(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-03-08
(45)【発行日】2022-03-16
(54)【発明の名称】表示装置
(51)【国際特許分類】
G02F 1/1368 20060101AFI20220309BHJP
G02F 1/1343 20060101ALI20220309BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20220309BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20220309BHJP
H01L 29/786 20060101ALI20220309BHJP
【FI】
G02F1/1368
G02F1/1343
G09F9/30 338
H01L29/78 619B
(21)【出願番号】P 2016078618
(22)【出願日】2016-04-11
【審査請求日】2019-04-11
(31)【優先権主張番号】10-2015-0065468
(32)【優先日】2015-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Samsung Display Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】1, Samsung-ro, Giheung-gu, Yongin-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】柳 東 賢
(72)【発明者】
【氏名】朴 亨 ジュン
(72)【発明者】
【氏名】李 成 榮
(72)【発明者】
【氏名】睦 宣 均
(72)【発明者】
【氏名】朴 徑 浩
(72)【発明者】
【氏名】李 京 徊
(72)【発明者】
【氏名】李 啓 旭
【審査官】井亀 諭
(56)【参考文献】
【文献】特開2003-273365(JP,A)
【文献】特開平09-033951(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02F 1/1368
G02F 1/1343
G09F 9/30
H01L 21/336
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に配置され、ゲートライン、ゲート電極、及びゲート補償部を含むゲート配線と、
前記基板上に前記ゲート配線と絶縁されて配置され、データライン、ソース電極及びドレイン電極を含むデータ配線と、
平面視において、前記データ配線のパターンと重畳する重畳部と、平面視において、前記データ配線のパターンよりも大きく、相似した形状で形成される半導体パターンでありデータ配線パターンと重畳しない突出部と、を含み、前記基板と前記データ配線の間に配置された半導体層と、
前記データ配線上の絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置され、前記絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して前記ドレイン電極に連結された画素電極と、
前記コンタクトホールと重畳するように前記基板と前記半導体層の間に配置されたバックライト遮蔽電極と、
前記画素電極の少なくとも一つの辺に沿って延長されたストレージライン配線と、を含み、
前記データ配線と前記半導体層は一つのマスクを利用して形成されて、
前記バックライト遮蔽電極は前記ゲート電極、前記ゲートライン、前記ゲート補償部、及び前記ストレージライン配線の水平部から所定の間隔で離隔されて島状を有し、
前記重畳部のパターンは、前記半導体層のチャネル領域を除いて、前記突出部のパターンと相似形状であり、
前記ゲート補償部は、前記ゲートラインから前記ゲート電極の方に突出し、前記ゲート電極と所定の間隔で離隔された突起形状を有し、
前記ドレイン電極は、前記ゲート電極と一部が重畳された第1のドレイン電極、及び前記第1のドレイン電極から延びて、多角状を有する第2のドレイン電極を含み、
前記画素電極は、前記第2のドレイン電極と前記コンタクトホールを介して連結された画素電極接触部を含み、
前記バックライト遮蔽電極は、前記第2のドレイン電極と前記画素電極接触部の接触面積よりも大きい面積を有することを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記バックライト遮蔽電極は、前記ゲート配線と同じ層に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
前記バックライト遮蔽電極は、円状又は多角状を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置に係り、より詳細には、表示品質が改善された表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
表示装置は、発光方式に応じて液晶表示装置(liquid crystal display(LCD))、有機発光表示装置(organic light emitting diode display(OLED display))、プラズマ表示装置(plasma display panel(PDP))、及び電気泳動表示装置(electrophoretic display)などに分類される。
