KR100916604B1 - 최적 선폭의 블랙 매트릭스를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

최적 선폭의 블랙 매트릭스를 포함하는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서로 대향하며 이격되어 있는 제 1 및 2 기판과; 상기 제 1 기판의 안쪽 면에 형성된 게이트 및 데이터 라인과; 상기 게이트 및 데이터 라인에 연결되는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 상부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되며, 상기 스위칭 소자에 연결되는 화소 전극과; 상기 제 2 기판의 안쪽 면에 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상부에 형성되는 공통 전극과; 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 삽입되는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 인접 화소 전극 사이의 간격을 dpp, 상기 액정층의 두께를 dcg, 상기 보호층의 두께와 화소 전극의 두께를 dal, 상기 액정 표시 장치의 시야각을 θ1, 상기 액정층의 굴절률을 n2, 상기 화소 전극과 데이터 라인의 간격을 dpd라고 했을 때, 상기 블랙 매트릭스의 선폭 wtot1은 다음의 식 wtot1 = dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ1/n2)} - dpd] 을 만족하는 액정 표시 장치를 제공한다.

Description

최적 선폭의 블랙 매트릭스를 포함하는 액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device Including Black Matrix Of Optimized Line Width}
도 1은 종래의 OCB모드 액정 표시 장치의 일부를 도시한 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 최적 선폭의 블랙 매트릭스를 이용하는 OCB모드 액정표시 장치의 개략적인 단면도.
도 3은 블랙 매트릭스의 최적 선폭을 구하기 위한 광 경로를 도시한 OCB모드 액정 표시 장치의 개략적인 단면도.
도 4는 도 3의 A부분 주변을 확대한 개략도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10, 110 : 제 1 기판 20, 120 : 제 2 기판
12, 112 : 제 1 절연막 14, 114 : 데이터 라인
16, 116 : 제 2 절연막 18, 118 : 화소 전극
22, 122 : 블랙 매트릭스 24,124 : 컬러 필터층
26, 126 : 공통 전극 30, 130 : 액정층
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 최적 선폭의 블랙 매트릭스를 포함하는 OCB모드 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근에, 액정 표시 장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는 어레이 기판과 컬러 필터(color filter) 기판 사이에 액정을 주입하여, 상기 액정의 이방성에 따른 빛의 굴절률의 차이를 이용해 영상효과를 얻는 비발광 소자이다.
액정 표시 장치의 구성 요소인 액정의 전기/광학적 효과(electro optic effect)는 액정셀의 광학적 성질이 바뀜으로써, 전기적인 광변조가 생기는 현상을 말하며, 이것은 액정분자가 어떠한 배열상태에서 전기장 인가에 의하여 다른 배열상태로 바뀌는 것에 기인한다.
액정의 전기/광학적 효과는 크게 전류 효과, 전계 효과, 열 효과로 나눌 수 있고, 이중 전계 효과를 이용하는 액정 표시장치는 1) TN(twisted nematic)효과에 의한 디스플레이, 2) 게스트 호스트(Guest Host ; GH)효과에 의한 디스플레이, 3) 복굴절(Electrically Controlled Birefringence ; ECB)효과에 의한 디스플레이, 4) 강유전성(Ferroelectric Liquid Crystal ; FLC)효과에 의한 디스플레이 등으로 나눌 수 있다.
여기에서, ECB효과에 의한 디스플레이는 서로 직교하는 2매의 편광판 사이에 일정하게 배향 처리된 액정셀을 배치하여 전압 인가 유무에 따라 액정셀의 복굴절 효과에 의한 빛의 투과도 변화를 이용하고 이를 ECB모드 액정 표시 장치라고도 한다.
이러한 ECB모드 액정 표시 장치의 일종인, OCB(Optically Compensated Birefringence)모드 액정 표시 장치(이를 π셀이라고도 함)는 동일한 방향으로 러빙된 양 배향막의 중간에서는 거의 90도를 이루게 되며 기판에 가까워지면서 점차 각도가 줄어드는 대칭적인 밴드(bend) 구조로 되어 있어 고속 응답이 가능하다.
또한, OCB모드 액정 표시 장치에 여러 가지 보상 필름을 적용하여 광시야각 구현이 가능하다.
이러한 OCB모드 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 OCB모드 액정 표시 장치의 일부를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제 1 및 2 기판(10, 20)은 서로 대향하며 일정 간격 이격되어 있다.
