KR20090077280A - 차광 부재용 수지 조성물 및 이를 포함하는 표시판 - Google Patents

차광 부재용 수지 조성물 및 이를 포함하는 표시판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 서로 교차하는 제1 및 제2 신호선, 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 복수의 색 필터, 상기 색 필터 사이에 위치하고 R254, Y139 및 B15:6 을 혼합한 안료를 포함하는 차광 부재, 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 형성되어 있는 절연막, 그리고 상기 색 필터 위에 형성되어 있는 화소 전극을 포함하는 표시판에 관한 것이다.
색 필터, 차광 부재, 광 밀도, 기생 용량, 잔사

Description

차광 부재용 수지 조성물 및 이를 포함하는 표시판{RESIN COMPOSITION FOR LIGHT BLOCKING MEMBER AND DISPLAY PANEL COMPRISING THE SAME}
본 발명은 차광 부재용 수지 조성물 및 이를 포함하는 표시판에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판에는 복수의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 다른 표시판에는 적색, 녹색 및 청색의 색 필터와 차광 부재가 형성되어 있고 그 전면을 공통 전극이 덮고 있는 구조가 주류이다.
그러나, 이러한 액정 표시 장치는 화소 전극과 색 필터 및 차광 부재가 다른 표시판에 형성되므로 화소 전극과 색 필터 사이 또는 화소 전극과 차광 부재 사이 에 정확한 정렬(align)이 곤란하여 정렬 오차가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위하여 색 필터, 차광 부재 및 화소 전극을 동일한 표시판에 형성하는 구조가 제안되었다.
그러나 이와 같이 색 필터, 차광 부재 및 화소 전극을 동일한 표시판에 형성하는 경우 차광 부재의 주재료로 사용되는 카본블랙 입자가 인접한 절연막에 흡착되어 잔사를 발생할 수 있다. 이러한 잔사는 외부에서 얼룩으로 시인 될 수 있다.
또한 카본블랙은 일반 유기막에 비하여 유전율이 높으므로 차광 부재를 중심으로 신호선과 화소 전극 사이에 기생 용량이 커질 수 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차광 부재에 의한 잔사를 방지하여 표시 특성을 개선하고 기생 용량을 줄이는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 차광 부재용 수지 조성물은 중합성 화합물, 바인더, 그리고 R254, Y139 및 B15:6 을 혼합한 안료를 포함한다.
상기 안료는 R254, Y139 및 B15:6 이 1.5 내지 2.5 : 0.5 내지 1.5 : 2.5 내지 3.5의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 안료는 R254, Y139 및 B15:6 이 2:1:3의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 차광 부재용 수지 조성물은 가시광선 영역에서 3 이상의 광학 밀도를 가질 수 있다.
상기 R254, Y139 및 B15:6 은 각각 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3:
[화학식 1]
Figure 112008002224800-PAT00001
[화학식 2]
Figure 112008002224800-PAT00002
[화학식 3]
Figure 112008002224800-PAT00003
으로 표현되는 화합물일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시판은 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 서로 교차하는 제1 및 제2 신호선, 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 복수의 색 필터, 상기 색 필터 사이에 위치하고 R254, Y139 및 B15:6을 혼합한 안료를 포함하는 차광 부재, 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 형성되어 있 는 절연막, 그리고 상기 색 필터 위에 형성되어 있는 화소 전극을 포함한다.
상기 안료는 R254, Y139 및 B15:6 이 1.5 내지 2.5 : 0.5 내지 1.5 : 2.5 내지 3.5의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 안료는 R254, Y139 및 B15:6 이 2:1:3의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 차광 부재는 가시광선 영역에서 3 이상의 광학 밀도를 가질 수 있다.
상기 R254, Y139 및 B15:6 은 각각 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 표현될 수 있다.
상기 화소 전극은 전압이 다른 제1 및 제2 부화소 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 부화소 전극은 경사 방향이 서로 다른 적어도 두 개의 평행사변형 전극편을 포함할 수 있다.
