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KR20070059385A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20070059385A
KR20070059385A KR1020050118173A KR20050118173A KR20070059385A KR 20070059385 A KR20070059385 A KR 20070059385A KR 1020050118173 A KR1020050118173 A KR 1020050118173A KR 20050118173 A KR20050118173 A KR 20050118173A KR 20070059385 A KR20070059385 A KR 20070059385A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
impurity adsorption
electrode
adsorption electrode
display panel
liquid crystal
Prior art date
Application number
KR1020050118173A
Other languages
English (en)
Inventor
이준우
김희섭
이창훈
한은희
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Priority to JP2006200604A priority patent/JP4980002B2/ja
Priority to US11/567,378 priority patent/US7791680B2/en
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Abstract

잔상 현상이 억제된 표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 투광 영역에 형성된 화소 전극과, 차광 영역에 형성되며 화소 전극과 분리되어 있는 제1 불순물 흡착 전극을 포함하는 제1 표시판과, 제1 불순물 흡착 전극과 대향하는 차광 영역에 형성된 제2 불순물 흡착 전극을 포함하며, 제1 표시판에 대향하는 제2 표시판 및 제1 및 제2 표시판 사이에 개재된 매개체를 포함한다.
이온성 불순물, 불순물 흡착 전극, 잔상, 액정 표시 장치

Description

표시 장치{Display apparatus}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 표시판의 레이아웃도이다.
도 3b는 도 3a의 Ⅲb - Ⅲb'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 표시판의 레이아웃도이다.
도 4b는 도 4a의 Ⅳb - Ⅳb'선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 제1 불순물 흡착 전극의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 제1 불순물 흡착 전극의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 제1 불순물 흡착 전극의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 제1 표시판 182: 화소 전극
185, 186: 제1 불순물 흡착 전극 200: 제2 표시판
250: 공통 전극 251, 252: 제2 불순물 흡착 전극
300: 액정층 320: 이온성 불순물
400: 액정 패널
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표시 화면의 잔상 현상이 억제된 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 있다. 액정층은 광학적 이방성 및 유전율 이방성을 갖는 액정 분자로 구성된다. 표시판의 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하게 되면, 액정층을 구성하는 액정 분자들이 재배열되면서, 투과되는 빛의 양이 조절된다.
그런데, 액정 분자에 동일한 극성의 전압이 계속하여 인가될 경우 액정 분자 가 열화되어 액정층에 직류 바이어스가 누적되어 잔류하게 된다. 이렇게 잔류된 직류 바이어스는 이후 인가되는 데이터 전압을 변형시키거나, 데이터 전압이 공급되지 않는 경우에도 원하지 않는 전계를 액정층 내에 생성시킨다. 이러한 액정 분자의 열화를 방지하기 위해 액정층에 인가되는 전압의 극성을 반전시키는 반전 구동법이 개발되었다. 반전 구동으로는 프레임 반전, 라인 반전, 도트 반전 등의 방법이 사용되고 있다. 그러나, 상기와 같이 반전 구동을 하더라도, 여러가지 이유에 의한 킥백 전압의 변화 등으로 인해 액정층에는 직류 바이어스가 잔류하게 된다.
한편, 액정층 내에는 액정 분자 이외에 이온성 불순물이 부유하는데, 이와 같은 이온성 불순물은 액정층에 누적된 직류 바이어스에 의해 표시판의 전극에 흡착된다. 이렇게 흡착된 이온성 불순물은 액정층에 생성되는 전계를 왜곡시키게 된다. 이는 표시 화면 상에서는 잔상으로 시인될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 잔상 현상이 개선된 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 바와 같은 표시 장치의 구동 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 투광 영역에 형성된 화소 전극과, 차광 영역에 형성되며 상기 화소 전극과 분리되어 있는 제1 불순물 흡착 전극을 포함하는 제1 표시판과, 상기 제1 불순물 흡착 전극과 대향하는 상기 차광 영역에 형성된 제2 불순물 흡착 전극을 포함하며, 상기 제1 표시판에 대향하는 제2 표시판, 및 상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재된 매개체를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시 영역의 최외곽 변두리에 형성되며, 화소 전극과 분리되어 있는 제1 불순물 흡착 전극을 포함하는 제1 표시판과, 상기 제1 불순물 흡착 전극과 대향하는 제2 불순물 흡착 전극을 포함하며, 상기 제1 표시판에 대향하는 제2 표시판, 및 상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재된 매개체를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 화소마다 형성된 각각의 박막 트랜지스터의 제어단에 연결된 게이트선, 상기 박막 트랜지스터의 입력단에 연결된 데이터선, 상기 박막 트랜지스터의 출력단에 연결된 화소 전극, 및 상기 게이트선 및/또는 상기 데이터선과 절연되어 중첩하여 형성되며, 상기 화소 전극과 분리된 제1 불순물 흡착 전극을 구비하는 제1 표시판과, 격자 모양의 블랙 매트릭스 패턴, 및 상기 블랙 매트릭스 패턴 아래에 중첩되어 형성된 상기 제1 불순물 흡착 전극과 대향하는 제2 불순물 흡착 전극을 포함하며, 상기 제1 표시판에 대향하는 제2 표시판, 및 상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 상기한 바와 같은 액정 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 제1 불순물 흡착 전극과 상기 제2 불순물 흡착 전극에 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극간 평균 전위차의 절대값이 상기 액정층의 투광 영역에 잔류하는 DC 바이어스의 절대값보다 크도록 전압을 인가하는 것을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다. 이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치로서 액정 표시 장치가 예시되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 액정 표시 장치는 제1 표시판(100), 제1 표시판(100)에 대향하는 제2 표시판(200) 및 이들 사이에 개재된 매개체를 포함한다. 여기서, 액정 표시 장치의 매개체는 액정을 포함하는 액정층일 수 있다. 본 명세서에서 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 및 액정층으로 이루어진 패널은 때때로 '액정 패널'로 호칭될 수도 있다.
제1 표시판(100)은 제1 방향으로 평행하게 뻗어 있는 다수개의 게이트선(122)들 및 제2 방향으로 평행하게 뻗어 있는 다수개의 데이터선(162)들을 포함한다. 게이트선(122)들과 데이터선(162)들은 도전성 물질로 이루어진다. 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 또는 이들의 합금 등으로 이루어지며, 단일막 또는 2층 이상의 다층막으로 이루어질 수 있다. 게이트선(122)들과 데이터선(162)들은 서로 교차하게 되는데, 예컨대 수직으로 교차할 수 있다. 인접하는 게이트선(122)들과 인접하는 데이터선(162)들은 각각 서로 교차하면서 하나의 화소를 정의하고, 각각의 화소에는 박막 트랜지스터(Q) 및 그에 의해 스위칭되는 화소 전극(182)이 구비된다.
