KR102241382B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터, 상기 데이터선 위에 위치하는 세로 차광 부재, 상기 세로 차광 부재 위에 위치하며 공통 전압을 인가받는 차폐 전극, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 대향하게 위치하는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 및 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지고, 전극에 전압을 인가하여 전계를 형성함으로써 액정층의 액정 분자들을 재배열시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표시하는 장치이다.
액정 표시 장치에서 액정층의 액정 분자를 원하는 방향으로 배열하기 위하여 배향막을 이용한다. 또한, 액정층에 전계가 인가될 경우 액정 분자의 거동을 위한 방향을 미리 결정해 주기 위해서, 액정 분자는 선경사(pretilt)를 갖도록 배열된다. 액정 분자의 선경사를 위해, 액정층에 리액티브 메조겐(reactive mesogen)을 혼합하여 광중합하는 방법이 알려져 있다.
한편 최근 액정 표시 장치는 대형화되고 있는 추세이고, 시청자의 몰입도 및 임장감을 높여주기 위해 곡면(curved) 표시 패널이 개발되고 있다. 그런데 표시 패널이 휘게 되면서 액정층이 눌리는 현상이 발생할 있으며, 이에 따라 빛샘이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 표시 품질이 우수한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 곡면 표시 장치에서 두 표시판 간의 액정 눌림으로 인해 발생하는 화질 저하 또는 쇼트 등을 방지할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터, 상기 데이터선 위에 위치하는 세로 차광 부재, 상기 세로 차광 부재 위에 위치하며 공통 전압을 인가받는 차폐 전극, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 대향하게 위치하는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 및 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.
상기 액정 표시 장치는 곡면형(curved)일 수 있다.
상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 제1 보호층, 상기 제1 보호층 위에 위치하는 색필터, 및 상기 색필터 및 상기 세로 차광 부재 위에 위치하는 제2 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 세로 차광 부재와 상기 색필터는 일부 중첩할 수 있다.
인접한 두 상기 색필터는 상호 중첩하지 않을 수 있다.
상기 게이트선 위에 위치하는 게이트 절연막을 더 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 제1 보호층, 상기 제1 보호층 위에 위치하는 색필터, 및 상기 색필터 위에 위치하는 제2 보호층을 더 포함하고, 상기 세로 차광 부재는 상기 제2 보호층 위에 위치할 수 있다.
인접한 상기 색필터는 상호 중첩할 수 있다.
상기 세로 차광 부재는 상기 데이터선과 중첩하고, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하며, 상기 게이트선과 중첩하는 가로 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 차폐 전극과 상기 화소 전극은 동시에 형성되며, 동일한 재질일 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 공통 전극과 동일한 전압을 인가 받을 수 있다.
상기 차폐 전극과 맞닿는 상기 세로 차광 부재의 일면은 평평할 수 있다.
상기 화소 전극은 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하고, 상기 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극은 상기 게이트선을 기준으로 이격될 수 있다.
상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 덮개막을 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 액정 표시 장치에 따르면 곡면 액정 표시 장치로 구현되더라도, 빛샘 현상에 의한 휘도 저하 및 상하부 기판 사이 쇼트 발생의 제어가 가능한 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 한 화소의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 화소의 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선에 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선에 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 2의 IV-IV선을 자른 단면도이다.
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.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다. 도 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 그 구동 방법에 대하여 설명한다.
액정 표시 장치의 한 화소(PX)는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL), 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL) 및 분압 기준 전압을 전달하는 분압 기준 전압선(RL)을 포함하는 복수의 신호선, 그리고 이들 신호선에 연결되어 있는 제1, 제2 및 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc), 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있고, 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 같은 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있다. 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 같은 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있고, 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) 및 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴온된다. 그 결과, 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통하여 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된다. 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된 데이터 전압은 서로 동일하므로 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)는 공통 전압과 데이터 전압의 차이만큼 동일한 값으로 충전되지만, 이와 동시에, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 턴온된 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압된다. 따라서 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 공통 전압과 분압 기준 전압의 차이에 의해 낮아진다.
제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압이 달라짐으로써, 제1 부화소와 제2 부화소에서 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르게 되고 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라진다. 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상을 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 만들 수 있고, 이것은 측면 시인성의 향상을 의미한다.
