KR20070056781A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20070056781A
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crystal panel
backlight assembly
light
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이준우
김희섭
이창훈
한은희
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삼성전자주식회사
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Abstract

시야각, 시야각의 대칭성 및 휘도를 높일 수 있는 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는, 광을 제공하는 백라이트 어셈블리와, 백라이트 어셈블리 상부에 위치하여 광을 이용하여 화상을 표시하며, 배향막을 포함하는 액정 패널과, 백라이트 어셈블리와 액정 패널 사이에 개재되고, 일면에 백라이트 어셈블리로부터의 광을 집광하는 프리즘 패턴이 형성되고, 프리즘 패턴의 모서리 방향이 배향막의 러빙 방향과 실질적으로 일치하는 광학 시트들과, 백라이트 어셈블리, 광학 시트들 및 액정 패널을 수납하는 상부 및 하부 수납 용기를 포함한다.
LCD, 시야각, 러빙, 프리즘 시트

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2a는 도 1의 액정 패널의 배치도이다.
도 2b는 도 2a의 Ⅱb-Ⅱb'선에 대한 단면도이다.
도 3a는 도 1의 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3b는 액정 패널에 대하여 도 3a의 러빙 방향, 편광축 및 프리즘 패턴의 모서리 방향을 나타낸 개략도이다.
도 4a는 도 3a의 액정 표시 장치로부터 발산되는 광의 휘도 분포를 측정한 그래프이다.
도 4b는 도 4a에서 가로 세로 방향에 대하여 시야각에 따른 휘도를 도시한 그래프이다.
도 4c는 도 4a에서 좌우 대각선 방향에 대하여 시야각에 따른 휘도를 도시한 그래프이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
3: 액정층 10: 절연 기판
22: 게이트선 26: 게이트 전극
30: 게이트 절연막 40: 반도체층
55, 56: 저항성 접촉층 62: 데이터선
65: 소스 전극 66: 드레인 전극
70: 보호막 82: 화소 전극
90: 공통 전극 94: 블랙 매트릭스
96: 절연 기판 98: 색필터
100: 액정 표시 장치 110: 상부 수납 용기
130: 액정 패널 어셈블리 131: 게이트 테이프 캐리어 패키지
132: 데이터 테이프 캐리어 패키지 133: 박막 트랜지스터 표시판
134: 공통 전극 표시판 135: 인쇄회로기판
136: 액정 패널 140: 백라이트 어셈블리
141: 광학 시트들 142: 광학 플레이트
143: 램프 144: 반사판
150: 수납 프레임 160: 하부 수납 용기
210: 보상 필름 212: 편광 필름
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상하좌우 전방향의 시야각의 대칭성과 휘도를 높일 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 유리 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 있으며, 두 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시켜 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
이러한 액정 표시 장치의 한 기판은 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터를 갖는 것이 일반적이며, 이러한 박막 트랜지스터 표시판에는 박막 트랜지스터 외에도 게이트선 및 데이터선을 포함하는 배선, 외부로부터 신호를 인가받아 게이트선 및 데이터선으로 각각 전달하는 게이트 패드 및 데이터 패드가 형성되어 있다. 게이트선과 데이터선이 교차하여 정의되는 화소 영역에는 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극이 형성되어 있다.
한편, 액정 표시 장치에서 응답 속도 및 시야각을 개선하기 위하여 다양한 방법이 제시되었으며, 그 중에서 OCB(Optically Compensated Bend) 모드의 액정 표시 장치를 들 수 있다.
OCB 모드의 액정 표시 장치는 마주하는 두 기판에 각각 형성되어 있는 전극과 기판 사이에 주입되어 있는 액정층, 두 기판에 각각 형성되어 있으며 액정 분자를 기판과 수평하게 배향하기 위한 배향막 및 두 기판의 바깥쪽에 각각 부착되어 편광판을 포함하며, 두 기판 사이에 전압을 작게 인가하는 경우에 화이트(white) 상태를, 전압을 화이트 상태보다 높게 인가한 경우에 블랙(black) 상태를 얻을 수 있다. 이러한 OCB 모드의 액정 표시 장치에서는 두 기판의 배향막을 같은 방향으로 러빙 처리하고 처음에 고전압을 인가하여 액정이 기판에 대하여 수직이면서 구부러 지도록 구부러짐(bend) 배열로 만든다.
