KR101951728B1

KR101951728B1 - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101951728B1
Application number: KR1020120012567A
Authority: KR
Inventors: 이호준; 김상호; 김호경; 양승석; 임상열; 정영민; 김성훈
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2019-02-26
Anticipated expiration: 2032-02-07
Also published as: US20130201431A1; US8994903B2; KR20130091221A

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 발명으로서, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자와 연결되어 있으며 데이터 전압을 인가받는 화소 전극, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 대향 전극, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 위치하며 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 화소 전극을 복수의 부영역으로 나누는 액정 방향 제어부를 포함하고, 상기 화소 전극에 상기 데이터 전압이 인가될 때 상기 액정 분자의 기울어지는 방향은 상기 복수의 부영역에 따라 서로 다르며, 상기 액정 방향 제어부는 상기 제1 기판 면에 대해 아래로 오목하거나 위로 볼록하게 형성되어 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

이러한 액정 표시 장치 중에서 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치는 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하다. 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위한 한 방법으로서 한 화소에 액정의 배향 방향이 서로 다른 복수의 도메인(domain)을 형성하기도 한다.

이와 같이 복수의 도메인을 형성하는 수단의 한 예로는 전기장 생성 전극에 슬릿 등의 절개부 또는 돌기 등의 액정 경사 방향 결정 부재를 형성하는 방법이 있다. 이에 따르면 액정 경사 방향 결정 부재의 가장자리(edge)와 이와 마주하는 전기장 생성 전극 사이에 형성되는 프린지 필드(fringe field)에 의해 액정이 눕는 방향이 결정됨으로써 복수의 도메인을 형성할 수 있다.

한편, 액정 표시 장치는 색 표시를 구현하기 위해 각 화소가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나 각 화소가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 할 수 있다. 각 화소가 기본색 중 하나를 고유하게 표시하는 경우 각 화소가 화소 전극에 대응하는 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색필터를 구비할 수 있다. 이러한 색필터는 어느 정도의 두께를 가져야 하므로 색필터의 존재 여부에 따라 표시판에 단차가 생기거나 액정층의 셀갭이 달라질 수 있다.

이와 같이 여러 원인에 의해 표시판에 단차가 생기거나 액정층의 셀갭에 차이가 있는 경우 그 경계에서 액정 분자의 배열이 흐트러져 텍스쳐 등의 얼룩이 생기고 투과율이 저하될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 표시 장치의 텍스쳐를 줄여 투과율을 높이는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시판을 포함하고, 상기 표시판은 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층, 상기 제1 기판 위에 위치하며 상기 복수의 화소 중 한 화소에 위치하는 화소 전극, 그리고 상기 액정층을 사이에 두고 상기 화소 전극과 마주하는 대향 전극을 포함하고, 상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 중 적어도 하나는 액정 경사 방향 결정 부재를 포함하고, 상기 화소의 투과 영역은 상기 액정층의 셀갭이 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며, 상기 액정 경사 방향 결정 부재의 상기 제1 영역에서의 뻗는 방향과 상기 제2 영역에서의 뻗는 방향은 서로 다르다.

상기 제1 영역에서의 상기 액정층의 셀갭이 상기 제2 영역에서의 상기 액정층의 셀갭보다 크고, 상기 제1 영역에서의 상기 액정 경사 방향 결정 부재의 너비가 상기 제2 영역에서의 상기 액정 경사 방향 결정 부재의 너비보다 클 수 있다.

상기 제1 기판 위에 위치하는 게이트선을 더 포함하고, 상기 액정 경사 방향 결정 부재는 상기 게이트선에 대해 빗각을 이루는 사선부를 포함할 수 있다.

상기 액정 경사 방향 결정 부재는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계를 기준으로 실질적으로 대칭을 이룰 수 있다.

상기 절개부는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계를 따라 뻗는 막대형 부분을 더 포함할 수 있다.

상기 액정 경사 방향 결정 부재는 절개부를 포함할 수 있다.

