KR20150070647A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 다른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선 위에 형성되어 있는 제1 보호막, 상기 제1 보호막 위에 형성되어 있는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 형성되어 있는 제2 보호막, 상기 제2 보호막 위에 형성되어 있으며, 복수의 절개부를 가지는 제2 전극, 그리고 상기 제2 전극의 일부분 위에 형성되어 있는 차단층을 포함하고, 상기 차단층은 상기 제2 전극의 상기 절개부의 가장자리 중 상기 게이트선과 나란한 제1 가장자리를 덮는다.

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 투과율을 높이면서도 표시 품질 저하가 없는 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 주목 받고 있다.
이러한 액정 표시 장치에서, 화소 전극과 공통 전극의 두 개의 전기장 생성 전극 중 적어도 하나는 복수의 절개부를 가지고, 복수의 절개부에 의해 정의되는 복수의 가지 전극을 가지게 된다.
이 때, 절개부의 끝 부분에 위치하는 액정 분자들의 경우, 절개부의 끝 부분에서 발생하는 프린지 필드의 영향으로 액정 분자들이 기울어지는 방향이 불규칙해진다. 따라서, 절개부의 끝 부분과 세로 기준선이 이루는 각도를 절개부의 중앙 부분과 세로 기준선이 이루는 각도와 다르게 형성하여, 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지하는 방법이 제시되었다.
그러나, 액정 표시 장치의 해상도가 높아지면서, 액정 표시 장치의 각 화소의 크기가 감소하게 되고, 이에 따라 절개부가 세로 기준선과 이루는 각도를 다양하게 함으로써, 액정 표시 장치의 투과율이 저하되게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 두 개의 전기장 생성 전극을 하나의 기판 위에 형성하고, 두 개의 전기장 생성 전극 중 적어도 하나는 절개부를 가지도록 형성하며, 절개부의 끝 부분에서 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지함과 동시에 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선 위에 형성되어 있는 제1 보호막, 상기 제1 보호막 위에 형성되어 있는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 형성되어 있는 제2 보호막, 상기 제2 보호막 위에 형성되어 있으며, 복수의 절개부를 가지는 제2 전극, 그리고 상기 제2 전극의 일부분 위에 형성되어 있는 차단층을 포함하고, 상기 차단층은 상기 제2 전극의 상기 절개부의 가장자리 중 상기 게이트선과 나란한 제1 가장자리를 덮는다.
상기 차단층은 흑색 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 차단층의 유전 상수는 약 50이하일 수 있다.
상기 차단층의 광학 밀도는 약 2.5이상 일 수 있다.
상기 절개부의 상기 제1 가장자리와 상기 차단층의 가장자리 사이의 제1 간격은, 상기 차단층의 가장자리에서, 상기 차단층의 광학 밀도가 약 2.5이상인 값을 가지는, 간격일 수 있다.
상기 차단층의 상기 게이트선과 인접한 가장 자리와 상기 게이트선 사이의 제2 간격은 상기 제1 간격보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 두 개의 전기장 생성 전극을 하나의 기판 위에 형성하고, 두 개의 전기장 생성 전극 중 적어도 하나는 절개부를 가지도록 형성하며, 절개부의 끝 부분에서 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지함과 동시에 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 도 1의 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 종래의 액정 표시 장치의 일부를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 9는 도 8의 액정 표시 장치를 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 도 8의 IX-IX 선을 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.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 게이트 패드부(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 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.
게이트 도전체(121, 124) 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 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑 되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.
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 데이터 패드부(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
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 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향(x 방향)과 90도를 이루는 세로 기준선(y, y방향으로 뻗어 있는 기준선)과 약 7°정도 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 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.
데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제1 보호막(180a) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시할 수 있으며, 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 들 수 있다. 도시하지는 않았지만, 색필터는 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 표시하는 색필터를 더 포함할 수 있다. 색필터(230)는 유기 물질로 이루어진다. 각 색필터(230)는 데이터선(171)을 따라 길게 뻗을 수 있고, 데이터선(171)을 경계로 하여 이웃하는 두 색필터(230)가 서로 중첩할 수 있다. 색필터(230)는 뒤에서 설명할 제1 접촉 구멍(185)이 형성될 위치에는 형성되지 않을 수 있다.
