KR101215512B1

KR101215512B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR101215512B1
Application number: KR1020060078913A
Authority: KR
Inventors: 박민욱; 송영구; 김인우; 송상헌
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2026-08-21
Also published as: KR20080017616A; US7532278B2; CN101131514A; CN101131514B; US20080043163A1

Abstract

제1 및 제2 기판과 그 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 액정표시장치가 제공된다. 상기 제1 기판에는 화소 영역이 정의되며 상기 화소 영역에는 절개 패턴을 갖는 화소 전극이 형성된다. 상기 제1 기판과 상기 화소 전극 사이에는 상기 절개 패턴과 평면상에서 볼 때 부분적으로 중첩되는 도전 패턴이 형성된다. 상기 제2 기판상에는 상기 화소 영역을 복수의 도메인으로 구분하는 도메인 구분 수단을 갖는 공통 전극이 형성된다. 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 어느 하나의 기판상의 상기 화소 영역내에 형성되며, 상기 절개 패턴과 상기 도전 패턴이 중첩되는 영역들 중 적어도 하나의 영역과 대응되게 차광 부재가 형성된다.

액정, 시야각, 도메인, 절개 패턴, 돌기

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display Apparatus}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 액정표시장치의 동작 과정을 설명하는 평면도들이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 취해진 단면도들이다.

도 4a 및 도 4b는 다른 실시예에 따라 각각 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 취해진 단면도들이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.

도 6a 및 도 6b는 각각 도 5의 Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 라인을 따라 취해진 단면도들이다.

도 7a 및 도 7b는 다른 실시예에 따라 각각 도 5의 Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 라인을 따라 취해진 단면도들이다.

도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명의 여러가지 실시예들에 따른 액정표시장치의 화소 영역의 일부에 대한 평면도들이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 -- 제1 기판 110 -- 게이트 라인

140 -- 데이터 라인 160 -- 화소 전극

170 -- 절개 패턴 200 -- 제2 기판

240 -- 공통 전극 250 -- 도메인 구분 수단

300 -- 액정층 301 -- 액정

400 -- 차광 부재 PA -- 화소 영역

T -- 박막 트랜지스터

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정을 사용하는 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 액체와 고체의 중간 상태 물성을 갖는 액정(liquid crystal)을 이용하는 표시장치이다. 액정표시장치에는 두 개의 기판이 구비되며, 상기 액정이 배열된 액정층이 상기 두 개의 기판 사이에 개재된다.

상기 액정은 유전율 이방성을 가지며 전기장에 의해 그 배열 방향이 변경된다. 또한 상기 액정은 굴절률 이방성을 가지며 그 배열 방향에 따라 광에 대한 투과도가 달라진다. 따라서, 액정표시장치는 전기장에 의해 상기 액정의 배열 방향을 조절하여 이에 대응되는 영상을 표시한다.

상기 전기장이 인가되도록 액정표시장치의 두 개의 기판에는 각각 전극이 형성된다. 상기 각 전극에는 각각 상이한 전압이 인가되어 상기 액정에 전기장이 작 용한다. 그런데, 상기 두 개의 기판에는 상기 전극외에도 다양한 도전 패턴이 형성된다. 예컨대, 신호 전송을 위한 배선이 형성될 수 있으며, 이와 같은 도전 패턴에 의해 상기 전기장이 왜곡될 수 있다. 전기장이 왜곡되면 상기 액정의 배열이 영향을 받게 되어, 영상이 올바르게 표시되지 못하고 화질이 저하될 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고화질의 영상이 표시되는 액정표시장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 제1 기판, 제2 기판, 액정층, 화소 전극, 도전 패턴, 공통 전극 및 차광 부재를 포함한다. 상기 제1 기판에는 화소 영역이 정의된다. 상기 제2 기판은 상기 제1 기판과 마주본다. 상기 액정층은 상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재된다. 상기 화소 전극은 상기 제1 기판상의 상기 화소 영역에 형성되며 소정 영역이 절개된 절개 패턴을 갖는다. 상기 도전 패턴은 상기 제1 기판과 상기 화소 전극 사이에 형성되며, 상기 절개 패턴과 평면상에서 볼 때 부분적으로 중첩된다. 상기 공통 전극은 상기 제2 기판상에 형성되며, 상기 화소 영역을 복수의 도메인으로 구분하는 도메인 구분 수단을 갖는다. 상기 차광 부재는 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 어느 하나의 기판상의 상기 화소 영역내에 형성되며, 상기 절개 패턴과 상기 도전 패턴이 중첩되는 영역들 중 적어도 하나의 영역과 대응되게 위치한다.

상기한 액정표시장치에 있어서, 상기 도전 패턴은 게이트 라인이나 데이터 라인을 포함한다. 상기 게이트 라인은 상기 화소 전극 단변의 방향과 평행한 제1 방향을 따라 형성된다. 상기 데이터 라인은 상기 게이트 라인상에서 상기 화소 영역의 내부를 지나가도록 형성되며, 상기 게이트 라인과 절연되게 교차한다.

상기한 액정표시장치에 있어서, 상기 화소 전극은 상기 제1 방향에 대해 경사지며 상호 대칭인 제2 및 제3 방향을 굴곡지게 신장한다.

