)은 기준 전압선(131)의 확장부(135), 접촉 구멍(183), 그리고 기준 전극(270)의 확장부(275)에 대응하는 위치에서 제거되어 있어, 화소 전극(191)의 가장 자리 중 데이터선(171)에 인접한 하나는 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)의 접촉부분을 둘러싸는 오목부(192)를 가질 수 있다. 이에 의해, 기준 전압선(131)과 기준 전극(270) 사이에 배치되어 있는 화소 전극(191)은 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)의 접촉부에서 제거되어, 기준 전극(270)과 화소 전극(191)의 쇼트(short)를 방지할 수 있다.
서로 이웃하는 세 개의 화소 중 하나의 화소에만 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)을 연결하기 위한 접촉 구멍(183), 기준 전압선(131)의 확장부(135), 그리고 기준 전극(270)의 확장부(275)가 형성되기 때문에, 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)이 물리적 전기적으로 연결되는 화소의 개구율이 나머지 화소에 비하여 다소 작아질 수 있다.
서로 이웃하는 세 개의 화소는 서로 다른 색을 표시할 수 있으며, 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)이 물리적 전기적으로 연결되어, 개구율이 가장 작은 화소는 녹색 화소일 수 있다.
이처럼, 일부의 화소에서만 기준 전압선(131)과 기준 전극(270)을 서로 연결함으로써, 나머지 화소의 개구율을 높일 수 있고, 이에 의해 액정 표시 장치의 전체 개구율이 증가할 수 있다.
앞서 도 1 내지 도 3, 그리고 도 5를 참고로 설명한 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 6에 도시한 실시예에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 7 및 도 8을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치 일부를 도시한 배치도이고, 도 8은 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8에 도시한 액정 표시 장치의 층 구조는 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치와 거의 같다. 구체적인 설명은 생략한다.
그러나, 도 7 및 도 8에 도시한 액정 표시 장치의 경우, 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치와 달리, 데이터선(171)의 하부에는 차폐 전극(88)이 형성되어 있고, 데이터선(171) 위에 뻗어 있는 기준 전극(270)의 세로 연결부(273)는 데이터선(171) 위에 배치되어 있는 제2 절개부(276)를 가진다. 차폐 전극(88)은 게이트 도전체와 동일 층으로 이루어질 수 있고, 플로팅되어 있을 수 있다. 차폐 전극(88)은 빛샘을 방지할 수 있다. 데이터선(171) 위에 배치되어 있는 기준 전극(270)의 제2 절개부(276)는 한 화소 영역에 배치되어 있는 데이터선(171)의 세로 길이의 약 50% 이상일 수 있다. 이처럼, 데이터선(171) 위에 배치되어 있는 기준 전극(270)에 제2 절개부(276)를 형성하여 제거함으로써, 데이터선(171)과 기준 전극(270) 사이의 기생 용량을 더욱 감소할 수 있다
도 1 내지 도 3, 도 5, 그리고 도 6에 도시한 실시예의 많은 특징들은 도 7에 도시한 실시예에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 9 및 도 10을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치 일부를 도시한 배치도이고, 도 10은 도 9의 액정 표시 장치를 X-X선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 9 및 도 10에 도시한 액정 표시 장치의 층 구조는 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치와 거의 같다.
기판(110) 위에 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121) 및 기준 전압선(131)이 형성되어 있고, 게이트선(121) 및 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 반도체(154) 및 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있고, 게이트 절연막(140) 및 저항성 접촉 부재(163, 165) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)과 드레인 전극(175)의 일부 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있고, 화소 전극(191), 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 드러나 있는 반도체(154) 위에는 접촉 구멍(183)을 가지는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180) 위에는 화소 전극(191)과 중첩하며, 가지 전극(271)을 가지는 기준 전극(270)이 형성되어 있다.
그러나, 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 데이터선(171)은 게이트선(121)에 대해서 거의 수직하게 뻗어 있다.
기준 전극(270)의 가지 전극(271)은 게이트선(121)과 거의 나란한 방향으로 뻗어 있으며, 게이트선(121)과 약 5° 내지 약 20°의 각도를 이루도록 기울어질 수 있다. 또한, 기준 전극(270)의 가지 전극(271)은 배향막의 러빙 방향과 약 7°내지 13°보다 구체적으로는 약 10°의 각도를 이루도록 기울어질 수 있다.
기준 전극(270)의 가지 전극(271)은 일정한 방향으로 뻗어 있는 제1 가지부(271a), 그리고 제1 연결부(272)에 인접한 부분에 배치되어 있으며, 제1 가지부(271a)의 양단에 배치되어 있는 제2 가지부(271b)을 포함한다.
기준 전극(270)의 가지 전극(271)의 제1 가지부(271a)은 뒤에서 설명할 배향막의 러빙 방향과 약 10°를 이루고, 제2 가지부(271b)은 제1 가지부(271a)과 약 7°내지 약 15°를 이루도록 더 굽어 있을 수 있다.
