KR20170143054A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20170143054A
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신동철
신기철
오호길
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 제어력 및 광 투과율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 출광 영역 및 차광 영역을 포함하는 제 1 기판; 제 1 기판 상의 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자; 게이트 라인, 데이터 라인 및 스위칭 소자 상의 제 1 절연막; 제 1 절연막 상에 위치하며, 제 1 절연막의 콘택홀을 통해 상기 스위칭 소자에 연결된 편광 패턴; 및 출광 영역에서 편광 패턴에 연결된 화소 전극을 포함한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 액정 제어력 및 광 투과율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치에 대한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중 하나로서 전극이 형성되어 있는 2개의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층을 포함한다.
액정 표시 장치는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다. 이를 위해, 액정 표시 장치는 광을 제공하는 백라이트 유닛을 필요로 한다.
백라이트 유닛으로부터의 광은 액정 표시 장치의 편광판, 액정층 및 컬러 필터 등을 통과하면서 그 광의 대부분이 반사 또는 흡수에 의해 손실된다. 일반적으로, 백라이트 유닛으로부터 방출된 광 중 약 3% 내지 10% 정도만이 영상을 표시하는데 사용된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 액정 제어력 및 광 투과율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 출광 영역 및 차광 영역을 포함하는 제 1 기판; 제 1 기판 상의 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자; 게이트 라인, 데이터 라인 및 스위칭 소자 상의 제 1 절연막; 제 1 절연막 상에 위치하며, 제 1 절연막의 콘택홀을 통해 스위칭 소자에 연결된 편광 패턴; 및 출광 영역에서 편광 패턴에 연결된 화소 전극을 포함한다.
편광 패턴의 상부면 중 화소 전극과 접촉하는 면은 화소 전극과 접촉하지 않는 면보다 더 큰 면적을 갖는다.
편광 패턴과 화소 전극 간의 접촉 면적은 편광 패턴과 스위칭 소자 간의 접촉 면적보다 더 크다.
편광 패턴과 화소 전극 간의 접촉 면적은 편광 패턴과 스위칭 소자 간의 접촉 면적의 적어도 2배 이상이다.
편광 패턴은 제 1 절연막과 화소 전극 사이에 위치한다.
편광 패턴은 이격되어 위치한 복수의 편광 라인들을 포함한다.
화소 전극은 복수의 편광 라인들과 중첩한다.
화소 전극은 복수의 편광 라인들과 접촉한다.
액정 표시 장치는 서로 인접한 편광 라인들, 제 1 절연막 및 화소 전극에 의해 둘러싸여 정의된 홀을 포함한다.
액정 표시 장치는 홀에 위치한 제 2 절연막을 더 포함한다.
제 2 절연막은 제 1 절연막과 일체로 이루어진다.
복수의 편광 라인들 중 적어도 하나는 스위칭 소자에 연결된다.
액정 표시 장치는 인접한 편광 라인들 간을 연결하는 연결 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
복수의 편광 라인들은 데이터 라인과 실질적으로 평행하다.
액정 표시 장치는 제 1 기판과 제 1 절연막 사이의 컬러 필터; 및 컬러 필터와 제 1 절연막 사이의 색 변환층 중 적어도 하나를 더 포함한다.
액정 표시 장치는 제 1 기판과 이격되어 위치한 제 2 기판; 및 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 위치한 액정층을 더 포함한다.
액정층은 카이럴 도펀트(chiral dopant)를 포함한다.
제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀 갭과 액정층의 유전율 이방성 간의 곱은 270nm 내지 450nm이다.
제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀 갭과 액정층의 피치의 비율은 0.20 내지 0.35이다.
액정 표시 장치는 광을 생성하는 백라이트 유닛을 더 포함하며, 제 2 기판은 제 1 기판과 백라이트 유닛 사이에 위치한다.
백라이트 유닛은 백색광을 출광하는 백색 광원 및 청색광을 출광하는 청색 광원 중 하나를 포함한다.
화소 전극은, 적어도 2개의 면 전극들; 및 인접한 면 전극들을 연결하는 주 연결 전극을 포함한다.
주 연결 전극은 면 전극보다 더 작은 면적을 갖는다.
화소 전극은, 면 전극보다 더 작은 면적을 가지며, 면 전극과 실질적으로 동일한 길이를 갖는 적어도 하나의 보조 전극; 및 보조 전극과 면 전극을 연결하는 보조 연결 전극을 더 포함한다.
보조 연결 전극은 보조 전극보다 더 작은 면적을 갖는다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 서로 이격되어 위치한 제 1 기판 및 제 2 기판; 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 액정층; 제 1 기판 상의 스위칭 소자 및 스위칭 소자에 연결된 화소 전극; 제 2 기판 상의 색 변환층; 색 변환층 상의 절연막; 절연막 상의 편광 패턴; 및 편광 패턴에 연결된 공통 전극을 포함한다.
공통 전극은 편광 패턴과 액정층 사이에 위치한다.
편광 패턴의 상부면 중 공통 전극과 접촉하는 면은 공통 전극과 접촉하지 않는 면보다 더 큰 면적을 갖는다.
편광 패턴은 서로 이격되어 위치한 복수의 편광 라인들을 포함한다.
서로 인접한 편광 라인들, 절연막 및 공통 전극에 의해 둘러싸여 정의된 홀을 포함한다.
액정 표시 장치는 광을 생성하는 백라이트 유닛을 더 포함하며, 제 1 기판은 제 2 기판과 백라이트 유닛 사이에 위치한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 편광 패턴의 대부분이 화소 전극과 접촉하므로 편광 패턴과 화소 전극 간의 저항이 감소한다. 따라서, 편광 패턴을 통해 화소 전극으로 전압이 온전하게 인가될 수 있다. 그러므로 화소 전극에 의한 액정의 제어력이 향상될 수 있다.
둘째, 편광 패턴이 공통 전극과 접촉하므로 공통 전극의 저항이 감소될 수 있다. 따라서, 공통 전극의 공통 신호가 안정화될 수 있다.
셋째, 액정층이 수직 배향된 비틀린 네마틱(vertically-aligned twisted-nematic; VA-TA) 액정 및 카이럴 도펀트(chiral dopant)를 포함하므로 액정 표시 장치의 광 투과율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I`의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 다양한 형상의 화소 전극을 나타낸 도면이다.
도 4a는 도 1의 I-I`의 선을 따라 자른 다른 단면도이다.
도 4b는 도 1의 I-I`의 선을 따라 자른 또 다른 단면도이다.
도 4c는 도 1의 I-I`의 선을 따라 자른 또 다른 단면도이다.
도 5는 복수의 화소들에 대한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 7은 도 6의 I-I`의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 편광 화소 전극의 다른 실시예에 대한 평면도이다.
도 9는 복수의 화소들에 대한 다른 평면도이다.
도 10은 화소 전압에 따른 액정의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 화소 전압에 따른 화소 전극의 광 투과율을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 기준 화소 전극과 제 1 화소 전극의 광 투과율을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 기준 화소 전극과 제 2 화소 전극의 광 투과율을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 화소 전극의 형상 및 배향막의 러빙 공정 여부에 따른 광 투과율의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
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. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 15를 참조로 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I`의 선을 따라 자른 단면도이다.
액정 표시 장치는 복수의 화소(PX)들 및 백라이트 유닛(444)을 포함한다.
하나의 화소(PX)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 기판(301; 이하, 제 1 기판), 스위칭 소자(TFT), 게이트 절연막(311), 제 1 차광층(376a), 색 변환층(195), 보호막(320), 제 1 절연막(356a), 편광 패턴(700), 화소 전극(PE), 제 2 차광층(376b), 제 1 배향막(344a), 하부 기판(302; 이하, 제 2 기판), 공통 전극(330), 제 2 배향막(344b), 편광판(381) 및 액정층(333)을 포함한다.
제 1 기판(301)과 제 2 기판(302)의 마주보는 면들을 각각 해당 기판의 상부면으로 정의하고, 상부면들의 반대편에 위치한 면들을 각각 해당 기판의 하부면으로 정의할 때, 전술된 편광판(381)은 제 2 기판(302)의 하부면 상에 위치한다. 편광 패턴(700)의 투과축과 편광판(381)의 투과축은 직교하는 바, 이들 중 하나의 투과축은 데이터 라인(DL)에 평행하게 배열된다.
