KR19980086371A

KR19980086371A - 광시야각 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR19980086371A
Application number: KR1019970040665A
Authority: KR
Inventors: 류재진; 김경현; 이혜리; 첸지안민
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1998-12-05
Also published as: KR100580383B1

Abstract

액정 표시 장치의 공통 전극 또는 화소 전극 중 하나에 개구부를 형성하여, 전계 인가시 두 기판 사이에 프린지 필드를 형성하도록 하고 개구부가 형성되어 있는 위치의 박막 트랜지스터 기판에 유지 전극을 형성하여, 프린지 필드에 의해 발생하는 전경(disclination)으로 인하여 새는 빛을 차단한다. 이러한 개구부는 가로 방향이나 세로 방향 또는 사선 방향 등 여러 방향으로 형성할 수 있으며, 화소 영역을 단위로 다른 방향의 개구부가 반복되도록 형성하여 액정 분자의 배열 방향을 다양하게 하여 시야각을 확장한다.

Description

광시야각 액정 표시 장치

본 발명은 광시야각 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 여기에 가하는 전장의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하는 구조로 되어 있다.

비틀린 네마틱(twisted-nematic ; TN) 방식의 액정 표시 장치는, 안쪽면에 투명 전극이 형성되어 있는 한 쌍의 투명 기판, 두 투명 기판 사이의 액정 물질, 각각의 투명 기판의 바깥면에 부착되어 빛을 편광시키는 두 장의 편광판으로 구성된다. 전기장을 인가하지 않은 상태에서는 두 기판 사이에 채워진 액정 분자들이 기판에 평행하며 일정한 피치(pitch)를 가지고 나선상으로 꼬여 있어 액정 분자의 장축의 방향이 연속적으로 변화되는 비틀린 구조를 가진다. 이러한 구조의 비틀린 네마틱 방식의 액정 표시 장치에서는 액정 분자의 장축과 단축의 배열에 따라 시각 특성이 결정된다.

그러나, 이러한 TN 방식의 액정 표시 장치 중에서도 특히 노멀리 블랙 모드(normarly black mode)인 경우는 전기장이 인가되지 않은 상태에서 입사하는 빛이 완전히 차단되지 않기 때문에 대비비가 좋지 않다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 수직 배향된 비틀린 네마틱(vertically-aligned twisted-nematic : VATN) 방식의 액정 표시 장치가 미국 특허 제3,914,022호에서 제안되었고, Eurodisplay '93 pp.158 - 159에서도 Takahashi 등에 의해 제안되었다.

수직 배향 액정 표시 장치에서 전기장이 인가되지 않은 상태의 액정 분자는 두 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있으므로 노멀리 블랙 모드(normally black mode)에서 충분히 어두운 상태가 만들어진다.

그러나, 시야각이 그다지 넓지 않다는 문제점이 있다.

한편, T. Yamamoto 등은 프린지 필드(fringe field)에 의한 수직 배향 방식의 단순 매트릭스 액정 표시 장치를 SID '91, p.762 - 765에서 발표하였으며, Lien은 SID '92, p.33 - 35에서 단순 매트릭스 다중 영역 수직 배향 액정 표시 장치가 온(ON) 상태에서의 광투과율이 낮은 문제점을 해결하기 위해서 화소 전극에 개구부를 형성하는 구조를 제안하였다.

그러나, Lien이 제안한 구조에서는 화소 전극이 오픈된 부분, 즉 분할된 화소 영역의 경계가 되는 부분에서 빛이 새는 현상을 보이고 있다.

본 발명의 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광시야각을 가지는 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 광시야각 액정 표시 장치에서 빛샘을 방지하기 위한 것이다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 액정 분자의 배향을 블랙 모드 및 화이트 모드에 따라 도시한 개념도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 오픈된 화소 전극 및 액정 분자의 배향을 도시한 단면도이고,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 컬러 필터 기판을 도시한 평면도이고,

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이고,

도 5는 도 4에서 V - V'선을 따라 도시한 단면도이고,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 컬러 필터 기판을 도시한 평면도이고,

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이고,

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 컬러 필터 기판을 도시한 평면도이고,

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이고,

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 컬러 필터 기판을 도시한 평면도이고,

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이고,

도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 적, 녹, 청색의 컬러 필터에 대응하는 다수의 화소 영역을 도시한 도면이고,

