KR20060089832A - 편광판 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060089832A KR1020050010608A KR20050010608A KR20060089832A KR 20060089832 A KR20060089832 A KR 20060089832A KR 1020050010608 A KR1020050010608 A KR 1020050010608A KR 20050010608 A KR20050010608 A KR 20050010608A KR 20060089832 A KR20060089832 A KR 20060089832A
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이재호
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Abstract

본 발명은, 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 수직 교차하는 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 제1 표시판; 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판 위에 공통 전극을 포함하는 제2 표시판; 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 사이에 개재되어 있는 액정층; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 외측에 형성되어 있는 편광판을 포함하며, 상기 편광판은 편광 매질 및 상기 편광 매질의 상부 또는 하부에 형성되어 있으며 도전성 고분자를 포함하는 보호층으로 이루어지는 액정 표시 장치를 제공한다.
편광판, 제전성, 도전성 고분자, PVA

Description

편광판 및 액정 표시 장치{POLARIZER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판의 적층 구조를 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 편광판의 적층 구조를 보여주는 단면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 대향 표시판의 배치도이고,
도 5는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 표시판 및 도 4에 도시된 대향 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 6은 도 5의 VI-VI'선에 따라 자른 액정 표시 장치의 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3: 액정층 310: 액정 분자
11, 21: 배향막 12: 편광판
12a, 12c: 보호층 12b: 편광 매질
12a', 12c': 도전성 고분자층 80, 86: 연결 부재
81, 82, 84, 89a-89c: 접촉 보조 부재
83: 유지 전극선 연결 다리 280-285: 돌기
87: 차폐 전극 연결선 88: 차폐 전극
91-95b, 191-197b, 71-75b, 271-278b: 절개부
100, 200: 표시판 110, 210: 절연 기판
121, 129: 게이트선 124: 게이트 전극
122, 172a, 172b: 전압 공급선 128, 178a, 178b: 입력부
131: 유지 전극선 133a-133c, 135: 유지 전극
140: 게이트 절연막 151, 154: 반도체
161, 163, 165: 저항성 접촉 부재
171, 179: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
181-189c: 접촉 구멍 190: 화소 전극
220: 차광 부재 230: 색필터
250: 덮개막 270: 공통 전극
본 발명은 편광판 및 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전기 전하를 효율적으로 제거할 수 있는 편광판 및 이를 포함한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로 서, 화소 전극과 공통 전극 등의 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
그 중에서도 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축이 상하 표시판에 대하여 수직이 되도록 배열한 수직 배향 모드(vertical alignment mode) 액정 표시 장치는 대비비가 크고 광시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위한 수단으로는 전계 생성 전극에 절개부를 형성하는 방법과 전계 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 방법 등이 있다. 절개부 또는 돌기에 의해 액정 분자의 배향 방향을 결정할 수 있으므로, 광시야각을 확보할 수 있다.
그러나, 이러한 수직 배향 모드 액정 표시 장치는 정전기에 취약한 구조를 가지고 있다. 특히 기판의 크기가 점점 대형화되고 고개구율을 확보하기 위하여 유기막을 사용하는 구조에서는 더욱 그러하다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 정전기를 효율적으로 제거할 수 있는 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 편광판은, 편광 매질 및 상기 편광 매질의 상부 또는 하부에 형성되어 있는 보호층을 포함하며, 상기 보호층은 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 폴리피롤에서 선택된 적어도 하나의 도전성 고분자를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 수직 교차하는 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 제1 표시판; 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판 위에 공통 전극을 포함하는 제2 표시판; 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 사이에 개재되어 있는 액정층; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 외측에 형성되어 있는 편광판을 포함하며, 상기 편광판은 편광 매질 및 상기 편광 매질의 상부 또는 하부에 형성되어 있으며 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 폴리피롤에서 선택된 적어도 하나의 도전성 고분자를 포함하는 보호층으로 이루어진다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 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 발명의 한 실시예에 따른 편광판 및 액정 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 보여주는 것으로, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이고, 도 5는 도 3에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 도 4에 도시한 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI'선에 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판(200), 그리고 이들 사이에 개재되어 있으며 복수의 액정 분자(310)로 이루어진 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)의 구조에 대하여 설명한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)이 형성되어 있다
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고, 서로 분리되어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 각 게이트선(121)은 복수의 게이트 전극(124)을 포함하며, 각 게이트선(121)의 한쪽 끝 부분은 외부 회로와의 연결을 위하여 넓은 면적으로 형성되어 있다.