상기 절개부의 상기 사선부에는 교대로 배치되어 있는 음각 노치 및 양각 노치가 형성되어 있을 수 있다.

상기 막대형 부분과 이웃하는 노치는 상기 음각 노치일 수 있다.

상기 제2 영역에 위치하는 색필터를 더 포함하고, 상기 색필터는 상기 제1 영역에서는 제거되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 액정 표시 장치의 한 화소의 투과 영역에 표시판의 단차가 존재하거나 액정층의 셀갭에 차이가 있어도 텍스쳐를 줄여 액정 표시 장치의 투과율 및 휘도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도의 한 예이고,
도 4는 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도의 한 예이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 일부의 확대도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 이웃한 세 화소의 배치도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

먼저, 도 1을 참조하여 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시판(display panel)(300), 게이트 구동부(gate driver)(400) 및 데이터 구동부(data driver)(500)를 포함한다.

표시판(300)은 복수의 신호선(도시하지 않음)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열될 수 있는 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다.

신호선은 게이트 신호(Vg)를 전달하는 게이트선과 데이터 전압(Vd)을 전달하는 데이터선을 포함할 수 있다.

각 화소(PX)는 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자 및 스위칭 소자와 연결되어 있는 액정 축전기를 포함할 수 있다. 액정 축전기는 스위칭 소자로부터 데이터 전압(Vd)을 인가받는 화소 전극 및 공통 전압(Vcom)을 인가받는 대향 전극을 두 단자로서 포함할 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)는 기본색 중 하나를 나타내는 색필터(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.

데이터 구동부(500)는 표시판(300)의 데이터선과 연결되어 있으며 데이터 전압(Vd)을 데이터선에 인가한다.

게이트 구동부(400)는 표시판(300)의 게이트선과 연결되어 있으며 스위칭 소자를 턴 온시킬 수 있는 게이트 온 전압(Von)과 턴 오프시킬 수 있는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호(Vg)를 게이트선에 인가한다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구체적인 구조에 대해 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고, 도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도의 한 예이고, 도 4는 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도의 다른 예이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 일부의 확대도이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.

절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220) 및 색필터(color filter)(230)가 형성되어 있다.

차광 부재(220)는 각 화소(PX)의 투과 영역을 정의하는 개구부(opened area)를 포함할 수 있다.

색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재할 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색 중 하나를 표시할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 각 화소(PX)는 색필터(230)가 형성되어 있는 색필터 영역(color filter region)(CF)과 색필터 부재 영역(non-color filter region)(OP)을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 각 화소(PX)의 투과 영역 또는 각 화소(PX)에 대응하는 차광 부재(220)의 개구부는 색필터 영역(CF)과 색필터 부재 영역(OP)을 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 표시판(300)으로 입사되어 색필터 영역(CF)을 통과한 빛은 색필터(230)과 나타내는 색을 표시할 수 있고, 색필터 부재 영역(OP)을 통과한 빛은 백색을 표시할 수 있다. 이와 같이 한 화소(PX)에 색필터(230)가 형성되어 있지 않은 색필터 부재 영역(OP)을 형성하여 백색의 빛을 통과시키면 액정 표시 장치의 투과율 및 휘도를 높일 수 있다.

한 화소(PX)의 투과 영역에서 색필터 부재 영역(OP)이 차지하는 비율은 1/2 이하일 수 있다. 또한 도 2에 도시한 바와 같이 각 화소(PX)에서 하나의 색필터 영역(CF)을 중심으로 두 개의 색필터 부재 영역(OP)이 양쪽에 위치할 수도 있고, 하나의 색필터 부재 영역(OP)을 중심으로 두 개의 색필터 영역(CF)이 양쪽에 위치할 수도 있다.

차광 부재(220) 및 색필터(230) 중 적어도 하나는 하부 표시판(100)에 위치할 수도 있다. 이에 대해서는 도 4를 참조하여 이후에 설명하도록 한다.

