KR102071633B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있으며, 십자형 줄기부 및 상기 십자형 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 미세 가지부가 형성되어 있는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 복수의 화소 전극, 상기 제1 기판과 대향하는 상기 제2 기판, 상기 제1 기판 및 화소 전극 위에 배치되어 있는 제1 배향막, 상기 제2 기판 내측 면에 배치되어 있는 제2 배향막, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 반응 개시기의 함량이 중합 반응기의 함량보다 더 높은 전중합체를 포함하는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 조성물에서 전중합체 물질의 반응 개시제(reaction initiator)의 수를 증가시킴으로서, 구체적으로는 액정 조성물의 전중합체의 중합 반응(polymerization)에 관여하는 반응기 수보다 반응 개시제의 함량이 더 높게 함으로서 액정의 테두리 부분에 발생할 수 있는 테두리 얼룩 현상이 개선될 수 있는 장점이 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 대한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서도 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치가 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
이러한 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위하여 하나의 화소에 액정의 배향 방향이 다른 복수의 도메인(domain)을 형성할 수 있다.
이와 같이 복수의 도메인을 형성하는 수단으로 전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 형성하거나 전기장 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 등의 방법을 사용한다. 이 방법은 절개부 또는 돌기의 가장자리(edge)와 이와 마주하는 전기장 생성 전극 사이에 형성되는 프린지 필드(fringe field)에 의해 액정이 프린지 필드에 수직하는 방향으로 배향됨으로써 복수의 도메인을 형성할 수 있다.
한편 수직 배향 방식의 액정 표시 장치는 전면 시인성에 비하여 측면 시인성이 떨어질 수 있는데, 이를 해결하기 위하여 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고 두 개의 부화소의 전압을 달리하는 방법이 제시되었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 액정 조성물에서 전중합체 물질의 반응 개시제(reaction initiator)의 수를 증가시킴으로서, 액정의 테두리 부분에 발생할 수 있는 테두리 얼룩 현상이 개선된 표시 품질이 우수한 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있으며, 십자형 줄기부 및 상기 십자형 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 미세 가지부가 형성되어 있는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 복수의 화소 전극, 상기 제1 기판과 대향하는 상기 제2 기판, 상기 제1 기판 및 화소 전극 위에 배치되어 있는 제1 배향막, 상기 제2 기판 내측 면에 배치되어 있는 제2 배향막, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 반응 개시기의 함량이 중합 반응기의 함량보다 더 높은 전중합체를 포함하는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
상기 반응 개시기는 상기 전중합체의 중합 반응을 개시하는 역할을 한다.
상기 중합 반응기는 중합 반응이 개시된 상기 전중합체의 중합 반응을 진행하는 역할을 한다.
상기 전중합체는 반응성 메조겐(reactive mesogen)일 수 있다.
상기 반응 개시기는 아릴 에스터(aryl ester)기일 수 있다.
상기 중합 반응기는 아크릴레이트(acrylate)기 또는 메타크릴레이트(methacrylate)기일 수 있다.
상기 전중합체는 액정층의 총 중량 대비 0.1~0.5중량%일 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 십자형 줄기부에 의해 4개의 부영역으로 나뉘어질 수 있다.
상기 각 부영역의 상기 미세 가지부는 각각 다른 방향으로 뻗어 있을 수 있다.
이웃하는 상기 미세 가지부는 서로 직교할 수 있다.
상기 미세 가지부의 폭은 2.5㎛ 내지 5.0㎛일 수 있다.
상기 미세 가지부는 상기 십자형 줄기부에 가까울수록 넓어질 수 있다.
