KR102367955B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 수직 배향 방식의 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 단위 영역을 포함하는 제1기판, 상기 제1기판 위에 위치하며 하나의 단위 영역에 위치하는 단위 전극부, 상기 단위 전극부와 마주하는 대향 전극, 상기 단위 전극부와 상기 대향 전극 사이에 위치하는 복수의 액정을 포함하는 액정층, 그리고 상기 제1기판과 상기 액정층 사이에 위치하며 상기 액정층을 향하여 돌출된 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 단위 전극부의 중심을 기준으로 서로 마주하며 제1방향과 나란한 변을 포함하는 한 쌍의 가로부, 상기 단위 전극부의 상기 중심을 기준으로 서로 마주하며 상기 제1방향과 교차하는 제2방향과 나란한 변을 포함하는 한 쌍의 세로부, 그리고 상기 제1방향 및 상기 제2방향에 비스듬한 방향에 나란한 제1 사선변을 포함하는 적어도 하나의 코너부를 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 수직 배향 방식의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display) 등의 표시 장치는 일반적으로 영상을 표시하는 단위인 복수의 화소를 포함하는 표시판을 포함한다.
액정 표시 장치의 표시판은 액정을 포함하는 액정층, 액정층의 액정의 배향을 제어하기 위한 전기장 생성 전극, 그리고 전기장 생성 전극의 적어도 일부에 전압을 인가하기 위한 복수의 신호선 및 이에 연결되어 있는 복수의 스위칭 소자를 포함한다. 전기장 생성 전극에 전압이 인가되면 액정층에 전기장이 생성되어 액정은 재배열되고, 이에 따라 투과되는 빛의 양을 조절하여 원하는 영상을 표시할 수 있다. 투과되는 빛의 양을 조절하기 위해 표시판은 적어도 하나의 편광자를 포함할 수 있다.
액정 표시 장치가 포함하는 전기장 생성 전극은 데이터 전압을 인가받는 화소 전극, 공통 전압을 인가받는 대향 전극을 포함한다. 화소 전극은 박막 트랜지스터일 수 있는 스위칭 소자를 통해 데이터 전압을 인가받을 수 있다. 화소 전극과 대향 전극은 액정층을 사이에 두고 서로 마주할 수도 있고 액정층을 기준으로 동일한 쪽에 위치할 수도 있다.
각 화소는 적색, 녹색 및 청색 등의 기본색을 나타낼 수 있다.
액정 표시 장치 중에서 액정층에 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정의 장축을 표시판의 면에 대하여 대체로 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)이 있다. 수직 배향 방식의 액정 표시 장치는 다른 방식에 비해 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하다.
이러한 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위하여 하나의 화소에 액정의 배향 방향이 다른 복수의 부영역 또는 도메인(domain)을 형성할 수 있다. 복수의 도메인을 형성하는 수단의 한 예로는 전기장 생성 전극에 슬릿 등의 절개부를 형성하는 등의 방법이 있다. 전기장 생성 전극에 절개부를 형성하면 절개부의 가장자리에 의해 프린지 필드(fringe field)가 생성되고 이에 따라 액정이 재배열됨으로써 복수의 도메인을 형성할 수 있다.
각 도메인 또는 부영역 내에서 액정들은 대체로 서로 동일한 방향으로 기울어진다.
광시야각을 구현하면서 액정의 응답 속도를 빠르게 하기 위하여 액정층에 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정이 선경사(pretilt)를 가지도록 하는 초기 배향 방법이 사용되기도 한다. 액정이 여러 방향으로 선경사를 갖도록 하기 위해 배향 방향이 여러 방향인 배향막을 쓰거나 액정층 또는 배향막에 배향 보조제를 첨가하고 액정층에 전기장을 가한 다음 배향 보조제를 경화시키기도 한다.
그러나 선경사를 위한 배향 보조제를 포함하는 액정 표시 장치를 제조하기 위해서는 배향 보조제 및 자외선 경화 공정 등이 추가되어야 하므로 새로운 공정 라인이 필요하고 비용이 추가된다. 따라서 액정 표시 장치의 제조 비용 또한 높아지고 추가 제조 설비가 필요하며 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 배향 제어력 및 투과율을 높일 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 단위 영역을 포함하는 제1기판, 상기 제1기판 위에 위치하며 하나의 단위 영역에 위치하는 단위 전극부, 상기 단위 전극부와 마주하는 대향 전극, 상기 단위 전극부와 상기 대향 전극 사이에 위치하는 복수의 액정을 포함하는 액정층, 그리고 상기 제1기판과 상기 액정층 사이에 위치하며 상기 액정층을 향하여 돌출된 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 단위 전극부의 중심을 기준으로 서로 마주하며 제1방향과 나란한 변을 포함하는 한 쌍의 가로부, 상기 단위 전극부의 상기 중심을 기준으로 서로 마주하며 상기 제1방향과 교차하는 제2방향과 나란한 변을 포함하는 한 쌍의 세로부, 그리고 상기 제1방향 및 상기 제2방향에 비스듬한 방향에 나란한 제1 사선변을 포함하는 적어도 하나의 코너부를 포함한다.
상기 제1 사선변이 상기 제1방향과 이루는 예각은 대략 40도 이상 대략 90도 미만일 수 있다.
상기 가로부 및 세로부는 상기 단위 영역이 포함하는 투광 영역 주위의 적어도 일부를 따라 형성되어 있을 수 있다.
상기 돌기는 상기 돌기의 하부면에 대해 비스듬하게 기울어진 제1측면을 포함할 수 있다.
상기 단위 영역은 상기 액정층에 전기장이 생성되었을 때 상기 액정이 서로 다른 방향으로 기울어지는 복수의 부영역을 포함하고, 상기 제1측면 위에 위치하는 상기 액정은 상기 부영역에서 상기 액정이 기울어지는 방향으로 선경사를 이룰 수 있다.
상기 제1측면이 상기 돌기의 하부면과 이루는 각은 대략 40도 내지 대략 50도일 수 있다.
상기 돌기는 상기 투광 영역보다 광투과율이 낮은 차광 영역에 포함되어 있을 수 있다.
상기 단위 전극부는 인접한 상기 부영역 사이의 경계에 위치하는 줄기부 및 상기 줄기부와 연결되어 있는 복수의 가지부를 포함하고, 상기 가지부는 상기 제1방향 및 상기 제2방향과 다른 방향으로 연장되어 있을 수 있다.
상기 단위 전극부는 상기 단위 전극부의 적어도 한 모서리에 위치하는 적어도 하나의 평판부를 포함할 수 있다.
상기 평판부는 상기 제1방향에 대해 비스듬한 방향으로 연장된 제2사선변을 포함하고, 상기 제2사선변은 상기 부영역 내부에 위치할 수 있다.
상기 제1사선변은 상기 평판부와 중첩할 수 있다.
상기 제2사선변은 상기 제2사선변과 마주하는 상기 가지부와 이격되어 있을 수 있다.
상기 복수의 가지부의 끝단의 변은 상기 돌기와 중첩할 수 있다.
상기 제1측면이 상기 돌기의 하부면과 이루는 각은 대략 1도 내지 대략 2도일 수 있다.
상기 코너부가 대응하는 하나의 상기 부영역에서 차지하는 면적은 대략 50% 이하일 수 있다.
상기 코너부는 상기 투광 영역에 포함되어 있을 수 있다.
상기 코너부의 최고 두께는 대략 0.5 um 이하일 수 있다.
상기 제1기판과 상기 액정층을 사이에 두고 마주하는 제2기판, 그리고 상기 제1기판 위에 위치하는 스페이서를 더 포함하고, 상기 돌기와 상기 스페이서는 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 스페이서 및 상기 돌기와 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함하고 상기 스페이서보다 작은 두께를 가지는 메인 차광부를 더 포함하고, 상기 메인 차광부는 차광 영역에 위치할 수 있다.
상기 제1사선변은 상기 가로부 또는 상기 세로부의 변과 연결되어 있을 수 있다.
하나의 영상 신호에 대한 영상을 표시하는 화소를 포함하고, 상기 화소는 복수의 상기 단위 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 단위 영역(SP)을 포함하는 제1기판, 상기 제1기판 위에 위치하며 하나의 단위 영역(SP)에 위치하는 단위 전극부(191), 상기 단위 전극부와 마주하는 대향 전극(270), 그리고 상기 단위 전극부와 상기 대향 전극 사이에 위치하는 복수의 액정(31)을 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 단위 영역은 상기 액정층에 전기장이 생성되었을 때 상기 액정이 서로 다른 방향으로 기울어지는 복수의 부영역을 포함하고, 상기 단위 전극부는 인접한 상기 부영역 사이의 경계에 위치하는 줄기부, 상기 줄기부와 연결되어 있는 복수의 가지부, 그리고 각각 상기 단위 전극부의 적어도 한 모서리에 위치하는 적어도 하나의 평판부를 포함한다.
상기 평판부는 상기 줄기부의 연장 방향에 대해 비스듬한 방향으로 연장된 사선변을 포함하고, 상기 사선변은 상기 부영역 내부에 위치할 수 있다.
상기 사선변은 상기 사선변과 마주하는 상기 가지부와 이격되어 있을 수 있다.
