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KR102109678B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR102109678B1
KR102109678B1 KR1020130113513A KR20130113513A KR102109678B1 KR 102109678 B1 KR102109678 B1 KR 102109678B1 KR 1020130113513 A KR1020130113513 A KR 1020130113513A KR 20130113513 A KR20130113513 A KR 20130113513A KR 102109678 B1 KR102109678 B1 KR 102109678B1
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KR
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angle
electrode
substrate
alignment layer
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KR1020130113513A
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김미숙
이창훈
김태호
김시흔
박소연
오근찬
다이스케 이노우에
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삼성디스플레이 주식회사
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Priority to US15/151,276 priority patent/US9494836B2/en
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선 위에 위치하는 보호막, 그리고 상기 보호막 위에 형성되어 있으며 제1 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 복수의 가지 전극의 끝 부분은 상기 데이터선과 나란하게 뻗어 있는 제1 줄기부와 제2 줄기부, 그리고 상기 제1 줄기부 및 상기 제2 줄기부를 서로 연결하며, 상기 제1 줄기부의 연장선과 90도 보다 작은 제1 각도를 이루는 사선부를 포함한다.

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중의 투과율을 높이고, 광시야각을 구현하기 위한 방법으로서, 화소 전극 및 공통 전극을 하나의 기판에 형성하는 액정 표시 장치가 주목받고 있다.
화소 전극과 공통 전극을 하나의 기판 위에 형성하는 액정 표시 장치의 경우, 화소 전극과 공통 전극 중 적어도 하나는 복수의 가지 전극을 가질 수 있다. 이 때, 가지 전극의 끝 부분에서 서로 다른 방향으로 생성되는 프린지 필드의 영향에 의하여, 가지 전극의 끝 부분에서 액정 분자의 불규칙한 움직임이 발생하고, 이러한 액정 분자의 불규칙한 움직임이 가지 전극을 따라 화소 영역의 중심부로 이동할 수 있다. 이러한 액정 분자의 불규칙한 움직임에 의하여, 액정 표시 장치의 표시 품질이 저하된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 표시 장치의 투과율을 높이고, 광시야각을 구현하면서도, 액정 분자의 불규칙한 움직임에 따른 표시 품질 저하를 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선 위에 위치하는 보호막, 그리고 상기 보호막 위에 형성되어 있으며 제1 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 복수의 가지 전극의 끝 부분은 상기 데이터선과 나란하게 뻗어 있는 제1 줄기부와 제2 줄기부, 그리고 상기 제1 줄기부 및 상기 제2 줄기부를 서로 연결하며, 상기 제1 줄기부의 연장선과 90도 보다 작은 제1 각도를 이루는 사선부를 포함한다.
상기 가지 전극의 상기 끝 부분은 상기 제1 줄기부 및 상기 제2 줄기부 사이에 위치하는 곡선부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 각도는 약 70도 보다 작을 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 가지 전극에 인접하여 위치하는 차광 부재를 더 포함하고, 상기 제1 각도는 아래의 식(1)을 만족하고, a는 상기 가지 전극의 폭이고, b는 상기 가지 전극의 상기 제1 줄기부의 끝 부분과 이에 인접한 상기 차광 부재 사이의 최대 간격일 수 있다.
Figure 112013086548942-pat00001
(식(1))
상기 제1 전극은 판 형태의 평면 형태를 가지고, 상기 제1 전극의 상기 복수의 가지 전극은 상기 판 형태의 상기 제1 전극과 중첩할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 배향막, 상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 배향막, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 액정 분자는 양의 유전율 이방성 또는 음의 유전율 이방성을 가지고, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막에 인접한 상기 액정 분자가 상기 게이트선과 제2 각도 또는 90도-제2 각도를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향될 수 있다.
상기 가지 전극의 상기 사선부와 상기 선경사 방향이 이루는 각도는 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합 또는 90도에서 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합을 뺀 값을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 액정 표시 장치의 투과율을 높이고, 광시야각을 구현하면서도, 액정 분자의 불규칙한 움직임에 따른 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 한 실험예의 결과를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 다른 한 실험예의 결과를 나타내는 도면이다.
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.
