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KR100623443B1 - 멀티 도메인 액정 표시소자 - Google Patents

멀티 도메인 액정 표시소자 Download PDF

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KR100623443B1
KR100623443B1 KR1019990010341A KR19990010341A KR100623443B1 KR 100623443 B1 KR100623443 B1 KR 100623443B1 KR 1019990010341 A KR1019990010341 A KR 1019990010341A KR 19990010341 A KR19990010341 A KR 19990010341A KR 100623443 B1 KR100623443 B1 KR 100623443B1
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liquid crystal
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 개구율을 높이도록 한 액정 표시소자에 관한 것이다.
본 발명에 따른 멀티 도메인 액정 표시소자는 데이터신호가 공급되는 데이터라인과, 액정을 구동하기 위한 화소전극과, 데이터라인과 교차되게 형성되는 게이트라인과, 게이트라인과 데이터라인의 교차부에 형성됨과 아울러 화소전극에 접속된 스위칭소자와, 게이트라인과 동일 평면 상에 형성되고 데이터라인과 화소전극의 길이방향으로 중첩되게 형성되어 공통전압신호에 의해 상기 액정의 배향방향을 조절하기 위한 부수전극라인과, 부수전극라인과 데이터라인 사이에 형성되어 부수전극라인과 데이터라인 사이를 절연시키는 유기절연막과, 데이터라인과 화소전극 사이에 형성되어 데이터라인과 화소전극 사이를 절연시키는 보호막을 구비한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 멀티 도메인 액정표시소자는 데이터라인과 부수전극라인이 유기절연막을 사이에 두고 중첩되어 그 중첩부만큼 화소면적을 넓힐 수 있으므로 개구율이 증대된다.

Description

멀티 도메인 액정 표시소자{Multi-Domain Liquid Crystal Display Device}
도 1은 종래의 멀티 도메인 액정 표시소자를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에서 선 "A-A'"을 따라 절취하여 나타내는 단면도.
도 3은 도 1에서 선 "B-B'"을 따라 절취하여 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 도메인 액정 표시소자를 나타내는 평면도.
도 5는 도 4에서 선 "C-C'"를 따라 절취하여 나타내는 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 게이트절연막 2,32 : 데이터라인
3,33 : 보호막 4 : 드레인전극
5,35 : 부수전극라인 6,36 : 화소전극
7n,7n-1 : 게이트라인 8 : 드레인콘택
9 : 소오스전극 10 : TFT
11 : 게이트전극 13 : 보조캐패시터
14 : 보조캐패시터콘택 31 : 유기절연막
본 발명은 액정 표시소자에 관한 것으로, 특히 개구율을 높이도록 한 액정 표시소자에 관한 것이다.
액정 표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지는 반면, 시야각이 좁은 단점을 갖는 평판 표시장치이다. 이러한 액정 표시장치는 노트북 PC, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트렌지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.
액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 화소들이 게이트라인들과 데이터라인들의 교차부들 각각에 배열되어진 화소매트릭스(Picture Element Matrix 또는 Pixel Matrix)에 텔레비전 신호와 같은 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 화소들 각각은 데이터라인으로부터의 데이터신호의 전압레벨에 따라 투과 광량을 조절하는 액정셀을 포함한다. TFT는 게이트라인과 데이터라인들의 교차부에 설치되어 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 액정셀쪽으로 전송될 데이터신호를 절환하게 된다.
액정 표시장치의 좁은 시야각을 보상하기 위하여, 최근에는 한 화소 내에서 둘 이상으로 나누어진 서브영역(Sub-pixel 또는 Sub-Domain)들 각각에서 액정들의 배향방향을 서로 다른 방향으로 조절하기 위한 방안이 제안되고 있다. 이러한 액정표시장치는 화소전극 주변에 부수전극라인이 설치되는 멀티 도메인 액정표시소자를 포함하고 있다.