상기 색 필터는 지그재그 모양을 가질 수 있다.
상기 차광 부재는 상기 색 필터의 가장자리를 따라 지그재그 모양으로 형성되어 있는 제1 부분, 그리고 상기 제1 및 제2 신호선 중 어느 하나를 따라 형성되어 있는 제2 부분을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시판은 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 상기 데이터선 위에 형성되어 있는 복수의 색 필터, 상기 색 필터 사이에 위치하는 차광 부재, 상기 색 필터와 상기 차광 부재의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 형성되어 있는 절연막, 그리고 상기 색 필터 위에 형성되어 있는 화소 전극을 포함하고, 상기 차광 부재는 적색 안료, 황색 안료 및 청색 안료를 1.5 내지 2.5 : 0.5 내지 1.5 : 2.5 내지 3.5의 비율로 혼합하여 형성하며 가시광선 영역에서 3 이상의 광학 밀도를 가진다.
상기 적색 안료, 황색 안료 및 청색 안료는 각각 R254, Y139 및 B15:6 일 수 있다.
상기 R254, Y139 및 B15:6 은 2:1:3의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 R254, Y139 및 B15:6 은 각각 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 표현되는 화합물일 수 있다.
상기 화소 전극은 전압이 다른 제1 및 제2 부화소 전극을 포함할 수 있다.
상기 색 필터는 지그재그 모양을 가지고, 상기 차광 부재는 상기 색 필터의 가장자리를 따라 지그재그 모양으로 형성되어 있는 제1 부분, 그리고 상기 게이트선을 따라 형성되어 있는 제2 부분을 포함할 수 있다.
차광 부재가 박막 트랜지스터 표시판에 형성되는 구조에서, 본 발명의 실시예에 따른 차광 부재는 그 성분이 인접한 절연막에 흡착되지 않으므로 잔사를 방지할 수 있고 낮은 유전율을 가짐으로써 신호선과 화소 전극 사이의 기생 용량을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 차광 부재는 높은 광학 밀도를 가질 뿐만 아니라 가시광선 전 영역에서 균일한 광학 밀도를 가짐으로써 양호한 표시 특성 및 높은 명암비를 나타낼 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 경우 뿐만 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.
[실시예 1]
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 그 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(121)이 형성 되어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 뻗어 있는 게이트 전극(124)과 외부 회로 연결을 위하여 폭이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다.
게이트선(121) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140) 위에는 세로 방향으로 뻗어 있으며 비정질 또는 결정질 규소 따위로 만들어진 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 있는 돌출부(154)를 포함한다.
선형 반도체(151) 위에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질규소 따위의 물질로 이루어지는 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 형성되어 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 선형 반도체(151)의 돌출부(154)를 향하여 뻗어 있는 돌출부(163)를 포함하며, 돌출부(163)는 섬형 저항성 접촉 부재(165)와 쌍을 이루어 선형 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치되어 있다.
선형 저항성 접촉 부재(161), 섬형 저항성 접촉 부재(165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(173)을 이루고, 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 게이트 전극(124) 위에서 서로 마주한다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 선형 반도체(151) 의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 선형 반도체(151)의 돌출부(154)에 형성된다.
선형 반도체(151)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다.
선형 저항성 접촉 부재(161)는 선형 반도체(151)와 데이터선(171) 사이에 끼어 있으며 데이터선(171)과 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다. 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 선형 반도체(151)와 드레인 전극(175) 사이에 끼어 있으며 드레인 전극(175)과 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위로 만들어진 차단층(160)이 형성되어 있다. 차단층(160)은 후술하는 색 필터(230) 및 차광 부재(220)의 성분인 유기 물질이 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 노출되어 있는 선형 반도체(151)의 돌출부(154)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
차단층(160) 위에는 색 필터(230) 및 차광 부재(220)가 형성되어 있다.
