KR100580387B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

가로 방향과 세로 방향으로 게이트선과 데이터선이 각각 중첩되도록 형성되어 있으며, 게이트선으로부터 연장된 게이트 전극 위에는 반도체층이 중첩되어 있다. 데이터선으로부터 연장된 소스 전극과 드레인 전극이 게이트 전극의 양쪽 가장자리와 중첩되는 형태로 반도체층에 접촉되어 있으며, 투명 화소 전극이 게이트선과 데이터선에 의해 구획되는 화소 영역 내에 형성되어 있다. 화소 전극을 이등분하는 개구 패턴이 화소 전극 내에 뚫려 있으며, 이등분된 화소 전극은 각각 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있다.

Description

액정 표시 장치
본 발명은 수직 배향 비틀린 네마틱(vertically aligned twisted nematic:VATN) 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 전극 및 블랙 매트릭스 구조에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 여기에 가하는 전장의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하는 구조로 되어 있다.
수직 배향 비틀린 네마틱 방식의 액정 표시 장치는, 안쪽면에 투명 전극이 형성되어 있는 한 쌍의 투명 기판, 두 투명 기판 사이의 액정 물질, 각각의 투명 기판의 바깥면에 부착되어 빛을 편광시키는 두 장의 편광판으로 구성된다. 전기장을 인가하지 않은 상태에서는 액정 분자는 두 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있고, 전기장을 인가하게 되면 두 기판 사이에 채워진 액정 분자들이 기판에 평행하며 일정한 피치(pitch)를 가지고 나선상으로 꼬이게 된다.
그러나, 수직 배향 자체만으로는 시야각 보상이 충분히 이루어지지 않으므로, ITO 전극의 일부를 오픈하여 다중 영역을 형성하고, 오픈된 영역의 경계 부근에서 형성되는 휘어진 전기장인 프린지 필드(fringe field)를 이용하여 시야각을 보상하는 구조가 제안되고 있다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치에 대하여 좀 더 설명한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치의 화소 영역을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, ITO(indium-tin-oxide)와 같은 투명한 도전 물질로 형성되어 있는 화소 전극(100) 내에 개구 패턴(110)이 뚫려 있다. 이 개구 패턴(110)은 화소 전극(100)의 가장자리와 맞닿지 않도록 가장자리 부근까지만 연장되어 있는데, 이는 개구 패턴(110)을 화소 전극(100) 가장자리 끝까지 연장할 경우, 화소 전극(100) 자체가 이등분되어 화소 전극(100)이 드레인 전극(32)과 연결되어 있는 지점으로부터 화소 전극(100)의 전역에 신호 전압이 인가될 수 없기 때문이다.
또한, 화소 전극(100) 가장자리를 따라 링(ring) 형태로 블랙 매트릭스(200)가 대응되어 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 전압이 인가되면 화소 전극(100)의 개구 패턴(110) 근처에서는 전계가 구부러지는 프린지 필드가 형성되므로, 액정 분자가 개구 패턴(110)을 중심으로 화소 전극(100) 양쪽에서 반대 방향으로 눕는다. 즉, 하나의 화소 영역 내에 이분할된 영역이 형성된다.
이때, 화소 전극(100)의 가장자리 부근 및 화소 전극(100)의 가장자리와 인접한 개구 패턴(110) 부근(A)에서는 전계가 불규칙하게 형성되어 액정 분자가 불규칙하게 배열하는 디스클리네이션(disclination)이 발생한다.
화소 전극(100) 가장자리를 따라 형성되어 있는 종래의 블랙 매트릭스(200)는 화소 전극(100)의 가장자리에서의 디스클리네이션에 의한 광 누설은 차단할 수 있지만, 화소 전극(100)과 인접한 개구 패턴(110) 부근(A)에서의 광 누설을 차단할 수 없다.
본 발명의 과제는 디스클리네이션에 의한 광 누설을 방지하는 블랙 매트릭스 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 디스클리네이션 자체를 제거하는 배선 및 전극 구조를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 선형 개구 패턴이 화소 전극에 뚫려 있으며, 개구 패턴의 끝 부분을 블랙 매트릭스가 가리도록 대응되어 있다.
따라서, 개구 패턴의 끝 부분에서의 디스클리네이션에 의한 광 누설을 막을 수 있다.
개구 패턴은 하나의 화소 전극 내에 다수개 형성될 수 있으며, 개구 패턴의 끝 부분이 만나는 부분을 블랙 매트릭스가 가리도록 대응되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 선형 개구 패턴이 화소 전극을 이등분하는 형태로 뚫려 있고, 화상 신호가 인가되는 전극선이 화소 전극의 이등분된 각각의 영역에 전기적으로 연결되어 있다.
전극선을 보호막이 덮고 있고, 보호막에는 전극선을 드러내는 접촉구가 뚫려 있어 접촉구를 통해 전극선을 화소 전극에 연결할 수도 있다.
보호막은 유전율이 0.3 이하인 물질을 써서 2,000Å 이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 블랙 매트릭스는 개구 패턴 끝 부분에 발생하는 디스클리네이션 영역을 가린다. 이등분된 화소 전극의 두 부분에 각각 연결된 전극선을 통해 화상 신호가 화소 전극 전체에 전달된다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 영역을 나타낸 평면도이고, 도3은 도 2의 III-III' 선에 대한 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 하부 기판(1) 위에 가로 방향으로 게이트선(10)이 형성되어 있고, 게이트선(10)으로부터 게이트 전극(11)이 연장되어 있으며, 게이트 절연막(3)을 매개로 하여 반도체층(20)이 게이트 전극(11)과 중첩되어 있다.
게이트 절연막(3) 위에 세로 방향으로 데이터선(30)이 형성되어 있고, 데이터선(30)으로부터 연장된 소스 전극(31) 게이트 전극(11)의 한쪽 가장자리와 중첩되도록 반도체층(20)에 접촉되어 있으며, 드레인 전극(32)이 게이트 전극(11)을 기준으로 소스 전극(31)의 반대쪽에서 게이트 전극(11)과 중첩되는 형태로 반도체층(20)과 접촉되어 있다.