【0003】
表示装置は、互いに交叉するゲート配線及びデータ配線によって定義される画素領域がマトリックス状に配置され、各画素領域に薄膜トランジスタなどのスイッチング素子と画素電極が形成され、各画素領域に印加されるデータ信号がスイッチング素子によって制御されるアクティブマトリクス(Active Matrix)タイプが広く使用されている。
【0004】
最近、生産コストを低減させるため、半導体パターンとデータ配線パターンを一つのマスクを使用して形成する工程が商用化されている。この場合、データ配線パターンは、ウェットエッチングの等方性とエッチバック工程により平面視において半導体パターンよりも小さい幅で形成される。即ち、半導体パターンは平面視においてデータ配線パターンと重畳されない突出部を有するようになる。
【0005】
一般に、半導体パターンは、アモルファスシリコン(a-Si)から形成されるが、アモルファスシリコンは、入射される光量に応じて伝導率が変化する。従って、半導体パターンの突出部は、バックライトユニットから光が提供されるか否かに応じてデータ配線パターンを電極とするキャパシタの静電容量が変わる。その結果、表示装置において、明るい帯と暗い帯が上から下に流れるように視認されるウォータフォール(waterfall)現象が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで、本発明は、ウォータフォール現象を防止できる表示装置を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る表示装置は、基板と、前記基板上に配置され、ゲートライン、ゲート電極、及びゲート補償部を含むゲート配線と、前記基板上に前記ゲート配線と絶縁されて配置され、データライン、ソース電極及びドレイン電極を含むデータ配線と、平面視において、前記データ配線のパターンと重畳する重畳部と、平面視において、前記データ配線のパターンよりも大きく、相似した形状で形成される半導体パターンでありデータ配線パターンと重畳しない突出部と、を含み、前記基板と前記データ配線の間に配置された半導体層と、前記データ配線上の絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置され、前記絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して前記ドレイン電極に連結された画素電極と、前記コンタクトホールと重畳するように前記基板と前記半導体層の間に配置されたバックライト遮蔽電極と、前記画素電極の少なくとも一つの辺に沿って延長されたストレージライン配線と、を含み、前記データ配線と前記半導体層は一つのマスクを利用して形成されて、前記バックライト遮蔽電極は前記ゲート電極、前記ゲートライン、前記ゲート補償部、及び前記ストレージライン配線の水平部から所定の間隔で離隔されて島状を有し、前記重畳部のパターンは、前記半導体層のチャネル領域を除いて、前記突出部のパターンと相似形状であり、前記ゲート補償部は、前記ゲートラインから前記ゲート電極の方に突出し、前記ゲート電極と所定の間隔で離隔された突起形状を有し、前記ドレイン電極は、前記ゲート電極と一部が重畳された第1のドレイン電極、及び前記第1のドレイン電極から延びて、多角状を有する第2のドレイン電極を含み、前記画素電極は、前記第2のドレイン電極と前記コンタクトホールを介して連結された画素電極接触部を含み、前記バックライト遮蔽電極は、前記第2のドレイン電極と前記画素電極接触部の接触面積よりも大きい面積を有することを特徴とする。
【0008】
前記バックライト遮蔽電極は、前記ゲート配線と同じ層に配置できる。
【0009】
前記バックライト遮蔽電極は、前記ゲート配線と互いに離隔され得る。
【0010】
前記バックライト遮蔽電極は、島状を有し得る。
【0011】
前記バックライト遮蔽電極は、円状又は多角状を有し得る。
【0016】
前記バックライト遮蔽電極は、前記画素電極接触部よりも大きい面積を有し得る。
【0017】
前記表示装置は、前記データ配線と重畳して配置された半導体層を含み得る。
【0018】
前記半導体層は、前記データ配線と直接接触し得る。
【0019】
本発明に係る表示装置は、互いに対向して配置された第1の基板と第2の基板、前記第1の基板と前記第2の基板との間に位置する液晶層、前記第1の基板上に配置された、ゲートライン及びゲート電極を含むゲート配線、前記第1の基板上に前記ゲート配線と絶縁されて配置された、データライン、ソース電極、及びドレイン電極を含むデータ配線、前記第1の基板上に前記データ配線と絶縁されて配置され、前記ドレイン電極とコンタクトホールを介して連結された画素電極、並びに、前記コンタクトホールの下部に配置されたバックライト遮蔽電極を含む。
【0020】
前記バックライト遮蔽電極は、前記ゲート配線と同じ層に配置され得る。
【0021】
前記バックライト遮蔽電極は、前記ゲート配線と互いに離隔され得る。
【0022】
前記バックライト遮蔽電極は、島状を有し得る。
【0023】
前記バックライト遮蔽電極は、円状又は多角状を有し得る。