상기 평판부가 대응하는 상기 부영역에서 차지하는 면적의 비율은 대략 50% 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 표시 장치에서 액정 배향 제어력 및 투과율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이고,
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소가 포함하는 복수의 단위 영역을 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 단위 영역에 위치하는 돌기 및 액정의 배열 방향을 도시한 평면도이고,
도 5는 도 4에 도시한 표시 장치를 V-V' 선을 따라 잘라 일부를 도시한 단면도이고,
도 6 내지 도 13은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 단위 영역에 위치하는 돌기 및 단위 전극부의 구조를 도시한 평면도이고,
도 14는 도 13에 도시한 표시 장치를 XIV-XIV' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 단위 영역에 위치하는 돌기 및 단위 전극부의 구조를 도시한 평면도이고,
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 17은 도 16에 도시한 화소에서 돌기를 추가적으로 도시한 배치도이고,
도 18 내지 도 20은 각각 도 17에 도시한 표시 장치를 XVII-XVII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
그러면 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 경우 뿐만 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.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 표시판(display panel)(300)을 포함한다. 표시판(300)은 복수의 화소(PX)가 배열되어 있는 표시 영역(DA)을 포함하고, 표시 영역(DA)에는 복수의 신호선이 위치한다. 복수의 화소(PX)는 대략 행렬의 형태로 배열되어 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
화소(PX)는 하나의 영상 신호에 대한 영상을 표시하는 표시판(300)의 영역으로서 적색, 녹색, 청색 등의 한 기본색의 영상을 표시할 수 있다. 서로 다른 색을 나타내는 복수의 화소(PX)의 휘도를 조절하여 다양한 색 표시를 구현할 수 있다.
한 화소(PX)는 빛이 상대적으로 많이 투과되는 적어도 하나의 투광 영역 및 빛이 상대적으로 적게 투과되는 적어도 하나의 차광 영역을 포함할 수 있다.
신호선은 스위칭 소자의 턴온/오프를 제어할 수 있는 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(GL1-GLn), 그리고 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(DL1-DLm)을 포함한다. 게이트선(GL1-GLn)은 제1 방향(D1)으로 뻗고, 데이터선(DL1-DLm)은 제1 방향(D1)과 다른 방향인 제2 방향(D2)으로 뻗는다. 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)에 수직인 방향일 수 있으며, 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)은 표시판(300)의 면에 수직인 방향에서 표시판(300)을 봤을 때 평면상 방향이다.
표시판(300)은 한 화소(PX)에 대응하는 영역에 위치하는 적어도 하나의 스위칭 소자 및 이에 연결된 적어도 하나의 화소 전극을 포함할 수 있다. 스위칭 소자는 적어도 한 데이터선(DLj)(j=1, 2, …, m) 및 적어도 한 게이트선(GLi)(i=1, 2, …, n)에 연결되어 있는 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터는 게이트선(GLi)이 전달하는 게이트 신호에 따라 제어되어 데이터선(DLj)이 전달하는 데이터 전압을 화소 전극에 전달할 수 있다.
액정 표시 장치의 표시판(300)은 단면 구조로 보면 적어도 하나의 액정층을 포함하고, 액정층은 복수의 액정을 포함한다. 액정은 표시판(300)의 면에 대하여 대체로 수직을 이루도록 초기 배향되어 있을 수 있다. 이를 위해 표시판(300)은 액정층과 인접한 적어도 하나의 수직 배향막을 포함할 수 있다. 여기서 표시판(300)의 면은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 평행한 방향으로 연장된 면을 의미한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 하나의 화소(PX)는 적어도 하나의 단위 영역(SP)을 포함한다. 특히 하나의 화소(PX)가 복수의 단위 영역(SP)을 포함하는 경우 단위 영역(SP)의 면적은 일정할 수도 있고 일정하지 않을 수도 있다.
하나의 화소(PX)가 복수의 단위 영역(SP)을 포함하는 경우 한 화소(PX)가 포함하는 단위 영역(SP)은 도 2에 도시한 바와 같이 사각 행렬 형태로 배치될 수 있다. 도 2는 하나의 화소(PX)가 3x2 행렬 형태로 배열된 6개의 단위 영역(SP)을 포함하는 예를 도시하나 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
하나의 화소(PX)가 포함하는 복수의 단위 영역(SP)은 도 3에 도시한 바와 같이 박막 트랜지스터가 위치하는 박막 트랜지스터 영역(TRA)을 사이에 두고 분리된 두 영역에 나뉘어 배치될 수도 있다. 예를 들어 박막 트랜지스터 영역(TRA)을 기준으로 위에는 2x2 행렬 형태로 배열되어 있는 복수의 단위 영역(SP)이 위치하고, 박막 트랜지스터 영역(TRA)을 기준으로 아래에는 3x2 행렬 형태로 배열되어 있는 복수의 단위 영역(SP)이 위치할 수 있으나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
박막 트랜지스터 영역(TRA)은 빛이 대부분 투과되지 않는 차광 영역에 해당할 수 있다. 단위 영역(SP)의 대부분의 영역은 투광 영역일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소(PX)는 하나의 영상 신호에 대해 서로 동일하거나 다른 감마 곡선에 따른 휘도의 영상을 표시할 수 있는 복수의 부화소(PXa, PXb)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 한 화소(PX)가 포함하는 제1 부화소(PXa)는 박막 트랜지스터 영역(TRA)을 기준으로 한쪽에 위치하는 복수의 단위 영역(SP)을 포함하고, 제2 부화소(PXb)는 박막 트랜지스터 영역(TRA)을 기준으로 반대쪽에 위치하는 복수의 단위 영역(SP)을 포함할 수 있다. 중간 계조에서 제2 부화소(PXb)가 제1 부화소(PXa)보다 낮은 휘도의 영상을 표시하는 경우 제2 부화소(PXb)가 포함하는 단위 영역(SP)의 수가 제1 부화소(PXa)가 포함하는 단위 영역(SP)의 수보다 많을 수 있다.
그러면, 앞에서 설명한 도 1 내지 도 3과 함께 도 4 및 도 5 를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 단위 영역(SP)의 구체적인 구조에 대하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 하나의 단위 영역(SP)은 평면상 구조로 볼 때 복수의 부영역(A1, A2, A3, A4)을 포함한다. 서로 다른 부영역(A1, A2, A3, A4)에 포함된 액정(31)은 액정층에 전기장이 생성되었을 때 액정(31)의 장축이 서로 다른 방향으로 기울어져 재배열된다. 액정(31)의 장축은 표시판(300)의 면에 대체로 수직으로 초기 배향되어 있다가 전기장 생성에 따라 표시판(300)의 면에 나란해지는 방향으로 기울어지며 재배열된다.
예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이 하나의 단위 영역(SP)이 네 개의 부영역(A1, A2, A3, A4)을 포함할 때, 서로 다른 부영역(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 액정(31)은 서로 다른 방향(a1, a2, a3, a4)으로 기울어진다. 액정(31)이 주로 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 다른 방향이다. 예를 들어 각 부영역(A1, A2, A3, A4)에서 액정(31)이 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)은 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)과 대략 40도 내지 대략 50도 또는 대략 130도 내지 대략 140도의 각을 이룰 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 부영역(A1)에서 액정(31)이 주로 기울어지는 방향(a1)은 제3 부영역(A3)에서 액정(31)이 주로 기울어지는 방향(a3)과 반대이고, 제2 부영역(A2)에서 액정(31)이 주로 기울어지는 방향(a2)은 제4 부영역(A4)에서 액정(31)이 주로 기울어지는 방향(a4)과 반대이다. 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로 이웃한 두 부영역(A1, A2, A3, A4)의 액정(31)이 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)의 제1 방향(D1) 벡터 성분은 서로 반대일 수 있다. 또한 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로 이웃한 두 부영역(A1, A2, A3, A4)의 액정(31)이 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)은 대략 85 내지 대략 95도의 각을 이룰 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
부영역(A1, A2, A3, A4)의 대부분의 영역은 빛이 투과되는 투광 영역이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 하나의 단위 영역(SP)은 액정(31)의 배열 방향을 제어하기 위한 돌기(261)를 포함한다. 도시하지 않았으나 화소(PX)는 액정층에 전기장을 생성하는 전극 중 하나인 화소 전극을 포함하고, 돌기(261)는 화소 전극과 액정층 사이에 위치할 수 있다. 돌기(261)는 도 5에 도시한 바와 같이 단면상 액정층을 향하여 돌출되어 액정(31)이 선경사를 가지도록 하고 액정(31)의 기울어지는 방향을 제어할 수 있다. 돌기(261)의 단면상 위치는 이에 한정되는 것은 아니고 액정층과 인접한 면이 액정층으로 돌출되게 할 수 있는 다른 층에 위치할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 돌기(261)는 평면상 구조로 볼 때 단위 영역(SP)의 중심(C)을 기준으로 서로 마주하며 제1 방향(D1)과 나란한 변을 각각 포함하는 한 쌍의 가로부(261a), 단위 영역(SP)의 중심(C)을 기준으로 서로 마주하며 제2 방향(D2)과 나란한 변을 각각 포함하는 한 쌍의 세로부(261b), 그리고 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)에 비스듬한 방향에 나란한 사선변(Ea)을 포함하는 코너부(261c)를 포함한다.
서로 이웃한 가로부(261a) 및 세로부(261b)는 도 4에 도시한 바와 같이 서로 연결되어 있을 수도 있고 일정 간격을 두고 이격되어 있을 수도 있다. 가로부(261a)의 폭과 세로부(261b)의 폭은 서로 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
코너부(261c)는 서로 이웃한 가로부(261a) 및 세로부(261b) 사이에 위치한다. 코너부(261c)는 사선변(Ea)을 포함하는 대략 삼각형 형태일 수 있다. 코너부(261c)의 변 중 사선변(Ea)을 제외한 두 변은 각각 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 대체로 나란할 수 있다. 코너부(261c)의 사선변(Ea)은 도 4에 도시한 바와 같이 인접한 가로부(261a)의 변 및 세로부(261b)의 변과 연결되어 있을 수도 있고 일정 간격을 두고 이격되어 있을 수도 있다.
한 쌍의 가로부(261a), 한 쌍의 세로부(261b) 및 네 개의 코너부(261c)는 서로 연결되어 대략 폐곡선을 이룰 수도 있다. 이때 돌기(261)의 형태는 대략 사각형일 수 있다.
코너부(261c)의 사선변(Ea)이 제1 방향(D1)과 이루는 각(Ang)은 대략 40도 이상 90도 미만일 수 있다. 여기서 각(Ang)은 예각이다. 사선변(Ea)의 연장 방향은 각 부영역(A1, A2, A3, A4)에서 액정(31)의 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)과 교차하며, 더 구체적으로는 두 방향이 이루는 각은 대략 수직일 수 있다.