상기 화소 전극이 절개된 영역에서 그 하부에 형성된 상기 도전 패턴에 의해 상기 액정층에 포함된 액정의 배열이 변경되면서 화질이 저하될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 차광 부재가 상기한 영역에서 광을 차단하여 화질 저하를 방지한다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴보기로 한다. 다만 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 아래의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한 하기 실시예와 함께 제시된 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 크기는 명확한 설명을 강조하기 위해서 간략화되거나 다소 과장되어진 것이며, 도면상에 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다. 액정표시장치에 있어서 화소 영역은 반복적인 구조를 갖는 복수로 형성되며, 이하에서는 특별 히 언급된 경우를 제외하고는 어느 하나의 화소 영역을 위주로 하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)이 구비된다. 제1 기판(100)에는 영상을 표시하는 최소 단위가 되는 화소 영역(PA)이 정의된다. 제1 기판(100)상의 화소 영역(PA)에는 화소 전극(160)이 형성되며, 화소 전극(160)은 소정 영역이 절개된 절개 패턴(170)을 갖는다. 제1 기판(100)과 화소 전극(160)의 사이에는 도전성을 갖는 여러가지 막 패턴들이 형성된다.

즉, 제1 기판(100)과 화소 전극(160) 사이에는 상호 절연되게 교차하는 게이트 라인(110)과 데이터 라인(140)이 형성된다. 게이트 라인(110)은 소정 방향으로 곧게 신장하며, 화소 영역(PA)의 경계에 위치한다. 데이터 라인(140)은 화소 영역(PA) 내부를 지나간다. 또한, 화소 영역(PA)에는 박막 트랜지스터(T)가 구비된다. 박막 트랜지스터(T)는 게이트 전극(111), 소오스 전극(141) 및 드레인 전극(142)을 포함한다. 게이트 전극(111)은 게이트 라인(110)으로부터 분기되어 형성된다. 소오스 전극(141)은 데이터 라인(140)으로부터 분기되어 형성된다. 드레인 전극(142)은 소오스 전극(141)에서 이격되며 화소 전극(160)과 전기적으로 연결된다.

게이트 라인(110)이 신장하는 방향을 제1 방향(D1)이라 하면, 화소 전극(160)은 제1 방향(D1)에 대해 서로 대칭인 제2 및 제3 방향(D2,D3)을 따라 지그재그로 신장한다. 설명의 편의상 제2 방향(D2)으로 신장하는 것을 '우경사'라 하고 제3 방향(D3)으로 신장하는 것을 '좌경사'라 하면, 좌경사와 우경사진 부분이 합쳐져서 기본 전극을 구성한다. 화소 전극(160)은 적어도 하나 이상의 상기 기본 전극 으로 구성된다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 화소 전극(160)은 두 개의 기본 전극으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 두 개의 기본 전극은 화소 영역(PA)의 내부에서는 서로 이격되며 화소 영역(PA)의 가장자리에서 서로 연결된다.

또한 화소 전극(160)은 하나의 기본 전극만으로 구성되거나 세 개의 기본 전극으로 구성될 수 있다. 또한 액정표시장치의 화소 영역(PA)이 비대칭으로 설계되어, 일부 화소 영역(PA)에서는 화소 전극(160)이 단수의 기본 전극으로 구성되고 다른 화소 영역(PA)에서는 화소 전극(160)이 두 개 이상의 기본 전극으로 구성될 수도 있다.

상기 화소 영역(PA) 내부에서 상기 두 개의 기본 전극이 이격된 영역이 절개 패턴(170)에 해당된다. 따라서 절개 패턴(170)은 화소 전극(160)이 신장하는 제2 및 제3 방향(D2,D3)을 따라 형성된다. 또한 절개 패턴(170)은 각각의 기본 전극에서 우경사진 부분과 좌경사진 부분이 만나는 영역에서 제1 방향(D1)을 따라 형성된 것이 추가될 수 있다.

제2 기판(200)상에는 화소 전극(160)에 대응되는 공통 전극(240)이 형성되며, 공통 전극(240)은 도메인 구분 수단(250)을 갖는다. 도메인 구분 수단(250)은 상기 기본 전극의 각 중심부에 위치하며, 제2 및 제3 방향(D2,D3)을 따라 형성된다. 또한 도메인 구분 수단(250)은 상기 기본 전극의 가장자리 및 상기 우경사진 부분과 좌경사진 부분이 만나는 영역에서 제1 방향(D1)을 따라 형성된 것이 추가될 수 있다.

이하에서는 편의상, 절개 패턴(170)은 그 형성 방향에 따라 제1 내지 제3 절개 패턴(171,172,173)으로 구분하며 또한 도메인 구분 수단(250) 그 형성 방향에 따라 제1 내지 제3 도메인 구분 수단(251,252,253)으로 구분하여 설명한다.

도 2a를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에 액정(301)이 배열된다. 액정(301)은 장축과 단축이 상이한 타원 형상을 가지며 상기 장축의 방향에 의해 그 배열 방향이 정의된다. 액정(301)은 제1 및 제2 기판(100,200)에 대해 수직한 방향으로 배열된다. 이러한 배열 상태에서 액정(301)은 액정(301)을 투과하는 광에 대해 어떠한 위상 변화도 유발하지 않는다. 제1 및 제2 기판(100,200)의 외부에는 흡수축이 상호간에 수직으로 배치된 편광판(미도시)이 부착된다. 따라서, 광은 상기 제1 기판(100)의 외부에 부착된 편광판을 통과하여 선편광된 후 상기 제2 기판(200)의 외부에 부착된 편광판을 통과하지 못하여, 액정표시장치는 블랙 상태가 된다.