각 유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 인접한 두 게이트선 (121) 사이에 어느 한 쪽에 가깝게 배치되어 있다. 각 유지 전극선(131)은 복수의 가지(133a-133d) 집합과 이들을 연결하는 복수의 연결부(133e)를 포함한다.
하나의 가지 집합(133a-133d)은 제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b)을 이루며 서로 떨어져 있는 한 쌍의 세로 가지와 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)을 이루며 제1 유지 전극(133a)과 제2 유지 전극(133b)을 연결하는 한 쌍의 사선 가지를 포함한다. 상세하게 설명하자면, 제1 유지 전극(133a)은 유지 전극선(131)에 연결되어 있는 고정단과 돌출부를 가지는 자유단을 포함한다. 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)은 제1 유지 전극(133a)의 가운데 부근에서 제2 유지 전극(133b)의 위 끝과 아래 끝으로 각각 뻗어 있다.
연결부(133e)는 하나의 유지 전극(133a-133d) 집합의 제1 유지 전극(133a)과 그에 인접한 다른 유지 전극(133a-133d) 집합의 제2 유지 전극(133a)을 연결한다.
유지 전극선(131)에는 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)에 인가되는 공통 전압 등 소정의 전압이 인가된다. 각 유지 전극선(131)은 가로 방향으로 뻗은 한 쌍의 줄기선을 포함할 수 있다.
게이트선(121)과 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어지는 것이 바람직하다. 게이트선(121)과 유지 전극선(131)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 두 도전막 중 하나는 게이트선(121)과 유지 전극선(131)의 신 호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속 또는 구리 계열 금속으로 이루어진다. 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진다. 이러한 조합의 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 조합과 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막 조합을 들 수 있다.
또한 게이트선(121)과 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 20-80°이다.
게이트선(121)과 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(projection)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다.
반도체(151) 위에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위로 이루어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수 의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30-80°이다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 이로부터 분리되어 있는 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 고립된 금속편(metal piece)(172)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 직교하며 데이터 전압을 전달한다. 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131) 및 연결부(133e)와 교차하여 유지 전극선(131)의 인접한 가지 집합(133a-133d)의 제1 유지 전극(133a)과 제2 유지 전극(133b) 사이에 위치한다. 각 데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 장치와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)과 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 금속편(172)은 제1 유지 전극(133a)의 끝 부분 부근의 게이트선(121) 위에 위치한다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 금속편(172)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 등 내화성 금속 및 이들의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하며, 저저항 도전막과 고접촉 특성 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 앞서 설명한 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 조합과 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막 조합의 이중막 구조 외에도 몰리브덴-알루미늄-몰리브덴 삼중막 구조를 들 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 금속편(172)도 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 마찬가지로 그 측면이 기판(110)의 표면에 대하여 약 30-80°의 각도로 각각 경사져 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(151)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체(151)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 금속편(172) 및 노출된 반도체(151) 부분의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiO2) 따위의 무기물, 또는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기물, 플라즈마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등 유전 상수 4.0 이하의 저유전율 절연 물질 따위로 이루어지는 것이 바람직하다. 보호막(180)은 또한 반도체(151)와 접촉 특성을 고려하여 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179) 및 드레인 전극(175)의 넓은 끝 부분을 각각 드러내는 복수의 접촉구(contact hole)(182, 185)가 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 또한 유지 전극선(131)에서 제1 유지 전극(133a)의 고정단과 연결된 부분과 제1 유지 전극(133a) 자유단의 돌출부를 각각 노출하는 복수의 접촉구(183, 184)가 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190), 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82) 및 복수의 연결 다리(overpass)(194)가 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 접촉구(185)를 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(310)들의 배열을 결정한다.
또한 화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기(storage electrode)라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190) 및 유지 전극(133a-133d)을 포함하는 유지 전극선(131)의 중첩에 의하여 만들어진다.
각 화소 전극(190)은 왼쪽 모퉁이에서 모따기되어 있으며(chamfered), 모따 기된 빗변은 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이룬다.
