KR20070008290A - 액정 표시 장치 및 이를 위한 표시판 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 제1 기판 위에 배치되어 있는 제1 경사 부재, 제1 기판 및 제1 경사 부재 위에 형성되어 있는 제1 배향막, 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 배향막, 그리고 제1 기판 및 제2 기판 사이에 들어 있는 액정층을 포함하며, 제1 배향막과 제2 배향막은 서로 수직 방향으로 러빙되어 있다. 기판 위에 경사 부재를 형성함으로써, 다중 도메인을 구현할 수 있다.
TN 방식, 경사 부재, 다중 도메인

Description

액정 표시 장치 및 이를 위한 표시판{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND PANEL THEREFOR}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경사 부재의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경사 부재에 의한 액정 분자의 선경사를 도시한다.
도 6a는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 4개의 화소를 도시한 배치도이다.
도 6b는 도 6a의 액정 표시 장치를 Ⅳb-Ⅳb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6c는 도 6a의 액정 표시 장치의 액정 분자의 선경사 방향을 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 8은 도 7의 액정 표시 장치를 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 9는 도 7의 액정 표시 장치를 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
<도면 부호의 설명>
11, 21...배향막 12, 22...편광판
3...액정층 31...액정 분자
33, 34...경사 부재 81, 82...접촉 보조 부재
83...연결 다리 100...박막 트랜지스터 표시판
110...기판 121, 129...게이트선
124...게이트 전극 131...유지 전극선
133a, 133b...유지 전극 140...게이트 절연막
151, 154...반도체 161, 163, 165...저항성 접촉층
171, 179...데이터선 173...소스 전극
175...드레인 전극 180...보호막
181, 182, 183a, 183b, 185...접촉 구멍 191...화소 전극
200...색필터 표시판 210...기판
220...차광 부재 230...색필터
250...덮개막 270...공통 전극
320...간격재
본 발명은 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치용 표시판에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극과 편광판이 구비된 한 쌍의 표시판 사이에 위치한 액정층을 포함한다. 전기장 생성 전극은 액정층에 전기장을 생성하고 이러한 전기장의 세기가 변화함에 따라 액정 분자들의 배열이 변화한다. 예를 들면, 전기장이 인가된 상태에서 액정층의 액정 분자들은 그 배열을 변화시켜 액정층을 지나는 빛의 편광을 변화시킨다. 편광판은 편광된 빛을 적절하게 차단 또는 투과시켜 밝고 어두운 영역을 만들어냄으로써 원하는 영상을 표시한다.
이러한 액정 표시 장치의 대부분은 전기장 생성 전극에 전압을 인가하지 않는 경우 액정 분자가 두 표시판 사이에서 표시판과 평행하게 90° 꼬인 구조를 가지고, 전압 인가 시에 표시판에 대해서 수직으로 배열되는 비틀린 네마틱(twisted nematic, TN) 방식을 취하고 있다.
그러나 이러한 TN 방식의 액정 표시 장치는 시야각이 좁다. 따라서 액정의 배열을 화소 단위로 또는 화소 내에서 대칭으로 분할하는 다중 도메인(multi-domain) 구조가 제안되고 있다.
일반적으로 TN 방식 액정 표시 장치에서 다중 도메인 구조는 액정 배향막의 러빙 방향을 다양하게 하거나 전기장 크기를 변화시킴으로써 얻어진다.
그러나 배향막의 러빙 방향을 조절하여 다중 도메인을 구현하는 경우, 도메인마다 다른 방향으로 러빙해야 하므로, 구현이 어렵고 비경제적이다.
따라서 본 발명은 TN 방식에서 쉽게 다중 도메인을 구현할 수 있는 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판은 기판, 기판 위에 배치되어 있는 경사 부재, 그리고 상기 기판 및 상기 경사 부재 위에 형성되어 있는 배향막을 포함하며, 상기 배향막의 표면은 한 방향으로 러빙되어 있다.
상기 경사 부재는 한 방향으로 경사진 빗면과 이에 연결된 측면을 포함하고,상기 경사 부재의 내리막 경사 방향은 상기 러빙 방향과 동일할 수 있다.
상기 경사 부재의 빗면의 기울기는 상기 러빙에 의한 선경사각의 2배일 수 있다.
