KR102103501B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 제1 기판 위에 배치되어 있는 게이트선, 게이트선 위에 배치되어 있는 데이터선, 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 및 데이터선 위에 배치되어 있는 복수의 색필터, 복수의 색필터 위에 배치되어 있는 덮개막, 덮개막 위에 배치되어 있는 차폐 전극, 덮개막 위에 배치되어 있으며, 차폐 전극의 일부를 노출하는 제1 개구부를 포함하는 절연막, 그리고 절연막 및 노출된 차폐 전극 위에 배치되어 있는 차광 부재를 포함하고, 차폐 전극은 데이터선에 대응하는 부분에 배치되어 있고, 복수의 색필터 중 인접한 색필터는 데이터선에 대응하는 부분에서 서로 중첩하고, 제1 개구부는 인접한 색필터가 중첩하는 영역에 대응하는 부분에 배치되어 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하여 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치 중에서도, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치가 대비비가 크고 기준 시야각이 넓어서 각광받고 있다. 여기에서 기준 시야각이란 대비비가 1:10인 시야각 또는 계조간 휘도 반전 한계 각도를 의미한다.
이러한 방식의 액정 표시 장치의 경우에는 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하기 위하여, 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고 두 부화소의 전압을 달리 인가함으로써 투과율을 다르게 하는 방법이 제시되었다.
그러나, 이처럼 하나의 화소를 두 개의 부화소로 구분하고, 투과율을 다르게 하여 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하는 경우, 저계조 또는 고계조에서 휘도가 높아져서, 측면에서의 계조 표현이 어렵고, 이에 따라 화질이 저하되는 문제점이 발생하기도 한다.
또한, 하나의 화소를 두 개의 부화소로 구분하는 경우, 두 개의 부화소 사이의 간격에 의해 투과율이 감소하게 된다.
한편, 액정 표시 장치에는 빛샘을 막아 주기 위하여 차광 부재를 형성한다. 차광 부재는 색필터 위에 형성하는데, 색필터가 중첩하는 부분에서 차광 부재의 두꺼워진다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차광 부재를 색필터 위에 형성 시, 차광 부재가 두꺼워지는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 제1 기판 위에 배치되어 있는 게이트선, 게이트선 위에 배치되어 있는 데이터선, 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 및 데이터선 위에 배치되어 있는 복수의 색필터, 복수의 색필터 위에 배치되어 있는 덮개막, 덮개막 위에 배치되어 있는 차폐 전극, 덮개막 위에 배치되어 있으며, 차폐 전극의 일부를 노출하는 제1 개구부를 포함하는 절연막, 그리고 절연막 및 노출된 차폐 전극 위에 배치되어 있는 차광 부재를 포함하고, 차폐 전극은 데이터선에 대응하는 부분에 배치되어 있고, 복수의 색필터 중 인접한 색필터는 데이터선에 대응하는 부분에서 서로 중첩하고, 제1 개구부는 인접한 색필터가 중첩하는 영역에 대응하는 부분에 배치되어 있다.
차광 부재 위에 배치되어 있으며 두께가 서로 동일한 제1 간격재 및 제2 간격재를 더 포함하고, 제1 기판과 제1 간격재의 상부면 사이의 거리는 제1 기판과 제2 간격재의 상부면 사이의 거리보다 더 길 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 차폐 전극과 동일한 층에 형성되어 있는 식각 방지막을 더 포함하고, 식각 방지막은 제2 간격재 아래에 배치되어 있을 수 있다.
절연막은 식각 방지막을 노출하는 제2 개구부를 포함할 수 있다.
식각 방지막과 차폐 전극은 동일한 재료로 이루어져 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 차폐 전극과 동일한 층에 배치되어 있고, 차폐 전극과 분리되어 있으며, 제1 전압이 인가되는 제1 부화소 전극의 제1 부영역, 절연막의 일부 위에 배치되어 있고, 제1 부화소 전극의 제1 부영역에 연결되어 있는 제1 부화소 전극의 제2 부영역, 절연막의 일부 위에 배치되어 있고, 제1 부화소 전극의 제2 부영역과 분리되어 있으며, 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극, 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 그리고 제2 기판에 위치하며, 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함하고, 제1 전압과 공통 전압의 차이는 제2 전압과 공통 전압의 차이보다 클 수 있다.
