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KR20080047761A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Publication number
KR20080047761A
KR20080047761A KR1020060117623A KR20060117623A KR20080047761A KR 20080047761 A KR20080047761 A KR 20080047761A KR 1020060117623 A KR1020060117623 A KR 1020060117623A KR 20060117623 A KR20060117623 A KR 20060117623A KR 20080047761 A KR20080047761 A KR 20080047761A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
display panel
liquid crystal
polarizing plate
light
pixel electrode
Prior art date
Application number
KR1020060117623A
Other languages
English (en)
Inventor
손정호
박준형
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 US11/838,395 priority patent/US20080123009A1/en
Priority to EP07022440A priority patent/EP1925969A3/en
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Abstract

안쪽 면과 바깥쪽 면을 가지는 제1 표시판, 안쪽 면과 바깥쪽 면을 가지며, 안쪽 면이 상기 제1 표시판의 안쪽 면과 마주하고 있는 제2 표시판, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 끼여 있는 액정층, 상기 제1 표시판의 바깥쪽 면에 배치되어 있는 제1 편광판, 상기 제2 표시판의 바깥쪽 면에 배치되어 있는 제2 편광판을 포함하고, 상기 제1 편광판과 상기 제2 편광판의 편광도가 서로 다른 액정 표시 장치를 마련한다. 이와 같이 하면, 액정 표시 장치의 대비비의 저하를 초래하지 않으면서 광투과율을 향상할 수 있다.
Figure P1020060117623
액정표시장치, 편광판, 편광도, 광투과율, 대비비

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이고,
도 4는 도 2의 박막 트랜지스터 표시판과 도 3의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 패널의 배치도이고,
도 5 및 도 6은 각각 도 4의 액정 표시 패널을 V-V 선 및 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 7은 상하 편광판의 편광도를 나타내는 개념도이고,
도 8a는 액정 표시 장치에서 액정의 배열이 흐트러짐으로 인하여 발생하는 텍스쳐의 사진이고,
도 8b는 액정 표시 장치에서 텍스쳐가 발생하지 않은 사진이고,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 발생하는 빛의 편광 변화를 보여주는 개념도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
41, 42 : 인쇄 회로 기판
43, 44 : 구동 집적 회로칩 패키지
50 : 표시 패널 60 : 지지 부재
70 : 백라이트 어셈블리 71 : 지지 프레임
72 : 광학 시트류 74 : 확산판
75 : 수납 부재
78 : 광원 유닛 홀더 80 : 광원 유닛
100: 박막 트랜지스터 표시판
11, 21: 배향막 12, 22: 편광판
121: 게이트선 124: 게이트 전극
131: 유지 전극선 133e: 연결부
133a, 133b, 133c, 133d: 유지 전극
140: 게이트 절연막 151: 반도체
161, 165: 저항성 접촉 부재
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
191: 화소 전극 270: 공통 전극
220: 차광 부재 230: 색 필터
270: 덮개막
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편광판을 액정 패널 양쪽에 사용하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치에는 여러 종류가 있다. 그 중에서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술을 중심으로 소형화 및 경량화 되면서 성능이 더욱 향상된 액정 표시(liquid crystal display, LCD) 패널을 구비한 표시 장치가 대표적인 표시 장치로 자리 잡고 있다.
액정 표시 패널을 구비한 표시 장치는 소형화, 경량화 및 저전력 소비화 등의 이점을 가지고 있어서 기존의 브라운관(cathode ray tube, CRT)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로서 점차 주목 받아왔다. 현재는 표시 장치를 필요로 하는 핸드폰, PDA(personal digital assistant), 및 PMP(portable multimedia player) 등과 같은 소형 제품뿐만 아니라 중대형 제품인 모니터 및 TV 등에도 장착되어 사용되는 등 표시 장치가 필요한 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되어 사용되고 있다. 또한, 근래에 들어서 높은 해상도를 갖는 표시 장치의 수요가 급증하고 있다.
그러나 액정 표시 패널은 외부에서 인가한 전압에 의해 투과율이 변하는 특성을 이용하여 화상을 표시하기 때문에, 경우에 따라서는 완전히 빛을 차단하여 검 정색을 표현하는 것이 어려울 수 있다. 이 때문에 대비비가 낮아질 수 있고, 이를 개선하기 위하여 편광도가 높은 편광판을 사용할 경우 휘도가 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 액정 표시 장치의 광투과율과 대비비를 동시에 개선하는 것이다.
