KR100494681B1 - 광시야각을 갖는 액정 표시 장치 - Google Patents

광시야각을 갖는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광시야각을 갖는 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 소정거리만큼 이격,대향되는 상하 기판; 상기 상하 기판 사이의 내측면에 협지되는 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 하부 기판의 내측면에 형성되는 화소 전극; 및 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성하면서, 상기 상부 기판 내측면에 형성되는 공통 전극을 포함하며, 상기 화소 전극 및 공통 전극에는 내측으로 소정 높이만큼 돌출된 돌출부와 오목부가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

광시야각을 갖는 액정 표시 장치{LCD having wide viewing angle}
본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 광시야각을 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, LCD는 경량, 박형, 저소비 전력등의 특성을 갖고, 각종 정보기기의 단말기 또는 비디오기기 등에 사용된다. 이러한 LCD의 대표적인 구동 방식으로는 TN(twist nematic), STN(super twist nematic)모드가 있다.
여기서, 첨부 도면 도 1을 참조하여, 종래의 TN 모드 액정 표시 장치를 설명하도록 한다.
도면을 참조하여, 하부 기판(1) 상부에 게이트 전극(2)과, 게이트 전극(2)과 동일 물질로 형성된 스토리지 전극(2a)이 형성된다. 그후, 하부 기판(1)의 결과물 상부에 게이트 절연막(3)이 형성된다. 게이트 절연막(3) 상에 게이트 전극(2)을 포함하도록 채널층(4)이 형성된다. 채널층(4) 상부의 소정 부분에는 채널층(4)의 유실을 방지하기 위하여 에치 스톱퍼(5)가 형성된다. 채널층(4)의 일측 외부에는 화소 전극(7)이 형성되고, 에치 스톱퍼(5)의 양측의 채널층(4) 상부에는 오믹 콘택층(6)을 포함하는 소오스, 드레인 전극(8a,8b)이 형성되어, 박막 트랜지스터가 형성된다. 이때, 드레인 전극(8b)은 화소 전극(7)과 콘택되도록 형성된다. 그후, 박막 트랜지스터를 덮도록 보호막(9)이 형성된다.
이러한 하부 기판(1)과 대향하는 상부 기판(10)의 내측면에는, 박막 트랜지스터와 대응되도록 블랙 매트릭스(11)이 배치되고, 화소 전극(7)과 대응되도록 컬러 필터(12)가 형성된다. 블랙 매트릭스(11) 및 컬러 필터(12) 표면에는 절연막(13)이 형성되고, 절연막(13) 표면에는 공통 전극(14)이 형성된다.
하부 기판(1)과 상부 기판(10) 사이에 수개의 액정 분자(도시되지 않음)가 포함된 액정층(15)이 개재된다.
이러한 액정 표시 장치는, 박막 트랜지스터가 턴온되면, 데이타 신호가 화소 전극(7)에 전달되어, 화소 전극(7)과 공통 전극(14) 사이에 전계가 형성된다. 그러면, 액정층(15)내의 액정 분자들은 전계의 형태대로 재배열된다. 이때, 전계는 기판(1)면에 대하여 수직의 형태를 갖는다.
그러나, 상기한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 발생된다.
예를 들면, 유전율 이방성이 양인 경우에 화소 전극과 공통 전극의 전계가 형성되면, 액정 분자들이 전계와 장축이 평행하도록 재배열된다.
그러나, 일반적으로 액정 분자들은 단축과 장축이 길이가 상이하여 굴절율 이방성을 갖으므로, 액정 분자들이 기판과 수직으로 배열되면, 화면의 법선 방향을 볼 경우에는 액정 분자의 광축 중 하나인 단축이 보여지고, 측면에서는 액정 분자의 사선축이 보여져서, 동일한 시야각을 얻을 수 없다. 특히, 액정 분자의 사선축이 보이는 측면 부분에서는 광 누설또한 발생되어, 시야각 특성이 나쁘다.
그러므로, 상기한 TN 모드 액정 표시 장치는 정상적으로 보이는 시야각 부분이 매우 좁다.
따라서, 본 발명의 목적은 시야각 특성을 개선할 수 있는 광시야각을 갖는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 소정거리만큼 이격,대향되는 상하 기판; 상기 상하 기판 사이의 내측면에 협지되는 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 하부 기판의 내측면에 형성되는 화소 전극; 및 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성하면서, 상기 상부 기판 내측면에 형성되는 공통 전극을 포함하며, 상기 화소 전극 및 공통 전극에는 내측으로 소정 높이만큼 돌출된 돌출부와 오목부가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공통 전극의 돌출부는 화소 전극의 오목부와 대응되고, 공통 전극의 오목부는 화소 전극의 돌출부와 대칭될 수 되는 것을 특징으로 한다. 또는, 공통 전극의 돌출부는 화소 전극의 돌출부와 대응되고, 화소 전극의 오목부는 공통 전극의 오목부와 대칭된다.