코너부(261c)의 사선변(Ea)과 이와 마주하는 꼭지점 사이의 거리(W2)는 가로부(261a) 또는 세로부(261b)의 폭(W1)과 동일하거나 작을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
돌기(261)는 단위 영역(SP)의 투광 영역 주위의 적어도 일부를 따라 형성되어 있다. 도 4는 돌기(261)가 단위 영역(SP)이 포함하는 복수의 부영역(A1, A2, A3, A4) 전체의 주위를 둘러싸는 폐곡선을 이루는 예를 도시한다. 돌기(261)는 투광 영역 주위를 둘러싸는 차광 영역에 해당할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 돌기(261)는 단면 구조로 볼 때 돌기(261)의 하부면에 대해 비스듬하게 기울어진 경사면인 측면(Sa)을 포함한다. 돌기(261)의 측면(Sa)이 돌기(261)의 하부면과 이루는 단면각(Ang1)은 대략 40도 내지 대략 50도일 수 있으나 이에 한정되지 않고 돌기(261)의 재료적 특성 또는 제조 공정에 따라 달라질 수 있다.
돌기(261)는 서로 마주하는 한 쌍의 측면(Sa)을 포함하고, 그 사이에 위치하는 부분의 윗면은 돌기(261)의 하부면과 대략 나란할 수 있다. 그러나 이와 달리 돌기(261)의 하부면과 실질적으로 나란한 윗면은 생략될 수도 있다.
돌기(261)의 하부면부터 가장 높은 윗면까지의 높이(H1), 즉 최고 두께는 대략 0.5 um 내지 대략 1.2 um일 수 있으나 이 역시 이에 한정되지 않고 설계 조건에 따라 달라질 수 있다.
코너부(261c)의 사선변(Ea)은 코너부(261c)의 측면(Sa)의 밑변에 해당한다.
돌기(261)의 표면 위에는 수직 배향막이 위치할 수 있다. 따라서 돌기(261)의 표면 주변의 액정(31)은 돌기(261)의 표면에 대략 수직인 방향으로 배향될 수 있다.
액정(31)이 표시판(300)의 면에 대체로 수직인 방향으로 배열된 상태를 기준 배향이라 할 때, 돌기(261)는 그 주변, 특히 측면(Sa)에 인접한 액정(31)이 액정층에 전기장이 없을 때에도 각 부영역(A1, A2, A3, A4) 내부를 향하는 방향으로 선경사(pretilt)를 가질 수 있도록 제어한다. 선경사 방향은 표시판(300)의 면에 대체로 수직인 기준 배향 방향과 예각을 이루는 방향이며, 그 예각은 대략 30도 이상일 수 있다.
특히 돌기(261)의 코너부(261c)는 그 주변에 인접한 액정(31)이 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)으로 미리 선경사(pretilt)를 가질 수 있도록 제어한다.
이러한 돌기(261)에 의한 액정(31)의 선경사는 액정층에 전기장이 생성되었을 때 각 부영역(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 액정(31)이 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)으로 좀 더 빠르게 배열될 수 있도록 한다.
특히 코너부(261c)는 그 사선변(Ea)에 수직인 방향이 대체로 단위 영역(SP)의 중심(C)을 향하므로 코너부(261c) 주변의 액정(31)은 액정층에 전기장이 생성되었을 때 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)으로 이미 선경사를 이루고 있어 재배열시 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)으로 좀 더 빠르게 배열되어 표시 장치의 응답 속도를 높이고 투과율을 높일 수 있다.
각(Ang)이 대략 45도인 경우 코너부(261c)는 부영역(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 액정(31)이 중심(C)을 향하는 방향으로 좀 더 빠르게 배열되도록 제어할 수 있다. 각(Ang)이 대략 45도보다 큰 경우에는 코너부(261c)에 의해 액정(31)의 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)이 제1 방향(D1)과 대략 45도보다 작은 각을 이루도록 제어될 수 있다. 이 경우 액정층에 전기장이 생성될 때 액정(31)이 제2 방향(D2)보다 제1 방향(D1)에 가까운 방향으로 기울어질 수 있어 측면 시인성이 더욱 향상될 수 있다.
외부의 압력에 의해 표시판(300)의 액정층이 눌려 액정(31)의 배열에 흐트러짐이 발생하고 난 후 외부의 압력이 제거되어도 액정(31)이 원복되지 않아 얼룩으로 시인되는 경우가 있다. 그러나 본 발명의 한 실시예에 따르면 돌기(261)가 그 주변에 인접한 액정(31)의 배향을 일정한 방향으로 제어하므로 외부의 압력에 의해 액정(31)의 배열이 흐트러짐이 발생한 후 압력이 제거된 후 각 부영역(A1, A2, A3, A4)의 액정(31)이 원래의 배열 방향으로 원복되는 것을 돕고 원복 속도를 높여준다. 특히 돌기(261)의 코너부(261c)는 액정(31)이 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)으로 더 빠르게 원복되도록 한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 액정층에 전기장이 생성되어 영상을 표시할 때 돌기(261)에 의해 액정(31)이 목표로 하는 배열 방향으로 더 빠르게 재배열될 수 있으므로 투과율을 더욱 높일 수 있고 목표 휘도에 더욱 가까운 영상을 표시할 수 있어 표시 품질이 향상된다.
본 발명의 한 실시예에 따른 돌기(261)는 유기 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정에서 돌기(261)는 유기 물질을 도포한 후 광마스크를 이용한 노광 및 현상을 이용한 사진 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때 돌기(261)에 대응하는 광마스크의 광투과율은 일정할 수 있다.
그러면 앞에서 설명한 도 1 내지 도 5와 함께 도 6 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 단위 영역(SP)의 구체적인 구조에 대하여 설명한다. 앞선 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략하며 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
먼저 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 실시예와 대부분 동일하나 화소 전극의 구조가 좀더 구체화되어 있다.
도 6을 참조하면, 하나의 단위 영역(SP)에는 단위 전극부(191)가 위치한다. 하나의 화소(PX)가 복수의 단위 영역(SP)을 포함하는 경우 단위 전극부(191)는 화소(PX)에 위치하는 화소 전극의 일부이고, 하나의 화소(PX)가 하나의 단위 영역(SP)을 포함하는 경우 단위 전극부(191)는 화소(PX)에 위치하는 화소 전극 자체일 수 있다.
단위 전극부(191)의 전체적인 모양은 대체로 사각형이며, 가로 줄기부 및 이와 교차하는 세로 줄기부를 포함하는 십자형 줄기부(195) 및 복수의 가지부(197)를 포함한다. 십자형 줄기부(195)의 중심은 단위 영역(SP)의 중심(C)과 대략 일치할 수 있다.
십자형 줄기부(195)는 단위 영역(SP)의 네 부영역(A1, A2, A3, A4) 사이의 경계를 따라 연장되어 있다. 다시 말해 단위 영역(SP)은 십자형 줄기부(195)에 의해 네 개의 부영역(A1, A2, A3, A4)으로 나뉘어진다. 십자형 줄기부(195)의 가로 줄기부는 제1 방향(D1)에 평행하게 뻗을 수 있고, 세로 줄기부는 제2 방향(D2)에 평행하게 뻗을 수 있다.
십자형 줄기부(195)의 폭은 대략 4㎛ 내지 대략 6㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 가지부(197)는 십자형 줄기부(195)와 연결되어 있으며 십자형 줄기부(195)로부터 바깥쪽으로 뻗는다. 가지부(197)는 부영역(A1, A2, A3, A4)에 위치하고, 각 부영역(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 인접한 가지부(197) 사이에는 전극이 제거되어 있는 슬릿이 위치한다. 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로 인접한 두 부영역(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 가지부(197)가 십자형 줄기부(195)와 만나는 위치는 동일하지 않고 교대로 배치되어 있을 수 있다.
가지부(197)와 슬릿의 피치는 대략 5㎛ 내지 대략 8㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 가지부(197)와 슬릿의 폭의 비는 대략 1.5:1 내지 대략 1:1.5 등일 수 있으나 이에 한정되지 않고 표시 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
단위 영역(SP)의 네 개의 부영역(A1, A2, A3, A4) 중 제1 부영역(A1)에 위치하는 가지부(197)는 십자형 줄기부(195)로부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있고, 제2 부영역(A2)에 위치하는 가지부(197)는 십자형 줄기부(195)로부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있고, 제3 부영역(A3)에 위치하는 가지부(197)는 십자형 줄기부(195)로부터 왼쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있고, 제4 부영역(A4)에 위치하는 가지부(197)는 십자형 줄기부(195)로부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗는다.
도시하지 않았으나 가지부(197)의 끝 부분의 적어도 일부는 서로 연결되어 단위 전극부(191)의 외곽 테두리를 형성할 수도 있다.
가지부(197)가 십자형 줄기부(195)의 가로 줄기부의 연장 방향과 이루는 예각은 대략 40도 내지 대략 50도일 수 있으나 이에 한정되지 않고 표시 장치의 시인성 등의 표시 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 단위 영역(SP)은 앞에서 설명한 바와 같은 돌기(261)를 포함하고, 돌기(261)는 단위 전극부(191)의 위 또는 아래에 위치할 수 있다. 이후로는 돌기(261)가 단위 전극부(191)보다 위에 위치하는 예를 중심으로 설명한다.
가지부(197)의 끝단의 변은 돌기(261)와 중첩할 수도 있고 중첩하지 않을 수도 있다. 도 6은 가지부(197)의 끝단의 변이 돌기(261)와 중첩하는 예를 도시한다. 이 경우 단위 영역(SP)의 투광 영역의 효율을 높일 수 있다.
