KR20160086518A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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백승진
김상일
박명환
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보는 루프층 그리고 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 위치하고, 액정 물질을 포함하는 복수의 미세 공간(Microcavity)으로 구성된 액정층을 포함하고, 상기 복수의 미세 공간은 각각 적어도 2개의 화소에 대응하고, 하나의 미세 공간 내에 위치하면서 서로 이웃하는 화소 사이의 제1 차광 부재의 폭과 서로 이웃하는 미세 공간 사이의 제2 차광 부재의 폭은 서로 다르다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
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 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 가운데 하나로써, 픽셀에 복수의 미세 공간(micro cavity)을 형성하고, 여기에 액정을 채워 디스플레이를 구현하는 기술이 개발되고 있다. 종래의 액정 표시 장치에서는 두 장의 기판이 사용되었으나, 이 기술은 하나의 기판 위에 구성 요소들을 형성함으로써 장치의 무게, 두께 등을 줄일 수 있다.
복수의 미세 공간을 형성하는 디스플레이 장치에서 복수의 미세 공간을 구획하기 위해 격벽이 존재한다. 이러한 격벽 부분에서 배향 불량이 발생할 수 있고, 이러한 문제를 고려하여 격벽에 대응하는 차광 부재의 폭을 넓힐 수 있다. 하지만, 차광 부재의 폭이 넓어지면 개구율이 감소할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개구율이 향상된 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보는 루프층 그리고 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 위치하고, 액정 물질을 포함하는 복수의 미세 공간(Microcavity)으로 구성된 액정층을 포함하고, 상기 복수의 미세 공간은 각각 적어도 2개의 화소에 대응하고, 하나의 미세 공간 내에 위치하면서 서로 이웃하는 화소 사이의 제1 차광 부재의 폭과 서로 이웃하는 미세 공간 사이의 제2 차광 부재의 폭은 서로 다르다.
상기 복수의 화소는 상기 박막 트랜지스터에 연결된 게이트선 방향을 따라 서로 이웃하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소를 포함하고, 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소를 포함하는 단위 화소는 상하좌우로 반복 배열되고, 상기 단위 화소는 하나의 미세 공간에 대응할 수 있다.
상기 서로 이웃하는 미세 공간 사이에 격벽부가 위치할 수 있다.
상기 제1 화소, 상기 제2 화소, 및 상기 제3 화소는 각각 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소일 수 있다.
상기 복수의 화소는 행렬로 배열되고, 상기 행렬은 서로 이웃하는 제1 행과 제2 행을 포함하고, 상기 제1 행에 위치하는 하나의 미세 공간의 상기 적색 화소, 상기 녹색 화소, 및 상기 청색 화소의 배열 순서는 상기 제2 행에 위치하는 하나의 미세 공간의 상기 적색 화소, 상기 녹색 화소, 및 상기 청색 화소의 배열 순서가 서로 다를 수 있다.
상기 기판 위에 위치하는 색필터를 더 포함하고, 상기 색필터는 상기 적색 화소, 상기 녹색 화소, 및 상기 청색 화소 각각에 대응하는 적색 색필터, 녹색 색필터, 및 청색 색필터를 포함하고, 하나의 미세 공간 내에 위치하면서 서로 이웃하는 색필터 사이에 제1 차광 부재가 위치하고, 상기 서로 이웃하는 미세 공간 각각의 색필터 사이에 제2 차광 부재가 위치할 수 있다.
상기 격벽부는 상기 제2 차광 부재와 중첩할 수 있다.
상기 복수의 화소는 행렬로 배열되고, 상기 행렬은 서로 이웃하는 제1 행과 제2 행을 포함하고, 상기 제1 행에 위치하는 제1 미세 공간과 상기 제2 행에 위치하는 제2 미세 공간은 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 행렬의 동일한 열에는 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소 중 동일한 화소가 배열될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터에 연결된 데이터선을 더 포함하고, 상기 데이터선은 하나의 미세 공간 내에 위치하면서 서로 이웃하는 화소 사이의 제1 데이터선과 상기 서로 이웃하는 미세 공간 사이에 위치하는 제2 데이터선을 포함하고, 상기 제1 데이터선은 상기 제1 차광 부재와 중첩하고, 상기 제2 데이터선은 상기 제2 차광 부재와 중첩할 수 있다.
상기 제2 미세 공간의 배치는 상기 제1 미세 공간의 배치에서 하나의 화소 간격만큼 어긋날 수 있다.