색 필터(230)는 데이터선(171)에 의해 구획되는 화소 열을 따라 데이터선(171)과 나란한 방향으로 뻗어 있는 적색 필터(230R), 녹색 필터(230G) 및 청색 필터(230B)를 포함할 수 있다. 또는 적색 필터(230R), 녹색 필터(230G) 및 청색 필터(230B)가 각 화소별로 교대로 배열될 수도 있다.
색 필터(230)는 외부 회로와 접합되는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 또는 데이터선(171)의 끝 부분(179)에는 형성하지 않는다.
차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 불리며, 게이트선(121) 및 데이터선(171)을 따라 뻗어 있으며 이웃하는 색 필터(230) 사이에 위치한다.
차광 부재(220)는 중합성 화합물, 바인더 및 안료를 포함한 수지 조성물로부터 형성될 수 있다.
중합성 화합물은 광 또는 열에 의해서 중합될 수 있는 모노머(monomer) 또는 올리고머(oligomer) 따위의 화합물로서, 탄소-탄소 불포화 결합 및/또는 탄소-탄소 고리형 결합을 가진 화합물, 예컨대 불포화 카르복실산 화합물, 아크릴아미드계 화합물, 알릴에스테르계 화합물 및 비닐계 화합물 등이 포함된다. 중합성 화합물은 수지 조성물의 총 함량에 대하여 약 1 내지 20중량% 함유될 수 있다. 약 1중량% 미만인 경우 현상성이 저하되어 패턴이 불량해지고 내구성이 약해질 수 있고, 20중량%를 초과하는 경우 코팅성이 저하될 수 있다.
바인더는 예컨대 아크릴계 또는 메타크릴계 중합체 따위의 알칼리 가용성 수지일 수 있다. 바인더는 수지 조성물의 총 함량에 대하여 약 1 내지 20중량%로 함유될 수 있다. 약 1 중량% 미만인 경우 코팅성이 저하되고 20중량%를 초과하는 경우 현상성이 저하될 수 있다.
안료는 색 필터의 안료로 사용될 수 있는 복수의 유기 안료를 적절하게 혼합하여 사용한다.
이와 같이 본 발명의 한 실시예에서는 차광 부재로서 카본 블랙과 같은 무기 흑색 입자를 사용하지 않고 유기 물질로 만들어진 색 안료를 혼합하여 사용한다. 이 경우 본 실시예와 같이 차광 부재가 박막 트랜지스터 표시판 측에 형성되는 구조에서 미세한 입자 크기를 가지는 카본 블랙이 인접한 절연막에 흡착되어 잔사가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 실시예와 같이 차광 부재가 박막 트랜지스터 표시판 측에 형성되는 구조에서는 차광 부재가 데이터선과 화소 전극 사이에 위치하여 절연막 역할을 하므로 차광 부재의 유전율이 중요한 의미를 가지는데, 유기 안료는 카본블랙에 비해 약 3 내지 5배 정도 낮은 유전율을 나타내므로 데이터선과 화소 전극 사이에서 발생하는 기생 용량을 현저하게 줄일 수 있다.
한편, 복수의 색 안료를 조합하여 사용하는 경우에 차광 부재의 본래의 역할을 수행하기 위하여 빛을 잘 흡수할 수 있어야 한다. 빛을 흡수하는 정도는 광학 밀도(optical density)로 나타낼 수 있는데, 여기서 광학 밀도는 빛이 차광 부재를 통과했을 때 차광 부재가 어느 정도의 빛을 흡수했는지를 보여주는 척도로서 빛의 세기, 두께, 흡광 계수 등과 관련된 흡광도(absorbance)와 동일한 의미이다. 일반적으로 광학 밀도가 높을수록 빛을 잘 흡수하는 것이고 광학 밀도가 낮을수록 빛을 잘 흡수하지 못하고 투과하는 양이 많은 것이다.