제2 표시판(200)은 격자 모양으로 형성된 블랙 매트릭스 패턴(220) 및 컬러 필터 패턴(230)을 포함한다. 블랙 매트릭스 패턴(220)은 불투명한 물질로 이루어지며, 화소의 경계를 따라 형성된다. 컬러 필터 패턴(230)은 예컨대, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러 필터가 교대로 배치되어 있다. 각각의 컬러 필터 패턴(230)은 블랙 매트릭스 패턴(220)에 의해 둘러싸여 있다. 본 실시예의 변형예로서, 각각의 컬러 필터 패턴(230)은 상기와 다른 배열, 예컨대 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각각의 보색에 해당하는 컬러 필터 패턴(230)가 사용될 수도 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 컬러 필터 패턴(230)은 블랙 매트릭스 패턴(220)과 함께 표시 영역을 이룬다. 제2 표시판(200)의 최외곽 변두리에는 최외곽 블랙 매트릭스(225)가 형성되어 있으며, 비표시 영역을 이룬다. 이하에서 단지 '블랙 매트릭스'로 표현될 경우 표시 영역 내의 블랙 매트릭스 패턴(220)뿐만 아니라 최외곽 블랙 매트릭스(225)를 포함할 수 있다.
최외곽 블랙 매트릭스(225)는 표시 영역 내의 블랙 매트릭스 패턴(220)과 동일한 물질로 이루어지지만, 표시 영역 내의 블랙 매트릭스 패턴(220)보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 즉, 블랙 매트릭스(220, 225)의 폭은 적용되는 액정 표시 장치의 크기, 화소의 수 등에 따라 다르지만, 예컨대, 표시 영역 내의 블랙 매트릭스 패턴 (220)은 약 30 내지 40㎛ 정도의 폭을 갖는데 반해, 최외곽 블랙 매트릭스(225)는 0.5 내지 50㎜의 폭을 가질 수 있다.
제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)은 액정층을 매개체로 개재하여 서로 접합되는데, 이때, 제1 표시판(100)의 게이트선(122) 및 데이터선(162)은 제2 표시판(200)의 블랙 매트릭스(220, 225)와 중첩하도록 정렬된다. 도 1에서 제1 표시판(100) 상에 도시된 점선은 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)을 정렬할 경우의 최외곽 블랙 매트릭스(225) 내측선의 투시선이며, 표시 영역과 비표시 영역의 경계에 해당한다.
한편 제1 표시판(100)의 아래에는 백라이트 어셈블리가 배치된다. 백라이트 어셈블리로부터 출사된 빛은 제1 표시판(100), 액정층 및 제2 표시판(200)을 거치게 된다.
여기서, 제1 표시판(100)의 게이트선(122)들과 데이터선(162)들은 저저항 배선을 구현하기 위해 도전성 물질, 그 중에서도 주로 불투명한 도전성 물질로 이루어지기 때문에 백라이트 어셈블리로부터 출사된 빛을 대부분 차단한다. 반면, 화소의 대부분을 차지하는 화소 전극(182)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어지기 때문에 백라이트 어셈블리로부터 출사된 빛의 대부분이 투과된다. 액정층에서는 액정 분자의 배열 방향에 따라 빛을 투과하기도 하고 차단하기도 한다. 액정의 배열은 액정층 내에 형성되는 전계의 세기에 따라 제어된다. 제2 표시판(200)의 블랙 매트릭스(220, 225)는 투과된 빛을 차단하며, 컬러 필터 패턴(230)은 빛을 투과한다.
상기한 바와 같이 백라이트 어셈블리로부터 출사된 빛은 제1 표시판(100), 액정층 및 제2 표시판(200) 중 적어도 어느 하나에 의해 차단되면, 액정 패널을 통과하지 못하게 된다. 액정층에서의 차광 여부는 액정층에 생성되는 전계에 따라 변화하기 때문에, 전계와 상관 없이 빛이 차단되는 영역을 '차광 영역'으로 정의할 때 차광 영역은 제1 표시판의 차광 영역과 제2 표시판의 차광 영역의 합집합이 된다. 또한, 액정 패널의 차광 영역 이외의 영역, 즉 전계에 따라 빛이 투과될 수 있는 영역은 '투광 영역'으로 정의한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다. 도 2에서 점선은 액정 표시 장치(500)의 제1 표시판에 형성된 게이트선(122)들, 데이터선(162)들 및 화소 전극(182)을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 차광 영역은 제1 표시판의 게이트선(122)들 및 데이터선(162)들과 제2 표시판의 블랙 매트릭스 패턴(220)이 형성된 영역들의 합집합이 된다. 또한, 차광 영역은 표시 영역 내측뿐만 아니라, 최외곽 블랙 매트릭스(225)가 배치되어 있는 비표시 영역을 포함하고 있다.
표시 영역 내측의 제2 표시판의 블랙 매트릭스 패턴(220)은 차광 영역을 최소화하기 위해 제1 표시판의 게이트선(122)들 및 데이터선(162)들과 중첩하여 정렬되어 있다. 또한 블랙 매트릭스 패턴(220)의 폭은 빛샘 현상을 방지하고, 시인성을 좋게 하기 위해 게이트선(122)들 및 데이터(162)선들보다 넓게 형성되어 있다. 즉, 위에서 바라보게 되면, 블랙 매트릭스 패턴(220)이 게이트선(122)들 및 데이터선(162)들을 가리도록 형성될 수 있다.
한편, 투광 영역은 제1 표시판의 화소 전극(182)과 제2 표시판의 컬러 필터 패턴(230) 영역의 교집합에 해당된다. 컬러 필터 패턴(230)은 화소 전극(182)의 내부에 중첩되어 형성될 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 단위에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 표시판의 레이아웃도이다. 도 3b는 도 3a의 Ⅲb - Ⅲb'선을 따라 자른 단면도이다. 도면의 명확성을 위해 도 3a의 레이아웃도에서는 제1 표시판의 일부 구성요소가 생략되어 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트 배선(122, 124, 126)이 형성되어 있다. 게이트 배선은 제1 방향(도 3a에서는 가로 방향)으로 뻗어 있는 게이트선(122), 게이트선(122)의 끝에 연결되어 있으며, 외부로부터 게이트 신호를 인가받아 게이트선(122)으로 전달하는 게이트 패드(124), 게이트선(122)에 연결되어 돌기 형태로 형성된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(126)을 포함한다. 게이트 배선(122, 124, 126)은 이에 제한되는 것은 아니지만, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 또는 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 물질을 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 절연 기판(110) 상에 증착한 다음 사진 식각 공정에 의해 패터닝된다.
