KR19990074540A

KR19990074540A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR19990074540A
Application number: KR1019980008216A
Authority: KR
Inventors: 허재호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-10-05

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 박막 트랜지스터 기판의 상부에 다수의 게이트선 및 데이터선으로 정의하는 화소 영역에 화소 전극이 형성되어 있으며, 화소 영역의 경계 부분에 화소 전극과 분리되어 있는 블랙 매트릭스용 ITO막이 형성되어 있다. 또한, 박막 트랜지스터 기판과 마주하는 컬러 필터 기판의 전면에 공통 전극이 형성되어 있다. 여기서, 블랙 매트릭스용 ITO막에 공통 전압과 동일한 전압을 인가하는 경우에 노멀리 블랙 모드에서는 블랙 매트릭스용 ITO막에 대응하는 부분은 항상 어두운 상태를 표시한다. 또한, 노멀리 화이트 모드에서는 블랙 매트릭스용 ITO막에 공통 전압에 반전된 전압을 인가하여 액정 분자를 구동할 수 있는 충분한 전계를 형성하면, 블랙 매트릭스용 ITO막에 대응하는 부분은 항상 어두운 상태를 표시한다. 그러므로 이러한 블랙 매트릭스용 ITO막에 대응하는 부분은 항상 어두운 상태이므로 블랙 매트릭스를 대신한다.

Description

액정 표시 장치

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 투명 전극이 형성되어 있는 한 쌍의 투명 유리 기판, 두 유리 기판 사이의 액정 물질, 각각의 유리 기판의 바깥 면에 부착되어 빛을 편광시키는 두 장의 편광판, 그리고 빛을 발광하는 백 라이트(back light)로 이루어진다.

이러한 액정 표시 장치에서 두 기판 중 한 기판은 원하는 색을 표시하기 위한 적, 녹, 청의 컬러 필터 및 빛의 일부를 차단하기 위한 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 컬러 필터 기판이며, 나머지 다른 기판은 다수의 화소 영역에 데이터 신호를 표시하는 화소 전극과 스위칭을 통하여 화소 전극을 구동하는 박막 트랜지스터 (thin film transistor : TFT)가 각각 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판이다.

박막 트랜지스터 기판에는 단위 화소의 집합으로 이루어진 표시 영역에 표시 동작을 하는 다수의 화소 전극이 형성되어 있으며, 이 화소 전극들은 배선을 통하여 인가되는 신호에 의하여 구동된다. 배선에는 서로 교차하여 단위 화소 영역을 정의하는 게이트선과 데이터선이 있으며, 이들 배선은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 통하여 화소 전극과 연결되어 있다. 이때, 스위칭 소자는 게이트선으로부터의 주사 신호에 따라 데이터선으로부터의 화상 신호를 스위칭하여 화소 전극에 인가한다.

화소 전극과 대응하여 전기장을 형성하는 공통 전극은 액정 표시 장치의 종류에 따라 박막 트랜지스터 기판이나 컬러 필터 기판 중 하나에 형성된다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 액정 표시 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치에서 단위 화소의 구조를 도시한 단면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치에서 단위 화소 영역(P)에는, 제1 기판(1)의 위에 게이트 전극(2), 그 위의 게이트 절연막(3), 그 위의 반도체층(4), 소스 전극(5), 드레인 전극(6)으로 이루어진 박막 트랜지스터(TFT : thin film transistor)가 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(6) 쪽에는 드레인 전극(6)과 연결되어 있는 화소 전극(7)이 형성되어 있다. 이를 박막 트랜지스터 기판이라고 한다.

한편, 제2 기판(8)의 상부에는 화소 영역(P)에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(black matrix)(9)가 형성되어 있으며, 제1 기판(1)의 화소 전극(7)에 대응하는 제2 기판(8)의 상부에는 컬러 필터(10)가 형성되어 있다. 또한 제2 기판(8)의 상부에는 공통 전극(11)이 전면에 걸쳐 형성되어 있다. 이러한 제2 기판(8)을 컬러 필터 기판이라고 한다.

이러한 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치에서 블랙 매트릭스(9)는 컬러 필터(10)의 사이에 형성되어 대비비를 향상시키는 역할을 하며, 컬러 필터(10)를 통과하지 않는 빛을 차단한다. 또한, 넓은 폭을 가지는 블랙 매트릭스(9)의 일부(91)는 외부로부터 박막 트랜지스터(TFT)로 입사하는 빛(C)을 차단하여 광전 효과로 인한 누설 전류가 발생하지 않도록 하여 박막 트랜지스터(TFT)의 기능 저하를 방지한다.

