KR20150017805A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정의 상전이 온도가 높은 액정 표시 장치에서 명암비를 향상시키기위한 것으로서 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선 위에 위치하는 제1 보호막, 상기 제1 보호막 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하는 배향막, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 및 상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정을 포함하고, 상기 배향막의 두께는 상기 화소 전극의 두께보다 두껍다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPALY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서도 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치가 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
이러한 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위하여 하나의 화소에 액정의 배향 방향이 다른 복수의 도메인(domain)을 형성할 수 있다.
이와 같이 복수의 도메인을 형성하는 수단으로 전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 형성하거나 전기장 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 등의 방법을 사용한다. 이 방법은 절개부 또는 돌기의 가장자리(edge)와 이와 마주하는 전기장 생성 전극 사이에 형성되는 프린지 필드(fringe field)에 의해 액정이 프린지 필드에 수직하는 방향으로 배향됨으로써 복수의 도메인을 형성할 수 있다.
한편, 액정 표시 장치는 상전이 온도가 높은 액정층을 사용함에 따라 응답 속도 및 블랙 휘도가 증가하는 문제가 있다. 이러한 액정층은 수직 배향 방식에서 블랙 휘도가 증가함에 따라 명암비가 감소하는 문제점 또한 초래한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수직 배향 방식에서 우수한 명암비를 나타내는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선 위에 위치하는 제1 보호막, 상기 제1 보호막 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하는 배향막, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 및 상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고, 상기 배향막의 두께는 상기 화소 전극의 두께보다 두껍다.
상기 액정층의 상전이 온도는 약 85℃ 내지 약110℃일 수 있다.
상기 액정층의 탄성 계수는 30℃에서 14 내지 19일 수 있다.
상기 화소 전극 대비 배향막의 두께비는 약 1.4 이상 약2.0 이하일 수 있다.
상기 두께비가 증가할수록 블랙 휘도가 감소할 수 있다.
상기 화소 전극의 두께는 약 450Å 이하일 수 있다.
상기 화소 전극 대기 상기 배향막의 두께 비는 약1.2일 수 있다.
상기 화소 전극의 두께가 작을수록 블랙 휘도가 감소할 수 있다.
상기 화소 전극은 복수의 미세 가지부 및 줄기부를 포함할 수 있다.
상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결된 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 게이트선을 사이에 두고 이격된 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극을 포함하며, 상기 박막 트랜지스터는 상기 제1 부화소 전극에 연결된 제1 박막 트랜지스터와 상기 제2 부화소 전극에 연결된 제2 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 상기 줄기부와 상기 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 상기 복수의 미세 가지부를 포함할 수 있다.
상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함하며, 상기 공통 전극은 면 형일 수 있다.
상기 제1 보호막과 상기 화소 전극 사이에 위치하는 색 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 차광 부재를 더 포함하며, 상기 색 필터와 상기 차광 부재는 부분적으로 중첩할 수 있다.
이상과 같은 액정 표시 장치는 상전이 온도가 높은 액정층을 사용함에 따라 발생하는 블랙 휘도 저하를 극복하고 우수한 명암비를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 회로도이다.
도2은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이다.
도3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막/화소 전극 두께 비에 대한 블랙 휘도 상대 분율 그래프이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막/화소 전극 두께 비에 대해 각 탄성 계수를 가지는 액정 물성에 대한 그래프이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극의 두께별 블랙 휘도 상대 분율에 대한 그래프이다.
그러면 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 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 그 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도1을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소(PX)는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL) 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL), 분압 기준 전압을 전달하는 분압 기준 전압선(RL)을포함하는 복수의 신호선, 그리고 복수의 신호선에 연결되어 있는 제1, 제2 및 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc), 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)를 포함한다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자 및 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
게이트선(GL)에 게이트 온 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온된다. 이에 따라 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압은 턴 온된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통하여 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된다. 이 때 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된 데이터 전압은 서로 동일하고, 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)는 공통 전압과 데이터 전압의 차이만큼 동일한 값으로 충전된다. 이와 동시에, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 턴 온된 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압된다. 이에 의해 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압 값은 공통 전압과 분압 기준 전압의 차이에 의해 낮아지게 된다. 즉, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압은 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압보다 더 높게 된다.