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 포함하지만, 실시예에 따라서 다르게 구성할 수 있다. 예컨대, 제2 액정 축전기(Clcb)를 감압(step-down) 축전기에 연결할 수 있다. 구체적으로, 감압 게이트선에 연결된 제1 단자, 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결된 제2 단자 및 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(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수 있다. 다른 예로서, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb)가 각기 서로 다른 데이터선에 연결되어, 서로 다른 데이터 전압을 인가받도록 함으로써, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참고하여, 도 1에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이고, 도 3는 도2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정 분자(31)를 포함하는 액정층(3), 그리고 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 제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 분압 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다. 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) 및 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 또한 위치한다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 위치하고, 게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체층(154a), 제2 반도체층(154b) 및 제3 반도체층(154c)이 위치한다. 반도체층(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 위치한다.
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(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다. 데이터 도전체 및 그 아래에 위치하는 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 포함하며, 동일한 평면 형태의 반도체층(151) 및 저항성 접촉 부재(161)를 포함할 수 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 섬형 반도체층(154a)와 함께 하나의 제1 박막 트랜지스터(Qa)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체층(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)는 제2 섬형 반도체층(154b)과 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 제2 반도체층(154b)에 형성된다. 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)는 제3 섬형 반도체층(154c)와 함께 하나의 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 제3 반도체층(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 반도체층(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 제1 보호막(180p)이 위치한다. 제1 보호막(180p)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막일 수 있다. 제1 보호막(180p)은 색필터(230)의 안료가 노출된 반도체층(154a, 154b, 154c) 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1 보호막(180p) 위에는 세로 차광 부재(220a) 및 색필터(230)가 위치하며, 본 발명의 일 실시예에 따라 세로 차광 부재(220a)가 먼저 형성된다.
세로 차광 부재(220a)는 데이터선(171)과 동일 유사한 평면 형상을 가질 수 있으며, 데이터선(171)을 커버하도록 형성된다.
색필터(230)는 서로 인접한 두 개의 데이터선을 따라 세로 방향으로 뻗어 있다. 인접하게 위치하는 두 색필터(230)는 상호 중첩하지 않을 수 있으며, 특히 데이터선(171)을 기준으로 이격될 수 있다.
데이터선(171)을 기준으로 하면, 세로 차광 부재(220a)는 데이터선(171)을 덮고 있으며, 세로 차광 부재(220a)의 양 옆으로 색필터(230)가 위치할 수 있다. 이에 따라 세로 차광 부재(220a)와 색필터(230)는 일부 중첩할 수 있다.
세로 차광 부재(220a) 및 색필터(230) 위에는 제2 보호막(180q)이 위치한다. 제2 보호막(180q)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막일 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), 색필터(230) 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 위치한다. 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(191)이 위치한다. 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, IZO 등의 투명한 도전성 물질로 만들어지거나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 각각 도 5에 도시한 기본 전극 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. 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 후술하는 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전계를 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.
차폐 전극(199)은 세로 차광 부재(220a) 위에 위치하며, 화소 전극(191)과 동일한 층에 위치할 수 있다.
차폐 전극(199)은 데이터선(171)과 중첩하도록 위치하며, 특히 데이터선(171)의 평면 형상과 동일 유사한 형상을 가질 수 있다. 차폐 전극(1990은 하나의 화소 영역에 대해 가장자리를 따라 데이터선(171) 상부에 양쪽으로 위치한다.
차폐 전극(199)은 하나의 화소 영역마다 분리되어 위치하는 것이 아니라, 인접한 전체 화소에 대하여 하나로 연결될 수 있다.
차폐 전극(199)과 세로 차광 부재(220a)가 맞닿는 면은 평평하게 형성되는바, 차폐 전극(199)과 공통 전극(270) 사이에 안정적인 전계의 형성이 가능하고, 이를 통한 액정 제어가 가능하다.
차폐 전극(199)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다. 즉, 차폐 전극(199)은 화소 전극(191)과 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 다른 물질로 이루어질 수도 있다. 차폐 전극(199)과 화소 전극(191)과 동일한 마스크를 사용하여 동시에 형성될 수 있다.
차폐 전극(199)은 공통 전극(270)과 동일한 전압을 인가 받는바, 차폐 전극(199)과 공통 전극(270) 사이에서는 전계가 생기지 않고, 차폐 전극(199)과 공통 전극(270) 사이에 위치하는 액정 분자들은 배향되지 않는다. 따라서, 상기에 위치하는 액정은 블랙 상태가 되며, 이를 통해 차광 부재 기능을 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 세로 차광 부재(220a) 뿐만 아니라 차폐 전극(199)에 의해서도 차광 기능을 가질 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 하부 배향막(11)이 위치한다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 가로 차광 부재(220b)가 위치한다. 가로 차광 부재(220b)는 블랙 매트릭스(BM)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 가로 차광 부재(220b)는 게이트선(121)에 대응하는 영역에 위치할 수 있다. 즉, 열 방향으로 연장된 가로 차광 부재(220b)를 제공할 수 있다.
