KR100580393B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

제1 데이터선이 하부 기판 위에 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막이 덮여 있으며, 게이트 절연막 위에는 제1 데이터선과 평행한 다수의 공통 전극이 형성되어 있다. 다수의 공통 전극 중 제1 데이터선과 인접한 공통 전극은 제1 데이터선과 중첩되지 않고 일정 간격 떨어져 형성되어 있고, 공통 전극을 덮고 있는 층간 절연막 위에는 제1 데이터선과 중첩되며 공통 전극과는 중첩되지 않는 형태로 제2 데이터선이 형성되어 있다. 하부 기판과 마주보는 상부 기판에는 광차단막이 형성되어 있으며, 상부 및 하부 기판 사이에는 액정층이 주입되어 있다. 백라이트로부터 입사된 빛은 제1 데이터선과 공통 전극의 간격 사이로 투과되어 광차단막에서 반사된 후, 공통 전극과 광차단막에 여러 차례 반사되면서 그 세기가 차츰 약해진다.

Description

액정 표시 장치
본 발명은 한 기판에 공통 전극 및 화소 전극이 모두 형성되어 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
이와같이 하나의 기판 내에 화소 전극 및 공통 전극이 동시에 형성되어 있는 액정 표시 장치의 경우, 기판에 평행한 전기장이 형성되기 때문에 시야각이 넓어진다.
그러면, 종래의 액정 표시 장치에 대하여 좀 더 설명한다.
박막 트랜지스터 기판 위에는 다수의 공통 전극이 절연막을 매개로 하여 화소 전극 및 데이터선과 나란히 형성되고, 광 차단막이 형성되어 있는 대향 기판이 박막 트랜지스터 기판과 마주보도록 대응되며, 두 기판의 사이에는 액정층이 형성되어 있다. 공통 전극에는 직류 또는 교류 형태의 공통 전압이 독립적으로 인가되며, 데이터선에는 계속하여 신호가 변하는 화상 신호가 인가된다. 박막 트랜지스터가 열림 상태가 되면, 데이터선으로부터의 화상 신호가 화소 전극에 인가되며, 서로 평행하게 배열되어 있는 화소 전극과 공통 전극 사이에 수평한 전계가 형성된다. 이때, 데이터선과 이웃해 있는 공통 전극과 데이터선과의 전위차에 의해 데이터선 근처에서 액정 분자의 이상 배열이 나타난다. 백 라이트(back light)로부터 진입한 빛이 액정 분자의 이상 배열 영역을 통과하면서 빛의 일부는 대향 기판의 광차단막에 의해 가려지지만, 빛의 입사 방향에 따라 광차단막의 가장자리 바깥으로 누설될 수 있다. 또한, 빛이 대향 기판의 광차단막에 의해 일차적으로 가려진다고 하더라도, 광차단막은 크롬(Cr) 등과 같은 금속으로 형성되어 있어서 광차단막 면에서 반사된 후 다시 공통 전극에 반사되는 단계를 거쳐 액정층을 통과하게 된다. 광 차단막 바깥으로 투과된 빛에 의해 데이터선을 따라 측면 크로스토크가 발생한다.
빛이 광차단막 가장자리 바깥으로 직접 투과되는 것을 막기 위한 방법으로, 서로 인접한 데이터선과 공통 전극을 일정 폭 중첩시키는 방법이 있다. 그러나, 이 경우 중첩된 데이터선과 공통 전극 부근에서 기생 용량이 발생하므로 기판을 구동할 때 구동 아이시(driver IC)에서 비정상적으로 열이 발생한다. 공정 마진(margin) 및 오정렬 마진을 고려할 때, 기생 용량을 최소화하기 위해 두 배선간의 중첩 폭을 최소화하는 것 또한 어려움이 따른다.