이러한 OCB 모드의 액정 표시 장치의 경우, 러빙 방향에 수직한 방향으로는 시야각 및 시야각 대칭성이 우수한 반면, 러빙 방향에 대해서는 시야각이 감소하는 문제점이 있다.
또한 이러한 액정 표시 장치에서는 각 기판에 형성된 화소 전극과 공통 전극에 각각 데이터 전압과 공통 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임 별로, 행 별로, 또는 화소 별로 공통 전압에 대한 데이턴 전압의 극성을 반전시킨다.
그런데 이와 같이 데이터 전압의 극성을 반전시키는 경우에 액정 분자의 응답 속도가 느려 액정 축전기가 목표 전압으로 충전되기까지 시간이 오래 걸리므로 화면이 선명하지 못하고 흐릿해지는(blurring) 현상이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 짧은 시간 동안 블랙 화면을 삽입하는 임펄시브(impulsive) 구동 방식이 개발되었다.
이러한 임펄시브 구동 방식은 일정 주기로 백라이트 램프를 꺼서 화면 전체를 블랙으로 만드는 백라이트 스위칭 방식(back-light switching type)과 실질적으로 표시에 관여하는 정상 데이터 전압 외에 일정 주기로 블랙 데이터 전압을 화소에 인가하는 액정 스위칭 방식(liquid crystal switching type)이 있다.
백라이트 스위칭 방식 또는 액정 스위칭 방식에 의한 임펄시브 구동 방식에 의하는 경우, 백라이트 램프가 꺼지는 시간 또는 듀티비(duty ratio)에 따라 필연적으로 휘도가 저하되는 문제가 있다.
종래 기술에 의한 액정 표시 장치의 경우, 앞서 언급한 시야각 문제와 휘도 문제를 개선하고자 광학 시트들을 사용하지만 일부 휘도 상승의 효과는 있으나, 시야각 개선에는 한계가 있다. 시야각 개선을 위해서는 더 많은 광학 시트들을 사용하는 경우 원가가 상승하여 원가 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 시야각, 시야각의 대칭성 및 휘도를 높일 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 광을 제공하는 백라이트 어셈블리와, 상기 백라이트 어셈블리 상부에 위치하여 상기 광을 이용하여 화상을 표시하며, 배향막을 포함하는 액정 패널과, 상기 백라이트 어셈블리와 상기 액정 패널 사이에 개재되고, 일면에 상기 백라이트 어셈블리로부터의 상기 광을 집광하는 프리즘 패턴이 형성되고, 상기 프리즘 패턴의 모서리 방향이 상기 배향막의 러빙 방향과 실질적으로 일치하는 광학 시트들과, 상기 백라이트 어셈블리, 상기 광학 시트들 및 상기 액정 패널을 수납하는 상부 및 하부 수납 용기를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 광을 제공하는 백라이트 어셈블리와, 상기 백라이트 어셈블리 상부에 위치하여 상기 광을 이용하여 화상을 표시하는 액정 패널로서, 동일한 러빙 방향으로 러빙된 배향막을 각각 포함하는 한쌍의 표시판과 상기 표시판 사이에 OCB 모드로 개재된 액정층을 포함하는 액정 패널과, 상기 백라이트 어셈블리와 상기 액정 패널 사이에 개재되고, 일면에 상기 백라이트 어셈블리로부터의 상기 광을 집광하는 프리즘 패턴이 형성되고, 상기 프리즘 패턴의 모서리 방향이 상기 러빙 방향과 실질적으로 일치하는 광학 시트들과, 상기 백라이트 어셈블리, 상기 광학 시트들 및 상기 액정 패널을 수납하는 상부 및 하부 수납 용기를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치 에 대하여 상세히 설명한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치를 나타내는 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치(100)는 전체적으로 보아 액정 패널 어셈블리(130), 백라이트 어셈블리(140), 상부 수납 용기(110) 및 하부 수납 용기(160)를 포함한다.