화소 전극(190)은 하부 절개부(cutout)(191), 중앙 절개부(192) 및 상부 절개부(193)를 가지며, 화소 전극(190)은 이들 절개부(191-193)에 의하여 복수의 영역으로 분할된다. 절개부(191-193)는 화소 전극(190)을 이등분하는 가상의 가로선에 대하여 거의 반전 대칭(inversion symmetry)을 이루고 있다.
하부 및 상부 절개부(191, 193)는 대략 화소 전극(190)의 우하 및 우상 모퉁이 부근에서 왼쪽 변 중앙 부근으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)과 각각 중첩한다. 하부 및 상부 절개부(191, 193)는 가로 이등분선으로 나뉘는 화소 전극(190)의 하반부와 상반부에 각각 위치하고 있다. 하부 및 상부 절개부(191, 193)는 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이루며 서로 수직하게 뻗어 있다.
중앙 절개부(192)는 가로 이등분선을 따라 뻗으며 화소 전극(190)의 오른쪽 변 쪽에 입구를 가지고 있다. 중앙 절개부(192)의 입구는 하부 절개부(191)와 상부 절개부(193)에 각각 거의 평행한 한 쌍의 빗변을 가지고 있다.
따라서, 화소 전극(190)의 하반부는 하부 절개부(191)에 의하여 두 개의 구역(partition)으로 나누어지고, 상반부 또한 상부 절개부(193)에 의하여 두 개의 구역으로 분할된다. 이 때, 영역의 수효 또는 절개부의 수효는 화소의 크기, 화소 전극의 가로변과 세로 변의 길이 비, 액정층(3)의 종류나 특성 등 설계 요소에 따라서 달라진다.
접촉 보조 부재(82)는 접촉구(182)를 통하여 데이터선(171)의 끝 부분(179) 과 연결된다. 접촉 보조 부재(82)는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
연결 다리(194)는 게이트선(121)을 가로 지르며, 접촉구(183, 184)를 통하여 게이트선(121)을 사이에 두고 마주보는 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 제1 유지 전극(133a)의 자유단 돌출부에 연결되어 있다. 연결 다리(194)는 금속편(172)과 중첩하며, 이들은 서로 전기적으로 연결될 수도 있다. 유지 전극(133a-133d)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(194) 및 금속편(172)과 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는 데 사용할 수 있다. 게이트선(121)을 수리할 때에는 게이트선(121)과 연결 다리(194)의 교차점을 레이저 조사하여 게이트선(121)과 연결 다리(194)를 전기적으로 연결함으로써 게이트선(121)과 유지 전극선(131)을 전기적으로 연결시킨다. 이 때 다리부 금속편(172)은 게이트선(121)과 유지 배선 연결 다리(194)의 전기적 연결을 강화하기 위하여 형성한다.
그 다음, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스라고 하는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있으며 차광 부재(220)는 화소 전극(190)과 마주보며 화소 전극(190)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(opening)를 가지고 있다. 이와는 달리 차광 부재(220)는 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수도 있다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(color filter)(230)가 형성되어 있으며 차광 부재(230)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 위치한다. 색필터(230)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 등의 원색 중 하나로 표시할 수 있으며, 화소 전극(190)을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗어 띠를 이룰 수 있다.
색필터(230)의 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다.
덮개막(250)의 위에는 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
공통 전극(270)은 복수 벌의 절개부(271-273) 집합을 가진다.
한 벌의 절개부(271-273)는 하나의 화소 전극(190)과 마주 보며 하부 절개부(271), 중앙 절개부(272) 및 상부 절개부(193)를 포함한다. 절개부(271-273) 각각은 화소 전극(190)의 인접 절개부(191-193) 사이 또는 절개부(191, 193)와 화소 전극(190)의 빗변 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 절개부(271-273)는 화소 전극(190)의 하부 절개부(191) 또는 상부 절개부(193)와 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부를 포함하며, 서로 평행한 인접한 두 절개부(271-273, 191-193) 또는 그 사선부, 빗변 및 화소 전극(190)의 빗변 중 인접한 둘 사이의 거리는 모두 실질적으로 같다.