제1 부화소 전극의 제1 부영역과 차폐 전극은 동일한 재료로 이루어져 있을 수 있다.
제1 부화소 전극의 제1 부영역과 제1 부화소 전극의 제2 부영역은 절연막에 형성된 접촉 구멍을 통해 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역이 위치하는 제1 영역, 제1 부화소 전극의 제1 부영역의 제1 부분과 제2 부화소 전극의 제1 부분이 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제2 영역, 제2 부화소 전극의 제2 부분이 위치하는 제3 영역을 더 포함할 수 있다.
제1 부화소 전극의 제2 부영역은 중앙 부분의 십자형 줄기부와 십자형 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 복수의 제1 가지 전극들을 포함할 수 있다.
복수의 제1 가지 전극들을 서로 다른 네 개의 방향으로 뻗어 있을 수 있다.
제2 부화소 전극의 제1 부분과 제2 부화소 전극의 제2 부분은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 제2 가지 전극들을 포함할 수 있다.
제1 부화소 전극의 제2 부영역의 제1 부분은 통판 형태의 판형 부분일 수 있다.
본 발명에 따르면, 색필터가 중첩하는 부분의 절연막을 제거하여 색필터가 중첩하는 부분에서의 차광 부재의 두께를 낮출 수 있다. 이에, 차광 부재가 제2 표시판에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 동일한 두 간격재 중 하나의 간격재 아래에 개구부를 형성하여 기판과 두 간격재의 상부면의 사이의 길이를 다르게 할 수 있다. 즉, 두 간격재가 다른 길이를 가질 필요가 없으므로, 이들은 간단한 공정으로 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4은 도 1의 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극의 배치도이다.
도 5는 도 1의 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극의 일부와 제2 부화소 전극의 배치도이다.
도 6은 도 1의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 7은 도 1의 액정 표시 장치를 VII-VII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8은 도 1의 액정 표시 장치를 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 도 1 내지 도 8을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 4은 도 1의 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극의 배치도이다. 도 5는 도 1의 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극의 일부와 제2 부화소 전극의 배치도이다. 도 6은 도 1의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 7은 도 1의 액정 표시 장치를 VII-VII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 8은 도 1의 액정 표시 장치를 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 그리고 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저 제1 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제1 기판(110) 위에 게이트선(121), 기준 전압선(131), 그리고 제1 유지 전극(135)이 배치되어 있다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 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(미도시)을 포함한다.
기준 전압선(131)은 게이트선(121)과 평행하게 뻗을 수 있으며, 확장부(136)를 가지며, 확장부(136)는 뒤에서 설명하는 제3 드레인 전극(175c)과 연결되어 있다. 기준 전압선(131)은 화소 영역을 둘러싸는 제1 유지 전극(135)을 포함한다.
게이트선(121), 기준 전압선(131), 그리고 제1 유지 전극(135) 위에는 게이트 절연막(140)이 배치되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 이루어져 있는 선형 반도체(151), 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c)가 배치되어 있다.
선형 반도체(151) 위에는 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161)이 배치되어 있고, 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c) 위에는 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165b)가 배치되어 있다.
선형 저항성 접촉 부재(161) 및 섬형 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165b)와 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함하는 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173a, 173b 173c, 175a, 175b, 175c)가 배치되어 있다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 제2 드레인 전극(175b)은 제3 소스 전극(173c)과 연결되어 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 선형 반도체(151)는 데이터선(171) 아래에 위치한다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qa)를 형성하며, 제1 박막 트랜지스터(Qa)의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 제1 반도체(154a)에 형성된다. 이와 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 형성하며, 제2 박막 트랜지스터(Qb)의 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 제2 반도체(154b)에 형성된다. 또한, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 형성하며, 제3 박막 트랜지스터(Qc)의 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 제3 반도체(154c)에 형성된다.