그리고 액정 패널 어셈블리(130)는 박막 트랜지스터 표시판(133), 공통 전극 표시판(134)을 포함하는 액정 패널(136), 액정(미도시), 게이트 테이프 캐리어 패키지(131), 데이터 테이프 캐리어 패키지(132) 및 인쇄회로기판(135)을 포함한다.
액정 패널(136)은 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)과 박막 트랜지스터 어레이, 화소 전극 등을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판(133)과, 블랙 매트릭스(black matrix), 공통 전극 등을 포함하고 박막 트랜지스터 표시판(133)에 대향하도록 배치된 공통 전극 표시판(134)을 포함한다.
그리고 게이트 테이프 캐리어 패키지(131)는 박막 트랜지스터 표시판(133)에 형성된 각 게이트 라인(미도시)에 접속되고, 데이터 테이프 캐리어 패키지(132)는 박막 트랜지스터 표시판(133)에 형성된 각 데이터 라인(미도시)에 접속된다.
한편 인쇄회로기판(135)에서는 게이트 테이프 캐리어 패키지(131)에 게이트 구동 신호 및 데이터 테이프 캐리어 패키지(132)에 데이터 구동 신호를 입력가능하도록 하는 게이트 구동신호 및 데이터 구동신호를 모두 처리하기 위한 여러 구동 부품이 실장된다.
그리고 백라이트 어셈블리(140)는 광학 시트들(141), 광학 플레이트(142), 램프(143), 반사판(144)을 포함한다.
램프(143)로는 램프로는 LED(Light Emitted Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등을 사용할 수 있다. 이러한 램프(143)는 외부로부터 램프(143)에 인가된 램프 구동전압에 의해 광을 발생한다. 또한 램프(143)는 균일한 거리로 이격되어 동위상 병렬 연결되고, 직하형으로 구성될 수 있다. 램프(143) 내부의 방전 가스의 분포가 일정하도록 하여 균일한 휘도를 얻기 위해서 램프(143)는 액정 패널(136)에 대하여 가로 방향으로 배열되는 것이 바람직하다. 램프 홀더(미도시)는 램프(143)의 양단에 위치하며, 램프(143)를 지지 및 고정한다.
광학 플레이트(142)는 램프(143)의 상부에 설치될 수 있으며, 램프(143)에서 발생한 광의 휘도 균일성을 향상시키는 역할을 한다.
반사판(144)은 램프(143)의 하부에 설치되어 램프(143)의 하부로 방출되는 광을 상부로 반사한다. 이러한 반사판(144)은 하부 수납용기(160)의 바닥면에 일체로 형성될 수도 있다. 즉 하부 수납용기(160)를 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 등의 반사도가 높은 물질로 구성하여 하부 수납용기(160) 자체가 반사판(144)의 기능을 수행할 수 있도록 구성할 수도 있다. 그리고 광학 시트들(141)은 광학 플레이트(142) 상부에 설치되며, 램프(143)로부터 전달되는 광을 확산하고 집광하는 역할을 한다. 광학 시트들(141)은 확산 시트(diffusion sheet), 제1 프리즘 시트, 제2 프리즘 시트 등을 포함한다.
여기서 확산 시트는 램프(143) 상부에 위치하고 램프(143)로부터 입사되는 광의 휘도 및 휘도 균일성을 향상시키는 역할을 한다.
제1 프리즘 시트는 확산 시트 상부에 위치하고, 제1 프리즘 시트의 일면에는 확산 시트로부터 확산된 광을 집광하여 출사하기 위한 삼각기둥 모양의 프리즘 패턴(미도시)이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있다. 제1 프리즘 시트로는 휘도 강화 필름(Brightness Enhancement Film-Ⅲ, BEF-Ⅲ™, 제조사 3M)을 사용할 수 있다. 여기서 제1 프리즘 시트의 일면에 형성된 프리즘 패턴의 모서리 방향에 따라 액정 표시 장치의 휘도 및 시야각을 효과적으로 높일 수 있으며, 이에 대해서는 후에 자세히 설명한다.