또한, 광 차단막과 공통 전극에 반사된 빛에 의한 측면 크로스토크를 해결하기 위한 방법으로, 광 차단막을 유기막으로 형성하는 방법이 있다. 그러나, 유기막으로 광 차단막을 대치할 경우 현재 사용되는 방법과는 정렬 키(align key) 인식 방법에 차이가 있으므로 설비의 투자가 필요하다.
본 발명의 과제는 구동 회로의 발열 현상이나 설비 투자에 따른 공정 비용의 증가 없이 측면 크로스토크를 효과적으로 방지하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해서, 데이터선을 공통 전극보다 하부층에 공통 전극과 중첩되지 않는 형태로 형성한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 하부 기판 위에 화상 신호가 인가되는 데이터선이 한 방향으로 형성되어 있고, 이 데이터선은 게이트 절연막에 의해 덮여 있다. 게이트 절연막 위에는 데이터선과 수직한 게이트선 및 게이트선에 평행한 공통 전극선이 형성되어 있고, 공통 전극선으로부터는 다수의 공통 전극이 연장되어 있다. 이 공통 전극은 데이터선과 평행하게 형성되어 있다. 하부 기판과 마주보는 대향 기판의 한 면에는 광차단막이 데이터선 및 다수의 공통 전극 중 데이터선과 인접해 있는 공통 전극의 일부와 중첩되어 있다.
여기에서, 다수의 공통 전극 중 데이터선과 인접해 있는 공통 전극은 데이터선과 중첩되지 않는 것이 바람직하다.
공통 전극을 덮고 있는 층간 절연막 위에 데이터선과 전기적으로 연결되도록 부 데이터선을 형성할 수 있으며, 이때 부 데이터선은 공통 전극과 중첩되지 않는 것이 바람직하다.
이처럼, 데이터선이 공통 전극의 하부에 형성되어 있는 본 실시예에서는 데이터선과 공통 전극의 간격을 통과하는 빛의 방향이 종래와는 다르기 때문에 대부분의 빛이 광차단막에 의해 가려지며, 빛의 입사각 자체가 크기 때문에 광차단막과 공통 전극에 다수회 반사되는 동안 빛의 세기가 줄어든다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II'선, 즉 박막 트랜지스터에 대한 단면도이고, 도 3은 도 1의 III-III' 선, 즉 게이트 패드에 대한 단면도이고, 도 4는 도 1의 IV-IV' 선, 즉 데이터 패드에 대한 단면도이고, 도 5는 도 1의 V-V' 선에 대한 단면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 절연 기판(1) 위에 저저항 금속인 알루미늄-네오디뮴으로 2,500Å 두께의 제1 데이터선(100)이 형성되어 있다. 제1 데이터선(100)의 끝에는 외부로부터의 화상 신호를 인가받기 위한 제1 데이터 패드(30)가 형성되어 있으며, 제1 데이터선(100) 및 제1 데이터 패드(30)는 게이트 절연막(2)으로 덮여 있다.
게이트 절연막(2) 위에는 크롬(Cr)막(201)/알루미늄-네오디뮴막(Al-Nd)막(202)의 이중막으로 게이트선(200)이 형성되어 있다. 게이트선(200)과 나란하게 제1 공통 전극선(210)이 형성되어 있고, 제1 공통 전극선(210)으로부터 수직하게 공통 전극(220)이 연장되어 있으며, 제1 공통 전극선(210)의 반대편에서 공통 전극(220)의 끝을 연결하는 제2 공통 전극선(230)이 제1 공통 전극선(210)과 평행하게 형성되어 있다. 게이트선(200)의 끝에는 외부로부터 주사 신호를 인가받기 위한 게이트 패드(20)가 형성되어 있다.
게이트선(200), 게이트 패드(20) 등의 게이트 배선 및 제1 및 제2 공통 전극선(210, 230) 및 공통 전극(220) 등의 공통 배선은 층간 절연막(3)에 의해 덮여 있다.