이처럼, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 서로 달라지게된다. 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 서로 다르므로 제1 부화소와 제2 부화소에서 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르게 되고 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라진다. 따라서 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있으며 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.
도시한 실시예에서는 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압을 다르게 하기 위하여, 제2 액정 축전기(Clcb)와 분압 기준 전압선(RL)에 연결된 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하였지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제2 액정 축전기(Clcb)를 감압(step-down) 축전기에 연결할 수도 있다. 구체적으로, 감압 게이트선에연결된 제1 단자, 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결된 제2 단자, 그리고 감압 축전기에 연결된 제3 단자를 포함하는 제3 스위칭 소자를 포함하여, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전하량의 일부를 감압 축전기에 충전되도록 하여, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb)가 각기 서로 다른 데이터선에 연결되어, 서로 다른 데이터 전압을 인가받도록 함으로써, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 이외에, 다른 여러 가지 방법에 의하여, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다.
그러면, 도 2 내지 도 6을 참고하여, 도 1에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 간단히 설명한다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이고, 도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막/화소 전극 두께 비에 대한 블랙 휘도 상대 분율 그래프이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막/화소 전극 두께 비에 대해 각 탄성 계수를 가지는 액정 물성에 대한 그래프이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극의 두께별 블랙 휘도 상대 분율에 대한 그래프이다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 분압 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다.
게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 제3 게이트 전극(124c) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
분압 기준 전압선(131)은 제1 유지 전극(135, 136), 그리고 기준 전극(137)을 포함한다. 분압 기준 전압선(131)에 연결되어 있지는 않으나, 제2 부화소 전극(191b)과 중첩하는 제2 유지 전극(138, 139)이 위치되어 있다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 위치한다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b) 및 제3 반도체(154c)가 위치한다.
반도체(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 위치한다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)를 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173a) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
데이터 도전체 및 그 아래에 위치되어 있는 반도체 및 저항성 접촉 부재는 하나의 마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 섬형 반도체(154a)와 함께 하나의 제1 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)는 제2 섬형 반도체(154b)와 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 반도체(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)는 제3 섬형 반도체(154c)와 함께 하나의 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체(154c)에 형성된다.
제2 드레인 전극(175b)은 제3 소스 전극(173c)과 연결되어 있으며, 넓게 확장된 확장부(177)를 포함한다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 제1 보호막(180p)이 위치한다. 제1 보호막(180p)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제1 보호막(180p)은 색 필터(230)의 안료가 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1 보호막(180p) 위에는 색 필터(230)가 위치한다. 색 필터(230)는 서로 인접한 두 개의 데이터선을 따라 세로 방향으로 뻗어 있다.
색필터(230) 위에는 제2 보호막(180q)이 위치한다.
제2 보호막(180q)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제2 보호막(180q)은 색 필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색 필터(230)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)을 드러내는 제1 접촉 구멍(contact hole)(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)이 위치한다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q), 그리고 게이트 절연막(140)에는 기준 전극(137)의 일부와 제3 드레인 전극(175c)의일부를 드러내는 제3 접촉 구멍(185c)이 위치하고, 제3 접촉 구멍(185c)은 연결 부재(195)가 덮고 있다. 연결 부재(195)는 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 드러나 있는 기준 전극(137)과 제3 드레인 전극(175c)을 전기적으로 연결한다.
제2 보호막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 위치한다. 각 화소 전극(191)은 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121)을 중심으로 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다. 화소 전극(191)은 ITO 및 IZO 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가받는다. 이때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 크게 된다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
화소 전극 위에는 하부 배향막(11)이 위치한다. 하부 배향막(11)은 수직 배향막으로 이루어질 수 있고, 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane), 폴리 이미드(Polyimide) 등의 배향 물질로 이루어질 수 있다.