상기 제1 행에 위치하는 제2 차광 부재와 상기 제2 행에 위치하는 제2 차광 부재는 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 제1 미세 공간의 배치는 3행마다 반복될 수 있다.
상기 복수의 화소는 행렬로 배열되고, 상기 행렬은 서로 이웃하는 제1 행과 제2 행을 포함하고, 상기 제1 행에 위치하는 제1 미세 공간과 상기 제2 행에 위치하는 제2 미세 공간은 서로 나란하게 배치될 수 있다.
상기 행렬의 동일한 열에는 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소 중 서로 다른 화소를 포함하여 배열될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터에 연결된 데이터선을 더 포함하고, 상기 데이터선은 하나의 미세 공간 내에 위치하면서 서로 이웃하는 화소 사이의 제1 데이터선과 상기 서로 이웃하는 제2 미세 공간 사이에 위치하는 제2 데이터선을 포함하고, 상기 제1 데이터선은 상기 제1 차광 부재와 중첩하고, 상기 제2 데이터선은 상기 제2 차광 부재와 중첩할 수 있다.
상기 제1 행에 위치하는 제2 차광 부재와 상기 제2 행에 위치하는 제2 차광 부재는 서로 나란하게 배치될 수 있다.
상기 루프층 아래 위치하고, 상기 미세 공간을 사이에 두고 상기 화소 전극과 마주보는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 공통 전극과 상기 루프층 사이에 위치하는 하부 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 루프층은 상기 제1 미세 공간과 상기 제2 미세 공간 사이에서 상기 격벽부를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 화소에 대응하는 미세 공간을 형성하여 격벽 개수를 줄일 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.
또한, 화소가 묶여 있는 미세 공간 구조를 각 행마다 화소 단위만큼 시프트하도록 형성하거나 하나의 미세 공간 구조 내에서 각 화소 배치를 각 행마다 시프트하도록 형성함으로써 색 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 공간 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5a는 도 4의 절단선 A-A를 따라 자른 단면도이다.
도 5b는 도 4의 절단선 B-B를 따라 자른 단면도이다.
도 5c는 도 4의 절단선 C-C를 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세 공간 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다. 도 1은 복수의 미세 공간(305)에 각각에 대응하는 복수의 화소 가운데 일부분인 3 * 3 화소 부분을 나타내고, 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 이러한 화소가 상하좌우로 반복 배열될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 기판(110) 위에 게이트선(121)이 및 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 게이트 전극(124)을 포함한다. 유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 실질적으로 수직하게 뻗은 한 쌍의 세로부(135a) 및 한 쌍의 세로부(135a)의 끝을 서로 연결하는 가로부(135b)를 포함한다. 유지 전극(135a, 135b)은 화소 전극(191)을 둘러싸는 구조를 가진다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171) 하부에 위치하는 반도체층(151), 소스/드레인 전극의 하부 및 박막 트랜지스터(Q)의 채널 부분에 위치하는 반도체층(154)이 형성되어 있다.
각 반도체층(151, 154) 위이며, 데이터선(171), 소스/드레인 전극의 사이에는 복수의 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수 있는데, 도면에서는 생략되어 있다. 본 실시예에서 데이터선(171)은 제1 데이터선(171a) 및 제2 데이터선(171b)을 포함한다. 제1 데이터선(171a)은 후술하는 하나의 미세 공간(305) 내에서 서로 이웃하는 색필터(230) 사이에 위치하는 제1 차광 부재(220b1)와 중첩하고, 제2 데이터선(171b)은 서로 이웃하는 미세 공간(305) 사이의 격벽부(PWP)와 대응하는 제2 차광 부재(220b2)와 중첩할 수 있다.
각 반도체층(151, 154) 및 게이트 절연막(140) 위에 소스 전극(173) 및 소스 전극(173)과 연결되는 데이터선(171), 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175)가 형성되어 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 박막 트랜지스터(Q)를 형성하며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층 부분(154)에 형성된다.
데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에는 제1 층간 절연막(180a)이 형성되어 있다. 제1 층간 절연막(180a)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 층간 절연막(180a) 위에는 색필터(230) 및 차광 부재(220a, 220b)가 형성되어 있다.
먼저, 차광 부재(220a, 220b)는 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 이루어져 있으며, 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성되어 있다. 차광 부재(220a, 220b)의 개구부에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 차광 부재(220a, 220b)는 게이트선(121)과 평행한 방향을 따라 형성된 가로 차광 부재(220a)와 데이트선(171)과 평행한 방향을 따라 형성된 세로 차광 부재(220b)를 포함한다.