그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은계열 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 만들어질 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 도전체(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
소스 전극(173)은 데이터선(171)의 일부이고, 데이터선(171)과 동일선 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 일부와 나란하다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 데이터선(171)과 동일선 상에 위치하는 소스 전극(173)과 데이터선(171)과 나란하게 뻗어 있는 드레인 전극(175)을 포함함으로써, 데이터 도전체가 차지하는 면적을 넓히지 않고도 박막 트랜지스터의 폭을 넓힐 수 있게 되고, 이에 따라 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다.
데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제1 보호막(180a) 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호막(180b)은 유기 절연물로 이루어질 수 있다.
제2 보호막(180b)은 색필터일 수 있다. 제2 보호막(180b)이 색필터인 경우, 제2 보호막(180b)은 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시할 수 있으며, 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 들 수 있다. 도시하지는 않았지만, 색필터는 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 표시하는 색필터를 더 포함할 수 있다.
제2 보호막(180b) 위에는 공통 전극(common electrode)(270)이 형성되어 있다.
공통 전극(270)은 제1 전기장 생성 전극이다. 공통 전극(270)은 면형(planar shape)으로서 제1 기판(110) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있고, 드레인 전극(175) 주변에 대응하는 영역에 배치되어 있는 개구부(138)를 가진다. 즉, 공통 전극(270)은 판 형태의 평면 형태를 가질 수 있다.
인접 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 제3 보호막(180c)이 형성되어 있다. 제3 보호막(180c)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제3 보호막(180c) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 공통 전극(270)은 복수의 제1 절개부(91)에 의해 정의되는 복수의 제1 가지 전극(192)을 포함한다. 화소 전극(191)의 복수의 제1 가지 전극(192)은 공통 전극(270)과 중첩한다.
화소 전극(191)의 복수의 제1 가지 전극(192)의 끝 부분은 데이터선(171)과 거의 나란한 방향으로 뻗어 있는 두 개의 줄기부, 그리고 두 개의 줄기부를 연결하며, 줄기부의 연장선과 제1 각도(θ)를 이루는 사선부를 포함한다. 화소 전극(191)의 복수의 제1 가지 전극(192)의 끝 부분의 형태에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명한다.
제1 보호막(180a), 제2 보호막(180b), 그리고 제3 보호막(180c)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 제1 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 제1 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되어, 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가 받는다.
화소 전극(191)과 제3 보호막(180c) 위에는 제1 배향막(alignment layer)(11)이 형성되어 있다. 제1 배향막(11)은 일정한 방향으로 배향되어 있다. 제1 배향막(11)은 광배향막일 수 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
차광 부재(220)는 데이터선(171)과 나란하게 뻗어, 인접한 두 화소 열 사이를 열 방향으로 뻗어 있는 제1 부분(220A)과 게이트선(121)과 나란하게 뻗어, 인접한 두 화소 행 사이를 행 방향으로 뻗어 있는 제2 부분(220B)을 포함한다.
제2 기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 하부 표시판(100)의 제2 보호막(180b)이 색필터인 경우, 상부 표시판(200)의 색필터(230)는 생략될 수 있다. 또한, 상부 표시판(200)의 차광 부재(220) 역시 하부 표시판(100)에 형성될 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 제2 배향막(21)이 형성되어 있다. 제2 배향막(21)은 일정한 방향으로 배향되어 있다. 제2 배향막(21)은 광배향막일 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지거나 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질을 포함한다.
액정층(3)의 액정 분자는 그 장축 방향이 표시판(100, 200)에 평행하게 배열되어 있다.
액정층(3)이 음의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자는 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향과 제2 각도(δ)를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있고, 액정층(3)이 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자는 게이트선(121)과 수직을 이루는 방향과 제2 각도(δ)를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있다. 즉, 액정층(3)이 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자는 게이트선(121)과 90-제2 각도(δ)를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있다. 여기서, 제2 각도(δ)는 약 5도 내지 약 10도일 수 있다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 공통 전극(270)은 표시 영역 외부에 배치되어 있는 공통 전압 인가부로부터 일정한 크기의 공통 전압을 인가 받는다.
전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 전기장을 생성함으로써 두 전기장 생성 전극(191, 270) 위에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자는 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 회전 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
이처럼, 하나의 표시판(100) 위에 두 개의 전기장 생성 전극(191, 270)을 형성함으로써, 액정 표시 장치의 투과율을 높아지고, 광시야각을 구현할 수 있다.