색필터(230) 위에는 공통 전극(common electrode)(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 공통 전극(270)은 면형(planar shape)으로서 기판(110) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있고, 박막 트랜지스터 주변에 대응하는 영역에 배치되어 있는 제1 개구부(273)를 가질 수 있다. 인접 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호막(180b)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제2 보호막(180b) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 데이터선(171)의 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 거의 나란한 굴곡변(curved edge)을 포함한다. 화소 전극(191)은 복수의 제1 절개부(92)를 가지며, 복수의 제1 절개부(92)에 의해 정의되는 복수의 제1 가지 전극(192)을 포함한다. 화소 전극(191)의 가지 전극(192)은 면형인 공통 전극(270)과 중첩한다.
제1 절개부(92) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝 부분(93)과 만나는 줄기 부분의 끝 부분은 제1 절개부(92)의 줄기 부분과 나란하게 뻗는다. 즉, 제1 절개부(92)의 양쪽 끝 부분(93)과 만나는 줄기 부분의 끝 부분은 데이터선(171)의 제1 굴곡부와 나란하다.
제1 보호막(180a), 색필터(230) 및 제2 보호막(180b)에는 드레인 전극(175)의 일부를 드러내는 제1 접촉 구멍(185)이 형성되어 있고, 화소 전극(191)은 제1 접촉 구멍(185)을 통해, 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압을 전달받는다.
제1 접촉 구멍(185)은 공통 전극(270)에 형성되어 있는 제1 개구부(273)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.
화소 전극(191)의 일부분 위에는 차단층(20)이 형성되어 있다.
차단층(20)은 저유전율 유기 물질을 포함한다. 차단층(20)은 흑색 안료를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 차단층(20)은 광차단 부재의 역할을 한다.
차단층(20)은 제1 절개부(92) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝단을 덮어, 제1 절개부(92)의 끝단에 가해지는 프린지 필드의 영향을 줄이는 역할을 한다.
차단층(20)의 두께는 차단층(20)의 광학 밀도(optical density)(OD)가 약 2.5 이상인 두께이다. 여기서, 광학 밀도는 입사하는 빛을 차단하는 정도를 나타내는 단위로서, 아래의 식으로 계산된다.
OD=-Log (투과광의 세기/ 입사광의 세기)
예를 들어, 마이크로 미터의 단위 두께당 광학 밀도가 약 1.7인 재료를 이용하여 광학 밀도가 2.5되기 위해서는, 아래의 식으로 계산한 바와 같이, 약 1.5㎛의 두께가 되어야 한다.
2.55 = 1.5㎛ X 1.7/㎛
차단층(20)의 최대 두께는 액정 표시 장치의 셀 간격(cell gap)이다.
따라서, 차단층(20)의 두께는 차단층(20)의 광학 밀도가 약 25이상이 되는 두께로부터 셀 간격의 범위 내의 값을 가진다.
제1 절개부(92)의 끝단을 덮는 부분에서 차단층(20)의 광학 밀도(OD)가 약 2.5 이상이 되도록, 차단층(20)의 가장 자리와 제1 절개부(92)의 끝단과의 간격이 정해질 수 있다.
차단층(20)의 유전 상수(dielectric constant)는 약 50이하 이고, 크롬(Cr)을 포함하는 금속성 물질이거나, 유기 물질에 블랙 염료가 포함되어 있는 유기성 물질일 수 있다.
이처럼, 차단층(20)을 이용하여 제1 절개부(92) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝단을 덮음으로써, 제1 절개부(92)의 끝 부분에서 발생할 수 있는 프린지 필드의 영향에 따른 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지할 수 있다. 이처럼, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지함으로써, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
화소 전극(191)과 차단층(20) 위에는 제1 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제2 절연 기판(210) 위에 제2 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
제1 배향막과 제2 배향막은 수평 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 액정 분자(도시하지 않음)를 포함하며 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 음의 유전율 이방성을 가질 수도 있다. 액정층(3)의 액정 분자는 일정한 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있을 수 있고, 이러한 액정 분자의 선경사 방향은 액정층(3)의 유전율 이방성에 따라 변화가능하다.