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 비틀리는 액정 분자의 배열 방향을 도시한 도면이고,

도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 컬러 필터 기판을 도시한 평면도이고,

도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이고,

도 16 내지 도 19는 본 발명의 제6 내지 제9 실시예에 따른 액정 표시 장치의 적, 녹, 청색의 컬러 필터에 대응하는 다수의 화소 영역을 도시한 것이고,

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판과 공통 전극에 대응하는 위치에 화소 전극 및 이와 중첩되는 유지 전극이 형성되어 있는 제2 기판으로 이루어지며, 공통 전극과 화소 전극 중 하나에 개구부가 형성되어 있고, 유지 전극은 개구부에 대응하는 위치에 형성되어 있다.

이때, 유지 전극은 개구부로 인하여 형성되는 프린지 필드에 의해 발생하는 빛샘을 방지하는 역할을 한다.

여기서, 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질이 주입되어 있으며, 이 액정 물질은 카이럴 네마틱 액정 또는 카이럴 첨가제가 0.01 - 3.0 wt% 함유되어 있는 네마틱 액정이다.

그리고, 제1 기판 및 제2 기판은 액정 물질의 분자축을 수직으로 배향하기 위한 배향막이 형성되어 있다. 이러한 배향막은 러빙 처리할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

그리고 유지 전극은 게이트선과 연결되어 있을 수 있으며, 둘 이상이 형성될 수도 있다.

개구부의 폭은 3μm - 15μm인 것이 바람직하며, 개구부 사이의 폭은 8μm - 50μm으로 형성하는 것이 좋다.

한편, 시야각을 확장하기 위하여 이웃하는 단위 화소 영역에 형성되는 선형의 개구부는 서로 다른 방향으로, 예를 들면 화소 영역을 단위로 가로 방향과 세로 방향으로 반복되게 형성한다. 이러한 배치를 통하여 액정 분자를 다양한 방향으로 비틀리게 한다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 액정 분자의 배열을 블랙 상태 및 화이트 상태인 경우로 나누어 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 오픈된 화소 전극으로 인하여 발생하는 프린지 필드에 의한 액정 분자의 배열을 도시한 단면도이다.

도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 유리 등으로 만들어진 두 기판(1, 2)이 서로 마주보고 있으며, 두 기판(1, 2)의 안쪽면에는 ITO(indium tin oxide) 등의 투명 도전 물질로 이루어진 투명 전극(12, 120) 및 배향막(14, 140)이 차례로 형성되어 있다. 두 기판(1, 2) 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 카이럴 네마틱 액정이나 좌선성 또는 우선성의 카이럴 첨가제가 0.01 - 0.3 wt% 첨가되어 있는 네마틱 액정 물질로 이루어진 액정층(100)이 있다. 각각의 기판(1, 2) 바깥면에는 액정층(100)으로 입사하는 빛 및 액정층(100)을 통과하여 나오는 빛을 편광시키는 편광판(13, 130)이 각각 부착되어 있으며, 하부 기판(1)에 부착된 편광판(13)의 편광축(→)은 상부 기판(2)에 부착된 편광판(130)의 편광축(↗)에 대하여 90°의 각을 이루고 있다. 배향막(14)은 러빙 처리할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

도 1a는 전계를 인가하지 않은 경우를 나타낸 것으로서, 액정층(100)의 액정 분자(3)들은 배향막(14)의 배향력에 의해 두 기판(1, 2)의 표면에 대하여 수직 방향으로 배열되어 있다.

이때, 하부 기판(1)에 부착되어 있는 편광판(13)을 통과한 빛은 편광 방향이 바뀌지 않고 액정층(100)을 통과한다. 다음, 이 빛은 상부 기판(2)에 부착되어 있는 편광판에 의해 차단되어 블랙 상태를 나타낸다.

도 1b는 전계를 충분히 인가한 경우를 나타낸 것으로서, 액정 분자(3)들은 하부 기판(1)에서 상부 기판(2)에 이르기까지 90°의 각도를 이루도록 나선상으로 꼬여 있어, 액정 분자(3)의 장축의 방향이 연속적으로 변화되는 비틀린 구조를 갖는다. 여기서, 두 기판(1, 2)에 인접한 부분에서는 가해진 전기장에 의한 힘보다는 배향막(14)의 배향력이 강하므로 액정 분자(3)들은 수직으로 배향된 원래의 상태를 유지한다.

