KR20140090853A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20140090853A
KR20140090853A KR1020130002983A KR20130002983A KR20140090853A KR 20140090853 A KR20140090853 A KR 20140090853A KR 1020130002983 A KR1020130002983 A KR 1020130002983A KR 20130002983 A KR20130002983 A KR 20130002983A KR 20140090853 A KR20140090853 A KR 20140090853A
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spacer
insulating substrate
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KR1020130002983A
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양지훈
노정훈
송근규
이현섭
장상희
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삼성디스플레이 주식회사
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]

Abstract

본 발명은 수평 전계 방식의 표시 장치에서 전기장 인가시 액정의 충돌이 발생하는 것을 방지할 수 있는 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 서로 마주보는 제1 절연 기판 및 제2 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제1 전기장 생성 전극 및 제2 전기장 생성 전극, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제1 전기장 생성 전극에 연결되어 있는 제1 신호선 및 제2 신호선, 상기 제1 전기장 생성 전극 또는 상기 제2 전기장 생성 전극에 형성되어 있는 슬릿 패턴, 및 상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 형성되어 있는 스페이서를 포함하고, 상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 중첩되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수평 전계 방식의 표시 장치에서 전기장 인가시 액정의 충돌이 발생하는 것을 방지할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 박형화가 용이한 장점을 지니고 있지만, 전면 시인성에 비해 측면 시인성이 떨어지는 단점이 있어 이를 극복하기 위한 다양한 방식의 액정 배열 및 구동 방법이 개발되고 있다. 이러한 광시야각을 구현하기 위한 방법으로서, 화소 전극 및 공통 전극을 하나의 기판에 형성하여 수평 전계를 형성시키는 액정 표시 장치가 주목 받고 있다.
이러한 수평 전계 방식의 액정 표시 장치에서는 화소 전극 또는 공통 전극이 막대 형상의 슬릿 패턴을 가지도록 형성된다. 슬릿 패턴의 가장자리에 위치한 액정은 전기장 인가시 액정이 돌아가는 방향이 그 주변의 액정과 상이함에 따라 액정의 충돌이 발생할 우려가 있다. 이에 따라 슬릿 패턴이 형성된 부분이 사용자에게 시인되고, 이를 화이트 브루이징(white bruising) 현상이라 한다.
특히, 외력에 의해 일부 액정의 초기 배향 방향이 주변의 액정과 상이한 경우에도 전기장 인가시 액정의 충돌이 발생하여, 슬릿 패턴이 사용자에게 시인되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 수평 전계 방식의 표시 장치에서 전기장 인가시 액정의 충돌이 발생하는 것을 방지할 수 있는 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 서로 마주보는 제1 절연 기판 및 제2 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제1 전기장 생성 전극 및 제2 전기장 생성 전극, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제1 전기장 생성 전극에 연결되어 있는 제1 신호선 및 제2 신호선, 상기 제1 전기장 생성 전극 또는 상기 제2 전기장 생성 전극에 형성되어 있는 슬릿 패턴, 및 상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 형성되어 있는 스페이서를 포함하고, 상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 중첩되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판은 복수의 화소 영역을 포함하고, 상기 슬릿 패턴은 상기 화소 영역 내에 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 2um 이상 4um 이하로 중첩될 수 있다.
상기 제1 전기장 생성 전극은 상기 화소 영역 내에 형성되어 있고, 상기 제2 전기장 생성 전극은 상기 제1 절연 기판 위의 전면에 형성될 수 있다.
상기 슬릿 패턴은 상기 제2 전기장 생성 전극에 형성되어 있는 개구부로 이루어질 수 있다.
상기 제1 신호선과 상기 제2 신호선은 교차하도록 형성되어 상기 화소 영역을 정의할 수 있다.
상기 슬릿 패턴은 상기 제2 신호선과 나란한 방향으로 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 상측 및 하측 가장자리 및 상기 제1 신호선과 중첩할 수 있다.
상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 2㎛ 이상 4㎛ 이하로 중첩될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 컬럼 스페이서로 이루어질 수 있다.
상기 표시 장치는 400ppi(pixel per inch) 이상의 해상도로 이루어질 수 있다.
상기 스페이서의 개수는 상기 화소 영역의 개수의 65% 내지 105%로 이루어질 수 있다.