제2 프리즘 시트는 제1 프리즘 시트 상부에 위치하고, 광을 집광 및 편광하여 출사하는 다층 구조의 반사형 편광 프리즘 시트이다. 제2 프리즘 시트로는 듀얼 휘도 강화 필름(Dual Brightness Enhancement Film, DBEF™, 제조사 3M)을 사용할 수 있다. 다만 제1 프리즘 시트만으로도 휘도 및 시야각을 충분히 확보할 수 있는 경우 제2 프리즘 시트는 제외될 수 있다.
액정 패널 어셈블리(130)는 광학 시트들(141) 위에 설치되며, 백라이트 어셈블리(140)와 함께 수납 프레임(150)의 지지를 받으며 하부 수납 용기(160) 내에 안착된다. 수납 프레임(150)은 직사각형 형상의 가장자리를 따라 형성된 측벽들로 구성되며 내측벽에 단차부 또는 돌기부가 형성되어 액정 패널 어셈블리(130) 및 백라이트 어셈블리(140)를 지지할 수 있는 구조로 이루어진다. 하부 수납 용기(160)는 직사각형 형상을 가지고 상면의 가장자리를 따라 측벽이 형성되어 측벽 내에 백라이트 어셈블리(140) 및 액정 패널 어셈블리(130)를 수용하여 고정시키는 역할을 수 행하며, 다수의 시트들을 구비하는 백라이트 어셈블리(140)가 휘어지는 것을 방지한다. 그리고 액정 패널 어셈블리(130)의 인쇄회로기판(135)은 하부 수납 용기(160)의 외측벽을 따라 절곡되어 하부 수납 용기(160)의 배면에 안착된다. 여기서, 백라이트 어셈블리(140) 또는 액정 패널 어셈블리(130)를 하부 수납 용기(160)에 수용하는 방법에 따라서 하부 수납 용기(160)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
그리고, 하부 수납 용기(160)에 수납된 액정 패널 어셈블리(130)의 상면을 덮도록 상부 수납 용기(110)가 하부 수납 용기(160)와 결합되도록 배치된다. 상부 수납 용기(110)의 상면에는 액정 패널 어셈블리(130)를 외부로 노출시키는 윈도우가 형성되어 있다.
상부 수납 용기(110)는 후크 결합(미도시) 및/또는 나사 결합(미도시)을 통하여 하부 수납 용기(160)와 체결될 수 있다. 이뿐만 아니라, 상부 수납 용기(110)와 하부 수납 용기(160)의 결합은 다양한 형태로 변형될 수 있다.
이하 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 사용되는 액정 패널을 설명한다. 도 2a는 도 1의 액정 패널의 배치도이고, 도 2b는 도 2a의 Ⅱb-Ⅱb'선에 대한 단면도이다. 본 발명의 액정 패널은 박막 트랜지스터 표시판(133), 공통 전극 표시판(134), 이들 두 기판 사이에 주입되어 있는 액정층(3), 두 기판의 바깥쪽에 각각 부착되어 있는 보상 필름(210), 보상 필름(210)의 바깥쪽에 각각 부착되어 있는 편광 필름(212)을 포함한다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(133)에 대하여 설명한다.
절연 기판(10) 위에 가로 방향으로 게이트선(22)이 형성되어 있고, 게이트선 (22)에는 돌기의 형태로 이루어진 게이트 전극(26)이 형성되어 있다. 이러한 게이트선(22), 게이트 전극(26)을 게이트 배선이라고 한다.
게이트 배선(22, 26)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 배선(22, 26)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(22, 26)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선(22, 26)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.
또한 절연 기판(10) 위에는 게이트선(22)과 실질적으로 평행하게 가로 방향으로 뻗어 있는 유지 전극 배선(미도시)을 형성할 수 있다. 이러한 유지 전극 배선은 화소 전극(82)과 소정 부분이 중첩하여 유지 용량을 형성한다. 다만 본 발명의 유지 전극 배선의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있으며, 화소 전극(82)이 전단 게이트선(22)과 중첩하는 독립 배선 방식의 유지 용량을 형성할 수도 있다.
게이트 배선(22, 26) 위에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(30)은 질화 규소 또는 산화 규소와 같은 절연 물질로 이루어진다.