편광판(381)은 백라이트 유닛(444)으로부터 출광된 광(L)을 편광한다. 편광판(381)은 백라이트 유닛(444)과 제 2 기판(302) 사이에 위치한다.
제 2 기판(302)은 제 1 기판(301)과 백라이트 유닛(444) 사이에 위치한다.
화소(PX)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 연결된다. 예를 들어, 화소(PX)는 스위칭 소자(TFT)를 통해 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 연결된다.
스위칭 소자(TFT)는 반도체층(321), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GL)에 연결되며, 소스 전극(SE)은 데이터 라인(DL)에 연결되며, 드레인 전극(DE)은 편광 패턴(700)에 연결된다.
스위칭 소자(TFT)는 박막 트랜지스터(thin film transistor)일 수 있다.
게이트 전극(GE) 및 게이트 라인(GL)은 제 1 기판(301) 상에 위치한다.
게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GL)으로부터 화소 전극(PE)을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GL)과 일체로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(GE)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 계열의 금속, 또는 은(Ag)이나 은 합금과 같은 은 계열의 금속, 또는 구리(Cu)나 구리 합금과 같은 구리 계열의 금속, 또는 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금과 같은 몰리브덴 계열의 금속으로 만들어질 수 있다. 또는, 이 게이트 전극(GE)은, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 만들어질 수 있다. 한편, 게이트 전극(GE)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
도시되지 않았지만, 게이트 라인(GL)의 끝 부분은 다른 층 또는 외부 구동회로와 접속될 수 있다. 게이트 라인(GL)의 끝 부분은 이 게이트 라인(GL)의 다른 부분보다 더 큰 면적을 가질 수 있다. 게이트 라인(GL)은 게이트 전극(GE)과 동일한 물질 및 구조(다중막 구조)를 가질 수 있다. 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(GE)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
게이트 절연막(311)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(301), 게이트 전극(GE), 게이트 라인(GL) 상에 위치한다. 이때, 게이트 절연막(311)은 게이트 전극(GE) 및 게이트 라인(GL)을 포함한 제 1 기판(301)의 전면(全面)에 위치할 수 있다.
게이트 절연막(311)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등으로 만들어질 수 있다. 게이트 절연막(311)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층들을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
반도체층(321)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(311) 상에 위치한다. 반도체층(321)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(GE)의 적어도 일부와 중첩한다.
반도체층(321)은 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어질 수 있다. 또한, 반도체층(321)은 다결정 규소 및 IGZO(Indium-Galuim-Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)와 같은 산화물 반도체 중 어느 하나로 만들어질 수 있다.
소스 전극(SE)은 게이트 절연막(311) 및 반도체층(321) 상에 위치한다. 소스 전극(SE)은 반도체층(321) 및 게이트 전극(GE)과 중첩한다. 소스 전극(SE)은 데이터 라인(DL)으로부터 게이트 전극(GE)을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 소스 전극(SE)은 데이터 라인(DL)과 일체로 이루어질 수 있다. 도시되지 않았지만, 소스 전극(SE)은 데이터 라인(DL)의 일부일 수도 있다.
소스 전극(SE)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있다. 소스 전극(SE)은 내화성 금속막과 저저항 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴(또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 중간막과 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 한편, 소스 전극(SE)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터 라인(DL)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(311) 상에 위치한다. 도시되지 않았지만, 데이터 라인(DL)의 끝 부분은 다른 층 또는 외부 구동회로와 접속될 수 있다. 데이터 라인(DL)의 끝 부분은 이 데이터 라인(DL)의 다른 부분보다 더 큰 면적을 가질 수 있다. 데이터 라인(DL)은 소스 전극(SE)과 동일한 물질 및 구조(다중막 구조)를 가질 수 있다. 데이터 라인(DL) 및 소스 전극(SE)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
데이터 라인(DL)은 게이트 라인(GL)과 교차한다. 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL)이 교차하는 곳에서 데이터 라인(DL)은 이의 다른 부분보다 더 작은 선폭을 가질 수 있으며, 그 교차 부분에서 게이트 라인(GL)은 이의 다른 부분보다 더 작은 선폭을 가질 수 있다. 이에 따라, 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL) 간의 기생 커패시턴스의 크기가 줄어들 수 있다.
드레인 전극(DE)은 소스 전극(SE)으로부터 소정 간격 이격되어 게이트 절연막(311) 및 반도체층(321) 상에 위치한다. 드레인 전극(DE)은 반도체층(321) 및 게이트 전극(GE)과 중첩한다. 드레인 전극(DE)과 소스 전극(SE) 사이에 스위칭 소자의 채널 영역이 위치한다.
드레인 전극(DE)은 편광 패턴(700)에 연결된다. 드레인 전극(DE)은 편광 패턴(700)을 통해 화소 전극(PE)에 연결된다. 이때, 드레인 전극(DE)과 편광 패턴(700)은 콘택홀(950)을 통해 전기적으로 연결된다.
드레인 전극(DE)은 전술된 소스 전극(SE)과 동일한 물질 및 구조(다중막 구조)를 가질 수 있다. 드레인 전극(DE)과 소스 전극(SE)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
스위칭 소자(TFT)는 제 1 저항성 접촉층(321a) 및 제 2 저항성 접촉층(321b)을 더 포함할 수 있다.
제 1 저항성 접촉층(321a)은 반도체층(321)과 소스 전극(SE) 사이에 위치한다. 제 1 저항성 접촉층(321a)은 반도체층(321)과 소스 전극(SE) 간의 계면 저항을 낮춘다.
제 1 저항성 접촉층(321a)은 인(phosphorus) 또는 인화 수소(PH3)와 같은 n형 불순물 이온이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소와 같은 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
제 2 저항성 접촉층(321b)은 반도체층(321)과 드레인 전극(DE) 사이에 위치한다. 제 2 저항성 접촉층(321b)은 반도체층(321)과 드레인 전극(DE) 간의 계면 저항을 낮춘다. 제 2 저항성 접촉층(321b)은 전술된 제 1 저항성 접촉층(321a)과 동일한 물질 및 구조(다중막 구조)를 가질 수 있다. 제 2 저항성 접촉층(321b)과 제 1 저항성 접촉층(321a)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
도시되지 않았지만, 반도체층(321)은 게이트 절연막(311)과 소스 전극(SE) 사이에 더 위치할 수 있다. 또한, 반도체층(321)은 게이트 절연막(311)과 드레인 전극(DE) 사이에 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 절연막(311)과 소스 전극(SE) 사이에 위치한 반도체층을 제 1 추가 반도체층으로 정의하고, 게이트 절연막(311)과 드레인 전극(DE) 사이에 위치한 반도체층을 제 2 추가 반도체층으로 정의한다. 이때, 전술된 제 1 저항성 접촉층(321a)은 제 1 추가 반도체층과 소스 전극(SE) 사이에 더 위치할 수 있으며, 전술된 제 2 저항성 접촉층(321b)은 제 2 추가 반도체층과 드레인 전극(DE) 사이에 더 위치할 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 반도체층(321)은 게이트 절연막(311)과 데이터 라인(DL) 사이에 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 절연막(311)과 데이터 라인(DL) 사이에 위치한 반도체층을 제 3 추가 반도체층으로 정의한다. 이때, 전술된 제 1 저항성 접촉층(321a)은 제 3 추가 반도체층과 데이터 라인(DL1) 사이에 더 위치할 수 있다.
색 변환층(195)은 게이트 절연막(311) 상에 위치한다. 색 변환층(195)의 가장자리는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL) 상에 위치할 수 있다.
색 변환층(195)은 백라이트 유닛(444)으로부터 출광된 광(L)의 색상을 변환한다. 이를 위해, 색 변환층(195)은 그 백라이트 유닛(444)으로부터 출광된 광(L)의 파장을 변환시킨다. 색 변환층(195)은, 예를 들어, 양자 점(Quantum dot) 입자를 포함할 수 있다. 또한, 이 색 변환층(195)은 황화물(Sulfide), 규소(Si) 및 질화물(Nitride) 계열의 금속 원소 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
양자 점 입자는 광의 파장을 변환하여 원하는 특정 광을 방출한다. 양자 점 입자의 크기에 따라 색 변환층(195)으로부터 방출되는 광의 파장이 달라진다. 다시 말하여, 양자 점의 직경에 따라 색 변환층(195)으로부터 방출되는 광의 색상이 달라진다.