하부 표시판(100)의 기판(110)의 바깥쪽에는 빛을 생성하여 두 표시판(100, 200)에 빛을 제공하는 백라이트부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정하고 해당 영상을 표시한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 추가적인 차광 부재 없이 화소 전극(191)의 일부분 위에 흑색 안료를 포함하는 차단층(20)을 형성하여, 화소 전극(191)의 절개부(92)의 끝단에 발생하는 프린지 필드의 영향을 감소함과 동시에, 차광 부재의 역할을 하도록 함으로써, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지하고, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 도 1과 함께 도 3을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 게이트 패드부(도시하지 않음)을 포함한다.
게이트 도전체(121, 124) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.
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 데이터 패드부(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
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 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향(x 방향)과 90도를 이루는 세로 기준선(y, y방향으로 뻗어 있는 기준선)과 약 7°정도 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 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.
데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제1 보호막(180a) 위에는 유기막(80)이 형성되어 있다. 유기막(80)은 데이터선(171) 위에 형성되어, 유기막(80) 위에 형성되는 전극과 데이터선(171) 사이의 불필요한 커플링을 방지한다.
유기막(80)은 뒤에서 설명할 제1 접촉 구멍(185)이 형성될 위치에는 형성되지 않을 수 있다.
유기막(80) 위에는 공통 전극(common electrode)(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 면형(planar shape)으로서 기판(110) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있고, 박막 트랜지스터 주변에 대응하는 영역에 배치되어 있는 제1 개구부(273)를 가질 수 있다. 인접 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호막(180b)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제2 보호막(180b) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 데이터선(171)의 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 거의 나란한 굴곡변(curved edge)을 포함한다. 화소 전극(191)은 복수의 제1 절개부(92)를 가지며, 복수의 제1 절개부(92)에 의해 정의되는 복수의 제1 가지 전극(192)을 포함한다. 화소 전극(191)의 가지 전극(192)은 면형인 공통 전극(270)과 중첩한다.
제1 절개부(92) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝 부분(93)과 만나는 줄기 부분의 끝 부분은 제1 절개부(92)의 줄기 부분과 나란하게 뻗는다. 즉, 제1 절개부(92)의 양쪽 끝 부분(93)과 만나는 줄기 부분의 끝 부분은 데이터선(171)의 제1 굴곡부와 나란하다.
제1 보호막(180a), 유기막(80) 및 제2 보호막(180b)에는 드레인 전극(175)의 일부를 드러내는 제1 접촉 구멍(185)이 형성되어 있고, 화소 전극(191)은 제1 접촉 구멍(185)을 통해, 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압을 전달받는다.
제1 접촉 구멍(185)은 공통 전극(270)에 형성되어 있는 제1 개구부(273)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.
화소 전극(191)의 일부분 위에는 차단층(20)이 형성되어 있다.
차단층(20)은 저유전율 유기 물질을 포함한다.
차단층(20)은 제1 절개부(92) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝단을 덮어, 제1 절개부(92)의 끝단에 가해지는 프린지 필드의 영향을 줄이는 역할을 한다.
차단층(20)의 두께는 차단층(20)의 광학 밀도(optical density)(OD)가 약 2.5 이상인 두께이다.
차단층(20)의 최대 두께는 액정 표시 장치의 셀 간격(cell gap)이다.
따라서, 차단층(20)의 두께는 차단층(20)의 광학 밀도가 약 25이상이 되는 두께로부터 셀 간격의 범위 내의 값을 가진다.
제1 절개부(92)의 끝단을 덮는 부분에서 차단층(20)의 광학 밀도(OD)가 약 2.5 이상이 되도록, 차단층(20)의 가장 자리와 제1 절개부(92)의 끝단과의 간격이 정해질 수 있다.
차단층(20)의 유전 상수(dielectric constant)는 약 50이하 이고, 크롬(Cr)을 포함하는 금속성 물질이거나, 유기 물질에 블랙 염료가 포함되어 있는 유기성 물질일 수 있다.