도 2b를 참조하면, 액정표시장치의 동작시 게이트 라인(110)으로 게이트 신호가 전송되어 박막 트랜지스터(T)가 턴 온된다. 데이터 라인(140)으로는 영상 정보에 대응되는 데이터 신호가 전송되며 박막 트랜지스터(T)를 통하여 화소 전극(160)에 데이터 전압이 인가된다. 동시에 공통 전극(240)에는 상기 데이터 전압과 상이한 공통 전압이 인가된다. 상기 데이터 전압과 공통 전압의 차이로 제1 및 제2 기판(100,200)의 사이에 전기장이 형성된다. 상기 전기장에 따라 액정(301)이 제1 및 제2 기판(100,200)에 대해 경사지게 배열된다.

이러한 배열 상태에서 액정(301)은 액정(301)을 투과하는 광에 대해 위상 변화를 유발한다. 상기 위상 변화 값은 액정(301)의 경사지는 정도에 따라 달라지며, 상기 경사지는 정도는 상기 전기장의 세기에 따라 결정된다. 상기 제1 기판(100)의 외부에 부착된 편광판을 통과하여 선편광된 광은 액정(301)을 통과하면서 위상 변화가 발생된다. 상기 위상이 변화된 광은 상기 제2 기판(200)의 외부에 부착된 편광판을 통과하여 외부에 영상이 표시된다.

도메인 구분 수단(250)은 자신을 경계로 하여 그 양측에서 액정(301)의 배열방향을 변화시킨다. 즉, 도메인 구분 수단(250)은 공통 전극(240)의 소정 영역이 절개된 절개 패턴이나 공통 전극(240)상에 절연체로 형성된 돌기일 수 있다. 상기 절개 패턴이나 돌기에는 상기 공통 전압이 인가될 수 없어, 상기 전기장의 세기나 방향을 왜곡한다. 상기 왜곡된 전기장은 대략적으로 상기 절개 패턴이나 상기 돌기를 경계로 하여 그 양측에서 서로 대칭적으로 나타난다.

화소 전극(160)에 형성된 절개 패턴(170)도 상기 데이터 전압이 인가될 수 없다는 점에서, 도메인 구분 수단(250)과 유사하게 작용한다. 따라서, 도메인 구분 수단(250)과 절개 패턴(170)의 상호 작용에 따라 영역별로 액정(301)의 배열 방향이 달라진다. 이하, 상기 액정(301)의 배열 방향에 따라 구분되는 각 영역을 도메인이라 명명한다.

위와 같이 화소 영역(PA)을 복수의 도메인으로 구분하도록 작동하는 것은, 절개 패턴(170)과 도메인 구분 수단(250)의 전체에서 대부분의 면적을 차지하는 제 2 및 제3 절개 패턴(172,173)과 제2 및 제3 도메인 구분 수단(252,253)이 수행한다.

제1 절개 패턴(171)은 제2 및 제3 절개 패턴(172,173)이 인접하는 영역에서 액정(301) 제2 및 제3 절개 패턴(172,173)의 양쪽에서 영향을 받아, 소정 방향으로 배열되지 못하고 흐뜨러지는 것을 방지한다. 제1 도메인 구분 수단(251) 또한 제2 및 제3 도메인 구분 수단(252,253)이 인접하는 영역에서 유사하게 작용한다. 제1 절개 패턴(171)과 제1 도메인 구분 수단(251)은 선택적으로 사용된다.

상기 복수의 도메인에서 각각 액정(301)이 상이하게 배열되면서, 각 도메인에서 광특성이 보상되어 액정표시장치의 시야각이 넓어지고 동작 특성이 향상된다.

도 1을 재차 참조하면, 데이터 라인(140)은 화소 영역(PA) 내부를 지나가기 때문에 화소 영역(PA) 내부에서 절개 패턴(170)과 데이터 라인(140)이 상호간에 중첩될 수 있다. 상기 중첩되는 영역에는 제1 및 제2 기판(100,200) 중 어느 하나의 기판에 차광 부재(400)가 설치된다. 차광 부재(400)는 해당 영역에서 광 투과를 차단하여 화질 저하를 방지하는데, 이하 차광 부재(400)의 작동 과정에 대해 상술한다.

앞서 살핀 바와 같이, 액정(301)은 화소 전극(160)과 공통 전극(240)에 인가되는 전압에 따른 전기장에 의해 조절된다. 그러나, 액정표시장치의 동작시 데이터 라인(140)으로 데이터 신호가 전송되면서 데이터 라인(140)으로부터 전기장이 발생된다. 상기 데이터 라인(140)에서 발생되는 전기장은 액정표시장치의 동작상 불필요한 것으로, 이러한 전기장에 의해 액정(301)이 비정상적으로 배열되면서 화질이 저하될 수 있다.

화소 전극(160)과 데이터 라인(140)이 평면상에서 중첩되는 영역에서는, 화소 전극(160)이 일종의 차폐 전극으로 작용하며 데이터 라인(140)에서 발생되는 전기장이 차폐되어 액정(301)에 영향을 줄 수 없다. 그러나, 화소 전극(160)이 절개된 영역에서는 위와 같은 차폐 기능이 발휘될 수 없다 그 결과, 해당 영역에서는 데이터 라인(140)에서 발생된 전기장이 액정(301)을 비정상적으로 배열하여 화질이 저하된다.