도 6에서는 도시하지 않았으나 표시판(300)은 단위 전극부(191)와 액정층을 사이에 두고 마주하는 대향 전극을 더 포함한다. 대향 전극은 화소 전극과 함께 액정층에 전기장을 생성하는 전기장 생성 전극이다. 화소 전극에 인가되는 데이터 전압과 대향 전극이 인가되는 전압의 차이는 화소(PX)에 대응하는 영상 신호의 계조에 따라 달라질 수 있다. 표시판(300)의 복수의 화소(PX)에 위치하는 대향 전극들은 서로 연결되어 동일한 전압을 전달할 수 있다. 대향 전극은 어떠한 절개부 없이 통판으로 형성되어 있을 수 있다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 표시 동작에 대해 설명한다.
단위 전극부(191)를 포함하는 화소 전극과 연결된 박막 트랜지스터가 턴온되면 이를 통해 데이터 전압이 화소 전극에 인가된다. 그러면 공통 전압 등의 일정한 전압을 인가받은 대향 전극은 화소 전극과 함께 액정층에 전기장을 생성한다. 전기장은 표시판(300)의 면에 대략 수직인 방향의 수직 성분을 포함하며, 전기장의 수직 성분에 의해 액정(31)은 표시판(300)의 면에 대략 평행한 방향으로 기울어지려 한다. 이때 단위 전극부(191)의 가지부(197)의 가장자리 변은 프린지 필드를 생성한다. 이러한 프린지 필드에 의해 가지부(197) 주변의 액정(31)은 가지부(197)의 내부를 향해 기울어진다. 결과적으로, 액정(31)은 대체로 중심(C)을 향해, 그리고 가지부(197)의 연장 방향에 대략 평행한 방향으로 기울어진다. 이에 따라 네 부영역(A1, A2, A3, A4)에서 액정(31)의 기울어지는 방향은 서로 다르며, 앞에서 설명한 도 4에 도시한 액정(31)의 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)과 같을 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 돌기(261)는 그 주변의 액정(31)에 선경사를 부여하여 액정(31)을 재배열하는 제어력(액정 배향 제어력이라 함) 및 응답 속도를 높인다. 특히 돌기(261)의 코너부(261c)는 도 6에 도시한 영역(Ra)에서와 같이 액정(31)이 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)에 가까운 선경사를 액정(31)에 부여하므로 액정 배향 제어력을 더욱 높이고 액정(31)의 응답 속도를 높일 수 있다.
이 밖의 돌기(261)에 의한 효과는 앞에서 설명한 바와 동일하다.
본 발명의 실시예에 따르면 종래 기술과 같이 배향 보조제를 배향막 또는 액정층에 포함시키지 않아도 액정(31)의 제어력을 충분히 확보할 수 있다. 따라서 배향 보조제를 형성하기 위한 복잡한 제조 공정의 추가 없이도 액정 배향 제어력 및 투과율을 높일 수 있는 표시 장치가 제공될 수 있다.
한 화소(PX)에 대해 투과율 감소가 없도록 액정(31)에 대한 충분한 액정 배향 제어력을 확보하기 위해서는 화소(PX)의 사이즈가 커질 때 한 화소(PX)는 복수의 단위 영역(SP)을 포함할 수 있다.
다음 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 6에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 단위 전극부(191)의 가지부(197)의 끝단의 변이 돌기(261)와 중첩하지 않을 수 있다. 가지부(197)의 끝단의 변과 돌기(261)의 안쪽 가장자리 변 사이의 거리(d1)는 0보다 크거나 같을 수 있으며, 0보다 큰 경우 거리(d1)는 예를 들어 대략 1um 이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면 표시 장치의 측면 시인성이 높아지는 효과가 있다.
다음 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 6에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 돌기(261)의 코너부(261c)의 사선변(Ea)이 제1 방향(D1)과 이루는 각(Ang)이 대략 45도보다 클 수 있다. 이 경우 코너부(261c)에 의해 액정(31)의 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)이 제1 방향(D1)과 대략 45도보다 작은 각을 이루도록 제어될 수 있다. 그러면 액정층에 전기장이 생성될 때 액정(31)이 제2 방향(D2)보다 제1 방향(D1)에 가까운 방향으로 기울어질 수 있어 측면 시인성이 더욱 향상될 수 있다.
다음 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 실시예와 대부분 동일하나 단위 전극부(191)의 구조가 다를 수 있다.
단위 전극부(191)는 앞에서 설명한 실시예의 단위 전극부(191)와 대부분 동일하나 네 모서리 중 적어도 하나에 위치하는 적어도 하나의 통판 형태의 평판부(planar portion)(198)를 포함한다. 단위 전극부(191)가 대략 사각형일 때 적어도 하나의 평판부(198)가 사각형의 모서리의 적어도 하나에 각각 위치한다. 도 9는 단위 전극부(191)의 네 모서리 모두에 각각 평판부(198)가 위치하는 예를 도시한다.
평판부(198)를 이루는 전극은 패터닝되어 있지 않아 슬릿과 같은 개구부를 포함하지 않고 연속적인 면을 가진다.
한 평판부(198)는 한 부영역(A1, A2, A3, A4) 내부에 위치하는 사선변(Eb)을 포함하는 다각형, 예를 들어 삼각형일 수 있다. 평판부(198)는 단위 전극부(191)의 꼭지점에 대응되면서 사선변(Eb)과 마주하는 한 꼭지점, 단위 전극부(191)의 가로변 위에 위치하는 한 꼭지점, 그리고 단위 전극부(191)의 세로변 위에 위치하는 한 꼭지점을 포함하는 삼각형일 수 있다. 사선변(Eb)은 각 부영역(A1, A2, A3, A4)의 가지부(197)가 연장된 방향과 교차하는 방향으로 뻗으며, 더욱 구체적으로는 가지부(197)가 연장된 방향과 대체로 수직을 이룰 수 있다. 평판부(198)는 단위 전극부(191)의 외곽의 일부를 이루며 사선변(Eb)과 연결되어 있는 두 변을 포함할 수 있다.
평판부(198)의 꼭지점 중 단위 전극부(191)의 가로변 또는 세로변 위에 위치하는 꼭지점은 사선변(Eb)의 끝부분에 위치하는 꼭지점으로서 단위 전극부(191)의 꼭지점과 십자형 줄기부(195)의 세로 줄기부의 끝 부분 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라 평판부(198)가 각 부영역(A1, A2, A3, A4)에서 차지하는 면적은 대략 50% 이하일 수 있다. 이때 평판부(198)의 사선변(Eb)과 이와 마주하는 꼭지점 사이의 거리는 각 부영역(A1, A2, A3, A4)의 대각선 길이의 대략 50% 이하일 수 있다.
평판부(198)의 사선변(Eb)이 십자형 줄기부(195)의 가로 줄기부의 연장 방향, 즉 제1 방향(D1)과 이루는 각은 대략 40도 내지 대략 50도일 수 있다. 특히 평판부(198)의 사선변(Eb)은 돌기(261)의 코너부(261c)의 사선변(Ea)에 대체로 나란할 수 있다. 돌기(261)의 코너부(261c)의 사선변(Ea)은 평판부(198)의 내부 영역과 중첩한다.
이와 같이 단위 전극부(191)가 평판부(198)를 포함하면 평판부(198)의 사선변(Eb)에 의한 프린지 필드를 통해 액정 제어력이 강화되어 표시 장치의 투과율을 더욱 높일 수 있다.
앞에서 설명한 도 6을 참조하면, 가지부(197)의 가장자리 변 주변의 액정(31)은 가지부(197)의 연장 방향에 나란하게 배열되지 못하고 좀더 가지부(197)의 내측을 향하여 배열되는 경향이 있다. 따라서 가지부(197)의 가장자리 변 주변에서 부분적으로 투과율이 떨어져 암부로 시인될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예와 같이 단위 전극부(191)가 평판부(198)를 포함하면 이러한 가지부(197) 주변의 암부를 감소시켜 단위 영역(S)의 전체적인 투과율을 높일 수 있다.
평판부(198)에는 슬릿이나 가지부(197)가 형성되어 있지 않아 액정(31)의 재배열시 제어력이 충분하지 않을 수 있으나, 평판부(198)는 돌기(261)의 코너부(261c)에 가깝게 인접한 곳에 위치하고, 코너부(261c)에 의해 액정 제어력이 강화되어 평판부(198)에 대응하는 액정(31)의 배열 방향이 효과적으로 제어될 수 있다. 따라서 충분한 투과율을 얻을 수 있다.
평판부(198)는 별도의 연결부(도시하지 않음)를 통해 십자형 줄기부(195)와 물리적, 전기적으로 연결되어 있다. 도 9를 참조하면 평판부(198)는 인접한 가지부(197)의 끝단과 일정 간격을 두고 이격되어 있으나 이에 한정되지 않고 연결되어 있을 수도 있다.
다음 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 9에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 단위 전극부(191)의 가지부(197)의 끝단의 변 및 평판부(198)의 바깥쪽 변이 돌기(261)와 중첩하지 않을 수 있다. 가지부(197)의 끝단의 변 및 평판부(198)의 바깥쪽 변과 돌기(261)의 안쪽 가장자리 변 사이의 거리는 0보다 크거나 같을 수 있다. 본 실시예에 따르면 표시 장치의 측면 시인성이 높아지는 효과가 있다.
다음 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 9에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 단위 영역(SP)의 적어도 한 평판부(198)는 인접한 가지부(197)의 끝단과 연결되어 있을 수 있다.
다음 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 9에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 단위 영역(SP)에 위치하는 돌기(261)의 적어도 하나의 코너부(261c)가 생략될 수 있다. 본 실시예에 따르면 평판부(198)에는 슬릿이 위치하지 않으므로 앞에서 설명한 바와 같은 암부를 줄여 전체적인 투과율을 높일 수 있다.
이제, 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 13 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 단위 영역(SP)의 구체적인 구조에 대하여 설명한다. 앞선 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략하며 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 6에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 돌기(261)의 일부 구조가 다를 수 있다. 본 실시예에 따른 돌기(261)는 앞에서 설명한 코너부(261c)를 포함하지 않고 대신 경사형 코너부(261d)를 포함한다.
