KR20080057914A - 액정표시장치 - Google Patents

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KR20080057914A
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Abstract

본 발명은 광시야각 모드와 협시야각 모드간 전환이 가능하며 협시야각 구동시 정면 시야각 방향에서의 명암비(Contrast Ratio)를 높이도록 한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 정면 시야각과 측면 시야각 쪽으로 빛을 투과시켜 화상을 표시하는 다수의 서브픽셀; 측면 시야각으로 진행하는 빛을 투과시켜 상기 측면 시야각에서 상기 화상의 명암비를 낮추는 다수의 시야각제어용 서브픽셀; 및 상기 시야각제어용 서브픽셀 상에 형성되어 상기 시야각제어용 서브픽셀로부터 상기 정면 시야각 쪽으로 진행하는 빛을 차단하는 블러킹패턴을 구비한다.

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display Device}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판을 보여주는 도면.
도 2는 도 1을 Ⅰ - Ⅰ'에 따라 절췌하여 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판을 보여주는 도면.
도 4는 도 3을 Ⅱ - Ⅱ'에 따라 절췌하여 도시한 단면도.
도 5a 및 도 5b는 양 기판의 합착, 액정주입 및 편광판 부착 후 도 1의 Ⅰ - Ⅰ' 선상에서의 본 발명의 광시야각 모드를 나타내는 단면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 광시야각 모드에서의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 7a 및 도 7b는 양 기판의 합착, 액정주입 및 편광판 부착 후 도 1의 Ⅰ - Ⅰ' 선상에서의 본 발명의 협시야각 모드를 나타내는 단면도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 협시야각 모드에서의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 9a는 시야각제어용 서브픽셀(Pv)에 블러킹패턴을 형성하여 정면 시야각 20도 안쪽내의 휘도를 감소시킨 시뮬레이션 결과도.
도 9b는 도 9a의 "A" 부분을 확대하여 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
111 : 박막트랜지스터 어레이 기판 112 : 게이트라인
115 : 데이터라인 117 : 화소전극
119a,119b,519a : 콘택홀 121 : 컬러필터 어레이 기판
122 : 블랙매트릭스 123 : 컬러필터패턴
124 : 공통전극 125 : 공통라인
129 : 오버코트층 131 : 액정층
132 : 액정분자들 161 : 제1 편광판
162 : 제2 편광판 517 : 시야각제어용 화소전극
524 : 시야각제어용 공통전극 525 : 시야각제어용 공통라인
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 광시야각 모드와 협시야각 모드간 전환이 가능하며 협시야각 구동시 정면 시야각 방향에서의 명암비(Contrast Ratio)를 높이도록 한 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 기판 면에 형성되어 있는 전극을 통해 액정에 전계를 가하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계 인가형과 수평 전계 인가형으로 대별된다.
먼저, 수직 전계 인가형 액정표시장치는 상/하부 기판에 대향하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 액정을 구동하게 된다. 이를 위해 수직 전계 인가형 액정표시장치는 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 어레이 기판(하판) 및 컬러 필터 어레이 기판(상판)과, 두 기판 사이에서 셀 갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서와, 그 셀 갭에 채워진 액정층을 구비한다. 박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소 단위를 정의하기 위한 게이트 라인과 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터 및 화소 단위마다 형성되는 화소 전극과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. 컬러 필터 어레이 기판은 상기 화소 전극과 수직 전계를 형성하는 공통전극, 컬러 구현을 위한 컬러 필터 및 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스와, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다.
다음으로, 수평 전계 인가형 액정표시장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 액정을 구동하게 된다. 이를 위해,수평 전계 인가형 액정표시장치는 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 어레이 기판(하판) 및 컬러 필터 어레이 기판(상판)과, 두 기판 사이에서 셀 갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서와, 그 셀 갭에 채워진 액정층을 구비한다. 박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소 단위의 수평 전계 형성을 위한 다수의 신호 배선들 및 박막 트랜지스터와, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. 컬러 필터 어레이 기판은 컬러 구현을 위한 컬러 필터 및 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스와, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. 이 수평 전계형 액정표시장치는 시야각 방향에서 액정의 복굴절율 변화가 작기 때문에 상술한 수직 전계형 액정표시장치에 비해 시야각 면에서 월등이 우세하다는 장점이 있다.
