KR101592016B1 - 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 편광판은 편광판 본체, 상기 편광판 본체의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성되어 있는 배리어층을 포함한다. 상기 배리어층은 질화 규소(SiNx)를 포함한다.
편광판, 배리어층, 액정 표시 장치.

Description

편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{Polarizer and liquid crystal display device having the same}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
투명한 유리 기판이나 투명한 플라스틱 기판 등은 액정 표시 장치의 기판으로 주로 사용되고, 액정 표시 장치의 외부에는 액정층을 사이에 두고 두 개의 편광판(polarizer)이 배치되어 있다. 액정 표시 장치로 입사되는 빛은 하나의 편광판을 통과하면서 일정 방향으로 편광 되고, 액정층을 지나면서 편광 성분이 바뀐 후 다른 편광판을 통과하면서 투과되거나 차단된다.
유리 기판에 비해 플라스틱 기판은 깨지지 않으며 훨씬 가벼운 무게 등의 장점을 갖지만, 온도 및 습도에 취약하다. 따라서, 유리 기판에 사용하는 편광판을 플라스틱 기판을 포함하는 액정 표시 장치에 그대로 사용하면 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방습성을 갖는 배리어층을 포함한 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 편광판은 편광판 본체, 상기 편광판 본체의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성되어 있는 배리어층을 포함한다. 여기서, 상기 배리어층은 질화 규소(SiNx)를 포함한다.
상기 편광판 본체는 편광 매질 및 상기 편광 매질의 상부 및 하부에 위치하는 지지층을 포함하고, 상기 배리어층은 상기 편광 매질과 상기 지지층 사이, 상기 지지층의 상부면 및 상기 지지층의 하부면 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
상기 편광판 본체의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성되어 있는 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 보호층은 UV 경화 타입의 하드 코팅층으로 형성할 수 있다.
상기 배리어층의 두께는 600Å내지 900Å일 수 있다.
상기 배리어층은 스퍼터링 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나 위에 위치하는 편광판을 포함한다. 여기서, 상기 편광판은 편광판 본체, 상기 편광판 본체의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성되어 있는 배리어층을 포함하고, 상기 배리어층은 질화 규소(SiNx)를 포함한다.
상기 편광판 본체는 편광 매질 및 상기 편광 매질의 상부 및 하부에 위치하는 지지층을 포함하고, 상기 배리어층은 상기 편광 매질과 상기 지지층 사이, 상기 지지층의 상부면 및 상기 지지층의 하부면 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
상기 편광판 본체의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성되어 있는 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 보호층은 UV 경화 타입의 하드 코팅층으로 형성할 수 있다.
상기 제1 기판 위에는 서로 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선,
상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 그리고 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 액정층의 액정 분자가 기울어지는 방향을 결정하는 경사 방향 결정 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 배리어층의 두께는 600Å 내지 900Å일 수 있다.
상기 배리어층은 스퍼터링 방법으로 형성될 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나는 플라스틱으로 형성될 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나와 상기 편광판을 접착하는 점착제를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 방습성을 갖는 배리어층이 추가된 편광판을 플라스틱 기판을 포함하는 액정 표시 장치에 적용시 패널이 휘는 등의 신뢰성 감소를 최소화할 수 있다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 편광판은 편광판 본체(50), 편광판 본체(50)의 양측에 형성되어 있는 보호층(30) 및 보호층(30) 양측에 형성되어 있는 배리어층(40)을 포함한다.
편광판 본체(50)는 편광 매질(10) 및 편광 매질(10)의 상부 및 하부에 형성되어 있는 지지층(20)을 포함한다.
편광 매질(10)은 일반적으로 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)로 만들어질 수 있으며, 지지층(20)은 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose, TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 및 WV-TAC(wide view-TAC) 중 적어도 하나로 만들어질 수 있다.
지지층(20)의 양측에 보호층(30)이 형성되어 있다. 보호층(30)은 표면 경도를 강하게 하고, 스크래치로부터 평관판을 보호할 수 있다. 보호층(30)은 UV 경화 타입의 하드 코팅층으로 형성할 수 있다.