【0024】
前記バックライト遮蔽電極は、前記ドレイン電極及び前記画素電極の重畳面積よりも大きい面積を有し得る。
【0025】
前記ドレイン電極は、前記ゲート電極と一部が重畳された第1のドレイン電極、及び前記第1のドレイン電極から延びて、四角状を有する第2のドレイン電極を含み得る。
【0026】
前記バックライト遮蔽電極は、前記第2のドレイン電極と前記画素電極の重畳面積よりも大きい面積を有し得る。
【0027】
前記画素電極は、横枝電極、縦枝電極、前記横枝電極と前記縦枝電極から延びた複数の枝電極、前記縦枝電極から延びた接続部、及び前記接続部から延びた画素電極接触部を含み得る。
【0028】
前記枝電極は、前記横枝電極と前記縦枝電極から左上方向に延びた第1の枝電極、前記横枝電極と前記縦枝電極から右上方向に延びた第2の枝電極、前記横枝電極と前記縦枝電極から左下方向に延びた第3の枝電極、及び前記横枝電極と前記縦枝電極から右下方向に延びた第4の枝電極を含み得る。
【0029】
前記データ配線及び前記画素電極との間に配置されたカラーフィルタをさらに含み得る。
【発明の効果】
【0030】
本発明に係る表示装置は、薄膜トランジスタと画素電極を連結するコンタクトホールの下部に島状のバックライト遮蔽電極を配置することにより、ウォータフォール現象を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【
図1】従来の表示装置のウォータフォール現象を示す平面図である。
【
図2】本発明の一実施形態に係る表示装置のブロック図である。
【
図3】
図2に示された複数の画素の内の任意の1つの画素の概略構造を示す図である。
【
図4】本発明の一実施例に係る表示パネルの画素を示す平面図である。
【
図5】
図4のI-I’に沿って切断した断面図である。
【
図6】
図4におけるゲート層導電体のみを別途示す平面図である。
【
図7】
図4における画素電極のみを別途示す平面図である。
【
図8】
図4における共通電極のみを別途示す平面図である。
【
図9】本発明の他の一実施例に係る表示パネルの画素を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
【0033】
本発明は、様々な変更が可能で、様々な形態で実施できるところ、特定の実施例のみ図面に例示し、本文は、これを中心に説明する。しかし、本発明の範囲は前記特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物又は代替物が、本発明の範囲に含まれるものと理解されるべきである。
【0034】
本明細書において、或る部分が他の部分と連結されているとするとき、これは直接に連結されている場合だけではなく、その中間に他の素子を間に置いて電気的及び/又は機械的に連結されている場合も含む。また、或る部分が或る構成要素を含むとするとき、これは特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含みうることを意味する。
【0035】
本明細書において、「第1の」、「第2の」、「第3の」などの用語は、様々な構成要素を説明するために使用できるが、このような構成要素は、前記用語によって限定されるものではない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために使用される。例えば、本発明の権利範囲から逸脱することなく、第1の構成要素が、第2の、又は第3の構成要素などと命名されることがあり、同様に、第2の又は第3の構成要素も交換して命名することができる。
【0036】
本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書の全体を通じて同一又は類似した構成要素については同一の参照符号を付ける。
【0037】
図1は、従来の表示装置のウォータフォール現象を示す平面図である。
【0038】
図1を参照すると、ウォータフォール(waterfall)現象は、表示装置10で明るい帯AA1と暗い帯AA2が上から下に流れるように視認される現象である。このようなウォータフォール現象は、いくつかの原因によって発生し得るが、そのうちの一つは、半導体パターンの突出部がバックライトユニットの光に反応して発生する。
【0039】
半導体パターンとデータ配線パターンが一つのマスクを用いて形成される場合、ウェットエッチングの等方性とエッチバック工程などにより平面視においてデータ配線パターンが半導体パターンよりも小さい幅で形成される。即ち、半導体パターンは、平面視においてデータ配線パターンと重畳されない突出部を有するようになる。
【0040】
半導体パターンは、一般的にアモルファスシリコン(a-Si)から形成されるが、アモルファスシリコンは、入射される光量に応じて伝導率が変化する。従って、半導体パターンの突出部は、バックライトユニットから光が提供されるか否かに応じてデータ配線パターンを電極とするキャパシタの静電容量が変わる。その結果、表示装置10から明るい帯AA1と暗い帯AA2が上から下に流れるように視認されるウォータフォール現象が発生する。
【0041】
そこで、本発明では、このようなウォータフォール現象が発生することを防止して表示品質を改善できる表示装置を提供しようとする。