차광 부재 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 평탄면을 제공한다. 실시예에 따라서 덮개막(250)은 생략될 수 있다.
덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체로 형성될 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 상부 배향막(21)이 형성되어 있다.
액정층(3)은 복수의 액정 분자(31)를 포함하고, 액정 분자(31)는 두 전계 생성 전극(191, 270)에 전압이 인가되지 않은 상태에서 두 기판(110, 210)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되고, 화소 전극(191)의 절개 패턴의 길이 방향과 동일한 방향으로 기울어진 선경사를 가지도록 배향되어 있다.
이상과 같은 표시 장치는 곡면형(curved) 표시 장치 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 평평한 세로 차광 부재 위에 차폐 전극이 위치하는바, 상부 기판의 공통 전극과 안정적인 전계를 형성한다. 따라서 차광 기능을 하는 액정의 제어가 용이하다.
또한 차폐 전극이 색필터가 중첩하는 위치 등과 같이 소정의 단차를 가지는 위치에 형성되는 경우, 차폐 전극을 형성함에 있어 패턴이 일부 틀어지는 문제가 있을 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면 차폐 전극은 평평한 세로 차광 부재 위에 형성되는바, 안정적인 패턴 형성이 가능하다.
또한 별도의 단차 없이 평평하게 형성되는 세로 차광 부재 및 차폐 전극에 의하면, 표시 장치의 만곡에도 상하부 기판 사이의 쇼트를 방지할 수 있다.
또한 세로 차광 부재가 하부 기판에 위치함에 따라, 차폐 전극 이외의 세로 차광 부재 역시 데이터선 부근에서 발생하는 빛샘 현상을 제어한다. 이에 따르면 표시 장치의 휘도가 개선된다.
도 5를 참고하여 화소 전극(191)의 기본 전극에 대하여 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 기본 전극의 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(193) 및 이와 직교하는 세로 줄기부(192)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 기본 전극은 가로 줄기부(193)와 세로 줄기부(192)에 의해 제1 부영역(Da), 제2 부영역(Db), 제3 부영역(Dc) 및 제4 부영역(Dd)으로 나뉘어지며, 제1 내지 제4 부영역(Da, Db, Dc, Dd)은 복수의 제1 미세 가지부(194a), 복수의 제2 미세 가지부(194b), 복수의 제3 미세 가지부(194c) 및 복수의 제4 미세 가지부(194d)를 개별적으로 포함한다.
제1 미세 가지부(194a)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 좌상향 방향으로 비스듬하게 뻗어 있고, 제2 미세 가지부(194b)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 우상향 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 제3 미세 가지부(194c)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 좌하향 방향으로 뻗어 있고, 제4 미세 가지부(194d)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 우하향 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 약 2.5 내지 5.0μm일 수 있고, 한 부영역(Da, Db, Dc, Dd) 내에서 이웃하는 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d) 사이의 간격은 약 2.5 내지 5.0μm일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 폭은 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에 가까울수록 넓어질 수 있으며, 하나의 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)에서 폭이 가장 넓은 부분과 가장 좁은 부분의 차이는 약 0.2 내지 1.5μm일 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. 이때, 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변은 전계를 왜곡하여 액정 분자(31)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전계의 수평 성분은 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변에 거의 수평이다. 따라서 도 5에 도시한 바와 같이 액정 분자(31)는 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.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 2의 IV-IV선을 자른 단면도이다. 앞서 설명한 구성요소와 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 일 실시예에 따른 표시 장치와 제1 보호막(180p)에 이르는 적층 구조가 동일할 수 있다.
다음 제1 보호막(180p) 위에는 색필터(230)가 위치한다. 색필터(230)는 서로 인접한 두 개의 데이터선을 따라 세로 방향으로 뻗어 있다. 인접하게 위치하는 두 색필터(230)는 상호 중첩할 수 있으며, 특히 데이터선(171) 부근에서 중첩되도록 형성될 수 있다.
다음, 색필터(230) 위에는 제2 보호막(180q)이 위치한다. 제2 보호막(180q)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막일 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), 색필터(230) 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 위치한다. 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.
세로 차광 부재(220a)는 제2 보호막(180q) 위에 위치한다. 세로 차광 부재(220a)는 데이터선(171)과 동일 유사한 평면 형상을 가질 수 있으며, 데이터선(171)과 중첩하도록 형성된다.
제2 보호막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(191)이 위치한다. 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, IZO 등의 투명한 도전성 물질로 만들어지거나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 각각 도 5에 도시한 기본 전극 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. 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 후술하는 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전계를 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.