보호층(30)의 양측에 배리어층(40)이 형성되어 있다. 배리어층(40)은 방습성을 갖는 유기 절연막 또는 무기 절연막으로 형성될 수 있다. 특히, 배리어층(40)은 질화 규소(SiNx)로 형성될 수 있다. 배리어층(40)의 두께는 600ㅕ 내지 900ㅕ일 수 있다. 배리어층(40)은 스핀 코팅, 슬릿 코팅 등의 습식 방법 또는 스 퍼터링 방법, 화학 기상 증착법 등의 건식 방법으로 형성할 수 있다.
배리어층(40)은 보호층(30)의 일측에만 형성할 수 있다.
배리어층(40)은, 도시하지 않았지만, 편광 매질(10)과 지지층(20) 사이, 지지층(20)과 보호층(30) 사이 가운데 적어도 하나에 위치할 수 있다.
액정 표시 장치는 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판(박막 트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판)과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어진다. 액정 표시 장치의 외부에는 액정층을 사이에 두고 두 개의 편광판이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 편광판은 액정 표시 장치에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
[실험예 1]
도 2 및 하기 표 1을 참고하여, 방습성을 갖는 배리어층을 포함한 편광판이 액정 표시 패널에 부착된 상태에서 패널의 양 끝의 변형 정도를 살펴본다.
여기서, WHTS(Wet High Temperature Storage)는 고온, 고습 상태의 보관시험으로서, 85℃ 및 습도 85%의 오븐(oven) 속에서 측정 대상을 저장하는 시험을 말한다.
<표 1>

 비교예 실시예
초기 WHTS 후 초기 WHTS 후
A 0 -1.5 0 +7
B 1 -19.5 1.5 0
C 0 -16.5 1.5 0
D 0 -1.5 0 +7
도 2 및 상기 표 1에 나타낸 A, B, C 및 D는 액정 표시 패널의 가장자리 부분을 가리킨다. 상기 표 1은 4.3인치 패널의 가장 자리 부분의 변형 정도를 측정한 것이다. 상기 표 1에 나타낸 수치들은 액정 표시 패널의 바닥면을 기준으로 하여, 가장 자리 부분과의 높이 차이를 가리킨다. 상기 바닥면을 기준으로 상기 액정 표시 패널이 위쪽 방향으로 휘어진 경우는 양의 값을 나타내고, 상기 바닥면을 기준으로 상기 액정 표시 패널이 아래쪽 방향으로 휘어진 경우는 음의 값을 나타낸다. 수치의 단위는 밀리미터(mm)이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널은 편광판 본체와 방습성을 가지며 질화 규소(SiNx)로 형성된 배리어층을 포함하는 편광판이 부착되어 있다. 이와 관련하여 비교예는 편광판 본체로만 이루어진 편광판이 액정 표시 패널에 부착되어 있다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배리어층이 없는 경우에는 액정 표시 패널 가장 자리 부분의 변형 정도가 최대 19.5mm까지 나타난다. 반면에 본 발명의 실시예에 따르면, 배리어층을 포함한 편광판이 부착된 액정 표시 패널은 WHTS 후에도 변형 정도가 최대 7mm인 것으로 나타난 것으로 볼 때, 방 습성이 개선된 것을 확인할 수 있다.
[실험예 2]
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 패널의 휨량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
실험예 2에서 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 준비하고, 특히, 편광판은 편광판 몸체와 배리어층을 포함하는데, 배리어층의 두께를 변화시키면서 WHTS 후에 패널의 휨 정도를 측정하였다. 구체적으로, 컬러 필터 기판에 부착된 편광판은 종래의 것을 사용하고, 박막 트랜지스터 기판에 부착된 편광판은 방습성을 가지며 질화 규소로 이루어진 배리어층을 포함하도록 하였다. 특히, 액정 표시 장치의 기판으로 플라스틱 기판을 사용하였다.
