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KR0145905B1 - 리버스 틸트 현상을 방지하는 액정 표시장치 - Google Patents

리버스 틸트 현상을 방지하는 액정 표시장치

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KR0145905B1
KR0145905B1 KR1019950007113A KR19950007113A KR0145905B1 KR 0145905 B1 KR0145905 B1 KR 0145905B1 KR 1019950007113 A KR1019950007113 A KR 1019950007113A KR 19950007113 A KR19950007113 A KR 19950007113A KR 0145905 B1 KR0145905 B1 KR 0145905B1
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김광호
삼성전자주식회사
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Abstract

이 발명은 리버스 틸트(reverse tilt) 현상을 방지하는 액정 표시장치에 관한 것이다.
액정 표시장치의 액정을 구동하기 위하여 반도체 소자를 사용하는 경우에 있어서, 반도체 소자의 금속 전극과 화소 전극 사이에 전압차가 발생하면, 화소 전극 사이에 형성되는 화소 주변부에 전계가 형성되어 화소 주변부의 액정분자를 제어 할 수 없어 리버스 틸트 현상이 발생하고, 이에 따라 빛이 누출되는 현상이 발생한다.
이를 해결하기 위하여 종래에는 블랙 매트릭스를 화소 주변부 보다 약 5㎛이상 넓게 형성하여 액정 표시장치의 개구율을 저하시키는 문제점이 있었다.
따라서, 이 발명에서는 화소 주변부에 절연 층과 금속층을 추가로 형성하여 리버스 틸트 현상을 방지하고, 화소 주변부의 액정 분자를 제어 할 수 있도록 구성하여 빛이 누출되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.
이에 따라 블랙 매트리스의 크기를 줄일 수 있어 액정 표시장치의 휘도와 컨트라스트 비를 향상시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있고, 상기한 금속 층을 불투명 금속 물질로 구성하면 이 금속 층이 블랙 매트릭스 역할을 하게 되어 액정 표시장치 상부 기판의 구성이 간단해 진다는 효과를 가져온다.