데이터 도전체(171, 173a, 173b 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있는 제1 보호막 (180a)이 배치되어 있다.
제1 보호막(180a) 위에는 적색 색필터(230R), 녹색 색필터(230G), 청색 색필터(230B)가 위치한다. 서로 인접한 두 색필터 예를 들어, 적색 색필터(230R) 및 녹색 색필터(230G)는 데이터선(171)에 대응하는 부분에서 중첩한다. 서로 인접한 두 색필터가 중첩하는 부분에서는 색필터의 두께는 적색, 녹색 및 청색 색필터(230R, 230G, 230B) 각각의 두께보다 더 두껍다.
적색, 녹색 및 청색 색필터(230R, 230G, 230B) 위에는 덮개막(capping layer)(80)이 위치한다. 덮개막(80)은 적색, 녹색 및 청색 색필터(230R, 230G, 230B)가 들뜨는 것을 방지하고 적색, 녹색 및 청색 색필터(230R, 230G, 230B)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.
덮개막(80) 위에는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1), 차폐 전극(198) 및 식각 방지막(199)이 배치되어 있다. 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1), 차폐 전극(198) 및 식각 방지막(199)은 동일한 물질로 이루어져 있다.
차폐 전극(198)은 데이터선(171)에 대응하는 부분에 배치되어 있으며, 차폐 전극(198)에는 제2 표시판(200) 배치되어 있는 공통 전극(270)에 인가되는 전압과 동일한 전압이 인가된다. 이에 따라, 데이터선(171)이 액정층(3)의 액정 분자에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다. 또한, 차폐 전극(198)은 공통 전극(270)과 동일한 전압이 인가되므로, 차폐 전극(198)과 공통 전극(270) 사이에는 전기장이 형성되지 않는다.
도 4를 참고하면, 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)은 화소 영역의 중앙부에 위치하는 가로 연결부와, 가로 연결부 주위에 위치하여, 가로 연결부를 둘러싸는 네 개의 평행 사변형을 포함하는 평면 형태를 가진다. 가로 연결부의 중앙부분에는 확장부(193)가 위치한다. 또한, 화소 영역의 세로 중앙 부분을 따라 위와 아래로 뻗어 있는 돌출부를 가진다. 이처럼, 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)은 화소 영역의 일부분에 위치한다.
덮개막(80)과 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1) 위에는 제2 보호막(180b)이 배치되어 있다.
제2 보호막(180b)에는 차폐 전극(198)의 일부를 노출하는 제1 개구부(188)와 식각 방지막(199)을 노출하는 제2 개구부(189)가 형성되어 있다. 제1 개구부(188) 및 제2 개구부(189)는 식각으로 형성하는데, 차폐 전극(198)과 식각 방지막(199)은 제1 개구부(188) 및 제2 개구부(189)의 형성 시, 과식각되어 덮개막(80)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 한다.
제2 보호막(180b) 위에는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)과 제2 부화소 전극(191b)이 배치되어 있다. 제2 부화소 전극(191b)의 일부는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)과 중첩한다.
도 5를 참고하면, 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)과 제2 부화소 전극(191b)은 서로 분리되어 있다.
제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)은 화소의 중앙 부분에 위치하고, 전체적인 형상은 마름모 형상이다. 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)은 중앙 부분의 십자형 줄기부(91)와 십자형 줄기부(91)로부터 뻗어 나와있는 복수의 제1 가지 전극들(194)을 포함한다. 복수의 제1 가지 전극들(194)은 서로 다른 네 개의 방향으로 뻗어 있다.
제2 부화소 전극(191b)은 화소 영역의 외곽을 둘러싸도록 형성되어 있는 외곽 줄기부와 외곽 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 제2 가지 전극들(195)을 포함한다. 복수의 제2 가지 전극들(195)은 서로 다른 네 개의 방향으로 뻗어 있다.