색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다. 색필터(230)는 인접하는 화소마다 서로 다른 색을 표시하는 물질로 형성되어 있을 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220a, 220b)의 위에는 이를 덮는 제2 층간 절연막(180b)이 형성되어 있다. 제2 층간 절연막(180b)은 규소 질화물(SiNx)와 규소 산화물(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
색필터(230)와 차광 부재(220a, 220b)의 두께 차이로 인하여 단차가 발생된 경우에는 제2 층간 절연막(180b)을 유기 절연물로 형성하여 단차를 줄이거나 제거할 수 있다.
색필터(230), 차광 부재(220a, 220b) 및 층간 절연막(180a, 180b)에는 드레인 전극(175)을 노출하는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다.
제2 층간 절연막(180b) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 전체적인 모양이 사각형이며 가로 줄기부(191a) 및 이와 교차하는 세로 줄기부(191b)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 가로 줄기부(191a)와 세로 줄기부(191b)에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역은 복수의 미세 가지부(191c)를 포함한다. 또한, 본 실시예에서 화소 전극(191)의 좌우 외곽에서 미세 가지부(191c)를 연결하는 외곽 줄기부(191d)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서 외곽 줄기부(191d)는 화소 전극(191)의 좌우 외곽에 위치하나, 화소 전극(191)의 상부 또는 하부까지 연장되어 위치할 수도 있다.
화소 전극(191)의 미세 가지부(191c)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부와 대략 40도 내지 45도의 각을 이룬다. 또한, 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부는 서로 직교할 수 있다. 또한, 미세 가지부의 폭은 점진적으로 넓어지거나 미세 가지부(191c)간의 간격이 다를 수 있다.
화소 전극(191)은 세로 줄기부(191b)의 하단에서 연결되고, 세로 줄기부(191b)보다 넓은 면적을 갖는 연장부(197)를 포함하고, 연장부(197)에서 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
지금까지 설명한 박막 트랜지스터(Q) 및 화소 전극(191)에 관한 설명은 하나의 예시이다. 따라서, 박막 트랜지스터 구조 및 화소 전극 디자인은 본 실시예에서 설명한 구조에 한정되지 않고, 측면 시인성을 향상시키기 위해 박막 트랜지스터 구조 및 화소 전극 디자인을 변형하여 본 발명의 일실시예에 따른 내용을 적용할 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 하부 배향막(11)이 형성되어 있고, 하부 배향막(11)은 수직 배향막일 수 있다. 하부 배향막(11)은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 또는 폴리 이미드(Polyimide) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되는 물질들 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
하부 배향막(11)과 대향하는 부분에 상부 배향막(21)이 위치하고, 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21) 사이에는 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 미세 공간(305)에는 액정 분자를 포함하는 액정 물질(310)이 주입되어 있고, 미세 공간(305)은 입구부(307)를 갖는다. 미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 열 방향 다시 말해 세로 방향을 따라 복수개 형성될 수 있다. 본 실시예에서 배향막(11, 21)을 형성하는 배향 물질과 액정 분자를 포함하는 액정 물질(310)은 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간(305)에 주입될 수 있다. 본 실시예에서 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 위치에 따라 구별되는 것일 뿐이고, 도 3에 도시한 바와 같이 서로 연결될 수 있다. 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 동시에 형성될 수 있다.
미세 공간(305)은 게이트선(121)과 중첩하는 부분에 위치하는 복수의 트렌치(307FP)에 의해 세로 방향으로 나누어짐으로써 복수개의 미세 공간(305)을 형성하며, 복수의 미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 열 방향 다시 말해 세로 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한 이후에 설명하는 격벽부(PWP)에 의해 미세 공간(305)은 가로 방향으로 나누어짐으로써 복수개의 미세 공간(305)을 형성하며, 복수의 미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 행 방향 다시 말해 게이트선(121)이 뻗어 있는 가로 방향을 따라 형성될 수 있다. 본 실시예에서 복수개 형성된 미세 공간(305) 각각은 둘 이상의 화소에 대응할 수 있고, 화소는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 의해 정의될 수 있는 영역일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 화소는 화면을 구성하고 있는 최소 단위의 명암의 점에 대응할 수 있다. 본 실시예에서 하나의 미세 공간(305)은 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B) 각각에 대응하는 적색 색필터, 녹색 색필터, 및 청색 색필터에 대응할 수 있다.