상기 스페이서는 상기 복수의 화소 영역 내에 위치하는 모든 슬릿 패턴의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 서로 마주보고, 복수의 화소 영역을 포함하는 제1 절연 기판 및 제2 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제1 전기장 생성 전극 및 제2 전기장 생성 전극, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제1 전기장 생성 전극에 연결되어 있는 제1 신호선 및 제2 신호선, 상기 제1 전기장 생성 전극 또는 상기 제2 전기장 생성 전극에 형성되어 있는 슬릿 패턴, 및 상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 형성되어 있는 스페이서를 포함하고, 상기 스페이서의 개수는 상기 화소 영역의 개수의 65% 내지 105%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 슬릿 패턴은 상기 화소 영역 내에 형성되어 있고, 상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 중첩되도록 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 2㎛ 이상 4㎛ 이하로 중첩될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 복수의 화소 영역 내에 위치하는 모든 슬릿 패턴의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 컬럼 스페이서로 이루어질 수 있다.
상기 표시 장치는 400ppi(pixel per inch) 이상의 해상도로 이루어질 수 있다.
상기 제1 신호선과 상기 제2 신호선은 교차하도록 형성되고, 상기 슬릿 패턴은 상기 제2 신호선과 나란한 방향으로 형성되고, 상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 상측 및 하측 가장자리 및 상기 제1 신호선과 중첩할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 스페이서를 제1 전기장 생성 전극 또는 제2 전기장 생성 전극의 슬릿 패턴의 가장자리와 중첩되도록 형성함으로써, 수평 전계 방식의 표시 장치에서 전기장 인가시 액정의 충돌이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 배치도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이다.
도 3은 도 2의 표시 장치를 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 표시 장치를 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이다.
도 6은 비교예에서 전기장을 인가한 상태의 화소를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서의 전기장을 인가한 상태의 화소를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다.
이하에서 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 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.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 배치도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이다. 도 3은 도 2의 표시 장치를 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 표시 장치를 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제1 절연 기판(110) 위에 일방향으로 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어있으며 게이트 신호를 전달한다. 또한, 게이트선(121)과 연결되어 있는 게이트 전극(124)이 형성되어 있다. 게이트 전극(124)은 도시된 바와 같이 게이트선(121)의 일부분으로 이루어질 수도 있고, 게이트선(121)으로부터 돌출되어 형성될 수도 있다.
도시는 생략하였으나, 게이트선(121) 및 게이트 전극(124)과 연결되지 않도록 유지 전극이 더 형성될 수도 있다. 유지 전극은 게이트선(121)과 나란한 방향으로 형성될 수 있고, 유지 전극에는 공통 전압 등과 같은 일정한 전압이 인가될 수 있다.
게이트선(121) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치할 수 있다. 반도체(154)는 비정질 실리콘(amorpous silicon), 다결정 실리콘(polycystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
도시는 생략하였으나, 반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재가 더 형성될 수 있다. 저항성 접촉 부재는 게이트 전극(124)을 중심으로 서로 마주하며 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 저항성 접촉 부재는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 다만, 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재는 형성되지 않을 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 반도체(154)의 상부와 하부에는 배리어 층(barrier layer)과 캡핑 층(capping layer)이 더 형성될 수도 있다.
반도체(154) 위에는 복수의 데이터선(171), 데이터선(171)과 연결되어 있는 소스 전극(173), 및 소스 전극(173)과 이격되어 있는 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 소스 전극(173)은 도시된 바와 같이 데이터선(171)의 일부분으로 이루어질 수도 있고, 데이터선(171)으로부터 돌출되어 형성될 수도 있다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 반도체(154) 위에서 이격되어 있다. 경우에 따라 반도체(154)는 데이터선(171) 전체의 아래에도 형성될 수 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 데이터 신호를 전달한다. 데이터선(171)으로 전달된 데이터 신호는 소스 전극(173)에 인가된다.
게이트 전극(124), 반도체(154), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 하나의 박막 트랜지스터를 구성한다. 박막 트랜지스터가 온 상태일 때 소스 전극(173)에 인가된 데이터 신호는 드레인 전극(175)으로 전달된다.
데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 소스 및 드레인 전극(173, 175) 사이로 노출되어 있는 반도체(154)의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 상부면의 적어도 일부를 노출시키도록 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 접촉 구멍(181)을 통해 드레인 전극(175)과 연결되어 있는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 드레인 전극(175)과 연결되어 있어 박막 트랜지스터가 온 상태일 때 드레인 전극(175)으로부터 데이터 신호를 인가 받는다.