상기 미세 가지부의 폭이 가장 넓은 부분과 가장 좁은 부분의 차이는 0.2㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 제1 기판 위에 십자형 줄기부 및 상기 십자형 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 미세 가지부가 형성되어 있는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 복수의 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 기판과 대향하는 상기 제2 기판을 형성하는 단계, 상기 제1 기판 위에 제1 배향막을 형성하는 단계, 상기 제2 기판 위에 제2 배향막을 형성하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 총 액정 조성물 중 반응 개시기의 함량이 중합 반응기보다 더 높은 전중합체를 포함하는 액정층을 주입하는 단계, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극에 전계를 인가하는 단계, 및 상기 액정층에 광을 조사하여 상기 전중합체를 중합체로 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 조성물에서 전중합체 물질의 반응 개시제(reaction initiator)의 수를 증가시킴으로서, 구체적으로는 액정 조성물의 전중합체의 중합 반응(polymerization)에 관여하는 반응기 수보다 반응 개시제의 함량이 더 높게 함으로서 액정의 테두리 부분에 발생할 수 있는 테두리 얼룩 현상이 개선될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정층에 포함되는 전중합체의 분자 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.
도 5는 도 4의 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6은 도 4의 화소의 기본 구조를 도시한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 초기 배향하는 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전중합체의 분자 구조를 도시한 도면이다.
우선 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)(33)를 액정 물질과 함께 두 표시판(100, 200) 사이에 주입한다. 전중합체(33)는 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 반응성 메조겐(reactive mesogen)일 수 있다.
전중합체(33)는 액정 조성물 총 중량 대비 0.1~0.5중량% 첨가되어 있을 수 있다.
다음 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에 데이터 전압을 인가하고 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하여 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면 액정층(3)의 액정 분자(310)들은 그 전기장에 응답하여 앞에서 설명한 바와 같이 두 단계에 걸쳐 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어지며 한 화소에서 액정 분자(31)들이 기울어지는 방향은 총 네 방향이 된다.
또한, 공통 전극(270)의 제1 절개부(271a) 및 제2 절개부(271b)를 통해 공통 전극(270)의 절개부(271a, 271b) 하부의 액정 분자들은 공통 전극의 절개부(271a, 271b)에 직교하는 방향으로 배열하게 되어 빛이 새어나가는 것을 방지할 수 있게 된다.
액정층(3)에 전기장을 생성한 다음 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체(33)가 중합 반응을 하여 도 1에 도시한 바와 같이 중합체(370)를 형성한다. 중합체(370)는 표시판(100, 200)에 접하여 형성된다. 중합체(370)에 의해 액정 분자(31)들은 앞서 설명한 방향으로 선경사를 가지도록 배향 방향이 정해진다. 따라서, 전기장 생성 전극(191, 270)에 전압을 가하지 않은 상태에서도 액정 분자(31)들은 서로 다른 네 방향으로 선경사를 가지고 배열하게 된다.
이 때, 액정 표시 장치 디바이스의 테두리부(bezel)의 미경화 된 실런트(sealant)로부터 나온 실런트 불순물이 액정 조성물에 혼합될 수 있는데, 이러한 실런트의 조성물의 불순물에는 일반적으로 광개시제(photo-initiator)가 포함되어 있다.
광개시제로 인하여, 액정 표시 장치 디바이스의 테두리부의 액정 분자(31)들은 표시 장치의 중간 부분의 액정 분자(31)들에 비해 선경사가 과도하게 형성되어 이 것이 표시 장치의 테두리 부분에 얼룩으로 표시될 수 있다.
전중합체(33)에서는 전중합체(33)의 반응을 개시하는 반응 개시기(Reaction initiator) 및 중합 반응이 개시된 전중합체(33)의 중합 반응(Polymerization)에 관여하는 중합 반응기를 포함하는데, 실런트의 불순물에 포함되어 있는 광개시제의 영향을 최소화하기 위해서 전중합체(33)의 반응 개시기를 추가적으로 더 포함시킬 수 있다.
이에 전중합체(33)의 중합 반응(polymerization)에 관여(propagation) 하는 중합 반응기 보다 반응의 개시(initiation) 역할을 하는 반응 개시기의 수가 더 많도록 전중합체(33)를 구성하여 액정 물질과 함께 액정 조성물을 사용하여, 실런트 조성물의 불순물에 포함되어 있는 광개시제의 영향을 최소화할 수 있다.
전중합체(33)의 반응 개시기로는 아릴 에스터(aryl ester)기가 될 수 있으며, 중합 반응에 관여하는 중합 반응기로는 아크릴레이트(acrylate)기 또는 메타크릴레이트(methacrylate)기가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 경우, 반응 개시제로서 아릴 에스터기를 포함하는 화합물을 액정 조성물에 추가적으로 포함시킬 수 있다.