본 발명의 한 실시예에서는 이러한 유기 안료로서 적색 안료, 황색 안료 및 청색 안료를 혼합하여 사용한다. 여기서 적색 안료는 화학식 1로 표현되는 R254일 수 있고 황색 안료는 화학식 2로 표현되는 Y139일 수 있고 청색 안료는 화학식 3으 로 표현되는 B15:6 일 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112008002224800-PAT00004
[화학식 2]
Figure 112008002224800-PAT00005
[화학식 3]
Figure 112008002224800-PAT00006
여기서 R254, Y139 및 B15:6는 C.I 염료번호(color index pigment number)이다.
R254, Y139 및 B15:6 은 빛을 흡수할 수 있는 적정 범위가 되도록 혼합 비율을 조절할 수 있고, 이러한 범위로서 R254, Y139 및 B15:6은 약 1.5 내지 2.5:0.5 내지 1.5:2.5 내지 3.5의 비율로 혼합되는 것이 바람직하며 그 중에서도 약 2:1:3의 비율로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다.
이와 같은 조합된 안료는 약 380 내지 780nm 범위의 가시 광선 영역에서 빛을 잘 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 각 파장대별로 빛을 흡수하는 정도가 균일하다. 빛을 잘 흡수하지 못하는 경우 차광 부재로서 역할을 할 수 없으며 각 파장대별로 빛을 흡수하는 정도가 균일하지 못하면 특정 파장 영역의 빛만 투과되어 표시 특성이 불량해질 수 있다.
이에 대하여 도 7a 내지 도 7c를 참고하여 살펴본다.
도 7a는 본 발명의 한 실시예에 따른 차광 부재용 수지 조성물을 사용한 경우에 파장에 따른 광학 밀도를 보여주는 그래프이고, 도 7b 및 도 7c는 기존의 차광 부재용 수지 조성물을 사용한 경우에 파장에 따른 광학 밀도를 보여주는 그래프이다.
구체적으로, 도 7a는 본 발명의 한 실시예에 따라 R254, Y139 및 B15:6 을 혼합하여 사용한 경우, 도 7b는 R177, Y139 및 B15:6을 혼합한 안료를 사용한 경우, 도 7c는 R177, Y139, B15:6 및 V23을 혼합한 안료를 사용한 경우에 광학 밀도를 측정한 것이다. 이 때 총 안료의 양은 동일하며, 안료의 종류 외에 다른 성분들의 종류 및 조건은 모두 동일하다.
먼저 도 7a를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 혼합 안료를 사용한 경우에는 약 380 내지 780nm 범위의 파장 영역, 즉 가시광선 영역에서 약 3 이상의 높은 광학 밀도를 나타낼 뿐만 아니라 가시광선 전 영역에서 균일한 광학 밀도를 나타냄을 알 수 있다.
반면 도 7b를 참고하면, 적색 안료의 종류를 R254 대신 R177을 사용한 경우 에는 약 450 내지 550nm 범위의 단파장 영역(A 영역)에서 광학 밀도가 현저하게 떨어지는 것을 알 수 있다. 이와 같이 단파장 영역에서 빛을 흡수하는 정도가 떨어지면 단파장 영역, 즉 청색 영역의 빛이 새어 표시판의 외부에서 푸르스름한(bluish) 색으로 시인되어 화질이 저하될 수 있다. 또한 빛의 일부가 새어나가 완전한 블랙을 표시하지 못하므로 명암비(contrast) 또한 낮아질 수 있다.
마찬가지로 도 7c를 참고하면, 도 7b에서 사용한 혼합 안료에 바이올렛 안료(V23)를 더 포함하는 경우 단파장뿐만 아니라 약 650nm 이상의 장파장 영역(B 영역)에서 광학 밀도가 현저하게 떨어지는 것을 알 수 있다. 이와 같이 장파장 영역에서 빛을 흡수하는 정도가 떨어지면 장파장 영역, 즉 적색 영역의 빛이 새어 표시판의 외부에서 붉으스름한(reddish) 색으로 시인되어 화질이 저하될 수 있다. 또한 빛의 일부가 새어나가 완전한 블랙을 표시하지 못하므로 명암비 또한 낮아질 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 혼합 안료는 가시 광선 전 영역에서 약 3 이상의 높은 광학 밀도를 가짐으로써 빛을 잘 흡수할 뿐만 아니라 각 파장대별로 빛을 흡수하는 정도가 균일하여 우수한 표시 품질 및 높은 명암비를 가질 수 있다.