제1 절연 기판(110) 및 제2 절연 기판(210)은 복수의 화소 영역을 포함할 수 있고, 게이트선(121) 및 데이터선(171)이 교차하도록 형성되어 화소 영역을 정의할 수 있다.
화소 전극(191)은 화소 영역 내에 형성될 수 있고, 하나의 화소 영역을 대부분 채우는 면형일 수 있다. 화소 전극(191)의 전체적인 모양은 대체로 게이트선(121)과 데이터선(171)에 거의 평행한 변을 가지는 다각형일 수 있다. 화소 전극(191)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 절연막(193)이 형성되어 있다. 절연막(193)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.
절연막(193) 위에는 공통 전극(195)이 형성되어 있다. 공통 전극(195)은 제1 절연 기판(110) 위의 전면에 형성될 수 있다. 공통 전극(195)에는 공통 전압 등과 같은 일정한 전압이 인가된다.
공통 전극(195)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
공통 전극(195)은 슬릿 패턴(197)을 포함하고, 슬릿 패턴(197)은 화소 영역 내에 형성될 수 있다. 하나의 화소 영역 내에는 복수의 슬릿 패턴(197)이 형성될 수 있다. 도 2에는 하나의 화소 영역 내에 2개의 슬릿 패턴(197)이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 하나의 화소 영역 내에 3개 이상의 슬릿 패턴(197)이 형성될 수도 있다.
공통 전극(195)의 슬릿 패턴(197)은 면형인 화소 전극(191)과 중첩되도록 형성된다. 슬릿 패턴(197)은 데이터선(171)과 나란한 방향으로 길게 뻗어있는 형상으로 이루어질 수 있다.
하부 표시판(100)의 안쪽 면에는 제1 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 도포되어 있다.
이어, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 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 게이트선(121), 데이터선(171), 및 박막 트랜지스터 등과 같은 화소 영역의 경계부에 형성될 수 있다.
제2 절연 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. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 들 수 있다. 도시하지는 않았지만, 색필터는 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 표시하는 색필터를 더 포함할 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 수도 있다.
상부 표시판(200)의 안쪽 면에는 제2 배향막(도시하지 않음)이 도포되어 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 액정 분자(310)를 포함하며 액정 분자(310)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 음의 유전율 이방성을 가질 수도 있다. 액정층(3)의 액정 분자(310)는 일정한 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있을 수 있고, 이러한 액정 분자(310)의 선경사 방향은 액정층(3)의 유전율 이방성에 따라 변화 가능하다.
하부 표시판(100)의 제1 절연 기판(110)의 바깥쪽에는 빛을 생성하여 두 표시판(100, 200)에 빛을 제공하는 백라이트부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(195)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 액정층(3)의 액정 분자(310)의 방향을 결정하고 해당 영상을 표시하게 된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 두 개의 전기장 생성 전극(제1 전기장 생성 전극, 제2 전기장 생성 전극) 사이에 수평 전계가 형성될 수 있고, 본 실시예에서는 화소 전극(191)이 제1 전기장 생성 전극의 역할을 하고, 공통 전극(195)이 제2 전기장 생성 전극의 역할을 하게 된다.
제1 절연 기판(110)과 제2 절연 기판(210) 사이에는 스페이서(325)가 형성되어 있다. 스페이서(325)는 제1 절연 기판(110) 위에 형성될 수 있으며, 이 경우 스페이서(325)는 공통 전극(195) 위에 형성된다. 스페이서(325)는 컬럼 스페이서(Column spacer)로 이루어질 수 있다. 스페이서(325)에 의해 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이의 셀 갭이 일정하게 유지될 수 있다.
스페이서(325)는 공통 전극(195)의 슬릿 패턴(197)의 가장자리와 중첩되도록 형성된다. 스페이서(325)는 슬릿 패턴(197)의 상측 가장자리 및 하측 가장자리, 제1 신호선(121)과 중첩되도록 형성된다. 스페이서(325)가 슬릿 패턴(197)의 상측 가장자리와 중첩되는 부분의 세로 방향의 길이는 약 2㎛ 이상 4㎛ 이하일 수 있다. 또한, 스페이서(325)가 슬릿 패턴(197)의 하측 가장자리와 중첩되는 부분의 세로 방향의 길이는 약 2㎛ 이상 4㎛ 이하일 수 있다.