본 발명의 실시예에서는 하부 편광판의 편광도가 상부 편광판의 편광도에 비하여 높게 되도록 한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 안쪽 면과 바깥쪽 면을 가지는 제1 표시판, 안쪽 면과 바깥쪽 면을 가지며, 안쪽 면이 상기 제1 표시판의 안쪽 면과 마주하고 있는 제2 표시판, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 끼여 있는 액정층, 상기 제1 표시판의 바깥쪽 면에 배치되어 있는 제1 편광판, 상기 제2 표시판의 바깥쪽 면에 배치되어 있는 제2 편광판을 포함하고, 상기 제1 편광판과 상기 제2 편광판의 편광도가 서로 다른 액정 표시 장치를 마련한다.
이 때, 상기 제1 편광판의 편광도는 상기 제2 편광판의 편광도에 비하여 높을 수 있고, 상기 제1 편광판은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985%를 초과할 수 있고, 상기 제2 편광판은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985% 이하일 수 있다.
상기 제1 표시판은 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 화소 전극을 포함하고, 상기 제2 표시판은 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 색 필터, 상기 색 필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함할 수 있다.
상기 화소 전극은 제1 도메인 분할 수단을 가지고, 상기 공통 전극은 제2 도메인 분할 수단을 가지며, 상기 액정층의 액정 분자는 전기장이 인가되지 않은 상태에서 상기 제1 표시판에 대하여 수직으로 배향되어 있을 수 있다.
상기 제1 도메인 분할 수단과 상기 제2 도메인 분할 수단이 상기 화소 전극을 복수의 부영역으로 나누고, 상기 부영역의 두 개의 주 변은 상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판의 투과축과 45도를 이룰 수 있다.
상기 제1 편광판의 투과축과 상기 제2 편광판의 투과축은 서로 직교할 수 있다.
또한 상기 제1 도메인 분할 수단과 상기 제2 도메인 분할 수단은 각각 상기 화소 전극과 상기 공통 전극이 가지는 절개부일 수 있다.
상기 부영역의 두 개의 주 변은 상기 게이트선과 빗각을 이룰 수 있다.
상기 제2 표시판은 상기 제2 절연 기판과 상기 색 필터 사이에 형성되어 있는 차광 부재와 상기 색 필터와 상기 공통 전극 사이에 형성되어 있는 덮개막을 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 표시 장치(1)는 크게 빛을 공급하는 백라이트 어셈블리(70)와 빛을 제공받아 화상을 표시하는 표시 패널(50)을 포함한다. 이외에, 표시 장치(1)는 표시 패널(50)을 백라이트 어셈블리(70)상에 고정 지지하기 위한 지지 부재(60)를 더 포함하며, 기타 필요한 부분을 더 포함할 수 있다.
또한, 표시 장치(1)는 표시 패널(50)과 전기적으로 연결되어 구동 신호를 전달하는 다수의 구동 집적 회로칩 패키지(43, 44) 및 인쇄 회로 기판(41, 42)을 포함한다. 여기서, 구동 집적 회로칩 패키지(43, 44)은 칩 온 필름 패키지(chip on film package, COF) 또는 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package, TCP)로 형성된다.
구동 집적 회로칩 패키지들은 게이트 구동 집적 회로칩 패키지(43)과 데이터 구동 집적 회로칩 패키지(44)을 포함한다. 게이트 구동 집적 회로칩 패키지(43)는 표시 패널(50)의 일측 가장자리에 부착되어 표시 패널(50)에 게이트 신호를 공급한다. 데이터 구동 집적 회로칩 패키지(44)는 상기 일측과 인접한 표시 패널(50)의 타측에 부착되어 표시 패널(50)에 데이터 신호를 포함한 기타 신호를 공급한다.
백라이트 어셈블리(70)는 수납 부재(75)와, 수납 부재(75) 내부에 배치된 광원 유닛(80), 광원 유닛 홀더(78), 반사 시트(79), 광학 시트류(72) 및 확산판(74)을 포함한다. 그리고 백라이트 어셈블리(70)는 수납 부재(75)와 결합하여 광학 시트류(72) 및 확산판(74) 등을 고정 지지하는 지지 프레임(71)을 더 포함한다. 여기서, 지지 프레임(71)은 또한 표시 패널(50)을 백라이트 어셈블리(70)로부터 기설정된 이격거리를 두고 지지한다.