게이트 절연막(30) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있다. 이러한 반도체층(40)은 섬형, 선형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서와 같이 게이트 전극(26) 상에 섬형으로 형성될 수 있다. 또한, 반도체층(40)이 선형으로 형성되는 경우, 데이터선(62) 아래에 위치하여 게이트 전극(26) 상부까지 연장된 형상을 가질 수 있다.
반도체층(40)의 위에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항성 접촉층(55, 56)이 형성되어 있다. 이러한 저항성 접촉층(55, 56)은 섬형, 선형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서와 같이 섬형 저항성 접촉층(55, 56)의 경우 드레인 전극(66) 및 소스 전극(65) 아래에 위치하고, 선형의 저항성 접촉층의 경우 데이터선(62)의 아래까지 연장되어 형성된다.
저항성 접촉층(55, 56) 및 게이트 절연막(30) 위에는 데이터선(62) 및 드레인 전극(66)이 형성되어 있다. 데이터선(62)은 전체적으로 세로 방향으로 뻗어 있으며 게이트선(22)과 교차한다. 데이터선(62)으로부터 가지 형태로 반도체층(40)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65)이 형성되어 있다. 드레인 전극(66)은 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 대향하도록 반도체층(40) 상부에 위치한다. 드레인 전극(66)은 반도체층(40) 상부의 막대 형 패턴과, 막대형 패턴으로부터 연장되어 넓은 면적을 가지며 접촉 구멍(76)이 위치하는 확장 패턴을 포함한다. 이러한 데이터선(62), 소스 전극(65) 및 드레인 전극(66)을 데이터 배선이라고 한다.
데이터 배선(62, 65, 66)은 크롬, 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속 따위의 하부막(미도시)과 그 위에 위치한 저(低)저항 물질의 상부막(미도시)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다. 다층막 구조의 예로는 앞서 설명한 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 또는 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막의 이중막 외에도 몰리브덴막-알루미늄막-몰리브덴막의 삼중막을 들 수 있다.
소스 전극(65)은 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩되고, 드레인 전극(66)은 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 대향하며 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩된다. 여기서, 저항성 접촉층(55, 56)은 반도체층(40)과 소스 전극(65) 및 반도체층(40)과 드레인 전극(66) 사이에 개재되어 이들 사이에 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
데이터선(62), 드레인 전극(66) 및 노출된 반도체층(40) 위에는 유기 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다. 여기서 보호막(70)은 질화규소 또는 산화규소로 이루어진 무기물, 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기물 또는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 이루어진다. 또한, 보호막(70)은 유기막의 우수한 특성을 살리면서도 노출된 반도체층(40) 부분을 보호하기 위하여 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(70)에는 드레인 전극(66)을 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(76)이 형성되어 있다.
그리고 보호막(70) 위에는 화소의 모양을 따라 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 화소 전극(82)은 접촉 구멍(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 화소 전극(82)은 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전체 또는 알루미늄 따위의 반사성 도전체로 이루어진다.
화소 전극(82) 위에는 액정층(3)을 배향할 수 있는 배향막(미도시)이 도포되어 있다.
이러한 박막 트랜지스터 표시판(133)에 대응하는 공통 전극 표시판(134)에 대하여 설명하면 다음과 같다.
유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 절연 기판(96) 위에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(94)가 박막 트랜지스터 표시판(133)의 게이트선(22), 데이터선(62) 및 박막 트랜지스터(TFT)의 일부를 덮도록 형성되어 있다.
절연 기판(96) 및 블랙 매트릭스(94)의 일부 위에는 각 화소에 대응하여 순차적으로 배열되어 있는 적색, 녹색, 청색의 색필터(98)가 형성되어 있다.
그리고 색필터(98) 위에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어진 공통 전극(90)이 형성되어 있다. 여기서, 공통 전극(90)은 다수의 화소에 대하여 일체형으로 형성되어 있다.
공통 전극(90) 위에는 액정층(3)을 배향하는 배항막(미도시)이 도포된다.
이러한 공통 전극 표시판(134)과 박막 트랜지스터 표시판(133)을 소정의 기판 간격을 두고 결합할 경우, 이들 두 표시판(133, 134) 사이에 충진되는 액정층(3)은 소정의 셀 갭(cell gap)을 가지게 된다.