본 실시예에 있어서, 차광 부재(400)는 상기한 데이터 라인(140)으로부터의 전기장이 액정(301)을 비정상적으로 배열할 수 있는 영역에 설치되며, 해당 영역에서 광의 투과를 차단하여 화질 저하를 방지한다. 이하, 도면을 참조하여 액정표시장치에 있어서 차광 부재(400)의 수직 배치, 재질 및 그 형성 방법에 대해 설명한다.

도 3a를 참조하면, 제1 기판(100)상에는 게이트 전극(111)이 형성된다. 게이트 전극(111)은 제1 기판(100)의 전면을 덮는 게이트 절연막(120)에 의해 절연된다. 게이트 전극(111)이 형성된 영역의 게이트 절연막(120)상에는 반도체 패턴(130)이 형성된다. 반도체 패턴(130)은 진성 반도체로 이루어진 액티브 패턴(131)과 불순물이 도핑된 반도체로 이루어진 오믹 콘택 패턴(132)을 포함한다. 오믹 콘택 패턴(132)는 두 부분으로 분리되며, 상기 분리된 부분을 따라 반도체 패 턴(130)상에 소오스 전극(141)과 드레인 전극(142)이 형성된다.

소오스 전극(141)과 드레인 전극(142)상에는 보호막(150,151)이 제1 기판(100)의 전면을 덮도록 형성된다. 보호막(150,151)은 무기 보호막(150)과 유기 보호막(151)을 포함한다. 보호막(150,151)은 드레인 전극(142)을 노출하는 콘택홀(155)을 갖는다. 보호막(150,151)상에는 화소 전극(160)이 형성된다. 화소 전극(160)은 콘택홀(155)을 통하여 드레인 전극(142)과 전기적으로 연결된다.

유기 보호막(151)은 수 마이크로 미터 정도로 두껍게 형성되어, 데이터 라인(140)과 화소 전극(160)간 커플링을 방지한다. 유기 보호막(151)은 필수적인 것은 아니며 선택적으로 사용된다. 다만, 데이터 라인(140)이 화소 영역(PA)을 가로지르며 화소 전극(160)과 중첩되는 구조에서는, 데이터 라인(140)과 화소 전극(160)간 커플링 방지에 대한 필요성이 증가되므로 유기 보호막(151)이 유용하다.

제2 기판(200)상에는 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220), 오버코트막(230) 및 공통 전극(240)이 형성된다. 차광막 패턴(210)은 화소 영역(PA)의 경계 및 박막 트랜지스터(T)에 대응되는 영역에 형성되어, 화소 영역(PA)의 경계에서 광을 차단한다. 컬러 필터(200)는 차광막 패턴(210)상에 형성되며, 대체로 광의 삼원색에 해당하는 적색, 녹색 및 청색의 광을 필터링하여 컬러 영상을 표시한다. 오버코트막(230)은 차광막 패턴(210)과 컬러 필터(220)에 의해 제2 기판(200) 표면이 단차지는 것을 평탄화한다. 오버코트막(230)은 또한 컬러 필터(220)를 보호하는 역할도 수행한다. 오버코트막(230)상에는 공통 전극(240)이 형성되며, 공통 전극(240)은 소정 영역이 절개되어 형성된 도메인 구분 수단(250)을 갖는다.

도 3b를 참조하면, 제1 기판(100)과 게이트 절연막(120)의 사이에는 차광 부재(400)가 형성된다. 차광 부재(400)가 형성된 영역에서, 게이트 절연막(120)상에는 데이터 라인(140)이 형성된다. 차광 부재(400)는 데이터 라인(140) 보다 넓은 폭을 갖는다. 데이터 라인(140)상에는 보호막(150,151)이 형성되며, 그 상부에는 화소 전극(160)이 형성된다. 화소 전극(160)은 데이터 라인(140)이 형성된 영역상에서 절개 패턴(170)을 갖는다.

따라서, 데이터 라인(140)은 화소 전극(160)으로 커버되지 않으며, 데이터 라인(140)으로부터 발생되는 전기장이 화소 전극(160)에 의해 차폐되지 않고 액정층(300)에 작용하게 된다. 그러나, 차광 부재(400)가 제1 기판(100)의 하부로부터 입사되는 광의 투과를 차단하므로, 해당 영역에서 외부로 영상이 표시되지 않는다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 기판(100)과 게이트 절연막(120)의 사이에는 게이트 전극(111)이 형성된다. 차광 부재(400)는 수직 구조상 게이트 전극(111)과 동일하게 위치하므로, 게이트 전극(111)과 동일한 공정에서 형성될 수 있다.

게이트 전극(111)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 형성될 수 있다. 또한 게이트 전극(111)은 상기한 금속들 중 물리적 성질이 다른 금속을 이용한 다중막으로 형성될 수도 있다. 예컨대, 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항이 낮은 금속으로 형성되고 다른 도전막은 게이트 전극(111)과 접촉되는 다른 물질과의 물리적, 화학 적, 전기적 접촉 특성이 우수한 금속으로 형성될 수 있다.

