KR100668140B1 - 수직 배향 모드 액정표시장치 - Google Patents

수직 배향 모드 액정표시장치 Download PDF

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KR100668140B1
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Abstract

본 발명은 수직 배향 모드 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 수직 배향 모드 액정표시장치는, 규칙적으로 반복되는 복수의 제1패턴을 갖는 화소전극을 구비한 어레이기판; 규칙적으로 반복되는 복수의 제2패턴을 갖는 컬러레진층 및 그 위에 형성되는 공통전극을 구비하며, 상기 제1패턴과 제2패턴이 엇갈리도록 상기 어레이기판과 대향하여 배치된 컬러필터기판; 및 상기 어레이기판과 컬러필터기판 사이에 개재된 액정층;을 포함한다. 여기서, 상기 화소전극은 규칙적으로 반복되는 제1패턴들 사이에 연결부와 슬릿을 포함하고, 상기 컬러레진층은 규칙적으로 반복되는 제2패턴들 사이에 연결부와 돌출부 또는 홈을 포함한다. 상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 동일한 모양을 갖거나 서로 다른 모양을 가질 수 있다. 상기 제1패턴과 제2패턴이 서로 동일한 모양을 가질 경우, 상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기일 수 있고, 또한, 상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 일정한 각도로 회전된 패턴들일 수 있다.

Description

수직 배향 모드 액정표시장치{VERTICAL ALIGNMENT MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 수직 배향 모드 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 화소전극의 패턴을 설명하기 위한 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 화소전극의 다른 모양의 패턴을 설명하기 위한 평면도.
도 4는 도 1에 도시된 컬러레진층의 패턴을 설명하기 위한 평면도.
도 5는 도 1에 도시된 컬러레진층의 다른 모양의 패턴을 설명하기 위한 평면도.
도 6은 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예2에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 실시예3에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 평면도.
도 9는 본 발명의 실시예4에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 평면도.
도 10은 본 발명의 실시예5에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 평면도.
도 11은 본 발명의 실시예6에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 평면도.
도 12는 본 발명의 실시예7에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
102 : 어레이기판 104 : 컬러필터기판
106 : 액정층 110 : 하부유리기판
120 : 절연체 130 : 화소전극
132 : 슬릿 140 : 상부유리기판
150 : 컬러레진층 152 : 돌출부
154 : 홈 160 : 공통전극
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고속 응답이 가능한 수직 배향 모드 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 CRT(Cathode-ray tube)를 대신하여 개발되어져 왔다. 특히, 박막트랜지스터 액정표시장치는 상기 CRT에 필적할만한 표 시화면의 고화질화, 대형화 및 컬러화 등을 실현하였기 때문에 노트북 PC 및 모니터 시장에서 크게 각광 받고 있으며, 더 나아가, TV 시장을 잠식할 것으로 예상되고 있다.
한편, 이와같은 박막트랜지스터 액정표시장치는 그 구동 모드로서 전형적으로 TN(Twist Nematic) 모드를 이용해왔다. 그런데, 상기 TN 모드는 안정적인 공정과 수율을 유지하고는 있으나, 시야각이 아주 협소하고 응답속도가 느린단점이 있는 바, 이에 대한 개선이 요구되었고, 그래서, 수직 배향(Vertical Alignment; 이하, VA) 모드 또는 횡전계(IPS : In-Plane Switching) 모드 등이 제안되었다.
특히, 상기 VA 모드는 현재 TV 시장으로 진입하기 위한 가장 유력한 구동 모드로서 기대되고 있으며, 따라서, 이에 대한 많은 기술 개발이 이루어지고 있다.
이러한 VA 모드 액정표시장치는 액정구동전극이 구비된 상,하부 유리기판 사이에 유전율 이방성이 음인 액정들로 구성된 액정층이 개재되어 있고, 상,하부 유리기판의 대향면 각각에 수직 배향막이 설치되어 있으며, 상,하부 유리기판의 대향면 뒷면 각각에 편광축이 서로 교차하도록 편광판이 부착되어 있는 구조를 갖는다.
이와같은 VA 모드 액정표시장치는 전계가 형성되기 이전에는 수직 배향막의 영향으로 액정들이 기판에 수직으로 배열되며, 이때, 상,하 편광판이 수직으로 교차되어 있는 것과 관련해서 다크(dark)의 화면을 구현한다. 반면, 액정 구동전극들 사이에 전계가 형성되면, 액정이 그의 장축이 전계 방향과 수직이 되도록 틀어지며, 이에 따라, 틀어진 액정을 통하여 광이 누설되어 화이트(white)의 화면을 구현한다.