액정층(3)은 OCB(Optically Compensated Bend) 모드로 구동될 수 있도록 배향되어 있다. 즉 네마틱 액정을 스플레이(splay) 배향하고, 소정의 전압을 인가하여 밴드(bend) 배향으로 전환시킨 후, 인가 전압을 조절함으로써 광투과율을 제어하는 것이다. 이를 위하여 화소 전극(82) 표면과 공통 전극(90) 표면에는 배향막(미도시)을 형성하고, 러빙(rubbing)하여 소정의 방향으로 액정 분자를 배향한다. 이 때, 스플레이 배향을 하기 위하여 화소 전극(82) 표면과 공통 전극(90) 표면에 형성하는 배향막은 동일한 방향으로 러빙한다. 편광 필름(212)의 원가를 절감하고 전방향의 시야각 대칭성을 확보하기 위하여 배향막은 실질적으로 45도(또는 135도) 방향으로 러빙한다.
박막 트랜지스터 표시판(133)과 공통 전극 표시판(134)의 외측에는 각각 보상 필름(210)이 설치되고, 보상 필름(210) 상부에는 각각 편광 필름(212)이 설치된다.
두 편광 필름(212)의 편광축(또는 투과축)은 서로 직교하도록 배치되어 있고, 배향막의 러빙 방향과는 45도 또는 135도를 이루도록 배치되어 있다.
보상 필름(210)은 녹색광을 기준으로 하여 보상 특성이 최적화되도록 조정되어 있는데, 보상 필름(210)은 디스코틱(discotic) 층과 그 지지체인 TAC(triacetate cellulose) 필름으로 이루어져 있다.
보상 필름(210)은 지지체와 디스코틱(discotic)층으로 이루어진다. 지지체는 보상 필름(210)의 형상을 유지하는 것을 주목적으로 하는 층으로 주로 TAC 필름을 사용하고, 디스코틱층은 하이브리드(hybrid) 배향되는 액정의 영향을 보상하기 위하여 역시 하이브리드 구조를 가지도록 형성한 보상층이다.
이하 도 3a 내지 도 4c를 참조하여 배향막의 러빙 방향, 편광 필름(210)의 편광축 방향과, 제1 프리즘 시트의 프리즘 패턴의 모서리 방향과의 관계를 설명한다.
도 3a는 도 1의 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3b는 액정 패널에 대하여 도 3a의 러빙 방향, 편광축 및 프리즘 패턴의 모서리 방향을 나타낸 개략도이다. 도 4a는 도 3a의 액정 표시 장치로부터 발산되는 광의 휘도 분포를 측정한 그래프이고, 도 4b는 도 4a에서 가로 세로 방향에 대하여 시야각에 따른 휘도를 도시한 그래프이고, 도 4c는 도 4a에서 좌우 대각선 방향에 대하여 시야각에 따른 휘도를 도시한 그래프이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(133)과 공통 전극 표시판(134)으로 이루어진 액정 패널(130)을 포함하며, 앞서 언급한 바와 같이 화소 전극 및 공통 전극 위에는 각각 배향막이 도포되어 있다. 각 배향막은 화살표의 러빙 방향(R)과 같이 액정 패널(130)의 가로 방향에 대하여 45도 기울어진 방향으로 러빙되어 있다.
이러한 박막 트랜지스터 표시판(133)과 공통 전극 표시판(134) 사이에는 양 의 유전율 이방성을 가지는 액정층(미도시)이 삽입되어 있으며, 전압을 인가하지 않은 상태에서 액정 분자가 러빙 방향(R)을 향하여 한쪽 끝이 일어선 형태의 선경사각을 가지고 표시판(133, 134)에 대하여 수평 배향되어 있다가 전압이 인가될 때 액정 분자(42)는 구부러짐 구조를 갖는 배열을 나타낸다. 즉 두 표시판(133, 134) 사이에 충분한 크기의 전기장이 형성되면 액정 분자는 양의 유전율 이방성을 가지고 있으므로 액정의 장축이 전기장에 나란하게, 즉 두 표시판(133, 134)에 수직이 되도록 배열하려고 한다.