한편, 수평 전계형 액정표시장치의 광시야각 특성은 개인적인 이유로 컴퓨터를 사용한다거나 은행 업무등과 같은 보안적인 업무 등을 수행하는 경우에는 오히려 사생활노출 및 개인정보누출이라는 부작용을 낳기도 한다.
최근, 보안 또는 사생활 보호를 위하여 R,G,B 서브 픽셀외에 시야각 제어용 서브 픽셀을 더 구비하고, R,G,B 서브 픽셀이 일정계조(예를 들어 블랙)를 표시할 때 시야각 제어용 서브 픽셀을 구동시켜 정면을 제외한 좌, 우 일정 각도의 시야각 방향에서 블랙의 휘도를 크게 상승시켜 측면 시야각 방향에서의 명암비(Contrast Ratio)를 떨어뜨리는 방법이 제안된 바 있다.
그런데, 협시야각 구동시 측면 시야각 방향에서는 명암비가 감소하더라도 정면 시야각 방향에서의 명암비는 감소되지 말아야 되는데, 실제로 육안으로 인지하는 범위와 광학 측정계가 탐지하는 범위가 일정 각도만큼 차이를 보이므로 시야각 제어용 서브 픽셀로부터 투과되는 빛에 의해 정면 시야각에서의 명암비(Contrast Ratio)가 감소되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광시야각 모드와 협시야각 모드간 전환이 가능하며 협시야각 구동시 정면 시야각에서의 명암비를 높이도록 한 액정표시장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 정면 시야각과 측면 시야각 쪽으로 빛을 투과시켜 화상을 표시하는 다수의 서브픽셀; 측면 시야각으로 진행하는 빛을 투과시켜 상기 측면 시야각에서 상기 화상의 명암비를 낮추는 다수의 시야각제어용 서브픽셀; 및 상기 시야각제어용 서브픽셀 상에 형성되어 상기 시야각제어용 서브픽셀로부터 상기 정면 시야각 쪽으로 진행하는 빛을 차단하는 블러킹패턴을 구비한다.
상기 다수의 서브픽셀은 제1 및 제2 모드에서 구동되며, 상기 다수의 시야각제어용 서브픽셀은 제2 모드에서 구동된다.
상기 제1 모드는 광시야각 모드이며, 상기 제2 모드는 협시야각 모드이다.
상기 다수의 서브픽셀 및 상기 다수의 시야각제어용 서브픽셀은 제1 기판에 형성되며, 상기 블러킹패턴은 상기 제1 기판과 대향 합착되는 제2 기판의 배면에 형성된다.
상기 블러킹패턴은 상기 시야각제어용 서브픽셀의 픽셀피치 대비 1/6 ~ 1/3 크기로 형성된다.
상기 정면 시야각은 0도 ~ ±20도를 포함한다.
상기 다수의 서브픽셀 및 상기 다수의 시야각제어용 서브픽셀은 제1 기판에 형성되며, 상기 블러킹패턴은 상기 제1 기판과 대향 합착되는 제2 기판에 형성될 수도 있다.
상기 다수의 시야각제어용 서브픽셀과 대향되는 상기 블러킹패턴상에 투명레이어를 더 구비한다.
상기 투명레이어의 두께는 100 ㎛ 이상이다.
상기 블러킹패턴은 흑색안료가 첨가된 수지 또는 불투명 금속으로 형성된다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 1 내지 도 10을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판을 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1을 Ⅰ - Ⅰ'에 따라 절췌하여 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판(111)에는 다수의 게이트라인(112)과 다수의 데이터라 인(115)의 교차영역으로 정의되는 단위 화소인 서브픽셀(Pr,Pg,Pb,Pv)이 배치된다. 단위 화소 중 R, G, B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)내에는 게이트라인(112)과 데이터라인(115)의 교차영역에 형성되어 각 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)로 데이터전압을 스위칭하는 박막트랜지스터(TFT)와, 게이트라인(112)에 평행한 공통라인(125)에 접속되어 수직하게 서브픽셀내로 분기된 다수의 공통전극(124)과, 박막트랜지스터(TFT)에 접속되어 공통전극(124)과 평행하게 형성되는 화소전극(117)이 구비된다. 게이트라인(112)과 데이터라인(115)의 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기 절연물질이 PECVD 방법으로 증착되어 형성된 게이트 절연막(113)이 더 형성된다.