또, 게이트 배선(122, 124, 126)은 필요에 따라 2층 이상으로 구성된 다층막으로 형성될 수도 있다. 예를 들어 절연 기판(110)과의 접착성 개선 및/또는 배리 어막의 기능을 하는 하부막, 저저항 도전층 및 상기 저저항 도전층 구성 물질의 확산을 막고, 캡핑막으로서 기능하는 상부막으로 구성될 수 있다. 하나의 예로서, Mo/Al/Mo 삼중막 구조를 들 수 있다. 또한 하부막이나 상부막의 재질로는 도전성 산화물 또는 질화물이 사용될 수 있다. 하나의 예로서, ITO/Ag/ITO 삼중막 구조를 들 수 있다.
한편, 도면의 명확화 및 설명의 편의를 위해 도시하지는 않았지만, 절연 기판(110)의 게이트 배선(122, 124, 126)과 동일한 층에는 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 전극이 더 형성될 수 있다. 유지 전극은 게이트 배선(122, 124, 126)과 동일한 물질로 이루어지며, 게이트 배선(122, 124, 126)과 동시에 증착 및 패터닝될 수 있다. 유지 전극의 모양 및 배치 등은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 화소 전극(182)과 게이트선(122)의 중첩 등으로 발생하는 유지 용량이 충분할 경우 형성되지 않을 수 있다.
게이트 배선(122, 124, 126)이 형성된 절연 기판의 전면은 게이트 절연막(130)이 덮고 있다. 게이트 절연막(130)은 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어지며, 예컨대 스퍼터링, 반응성 스퍼터링(reactive sputtering), 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 등의 방법으로 형성된다.
게이트 절연막(130) 상에는 게이트 전극(126)과 적어도 일부가 중첩하는 반도체층(140)이 형성되어 있다. 반도체층(140)은 수소화 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진다. 반도체층(140)의 위에는 저항성 접촉층(155, 156)이 형성되어 있다. 저항성 접촉층(155, 156)은 n형 불순물이 고농도로 도핑된 n+ 수소화 비정질 규소 등으로 이루어진다. 저항성 접촉층(155, 156)은 전체적으로 반도체층(140)을 덮고 있지만, 반도체층(140)을 중심으로 분리되어 반도체층(140)의 일부를 노출한다. 저항성 접촉층(155, 156)의 일부는 게이트 절연막(130)과 직접 접촉할 수 있다.
반도체층(140) 및 저항성 접촉층(155, 156)은 예컨대, CVD 방법으로 증착되며, 사진 식각 공정에 의해 패터닝된다. 선택되는 마스크 공정에 따라서는 섬형으로 형성되거나, 선형으로 형성될 수도 있다. 섬형으로 형성될 경우 저항성 접촉층(155, 156)의 분리 패턴을 제외하고는 후술하는 데이터 배선의 형성 전에 먼저 패터닝될 수 있다.
저항성 접촉층(155, 156) 및 게이트 절연막(130) 위에는 데이터 배선(162, 165, 166, 168)이 형성되어 있다. 데이터 배선은 데이터 신호를 전달하며, 제2 방향(도 1a에서는 세로 방향)으로 형성되어 있는 데이터선(162), 데이터선(162)의 분지이며 저항성 접촉층(155)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(165), 데이터선(162)의 한쪽 끝에 연결되어 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(168), 소스 전극(165)과 분리되어 있으며 게이트 전극(126) 또는 박막 트랜지스터의 채널부에 대하여 소스 전극(165)의 반대쪽 저항성 접촉층(156) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(166)을 포함한다.
데이터선(162)은 게이트선(122)과 게이트 절연막(130)에 의해 절연되어 교차하며, 인접하는 데이터선(162) 및 인접하는 게이트선(122)의 교차에 의해 형성된 영역이 하나의 화소를 구성하게 된다.
이러한 데이터 배선(162, 165, 166, 168)은 이에 제한되는 것은 아니지만, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 또는 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 물질을 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 절연 기판(110) 상에 증착한 다음 사진 식각 공정에 의해 패터닝된다. 선택되는 마스크 공정에 따라서는 하부의 저항성 접촉층(155, 156) 및 반도체층(140)과 하나의 포토레지스트 마스크를 식각 마스크로 이용하여 패터닝될 수도 있다.
데이터 배선(162, 165, 166, 168)은 필요에 따라 2층 이상으로 구성된 다층막으로 형성될 수 있는데, 이는 게이트 배선(122, 124, 126)에서 설명한 바와 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
상기한 바와 같은 게이트 전극(126), 그 위에 형성된 반도체층(140), 저항성 접촉층(155, 156) 및 소스 전극(165)과 드레인 전극(166)은 박막 트랜지스터를 구성한다. 여기서 게이트 전극(126)은 박막 트랜지스터의 제어단에 해당하고, 소스 전극(165)은 입력단에 해당하며, 드레인 전극(166)은 출력단에 해당하게 된다. 또한, 게이트 전극(126)에 연결된 게이트선(122)은 제어선이 되며, 소스 전극(165)에 연결된 데이터선(162)은 입력선이 된다. 반도체층(140)은 박막 트랜지스터의 채널 영역을 이룬다. 반도체층(140)과 소스 전극(165) 사이에 개재되어 있는 저항성 접촉층(155) 및 반도체층(140)과 드레인 전극(166) 사이에 개재되어 있는 저항성 접촉층(156)은 반도체층(140)과, 상부의 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166) 사이에서 각각 접촉 저항을 감소시킨다.
데이터 배선(162, 165, 166, 168) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(140) 위 에는 보호막(passivation layer)(170)이 형성되어 있으며, 대체로 절연 기판(110)의 전면을 덮고 있다. 보호막(170)은 예컨대 질화 규소, 산화 규소 등의 무기물로 이루어질 수 있으며, 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 갖는 유기물로 이루어질 수도 있다. 보호막(170)이 유기물로 이루어질 경우 절연 특성을 보완하기 위해 하부에 질화 규소 또는 산화 규소로 이루어진 절연막(미도시)이 추가로 형성될 수도 있다. 보호막(170)은 예컨대 스퍼터링, CVD, 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 등의 방법으로 형성될 수 있다.
보호막(170)에는 드레인 전극(166) 및 데이터 패드(168)를 각각 드러내는 컨택홀(176, 178)이 형성되어 있다. 또한, 보호막(170)과 게이트 절연막(130)에는 보호막(170)과 게이트 절연막(130)을 관통하여 게이트 패드(124)를 드러내는 컨택홀(174)이 형성되어 있다.
보호막(170) 위에는 화소 전극(182)이 형성되어 있다. 화소 전극(182)은 컨택홀(176)을 통하여 드레인 전극(166)과 전기적으로 연결되어 있다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(182)은 제2 표시판의 공통 전극과 함께 전기장을 생성함으로써 화소 전극(182)과 공통 전극 사이의 액정층의 액정 분자들의 배열을 결정한다.