본 발명에 의하면, 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극에 일정한 규칙을 가지도록 돌출부 및 오목부를 형성한다. 그러면, 전계는 최단 거리 방향으로, 즉 대응하는 전극의 돌출부와 형성될 수 있도록 좌우 방향으로 대칭을 이루며 휘게 된다. 따라서, 액정 분자들도 대칭적인 방향으로 배열되어, 대칭적인 시야각을 얻을 수 있다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광시야각을 갖는 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하기 위한 화소 전극과 공통 전극만을 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하여, 하부 기판(20) 상부에 게이트 전극(21) 및 스토리지 전극(22)이 적소에 배치된다. 게이트 전극(21)과 스토리지 전극(22)이 형성된 하부 기판(20) 상부에 게이트 절연막(23)이 형성된다. 게이트 전극(21) 부분을 포함하도록 게이트 절연막(23) 상부에 채널층(24)이 형성된다. 채널층(24) 상부의 소정 부분, 바람직하게는 게이트 전극과 대응하는 부분에 에치 스톱퍼(25)가 형성된다.
한편, 채널층(24)의 일측의 게이트 절연막(23) 상부에는 화소 전극(27)이 형성된다. 이때, 화소 전극(27)은 ITO막으로 형성되면서, 돌출부(27a)와 오목부(27b)가 형성되어 있다.
에치 스톱퍼(5)의 양측 상부에는 오믹 콘택층(26)을 포함하는 소오스, 드레인 전극(28a,28b)이 형성되어, 박막 트랜지스터가 형성된다. 이때, 드레인 전극(28b)은 화소 전극(27)과 콘택되도록 형성된다. 그후, 박막 트랜지스터 부분만을 덮도록 보호막(29)이 형성된다.
이러한 하부 기판(20)과 대향하는 상부 기판(30)의 내측면에는, 박막 트랜지스터와 대응되도록 블랙 매트릭스(31)가 배치된다. 이때, 블랙 매트릭스(31)는, 하부 기판의 게이트 버스 라인(도시되지 않음) 및 데이타 버스 라인(도시되지 않음)과 대응되는 위치에도 형성된다. 블랙 매트릭스(31) 양측 영역에는 컬러 필터(32)가 형성된다. 블랙 매트릭스(31) 및 컬러 필터(32) 표면에는 절연막(33)이 형성되고, 절연막(33) 표면에는 공통 전극(34)이 형성된다.
공통 전극(34)은 화소 전극(27)과 마찬가지로, 표면에 돌출부(34a)와 오목부(34b)가 형성되어 있다. 이때, 공통 전극(34)의 돌출부(34a)는 화소 전극(27)의 오목부(27b)와 대응되도록 배치되고, 공통 전극(34)의 오목부(34b)는 화소 전극(27)의 돌출부(27a)와 대칭되도록 배치된다.
이때, 상기 화소 전극(27)과 공통 전극(34)에 돌출부와 오목부는 다음과 같이 형성된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 화소 전극(27) 또는 공통 전극(34)이 형성될 투명 도전층(100) 상에 포토레지스트막이 도포된다. 그 다음, 포토레지스트막 상에 전극 한정용 마스크(200)이 정렬된다. 이때, 마스크(200)은 돌출부가 형성될 부분에 돌출부의 형태로 형성된 차폐층(201)과, 오목부가 형성될 부분에는 노광 한계치 보다 작은 선폭 및 간격을 갖는 미세 패턴 그룹(202)이 배치된다. 그후, 이 마스크(200)를 이용하여 포토레지스트막을 노광 및 현상한다. 이때, 미세 패턴 그룹(202)이 배치된 마스크(200) 부분에는 광의 개구부가 존재하기는 하지만, 광의 개구부, 즉, 미세 패턴들 간의 간격이 노광 장비의 분해능 이하이므로, 포토레지스트막이 완전히 노광되지 않는다. 따라서, 포토레지스트막이 일부분만이 노광되어, 약간의 높이를 지닌 오목부를 갖는 포토레지스트 패턴(110)이 형성된다. 그후, 이 포토레지스트 패턴(110)을 이용하여 투명 도전층(100)이 패터닝되어, 화소 전극 또는 투명 전극이 형성된다.