특히 본 발명의 일례로써 화소 전극 대비 하부 배향막의 두께비가 중요하다. 본 발명에 따르면 화소 전극 대비 하부 배향막의 두께 비율은 약1.4 이상 약 2.0이며, 특히 두께 비율이 증가할 수록 액정 표시 장치의 블랙 휘도는 감소한다. 한편, 상기 비율이 2.0 이상이 되는 경우는 블랙 휘도가 감소하는 효과가 미미하여 별다른 효과가 발생하지 않는다.
또한 발명의 일례로써 화소 전극(191)의 두께는 약450Å이다. 화소 전극의 두께가 감소하는 경우 이에 대한 화소 전극 대비 배향막의 두께비는 증가한다. 특히 상기 450Å 두께의 화소 전극은 화소 전극 대비 배향막의 두께비가 고정된 경우에 효과적이며, 일례로써 두께비가 약1.2인 경우이다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270) 위에는 상부 배향막(도시하지 않음)이 위치하며 상부 배향막은 수직 배향막일 수 있다.
공통 전극(270) 위에 차광 부재(220)가 위치한다. 본 발명의 일례로써 차광 부재(220)가 상부 기판(200)에 위치하는 경우를 설명 및 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 차광 부재(220)가 하부 기판(100)에 위치할 수 있음은 물론이다.
차광 부재(220)는 데이터선(171)을 따라 뻗어 있으며, 인접한 두 개의 색 필터(230) 사이에 위치된다. 차광 부재(220)의 폭은 데이터선(171)의 폭보다 넓을 수 있다. 이처럼, 차광 부재(220)의 폭을 데이터선(171)의 폭보다 넓게 형성함으로써, 외부에서 입사된 빛이, 금속인 데이터선(171) 표면에서 반사되는 것을 차광 부재(220)가 방지할 수 있다. 따라서, 데이터선(171) 표면에서 반사된 빛이 액정층(3)을 통과한 빛과 간섭됨으로써, 액정 표시 장치의 콘트라스트비가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
본발명의 일 실시예에 따른 액정층(3)은 상전이 온도가 높은 물질로서 액정의 폭 대비 길이(length to breadth ratio)가 큰 물질로 이루어진다. 이와 같은 물질을 사용함에 따라 액정층의 탄성 계수(K33)이 증가하는데, 표 1에 나타난 바와 같이 탄성 계수 값이 큰 액정층을 사용하는 액정 표시 장치는 블랙 휘도가 증가한다.
제1 액정(℃) 제2 액정(℃) 제2액정/제1 액정
상전이 온도 85 110 -
탄성계수(30℃) 14.3 17.9 1.25
블랙 휘도 0.14 0.16 1.14
따라서 본 발명의 일 실시예와 같이 수직 배향 모드의 액정 표시 장치는 블랙 휘도가 증가함에 따라 명암비가 낮아진다.
구체적으로 상기 액정층은 액정층의 상전이 온도는 약 85℃ 내지 약 110℃이며, 상기 액정의 탄성 계수는 30℃에서 약 14 내지 19이다. 즉 상전이 온도가 높은 액정을 포함하는 것이 본 발명의 일례이다.
도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극에 대한 배향막의 비율 대비 블랙 휘도를 살펴본다. 구체적으로 1) 상전이 온도가 75℃이고 30℃에서 탄성 계수가 11.8인 경우, 2) 상전이 온도가 85℃이고 30℃에서 탄성 계수가 14.3인 경우, 3) 상전이 온도가 110℃이고 30℃에서 탄성 계수가 17.9인 경우를 나누어 살펴본다. 도 4를 참조하면, 각각의 경우에도 공통적으로 화소 전극에 대한 배향막의 두께비가 증가할수록 블랙 휘도가 감소함을 알 수 있다. 다만 두께 비율이 증가하는 경우에도 상전이 온도가 높은 액정층의 블랙 휘도가 상대적으로상전이 온도가 낮은 액정층의 블랙 휘도보다 높다.