반사 시트(79)는 수납 부재(75)의 바닥면에 배치되어 광원 유닛(80)에서 발생된 빛이 모두 표시 패널(50)로 향하도록 반사시킨다. 광원 유닛(80)에서 발생된 빛이 반사 시트에 반사됨으로써 더욱 확산되어 표시 패널(50)의 도달하는 빛의 균일성이 더욱 향상된다.
광학 시트류(72) 및 확산판(74)은 광원 유닛(80)에서 발생된 빛의 휘도 특성 및 균일성을 향상시켜 표시 패널(50)에 제공한다. 광원 유닛(80)에서 출사된 빛은 광학 시트류(72) 및 확산판(74)을 거치면서 확산 및 집광되어 실질적으로 균일하게 퍼져 면광원에 가까운 빛으로 변환된다.
표시 패널(50)은 제1 표시판(100) 및 액정층(미도시)을 사이에 두고 제1 표시판(100)과 대향 배치된 제2 표시판(200)을 포함한다. 여기서, 제1 표시판(100)은 배면 기판이 되고 제2 표시판(200)은 전면 기판이 되며, 제2 표시판(200)은 제1 표시판(100)보다 작은 크기를 갖는다. 여기서, 구동 집적 회로칩 패키지(43, 44)은 일측이 제2 표시판(200)과 중첩되지 않는 제1 표시판(100)의 가장자리에 부착되 어 표시 패널(50)과 연결된다. 그리고 구동 집적 회로칩 패키지(43, 44)들 중에서 하나 이상의 구동 집적 회로칩 패키지는 타측이 인쇄 회로 기판(41, 42)과 연결된다.
도 1에서는 모든 구동 집적 회로칩 패키지(43, 44)이 인쇄 회로 기판(41, 42)과 연결된 것으로 도시하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 게이트 구동 집적 회로칩 패키지(43)와 연결된 인쇄 회로 기판(41)은 경우에 따라 생략될 수 있다. 이 때 게이트 구동 집적 회로칩 패키지(43)는 일측이 표시 패널(50)과 연결되며 타측은 아무것과도 연결되지 않는다.
그리고 제2 표시판(200)의 전면과 제1 표시판(100)의 배면에는 각각 편광판(22, 12)이 부착되어 백라이트 어셈블리(70)에서 공급된 가시광선을 선편광시킨다. 여기서 제1 표시판(100) 배면에 배치되는 하부 편광판(12)의 편광도는 제2 표시판(200)의 전면에 배치되는 상부 편광판(22)의 편광도에 비하여 높다. 여기서, 편광도는 아래의 식으로 정의되며, 단위는 %이다.
Figure 112006087204135-PAT00001
T// = 평행 투과율 = 편광판 두 장을 투과축이 서로 평행하게 겹쳐 놓았을 때의 투과율.
Tㅗ = 직교 투과율 = 편광판 두 장을 투과축이 서로 직교하게 겹쳐 놓았을 때의 투과율.
하부 편광판(12)은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985%를 초과하거나 상부 편광판(22)은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985% 이하일 수 있다.
제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)에는 다수의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT), 컬러 필터, 화소 전극 및 공통 전극 등이 형성된다. 그리고 액정층이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 배치된다.
이하에서, 제1 표시판(100)에 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성되어 있고, 제2 표시판에 색 필터와 공통 전극이 형성되어 있는 표시 패널(50)에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이고, 도 4는 도 2의 박막 트랜지스터 표시판과 도 3의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 패널의 배치도이고, 도 5 및 도 6은 각각 도 4의 액정 표시 패널을 V-V 선 및 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 패널은 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 박막 트랜지스터 표시판(100)의 아래와 공통 전극 표시판(200)의 위에 각각 배치되어 있는 하부 편광판(12)과 상부 편광판(22)을 포함한다.
먼저, 도 2, 도 4, 도 5 및 도 6을 참고하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d) 집합 및 복수의 연결부(connection)(133e)를 포함한다. 유지 전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선(121) 중 위쪽에 가깝다.