도 13을 참조하면, 돌기(261)는 평면상 구조로 볼 때 단위 영역(SP)의 중심(C)을 기준으로 서로 마주하며 제1 방향(D1)과 나란한 변을 각각 포함하는 한 쌍의 가로부(261a), 단위 영역(SP)의 중심(C)을 기준으로 서로 마주하며 제2 방향(D2)과 나란한 변을 각각 포함하는 한 쌍의 세로부(261b), 그리고 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)에 비스듬한 방향에 나란한 사선변(Ec)을 포함하는 경사형 코너부(261d)를 포함한다. 경사형 코너부(261d)를 제외한 가로부(261a) 및 세로부(261b) 등의 돌기(261)의 특징은 앞에서 설명한 바와 동일하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
경사형 코너부(261d)는 단위 영역(SP)의 적어도 한 모서리에 각각 위치하고 서로 이웃한 가로부(261a) 및 세로부(261b) 사이에 위치한다. 경사형 코너부(261d)는 사선변(Ec)을 포함하는 대략 삼각형 형태일 수 있다. 경사형 코너부(261d)의 변 중 사선변(Ec)을 제외한 두 변은 각각 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 대체로 나란할 수 있다. 경사형 코너부(261d)의 사선변(Ec)은 도 13에 도시한 바와 같이 인접한 가로부(261a)의 변 및 세로부(261b)의 변과 연결되어 있을 수도 있고 일정 간격을 두고 이격되어 있을 수도 있다.
한 쌍의 가로부(261a), 한 쌍의 세로부(261b) 및 네 개의 경사형 코너부(261d)는 서로 연결되어 대략 폐곡선을 이룰 수도 있다. 이때 돌기(261)의 외곽 형태는 대략 사각형일 수 있다.
경사형 코너부(261d)의 사선변(Ec)이 제1 방향(D1)과 이루는 각(Ang2)은 대략 40도 이상 90도 미만일 수 있다. 여기서 각(Ang2)은 예각이다. 사선변(Ec)의 연장 방향은 각 부영역(A1, A2, A3, A4)에서 액정(31)의 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)과 교차하며, 더 구체적으로는 두 방향이 이루는 각은 대략 수직일 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 경사형 코너부(261d)의 사선변(Ec)과 이와 마주하는 꼭지점 사이의 거리(d2)는 각 부영역(A1, A2, A3, A4)의 대각선 방향의 길이의 대략 50% 이하이다.
돌기(261)의 가로부(261a) 및 세로부(261b)는 단위 영역(SP)의 투광 영역 주위의 적어도 일부를 따라 형성되어 있다. 도 13은 돌기(261)의 가로부(261a) 및 세로부(261b)가 단위 영역(SP)이 포함하는 복수의 부영역(A1, A2, A3, A4) 전체의 주위를 둘러싸는 폐곡선을 이루는 예를 도시한다. 돌기(261)의 가로부(261a) 및 세로부(261b)는 투광 영역 주위를 둘러싸는 차광 영역에 해당할 수 있고, 경사형 코너부(261d)의 대부분은 투광 영역에 해당한다. 즉, 경사형 코너부(261d)가 위치하는 영역에서 빛은 투과되어 영상을 표시할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 돌기(261)의 가로부(261a) 및 세로부(261b)는 앞에서 설명한 실시예와 같이 단면 구조로 볼 때 돌기(261)의 하부면에 대해 비스듬하게 기울어진 경사면인 측면(Sa)을 포함하고, 돌기(261)의 경사형 코너부(261d)는 단면 구조로 볼 때 돌기(261)의 하부면에 대해 비스듬하게 기울어진 경사면인 측면(Sb)을 포함한다. 측면(Sa)의 하부면에 대한 기울기와 측면(Sb)의 하부면에 대한 기울기는 서로 다를 수 있는데, 측면(Sb)의 경사가 측면(Sa)의 경사보다 완만하다.
경사형 코너부(261d)의 측면(Sb)이 돌기(261)의 하부면과 이루는 단면각(Ang3)은 대략 1도 내지 대략 2도일 수 있으나 이에 한정되지 않고 돌기(261)의 재료적 특성 또는 제조 공정에 따라 달라질 수 있다.
경사형 코너부(261d)의 하부면부터 가장 높은 윗면까지의 높이(H2), 즉 최고 두께는 대략 0.5um 이하일 수 있으나 이에 한정되지 않고 설계 조건에 따라 달라질 수 있다. 특히 경사형 코너부(261d)는 단위 영역(SP)의 각 부영역(A1, A2, A3, A4)의 투광 영역에 해당하므로 일정 투과율 이상을 확보하기 위해 경사형 코너부(261d)의 두께는 제한할 필요가 있다.
경사형 코너부(261d)의 외곽에는 돌기(261)의 가로부(261a) 또는 세로부(261b)와 연결되어 있다. 경사형 코너부(261d)의 최고 두께는 돌기(261)의 가로부(261a) 또는 세로부(261b)의 최고 두께보다 작을 수 있다.
돌기(261)의 경사형 코너부(261d)의 사선변(Ec)은 경사형 코너부(261d)의 측면(Sb)의 밑변에 해당한다.
액정(31)이 표시판(300)의 면에 대체로 수직인 방향으로 배열된 상태를 기준 배향이라 할 때, 경사형 코너부(261d)는 그 측면(Sb)에 인접한 액정(31)이 액정층에 전기장이 없을 때에도 각 부영역(A1, A2, A3, A4) 내부를 향하는 방향으로 선경사(pretilt)를 가질 수 있도록 제어한다. 액정(31)의 선경사 방향은 표시판(300)의 면에 대체로 수직인 기준 배향 방향(DR)과 예각을 이루는 방향이며, 그 선경사 예각(Ap)은 예를 들어 대략 1도 내지 대략 2도일 수 있다.
이러한 돌기(261)에 의한 액정(31)의 선경사는 액정층에 전기장이 생성되었을 때 각 부영역(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 액정(31)이 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)으로 더 빠르게 배열될 수 있도록 한다.
특히, 경사형 코너부(261d)는 그 사선변(Ec)에 수직인 방향이 대체로 단위 영역(SP)의 중심(C)을 향하므로 경사형 코너부(261d) 주변의 액정(31)은 액정층에 전기장이 생성되었을 때 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)으로 이미 선경사를 이루고 있어 재배열 속도가 더 발라져 표시 장치의 응답 속도를 높이고 투과율을 높일 수 있다.
경사형 코너부(261d)의 사선변(Ec)이 제1 방향(D1)과 이루는 각(Ang2)이 대략 45도인 경우 경사형 코너부(261d)는 부영역(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 액정(31)이 중심(C)을 향하는 방향으로 좀 더 빠르게 배열되도록 제어할 수 있다. 각(Ang2)이 대략 45도보다 큰 경우에는 경사형 코너부(261d)에 의해 액정(31)의 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)이 제1 방향(D1)과 대략 45도보다 작은 각을 이루도록 제어될 수 있다. 이 경우 액정층에 전기장이 생성될 때 액정(31)이 제2 방향(D2)보다 제1 방향(D1)에 가까운 방향으로 기울어질 수 있어 측면 시인성이 더욱 향상될 수 있다.
외부의 압력에 의해 표시판(300)의 액정층이 눌려 액정(31)의 배열에 흐트러짐이 발생하고 난 후 외부의 압력이 제거되어도 액정(31)이 원복되지 않아 얼룩으로 시인되는 경우가 있다. 그러나 본 발명의 한 실시예에 따르면 돌기(261)가 그 주변에 인접한 액정(31)의 배향을 일정한 방향으로 제어하므로 외부의 압력에 의해 액정(31)의 배열이 흐트러짐이 발생한 후 압력이 제거된 후 각 부영역(A1, A2, A3, A4)의 액정(31)이 원래의 배열 방향으로 원복되는 것을 돕고 원복 속도를 높여준다. 특히 돌기(261)의 경사형 코너부(261d)는 액정(31)이 기울어지는 방향(a1, a2, a3, a4)으로 더 빠르게 원복되도록 한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 액정층에 전기장이 생성되어 영상을 표시할 때 돌기(261)에 의해 액정(31)이 목표로 하는 재배열 방향으로 더 빠르게 배열될 수 있으므로 투과율을 더욱 높일 수 있고 목표 휘도에 더욱 가까운 영상을 표시할 수 있어 표시 품질이 향상된다. 또한 종래 기술과 같이 배향 보조제를 배향막 또는 액정층에 포함시키지 않아도 액정(31)의 제어력을 충분히 얻을 수 있으므로 복잡 제조 공정의 추가 없이도 액정 배향 제어력 및 투과율을 높일 수 있는 표시 장치가 제공될 수 있다.
다음 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 13 및 도 14에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 단위 전극부(191)의 구조가 다를 수 있다.
단위 전극부(191)는 앞에서 설명한 실시예와 대부분 동일하나 도 9에 도시한 실시예와 같이 단위 전극부(191)의 네 모퉁이 중 적어도 하나에 위치하는 적어도 하나의 평판부(198)를 포함한다. 단위 전극부(191)가 대략 사각형일 때 평판부(198)는 사각형의 모서리의 적어도 하나에 위치한다. 도 15는 단위 전극부(191)의 네 모서리 모두에 각각 평판부(198)가 위치하는 예를 도시한다.
평판부(198)의 특징은 앞에서 설명한 도 9에 도시한 실시예에서와 동일하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
경사형 코너부(261d)의 사선변(Ec)과 이와 마주하는 꼭지점 사이의 거리(d2)는 평판부(198)의 사선변(Eb)과 이와 마주하는 꼭지점 사이의 거리보다 작거나 같을 수 있다. 즉, 경사형 코너부(261d)의 사선변(Ec)은 평판부(198)의 내부와 중첩할 수 있다.
경사형 코너부(261d)의 사선변(Ec)과 평판부(198)의 사선변(Eb)는 서로 대체로 나란할 수 있다.