제 1 기판(10)의 안쪽 면에는 제 1 절연막(12)이 형성되어 있고, 제 1 절연막 상부에는 데이터 라인(14)이 형성되어 있다.
도시하지는 않았지만, 제 1 기판(10)의 다른 부분에는, 제 1 절연막(12) 하부에 게이트 전극과 게이트 라인이 형성되고, 데이터 라인(14)과 동일 층에는 소스 및 드레인 전극이 형성되며, 제 1 절연막(12)과 소스 및 드레인 전극 사이에는 활 성층이 형성된다.
데이터 라인(14) 상부에는 제 2 절연막(16)이 형성되어 있고, 제 2 절연막(16) 상부에는 화소 전극(18)이 형성되어 있다.
제 2 기판(20)의 안쪽 면에는 데이터 라인(14)에 대응되는 블랙 매트릭스(22)가 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(22) 상부에는 컬러 필터(24)가 형성되어 있으며, 컬러 필터(24) 상부에는 공통 전극(26)이 형성되어 있다.
화소 전극(18)과 공통 전극(26) 사이에는 OCB모드의 액정층(30)이 삽입되어 있다.
도 1은 데이터 라인(14)에 의하여 구분되는 인접한 두 화소 영역(P1, P2)을 도시한 것으로, 인접하는 두 화소 전극(18a, 18b)은 일정 간격(dpp) 이격되어 있다. 이러한 인접 화소 전극(18a, 18b) 사이 영역에는 화소 전극(18)이 형성되어 있지 않으므로, 이 사이에 대응하는 액정층(30)은 원하는 대로 구동되지 않아서 이 간격을 통과한 빛은 원하는 화상을 구현하지 못하고 빛샘 현상과 같은 불량을 초래할 수 있다. 따라서 TN모드 등의 액정층을 이용하는 경우에는, 통상적으로 제 2 기판(20)에 인접 화소 전극(18a, 18b) 사이의 간격(dpp)에 대응하는 선폭을 가지는 블랙 매트릭스(22)를 형성하여 빛샘 현상과 같은 불량을 방지한다.
그러나 OCB모드의 액정층(30)은 TN모드의 액정층에 비하여 셀갭(Cell Gap)이 커서 제 1 기판(10)에 대하여 기울어진 입사광(50a)에 의한 시야각 빛샘 현상에 보다 취약하다. 또한, 화소 전극(18)의 가장자리에서 불완전한 밴드 구조를 갖는 OCB 모드 액정 자체의 불안정한 배향 특성상 제 1 기판(10)에 수직인 입사광(50b)에 의한 정면 빛샘 현상도 더 넓은 영역에서 발생하는 문제가 있다.
이러한 OCB모드 액정 표시 장치의 빛샘 현상은 블랙 매트릭스의 선폭을 증가시킴으로써 방지할 수 있는데, 블랙 매트릭스의 선폭이 증가할수록 개구율은 감소하므로 적정 선폭을 결정하는 것은 중요하고 어려운 문제이다.
상술한 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명에서는 블랙 매트릭스의 최적 선폭을 결정할 수 있도록 함으로써 화면의 정면과 시야각 방향에서의 빛샘 현상이 개선된 OCB모드 액정 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서로 대향하며 이격되어 있는 제 1 및 2 기판과; 상기 제 1 기판의 안쪽 면에 형성된 게이트 및 데이터 라인과; 상기 게이트 및 데이터 라인에 연결되는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 상부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되며, 상기 스위칭 소자에 연결되는 화소 전극과; 상기 제 2 기판의 안쪽 면에 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상부에 형성되는 공통 전극과; 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 삽입되는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 인접 화소 전극 사이의 간 격을 dpp, 상기 액정층의 두께를 dcg, 상기 보호층의 두께와 화소 전극의 두께를 dal, 상기 액정 표시 장치의 시야각을 θ1, 상기 액정층의 굴절률을 n2, 상기 화소 전극과 데이터 라인의 간격을 dpd라고 했을 때, 상기 블랙 매트릭스의 선폭 wtot1은 다음의 식 wtot1 = dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1 (sinθ1/n2)} - dpd] 을 만족하는 액정 표시 장치를 제공한다.