위와 같은 금속 재질은 차광 특성을 가지므로, 차광 부재(400)가 게이트 전극(111)과 동일한 재질을 갖더라도 해당 영역에서 광을 차단할 수 있다. 또한 게이트 전극(111)과 차광 부재(400)가 동일한 공정에서 형성된다면, 차광 부재(400) 형성을 위한 별도의 공정이 생략되어 공정 수가 단축되는 장점이 있다.

예컨대, 게이트 전극(111)과 차광 부재(400)는 제1 기판(100)상에 상기한 금속 재질의 도전막을 증착한 후 상기 도전막을 식각하여 동시에 형성될 수 있다. 상기 식각시 상기 도전막상에 식각 마스크가 형성된다. 상기 식각 마스크는 감광막에 대한 노광 및 현상으로 형성되며, 상기 노광시 게이트 전극(111)외에 차광 부재(400)에 대한 것이 추가되도록 포토 마스크의 디자인의 변경된다.

차광 부재(400)는 게이트 전극(111)과 동일한 공정에서 형성되어 동일 재질을 갖는 점에서는 공통되지만, 주위로부터 절연된 부유 전극이라는 점에서 게이트 전극(111)과 차이난다. 즉, 게이트 전극(111)은 게이트 신호가 인가되도록 게이트 라인(110)에 연결되는데 비해, 차광 부재(400)는 광을 차단하는 외에 다른 역할을 수행하지 않도록 주위로부터 플로팅되어 절연된다.

도 4a 및 도 4b는 다른 실시예에 따라 각각 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 취해진 단면도들이다. 본 실시예에 있어서, 앞선 실시예와 중복되는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였으며, 상기 공통되는 부분에 대한 상세 설명은 생략한다.

도 4a를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)과 그 사이에 개재된 액정 층(300)이 구비된다. 제2 기판(200)상에는 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220), 오버코트막(230) 및 공통 전극(240)이 형성된다.

도 4b를 참조하면, 제2 기판(200)상에 차광 부재(400), 컬러 필터(220), 오버코트막(230) 및 공통 전극(240)이 형성된다. 차광 부재(400)는 제1 기판(100)에서 데이터 라인(140)과 화소 전극(160)의 절개 패턴(170)이 중첩되는 영역에 대응되게 위치하며, 해당 영역에서 광의 투과를 차단하여 화질 저하를 방지한다.

도 4a 및 도 4b를 비교하면, 차광 부재(400)는 제2 기판(200)과 컬러 필터(220) 사이에 위치하며 이는 차광막 패턴(210)의 수직 구조상의 위치와 동일하다. 따라서, 차광 부재(400)는 차광막 패턴(210)과 동일한 공정에서 형성될 수 있다.

차광막 패턴(210)은 광밀도 3.5 이상을 갖는 크롬과 같은 금속 박막이나 카본 계열의 유기 재질로 형성될 수 있다. 상기 금속 박막 또는 유기 재료는 모두 차광 특성을 가지므로, 차광 부재(400)는 차광막 패턴(210)과 동일한 재질을 갖더라도 해당 영역에서 광을 차단할 수 있다. 또한 차광막 패턴(210)과 차광 부재(400)가 동일한 공정에서 형성된다면, 차광 부재(400) 형성을 위한 별도의 공정이 생략되어 공정 수가 단축되는 장점이 있다.

예컨대, 차광막 패턴(210)과 차광 부재(400)는 제2 기판(200)상에 상기한 유기 재질의 물질막을 도포한 후 상기 물질막을 패터닝하여 동시에 형성될 수 있다. 상기 패터닝은 상기 물질막에 대한 노광 및 현상으로 진행되며, 상기 노광시 차광막 패턴(210)외에 차광 부재(400)에 대한 것이 추가되도록 포토 마스크의 디자인의 변경된다.

액정표시장치는 반사형이나 투과형 및 반투과형으로 구분되는데, 본 실시예는 상기한 타입의 액정표시장치에 모두 적용될 수 있다. 반사형 액정표시장치나 반투과형 액정표시장치가 반사형 모드로 동작할 때, 광은 제2 기판(200)의 외부에서 입사되어 제1 기판(100)상에 별도 구비되는 반사 전극에서 반사된 후 제2 기판(200)을 통하여 출사된다. 이 경우, 광이 제1 기판(100)을 통과하지 않게 된다. 따라서, 반사형 또는 반투과형에서 소정 영역에서의 광을 차단하기 위해서는 차광 수단이 제2 기판(200)상에 형성되어야 하는데, 본 실시예의 차광 부재(400)는 상기한 요건을 충족하므로, 본 실시예는 액정표시장치의 타입에 상관없이 적용될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예의 액정표시장치를 살펴본다. 본 실시예에 있어서, 이미 설명한 실시예와 중복되는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였으며, 상기 중복되는 부분에 대한 상세 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)이 구비된다. 제1 기판(100)에는 동일한 구조를 갖는 복수의 화소 영역(PA)이 정의된다. 각 화소 영역(PA)에 대응되게 게이트 라인(110)과 데이터 라인(140)이 형성되며, 각 화소 영역(PA)에는 화소 전극(160)이 구비된다. 게이트 라인(110)은 서로 이격된 제1 게이트 라인(110a) 제2 게이트 라인(110b)를 포함하며, 화소 전극(160)은 서로 이격된 제1 화소 전극(161)과 제2 화소 전극(162)을 포함한다.