한편, 이러한 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 제조 단가를 줄이는 것이 중요한 과제이다. 이를 위하여 사진 공정을 줄이는 방법이 개발되고 있는 실정이다.

제조 비용이 낮은 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치에서 하나의 단위 화소의 구조를 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 평면도이고,

도 3은 도 2에서 A-A' 부분을 도시한 단면도이다.

이러한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에는 화소 영역에 형성되어 있는 화소 전극을 제외한 부분에 블랙 매트릭스용 ITO막이 형성되어 있다.

이러한 블랙 매트릭스용 ITO막은 상부의 컬러 필터 기판에 형성되어 있는 공통 전극에 인가되는 공통 전압과 동일한 전압이 인가하거나, 공통 전압에 대하여 반전된 전압을 인가한다. 즉, 전계를 인가하지 않은 경우에 어두운 상태인 노멀리 블랙 모드에서는 공통 전압을 인가하면, 공통 전극과 동일한 전위를 가지므로 블랙 매트릭스용 ITO막으로 가려진 부분은 항상 어두운 상태가 된다. 또한, 전계를 인가하지 않는 경우에 밝은 상태인 노멀리 화이트 모드에서는 공통 전압에 대하여 반전된 전압을 인가하면, 공통 전극과 항상 전위 차를 가지므로 블랙 매트릭스용 ITO막으로 가려진 부분은 항상 어두운 상태가 된다.

이때, 블랙 매트릭스용 ITO막과 화소 전극 사이에 빛이 새는 부분에는 광차단막을 더 형성할 수도 있다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러 필터 기판에는 블랙 매트릭스가 없으며, 박막 트랜지스터 기판에 형성되어 있는 블랙 매트릭스용 ITO막이 블랙 매트릭스의 기능을 대신한다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2에서 A-A' 부분을 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 투명한 절연 기판(100) 위에 가로 방향으로 게이트선(200) 및 그 분지인 게이트 전극(210)이 형성되어 있다. 화소 영역(P)의 상부 가장자리에는 게이트선(200)과 분리되어 가로 방향으로 유지 용량용 가로 전극(220)이 형성되어 있고, 화소 영역(P)의 양쪽 가장자리에는 세로 방향으로 유지 용량용 가로 전극(220)과 연결되어 있는 유지 용량용 세로 전극(230, 240)이 서로 평행하게 형성되어 있다. 또한, 게이트 전극(210)과 인접한 화소 영역(P)에는 제1 광차단막(250)이 형성되어 있다.

기판(100) 위에는 게이트선(200), 게이트 전극(210), 유지 용량용 가로 및 세로 전극(220, 230, 240) 및 제1 광차단막(250)을 덮는 게이트 절연층(300)이 형성되어 있다.

게이트 절연층(300)의 상부에는 게이트선(200)과 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 세로 방향의 데이터선(400) 및 그 분지인 소스 전극(410)이 게이트 전극(210)과 중첩되도록 연장되어 있다. 또한, 일단은 게이트 전극(210)과 중첩되어 있으며 타단은 화소 영역(P)까지 연장되어 있는 드레인 전극(420)이 형성되어 있다. 여기서, 드레인 전극(420)은 소스 전극(410)과 분리되어 있으며, 드레인 전극(420)의 일부는 제1 광차단막(250)과 중첩되어 있다. 또한, 드레인 전극(420)의 상부에는 양단이 유지 용량용 가로 전극(220) 및 제1 광차단막(250)의 상단과 각각 중첩되어 있는 제2 광차단막(430)이 가로 방향으로 형성되어 있으며, 드레인 전극(420)의 좌측에는 양단이 유지 용량용 가로 전극(220) 및 제1 광차단막(250)의 하단과 각각 중첩되어 있는 제3 광차단막(440)이 형성되어 있다. 화소 전극(P)의 하부 가장자리에는 게이트선(200)과 평행하며, 양단이 각각 유지 용량용 세로 전극(230, 240)의 끝부분과 각각 중첩되어 있는 제4 광차단막(450)이 가로 방향으로 형성되어 있다.

게이트 절연막(300) 위에는 데이터선(400), 소스/드레인 전극(410, 420) 및 제2, 제3 및 제4 광차단막(430, 440, 450)을 덮는 보호막(600)이 형성되어 있다. 이때, 보호막(600)에는 드레인 전극(420)의 일부를 노출시키는 접촉 구멍(800)이 형성되어 있다.