또한, 보호막(170) 위에는 컨택홀(174, 178)을 통하여 각각 게이트 패드(124) 및 데이터 패드(168)과 연결되어 있는 보조 게이트 패드(184) 및 보조 데이터 패드(188)가 형성되어 있다.
또한 비표시 영역인 제1 표시판의 최외곽 변두리의 보호막(170) 위, 즉 보조 게이트 패드(184) 및 보조 데이터 패드(188)의 인접 영역에는 제1 불순물 흡착 전극(185)이 형성되어 있다. 제1 표시판의 제1 불순물 흡착 전극(185)은 제2 표시판의 최외곽 블랙 매트릭스 아래에 정렬됨으로써, 전체로서 액정 패널의 차광 영역에 위치하게 된다. 제1 불순물 흡착 전극(185)은 후술하는 상부 표시판의 제2 불순물 흡착 전극과 함께 불순물 흡착 전계를 생성한다.
이와 같은 화소 전극(182), 보조 게이트 패드(184), 보조 데이터 패드(188) 및 제1 불순물 흡착 전극(185)은 ITO, IZO 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어지며, 예컨대 ITO 또는 IZO를 스퍼터링, 반응성 스퍼터링 등의 방법으로 증착한 다음, 사진 식각 공정에 의해 패터닝한다. 이때, 바람직하기로는 하나의 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 동시에 식각할 수 있다.
계속해서, 상기한 바와 같은 제1 표시판에 대향하여 배치되는 제2 표시판에 대해 설명한다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 표시판의 레이아웃도이다. 도 4b는 도 4a의 Ⅳb - Ⅳb'선을 따라 자른 단면도이다. 도면의 명확성을 위해 도 4a의 레이아웃도에서는 제2 표시판의 일부 구성요소가 생략되어 있다. 또한 도 4b에서는 제1 표시판에 대향 배치되는 제2 표시판을 뒤집어서 도시하였다. 따라서 본 명세서의 다른 부분에서 제1 표시판과 대향 배치된 제2 표시판에 대한 설명과는 공간적인 방향 또는 상관 관계가 다르게, 예컨대 반대로 표현될 수 있다. 그러나, 본 실시예가 예시적인 용어로서 사용된 이하의 방향 또는 상관 관계의 표현에 의해 제한되는 것이 아님은 물론이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 절연 기판(210) 위에 실질적으로 화소 영역을 정의하는 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)는 크롬(Cr) 등과 같은 불투명한 금속 또는 카본 블랙 등이 첨가된 불투명한 유기물로 이루어진다. 블랙 매트릭스(220)의 변형예로서 1차 크롬층과 2차 유기막이 적층된 구조를 가질 수도 있으며, 서로 다른 색의 컬러 필터가 적층된 구조로 형성될 수도 있다. 표시 영역의 블랙 매트릭스 패턴(220)은 제1 표시판의 게이트선, 데이터선, 박막 트랜지스터 영역을 덮을 정도의 두께를 갖지만, 최외곽부 블랙 매트릭스는 그에 비해 상당히 큰 폭을 갖는다. 블랙 매트릭스(220)로서 크롬 등의 불투명 금속을 사용하는 경우에는 절연 기판(210) 위에 크롬을 증착한 다음 사진 식각 공정에 의해 패터닝한다. 블랙 매트릭스(220)로서 유기물을 사용하는 경우, 바람직하기로는 감광 특성을 갖는 유기 혼합물이 사용될 수 있으며, 이 경우 유기 혼합물을 도포한 다음, 노광 및 현상함으로써 패터닝될 수 있다.
블랙 매트릭스(220) 상에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터 패턴(230)이 교대로 배열되어 있다. 각각의 컬러 필터 패턴(230)은 블랙 매트릭스(220)에 의해 둘러싸인 화소 영역을 채우고 있다. 본 실시예의 변형예로서, 각각의 컬러 필터 패턴(230)은 도 4a에 도시된 배열과는 다른 배열을 가질 수도 있으며, 다른 색의 컬러 필터 패턴(230), 예컨대 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각각의 보색에 해당하는 컬러 필터 패턴(230)이 사용될 수도 있다.
컬러 필터 패턴(230)으로는 유기물이 사용될 수 있으며, 이 경우 감광 특성을 갖는 유기 혼합물을 사용함으로써, 노광 및 현상에 의해 패터닝될 수 있다. 이때, 컬러 필터 패턴(230)으로서 적색, 녹색, 청색의 세가지 색을 사용할 경우 상기 와 같은 패터닝 공정을 세번 거치게 된다. 컬러 필터 패턴(230)의 패터닝 공정의 다른 예로서 요판 인쇄법을 이용하거나 잉크젯 방식을 이용할 수도 있지만, 이상의 예들에 제한되지 않음은 물론이다.
컬러 필터 패턴(230) 및 블랙 매트릭스 패턴(220)은 일부 중첩될 수 있으며, 그에 의한 굴곡면을 평탄화하기 위해 절연 기판(210)의 전면에 오버코트막(overcoating layer)(240)이 형성된다. 오버코트막(240)으로는 열경화성 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등의 유기물이 사용될 수 있으며, 스핀 코팅(spin coating) 등의 방법에 의해 도포된다.
오버코트막(240) 위에는 ITO 또는 IZO 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진 전극이 형성되어 있다. 전극은 예컨대 스퍼터링 또는 반응성 스퍼터링 등의 방법으로 형성된다. 전극은 위치 및 기능에 따라 제2 불순물 흡착 전극 및 공통 전극(250)으로 나뉜다. 제2 불순물 흡착 전극은 최외곽 블랙 매트릭스 상에 위치하며, 제1 표시판의 제1 불순물 흡착 전극과 함께 불순물 흡착 전계를 생성한다. 공통 전극(250)은 컬러 필터 패턴(230) 상에 형성되며, 제1 표시판의 화소 전극과 함께 액정층에 전계를 생성하여 액정의 배향 방향을 조절한다. 제2 불순물 흡착 전극과 공통 전극(250)에는 동일한 전압이 인가된다.
이상과 같은 제1 표시판과 제2 표시판은 서로 대향하도록 배치되며, 그 사이에 액정층이 개재된다. 액정층을 구성하는 액정 분자로는 예컨대 양의 유전율 이방성을 갖는 TN(Twisted Nematic) 액정이 사용될 수 있다. 한편, 액정 분자의 배향을 위해 액정층에 접하는 제1 표시판의 면과, 액정층에 접하는 제2 표시판의 면에는 각각 배향막이 더 형성되어 있다. 배향막은 폴리이미드 등으로 이루어진다. 배향막은 액정층에 서로 수직인 방향으로 러빙되어 있다. 액정층의 TN 액정은 상기 러빙 방향에 의해 90°의 각도로 트위스트되어 있다.