색필터 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지할 수 있다. 덮개막(250)은 차광 부재(220)와 색필터(230)의 형성에 따른 상부 표시판(200)의 안쪽 표면을 어느 정도 평탄화(leveling)시킬 수 있으나, 도 3에 도시한 바와 같이 각 화소(PX)의 투과 영역 안에서 색필터 영역(CF)과 색필터 부재 영역(OP)의 경계 부분의 단차는 여전히 존재한다. 색필터 영역(CF)과 색필터 부재 영역(OP)의 경계 부분에서의 단차는 수 Å에서 수 ㎛일 수 있다.

덮개막(250)은 생략될 수도 있다.

덮개막(250) 위에는 공통 전압(Vcom) 등의 전압을 인가 받는 대향 전극(270)이 형성되어 있다. 대향 전극(270)은 복수의 화소 전극(191)과 마주하는 통판으로 형성되어 있을 수 있다.

대향 전극(270)은 각 화소(PX)에 대응하는 영역에 적어도 하나의 액정 경사 방향 결정 부재를 포함하며, 액정 경사 방향 결정 부재는 절개부(71, 72, 73, 74a, 74b, 75a, 75b, 76a, 76b)를 포함할 수 있다. 대향 전극(270)의 액정 경사 방향 결정 부재에 대해서는 이후에 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)의 액정 경사 방향 결정 부재와 함께 설명하도록 한다.

대향 전극(270) 위에는 배향막(21)이 도포되어 있을 수 있으며, 배향막(21)은 수직 배향막일 수 있다.

다음 액정층(3)에 대해 설명하면, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(31)를 포함한다. 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 대체로 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다. 액정층(3)의 유전율 이방성은 음의 유전율 이방성일 수 있다.

다음, 도 2 및 도 3을 참조하여 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.

절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.

게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 연장 방향으로부터 돌출한 게이트 전극(124)을 포함할 수 있다.

게이트 도전체 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소, 결정질 규소, 산화물 반도체 등으로 만들어질 수 있는 복수의 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체는 주로 세로 방향으로 뻗을 수 있으며 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 돌출부를 포함할 수 있다.

반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 더 위치할 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 게이트 전극(124)을 중심으로 마주하는 두 부분을 포함한다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.

저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.

데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차할 수 있다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 소스 전극(173)을 포함할 수 있다.

드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 마주하는 끝 부분을 포함하며, 반대쪽 끝 부분은 면적이 상대적으로 넓을 수 있다.

게이트 전극(124), 소스 전극(173), 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Q)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 각 소스 전극(173)과 각 드레인 전극(175) 사이의 각 반도체(154)에 형성된다.

데이터 도전체 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어질 수 있는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 일부를 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(185)이 형성되어 있다.

보호막(180) 위에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다.

한 화소(PX)에 위치하는 화소 전극(191)은 전체적으로 세로 방향의 길이보다 가로 방향의 길이가 더 긴 직사각형일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

각 화소 전극(191)은 적어도 하나의 액정 경사 방향 결정 부재를 포함하며, 액정 경사 방향 결정 부재는 절개부(91, 92, 93, 94a, 94b, 95a, 95b, 96a, 96b, 97a, 97b)를 포함할 수 있다.

대향 전극(270)의 절개부(71, 72, 73, 74a, 74b, 75a, 75b, 76a, 76b) 및 화소 전극(191)의 절개부(91, 92, 93, 94a, 94b, 95a, 95b, 96a, 96b, 97a, 97b)는 돌기(protrusion)나 함몰부(depression)로 대체할 수도 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 액정 경사 방향 결정 부재로서 절개부(71, 72, 73, 74a, 74b, 75a, 75b, 76a, 76b, 91, 92, 93, 94a, 94b, 95a, 95b, 96a, 96b, 97a, 97b)를 예로 들어 설명한다.