이처럼, 차단층(20)을 이용하여 제1 절개부(92) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝단을 덮음으로써, 제1 절개부(92)의 끝 부분에서 발생할 수 있는 프린지 필드의 영향에 따른 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지할 수 있다. 이처럼, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지함으로써, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
화소 전극(191)과 차단층(20) 위에는 제1 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제2 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 복수의 색필터(230)가 형성되어 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.
덮개막(250) 위에는 제1 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
제1 배향막과 제2 배향막은 수평 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 액정 분자(도시하지 않음)를 포함하며 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 음의 유전율 이방성을 가질 수도 있다. 액정층(3)의 액정 분자는 일정한 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있을 수 있고, 이러한 액정 분자의 선경사 방향은 액정층(3)의 유전율 이방성에 따라 변화가능하다.
하부 표시판(100)의 기판(110)의 바깥쪽에는 빛을 생성하여 두 표시판(100, 200)에 빛을 제공하는 백라이트부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정하고 해당 영상을 표시한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)의 일부분 위에 차단층(20)을 형성하여, 화소 전극(191)의 절개부(92)의 끝단에 발생하는 프린지 필드의 영향을 감소함으로써, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지하여, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 도 4 및 도 5를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 차단층(20)에 대하여 설명한다. 도 4는 종래의 액정 표시 장치의 일부를 도시한 개념도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 개념도이다.
도 4를 참고하면, 종래의 액정 표시 장치에 따르면, 전기장 생성 전극(191a)에 형성되어 있는 절개부(92a)의 가장자리와 수직을 이루는 방향으로 프린지 필드가 가해진다.
절개부(92a)의 줄기 부분의 경우, 절개부(92a)의 줄기 부분의 자장자리에 수직을 이루는 방향으로 제1 프린지 필드(F1)가 발생하고, 이에 따라, 절개부(92a)의 줄기 부분의 주변에 위치하는 제1 액정 분자들(31a)은 제1 프린지 필드(F1)의 방향과 나란하게 회전한 뒤 서로 출동하여, 가지 전극(192a)이 뻗어 있는 길이 방향과 나란한 방향으로 회전한다.
반면에, 절개부(92a)의 끝단(93a)의 경우, 절개부(92a)의 끝단을 이루는 서로 수직을 이루는 가장자리에 수직을 이루는 방향으로 제2 프린지 필드(F2)와 제3 프린지 필드(F3)가 발생하고, 이에 따라 절개부(92a)의 끝단 주변에 위치하는 제2 액정 분자들(31b)은 제2 프린지 필드(F2)와 제3 프린지 필드(F3)의 벡터 합의 -향과 나란하게 회전한다. 따라서, 제2 액정 분자들(31b)이 회전하는 방향은 제1 액정 분자들(31a)이 회전하는 방향과 다르게 된다. 따라서, 절개부(92a)의 끝단 주변의 액정 분자들의 회전 방향이 불규칙해지고, 이에 의하여, 절개부(92a)의 끝단 주변에서 투과율 저하가 발생하게 된다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 절개부(92a)의 끝단을 저유전율 차단층(20)으로 덮는다. 따라서, 절개부(92a)의 끝단에서 발생할 수 있는 제3 프린지 필드(F3)의 영향을 감소시킨다. 그러므로, 절개부(92a)의 끝단 주변에 위치하는 제2 액정 분자들(31b)도 절개부(92a)의 줄기 부분의 자장자리에 발생하는 제1 프린지 필드(F1)과 나란한 방향으로 발생하는 제2 프린지 필드(F2)의 영향을 받아 제1 액정 분자들(31a)과 나란한 방향으로 회전하게 된다.
따라서, 절개부(92a)의 끝단 주변의 액정 분자들의 회전 방향도 불규칙하지 않게 되어, 절개부(92a)의 끝단 주변에서 발생할 수 있는 투과율 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 차단층(20)에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
앞서 설명하였듯이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 차단층(20)은 저유전율 유기 물질을 포함한다.