단위 전극부(191)가 평판부(198)를 포함하면 평판부(198)의 사선변(Eb)에 의한 프린지 필드를 통해 액정 제어력이 강화되어 표시 장치의 투과율을 더욱 높일 수 있다. 또한 평판부(198)는 개구부 또는 가지부(197)를 포함하지 않고 통판으로 형성되므로 앞에서 설명한 바와 같은 가지부(197) 주변의 암부가 발생하지 않아 단위 영역(SP)의 전체적인 투과율을 높일 수 있다.
평판부(198)에는 슬릿이나 가지부(197)가 형성되어 있지 않아 액정(31)의 재배열시 제어력이 충분하지 않을 수 있으나, 평판부(198)의 적어도 일부 영역은 경사형 코너부(261d)와 중첩하므로 경사형 코너부(261d)에 의한 액정(31)의 선경사로 인해 액정(31)의 재배열시 액정 배향 제어력이 강화될 수 있다. 따라서 평판부(198)에 대응하여 위치하는 액정(31)의 배열 방향이 효과적으로 제어되어 충분한 투과율을 얻을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정에서 돌기(261)는 유기 물질을 도포한 후 광마스크를 이용한 노광 및 현상을 이용한 사진 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때 돌기(261)의 가로부(261a) 및 세로부(261b)에 대응하는 광마스크의 광투과율은 일정할 수 있고, 경사형 코너부(261d)에 대응하는 광마스크의 광투과율은 가로부(261a) 및 세로부(261b)에 대응하는 광마스크의 광투과율과 다를 수 있다. 유기 물질이 빛에 조사되면 남는 부분이 되는 음의 감광성을 가진 경우, 경사형 코너부(261d)에 대응하는 광마스크의 광투과율은 가로부(261a) 및 세로부(261b)에 대응하는 광마스크의 광투과율보다 낮아 노광 공정에서 유기 물질층에 빛이 더 적게 조사될 수 있다.
경사형 코너부(261d)가 완만한 경사를 가지는 측면(Sb)을 가지도록 형성하기 위해 경사형 코너부(261d)에 대응하는 광마스크 영역은 위치에 따른 광투과율을 가질 수 있다. 예를 들어 돌기(261)의 재료가 빛에 조사되면 남는 부분이 되는 음의 감광성을 가진 경우, 경사형 코너부(261d)에 대응하는 광마스크의 광투과율은 경사형 코너부(261d)의 사선변(Ec)과 마주하는 꼭지점으로부터 사선변(Ec)을 향할수록 낮아질 수 있다. 경사형 코너부(261d)에 대응하는 광마스크의 광투과율 변화는 계단형과 같이 단계적으로 변화할 수도 있고 점진적으로 변화할 수도 있다.
이러한 사진 공정 외에도 위치에 따라 다른 두께 돌기(261)를 형성할 수 있는 다양한 방법을 이용하여 표시 장치를 제조할 수 있을 것이다.
그러면, 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 16 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 대한 구조에 대해 설명한다.
먼저 도 16 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치로서 표시판(300)은 단면 구조상 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함할 수 있다.
하부 표시판(100)에 대하여 설명하면, 기판(110)의 안쪽 면 위에 복수의 게이트선(121), 그리고 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다. 여기서 기판의 안쪽 면이란 액정층(3)과 마주하는 쪽의 면을 의미하며 이후 동일하다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향인 제1 방향(D1)으로 뻗으며, 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 그리고 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다.
기준 전압선(131)은 게이트선(121)과 이격되어 있으며 주로 제1 방향(D1)에 나란하게 뻗을 수 있다. 기준 전압선(131)은 교류 전압(AC)이거나 공통 전압(Vcom) 등과 같은 일정한 직류 전압(DC)일 수 있는 기준 전압을 전달할 수 있다.
기준 전압선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗는 연장부(131a), 연장부(131a)로부터 위 또는 아래로 돌출하여 제2 방향(D2)에 대체로 나란하게 뻗는 세로부(131b) 및 세로부(131b)에 연결되어 있으며 대체로 제1 방향(D1)으로 뻗는 가로부(131c)를 포함할 수 있다.
게이트 도전체 위에 게이트 절연막(140)이 위치하고, 그 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 그리고 제3 반도체(154c)를 포함하는 반도체층이 위치한다. 제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b)는 서로 연결되어 있을 수 있다. 제1 반도체(154a)는 제1 게이트 전극(124a)과 중첩하고, 제2 반도체(154b)는 제2 게이트 전극(124b)과 중첩하고, 제3 반도체(154c)는 제3 게이트 전극(124c)과 중첩할 수 있다.
반도체층은 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 또는 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
반도체층 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a)이 위치할 수 있다. 저항성 접촉 부재(163a, 165a)는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163a, 165a)는 생략될 수 있다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 그리고 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향인 제2 방향(D2)에 나란하게 뻗어 게이트선(121) 및 기준 전압선(131)과 교차할 수 있다.
제1 소스 전극(173a)은 데이터선(171)으로부터 제1 게이트 전극(124a)을 향해 돌출되어 제1 드레인 전극(175a)과 마주하고, 제2 소스 전극(173b)은 데이터선(171)으로부터 제2 게이트 전극(124b)을 향해 돌출되어 제2 소스 전극(173b)과 마주한다.
제1 소스 전극(173a)과 제2 소스 전극(173b)은 서로 연결되어 있고, 제2 드레인 전극(175b)과 제3 소스 전극(173c)은 서로 연결되어 있다. 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c)은 서로 마주한다.
제3 드레인 전극(175c)의 끝 부분 중 제3 소스 전극(173c)과 마주하지 않는 한 쪽 끝 부분은 기준 전압선(131)과 인접하거나 중첩할 수 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 스위칭 소자로서 제1 박막 트랜지스터(Qa)를 이루고, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 스위칭 소자로서 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 분압 스위칭 소자로서 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이룬다.
제1 박막 트랜지스터(Qa), 제2 박막 트랜지스터(Qb), 그리고 제3 박막 트랜지스터(Qc)의 채널(channel)은 각각 제1, 제2, 제3 소스 전극(173a, 173b, 173c)과 제1, 제2, 제3 드레인 전극(175a, 175b, 175c) 사이의 제1, 제2, 제3 반도체(154a, 154b, 154c)에 각각 형성된다.
게이트선(121), 기준 전압선(131), 그리고 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)는 앞에서 설명한 박막 트랜지스터 영역(TRA)에 위치할 수 있다.
데이터 도전체 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 제1 절연층(180a)이 위치한다. 제1 절연층(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막을 포함할 수 있다.
제1 절연층(180a) 위에는 유기막이 위치할 수 있는데, 한 예로서 유기막은 색필터(230)를 포함할 수 있다. 색필터(230)를 통과한 빛은 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 또는 사원색 등의 기본색(primary color) 중 하나를 나타낼 수 있다. 색필터(230)가 나타내는 색은 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 한정되지 아니하고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 황색(yellow), 백색 계열의 기본색 중 하나를 표시할 수도 있다.
색필터(230)는 각 화소열을 따라 길게 뻗을 수 있다. 색필터(230)는 드레인 전극(175a, 175b, 175c)의 일부 위에 각각 위치하는 개구부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
색필터(230) 위에는 제2 절연층(180b)이 위치할 수 있다. 제2 절연층(180b)은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 제2 절연층(180b)은 색필터(230)에 대한 덮개막으로서 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하여 색필터(230)의 안료 등의 불순물이 액정층(3)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 제2 절연층(180b)은 생략될 수도 있다.
제1 절연층(180a)과 제2 절연층(180b)은 제1 드레인 전극(175a)의 일부를 드러내는 제1 접촉 구멍(185a), 그리고 제2 드레인 전극(175b)의 일부를 드러내는 제2 접촉 구멍(185b)을 포함한다. 제1 및 제2 접촉 구멍(185a, 185b)은 각각 색필터(230)의 개구부 안에 위치할 수 있다.
게이트 절연막(140)과 제1 및 제2 절연층(180a, 180b)은 제3 드레인 전극(175c)의 일부 및 기준 전압선(131)의 일부를 함께 드러내는 제3 접촉 구멍(185c)을 더 포함할 수 있다.
제2 절연층(180b) 위에는 복수의 화소 전극 및 연결 전극(192, 193)을 포함하는 화소 전극층이 위치한다.
하나의 화소(PX)에 위치하는 화소 전극은 전체가 연결된 하나의 전극으로 이루어질 수도 있고 복수의 부화소 전극을 포함할 수도 있다. 본 실시예에서는 화소 전극이 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 예를 중심으로 설명한다.
한 화소(PX)는 앞에서 설명한 바와 같이 복수의 단위 영역(SP)을 포함한다. 따라서 한 화소 전극은 앞에서 설명한 실시예와 같은 복수의 단위 전극부(191)를 포함할 수 있다. 또한 하나의 화소 전극이 서로 분리된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 경우 각 부화소 전극(191a, 191b)은 액정 제어력을 충분히 확보하기 위해 앞에서 설명한 실시예와 같은 복수의 단위 전극부(191)를 포함할 수 있다. 도 16 및 도 17은 제1 부화소 전극(191a)이 서로 연결되어 있는 네 개의 단위 전극부(191)를 포함하고 제2 부화소 전극(191b)은 서로 연결되어 있는 여섯 개의 단위 전극부(191)를 포함하는 예를 도시한다.
한 화소(PX)가 포함하는 단위 전극부(191)의 수는 화소(PX)의 면적에 따라 액정 제어력을 고려하여 다르게 할 수 있다.
복수의 단위 전극부(191)는 대략 행렬 형태로 배열될 수 있고, 이웃하는 단위 전극부(191)는 연결부(도시하지 않음)를 통해 연결되어 있다. 연결부는 단위 전극부(191)의 십자형 줄기부(195)의 연장선 상에 위치할 수 있다.