도 2를 참조하면, 화소 전극(191)의 절개부(91, 92, 93, 94a, 94b, 95a, 95b, 96a, 96b, 97a, 97b) 및 대향 전극(270)의 절개부(71, 72, 73, 74a, 74b, 75a, 75b, 76a, 76b)는 게이트선(121)의 연장 방향과 빗각을 이루는 적어도 하나의 사선부를 포함하며, 각 사선부는 마주하는 한 쌍의 빗변을 포함한다.

본 발명의 실시예에서 색필터 영역(CF)에서 절개부(71-76b, 91-97b)의 빗변이 뻗는 방향과 색필터 부재 영역(OP)에서 절개부(71-76b, 91-97b)의 빗변이 뻗는 방향은 서로 다르다.

구체적으로, 화소 전극(191)의 절개부(91, 92, 93, 94a, 94b, 95a, 95b, 96a, 96b, 97a, 97b) 및 대향 전극(270)의 절개부(71, 72, 73, 74a, 74b, 75a, 75b, 76a, 76b)는 교대로 배치되어 있을 수 있다.

절개부(91)는 화소 전극(191)의 아래쪽 변 또는 위쪽 변에 위치하며 한 쌍의 빗변을 포함하는 삼각형 부분과 삼각형 부분의 꼭지점에 연결된 막대형 부분을 포함할 수 있다.

절개부(92, 93) 및 절개부(71, 72, 73)는 각각 적어도 한 쌍의 사선부와 사선부가 만나는 곳에 연결되어 있는 막대형 부분(83)을 포함할 수 있다. 도 2에서 절개부(73)는 막대형 부분을 포함하고 있지 않은 것으로 도시되어 있으나, 설계 조건에 따라 막대형 부분을 포함할 수도 있다. 각 절개부(71, 72, 73, 91, 92, 93)의 막대형 부분(83)은 세로 방향으로 뻗을 수 있다. 또한 각 절개부(71, 72, 73, 91, 92, 93)의 막대형 부분(83)은 화소 전극(191)의 세로 중심선 상에 정렬되어 있을 수 있다.

절개부(71, 72, 73, 91, 92, 93)는 화소 전극(191)의 세로 중심선을 중심으로 대략 대칭일 수 있다.

절개부(94a, 94b, 95a, 95b, 96a, 96b) 및 절개부(74a, 74b, 75a, 75b)는 각각 적어도 한 쌍의 사선부와 사선부가 만나는 곳에 연결되어 있는 막대형 부분(83)을 포함할 수 있다. 도 2에서 절개부(94a, 94b)는 막대형 부분을 포함하고 있지 않은 것으로 도시되어 있으나, 설계 조건에 따라 막대형 부분을 포함할 수도 있다. 각 절개부(74a, 74b, 75a, 75b, 94a, 94b, 95a, 95b, 96a, 96b)의 막대형 부분(83)은 세로 방향으로 뻗을 수 있다. 또한 각 절개부(74a, 74b, 75a, 75b, 94a, 94b, 95a, 95b, 96a, 96b)의 막대형 부분(83)은 색필터 영역(CF)과 색필터 부재 영역(OP) 사이의 경계선 상에 정렬되어 있을 수 있다.

절개부(74a, 74b, 75a, 75b, 94a, 94b, 95a, 95b, 96a, 96b)는 색필터 영역(CF)과 색필터 부재 영역(OP) 사이의 경계를 중심으로 대략 대칭일 수 있다.

대향 전극(270) 또는 화소 전극(191)은 화소(PX)의 형태에 따라 색필터 부재 영역(OP)에만 위치하는 절개부(76a, 76b, 97a, 97b)를 더 포함할 수 있다. 색필터 부재 영역(OP)에만 위치하는 절개부(76a, 76b, 97a, 97b)는 각각 하나의 사선부를 포함할 수 있으며, 각 사선부는 한 쌍의 마주하는 빗변을 포함한다.