이때, 하부 기판(1)에 부착된 편광판(13)을 통과하여 편광된 빛은 액정층(100)을 통과하면서 그 편광축(↗)이 액정 분자(3)의 장축 방향의 비틀림을 따라 90° 회전하게 되고, 이에 따라, 반대편의 기판(2)에 부착되어 있는 편광판(13)을 통과하게 되어 화이트 상태가 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치에서 시야각을 보상하기 위해 제안된 구조 및 원리를 도시한 것이다. 상부 또는 하부 기판(1, 2)에 형성되어 있는 ITO 전극(4, 5) 중 상부 기판(2)의 전극(4)의 일부가 오픈되어 있다. 전계를 인가하지 않은 상태에서는, 도 1a에 도시한 바와 같이, 액정 분자(3)들은 두 기판(1, 2)에 수직하게 배열된 상태를 유지하므로 전극이 오픈되지 않았을 때와 동일한 블랙 상태를 나타낸다. 전계를 인가하면, 대부분의 곳에서는 기판(1, 2)에 수직인 전기장이 형성되지만 ITO 전극(4)의 오픈된 부분 부근에서의 전기장은 두 기판(1, 2)에 대하여 완전히 수직으로 형성되지 않는다. 이렇게 오픈된 부분 부근에서 형성되는 휘어진 전기장을 프린지 필드(fringe field)라고 한다. 액정이 음의 유전율 이방성을 가지므로 액정 분자(3)의 배열 방향은 전기장의 방향과 수직이 되고자 한다.

이러한 프린지 필드에 의해 오픈된 부분 부근의 액정 분자(3)의 장축은 두 기판(1, 2) 표면에 대하여 기울어진 채로 비틀리게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판으로 이루어진다. 박막 트랜지스터 기판에는 서로 교차하는 다수의 게이트선과 데이터선이 형성되어 있으며, 게이트선과 데이터선으로 정의되는 각 영역을 가리키는 단위 화소 영역에는 화소 전극 및 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. 이에 마주하는 컬러 필터 기판에는 전면에 공통 전극이 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터 기판의 단위 화소에 대응하는 영역인 단위 화소 영역을 정의하는 블랙 매트릭스가 형성되어 있다.

본 발명의 제1 내지 제4 실시예에서는 개구부가 형성된 부분에 유지 전극을 형성하여 빛샘을 방지하는 구조를 제시한다.

먼저 도 3 내지 도 5를 참고로 본 발명의 제1 실시예에 대해 설명한다.

도 3은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 컬러 필터 기판을 도시한 평면도이다.

도 3은 컬러 필터 기판의 공통 전극을 단위 화소 영역별로 오픈시킨 구조로서, 하나의 단위 화소 영역을 도시한 것이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 하나의 단위 화소 영역(P)의 경계에 블랙 매트릭스(7) 패턴이 형성되어 있고, 공통 전극(6)은 전면적으로 형성되어 있다. 이때, 공통 전극(6)에는 세로 방향으로 두 개의 선형 개구부(15)가 서로 평행하게 형성되어 있다.

여기서, 개구부(15)의 폭은 3-15μm의 범위이고, 개구부(15) 사이의 거리는 8 - 50μm의 범위인 것이 좋다. 개구부(15)의 폭이 3-12μm이고, 개구부 사이의 거리가 10 - 30μm인 것이 더욱 바람직하다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이고, 도 5는 도 4의 V - V'선을 따라 절단한 단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 투명한 유리 기판(20) 위에 서로 평행한 제1 및 제2 게이트선(81, 82)이 가로 방향으로 형성되어 있으며, 제1 게이트선(81)과 제2 게이트선(82)을 연결하는 두 개의 유지 전극(11)이 세로 방향으로 서로 평행하게 형성되어 있다. 이 유지 전극(11)은 컬러 필터 기판의 공통 전극(6)에 형성되어 있는 개구부(15)에 해당하는 위치에 배치되어 프린지 필드로 인한 빛샘을 방지하는 역할을 한다.