하부 및 상부 절개부(271, 273) 각각은 대략 화소 전극(190)의 왼쪽 변에서 위쪽 또는 아래쪽 변을 향하여 뻗은 사선부, 그리고 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(190)의 변을 따라 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이루는 가로부 및 세로부를 포함한다.
중앙 절개부(272)는 대략 화소 전극(190)의 왼쪽 변에서부터 가로 이등분선을 따라 뻗은 중앙 가로부, 이 중앙 가로부의 끝에서 중앙 가로부와 빗각을 이루며 화소 전극(190)의 오른쪽 변을 향하여 뻗은 한 쌍의 사선부, 그리고 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(190)의 오른쪽 변을 따라 오른쪽 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이루는 종단 세로부를 포함한다.
절개부(271-273)의 수효는 설계 요소에 따라 달라질 수 있으며, 차광 부재(220)가 절개부(271-273)와 중첩하여 절개부(271-273) 부근의 빛샘을 차단할 수 있다.
도 5에 도시한 것처럼, 절개부(191-193, 271-273) 집합은 하나의 화소 전극(190)을 복수의 부영역(sub-area)로 나누며, 각 부영역은 평행하게 마주보는 한 쌍의 주변을 가지고 있다.
절개부(191-193, 271-273)는 전계가 인가되었을 때 액정층(3)의 액정 분자(310)가 기울어지는 방향을 제어한다.
이에 대하여 상세하게 설명한다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(190)에 데이터 전압을 인가하면 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 실질적으로 수직인 전기장이 생성된다. 액정 분자(310)들은 이 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장 방향과 수직이 되도록 배열하고자 한다.
전극(190, 270)의 절개부(191-193, 271-273)와 화소 전극(190)의 빗변은 전기장을 왜곡하여 수평 성분을 만들어내며, 이 수평 성분은 절개부(191-193, 271- 273)의 변과 화소 전극(190)의 빗변에 평행하다. 그러므로 각 부영역 위의 액정 분자들은 이 수평 성분에 의하여 한정되는 방향으로 기울어지며, 이러한 경사 방향의 수평면 상에서의 분포는 크게 네 방향이 되고 이에 따라 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
절개부(191-193, 271-273)의 너비는 약 9μm 내지 약 12 μm인 것이 바람직하다.
적어도 하나의 절개부(191-193, 271-273)는 돌기(도시하지 않음)나 함몰부(도시하지 않음)로 대체할 수 있다. 돌기는 무기물 또는 유기물로 만들어지며 전계 생성 전극(190, 270)의 아래 또는 위에 위치하고, 약 5㎛ 내지 약 10㎛의 너비를 가지는 것이 바람직하다.
절개부(191-193, 271-273)의 모양 및 배치는 변형될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 공통 전극 표시판(200) 사이에는 액정층(3)이 개재되어 있다. 액정층(3)은 음의 유전율 이상성을 가지며 수직 배향되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 액정층(3)의 액정 분자(310)는 전기장이 없을 때 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배열되어 있다.
양 표시판(100, 200) 각각의 대향면에는 배향막(11, 21)이 도포되어 있다. 배향막은 폴리아믹산(poly amic acid) 또는 폴리이미드(polyimide)로 이루어져 있다.
또한, 양 표시판(100, 200) 각각의 바깥 면, 즉 상기 대향면의 반대측에는 편광판(12, 22)이 부착되어 있다. 두 편광판(12, 22)의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광판(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판(12, 22)에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 편광판(12)은 하부 보호층(12a), 편광 매질(12b) 및 상부 보호층(12c)이 순차적으로 적층되어 있다.
이 중, 편광 매질(12b)은, 예컨대 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA) 필름으로 이루어져 있다.
편광 매질(12b)을 형성하는 하나의 방법으로는, 예컨대 폴리비닐알코올 필름에 이방성을 가지는 요소계 화합물을 염색시켜 일정 방향으로 연신하거나, 또는 폴리비닐알코올 필름에 이색성 염료를 흡착시킨 후 연신 방향으로 염료 분자를 배열시켜 형성한다.
편광 매질(12b)의 상부 및/또는 하부에는 편광 매질(12b)을 지지하고 보호하기 위한 보호층(12a, 12c)이 형성되어 있다.
보호층(12a, 12c)은 트리아세테이트 셀룰로오스(Tri Acetate Cellulose, TAC)를 주성분으로 이루어져 있다.