또한 대향 전극(270)의 절개부(71-76b)는 각 사선부의 끝에서 세로 방향 또는 가로 방향으로 뻗는 종단부를 더 포함할 수 있다. 종단부는 화소 전극(191)의 가장자리를 따라 중첩하며 뻗을 수 있다.

또한 화소 전극(191)의 절개부(91-97b) 또는 대향 전극(270)의 절개부(71-76b)의 빗변에는 노치(81, 82)가 형성되어 있을 수 있다. 노치(81, 82)는 각 절개부(71-76b, 91-97b)의 안쪽으로 형성된 음각 노치(81) 및 바깥쪽으로 형성된 양각 노치(82)를 포함할 수 있다. 노치(81, 82)들은 액정 분자(31)의 배열이 주변의 액정 분자(31)의 배열 방향과 다르게 급변하며 특정한 방향성을 가지지 않는 특이점인 싱귤러 포인트의 발생 지점을 일정하게 하여 잔상 또는 얼룩의 발생을 방지할 수 있다.

절개부(71-76b, 91-97b)의 한 사선부에 위치하는 음각 노치(81) 및 양각 노치(82)는 교대로 배치될 수 있다. 또한 절개부(71-76b, 91-97b)의 막대형 부분(83)이 위치하거나 한 쌍의 사선부가 만나는 분기점은 실질적으로 양각 노치(82)와 동일한 기능을 할 수 있으므로 막대형 부분(83) 또는 분기점과 바로 이웃하는 노치는 음각 노치(81)일 수 있다.

절개부(71-76b, 91-97b)의 사선부의 빗변이 게이트선(121)과 이루는 각은 대략 45도일 수 있다.

화소 전극(191) 및 대향 전극(270) 중 하나는 액정 경사 방향 결정 부재로서의 절개부를 가지지 않을 수도 있다.

대향 전극(270) 및 화소 전극(191)에 전압을 인가하면 그 전위차에 따라 액정층(3)에 주 전기장이 생성되고, 화소 전극(191)의 절개부(91-97b) 및 대향 전극(270)의 절개부(71-76b)가 주 전기장을 왜곡하여 전기장의 프린지 필드(fringe field)에 의한 수평 성분을 만들어낸다. 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자(31)들은 전기장의 수평 성분에 의해 결정된 방향으로 기울어진다. 이에 따라 서로 다른 방향으로 뻗는 빗변을 가지는 절개부(71-76b, 91-97b)에 의해 한 화소(PX)는 액정 분자(31)가 기울어지는 방향이 다른 복수의 도메인을 가질 수 있다.

도 2에 도시한 실시예에서 액정 분자(31)가 기울어지는 방향을 추려보면 대략 네 방향이다. 이와 같이 액정 분자(31)의 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 시야각을 크게 할 수 있다.

또한 색필터 영역(CF)과 색필터 부재 영역(OP)의 경계를 기준으로 절개부(71-76b, 91-97b)의 사선부의 빗변이 뻗는 방향이 서로 다르므로 액정 분자(31)의 기울어지는 방향 역시 색필터 영역(CF)과 색필터 부재 영역(OP)의 경계를 기준으로 서로 다르다.

도 5를 참조하면, 색필터 영역(CF) 및 색필터 부재 영역(OP)의 경계에 위치하는 여러 절개부(71-76b, 91-97b)를 대표하는 절개부(90)의 두 사선부는 색필터 영역(CF) 및 색필터 부재 영역(OP)의 경계를 기준으로 뻗는 방향이 서로 다르다. 이에 따라 절개부(90)의 프린지 필드의 수평 성분에 따라 기울어지는 액정 분자(31)의 기울어지는 방향(D1, D2)도 달라진다.