게이트선(200) 상부의 층간 절연막(3) 위에는 비정질 규소 등의 반도체로 반도체층(300)이 형성되어 있고, 제1 데이터선(100) 상부의 층간 절연막(3) 위에는 제1 데이터선(100)과 중첩되도록 제2 데이터선(400)이 형성되어 있는데, 제1 데이터선(100)의 일부가 드러나도록 층간 절연막(3)에 뚫려 있는 접촉구(C3)를 통해 제1 데이터선(100)과 제2 데이터선(400)이 서로 접촉하고 있다. 이때, 제2 데이터선(400)은 크롬(Cr) 등의 물질로 형성되며, 1,500Å 정도의 두께를 가진다. 제2 데이터선(400)의 끝에는 제2 데이터 패드(40)가 형성되어 있는데, 제2 데이터 패드(40)는 제1 데이터 패드(30)가 드러나도록 게이트 절연막(2)과 층간 절연막(3)에 뚫려 있는 접촉구(C2)를 통해 제1 데이터 패드(30)와 접촉하고 있다.
제2 데이터선(400)으로부터 연장된 소스 전극(410)이 반도체층(300)의 가장자리와 중첩되며, 드레인 전극(420)이 소스 전극(410)의 반대쪽에서 반도체층(300)의 가장자리와 중첩되어 있다. 소스 및 드레인 전극(410, 420)이 반도체층(300)과 접촉하는 면에는 전기적 접촉 특성을 좋게 하기 위한 오믹 접촉층(301)이 도핑된 비정질 규소와 같은 물질로 형성되어 있다.
드레인 전극(420)으로부터 연장된 제1 화소 전극선(430)이 제1 공통 전극선(210)과 중첩되어 있으며, 제1 화소 전극선(430)으로부터 연장된 다수의 화소 전극(440)이 공통 전극(220)과 평행하게 번갈아 형성되어 있다. 화소 전극(440)의 끝은 제1 화소 전극선(430)의 반대쪽에서 제2 공통 전극선(230)과 중첩되어 있는 제2 화소 전극선(450)에 의해 하나로 연결되어 있다.
제2 데이터선(400) 및 제2 데이터 패드(40), 소스 및 드레인 전극(410, 420), 제1 및 제2 화소 전극선(430, 450) 및 화소 전극(440) 등의 배선은 보호막(4)에 의해 덮여 있다. 게이트 패드(20) 상부에서, 보호막(4) 및 층간 절연막(3)에는 게이트 패드(20)가 드러나도록 접촉구(C1)가 뚫려 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 배선 구조에서는 게이트 배선 및 공통 배선보다 제1 데이터선(100)이 하부에 형성되어 있기 때문에, 기존의 광차단막의 폭을 넓히거나 제1 또는 제2 데이터 배선(100, 400)과 공통 전극(220)을 서로 중첩시키지 않고도 백라이트로부터 진입하는 빛을 효과적으로 가려줄 수 있다.
이에 대하여 도 6을 참고로 하여 좀 더 설명한다.
도 6은 박막 트랜지스터 기판과 대향 기판이 조립된 상태의 액정 표시 장치에서 화소의 가장자리의 빛샘이 방지되는 원리를 나타낸 단면도이다.
앞서 언급한 바와 같이, 제1 데이터선(100)은 기판(1) 위에 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(2)이 덮여 있으며, 게이트 절연막(2) 위에는 공통 전극(220) 등의 공통 배선이 형성되어 있다. 도 6에 나타난 바와 같이, 다수의 공통 전극(220) 중 제1 데이터선(100)과 인접한 공통 전극(220)은 제1 데이터선(100)과 중첩되지 않고 일정 간격 떨어져 형성되어 있고, 공통 전극(220)을 덮고 있는 층간 절연막(3) 위에는 제1 데이터선(100)과 중첩되는 형태로 제2 데이터선(400)이 형성되어 있다. 제2 데이터선(400) 역시 공통 전극(220)과는 중첩되어 있지 않다.