단위 전극부(191)의 구조는 앞에서 설명한 실시예들과 동일하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
도 16을 참조하면, 단위 전극부(191)가 포함하는 십자형 줄기부의 폭이 일정하지 않고 중심을 향할수록 폭이 넓어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 게이트선(121), 기준 전압선(131), 그리고 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)를 사이에 두고 서로 마주할 수 있으나 배치 형태는 도시된 바에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다. 제1 부화소 전극(191a)은 제1 드레인 전극(175a)으로부터 데이터 전압을 인가받을 수 있고, 제2 부화소 전극(191b)은 제2 드레인 전극(175b)을 통해 전달된 데이터 전압과 기준 전압선(131)이 전달하는 기준 전압 사이의 분압된 전압을 인가받을 수 있다.
제3 드레인 전극(175c)과 기준 전압선(131)은 제3 접촉 구멍(185c)에서 연결 전극(192)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
연결 전극(192)은 제3 드레인 전극(175c)과 기준 전압선(131)의 일부와 접촉하는 접촉부(192c), 접촉부(192c)로부터 위쪽으로 뻗는 세로부(192a), 그리고 접촉부(192c)로부터 아래쪽으로 뻗는 세로부(192b)를 포함할 수 있다. 세로부(192a, 192b)는 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)과 이격되어 있으며 대체로 제2 방향(D2)에 나란하게 뻗을 수 있다. 세로부(192a, 192b)는 데이터선(171)과 중첩할 수 있다. 세로부(192a, 192b)는 복수의 기준 전압선(131)을 전기적으로 연결하여 기준 전압선(131)이 전달하는 기준 전압의 변동을 방지할 수 있다. 또한 세로부(192a, 192b)는 데이터선(171)의 데이터 전압에 의한 전자기장을 차폐하여 데이터 전압의 변동으로 인해 인접한 화소 전극의 전압이 흔들리는 것을 차폐할 수 있다.
연결 전극(193)은 연결 전극(192)과 제1 방향(D1)으로 교대로 배치될 수 있고, 화소 전극을 사이에 두고 서로 마주할 수 있다. 연결 전극(193)의 구조 및 기능은 연결 전극(192)과 실질적으로 동일할 수 있다.
화소 전극층은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide), 금속 박막 등과 같은 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 설명한 화소(PX)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 다양한 변형이 가능하다.
화소 전극층 위에는 차광 부재(light blocking member)(221)가 위치한다. 차광 부재(221)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛의 투과를 차단할 수 있다. 따라서 차광 부재(221)가 형성된 영역은 차광 영역에 포함된다.
본 실시예에 따른 차광 부재(221)는 메인 차광부(221a), 스페이서(221b), 그리고 앞에서 설명한 실시예와 같은 돌기(261)를 포함할 수 있다.
메인 차광부(221a)는 대부분 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)가 위치하는 영역을 포함한 차광 영역에 위치하는 부분을 포함하고 대체로 평탄한 윗면을 가질 수 있다. 메인 차광부(221a)는 제1 부화소 전극(191a)이 위치하는 투광 영역과 제2 부화소 전극(191b)이 위치하는 투광 영역 사이, 그리고 이웃한 화소(PX)의 투광 영역 사이의 빛샘을 막을 수 있다.
메인 차광부(221a)는 접촉 구멍(185a, 185b, 185c))을 덮는 부분을 포함할 수 있고, 이 부분은 접촉 구멍(185a, 185b, 185c) 상부의 큰 단차를 메워 표면을 평탄하게 하고 그 주변의 빛샘을 방지할 수 있다.
스페이서(221b)는 메인 차광부(221a)에 연결되어 있을 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
스페이서(221b)는 차광 영역에 위치하며, 특히 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc) 및/또는 게이트선(121), 기준 전압선(131), 데이터선(171)과 같은 신호선의 상부에 위치할 수 있다.
스페이서(221b)는 일반적인 상태에서 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100) 사이의 셀갭을 유지하고 지지하는 역할을 할 수 있는 메인 스페이서일 수도 있고, 외부의 압력이 표시 장치에 가해질 때 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100) 사이의 거리가 좁아질 경우 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100) 사이의 셀갭을 유지하고 지지하는 역할을 하는 서브 스페이서일 수도 있다. 스페이서(221b)가 서브 스페이서일 경우 스페이서(221b)의 윗면은 압력이 가해지지 않을 경우 상부 표시판(200)의 안쪽 면과 접촉하고 있지 않을 수 있다.
돌기(261)는 도 17에서 자세히 도시하지 않고 간략히 도시하였으나 앞에서 설명한 여러 실시예에 따른 구조를 가질 수 있다. 돌기(261)의 측면(Sa)에 인접한 액정(31)은 측면(Sa)에 대체로 수직인 방향으로 초기 배향되어 있을 수 있으며, 액정층(3)에 전기장이 생성되었을 때에도 대체로 그 배향 상태를 유지할 수 있다. 이 밖에 돌기(261)의 특징 및 이에 의한 효과는 앞에서 설명한 바와 같으므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
돌기(261)는 차광 부재(221)의 메인 차광부(221a) 또는 스페이서(221b)와 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함할 수 있다. 돌기(261)의 최고 두께는 메인 차광부(221a)의 평균적 두께보다 두껍거나 유사하거나 얇을 수도 있다. 도 18은 돌기(261)의 최고 두께가 주변에 위치하는 메인 차광부(221a)의 두께보다 두꺼운 예를 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
차광 부재(221)는 하나의 광마스크를 이용해 형성될 수 있다. 차광 부재(221)가 메인 차광부(221a), 스페이서(221b), 돌기(261)와 같이 다양한 두께를 가지므로 광마스크는 대응하는 위치에 따라 다른 광투과율을 가질 수 있다. 구체적으로, 차광 부재(221)의 물질이 음의 감광성을 가진 경우, 광마스크 중 가장 두꺼운 스페이서(221b)에 대응하는 영역은 가장 높은 광투과율을 가질 수 있고, 메인 차광부(221a) 및 돌기(261)에 대응하는 영역은 그보다 낮은 광투과율을 가질 수 있다. 이 경우 메인 차광부(221a) 및 돌기(261)에 대응하는 광마스크 영역은 하프톤을 가지거나 복수의 슬릿을 가져 광투과율을 조절할 수 있다. 메인 차광부(221a)와 돌기(261)의 두께가 서로 다른 경우, 더 두꺼운 쪽에 대응하는 광마스크 영역의 광투과율이 덜 두꺼운 쪽에 대응하는 광마스크 영역의 광투과율보다 높을 수 있다.
특히, 앞에서 설명한 돌기(261)가 경사형 코너부(261d)를 포함하는 경우 경사형 코너부(261d)에 대응하는 광마스크는 돌기(261)의 다른 부분, 예를 들어 가로부(261a) 또는 세로부(261b)에 대응하는 영역보다 낮은 광투과율을 가질 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이 경사형 코너부(261d)의 두께가 작아지는 방향으로 광마스크의 광투과율이 점차 작아져 경사형 코너부(261d)의 완만한 경사를 형성할 수 있다. 이와 같이 광투과율이 점차 바뀌는 광마스크의 영역은 슬릿의 개수 또는 하프톤의 톤 정도를 점차 조절하여 형성할 수 있다.
차광 부재(221)는 블랙 카본(black carbon) 등의 안료를 포함할 수 있으며, 감광성의 유기 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예와 같이 색필터(230) 및/또는 차광 부재(221)를 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)와 함께 하부 표시판(100)에 위치시키면 차광 부재(221) 및 색필터(230)와 화소 전극 및 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc) 사이의 정렬을 맞추기 용이하여 정렬 오차를 줄일 수 있다.
차광 부재(221) 위에는 배향막(11)이 형성되어 있으며, 배향막(11)은 수직 배향막일 수 있다.
상부 표시판(200)에 대하여 설명하면, 기판(210)의 안쪽 면 위에 대향 전극(270)이 위치할 수 있다. 대향 전극(270)은 면형으로서 기판(210) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있다. 대향 전극(270)은 일정한 크기의 공통 전압(Vcom)을 전달할 수 있다. 대향 전극(270)은 ITO, IZO, 금속 박막 등의 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다.
대향 전극(270) 위에는 배향막(21)이 형성되어 있으며, 배향막(21)은 수직 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 복수의 액정(31)을 포함한다. 액정(31)은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 액정층(3)에 전기장이 생성되지 않은 상태에서 기판(110, 210)의 면에 대략 수직한 방향으로 초기 배향되어 있을 수 있다. 액정(31)은 특히 돌기(261)의 주변에서 돌기(261)의 표면에 대략 수직인 방향으로 선경사를 이루고 있다.
화소 전극과 대향 전극(270)은 전압을 인가받아 액정층(3)에 전기장을 생성하여 액정(31)의 배열 방향을 제어하여 영상을 표시할 수 있다.
도 19는 도 16 및 도 17에 도시한 표시 장치의 다른 예에 따른 단면 구조를 도시한다. 도 16 및 도 17과 함께 도 19를 참조하면, 본 실시예는 앞에서 설명한 도 18에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 색필터(230)가 상부 표시판(200)에 위치할 수 있다.
하부 표시판(100)은 제1 절연층(180a)과 제2 절연층(180b) 사이에 위치하는 제3 절연층(180c)을 포함할 수 있다. 제3 절연층(180c)은 유기 물질을 포함할 수 있으며 평탄한 윗면을 제공할 수 있다.
도 20은 도 16 및 도 17에 도시한 표시 장치의 다른 예에 따른 단면 구조를 도시한다. 도 16 및 도 17과 함께 도 20을 참조하면, 본 실시예는 앞에서 설명한 도 19에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 차광 부재(220)가 상부 표시판(200)에 위치할 수 있다. 차광 부재(220)는 기판(210)과 색필터(230) 사이에 위치할 수도 있고, 색필터(230) 위에 위치할 수도 있다. 차광 부재(220)와 색필터(230) 위에는 덮개막(250)이 위치할 수 있고, 덮개막(250) 위에 대향 전극(270)이 위치할 수 있다. 차광 부재(220)는 앞에서 설명한 메인 차광부(221a)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다.