제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b)은 세로 방향으로 뻗으며 서로 마주한다. 제1 유지 전극(133a)은 줄기선에 연결된 고정단과 그 반대 쪽의 자유단을 가지며, 자유단은 돌출부를 포함한다. 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)은 대략 제1 유지 전극(133a)의 중앙에서 제2 유지 전극(133b)의 하단 및 상단까지 비스듬하게 뻗어 있다. 연결부(133e)는 인접한 유지 전극(133a-133d) 집합 사이에 연결되어 있다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 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) 따위의 저저항성 도전체로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30도 내지 약 80도 인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(projection)(154)를 포함한다.
반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30도 내지 80도 정도이다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 고립된 금속편(isolated metal piece)(178)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121), 유지 전극선(131)의 줄기선 및 연결부(133e)와 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 전압을 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 각 드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 가지고 있으며, 막대형 끝 부분은 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(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 돌출부(154)에 형성된다.
고립 금속편(178)은 제1 유지 전극(133a) 부근의 게이트선(121) 위에 위치한다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 고립된 금속편(178)은 게이트선(121)과 마찬가지로 저저항성 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 고립된 금속편(178) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30도 내지 80도 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 아래의 반도체(151)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 고립된 금속편(178) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있 다. 무기 절연물의 예로는 질화규소(SiNx)와 산화규소(SiOx)를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나, 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 무기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 다리(overpass)(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어진다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기(capacitor)(이하, '액정 축전기(liquid crystal capacitor)' 라 함)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191)은 유지 전극(133a-133d)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩한다. 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 유지 축전기(storage capacitor)"라 하며, 유 지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
각 화소 전극(191)은 게이트선(121) 또는 데이터선(171)과 거의 평행한 네 개의 주 변을 가지며 네 모퉁이가 모따기되어 있는(chamfered) 대략 사각형 모양이다. 화소 전극(191)의 모딴 빗변은 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이룬다. 화소 전극(191)에는 중앙 절개부(91), 하부 절개부(92a) 및 상부 절개부(92b)가 형성되어 있으며, 화소 전극(191)은 이들 절개부(91-92b)에 의하여 복수의 영역(partition)으로 분할된다. 절개부(91-92b)는 화소 전극(191)을 이등분하는 가상의 가로 중심선에 대하여 거의 반전 대칭을 이룬다.
하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변에서부터 왼쪽 변으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)과 각각 중첩한다. 하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 화소 전극(191)의 가로 중심선에 대하여 하반부와 상반부에 각각 위치하고 있다. 하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이루며 서로 수직으로 뻗어 있다.
중앙 절개부(91)는 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 뻗으며 오른쪽 변 쪽에 입구를 가지고 있다. 중앙 절개부(91)의 입구는 하부 절개부(92a)와 상부 절개부(92b)에 각각 거의 평행한 한 쌍의 빗변을 가지고 있다. 중앙 절개부(91)는 가로부 및 이와 연결된 한 쌍의 사선부를 포함한다. 가로부는 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 짧게 뻗어 있으며, 한 쌍의 사선부는 가로부에서 화소 전극(191)의 오른쪽 변을 향하여 하부 절개부(92a) 및 상부 절개부(92b)와 각각 거의 나란하게 뻗어 있다.
따라서, 화소 전극(191)의 하반부는 하부 절개부(92a)에 의하여 두 개의 영역으로 나뉘고, 상반부 또한 상부 절개부(92b)에 의하여 두 개의 영역으로 분할된다. 이 때, 영역의 수효 또는 절개부의 수효는 화소 전극(191)의 크기, 화소 전극(191)의 가로 변과 세로 변의 길이 비, 액정층(3)의 종류나 특성 등 설계 요소에 따라서 달라질 수 있다.
연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대쪽에 위치하는 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 제1 유지 전극(133a) 자유단의 노출된 끝 부분에 연결되어 있다. 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(83)와 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는데 사용할 수 있다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
다음, 도 3 내지 도 6을 참고하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주하며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지 는 복수의 개구부(225)를 가지고 있다. 그러나 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 색 필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 등의 삼원색(three primary colors) 중 하나를 표시할 수 있다.
색 필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색 필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어지며, 공통 전극(270)에는 복수의 절개부(71, 72a, 72b) 집합이 형성되어 있다.