상기 경사 부재의 빗면의 기울기는 약 5° 내지 10°일 수 있다.
상기 액정 표시 장치용 표시판은 상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 복수의 박막 트랜지스터, 그리고 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 복수의 화소 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 경사 부재는 상기 화소 전극 하나에 하나씩 배치될 수 있다.
상기 경사 부재는 상기 화소 전극 하나에 복수개 배치될 수 있다.
상기 액정 표시 장치용 표시판은 상기 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 제1 경사 부재, 상기 제1 기판 및 상기 제1 경사 부재 위에 형성되어 있는 제1 배향막, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 배향막, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 들어 있는 액정층을 포함하며, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 서로 수직 방향으로 러빙되어 있다.
상기 제1 경사 부재의 내리막 경사 방향은 상기 제1 배향막의 러빙 방향과 같을 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제2 기판 위에 배치되어 있는 제2 경사 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 경사 부재의 내리막 경사 방향은 각각 상기 제1 및 제2 배향막의 러빙 방향과 동일할 수 있다.
상기 제1 경사 부재의 빗면의 기울기는 상기 제1 배향막의 러빙에 의한 선경사각의 2배일 수 있다.
상기 경사 부재는 유기물을 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 그리고 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 그리고 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 제1 경사 부재, 상기 제1 기판 및 상기 제1 경사 부재 위에 형성되어 있는 제1 배향막, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제2 위에 형성되어 있는 제2 배향막, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 들어 있는 액정층을 포함하며, 상기 액정층의 액정 분자는 상기 제1 경사부재가 있는 부분과 없는 부분에서 상기 제1 기판 면에 대하여 서로 반대 방향으로 기울어져 있다.
상기 제1 배향막은 상기 경사 부재의 내리막 경사 방향으로 러빙될 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 제1 경사 부재, 상기 제1 기판 및 상기 제1 경사 부재 위에 형성되어 있는 제1 배향막, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 배치되어 있는 제2 경사 부재, 상기 제2 기판 및 상기 제2 경사 부재 위에 형성되어 있는 제2 배향막, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 들어 있으며, 양의 유전율 이방성을 가지는 액정층을 포함하며, 상기 액정층의 액정 분자는 상기 제1 및 제2 경사부재가 있는 부분과 없는 부분에서 상기 제1 및 제2 기판 면에 대하여 서로 반대 방향으로 기울어져 있고, 상기 제1 및 제2 경사 부재는 유기막을 포함할 수 있다.
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 설명 하는 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.
도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치 용 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선 및 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주 보는 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 공통 전극 표시판(200)과 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
그러면, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세하게 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수 쌍의 제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b)을 포함한다. 유지전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선(121) 중 아래쪽에 가깝다. 유지 전극(133a, 133b) 각각은 줄기선과 연결된 고정단과 그 반대쪽의 자유단을 가지고 있다. 제1 유지 전극(133a)의 고정단은 면적이 넓으며, 그 자유단은 직선 부분과 굽은 부분의 두 갈래로 갈라진다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 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(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(projection)(154)를 포함한다. 선형 반도체(151)는 게이트선(121) 및 유지 전극 선(131) 부근에서 너비가 넓어져 이들을 폭넓게 덮고 있다.
반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)과 교차하며 인접한 유지 전극(133a, 133b) 집합 사이를 달린다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 각 드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 넓은 끝 부분은 유지 전극선(131)과 중첩하며, 막대형 끝 부분은 J자형으로 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 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.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 아래의 반도체(151)와 그 위의 데이터선 (171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)가 데이터선(171)보다 좁지만, 앞서 설명하였듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 너비가 넓어져 표면의 프로파일을 부드럽게 함으로써 데이터선(171)이 단선되는 것을 방지한다. 반도체(151)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호 막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(151) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181), 제1 유지 전극(133a) 고정단 부근의 유지 전극선(131) 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183a), 그리고 제1 유지 전극(133a) 자유단의 돌출부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 다리(overpass)(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(도시하지 않음)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 "액정 축전기(liquid crystal capacitor)"라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191)은 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩한다. 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 "유지 축전기(storage capacitor)"라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다. 연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대쪽에 위치하는 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 유지 전극(133b) 자유단의 노출된 끝 부분에 연결되어 있다. 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(83)와 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는 데 사용할 수 있다.