양자 점 입자는 2nm 이상 내지 10nm 이하의 직경을 가질 수 있다. 양자 점 입자가 작은 직경을 가지면 방출되는 빛의 파장이 짧아져 청색 계열의 광이 발생되며, 양자 점의 크기가 커지면 방출되는 빛의 파장이 길어져 적색 계열의 광이 발생된다. 예를 들어, 10nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 적색광을 방출하며, 7nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 녹색광을 방출하며, 그리고 5nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 청색광을 방출할 수 있다.
양자 점 입자는 내부 코어와 내부 코어를 감싸는 외부 쉘로 이루어진 이중 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로 CdSe/ZnS 물질로 이루어진 양자 점 입자는 CdSe로 이루어진 내부 코어(core)와 ZnS로 이루어진 외부 쉘(shell)을 포함한다.
이와 달리, 색 변환층(195)은 전술된 양자 점 입자 대신 양자 막대(quantum rod) 입자를 포함할 수도 있다.
복수의 화소(PX)들은 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함할 수 있는 바, 적색 화소의 색 변환층은 백라이트 유닛(444)으로부터의 백색광을 적색광으로 변환하며, 녹색 화소의 색 변환층은 백라이트 유닛(444)으로부터의 백색광을 녹색광으로 변환하며, 청색 화소의 색 변환층은 백라이트 유닛(444)으로부터의 백색광을 청색광으로 변환한다.
한편, 백라이트 유닛(444)으로부터 청색광이 출광될 때, 청색 화소는 색 변환층 대신 광투과층을 포함할 수 있다. 광투과층은 백라이트 유닛(444)으로부터 청색광을 실질적인 색상(또는 파장) 변화 없이 그대로 출사한다. 이 광투과층은, 예를 들어, 투명 감광제(transparent photoresist)를 포함할 수 있다. 한편, 광투과층은 광산란제를 더 포함할 수도 있다. 광산란제로서 이산화티타늄(TiO2)이 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이 백라이트 유닛(444)으로부터 청색광이 출광될 때, 적색 화소의 색 변환층은 그 청색광을 적색광으로 변환할 수 있으며, 녹색 화소의 색 변환층은 그 청색광을 녹색으로 변환할 수 있다.
평면적으로 제 1 차광층(376a)은 인접한 화소(PX)들 사이에 위치한다. 예를 들어, 제 1 차광층(376a)은 하나의 화소(이하, 제 1 화소)의 색 변환층과 이 화소에 인접한 다른 화소(이하, 제 2 화소)의 색 변환층 사이에 위치한다. 수직적으로 제 1 차광층(376a)은 게이트 절연막(311) 및 데이터 라인(DL) 상에 위치한다. 도시되지 않았지만, 제 1 차광층(376a)은 스위칭 소자(TFT) 상에 더 위치할 수 있다. 제 1 차광층(376a)은 제 1 화소의 색 변환층을 통과한 광이 제 2 화소의 색 변환층으로 입사되는 것을 방지한다.
보호막(320)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE), 반도체층(321)의 채널 영역, 게이트 절연막(311), 색 변환층(195) 및 제 1 차광층(376a) 상에 위치한다. 이때, 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE), 반도체층(321)의 채널 영역, 게이트 절연막(311), 색 변환층(195) 및 제 1 차광층을 포함한 제 1 기판(301)의 전면(全面)에 위치할 수 있다. 보호막(320)은 드레인 전극(DE) 상에 위치한 홀(이하, 제 1 홀)을 갖는다.
보호막(320)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물로 만들어질 수 있는 바, 이와 같은 경우 그 무기 절연물질로서 감광성(photosensitivity)을 가지며 유전 상수(dielectric constant)가 약 4.0인 것이 사용될 수 있다. 이와 달리, 보호막(320)은, 우수한 절연 특성을 가지면서도 노출된 반도체층(321) 부분에 손상을 주지 않도록, 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다. 보호막(320)의 두께는 약 5000Å 이상일 수 있고, 약 6000 Å 내지 약 8000 Å 일 수 있다.
제 1 절연막(356a)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 보호막(320) 상에 위치한다. 제 1 절연막(356a)은 제 1 홀 상에 위치한 홀(이하, 제 2 홀)을 갖는다. 제 2 홀은 제 1 홀보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 제 2 홀의 직경은 제 1 홀의 직경보다 더 클 수 있다.
제 1 절연막(356a)은 낮은 유전 상수를 갖는 유기막으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 절연막(356a)은 보호막(320)보다 더 낮은 유전 상수를 갖는 감광성 유기 물질로 이루어질 수 있다.
편광 패턴(700)은 백라이트 유닛(444)으로부터 출광되어 편광판(381) 및 액정층(333)을 통과한 광을 편광한다. 편광 패턴(700)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 절연막(356a) 상에 위치한다. 편광 패턴(700)은 콘택홀(950)을 통해 스위칭 소자(TFT)에 연결된다. 구체적으로, 편광 패턴(700)은 그 콘택홀(950)을 통해 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극(DE)에 연결된다.
콘택홀(950)은 전술된 보호막(320)의 제 1 홀 및 제 1 절연막(356a)의 제 2 홀을 포함한다. 콘택홀(950)을 통해 드레인 전극(DE)의 일부가 노출된다. 여기서, 콘택홀(950)의 제 1 및 제 2 홀들은 상측에 위치할수록 더 큰 크기를 갖는 바, 이에 따라 콘택홀(950)의 내벽에 위치한 편광 패턴(700) 및 화소 전극(PE)은 각각 복수의 만곡부들을 가질 수 있다. 이에 따라 깊은 깊이를 갖는 콘택홀(950)내에서 편광 패턴(700) 및 화소 전극(PE)의 손상이 방지될 수 있다. 예를 들어, 편광 패턴(700) 및 화소 전극(PE)의 절단 등이 방지될 수 있다.
편광 패턴(700)은 스템핑(stamping) 방식 또는 임프린팅(imprinting) 방식으로 제 1 절연막(356a) 상에 전사될 수 있다. 편광 패턴(700)은 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer)일 수 있다. 편광 패턴(700)은 알루미늄과 같은 금속 재질을 포함할 수 있다.
편광 패턴(700)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 편광 라인(750)들을 포함할 수 있다. 각 편광 라인(750)은 실질적으로 데이터 라인(DL)에 평행하다. 또한, 각 편광 라인(750)은 서로 평행하다.
각 편광 라인(750)은 서로 이격되어 위치한다. 인접한 어느 2개의 편광 라인(750)들 간의 간격(이하, 제 1 간격)은 인접한 다른 2개의 편광 라인(750)들 간의 간격(이하, 제 2 간격)과 동일할 수 있다. 이와 달리, 제 1 간격은 제 2 간격과 다를 수 있다. 또한, 어느 하나의 편광 라인(750)과 이의 좌측에 인접한 다른 편광 라인(750) 간의 간격(이하, 제 3 간격)은 그 하나의 편광 라인(750)과 이의 우측에 인접한 또 다른 편광 라인(750) 간의 간격(이하, 제 4 간격)과 동일할 수 있다. 이와 달리, 제 3 간격은 제 4 간격과 다를 수 있다. 인접한 편광 라인(750)들 간의 간격은, 예를 들어, 0보다 크고 40nm보다 작은 크기를 가질 수 있다.
복수의 편광 라인(750)들 중 적어도 하나는 스위칭 소자(TFT)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 드레인 전극(DE)과 중첩하는 하나의 편광 라인(750)은 그 드레인 전극(DE)에 연결될 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 편광 패턴(700)은 전단 게이트 라인(GL`)과 중첩할 수 있다. 예를 들어, 편광 패턴의 복수의 편광 라인들 중 적어도 하나는 전단 게이트 라인(GL`)과 중첩할 수 있다. 한 프레임 기간 중 전단 게이트 라인(GL`)은 게이트 라인(GL)보다 더 먼저 구동된다.
화소 전극(PE)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 편광 패턴(700) 및 제 1 절연막(356a) 상에 위치한다. 화소 전극(PE)은 편광 패턴(700)의 전체와 중첩할 수 있다. 다시 말하여, 편광 패턴(700)의 전체가 화소 전극(PE)에 의해 중첩될 수 있다. 예를 들어, 화소 전극(PE)은 복수의 편광 라인들(750)을 중첩할 수 있다. 또한, 화소 전극(PE)은 그 복수의 편광 라인(750)들과 접촉할 수 있다.
편광 패턴(700)은 제 1 절연막(356a)과 화소 전극(PE) 사이에 위치한다.