하나의 절개부(71-72b) 집합은 하나의 화소 전극(191)과 마주하며 중앙 절개부(71), 하부 절개부(72a) 및 상부 절개부(72b)를 포함한다. 절개부(71-72b) 각각은 화소 전극(191)의 인접 절개부(91-92b) 사이 또는 절개부(92a, 92b)와 화소 전극(191)의 모딴 빗변 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 절개부(71-72b)는 화소 전극(191)의 하부 절개부(92a) 또는 상부 절개부(92b)와 거의 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부를 포함한다. 절개부(71-72b)는 화소 전극(191)의 가로 중심선에 대하여 거의 반전 대칭을 이룬다.
하부 및 상부 절개부(72a, 72b)는 각각 사선부와 가로부 및 세로부를 포함한다. 사선부는 대략 화소 전극(191)의 위쪽 또는 아래쪽 변에서 왼쪽 변으로 뻗는다. 가로부 및 세로부는 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(191)의 변을 따라 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이룬다.
중앙 절개부(71)는 중앙 가로부, 한 쌍의 사선부 및 한 쌍의 종단 세로부를 포함한다. 중앙 가로부는 대략 화소 전극(191)의 왼쪽 변에서부터 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 오른쪽으로 뻗는다. 한 쌍의 사선부는, 중앙 가로부의 끝에서부터 화소 전극(191)의 오른쪽 변을 향하여 중앙 가로부와 둔각을 이루면서, 각각 하부 및 상부 절개부(72a, 72b)와 거의 나란하게 뻗는다. 종단 세로부는 해당 사선부의 끝에서부터 화소 전극(191)의 오른쪽 변을 따라 오른쪽 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이룬다.
절개부(71-72b)의 수효 또한 설계 요소에 따라 달라질 수 있으며, 차광 부재(220)가 절개부(71-72b)와 중첩하여 절개부(71-72b) 부근의 빛샘을 차단할 수 있다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(191)에 데이터 전압을 인가하면 표시판(100, 200)의 표면에 거의 수직인 전기장이 생성된다. 액정 분자들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직을 이루도록 방향을 바꾸고자 한다.
전기장 생성 전극(191, 270)의 절개부(71-72b, 91-92b)와 화소 전극(191)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어 낸다. 전기장의 수평 성분은 절개부(71-72b, 91-92b)의 변과 화소 전극(191)의 변에 거의 수직이다.
도 4를 참고하면, 하나의 절개부 집합(71-72b, 91-92b)은 화소 전극(191)을 복수의 부영역(sub-area)으로 나누며, 각 부영역은 화소 전극(191)의 주 변과 빗각을 이루는 두 개의 주 변(primary edge)을 가진다. 따라서 각 부영역의 두 개의 주변은 게이트선(121) 또는 데이터선(171)과도 빗각을 이루며 그 각도는 약 45도이다. 각 부영역의 주 변은 편광판(12, 22)의 편광축과 약 45도를 이루며, 이는 광 효율을 최대로 하기 위해서이다.
각 부영역 위의 액정 분자들은 대부분 주 변에 수직인 방향으로 기울어지므로, 기울어지는 방향을 추려보면 대략 네 방향이다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
절개부(71-72b, 91-92b)의 모양 및 배치는 다양하게 변형될 수 있다.
적어도 하나의 절개부(71-72b, 91-92b)는 돌기(protrusion)(도시하지 않음)나 함몰부(depression)(도시하지 않음)로 대체할 수 있다. 돌기는 유기물 또는 무기물로 만들어질 수 있고 전기장 생성 전극(191, 270)의 위 또는 아래에 배치될 수 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광판(12, 22)이 구비되어 있는데, 두 편광판(12, 22)의 편광축(X, Y)은 서로 직교하며 하부 및 상부 절개부(92a, 92b) 및 절개부(71-72b)의 사선부와 대략 45도의 각도를 이루는 것이 바람직하다. 또한 하부 편광판(12)은 상부 편광판(22)에 비하여 높은 편광도를 가진다. 하부 편광판(12)은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985%를 초과할 수 있고, 상부 편광판(22)은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985% 이하일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 액정 표시 장치는 또한 편광판(12, 22), 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 입사광은 직교 편광판(12, 22)를 통과하지 못하고 차단된다.