색필터 영역(CF)과 색필터 부재 영역(OP)의 경계에서는 색필터(230)의 두께에 대응하는 단차가 존재하거나 액정층(3)의 셀갭에 차이가 생기는데, 이러한 표시판(100, 200)의 단차 또는 액정층(3)의 셀갭의 차이가 존재하는 경계에서는 액정 분자(31)의 배열이 흐트러져 텍스쳐가 생길 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예와 같이 한 화소(PX)의 투과 영역 내에서 단차가 존재하는 경계를 기준으로 액정 경사 방향 결정 부재, 즉 절개부(71-76b, 91-97b)의 방향을 달리하여 액정 경사 방향을 다르게 제어하면 단차 영역에서의 텍스쳐를 줄일 수 있다.

즉, 하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200)의 안쪽 표면에 단차가 존재하거나 액정층(3)의 셀갭에 차이가 생기는 경계를 기준으로 화소(PX)의 액정 분자가 기울어지는 방향이 다른 두 도메인으로 분할함으로써 단차가 존재하는 영역 또는 셀갭 차이가 있는 경계 영역에서의 텍스쳐를 줄일 수 있고 투과율을 높일 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 한 화소(PX)의 투과 영역 내에서 색필터(230)가 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역의 경계에서 표시판(100, 200)에 단차가 생기거나 액정층(3)의 셀갭에 차이가 생기는 경우를 예를 들었으나, 이에 한정되지 않고, 다른 요인에 의해서도 표시판(100, 200)에 단차가 생기거나 액정층(3)의 셀갭에 차이가 생길 수 있다. 이와 같이 한 화소(PX)의 투과 영역에서 액정층(3)의 셀갭이 다른 두 영역의 경계 영역에서 화소(PX)의 도메인이 분할되도록 하여 텍스쳐를 줄일 수 있다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.

화소 전극(191) 위에는 배향막(11)이 도포되어 있을 수 있으며, 배향막(11)은 수직 배향막일 수 있다.

화소 전극(191)과 대향 전극(270)은 액정층(3)을 사이에 두고 액정 축전기를 형성하며, 화소 전극(191)에 인가된 데이터 전압과 대향 전극(270)에 인가된 공통 전압의 차이는 액정 축전기의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 각 화소(PX)는 화소 전압에 따른 휘도를 표시한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 2 및 도 3에 도시한 실시예와 대부분 동일하나, 상부 표시판(200)에 위치하는 색필터(230) 및 차광 부재(220)가 하부 표시판(100)에 위치할 수 있다. 앞에서 설명한 도 3에 도시한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.

데이터 도전체 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어질 수 있는 하부 보호막(180p)이 형성되어 있다. 하부 보호막(180p) 위에는 차광 부재(220) 및 색필터(230)가 위치한다. 색필터(230)는 드레인 전극(175) 위에 위치하는 개구부를 포함할 수 있다. 여기서 하부 보호막(180p)은 색필터(230)의 안료가 노출된 반도체(154) 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

차광 부재(220) 및 색필터(230) 위에는 상부 보호막(180q)이 형성되어 있다. 상부 보호막(180q)은 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연 물질로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터(230)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 구동시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.

상부 보호막(180q) 및 하부 보호막(180p)에는 드레인 전극(175) 드러내는 접촉 구멍(185)이 형성될 수 있으며, 접촉 구멍(185)은 색필터(230)의 개구부 안에 위치할 수 있다.

상부 보호막(180q) 위에 화소 전극(191)이 위치한다.

이와 같이 차광 부재(220) 및 색필터(230)가 하부 표시판(100)에 위치하는 경우에도 색필터 영역(CF) 및 색필터 부재 영역(OP)의 경계에는 제법 큰 단차가 존재하여 액정층(3)의 셀갭에도 차이가 생길 수 있다. 따라서 앞에서 설명한 실시예와 같이 단차 경계 영역을 중심으로 화소(PX)의 도메인을 분할하여 텍스쳐를 줄일 수 있다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 이웃한 세 화소의 배치도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치가 적색, 녹색 및 청색을 나타내는 화소(PX)를 포함하는 경우, 적색 화소(PX), 녹색 화소(PX) 및 청색 화소(PX)는 교대로 배열될 수 있다.