상부 배향막(21) 위에는 공통 전극(270), 하부 절연층(350)이 위치한다. 공통 전극(270)은 공통 전압을 인가 받고, 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)과 함께 전기장을 생성하여 두 전극 사이의 미세 공간(305)에 위치하는 액정 물질(310)가 기울어지는 방향을 결정한다. 공통 전극(270)은 화소 전극(191)과 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 하부 절연층(350)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 위에 형성되는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예로 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 하부에 형성되어 수평 전계 모드에 따른 액정 구동도 가능하다.
하부 절연층(350) 위에 루프층(Roof Layer; 360)이 위치한다. 루프층(360)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 사이 공간인 미세 공간(305)이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 루프층(360)은 포토 레지스트 또는 그 밖의 유기 물질을 포함할 수 있다.
루프층(360) 위에 상부 절연층(370)이 위치한다. 상부 절연층(370)은 루프층(360)의 상부면과 접촉할 수 있다. 상부 절연층(370)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 형성될 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 상부 절연층(370)은 루프층(360)의 측면부를 덮을 수 있고, 변형 실시예로 하부 절연층(350), 루프층(360) 및 상부 절연층(370)의 측벽이 실질적으로 동일하게 정렬되도록 형성될 수 있다.
상부 절연층(370) 위에 캐핑층(390)이 위치한다. 캐핑층(390)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다. 본 실시예에서 캐핑층(390)은 상부 절연층(370) 상부뿐만 아니라 트렌치(307FP)에도 위치할 수 있다. 이 때, 캐핑층(390)은 트렌치(307FP)에 의해 노출된 미세 공간(305)의 입구부(307)를 덮을 수 있다. 본 실시예에서는 트렌치(307FP)에서 액정 물질이 제거된 것으로 도시하였으나, 미세 공간(305)에 주입되고 남은 액정 물질이 트렌치(307FP)에 잔존할 수도 있다.
본 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 격벽부(PWP)가 형성되어 있다. 격벽부(PWP)는 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향을 따라 형성될 수 있고, 루프층(360)에 의해 덮일 수 있다. 격벽부(PWP)에는 공통 전극(270), 하부 절연층(350), 루프층(360) 및 상부 절연층(370)이 채워져 있는데 이러한 구조물이 격벽(Partition Wall)을 형성함으로써 미세 공간(305)을 구획 또는 정의할 수 있다. 본 실시예에서는 미세 공간(305) 사이에 격벽부(PWP)와 같은 격벽 구조가 있기 때문에 기판(110)이 휘더라도 발생하는 스트레스가 적고, 셀 갭(Cell Gap)이 변경되는 정도가 감소할 수 있다.
본 실시예에서 격벽부(PWP)는 가로 방향으로 3개의 화소마다 형성될 수 있다. 이에 따라 미세 공간(305)은 3개의 화소에 대응할 수 있다. 예를 들어, 복수의 화소는 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)는 단위 화소를 구성하고, 이러한 단위 화소는 상하좌우로 반복 배열될 수 있다. 즉, 단위 화소는 하나의 미세 공간에 대응할 수 있다. 이 때, 서로 이웃하는 적색 화소(R)와 청색 화소(B) 사이에 격벽부(PWP)가 형성될 수 있다.
본 실시예에서 세로 차광 부재(220b)는 제1 차광 부재(220b1)와 제2 차광 부재(220b2)를 포함한다. 하나의 미세 공간(305) 내에 위치하는 3개의 화소들 사이에 제1 차광 부재(220b1)가 위치하고, 서로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 제2 차광 부재(220b2)가 위치한다. 서로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 격벽부(PWP)가 형성되어 있기 때문에 격벽부(PWP)는 제2 차광 부재(220b2)와 중첩할 수 있다.
본 실시예에서 제1 차광 부재(220b1)의 제1 폭(d1)은 제2 차광 부재(220b2)의 제2 폭(d2)과 다르다. 제2 차광 부재(220b2)는 격벽부(PWP)로 인해 발생하는 빛샘을 방지하기 위해 제1 차광 부재(220b1)보다 상대적으로 더 넓은 폭을 갖도록 형성한다. 본 실시예와 같이 2개 이상의 화소에 대응하도록 미세 공간(305)이 차지하는 영역을 넓히게 되면 종래에 각 화소마다 형성되어 있던 격벽부(PWP)를 일부 제거할 수 있다. 따라서, 개구율을 향상시킬 수 있다.
