KR20040040817A

KR20040040817A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20040040817A
Application number: KR1020020069113A
Authority: KR
Inventors: 창학선; 한은희; 이창훈; 안선홍
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-05-13
Also published as: CN101025513A; CN100470329C

Abstract

화소 전극과 기준 전극이 함께 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판이 마주보고 있고, 이들 사이에 액정이 주입되어 있다. 액정은 두 표시판과 나란한 방향으로 배향되어 있고, 화소 전극과 기준 전극 사이에서 형성되는 수평 전계에 의하여 구동된다. 두 표시판의 외면 측에는 편광판이 각각 배치되어 있고, 색필터 표시판과 편광판의 사이에는 준 A 플레이트 보상 필름이 배치되어 있다. 이렇게 하면, 블랙 상태에서의 황색화 현상을 감소시키고 측면 대비비를 향상시킬 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 수평 전계를 이용하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 상부 및 하부 표시판과 그 사이에 주입되어 있는 액정 물질로 구성되어 있다. 이러한 액정 표시 장치는 두 표시판 사이에 주입되어 있는 액정 물질에 전극을 이용하여 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 표시판을 투과하는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.

액정 표시 장치 중에서도 수평 전계를 이용하는 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 표시판에 기준 전극과 화소 전극을 모두 형성하고, 이들 사이에서 형성되는 수평 전계(표시판에 대하여 수평한 전계)를 이용하여 액정의 배향을 변경시킴으로써 표시판을 투과하는 빛의 양을 조절하고 화상을 표시한다.

그런데 이러한 수평 전계형 액정 표시 장치에서는 흑색을 표시할 때(블랙 상태) 측면에서 황색화(yellow shift) 현상이 심하게 나타나는 문제점이 있다. 이는 측면에서 녹색과 적색 빛이 새는 것으로서, 측면에서의 시인성을 나쁘게 하고 대비비를 저하시켜 표시 품질을 크게 악화시킨다.

본 발명은 측면에서의 황색화 현상을 제거하여 액정 표시 장치의 화질을 향상시키는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이다.

도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 러빙 방향과 보상 필름의 느린축의 배치를 나타내는 개념도이다.

도 4는 본 발명에 따라 A 플레이트 보상 필름을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 황색화 현상의 차이를 보여주는 관측 사진이다.

도 5는 본 발명에 따라 A 플레이트 보상 필름을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 대비비가 10:1 이하로 떨어지는 구간의 차이를 보여주는 그래프이다.

도 6a와 도 6b는 각각 방위각이 40도이고 극각이 60도인 위치와 방위각과 극각이 모두 60도인 위치에서 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 바라볼 때, A 플레이트 보상 필름의 리타데이션(retardation)값에 따라 색좌표가 변화하는 것을 보여주는 그래프이다.

박막트랜지스터 표시판: 1

색필터 표시판: 2

액정층: 3

편광 필름: 12, 22

A 플레이트 보상 필름: 24

본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 준 A 플레이트 보상 필름을 적용한다.

구체적으로는, 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중의 어느 하나의 내면 측에 형성되어 있는 기준 전극, 상기 기준 전극이 형성되어 있는 기판과 동일한 기판의 내면 측에 형성되어 있는 화소 전극, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정층, 상기 제1 기판의 외면 측에 배치되어 있는 준 A 플레이트 보상 필름, 상기 준 A 플레이트 보상 필름의 외면 측에 배치되어 있는 제1 편광판, 상기 제2 기판의 외측에 배치되어 있는 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 마련한다.

이 때, 상기 준 A 플레이트 보상 필름의 느린축은 상기 액정층에 포함되어 있는 액정의 초기 배향 방향(러빙 방향)과 나란한 것이 바람직하고, 상기 제1 및 제2 편광판은 편광 필름과 그 양측에 부착되어 있는 TAC 필름이 결합하여 이루어질 수 있다. 준 A 플레이트 보상 필름의 느린축은 상기 제1 또는 제2 편광판의 흡수축과 나란한 것이 바람직하며, 상기 준 A 플레이트 보상 필름의 리타데이션[(n_x-n_y)×보상 필름(24)의 두께]은 20nm에서 100nm 사이의 값일 때 효과가 우수하다. 또,상기 화소 전극과 상기 기준 전극은 띠 모양으로 형성되어 있으며 적어도 일부분이 굴절되어 있는 것이 바람직하고, 상기 화소 전극과 상기 기준 전극은 서로 교대로 배치되어 있으며, 굴절된 부분을 연결하는 선을 기준으로 하여 영역을 나눌 때, 같은 영역에 포함되어 있는 상기 화소 전극의 부분과 상기 기준 전극의 부분은 서로 나란한 것이 바람직하다.