제1 게이트 라인(110a)는 화소 영역(PA)의 경계에서 화소 전극(160)의 단변의 길이 방향으로 신장한다. 제2 게이트 라인(110b)은 제1 게이트 라인(110a)과 평행하며 화소 영역(PA)의 내부를 가로지른다. 데이터 라인(140)은 대체로 게이트 라인(110)에 수직하게 화소 영역(PA)를 가로지르며, 소정 영역에서 게이트 라인(110)에 대해 경사진다.

제1 게이트 라인(110a)과 데이터 라인(140)으로부터 제1 박막 트랜지스터(T1)가 형성된다. 제1 박막 트랜지스터(T1)는 제1 게이트 라인(110a)으로부터 분기된 제1 게이트 전극(111a), 데이터 라인(140)으로부터 분기된 제1 소오스 전극(141a) 및 제1 소오스 전극(141a)으로부터 이격되며 제1 콘택홀(156)을 통하여 제1 화소 전극(161)에 전기적으로 연결되는 제1 드레인 전극(142a)을 포함한다.

마찬가지로, 제2 게이트 라인(110b)과 데이터 라인(140)으로부터 제2 박막 트랜지스터(T2)가 형성된다. 제2 박막 트랜지스터(T2)는 제2 게이트 라인(110b)으로부터 분기된 제2 게이트 전극(111b), 데이터 라인(140)으로부터 분기된 제2 소오스 전극(141b) 및 제2 소오스 전극(141b)으로부터 이격되며 제2 콘택홀(157)을 통하여 제2 화소 전극(162)에 전기적으로 연결되는 제2 드레인 전극(142b)을 포함한다.

게이트 라인(110)이 신장하는 방향을 제1 방향(D1)이라 하면, 화소 전극(160)은 제1 방향(D1)에 대해 서로 대칭인 제2 및 제3 방향(D2,D3)을 따라 지그재그로 신장한다. 설명의 편의상 제2 방향(D2)으로 신장하는 것을 '우경사'라 하고 제3 방향(D3)으로 신장하는 것을 '좌경사'라 하면, 좌경사와 우경사진 부분이 합쳐 져서 기본 전극을 구성한다. 제2 화소 전극(162)은 하나의 기본 전극으로 구성된다. 제1 화소 전극(161)은 제2 화소 전극(162)에 대응되는 기본 전극과 그 상측과 하측에 각각 1/2의 길이를 갖는 우경사진 부분 한 쌍과 좌경사진 부분 한 쌍으로 구성된다.

제1 및 제2 화소 전극(161,162) 사이의 이격된 영역을 따라 절개 패턴(170)이 형성된다. 제2 기판(200)에는 도메인 구분 수단(250)을 갖는 공통 전극(240)이 형성되며, 도메인 구분 수단(250)과 절개 패턴(170)의 상호 작용으로 화소 영역(PA)은 복수의 도메인으로 구분된다. 절개 패턴(170)은 데이터 라인(140)과 중첩되며, 절개 패턴(170)과 데이터 라인(140)이 중첩되는 영역에는 차광 부재(400)가 형성된다.

본 실시예에 따르면, 차광 부재(400)는 자신이 형성된 해당 영역에서 광을 차단하여 화질이 저하되는 것을 방지한다. 또한 화소 영역(PA)이 복수의 도메인으로 구분되어 시야각이 넓어지고 액정표시장치의 동작 특성이 향상된다. 또한 제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1,T2)를 통하여 제1 및 제2 화소 전극(161,162)에는 동일한 영상 정보에 대응되는 상이한 데이터 전압이 인가되는데, 상기 상이한 전압으로 제1 및 제2 화소 전극(161,162)은 상호간에 보완되어 고화질의 영상이 표시된다.

도 6a를 참조하면, 제1 기판(100)상에 제1 게이트 전극(111a), 게이트 절연막(120), 반도체 패턴(130), 제1 소오스 전극(141a), 제1 드레인 전극(142a), 보호 막(150,151) 및 화소 전극(160)이 형성된다. 반도체 패턴(130)은 제1 게이트 전극(111a)상에서 동작시 채널이 형성되는 소정 영역을 제외하면, 제1 소오스 전극(141a) 및 제1 드레인 전극(141a)과 상하로 중첩되게 형성된다. 이는 제조 공정상, 반도체 패턴(130)이 제1 및 제2 소오스 전극(141a,141b)과 제1 및 제2 드레인 전극(142a,142b) 그리고 데이터 라인(140)과 동일한 포토 마스크로 형성되기 때문이다. 상기한 제조 공정에 의하면, 포토 마스크의 사용 매수가 감소되고 그에 따른 포토 공정도 감소되는 장점이 있다.

제2 기판(200)상에는 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220), 오버코트막(230) 및 도메인 구분 수단(250)을 갖는 공통 전극(240)이 형성된다. 도메인 구분 수단(250)은 공통 전극(240)상에서 패터닝되어 형성된 절연성의 돌기이다.

도 6b를 참조하면, 데이터 라인(140)과 절개 패턴(170)이 중첩되는 영역을 커버하도록 제1 기판(100)상에는 차광 부재(400)가 형성된다. 데이터 라인(140)은 그 하부에서 반도체 패턴(130)과 중첩된다. 이와 같이 데이터 라인(140)과 반도체 패턴(140)이 중첩되도록 양자가 동일한 포토 마스크로 형성되면, 공정상의 디자인이 변경되는데 그에 따라 유기 보호막(151)의 두께가 감소된다.