제1 보호막(180a), 적색 색필터(230R) 및 덮개막(80)에는 제1 드레인 전극(175a)의 일부분을 노출하는 제1 접촉 구멍(185a)이 형성되어 있고, 제1 보호막(180a), 적색 색필터(230R), 덮개막(80) 및 제2 보호막(180b)에는 제2 드레인 전극(175b)의 일부분을 노출하는 제2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있다. 또한, 제2 보호막(180b)에는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 중앙 부분을 노출하는 제3 접촉 구멍(186)이 형성되어 있다. 또한, 제1 보호막(180a)과 적색 색필터(230R)에는 기준 전압선(131)의 확장부(136)의 일부분을 노출하는 제4 접촉 구멍(185c)가 형성되어 있다.
제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)에 물리적 전기적으로 연결되어 있고, 제2 부화소 전극(191b)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 물리적 전기적으로 연결되어 있다. 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 각기 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
또한, 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)은 제2 보호막(180b)에 형성되어 있는 제3 접촉 구멍(186)을 통해 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 확장부(193)와 연결되어 있다. 또한, 기준 전압선(131)의 확장부(136)는 제4 접촉 구멍(185c)을 통해 제3 드레인 전극(175c)과 연결되어 있다.
또한, 제2 보호막(180b), 노출된 차폐 전극(198) 및 노출된 식각 방지막(199) 위에는 차광 부재(220)가 배치되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 화소 영역 외에 배치되어 있다. 이에 따라, 차광 부재(220)는 화소 영역에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1), 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2) 및 제2 부화소 전극(191b)과는 중첩하지 않는다.
한편, 차폐 전극(198)은 데이터선(171)에 대응하는 부분에 배치되어있고, 서로 인접한 두 색필터 예를 들어, 적색 색필터(230R) 및 녹색 색필터(230G)는 데이터선(171)에 대응하는 부분에서 중첩한다. 이러한 이유로 인하여 차폐 전극(198)이 배치되어 있는 부분은 다른 부분 즉, 중첩하지 않는 각 색필터(230R, 230G, 230B)가 배치되어 있는 부분보다 더 두꺼워 차폐 전극(198) 위에 배치되어 있는 차광 부재(220)는 제2 표시판(200)에 접촉할 수도 있다.
하지만, 본 실시예에서는 제2 보호막(180b)의 제1 개구부(188)에 의해 차폐 전극(198)이 노출되기 때문에 차폐 전극(198) 위에 배치되어 있는 차광 부재(220)의 높이는 제2 보호막(180b)의 두께만큼 낮아지게 된다. 이에, 차광 부재(220)는 제2 표시판(200)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
차광 부재(220) 위에는 제1 간격재(320a) 및 제2 간격재(320b)가 배치되어 있다. 제1 간격재(320a), 제2 간격재(320b) 및 차광 부재(220)는 동일한 물질로 이루어져 있다.
제1 간격재(320a) 및 제2 간격재(320b)의 길이는 실질적으로 동일하다. 하지만, 제2 간격재(320b)는 노출된 차폐 전극(198)에 대응하는 부분에 배치되어 있으므로, 제1 기판(110)과 제2 간격재(320b)의 상부면 사이의 거리는 제1 기판(110)과 제1 간격재(320a)의 상부면 사이의 거리보다 더 낮다. 이에, 제1 간격재(320a)는 제2 표시판(200)과 접촉하고, 제2 간격재(320b)는 제2 표시판(200)으로부터 떨어져 있다.
제1 간격재(320a)는 제2 표시판(200)과 접촉하고 있으며, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 역할을 한다. 또한, 제1 간격재(320a)는 탄성을 가지고 있어 외부 힘에 대해 압축되었다가 다시 원 상태로 복귀할 수 있다.