게이트 절연막(30)이 유지 전극(11)과 제1 및 제2 게이트선(81, 82)을 덮고 있으며, 게이트 절연막(30)의 상부에는 데이터선(9)이 세로 방향으로 형성되어 있다. 두 게이트선(81, 82) 중 상부의 제1 게이트선(81)과 데이터선(9)이 교차하는 부분에는 박막 트랜지스터(thin film transistor ; TFT)가 형성되어 있으며, 이 위에는 평탄화된 보호막(40)이 덮여 있다. 보호막(40) 상부에는 가장자리 부분이 제1 및 제2 게이트선(82) 및 데이터선(9)과 중첩되는 화소 전극(10)이 형성되어 있으며, 그 위에는 화소 전극(10)을 덮는 배향막(50)이 형성되어 있다. 여기에서, 배향막(50)은 러빙 처리되어 있을 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.

공통 전극에 형성되는 선형 개구부는 가로 방향 또는 기울어진 방향으로 형성될 수도 있다.

도 6 및 도 7은 개구부가 가로 방향으로 형성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 구조를 나타내고 있다.

도 6에서 보는 바와 같이, 하나의 단위 화소 영역(P)의 경계에 블랙 매트릭스(7) 패턴이 형성되어 있고, 공통 전극(6)은 전면적으로 형성되어 있다. 여기서 공통 전극(6)에 형성된 개구부(15)는 가로 방향으로 다수가 형성되어 있다.

여기서, 개구부(15)의 폭과 개구부(15) 사이의 거리는 개구부를 세로 방향으로 형성한 본 발명의 제1 실시예의 경우와 동일하다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 서로 평행한 제1 및 제2 게이트선(81, 82)이 가로 방향으로 형성되어 있으며, 화소 영역(P)에는 제1 게이트선(81)과 제2 게이트선(82)을 연결하는 하나의 분지(12)가 이웃하는 데이터선(9)과 평행하게 형성되어 있으며, 다수의 유지 전극(11)이 게이트선(81, 82)과 평행하게 분지(12)로부터 뻗어 있다. 이 유지 전극(11)은 본 발명의 제1 실시예에서와 마찬가지로 컬러 필터 기판의 공통 전극(6)에 형성되어 있는 개구부(15)에 해당하는 위치에 배치되어 프린지 필드로 인한 빛샘을 방지하는 역할을 한다.

도 8 내지 도 11은 개구부가 사선 방향으로 형성된 본 발명의 제3 실시예 및 제4 실시예에 따른 구조를 나타내고 있다.

도 8 및 도 10에서 보는 바와 같이, 하나의 단위 화소 영역(P)의 경계에 블랙 매트릭스(7) 패턴이 형성되어 있고, 공통 전극(6)은 전면적으로 형성되어 있다. 여기서 공통 전극(6)에 형성된 개구부(15)는 사선 방향으로 형성되어 있다. 도 8에 도시된 본 발명의 제3 실시예의 경우 화소의 오른쪽 위에서 시작하여 왼쪽 아래로 향하는 방향의 개구부 하나와 화소의 오른쪽 아래에서 시작하여 왼쪽 위로 향하는 방향의 개구부 하나가 형성되어 있다. 도 10에 도시된 본 발명의 제4 실시예의 경우는 두 개의 개구부가 모두 화소의 오른쪽 위에서 왼쪽 아래를 향하고 있으며 서로 평행하게 형성되어 있다.

도 9 및 도 11은 각각 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 서로 평행한 제1 및 제2 게이트선(81, 82)이 가로 방향으로 형성되어 있으며, 화소 영역(P)에는 제1 게이트선(81)과 제2 게이트선(82)을 연결하는 하나의 분지(12)가 이웃하는 데이터선(9)과 평행하게 형성되어 있으며, 두 개의 유지 전극(11)이 분지의 게이트선과 인접한 아래 위 부분에서 사선 방향으로 화소의 가운데 부분을 향해 뻗어 있다. 도 11에 나타난 박막 트랜지스터 기판은 역시, 서로 평행한 제1 및 제2 게이트선(81, 82)이 가로 방향으로 형성되어 있으며, 화소 영역(P)에는 제1 게이트선(81)과 제2 게이트선(82)을 연결하는 하나의 분지(12)가 이웃하는 데이터선(9)과 평행하게 형성되어 있으며, 두 개의 유지 전극(11)이 오른쪽 위에서 왼쪽 아래 방향으로 서로 평행하게 형성되어 있다. 제3 및 제4 실시예에서 이 유지 전극(11)은 본 발명의 제1 실시예에서와 마찬가지로 컬러 필터 기판의 공통 전극(6)에 형성되어 있는 개구부(15)에 해당하는 위치에 배치되어 프린지 필드로 인한 빛샘을 방지하는 역할을 한다.

