KR100859465B1 - 멀티도메인 액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터와 각각의 컬러필터 사이에 블랙매트릭스가 형성되어 있는 제 1기판; 상기 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터와 각각 마주보며 대응되어 형성된 화소전극과 상기 화소전극과 접촉되어 있는 박막트랜지스터가 형성된 제 2기판; 및 상기 제1기판과 제 2기판사이에 형성된 액정층을 포함하고, 상기 적색과 녹색의 화소의 도메인의 수보다 청색의 화소의 도메인의 수가 적은 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자에 관한 것으로,
본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자는 청색의 화소에 형성되는 블랙매트릭스가 상대적으로 적어 개구율이 향상되어 휘도가 상승되고, 또한 청색의 화소영역에서 휘도가 증가함으로써 색온도가 증가된다.
멀티도메인

Description

멀티도메인 액정표시소자{Multi-domain Liquid Crystal Display Device}
도 1은 종래 멀티도메인 TN 액정표시소자의 하나의 화소의 평면도이다.
도 2는 종래 멀티도메인 TN 액정표시소자의 하나의 화소의 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 화소부의 개괄적 단면도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 화소부의 개괄적 평면도이다.
<도면의 주요부에 대한 설명>
1 : 상판
2 : 하판
3 : 컬러필터
4 : 화소전극
5, 5a : 블랙매트릭스
6 : 박막트랜지스터
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 휘도 및 색온도가 개선된 멀티도메인 액정표시소자에 관한 것이다.
표시화면의 두께가 수 센치미터(cm)에 불과한 초박형의 평판(Flat panel)디스플레이 장치, 그 중에서도 액정 표시소자(Liquid Crystal Display :LCD)는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있어 주로 노트 북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
상기 액정표시소자는 소정간격을 두고 서로 대향되어 있는 상판 및 하판과, 상기 양 기판사이에 개입되어 있는 액정으로 구성되어 있는데, 상기 하판에는 박막트랜지스터와 화소전극이 형성되어 있고, 상기 상판에는 적색, 녹색, 청색의 컬러필터와 빛의 누설을 방지하기 위한 블랙매트릭스가 형성되어 있다. 또한, 상기 하판의 아래에는 백라이트가 형성되어 있어 소자내로 빛을 유입시킨다.
이와 같은 액정표시소자로서 근래에 주로 사용되고 있는 액정표시소자는 트위스트네마틱(Twisted Nematic : TN) 액정표시소자로서, 상기 TN 액정표시소자는 시야각에 따라서 각 계조표시(gray level)에서의 광투과도가 달라지는 특성이 있다. 이러한 시야각 특성은 액정분자의 광학적 이방성에 기인한 것으로, 특히 좌우 방향에서는 광투과도가 대칭적으로 분포하지만 상하 방향에서는 비대칭적으로 분포하여 계조반전(gray inversion)이 발생하게 된다. 따라서, 상기 시야각에 따라 광투과도가 달라지는 것을 보상할 필요가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 각 화소영역을 분할하여 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리하여, 시야각의 보상효과를 나타내는 멀티도메인 액정표시소 자가 제안되었다.
도 1은 멀티도메인 TN 액정표시소자의 하나의 화소의 평면도이고, 도 2는 그 단면도로서, 실선은 상판의 배향방향을 점선은 하판의 배향방향을 나타낸다. 도면에서 알 수 있듯이, 하나의 화소에서 도메인 분할을 통해(Ⅰ도메인 및 Ⅱ 도메인), 각각의 도메인에서 주시야각 방향을 서로 다르게 하여 시야각 특성이 보상된다. 즉, 각각의 도메인(Ⅰ도메인 및 Ⅱ 도메인)의 액정분자는 전압인가에 따라 서로 반대방향으로 일어섬에 따라 상하방향의 광투과도가 서로 보상되어 결국 시야각 특성이 향상되는 것이다.
그러나, 상기 멀티도메인 액정표시소자는 도메인간의 경계면에서 빛샘이 발생하게 되어 이의 차단을 위해 도메인간의 경계면에 블랙매트릭스가 형성됨으로써, 개구율이 감소되고 결국 휘도가 저하되는 문제점이 있다.