Description

리버스 틸트 현상르 방지하는 액정 표시장치
제1도는 종래 액정 표시장치의 단면도
제2도는 종래 액정 표시장치의 평면도
제3도는 이 발명에 따른 액정 표시장치의 단면도
제4도는 이 발명에 따른 액정 표시장치의 평면도이다
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
6: 게이트 전극 7: 게이트 절연막
8: 층간 절연막 9: 금속 전극
10: 보호막 11: 화소 전극
12: TFT 13: 데이터 라인
14: 게이트 라인 15: 화소
16: 화소 주변부 17: 블랙 매트리스
18: 절연 층 19: 금속 층
20: 컨택트 홀 21: 부가용량용 게이트 전극
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래 기술]
이 발명은 리버스 틸트 현상을 방지하는 액정 표시장치에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 화면을 표시 할 수 있도록 액정을 구동시키는 반도체 소자에 박막 트랜지스터(이하 TFT라 한다)를 사용하는 액정 표시장치에 있어서 화소 전극 상이의 화소 주변부에 발생하는 리버스 틸트 현상을 방지하기 위한 액정 표시장치의 구조에 관한 것이다.
정보 표시소자의 휴대화가 일반적인 추세로 되어가면서 휴대가 가능한 평판 표시장치에 대한 욕구가 점차로 커지고 있는데, 이러한 욕구를 만족시키기 위하여 최근까지 많은 평판 표시 소자가 개발되었다.
평판 소자로 사용되는 표시장치 중에서 대표적인 것으로 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: plasma display panel)과 액정 표시장치(liquid crystal display)가 있다.
휴대용 표시장치에 사용하기 위하여는 가볍고 저소비 전력이어야 한다는 등의 여러 가지 조건들이 있는데, 플라즈마 디스플레이 패널의 경우는 면적이 작아질 경우 고 해상도를 실현하기 어렵고 또한 소비 전력이 큰 관계로 현재까지 실용화에는 문제점을 가지고 있다.
이에 반해 액정 표시장치는 일반적으로 저전압으로 구동 할 수 있어 다른 표시장치에 비해 소비 전력이 아주 적고, 표시면의 면적을 크게 해도 표시장치 내부에서 소비되는 전력의 증가는 거의 무시 할 수 있으며, 저전압의 집적회로(integrated circuit)로 직접 구동 할 수 있기 때문에 구동 회로의 설계가 대단히 용이하고 다른 전자 장치에 내장시키는 경우에도 표시장치용 전원 회로를 특별히 준비하지 않아도 된다는 이점이 있다.
일반적으로 화면을 구성하기 위하여 화소라는 작은 면적을 갖는 작은 단위로 분할하고 이 화소를 여러 가지 방법으로 동작시켜 영상을 표현 할 수 있도록 하는데 액정 표시장치는 이러한 화소를 동작시키기 위하여 반도체 소자를 이용한다.
액정 표시장치의 화면을 표시하는 부분인 액정 패널(panel)에 일정한 면적을 갖는 화소가 형성되는데, 화소는 액정(liquid crystal)에 전압을 인가하기 위한 반도체 소자와 이들의 전극 및 배선, 블랙 매트릭스(black matrix), 컬러 필터(color filter), 공통전극 및 화소 전극 등의 여러 가지 소자로 구성된다.
액정은 전압을 인가하면 인가된 전압에 따라 생성되는 전계에 의해서 액정분자가 일정한 방향으로 배열을 하게 되어 빛의 투과율이 변한다는 특성이 있는데, 이 발명은 이와 같이 화소를 구성하는 액정을 구동하여 화소를 동작시키는 반도체 소자로 박막 트랜지스터(thin film transistor, 이하 TFT라 한다)를 사용한 액정 표시장치에 관한 것이다.
TFT를 사용한 액정 표시장치에 있어서 높은 화소 밀도와 고 해상도를 갖는 액정 표시장치를 실현하기 위해서 고 이동도(high-mobility)를 갖고, 또한 누설전류(leakage current)를 감소시키기 위하여LDD(lightly doped drain)구조를 갖는 TFT를 사용한다. (SID 94 digest p75-78 : High-Mobility Poly-Si TFTs with Tungsten-Polycide Gate for 1.9-Mpixel HDTV LCD Project)
이와 같이 LDD 구조를 갖는 TFT를 사용한 액정 표시장치를 제1도와 제2도에 도시하였는데, 제1도는 종래 액정 표시장치의 단면도로서 액정 표시장치의 화면표시부를 나타내고, 제2도는 종래 액정 표시장치의 평면도로서 제1도에서 액정 표시장치의 하부기판을 나타내고 있다.
제1도에 도시한 바와 같이 종래의 액정 표시장치는 상부 기판(1)과 하부 기판(2) 사이에 있는 액정(3)을 주입하고 이 액정(3)을 구동하기 위해 하부 기판에 TFT를 형성한다.
하부 기판(2)은 패드(pad) 보강층(4)과, 패드 보강층(4)위에 형성되는 액티브 폴리(ative poly, 5)와, 상기한 액티브 폴리(5)위에 형성되는 게이트 전극(6)과, 액티브 폴리와 게이트 전극 사이의 절연막(7)과, 알루미늄(Al), 크론(Cr), 탄탈(Ta) 등으로 구성되는 금속 전극(9)과, 각 전극 또는 층들 사이의 절연을 위해 형성하는 층간 절연막(8)과, 상기한 소자들을 보호하기 위한 보호막(10)과, 액정(3)에 전계를 형성하기 위해 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성하는 화소전극(11)이 형성되고, 상부기판91)에는 블랙 매트릭스(black matrix, 17)가 형성된다.