백라이트로부터 입사된 빛은 제1 데이터선(100)과 공통 전극(220)의 간격 사이로 투과되어 대향 기판(6)의 광차단막(7)에서 반사된다. 제1 데이터선(100)이 공통 전극(220)의 하부에 형성되어 있는 이러한 구조에서는 광차단막(7)에 도달하게되는 빛(L1)의 입사각(θ1)이 대체적으로 종래에 비해 크기 때문에, 광차단막(7)과 공통 전극(220) 사이에서 여러번 반사가 일어나 최종적으로 광차단막(7) 바깥으로 빛이 투과하는 단계에서는 빛의 세기가 매우 약해진다. 따라서, 반사된 빛에 의한 측면 크로스토크가 줄어든다. 제1 데이터선(100)과 공통 전극(220)의 사이를 최소각(θ2)으로 투과되는 빛(L2)의 경우라도 보통의 광차단막(7)에 의해 충분히 가려진다.
또한, 제1 데이터선(100)이 공통 전극(220)과 중첩되지 않는 이러한 구조에서는 기생 용량이 생기지 않으므로 구동시 비정상적으로 구동 회로에 열이 발생하는 등의 현상이 나타나지 않는다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 주 데이터선을 게이트 배선 및 공통 전극 하부층에 데이터선과 공통 전극이 중첩되지 않도록 형성함으로써, 구동 회로의 발열 현상 및 측면 크로스토크를 방지할 수 있다. 이러한 구조에서는 광차단막을 종래와 마찬가지로 금속막으로 형성할 수 있어서, 별도의 설비 투자가 필요하지 않다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고,
도 2는 도 1의 II-II'선, 즉 박막 트랜지스터에 대한 단면도이고,
도 3은 도 1의 III-III' 선, 즉 게이트 패드에 대한 단면도이고,
도 4는 도 1의 IV-IV' 선, 즉 데이터 패드에 대한 단면도이고,
도 5는 도 1의 V-V' 선에 대한 단면도이고,
도 6은 박막 트랜지스터 기판과 대향 기판이 조립된 상태의 액정 표시 장치에서 화소의 가장자리의 빛샘이 방지되는 원리를 나타낸 단면도이다.

Claims (4)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 세로 방향으로 형성되어 있으며 화상 신호가 인가되는 제1 데이터선,
    상기 제1 데이터선을 덮고 있는 제1 절연막,
    상기 제1 절연막 위에 가로 방향으로 형성되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선과 평행하게 형성되어 있으며 공통 전압이 인가되는 공통 전극선,
    상기 공통 전극선에 연결되어 있으며 상기 제1 데이터선과 평행한 다수의 공통 전극,
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
    상기 제2 기판의 한 면에 형성되어 있으며 상기 제1 데이터선 및 상기 다수의 공통 전극 중 상기 제1 데이터선과 인접해 있는 공통 전극의 일부와 중첩되어 있는 광차단막
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 다수의 공통 전극 중 상기 제1 데이터선과 인접해 있는 공통 전극은 상기 제1 데이터선과 중첩되어 있지 않은 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 게이트선 및 상기 공통 전극을 덮는 제2 절연막, 상기 제2 절연막 위에 상기 제1 데이터선과 중첩되도록 형성되어 있으며 상기 제1 데이터선과 전기적으로 연결되어 있는 제2 데이터선을 더 포함하며,
    상기 제2 데이터선은 상기 공통 전극과 중첩되어 있지 않은 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 게이트선 상부의 상기 제 2 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층, 상기 2 데이터선으로부터 연장되어 상기 반도체층의 가장자리와 중첩되는 소스 전극, 상기 소스 전극의 반대편에서 상기 반도체층의 가장자리와 중첩하는 드레인 전극, 상기 드레인 전극으로부터 연장되어 상기 공통 전극선과 중첩하는 화소 전극선 및 상기 화소 전극선으로부터 연장되며 상기 공통 전극과 나란히 번갈아 형성되어 있는 다수의 화소 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
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