제2 간격재(320b)는 제2 표시판(200)으로부터 떨어져 있으며, 제1 간격재(320a)에 일정 값 이상의 외부 힘이 가해졌을 때 제2 표시판(200)과 맞닿아 제1 간격재(320a)에 가해진 외부 힘을 분산시켜 준다. 이로써 제2 간격재(320b)가 외부 힘에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
제1 간격재(320a) 및 제2 간격재(320b)의 재료가 차광 부재(220)의 재료와 동일하고, 제1 간격재(320a) 및 제2 간격재(320b)의 길이가 실질적으로 동일하기 때문에, 제1 간격재(320a) 및 제2 간격재(320b)의 형성 시 하프톤(halt ton) 마스크를 간단한 제조 공정으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 검은색 안료를 포함하는 양성 감광제를 도포하고, 이를 노광할 때, 제1 간격재(320a) 및 제2 간격재(320b)이 될 부분에는 광마스크의 광 차단부를 배치하고, 차광 부재(220)가 될 부분에는 광마스크의 슬릿부를 배치하고, 차광 부재(220)가 형성되지 않는 나머지 부분에는 광마스크의 투명부를 배치하고 노광을 진행함으로써 제1 간격재(320a), 제2 간격재(320b) 및 차광 부재(220)를 하나의 마스크로 형성할 수 있다.
이제, 제2 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 기판(210) 위에 차광 부재(220)와 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.
제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있다. 이러한 두 편광자의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 그러나, 편광자는 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200) 중 어느 하나의 바깥쪽 면에만 배치될 수도 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 전기장이 없는 상태에서 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단된다.
또한, 앞서 언급한 바와 같이, 차폐 전극(198)은 공통 전극(270)과 동일한 전압이 인가되어, 차폐 전극(198)과 공통 전극(270) 사이에는 전기장이 형성되지 않으므로, 차폐 전극(198)이 형성된 부분은 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단된다. 즉, 차폐 전극(198)은 차광 부재(220)의 역할도 한다.
액정층(3)과 배향막 중 적어도 하나는 광 반응성 물질, 보다 구체적으로 반응성 메소겐(reactive mesogen)을 포함할 수 있다.
그러면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대하여 간략하게 설명한다.
게이트선(121)에 게이트 온 신호가 인가되면, 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 그리고 제3 게이트 전극(124c)에 게이트 온 신호가 인가되어, 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온 된다. 이에 따라, 데이터선(171)에 인가된 데이터 전압은 턴 온 된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통해 각각 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에 인가된다.
이 때, 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에는 동일한 크기의 전압이 인가된다. 하지만, 제2 부화소 전극(191b)에 인가된 전압은 제2 스위칭 소자(Qb)와 직렬 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압된다. 따라서, 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압은 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압보다 더 작게 된다.
본 실시예에서는 제2 스위칭 소자(Qb)와 직렬 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기가 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 커지는 모든 다른 경우에 적용 가능하다.
다시 도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역은 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)에 위치하는 제1 영역(H), 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 일부분과 제2 부화소 전극(191b)의 일부분이 위치하는 제2 영역(M), 그리고 제2 부화소 전극(191b)의 일부분이 위치하는 제3 영역(L)으로 이루어진다.
제1 영역(H), 제2 영역(M), 그리고 제3 영역(L)은 제1 가지 전극들(194) 또는 제2 가지 전극들(195)이 뻗어 있는 방향에 따라 각기 네 개의 영역으로 이루어진다.
그러면, 도 6 내지 도 8을 참고하여, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역이 포함하는 제1 영역(H), 제2 영역(M), 그리고 제3 영역(L)에 대하여 설명한다.
도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역의 제1 영역(H)은 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 확장부(193)와 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 십자형 줄기부(91)는 제3 접촉 구멍(186)을 통해 서로 연결되어, 같은 크기의 전압이 인가된다. 이에, 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)과 제2 표시판(200)에 위치하는 공통 전극(270)이 전기장을 생성한다.
이 때, 복수의 제1 가지 전극들(194)의 가장 자리에 의해 발생하는 프린지 필드에 의하여, 제1 영역(H)에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자들은 서로 다른 네 개의 방향으로 눕게 된다. 보다 구체적으로, 복수의 제1 가지 전극들(194)에 의한 프린지 필드의 수평 성분은 복수의 제1 가지 전극들(194)의 변에 거의 수평하기 때문에, 액정 분자들은 복수의 제1 가지 전극들(194)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다.