이와같이 화소 전극(27) 및 공통 전극(34)이 형성된 하부 기판(20)과 상부 기판(30) 사이에는 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층(38)이 개재된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 액정 표시 장치는 화소 전극(27) 및 공통 전극(34)에 형성된 돌출부(27a,34a) 및 오목부(27b,27b)에 의하여 그 셀갭이 상이해진다. 즉, 각 전극의 돌출부들의 높이가 동일하다면, 하나의 단위 화소 공간에는 셀갭이 다른 두 영역이 존재하게 되고, 돌출부들이 높이가 상이하다면, 하나의 단위 화소 공간에 셀갭이 다른 세 영역이 존재하게 된다.
이때, 전계는 셀갭의 길이에 반비례하므로, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는, 실질적으로 돌출부(27a,34a)의 양단 거리(d1)에서 가장 센 전계가 형성된다. 이에 따라, 먼 거리(d2) 즉, 오목부(27b,34b) 사이에 형성되는 전계는, 돌출부 사이에 형성되는 가장 센 전계의 영향을 받게되어, 센 전계가 발생되는 쪽으로 휘어진다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 화소 전극 또는 공통 전극의 전 부분은 대응하는 공통 전극 또는 화소 전극의 돌출부와 전계를 형성할 수 있도록 휘어진다. 이때, 돌출부(27a,34a)가 등간격으로 형성되었으므로, 전계는 휜 상태는 좌우 대칭적으로 형성된다. 그러므로, 액정 분자들도 좌우 대칭적으로 배열되어, 액정 분자의 굴절율 이방성이 보상된다. 따라서, 대칭적인 시야각을 얻을 수 있다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 돌출부(27a,34a) 양단 거리(d1), 오목부(27b,34b) 양단 거리(d2) 및 돌출부 가장자리의 사선거리(d3)의 조합에 의해 화소 전극(27)의 돌출부(27a)와 공통 전극(34)의 돌출부(34a)가 대응하고, 화소 전극(27)의 오목부(27b)와 공통 전극(34)의 오목부(34b)가 대칭되도록 형성하여도, 셀갭차가 발생되어, 상기와 같이 동일한 효과가 발생된다.
또한, 본 발명에서는 돌출부와 오목부의 단면이 사각형 형태를 갖지만, 이에 국한되지 않고, 원형 또는 쇄기형태로 바꾸어 실시할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극에 일정한 규칙을 가지도록 돌출부 및 오목부를 형성한다. 그러면, 전계는 최단 거리 방향으로, 즉 대응하는 전극의 돌출부와 형성될 수 있도록 좌우 방향으로 대칭을 이루며 휘게 된다. 따라서, 액정 분자들도 대칭적인 방향으로 배열되어, 대칭적인 시야각을 얻을 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 장치의 시야각 특성이 개선된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 종래의 TN 액정 표시 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광시야각을 갖는 액정 표시 장치의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하기 위한 화소 전극과 공통 전극만을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
20 - 하부 기판 21 - 게이트 전극
22 - 스토리지 전극 23- 게이트 절연막
24 - 채널층 25 - 에치 스톱퍼
26 - 오믹 콘택층 27 - 화소 전극
27a - 화소 전극의 돌출부 27b - 화소 전극의 오목부
28a,28b - 소오스, 드레인 전극 29 - 보호막
40 - 상부 기판 31 - 블랙 매트릭스
32 - 컬러 필터 33- 절연막
34 - 공통 전극 34a - 공통 전극의 돌출부
34b - 공통 전극의 오목부 100 - 투명 도전층
200 - 마스크 201 -차폐층
202 - 미세 패턴 그룹 110 - 포토레지스트 패턴

Claims (3)

  1. 소정거리만큼 이격,대향되는 상하 기판;
    상기 상하 기판 사이의 내측면에 협지되는 수개의 액정 분자를 포함하는 액정층;
    상기 하부 기판의 내측면에 형성되는 화소 전극; 및
    상기 화소 전극과 함께 전계를 형성하면서, 상기 상부 기판 내측면에 형성되는 공통 전극을 포함하며,
    상기 화소 전극 및 공통 전극에는 액정층내로 소정 높이만큼 돌출된 돌출부와 오목부가 구비된 것을 특징으로 하는 광시야각을 갖는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공통 전극의 돌출부는 화소 전극의 오목부와 대응되고, 공통 전극의 오목부는 화소 전극의 돌출부와 대칭되는 것을 특징으로 하는 광시야각을 갖는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 공통 전극의 돌출부는 화소 전극의 돌출부와 대응되고, 화소 전극의 오목부는 공통 전극의 오목부와 대칭되는 것을 특징으로 하는 광시야각을 갖는 액정 표시 장치.
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