다른 한편으로, 본 발명은 서로 대향하며 이격되어 있는 제 1 및 2 기판과; 상기 제 1 기판의 안쪽 면에 형성된 게이트 및 데이터 라인과; 상기 게이트 및 데이터 라인에 연결되는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 상부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되며, 상기 스위칭 소자에 연결되는 화소 전극과; 상기 제 2 기판의 안쪽 면에 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상부에 형성되는 공통 전극과; 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 삽입되는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 인접 화소 전극 사이의 간격을 dpp, 상기 액정층의 두께를 dcg, 상기 보호층의 두께와 화소 전극의 두께를 dal , 상기 액정 표시 장치의 시야각을 θ1, 상기 액정층의 굴절률을 n2, 상기 화소 전극과 데이터 라인의 간격을 dpd, 상기 제 1 및 2 기판의 합착 마진을 M이라고 했을 때, 상기 블랙 매트릭스의 선폭 wtot2는 다음의 식 wtot2 = dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ1/n2)} - dpd] + M 을 만족하는 액정 표시 장치를 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 서로 대향하며 이격되어 있는 제 1 및 2 기판과; 상기 제 1 기판의 안쪽 면에 형성된 게이트 및 데이터 라인과; 상기 게이트 및 데이터 라인에 연결되는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 상부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되며, 상기 스위칭 소자에 연결되는 화소 전극과; 상기 제 2 기판의 안쪽 면에 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상부에 형성되는 공통 전극과; 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 삽입되는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 인접 화소 전극 사이의 간격을 dpp, 상기 액정층의 두께를 dcg, 상기 보호층의 두께와 화소 전극의 두께를 dal, 상기 액정 표시 장치의 시야각을 θ1, 상기 액정층의 굴절률을 n2, 상기 화소 전극과 데이터 라인의 간격을 dpd, 상기 제 1 및 2 기판의 합착 마진을 M, 상기 액정층 자체의 배향 특성에 의한 빛샘을 고려한 요소를 α라고 했을 때, 상기 블랙 매트릭스의 선폭 wtot3은 다음의 식 wtot3 = dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ1/n2)} - dpd] + M + α 을 만족하는 액정 표시 장치를 제공한다.
상기 각 액정 표시 장치의 액정층은 OCB모드 액정으로 이루어지며, 상기 액정층의 굴절률(n2)은 0.15에서 0.18 사이의 값을 가지고, 상기 액정층의 셀갭(dcg)은 4.7 ㎛에서 5.5 ㎛ 사이의 값을 가지고, 그에 따라 상기 액정층의 위상차(retardation)는 800 nm에서 950 nm 사이의 값을 가진다.
한편, 상기 액정층 자체의 배향 특성에 의한 빛샘을 고려한 요소 α는 다음 의 범위 0.1 ㎛ < α≤ 2 ㎛ 내의 값을 가지며, 이때 상기 블랙 매트릭스의 선폭 wtot3이 만족하는 식 중에서 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ 1/n2)} - dpd] + M + α 은 0.7 ㎛에서 6.5 ㎛ 사이의 값을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 최적 선폭의 블랙 매트릭스를 이용하는 OCB모드 액정표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제 1 및 2 기판(110, 120)은 서로 대향하며 일정 간격 이격되어 있다.
제 1 기판(110)의 안쪽 면에는 제 1 절연막(112)이 형성되어 있고, 제 1 절연막 상부에는 데이터 라인(114)이 형성되어 있다.
도시하지는 않았지만, 제 1 기판(110)의 다른 부분에는, 제 1 절연막(112) 하부에 게이트 전극과 게이트 라인이 형성되고, 데이터 라인(114)과 동일 층에는 소스 및 드레인 전극이 형성되며, 제 1 절연막(112)과 소스 및 드레인 전극 사이에는 활성층이 형성된다.
게이트 전극, 활성층, 소스 및 드레인 전극은 박막 트랜지스터(미도시)를 이루며, 이 박막 트랜지스터는 디스플레이 신호를 화소 전극(118)에 입력하는 스위칭 소자의 역할을 한다.
데이터 라인(114) 상부에는 제 2 절연막(116)이 형성되어 있고, 제 2 절연막(116) 상부에는 화소 전극(118)이 형성되어 있다.
제 2 기판(120)의 안쪽 면에는 데이터 라인(114)에 대응되는 블랙 매트릭스(122)가 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(122) 상부에는 컬러 필터(124)가 형성되어 있으며, 컬러 필터(124) 상부에는 공통 전극(126)이 형성되어 있다.