도시하지 않았으나, 기판(110) 및 캐핑층(390) 바깥쪽 면부에 편광자가 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 공간 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 5a는 도 4의 절단선 A-A를 따라 자른 단면도이다. 도 5b는 도 4의 절단선 B-B를 따라 자른 단면도이다. 도 5c는 도 4의 절단선 C-C를 따라 자른 단면도이다.
도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 게이트선이 뻗어 있는 방향으로 형성되는 가로 차광 부재(220a), 가로 차광 부재(220a)와 교차하면서 데이터선이 뻗어 있는 방향으로 형성되는 세로 차광 부재(220b)를 포함한다. 복수의 화소가 행렬로 배열되어 있고, 세로 차광 부재(220b) 사이에 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)가 배치되어 있다. 행렬에서 세로 방향으로 서로 이웃하는 두 행을 각각 제1 행 및 제2 행이라고 할 때, 제1 행 및 제2 행에서 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)가 순차적으로 반복 배열되어 있다. 본 실시예에서 하나의 미세 공간(305)은 3개의 화소에 대응할 수 있다. 이 때, 제1 행에 위치하는 하나의 미세 공간에서 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)의 배열 순서는 제2 행에 위치하는 하나의 미세 공간의 화소의 배열 순서가 서로 다를 수 있다.
도 4에 도시된 행렬 중에서 첫번째 행을 제1 행, 두번째 행을 제2 행, 세번째 행을 제3 행으로 가정할 때, 제1 행에 위치하는 하나의 미세 공간(305a)에는 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B) 순서로 배열되어 있고, 제2 행에 위치하는 하나의 미세 공간(305b)에는 녹색 화소(G), 청색 화소(B), 및 적색 화소(R) 순서로 배열되어 있으며, 제3 행에 위치하는 하나의 미세 공간(305c)에는 청색 화소(B), 적색 화소(R), 및 녹색 화소(G) 순서로 배열되어 있다.
본 실시예에서는 행렬의 동일한 열에는 동일한 화소가 배열되어 있고, 제1 행에 위치하는 제1 미세 공간(305a)과 제2 행에 위치하는 제2 미세 공간(305b), 및 제3 행에 위치하는 제3 미세 공간(305c)은 서로 어긋나게 배치되어 있다. 구체적으로, 제1 미세 공간(305a)과 제2 미세 공간(305b)은 하나의 화소 간격만큼 어긋나게 배치되고, 제2 미세 공간(305b)과 제3 미세 공간(305c)도 하나의 화소 간격만큼 어긋나게 배치되어 있다. 각 행에서의 미세 공간의 배치 및 화소의 배치는 3행마다 반복될 수 있다.
도 4 및 도 5a를 참고하면, 제1 행에서 제1 미세 공간(305a)은 적색 색필터(230R), 녹색 색필터(230G), 및 청색 색필터(230B)에 대응하고, 제1 미세 공간(305a) 내벽에는 배향막(11, 21)이 형성되어 있다. 적색 색필터(230R)와 녹색 색필터(230G) 사이 및 녹색 색필터(230G)와 청색 색필터(230B) 사이에 위치하는 제1 차광 부재(220b1)의 폭은 서로 이웃하는 2개의 제1 미세 공간(305a) 사이의 격벽부(PWP)에 대응하는 제2 차광 부재(220b2)의 폭보다 작다. 따라서, 제1 행에서는 격벽부(PWP)에서 떨어져 위치하는 녹색 색필터(230G)에 대응하는 녹색 화소(G)에서 투과율이 상대적으로 극대화 될 수 있다.
도 4 및 도 5b를 참고하면, 제2 행에서 제2 미세 공간(305b)은 녹색 색필터(230G), 청색 색필터(230B), 및 적색 색필터(230R)에 대응하고, 제2 미세 공간(305b) 내벽에는 배향막(11, 21)이 형성되어 있다. 녹색 색필터(230G)와 청색 색필터(230B) 사이 및 청색 색필터(230B)와 적색 색필터(230R) 사이에 위치하는 제1 차광 부재(220b1)의 폭은 서로 이웃하는 2개의 제2 미세 공간(305b) 사이의 격벽부(PWP)에 대응하는 제2 차광 부재(220b2)의 폭보다 작다. 따라서, 제2 행에서는 격벽부(PWP)에서 떨어져 위치하는 청색 색필터(230B)에 대응하는 청색 화소(B)에서 투과율이 상대적으로 극대화 될 수 있다.