한편, 예를 들어, NW(Normally White)모드 액정표시소자인 경우에 있어서는 전압 무인가 상태에서 화이트가 구현되므로, 화이트 특성을 개선하기 위해서는 전압인가 특성보다는 액정표시소자에 사용되는 부품 및 재료특성을 변경해야된다. 이때 상기 화이트 특성은 색온도(Color Temperature)로 정량화 할 수 있다. 일반적으로 액정 표시소자에서 요구하는 화이트 밸랜스 즉, 표준 백색광은 색온도로 약 6500K 이다.
상기 색온도는 흑체를 가열하였을 때, 색과 온도의 관계를 나타낸 것으로, 온도가 높으면 청색으로 변하고, 온도가 낮아지면 붉은색으로 변한다. 따라서, 액정표시소자의 컬러필터층을 투과하여 조합된 화이트 밸랜스의 색온도가 6500K을 기 준으로 높을수록 청색편이 백색이 되고, 낮을수록 적색편이 백색이 된다.
한편, TV에서 요구되는 색온도는 모니터나 노트북에 비해 높아 6500K 이상이다. 따라서, 종래에는 청색편이 백색의 화이트 밸랜스를 유지하기 위해서 백라이트 광의 스펙트럼을 적절히 조절하거나, 또는 적색, 녹색, 청색의 컬러필터층의 두께를 차등하여 형성하는 방법등을 이용하였다. 그러나, 컬러필터층의 두께를 차등하는 방법은 화소의 셀갭이 불균일하게 되고 또한 광투과도가 감소하게 되어 액정표시소자의 휘도가 감소하게 되는 단점이 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광시야각과 더불어 고휘도의 특성을 갖는 멀티도메인 액정표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 색온도가 개선된 멀티도메인 액정표시소자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터와 각각의 컬러필터 사이에 블랙매트릭스가 형성되어 있는 제 1기판; 상기 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터와 각각 마주보며 대응되어 형성된 화소전극과 상기 화소전극과 접촉되어 있는 박막트랜지스터가 형성된 제 2기판; 및 상기 제1기판과 제 2기판사이에 형성된 액정층을 포함하고, 상기 적색과 녹색의 화소의 도메인의 수보다 청색의 화소의 도메인의 수가 적은 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자를 제 공한다.
여기서 도메인은 액정분자배열이 동일한 영역을 의미한다. 따라서, 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는 청색의 화소에 포함된 액정분자배열이 서로 다른 영역의 개수가 적색 또는 녹색의 화소에 포함된 액정분자배열이 서로 다른 영역의 개수보다 적음을 의미한다.
이와 같이 청색의 화소의 도메인의 수를 적색과 녹색의 화소의 도메인의 수보다 적게 형성하여 청색의 화소의 도메인 경계부근에 형성되는 블랙매트릭스 또한 감소됨으로써 청색의 휘도가 상승되게 된다. 따라서, 전체적인 휘도가 상승되며, 청색의 휘도가 증가함에 따라 색온도도 증가하게 되는 것이다.
일반적으로 어느 하나의 화소의 도메인의 수가 적으면 그 화소는 나머지 화소에 비하여 절대적인 화질은 떨어진다. 그러나, 사람은 청색에 대한 공간 해상(spatial resolution)이 적색이나 녹색보다 낮기 때문에 청색의 화소의 도메인의 수를 적색과 녹색의 화소의 도메인의 수보다 적게 하더라도 비록 절대적인 화질은 떨어지나, 주관적으로 느끼는 화질에는 영향을 주지 않는다.
따라서, 본 발명자는 휘도와 색온도를 증가시키기 위해서 청색의 휘도를 증가시키는 것을 고안하였고, 그 해결방안으로 청색의 도메인의 수를 적색과 녹색에 비하여 감소시킨 것이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명에 따른 액정표시소자의 화소부의 단면도이고, 도 3b는 그 평면도로서, 본 발명은 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터(3)와 각각의 컬러필터 사이 에 블랙매트릭스(5)가 형성되어 있는 제 1기판(1); 상기 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(3)와 각각 마주보며 대응되어 형성된 화소전극(4)과 상기 화소전극(4)과 접촉되어 있는 박막트랜지스터(6)가 형성된 제 2기판(2); 및 상기 제1기판(1)과 제 2기판(2)사이에 형성된 액정층(미도시)을 포함하고,
상기 적색과 녹색의 화소의 도메인의 수보다 청색의 화소의 도메인의 수가 적은 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자를 제공한다.