한편, 액정층(3)에 전기장을 인가하면 액정 분자는 전기장에 수직인 방향으로 기울어지게 된다. 액정 분자가 기울어지는 정도는 인가되는 전기장의 세기에 의하여 결정된다. 액정 분자가 기울어지면 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광 상태가 변화하며, 일반적으로 편광 상태의 변화 정도는 액정 분자가 기울어진 정도에 비례하여 커지도록 액정층(3)의 두께(셀갭)를 설정한다. 액정층(3)에 전기장이 인가되어 액정 분자가 기울어지면 하부 편광판(12)에 의하여 선편광된 빛이 액정층(3)을 통과하면서 편광 상태가 변화하여 상부 편광판(22)을 통과할 수 있는 성분을 가지게 된다. 액정층(3)에 인가하는 전기장의 세기를 조절하여 액정층(3)을 통 과하는 동안 하부 편광판(12)에 의하여 선편광된 빛의 편광 방향을 90도 회전시키면, 빛의 대부분이 상부 편광판(22)을 통과하게 되어 가장 밝은 상태가 된다.
그런데 본 발명의 실시예와 같이, 하부 편광판(12)은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985%를 초과하도록 하고, 상부 편광판(22)은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985% 이하로 설정하여 하부 편광판(12)의 편광도가 상부 편광판(22)의 편광도에 비하여 높게 되도록 하면, 액정 표시 장치의 대비비의 저하를 초래하지 않으면서 광투과율을 향상할 수 있다.
그러면, 이러한 본 발명의 효과에 대하여 도 7 내지 도 9를 참고로 하여 설명한다.
도 7에서 A는 상하 편광판의 편광도가 모두 낮은 경우를 나타내고, B는 상하 편광판의 편광도가 모두 높은 경우를 나타내며, C는 하부 편광판의 편광도는 B의 편광판보다 높고 상부 편광판의 편광도는 A의 편광판보다 낮거나 비슷한 경우이다.
먼저, A의 경우에는 상하 편광판 모두의 편광도가 낮아서 편광판의 투과축과 나란한 편광뿐만 아니라 투과축에 대하여 어느 정도 작은 각도로 기울어진 편광도 통과시키므로 편광판을 투과하는 빛의 양이 많다. 따라서 광투과율은 높다. 그러나 상하 편광판을 직교 배치하더라도 새는 빛이 많기 때문에 블랙의 휘도가 높아서 대비비는 낮다.
반면, B의 경우에는 상하 편광판 모두의 편광도가 높아서 편광판의 투과축과 거의 나란한 편광만을 통과시키므로 편광판을 투과하는 빛의 양이 적다. 따라서 광투과율이 낮다. 그러나 투과축과 거의 나란한 편광만을 통과시키므로 상하 편광 판을 직교 배치하였을 때 새는 빛이 적어서 블랙의 휘도가 매우 낮다. 따라서 대비비는 높다.
다음 C의 경우에 대하여 설명한다.
먼저 블랙 상태에 대하여 살펴본다. 하부 편광판의 편광도가 매우 높아서 편광판의 투과축과 나란한 편광만을 통과시키므로, 상하 편광판을 직교 배치하였을 때 상부 편광판에 도달하는 빛의 편광은 상부 편광판의 흡수축과 나란한 성분만을 가지게 되어 상부 편광판의 편광도가 낮더라도 상부 편광판에 의하여 대부분 흡수된다. 따라서 블랙의 휘도가 B의 경우 정도로 낮다.
다음, 화이트 상태에 대하여 살펴본다. 상하 편광판을 직교 배치한 상태에서 액정층에 전기장을 인가하여 액정이 기판에 대하여 경사각을 가지도록 하면 하부 편광판에 의하여 편광된 빛이 액정층을 통과하면서 편광이 변화하여 상부 편광판을 통과함으로써 화이트 상태가 된다. 이 때, 빛이 액정층을 통과하면서 그 편광이 가장 효율적으로 변화하기 위해서는 액정의 방위각이 편광판의 투과축에 대하여 45도를 이룰 때이다. 부영역의 주 변이 편광축과 45도를 이루도록 하는 것도 이 때문이다. 전기장 인가시 액정은 부영역의 주 변에 대하여 방위각이 90도를 이루는 방향으로 기울어지므로 편광축과는 45도를 이루게 된다. 그러나 부영역의 양쪽 끝부분이나 데이터선과 인접한 부분 등에서는 부영역의 모양이나 데이터선 전압의 영향 등으로 인해 액정의 방위각이 편광축과 45도를 이루지 못하는 경우가 발생한다. 이러한 부분은, 도 8a의 점선으로 표시한 부분과 같이, 화면에서 검게 나타나는데 이를 텍스쳐라 한다. 텍스쳐가 발생하면 텍스쳐 부분에서는 빛이 투과하지 못하는 것이므로 그 만큼 광투과율이 저하된다.