도 6을 참고하면, 차단층(20)의 두께(T1)는 차단층(20)의 광학 밀도(optical density)(OD)가 약 2.5 이상이 되도록 정해진다.
차단층(20)의 최대 두께는 액정 표시 장치의 셀 간격(cell gap)이다.
따라서, 차단층(20)의 두께는 차단층(20)의 광학 밀도가 약 25이상이 되는 두께로부터 셀 간격의 범위 내의 값을 가진다.
게이트선(121)에 평행한 차단층(20)의 가장자리(20a)와 절개부(92a)의 끝단(93a) 사이의 제1 간격(W1)은, 절개부(92a)의 끝단(93a)을 덮는 가장자리(20a)에서, 차단층(20)의 광학 밀도(OD)가 약 2.5 이상이 되도록, 정해진다.
차단층(20)의 유전 상수(dielectric constant)는 약 50이하 이고, 크롬(Cr)을 포함하는 금속성 물질이거나, 유기 물질에 블랙 염료가 포함되어 있는 유기성 물질일 수 있다.
도 7은 도 1의 A 부분을 도시한 단면도이다.
도 7을 참고하면, 게이트선(121)에 인접한 제1 절개부(92)의 끝단(93)과 게이트선(121) 사이의 제2 간격(W2)은 게이트선(121)에 평행한 차단층(20)의 가장자리(20a)와 절개부(92a)의 끝단(93a) 사이의 제1 간격(W1)보다 넓을 수 있다.
앞서 도 6을 참고로 설명한 바와 같이, 게이트선(121)에 평행한 차단층(20)의 가장자리(20a)와 제1 절개부(92)의 끝단(93) 사이의 제1 간격(W1)은 절개부(92)의 끝단(93)을 덮는 부분에서, 차단층(20)의 광학 밀도(OD)가 약 2.5 이상이 되도록, 정해진다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)의 일부분 위에 차단층(20)을 형성하여, 화소 전극(191)의 절개부(92)의 끝단에 발생하는 프린지 필드의 영향을 감소함으로써, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지하여, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 도 8 및 도 9를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 9는 도 8의 액정 표시 장치를 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 1 및 도 2를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 게이트 패드부(도시하지 않음)을 포함한다.
게이트 도전체(121, 124) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.
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 데이터 패드부(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
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 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향(x 방향)과 90도를 이루는 세로 기준선(y, y방향으로 뻗어 있는 기준선)과 약 7°정도 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 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.
데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제1 보호막(180a) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 뒤에서 설명할 제1 접촉 구멍(185)이 형성될 위치에는 형성되지 않을 수 있다.
색필터(230) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 면형(planar shape)으로서 하나의 화소 영역 내에 통판으로 형성되어 있다. 데이터선(171)의 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 거의 나란한 굴곡변(curved edge)을 포함한다. 화소 전극(191)은 제1 보호막(180a)과 색필터(230)에 형성되어 있는 제1 접촉 구멍을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결된다.
화소 전극(191) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호막(180b)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제2 보호막(180b) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 공통 전극(270)은 데이터선(171)의 화소 전극(191)은 복수의 제2 절개부(72)를 가지며, 복수의 제2 절개부(72)에 의해 정의되는 복수의 제2 가지 전극(271)을 포함한다. 공통 전극(270)의 제2 가지 전극(271)은 면형인 화소 전극(191)과 중첩한다. 인접한 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
제2 절개부(72) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝 부분(73)과 만나는 줄기 부분의 끝 부분은 제2 절개부(72)의 줄기 부분과 나란하게 뻗는다. 즉, 제2 절개부(72)의 양쪽 끝 부분(73)과 만나는 줄기 부분의 끝 부분은 데이터선(171)의 제1 굴곡부와 나란하다.
공통 전극(270)의 일부분 위에는 차단층(20)이 형성되어 있다.
차단층(20)은 저유전율 유기 물질을 포함한다. 차단층(20)은 흑색 안료를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 차단층(20)은 광차단 부재의 역할을 한다.
차단층(20)은 제2 절개부(72) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝단을 덮어, 제2 절개부(72)의 끝단에 가해지는 프린지 필드의 영향을 줄이는 역할을 한다.