차폐 전극(199)은 세로 차광 부재(220a) 위에 위치하며, 화소 전극(191)과 동일한 층에 위치할 수 있다.
차폐 전극(199)은 데이터선(171)과 중첩하도록 위치하며, 특히 데이터선(171)의 평면 형상과 동일 유사한 형상을 가질 수 있다. 차폐 전극(1990은 하나의 화소 영역에 대해 가장자리를 따라 데이터선(171) 상부에 양쪽으로 위치한다.
차폐 전극(199)은 하나의 화소 영역마다 분리되어 위치하는 것이 아니라, 인접한 전체 화소에 대하여 하나로 연결될 수 있다.
차폐 전극(199)과 세로 차광 부재(220a)가 맞닿는 면은 평평하게 형성되는바, 차폐 전극(199)과 공통 전극(270) 사이에 안정적인 전계의 형성이 가능하고, 이를 통한 액정 제어가 가능하다.
차폐 전극(199)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다. 즉, 차폐 전극(199)은 화소 전극(191)과 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 다른 물질로 이루어질 수도 있다. 차폐 전극(199)과 화소 전극(191)과 동일한 마스크를 사용하여 동시에 형성될 수 있다.
차폐 전극(199)은 공통 전극(270)과 동일한 전압을 인가 받는바, 차폐 전극(199)과 공통 전극(270) 사이에서는 전계가 생기지 않고, 차폐 전극(199)과 공통 전극(270) 사이에 위치하는 액정 분자들은 배향되지 않는다. 따라서, 상기에 위치하는 액정은 블랙 상태가 되며, 이를 통해 차광 부재 기능을 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 세로 차광 부재(220a) 뿐만 아니라 차폐 전극(199)에 의해서도 차광 기능을 가질 수 있다.
화소 전극(191) 및 차폐 전극(199) 위에는 하부 배향막(11)이 위치한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 기판의 구성 요소는 본 발명의 일 실시예와 동일 유사할 수 있다.
이상과 같은 표시 장치는 곡면형(curved) 표시 장치 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 평평한 세로 차광 부재 위에 차폐 전극이 위치하는바, 상부 기판의 공통 전극과 안정적인 전계를 형성한다. 따라서 차광 기능을 하는 액정의 제어가 용이하다.
또한 차폐 전극이 색필터가 중첩하는 위치 등과 같이 소정의 단차를 가지는 위치에 형성되는 경우, 차폐 전극을 형성함에 있어 패턴이 일부 틀어지는 문제가 있을 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면 차폐 전극은 평평한 세로 차광 부재 위에 형성되는바, 안정적인 패턴 형성이 가능하다.
또한 별도의 단차 없이 평평하게 형성되는 세로 차광 부재 및 차폐 전극에 의하면, 표시 장치의 만곡에도 상하부 기판 사이의 쇼트를 방지할 수 있다.
또한 세로 차광 부재가 하부 기판에 위치함에 따라, 차폐 전극 이외의 세로 차광 부재 역시 데이터선 부근에서 발생하는 빛샘 현상을 제어한다. 이에 따르면 표시 장치의 휘도가 개선된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 하부 표시판 200: 상부 표시판
110, 210: 기판 191: 화소 전극
3: 액정층 31: 액정 분자
11: 하부 배향막 21: 상부 배향막

Claims (14)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터,
    상기 데이터선 위에 위치하는 색필터 및 세로 차광 부재,
    상기 세로 차광 부재 위에 위치하며 공통 전압을 인가받는 차폐 전극,
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극,
    상기 제1 절연 기판과 대향하게 위치하는 제2 절연 기판,
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 및
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    상기 데이터선에 인접한 2 개의 상기 색필터는 상기 데이터선 상에서 중첩하며, 상기 세로 차광 부재는 인접한 2개의 상기 색필터가 중첩하는 영역 상에 위치하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 곡면형(curved)인 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 제1 보호층, 및
    상기 색필터 및 상기 세로 차광 부재 위에 위치하는 제2 보호층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 게이트선 위에 위치하는 게이트 절연막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제3항에서,
    상기 액정 표시 장치는,
    상기 세로 차광 부재는 상기 제2 보호층 위에 위치하는 액정 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 세로 차광 부재는 상기 데이터선과 중첩하고,
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하며, 상기 게이트선과 중첩하는 가로 차광 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 차폐 전극과 상기 화소 전극은 동시에 형성되며, 동일한 재질인 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 차폐 전극은 상기 공통 전극과 동일한 전압을 인가받는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 차폐 전극과 맞닿는 상기 세로 차광 부재의 일면은 평평한 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극은 상기 게이트선을 기준으로 이격된 액정 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 덮개막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
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