도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 공통 전극(270)이 면형의 평면 형태를 가지고, 화소 전극(191)이 복수의 가지 전극을 가지지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)이 면형이 평면 형태를 가지고, 공통 전극(270)이 복수의 가지 전극을 가질 수도 있다.
본 발명은 두 개의 전기장 생성 전극이 제1 기판(110) 위에 절연막을 사이에 두고 중첩하며, 절연막 아래에 형성되어 있는 제1 전기장 생성 전극이 면형의 평면 형태를 가지고, 절연막 위에 형성되어 있는 제2 전기장 생성 전극이 복수의 가지 전극을 가지는 모든 다른 경우에 적용가능하다.
그러면, 도 3 및 도 4를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 가지 전극에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 도면이다.
앞서 설명하였듯이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 전기장 생성 전극과 제2 전기장 생성 전극 중 어느 하나는 복수의 가지 전극을 포함한다. 이제 제1 전기장 생성 전극과 제2 전기장 생성 전극 중 어느 하나의 가지 전극에 대하여 설명한다.
도 3을 참고하면, 가지 전극(92)은 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향과 거의 나란하게 뻗어 있는 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2), 그리고 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 연결하고, 제1 줄기부(S1) 및 제2 줄기부(S2)와 일정한 각도를 이루는 사선부(O)를 포함한다.
제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)는 서로 거의 나란하게 뻗을 수 있다.
그러나, 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)는 서로 나란하지 않은 부분을 포함할 수도 있다.
가지 전극(92)의 사선부(O)의 적어도 일부분은 차광 부재(220)의 제2 부분(220B)과 중첩할 수 있다.
가지 전극(92)의 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)는 90도보다 작을 수 있다. 제1 각도(θ)는 약 70도 이하일 수 있다.
보다 구체적으로, 가지 전극(92)의 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)는 아래의 식을 만족할 수 있다.
Figure 112013086548942-pat00002
여기서, a는 가지 전극(92)의 폭(a)이고, b는 가지 전극(92)의 제1 줄기부(S1) 끝 부분과 이에 인접한 차광 부재(220B) 사이의 최대 간격(b)이다.
액정층(3)이 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자의 선경사 방향과는 사선부(O)가 이루는 각도는 제1 각도(θ)와 제2 각도(δ)의 합이고, 액정층(3)이 음의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자의 선경사 방향과는 사선부(O)가 이루는 각도는 90도에서 제1 각도(θ)와 제2 각도(δ)의 합을 뺀 값이다. 여기서, 제2 각도(δ)는 약 5도 내지 약 10도일 수 있다.
도 4를 참고하면, 가지 전극(92)은 도 3에 도시한 실시예에 따른 가지 전극(92)과 거의 유사한 형태를 가진다.
보다 구체적으로, 가지 전극(92)은 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향과 거의 나란하게 뻗어 있는 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2), 그리고 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 연결하고, 제1 줄기부(S1) 및 제2 줄기부(S2)와 일정한 각도를 이루는 사선부(O)를 포함한다.
제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)는 서로 거의 나란하게 뻗을 수 있다.
그러나, 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)는 서로 나란하지 않은 부분을 포함할 수도 있다.
가지 전극(92)의 사선부(O)의 적어도 일부분은 차광 부재(220)의 제2 부분(220B)과 중첩할 수 있다.
가지 전극(92)의 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)는 90도보다 작을 수 있다. 제1 각도(θ)는 약 70도 이하일 수 있다.
보다 구체적으로, 가지 전극(92)의 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)는 아래의 식을 만족할 수 있다.
Figure 112013086548942-pat00003
여기서, a는 가지 전극(92)의 폭(a)이고, b는 가지 전극(92)의 제1 줄기부(S1) 끝 부분과 이에 인접한 차광 부재(220B) 사이의 최대 간격(b)이다.
액정층(3)이 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자의 선경사 방향과는 사선부(O)가 이루는 각도는 제1 각도(θ)와 제2 각도(δ)의 합이고, 액정층(3)이 음의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자의 선경사 방향과는 사선부(O)가 이루는 각도는 90도에서 제1 각도(θ)와 제2 각도(δ)의 합을 뺀 값이다. 여기서, 제2 각도(δ)는 약 5도 내지 약 10도일 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 가지 전극(92)은 도 3에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 가지 전극(92)과는 달리, 제1 줄기부(S1)와 사선부(O) 사이, 그리고 제2 줄기부(S2)와 사선부(O) 사이에는 곡선부(A)가 형성되어 있다.