이러한 안료는 차광 부재용 수지 조성물의 총 함량에 대하여 약 1 내지 15중량%로 함유될 수 있다.
차광 부재용 수지 조성물은 상술한 중합성 화합물, 바인더 및 안료 외에 광 개시제, 계면 활성제 및 밀착개선제와 같은 성분을 더 포함할 수 있다.
색 필터(230) 위에는 덮개층(180)이 형성되어 있다. 덮개층(180)은 질화규 소 또는 산화규소 따위의 무기 절연 물질로 만들어질 수 있으며, 색 필터(230) 및 차광 부재(220)가 들뜨는 것을 방지하고 후속 공정에서 색 필터(230) 및 차광 부재(220)에 식각액 등의 화학액이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
덮개층(180), 색 필터(230) 및 차단층(160)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있고, 덮개층(180) 및 차단층(160)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 드러내는 접촉 구멍(182)이 형성되어 있고, 덮개층(180), 차단층(160) 및 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
덮개층(180) 위에는 화소 전극(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 연결되어 있으며 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가받는다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)를 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129)과 데이터선(171)의 끝 부분(179)에 각각 연결되어 있다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 또는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 공통 전극 표시판(200)에는 절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)의 각 내면에는 배향막(11, 21)이 각각 형성되어 있고, 각 외면에는 편광판(12, 22)이 부착되어 있다.
박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 사이에는 복수의 액정 분자(310)를 포함하는 액정층(3)이 개재되어 있다. 액정층(3)의 액정 분자(310)는 공통 전극(270)은 화소 전극(191)에 생성되는 전기장을 이용하여 재배열된다.
[실시예 2]
이하 본 발명의 다른 실시예에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 4는 도 3의 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 5는 도 4의 액정 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 6은 도 4 및 도 5의 액정 표시 장치에서 화소 전극과 공통 전극의 배치도이다.
먼저 도 3을 참고하면, 각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함하며, 각 부화소(PXa, PXb)는 각각 해당 게이트선(121a, 121b) 및 데이터선(171s)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Qa, Qb)와 이에 연결되어 있는 액정 축전기(Clca, Clcb), 그리고 스위칭 소자(Qa, Qb) 및 유지 전극선(131)에 연결되어 있는 유지 축전기(Csta, Cstb)를 포함한다.
각 스위칭 소자(Qa, Qb)는 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 포함하는 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(121a, 121b)과 연결되어 있고 입력 단자는 데이터선(171s)과 연결되어 있으며 출력 단자는 액정 축전기(Clca, Clcb) 및 유지 축전기(Csta, Cstb)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clca, Clcb)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Csta, Cstb)는 유지 전극선(131)과 화소 전극(도시하지 않음)이 절연체를 사이에 두고 중첩하여 형성하고 유지 전극선(131)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Csta, Cstb)는 부화소 전극(PXa, PXb)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩하여 형성될 수도 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 그 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
절연 기판(110) 위에 복수 쌍의 제1 및 제2 게이트선(121a, 121b) 및 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.
제1 및 제2 게이트선(121a, 121b)은 가로 방향으로 뻗어 있으며 각각 위쪽 및 아래쪽에 위치한다. 제1 게이트선(121a)은 아래로 돌출한 제1 게이트 전극(124a)과 끝 부분(129a)을 포함하고 제2 게이트선(121b)은 위로 돌출한 제2 게이트 전극(124b)과 끝 부분(129b)을 포함한다.