화소 전극(118)과 공통 전극(126) 사이에는 OCB모드의 액정층(130)이 삽입되어 있다.
여기서, 종래의 TN모드 액정 표시 장치와는 달리, 블랙 매트릭스(122)의 선폭(wtot)은 (dpp + 2w)으로 인접 화소 전극 사이의 간격(dpp)보다 양쪽으로 각각 w만큼 더 크게 형성된다. 따라서 제 1 기판(110)에 대하여 기울어진 입사광(150a)과 수직인 입사광(150b)은 블랙 매트릭스(122)에 의하여 차단되고 제 2 기판(120)의 정면과 시야각 방향에서의 빛샘 현상은 방지된다.
이러한 블랙 매트릭스(122)의 선폭 증가량(2w)을 결정하는 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 블랙 매트릭스의 최적 선폭을 구하기 위한 광 경로를 도시한 OCB모드 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 광 경로의 설명을 위하여 불필요한 도면 부호는 생략되었다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(110)에 경사진 입사광(150a)은 데이터 라인(114) 끝부분에서 굴절된 후 공통 전극(126)의 A 부분에서 다시 한번 굴절되어 사용자에게로 출사된다고 가정할 수 있다. 여기서, 블랙 매트릭스(122)의 선폭은 TN모드 액정 표시 장치의 블랙 매트릭스의 선폭인 인접 화소 전극 사이의 간격(dpp)을 기준으로 한다. 이러한 입사광(150a)은 시야각 빛샘 현상을 유발하므로 이를 막기 위해서는 블랙 매트릭스(122)의 한쪽 선폭을 w1 만큼 확장하여야 한다.
이때, 빛이 공통 전극(126)에 입사하기 전의 입사각(θ2)은 화소 전극(118)과 데이터 라인(114) 사이의 간격(dpd), 확장해야할 한쪽 선폭(w1), 셀갭(dcg ), 데이터 라인(114) 상부의 적층막(accumulated layers)의 두께(dal)와 다음의 관계를 갖는다.
tanθ2 = (dpd + w1)/(dcg + dal) ------------------------- (1)
w1 = (dcg + dal)tanθ2 - dpd ---------------------------- (2)
즉, OCB모드 액정 표시 장치용 블랙 매트릭스(122)의 한쪽 확장 선폭(w1)은 셀갭(dcg), 데이터 라인(114) 상부의 적층막 두께(dal), 공통 전극(126)에 입사하는 빛의 입사각(θ2), 화소 전극(118)과 데이터 라인(114) 사이의 간격(dpd)으로부터 산출된다.
한편, 공통 전극(126)의 A부분에서 굴절된 후의 빛의 경로에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 도 3의 A부분 주변을 확대한 개략도이다. 여기서, 근사치를 구하기 위하여 액정층 상부의 공통 전극, 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 제 2 기판은 무시하고, 빛이 액정층으로부터 바로 외부의 대기로 진행하는 것으로 가정하였다.
도 4에 도시한 바와 같이, 액정층(130)을 통과한 빛은 액정층(130)과 공기층(160)의 계면의 A부분에서 굴절된다. 따라서 빛은 A부분에서 액정층(130)과 공기층(160)의 계면의 법선 방향에 대하여 θ2의 입사각과 θ1의 굴절각을 갖는다.
빛이 굴절률이 다른 매질을 통과할 때의 굴절률, 입사각, 굴절각의 관계는 스넬의 굴절 법칙(Snell's Law of Refraction)에 따른다. 따라서 액정층(130)의 굴절률(n2: 액정은 굴절률 이방성에 의하여 ne, no의 두 가지 굴절률을 갖는데 그 중 큰 값), 공기층(160)의 굴절률(n1), 입사각(θ2), 굴절각(θ1)의 관계는 다음과 같다.
n1sinθ1 = n2sinθ2 ------------------------------------- (3)
여기서, 공기의 굴절률을 1이라 하고 θ2를 구하면 다음과 같다.
θ2 = sin-1(sinθ1/n2) ---------------------------------- (4)
여기서 구한 입사각(??2)의 수식을 식 (2)에 대입하면,
w1 = (dcg + dal)tan{sin-1(sinθ1/n 2)} - dpd -------------- (5)
이 된다.
여기서, 굴절된 빛이 그대로 사용자의 눈으로 들어오는 것으로 가정하였으므 로 굴절각(θ1)은 시야각과 동일한 것으로 해석할 수 있다.