이러한 특성은 도 5에 나타나는데, 두께비가 어떠한 값을 가지든지 상전이 온도가 높은 액정층은 상전이 온도가 낮은 액정층 보다 높은 블랙 휘도를 나타낸다. 이는 상전이 온도가 높은 경우, 다른 어떠한 조건이 변경되더라도 블랙 휘도는 상대적으로 증가함을 나타낸다.
또한 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극의 두께에 대한 블랙 휘도를 살펴본다. 도 6에서는 30℃에서의 탄성 계수가 17.9인 액정층에 대해 각각 다른 화소 전극 두께(450Å, 650Å, 850Å)로 실험하였다.
공통적으로, 화소 전극에 대한 배향막의 두께가 커질수록 블랙 휘도가 저하함을 확인하였다. 다만 화소 전극 대비 배향막의 두께비 퍼센트가 200 이상이 되는 경우 포화되어 별다른 효과를 나타내지 않았다.
또한, 각각의 경우에 대해서는 화소 전극의 두께가 낮을수록 낮은 블랙 휘도를 나타냈다. 즉 화소 전극의 두께가 450Å인 경우가 가장 낮은 블랙 휘도를 나타냈고, 그 다음으로 650Å인 경우, 다음으로 850Å순으로 낮은 블랙 휘도를 나타냈다.
따라서, 도 4 내지 6을 참조하면, 화소 전극 대비 배향막의 두께가 일정한 경우에는 낮은 블랙 휘도를 위해 화소 전극의 두께가 450Å이하인 것이 바람직하며, 화소 전극 대비 배향막의 두께비가 변경 가능한 경우에는 상기 두께비가 1.4 내지 2.0인 것이 블랙 휘도를 감소시키고 명암비를 증가시키는데 효과적임을 알 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.
GL, 121: 게이트선 RL, 131: 분압 기준 전압선
DL, 171: 데이터선 Clca, Clab: 액정 축전기
Qa, Qb, Qc: 스위칭 소자(박막 트랜지스터)
110, 210: 기판 124a, 124b, 124c: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154a, 154b, 154c, 157: 반도체
163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c: 저항성 접촉 부재
173a, 173b, 173c: 소스 전극 175a, 175b, 175c: 드레인 전극
180p, 180q: 보호막 191a, 191b: 부화소 전극
220: 차광 부재 230: 색 필터

Claims (15)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선 위에 위치하는 제1 보호막,
    상기 제1 보호막 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 위치하는 배향막,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 및
    상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    상기 배향막의 두께는 상기 화소 전극의 두께보다 두꺼운 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 액정층의 상전이 온도는 약 85℃ 내지 약110℃인 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 액정층의 탄성 계수는 30℃에서 14 내지 19인 액정 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 화소 전극 대비 상기 배향막의 두께 비는 약1.4 이상 약 2.0 이하인 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 두께비가 증가할수록 블랙 휘도가 감소하는 액정 표시 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 화소 전극의 두께는 약 450Å 이하인 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 화소 전극 대비 상기 배향막의 두께 비는 약1.2인 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 화소 전극의 두께가 작을수록 블랙 휘도가 감소하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 복수의 미세 가지부 및 줄기부를 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결된 박막 트랜지스터를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 화소 전극은 상기 게이트선을 사이에 두고 이격된 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극을 포함하며,
    상기 박막 트랜지스터는 상기 제1 부화소 전극에 연결된 제1 박막 트랜지스터와 상기 제2 부화소 전극에 연결된 제2 박막 트랜지스터를 포함하는 표시 장치.
  12. 제10항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 상기 줄기부와 상기 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 상기 복수의 미세 가지부를 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함하며, 상기 공통 전극은 면 형인 액정 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 제1 보호막과 상기 화소 전극 사이에 위치하는 색 필터를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 차광 부재를 더 포함하며,
    상기 색 필터와 상기 차광 부재는 부분적으로중첩하는 액정 표시 장치.
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