단위 화소 중 시야각제어용 서브픽셀(Pv)내에는 게이트라인(112)과 데이터라인(115)의 교차영역에 형성되어 데이터전압을 스위칭하는 박막트랜지스터(TFT)와, 박막트랜지스터(TFT)에 접속되어 통판으로 형성되는 시야각제어용 화소전극(517)이 구비된다.
데이터라인(115) 상의 전면에는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기절연물질 또는 BCB(Benzocyclobutence), 아크릴(Acryl)계 물질등의 유기절연물질을 도포하여 보호막(116)을 형성한다. 보호막(116)은 표면을 평탄화하고 패턴을 보호하는 역할을 한다.
R, G, B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)내에 형성되는 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(112)으로부터 분기된 게이트전극(112a)과, 게이트전극(112a)을 포함한 전면상에 형성되는 게이트절연막(113)과, 게이트절연막(113) 상에 비정질 실리콘(a-Si) 및 불순물을 이온 주입한 비정질 실리콘(n+ a-Si)이 차례로 증착되어 형성되는 반도체층(114)과, 데이터라인(115)으로부터 분기되어 반도체층(114)의 에지상에 각각 형성되는 소스/드레인 전극(115a, 115b)을 구비한다. 이 박막트랜지스터(TFT)는 게이트전극(112a)에 공급되는 스캔신호에 응답하여 턴 온 됨으로써 R,G,B 서브 픽셀들(Pr,Pg,Pb)의 화소전극(117)에 데이터전압을 공급한다. 화소전극(117)은 제1 콘택홀(119a)을 통하여 드레인전극(115b)과 접속된다.
시야각제어용 서브픽셀(Pv)내에 형성되는 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(112)으로부터 분기된 게이트전극(512a)과, 게이트전극(512a)을 포함한 전면상에 형성되는 게이트절연막(113)과, 게이트절연막(113) 상에 비정질 실리콘(a-Si) 및 불순물을 이온 주입한 비정질 실리콘(n+ a-Si)이 차례로 증착되어 형성되는 반도체층(514)과, 데이터라인(115)으로부터 분기되어 반도체층(514)의 에지상에 각각 형성되는 소스/드레인 전극(515a, 515b)을 구비한다. 이 박막트랜지스터(TFT)는 게이트전극(512a)에 공급되는 스캔신호에 응답하여 턴 온 됨으로써 시야각제어용 서브 픽셀(Pv)의 화소전극(517)에 데이터전압을 공급한다. 화소전극(517)은 제2 콘택홀(519a)을 통하여 드레인전극(515b)과 접속된다.
게이트라인(112) 및 데이터라인(115)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속으로 형성될 수 있다. 그리고, 공통라인(125)은 게이트라인과 동시에 형성될 수 있다.
공통전극(124) 및 화소전극(117,517)은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin- Oxide:ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc-Oxide:IZO)와 같이 빛의 투과율이 뛰어난 투명도전성 금속으로 동시에 형성될 수 있다. 한편, 공통전극(124)은 공통라인(125) 형성시 분기하여 저저항 금속층으로 형성될 수도 있다. 즉, 공통전극(124)은 빛을 투과하는 투명도전막인 ITO 또는 IZO로 화소전극(117,517)과 동일한 층에 형성될 수도 있고, 게이트라인(112)과 동일한 층에 형성될 수도 있다. 공통전극(124)은 제3 콘택홀(119b)을 통해 공통라인(125)과 전기적으로 접속됨으로써 공통라인(125)으로부터의 공통전압을 공급받는다. 공통전극(124) 및 화소전극(117)은 서로 교번하여 평행하게 형성되되, 일직선 형태 또는 지그재그 형태 등으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판을 보여주는 도면이며, 도 4는 도 3을 Ⅱ - Ⅱ'에 따라 절췌하여 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판(121)에는 블랙매트릭스(122), 컬러필터패턴(123), 오버코트층(129), 시야각제어용 공통전극(524), 및 시야각제어용 공통라인(525)이 구비된다.