화소 전극(191) 및 보호막(180) 위에는 경사 부재(33)가 형성되어 있다. 경사 부재(33)는 화소 영역 전체에 배치될 수 있고, 화소 영역 일부에 배치될 수도 있다.
경사 부재(33)는 도 1의 실선으로 된 화살표 방향으로 내려가도록 경사져 있으며, 투명한 유기막으로 이루어질 수 있다.
경사 부재(33) 및 보호막(180) 위에는 배향막(alignment layer)(11)이 도포되어 있다. 배향막(11)은 도 1의 실선으로 된 화살표 방향으로 러빙되어 있는데, 경사 부재(33)의 내리막 경사 방향과 같은 방향이다.
다음, 도 2 및 도 3을 참고로 하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주보며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부를 가지고 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 그러나 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어진다.
공통 전극(270) 위에도 경사 부재(도시하지 않음)가 형성될 수 있고, 이 경우 경사 부재는 도 1의 점선으로 된 화살표 방향으로 내리막 경사질 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 배향막(21)이 도포되어 있다. 배향막(11)은 도 1의 점섬으로 된 화살표 방향으로 러빙되어 있다.
두 표시판(100, 200) 사이에는 액정층(3)이 들어 있다. 액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지는 네마틱(nematic) 액정 물질을 포함한다. 액정층(3)의 액정 분자는 그 장축 방향이 표시판(100, 200)에 평행하게 배열되어 있고, 그 방향이 한 표시판(100)으로부터 다른 표시판(200)에 이르기까지 나선상으로 90° 비틀린 구조를 가진다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광판(polarizer)(12, 22)이 각각 구비되어 있는데, 두 편광판(12, 22)의 편광축은 직교 또는 평행하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광판(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다. 편광판(12, 22)의 편광축은 배향막(11, 21)의 러빙 방향과 같을 수도 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 액정 표시 장치는 또한 편광판(12, 22), 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경사 부재(33, 34)에 대하여 도 4 내지 도 6c를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경사 부재(33, 34)의 단면도인데, 큰 화살표는 러빙 방향을 나타낸다.
러빙은 면이나 나일론계의 섬유가 식모된 천이 부착되어 있는 롤러를 사용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러 주는 것이다. 배향막(11, 21)을 러빙함으로써 배향막(11, 21) 표면에 경사진 홈이 생기고, 그 홈의 경사에 따라 액정 분자(31)가 배열되는데, 이때 액정 분자가 일어선 각을 선경사각이라고 한다. 러빙에 의한 액정 분자들의 선경사각은 롤러의 회전수나 회전 속도, 러빙 횟수, 섬유의 길이나 굵기에 의하여 조절된다.
도시한 바와 같이, 경사 부재(33, 34)는 러빙 방향으로 내리막 경사져 있는 데, 그 빗면의 기울기 각도는 러빙에 의한 선경사각(θ)의 두 배(2θ)이다. 경사 부재(33, 34)의 빗면의 기울기는 약 5° 내지 약 10°일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경사 부재(33, 34)에 의한 액정 분자의 선경사 방향을 도시한다.
도 5에서 도시한 바와 같이, 경사 부재(33, 34)가 형성되어 있지 않은 부분에서는 액정 분자가 러빙 방향으로 선경사각(θ) 크기만큼 일어서 있고, 경사 부재(33, 34)가 형성되어 있는 부분에서는 액정 분자가 러빙 방향과 반대 방향으로 선경사각 크기만큼, 즉 각(-θ) 만큼 일어서 있다.
따라서 한 방향으로 러빙하더라도, 경사 부재(33, 34)가 형성되어 있는 부분과 경사 부재(33, 34)가 형성되어 있지 않은 부분에서 액정 분자는 서로 반대 방향으로 일어서게 된다. 따라서 한 방향으로 러빙하여, 서로 다른 방향으로 러빙한 효과가 나타난다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 복수의 화소에서 경사 부재(33, 34)에 의하여, 액정 분자의 선경사 방향의 변화에 대하여 도 6a 내지 도 6c를 참고로 설명한다.