공통 전극(195)의 슬릿 패턴(197)의 가장자리에서는 화소 전극(191)과 공통 전극(195) 사이의 전계 형성 방향이 나머지 부분과 다르게 형성될 수 있어, 전기장 형성시 액정 분자(310)의 회전 방향의 차이가 발생하고, 액정 분자(310)들 사이에 충돌이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 스페이서(325)를 슬릿 패턴(197)의 상측 및 하측 가장자리와 중첩되도록 형성함으로써, 슬릿 패턴(197)의 가장자리 상부에는 액정 분자(310)가 형성되지 않도록 할 수 있다. 즉, 전계 형성 방향이 다른 부분과 상이할 수 있는 슬릿 패턴(197)의 가장자리에 스페이서(325)를 형성함으로써 액정 분자(310)의 충돌을 방지할 수 있다.
스페이서(325)를 제1 절연 기판(110) 위에 형성할 경우 스페이서의 상부면의 면적은 하부면의 면적보다 좁게 형성된다. 따라서, 스페이서(325)와 슬릿 패턴(197)의 중첩 길이를 너무 작게 형성하면 슬릿 패턴(197)의 가장 자리 상부에 액정 분자(310)가 위치할 수 있게 된다. 따라서 스페이서(325)와 슬릿 패턴(197)의 중첩 길이는 약 2㎛ 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
슬릿 패턴(197)의 가장자리 일부는 화소 영역을 벗어나서 형성될 수도 있으나, 슬릿 패턴(197)의 대부분은 화소 영역 내에 형성된다. 따라서, 스페이서(325)와 슬릿 패턴(197)의 중첩 길이를 너무 길게 형성하면 화소 영역의 개구 면적이 줄어들게 된다. 따라서, 스페이서(325)와 슬릿 패턴(197)의 중첩 길이는 약 4㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
하나의 슬릿 패턴(197)이 상하로 인접한 두 개의 화소 영역 중 상측 화소 영역 내에 위치하는 슬릿 패턴(197)들의 하측 가장자리 및 하측 화소 영역 내에 위치하는 슬릿 패턴(197)들의 상측 가장자리를 덮도록 형성된다. 즉, 슬릿 패턴(197)이 상하로 인접한 두 개의 화소 영역의 가장자리에서 연결되도록 형성된다. 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 상측 화소 영역 내에 위치하는 슬릿 패턴(197)들의 하측 가장자리를 덮도록 하나의 슬릿 패턴(197)이 형성되고, 하측 화소 영역 내에 위치하는 슬릿 패턴(197)들의 상측 가장자리를 덮도록 다른 하나의 슬릿 패턴(197)이 형성될 수도 있다.
스페이서(325)는 복수의 화소 영역 내에 위치하는 모든 슬릿 패턴(197)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 이 경우 스페이서(325)의 개수는 화소 영역의 개수와 거의 동일하게 이루어진다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 스페이서(325)의 개수가 화소 영역의 개수의 65% 내지 105%로 이루어질 수 있다.
스페이서(325)의 개수를 이처럼 많이 형성할 경우 액정층(3)이 모든 화소 영역에 고르게 형성될 수 있는지 문제될 수 있다. 이러한 문제점은 종래의 ODF(one drop filling) 방식으로 액정을 적하 하던 것을 MDF(micro drop filling) 방식으로 변경함으로써 해결할 수 있다. 즉, 액정을 잉크젯 방식을 이용하여 각 화소 영역마다 떨어뜨려 액정층(3)을 형성할 수 있다.
슬릿 패턴(197)이 상하로 인접한 두 개의 화소 영역에서 연결되지 않도록 형성할 경우에는 스페이서(325)의 개수가 화소 영역의 개수의 200% 이상이 될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 해상도는 400ppi(pixel per inch) 이상의 고해상도로 이루어질 수 있다. 화소 영역의 개수가 가로 1인치 세로 1인치의 사각형 내부에 400개 이상일 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 528ppi의 해상도로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는 절연막(193)을 사이에 두고 화소 전극(191) 및 공통 전극(195)이 중첩되도록 형성되어 있다. 화소 전극(191)이 절연막(193)의 아래에 형성되어 있고, 공통 전극(195)이 절연막(193)의 위에 형성되어 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 공통 전극(195)이 화소 전극(191)보다 아래층에 형성될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 슬릿 패턴(197)이 공통 전극(195)에 형성되어 있는 개구부로 이루어진다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 슬릿 패턴(197)이 화소 전극(191)에 형성될 수도 있다. 또한, 슬릿 패턴(197)이 공통 전극(195) 또는 화소 전극(191)에 형성되는 개구부로 이루어지는 경우뿐만 아니라 공통 전극(195) 및 화소 전극(191)의 형상이 슬릿 형상으로 이루어지는 경우도 포함한다.