【0042】
本明細書において表示装置は、液晶表示パネルであることを前提として説明したが、これに限定されるものではなく、本発明に係る表示装置は、有機発光表示装置やプラズマ表示装置にも適用できる。
【0043】
以下、
図2及び
図3を参照して、本発明の一実施形態に係る表示装置を詳細に説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係る表示装置のブロック図であり、
図3は
図2に示された複数の画素PXの内の任意の1つの画素PXの概略構造を示す図である。
【0044】
図2を参照すると、表示装置は、表示パネル300、ゲート駆動部(gate driver)400、データ駆動部(data driver)500、信号制御部600、及び階調電圧生成部800を含む。
【0045】
信号制御部600は、ホストから入力される映像信号R、G、Bとデータイネーブル信号DE、水平、垂直同期信号Hsync、Vsync、及びクロック信号MCLKを含む制御信号を入力される。
【0046】
信号制御部600は、データ制御信号CONT2と映像データ信号DATをデータ駆動部500に出力し、ゲートラインを選択するためのゲート制御信号CONT1をゲート駆動部400に出力する。一方、信号制御部600は、光源を調節するため、光源制御信号を光源発生部()に出力する。
【0047】
階調電圧生成部800は、画素PXに供給される全体階調電圧又は限定された数の階調電圧(以下、「基準階調電圧」という。)を生成し、データ駆動部500に出力する。基準階調電圧は、共通電圧Vcomに対して極性が異なる電圧を有する。
【0048】
データ駆動部500は、階調電圧生成部800から基準階調電圧を入力され、信号制御部600からデータ制御信号CONT2と映像データ信号に応答して階調電圧を複数のデータ線Dl~Dmに出力する。階調電圧生成部800が限られた数の基準階調電圧だけを提供する場合、データ駆動部500は、基準階調電圧を分圧して、より多くの数の拡張された階調電圧を生成する。
【0049】
データ駆動部500は、データ線Dl~Dmに拡張された階調電圧を供給し、その際、共通電圧Vcomに対して同じ差の電圧であるが、毎フレームごとに異なる極性の電圧を交互に各々の画素に印加する。
【0050】
ゲート駆動部400は、ゲート制御信号CONT1に応答して、複数のゲート線G1~Gnにゲート信号を順次に出力する。ゲート信号は、選択されたゲートラインと接続された薄膜トランジスタをターンオンできるゲートオン電圧Vonと選択されないゲートと接続された薄膜トランジスタをターンオフできるゲートオフ電圧Voffを有する。
【0051】
図3は、
図2に示された複数の画素PXの内の任意の1つの画素PXの概略構造を示す図である。
【0052】
図2及び
図3を参照すると、表示パネル300は、第1の基板100、第1の基板100と対向する第2の基板200、及びこれらの間に介在した液晶層3を含む。
【0053】
第1の基板100は、複数の行と複数の列からなる行列形式に配列された画素PX、同じ行の画素PXが各々連結された複数のゲート線G1~Gn、及び同じ列の画素PXが各々連結された複数のデータ線D1~Dmを有する。
【0054】
第1の基板100上に画素電極PEが配置され、第2の基板200上に共通電極CEが配置される。画素電極PE、共通電極CE、及び液晶層3は、液晶キャパシタClcを形成する。
【0055】
共通電極CEは、第2の基板200上に配置され、共通電圧Vcomが供給される。ただし、これに限定されるものではなく、共通電極CEは、第1の基板100上に配置され得、画素電極PEの形態に応じて線状又は棒状を有し得る。
【0056】
液晶層3は、第1の基板100と第2の基板200との間に配置されたシール材(未図示)内に満たされている。液晶層3は、誘電体として機能する。シール材(未図示)は、第1の基板100又は第2の基板200の何れかに配置され、第1の基板100と第2の基板200を結合させる。
【0057】
第1の基板100と第2の基板200は、シール材(図示せず)又は間隔材(図示せず)によって、約2.0μm~5.0μmのセル間隔、即ち、セルギャップ(cell gap)を保持し、より好ましくには、約3.3μm~3.7μmのセルギャップ(cell gap)を保持する。
【0058】
偏光子(図示せず)は、実質的に偏光子の偏光軸又は透過軸が直交するように、第1の基板100と第2の基板200の各々に配置できる。即ち、偏光子は、第1の基板100の上部又は下部と、第2の基板200の上部又は下部に配置できる。
【0059】
表示パネル300に駆動装置400、500、600、800が連結されて表示装置が製造される。駆動装置400、500、600、800は、一つの集積回路チップに形成されて表示パネル300上に直接実装されるか、又は可撓性印刷回路膜(flexible printed circuit film)(未図示)上にTCP(tape carrier package)の形態で実装された後、表示パネル300に付着されるか、又は別途の印刷回路基板(printed circuit board)(未図示)上に実装されて表示パネル300に連結される。
【0060】