그런데, 상기한 VA 모드 액정표시장치는 액정이 굴절률 이방성을 갖는 것으로 인해 시야각에 따라 화면 상이 서로 상이하게 된다. 예컨데, 전계가 형성되기 이전에는 액정 분자들이 모두 기판에 수직으로 늘어서 있으므로 화면의 정면에서는 완전한 다크 상태를 이루지만, 화면의 측면에서는 광이 누설되어 화질 저하가 초래된다.
이에, 상기 액정의 굴절율 이방성에 기인하는 화질 저하를 보상해 주기 위해서 다양한 구조의 VA 모드 액정표시장치가 제안되고 있다.
그 하나의 예로서, 어레이기판 또는 컬러필터기판 중 어느 하나의 기판에 육각형이나 원형의 화소 패턴을 형성하고 나머지 하나의 기판에 작은 돌기 패턴을 형성하여 액정 구동을 제어하거나, 또는, 서브 화소 하나의 모양을 원형이나 육각형으로 형성하는 구조 등이 제안되었다.(한국공개특허 2005-0020945)
그러나, 상기 특허의 VA 모드 액정표시장치는 액정 구동의 축으로 작용하게 되는 작은 돌기 패턴의 형성에 추가적인 공정이 요구되고, 특히, 서브 화소의 크기가 일정 크기 이상으로 될 경우에 이와같은 구조만으로 안정적인 액정의 구동 특성을 얻기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 추가적인 공정이 없으면서 안정적인 액정의 구동 특성을 얻을 수 있는 VA 모드 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 규칙적으로 반복되는 복수의 제1패턴을 갖는 화소전극을 구비한 어레이기판; 규칙적으로 반복되는 복수의 제2패턴을 갖는 컬러레진층 및 그 위에 형성되는 공통전극을 구비하며, 상기 제1패턴과 제2패턴이 엇갈리도록 상기 어레이기판과 대향하여 배치된 컬러필터기판; 및 상기 어레이기판과 컬러필터기판 사이에 개재된 액정층;을 포함하는 수직 배향 모드 액정표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 화소전극은 규칙적으로 반복되는 제1패턴들 사이에 연결부와 슬릿을 포함하고, 상기 컬러레진층은 규칙적으로 반복되는 제2패턴들 사이에 연결부와 돌출부 또는 홈을 포함한다.
상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 동일한 모양을 갖거나 서로 다른 모양을 가질 수 있다. 상기 제1패턴과 제2패턴이 서로 동일한 모양을 가질 경우, 상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기일 수 있다. 게다가, 상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 일정한 각도로 회전된 패턴들일 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
실시예1
도 1은 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 VA 모드 액정표시장치(100)는 어레이기판(102)과 컬러필터기판(104) 및 상기 기판들(102, 104) 사이에 개재된 액정층(106)을 포함한다. 상기 어레이기판(102)은 하부유리기판(110)과 절연막(120) 및 화소전극(130)을 포함하며, 상기 화소전극(130)은 이후에 자세하게 설명하겠지만 규칙적으로 반복되는 복수의 제1패턴 및 상기 제1패턴들 사이에 구비되는 연결부와 슬릿을 포함한다.
상기 컬러필터기판(104)은 상부유리기판(140)과 레드, 그린 및 블루의 컬러레진층(150) 및 공통전극(160)을 포함하며, 상기 컬러레진층(150)은 규칙적으로 반복되는 복수의 제2패턴 및 상기 제2패턴들 사이에 구비되는 연결부와 돌출부 또는 홈을 포함한다. 상기 공통전극(160)은 제2패턴을 구비한 컬러레진층(150) 상에 형성되므로, 그 자신도 제2패턴을 갖는 모양이 된다.
특별히, 상기 어레이기판(102)과 컬러필터기판(104)은 화소전극(130)의 제1패턴과 컬러레진층(150)의 제2패턴이 서로 엇갈려 배치되도록 대향 배치된다.