또한, 본 실시예에서는 슬릿 패턴(197)이 데이터선(171)과 나란한 방향으로 길게 뻗어있는 형상으로 이루어진다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 슬릿 패턴(197)이 게이트선(121)과 나란한 방향으로 길게 뻗어있는 형상으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 스페이서(325)는 슬릿 패턴(197)의 좌측 가장자리 및 우측 가장자리, 데이터선(171)과 중첩되도록 형성될 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부 화소를 나타내는 배치도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도는 앞서 설명한 실시예의 단면도와 거의 동일하여 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 앞서 설명한 실시예와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 앞서 설명한 실시예에서와 같이 제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121), 게이트 전극(124), 데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 화소 전극(191), 및 공통 전극(195)이 형성되어 있다.
공통 전극(195)에는 슬릿 패턴(197)이 형성되어 있고, 슬릿 패턴(197)의 형상이 앞서 설명한 실시예와 차이점이 있다. 슬릿 패턴(197)의 중앙부는 데이터선(171)과 나란한 방향으로 길게 뻗어있는 직선 형상으로 이루어지고, 슬릿 패턴(197)의 가장자리는 중앙부로부터 휘어있는 곡선 형상으로 이루어진다. 슬릿 패턴(197)의 상측 가장자리는 중앙부로부터 우측으로 휘어있는 형상으로 이루어지며, 슬릿 패턴(197)의 하측 가장자리는 중앙부로부터 좌측으로 휘어있는 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 슬릿 패턴(197)의 가장자리의 형상은 이에 한정되지 아니하며, 슬릿 패턴(197)의 상측 가장자리는 중앙부로부터 좌측으로 휘어있는 형상으로 이루어지고, 슬릿 패턴(197)의 하측 가장자리는 중앙부로부터 우측으로 휘어있는 형상으로 이루어질 수도 있다. 또한, 슬릿 패턴(197)의 상측 가장자리 및 하측 가장자리가 모두 동일한 방향으로 휘어있는 형상으로 이루어질 수도 있다.
공통 전극(195) 위에는 스페이서(325)가 형성되어 있고, 스페이서(325)은 공통 전극(195)의 슬릿 패턴(197)의 상측 가장자리 및 하측 가장자리와 중첩되도록 형성된다. 스페이서(325)는 슬릿 패턴(197) 중 휘어있는 형상으로 이루어진 부분과 대부분 중첩되도록 형성된다. 따라서, 슬릿 패턴(197)의 가장자리 상부에는 액정 분자(310)가 형성되지 않게 되며, 액정 분자(310)들 사이에 충돌이 일어나지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 스페이서(325)가 슬릿 패턴(197)의 가장자리와 중첩되도록 형성되어, 슬릿 패턴(197)의 가장자리 상부에는 액정 분자(310)가 형성되지 않으므로, 슬릿 패턴(197)의 가장자리의 형상에 의해 액정 분자(310)의 회전 방향이 영향을 받지 않는다. 따라서, 본 발명의 슬릿 패턴(197)의 가장자리의 형상은 도 2 및 도 5의 형상에 한정되지 아니하고, 다양한 변형이 가능하다.
이하에서는 도 6 내지 도 8을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서 액정이 안정적으로 회전하는 현상에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 6은 비교예에서 전기장을 인가한 상태의 화소를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서의 전기장을 인가한 상태의 화소를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다.
도 6의 시뮬레이션에 사용된 비교예는 도 5에 나타낸 표시 장치에서 스페이서가 슬릿 패턴과 중첩되지 않도록 형성된 구조로 이루어진다. 스페이서가 슬릿 패턴의 가장자리와 중첩되지 않는 경우에는 슬릿 패턴의 가장자리 상부에 액정 분자가 위치할 수 있다.
이때, 표시 장치에 외력을 가하여 슬릿 패턴의 가장자리 상부에 위치한 액정 분자의 초기 배향 방향을 60도 가량 회전시킨 후 전기장을 인가하면, 액정 분자의 충돌이 발생하게 된다. 이에 따라 슬릿 패턴을 따라 암부가 시인될 수 있다.