도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역의 제2 영역(M)은 제1 표시판(100)에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 일부분과 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195)의 일부분이 제2 보호막(180b)을 사이에 두고 서로 중첩한다.
따라서, 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195)과 제2 표시판(200)의 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전기장과 함께, 제2 부화소 전극(191b)의 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195) 사이에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전기장, 그리고 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195)과 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1) 사이에 형성되는 전기장에 의하여, 액정층(3)의 액정 분자가 배열되게 된다.
이 때, 복수의 제2 가지 전극들(195)의 가장 자리에 의해 발생하는 프린지 필드에 의하여, 제2 영역(M)에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자들은 서로 다른 네 개의 방향으로 눕게 된다. 보다 구체적으로, 복수의 제2 가지 전극들(195)에 의한 프린지 필드의 수평 성분은 복수의 제2 가지 전극들(195)의 변에 거의 수평하기 때문에, 액정 분자들은 복수의 제2 가지 전극들(195)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다.
앞서 설명하였듯이, 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기는 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기보다 작다. 따라서, 상대적으로 높은 전압이 인가되는 제1 부화소 전극(191a)이 위치하는 제1 영역(H)에 형성되는 전기장 세기에 비하여, 제2 영역(M)에 형성되는 전기장의 세기는 상대적으로 작다.
다음으로 도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역의 제3 영역(L)은 제1 표시판(100)에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195)과 제2 표시판(200)에 위치하는 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성한다.
이 때, 복수의 제2 가지 전극들(195)의 가장 자리에 의해 발생하는 프린지 필드에 의하여, 제2 영역(M)에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자들은 서로 다른 네 개의 방향으로 눕게 된다. 보다 구체적으로, 복수의 제2 가지 전극들(195)에 의한 프린지 필드의 수평 성분은 복수의 제2 가지 전극들(195)의 변에 거의 수평하기 때문에, 액정 분자들은 복수의 제2 가지 전극들(195)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다.
앞서 설명하였듯이, 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 제2 전압의 크기는 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 제1 전압의 크기보다 작다.
따라서, 제1 영역(H)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기가 가장 크고, 제3 영역(L)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기가 가장 작다. 제2 영역(M)에는 제2 부화소 전극(191b)의 아래쪽에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 전기장의 영향이 존재하기 때문에, 제2 영역(M)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기는 제1 영역(H)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기보다는 작고, 제3 영역(L)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기보다는 크게 된다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 화소 영역을 상대적으로 높은 제1 전압이 인가되는 제1 부화소 전극(191a)이 위치하는 제1 영역, 제1 부화소 전극(191a)의 일부분과 상대적으로 낮은 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극(191b)의 일부분이 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제2 영역, 그리고 상대적으로 낮은 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극(191b)이 위치하는 제3 영역으로 구분하게 된다.
따라서, 제1 영역, 제2 영역, 그리고 제3 영역에 대응하는 액정 분자들에 가해지는 전기장의 세기가 다르게 되어, 액정 분자들이 기울어지는 각도가 다르게 되고, 이에 따라 각 영역의 휘도가 달라진다.
이와 같이, 하나의 화소 영역을 서로 다른 휘도를 가지는 3개의 영역으로 구분하게되면, 계조에 따른 투과율의 변화를 완만하게 조절함으로써, 측면에서 저계조와 고계조에서도 계조 변화에 따라 투과율이 급격히 변화하는 것을 방지함으로써, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 저계조와 고계조에서도 정확한 계조 표현이 가능하다.
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.