그러면, 도 5 및 도 6을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 1 및 도 2, 그리고 도 3 및 도 4를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 기판(110) 위에 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트 도전체(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 반도체(154)가 형성되어 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
드레인 전극(175)의 바로 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 면형, 즉 판 형태를 가지고 하나의 화소 영역에 배치된다.
데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 반도체(154)의 노출된 부분, 그리고 화소 전극(191) 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에 배치되어 있는 공통 전압 인가부로부터 공통 전압을 인가 받는다.
공통 전극(270)은 복수의 제2 절개부(71)에 의해 정의되는 복수의 제2 가지 전극(271)을 포함한다.
공통 전극(270)의 복수의 제2 가지 전극(271)의 끝 부분은 데이터선(171)과 거의 나란한 방향으로 뻗어 있는 두 개의 줄기부, 그리고 두 개의 줄기부를 연결하며, 줄기부의 연장선과 제1 각도(θ)를 이루는 사선부를 포함한다. 공통 전극(270)의 복수의 제2 가지 전극(271)의 끝 부분의 형태는 앞서 도 3 및 도 4에 도시한 가지 전극(92)과 같은 형태를 가진다.
보다 구체적으로, 제2 가지 전극(271)은 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향과 거의 나란하게 뻗어 있는 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2), 그리고 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 연결하고, 제1 줄기부(S1) 및 제2 줄기부(S2)와 일정한 각도를 이루는 사선부(O)를 포함한다.
제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)는 서로 거의 나란하게 뻗을 수 있다.
그러나, 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)는 서로 나란하지 않은 부분을 포함할 수도 있다.
제2 가지 전극(271)의 사선부(O)의 적어도 일부분은 차광 부재(220)의 제2 부분(220B)과 중첩할 수 있다.
제2 가지 전극(271)의 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)는 90도보다 작을 수 있다. 제1 각도(θ)는 약 70도 이하일 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 가지 전극(271)의 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)는 아래의 식을 만족할 수 있다.
Figure 112013086548942-pat00004
여기서, a는 제2 가지 전극(271)의 폭(a)이고, b는 제2 가지 전극(271)의 제1 줄기부(S1)의 끝 부분과 이에 인접한 차광 부재(220B) 사이의 최대 간격(b)이다.
액정층(3)이 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자의 선경사 방향과는 사선부(O)가 이루는 각도는 제1 각도(θ)와 제2 각도(δ)의 합이고, 액정층(3)이 음의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자의 선경사 방향과는 사선부(O)가 이루는 각도는 90도에서 제1 각도(θ)와 제2 각도(δ)의 합을 뺀 값이다. 여기서, 제2 각도(δ)는 약 5도 내지 약 10도일 수 있다.
또한, 제1 줄기부(S1)와 사선부(O) 사이, 그리고 제2 줄기부(S2)와 사선부(O) 사이에는 곡선부(A)가 형성되어 있을 수 있다.
보호막(180)과 공통 전극(270) 위에는 제1 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
제2 기판(210) 위에 차광 부재 (220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 데이터선(171)과 나란하게 뻗어, 인접한 두 화소 열 사이를 열 방향으로 뻗어 있는 제1 부분(220A)과 게이트선(121)과 나란하게 뻗어, 인접한 두 화소 행 사이를 행 방향으로 뻗어 있는 제2 부분(220B)을 포함한다.
제2 기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)와 색필터(230)는 하부 표시판(100)에 형성될 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 제2 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 제2 배향막은 일정한 방향으로 배향되어 있다. 제2 배향막은 광배향막일 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지거나 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질을 포함한다.
액정층(3)의 액정 분자는 그 장축 방향이 표시판(100, 200)에 평행하게 배열되어 있다.
액정층(3)이 음의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자는 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향과 제2 각도(δ)를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있고, 액정층(3)이 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자는 게이트선(121)과 수직을 이루는 방향과 제2 각도(δ)를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있다. 즉, 액정층(3)이 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자는 게이트선(121)과 90-제2 각도(δ)를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있다. 여기서, 제2 각도(δ)는 약 5도 내지 약 10도일 수 있다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 공통 전극(270)은 표시 영역 외부에 배치되어 있는 공통 전압 인가부로부터 일정한 크기의 공통 전압을 인가 받는다.