図4は、本発明の一実施例に係る表示パネルの画素を示す平面図であり、
図5は、
図4のI-I’に沿って切断した断面図である。
図6は、
図4におけるゲート層導電体のみを別途示す平面図であり、
図7は、
図4における画素電極のみを別途示す平面図であり、
図8は、
図4における共通電極のみを別途示す平面図である。
【0061】
図4~
図8を参照すると、第1の基板100は、ソーダ石灰ガラス(soda lime glass)又はボロシリケートガラスなどの透明なガラスやプラスチックなどからなる絶縁基板である。
【0062】
第1の基板100上にゲート信号を伝達するゲート配線121、122、123、ストレージライン配線125、126、及びバックライト遮蔽電極128を含むゲート層導電体が配置される。
【0063】
ゲート層導電体121、122、123、125、126、128は、アルミニウム(Al)とアルミニウム合金などのアルミニウム系の金属、銀(Ag)と銀合金などの銀系の金属、銅(Cu)と銅合金などの銅系の金属、モリブデン(Mo)とモリブデン合金などのモリブデン系の金属、クロム(Cr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)などから成り得る。
【0064】
また、ゲート層導電体121、122、123、125、126、128は、物理的性質が異なる複数の導電膜(未図示)を含む多重膜構造を有し得る。例えば、多重膜構造のうち一つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を低減できるように低比抵抗(low resistivity)の金属、例えばアルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などからなり、他の一つの導電膜は、ITO(indium tin oxide)及びIZO(indium zinc oxide)との接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、チタン、タンタルなどから成る。
【0065】
これらの組み合わせの良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム上部膜、アルミニウム下部膜とモリブデン上部膜、及びチタン下部膜と銅上部膜などを挙げることができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、ゲート層導電体121、122、123、125、126、128は、様々な他のいくつかの金属と導電体から成り得る。
【0066】
ゲート配線121、122、123は、一方向、例えば横方向に延びているゲートライン121、ゲートライン121から突出して突起状に形成されたゲート電極122、及びゲートライン121から突出して突起状に形成され、ゲート電極122と所定の間隔で離隔されたゲート補償部123を含む。
【0067】
ゲートライン121は、第1バックライト遮蔽電極128と一定の間隔dを保持するため、所定の形態で折り曲げた折曲領域121aを含む。
【0068】
ゲート電極122は、ソース電極165及びドレイン電極166とともに薄膜トランジスタの三端子を構成する。
【0069】
ゲート補償部123は、マスクの目合せズレ(misalignment)などによりゲート電極122とドレイン電極166間の静電容量が画素ごとに変わることによる画質の低下を防止できる。
【0070】
ストレージラインの配線125、126は一方向、例えば、横方向に延びている水平部125、及び水平部125から突出して延びた垂直部126を含む。
【0071】
ストレージラインの配線125、126は、画素電極180の少なくとも一つの辺に沿って延長される。ストレージラインの配線125、126は、画素電極180と重畳する部分と、重畳しない部分がある。
【0072】
ストレージラインの配線125、126が画素電極180と重畳する場合、開口率の低下を防止するために画素電極180の縁に沿って重畳される。ストレージラインの配線125、126は、外部からストレージ電圧が印加される。ストレージ電圧は直流電圧でも良い。
【0073】
ストレージラインの配線125、126の水平部125は、バックライト遮蔽電極128と一定の間隔dを保持するため、所定の形態で折り曲げた折曲領域125aを含む。
【0074】
即ち、ゲート配線121、122、123とストレージラインの配線125、126は、バックライト遮蔽電極128から一定の間隔d以上離隔されてフリンジフィールドの形成が防止されるので、画質の低下を防止できる。
【0075】
バックライト遮蔽電極128は、薄膜トランジスタと画素電極180を連結するコンタクトホール175の下方に配置される。
【0076】
バックライト遮蔽電極128が配置される位置は、薄膜トランジスタの形態及び画素電極180の形態に応じて変わり得る。また、画素電極180が互いに異なる電圧が印加される複数の副画素電極を含む場合、バックライト遮蔽電極128も複数個あり得る。
【0077】
バックライト遮蔽電極128は、如何なる制御信号も供給されず、如何なる導電体(例えば、ゲート配線、データ配線、ストレージライン配線、及び画素電極)とも連結されない。即ち、バックライト遮蔽電極128は、電気的にフローティング(floating)された島(island)状を有する。