그리고 박막 트랜지스터 표시판(133)과 공통 전극 표시판(134)의 각 바깥쪽면에는 편광 필름(212)이 부착되어 있다. 편광 필름(212)의 투과축(P)은 서로 수직하며 인접한 표시판(133, 134)의 배향막의 러빙 방향(R)과 실질적으로 45도 또는 135도를 이룬다. 즉 투과축(P)은 액정 패널(130)의 가로 또는 세로 방향과 실질적으로 평행하도록 형성된다. 일반적으로 편광 필름(212)은 연신(延伸) 공정에 의해 제조되는데 이와 같이 투과축(P)이 직사각형 형상의 액정 패널(130)의 가로 또는 세로 방향과 평행하도록 편광 필름(212)을 재단하는 경우 투과축(P)이 액정 패널(130)의 대각선 방향과 평행하도록 편광 필름(212)을 재단하는 경우와 비교하여 상당한 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다.
또한 박막 트랜지스터 표시판(133) 하부에 위치하는 편광 필름(212)의 하부에는 광학시트들(141), 더욱 구체적으로는 프리즘 패턴이 형성된 제1 프리즘 시트가 배치된다. 일반적으로 OCB 모드로 구동되는 액정 표시 장치의 경우 배향막의 러빙 방향(R)에 대한 수직 방향(액정 패널(130)의 가로 방향에 대하여 135도 또는 315도)에 대해서는 시야각 및 시야각 대칭성이 우수한 반면, 러빙 방향(R)에 대해서는 시야각이 감소하는 문제점이 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 경우 제1 프리즘 시트를 이용하여 러빙 방향(R)에 대한 시야각 문제를 해결할 수 있다. 즉 프리즘 패턴의 모서리 방향(BEF)이 러빙 방향(R)과 일치하도록 제1 프리즘 시트을 배치한다. 이와 같이 제1 프리즘 시트의 배치에 의하면, 러빙 방향(R)과 수직한 방향에 대해서는 확산 시트로부터 확산된 광이 집광되지만, 러빙 방향(R)에 대해서는 확산 시트로부터의 광이 집광되지 않기 때문에 넓은 시야각을 확보할 수 있고 따라서 시야각 대칭성을 구현할 수 있다. 이와 같은 시야각 확보를 위해 종래에는 프리즘 패턴의 모서리 방향이 서로 수직인 2장의 제1 프리즘 시트를 사용하였으나 본 발명에서는 1장의 제1 프리즘 시트만으로도 충분히 시야각을 확보할 수 있으므로 상당한 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다.
나아가 액정 패널(136)의 화이트(white) 상태에서 발산되는 휘도에 따라 사용자가 원하는 요구 휘도에 도달하지 못하는 경우 제2 프리즘 시트를 사용하여 휘도를 높일 수 있으며, 요구 휘도에 도달하는 경우에는 제2 프리즘 시트를 제외하고 액정 표시 장치를 구성함으로써 더욱 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다.
도 4a의 휘도 분포를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 의하는 경우 전방향에 대하여 균일한 시야각 대칭성을 얻을 수 있으며, 러빙 방향(R)과 제1 프리즘 시트의 프리즘 패턴의 모서리 방향(BEF)을 일치시킴으로써 러빙 방향(R)에 대해서는 충분한 시야각을 확보할 수 있다.
도 4b의 휘도 그래프를 참조하면, 액정 패널의 세로 방향(90도 방향)에 대한 휘도 그래프(①)와, 가로 방향(0도 방향)에 대한 휘도 그래프(②)가 거의 일치하며, 시야각 0도에 대하여 대칭적이라는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 액정 표시 장치에 의하는 경우 가로, 세로 방향에 대하여 넓은 시야각 및 시야각 대칭성을 얻을 수 있다.
또한, 도 4c의 휘도 그래프를 참조하면, 액정 패널의 왼쪽 대각선 방향(135도 방향)에 대한 휘도 그래프(③)와, 오른쪽 대각선 방향(45도 방향)에 대한 휘도 그래프(④)가 유효 시야각 범위 내에서 거의 일치하며, 시야각 0도에 대하여 대칭적이라는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 액정 표시 장치에 의하는 경우 좌우 대각선 방향에 대하여 넓은 시야각 및 시야각 대칭성을 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에서는 OCB 모드의 액정 표시 장치를 이용하여 시야각 및 시야각 대칭성 확보를 위한 방안을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 특정 방향으로 시야각의 비대칭성을 가지는 액정 표시 장치에도 동일하게 적용할 수 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 시야각, 시야각 대칭성 및 휘도를 높일 수 있다.