도 6a는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 복수 화소의 배치도이고, 도 6b는 도 6a의 액정 표시 장치를 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며, 도 6c는 도 6a의 화소에서 액정 분자들이 일어선 방향을 도시하는데, 굵은 실선으로 된 화살표는 박막 트랜지스터 표시판(100)에 배치된 배향막(11)의 러빙 방향이고, 굵은 점선으로 된 화살표는 공통 전극 표시판(200)에 배치된 배향막(21) 의 러빙 방향을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 연속하는 4개의 화소 중 화소(PX1)에는 경사 부재가 형성되어 있지 않고, 화소(PX2)에는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)에 각각 경사 부재(33)와 경사 부재(34)가 형성되어 있다. 또한, 화소(PX3)에는 공통 전극 표시판(200)에만 경사 부재(34)가 형성되어 있으며, 화소(PX4)에는 박막 트랜지스터 표시판(100) 쪽에만 경사 부재(33)가 형성되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 경사 부재(33, 34)는 각기 배향막(11, 21)의 러빙 방향으로 내리막 경사져 있는데, 경사 부재(33)와 경사 부재(34)의 경사 방향은 서로 수직이다.
도 4 및 도 5를 참고로 하여 설명하였듯이, 경사 부재(33, 34)가 형성되어 있는 화소와 형성되어 있지 않은 화소는 각기 서로 반대 방향으로 러빙한 효과가 나타난다. 따라서 도 6a 및 도 6b에 도시한 화소에서, 도 6c에 도시한 바와 같이 액정 분자가 서로 다른 방향으로 일어서게 된다.
도 6c에서, 굵은 실선의 화살표는 배향막(11)의 러빙 방향이며 굵은 점선의 화살표는 배향막(21)의 러빙 방향을 나타내고, 실선으로 된 화살표는 배향막(11) 표면에서 액정 분자가 일어서는 방향이며, 점선으로 된 화살표는 배향막(21) 표면에서 액정 분자가 일어서는 방향을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 분자는 각기 다른 4개의 방향으로 일어서서 기울어진다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 6a 내지 도 6c에 도시한 화소 들과 같은 복수의 화소를 포함하므로, 실제 한 방향으로 러빙하면서도, 액정 분자들이 대략 4개의 다른 방향으로 일어서 있는 다중 도메인을 구현할 수 있다.
또한, 경사 부재(33, 34)는 화소 내에서 일부에만 존재할 수도 있는 바, 한 화소 내에서 다중 도메인을 구현할 수도 있다.
그러면 도 7 및 도 9를 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예예 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 8은도 7의 액정 표시 장치를 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며, 도 9는 도 7의 액정 표시 장치를 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치도 박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
본 실시예에 따른 표시판(100, 200)의 층상 구조는 도 1 내지 도 3과 거의 동일하다.
박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명하자면, 기판(110) 위에 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(140), 돌출부(154)를 포함하는 복수의 선형 반도체(151), 돌출부(163)를 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 차례로 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극 (175)이 형성되어 있고, 그 위에 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(181, 182, 183a, 183b, 185)이 형성되어 있으며, 그 위에는 복수의 화소 전극(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다. 보호막(180) 위에는 배향막(11)이 도포되어 있다. 배향막(11)은 도 7의 실선으로 된 화살표 방향으로 러빙되어 있다. 화소 전극(191) 및 보호막(180) 위에도 경사 부재(도시하지 않음)이 형성될 수 있고, 이 경우 경사 부재는 배향막(11)의 러빙 방향과 같은 방향으로 내리막 경사질 수 있다.
공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명하자면, 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220), 복수의 색필터(230) 및 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 경사 부재(34) 및 기둥형 간격재(320)가 형성되어 있고, 그 위에는 배향막(21)이 형성되어 있다. 경사 부재(34)는 도 7의 점선으로 된 화살표 방향으로 내리막 경사져 있고, 배향막(21)은 경사 부재(34)의 내리막 경사 방향으로 러빙되어 있다.
도 1 내지 도 6c에 도시한 액정 표시 장치와 달리, 공통 전극(270) 위에 기둥형 간격재(320)가 형성되어 있다. 기둥형 간격재(320)는 박막 트랜지스터와 대응하는 부분에 배치되며, 공통 전극 표시판(200)과 박막 트랜지스터 표시판(100) 사이에 일정한 셀 간격(cell gap)을 유지하기 위한 것이다.