도 4 및 도 5c를 참고하면, 제3 행에서 제3 미세 공간(305c)은 청색 색필터(230B), 적색 색필터(230R), 및 녹색 색필터(230G)에 대응하고, 제3 미세 공간(305c) 내벽에는 배향막(11, 21)이 형성되어 있다. 청색 색필터(230B)와 적색 색필터(230B) 사이 및 적색 색필터(230R)와 녹색 색필터(230G) 사이에 위치하는 제1 차광 부재(220b1)의 폭은 서로 이웃하는 2개의 미세 공간(305a) 사이의 격벽부(PWP)에 대응하는 제2 차광 부재(220b2)의 폭보다 작다. 따라서, 제3 행에서는 격벽부(PWP)에서 떨어져 위치하는 적색 색필터(230R)에 대응하는 적색 화소(R)에서 투과율이 상대적으로 극대화 될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 행에서 3개의 화소를 묶어 하나의 미세 공간(305)을 형성함으로써 개구율을 감소시키는 격벽부(PWP)의 개수를 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 각 행마다 하나의 화소 간격만큼 미세 공간(305)이 시프트되어 녹색 화소(G), 청색 화소(B), 및 적색 화소(R)의 상대 투과율이 반복적으로 극대화된다. 따라서, 액정 표시 장치 전체적으로 적색, 녹색 및 청색의 색 특성을 균일하게 유지할 수 있다.
도 1 및 도 3에서 설명한 바와 같이 세로 차광 부재(220b)에 포함되는 제1 차광 부재(220b1)와 제2 차광 부재(220b2)는 각각 제1 데이터선(171a) 및 제2 데이터선(171b)과 중첩할 수 있다. 본 실시예에서 하나의 세로 차광 부재(220b)는 제1 행의 제2 차광 부재(220b2), 제2 행의 제1 차광 부재(220b1), 및 제3 행의 제1 차광 부재(220b1)의 순서로 반복 배열될 수 있다. 다시 말해, 제1 행에 위치하는 제2 차광 부재(220b2)와 제2 행에 위치하는 제2 차광 부재(220b2), 및 제3 행에 위치하는 제2 차광 부재(220b2)는 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세 공간 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 게이트선이 뻗어 있는 방향으로 형성되는 가로 차광 부재(220a), 가로 차광 부재(220a)와 교차하면서 데이터선이 뻗어 있는 방향으로 형성되는 세로 차광 부재(220b)를 포함한다. 복수의 화소가 행렬로 배열되어 있고, 세로 차광 부재(220b) 사이에 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)가 배치되어 있다. 행렬에서 세로 방향으로 서로 이웃하는 두 행을 각각 제1 행 및 제2 행이라고 할 때, 제1 행 및 제2 행에서 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)가 순차적으로 반복 배열되어 있다. 본 실시예에서 하나의 미세 공간(305)은 3개의 화소에 대응할 수 있다. 이 때, 제1 행에 위치하는 하나의 미세 공간에서 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)의 배열 순서는 제2 행에 위치하는 하나의 미세 공간의 화소의 배열 순서가 서로 다를 수 있다.
도 6에 도시된 행렬 중에서 첫번째 행을 제1 행, 두번째 행을 제2 행, 세번째 행을 제3 행으로 가정할 때, 제1 행에 위치하는 하나의 미세 공간(305a)에는 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B) 순서로 배열되어 있고, 제2 행에 위치하는 하나의 미세 공간(305b)에는 녹색 화소(G), 청색 화소(B), 및 적색 화소(R) 순서로 배열되어 있으며, 제3 행에 위치하는 하나의 미세 공간(305c)에는 청색 화소(B), 적색 화소(R), 및 녹색 화소(G) 순서로 배열되어 있다.
본 실시예에서는 행렬의 동일한 열에는 서로 다른 화소가 배열되어 있고, 제1 행에 위치하는 제1 미세 공간(305a)과 제2 행에 위치하는 제2 미세 공간(305b), 및 제3 행에 위치하는 제3 미세 공간(305c)은 서로 나란하게 배치되어 있다. 각 행에서의 미세 공간의 배치 및 화소의 배치는 3행마다 반복될 수 있다.
도 6의 절단선 A-A, B-B 및 C-C를 따라 자른 각각의 단면도는 기설명한 도 5a, 도 5b, 및 도 5c와 동일할 수 있다.