본 발명의 제3 및 제4 실시예에서 화소 전극 위에 형성되는 배향막은 러빙을 할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 다만, 러빙 처리를 하는 경우 러빙의 방향은 개구부의 방향에 대해 0도에서 135도를 이루는 것이 바람직하다.

다음, 본 발명의 제5 실시예에서는 인접한 화소에 형성되는 개구부의 모양을 다르게 하여 시야각을 확장하는 구조를 제시한다. 이를 도 12 내지 도 15를 참고로 설명한다.

도 12는 본 발명에 따른 컬러 필터 기판을 도시한 도면이다.

도 12에서 보는 바와 같이, 적, 녹, 청색의 컬러 필터에 대응하는 다수의 화소 영역을 정의하는 블랙 매트릭스(7) 패턴이 형성되어 있으며, 선형의 개구부(15)가 형성되어 있는 ITO 전극(4)이 형성되어 있다. 여기서, 서로 이웃하는 화소 영역의 개구부(15)는 서로 다른 방향으로 형성되어 있다. 즉, 개구부(15)가 화소를 단위로 가로 방향과 세로 방향으로 반복하여 형성되어 있다. 예를 들어, 적색 화소 영역에는 개구부(15)가 세로 방향으로 형성되어 있고, 이에 이웃하는 녹색 화소 영역에는 개구부(15)가 가로 방향으로 형성되어 있다.

이러한 구조에서, 화면에 적색을 표시한다고 가정하자. 그러면, 청색과 녹색의 화소는 오프(OFF) 상태로 남게 되고, 적색의 화소만이 온(ON) 상태가 된다. 이때, 인접한 적색 화소의 ITO 전극(4)의 개구부는 각각 가로 방향과 세로 방향으로 형성되어 있다. 이 때, 액정 분자의 움직임을 도 13a 및 도 13b를 참고로 하여 설명한다.

도 13a에서는 ITO 전극(4)의 선형 개구부(15)가 세로 방향으로 형성되어 있고, 도 13b에서는 ITO 전극(4)의 선형 개구부(15)가 가로 방향으로 형성되어 있다.

여기서, 가로 방향을 X축, 세로 방향을 Y축으로 하고, 두 전극(4) 사이의 액정 분자는 지면 하부에서 볼 때, 좌선성 액정이다.

두 전극(4, 5)에 전계가 인가되면, 액정 분자들은 형성되는 전기장의 방향에 수직으로 기울어진다. 이와 동시에, 도 13a에서는 개구부(15)가 Y축으로 형성되어 상측 Y축에 위치한 액정 분자들은 X축의 우측으로, 하측 Y축에 위치한 액정 분자들은 X축의 좌측 방향으로 각각 비틀리게 된다. 또한, 도 13b에서는 개구부(15)가 X축으로 형성되어 우측 X축에 위치한 액정 분자들은 하측의 Y축 방향으로, 좌측 X축에 위치한 액정 분자들은 Y축의 상측으로 각각 비틀리게 된다.

도 13a 및 도 13b에서 보는 바와 같이, 4개의 방향에서 액정 분자가 비틀리기 때문에 상하좌우 방향의 시야각이 동일하게 형성되며, 계조 반전도 나타나지 않게 된다. 따라서, 전체적으로 시야각이 확장된다.

이제, 제5 실시예에 따른 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판의 구조를 상세히 설명한다.

도 14는 컬러 필터 기판의 공통 전극을 단위 화소 영역별로 오픈시킨 구조이며, 서로 이웃하는 두 개의 단위 화소 영역을 도시한 것이다.

도 14에서 보는 바와 같이, 도 3과 동일하게 각각의 단위 화소 영역(P1, P2)을 정의하는 블랙 매트릭스(7) 패턴이 형성되어 있고, 공통 전극(6)은 전면적으로 형성되어 있다.

여기서, 화소 영역(P1)의 공통 전극(6)에는 세로 방향으로 두 개의 선형 개구부(15)가 서로 평행하게 형성되어 있으며, 이와 인접한 화소 영역(P2)의 공통 전극(6)에는 가로 방향으로 다수의 선형 개구부(15)가 서로 평행하게 형성되어 있다.

여기서, 개구부(15)의 폭 및 이 사이의 거리는 제1 실시예를 따르는 것이 바람직하다.