화소 전극(PE)과 편광 패턴(700)은 출광 영역(111)에서 서로 연결된다. 다시 말하여, 화소 전극(PE)과 편광 패턴(700)은 출광 영역(111)에서 접촉할 수 있다. 예를 들어, 편광 패턴(700)과 제 1 절연막(356a)간의 계면의 반대편에 위치한 편광 패턴(700)의 상부면은 화소 전극(PE)과 접촉할 수 있다. 구체적으로, 편광 패턴(700) 중 제 1 절연막(356a)과 접촉하는 면을 그 편광 패턴(700)의 제 1 면으로 정의하고, 그 제 1 면의 반대편에 위치한 편광 패턴(700)의 면을 그 편광 패턴(700)의 제 2 면(즉, 편광 패턴(700)의 상부면)으로 정의할 때, 그 제 2 면은 화소 전극(PE)과 접촉한다.
편광 패턴(700)의 제 2 면의 전체는 화소 전극(PE)과 접촉할 수 있다. 이와 달리 그 편광 패턴(700)의 제 2 면 중 일부분이 화소 전극(PE)과 접촉할 수 있다. 여기서, 그 제 2 면 중 화소 전극(PE)과 접촉하는 부분을 그 편광 패턴(700)의 접촉면으로 정의하고, 그 제 2 면 중 화소 전극(PE)과 접촉하지 않는 부분을 그 편광 패턴(700)의 비접촉면으로 정의하자. 편광 패턴(700)의 접촉면은 편광 패턴(700)의 비접촉면보다 더 큰 면적을 갖는다.
편광 패턴(700)과 화소 전극(PE) 간의 접촉 면적은 그 편광 패턴(700)과 스위칭 소자(TFT) 간의 접촉 면적보다 더 크다. 다시 말하여, 편광 패턴(700)과 화소 전극(PE) 간의 접촉 면적(이하, 제 1 접촉 면적)은 편광 패턴(700)과 드레인 전극(DE) 간의 접촉 면적(이하, 제 2 접촉 면적)보다 더 크다. 예를 들어, 제 1 접촉 면적은 제 2 접촉 면적의 적어도 2배 이상이다.
인접한 편광 라인(750)들 사이에 홀(999)이 위치할 수 있다. 구체적으로, 홀(999)은 서로 인접한 편광 라인(700)들, 제 1 절연막(356a) 및 화소 전극(PE)에 의해 둘러싸여 정의된 영역이다. 이 홀(999)은 공기로 채워질 수도 있다.
화소 전극(PE)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전단 게이트 라인(GL`)과 중첩할 수 있다. 화소 전극(PE)과 전단 게이트 라인(GL`) 사이에 스토리지 커패시터(storage capacitor)가 형성된다.
화소 전극(PE)은 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 이때, ITO는 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있다. IZO 역시 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있다. 이와 달리, IZO는 비정질(amorphous) 물질일 수 있다.
제 2 차광층(376b)은 화소(PX)의 출광 영역(111)을 정의한다. 제 2 차광층(376b)은 출광 영역(111)을 제외한 영역(이하, 차광 영역)에 위치한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 차광층(376b)은 차광 영역에 대응되게 제 1 절연막(356a) 및 화소 전극(PE) 상에 위치한다. 제 2 차광층(376b)은 제 1 차광층(376a)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 전술된 편광 패턴(700)과 화소 전극(PE)은 차광 영역에서 더 연결될 수 있다.
컬럼 스페이서(472)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 차광층(376b) 상에 위치한다. 예를 들어, 컬럼 스페이서(472)는 스위칭 소자(TFT)를 중첩하게 제 2 차광층(376b) 상에 위치할 수 있다. 컬럼 스페이서(472)는 제 2 차광층(376b)과 일체로 이루어질 수 있다. 컬럼 스페이서(472)와 제 2 차광층(376b)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
제 1 배향막(344a)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 차광층(376b), 컬럼 스페이서(472) 및 화소 전극(PE) 상에 위치한다. 제 1 배향막은 러빙(ruubing)된 배향막일 수도 있고, 러빙되지 않은 배향막일 수도 있다.
공통 전극(330)은 제 2 기판(302) 상에 위치한다. 공통 전극(330)은 제 2 기판의 전면(全面)에 위치할 수 있다. 공통 전극(330)은 화소 전극(PE)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다. 한편, 화소 전극(PE)이 IZO 물질로 제조될 때, 공통 전극(330)은 ITO로 제조될 수 있다.
제 2 배향막(344b)은 공통 전극(330) 상에 위치한다. 제 2 배향막(344b)은 러빙된 배향막일 수도 있고, 러빙되지 않은 배향막일 수도 있다.
액정층(333)은 제 1 기판(301)과 제 2 기판(302) 사이에 위치한다. 구체적으로, 액정층(333)은 제 1 기판(301) 상의 제 1 배향막(344a)과 제 2 기판(302) 상의 제 2 배향막(344b) 사이에 위치한다.
편광판(381)은 백라이트 유닛(444)으로부터 출광된 광(L)을 편광한다. 편광판(381)은 백라이트 유닛(444)과 제 2 기판(302) 사이에 위치한다.
액정층(333)은 수직 배향된 비틀린 네마틱(vertically-aligned twisted-nematic; VA-TA) 액정(LC) 및 카이럴 도펀트(chiral dopant)를 포함할 수 있다.
액정 표시 장치가 백색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, 액정 표시 장치의 셀 갭(cell gap; 이하, d)과 액정층(333)의 유전율 이방성(Δn) 간의 곱(Δnd)은 270nm 내지 450nm일 수 있다. 액정 표시 장치의 셀 갭(d)은, 예를 들어, 제 1 기판(301)과 제 2 기판(302) 사이의 셀 갭일 수 있다. 또한, 액정 표시 장치가 백색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, 전술된 Δnd는 315nm 이하일 수 있다. 한편, 액정 표시 장치가 청색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, 전술된 Δnd는 205nm 내지 300nm일 수 있다.
액정 표시 장치가 백색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, 셀 갭(d)과 액정층(333)의 피치(pitch; 이하, p)의 비율(d/p)은 0.20 내지 0.35일 수 있다. 즉, d/p는 0.20 내지 0.35이다. 여기서, 피치(p)는 카이럴 도펀트에 의한 효과가 반영된 피치로서 이는 약 12um일 수 있다. 한편, 액정 표시 장치가 청색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, d/p는 0.1 내지 0.5이다.
도 3a 내지 도 3d는 다양한 형상의 화소 전극을 나타낸 도면이다.
도 3a의 화소 전극(PE1)은 사각형의 형상을 갖는 하나의 면 전극을 포함할 수 있다. 이때, 도 3a의 화소 전극(PE1)은 스위칭 소자(TFT)를 중첩할 수 있다.
도 3b의 화소 전극(PE2)은 제 1 면 전극(601), 제 2 면 전극(602), 제 1 보조 전극(661), 제 2 보조 전극(662), 제 3 보조 전극(663), 제 4 보조 전극(664), 주 연결 전극(630), 제 1 보조 연결 전극(681), 제 2 보조 연결 전극(682), 제 3 보조 연결 전극(683) 및 제 4 보조 연결 전극(684)을 포함할 수 있다.
제 1 면 전극(601), 제 2 면 전극(602), 제 1 보조 전극(661), 제 2 보조 전극(662), 제 3 보조 전극(663), 제 4 보조 전극(664), 주 연결 전극(630), 제 1 보조 연결 전극(681), 제 2 보조 연결 전극(682), 제 3 보조 연결 전극(683) 및 제 4 보조 연결 전극(684)은 모두 일체로 이루어진다.
제 1 면 전극(601) 및 제 2 면 전극(602)은 각각 사각형의 형상을 가질 수 있다. 제 1 면 전극(601)과 제 2 면 전극(602)은 동일한 면적을 가질 수 있다.
제 1 면 전극(601)은 제 1 보조 전극(661)과 제 2 보조 전극(662) 사이에 위치하며, 제 2 면 전극(602)은 제 3 보조 전극(663)과 제 4 보조 전극(664) 사이에 위치한다.
주 연결 전극(630)은 제 1 면 전극(601)과 제 2 면 전극(602) 사이에 위치한다. 주 연결 전극(630)은 제 1 면 전극(601) 및 제 2 면 전극(602)에 연결된다. 주 연결 전극(630)은 제 1 면 전극(601)(또는 제 2 면 전극(602))보다 더 작은 면적을 갖는다.