도 2는 반응성 메조겐의 한 종류인 RM-B 재료의 분자 구조로서, 도 2를 참고하면 아릴 에스터(aryl ester)기를 갖는 부분은 전중합체(33)의 반응 개시기가 되며, 아크릴레이트(acrylate)기를 갖는 부분은 전중합체의 중합 반응에 관여하는 중합 반응기가 된다.
이 때, 추가된 반응 개시제로서 아릴 에스터기는 액정 조성물 중 전중합체의 총 함량에서 중합 반응에 관여하는 중합 반응기에 해당하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 함량보다 많아야 한다.
그러면, 도 3을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 그 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소(PX)는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL) 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL), 분압 기준 전압을 전달하는 분압 기준 전압선(RL)을 포함하는 복수의 신호선, 그리고 복수의 신호선에 연결되어 있는 제1, 제2 및 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc), 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)를 포함한다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자 및 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
게이트선(GL)에 게이트 온 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온된다. 이에 따라 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압은 턴 온된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통하여 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된다. 이 때 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된 데이터 전압은 서로 동일하고, 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)는 공통 전압과 데이터 전압의 차이만큼 동일한 값으로 충전된다. 이와 동시에, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 턴 온된 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압된다. 이에 의해 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압 값은 공통 전압과 분압 기준 전압의 차이에 의해 낮아지게 된다. 즉, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압은 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압보다 더 높게 된다.
이처럼, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 서로 달라지게 된다. 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 서로 다르므로 제1 부화소와 제2 부화소에서 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르게 되고 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라진다. 따라서 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있으며 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.
도시한 실시예에서는 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압을 다르게 하기 위하여, 제2 액정 축전기(Clcb)와 분압 기준 전압선(RL)에 연결된 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하였지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제2 액정 축전기(Clcb)를 감압(step-down) 축전기에 연결할 수도 있다. 구체적으로, 감압 게이트선에 연결된 제1 단자, 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결된 제2 단자, 그리고 감압 축전기에 연결된 제3 단자를 포함하는 제3 스위칭 소자를 포함하여, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전하량의 일부를 감압 축전기에 충전되도록 하여, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb)가 각기 서로 다른 데이터선에 연결되어, 서로 다른 데이터 전압을 인가받도록 함으로써, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 이외에, 다른 여러 가지 방법에 의하여, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다.
그러면, 도 4 내지 도 6을 참고하여, 도 3에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 간단히 설명한다. 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이고, 도 5는 도 4의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 분압 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 제3 게이트 전극(124c) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
분압 기준 전압선(131)은 제1 유지 전극(135, 136), 그리고 기준 전극(137)을 포함한다. 분압 기준 전압선(131)에 연결되어 있지는 않으나, 제2 부화소 전극(191b)과 중첩하는 제2 유지 전극(138, 139)이 위치되어 있다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b) 및 제3 반도체(154c)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)를 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173a) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터 도전체 및 그 아래에 위치되어 있는 반도체 및 저항성 접촉 부재는 하나의 마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 섬형 반도체(154a)와 함께 하나의 제1 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)는 제2 섬형 반도체(154b)와 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 반도체(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)는 제3 섬형 반도체(154c)와 함께 하나의 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체(154c)에 형성된다.
제2 드레인 전극(175b)은 제3 소스 전극(173c)과 연결되어 있으며, 넓게 확장된 확장부(177)를 포함한다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 제1 보호막(180p)이 형성되어 있다. 제1 보호막(180p)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제1 보호막(180p)은 색필터(230)의 안료가 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1 보호막(180p) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 서로 인접한 두 개의 데이터선을 따라 세로 방향으로 뻗어 있다. 제1 보호막(180p), 색필터(230)의 가장자리, 그리고 데이터선(171) 위에는 제1 차광 부재(220)가 위치되어 있다.