데이터선(30), 소스 및 드레인 전극(31, 32) 및 반도체층(11)을 보호막(4)이 덮고 있으며, 보호막(4)에는 드레인 전극(32)을 드러내는 접촉구(C1)가 뚫려 있다.
게이트선(10)과 데이터선(30)이 서로 교차하여 정의되는 영역을 화소 영역(PX)이라 할 때, 화소 영역(PX) 내에는 ITO와 같은 투명한 도전 물질로 화소 전극(100)이 형성되어 있고, 화소 전극(100)은 접촉구(C1)를 통해 드레인 전극(32)과 연결되어 있다.
화소 전극(100) 내에는 한 방향으로 개구 패턴(110)이 뚫려 있는데, 이 개구 패턴(110)은 화소 전극(100)의 양 가장자리와 맞닿지 않도록 가장자리 부근까지만 연장되어 있다. 따라서, 화소 전극(100) 자체가 이등분되지는 않으므로, 화소 전극(100)이 드레인 전극(32)과 연결되어 있는 지점으로부터 화소 전극(100)의 전역에 신호 전압이 인가될 수 있다.
이러한 박막 트랜지스터 기판에 대응되는 상부 기판(2)에는 화소 영역(PX)에 해당하는 부분에 컬러 필터(300)가 형성되어 있다.
게이트 배선(10, 12) 및 데이터 배선(30, 31, 32)을 가리며 화소 전극(100)의 가장자리와 일부 중첩되도록 링 형태로 형성되어 있는 블랙 매트릭스(200)가 형성되어 있는데, 개구 패턴(110)의 끝, 즉 화소 전극(100)과 가깝게 위치한 개구 패턴(110)에 대응되는 부분을 가리도록 블랙 매트릭스(200)의 일부(210)가 튀어나와 있다.
이러한 액정 표시 장치의 게이트 전극(11)에 열림 전압이 인가되면, 데이터선(30)을 통해 신호 전압이 소스 전극(31), 반도체층(20)과 드레인 전극(32)을 통해 화소 전극(100) 내로 인가된다.
이에 따라, 공통 전극(5)과 화소 전극(100) 사이에 수직 방향의 전계가 형성되고, 이 전계에 의해 두 기판(1, 2) 사이에 주입되어 있는 액정 분자(40)가 기판(1, 2) 면에 대해 평행하게 또는 수직하게 배열한다.
화소 전극(100)의 개구 패턴(110) 근처에서는 앞서 언급한 바와 같이 전계가 구부러지는 프린지 필드가 형성되므로, 액정 분자가 개구 패턴(110)을 중심으로 화소 전극(100) 양쪽에서 반대 방향으로 눕는다. 이와 같이, 하나의 화소 영역(PX) 내에 이분할된 영역이 형성되므로 시야각이 확대된다.
화소 전극(100)의 가장자리 및 화소 전극(100)의 가장자리와 가까운 개구 패턴(110) 부근에서 발생하는 디스클리네이션 영역은 블랙 매트릭스(200)에 의해 가려진다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화소 영역에서의 개구 패턴과 블랙 매트릭스 구조를 도시한 평면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 하부 박막 트랜지스터 기판의 화소 전극(100) 내에, 한 방향으로 길게 형성되어 있는 제1 부분과 제1 부분의 끝에서 일정 각도를 가지고 두 갈래로 뻗는 제2 부분을 가지는 개구 패턴(120)이 다수개 뚫려 있다. 이러한 구조의 액정 표시 장치에서는, 개구 패턴(120)의 제1 부분을 기준으로 양쪽 영역에서 액정 분자가 서로 반대 방향으로 눕게 되므로 이분할 영역이 형성된다. 또한, 한쪽 영역 내에서도 제1 부분에 인접한 부분과 제2 부분에 인접한 부분에서의 액정의 배열이 달라진다. 따라서, 시야각에 있어서 유리하다.
여기에서, 인접한 개구 패턴(120)의 제2 부분은 서로 가까이 모이는 형태로 형성되어 있기 때문에, 제2 부분이 가장 가까와지는 부분에서 액정 분자의 불규칙한 배열이 나타날 수 있다.
이러한 액정 분자의 불규칙한 배열 영역은 상부 컬러 필터 기판의 블랙 매트릭스(200)에 의해 가려진다. 즉, 블랙 매트릭스(200)는 화소 전극(100)의 가장자리를 가리는 형태로 형성되어 있으며, 그 일부가 제2 부분의 끝 부분에 대응되는 부분에서 튀어나온 돌기 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다.
이처럼, 디스클리네이션 영역이 돌기 블랙 매트릭스(220)에 의해 가려지므로, 광 누설에 따른 휘도 불량을 막을 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 영역을 나타낸 평면도다.
앞선 제1 및 제2 실시예와 마찬가지의 형태로, 게이트선(10) 및 게이트 전극(11) 등의 게이트 배선, 데이터선(30) 및 소스 및 드레인 전극(31, 32) 등의 데이터 배선, 반도체층(20) 및 화소 전극(100) 등이 형성되어 있다.
다만, 도 5에 도시한 바와 같이, 한 방향으로 길게 형성되어 있는 개구 패턴(111)이 화소 전극(100)을 제1 및 제2 부분으로 이등분하도록 화소 전극(100)의 가장자리까지 연장되어 있어서, 종래의 개구 패턴(도 2의 도면부호 110)의 끝부분에서 발생하던 디스클리네이션이 제거된다.
또한, 드레인 전극(32)은 이등분된 화소 전극(100)의 두 부분과 각각 보호막(도시하지 않음)을 매개로 중첩되도록 연장되어 있고, 보호막에 뚫려 있는 접촉구(C1, C2)를 통해 화소 전극(100)의 제1 및 제2 부분과 각각 접촉하고 있어서, 화소 전극(100)이 끊겨 있음에도 불구하고 화소 전극(100)의 전 부분에 신호가 전달된다.
보호막에 형성되어 있는 접촉구(C1, C2)를 통해 신호가 화소 전극(100)에 전달될 때에, 전계 효과를 줄이기 위해, 보호막은 유전율이 3.0 이하인 물질을 사용하여 2000Å 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이, 개구 패턴 끝부분에서의 디스클리네이션을 블랙 매트릭스로 가려주거나, 개구 패턴을 화소 전극을 완전히 나누는 형태로 형성하고 나뉘어진 화소 전극 각각에 대해 드레인 전극과 접촉시킴으로써, 디스클리네이션에 의한 광 누설을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치의 화소 영역을 개략적으로 나타낸 평면도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 영역을 나타낸 평면도이고,
도 3은 도 2의 III-III'선에 대한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 영역을 나타낸 평면도이고,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 영역을 나타낸 평면도이다.