컬러필터패턴(123)은 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)상에 형성되며, 시야각제어용 공통전극(524) 및 시야각제어용 공통라인(525)은 시야각제어 서브픽셀(Pv)상에 형성된다.
블랙매트릭스(122)는 광밀도 3.5 이상의 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬(Cr) 등의 금속이나 카본(Carbon) 계통의 유기물질로 형성된다. 이러한 블랙매트릭 스(122)는 박막트랜지스터 어레이 기판(111)의 박막트랜지스터(TFT)가 형성되는 영역과, 게이트라인(112)과 데이터라인(115)이 형성되는 영역 및 그 주변의 영역에서 빛샘이 발생되는 것을 차단하는 역할을 한다.
컬러필터패턴(123)은 R 서브픽셀(Pr)상에 형성되는 적색층, G 서브픽셀(Pg)상에 형성되는 녹색층, B 서브픽셀(Pb)상에 형성되는 청색층을 포함한다.
블랙매트릭스(122), 컬러필터패턴(123) 상에는 오버코트층(129)이 형성된다. 이 오버코트층(129)은 블랙매트릭스(122) 및 컬러필터패턴(123)의 형성으로 인한 내측 표면의 단차를 평탄화하는 역할을 한다.
시야각제어용 공통전극(524)은 시야각제어용 서브픽셀(Pv)상에 형성된 오버코트층(129) 위에 투명전극 물질로 형성된다. 투명전극 물질로는 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin-Oxide:ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc-Oxide:IZO)와 같이 빛의 투과율이 뛰어난 투명도전성 금속이 사용된다.
시야각제어용 공통라인(525)은 블랙 매트릭스(122) 상부에 형성되며, 인가되는 공통전압을 시야각제어용 공통전극(524)에 공급하는 역할을 한다. 시야각제어용 공통라인(525) 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin-Oxide:ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc-Oxide:IZO)와 같이 빛의 투과율이 뛰어난 투명도전성 금속으로 형성될 수도 있고, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속으로 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 도 1 내지 도 4를 통해 상술한 박막트랜지스터 어레이 기판(111)과 컬러필터 어레이 기판(121)의 합착, 액정주입 및 편광판 부착등을 통해 구현된다. 이 액정표시장치는 광시야각 모드와 협시야각 모드로 구동될 수 있다. 참고로 시야각모드 전환은 사용자에 의한 스위칭신호에 의해 행해진다.
도 5a 및 도 5b는 양 기판(111,121)의 합착, 액정주입 및 편광판 부착 후 도 1의 Ⅰ - Ⅰ' 선상에서의 본 발명의 광시야각 모드를 나타내는 단면도이며, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 광시야각 모드에서의 투과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 양 기판(111,121)은 기판 가장자리에 인쇄되어 접착제 역할을 하는 씨일재에 의해 대향 합착되며, 이 양 기판(111,121) 사이에는 액정층(131)이 배치된다. 양 기판(111,121)의 외주면에는 투과축이 서로 직교되도록 제1 및 제2 편광판(161,162)이 부착된다.
이때, 컬러필터 어레이 기판(121)과 제2 평광판(162) 사이에는 시야각제어용 서브픽셀(Pv)로부터 정면 시야각 방향으로 투과되는 빛을 차단하기 위해 블러킹패턴(526)이 부착된다. 블러킹패턴(526)은 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 픽셀피치대비 1/6 ~ 1/3의 크기를 가진다. 이 블러킹패턴(526)은 불투명 금속 또는 흑색 안료가 첨가된 수지로 형성되어 시야각제어용 서브픽셀(Pv)로 하여금 정면으로는 휘도를 내지않고 시야각 방향으로만 휘도를 내도록 함으로써 정면 시야각 20 도 안쪽에서의 명암비를 증가시키는 역할을 한다.
박막트랜지스터 어레이 기판(111)상에 형성된 배향막의 러빙 방향은 어느 한 편광판의 투과축과 나란하게 됨으로써 노멀리 블랙 모드(Normally Black Mode)가 구현된다.
광시야각 모드가 선택되면 시야각제어용 서브픽셀(Pv)은 오프(Off)된다.