제1 차광 부재(220)는 데이터선(171)을 따라 뻗어 있으며, 인접한 두 개의 색필터(230) 사이에 위치된다. 제1 차광 부재(220)의 폭은 데이터선(171)의 폭보다 넓을 수 있다. 이처럼, 제1 차광 부재(220)의 폭을 데이터선(171)의 폭보다 넓게 형성함으로써, 외부에서 입사된 빛이, 금속인 데이터선(171) 표면에서 반사되는 것을 제1 차광 부재(220)가 방지할 수 있다. 따라서, 데이터선(171) 표면에서 반사된 빛이 액정층(3)을 통과한 빛과 간섭됨으로써, 액정 표시 장치의 콘트라스트비가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
색필터(230) 및 제1 차광 부재(230) 위에는 제2 보호막(180q)이 형성되어 있다.
제2 보호막(180q)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제2 보호막(180q)은 색필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터(230)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)을 드러내는 제1 접촉 구멍(contact hole)(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q), 그리고 게이트 절연막(140)에는 기준 전극(137)의 일부와 제3 드레인 전극(175c)의 일부를 드러내는 제3 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있고, 제3 접촉 구멍(185c)은 연결 부재(195)가 덮고 있다. 연결 부재(195)는 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 드러나 있는 기준 전극(137)과 제3 드레인 전극(175c)을 전기적으로 연결한다.
제2 보호막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121)을 중심으로 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다. 화소 전극(191)은 ITO 및 IZO 등의 투명 물질로 이루어 질 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 각각 도 4에 도시한 기본 전극(199) 또는 그 변형을 하나 이상 포함하고 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 크게 된다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(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 휘도가 달라진다.
화소 전극(191) 위에는 제2 차광 부재(330)가 위치되어 있다. 제2 차광 부재(330)는 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)이 위치하는 영역을 모두 덮도록 형성되어 있으며, 게이트선(121)과 같은 방향으로 뻗어, 데이터선(171)의 일부와 중첩하도록 위치된다. 제2 차광 부재(330)는 하나의 화소 영역의 양 옆에 위치하는 두 개의 데이터선(171)과 적어도 일부 중첩하도록 위치하여, 데이터선(171)과 게이트선(121) 근처에서 발생할 수 있는 빛샘을 방지하고, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb), 그리고 제3 트랜지스터(Qc)가 위치하는 영역에서의 빛샘을 방지할 수 있다.
제2 차광 부재(330)가 형성되기 전까지, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)가 위치하는 영역 내에는 제1 보호막(180p), 색필터(230), 그리고 제2 보호막(180q)이 위치하여, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)의 위치를 쉽게 구분할 수 있다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 상부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 상부 배향막은 수직 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
그러면, 도 6을 참고하여, 기본 전극(199)에 대하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기본 전극(199)의 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(193) 및 이와 직교하는 세로 줄기부(192)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 기본 전극(199)은 가로 줄기부(193)와 세로 줄기부(192)에 의해 제1 부영역(Da), 제2 부영역(Db), 제3 부영역(Dc), 그리고 제4 부영역(Dd)으로 나뉘어지며 각 부영역(Da-Dd)은 복수의 제1 미세 가지부(194a), 복수의 제2 미세 가지부(194b), 복수의 제3 미세 가지부(194c), 그리고 복수의 제4 미세 가지부(194d)를 포함한다.
제1 미세 가지부(194a)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제2 미세 가지부(194b)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 제3 미세 가지부(194c)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 제4 미세 가지부(194d)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)는 게이트선(121a, 121b) 또는 가로 줄기부(193)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부영역(Da, Db, Dc, Dd)의 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)는 서로 직교할 수 있다.
미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 폭은 2.5㎛ 내지 5.0㎛일 수 있고, 한 부영역(Da, Db, Dc, Dd) 내에서 이웃하는 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d) 사이의 간격은 2.5㎛ 내지 5.0㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따르면, 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 폭은 가로 줄기부(193) 또는 세로줄기부(192)에 가까울수록 넓어질 수 있으며, 하나의 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)에서 폭이 가장 넓은 부분과 가장 좁은 부분의 차이는 0.2㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각기 제1 드레인 전극(175a) 또는 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있으며 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들(31)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변에 거의 수평하다. 따라서 도 5에 도시한 바와 같이 액정 분자(31)들은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 한 화소 전극(191)은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역(Da-Dd)을 포함하므로 액정 분자(31)가 기울어지는 방향은 대략 네 방향이 되며 액정 분자(31)의 배향 방향이 다른 네 개의 도메인이 액정층(3)에 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
상기한 바와 같이, 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 조성물에서 전중합체 물질의 반응 개시제(reaction initiator)의 수를 증가시킴으로서, 구체적으로는 액정 조성물의 전중합체의 중합 반응(polymerization)에 관여하는 반응기 수보다 반응 개시제의 함량이 더 높게 함으로서 액정의 테두리 부분에 발생할 수 있는 테두리 얼룩 현상이 개선될 수 있는 장점이 있다.