하부 표시판(100)은 앞에서 설명한 바와 대부분 동일하나, 화소 전극층 위에 스페이서(222) 및 돌기(261)가 위치할 수 있다.
스페이서(222)는 섬형일 수 있다. 스페이서(222)는 화소(PX)의 차광 영역에 위치할 수 있으며, 특히 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc) 및/또는 게이트선(121), 기준 전압선(131), 데이터선(171)과 같은 신호선의 상부에 위치할 수 있다. 이 외에 스페이서(222)는 앞에서 설명한 스페이서(221b)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다.
돌기(261)는 앞에서 설명한 여러 실시예에 따른 구조 및 기능을 가질 수 있다. 돌기(261)는 스페이서(222)와 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함할 수 있다. 돌기(261)의 최고 두께는 스페이서(222)의 두께보다 작다.
돌기(261)와 스페이서(222)는 하나의 광마스크를 이용해 형성될 수 있다. 예를 들어 돌기(261) 및 스페이서(222) 형성용 물질이 음의 감광성을 가진 경우, 광마스크 중 가장 두꺼운 스페이서(221b)에 대응하는 영역은 가장 높은 광투과율을 가질 수 있고, 돌기(261)에 대응하는 영역은 그보다 낮은 광투과율을 가질 수 있다. 이 경우 돌기(261)에 대응하는 광마스크 영역은 하프톤을 가지거나 복수의 슬릿을 가져 광투과율을 조절할 수 있다.
특히, 앞에서 설명한 돌기(261)가 경사형 코너부(261d)를 포함하는 경우 경사형 코너부(261d)에 대응하는 광마스크는 돌기(261)의 다른 부분, 예를 들어 가로부(261a) 또는 세로부(261b)에 대응하는 영역보다 낮은 광투과율을 가질 수 있다. 또한 앞에서 설명한 바와 같이 경사형 코너부(261d)의 두께가 작아지는 방향으로 광마스크의 광투과율이 점차 작아져 경사형 코너부(261d)의 완만한 경사를 형성할 수 있다. 이와 같이 광투과율이 점차 바뀌는 광마스크의 영역은 슬릿의 개수 또는 하프톤의 톤 정도를 점차 조절하여 형성할 수 있다.
스페이서(222)와 돌기(261)가 포함하는 물질은 투명할 수도 있고 차광 물질을 포함할 수도 있다. 돌기(261)가 통명한 물질을 포함한 경우에도 돌기(261)가 형성된 영역에서는 빛이 대부분 투과되지 않아 대부분 차광 영역에 포함될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 돌기(261)는 단위 전극부(191)를 포함하는 화소 전극과 액정층(3) 사이에 위치할 수도 있지만, 이와 달리 기판(110)과 화소 전극 사이의 한 층에 위치할 수도 있다. 돌기(261)과 기판(110)과 화소 전극 사이에 위치하는 경우, 돌기(261)의 상부층에 돌기(261)의 단차가 전달되어 돌기(261) 위에 위치하는 가장 윗층의 면이면서 액정층(3)과 인접한 면은 액정층(3)으로 돌출되어 있어 액정(31)이 선경사를 이룰 수 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.
100, 200, 300: 표시판
191: 단위 전극부
220, 221: 차광 부재
222: 스페이서
230: 색필터
261: 돌기
270: 대향 전극

Claims (31)

  1. 복수의 단위 영역을 포함하는 제1기판,
    상기 제1기판 위에 위치하며 하나의 단위 영역에 위치하는 단위 전극부,
    상기 단위 전극부와 마주하는 대향 전극,
    상기 단위 전극부와 상기 대향 전극 사이에 위치하는 복수의 액정을 포함하는 액정층, 그리고
    상기 제1기판과 상기 액정층 사이에 위치하며 상기 액정층을 향하여 돌출된 돌기
    를 포함하고,
    상기 돌기는
    상기 단위 전극부의 중심을 기준으로 서로 마주하며 제1방향과 나란한 변을 포함하는 한 쌍의 가로부,
    상기 단위 전극부의 상기 중심을 기준으로 서로 마주하며 상기 제1방향과 교차하는 제2방향과 나란한 변을 포함하는 한 쌍의 세로부, 그리고
    상기 제1방향 및 상기 제2방향과 다른 방향으로 연장된 제1 사선변을 포함하는 적어도 하나의 코너부
    를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 사선변이 상기 제1방향과 이루는 예각은 40도 이상 90도 미만인 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 가로부 및 세로부는 상기 단위 영역이 포함하는 투광 영역 주위의 적어도 일부를 따라 형성되어 있는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 돌기는 상기 돌기의 하부면에 대해 비스듬하게 기울어진 제1측면을 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 단위 영역은 상기 액정층에 전기장이 생성되었을 때 상기 액정이 서로 다른 방향으로 기울어지는 복수의 부영역을 포함하고,
    상기 제1측면 위에 위치하는 상기 액정은 상기 부영역에서 상기 액정이 기울어지는 방향으로 선경사를 이루는
    표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1측면이 상기 돌기의 하부면과 이루는 각은 40도 내지 50도인 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 돌기는 상기 투광 영역보다 광투과율이 낮은 차광 영역에 포함되어 있는 표시 장치.
  8. 제5항에서,
    상기 단위 전극부는 인접한 상기 부영역 사이의 경계에 위치하는 줄기부 및 상기 줄기부와 연결되어 있는 복수의 가지부를 포함하고,
    상기 가지부는 상기 제1방향 및 상기 제2방향과 다른 방향으로 연장되어 있는
    표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 단위 전극부는 상기 단위 전극부의 적어도 한 모서리에 위치하는 적어도 하나의 평판부를 포함하는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 평판부는 상기 제1방향에 대해 비스듬한 방향으로 연장된 제2사선변을 포함하고,
    상기 제2사선변은 상기 부영역 내부에 위치하는
    표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1사선변은 상기 평판부와 중첩하는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제2사선변은 상기 제2사선변과 마주하는 상기 가지부와 이격되어 있는 표시 장치.
  13. 제8항에서,
    상기 복수의 가지부의 끝단의 변은 상기 돌기와 중첩하는 표시 장치.
  14. 제5항에서,
    상기 제1측면이 상기 돌기의 하부면과 이루는 각은 1도 내지 2도인 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 코너부가 대응하는 하나의 상기 부영역에서 차지하는 면적은 50% 이하인 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 코너부는 상기 투광 영역에 포함되어 있는 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 코너부의 최고 두께는 0.5 um 이하인 표시 장치.
  18. 제14항에서,
    상기 단위 전극부는 인접한 상기 부영역 사이의 경계에 위치하는 줄기부 및 상기 줄기부와 연결되어 있는 복수의 가지부를 포함하고,
    상기 가지부는 상기 제1방향 및 상기 제2방향과 다른 방향으로 연장되어 있는
    표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 단위 전극부는 각각 상기 단위 전극부의 적어도 한 모서리에 위치하는 적어도 하나의 평판부를 포함하는 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 평판부는 상기 제1방향에 대해 비스듬한 방향으로 연장된 제2사선변을 포함하고,
    상기 제2사선변은 상기 부영역 내부에 위치하는
    표시 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 제1사선변은 상기 평판부와 중첩하는 표시 장치.
  22. 제21항에서,
    상기 제2사선변은 상기 제2사선변과 마주하는 상기 가지부와 이격되어 있는 표시 장치.
  23. 제18항에서,
    상기 복수의 가지부의 끝단의 변은 상기 돌기와 중첩하는 표시 장치.
  24. 제1항에서,
    상기 제1기판과 상기 액정층을 사이에 두고 마주하는 제2기판, 그리고
    상기 제1기판 위에 위치하는 스페이서
    를 더 포함하고,
    상기 돌기와 상기 스페이서는 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함하는
    표시 장치.
  25. 제24항에서,
    상기 스페이서 및 상기 돌기와 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함하고 상기 스페이서보다 작은 두께를 가지는 메인 차광부를 더 포함하고,
    상기 메인 차광부는 차광 영역에 위치하는
    표시 장치.
  26. 제1항에서,
    상기 제1사선변은 상기 가로부 또는 상기 세로부의 변과 연결되어 있는 표시 장치.
  27. 제1항에서,
    하나의 영상 신호에 대한 영상을 표시하는 화소를 포함하고,
    상기 화소는 복수의 상기 단위 영역을 포함하는
    표시 장치.
  28. 복수의 단위 영역을 포함하는 제1기판,
    상기 제1기판 위에 위치하며 하나의 단위 영역에 위치하는 단위 전극부,
    상기 단위 전극부와 마주하는 대향 전극, 그리고
    상기 단위 전극부와 상기 대향 전극 사이에 위치하는 복수의 액정을 포함하는 액정층
    을 포함하고,
    상기 단위 영역은 상기 액정층에 전기장이 생성되었을 때 상기 액정이 서로 다른 방향으로 기울어지는 복수의 부영역을 포함하고,
    상기 단위 전극부는 인접한 상기 부영역 사이의 경계에 위치하는 줄기부, 상기 줄기부와 연결되어 있는 복수의 가지부, 그리고 각각 상기 단위 전극부의 적어도 한 모서리에 위치하는 적어도 하나의 평판부를 포함하는
    표시 장치.
  29. 제28항에서,
    상기 평판부는 상기 줄기부의 연장 방향에 대해 비스듬한 방향으로 연장된 사선변을 포함하고,
    상기 사선변은 상기 부영역 내부에 위치하는
    표시 장치.
  30. 제29항에서,
    상기 사선변은 상기 사선변과 마주하는 상기 가지부와 이격되어 있는 표시 장치.
  31. 제28항에서,
    상기 평판부가 대응하는 상기 부영역에서 차지하는 면적의 비율은 50% 이하인 표시 장치.
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