광시야각 모드에서, 시야각제어용 서브픽셀(Pv)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 전압무인가로 인해 액정분자(132)가 초기상태로 유지됨으로써 오프상태(Off State)가 된다. 즉, 도 6b와 같이 시야각제어용 서브픽셀(Pv)은 투과율이 0 %에 가까워 항상 블랙 상태로 유지된다.
반면, R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)은 전압무인가시에는 도 5a와 같이 액정분자(132)가 배열되어 전체적으로 오프상태(Off State)가 되나, 전압이 인가되면 도 5b와 같이 액정분자(132)가 전기장에 나란하게 배열되어 온상태(On State)가 된다. 즉, 도 6a와 같이, R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)은 인가되는 적정전압에 따라 블랙에서 화이트를 광시야각으로 구현한다.
도 7a 및 도 7b는 양 기판(111,121)의 합착, 액정주입 및 편광판 부착 후 도 1의 Ⅰ - Ⅰ' 선상에서의 본 발명의 협시야각 모드를 나타내는 단면도이며, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 협시야각 모드에서의 투과 특성을 나타내는 그래프이다.
협시야각 모드가 선택되면 시야각제어용 서브픽셀(Pv)은 온(On)된다.
도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 전압 무인가 상태(Off State)에서 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)의 공통전극(124)과 화소전극(117) 사이에는 수평전계가 형성되지 않으므로 공통전극(124)과 화소전극(117)사이에 배향된 액정분자들(132)은 초기 배열상태로 유지된다. 액정분자들(132)은 초기 배열상태로 유지되므로, 전압 무인가 상태(Off State)에서 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)은 블랙상태를 표시한 다. 도 7a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 시야각제어용 서브픽셀(Pv)은 온 되므로, 시야각제어용 화소전극(517)과 시야각제어용 공통전극(524) 사이에는 수직전계가 형성되어 그 사이에 배향된 액정분자들(132)을 수직으로 일어서게 한다. 시야각제어용 서브픽셀(Pv)은 적정 전압이 인가되면 투과율은 정면 시야각에서는 이상적으로 0 %에 가까워 블랙상태가 되고, 측면 시야각에서는 화이트상태가 된다.
따라서, 정면 시야각에서는 액정분자들(132)의 위상차가 발생하지 않아 블랙상태를 이루게 되지만, 좌우의 측면 시야각에서는 시야각제어용 서브픽셀(Pv)에서 일어선 액정분자들(132)에 의해 리타데이션(Retardation)이 크게 발생되어 콘트라스트(Contrast)가 감소하므로 좌우 시야각이 나빠져 협시야각을 이루게 된다.
한편, 협시야각 구동시 측면 시야각 방향에서는 블랙의 콘트라스트가 감소하더라도 정면 시야각 방향에서의 블랙의 콘트라스트는 감소되지 말아야 한다. 그런데, 실제로 육안으로 인지하는 범위와 광학 측정계가 탐지하는 범위가 일정 각도만큼 차이를 보이므로 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 투과율이 정면 시야각에서 0 %를 상회하게 된다. 이와 같이, 실제적으로 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 투과율이 정면 시야각에서 0 %를 상회하면 정면 시야각에서의 리타데이션 발생으로 인해 정면시야각에서의 명암비(Contrast Ratio)가 감소되는데, 블러킹패턴(526)은 시야각제어용 서브픽셀(Pv)로부터 정면 시야각 방향으로 방출되는 빛을 차단하여 정면 시야각에서의 명암비를 높이는 역할을 한다. 이 블러킹패턴(526)이 너무 크거나 블러킹패턴(526)과 액정층의 간격이 너무 좁으면 좌우 측면 시야각 방향으로 나오는 빛까지 차단할 수 있으므로 이들의 적절한 조합이 필요하다. 즉, 컬러필터 어레이 기판(121)이 700 ㎛ 일때 블러킹패턴(526)은 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 픽셀피치대비 1/6 ~ 1/3로 형성됨이 바람직하다.