도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 것으로서, 도 12의 화소 영역(P1)에 대응하는 화소 영역(P1)에는 도 4와 동일하게 제1 게이트선(81)과 제2 게이트선(82)을 연결하는 두 개의 유지 전극(11)이 세로 방향으로 서로 평행하게 형성되어 있다. 화소 영역(P2)에는 도 7과 동일하게 제1 게이트선(81)과 제2 게이트선(82)을 연결하는 하나의 분지(12)가 이웃하는 데이터선(9)과 평행하게 형성되어 있으며, 다수의 유지 전극(11)이 게이트선(81, 82)과 평행하게 분지(12)로부터 뻗어있다.

앞서 설명된 모든 실시예에서와 마찬가지로, 유지 전극(11)은 도 14에서 공통 전극(6)에 형성되어 있는 개구부(15)에 대응하는 위치에 배치된다.

이러한 유지 전극(11)은 화소 전극(10)과 중첩되어 유지 축전기를 형성하는 역할을 하는 동시에, 공통 전극(6)의 개구부(15)로 인하여 형성되는 전경(disclination)으로 인하여 새는 빛을 차단하는 블랙 매트릭스 역할을 한다.

이웃하는 화소의 개구부는 여러 가지 다른 모양으로 형성될 수 있다. 도 16 내지 도 19에 이웃하는 화소의 개구부를 다른 모양으로 형성한 본 발명의 제6 내지 제9 실시예에 따른 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판의 구조가 도시되어 있다.

도 16에 나타난 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 도 10에 나타난 본 발명의 제4 실시예에 따른 모양의 개구부가 형성된 화소와 이를 180도 회전시킨 모양의 화소를 가로 방향으로 교대로 배치하고, 세로 방향으로는 같은 열에 같은 모양의 화소가 배열되도록 형성한 것이다. 도 17에 나타난 본 발명의 제7 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 가로 방향의 배열은 제7 실시예와 동일하지만 세로 방향으로도 화소의 모양이 교대로 반복되도록 배치한 것이다. 도 18에 나타난 본 발명의 제8 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 도 8에 나타난 본 발명의 제3 실시예에 따른 모양으로 개구부가 형성된 화소와 이를 180도 회전시킨 모양의 화소를 가로 방향으로 교대로 배치하고, 세로 방향으로는 같은 열에 같은 모양의 화소가 배열되도록 형성한 것이다. 도 19에 나타난 본 발명의 제9 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 가로 방향의 배열은 제8 실시예와 동일하지만 세로 방향으로도 화소의 모양이 교대로 반복되도록 배치한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 구형의 기판 간격제를 사용할 경우 기판 간격제에 의한 액정 배향의 불량이 생겨 빛샘이 발생할 수 있으므로, 금속이나 유기 재료를 이용한 기둥 형태의 기판 간격제를 사용하는 것이 좋다.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 기판 간격제가 포함된 액정 표시 장치의 단면도이다. 박막 트랜지스터(30)가 형성되어 있는 기판(10)과 컬러 필터(도시하지 않음)가 형성되어 있는 기판(20) 사이에 액정 물질(40)이 주입되어 있다. 아래쪽 기판(10)에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(30)는 게이트 전극(31)과 그 위를 덮고 있는 게이트 절연막(32), 게이트 전극(31) 위의 게이트 절연막(32) 위에 형성되어 있는 반도체층(33) 및 게이트 전극(31)을 중심으로 양쪽으로 형성되어 있는 소스/드레인 전극(341, 342)으로 이루어져 있다. 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 기판(10)의 전면에 보호막(50)이 형성되어 있고, 화소 영역에는 화소 전극(60)이 형성되어 보호막(50)에 뚫린 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극(342)과 접촉되어 있다. 기판 간격제(100)는 박막 트랜지스터 위쪽에 형성되어 있으며 금속 또는 유기 재료로 이루어진다. 이는 박막 트랜지스터 기판을 형성할 때 사용되는 재료를 이용하여 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 모두 공통 전극(6)에 개구부를 형성하였지만 대신 화소 전극(10)에 이를 형성할 수도 있다. 그러나, 이 경우에는 화소 전극(10)과 공통 전극(6) 사이에 형성되는 프린지 필드가 데이터선(9), 게이트선(81, 82) 및 유지 전극(11)에 인가되는 전압의 영향을 받게 된다. 이러한 신호선에 인가되는 전압에 의해 형성되는 전기장의 영향을 제거하기 위해 3μm 이상의 유기 절연막으로 보호막(40)을 충분히 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 유지 전극(11)이 게이트선(81, 82)에 연결되어 있는 구조를 도시하였지만, 독립 배선 방식을 적용하는 경우에는 유지 전극(11)이 게이트선과 연결되지 않는다.