한편, 도시하지는 않았으나, 하부유리기판(110) 상에는 절연막(120)의 개재하에 수 개의 게이트라인 및 데이터라인이 형성되며, 상기 게이트라인과 데이터 라인이 교차하는 지점에는 박막트랜지스터가 형성된다. 또한, 상부유리기판(140) 상에는 블랙매트릭스가 형성된다. 게다가, 상기 어레이기판(102) 및 컬러필터기판(104)의 대향면 최상부에는 각각 수직 배향막이 설치된다. 아울러, 상기 하부유리기판(110)과 상부유리기판(140)의 대향면 뒷면 각각에는 편광축이 서로 교차하도록 편광판이 부착된다.
도 2는 도 1에 도시된 화소전극의 패턴을 설명하기 위한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 화소전극(130)은 규칙적으로 반복되는 복수의 제1패턴을 갖는다. 상기 제1패턴은 화소전극(130)의 표면에 슬릿(132)을 형성하여 구성하며, 제1패턴들은 연결부에 의해 상호 연결된다. 예를들면, 상기 제1패턴은 원형, 다각형, 마름모, 기타 특정 모양일 수 있다. 여기서는 상기 제1패턴이 육각형인 경우에 대해 도시한 것이며, 육각형 모양의 패턴들은 모서리 부분이 서로 연결된다.
도 3은 도 1에 도시된 다른 모양의 화소전극 패턴을 설명하기 위한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 화소전극(130)은 육각형 모양의 패턴들의 변이 서로 연결된다는 점을 제외하면 도 2의 그것과 동일하다. 상기와 같은 화소전극(130) 형성시 육각형 구조가 새겨진 마스크를 사용하면 기존 공정에서 그대로 육각형 패턴을 갖는 화소전극(130)을 형성할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 컬러레진층의 패턴을 설명하기 위한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 컬러레진층(150)은 규칙적으로 반복되는 복수의 제2패턴을 갖는다. 상기 제2패턴은 공통전극과 접촉하는 표면에 돌출부(152)를 형성하여 구성하며, 또한, 상기 제패턴들은 연결부에 의해 상호 연결된다. 특히, 상기 제2패턴은 상기 화소전극(130)의 제1패턴과 동일한 모양과 동일한 크기를 갖도록 한다. 예를들어, 상기 제2패턴은 원형, 다각형, 마름모, 기타 특정 모양일 수 있다. 여기서는 상기 제2패턴이 제1패턴과 동일한 크기의 육각형인 경우에 대해 도시한 것이다.
도 5는 도 1에 도시된 컬러레진층의 다른 모양의 패턴을 설명하기 위한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 제2패턴은 컬러레진층(150)에 홈(154)을 형성하여 구성한다는 점을 제외하면 도 4에 도시된 컬러레진층(150)의 그것과 동일하다. 여기서, 컬러레진층(150)에 홈(154)에 의해 제2패턴을 갖도록 하기 위해서는 컬러레진층 (150)의 형성시 육각형 모양도 같이 형성할 수 있는 마스크를 사용하여 형성한다. 따라서, 추가적인 공정없이 제2패턴을 갖는 컬러레진층(150)을 형성할 수 있다.
도 6은 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 제1패턴을 갖는 화소전극(130)과 제2패턴을 갖는 컬러레진층(150)은 상기 제1패턴과 제2패턴이 서로 엇갈리도록 위치한다. 즉, 제1패턴에서 인접한 세 개의 육각형 패턴들의 모서리가 모인 부위가 상기 제2패턴에서 육각형 패턴의 중심 부위에 위치한다. 마찬가지로, 제2패턴에서 인접한 세 개의 육각형 패턴들의 모서리가 모인 부위가 상기 제1패턴에서 육각형 패턴의 중심 부위에 위치한다.
그러므로, 본 발명의 VA 모드 액정표시장치는 어레이기판(102)에서의 제1패턴과 컬러필터기판(104)에서의 제2패턴이 서로 엇갈려 배치되는 것으로 인해 슬릿(132)과 돌출부(152)에 의해서 전계 왜곡이 발생하여 보다 용이하게 멀티도메인을 형성할 수 있어서 광시야각을 확보할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 VA 모드 액정표시장치는 컬러필터기판(104)에서의 제2패턴을 홈으로 형성하는 경우에 상기 홈을 컬러레진층(150)의 패터닝시에 동시에 형성해주면 되므로, 멀티도메인을 형성하기 위한 추가적인 공정이 필요치않다.