차단층(20)의 두께는 차단층(20)의 광학 밀도(optical density)(OD)가 약 2.5 이상인 두께이다.
차단층(20)의 최대 두께는 액정 표시 장치의 셀 간격(cell gap)이다.
따라서, 차단층(20)의 두께는 차단층(20)의 광학 밀도가 약 25이상이 되는 두께로부터 셀 간격의 범위 내의 값을 가진다.
제1 절개부(92)의 끝단을 덮는 부분에서 차단층(20)의 광학 밀도(OD)가 약 2.5 이상이 되도록, 차단층(20)의 가장 자리와 제1 절개부(92)의 끝단과의 간격이 정해질 수 있다.
차단층(20)의 유전 상수(dielectric constant)는 약 50이하 이고, 크롬(Cr)을 포함하는 금속성 물질이거나, 유기 물질에 블랙 염료가 포함되어 있는 유기성 물질일 수 있다.
이처럼, 차단층(20)을 이용하여 제2 절개부(72) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝단을 덮음으로써, 제2 절개부(72)의 끝 부분에서 발생할 수 있는 프린지 필드의 영향에 따른 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지할 수 있다. 이처럼, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지함으로써, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
공통 전극(270)과 차단층(20) 위에는 제1 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제2 절연 기판(210) 위에 제2 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
제1 배향막과 제2 배향막은 수평 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 액정 분자(도시하지 않음)를 포함하며 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 음의 유전율 이방성을 가질 수도 있다. 액정층(3)의 액정 분자는 일정한 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있을 수 있고, 이러한 액정 분자의 선경사 방향은 액정층(3)의 유전율 이방성에 따라 변화가능하다.
하부 표시판(100)의 기판(110)의 바깥쪽에는 빛을 생성하여 두 표시판(100, 200)에 빛을 제공하는 백라이트부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정하고 해당 영상을 표시한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 추가적인 차광 부재 없이 공통 전극(270)의 일부분 위에 흑색 안료를 포함하는 차단층(20)을 형성하여, 공통 전극(270)의 절개부(72)의 끝단에 발생하는 프린지 필드의 영향을 감소함과 동시에, 차광 부재의 역할을 하도록 함으로써, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지하고, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
앞서 도 1 및 도 2, 도 1 및 도 3, 그리고 도 4 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예들에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 8과 함께 도 10을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 도 8의 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 8 및 도 9에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 8 및 도 10을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 게이트 패드부(도시하지 않음)을 포함한다.
게이트 도전체(121, 124) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.
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 데이터 패드부(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
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 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향(x 방향)과 90도를 이루는 세로 기준선(y, y방향으로 뻗어 있는 기준선)과 약 7°정도 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 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.
데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제1 보호막(180a) 위에는 유기막(80)이 형성되어 있다. 유기막(80)은 데이터선(171) 위에 형성되어, 유기막(80) 위에 형성되는 전극과 데이터선(171) 사이의 불필요한 커플링을 방지한다.
유기막(80)은 뒤에서 설명할 제1 접촉 구멍(185)이 형성될 위치에는 형성되지 않을 수 있다.
유기막(80) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 면형(planar shape)으로서 하나의 화소 영역 내에 통판으로 형성되어 있다. 데이터선(171)의 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 거의 나란한 굴곡변(curved edge)을 포함한다. 화소 전극(191)은 제1 보호막(180a)과 색필터(230)에 형성되어 있는 제1 접촉 구멍을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결된다.
화소 전극(191) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호막(180b)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제2 보호막(180b) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 공통 전극(270)은 데이터선(171)의 화소 전극(191)은 복수의 제2 절개부(72)를 가지며, 복수의 제2 절개부(72)에 의해 정의되는 복수의 제2 가지 전극(271)을 포함한다. 공통 전극(270)의 제2 가지 전극(271)은 면형인 화소 전극(191)과 중첩한다. 인접한 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
제2 절개부(72) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝 부분(73)과 만나는 줄기 부분의 끝 부분은 제2 절개부(72)의 줄기 부분과 나란하게 뻗는다. 즉, 제2 절개부(72)의 양쪽 끝 부분(73)과 만나는 줄기 부분의 끝 부분은 데이터선(171)의 제1 굴곡부와 나란하다.