전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 전기장을 생성함으로써 두 전기장 생성 전극(191, 270) 위에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자는 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 회전 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
이처럼, 하나의 표시판(100) 위에 두 개의 전기장 생성 전극(191, 270)을 형성함으로써, 액정 표시 장치의 투과율을 높아지고, 광시야각을 구현할 수 있다.
도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 공통 전극(270)이 면형의 평면 형태를 가지고, 화소 전극(191)이 복수의 가지 전극을 가지지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)이 면형이 평면 형태를 가지고, 공통 전극(270)이 복수의 가지 전극을 가질 수도 있다.
본 발명은 두 개의 전기장 생성 전극이 제1 기판(110) 위에 절연막을 사이에 두고 중첩하며, 절연막 아래에 형성되어 있는 제1 전기장 생성 전극이 면형의 평면 형태를 가지고, 절연막 위에 형성되어 있는 제2 전기장 생성 전극이 복수의 가지 전극을 가지는 모든 다른 경우에 적용가능하다.
그러면, 도 7a 및 도 7b를 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 한 실험예의 결과를 나타내는 도면이다.
본 실험예에서는 기존의 액정 표시 장치와 같이, 전기장 생성 전극의 가지 전극을 두 개의 줄기부와 두 개의 줄기부를 연결하고, 두 개의 줄기부와 수직을 이루는 수직부를 형성한 경우, 가지 전극의 끝 부분에서 액정 방향자의 배열 방향을 측정하여 나타내었다. 도 7a에서는 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우를 나타내고, 도 7b에서는 액정 분자가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우를 나타낸다.
도 7a를 참고하면, 가지 전극의 가장자리에 형성되는 프린지 필드에 의하여, 액정 분자는 선경사 방향을 향해 기울어지지만, 가지 전극의 제2 줄기부(S2)의 끝 부분에 대응하는 제1 영역(D1)에 대응하는 액정 분자의 방향자는 선경사 방향과 다른 방향으로 기울어진다. 따라서, 제1 영역(D1)에 대응하는 영역에 위치하는 액정 분자들의 불규칙한 거동에 의해, 표시 품질 저하가 발생하게 된다.
도 7b를 참고하면, 가지 전극의 가장자리에 형성되는 프린지 필드에 의하여, 액정 분자는 선경사 방향을 향해 기울어지지만, 가지 전극의 제2 줄기부(S2)의 끝 부분에 대응하는 제2 영역(D2)에 대응하는 액정 분자의 방향자는 선경사 방향과 다른 방향으로 기울어진다. 따라서, 제2 영역(D2)에 대응하는 영역에 위치하는 액정 분자들의 불규칙한 거동에 의해, 표시 품질 저하가 발생하게 된다.
다음으로, 도 8 내지 도 13을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 8 내지 도 13은 본 발명의 다른 한 실험예의 결과를 나타내는 도면이다.
본 실험예에서는 가지 전극을 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2), 그리고 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 서로 연결하는 연결부를 기존의 액정 표시 장치와 같이 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)와 수직을 이루도록 형성한 경우, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 서로 연결하는 연결부를 사선부(O)로 형성하고, 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)를 약 80도, 약 60도, 약 45도, 약 30도, 그리고 약 10도로 형성한 경우, 가지 전극의 끝 부분에서 투과율 결과를 관찰하였고, 그 결과를 전자 현미경 사진으로 나타내었다. 도 8 내지 도 13에서, (a)는 가지 전극의 형태를 나타내고, (b)는 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 그리고 (c)는 액정 분자가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우를 나타낸다.
도 8은 기존의 액정 표시 장치와 같이 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 서로 연결하는 연결부를 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)와 수직을 이루도록 형성한 경우의 결과를 나타내고, 도 9 내지 도 13은 각기 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)를 약 80도, 약 60도, 약 45도, 약 30도, 그리고 약 10도로 형성한 경우의 결과를 각기 나타낸다.