특히, 본 발명에 따른 편광판(12)은, 외부로부터 유입된 전하를 효율적으로제거하기 위하여, 하부 보호층(12a) 및/또는 상부 보호층(12c)에 도전성 고분자(conductive polymer)를 포함한다. 도전성 고분자는 빠른 전하의 이동을 유도하여 외부로부터 유입된 전하를 단시간에 제거시키는 역할을 한다.
본 발명에서, 상기 도전성 고분자로는, 예컨대 폴리아닐린(polyaniline) 또는 폴리티오펜(polythiopene)에서 선택될 수 있다.
폴리아닐린은 아미노기(amino group)를 가진 방향족 고리 화합물로서, 벤젠 고리의 공명 구조(conjugated system)에 의하여 전하의 이동 속도를 증가시켜 단시간에 정전기 전하를 제거시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 폴리아닐린은 각각의 벤젠 고리 사이에 질소 원소(N)가 규칙적으로 배치된 구조를 가지기 때문에, 보호층(12a, 12c)의 주재료인 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)와의 혼용성(compatiblity)이 매우 우수하다.
또한, 폴리티오펜은 술폰기(sulfonic group)를 가진 헤테로 고리 화합물로서, 폴리아닐린과 마찬가지로 헤테로 고리의 공명 구조(conjugated system)에 의하여 전하의 이동 속도를 증가시켜 단시간에 정전기 전하를 제거시킬 수 있다. 또한, 폴리아닐린 구조에서 질소 원자 대신 황 원자(S)가 규칙적으로 배열된 구조를 가지기 때문에, 보호층(12a, 12c)의 주재료인 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)와의 혼용성이 매우 우수하다.
상기와 같이, 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)에 제전 특성이 우수한 폴리아닐린 또는 폴리티오펜과 같은 도전성 고분자를 포함하는 경우, 표시판(100, 200) 외측에서 외부로부터 유입된 전하를 단시간 내에 제거할 수 있다. 이로써, 후속 공정에서 정전기에 의한 불량을 최소화하는 동시에, 정전기에 의한 전압 특성의 저하를 방지할 수 있다. 특히, 폴리아닐린 또는 폴리티오펜은 트리아세테이트 셀룰로오 스(TAC)와의 혼용성이 매우 우수하기 때문에 일체형 구조로 용이하게 형성할 수 있다.
상기와 같이 일체형 구조로 형성하는 경우, 보호층(12a, 12c)은 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)와 폴리아닐린 또는 폴리티오펜을 물 또는 알코올에 용해시킨 혼합 용액 상태로 형성할 수 있다.
이 경우, 폴리아닐린 및/또는 폴리티오펜의 함유량은 정전기 제거에 효과적인 범위 내에서 고려되어야 한다.
편광판 내에서 정전기를 효율적으로 제거하기 위해서는, 약 108 내지 1012Ω/㎠의 전도도를 가지도록 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 전도도를 고려할 경우, 폴리아닐린 및/또는 폴리티오펜은 용제를 제외한 고형분의 총 중량에 대하여 약 0.1 내지 10중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 0.1중량%보다 적은 경우 전도도가 너무 약하여 정전기 전하를 효율적으로 제거할 수 없고, 10중량%를 초과하는 경우 전도도가 지나치게 높아져 오히려 표시판(100, 200) 측에 영향을 미칠 수 있다.
또한, 정전기 제거 효율 및 표시판(100, 200) 측에 미치는 영향 등을 고려할 때 약 3 내지 5중량%로 함유되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기와 같이 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)와 폴리아닐린 또는 폴리티오펜을 혼합하여 형성하는 방법 외에, 도 2에서 보는 바와 같이, 트리아세테이트 셀룰로오스 층(12a, 12c)을 먼저 적층한 후에 그 위에 폴리아닐린 또는 폴리티오펜과 같은 도전성 고분자층(12a', 12c')을 형성하는 방법도 가능하다.
이 경우, 공정이 추가되는 단점은 있지만, 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)와의 혼용성이 낮은 다른 도전성 고분자를 적용할 수 있는 이점이 있다. 예컨대, 상기 폴리아닐린 또는 폴리티오펜 외에, 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)와의 혼용성이 낮은 폴리피롤(poly pyrole)도 적용할 수 있다.