상기한 바와 같은 제1 표시판, 제2 표시판 및 액정층을 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 및 제2 불순물 흡착 전극에 의해 액정층 내의 불순물 입자를 흡착시킴으로써, 표시 화면의 잔상 현상을 억제하게 된다. 이하, 표시 화면의 잔상 억제 원리 및 제1 및 제2 불순물 흡착 전극에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 표시 영역 밖의 최외곽부의 단면이 도시되어 있다. 제1 및 제2 표시판(100, 200)의 액정층(300)에 접하는 면에는 배향막(190, 260)이 각각 형성되어 있다.
도 5를 참조하면, 제1 표시판(100)의 최외곽부에 위치하는 데이터선(162)은 제2 표시판(200)의 최외곽 블랙 매트릭스(225) 내측에 중첩하여 위치한다.
도 5에서 최외곽 블랙 매트릭스(225)에 의해 형성되는 차광 영역은 비표시 영역의 차광 영역으로서, 표시 영역 내의 차광 영역에 비해 면적이 훨씬 넓다. 제1 표시판(100)의 최외곽부 비표시 영역의 차광 영역에는 화소 전극(182)과 동일한 층에 화소 전극(182)과 분리된 제1 불순물 흡착 전극(185)이 표시 영역 내의 블랙 매트릭스 패턴(220)에 비해 상대적으로 넓은 폭으로 형성되어 있다. 제2 표시판(200)에는 공통 전극(250)과 제2 불순물 흡착 전극(251)이 형성되어 있다. 본 실시예에서 제2 불순물 흡착 전극(251)은 공통 전극(250)이 일체형으로 형성되어 있다. 즉, 제1 불순물 흡착 전극(185)에 대향하는 영역의 전극이 제2 불순물 흡착 전극(251)에 해당한다.
제1 불순물 흡착 전극(185)에는 화소 전압과는 별개의 독립된 외부 전압이 인가되며, 제2 불순물 흡착 전극(251)은 공통 전극(250)과 동일한 전압이 인가된다. 이와 같은 제1 불순물 흡착 전극(185)과 제2 불순물 흡착 전극(251)이 불순물 흡착 전계를 생성하게 된다.
이때, 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(185, 251) 사이에 액정층(300)의 투광 영역, 즉 화소 전극(182)과 공통 전극(250) 사이의 잔류 DC 바이어스의 절대값보다 더 큰 전위차(절대값)가 형성되도록 전압을 인가하면, 인접하는 화소 영역 내에 부유하는 이온성 불순물(320)들은 화소 전극(182)과 공통 전극(250) 사이의 잔류 DC 바이어스에 의한 전계보다 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(185, 251) 사이에 형성된 전위차에 더욱 영향을 받게 된다. 따라서, 이온성 불순물(320)들이 도 5에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(185, 251)에 흡착된다.
여기서 제2 불순물 흡착 전극(251)에는 공통 전압과 동일한 전압이 인가되기 때문에, 전위차를 조절하기 위해서는 제1 불순물 흡착 전극(185)에 인가되는 외부 전압을 조절한다. 상기 전위차의 절대값은 잔류 DC 바이어스의 크기(절대값)에 의해 결정되지만, 대략 2V 이상이면 잔류 DC 바이어스보다 크게 된다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아님은 물론이다.
제1 불순물 흡착 전극(185)에 인가되는 외부 전압은 바람직하게는 DC 전압이 될 수 있지만, AC 전압을 인가하면서 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(185, 251) 사이 에 형성되는 전위차의 절대값이 상기 범위에 해당되도록 조절할 수도 있다. 즉, 제1 불순물 흡착 전극(185)과 제2 불순물 흡착 전극(251) 사이의 평균 전위차의 절대값이 액정층(300)의 투광 영역, 즉 화소 영역의 화소 전극(182)과 공통 전극(250) 사이에 잔류하는 DC 바이어스보다 크도록 인가되기만 하면 그 구체적인 방법에는 제한이 없다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 비표시 영역인 최외곽 차광 영역에 이온성 불순물(320)이 흡착되기 때문에 화소 영역에 부유하는 이온성 불순물(320)의 농도가 줄어들게 된다. 최외곽 차광 영역은 표시 영역 내의 차광 영역에 비해 상대적으로 넓은 면적을 갖기 때문에 충분한 이온성 불순물(320) 흡착 능력을 갖는다. 따라서, 화소 영역 내 잔상이 발생하는 원인 중 하나가 차단되어 잔상 현상이 억제될 수 있다.
불순물 흡착 전극(185, 251)이 위치하는 영역은 차광 영역으로서, 화상 표시에 직접적인 영향을 주지 않는다. 잔상 현상은 표시되는 화상에 관계되는 것이기 때문에, 여기에서의 이온성 불순물(320) 흡착은 잔상을 유발하지 않는다. 한편, 본 실시예에서 불순물 흡착 전극(185, 251)에는 최외곽 차광 영역에 인접한 이온성 불순물(320)이 주로 흡착되지만, 액정층(300) 내에서 액정 분자(310)가 대류하기 때문에 이온성 불순물(320)도 그에 따라 이동하면서 최외곽 차광 영역 근처로 이동할 수 있다. 이렇게 최외곽 차광 영역 근처로 이동한 이온성 불순물(320)은 불순물 흡착 전극(185, 251)에 용이하게 흡착될 수 있다. 본 실시예에서는 배향막(190, 260)이 러빙되어 있기 때문에 이와 같은 액정 분자(310) 및 이온성 불순물(320)의 대류 가 더욱 활발하여, 전체적으로 높은 이온성 불순물(320) 흡착률을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 제1 불순물 흡착 전극의 배치를 나타내는 평면도이다. 도 6에서는 제1 표시판 상에 위치하는 불순물 흡착 전극 패턴이 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 제1 불순물 흡착 전극(185)은 비표시 영역의 최외곽부를 따라 형성되어 있다. 제1 불순물 흡착 전극(185)의 폭은 제2 표시판의 최외곽 블랙 매트릭스의 폭보다 작거나 같다. 또한 제1 불순물 흡착 전극(185)은 외부 전원선이 연결될 수 있는 흡착 전극 패드(185a)를 구비할 수 있다. 흡착 전극 패드(185a)는 제1 불순물 흡착 전극(185)의 일 모서리에 다소 확장되어 형성될 수 있다.
한편 도 6에 도시된 예와는 달리 필요에 따라 제1 불순물 흡착 전극(185)이 폐곡선을 이루지 않고 일부가 끊어져 있을 수도 있다. 폐곡선을 이루지 않더라도 전기적으로 서로 연결되어 있으면 하나의 흡착 전극 패드(185a)만을 구비하여도 무방하지만, 전기적으로 분리된 2 이상으로 이루어진 경우에는 각각에 흡착 전극 패드(185a)를 구비하게 된다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 7을 참조하면, 액정 표시 장치에는 액정 패널(400)을 구동하는 구동부로서 게이트 구동부(410) 및 데이터 구동부(420)가 있으며, 이들을 제어하는 신호 제어부(430), 이들의 구동에 필요한 전압을 생성하는 구동 전압 생성부(440) 및 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부(450)를 포함한다.