유기 보호막(151)의 두께가 감소되면, 데이터 라인(140)으로부터 액정층(300)까지의 이격 거리가 감소된다. 이 경우, 절개 패턴(170)이 형성된 영역에서 액정층(300)은 데이터 라인(140)으로부터의 전기장에 더욱 쉽게 노출된다. 따라서, 해당 영역에서의 화질이 저하되지 않도록 차광 부재(400)가 더욱 필요하게 된다. 차광 부재(400)는 제1 및 제2 게이트 전극(111a,111b) 그리고 제1 및 제2 게이트 라인(110a,110b)과 동일한 재질로써 동일한 공정에서 형성된다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 데이터 라인(140)은 반도체 패턴(130)과 동일한 포토 마스크로 형성되어 상호간에 중첩된다. 차광 부재(400)는 제2 기판(200)상에 형성된다. 차광 부재(400)는 차광막 패턴(210)과 동일한 재질로써 동일한 공정에서 형성된다.

이하에서는, 차광 부재(400)가 적용되는 다양한 경우들과 차광 부재(400)의 바람직한 형상에 대하여 설명한다.

도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명의 여러가지 실시예들에 따른 액정표시장치의 화소 영역 일부에 대한 평면도들이다. 본 실시예들에 있어서, 앞선 실시예에서 언급된 부분과 공통되는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호로서 설명한다.

도 8a를 참조하면, 게이트 라인(110), 절개 패턴(170)을 갖는 화소 전극(160) 및 차광 부재(400)가 구비된다. 게이트 라인(110)은 화소 전극(160)을 가로질러 형성된다. 게이트 라인(110)은 대체로 화소 전극(160) 외부에 형성되지만, 특정한 구조(예컨대, 도 5에 도시된 구조에서 도면 부호 110b의 제2 게이트 라인)에서는 화소 전극(160)과 중첩될 수 있다.

액정표시장치의 동작시 게이트 신호가 전송되면서 게이트 라인(110)으로부터 전기장이 발생된다. 상기 게이트 라인(110)에서 발생되는 전기장은, 데이터 라인(140)으로부터의 전기장과 마찬가지로 액정층에 작용하여 화질을 저하시킬 수 있 다. 특히, 절개 패턴(170)에 의해 화소 전극(160)이 개방된 영역에서는 게이트 라인(110)으로부터의 전기장이 액정층에 강하게 작용하므로, 이러한 영역에서 영상이 표시되지 않도록 차광 부재(400)가 형성된다.

도 8b를 참조하면, 박막 트랜지스터(T), 절개 패턴(170)을 갖는 화소 전극(160) 및 차광 부재(400)가 구비된다. 박막 트랜지스터(T)는 게이트 전극(111), 소오스 전극(141) 및 드레인 전극(142)을 포함하는데, 드레인 전극(142)은 콘택홀(155)을 통하여 화소 전극(160)과 전기적으로 연결된다. 드레인 전극(142)은 상기 콘택홀(155)에 의해 전기적으로 연결되는 지점까지 화소 전극(160)을 가로질러 확장된다. 상기 드레인 전극(142)이 확장된 부분은 화소 전극(160)을 가로지르며, 상기 확장된 부분은 절개 패턴(170)과 중첩된다. 상기 드레인 전극(142)이 확장된 부분에서도 전기장이 발생되어 액정층(300)에 영향을 줄 수 있으므로, 해당 영역에 차광 부재(400)가 형성된다.

도 8c를 참조하면, 제1 및 제2 데이터 라인(140a,140b), 화소 전극(160) 및 차광 부재(400)가 구비된다. 화소 전극(160)은 절개 패턴(170a,170b)을 가지며, 절개 패턴은 제1 폭(w1)을 갖는 부분(170a)과 제2 폭(w2)을 갖는 부분(170b)으로 구분된다. 제1 데이터 라인(140a)은 절개 패턴의 제1 폭(w1)을 갖는 부분(170a)과 중첩되고, 제2 데이터 라인(140b)은 절개 패턴의 제2 폭(w2)을 갖는 부분(170b)과 중첩된다. 제1 폭(w1)은 일정한 기준 폭에 비해 작고 제2 폭(w2)은 상기 기준 폭 보다 크다.

이 경우, 차광 부재(400)는 제2 데이터 라인(140b)과 절개 패턴의 제2 폭(w2)을 갖는 부분(170b)과 중첩되는 영역에만 형성된다. 제1 데이터 라인(140a)에서 발생되는 전기장은 화소 전극(160)에 의해 대부분 차폐되고 소폭의 영역에서만 작용하기 때문에, 액정층에 대한 작용이 미약하다. 따라서 일정한 기준 폭 이상이 되는 영역에서만 선별적으로 차광 부재(400)를 형성함이 바람직하다. 왜냐하면, 차광 부재(400)가 형성된 영역이 증가될수록 화소 영역(PA)에서 광이 투과되는 영역이 차지하는 면적이 감소되어 개구율이 감소되기 때문이다.