Claims (20)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선 위에 배치되어 있는 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 및 상기 데이터선 위에 배치되어 있는 복수의 색필터,
    상기 복수의 색필터 위에 배치되어 있는 덮개막,
    상기 덮개막 위에 배치되어 있는 차폐 전극,
    상기 덮개막 위에 배치되어 있으며, 상기 차폐 전극의 일부를 노출하는 제1 개구부를 포함하는 절연막, 그리고
    상기 절연막 및 노출된 상기 차폐 전극 위에 배치되어 있는 차광 부재를 포함하고,
    상기 차폐 전극은 상기 데이터선에 대응하는 부분에 배치되어 있고,
    상기 복수의 색필터는 인접하는 제1 색필터 및 제2 색필터를 포함하고,
    인접하는 상기 제1 색필터 및 상기 제2 색필터가 중첩하는 색필터 중첩 영역은 상기 데이터선과 중첩하고,
    상기 절연막의 상기 제1 개구부는 상기 색필터 중첩 영역과 중첩하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 차광 부재 위에 배치되어 있으며 두께가 서로 동일한 제1 간격재 및 제2 간격재를 더 포함하고,
    상기 제1 기판과 상기 제1 간격재의 상부면 사이의 거리는 상기 제1 기판과 상기 제2 간격재의 상부면 사이의 거리보다 더 긴 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 차폐 전극과 동일한 층에 형성되어 있는 식각 방지막을 더 포함하고,
    상기 식각 방지막은 상기 제2 간격재 아래에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 절연막은 상기 식각 방지막을 노출하는 제2 개구부를 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 식각 방지막과 상기 차폐 전극은 동일한 재료로 이루어져 있는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 차폐 전극과 동일한 층에 배치되어 있고, 상기 차폐 전극과 분리되어 있으며, 제1 전압이 인가되는 제1 부화소 전극의 제1 부영역,
    상기 절연막의 일부 위에 배치되어 있고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역에 연결되어 있는 상기 제1 부화소 전극의 제2 부영역,
    상기 절연막의 일부 위에 배치되어 있고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역과 분리되어 있으며, 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 그리고
    상기 제2 기판에 위치하며 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 전압과 상기 공통 전압의 차이는 상기 제2 전압과 상기 공통 전압의 차이보다 큰 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역과 상기 차폐 전극은 동일한 재료로 이루어져 있는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역과 상기 제1 부화소 전극의 제2 부영역은 상기 절연막에 형성된 접촉 구멍을 통해 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역이 위치하는 제1 영역,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 제1 부분과 상기 제2 부화소 전극의 제1 부분이 상기 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제2 영역,
    상기 제2 부화소 전극의 제2 부분이 위치하는 제3 영역을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역은 중앙 부분의 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 복수의 제1 가지 전극들을 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 복수의 제1 가지 전극들을 서로 다른 네 개의 방향으로 뻗어 있는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 부화소 전극의 상기 제1 부분과 상기 제2 부화소 전극의 상기 제2 부분은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 제2 가지 전극들을 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 제1 부분은 통판 형태의 판형 부분인 액정 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 차폐 전극과 동일한 층에 배치되어 있고, 상기 차폐 전극과 분리되어 있으며, 제1 전압이 인가되는 제1 부화소 전극의 제1 부영역,
    상기 절연막의 일부 위에 배치되어 있고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역에 연결되어 있는 상기 제1 부화소 전극의 제2 부영역,
    상기 절연막의 일부 위에 배치되어 있고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역과 분리되어 있으며, 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 그리고
    상기 제2 기판에 위치하며 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 전압과 상기 공통 전압의 차이는 상기 제2 전압과 상기 공통 전압의 차이보다 큰 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역과 상기 차폐 전극은 동일한 재료로 이루어져 있는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역이 위치하는 제1 영역,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 제1 부분과 상기 제2 부화소 전극의 제1 부분이 상기 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제2 영역,
    상기 제2 부화소 전극의 제2 부분이 위치하는 제3 영역을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역은 중앙 부분의 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 복수의 제1 가지 전극들을 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 복수의 제1 가지 전극들을 서로 다른 네 개의 방향으로 뻗어 있는 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 제2 부화소 전극의 상기 제1 부분과 상기 제2 부화소 전극의 상기 제2 부분은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 제2 가지 전극들을 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 제1 부분은 통판 형태의 판형 부분인 액정 표시 장치.
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