도 6 및 도 5a를 참고하면, 제1 행에서 제1 미세 공간(305a)은 적색 색필터(230R), 녹색 색필터(230G), 및 청색 색필터(230B)에 대응하고, 제1 미세 공간(305a) 내벽에는 배향막(11, 21)이 형성되어 있다. 적색 색필터(230R)와 녹색 색필터(230G) 사이 및 녹색 색필터(230G)와 청색 색필터(230B) 사이에 위치하는 제1 차광 부재(220b1)의 폭은 서로 이웃하는 2개의 제1 미세 공간(305a) 사이의 격벽부(PWP)에 대응하는 제2 차광 부재(220b2)의 폭보다 작다. 따라서, 제1 행에서는 격벽부(PWP)에서 떨어져 위치하는 녹색 색필터(230G)에 대응하는 녹색 화소(G)에서 투과율이 상대적으로 극대화 될 수 있다.
도 6 및 도 5b를 참고하면, 제2 행에서 제2 미세 공간(305b)은 녹색 색필터(230G), 청색 색필터(230B), 및 적색 색필터(230R)에 대응하고, 제2 미세 공간(305b) 내벽에는 배향막(11, 21)이 형성되어 있다. 녹색 색필터(230G)와 청색 색필터(230B) 사이 및 청색 색필터(230B)와 적색 색필터(230R) 사이에 위치하는 제1 차광 부재(220b1)의 폭은 서로 이웃하는 2개의 제2 미세 공간(305b) 사이의 격벽부(PWP)에 대응하는 제2 차광 부재(220b2)의 폭보다 작다. 따라서, 제2 행에서는 격벽부(PWP)에서 떨어져 위치하는 청색 색필터(230B)에 대응하는 청색 화소(B)에서 투과율이 상대적으로 극대화 될 수 있다.
도 6 및 도 5c를 참고하면, 제3 행에서 제3 미세 공간(305c)은 청색 색필터(230B), 적색 색필터(230R), 및 녹색 색필터(230G)에 대응하고, 제3 미세 공간(305c) 내벽에는 배향막(11, 21)이 형성되어 있다. 청색 색필터(230B)와 적색 색필터(230B) 사이 및 적색 색필터(230R)와 녹색 색필터(230G) 사이에 위치하는 제1 차광 부재(220b1)의 폭은 서로 이웃하는 2개의 미세 공간(305a) 사이의 격벽부(PWP)에 대응하는 제2 차광 부재(220b2)의 폭보다 작다. 따라서, 제3 행에서는 격벽부(PWP)에서 떨어져 위치하는 적색 색필터(230R)에 대응하는 적색 화소(R)에서 투과율이 상대적으로 극대화 될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 행에서 3개의 화소를 묶어 하나의 미세 공간(305)을 형성함으로써 개구율을 감소시키는 격벽부(PWP)의 개수를 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 하나의 미세 공간 구조 내에서 각 화소 배치를 각 행마다 시프트하도록 형성함으로써 녹색 화소(G), 청색 화소(B), 및 적색 화소(R)의 상대 투과율이 반복적으로 극대화된다. 따라서, 액정 표시 장치 전체적으로 적색, 녹색 및 청색의 색 특성을 균일하게 유지할 수 있다.
도 1 및 도 3에서 설명한 바와 같이 세로 차광 부재(220b)에 포함되는 제1 차광 부재(220b1)와 제2 차광 부재(220b2)는 각각 제1 데이터선(171a) 및 제2 데이터선(171b)과 중첩할 수 있다. 본 실시예에서 하나의 세로 차광 부재(220b)는 제1 차광 부재(220b1)이거나 제2 차광 부재(220b2)일 수 있다. 다시 말해, 제1 행에 위치하는 제2 차광 부재(220b2)와 제2 행에 위치하는 제2 차광 부재(220b2), 및 제3 행에 위치하는 제2 차광 부재(220b2)는 서로 나란하게 배치될 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.