신호 제어부(430)는 게이트 구동부(410) 및 데이터 구동부(420)와 연결되어 있으며, 이들의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여 제공한다. 신호 제어부(430)는 외부의 그래픽 제어기(미도시)로부터 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 제공받는다. 이때 제공받는 입력 제어 신호로는, 예컨대 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(430)는 상기한 바와 같은 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고, 영상 신호(R, G, B)를 액정 패널의 동작 조건에 맞게 처리한 다음, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(410)로 제공하고, 데이터 제어 신호(CONT2) 및 처리된 데이터 신호(R', G', B')를 데이터 구동부(420)로 제공한다.
데이터 구동부(420)는 신호 제어부(410)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(450)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.
게이트 구동부(410)는 신호 제어부(430)로부터 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 그 게이트선(G1-Gn)에 연결된 박막 트랜지스터를 턴-온시킨다.
구동 전압 생성부(440)는 게이트 온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)을 생성하여 게이트 구동부(410)에 공급한다. 또한 구동 전압 생성부(440)에서는 제1 불순물 흡착 전압(Va1)을 생성하여 액정 패널(400)의 제1 표시판의 제1 불순물 흡착 전극에 인가하고, 공통 전압(Vcom)을 생성하여 제2 표시판의 공통 전극 및 그와 일체형으로 형성되어 있는 제2 불순물 흡착 전극에 인가한다. 이렇게 인가된 제1 불순물 흡착 전압(Va1) 및 공통 전압(Vcom)은 불순물 흡착 전계를 생성하게 된다. 본 실시예에서 제2 불순물 흡착 전극은 공통 전극과 연결되어 있기 때문에 별도의 제2 불순물 흡착 전압이 인가되지는 않으며, 공통 전압(Vcom)이 그대로 인가되게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 표시 영역 내의 단면이 도시되어 있다. 도 8의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 5에 도시된 액정 표시 장치와 실질적으로 동일한 구조를 갖지만, 제1 및 제2 표시판(100, 200)의 최외곽부가 아닌, 표시 영역의 내측의 차광 영역에 각각 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(186, 251)을 구비하는 것이 다르다. 이하에서는 중복되는 부분에 대하여 용이하게 이해 또는 유추될 수 있는 범위 내에서 그 설명을 생략하며, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 제1 표시판(100)의 데이터선(162)은 제2 표시판(200)의 블랙 매트릭스 패턴(220)의 내측에 중첩하여 위치한다. 또한 도 8에서는 도시되지 않았지만, 제1 표시판(100)의 게이트선의 경우에도 제2 표시판(200)의 블랙 매트릭스 패턴(220)의 내측에 중첩하여 위치하고 있다. 이와 같은 데이터선(162), 게이트선 및 블랙 매트릭스 패턴(220)은 실질적인 차광 영역을 형성한다.
제1 표시판(100)의 보호막(170) 위에는 데이터선(162)과 중첩되도록 제1 불순물 흡착 전극(186)이 형성되어 있다. 도시되지는 않았지만, 제1 불순물 흡착 전극(186)은 게이트선과 중첩하여 형성될 수도 있고, 게이트선과 데이터선(162) 중 어느 하나에만 중첩되도록 형성될 수도 있으며, 이들 모두에 중첩되도록 형성될 수도 있다. 즉, 제1 불순물 흡착 전극(186)은 게이트선, 데이터선(162) 및 블랙 매트릭스 패턴(220)에 의해 정의되는 차광 영역 내에 형성된다.
제1 불순물 흡착 전극(186)은 화소 전극(182)과 동일한 층에 위치하지만, 화소 전극(182)과 분리되어 있다. 제1 불순물 흡착 전극(186)은 화소 전극(182)과 동일한 물질, 예를 들어 ITO, IZO 등의 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 화소 전극(182)과 동시에 패터닝될 수 있다.
제2 표시판(200)에는 제2 불순물 흡착 전극(251) 및 공통 전극(250)이 형성되어 있다. 본 실시예에서 제2 불순물 흡착 전극(251)은 공통 전극(250)과 일체형으로 형성되어 있으며, 제1 불순물 흡착 전극(186)에 대향하는 차광 영역에 위치하는 전극이 제2 불순물 흡착 전극(251)에 해당하게 된다.
이와 같이 본 실시예에서는 표시 영역 내측의 차광 영역에 위치하는 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(186, 251)에 의해 불순물 흡착 전계가 형성된다. 본 실시예에서도 도 5의 실시예에서와 동일하게 화소 전극(182)과 공통 전극(250) 사이의 잔류 DC 바이어스의 절대값보다 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(186, 251) 사이의 전위차의 절대값이 더 크도록 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(186, 251)에 전압이 인가된 다. 예컨대 2V 이상의 전위차를 갖도록 인가될 수 있다. 따라서, 투광 영역인 화소 영역에 부유하는 이온성 불순물(320)이 차광 영역에 위치하는 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(186, 251) 사이에 형성된 전위차에 영향을 받아 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(186, 251)에 흡착될 수 있다. 따라서, 화소 영역 내의 이온성 불순물(320)의 양이 줄어들게 되어 잔상 현상이 억제될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 제1 불순물 흡착 전극의 배치를 나타내는 평면도이다. 도 9에서는 제1 표시판 상에 위치하는 제1 불순물 흡착 전극 패턴이 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 제1 불순물 흡착 전극(186)은 표시 영역 내부의 차광 영역을 따라 격자형으로 형성되어 있으며, 모두 하나로 연결되어 있다. 제1 불순물 흡착 전극(186)은 외부 전원선이 연결될 수 있는 흡착 전극 패드(186a)를 구비할 수 있다. 흡착 전극 패드(186a)는 제1 불순물 흡착 전극 패턴(186)의 어느 하나의 끝이 연장되어 확장된 형상을 가질 수 있다. 흡착 전극 패드(186a)는 제1 표시판의 보조 게이트 패드 또는 보조 데이터 패드의 어느 하나와 인접하여 위치할 수 있다.
한편, 제1 불순물 흡착 전극 패턴(186)은 표시 영역 내의 모든 차광 영역에 위치하여야 하는 것은 아니며, 필요에 따라서는 행 또는 열 중 어느 하나에만 형성될 수도 있고, 일부의 영역이 생략될 수도 있다. 더욱 다양한 변형예가 가능함은 물론이다.