실시예2
도 7은 본 발명의 실시예2에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 실시예2는 화소전극(130a)의 제1패턴과 컬러레진층(150a) 의 제2패턴이 사각형 패턴인 것을 제외하면 상기 실시예1과 동일하다. 즉, 화소전극(130a)의 제1패턴과 컬러레진층(150a)의 제2패턴은 동일한 모양 및 동일한 크기를 가지는 사각 패턴으로 이루어진다.
실시예 3
도 8은 본 발명의 실시예3에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 실시예3은 화소전극(130b)의 제1패턴과 컬러레진층(150b)의 제2패턴이 원형 패턴인 것을 제외하면 상기 실시예1과 동일하다. 즉, 화소전극(130b)의 제1패턴과 컬러레진층(150b)의 제2패턴이 동일한 모양 및 동일한 크기를 가지는 원형 패턴으로 이루어진다.
실시예 4
도 9는 본 발명의 실시예4에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 화소전극(130c)의 제1패턴과 컬러레진층(150c)의 제2패턴이 마름모 패턴인 것을 제외하면 상기 실시예1과 동일하다. 즉, 화소전극(130c)의 제1패턴과 컬러레진층(150c)의 제2패턴이 동일한 모양 및 동일한 크기를 가지는 마름모 패턴으로 이루어진다.
실시예 5
도 10은 본 발명의 실시예5에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 화소전극(130d)의 제1패턴과 컬러레진층(150d)의 제2패턴은 동일한 모양이기는 하나 서로 일정한 각도로 회전된 패턴이다. 구체적으로, 화소전극(130d)의 제1패턴은 컬러레진층(150d)의 제2패턴을 45°회전시킨 패턴과 동일하다. 특히, 본 실시예5의 화소전극(130d)의 제1패턴과 컬러레진층(150d)의 제2패턴으로는 회전에 의해 패턴이 변형되지 않는 원형을 제외한 다각형, 마름모, 기타 특정 모양일 수 있다.
실시예 6
도 11은 본 발명의 실시예6에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 화소전극(130e)의 제1패턴과 컬러레진층(150e)의 제2패턴은 사각 패턴으로서 동일 모양 및 크기를 갖지만, 상기 화소전극(130e)의 제1패턴은 네개의 컬러레진층(150e)의 제2패턴이 모이는 지점에 배치된다.
실시예 7
도 12는 본 발명의 실시예7에 따른 화소전극의 패턴과 컬러레진층의 패턴이 겹쳐진 상태를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 화소전극(130f)의 제1패턴과 컬러레진층(150f)의 제2패턴이 서로 다른 모양, 즉, 상기 컬러레진층(150f)은 원 모양이고, 상기 화소전극(130f)의 제1패턴은 원 모양이며, 이러한 원 모양의 제1패턴은 네개의 컬러레진층(150e)의 제2패턴이 모이는 지점에 배치된다.
이상에서와 같이, 본 발명은 어레이기판에 형성된 패턴과 컬러필터기판에 형성된 패턴이 서로 엇갈리도록 배치시킴으로써 전체 영역에서 효율적인 액정 구동을 제어할 수 있으며, 아울러, 컬러레진층의 패터닝시 홈을 형성하여 컬러필터기판에서의 패턴을 형성해줌으로서 멀티도메인 형성을 위한 추가적인 공정이 불필요하다.
또한, 본 발명은 패턴들간의 엇갈린 배치를 통해 멀티도메인을 형성함으로써 광시야각을 확보할 수 있고, 멀티 도메인 형성 공정을 단순화하여 공정 시간을 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 규칙적으로 반복되는 복수의 제1패턴을 갖는 화소전극을 구비한 어레이기판;
    규칙적으로 반복되는 복수의 제2패턴을 갖는 컬러레진층 및 그 위에 형성되는 공통전극을 구비하며, 상기 제1패턴과 제2패턴이 엇갈리도록 상기 어레이기판과 대향하여 배치된 컬러필터기판; 및
    상기 어레이기판과 컬러필터기판 사이에 개재된 액정층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극은 규칙적으로 반복되는 제1패턴들 사이에 연결부와 슬릿을 포함하고, 상기 컬러레진층은 규칙적으로 반복되는 제2패턴들 사이에 연결부와 돌출부 또는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 동일한 모양을 갖는 패턴들인 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 동일한 크기를 갖는 패턴들인 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 다른 크기를 갖는 패턴들인 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 일정한 각도로 회전된 패턴들인 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 다른 모양을 갖는 패턴들인 것을 특징으로 하는 수직 배향 모드 액정표시장치.
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