【0078】
バックライト遮蔽電極128は、第2のドレイン電極166b又は画素電極接触部185のように円状又は多角状を有し、開口率を向上させるため、図面に示されたように、六角形状に形成される。
【0079】
バックライト遮蔽電極128は、第2のドレイン電極166b及び画素電極接触部185の重畳面積よりも大きい面積を有し、第2のドレイン電極166bに重畳される半導体層140(後述)を、第2のドレイン電極166bにより被覆されていない突出部を含めて平面視において被覆する。
【0080】
バックライト遮蔽電極128は、バックライトユニット(未図示)の光が半導体層の突出部に照射されて、データ配線パターン166を電極とするキャパシタの静電容量が変わり、画素電極180の電位が影響を受けることを防止する。
【0081】
ゲート配線121、122、123、ストレージライン配線125、126、及びバックライト遮蔽電極128は、同じ工程により同時に形成できる。
【0082】
ゲート層導電体121、122、123、125、126、128が形成された第1の基板100上にゲート絶縁膜130が配置される。ゲート絶縁膜130は、シリコン酸化物(SiOx)や窒化ケイ素(SiNx)を含みうる。また、ゲート絶縁膜130は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、又は酸化ジルコニウムをさらに含みうる。
【0083】
ゲート絶縁膜130上に半導体層140が配置される。半導体層140は、後述するデータ配線162、165、166と実質的に重畳される。半導体層140は、アモルファスシリコン(amorphous Silicon、以下、a-Si)、結晶質シリコン(poly-Si)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)のうち少なくとも一つ以上の元素を含む酸化物半導体(oxide semiconductor)などから成り得る。
【0084】
半導体層140上にオーミックコンタクト層155、156が配置される。オーミックコンタクト層155、156は、後述するソース/ドレイン電極165、166と半導体層140との間の接触特性を改善させる役割をする。オーミックコンタクト層155、156は、ソース電極165とドレイン電極166との間のチャネル(channel)領域には配置されない。
【0085】
ここで、オーミックコンタクト層155、156は、n型不純物が高濃度にドーピングされたアモルファスシリコン(以下、n+型a-Si)から成り得る。もし、ソース/ドレイン電極165、166と半導体層142との間の接触特性が十分に確保されれば、オーミックコンタクト層155、156は、省略できる。
【0086】
半導体層140上にデータ配線162、165、166が配置される。データ配線162、165、166は、前述したゲート層導電体121、122、123、125、126、128と同じ材料で形成できる。
【0087】
データ配線162、165、166は、データライン162、ソース電極165、及びドレイン電極166を含む。データライン162は、ゲートライン121と交差する方向、例えば、縦方向に形成されて、ゲートライン121とともに画素領域を定義する。
【0088】
ソース電極165は、データライン162から分岐されてゲート電極122の上部まで延長される。
【0089】
ドレイン電極166は、ゲート電極122と一部が重畳された第1のドレイン電極166a、第1のドレイン電極166aから延長され、多角状を有する第2のドレイン電極166b、及び第2のドレイン電極166bから延びてゲート補償部123と重畳される第3ドレイン電極166cを含む。ただし、これに限定されるものではなく、第2のドレイン電極166bの形態は、薄膜トランジスタ及び画素電極180の配置に応じて、円状又は四角状などのように様々な形態に変形できる。
【0090】
薄膜トランジスタの動作時、電荷が移動するチャンネル(Channel)は、ソース電極165とドレイン電極166との間の半導体層140内に形成される。
【0091】
半導体層140とデータ配線162、165、166が同じマスクを使用して形成される場合、データ配線162、165、166は、チャネル(Channel)領域を除いて、その下に形成された半導体層140と実質的に同じパターンを有することができる。
【0092】
しかし、同じマスクを使用してエッチングする技術に応じて半導体層140は、データ配線162、165、166の両側の側壁から約3μm以下の一定の距離でデータ配線162、165、166によって覆われていない突出部を有することができる。
【0093】
データ配線162、165、166が形成された結果物の全体構造上に保護膜169が配置される。保護膜169は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、感光性(photosensitivity)の有機物、又はa-Si:C:O、 a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質などを含む単一膜又は多重膜の構造を有する。
【0094】