도 7b 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 전압 인가 상태(On State)에서 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)의 공통전극(124)과 화소전극(117) 사이에는 수평전계가 형성되므로 공통전극(124)과 화소전극(117)사이에 배향된 액정분자들(132)의 장축은 전기장에 나란하게 배열된다. 만일, 액정의 유전율 이방성이 음이라면 액정분자들(132)의 단축이 전기장에 나란하게 배열된다. 액정분자들(132)은 전기장에 나란하게 배열되므로, 전압 인가 상태(On State)에서 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)은 화이트상태를 표시한다. 도 7b 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 시야각제어용 서브픽셀(Pv)은 온 되므로, 시야각제어용 화소전극(517)과 시야각제어용 공통전극(524) 사이에는 수직전계가 형성되어 그 사이에 배향된 액정분자들(132)을 수직으로 일어서게 한다. 시야각제어용 서브픽셀(Pv)은 적정 전압이 인가되면 투과율은 정면 시야각에서는 이상적으로 0 %에 가까워 블랙상태가 되고, 측면 시야각에서는 화이트상태가 된다.
따라서, 정면 시야각에서는 액정분자들(132)의 위상차가 발생하지 않아 화이트상태를 이루게 되지만, 좌우의 측면 시야각에서는 시야각제어용 서브픽셀(Pv)에서 일어선 액정분자들(132)에 의해 리타데이션(Retardation)이 크게 발생되어 콘트라스트(Contrast)가 감소하므로 좌우 시야각이 나빠져 협시야각을 이루게 된다.
한편, 협시야각 구동시 측면 시야각 방향에서는 화이트의 콘트라스트가 감소하더라도 정면 시야각 방향에서의 화이트의 콘트라스트는 감소되지 말아야 한다. 그런데, 실제로 육안으로 인지하는 범위와 광학 측정계가 탐지하는 범위가 일정 각도만큼 차이를 보이므로 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 투과율이 정면 시야각에서 0 %를 상회하게 된다. 이와 같이, 실제적으로 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 투과율이 정면 시야각에서 0 %를 상회하면 정면 시야각에서의 리타데이션 발생으로 인해 정면 시야각에서의 명암비(Contrast Ratio)가 감소되는데, 블러킹패턴(526)은 시야각제어용 서브픽셀(Pv)로부터 정면 시야각 방향으로 방출되는 빛을 차단하여 정면 시야각에서의 명암비를 높이는 역할을 한다. 이 블러킹패턴(526)이 너무 크거나 블러킹패턴(526)과 액정층의 간격이 너무 좁으면 좌우 측면 시야각 방향으로 나오는 빛까지 차단할 수 있으므로 이들의 적절한 조합이 필요하다. 즉, 컬러필터 어레이 기판(121)이 700 ㎛ 일때 블러킹패턴(526)은 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 픽셀피치대비 1/6 ~ 1/3로 형성됨이 바람직하다.
도 9a는 시야각제어용 서브픽셀(Pv)에 블러킹패턴을 형성하여 정면 시야각 20도 안쪽내의 휘도를 감소시킨 시뮬레이션 결과도이며, 도 9b는 도 9a의 "A" 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 9a 및 도 9b에서 가로축은 시야각을, 세로축은 투과율을 보여준다. 도 9a 및 도 9b에서 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 픽셀 피치는 30 ㎛로 설정되었으며, ◆는 블러킹패턴을 형성하지 않았을 때 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 투과율을, ■는 5 ㎛의 피치를 갖는 블러킹패턴을 형성했을 때 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 투과율을, ▲는 10 ㎛의 피치를 갖는 블러킹패턴을 형성했을 때 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 투과율을, X는 20 ㎛의 피치를 갖는 블러킹패턴을 형성했을 때 시야각제 어용 서브픽셀(Pv)의 투과율을, *는 30 ㎛의 피치를 갖는 블러킹패턴을 형성했을 때 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 투과율을 보여준다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 블러킹패턴의 크기를 픽셀 피치에 가깝게 증가시킬수록 정면 시야각 20도 안쪽내의 투과율은 감소된다. 그러나, 블러킹패턴의 크기가 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 픽셀피치대비 1/3(10 ㎛)을 초과하는 경우에는 도 9a에 도시된 바와 같이 측면 시야각 40도 부근의 투과율도 블러킹패턴을 형성하지 않았을 때에 대비하여 크게 감소되고 있음을 알 수 있다. 본 발명의 목적이 측면 시야각의 투과율 손실을 최소로 하면서 정면 시야각의 투과율을 감소시키는 것이므로, 블러킹패턴의 크기는 상술했듯이 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 픽셀피치대비 1/6 ~ 1/3 즉, 5 ㎛ ~ 10 ㎛로 되도록 함이 바람직하다. 이와 같이, 블러킹패턴을 5 ㎛ ~ 10 ㎛로 형성하면 블러킹패턴을 형성하지 않은 경우에 비해 정면 시야각의 투과율은 10 ~ 20 % 감소된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에 비해 블러킹패턴이 형성되는 위치 및 투명레이어의 형성여부만 다를 뿐 나머지는 동일하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치에서 본 발명의 일 실시예에서와 실질적으로 동일한 기능을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면 기호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판(121)에는 블랙매트릭스(122), 컬러필터패턴(123), 블러킹패턴(526), 투명레이어(528), 오버코트층(129), 시야각제어용 공통전극(524), 및 시야각제어용 공통라인(525)이 구비된다.