공통 전극(270)의 일부분 위에는 차단층(20)이 형성되어 있다.
차단층(20)은 제2 절개부(72) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝단을 덮어, 제2 절개부(72)의 끝단에 가해지는 프린지 필드의 영향을 줄이는 역할을 한다.
차단층(20)의 두께는 차단층(20)의 광학 밀도(optical density)(OD)가 약 2.5 이상인 두께이다.
차단층(20)의 최대 두께는 액정 표시 장치의 셀 간격(cell gap)이다.
따라서, 차단층(20)의 두께는 차단층(20)의 광학 밀도가 약 25이상이 되는 두께로부터 셀 간격의 범위 내의 값을 가진다.
제1 절개부(92)의 끝단을 덮는 부분에서 차단층(20)의 광학 밀도(OD)가 약 2.5 이상이 되도록, 차단층(20)의 가장 자리와 제1 절개부(92)의 끝단과의 간격이 정해질 수 있다.
차단층(20)의 유전 상수(dielectric constant)는 약 50이하 이고, 크롬(Cr)을 포함하는 금속성 물질이거나, 유기 물질에 블랙 염료가 포함되어 있는 유기성 물질일 수 있다.
이처럼, 차단층(20)을 이용하여 제2 절개부(72) 중 게이트선(121)에 인접한 양쪽 끝단을 덮음으로써, 제2 절개부(72)의 끝 부분에서 발생할 수 있는 프린지 필드의 영향에 따른 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지할 수 있다. 이처럼, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지함으로써, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
공통 전극(270)과 차단층(20) 위에는 제1 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제2 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 복수의 색필터(230)가 형성되어 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.
덮개막(250) 위에는 제1 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
제1 배향막과 제2 배향막은 수평 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 액정 분자(도시하지 않음)를 포함하며 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 음의 유전율 이방성을 가질 수도 있다. 액정층(3)의 액정 분자는 일정한 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있을 수 있고, 이러한 액정 분자의 선경사 방향은 액정층(3)의 유전율 이방성에 따라 변화가능하다.
하부 표시판(100)의 기판(110)의 바깥쪽에는 빛을 생성하여 두 표시판(100, 200)에 빛을 제공하는 백라이트부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정하고 해당 영상을 표시한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)의 일부분 위에 차단층(20)을 형성하여, 화소 전극(191)의 절개부(92)의 끝단에 발생하는 프린지 필드의 영향을 감소함으로써, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지하여, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
앞서 도 1 및 도 2, 도 1 및 도 3, 그리고 도 4 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예들에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 11을 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 대하여 설명한다. 본 실험예에서는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 차단층(20)을 형성하고, 차단층(20)의 유전 상수를 약 5, 약 50, 약 100, 그리고 약 200으로 변화시키면서, 액정 표시 장치의 투과율을 측정하여, 그 결과를 도 11에 나타내었다. 본 실험예에서, 차단층(20)의 유전 상수를 제외하고 나머지 조건은 동일하였다.
도 11에서, (a)는 차단층(20)의 유전 상수 값이 약 5인 경우의 결과를 도시하고, (b)는 차단층(20)의 유전 상수 값이 약 50인 경우의 결과를 도시하고, (c)는 차단층(20)의 유전 상수 값이 약 100인 경우의 결과를 도시하고, (d)는 차단층(20)의 유전 상수 값이 약 200인 경우의 결과를 도시한다.