또한, 제2도에 도시한 바와 같이 외부에서 들어오는 구동 신호를 TFT(12)에 전달하기 위해서 데이타 라인(data line, 13)과 게이트 라인(gate line, 14)이 형성되는데, 외부에서 드러온 구동 신호가 TFT(12)에 전달되면 제1도의 화소전극(11)에 전압이 인가되어 제2도의 화소(15)가 동작하게 된다.
그러나, 화소 전극(11)과 TFT(12)의 금속 전극(9) 사이에 전압차가 발생하여 화소 전극(11) 또는 화소(15) 주변 단차 사이의 공간에 전계가 형성되고, 이에 따라 화소 주변부(16)에 위치한 액적(3)에 리버스 틸트(reverse tilt)가 일어나게 된다. 즉, 화소 전극(11)과 TFT(12)의 드레인(drain) 또는 소스(sourse)로 사용되는 금속 전극(9) 사이에 형성되는 전계에 따라 액정(3)분자가 배열하게 되어 데이타 라인(13)과 게이트 라인(14)에 의해 TFT(12)에 인가되는 구동신호로 액정(3)을 제어할 수 없게 되는 특성을 나타내게 된다.
따라서, 리버스 틸트가 발생한 화소 주변부(16)에서 빛의 누설이 발생하여 액정 표시장치의 표시 품질을 저하시키게 된다.
즉, 화소 주변부(16)에 위치한 상부 기판(1)에 형성하는 블랙 매트릭스(black matrix, 17)의 가장자리에서 빛의 누출이 발생하여 컨트라스트 비가 저하한다.
이러한 현상을 방지하기 위하여 종래에는 제1도에 도시한 바와 같이 블랙 매트릭스(17)를 화소 전극(11)과 약간 겹치도록 하여 화소 주변부(16)보다 5㎛이상 넓게 형성해야 한다.
그러나, 이와 같이 블랙 매트릭스를 형성하면 화소의 개구율이 저하하게 되어 화면이 어두어지므로서 휘도가 감소한다는 문제점이 있다.
[발명의 목적]
이 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리버스틸트 현상을 방지하여 개구율을 향상시킨 액정 표시장치를 제공하는데 있다.
[발명의 구성, 작용 및 효과]
상기한 목적을 달성하기 위하여 이 발명에서는, 하부 기판에 형성된 패드 보강층과, 상기한 패드 보강층 위에 형성되는 액티브 폴리와, 상기한 액티브 폴리 위에 형성되는 게이트 전극과, 액티브 폴리와 게이트 전극 사이에 형성되는 게이트 절연막과, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 탄탈(Ta) 등으로 구성되는 금속전극과, 각 전극 또는 충돌 사이의 절연을 위해 형성하는 층간 절연막과, 상기한 소자들을 보호하기 위한 보호막과, 액정 에 전계를 형성하기 위해 ITO 등으로 구성하는 화소 전극과, 블랙 매트릭스가 형성된 상부 기판으로 구성된 액정 표시장치에 있어서, 상기한 보호막과 상기한 화소 전극 위에 형성되는 절연 층과, 상기한 절연 층과, 상기한 절연 층위에 형성되는 금속 층을 더 포함하여 형성하였다.
이를 실시예로써 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도와 제4도는 이 발명에 따른 액정 표시장치의 단면도 및 평면도로서, 제4도는 제3도의 하부 기판을 나타내고 있다.
제3도와 제4도에 도시한 바와 같이 이 발명에 따른 액정 표시장치는 패드 보강층(4), 액티브 폴리(5), 게이트 전극(6), 게이트 절연막(7), 금속 전극(9), 층간 절연막(8), 보호막(10), 화소 전극(11)이 형성된 하부 기판(2)과 블랙 매트릭스(17)가 형성된 상부 기판(1)으로 구성된 종래의 액정 표시장치의 구조에서 상기한 보호막(10)과 화소 전극(11)위에 절연층(18)을 형성하고 화소 주변부(16)위치의 절연층(18)위에 금속 층(19)을 형성한다.
즉, 종래의 보호막(10), 게이트 절연막(7), 층간 절연막(8) 등을 구성하는 절연물질로 이들을 형성하는 기존의 공정을 이용하여 절연층(18)을 형성하고, 화소 전극(11)을 구성하는 ITO 또는 TFT(12)의 게이트 전극(6)과 금속 전극(9)을 구성하는 알루미늄, 크롬, 탄탈 등의 금속 물질로 금속 층(19)을 형성한다. 이때 금속 층(19)은 절연 층(18)에 컨택트 홀(contact hole,20)을 형성하여 화소 전극(11)과 연결되도록 구성한다.
이와 같은 구성을 갖는 액정 표시장치는 상기한 바와 같이 종래의 제조 공정을 이용하여 절연 층과 금속 층을 형성할 수 있는데, 금속 층은 화소 주변부 위에 형성되어 화소 전극과 금속 전극 사이에 형성되는 전계를 금속 층이 차폐하는 효과를 갖게 되므로 화소 주변부에 위치한 액정 분자가 전계의 영향을 받지 않게 되어 리버스 틸트 현상을 제거하는 효과를 가져온다.
또한, 데이타 라인과 게이트 라인에 의해 TFT에 전달되는 구동 신호가 화소 전극과 연결된 금속 층이 화소 주변부에 위치한 액정을 제어 할 수 있어 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있고, 리버스 틸트 현상을 방지하여 빛이 누출되는 것을 막을 수 있어 블랙 매트릭스의 크기를 줄일 수 있으므로 화소의 개구율을 향상시킬 수 있어 휘도가 개선된다는 효과와 블랙 매트릭스의 정렬이 어긋나 있는 경우나 두장의 기판이 정확하게 결합되지 않은 경우에도 빛의 누설이 발생하지 않는 효과를 가져올 수 있다.
아울러 금속 층을 블랙 매트릭스를 구성하는 물질 또는불투명한 금속 물질로 구성하면 이 금속 층이 블랙 매트릭스와 같은 역할을 할 수 있어 상부 기판에 블랙 매트릭스를 형성하지 않아도 되어 액정 표시장치의 구성이 간단해진다는 효과를 가져온다.