제 1 보조 연결 전극(681)은 제 1 보조 전극(661)과 제 1 면 전극(601) 사이에 위치한다. 제 1 보조 연결 전극(681)은 제 1 보조 전극(661) 및 제 1 면 전극(601)에 연결된다. 제 1 보조 연결 전극(681)은 제 1 면 전극(601)보다 더 작은 면적을 가지며, 제 1 면 전극(601)과 동일한 길이를 가질 수 있다.
제 2 보조 연결 전극(682)은 제 2 보조 전극(662)과 제 1 면 전극(601) 사이에 위치한다. 제 2 보조 연결 전극(682)은 제 2 보조 전극(662) 및 제 1 면 전극(601)에 연결된다. 제 2 보조 연결 전극(682)은 제 1 면 전극(601)보다 더 작은 면적을 가지며, 제 1 면 전극(601)과 동일한 길이를 가질 수 있다.
제 1 내지 제 4 보조 전극들(661 내지 664)은 모두 동일한 면적을 가질 수 있다.
제 1 내지 제 4 보조 연결 전극들(681 내지 684)은 모두 동일한 면적을 가질 수 있다.
도 3c의 화소 전극(PE3)은 제 1 면 전극(701), 제 2 면 전극(702) 및 주 연결 전극(730)을 포함할 수 있다.
제 1 면 전극(701), 제 2 면 전극(702) 및 주 연결 전극(730)은 모두 일체로 이루어진다.
제 1 면 전극(701) 및 제 2 면 전극(702)은 각각 사각형의 형상을 가질 수 있다. 제 1 면 전극(701)과 제 2 면 전극(702)은 동일한 면적을 가질 수 있다.
주 연결 전극(730)은 제 1 면 전극(701)과 제 2 면 전극(702) 사이에 위치한다. 주 연결 전극(730)은 제 1 면 전극(701) 및 제 2 면 전극(702)에 연결된다. 주 연결 전극(730)은 제 1 면 전극(701)(또는 제 2 면 전극(702))보다 더 작은 면적을 갖는다.
도 3d의 화소(PE4)는 제 1 면 전극(801), 제 2 면 전극(802), 제 3 면 전극(803), 제 1 주 연결 전극(831) 및 제 2 주 연결 전극(832)을 포함할 수 있다.
제 1 면 전극(801), 제 2 면 전극(802), 제 3 면 전극(803), 제 1 주 연결 전극(831) 및 제 2 주 연결 전극(832)은 모두 일체로 이루어진다.
제 1 면 전극(801), 제 2 면 전극(802) 및 제 3 면 전극(803)은 각각 사각형의 형상을 가질 수 있다. 제 1 내지 제 3 면 전극들(801 내지 803)은 모두 동일한 면적을 가질 수 있다.
제 1 주 연결 전극(831)은 제 1 면 전극(801)과 제 2 면 전극(802) 사이에 위치한다. 제 1 주 연결 전극(831)은 제 1 면 전극(801) 및 제 2 면 전극(802)에 연결된다. 제 1 주 연결 전극(831)은 면 전극(제 1 내지 제 3 면 전극들(801 내지 803) 중 하나)보다 더 작은 면적을 갖는다.
제 2 주 연결 전극(832)은 제 2 면 전극(802)과 제 3 면 전극(803) 사이에 위치한다. 제 2 주 연결 전극(832)은 제 2 면 전극(802) 및 제 3 면 전극(803)에 연결된다. 제 2 주 연결 전극(832)은 면 전극(제 1 내지 제 3 면 전극들(801 내지 803) 중 하나)보다 더 작은 면적을 갖는다.
도 1의 화소 전극(PE)은 도 3a 내지 도 3d의 화소 전극(PE1 내지 PE4) 중 어느 하나와 동일한 형상을 가질 수 있다.
도 4a는 도 1의 I-I`의 선을 따라 자른 다른 단면도이고, 도 4b는 도 1의 I-I`의 선을 따라 자른 또 다른 단면도이고, 도 4c는 도 1의 I-I`의 선을 따라 자른 또 다른 단면도이다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(354)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 화소(PX)는 컬러 필터(354)를 더 포함할 수 있다.
컬러 필터(354)는 게이트 절연막(311)과 색 변환층(195) 사이에 위치한다. 컬러 필터(354)와 색 변환층(195)은 동일한 마스크 공정으로 제조될 수 있다. 따라서, 평면적으로 컬러 필터(354)와 색 변환층(195)은 실질적으로 동일한 형상을 갖는다.
컬러 필터(354)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터 및 청색 컬러 필터로 구분될 수 있다. 적색 컬러 필터는 적색 화소의 색 변환층과 게이트 절연막(311) 사이에 위치하며, 녹색 컬러 필터는 녹색 화소의 색 변환층과 게이트 절연막(311) 사이에 위치하며, 청색 컬러 필터는 청색 화소의 색 변환층과 게이트 절연막(311) 사이에 위치한다. 한편, 백라이트 유닛(444)으로부터 청색광이 출광될 때, 청색 컬러 필터는 생략될 수 있다. 즉, 청색 컬러 필터는 전술된 광투과층으로 대체될 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 2 절연막(356b)을 더 포함할 수 있다. 제 2 절연막(356b)은 서로 인접한 편광 라인들 사이에 위치한다. 구체적으로, 제 2 절연막(356b)은 전술된 홀(999)내에 위치할 수 있다. 제 2 절연막(356b)은 전술된 제 1 절연막(356a)과 동일한 물질로 제조될 수 있다. 한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 2 절연막(356b)과 제 1 절연막(356a)은 일체로 이루어질 수도 있다.
한편, 본 발명의 액정 표시 장치는, 도 4c에 도시된 바와 같은 형태의 제 2 절연막(356b`)을 더 포함할 수 있다. 제 2 절연막(356b`)은 화소 전극(PE)과 제 1 절연막(356a) 사이에 위치한다. 또한, 제 2 절연막(356b`)은 전술된 홀(999)에 위치한다. 또한, 제 2 절연막(356b`)은 제 2 차광막(376b)과 제 1 절연막(356a) 사이에 위치한다. 제 2 절연막(356b`)으로 인해, 콘택홀(950)에서 화소 전극(PE)과 편광 패턴(700)이 연결되지 않을 수 있다. 화소 전극(PE)과 편광 패턴(700)은 출광 영역(111)에서 연결된다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c의 나머지 구성 요소들은 전술된 도 1 및 도 2의 그것들과 동일하므로, 도 4a 및 도 4b의 구성 요소들에 대한 설명은 전술된 도 1, 도 2 및 관련 설명을 참조한다.
도 5는 복수의 화소들에 대한 평면도이다.
도 5에는 인접한 4개의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)이 도시되어 있다. 제 1 내지 제 4 화소들(PX1 내지 PX4) 각각은 전술된 도 1의 화소(PX)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 한편, 도 5에서 제 3 및 제 4 화소(PX3, PX4)의 일부는 도시되지 않았다.
각 화소(PX1 내지 PX4)의 편광 패턴(700)은 서로 연결되지 않는다.
하나의 화소에 포함된 인접 편광 라인들 간의 간격은 인접 화소들 간의 편광 라인들 간의 간격보다 더 작다. 예를 들어, 제 1 화소(PX1)에 포함되며 서로 인접한 2개의 편광 라인(700)들 간의 간격을 d1로 정의하고, 제 1 화소(PX1)의 편광 라인(700)과 이에 인접한 제 2 화소(PX2)의 편광 라인(700) 간의 간격을 d2로 정의할 때, d1은 d2보다 더 작다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 7은 도 6의 I-I`의 선을 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소들 및 백라이트 유닛을 포함한다.
하나의 화소(PX)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(301), 스위칭 소자(TFT), 게이트 절연막(311), 제 1 차광층(376a), 색 변환층(195), 보호막(320), 제 1 절연막(356a), 편광 화소 전극(PPE), 제 2 차광층(376b), 제 1 배향막(344a), 제 2 기판(302), 공통 전극(330), 제 2 배향막(344b), 편광판(381) 및 액정층(333)을 포함한다.
편광 화소 전극(PPE)은 전술된 편광 패턴(700)의 역할과 화소 전극(PE)의 역할을 겸한다. 편광 화소 전극(PPE)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 절연막(356a) 상에 위치한다. 편광 화소 전극(PPE)은 콘택홀(950)을 통해 스위칭 소자(TFT)에 연결된다. 구체적으로, 편광 화소 전극(PPE)은 그 콘택홀(950)을 통해 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극(DE)에 연결된다.