기둥형 간격재(320)는 사진 식각 공정에 의하여 형성될 수 있다. 경사 부재(34)는 기둥형 간격재(320)와 같은 사진 식각 공정에 의하여 동시에 형성될 수도 있다.
도 1 내지 도 6c에 도시한 액정 표시 장치의 많은 특징들이 도 7 내지 도 9에 도시한 액정 표시 장치에도 해당할 수 있다.
상기와 같이, 액정 표시 장치에 경사 부재를 형성하고 그 위에 배향막을 형성함으로써, 배향막을 한 방향으로 러빙하여 서로 다른 방향으로 액정 분자들이 기울어져 있는 다중 도메인을 구현할 수 있다.
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.

Claims (21)

  1. 기판,
    기판 위에 배치되어 있는 경사 부재, 그리고
    상기 기판 및 상기 경사 부재 위에 형성되어 있는 배향막
    을 포함하며,
    상기 배향막의 표면은 한 방향으로 러빙되어 있는
    액정 표시 장치용 표시판.
  2. 제1항에서,
    상기 경사 부재는 한 방향으로 경사진 빗면과 이에 연결된 측면을 포함하고,상기 경사 부재의 내리막 경사 방향은 상기 러빙 방향과 동일한 액정 표시 장치용 표시판.
  3. 제1항에서,
    상기 경사 부재의 빗면의 기울기는 상기 러빙에 의한 선경사각의 2배인 액정 표시 장치용 표시판.
  4. 제2항에서,
    상기 경사 부재의 빗면의 기울기는 약 5° 내지 10°인 액정 표시 장치용 표 시판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 복수의 박막 트랜지스터, 그리고
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 복수의 화소 전극
    을 더 포함하는 액정 표시 장치용 표시판.
  6. 제5항에서,
    상기 경사 부재는 상기 화소 전극 하나에 하나씩 배치되어 있는 액정 표시 장치용 표시판.
  7. 제5항에서,
    상기 경사 부재는 상기 화소 전극 하나에 복수개 배치되어 있는 액정 표시 장치용 표시판.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치용 표시판.
  9. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 제1 경사 부재,
    상기 제1 기판 및 상기 제1 경사 부재 위에 형성되어 있는 제1 배향막,
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 배향막, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 들어 있는 액정층
    을 포함하며,
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 서로 수직 방향으로 러빙되어 있는
    액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 경사 부재의 내리막 경사 방향은 상기 제1 배향막의 러빙 방향과 같은 액정 표시 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 제2 기판 위에 배치되어 있는 제2 경사 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 및 제2 경사 부재의 내리막 경사 방향은 각각 상기 제1 및 제2 배향막의 러빙 방향과 동일한 액정 표시 장치.
  13. 제9항에서,
    상기 제1 경사 부재의 빗면의 기울기는 상기 제1 배향막의 러빙에 의한 선경사각의 2배인 액정 표시 장치.
  14. 제9항에서,
    상기 경사 부재는 유기물을 포함하는 액정 표시 장치.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 그리고
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극
    을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 그리고
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극
    을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 제1 경사 부재,
    상기 제1 기판 및 상기 제1 경사 부재 위에 형성되어 있는 제1 배향막,
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 배향막, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 들어 있는 액정층
    을 포함하며,
    상기 액정층의 액정 분자는 상기 제1 경사부재가 있는 부분과 없는 부분에서상기 제1 기판 면에 대하여 서로 반대 방향으로 기울어져 있는
    액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 배향막은 상기 경사 부재의 내리막 경사 방향으로 러빙되어 있는 액정 표시 장치.
  21. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 제1 경사 부재,
    상기 제1 기판 및 상기 제1 경사 부재 위에 형성되어 있는 제1 배향막,
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 배치되어 있는 제2 경사 부재,
    상기 제2 기판 및 상기 제2 경사 부재 위에 형성되어 있는 제2 배향막, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 들어 있으며, 양의 유전율 이방성을가지는 액정층
    을 포함하며,
    상기 액정층의 액정 분자는 상기 제1 및 제2 경사부재가 있는 부분과 없는 부분에서 상기 제1 및 제2 기판 면에 대하여 서로 반대 방향으로 기울어져 있고,
    상기 제1 및 제2 경사 부재는 유기막을 포함하는
    액정 표시 장치.
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