도 11을 참고하면, 차단층(20)의 유전 상수 값이 약 50 이하의 값을 가지는 경우, 액정 분자의 불규칙한 거동에 따른 투과율 저하가 발생하지 않으나, 차단층(20)의 유전 상수 값이 50보다 큰 값을 가지게 되면, 액정 분자의 불규칙한 거동에 따른 투과율 저하가 발생함을 알 수 있었다. 이는 차단층(20)의 유전 상수가 커지면, 차단층(20)의 유전율이 높아지는 것이기 때문에, 차단층(20)에 의해 전기장 생성 전극의 끝단에 발생하는 프린지 필드의 영향을 감소시키는 역할이 감소하기 때문이다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 전기장 생성 전극의 끝 부분을 덮도록 차단층(20)을 형성하고, 차단층(20)의 유전 상수가 약 50이하이도록 형성함으로써, 전기장 생성 전극의 절개부의 끝단에 발생하는 프린지 필드의 영향을 감소시켜, 절개부의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 불규칙한 거동을 방지하여, 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있음을 알 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 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.

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선 위에 형성되어 있는 제1 보호막,
    상기 제1 보호막 위에 형성되어 있는 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 형성되어 있는 제2 보호막,
    상기 제2 보호막 위에 형성되어 있으며, 복수의 절개부를 가지는 제2 전극, 그리고
    상기 제2 전극의 일부분 위에 형성되어 있는 차단층을 포함하고,
    상기 차단층은 상기 제2 전극의 상기 절개부의 가장자리 중 상기 게이트선과 나란한 제1 가장자리를 덮는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 차단층은 흑색 안료를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 차단층의 유전 상수는 약 50이하인 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 차단층의 광학 밀도는 약 2.5이상인 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 절개부의 상기 제1 가장자리와 상기 차단층의 가장자리 사이의 제1 간격은, 상기 차단층의 가장자리에서, 상기 차단층의 광학 밀도가 약 2.5이상인 값을 가지는, 간격인 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 차단층의 상기 게이트선과 인접한 가장 자리와 상기 게이트선 사이의 제2 간격은 상기 제1 간격보다 큰 액정 표시 장치.
  7. 제2항에서,
    상기 차단층의 광학 밀도는 약 2.5이상인 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 절개부의 상기 제1 가장자리와 상기 차단층의 가장자리 사이의 제1 간격은, 상기 차단층의 가장자리에서, 상기 차단층의 광학 밀도가 약 2.5이상인 값을 가지는, 간격인 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 차단층의 상기 게이트선과 인접한 가장 자리와 상기 게이트선 사이의 제2 간격은 상기 제1 간격보다 큰 액정 표시 장치.
  10. 제2항에서,
    상기 절개부의 상기 제1 가장자리와 상기 차단층의 가장자리 사이의 제1 간격은, 상기 차단층의 가장자리에서, 상기 차단층의 광학 밀도가 약 2.5이상인 값을 가지는, 간격인 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 차단층의 상기 게이트선과 인접한 가장 자리와 상기 게이트선 사이의 제2 간격은 상기 제1 간격보다 큰 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 차단층의 유전 상수는 약 50이하인 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 차단층의 광학 밀도는 약 2.5이상인 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 절개부의 상기 제1 가장자리와 상기 차단층의 가장자리 사이의 제1 간격은, 상기 차단층의 가장자리에서, 상기 차단층의 광학 밀도가 약 2.5이상인 값을 가지는, 간격인 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 차단층의 상기 게이트선과 인접한 가장 자리와 상기 게이트선 사이의 제2 간격은 상기 제1 간격보다 큰 액정 표시 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 차단층의 광학 밀도는 약 2.5이상인 액정 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 절개부의 상기 제1 가장자리와 상기 차단층의 가장자리 사이의 제1 간격은, 상기 차단층의 가장자리에서, 상기 차단층의 광학 밀도가 약 2.5이상인 값을 가지는, 간격인 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 차단층의 상기 게이트선과 인접한 가장 자리와 상기 게이트선 사이의 제2 간격은 상기 제1 간격보다 큰 액정 표시 장치.
  19. 제1항에서,
    상기 절개부의 상기 제1 가장자리와 상기 차단층의 가장자리 사이의 제1 간격은, 상기 차단층의 가장자리에서, 상기 차단층의 광학 밀도가 약 2.5이상인 값을 가지는, 간격인 액정 표시 장치.
  20. 제1항에서,
    상기 차단층의 상기 게이트선과 인접한 가장 자리와 상기 게이트선 사이의 제2 간격은 상기 제1 간격보다 큰 액정 표시 장치.
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