도 3b는 본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 한 예로, 적색과 녹색의 화소의 도메인의 수는 2이고, 청색의 화소의 도메인의 수는 1인 멀티도메인 액정표시소자를 나타낸 것으로, 청색의 화소는 1개의 도메인으로 형성됨으로써 도메인 경계에 블랙매트릭스(5a)가 필요 없어 휘도가 상승된다.
상기 박막트랜지스터는 상기 제 2기판(2) 위에 소정형상으로 패터닝된 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 절면막 위에 소정형상으로 패터닝된 반도체층 및 오믹콘택트층, 및 상기 오믹콘택트층 위에 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성되며, 그 전면에 보호막이 형성되어 있다. 상기 보호막에는 컨택홀이 형성되어 상기 드레인 전극과 상기 화소전극이 연결된다.
상기 도메인 경계부근에는 빛샘 방지를 위해 블랙매트릭스(5a)가 형성되는데, 이는 상기 제1기판(1)의 컬러필터 사이의 블랙매트릭스 형성시에 제1기판(1)상에 형성될 수도 있고, 상기 제2기판(2)상의 게이트 전극 형성시에 제2기판(2)상에 형성될 수도 있다.
상기 제 1기판(1) 및 제 2기판(2) 중 적어도 어느 하나의 기판 전면에는 화소분할을 위한 배향막이 형성되어 멀티도메인이 구현될 수 있다.
상기 배향막 형성방법으로는 기판 전체에 폴리이미드등을 도포하고 도메인의 수에 따라 서로 방향이 상이하게 러빙하여 프리틸트 방향이 상이한 멀티도메인을 형성할 수도 있고(러빙법), 또는 PVCN(polyvinyl cinnamate)계 물질이나 PSCN(polysiloxane cinnamate)계 물질과 같은 광반응성 고분자물질을 도포하고 자외선 조사를 조절하여 프리틸트 방향이 상이한 멀티도메인을 형성할 수도 있다(광배향법). 상기 러빙방법은 러빙공정시 먼지나 정전기가 발생하여 수율이 저하되기 때문에 상기 광배향방법이 보다 바람직하다.
그 외에, 컬러필터와 블랙매트릭스, 박막트랜지스터등의 재질이나 형성공정등은 본 명세서에 상세히 설명하지는 않았으나, 이는 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 범위내이다.
상기 구조에 의한 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는 시야각이 향상됨과 아울러, 청색의 화소영역에 형성되는 블랙매트릭스가 상대적으로 적어 개구율이 향상되고 휘도가 상승된다.
또한, 청색의 화소영역에서 휘도가 증가함으로써 색온도가 증가된다.

Claims (7)

  1. 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터와 각각의 컬러필터 사이에 블랙매트릭스가 형성되어 있는 제 1기판;
    상기 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터와 각각 마주보며 대응되도록 형성된 화소전극과 상기 화소전극과 접촉되어 있는 박막트랜지스터가 형성된 제 2기판;
    상기 제 1기판 및 제 2기판 중 적어도 어느 하나의 기판 전면에 액정의 프리틸트 방향을 적어도 한 방향으로 규제하도록 하여 상기 액정의 프리틸트 방향에 따라 적어도 하나의 도메인을 정의하도록 형성된 배향막; 및
    상기 제1기판과 제 2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하고,
    상기 적색과 녹색의 화소 각각은 액정의 프리틸트 방향이 상이하면서도 크기가 동일한 도메인의 수가 적어도 2개이고, 상기 청색 화소는 상기 적어도 2개의 도메인 수를 갖는 적색 또는 녹색 화소와 크기가 동일한 하나의 도메인 수를 갖고 프리틸트 방향이 한 방향인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도메인의 경계부근에 블랙매트릭스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 도메인의 경계부근의 블랙매트릭스는 제1기판에 형성된 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 도메인의 경계부근의 블랙매트릭스는 제2기판에 형성된 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 배향막은 러빙법 또는 광배향법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  7. 삭제
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