비교예는 액정 표시 장치의 양측에 본 발명의 실시예에 따른 배리어층이 구비되지 않은 편광판을 부착한 후 WHTS 후에 패널의 변형 정도를 측정한 것이다. 포인트 1 내지 포인트 4는 액정 표시 패널의 가장 자리 부분을 나타낸다.
실시예 1 내지 실시예 3은 배리어층의 두께가 각각 300Å, 600Å 및 900Å인 경우에 포인트 1 내지 포인트 4에서 패널의 변형 정도를 측정한 것이다.
도 3을 참고하면, 비교예보다 실시예 1 내지 실시예 3에서의 패널의 변형 정도가 작고, 실시예 2와 실시예 3 사이의 배리어층의 두께 범위에서 최적화가 이루어질 수 있음을 예상할 수 있다. 다시 말해, 배리어층은 600Å 내지 900Å의 두께로 형성할 수 있다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판을 포함하는 액정 표시 장치에 대하여 도 4 내지 9를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이다. 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다. 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이다. 도 7은 도 5의 박막 트랜지스터 표시판과 도 6의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 8 및 도 9는 각각 도 7의 액정 표시 장치를 Ⅷ-Ⅷ 선 및 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 잘라 도시한 단면도들이다.
도 4와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판 사이에 개재되어 있는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 또한 액정 표시 장치는 영상을 표시하기 위한 표시 영역(D)과 외부 구동 회로와 연결하기 위한 패드 영역(P)을 포함한다.
먼저 도 5, 도 7, 도 8 및 도 9를 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, 크 롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 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 30도내지 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.
선형 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.
선형 반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110) 면 에 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 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 고립된 금속편(178) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30ㅀ 내지 80ㅀ 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 아래의 선형 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 감광성을 가진 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 그러나, 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154) 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 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
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 인가받는 다른 표시판(200)의 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, 유지 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 모따기 되어 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 절개 부(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 6 내지 도 8을 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 가지는 복수의 개구부(225)를 가지고 있다. 그러나 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 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 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 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 또는 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 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 절개부(71-72b, 91-92b)의 변과 화소 전극(191)의 변에 거의 수직이다.
도 7을 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. 각 부영역의 주 변은 편광 자(12, 22)의 편광축과 약 45ㅀ를 이루며, 이는 광효율을 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 폴리이미드(polyimide) 따위로 만들어진 배향막(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광판(polarizer)(12, 22)이 구비되어 있는데, 두 편광판(12, 22)의 편광축은 직교하며 사선 절개부(92a, 92b) 및 절개부(71-72b)의 사선부와 대략 45ㅀ의 각도를 이루는 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광판(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다. 편광판(12, 22)에 대해서는 후술한다.
본 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 가지는 복수의 액정 분자(300)를 포함하며, 액정 분자(300)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 입사광은 직교 편광판(12, 22)을 통과하지 못하고 차단된다.
그러면, 편광판(12, 22) 및 이것이 부착되어 있는 액정 표시 장치에 대하여 도 10을 참고하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 편광판이 부착된 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10을 참고하면, 전술한 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 공통 전극 표시판(200)은 간격재(40)에 의해 소정 간격 떨어져 있으며, 그 사이에 액정층(3)이 주입되어 있다.
표시판(100, 200)의 외측에는 하부 편광판(12) 및 상부 편광판(22)이 각각 형성되어 있다. 하부 편광판(12) 및 상부 편광판(22)은 각각 편광판 본체(68, 78), 편광판 본체(68, 78)의 양측에 형성되어 있는 보호층(63, 73), 보호층(63, 73) 양측에 형성되어 있는 배리어층(62, 72) 및 배리어층(62, 72)과 표시판(100, 200) 사이에 형성되어 있는 점착층(61, 71)을 포함한다.
배리어층(62, 72)은 보호층(63, 73)의 일측에만 형성할 수 있다.