도 1 내지 도 3, 도 5, 도 6, 그리고 도 7 및 도 8에 도시한 실시예의 많은 특징들은 도 9 및 도 10에 도시한 실시예에 모두 적용 가능하다.
이상의 실시예에서는 화소 전극이 화소 영역 내에서 별도의 패턴이 없는 면형상을 가지고, 기준 전극이 복수의 선형 가지 전극과 이들을 연결하는 가지 전극 연결부로 이루어진 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 기준 전극이 화소 영역 내에서 별도의 패턴이 없는 면형상을 가지고, 화소 전극이 복수의 선형 가지 전극과 이들을 연결하는 가지 전극 연결부로 이루어질 수도 있다. 또한, 컬러 필터 및 광차단막이 상부 기판에 형성될 경우뿐만 아니라, 절연 기판 위에 컬러 필터 및 광차단막이 위치하는 모든 경우에도 적용 가능하다.
3: 액정층 31: 액정 분자
100: 제1 표시판 110: 절연 기판
121: 게이트선 131: 기준 전압선
140: 게이트 절연막 154: 섬형 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재 171: 데이터선
175: 드레인 전극 124: 게이트 전극
173: 소스 전극 191: 화소 전극
180: 보호막 183, 185: 접촉 구멍
135: 기준 전압선의 연결부
200: 제2 표시판 220: 차광 부재
230: 색필터 250: 덮개막
270: 기준 전극 273: 세로 연결부
272: 가로 연결부 271: 가지 전극
271a: 제1 가지부 271b: 제2 가지부
271c: 제3 가지부 274: 제1 절개부
275: 기준 전극 확장부

Claims (16)

  1. 복수의 화소 영역을 포함하는 제1 표시판,
    상기 제1 표시판과 마주하는 제2 표시판,
    상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 사이에 위치하는 액정층,
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이의 간격을 유지하는 간격재,
    상기 제1 표시판에 형성되어 있으며 상부 도전층과 하부 도전층을 연결하기 위한 접촉 구멍을 가지는 절연막
    을 포함하고,
    상기 화소 영역은 상기 접촉 구멍을 가지는 제1 화소 영역 그룹과 상기 접촉 구멍을 포함하지 않는 제2 화소 영역 그룹을 포함하고,
    상기 간격재는 상기 제2 화소 영역 그룹에 위치하며 상기 제1 화소 영역 그룹의 상기 접촉 구멍과 대응하는 위치에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 표시판은
    상기 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 절연막을 사이에 두고 상기 화소 전극과 중첩하는 복수의 가지 전극을 가지는 기준 전극
    을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 게이트선과 나란한 기준 전압선을 더 포함하고,
    상기 기준 전극은 상기 접촉 구멍을 통해서 상기 기준 전압선과 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 기준 전압선은 상기 기준 전압선으로부터 돌출된 확장부를 더 포함하고,
    상기 기준 전극은 상기 접촉 구멍을 통해서 상기 확장부와 접촉하고,
    상기 간격재는 상기 확장부와 중첩하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 가지 전극은 상기 화소 전극은 상하로 이등분하는 영역에 배치되어 있는 제1 가지부,
    상기 제1 가지부와 소정의 각도를 이루도록 굽어진 제2 가지부를 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 기준 전극은 이웃하는 화소의 상기 기준 전극을 서로 연결하며 상기 데이터선과 중첩하는 세로 연결부와 상기 게이트선과 중첩하는 가로 연결부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 가지부는 상기 가로 연결부와 연결되는 부분에서 상기 제2 가지부와 일정 각도로 굽어진 제3 가지부를 가지는 액정 표시 장치.
  8. 제6항에서,
    상기 제1 연결부는 상기 데이터선을 따라 길게 뻗은 절개부를 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제6항에서,
    상기 데이터선은 상기 제1 굴곡부 및 상기 제2 굴곡부를 따라 굽어진 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 화소 전극은 상기 제1 굴곡부 및 상기 제2 굴곡부와 나란한 한 쌍의 굴곡변을 가지는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 수평 배향막을 더 포함하고,
    상기 제1 가지부는 상기 배향막의 러빙 방향과 5° 내지 10°를 이루는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 굴곡부는 상기 제1 굴곡부와 7° 내지 15°의 각을 이루는 액정 표시 장치.
  13. 제4항에서,
    상기 화소 영역과 대응하는 상기 제1 표시판 또는 상기 제2 표시판에 형성되어 있는 색필터를 더 포함하고,
    상기 색필터는 적색 색필터, 녹색 색필터, 청색 색필터 중 어느 하나일 수 있으며,
    상기 제2 화소 영역 그룹의 화소 영역에는 상기 녹색 색필터가 위치하는 액정 표시 장치.
  14. 제2항에서,
    상기 게이트선과 동일한 층에 상기 게이트선과 분리되어 형성되어 있으며,
    상기 데이터선을 따라 뻗은 차폐 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 제2 표시판에 위치하며 상기 간격재와 대응하는 차광 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 액정층은 양의 유전율 이방성 값을 가지는 액정 표시 장치.
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