따라서 본 발명에 따른 수직 배향을 이용한 액정 표시 장치는 전계 인가시 프린지 필드를 이용하여 액정 분자의 장축 방향을 다양하게 하여 광 시야각을 가지는 동시에, 유지 전극을 이용하여 프린지 필드가 형성되는 부분에서 새는 빛을 방지할 수 있다.

Claims

공통 전극이 형성되어 있는 제1 기판, 상기 공통 전극에 대응하는 위치에 형성되어 있는 화소 전극 및 이와 중첩되는 유지 전극을 가지고 있는 제2 기판을 포함하며, 상기 공통 전극과 상기 화소 전극 중 하나에 개구부가 형성되어 있으며, 상기 유지 전극은 상기 개구부에 대응하는 위치에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 1항에서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 2항에서, 상기 액정 물질은 카이럴 네마틱 액정인 액정 표시 장치.
제 2항에서, 상기 액정 물질은 카이럴 첨가제가 0.01 - 3.0 wt% 함유되어 있는 네마틱 액정인 액정 표시 장치.
제 2항에서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 액정 물질의 분자축을 수직으로 배향하는 배향막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 5항에서, 상기 배향막은 러빙되지 않은 액정 표시 장치.
제 1항에서, 상기 개구부는 둘 이상이며 선형인 액정 표시 장치.
제 7항에서, 상기 개구부의 폭은 3 - 15μm의 범위인 액정 표시 장치.
제 8항에서, 상기 개구부 사이의 거리는 8 - 50μm 의 범위인 액정 표시 장치.
다수의 게이트선과 다수의 데이터선이 형성되어 있으며, 상기 게이트선 및 데이터선의 교차로 정의되는 각 단위 화소 영역에 화소 전극, 그리고 상기 화소 전극과 중첩되어 유지 축전기를 형성하는 유지 전극이 형성되어 있는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하며, 상기 유지 전극에 대응하는 위치에 개구부를 가지는 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판을 포함하는 액정 표시 장치.
제 10항에서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 11항에서, 상기 액정 물질은 카이럴 네마틱 액정인 액정 표시 장치.
제 11항에서, 상기 액정 물질은 카이럴 첨가제가 0.01 - 3.0 wt% 함유되어 있는 네마틱 액정인 액정 표시 장치.
제 11항에서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 액정 물질의 분자축을 수직으로 배향하는 배향막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 14항에서, 상기 배향막은 러빙되지 않은 액정 표시 장치.
제 10항에서, 상기 개구부 및 상기 유지 전극은 단위 화소 영역에 둘 이상 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 16항에서, 상기 개구부는 상기 데이터선과 평행하게 선형으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 16항에서, 상기 개구부는 상기 게이트선과 평행하게 선형으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 16항에서, 상기 개구부는 상기 데이터선 및 상기 게이트선과 0 - 90도의 각도를 이루며 선형으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 19항에서, 상기 개구부는 서로 평행하게 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 20항에서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 액정 물질의 분자축을 수직으로 배향하는 배향막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 21항에서, 상기 배향막은 러빙 처리된 액정 표시 장치.
제 22항에서, 상기 배향막의 러빙 방향은 상기 개구부의 방향과 0 - 135도의 각도를 이루는 액정 표시 장치.
제 16항에서, 상기 개구부의 폭은 3 - 15μm의 범위인 액정 표시 장치.
제 24항에서, 단위 화소 영역 내에서 상기 개구부 사이의 거리는 8 - 50μm 의 범위인 액정 표시 장치.
제 10항에서, 상기 게이트선과 상기 유지 전극은 서로 연결되어 있는 액정 표시 장치.
제 2항에서, 금속 또는 유기 재료로 이루어진 기판 간격제를 더 포함하는 액정 표시 장치.
다수의 게이트선과 다수의 데이터선이 형성되어 있고, 상기 게이트선 및 상기 데이터선의 교차로 정의되는 각 단위 화소 영역에 화소 전극, 그리고 상기 화소 전극과 중첩되어 유지 축전기를 형성하는 유지 전극이 형성되어 있으며, 상기 화소 전극은 상기 유지 전극에 대응하는 위치에 형성된 개구부를 가지고 있는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하며, 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판을 포함하는 액정 표시 장치.