Claims (18)

  1. 광을 제공하는 백라이트 어셈블리;
    상기 백라이트 어셈블리 상부에 위치하여 상기 광을 이용하여 화상을 표시하며, 배향막을 포함하는 액정 패널;
    상기 백라이트 어셈블리와 상기 액정 패널 사이에 개재되고, 일면에 상기 백라이트 어셈블리로부터의 상기 광을 집광하는 프리즘 패턴이 형성되고, 상기 프리즘 패턴의 모서리 방향이 상기 배향막의 러빙 방향과 실질적으로 일치하는 광학 시트들; 및
    상기 백라이트 어셈블리, 상기 광학 시트들 및 상기 액정 패널을 수납하는 상부 및 하부 수납 용기를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액정 패널은 마주보는 한쌍의 표시판과 상기 표시판 사이에 개재된 액정층을 포함하고,
    상기 배향막은 상기 한쌍의 표시판에 각각 상기 러빙 방향으로 러빙되어 형성되는 액정 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 러빙 방향은 상기 액정 패널의 가로 방향에 대하여 45도 또는 135도를 이루는 액정 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 액정 패널의 바깥쪽에 부착된 한쌍의 편광 필름을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 한쌍의 편광 필름의 투과축은 서로 수직하며 상기 러빙 방향에 대하여 실질적으로 45도 또는 135도를 이루는 액정 표시 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 한쌍의 편광 필름의 투과축은 상기 액정 패널의 가로 방향 또는 세로 방향과 평행한 액정 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 시트들은 휘도 강화 필름(BEF-Ⅲ™)인 액정 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 시트들은 상기 광을 집광 및 편광하여 출사하는 다층 구조의 반사형 프리즘 시트를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 반사형 프리즘 시트는 듀얼 휘도 강화 필름(DBEF™)인 액정 표시 장치.
  10. 광을 제공하는 백라이트 어셈블리;
    상기 백라이트 어셈블리 상부에 위치하여 상기 광을 이용하여 화상을 표시하는 액정 패널로서, 동일한 러빙 방향으로 러빙된 배향막을 각각 포함하는 한쌍의 표시판과 상기 표시판 사이에 OCB 모드로 개재된 액정층을 포함하는 액정 패널;
    상기 백라이트 어셈블리와 상기 액정 패널 사이에 개재되고, 일면에 상기 백라이트 어셈블리로부터의 상기 광을 집광하는 프리즘 패턴이 형성되고, 상기 프리즘 패턴의 모서리 방향이 상기 러빙 방향과 실질적으로 일치하는 광학 시트들; 및
    상기 백라이트 어셈블리, 상기 광학 시트들 및 상기 액정 패널을 수납하는 상부 및 하부 수납 용기를 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 액정 패널은 마주보는 한쌍의 표시판과 상기 표시판 사이에 개재된 액정층을 포함하고,
    상기 배향막은 상기 한쌍의 표시판에 각각 상기 러빙 방향으로 러빙되어 형성되는 액정 표시 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 러빙 방향은 상기 액정 패널의 가로 방향에 대하여 45도 또는 135도를 이루는 액정 표시 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 액정 패널의 바깥쪽에 부착된 한쌍의 편광 필름을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 한쌍의 편광 필름의 투과축은 서로 수직하며 상기 러빙 방향에 대하여 실질적으로 45도 또는 135도를 이루는 액정 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 한쌍의 편광 필름의 투과축은 상기 액정 패널의 가로 방향 또는 세로 방향과 평행한 액정 표시 장치.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 광학 시트들은 휘도 강화 필름(BEF-Ⅲ™)인 액정 표시 장치.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 광학 시트들은 상기 광을 집광 및 편광하여 출사하는 다층 구조의 반사형 프리즘 시트를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 반사형 프리즘 시트는 듀얼 휘도 강화 필름(DBEF™)인 액정 표시 장치.
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