이때 적색 화소(PX)에 색필터(230)가 위치하는 영역인 적색 색필터 영역(CF_R), 녹색 화소(PX)에 색필터(230)가 위치하는 영역인 녹색 색필터 영역(CF_G), 그리고 청색 화소(PX)에 색필터(230)가 위치하는 영역인 청색 색필터 영역(CF_B) 중 적어도 하나의 면적 또는 가로 방향 너비는 나머지와 다를 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이 적색 색필터 영역(CF_R)의 면적이 녹색 색필터 영역(CF_G) 또는 청색 색필터 영역(CF_B)의 면적보다 클 수 있다. 이와 같이 서로 다른 색을 나타내는 화소(PX)의 색필터 영역(CF)의 면적을 조절하여 색감을 향상하면서 투과율을 높일 수 있다.

도 6에 도시한 실시예와 달리 각 화소(PX)에 위치하는 색필터(230)의 두께를 다르게 하여 색감을 조절하고 색재현성을 높일 수도 있다.

다음, 도 7을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소(PX)에 대해 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 앞에서 설명한 도 2 내지 도 5에 도시한 실시예와 대부분 동일하나, 색필터 부재 영역(OP)에서의 절개부(73-76b, 94a-97b)의 너비가 색필터 영역(CF)에서의 절개부(71-72, 91-93)의 너비보다 넓을 수 있다.

색필터 부재 영역(OP)에서의 액정층(3)의 셀갭이 색필터 영역(CF)에서의 액정층(3)의 셀갭보다 크므로 화소 전극(191)의 절개부(91-97b)와 대향 전극(270)의 절개부(71-76b) 사이의 프린지 필드가 색필터 부재 영역(OP)에서 더 작아질 수 있다. 그러나, 본 실시예와 같이 색필터 부재 영역(OP)에서의 절개부(73-76b, 94a-97b)의 너비를 색필터 영역(CF)에서의 절개부(71-72, 91-93)의 너비보다 크게 하면 프린지 필드의 수평 성분을 크게 할 수 있어 액정 분자(31)의 경사 방향이 더 쉽고 빠르게 결정될 수 있다.

다음, 도 8을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소(PX)에 대해 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치도 앞에서 설명한 도 2 내지 도 5에 도시한 실시예와 대부분 동일하나, 화소(PX) 또는 화소 전극(191)의 가로 방향 길이보다 세로 방향 길이가 더 길 수 있다.

더 구체적으로, 본 실시예에서 화소 전극(191)의 모양은 앞에서 설명한 도 2에 도시한 실시예의 화소 전극(191)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 90도 회전한 모양과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한 한 화소(PX)가 포함하는 적어도 하나의 색필터 영역(CF)과 적어도 하나의 색필터 부재 영역(OP)은 세로 방향으로 이웃할 수 있다. 또한 화소 전극(191) 및 대향 전극(270)의 절개부(71-76b, 91-97b)의 막대형 부분(83)은 가로 방향으로 뻗을 수 있다.

본 실시예에서도 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗을 수 있고, 데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차할 수 있다.

이 밖에 앞에서 설명한 실시예의 여러 특징이 본 실시예에도 적용될 수 있다.

본 발명의 여러 실시예에서 화소 전극(191) 및 대향 전극(270)은 서로 다른 표시판(100, 200)에 위치하는 것으로 설명하고 있으나 이에 한정되지 않고, 동일한 표시판(100, 200)에 위치할 수도 있다.