따라서 OCB모드 액정 표시 장치용 블랙 매트릭스(122)의 선폭(wtot1)은 다음과 같이 구할 수 있다.
wtot1 = dpp + 2w1
= dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ1 /n2)} - dpd] ---- (6)
이상과 같이 구한 확장된 선폭(wtot1)을 갖는 블랙 매트릭스(122)를 실제로 OCB모드 액정 표시 장치에 적용할 경우, 제 1 및 2 기판(110, 120)의 합착 공정에서 발생할 수 있는 미스-얼라인(mis-alignment)때문에 빛샘 현상이 발생할 가능성이 있으므로 이를 추가로 고려할 필요가 있다.
이러한 제 1 및 2 기판(110, 120)의 합착 공정시 발생할 수 있는 최대 미스-얼라인을 합착 마진(Attachment Margin ; M)이라고 하는데, 이를 추가하여 블랙 매트릭스의 선폭(wtot2)을 결정하면 다음과 같다.
wtot2 = wtot1 + M
= dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ1 /n2)} - dpd] + M --- (7)
따라서 블랙 매트릭스의 선폭을 식 (7)에 따라 wtot2로 설계하면 합착 공정시 미스-얼라인이 발생하더라도 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
한편, OCB모드 액정 자체의 불안정한 배향 특성에 의하여 횡전계가 걸리는 화소 전극의 가장 자리 영역에서의 액정은 밴드(Bend) 구조가 아닌 스플레이(Splay) 구조를 가질 수 있으므로 TN모드 액정보다 인접 화소 사이의 빛샘 영역이 더 넓다. 따라서 블랙 매트릭스의 설계시 이를 고려하여 선폭(wtot3)을 결정하면 다음과 같다.
wtot3 = wtot2 + α
= wtot1 + M + α
= dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ1 /n2)} - dpd] + M + α --- (8)
여기서, α는 OCB모드 액정 자체의 특성에 의한 빛샘을 고려한 요소로 0.1 ㎛ < α≤ 2 ㎛의 값을 갖는다.
따라서 블랙 매트릭스의 선폭을 식 (8)에 따라 wtot3으로 설계하면 합착 공정의 미스-얼라인에 의한 빛샘 현상뿐만 아니라 OCB모드 액정 자체의 배향 특성에 의한 빛샘 현상까지도 방지할 수 있다.
이하, 이상의 식을 적용하여 대략적인 블랙 매트릭스의 선폭을 계산해 보기로 한다.
일반적으로 OCB모드 액정은 타 모드 액정에 비하여 높은 위상차(retardation ; △nd) 값을 요구한다. 따라서 고굴절률, 고셀갭의 액정이 OCB모드 액정 표시 장치에 사용된다.
즉, OCB 모드 액정의 굴절률(n2)은 타 모드 액정의 굴절률보다 0.01 내지 0.05 만큼 커서 0.15에서 0.18 사이의 값을 가지고, OCB모드 액정의 셀갭(dcg)은 타 모드 액정의 셀갭보다 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛ 만큼 커서 4.7 ㎛ 에서 5.5 ㎛ 사이의 값을 갖는다. 따라서 OCB모드 액정의 위상차(△nd)는 800 nm에서 950 nm 사이의 값을 갖는데 이는 타 모드 액정의 위상차보다 380 nm 내지 470nm 정도 큰 값이다.
또한, OCB 모드 액정 표시 장치의 시야각은 타 모드 액정 표시 장치의 시야각보다 크므로 최대 시야각을 80도 정도로 계산할 수 있으며, OCB모드 액정 자체의 배향 특성에 의한 빛샘 영역은 타 모드 액정에 비하여 대개는 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛ 만큼 증가한 8.5 ㎛ 에서 42 ㎛ 사이의 값을 갖는다.