Claims (10)

  1. 하부 기판에 형성된 패드 보강층과, 상기한 패드 보강층 위에 형성되는 액티브 폴리와, 상기한 액티브 폴리위에 형성되는 게이트 전극과, 액티브 폴리와 게이트 전극 사이의 게이트 절연막과, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 탄탈(Ta) 등으로 구성되는 금속 전극과, 각 전극 또는 충돌 사이의 절연을 위해 형성하는 층간 절연막과, 상기한 소자들을 보호하기 위한 보호막과, 액정에 전계를 형성하기 위해 ITO 등으로 구성하는 화소 전극과, 블랙 매트릭스가 형성된 상부 기판으로 구성된 액정 표시장치에 있어서, 상기한 보호막과 상기한 화소 전극위에 형성되는 절연 층과, 상기한 절연 층 위에 형성되는 금속 층을 더 포함하여 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 절연층은 상기한 보호막을 구성하는 물질로 형성함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 절연 층은 상기한 층간 절연막을 구성하는 물질로 형성함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 금속 층은 상기한 화소 전극을 구성하는 물질로 형성함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 상기한 금속 층은 상기한 금속 전극을 구성하는 물질로 형성함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기한 금속 층은 상기한 블랙 매트릭스를 구성하는 물질로 형성함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기한 금속 층을 불투명 금속 물질로 구성함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기한 블랙 매트릭스를 상기한 상부기판에 형성하지 않고 상기한 금속 층을 블랙 매트릭스로 사용함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기한 절연 층에 컨택트 홀을 형성하는 상기한 금속 층과 상기한 화소 전극이 서로 연결되도록 구성함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기한 금속 층은 상기한 화소 전극 사이에 형성되는 화소 주변부 위에 형성함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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