그런데, 도 7의 C의 경우와 같이, 하부 편광판의 편광도는 높게 하고 상부 편광판의 편광도는 낮게 하면, 액정의 방위각이 편광축과 정확히 45도를 이루지 못하고 어느 정도 벗어나더라도 액정에 의하여 편광이 변화된 빛이 편광도가 낮은 상부 편광판을 통과할 수 있다. 따라서, 도 8b와 같이, 텍스쳐가 발생하지 않으며, 광투과율이 향상된다.
이러한 효과에 대하여 도 9를 참고하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
먼저, 편광도가 높은 하부 편광판(TFT Pol)을 통과한 빛은 그 투과축과 거의 나란하게 선평광된 빛이 된다. 이 선편광된 빛이 액정층(LC)을 통과하면서 그 편광 상태가 변화하는데, 액정의 방위각이 하부 편광판의 투과축에 대하여 정확하게 45도를 이루는 경우에는 편광 방향이 90도로 회전한 선편광으로 되나 45도를 벗어난 경우에는 편광의 변화가 이에 미치지 못하여 90도만큼 회전하지 못한 선편광 또는 타원편광으로 된다. 그런데 상부 편광판(CF Pol)은 편광도가 낮으므로 그 투과축과 정확히 나란하지 않고 어느 정도의 각도로 기울어진 편광도 통과시킨다. 따라서 액정의 배열이 다소 흐트러져 있는 부분을 통과한 빛도 상부 편광판(CF Pol)에 의하여 차단되지 않고 표시에 기여하게 되므로 텍스쳐가 감소하여 광투과율이 향상된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음 을 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같이, 하부 편광판의 편광도가 상부 편광판의 편광도에 비하여 높게 되도록 하면 액정 표시 장치의 대비비의 저하를 초래하지 않으면서 광투과율을 향상할 수 있다.

Claims (11)

  1. 안쪽 면과 바깥쪽 면을 가지는 제1 표시판,
    안쪽 면과 바깥쪽 면을 가지며, 안쪽 면이 상기 제1 표시판의 안쪽 면과 마주하고 있는 제2 표시판,
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 끼여 있는 액정층,
    상기 제1 표시판의 바깥쪽 면에 배치되어 있는 제1 편광판,
    상기 제2 표시판의 바깥쪽 면에 배치되어 있는 제2 편광판
    을 포함하고, 상기 제1 편광판과 상기 제2 편광판의 편광도가 서로 다른 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 편광판의 편광도는 상기 제2 편광판의 편광도에 비하여 높은 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 편광판은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985%를 초과하는 액정 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 제2 편광판은 파장이 550nm인 빛에 대하여 편광도가 99.985% 이하인 액정 표시 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 제1 표시판은
    제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 화소 전극
    을 포함하고,
    상기 제2 표시판은
    제2 절연 기판,
    상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 색 필터,
    상기 색 필터 위에 형성되어 있는 공통 전극
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 화소 전극은 제1 도메인 분할 수단을 가지고, 상기 공통 전극은 제2 도메인 분할 수단을 가지며, 상기 액정층의 액정 분자는 전기장이 인가되지 않은 상 태에서 상기 제1 표시판에 대하여 수직으로 배향되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 도메인 분할 수단과 상기 제2 도메인 분할 수단이 상기 화소 전극을 복수의 부영역으로 나누고, 상기 부영역의 두 개의 주 변은 상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판의 투과축과 45도를 이루는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 편광판의 투과축과 상기 제2 편광판의 투과축은 서로 직교하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 도메인 분할 수단과 상기 제2 도메인 분할 수단은 각각 상기 화소 전극과 상기 공통 전극이 가지는 절개부인 액정 표시 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 부영역의 두 개의 주 변은 상기 게이트선과 빗각을 이루는 표시 장치.
  11. 제5항에서,
    상기 제2 표시판은 상기 제2 절연 기판과 상기 색 필터 사이에 형성되어 있 는 차광 부재와 상기 색 필터와 상기 공통 전극 사이에 형성되어 있는 덮개막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
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