따라서 이러한 조건과 데이터 라인 상부의 적층막 두께를 0.65 ㎛ 라고 설정한다면, OCB 모드 액정 표시 장치의 블랙 매트릭스의 선폭은 타 모드 액정 표시 장치의 선폭보다 0.7 ㎛ 내지 6.5 ㎛ 만큼 확장되어야 하고, 그렇게 설계할 경우 OCB모드 액정 표시 장치의 시야각 빛샘과 정면 빛샘을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 최적 선폭의 블랙 매트릭스를 포함하는 액정 표시 장치는 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변화와 변형이 가능하다는 것은 명백하며, 이러한 변화와 변형이 본 발명에 속함은 첨부된 청구 범위를 통해 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 최적 선폭의 블랙 매트릭스를 포함하는 액정 표시 장치는, OCB모드 액정의 사용에 부수하는 고굴절률, 고셀갭, 광시야각에 기인하는 시야각 빛샘 현상과 OCB모드 액정 자체의 불안정한 배향 특성에 기인하는 정면 빛샘 현상을 블랙 매트릭스의 선폭을 최적화함으로써 방지할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 서로 대향하며 이격되어 있는 제 1 및 2 기판과; 상기 제 1 기판의 안쪽 면에 형성된 게이트 및 데이터 라인과; 상기 게이트 및 데이터 라인에 연결되는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 상부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되며, 상기 스위칭 소자에 연결되는 화소 전극과; 상기 제 2 기판의 안쪽 면에 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상부에 형성되는 공통 전극과; 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 삽입되는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 인접 화소 전극 사이의 간격을 dpp, 상기 액정층의 두께를 dcg, 상기 보호층의 두께와 화소 전극의 두께를 dal, 상기 액정 표시 장치의 시야각을 θ1, 상기 액정층의 굴절률을 n2, 상기 화소 전극과 데이터 라인의 간격을 dpd라고 했을 때, 상기 블랙 매트릭스의 선폭 wtot1은 다음의 식
    wtot1 = dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ 1/n2)} - dpd]
    을 만족하는 액정 표시 장치.
  2. 서로 대향하며 이격되어 있는 제 1 및 2 기판과; 상기 제 1 기판의 안쪽 면 에 형성된 게이트 및 데이터 라인과; 상기 게이트 및 데이터 라인에 연결되는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 상부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되며, 상기 스위칭 소자에 연결되는 화소 전극과; 상기 제 2 기판의 안쪽 면에 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상부에 형성되는 공통 전극과; 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 삽입되는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 인접 화소 전극 사이의 간격을 dpp, 상기 액정층의 두께를 dcg, 상기 보호층의 두께와 화소 전극의 두께를 dal, 상기 액정 표시 장치의 시야각을 θ1, 상기 액정층의 굴절률을 n2, 상기 화소 전극과 데이터 라인의 간격을 dpd, 상기 제 1 및 2 기판의 합착 마진을 M이라고 했을 때, 상기 블랙 매트릭스의 선폭 wtot2는 다음의 식
    wtot2 = dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ 1/n2)} - dpd] + M
    을 만족하는 액정 표시 장치.
  3. 서로 대향하며 이격되어 있는 제 1 및 2 기판과; 상기 제 1 기판의 안쪽 면에 형성된 게이트 및 데이터 라인과; 상기 게이트 및 데이터 라인에 연결되는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 상부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되며, 상기 스위칭 소자에 연결되는 화소 전극과; 상기 제 2 기판의 안쪽 면에 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상부에 형성되는 공통 전극과; 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 삽입되는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 인접 화소 전극 사이의 간격을 dpp, 상기 액정층의 두께를 dcg, 상기 보호층의 두께와 화소 전극의 두께를 dal, 상기 액정 표시 장치의 시야각을 θ1, 상기 액정층의 굴절률을 n2, 상기 화소 전극과 데이터 라인의 간격을 dpd, 상기 제 1 및 2 기판의 합착 마진을 M, 상기 액정층 자체의 배향 특성에 의한 빛샘을 고려한 요소를 α라고 했을 때, 상기 블랙 매트릭스의 선폭 wtot3은 다음의 식
    wtot3 = dpp + 2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ1/n2)} - dpd] + M + α
    을 만족하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1 내지 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 액정층은 OCB모드 액정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액정층의 굴절률(n2)은 0.15에서 0.18 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액정층의 셀갭(dcg)은 4.7 ㎛에서 5.5 ㎛ 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정층의 위상차(retardation)는 800 nm에서 950 nm 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정층 자체의 배향 특성에 의한 빛샘을 고려한 요소 α는 다음의 범위
    0.1 ㎛ < α≤ 2 ㎛
    내의 값인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스의 선폭 wtot3이 만족하는 식 중에서
    2[(dcg + dal)tan{sin-1(sinθ1/n2)} - dpd] + M + α
    은 0.7 ㎛에서 6.5 ㎛ 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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