제 28항에서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 29항에서, 상기 액정 물질은 카이럴 네마틱 액정인 액정 표시 장치.
제 29항에서, 상기 액정 물질은 카이럴 첨가제가 0.01 - 3.0 wt% 함유되어 있는 네마틱 액정인 액정 표시 장치.
제 28항에서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 액정 물질의 분자축을 수직으로 배향하는 배향막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 32항에서, 상기 배향막은 러빙되지 않은 액정 표시 장치.
제 28항에서, 상기 개구부 및 상기 유지 전극은 단위 화소 영역에 둘 이상 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 34항에서, 상기 개구부는 상기 데이터선과 평행하게 선형으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 34항에서, 상기 개구부는 상기 게이트선과 평행하게 선형으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 34항에서, 상기 개구부는 상기 데이터선 및 상기 게이트선과 0 - 90도의 각도를 이루며 선형으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 37항에서, 상기 개구부는 서로 평행하게 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 38항에서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 액정 물질의 분자축을 수직으로 배향하는 배향막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 39항에서, 상기 배향막은 러빙 처리된 액정 표시 장치.
제 40항에서, 상기 배향막의 러빙 방향은 상기 개구부의 방향과 0 - 135도의 각도를 이루는 액정 표시 장치.
제 34항에서, 상기 개구부의 폭은 3 - 15μm의 범위인 액정 표시 장치.
제 42항에서, 단위 화소 영역 내에서 상기 개구부 사이의 거리는 8 - 50μm 의 범위인 액정 표시 장치.
제 28항에서, 상기 게이트선, 데이터선 및 유지 전극과 상기 화소 전극 사이에 형성되어 있는 유기 절연막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 44항에서, 상기 유기 절연막의 두께는 3μm 이상인 액정 표시 장치.
제 28항에서, 금속 또는 유기 재료로 이루어진 기판 간격제를 더 포함하는 액정 표시 장치.
다수의 게이트선과 다수의 데이터선이 형성되어 있으며, 상기 게이트선 및 상기 데이터선의 교차로 정의되는 각 단위 화소 영역에 화소 전극이 형성되어 있는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하며 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판을 포함하며, 상기 공통 전극과 상기 화소 전극 중 하나에 선형의 개구부가 형성되어 있으며, 서로 이웃하는 단위 화소 영역의 상기 개구부는 서로 다른 방향으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 47항에서, 상기 제1 기판에 상기 개구부에 대응하는 위치에 형성되어 있으며, 상기 화소 전극과 중첩되어 유지 축전기를 형성하는 유지 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 48항에서, 서로 이웃하는 단위 화소 영역의 상기 선형 개구부는 상기 데이터선 및 상기 게이트선과 각각 평행하게 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 48항에서, 임의의 단위 화소 영역의 상기 선형 개구부는 상기 데이터선 및 상기 게이트선과 0 - 90도의 각도를 이루고, 상기 임의의 단위 화소 영역에 인접한 화소 영역의 상기 선형 개구부는 상기 임의의 단위 화소 영역의 선형 개구부를 180도 회전시킨 모양으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 47항에서, 상기 개구부 및 상기 유지 전극은 단위 화소 영역에 둘 이상 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제 51항에서, 상기 개구부의 폭은 3 - 15μm의 범위인 액정 표시 장치.
제 52항에서, 단위 화소 영역 내에서 상기 개구부 사이의 거리는 8 - 50μm 의 범위인 액정 표시 장치.
제 47항에서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 54항에서, 상기 액정 물질은 카이럴 네마틱 액정인 액정 표시 장치.
제 54항에서, 상기 액정 물질은 카이럴 첨가제가 0.01 - 3.0 wt% 함유되어 있는 네마틱 액정인 액정 표시 장치.
제 54항에서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 액정 물질의 분자축을 수직으로 배향하는 배향막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제 57항에서, 상기 배향막은 러빙되지 않은 액정 표시 장치.
제 54항에서, 금속 또는 유기 재료로 이루어진 기판 간격제를 더 포함하는 액정 표시 장치.