Claims (8)

  1. 투명한 절연 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며, 적어도 하나의 개구 패턴에 의해 분할되는 복수의 영역에 동일한 전압이 전달되는 있는 화소 전극,
    적어도 일부는 상기 개구 패턴의 끝 부분을 가리는 블랙 매트릭스를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 개구 패턴의 끝 부분을 가리는 상기 블랙 매트릭스의 일부는 돌기 형태로 돌출되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 개구 패턴은 한 방향으로 뻗어 있는 제1 부분과 상기 제1 부분의 끝으로부터 두 갈래로 갈라져 나온 제2 부분을 가지는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 블랙 매트릭스는 인접한 상기 개구 패턴의 제2 부분이 서로 모이는 부분을 가리도록 돌기 형태로 튀어나온 부분을 가지는 액정 표시 장치.
  5. 투명한 절연 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 절연되어 교차하는 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터,
    분리된 제1 부분과 제2 부분을 가지며, 상기 제1 및 제2 부분은 상기 데이터선을 통하여 동일한 화상 신호가 전달되는 투명 화소 전극
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 전극선을 덮으며 상기 전극선과 상기 화소 전극을 연결하기 위한 접촉구를 가지는 보호막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 보호막은 유전율이 0.3 이하인 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 보호막의 두께는 2,000Å 이하인 액정 표시 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05273598A (ja) * 1992-03-25 1993-10-22 Seiko Epson Corp 液晶表示装置
JPH05289108A (ja) * 1992-04-15 1993-11-05 Fujitsu Ltd 液晶表示装置及びその製造方法
JPH07318944A (ja) * 1994-05-27 1995-12-08 Toshiba Corp 液晶表示素子及びこの素子を用いた液晶表示装置
WO1997000463A1 (fr) * 1995-06-16 1997-01-03 Seiko Epson Corporation Dispositif d'affichage a cristaux liquides, son procede de fabrication, et appareil electronique

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