이상 설명한 도 6의 실시예와 도 9의 실시예는 서로 배타적이지 않으며, 상호 조합이 가능하다. 이러한 조합의 예가 도 10에 도시되어 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 제1 불순물 흡착 전극의 배치를 나타내는 평면도이다. 도 10을 참조하면, 제1 불순물 흡착 전극(185, 186)이 비표시 영역의 최외곽 차광 영역뿐만 아니라, 표시 영역 내의 차광 영역에도 배치되어 있다. 따라서, 최외곽 차광 영역에 인접한 이온성 불순물들이 넓은 면적을 갖는 최외곽부의 불순물 흡착 전극(185)에 충분히 흡착될 수 있으며, 최외곽 차광 영역으로부터 떨어져 있는 화소 영역의 이온성 불순물의 경우에도 주변에 위치하는 표시 영역 내의 불순물 흡착 전극(186)에 쉽게 흡착될 수 있어, 액정층의 투광 영역, 즉 화소 영역의 화소 전극과 공통 전극 사이에 부유하는 이온성 불순물의 양이 더욱 감소하게 된다. 따라서, 잔상 현상이 더욱 억제될 수 있다.
이상의 실시예들에서는 액정 표시 장치로서 TN 모드 방식이 채용된 예를 들었지만, 본 발명이 그에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 다른 방식의 액정 표시 장치에 적용된 예를 설명한다. 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 11의 액정 표시 장치는 이상의 실시예들과는 달리, 액정층(301)의 액정 분자(311)가 수직으로 배향되어 있다. 액정층(300)에 포함된 액정 분자는 예컨대 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 또한, 하나의 화소에서 제1 표시판(101)의 화소 전극(182)이 패터닝되어 있고, 제2 표시판(201)의 공통 전극(250) 또한 패터닝되어 있다. 화소 전극(182) 및 공통 전극(250) 패턴은 하나의 화소를 복수개의 도메인으로 나눈다. 각 도메인에서는 각각 액정 분자(301)가 운동 방향을 달리한다.
제1 표시판(101)의 최외곽부 비표시 영역의 차광 영역에는 화소 전극(182)과 동일한 층에 화소 전극(182)과 분리된 제1 불순물 흡착 전극(185)이 표시 영역 내의 블랙 매트릭스 패턴(240) 등에 비해 상대적으로 넓은 폭으로 형성되어 있다. 제2 표시판(201)에는 공통 전극(250)과 제2 불순물 흡착 전극(252)이 형성되어 있다. 이때, 제2 불순물 흡착 전극(252)은 공통 전극(250)과 전기적으로 분리되어 있으며, 최외곽부 블랙 매트릭스(225) 아래에서 제1 불순물 흡착 전극(185)에 대향하도록 위치한다. 제2 불순물 흡착 전극(252)은 공통 전극(250)과 동일한 물질, 예를 들어 ITO, IZO 등의 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 도메인 형성을 위한 공통 전극(250)의 패터닝 공정시 동시에 패터닝될 수 있다.
제2 불순물 흡착 전극(252)은 공통 전극(250)과는 독립적으로 외부 전압인 제2 불순물 흡착 전압이 인가되며, 제1 불순물 흡착 전극(185)에 인가되는 제1 불순물 흡착 전압과 함께 전위차를 이루어 불순물 흡착 전계를 생성하게 된다. 본 실시예에서는 제1 불순물 흡착 전극뿐만 아니라 제2 불순물 흡착 전극에도 독립적인 전압이 인가될 수 있기 때문에, 보다 용이한 불순물 흡착 전계의 조절이 가능하다. 하나의 전극에 공통 전압이 고정되어 인가될 때에 비하여 인가 전압의 크기를 줄일 수 있다. 그러나 이 경우에도 도 5의 실시예에서와 같이 제1 불순물 흡착 전극(185)과 제2 불순물 흡착 전극(252) 사이의 평균 전위차의 절대값이 액정층(301)의 투광 영역, 즉 화소 영역의 화소 전극(182)과 공통 전극(250) 사이에 잔류하는 DC 바이어스보다 크도록 인가되어야 함은 물론이다.
이와 같은 제2 불순물 흡착 전압은 액정 표시 장치의 구동 전압 생성부에서 제1 불순물 흡착 전압과 함께 생성될 수 있다. 그러나 그에 제한되지 않으며, 추가 적인 제2 불순물 흡착 전압 생성부를 구비할 수도 있음은 물론이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 및 제2 표시판의 최외곽부가 아닌 제1 및 제2 불순물 흡착 전극(186, 252)이 표시 영역의 내측의 차광 영역에 구비되는 점을 제외하고는 도 11의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 동일하다. 여기서, 제1 불순물 흡착 전극(186)은 제1 표시판(101)의 게이트선 및/또는 데이터선(162) 상에 형성된다. 이때, 화소 전극(182)과는 분리되어 있다. 또한, 제2 불순물 흡착 전극(252)는 제2 표시판(202)의 공통 전극(250)과 분리되어 형성된다. 기타 구체적인 차이점은 본 기술 분야의 당업자라면 본 명세서를 통해 용이하게 유추할 수 있을 것이므로 그 설명은 생략한다.
또한 도 11의 실시예와 도 12의 실시예를 조합하여, 비표시 영역의 차광 영역과 표시 영역의 차광 영역에 제1 및 제2 불순물 흡착 전극을 모두 형성할 수도 있음은 물론이다.
한편, 이상의 실시예들에서는 공통 전극이 패터닝되어 있는 경우에 공통 전극과 제2 불순물 흡착 전극이 분리된 구조를 가지며, 제2 불순물 흡착 전극에 공통 전압과 별개의 전압이 인가되는 경우가 예시되어 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 공통 전극이 패터닝되어 있지 않더라도 공통 전극과 분리된 제2 불순물 흡착 전극을 구비할 수도 있다.
또한, 공통 전극이 제1 표시판에 구비된 경우, 예컨대 IPS(In-Plane Switching) 모드 액정 표시 장치, PLS(Plane to Line Switching) 모드 액정 표시 장치 등에 있어서도 제2 표시판에 독립적인 제2 불순물 흡착 전극을 형성하는 것에 의해 본 발명의 기술적 사상이 동일하게 적용될 수 있으며, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치로서 액정을 포함하는 매개체를 구비하는 액정 표시 장치에 대해 예시하였지만, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법이 그에 제한되는 것은 아니며, 다른 표시 장치 및 구동 방법에도 적용 가능하다. 예컨대, 매개체로서 유체 및 하전 입자를 포함하는 전기 영동 표시 장치 및 그 구동 방법에도 동일하게 적용될 수 있다. 이 경우, 본 명세서 상에서 액정 표시 장치에서 정의된 투광 영역에는 하전 입자를 구비하여, 외부의 빛을 반사함으로써 표시 영역을 구성하는 공간부가 대응될 수 있다. 마찬가지로, 차광 영역에는 격벽 또는 기타 지지 패턴과 같이 화상의 표시와 무관한 영역이 대응될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서도, 차광 영역에 불순물 흡착 전극을 구비함으로써, 차광 영역에 존재하는 이온성 불순물을 제거하여 잔상 현상을 감소시킬 수 있다. 이때, 바람직하기로는 불순물 흡착 전극과 공간부가 공간적으로 연결된 구조를 가질 수 있다. 그 밖의 본 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 구조에 대해서는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 널리 알려져 있거나, 용이하게 유추할 수 있을 것이므로, 구체적인 설명은 생략한다.