보호막(600) 위 화소 영역(P)에는 접촉 구멍(800)을 통하여 드레인 전극(420)과 연결되어 있으며, 투명 도전막인 ITO(indium tin oxide)로 이루어진 화소 전극(700)이 형성되어 있다. 이때, 화소 전극(700)은 제1, 제2, 제3 및 제4 광차단막(250, 430, 440, 450) 및 유지 용량용 전극(220, 230, 240)의 가장자리 부분과 중첩되도록 형성되어 있다. 보호막(600) 위에는 또한 게이트선(200), 데이터선(400), 게이트 전극(210), 소스 전극(410) 및 드레인 전극(420)의 일부를 덥고 있으며, 화소 전극(700)과 분리되어 있는 블랙 매트릭스용 ITO막(710)이 화소 전극(700)의 경계선을 따라 제1, 제2, 제3 및 제4 광차단막(250, 430, 440, 450) 및 유지 용량용 전극(220, 230, 240)의 가장자리 부분과 중첩되도록 형성되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서, 블랙 매트릭스용 ITO막(710)은 투명한 도전 물질로 이루어져 있으므로 그 자체로서 빛을 차단하기보다는 액정의 특성을 이용하여 어두운 상태를 표시하도록 하여 블랙 매트릭스의 역할을 대신하도록 하는 것이다.

첫 번째 방법은, 블랙 매트릭스용 ITO막(710)을 컬러 필터 기판에 형성되어 있는 공통 전극(도 1참조)과 연결하여 공통 전극에 인가되는 공통 전압과 동일한 전압이 인가하는 방법이다. 이때, ITO막(710)과 공통 전극은 항상 등전위 상태이므로 이들 사이의 액정 분자들은 게이트선(200) 및 데이터선(400)에 인가되는 신호가 변하더라도 전계의 영향을 받지 않고 배향 방향을 따라 항상 배열된다. 따라서, 전계를 인가하지 않은 경우에 어두운 상태를 표시하는 노멀리 블랙 모드에서 블랙 매트릭스용 ITO막(710)에 대응하는 부분은 항상 어두운 상태를 표시하게 된다.

두 번째 방법은, 전계를 인가하지 않는 경우에 밝은 상태를 표시하는 노멀리 화이트 모드에서 적용되는 방법으로서, 블랙 매트릭스용 ITO막(710)에 공통 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 반전된 전압을 인가하는 것이다. 그러면, 블랙 매트릭스용 ITO막(710)과 공통 전극 사이에는 항상 액정 분자를 충분히 구동할 수 있는 전계가 형성되므로 블랙 매트릭스용 ITO막(710)에 대응하는 부분은 항상 어두운 상태를 표시하게 된다.

블랙 매트릭스용 ITO막(710)에 인가되는 전압은 공통 전압에 대하여 반전된 전압이 아니더라도 액정 분자를 충분히 구동할 수 있는 전계를 만들 수 있는 전압이면 가능하다.

이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에서 제1, 제2, 제3, 제4 광차단막(250, 430, 440, 450)은 블랙 매트릭스용 ITO막(710)과 화소 전극(700) 사이에서 새는 빛을 차단하기 위해 형성되어 있는 것이며, 이들은 모두 플로팅(floating)된 상태이다.

이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하기 위해서 추가되는 공정은 없으며, 블랙 매트릭스용 ITO막(710)은 화소 전극(700)을 형성할 때 동시에 형성하며, 제1 광차단막(250)은 게이트선(200)을, 제2, 제3 및 제4 광차단막(430, 440, 450)은 데이터선(400)을 형성할 때 각각 형성하면 된다.

따라서 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 블랙 매트릭스용 ITO막을 형성하고, 이에 대응하는 부분을 어두운 상태로 표시하여 블랙 매트릭스의 기능을 대신하도록 함으로서, 액정 표시 장치의 제조 단가를 줄일 수 있다.

Claims

서로 교차하는 게이트선과 데이터선으로 정의되는 다수의 화소 영역에 형성되어 있는 화소 전극, 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극과 분리되어 있으며 상기 화소 전극을 제외한 상기 화소 영역의 경계에 블랙 매트릭스용 투명 도전막이 형성되어 있는 제1 기판,

상기 제1 기판과 마주하며, 전면에 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판

을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 블랙 매트릭스용 투명 도전막은 ITO로 이루어져 있으며, 상기 공통 전극에 인가되는 전압과 동일한 전압이 인가되거나 반전된 전압이 인가되는 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 화소 전극과 블랙 매트릭스 사이에 광차단막을 더 포함하는 액정 표시 장치.