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 경우뿐 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.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치용 조사 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이며, 도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 러빙 방향과 보상필름의 느린축의 배치를 나타내는 개념도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보고 있는 박막 트랜지스터 표시판(1)과 색필터 표시판(2), 이들 두 표시판(1, 2) 사이에 주입 밀봉되어 있는 액정 물질로 이루어진 액정층(3), 두 표시판(1, 2) 외면 측에 각각 배치되어 있는 제1 및 제2 편광 필름(12, 22), 제1 및 제2 편광 필름(12, 22)의 지지체인 제1 내지 제4 TAC 필름(13, 15, 23, 25) 및 색필터 표시판(2)과 제2 편광 필름(22) 사이에 배치되어 있는 준 A 플레이트 일축성 보상 필름(24)을 포함하여 이루어진다.

박막 트랜지스터 표시판(1)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 게이트선(121), 데이터선(171), 박막 트랜지스터, 화소 전극(190) 및 기준 전극선(131)과 기준 전극(133a, 133b, 133c)이 형성되어 있다. 게이트선(121)과 데이터선(171)이 교차하여 매트릭스 모양으로 화소 영역을 정의하며, 각 화소 영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터와 화소 전극(190) 및 기준 전극(133a, 133b, 133c)이 형성되어 있다.

여기서, 박막 트랜지스터는 게이트선(121)의 일부인 게이트 전극, 게이트선(121)을 덮는 게이트 절연막(도시하지 않음), 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층(154), 데이터선(171)의 일부이며 반도체층(154) 위에까지 연장되어 있는 소스 전극(173), 소스 전극(173)의 대향 전극이며 반도체층(154) 위에 일부가 형성되어 있고 화소 전극(190)과 연결되어 있는 드레인 전극(175) 및 반도체층(154)을 덮어 보호하는 보호막(도시하지 않음) 등으로 이루어진다.

한편, 데이터선(171)은 직선으로 형성되어 있지 않고 주기적으로 소정 각도로 굴절되어 있다. 본 실시예에서의 데이터선(171)의 굴절 주기는 화소 영역당 2회이다.

화소 전극(190)과 기준 전극(133a, 133b, 133c)은 모두 띠 모양으로 형성되어 있으며, 서로 교대로 배치되어 있으며, 데이터선(171)과 같은 패턴으로 굴절되어 있다. 따라서, 굴절부를 연결하는 선을 기준으로 하여 영역을 나누면 동일한 영역에 위치하는 화소 전극(190)과 기준 전극(133a, 133b, 133c)은 서로 나란하다.

이들 화소 전극(190)과 기준 전극(133a, 133b, 133c) 사이에 전위차를 인가하면 표시판(1, 2)에 대하여 수평한 전계가 형성되고, 이 전계에 의하여 액정의 배향이 돌아가게 된다.

색필터 표시판(2)에는 블랙 매트릭스 및 색필터 등이 형성되어 있다. 블랙 매트릭스는 매트릭스 모양으로 화소 영역을 정의하며, 각 화소 영역에는 적, 녹, 청색의 색필터가 반복적으로 형성되어 있다. 이 때, 색필터는 색필터 표시판(2) 위에 형성되지 않고 박막 트랜지스터 표시판(1)에 형성될 수 있다.

액정층(3)의 액정 분자는 장축이 게이트선(121)과 직교하는 방향(도 2에서 화살표 방향)을 향하도록 배향되어 있고, 이는 두 표시판(1, 2) 위에 형성되어 있는 배향막(도시하지 않음)을 도 2의 화살표 방향으로 러빙(rubbing)함으로써 가능하다.

제1 편광 필름(12)은 편광 필름과 광리사이클링 필름이 결합되어 이루어질수 있다. 광리사이클링 필름으로는 DBEF-D 필름, Bepol 또는 Nipocs 등을 사용한다. 두 편광 필름(12, 22)의 흡수측(또는 투과축)은 정면에서 볼 때 서로 수직을 이루도록 배치되어 있으며, 두 편광 필름(12, 22)의 흡수축 중의 어느 하나는 액정의 장축 방향과 나란하게 되도록 배치되어 있다.

준 A 플레이트 보상 필름(24)은 두께 방향을 z축 방향이라 할 때 각 방향의 굴절율 이방성이 n_x-n_y> n_y-n_z인 필름을 말한다. 일반적으로 A 플레이트 보상 필름(24)이라 하면 n_x> n_y= n_z인 필름을 의미하나 실제 필름에 있어서 n_y= n_z인 필름은 찾아보기가 어려워 n_x-n_y> n_y-n_z인 필름을 준 A 플레이트 보상 필름이라 정의하여 사용한다. 본 발명에서는, 도 3a 또는 도 3b에 나타낸 바와 같이, 준 A 플레이트 보상 필름(24)의 느린축(x축)이 액정의 장축의 초기 배향 방향과 나란하게 되도록 준 A 플레이트 보상 필름(24)을 배치한다. 도 3a와 도 3b에서는 전극(190, 133a, 133b, 133c)에 의하여 전계가 형성됨으로써 액정이 초기 배향 방향을 벗어나 돌아간 상태를 나타내고 있다. 여기서, 준 A 플레이트 보상 필름(24)의 리타데이션[(n_x-n_y)×보상 필름(24)의 두께]은 20nm에서 100nm 사이의 값을 가진다.