편광 화소 전극(PPE)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 편광 라인(780)들을 포함할 수 있다. 각 편광 라인(780)은 실질적으로 데이터 라인(DL)에 평행하다. 또한, 각 편광 라인(780)은 서로 평행하다.
각 편광 라인(780)은 서로 이격되어 위치한다. 인접한 어느 2개의 편광 라인(780)들 간의 간격(이하, 제 1 간격)은 인접한 다른 2개의 편광 라인(780)들 간의 간격(이하, 제 2 간격)과 동일할 수 있다. 이와 달리, 제 1 간격은 제 2 간격과 다를 수 있다. 또한, 어느 하나의 편광 라인(780)과 이의 좌측에 인접한 다른 편광 라인(780) 간의 간격(이하, 제 3 간격)은 그 하나의 편광 라인(780)과 이의 우측에 인접한 또 다른 편광 라인(780) 간의 간격(이하, 제 4 간격)과 동일할 수 있다. 이와 달리, 제 3 간격은 제 4 간격과 다를 수 있다. 인접한 편광 라인(780)들 간의 간격은, 예를 들어, 0보다 크고 40nm보다 작은 크기를 가질 수 있다.
복수의 편광 라인(780)들 중 적어도 하나는 스위칭 소자(TFT)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 드레인 전극(DE)과 중첩하는 하나의 편광 라인(780)은 그 드레인 전극(DE)에 연결될 수 있다. 한편, 스위칭 소자(TFT)에 연결된 편광 라인(이하, 제 1 편광 라인)을 제외한 나머지 편광 라인들은 다른 어떠한 도전체에도 연결되지 않는다. 예를 들어, 전술된 나머지 편광 라인들은 모두 플로팅(floating) 상태로 유지될 수 있다. 편광 라인(780)들 간의 거리는 나노미터(nm) 단위의 상당히 작은 간격으로 이격되어 있으므로 각 편광 라인(780) 사이에는 커패시터가 형성된다. 이 커패시터의 커플링 현상에 의해, 제 1 편광 라인의 전압은 그 제 1 편광 라인에 인접한 다른 편광 라인(이하, 제 2 편광 라인)으로 유도되며, 그 제 2 편광 라인의 전압은 그 제 2 편광 라인에 인접한 또 다른 편광 라인으로 유도될 수 있다. 이에 따라, 하나의 편광 라인에만 전압이 인가되더라도 이에 인접한 편광 라인들로도 실질적으로 그와 동일한 전압이 인가될 수 있다.
편광 화소 전극(PPE)은 전단 게이트 라인(GL`)과 중첩할 수 있다. 예를 들어, 편광 화소 전극(PPE)의 복수의 편광 라인(780)들 중 적어도 하나는 전단 게이트 라인(GL`)과 중첩할 수 있다.
제 2 차광층(376b)은 차광 영역에 대응되게 제 1 절연막(356a) 및 편광 화소 전극(PPE) 상에 위치한다.
제 1 배향막(344a)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 차광층(376a), 컬럼 스페이서(472) 및 편광 화소 전극(PPE) 상에 위치한다. 제 1 배향막(344a)은 요부 및 철부를 가질 수 있다. 제 1 배향막(344a)은 러빙된 배향막일 수도 있고, 러빙되지 않은 배향막일 수도 있다.
인접한 편광 라인(750)들 사이에 홀(909)이 위치할 수 있다. 구체적으로, 홀(909)은 서로 인접한 편광 라인(700)들, 제 1 절연막(356a) 및 제 1 배향막(344a)에 의해 둘러싸여 정의된 영역이다. 이 홀(909)은 공기로 채워질 수도 있다.
한편, 도 6의 제 1 기판(301), 스위칭 소자(TFT), 게이트 절연막(311), 제 1 차광층, 색 변환층, 보호막(320), 제 1 절연막(356a), 제 2 기판(302), 공통 전극(330), 제 2 배향막(344b), 편광판(381) 및 액정층(333)은 전술된 도 1 및 도 2의 그것들과 실질적으로 동일하므로 이들에 대한 설명은 도 1, 도 2 및 관련 기재를 참조한다.
또한, 도 6 및 도 7의 액정 표시 장치는 전술된 컬러 필터(354)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7의 액정 표시 장치는 홀(909) 내에 위치한 제 2 절연막(356b)을 더 포함할 수 있다.
도 8은 편광 화소 전극의 다른 실시예에 대한 평면도이다.
편광 화소 전극(PPE)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 연결 전극(822)을 더 포함할 수 있다. 연결 전극(822)은 편광 라인(780)들 간을 서로 연결한다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 연결 전극(822)은 편광 라인(780)들의 각 단부를 서로 연결할 수 있다. 연결 전극(822)의 적어도 일부는 전단 게이트 라인(GL`)과 중첩할 수 있다.
도 9는 복수의 화소들에 대한 다른 평면도이다.
도 9에는 인접한 4개의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)이 도시되어 있다. 제 1 내지 제 4 화소들(PX1 내지 PX4) 각각은 전술된 도 1의 화소(PX)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 한편, 도 9에서 제 3 및 제 4 화소(PX3, PX4)의 일부는 도시되지 않았다.
각 화소(PX1 내지 PX4)의 편광 화소 전극(PPE)은 서로 연결되지 않는다.
하나의 화소에 포함된 인접 편광 라인들 간의 간격은 인접 화소들 간의 편광 라인들 간의 간격보다 더 작다. 예를 들어, 제 1 화소(PX1)에 포함되며 서로 인접한 2개의 편광 라인(780)들 간의 간격을 d1로 정의하고, 제 1 화소(PX1)의 편광 라인(780)과 이에 인접한 제 2 화소(PX2)의 편광 라인(780) 간의 간격을 d2로 정의할 때, d1은 d2보다 더 작다.
도 10은 화소 전압에 따른 액정의 움직임을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 화소 전압에 따른 화소 전극의 광 투과율을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 화소 전압이 증가할수록 액정(LC)의 극각 및 방위각이 변화한다. 예를 들어, 화소 전압이 0V일 때 액정(LC)의 장축은 공통 전극(330)의 면에 대하여 수직인 상태이며, 화소 전압이 9V일 때 대부분의 액정의 장축은 그 공통 전극(330)의 면에 대하여 평행한 상태이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 화소 전압이 증가함에 따라 화소 전극(PE)의 광 투과율이 증가한다. 예를 들어, 화소 전압이 2.9V일 때 화소 전극(PE)의 광 투과율이 낮은 반면, 화소 전압이 5.1V일 때 화소 전극(PE)의 광 투과율이 높다.
도 12는 기준 화소 전극과 제 1 화소 전극의 광 투과율을 비교 설명하기 위한 도면이다.
기준 화소 전극은 4개의 면 전극들을 포함하는 바, 각 면 전극에 의해 하나의 출광 영역은 4개의 도메인들로 분할된다. Δnd가 330nm일 때, 기준 화소 전극의 광 투과율을 100%로 정의하자.
제 1 화소 전극은 전술된 도 3c에 도시된 화소 전극이다. Δnd가 315nm에서 360nm까지 증가함에 따라 제 1 화소 전극의 광 투과율은 110.2%에서 126.9%까지 증가한다.
여기서, 광 투과율은 청색광에 대한 투과율을 의미한다.
도 13은 기준 화소 전극과 제 2 화소 전극의 광 투과율을 비교 설명하기 위한 도면이다.
기준 화소 전극은 4개의 면 전극들을 포함하는 바, 각 면 전극에 의해 하나의 출광 영역은 4개의 도메인들로 분할된다. Δnd가 330nm일 때, 기준 화소 전극의 광 투과율을 100%로 정의하자.
제 2 화소 전극은 전술된 도 3d에 도시된 화소 전극이다. Δnd가 315nm에서 360nm까지 증가함에 따라 제 2 화소 전극의 광 투과율은 112.1%에서 127.6%까지 증가한다.
여기서, 광 투과율은 청색광에 대한 투과율을 의미한다.
도 14는 화소 전극의 형상 및 배향막의 러빙 공정 여부에 따른 광 투과율의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
제 1 액정 표시 장치(①)는 화소 전극, 액정층, 제 1 배향막 및 제 2 배향막을 포함한다. 제 1 액정 표시 장치(①)의 액정층은 SVA(Super Vertical Alignment) 방식의 액정을 포함한다. 제 1 액정 표시 장치(①)의 제 1 및 제 2 배향막은 러빙되지 않은 배향막이다.