300 희생층 305 미세 공간(microcavity)
307 입구부 307FP 액정 주입부
350 하부 절연층 360 루프층
370 상부 절연층 390 캐핑층

Claims (20)

  1. 복수의 화소를 포함하는 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 화소 전극과 마주보는 루프층 그리고
    상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 위치하고, 액정 물질을 포함하는 복수의 미세 공간(Microcavity)으로 구성된 액정층을 포함하고,
    상기 복수의 미세 공간은 각각 적어도 2개의 화소에 대응하고,
    하나의 미세 공간 내에 위치하면서 서로 이웃하는 화소 사이의 제1 차광 부재의 폭과 서로 이웃하는 미세 공간 사이의 제2 차광 부재의 폭은 서로 다른 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 화소는 상기 박막 트랜지스터에 연결된 게이트선 방향을 따라 서로 이웃하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소를 포함하고, 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소를 포함하는 단위 화소는 상하좌우로 반복 배열되고,
    상기 단위 화소는 하나의 미세 공간에 대응하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 서로 이웃하는 미세 공간 사이에 격벽부가 위치하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 화소, 상기 제2 화소, 및 상기 제3 화소는 각각 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소인 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 복수의 화소는 행렬로 배열되고,
    상기 행렬은 서로 이웃하는 제1 행과 제2 행을 포함하고,
    상기 제1 행에 위치하는 하나의 미세 공간의 상기 적색 화소, 상기 녹색 화소, 및 상기 청색 화소의 배열 순서는 상기 제2 행에 위치하는 하나의 미세 공간의 상기 적색 화소, 상기 녹색 화소, 및 상기 청색 화소의 배열 순서가 서로 다른 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 기판 위에 위치하는 색필터를 더 포함하고, 상기 색필터는 상기 적색 화소, 상기 녹색 화소, 및 상기 청색 화소 각각에 대응하는 적색 색필터, 녹색 색필터, 및 청색 색필터를 포함하고,
    하나의 미세 공간 내에 위치하면서 서로 이웃하는 색필터 사이에 제1 차광 부재가 위치하고, 상기 서로 이웃하는 미세 공간 각각의 색필터 사이에 제2 차광 부재가 위치하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 격벽부는 상기 제2 차광 부재와 중첩하는 액정 표시 장치.
  8. 제3항에서,
    상기 복수의 화소는 행렬로 배열되고,
    상기 행렬은 서로 이웃하는 제1 행과 제2 행을 포함하고,
    상기 제1 행에 위치하는 제1 미세 공간과 상기 제2 행에 위치하는 제2 미세 공간은 서로 어긋나게 배치되는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 행렬의 동일한 열에는 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소 중 동일한 화소가 배열되어 있는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 박막 트랜지스터에 연결된 데이터선을 더 포함하고,
    상기 데이터선은 하나의 미세 공간 내에 위치하면서 서로 이웃하는 화소 사이의 제1 데이터선과 상기 서로 이웃하는 미세 공간 사이에 위치하는 제2 데이터선을 포함하고,
    상기 제1 데이터선은 상기 제1 차광 부재와 중첩하고, 상기 제2 데이터선은 상기 제2 차광 부재와 중첩하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제2 미세 공간의 배치는 상기 제1 미세 공간의 배치에서 하나의 화소 간격만큼 어긋나는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 행에 위치하는 제2 차광 부재와 상기 제2 행에 위치하는 제2 차광 부재는 서로 어긋나게 배치되는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 미세 공간의 배치는 3행마다 반복되는 액정 표시 장치.
  14. 제3항에서,
    상기 복수의 화소는 행렬로 배열되고,
    상기 행렬은 서로 이웃하는 제1 행과 제2 행을 포함하고,
    상기 제1 행에 위치하는 제1 미세 공간과 상기 제2 행에 위치하는 제2 미세 공간은 서로 나란하게 배치되는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 행렬의 동일한 열에는 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소 중 서로 다른 화소를 포함하여 배열되어 있는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 박막 트랜지스터에 연결된 데이터선을 더 포함하고,
    상기 데이터선은 하나의 미세 공간 내에 위치하면서 서로 이웃하는 화소 사이의 제1 데이터선과 상기 서로 이웃하는 제2 미세 공간 사이에 위치하는 제2 데이터선을 포함하고,
    상기 제1 데이터선은 상기 제1 차광 부재와 중첩하고, 상기 제2 데이터선은 상기 제2 차광 부재와 중첩하는 액정 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 행에 위치하는 제2 차광 부재와 상기 제2 행에 위치하는 제2 차광 부재는 서로 나란하게 배치되는 액정 표시 장치.
  18. 제1항에서,
    상기 루프층 아래 위치하고, 상기 미세 공간을 사이에 두고 상기 화소 전극과 마주보는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 공통 전극과 상기 루프층 사이에 위치하는 하부 절연층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 루프층은 상기 제1 미세 공간과 상기 제2 미세 공간 사이에서 상기 격벽부를 포함하는 액정 표시 장치.
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