배리어층(62, 72)은 방습성을 갖는 유기 절연막 또는 무기 절연막으로 형성될 수 있다. 특히, 배리어층(62, 72)은 질화 규소(SiNx)로 형성될 수 있다. 이 때, 배리어층(40)의 두께는 600ㅕ 내지 900ㅕ일 수 있다. 배리어층(40)은 스핀 코 팅, 슬릿 코팅 등의 습식 방법 또는 스퍼터링 방법, 화학 기상 증착법 등의 건식 방법으로 형성할 수 있다.
편광판 본체(68, 78)는 편광 매질(65, 75) 및 편광 매질(65, 75)의 상부 및 하부에 형성되어 있는 지지층(64, 74)을 포함한다.
배리어층(62, 72)은 도시하지 않았지만, 편광 매질(65, 75)과 지지층(64, 74) 사이, 지지층(64, 74)과 보호층(63, 73) 사이 가운데 적어도 하나에 위치할 수 있다. 특히, 배리어층(62, 72)은 하부 편광판(12)에만 포함되도록 형성할 수 있다.
편광 매질(65, 75)은 일반적으로 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)로 만들어질 수 있으며, 지지층(64, 74)은 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose, TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 및 WV-TAC(wide view-TAC) 중 적어도 하나로 만들어질 수 있다.
점착층(61, 71)은 표시판(100, 200)과 배리어층(62, 72)을 접착할 수 있는 접착성 물질을 포함한다. 접착성 물질은 예컨대 폴리아세트산비닐계 화합물, 시아노아크릴레이트 및 비스아크릴레이트 따위의 물질을 포함할 수 있으며, 접착성 있는 물질이면 특별히 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널의 휨량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이다.
도 7은 도 5의 박막 트랜지스터 표시판과 도 6의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 8 및 도 9는 각각 도 7의 액정 표시 장치를 Ⅷ-Ⅷ 선 및 Ⅸ-- 선을 따라 잘라 도시한 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 편광판이 부착된 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50, 68, 78 편광판 본체 10, 65, 75 편광 매질
20, 64, 74 지지층 30, 63, 73 보호층
40, 62, 72 배리어층 12, 22 편광판

Claims (16)

  1. 편광판 본체, 그리고
    상기 편광판 본체의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성되어 있는 배리어층을 포함하고,
    상기 배리어층은 질화 규소(SiNx)를 포함하고,
    상기 배리어층의 두께는 600Å 내지 900Å인 편광판.
  2. 제1항에서,
    상기 편광판 본체는 편광 매질 및 상기 편광 매질의 상부 및 하부에 위치하는 지지층을 포함하고, 상기 배리어층은 상기 편광 매질과 상기 지지층 사이, 상기 지지층의 상부면 및 상기 지지층의 하부면 중 적어도 하나에 위치하는 편광판.
  3. 제2항에서,
    상기 편광판 본체의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성되어 있는 보호층을 더 포함하는 편광판.
  4. 제3항에서,
    상기 보호층은 UV 경화 타입의 하드 코팅층으로 형성하는 편광판.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나 위에 위치하는 편광판을 포함하고,
    상기 편광판은
    편광판 본체, 그리고
    상기 편광판 본체의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성되어 있는 배리어층을 포함하고,
    상기 배리어층은 질화 규소(SiNx)를 포함하고,
    상기 배리어층의 두께는 600Å 내지 900Å인 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 편광판 본체는 편광 매질 및 상기 편광 매질의 상부 및 하부에 위치하는 지지층을 포함하고, 상기 배리어층은 상기 편광 매질과 상기 지지층 사이, 상기 지지층의 상부면 및 상기 지지층의 하부면 중 적어도 하나에 위치하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 편광판 본체의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성되어 있는 보호층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 보호층은 UV 경화 타입의 하드 코팅층으로 형성하는 액정 표시 장치.
  11. 제7항에서,
    상기 제1 기판 위에는
    서로 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 그리고
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 액정층의 액정 분자가 기울어지는 방향을 결정하는 경사 방향 결정 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제7항에서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나는 플라스틱으로 형성되는 액정 표시 장치.
  16. 제7항에서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나와 상기 편광판을 접착하는 점착제를 더 포함하는 액정 표시 장치.
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