수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이 document_id A220623033881

본 발명은 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이에 관한 것이다. 특히 본 발명은 투과율 개선이 가능한 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이에 관한 것이다. 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계 인가형과 수평 전계 인가형으로 대별된다. 수직 전계 인가형 액정표시장치는 상하부 기판에 대향하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 액정을 구동한다. 이러한 수직 전계 인가형 액정표시장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 좁은 단점을 가진다. 수평 전계 인가형 액정표시장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 액정을 구동한다. 이러한 수평 전계 인가형 액정표시장치는 시야각이 넓은 장점을 가진다. 도 1을 참조하면, 수평 전계 인가형 액정표시장치는 액정(9)을 사이에 두고 대향하는 박막 트랜지스터 어레이(10) 및 칼라 필터 어레이(20)를 포함한다. 칼라 필터 어레이(20)는 상부 기판(1) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(3), 칼라 필터(5), 오버코트층(7)을 포함한다. 블랙 매트릭스(3)는 빛 샘을 방지하고 이웃하는 칼라 필터 간의 광 간섭을 방지하는 역할을 한다. 칼라 필터(5)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 포함함으로써 칼라를 표시할 수 있게 한다. 오버코트층(7)은 블랙 매트릭스(3)와 칼라 필터(5)가 형성된 상부 기판(1)을 평탄화시키는 역할을 한다. 박막 트랜지스터 어레이(10)는 하부 기판(11) 상에서 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(12) 및 데이터 라인(14)과, 게이트 라인(12) 및 데이터 라인(14)에 각각에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소 전극(18)과, 화소 전극(18)에 나란한 공통전극(22)과, 공통전극(22)에 접속된 공통 라인(16)을 포함한다. 여기서 공통 전극(22)과 화소 전극(18)은 슬릿 형태로 형성된 부분을 포함하고, 그 슬릿들은 화소 영역에서 서로 나란하도록 형성된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(12)으로부터의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(14)으로부터의 데이터 신호를 화소 전극(18)으로 공급한다. 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 데이터 신호가 공급된 화소 전극(18)과 공통 라인(16)을 통해 기준전압이 공급된 공통전극(22) 사이에는 수평 전계가 형성된다. 이러한 수평 전계에 의해 액정(9)이 회전하게 된다. 액정(9)의 회전 정도는 데이터 신호에 따라 조절된다. 수평 전계 인가형 액정표시장치는 상술한 바와 같이 수평 전계에 의해 액정(9)의 회전 정도를 조절하여 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 함으로써 화상을 구현한다. 박막 트랜지스터 어레이(10)가 형성된 하부 기판(11)과 컬러 필터 어레이(20)가 형성된 상부 기판(1)에는 액정(9)을 배향시키기 위한 배향막이 더 형성된다. 배향막은 러빙 공정에 의해 방향성을 가지므로 러빙 방향에 따라 액정(9)의 초기 배향상태가 결정된다. 액정(9)을 사이에 두고 대향하는 박막 트랜지스터 어레이(10)와 컬러 필터 어레이(20)를 포함하는 액정셀의 양면에는 편광판(미도시)이 더 형성된다. 편광판은 자신의 광축과 동일한 광축을 가지는 빛을 투과시키는 역할을 한다. 액정셀 양면에 형성된 편광판의 광축은 서로 직교하거나 나란하도록 부착되기 때문에 빛이 액정셀을 투과하는 동안 광축의 회전 정도에 따라 투과 광의 세기가 조절되어 액정표시장치가 계조 표현이 가능하게 된다. 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 액정표시장치의 화소 영역에 형성되는 전계 및 이에 따른 액정의 구동특성을 나타내는 도면이다. 이하에서는 도 1의 액정(9)을 전계가 형성되지 않은 상태에서의 액정(9a)과 전계가 형성된 상태에서의 액정(9b)을 구분하여 도시하였다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 화소 전극(18) 및 공통 전극(22) 사이에 전계(29)가 형성되지 않았을 때 액정(9a)은 그 장축이 러빙방향과 나란한 초기 배향상태를 유지한다. 반면, 화소 전극(18)과 공통 전극(22) 사이에 전계(29)가 형성되었을 때 액정(9b)은 전계(29) 방향과 나란하도록 회전한다. 이 때 액정(9b)의 회전 정도는 편광판의 광축을 고려한 설계치와 일치해야 정확한 계조표현이 가능하다. 그러나 화소 전극(18)과 공통 전극(22) 사이에 형성된 전계(29)가 일부 영역(A)에서 왜곡되어 액정(9b)의 회전정도가 설계치와 일치하지 않게 된다. 화소 전극(18)과 공통 전극(22) 사이에 형성된 전계(29)가 일부 영역(A)에서 왜곡되는 이유는 화소 전극(18)과 공통 전극(22) 각각이 구동신호를 인가받아 수평전계를 형성하기 위해 특정한 구조를 가지기 때문이다. 보다 상세히 하면,수평 전계 인가형 액정표시장치는 상술한 바와 같이 수평 전계를 형성하기 위해 화소 영역에서 나란한 공통 전극(22) 및 화소 전극(18)을 포함한다. 여기서, 화소 전극(18)은 공통 전극(22)과 나란한 화소 전극 핑거부(18a)들과, 화소 전극 핑거부(18a)들을 연결함과 아울러 드레인 접촉홀(25)을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극(14D)에 접속된 화소 전극 연결부(18b)로 구분된다. 화소 전극 연결부(18b)는 박막 트랜지스터로부터의 화소 신호를 화소 전극 핑거부(18a)들에 공급하기 위해 화소 전극 핑거부(18a)들과 수직한 방향으로 형성되어 화소 전극 핑거부(18a)들을 연결한다. 화소 전극 핑거부(18a)는 화소 전극 연결부(18b)로부터 화소 신호를 공급받아 공통 전극(22)과 수평전계를 형성한다. 한편, 공통 전극(22)은 화소 전극 핑거부(18a)들과 나란하게 형성됨과 아울러 기준 전압을 공급하는 공통 라인(16)에 연결된다. 공통 라인(16)은 공통 전극(22)에 기준 전압을 공급하기 위해 공통 전극(22)과 수직한 방향으로 형성되어 공통 전극(22)에 연결된다. 또한 공통 전극(22), 공통 라인(16), 화소 전극 핑거부(18a) 및 화소 전극 연결부(18b)는 투과율 향상을 위해 동일층에 투명금속으로 형성된다. 상술한 구조적인 특징으로 인하여, 화소 전극 핑거부(18a)와 공통 라인(16)을 따라 흐르는 구동 신호가 공통 전극(22)과 화소 전극 핑거부(18a) 사이에 형성되는 수평전계를 왜곡시키게 된다. 이에 따라 화소 전극 연결부(18b)와 공통 라인(16)에 인접한 영역에서는 전계가 형성되더라도 액정(9b)이 설계치와 다르게 회전하는 디스클리네이션 영역(A) 발생한다. 디스클리네이션 영역(A)에서 액정(9b)의 비정상적인 구동은 계조를 올바로 표현하지 않을 뿐 아니라 블랙을 표시할 때 빛샘을 유발하여 컨트라스트 비(Contrast ratio)를 저하시킨다. 이를 방지하기 위해 디스클리네이션 영역(A)을 블랙 매트릭스로 가려주는 방법이 제안된 바 있으나, 이로 인해 액정셀의 개구 영역이 감소하므로 전반적인 액정표시장치의 투과율이 감소하는 문제점이 있다. 이와 같이 디스클리네이션 영역(A)에 의한 투과율 저하는 소형의 액정표시장치일수록 더욱 심각하게 부각되는 문제이다.