保護膜169上に色フィルタ170が配置される。色フィルタ170は、画素領域上にのみ配置されるか、又は、画素領域及び薄膜トランジスタが配置された領域上に配置することができる。
【0095】
色フィルタ170は、赤、緑、青、シアン(cyan)、マゼンタ(magenta)、イエロウ(yellow)、及びホワイト(white)の何れかでも良い。赤、緑、及び青、又はシアン(cyan)、マゼンタ(magenta)、及びイエロウ(yellow)のような3つの基本色が色を形成するための基本的な画素群で構成されうる。ただし、これに限定されるものではなく、色フィルタ170は、第2の基板200上に配置されることができる。
【0096】
図示されていないが、色フィルタ170上にキャッピング層(未図示)がさらに配置され得る。キャッピング層(未図示)は、色フィルタ170で発生する汚染物質の液晶層3への流入を防止する。キャッピング層(未図示)は、窒化ケイ素(SiNx)、酸化ケイ素(SiOx)又は炭素注入酸化ケイ素(SiOC)などの無機物又は有機物から成り得る。
【0097】
保護膜169、及び色フィルタ170を貫いて第2のドレイン電極166bの一部を露出させるコンタクトホール175が形成される。
【0098】
色フィルタ170上にデータライン162に沿って周囲遮蔽電極172が配置される。第2遮蔽電極172は、データライン162よりも大きい幅を有し、平面視において、データライン162をカバーするように配置される。
【0099】
また、色フィルタ170上にゲートライン121と平行に突出電極173が配置される。突出電極173は、第2遮蔽電極172と一体に形成されうる。周囲遮蔽電極172と突出電極173は、ブラック階調に対応する電圧を受信する。周囲遮蔽電極172及び突出電極173は、ITO(Indium Tin Oxide)又はIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電体から成り得る。周囲遮蔽電極172及び突出電極173は、後述する画素電極180と同じ工程により同時に形成でき、別途の絶縁層を介して電気的に絶縁される。
【0100】
色フィルタ170上の画素領域に画素電極180が配置される。画素電極180は、ITO(Indium Tin Oxide)又はIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電体から成り得る。
【0101】
画素電極180は、
図4及び
図7に示すように、一方向に配列された複数の面電極181、各面電極181から延びた枝電極183a、183b、183c、183d、コンタクトホール175を介して第2のドレイン電極166bと連結される画素電極接触部185、及び隣接する面電極181同志、及び面電極181と画素電極接触部185とを連結する連結電極187を含む。
【0102】
面電極181は、菱状でも良い。枝電極183a、183b、183c、183dは、面電極181の各辺から斜線の方向に延長される。このとき、枝電極183a、183b、183c、183dは、該当の辺に垂直な方向に沿って延長される。
【0103】
枝電極183a、183b、183c、183dの間の空間は、スリット(slit)として定義され、そのスリットによって液晶分子の長軸184方向が決定される。即ち、液晶分子の長軸184は、そのスリットの長手方向に向かう。
【0104】
画素電極接触部185は、バックライト遮蔽電極128又は第2のドレイン電極166bのように多角状を有するが、これに限定されるものではなく、円状のように多様な形態を有し得る。
【0105】
一方、図示されていないが、画素電極180上に下部配向膜が位置し得る。下部配向膜は、垂直配向膜でも良く、光反応性物質を含む配向膜でも良い。下部配向膜は例えば、ポリアミック酸(Polyamic acid)、ポリシロキサン(Polysiloxane)、及びポリイミド(Polyimide)の何れかの物質から成る。
【0106】
第2の基板200は、ソーダ石灰ガラス(soda lime glass)又はボロシリケートガラスなどの透明なガラスやプラスチックなどからなる絶縁基板である。
【0107】
第2の基板200上に遮光部材210が配置される。遮光部材210は、ブラックマトリックス(black matrix)とも呼ばれ、クロム酸化物(CrOx)のような金属又は不透明の有機膜材料などを含みうる。
【0108】
遮光部材210は、バックライトユニット(未図示)からの光が画素PXを通過するように画素PXの形状とほぼ類似した多数の開口部を有する。また、遮光部材210は、第1の基板100に形成されたゲートライン121、データライン162、及び薄膜トランジスタに対応する部分に形成される。ただし、これに限定されるものではなく、遮光部材210は例えば、第1の基板100上に配置できる。
【0109】
遮光部材210の上にカバー膜220が配置される。カバー膜220は、遮光部材210などの下方の層の凹凸面を平坦化したり、下方の層からの不純物の溶出を防止する。ただし、これに限定されるものではなく、遮光部材210が第1の基板100上に配置される場合、カバー膜220は、第1の基板100の遮光部材210上に配置できる。
【0110】
カバー膜220の上に共通電極230が配置される。