도 1을 참조하면, TFT(10)의 드레인전극(4)에 접속된 화소전극(6)과, 화소전극(6) 주변에 형성되는 부수전극라인(5)을 구비한 멀티 도메인 액정표시소자가 도시되어 있다. 게이트라인들(7n,7n-1)과 데이터라인들(2)은 기판 상에 교차되게 형성된다. TFT(10)는 게이트라인(7n)에 접속된 게이트전극(11), 데이터라인(2)에 접속된 소오스전극(9) 및 드레인콘택(8)을 경유하여 화소전극(6)에 접속된 드레인전극(4)으로 이루어진다. 또한, TFT(10)에는 게이트전극(11)과 소오스전극(9) 사이에 활성층(도시하지 않음)이 형성된다. 화소전극(6)은 광투과율이 높은 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지며, 게이트라인(7n,7n-1)과 데이터라인(2)의 교차부 내에 형성된다. 이 화소전극(6)은 드레인콘택(8)을 경유하여 TFT(10)의 드레인전극(4)과 접속됨과 아울러 보조캐패시터콘택(14)을 경유하여 보조캐패시터(13)와 접속된다. 화소전극(6)은 드레인콘택(8)을 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 상부 유리기판에 형성되는 투명전극(도시하지 않음)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 때, 액정은 유전이방성에 의해 회전하게 되며, 화소전극(6)을 경유하여 공급되는 광을 상부 유리기판 쪽으로 투과시키게 된다. 보조캐패시터(13)와 앞단 게이트라인(7n-1)은 앞단 게이트라인(7n-1)의 스캐닝기간에 전압을 충전하고 화소전극(6)에 데이터신호가 공급되는 스캐닝기간에 충전된 전압을 방전하여 화소전극(6)의 전압변동을 방지하는 보조 캐패시터(Cst) 역할을 하게 된다. 부수전극라인(5) 은 데이터가 화소에 공급되는 스캐닝기간에 투명전극과 전위차를 발생시켜 액정의 배향방향을 조정하게 된다. 이 부수전극라인(5)은 외부의 공통전압 발생회로로부터 공통전압(Vcom)이 공급된다.
이와 같은 멀티 도메인 액정 표시소자의 구조 및 제조방법을 도 1 및 도 2를 결부하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 하부 유리기판 상에 게이트물질(Mo, Al, Cr 등의 금속)이 증착된 후, 사진식각(Photoetching)에 의해 패터닝된다. 패터닝된 게이트물질층은 게이트라인(7n,7n-1) 및 TFT(10)의 게이트전극(11)이 된다. 게이트라인(7n,7n-1)을 포함하여 하부 유리기판 위에는 SiNx 등의 게이트절연물질이 전면 증착된 후, 게이트절연물질위에는 a-Si 등의 비정질 실리콘과 n+ a-Si이 연속 증착된다. 이들 게이트절연물질, a-Si 및 n+ a-Si은 사진식각에 의해 패터닝되어 각각 게이트절연막(1), 활성층 및 n+층이 된다. n+층과 게이트절연막(1) 위에는 Cr, Mo 등의 금속물질이 증착된 후, 패터닝된다. 패터닝된 금속물질층은 데이터라인(2), 보조캐패시터(13), TFT(10)의 소오스전극(9) 및 드레인전극(4)이 된다. 보조캐패시터(13)와 앞단의 게이트라인(7n-1)은 도 3에서 나타낸 바와 같이 게이트절연막(1)을 사이에 두고 보조 캐패시터(Cst) 역할을 하게 된다. TFT(10)에서 패터닝된 소오스전극(9) 및 드레인전극(4) 사이의 n+층은 제거된다. n+층의 식각에 의해 노출된 활성층을 포함하여 하부 유리기판 위에는 SiNx가 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 전면 증착된다. 보호막(3)에서 데이터라인(2) 및 게이트라인(7,7n-1)의 끝단부 패드, TFT(10)의 드레인전극(4) 위쪽 및 보조캐패시터(13) 위쪽은 사진직각에 의해 콘택홀이 형성된다. 콘택홀 형성공정 후에 보호막(3) 위에는 ITO가 스퍼터링에 의해 전면 증착된 후, 패터닝된다. 패터닝된 ITO층은 화소전극(6)과 부수전극라인(5)이 된다. 한편, 부수전극라인(5)은 화소전극(6)과 다르게 금속물질로 형성될 수 있다. 이 경우, 부수전극라인(5) 이외의 보호막(3) 위에는 마스크가 형성된 후, 부수전극라인(5)을 형성하기 위해 금속물질이 증착된다.