먼저 도 8을 참고하면, 기존의 액정 표시 장치와 같이, 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 서로 연결하는 연결부를 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)와 수직을 이루도록 형성한 경우, 가지 전극의 끝 부분에서 액정 분자의 불규칙한 거동에 의하여 투과율이 저하되는 영역이 생기고, 그 영역의 면적이 넓음을 알 수 있었다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 서로 연결하는 연결부를 사선부(O)로 형성하되, 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)를 약 80도로 형성한 경우에도, 가지 전극의 끝 부분에서 액정 분자의 불규칙한 거동에 의하여 투과율이 저하되는 영역이 생김을 알 수 있었다.
그러나, 도 10 내지 도 13을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 서로 연결하는 연결부를 사선부(O)로 형성하되, 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)를 약 70도 이하, 예를 들어, 약 60도, 약 45도, 약 30도, 그리고 약 10도로 형성한 경우, 가지 전극의 끝 부분에서 액정 분자의 불규칙한 거동에 의하여 투과율이 저하되는 영역이 감소함을 알 수 있었고, 이에 따라 액정 표시 장치의 투과율 저하가 방지됨을 알 수 있었다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 전기장 생성 전극의 가지 전극의 끝 부분을 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2), 그리고 제1 줄기부(S1)와 제2 줄기부(S2)를 서로 연결하는 사선부(O)를 포함하도록 형성하되, 제1 줄기부(S1)의 연장선(M)과 사선부(O)가 이루는 제1 각도(θ)를 약 70도 이하로 형성함으로써, 가지 전극의 끝 부분에서 발생할 수 있는 액정 표시 장치의 투과율 저하를 방지할 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.
110, 210: 기판 3: 액정층
11, 21: 배향막 92: 가지 전극
121: 게이트선 124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180, 180a, 180b, 180c: 보호막 191: 화소 전극
270: 공통 전극 S1, S2: 줄기부
O: 사선부

Claims (14)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선 위에 위치하는 보호막, 그리고
    상기 보호막 위에 형성되어 있으며 제1 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 복수의 가지 전극의 끝 부분은 상기 데이터선과 나란하게 뻗어 있는 제1 줄기부와 제2 줄기부, 그리고
    상기 제1 줄기부 및 상기 제2 줄기부를 서로 연결하며, 상기 제1 줄기부의 연장선과 90도 보다 작은 제1 각도를 이루는 사선부를 포함하고,
    상기 가지 전극에 인접하여 위치하는 차광 부재를 더 포함하고,
    상기 제1 각도는 아래의 식을 만족하고,
    Figure 112019102181906-pat00021

    a는 상기 가지 전극의 폭이고, b는 상기 가지 전극의 상기 제1 줄기부의 끝 부분과 이에 인접한 상기 차광 부재 사이의 최대 간격인 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 가지 전극의 상기 끝 부분은 상기 제1 줄기부 및 상기 제2 줄기부 사이에 위치하는 곡선부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에서,
    상기 제1 전극은 판 형태의 평면 형태를 가지고,
    상기 제1 전극의 상기 복수의 가지 전극은 상기 판 형태의 상기 제1 전극과 중첩하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 배향막,
    상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 배향막, 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 액정 분자는 양의 유전율 이방성 또는 음의 유전율 이방성을 가지고, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막에 인접한 상기 액정 분자가 상기 게이트선과 제2 각도 또는 90도-제2 각도를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 가지 전극의 상기 사선부와 상기 선경사 방향이 이루는 각도는 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합 또는 90도에서 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합을 뺀 값을 가지는 액정 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에서,
    상기 제1 전극은 판 형태의 평면 형태를 가지고,
    상기 제1 전극의 상기 복수의 가지 전극은 상기 판 형태의 상기 제1 전극과 중첩하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 배향막,
    상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 배향막, 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 액정 분자는 양의 유전율 이방성 또는 음의 유전율 이방성을 가지고, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막에 인접한 상기 액정 분자가 상기 게이트선과 제2 각도 또는 90도-제2 각도를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 가지 전극의 상기 사선부와 상기 선경사 방향이 이루는 각도는 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합 또는 90도에서 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합을 뺀 값을 가지는 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 배향막,
    상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 배향막, 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 액정 분자는 양의 유전율 이방성 또는 음의 유전율 이방성을 가지고, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막에 인접한 상기 액정 분자가 상기 게이트선과 제2 각도 또는 90도-제2 각도를 이루는 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 가지 전극의 상기 사선부와 상기 선경사 방향이 이루는 각도는 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합 또는 90도에서 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합을 뺀 값을 가지는 액정 표시 장치.
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