【0111】
共通電極230は、
図4及び
図8に示すように、互いに交叉する水平電極230a及び垂直電極230bを含む十字形状を有することができる。水平電極230aと垂直電極230bとの間の交叉部は、面電極181の中心部に位置する。
【0112】
画素は、複数の共通電極230を含み得る。この時、複数の共通電極230は、互いに連結される。例えば、複数の共通電極230は、一体に構成される。共通電極230は、画素電極180と同一の物質で作成できる。
【0113】
図示されていないが、共通電極230上には配向膜をさらに配置でき、配向膜は、垂直配向膜や光重合物質が含まれた、光配向された配向膜でも良い。光重合物質は、反応性モノマー又は反応性メソゲンでも良い。
【0114】
図9は、本発明の他の一実施例に係る表示パネルの画素を示す平面図である。
【0115】
図9を参照すると、画素電極190は、横枝電極192、縦枝電極194、及び横枝電極192と縦枝電極194とから各々分岐されて延びた複数の枝電極196a 、196b、196c、196d、接続部197、画素電極接触部198を含む。
【0116】
横枝電極192と縦枝電極194は、「一」字型であり、横枝電極192と縦枝電極194は、互いに合わせて十字型の枝電極を形成する。
【0117】
ただし、これに限定されるものではなく、横枝電極192と縦枝電極194は、画素電極190の一側から中央に行くほど間隔が広くなる形状でも良い。
【0118】
第1の枝電極196aは、横枝電極192と縦枝電極194から分岐されて左上方向に延長され、第2の電極196bは、横枝電極192と縦枝電極194から分岐されて右上方向に延長される。第3の枝電極196cは、横枝電極192と縦枝電極194から分岐されて左下方向に延長され、第4の枝電極196dは、横枝電極192と縦枝電極194から分岐されて右下方向に延長される。
【0119】
第1ないし第4の枝電極196a、196b、196c、196dの辺は、電界を歪曲して液晶分子302の傾斜方向を決定する電界の水平成分を作り、電界の水平成分は、第1ないし第4の枝電極196a、196b、196c、196dの辺にほぼ水平に形成される。従って、液晶分子302は、画素電極190の4つの副領域(Da~Dd)で4つの異なる方向に配列される。
【0120】
接続部197は、縦枝電極194と画素電極接触部198を連結する。
【0121】
画素電極接触部198は、保護膜169、及び色フィルタ170に形成されたコンタクトホール175を介して第2のドレイン電極166bと接触する。
【0122】
画素電極接触部198は、バックライト遮蔽電極128又は第2のドレイン電極166bのように多角状を有するが、これに限定されず、円状、多角形のように多様な形態を有し得る。
【0123】
この場合、共通電極は、複数のスリット(切開部)を有していない平板電極の形態を有し得る。
【0124】
以上、添付の図面を参照して、本発明の一実施例を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明のその技術的思想や本質的な特徴を変更せずに、他の具体的な形で実施できることを理解できるだろう。従って、前述した実施例は、全ての面で例示的なものであり、限定的ではないものと理解されなければならない。
【符号の説明】
【0125】
3 液晶層
10 表示装置
100 第1の基板
121~128 ゲート層導電体(総称)
121~123 ゲート配線(総称)
121、122、123 ゲートライン、ゲート電極、ゲート補償部
121a 折曲領域
125~126 ストレージライン配線(総称)
125、126 ストレージライン配線の水平部、垂直部
128 バックライト遮蔽電極
130 ゲート絶縁膜
140 半導体層
155、156 オーミックコンタクト層
162、165、166 データ配線(総称)
162 データライン
165 ソース電極
166 ドレイン電極
166a、166b、166c 第1、第2、第3ドレイン電極
169 保護膜
170 色フィルタ
172 周囲遮蔽電極
173 突出電極
175 コンタクトホール
180 画素電極
181 面電極
183a、183b、183c、183d 枝電極
184 液晶分子の長軸
185 画素電極接触部
187 連結電極
190 画素電極
192 横枝電極
194 縦枝電極
196a、196b、196c、196d 第1、第2、第3、第4の枝電極
197 接続部
198 画素電極接触部
200 第2の基板
210 遮光部材
220 カバー部材
230 共通電極
230a、230b 水平電極、垂直電極
300 表示パネル
302 液晶分子
400 ゲート駆動部
500 データ駆動部
600 信号制御部
800 階調電圧生成部
AA1 明るい帯
AA2 暗い帯
CE 共通電極
Clc 液晶キャパシタ
CONT1 ゲート制御信号
CONT2 データ制御信号
D1~Dm データ線
Da、Db、Dc、Dd 画素電極の副領域
DAT 映像データ信号
DE デ-タイネーブル
G1~Gn ゲート線
Hsync、Vsync 水平同期信号、垂直同期信号
MCLK クロック信号
PE 画素電極
PX 画素
R、G、B 映像信号
Vcom 共通電圧
Von、Voff ゲートオン、ゲートオフ電圧