도 7 및 도 8의 시뮬레이션에 사용된 비교예는 도 5에 나타낸 표시 장치로 이루어진다. 스페이서가 슬릿 패턴의 가장자리와 중첩되어 슬릿 패턴의 가장자리 상부에 액정 분자가 위치하지 않게 된다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이 표시 장치에 외력을 가하여 일부 액정 분자의 초기 배향 방향을 60도 가량 회전시킨 후 전기장을 인가하더라도 액정 분자의 충돌이 발생하지 않는다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 표시 장치에 외력을 가하여 일부 액정 분자의 초기 배향 방향을 120도 가량 회전시킨 후 전기장을 인가하더라도 액정 분자의 충돌이 발생하지 않는다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서는 전기장 인가시 액정의 충돌이 발생하는 것을 방지하여 액정이 안정적으로 회전되도록 할 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.
3: 액정층 100: 하부 표시판
110: 제1 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 140: 게이트 절연막
154: 반도체 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 보호막 181: 접촉 구멍
191: 화소 전극 193: 절연막
195: 공통 전극 197: 슬릿 패턴
200: 상부 표시판 210: 제2 절연 기판
230: 색필터 250: 덮개막
310: 액정 분자 325: 스페이서

Claims (20)

  1. 서로 마주보는 제1 절연 기판 및 제2 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제1 전기장 생성 전극 및 제2 전기장 생성 전극,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제1 전기장 생성 전극에 연결되어 있는 제1 신호선 및 제2 신호선,
    상기 제1 전기장 생성 전극 또는 상기 제2 전기장 생성 전극에 형성되어 있는 슬릿 패턴, 및
    상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 형성되어 있는 스페이서를 포함하고,
    상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 중첩되도록 형성되어 있는,
    표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판은 복수의 화소 영역을 포함하고,
    상기 슬릿 패턴은 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는,
    표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 2um 이상 4um 이하로 중첩되는,
    표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전기장 생성 전극은 상기 화소 영역 내에 형성되어 있고,
    상기 제2 전기장 생성 전극은 상기 제1 절연 기판 위의 전면에 형성되어 있는,
    표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 슬릿 패턴은 상기 제2 전기장 생성 전극에 형성되어 있는 개구부로 이루어진,
    표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 신호선과 상기 제2 신호선은 교차하도록 형성되어 상기 화소 영역을 정의하는,
    표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 슬릿 패턴은 상기 제2 신호선과 나란한 방향으로 형성되는,
    표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 상측 및 하측 가장자리 및 상기 제1 신호선과 중첩하는,
    표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 2㎛ 이상 4㎛ 이하로 중첩되는,
    표시 장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 컬럼 스페이서로 이루어지는,
    표시 장치.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 400ppi(pixel per inch) 이상의 해상도로 이루어지는,
    표시 장치.
  12. 제2 항에 있어서,
    상기 스페이서의 개수는 상기 화소 영역의 개수의 65% 내지 105%로 이루어지는,
    표시 장치.
  13. 제2 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 복수의 화소 영역 내에 위치하는 모든 슬릿 패턴의 가장자리를 덮도록 형성되는,
    표시 장치.
  14. 서로 마주보고, 복수의 화소 영역을 포함하는 제1 절연 기판 및 제2 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제1 전기장 생성 전극 및 제2 전기장 생성 전극,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제1 전기장 생성 전극에 연결되어 있는 제1 신호선 및 제2 신호선,
    상기 제1 전기장 생성 전극 또는 상기 제2 전기장 생성 전극에 형성되어 있는 슬릿 패턴, 및
    상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 형성되어 있는 스페이서를 포함하고,
    상기 스페이서의 개수는 상기 화소 영역의 개수의 65% 내지 105%로 이루어지는,
    표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 슬릿 패턴은 상기 화소 영역 내에 형성되어 있고,
    상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 중첩되도록 형성되어 있는,
    표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 가장자리와 2㎛ 이상 4㎛ 이하로 중첩되는,
    표시 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 복수의 화소 영역 내에 위치하는 모든 슬릿 패턴의 가장자리를 덮도록 형성되는,
    표시 장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 컬럼 스페이서로 이루어지는,
    표시 장치.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 400ppi(pixel per inch) 이상의 해상도로 이루어지는,
    표시 장치.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 신호선과 상기 제2 신호선은 교차하도록 형성되고,
    상기 슬릿 패턴은 상기 제2 신호선과 나란한 방향으로 형성되고,
    상기 스페이서는 상기 슬릿 패턴의 상측 및 하측 가장자리 및 상기 제1 신호선과 중첩하는,
    표시 장치.
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