컬러필터패턴(123), 블랙매트릭스(122), 오버코트층(129), 시야각제어용 공통전극(524), 및 시야각제어용 공통라인(525)은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에서 설명한 바와 동일하다.
블러킹패턴(526)은 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 픽셀피치대비 1/6 ~ 1/3로 컬러필터 어레이 기판(121) 상에 형성된다. 이 블러킹패턴(526)은 불투명 금속 또는 흑색 안료가 첨가된 수지로 형성되어 시야각제어용 서브픽셀(Pv)로 하여금 정면으로는 휘도를 내지않고 시야각 방향으로만 휘도를 내도록 함으로써 정면 시야각 20 도 안쪽에서의 명암비를 증가시키는 역할을 한다.
투명레이어(528)는 포토 아크릴(Photo Acryl) 계열의 투명 고분자로 블러킹패턴(526)과 오버코트층(129) 사이에 형성된다. 이 투명레이어(528)의 두께는 시야각 방향으로 방출되는 빛을 차단하지 않는 범위내에서 블러킹패턴(526)의 길이에 따라 적절하게 조절될 수 있으며, 예를 들어, 시야각제어용 서브픽셀(Pv)의 픽셀 피치가 30 ㎛일 때 100 ㎛ 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 시야각제어용 서브픽셀 상에 형성되어 시야각제어용 서브픽셀로부터 정면 시야각 쪽으로 진행하는 빛을 차단하는 블러킹패턴을 구비함으로써 협시야각 구동시 정면 시야각 방향에서 의 명암비가 감소되는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 정면 시야각과 측면 시야각 쪽으로 빛을 투과시켜 화상을 표시하는 다수의 서브픽셀;
    측면 시야각으로 진행하는 빛을 투과시켜 상기 측면 시야각에서 상기 화상의 명암비를 낮추는 다수의 시야각제어용 서브픽셀; 및
    상기 시야각제어용 서브픽셀 상에 형성되어 상기 시야각제어용 서브픽셀로부터 상기 정면 시야각 쪽으로 진행하는 빛을 차단하는 블러킹패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 서브픽셀은 제1 및 제2 모드에서 구동되며, 상기 다수의 시야각제어용 서브픽셀은 제2 모드에서 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 모드는 광시야각 모드이며, 상기 제2 모드는 협시야각 모드인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 서브픽셀 및 상기 다수의 시야각제어용 서브픽셀은 제1 기판에 형성되며, 상기 블러킹패턴은 상기 제1 기판과 대향 합착되는 제2 기판의 배면에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 블러킹패턴은 상기 시야각제어용 서브픽셀의 픽셀피치 대비 1/6 ~ 1/3 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정면 시야각은 0도 ~ ±20도를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 서브픽셀 및 상기 다수의 시야각제어용 서브픽셀은 제1 기판에 형성되며, 상기 블러킹패턴은 상기 제1 기판과 대향 합착되는 제2 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 시야각제어용 서브픽셀과 대향되는 상기 블러킹패턴상에 투명레이어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투명레이어의 두께는 100 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 블러킹패턴은 흑색안료가 첨가된 수지 또는 불투명 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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