즉, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으 며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 액정 표시 장치에 의하면, 차광 영역 상에 불순물 흡착 전극을 형성하고 여기에 화소 영역의 잔류 DC 바이어스보다 큰 전위차가 형성되도록 외부 전압을 인가함으로써, 화소 영역에 부유하는 불순물 이온을 흡착할 수 있다. 따라서, 화소 영역 내의 이온성 불순물의 양이 감소하게 되어 잔상 현상이 억제될 수 있다.

Claims (29)

  1. 투광 영역에 형성된 화소 전극과, 차광 영역에 형성되며 상기 화소 전극과 분리되어 있는 제1 불순물 흡착 전극을 포함하는 제1 표시판;
    상기 제1 불순물 흡착 전극과 대향하는 상기 차광 영역에 형성된 제2 불순물 흡착 전극을 포함하며, 상기 제1 표시판에 대향하는 제2 표시판; 및
    상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재되는 매개체를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 매개체는 액정을 포함하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 표시판을 구동하는 구동부를 더 포함하며, 상기 구동부는 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극에 전압을 공급하는 전압 생성부를 포함하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 불순물 흡착 전극과 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극간 평균 전위차의 절대값이 상기 매개체의 투광 영역에 잔류하는 DC 바이어스의 절대값보다 크도록 전압이 인가되는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 불순물 흡착 전극과 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극간 평균 전위차가 2V 이상이 되도록 전압이 인가되는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 표시판은 공통 전극을 포함하며, 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 공통 전극과 분리되어 있는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 표시판은 공통 전극을 포함하며, 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 공통 전극과 일체형으로 형성되어 있는 표시 장치. .
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 불순물 흡착 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어진 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 매개체는 유체 및 하전 입자를 포함하는 표시 장치.
  10. 표시 영역의 최외곽 변두리에 형성되며, 화소 전극과 분리되어 있는 제1 불 순물 흡착 전극을 포함하는 제1 표시판;
    상기 제1 불순물 흡착 전극과 대향하는 제2 불순물 흡착 전극을 포함하며, 상기 제1 표시판에 대향하는 제2 표시판; 및
    상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재된 매개체를 포함하는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 매개체는 액정을 포함하는 표시 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 표시판을 구동하는 구동부를 더 포함하며, 상기 구동부는 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극에 전압을 공급하는 전압 생성부를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 불순물 흡착 전극과 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극간 평균 전위차의 절대값이 상기 매개체의 투광 영역에 잔류하는 DC 바이어스의 절대값보다 크도록 전압이 인가되는 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 불순물 흡착 전극과 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극간 평균 전위차가 2V 이상이 되도록 전압이 인가되는 표시 장치.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 표시판은 공통 전극을 포함하며, 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 공통 전극과 분리되어 있는 표시 장치.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 표시판은 공통 전극을 포함하며, 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 공통 전극과 일체형으로 형성되어 있는 표시 장치.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 표시판은 표시 영역의 최외곽 변두리를 따라 형성된 최외곽 블랙 매트릭스를 포함하며, 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 최외곽 블랙 매트릭스 아래에 중첩되어 형성되어 있는 표시 장치.
  18. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 불순물 흡착 전극 및/또는 상기 제2 불순물 흡착 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어진 표시 장치.
  19. 제10 항에 있어서,
    상기 매개체는 유체 및 하전 입자를 포함하는 표시 장치.
  20. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 불순물 흡착 전극은 화소마다 형성된 각각의 박막 트랜지스터의 제어단에 연결된 게이트선 및/또는 상기 박막 트랜지스터의 입력단에 연결된 데이터선과 절연되어 중첩하도록 표시 영역 내측으로 연장된 흡착 전극 영역을 더 포함하며,
    상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 제1 불순물 흡착 전극에 대향하도록 표시 영역의 내측으로 연장된 흡착 전극 영역을 더 포함하는 표시 장치.
  21. 화소마다 형성된 각각의 박막 트랜지스터의 제어단에 연결된 게이트선,
    상기 박막 트랜지스터의 입력단에 연결된 데이터선,
    상기 박막 트랜지스터의 출력단에 연결된 화소 전극, 및
    상기 게이트선 및/또는 상기 데이터선과 절연되어 중첩하여 형성되며, 상기 화소 전극과 분리된 제1 불순물 흡착 전극을 구비하는 제1 표시판;
    격자 모양의 블랙 매트릭스 패턴, 및
    상기 블랙 매트릭스 패턴 아래에 중첩되어 형성되며 상기 제1 불순물 흡착 전극과 대향하는 제2 불순물 흡착 전극을 포함하며, 상기 제1 표시판에 대향하는 제2 표시판; 및
    상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 표시 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 표시판을 구동하는 구동부를 더 포함하며, 상기 구동부는 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극에 전압을 공급하는 전압 생성부를 포함하는 표시 장치.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 제1 불순물 흡착 전극과 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극간 평균 전위차의 절대값이 상기 액정층의 투광 영역에 잔류하는 DC 바이어스의 절대값보다 크도록 전압이 인가되는 표시 장치.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 제1 불순물 흡착 전극과 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극간 평균 전위차가 2V 이상이 되도록 전압이 인가되는 표시 장치.
  25. 제21 항에 있어서,
    상기 제2 표시판은 공통 전극을 포함하며, 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 공통 전극과 분리되어 있는 표시 장치.
  26. 제21 항에 있어서,
    상기 제2 표시판은 공통 전극을 포함하며, 상기 제2 불순물 흡착 전극은 상기 공통 전극과 일체형으로 형성되어 있는 표시 장치.
  27. 제21 항에 있어서,
    상기 불순물 흡착 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어진 표시 장치.
  28. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 표시판의 상기 액정층과 접하는 면에 각각 러빙된 배향막을 더 구비하는 표시 장치.
  29. 제1 항에 따른 표시 장치의 구동 방법으로서,
    상기 제1 불순물 흡착 전극과 상기 제2 불순물 흡착 전극에 상기 제1 및 제2 불순물 흡착 전극간 평균 전위차의 절대값이 상기 매개체의 투광 영역에 잔류하는 DC 바이어스의 절대값보다 크도록 전압을 인가하는 것을 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
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