도 8d를 참조하면, 데이터 라인(140), 화소 전극(160) 및 차광 부재(400)가 구비된다. 소정의 기준 방향, 예컨대 데이터 라인(140)에 수직한 방향을 제1 방향(D1)이라 하면, 절개 패턴(170)은 제1 방향(D1)에 경사지는 제2 방향(D2)으로 신장하는 장방형의 형상을 갖는다. 차광 부재(400)는 절개 패턴(170)과 대응되게 제2 방향(D2)을 따라 신장하는 장방형의 형상을 갖는다.

화소 전극(160) 내부에서는 액정(301)이 화소 전극(160)에서 형성된 전기장에 의해 적절하게 제어될 수 있으므로, 데이터 라인(140)으로부터 발생된 전기장은 주로 절개 패턴(170) 내부에서만 작용한다. 그 결과, 상기 데이터 라인(140)의 전기장에 의한 화질 저하 효과, 예컨대 빛샘 등은 주로 절개 패턴(170)의 형상을 따라 나타난다. 이러한 점을 감안하면, 도 8d에 도시된 바와 같이, 차광 부재(400)가 절개 패턴(170)과 대응되는 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이상 예시적인 관점에서 몇 가지 실시예를 살펴보았지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 갖는 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기한 실시예들에 따르면, 데이터 라인 등의 도전성의 패턴과 화소 전극의 절개 패턴이 중첩되어, 액정이 비정상적으로 배열되는 영역에서 광을 차단하여 고화질의 영상이 표시될 수 있다.

Claims

화소 영역이 정의된 제1 기판;

상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판;

상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되며 액정이 배열된 액정층;

상기 제1 기판상의 상기 화소 영역에 형성되며 소정 영역이 절개된 절개 패턴을 갖는 화소 전극;

상기 제1 기판과 상기 화소 전극 사이에 형성되며, 상기 절개 패턴과 평면상에서 볼 때 부분적으로 중첩되는 도전 패턴;

상기 제2 기판상에 형성되며, 상기 화소 영역을 복수의 도메인으로 구분하는 도메인 구분 수단을 갖는 공통 전극; 및

상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 어느 하나의 기판상의 상기 화소 영역내에 형성되며, 상기 절개 패턴과 상기 도전 패턴이 중첩되는 영역들 중 적어도 하나의 영역과 대응되게 위치하는 차광 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 도전 패턴은,

상기 화소 전극 단변에 평행한 제1 방향을 따라 형성된 게이트 라인; 및

상기 게이트 라인상에서 상기 화소 영역의 내부를 지나가도록 형성되며, 상 기 게이트 라인과 절연되게 교차하는 데이터 라인 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2항에 있어서,

상기 화소 전극은 상기 제1 방향에 대해 경사지며 상호 대칭인 제2 및 제3 방향을 굴곡지게 신장하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3항에 있어서,

상기 차광 부재는 상기 데이터 라인이 상기 절개 패턴과 중첩되는 영역과 대응되게 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3항에 있어서,

상기 제2 기판상에서 상기 화소 영역의 경계와 대응되게 형성된 차광막 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 5항에 있어서,

상기 차광 부재는 상기 제2 기판상에서 상기 차광막 패턴으로부터 이격되며, 상기 차광막 패턴과 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 6항에 있어서,

상기 차광 부재는 상기 차광막 패턴과 동일한 공정에서 동시에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3항에 있어서,

상기 게이트 라인으로부터 분기된 게이트 전극과 상기 데이터 라인으로부터 분기된 소오스 전극 및 상기 소오스 전극으로부터 이격되며 상기 화소 전극과 전기적으로 연결되는 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 8항에 있어서,

상기 차광 부재는 상기 제1 기판상에서 상기 게이트 전극으로부터 이격되며, 상기 게이트 전극과 동일한 재질의 부유 전극인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 9항에 있어서,

상기 차광 부재는 상기 게이트 전극과 동일한 공정에서 동시에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3항에 있어서,

상기 화소 전극은 상호간에 이격되어 각각 상이한 전압이 인가되는 제1 화소 전극과 제2 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 11항에 있어서,

상기 절개 패턴은 상기 제1 및 제2 화소 전극 사이의 이격된 공간을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3항에 있어서,

상기 절개 패턴은,

상기 제1 방향을 따라 신장하는 제1 절개 패턴;

상기 제2 방향을 따라 신장하는 제2 절개 패턴; 및

상기 제3 방향을 따라 신장하는 제3 절개 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 13항에 있어서,

상기 차광 부재는 상기 제2 및 제3 절개 패턴과 상기 데이터 라인이 중첩되는 영역을 커버하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 14항에 있어서,

상기 제2 절개 패턴을 커버하는 차광 부재는 상기 제2 방향에 평행한 장변을 갖는 장방형의 형상을 갖고, 상기 제3 절개 패턴을 커버하는 차광 부재는 상기 제3 방향에 평행한 장변을 갖는 장방형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장 치.
제 3항에 있어서,

상기 도메인 구분 수단은 상기 공통 전극의 소정 영역이 절개된 절개 패턴이거나 상기 공통 전극상에 형성된 돌기인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 16항에 있어서,

상기 도메인 구분 수단은,

상기 제1 방향을 따라 신장하는 제1 도메인 구분 수단;

상기 제2 방향을 따라 신장하는 제2 도메인 구분 수단; 및

상기 제3 방향을 따라 신장하는 제3 도메인 구분 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.