그러나 종래의 멀티도메인 액정 표시소자는 데이터라인(2)과는 별도로 부수전극라인(5)이 형성되어야 하는 만큼 화소면적이 줄어들게 되어 개구율이 작은 단점이 있다. 화소는 가로방향보다 세로방향이 더 크기 때문에 가로방향에서의 개구율 감소보다 세로방향에서의 개구율 감소가 표시품위를 더욱 심하게 저하시키게 된다. 종래 보호막(3)의 재료로는 유전상수가 대략 6.7 정도인 SiNx 등의 무기물질이 사용되며, 데이터라인(2)과 부수전극라인(5)은 커플링(Coupling)이 발생되지 않도록 기판 상에서 소정간격만큼 분리된다. 이에 따라, 데이터라인(2)과 부수전극라인(5)이 점유하는 면적만큼 화소의 세로방향에서 개구율이 감소될 수밖에 없다. 더욱이, 화소간 빛이 새는 영역을 막기 위하여 상부 유리기판에 형성되는 블랙 매트릭스(Black matrix)가 화소전극(6)의 좌/우측단부 및 상/하측단부에 대략 5μm 정도 화소에 중첩되기 때문에 그만큼 화소면적이 줄어들게 되므로 개구율은 더욱 줄어들게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 개구율을 높이도록 한 멀티 도메인 액정 표시소자 를 제공하는데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 멀티 도메인 액정 표시소자는, 데이터신호가 공급되는 데이터라인과, 액정을 구동하기 위한 화소전극과, 상기 데이터라인과 교차되게 형성되는 게이트라인과, 상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차부에 형성됨과 아울러 상기 화소전극에 접속된 스위칭소자와, 상기 게이트라인과 동일 평면 상에서 형성되고 상기 데이터라인과 화소전극의 길이방향으로 중첩되게 형성되어 공통전압신호에 의해 상기 화소전극과 전위차를 발생시키는 부수전극라인과, 상기 부수전극라인과 상기 데이터라인 사이에 형성되어 상기 부수전극라인과 상기 데이터라인 사이를 절연시키는 유기절연막과, 상기 데이터라인과 상기 화소전극 사이에 형성되어 상기 데이터라인과 화소전극 사이를 절연시키는 보호막을 구비하되, 상기 데이터라인과 부수전극라인이 상기 유기절연막을 사이에 두고 중첩되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 도메인 액정 표시소자의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 멀티 도메인 액정표시소자는 상호 교차되는 데이터라인(32) 및 게이트라인(7n,7n-1)과, 데이터라인(32) 및 게이트라인(7n,7n-1) 사이의 화소영역 내에 형성되는 화소전극(36)과, 게이트라인(7n,7n-1)과 동일 평면 상에 형성됨과 아울러 데이터라인(32)과 화소전극(36)에 중첩되는 부수전극라인(35)을 구비한다. TFT(10)는 게이트라인(7n,7n-1)에 접속된 게이트전극(11), 데이터라인(32)에 접속된 소오스전극(9) 및 드레인콘택(8)을 경유하여 화소전극(36)에 접속된 드레인전극(4)으로 이루어진다. 또한, TFT(10)에는 게이트전극(11)과 소오스전극(9) 사이에 활성층이 형성된다. 화소전극(36)은 광투과율이 높은 ITO로 이루어지며, 게이트라인(7n,7n-1)과 데이터라인(32)의 교차부 내에 형성된다. 이 화소전극(36)은 드레인콘택(8)을 경유하여 TFT(10)의 드레인전극(4)과 접속됨과 아울러 앞단 게이트라인(7n-1)과 중첩된다. 화소전극(36)은 드레인콘택(8)을 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 상부 유리기판에 형성되는 투명전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 때, 액정은 유전이방성에 의해 회전하게 되며, 화소전극(36)을 경유하여 공급되는 광을 상부 유리기판 쪽으로 투과시키게 된다. 부수전극라인(35)은 화소전극(36) 주변에 배치되어 데이터가 화소에 공급되는 스캐닝기간에 공급되는 공통전압(Vcom)에 의해 화소전극(36)과 전위차를 발생시켜 액정의 배향방향을 조절하게 된다. 이 부수전극라인(35)은 게이트라인(7n,7n-1)과 동일 평면 상에 형성됨과 아울러 후술되는 유기절연막을 사이에 두고 데이터라인(32)과 화소전극(36)에 중첩된다. 이에 따라, 화소전극(35)은 적어도 부수전극라인(35)이 데이터라인(32)과 중첩되는 폭만큼 폭방향의 길이가 길어지게 된다. 또한, 부수전극라인(35)과 화소전극(36)의 중첩부는 화소전극(36)의 전압변동을 방지하는 보조 캐패시터(Cst) 역할을 겸하게 되므로 보조 캐패시터(Cst)의 캐패시턴스가 증대된다. 게이트라인(7n,7n-1)과 마찬가지로, 부수전극라인(35)이 금속물질로 이루어지게 되면 부수전극라인(35)은 화소간 빛이 새는 영역을 막기 위한 블랙 매트릭스 역할을 겸하게 된다. 이 경우에는 별도의 블랙 매트릭스가 필요없게 된다.