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.
GL, 121: 게이트선 RL, 131: 분압 기준 전압선
DL, 171: 데이터선 Clca, Clab: 액정 축전기
Qa, Qb, Qc: 스위칭 소자(박막 트랜지스터)
110, 210: 기판 124a, 124b, 124c: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154a, 154b, 154c, 157: 반도체
163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c: 저항성 접촉 부재
173a, 173b, 173c: 소스 전극 175a, 175b, 175c: 드레인 전극
180p, 180q: 보호막 191a, 191b: 부화소 전극
220: 제1 차광 부재 230: 색필터
330: 제2 차광 부재 325, 326: 스페이서부
271: 절개부

Claims (20)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 배치되어 있으며, 십자형 줄기부 및 상기 십자형 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 미세 가지부가 형성되어 있는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 복수의 화소 전극,
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판,
    상기 제1 기판 및 상기 화소 전극 위에 배치되어 있는 제1 배향막,
    상기 제2 기판의 내측 면에 배치되어 있는 제2 배향막, 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 반응 개시기의 함량이 중합 반응기의 함량보다 더 높은 전중합체를 포함하는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 반응 개시기는 상기 전중합체의 중합 반응을 개시하는 역할을 하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 중합 반응기는 중합 반응이 개시된 상기 전중합체의 중합 반응을 진행하는 역할을 하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 전중합체는 반응성 메조겐(reactive mesogen)인 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 반응 개시기는 아릴 에스터(aryl ester)기인 액정 표시 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 중합 반응기는 아크릴레이트(acrylate)기 또는 메타크릴레이트(methacrylate)기인 액정 표시 장치.
  7. 제4항에서,
    상기 전중합체는 액정층의 총 중량 대비 0.1~0.5중량%인 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 상기 십자형 줄기부에 의해 4개의 부영역으로 나뉘어지는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 각 부영역의 상기 미세 가지부는 각각 다른 방향으로 뻗어 있는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    이웃하는 상기 미세 가지부는 서로 직교하는 액정 표시 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 미세 가지부의 폭은 2.5㎛ 내지 5.0㎛인 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 미세 가지부는 상기 십자형 줄기부에 가까울수록 넓어지는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 미세 가지부의 폭이 가장 넓은 부분과 가장 좁은 부분의 차이는 0.2㎛ 내지 1.5㎛인 액정 표시 장치.
  14. 제1 기판 위에 십자형 줄기부 및 상기 십자형 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 미세 가지부가 형성되어 있는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 복수의 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판 위에 제1 배향막을 형성하는 단계,
    상기 제2 기판 위에 제2 배향막을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 총 액정 조성물 중 반응 개시기의 함량이 중합 반응기보다 더 높은 전중합체를 포함하는 액정층을 주입하는 단계,
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극에 전계를 인가하는 단계, 및
    상기 액정층에 광을 조사하여 상기 전중합체를 중합체로 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 반응 개시기는 상기 전중합체의 중합 반응을 개시하는 역할을 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 중합 반응기는 중합 반응이 개시된 상기 전중합체의 중합 반응을 진행하는 역할을 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 전중합체는 반응성 메조겐(reactive mesogen)인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 반응 개시기는 아릴 에스터(aryl ester)기인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제17항에서,
    상기 중합 반응기는 아크릴레이트(acrylate)기 또는 메타크릴레이트(methacrylate)기인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제17항에서,
    상기 전중합체는 액정 조성물 총 중량 대비 0.1~0.5중량%인 액정 표시 장치의 제조 방법.
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