또한 본 발명은 본 발명의 여러 실시예에서 설명한 화소 전극(191) 및 대향 전극(270)의 액정 경사 방향 결정 부재로서의 절개부(71-76b, 91-97b)에 한정되지 않고 다양한 구조 및 재료의 액정 경사 방향 결정 부재를 포함할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

3: 액정층 11, 21: 배향막
31: 액정 분자 71-76b, 91-97b: 절개부
100: 하부 표시판 110, 210: 절연 기판
121: 게이트선 124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180, 180p, 180q: 보호막 185: 접촉 구멍
191: 화소 전극
200: 상부 표시판 220: 차광 부재
230: 색필터 250: 덮개막
270: 대향 전극 300: 표시판
400: 게이트 구동부 500: 데이터 구동부

Claims

복수의 화소를 포함하는 표시판을 포함하고,
상기 표시판은
서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층,
상기 제1 기판 위에 위치하며 상기 복수의 화소 중 한 화소에 위치하는 화소 전극, 그리고
상기 액정층을 사이에 두고 상기 화소 전극과 마주하는 대향 전극
을 포함하고,
상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 중 적어도 하나는 액정 경사 방향 결정 부재를 포함하고,
상기 한 화소의 투과 영역은 상기 액정층의 셀갭이 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계에서 상기 액정층의 셀갭이 바뀌어 단차를 이루고,
상기 액정 경사 방향 결정 부재의 상기 제1 영역에서의 뻗는 방향과 상기 제2 영역에서의 뻗는 방향은 서로 다르고,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계에서 상기 액정 경사 방향 결정 부재의 뻗는 방향이 바뀌는
액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 영역에서의 상기 액정층의 셀갭이 상기 제2 영역에서의 상기 액정층의 셀갭보다 크고,
상기 제1 영역에서의 상기 액정 경사 방향 결정 부재의 너비가 상기 제2 영역에서의 상기 액정 경사 방향 결정 부재의 너비보다 큰
액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 제1 기판 위에 위치하는 게이트선을 더 포함하고,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 상기 게이트선에 대해 빗각을 이루는 사선부를 포함하는
액정 표시 장치.
제3항에서,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계를 기준으로 실질적으로 대칭을 이루는 액정 표시 장치.
제4항에서,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계를 따라 뻗는 막대형 부분을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제5항에서,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 절개부를 포함하는 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 절개부의 상기 사선부에는 교대로 배치되어 있는 음각 노치 및 양각 노치가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제7항에서,
상기 막대형 부분과 이웃하는 노치는 상기 음각 노치인 액정 표시 장치.
제8항에서,
상기 제2 영역에 위치하는 색필터를 더 포함하고,
상기 색필터는 상기 제1 영역에서는 제거되어 있는
액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 기판 위에 위치하는 게이트선을 더 포함하고,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 상기 게이트선에 대해 빗각을 이루는 사선부를 포함하는
액정 표시 장치.
제10항에서,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계를 기준으로 실질적으로 대칭을 이루는 액정 표시 장치.
제11항에서,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계를 따라 뻗는 막대형 부분을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제12항에서,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 절개부를 포함하는 액정 표시 장치.
제13항에서,
상기 제1 영역에서의 상기 액정층의 셀갭이 상기 제2 영역에서의 상기 액정층의 셀갭보다 크고,
상기 제2 영역에 위치하는 색필터를 더 포함하고,
상기 색필터는 상기 제1 영역에서는 제거되어 있는
액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계를 따라 뻗는 막대형 부분을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제15항에서,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 절개부를 포함하는 액정 표시 장치.
제16항에서,
상기 절개부가 포함하는 사선부에는 교대로 배치되어 있는 음각 노치 및 양각 노치가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제17항에서,
상기 제1 영역에서의 상기 액정층의 셀갭이 상기 제2 영역에서의 상기 액정층의 셀갭보다 크고,
상기 제2 영역에 위치하는 색필터를 더 포함하고,
상기 색필터는 상기 제1 영역에서는 제거되어 있는
액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 액정 경사 방향 결정 부재는 절개부를 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 영역에서의 상기 액정층의 셀갭이 상기 제2 영역에서의 상기 액정층의 셀갭보다 크고,
상기 제2 영역에 위치하는 색필터를 더 포함하고,
상기 색필터는 상기 제1 영역에서는 제거되어 있는
액정 표시 장치.