제 2 액정 표시 장치(②)는 화소 전극, 액정층, 제 1 배향막 및 제 2 배향막을 포함한다. 제 2 액정 표시 장치(②)의 액정층은 VA(Vertical Alignment) 방식의 액정을 포함한다. 제 2 액정 표시 장치(②)의 제 1 및 제 2 배향막은 러빙되지 않은 배향막이다.
제 3 액정 표시 장치(③)는 화소 전극, 액정층, 제 1 배향막 및 제 2 배향막을 포함한다. 제 3 액정 표시 장치(③)의 액정층은 VA 방식의 액정을 포함한다. 제 3 액정 표시 장치(③)의 제 1 및 제 2 배향막은 러빙된 배향막이다.
제 4 액정 표시 장치(④)는 화소 전극, 액정층, 제 1 배향막 및 제 2 배향막을 포함한다. 제 4 액정 표시 장치(④)의 액정층은 TN(Twisted Nematic) 방식의 액정을 포함한다. 제 4 액정 표시 장치(④)의 제 1 및 제 2 배향막은 러빙된 배향막이다. 제 3 액정 표시 장치의 Δnd는 533nm이다.
제 5 액정 표시 장치(⑤)는 화소 전극, 액정층, 제 1 배향막 및 제 2 배향막을 포함한다. 제 5 액정 표시 장치(⑤)의 액정층은 VA-TN(Vertically Aligned Twisted Nematic) 방식의 액정을 포함한다. 제 5 액정 표시 장치(⑤)의 제 1 및 제 2 배향막은 러빙된 배향막이다.
제 6 액정 표시 장치(⑥)는 화소 전극, 액정층, 제 1 배향막 및 제 2 배향막을 포함한다. 제 6 액정 표시 장치(⑥)의 액정층은 전술된 카이럴 도펀트 및 VA-TN 방식의 액정을 포함한다. 제 6 액정 표시 장치(⑥)의 제 1 및 제 2 배향막은 러빙되지 않은 배향막이다. 제 6 액정 표시 장치의 Δnd는 500nm이다.
제 1 액정 표시 장치(①)의 광 투과율을 100%로 정의할 때, 제 4 액정 표시 장치(④) 및 제 6 액정 표시 장치(⑥)의 광 투과율이 제 1 액정 표시 장치(①)의 광 투과율보다 더 높다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
액정 표시 장치는 복수의 화소(PX)들 및 백라이트 유닛(444)을 포함한다.
하나의 화소(PX)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 하부 기판(301; 이하, 제 1 기판), 스위칭 소자(TFT), 게이트 절연막(311), 제 1 보호막(320a), 제 2 보호막(320b), 화소 전극(PE), 제 1 배향막(344a), 편광판(381), 상부 기판(302; 이하, 제 2 기판), 차광층(376), 색 변환층(195), 절연막(355), 편광 패턴(700), 공통 전극(330), 컬럼 스페이서(472), 제 2 배향막(344b) 및 액정층(333)을 포함한다.
제 1 기판(301)과 제 2 기판(302)의 마주보는 면들을 각각 해당 기판의 상부면으로 정의하고, 상부면들의 반대편에 위치한 면들을 각각 해당 기판의 하부면으로 정의할 때, 전술된 편광판(381)은 제 2 기판(302)의 하부면 상에 위치한다. 편광 패턴(700)의 투과축과 편광판(381)의 투과축은 직교하는 바, 이들 중 하나의 투과축은 데이터 라인(DL)에 평행하게 배열된다.
편광판(381)은 백라이트 유닛(444)으로부터 출광된 광(L)을 편광한다. 편광판(381)은 백라이트 유닛(444)과 제 1 기판(301) 사이에 위치한다.
제 1 기판(301)은 제 2 기판(302)과 백라이트 유닛(444) 사이에 위치한다.
스위칭 소자(TFT) 및 화소 전극(PE)은 제 1 기판(301) 상에 위치한다. 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극(DE)은 콘택홀(950)을 통해 화소 전극(PE)에 연결된다.
제 1 보호막(320a)은 스위칭 소자(TFT) 및 게이트 절연막(311) 상에 위치한다. 제 1 보호막(320a)은 드레인 전극(DE)을 노출시키는 제 1 홀을 갖는다. 제 1 보호막(320a)은 전술된 보호막(320)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
제 2 보호막(320b)은 제 1 보호막(320b) 상에 위치한다. 제 2 보호막(320b)은 제 1 보호막(320a)의 제 1 홀에 대응되게 위치한 제 2 홀을 갖는다. 콘택홀(950)은 제 1 보호막(320a)의 제 1 홀 및 제 2 보호막(320b)의 제 2 홀을 포함한다. 제 2 보호막(320b)은 전술된 보호막(320)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
화소 전극(PE)은 제 2 보호막(320b) 상에 위치한다. 화소 전극(PE)은 콘택홀(950)을 통해 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극(DE)에 연결된다. 도 15의 화소 전극(PE)은 전술된 도 3a 내지 도 3d 중 어느 하나에 도시된 화소 전극(PE)과 동일한 가질 수 있다.
제 1 배향막(344a)은 제 2 보호막(320b) 및 화소 전극(PE) 상에 위치한다. 제 1 배향막(344a)은 러빙된 배향막일 수도 있고, 러빙되지 않은 배향막일 수도 있다.
차광층(376)은 화소(PX)의 출광 영역(111)을 정의한다. 차광층(376)은 출광 영역(111)을 제외한 영역(즉, 차광 영역)에 위치한다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 차광층(376)은 차광 영역에 대응되게 제 2 기판(302) 상에 위치한다. 차광층(376)은 전술된 제 1 차광층(376a)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
색 변환층(195)은 출광 영역(111)에 대응되게 제 2 기판(302) 상에 위치한다. 색 변환층(195)의 가장자리는 차광층(376) 상에 위치할 수 있다. 도 15의 색 변환층(195)은 전술된 도 2의 색 변환층(195)과 동일하다.
절연막(355)은 차광층(376) 및 색 변환층(195) 상에 위치한다. 절연막(355)은 차광층(376) 및 색 변환층(195)을 포함한 제 2 기판(302)의 전면(全面)에 위치할 수 있다. 절연막(355)은 평탄화막일 수 있다. 절연막(355)은 전술된 제 1 절연막(356a)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
편광 패턴(700)은 절연막(355) 상에 위치한다. 편광 패턴(700)은 서로 이격되어 위치한 복수의 편광 라인(750)들을 포함한다. 도 15의 편광 패턴(700)은 전술된 도 2의 편광 패턴(700)과 동일한 형상을 가질 수 있다.
공통 전극(330)은 편광 패턴(700) 상에 위치한다. 공통 전극(330)은 편광 패턴(700)의 전체와 중첩할 수 있다. 다시 말하여, 편광 패턴(700)의 전체가 공통 전극(330)에 의해 중첩될 수 있다. 예를 들어, 공통 전극(330)은 복수의 편광 라인들(750)과 중첩할 수 있다. 또한, 공통 전극(330)은 그 복수의 편광 라인(750)들과 접촉할 수 있다.
편광 패턴(700)은 절연막(355)과 공통 전극(330)사이에 위치한다. 공통 전극(330)은 편광 패턴(700)의 전체와 중첩할 수 있다. 다시 말하여, 편광 패턴(700)의 전체가 공통 전극(330)에 의해 중첩될 수 있다. 예를 들어, 공통 전극(330)은 복수의 편광 라인들(750)과 중첩할 수 있다. 또한, 공통 전극(330)은 그 복수의 편광 라인(750)들과 접촉할 수 있다.
공통 전극(330)은 편광 패턴(700)에 연결된다. 예를 들어, 편광 패턴(700)과 절연막(355)간의 계면의 반대편에 위치한 편광 패턴(700)의 상부면은 공통 전극(330)과 접촉할 수 있다. 구체적으로, 편광 패턴(700) 중 절연막(355)과 접촉하는 면을 그 편광 패턴(700)의 제 1 면으로 정의하고, 그 제 1 면의 반대편에 위치한 편광 패턴(700)의 면을 그 편광 패턴(700)의 제 2 면(즉, 편광 패턴(700)의 상부면)으로 정의할 때, 그 제 2 면은 공통 전극(330)과 접촉한다.