상기 도전성 고분자는 상부 및 하부의 보호층(12a, 12c) 중 어느 하나에 포함되어 있을 수 있으며, 경우에 따라 상부 및 하부 보호층(12a, 12c) 모두에 포함되어 있을 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 바깥면에 형성되어 있는 편광판(12) 및 공통 전극 표시판(200)의 바깥면에 형성되어 있는 편광판(22)에 동일한 편광판을 적용하는 경우를 보였지만, 양 편광판(12, 22) 중 어느 하나에만 도전성 고분자를 포함하는 보호층을 형성할 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는 PVA형 액정 표시 장치에 대해서만 설명하였지만, TN형 또는 IPS형 등 모든 형태의 액정 표시 장치에 동일하게 적용할 수 있음은 당연하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 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.
상기와 같이, 편광판의 보호층에 폴리아닐린 또는 폴리티오펜과 같은 도전성 고분자를 포함함으로써, 양 표시판의 외측면에서 외부로부터 유입된 정전기 전하를 단시간에 제거할 수 있다.

Claims (19)

  1. 편광 매질, 및
    상기 편광 매질의 상부 또는 하부에 형성되어 있는 보호층을 포함하며,
    상기 보호층은 도전성 고분자를 포함하는 편광판.
  2. 제1항에서, 상기 도전성 고분자는 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 폴리피롤에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 편광판.
  3. 제1항 또는 제2항에서, 상기 보호층은 트리아세테이트 셀룰로오스(Tri Acetate Cellulose, TAC)를 포함하는 편광판.
  4. 제1항에서, 상기 보호층은 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)와 폴리아닐린 및 폴리티오펜에서 선택된 적어도 하나가 혼합된 형태로 이루어지는 편광판.
  5. 제4항에서, 상기 폴리아닐린 및 폴리티오펜에서 선택된 적어도 하나는 고형분의 총함량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 함유되어 있는 편광판.
  6. 제4항에서, 상기 폴리아닐린 및 폴리티오펜에서 선택된 적어도 하나는 고형분의 총함량에 대하여 3 내지 5중량%로 함유되어 있는 편광판.
  7. 제1항에서, 상기 보호층은 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)를 포함하는 제1층과 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 폴리피롤에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2층으로 이루어지는 편광판.
  8. 제1항에서, 상기 편광 매질은 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)로 이루어져 있는 편광판.
  9. 제1항에서, 상기 보호층은 108Ω/㎠ 내지 1012Ω/㎠의 전도도를 가지는 편광판.
  10. 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 수직 교차하는 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 제1 표시판,
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판 위에 공통 전극을 포함하는 제2 표시판,
    상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 사이에 개재되어 있는 액정층, 및
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 외측에 형성되어 있는 편광판을 포함하며,
    상기 편광판은 편광 매질 및 상기 편광 매질의 상부 또는 하부에 형성되어 있으며 도전성 고분자를 포함하는 보호층으로 이루어지는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서, 상기 도전성 고분자는 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 폴리피롤에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에서, 상기 보호층은 트리아세테이트 셀룰로오스(Tri Acetate Cellulose, TAC)를 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제10항에서, 상기 보호층은 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)와 폴리아닐린 및 폴리티오펜에서 선택된 적어도 하나가 혼합된 형태로 이루어지는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서, 상기 폴리아닐린 및 폴리티오펜에서 선택된 적어도 하나는 고형분의 총함량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 함유되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제10항에서, 상기 보호층은 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)를 포함하는 제1층과 폴리아닐린 및 폴리티오펜에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2층으로 이루어지는 액정 표시 장치.
  16. 제10항에서, 상기 화소 전극은 절개부를 가지는 액정 표시 장치.
  17. 제10항에서, 상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가지며 수직 배향되어 있는 액정 표시 장치.
  18. 제10항에서, 상기 액정층의 액정 분자가 기울어지는 방향을 결정하는 경사 방향 결정 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제10항에서, 상기 경사 방향 결정 부재는 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 중 적어도 하나에 형성되어 있는 절개부 또는 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 중 적어도 하나 위에 형성되어 있는 돌기를 포함하는 액정 표시 장치.
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