이와 같은 멀티 도메인 액정 표시소자의 구조 및 제조방법은 다음과 같다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 하부 유리기판 상에 금속물질(Mo, Al, Cr 등의 금속)이 증착된 후, 사진식각에 의해 패터닝된다. 패터닝된 금속물질층은 게이트라인(7n,7n-1), TFT(10)의 게이트전극(11) 및 부수전극라인(35)이 된다. 부수전극라인(35)은 광차단율이 높은 금속으로 이루어지므로 블랙 매트릭스(Black matrix) 역할을 겸하게 된다. 게이트라인(7n,7n-1) 및 부수전극라인(35)을 포함하여 하부 유리기판 위에는 유전율이 낮은 유기물질이 스핀코팅에 의해 도포된 후, 유기물질층 위에는 a-Si 등의 비정질 실리콘과 n+ a-Si이 연속증착된다. 이들 유기물질, a-Si 및 n+ a-Si은 패터닝되어 각각 유기절연막(31), 활성층 및 n+층이 된다. 유기절연막(31)은 게이트절연막 역할을 하게 된다. n+층과 유기절연막(31) 위에는 Cr, Mo 등의 금속물질이 증착된 다음, 패터닝된다. 패터닝된 금속물질층은 데이터라인(32), TFT(10)의 소오스전극(9) 및 드레인전극(4)이 된다. 여기서, 데이터라인(32)은 부수전극라인(35)에 중첩되게 유기절연막(31) 상에서 패터닝된다. TFT(10)에서 패터닝된 소오스전극(9) 및 드레인전극(4) 사이의 n+층은 제거된다. n+층의 식각에 의해 노출된 활성층을 포함하여 하부 유리기판에는 SiNx가 CVD에 의해 증착된다. 데이터라인 및 게이트라인의 끝단부 패드와 TFT(10)의 드레인전극(4) 위쪽의 보호막(33)에는 콘택홀이 형성된다. 보호막(33) 위에는 ITO 가 스퍼터링에 의해 전면 증착된 후, 패터닝된다. 패터닝된 ITO층은 화소전극(36)이 된다. 여기서, 화소전극(36)의 좌/우측 끝단부는 유기절연막(31)과 보호막(33)을 사이에 두고 부수전극라인(35)과 일부 중첩된다.
전술한 바와 같이, 게이트절연막으로서 유기물질이 사용되면 부수전극라인(35)에 대하여 데이터라인(32)과 화소전극(36)이 중첩될 수 있다. 이는 데이터라인(32)과 부수전극라인(35)이 유기절연막(31)을 사이에 두고 중첩되더라도 유기절연막(31)이 두껍게 적층할 수 있음과 아울러 그 유전상수가 낮으므로 부수전극라인(35)과 데이터라인(32) 사이 또는 부수전극라인(35)과 화소전극(36) 사이의 커플링을 방지할 수 있기 때문이다. 이와 같이, 부수전극라인(35)에 대하여 데이터라인(32)과 화소전극(36)이 중첩되면 그 중첩되는 면적만큼 화소전극(36)의 면적을 넓힐 수 있으므로 개구율이 높아지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 도메인 액정 표시소자는 데이터라인과 부수전극라인이 유기절연막을 사이에 두고 중첩되어 그 중첩부만큼 화소면적을 넓힐 수 있으므로 개구율이 증대된다. 본 발명에 따른 멀티 도메인 액정 표시소자는 화소간 경계부에 광차단율이 높은 금속으로 부수전극라인이 형성된다. 이에 따라, 부수전극라인은 화소간 빛이 새는 영역을 막기 위한 블랙 매트릭스 역할을 겸하게 되므로 별도의 블랙 매트릭스가 필요없게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (4)

  1. 데이터신호가 공급되는 데이터라인과,
    액정을 구동하기 위한 화소전극과,
    상기 데이터라인과 교차되게 형성되는 게이트라인과,
    상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차부에 형성됨과 아울러 상기 화소전극에 접속된 스위칭소자와,
    상기 게이트라인과 동일 평면 상에서 형성되고 상기 데이터라인과 화소전극의 길이방향으로 중첩되게 형성되어 공통전압신호에 의해 상기 화소전극과 전위차를 발생시키는 부수전극라인과,
    상기 부수전극라인과 상기 데이터라인 사이에 형성되어 상기 부수전극라인과 상기 데이터라인 사이를 절연시키는 유기절연막과,
    상기 데이터라인과 상기 화소전극 사이에 형성되어 상기 데이터라인과 화소전극 사이를 절연시키는 보호막을 구비하되,
    상기 데이터라인과 부수전극라인이 상기 유기절연막을 사이에 두고 중첩되는 것을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정 표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부수전극라인은 금속물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정 표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부수전극라인은 상기 화소전극의 주변을 포획하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정 표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극은 상기 데이터라인에 중첩되게 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정 표시소자.
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