위의 실시예에서는 준 A 플레이트 보상 필름(24)이 색필터 표시판(2)의 외면 측에 배치되어 있으나, 이와 달리 박막 트랜지스터 표시판(1)의 외면 측에 배치될 수도 있다.

도 4를 보면, 준 A 플레이트 보상 필름을 적용하지 않은 경우 블랙 상태임에도 불구하고 상측 대각 방향에서 황색화 현상(yellowish)이 심하게 나타남을 알 수 있다. 그러나 본 발명에 따라 준 A 플레이트 보상 필름을 적용하면 황색화 현상이 거의 사라지고 매우 우수한 흑색이 나타난다.

준 A 플레이트 보상 필름을 적용하지 않은 경우 상측 대각 방향에서 시야각이 60도를 넘어서면 대비비가 10:1 이하로 떨어지게 구간이 나타난다. 그러나 본 발명에 따라 준 A 플레이트 보상 필름을 적용하면 전 방향에서 10:1 이상의 대비비가 유지된다.

도 6a와 도 6b에서 POL은 준 A 플레이트 보상 필름을 적용하지 않은 경우(즉, 편광판만 있는 경우)이고, A4는 리타데이션이 40nm인 준 A 플레이트 보상 필름을 적용한 경우, A5는 리타데이션이 50nm인 준 A 플레이트 보상 필름을 적용한 경우, A8은 리타데이션이 59nm인 준 A 플레이트 보상 필름을 적용한 경우, A16은 리타데이션이 107nm인 준 A 플레이트 보상 필름을 적용한 경우를 의미한다.

도 6a와 도 6b를 보면, POL의 경우 블랙 상태임에도 불구하고 노란색 쪽으로색좌표가 치우쳐 있고, 준 A 플레이트 보상 필름을 적용함에 따라 색좌표가 청색 쪽으로 이동하며, 그 정도는 준 A 플레이트 보상 필름의 리타데이션 값이 커짐에 따라 함께 증가함을 알 수 있다. 그런데 준 A 플레이트 보상 필름의 리타데이션 값이 지나치게 커지면 색좌표가 오히려 청색 쪽으로 치우치게 되어 청색화 현상이 나타나게 되므로 적정한 리타데이션 값을 갖는 준 A 플레이트 보상 필름을 적용하여야 한다. 실험 결과에 의하면 리타데이션 값이 100nm 이상이 되면 청색화 현상이 눈에 띄게 되고, 20nm 이하이면 황색화 현상이 그대로 남게 되므로 준 A 플레이트 보상 필름의 리타데이션 값은 20nm에서 100nm 사이로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서는 화소 전극(190)과 기준 전극(133a, 133b, 133c)이 굴절되어 있는 소위 슈퍼 IPS(in plane switching) 방식을 예로 들고 있으나, 화소 전극(190)과 기준 전극(133a, 133b, 133c)이 직선형으로 형성되어 있는 통상의 IPS 방식에도 본 발명을 적용하면 동일한 효과를 얻는다.

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.

이상과 같이 본 발명에 따르면 수평 전계를 이용하는 액정 표시 장치에 준 A 플레이트 보상 필름을 적용함으로써 블랙 상태에서의 황색화 현상을 감소시키고 측면 대비비를 향상시킬 수 있다. 이는 시야각 확대와 색 특성을 향상과 직결된다.

Claims

제1 기판,

상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중의 어느 하나의 내면 측에 형성되어 있는 기준 전극,

상기 기준 전극이 형성되어 있는 기판과 동일한 기판의 내면 측에 형성되어 있는 화소 전극,

상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정층,

상기 제1 기판의 외면 측에 배치되어 있는 준 A 플레이트 보상 필름,

상기 준 A 플레이트 보상 필름의 외면 측에 배치되어 있는 제1 편광판,

상기 제2 기판의 외측에 배치되어 있는 제2 편광판

을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 준 A 플레이트 보상 필름의 느린축은 상기 액정층에 포함되어 있는 액정의 초기 배향 방향(러빙 방향)과 나란한 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 및 제2 편광판은 편광 필름과 그 양측에 부착되어 있는 TAC 필름이결합하여 이루어져 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 준 A 플레이트 보상 필름의 느린축은 상기 제1 또는 제2 편광판의 흡수축과 나란한 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 준 A 플레이트 보상 필름의 리타데이션[(n_x-n_y)×보상 필름(24)의 두께]은 20nm에서 100nm 사이의 값인 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 화소 전극과 상기 기준 전극은 띠 모양으로 형성되어 있으며 적어도 일부분이 굴절되어 있는 액정 표시 장치.
제6항에서,

상기 화소 전극과 상기 기준 전극은 서로 교대로 배치되어 있으며, 굴절된 부분을 연결하는 선을 기준으로 하여 영역을 나눌 때, 같은 영역에 포함되어 있는 상기 화소 전극의 부분과 상기 기준 전극의 부분은 서로 나란한 액정 표시 장치.