편광 패턴(700)의 제 2 면의 전체는 공통 전극(330)과 접촉할 수 있다. 이와 달리 그 편광 패턴(700)의 제 2 면 중 일부분이 공통 전극(330)과 접촉할 수 있다. 여기서, 그 제 2 면 중 공통 전극(330)과 접촉하는 부분을 그 편광 패턴(700)의 접촉면으로 정의하고, 그 제 2 면 중 공통 전극(330)과 접촉하지 않는 부분을 그 편광 패턴(700)의 비접촉면으로 정의하자. 편광 패턴(700)의 접촉면은 편광 패턴(700)의 비접촉면보다 더 큰 면적을 갖는다.
도 15의 공통 전극(330)은 전술된 도 2의 공통 전극(330)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
인접한 편광 라인(750)들 사이에 홀(999)이 위치할 수 있다. 구체적으로, 홀(999)은 서로 인접한 편광 라인(700)들, 절연막(355) 및 화소 전극(PE)에 의해 둘러싸여 정의된 영역이다. 이 홀(999)은 공기로 채워질 수도 있다.
컬럼 스페이서(472)는 공통 전극(330) 상에 위치한다. 예를 들어, 컬럼 스페이서(472)는 스위칭 소자(TFT)를 중첩하게 공통 전극(330) 상에 위치할 수 있다. 컬럼 스페이서(472)는 차광층(376)과 일체로 이루어질 수 있다. 컬럼 스페이서(472)와 차광층(376)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
제 2 배향막(344b)은 공통 전극(330) 및 컬럼 스페이서(472) 상에 위치한다. 제 2 배향막(344b)은 러빙된 배향막일 수도 있고, 러빙되지 않은 배향막일 수도 있다.
액정층(333)은 제 1 기판(301)과 제 2 기판(302) 사이에 위치한다. 구체적으로, 액정층(333)은 제 1 기판(301) 상의 제 1 배향막(344a)과 제 2 기판(302) 상의 제 2 배향막(344b) 사이에 위치한다.
액정층(333)은 수직 배향된 비틀린 네마틱(vertically-aligned twisted-nematic; VA-TA) 액정(LC) 및 카이럴 도펀트(chiral dopant)를 포함할 수 있다.
액정 표시 장치가 백색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, 액정 표시 장치의 셀 갭(cell gap; 이하, d)과 액정층(333)의 유전율 이방성(Δn) 간의 곱(Δnd)은 270nm 내지 450nm일 수 있다. 액정 표시 장치의 셀 갭(d)은, 예를 들어, 제 1 기판(301)과 제 2 기판(302) 사이의 셀 갭일 수 있다. 또한, 액정 표시 장치가 백색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, 전술된 Δnd는 315nm 이하일 수 있다. 한편, 액정 표시 장치가 청색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, 전술된 Δnd는 205nm 내지 300nm일 수 있다.
액정 표시 장치가 백색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, 셀 갭(d)과 액정층(333)의 피치(pitch; 이하, p)의 비율(d/p)은 0.20 내지 0.35일 수 있다. 즉, d/p는 0.20 내지 0.35이다. 여기서, 피치(p)는 카이럴 도펀트에 의한 효과가 반영된 피치로서 이는 약 12um일 수 있다. 한편, 액정 표시 장치가 청색광을 출광하는 백라이트 유닛(444)을 포함할 때, d/p는 0.1 내지 0.5이다.
도시되지 않았지만, 도 15에서 색 변환층(195)과 제 2 기판(302) 사이에 전술된 컬러 필터(354)가 더 위치할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
DL, DL`: 데이터 라인 TFT: 스위칭 소자
301: 제 1 기판 302: 제 2 기판
SE: 소스 전극 DE: 드레인 전극
GE: 게이트 전극 321: 반도체층
321a: 제 1 저항성 접촉층 321b: 제 2 저항성 접촉층
311: 게이트 절연막 320: 보호막
376a: 제 1 차광층 376b: 제 2 차광층
950: 콘택홀 356: 제 1 절연막
700: 편광 패턴 750: 편광 라인
PE: 화소 전극 472: 컬럼 스페이서
344a: 제 1 배향막 344b: 제 2 배향막
333: 액정층 330: 공통 전극
381: 편광판 444: 백라이트 유닛
L: 광LC: 액정 111: 출광 영역
999: 홀

Claims (31)

  1. 출광 영역 및 차광 영역을 포함하는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상의 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자;
    상기 게이트 라인, 상기 데이터 라인 및 상기 스위칭 소자 상의 제 1 절연막;
    상기 제 1 절연막 상에 위치하며, 상기 제 1 절연막의 콘택홀을 통해 상기 스위칭 소자에 연결된 편광 패턴; 및
    상기 출광 영역에서 상기 편광 패턴에 연결된 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 패턴의 상부면 중 상기 화소 전극과 접촉하는 면은 상기 화소 전극과 접촉하지 않는 면보다 더 큰 면적을 갖는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 패턴과 상기 화소 전극 간의 접촉 면적은 상기 편광 패턴과 상기 스위칭 소자 간의 접촉 면적보다 더 큰 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 편광 패턴과 상기 화소 전극 간의 접촉 면적은 상기 편광 패턴과 상기 스위칭 소자 간의 접촉 면적의 적어도 2배 이상인 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 패턴은 상기 제 1 절연막과 상기 화소 전극 사이에 위치하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 패턴은 서로 이격되어 위치한 복수의 편광 라인들을 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 복수의 편광 라인들과 중첩하는 액정 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 복수의 편광 라인들과 접촉하는 액정 표시 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    서로 인접한 편광 라인들, 상기 제 1 절연막 및 상기 화소 전극에 의해 둘러싸여 정의된 홀을 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 홀에 위치한 제 2 절연막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 절연막은 상기 제 1 절연막과 일체로 이루어진 액정 표시 장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 편광 라인들 중 적어도 하나는 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 표시 장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    인접한 편광 라인들 간을 연결하는 연결 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 편광 라인들은 상기 데이터 라인과 실질적으로 평행한 액정 표시 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 1 절연막 사이의 컬러 필터; 및
    상기 컬러 필터와 상기 제 1 절연막 사이의 색 변환층 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 이격되어 위치한 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 위치한 액정층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 액정층은 카이럴 도펀트(chiral dopant)를 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 셀 갭과 상기 액정층의 유전율 이방성 간의 곱은 270nm 내지 450nm인 액정 표시 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 셀 갭과 상기 액정층의 피치의 비율은 0.20 내지 0.35인 액정 표시 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    광을 생성하는 백라이트 유닛을 더 포함하며, 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판과 상기 백라이트 유닛 사이에 위치한 액정 표시 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 백색광을 출광하는 백색 광원 및 청색광을 출광하는 청색 광원 중 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은,
    적어도 2개의 면 전극들; 및
    인접한 면 전극들을 연결하는 주 연결 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 주 연결 전극은 상기 면 전극보다 더 작은 면적을 갖는 액정 표시 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 화소 전극은,
    상기 면 전극보다 더 작은 면적을 가지며, 상기 면 전극과 실질적으로 동일한 길이를 갖는 적어도 하나의 보조 전극; 및
    상기 보조 전극과 상기 면 전극을 연결하는 보조 연결 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 보조 연결 전극은 상기 보조 전극보다 더 작은 면적을 갖는 액정 표시 장치.
  26. 서로 이격되어 위치한 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 액정층;
    상기 제 1 기판 상의 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자에 연결된 화소 전극;
    상기 제 2 기판 상의 색 변환층;
    상기 색 변환층 상의 절연막;
    상기 절연막 상의 편광 패턴; 및
    상기 편광 패턴에 연결된 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 편광 패턴과 상기 액정층 사이에 위치하는 액정 표시 장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 편광 패턴의 상부면 중 상기 공통 전극과 접촉하는 면은 상기 공통 전극과 접촉하지 않는 면보다 더 큰 면적을 갖는 액정 표시 장치.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 편광 패턴은 서로 이격되어 위치한 복수의 편광 라인들을 포함하는 액정 표시 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    서로 인접한 편광 라인들, 상기 절연막 및 상기 공통 전극에 의해 둘러싸여 정의된 홀을 포함하는 액정 표시 장치.
  31. 제 26 항에 있어서,
    광을 생성하는 백라이트 유닛을 더 포함하며, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판과 상기 백라이트 유닛 사이에 위치한 액정 표시 장치.




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