유지 전극선(131)은 가로 방향으로 뻗어 있으며, 제1 게이트선(121a)과 제2 게이트선(121b) 사이에 위치한다. 각 유지 전극선(131)은 아래위로 확장된 복수의 유지 전극(137)을 포함한다. 그러나 유지 전극(137)을 비롯한 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.
제1 및 제2 게이트선(121a, 121b) 및 유지 전극선(131) 위에는 게이트 절연 막(140)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 선형 반도체(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 선형 반도체는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗어 나온 제1 및 제2 돌출부(154a, 154b)를 포함한다.
선형 반도체 위에는 선형 저항성 접촉 부재(도시하지 않음), 제1 섬형 저항성 접촉 부재(165a) 및 제2 섬형 저항성 접촉 부재(165b)가 형성되어 있다. 선형 저항성 접촉 부재는 제1 돌출부(163a) 및 제2 돌출부(도시하지 않음)를 가지며, 제1 돌출부(163a)와 제1 섬형 저항성 접촉 부재(165a)는 쌍을 이루어 선형 반도체의 돌출부(154a) 위에 위치하고 제2 돌출부(163b)와 제2 섬형 저항성 접촉 부재(165b)는 쌍을 이루어 선형 반도체의 돌출부(154b) 위에 위치한다.
선형 저항성 접촉 부재 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171s, 171n)과 복수 쌍의 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)이 형성되어 있다.
데이터선(171s, 171n)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121a, 121b) 및 유지 전극선(131)과 교차하며, 전체에 걸쳐 일직선 상이 있지 않으며 적어도 두 번 꺾여 있다. 각 데이터선(171s, 171n)은 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 각각 뻗은 복수 쌍의 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)과 끝 부분(179)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a)을 중심으로 제1 소스 전극(173a)과 마주하며, 제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b)을 중심으로 제2 소스 전극(173b)과 마주한다. 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)의 끝 부분은 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)의 구부러진 부분으로 일부 둘러싸여 있다.
선형 반도체는 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 채널 영역 및 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터선(171s, 171n) 및 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다.
선형 저항성 접촉 부재는 선형 반도체와 데이터선(171s, 171n) 사이에 끼어 있으며 데이터선(171s, 171n)과 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다. 제1 및 제2 섬형 저항성 접촉 부재(165a, 165b)는 선형 반도체와 드레인 전극(175a, 171b) 사이에 끼어 있으며 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다.
데이터선(171n, 171s)과 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b) 위에는 차단층(160)이 형성되어 있고, 차단층(160) 위에는 색 필터(230) 및 차광 부재(220)가 형성되어 있다.
색 필터(230)는 여러 번 꺾인 모양, 즉 지그재그 모양을 가진다.
차광 부재(220)는 색 필터(230)의 가장자리를 따라 지그재그 모양으로 형성되어 있는 사선부, 제1 및 제2 게이트선(121a, 121b)과 유지 전극선(131)을 따라 형성되어 있는 직선부 및 박막 트랜지스터를 덮고 있는 돌출부를 포함한다.
차광 부재(220)는 전술한 실시예와 마찬가지로 복수의 색 안료를 혼합하여 형성될 수 있다.
색 필터(230) 위에는 덮개층(180)이 형성되어 있다.
덮개층(180), 색 필터(230) 및 차단층(160)에는 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)을 드러내는 접촉 구멍(185a, 185b)이 형성되어 있고, 덮개층(180) 및 차단층(160)에는 데이터선(171s, 171n)의 끝 부분(179)을 드러내는 접촉 구멍(182)이 형성되어 있고, 덮개층(180), 차단층(160) 및 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 접촉 구멍(181a, 181b)이 형성되어 있다.
덮개층(180) 위에는 화소 전극(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(81a, 81b, 82)가 형성되어 있다.
도 4 및 도 6을 참고하면, 각 화소 전극(191)은 서로 분리되어 있는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)을 포함한다. 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 행 방향으로 인접하며, 절개부(cutout)(91a, 91b)를 가진다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 한 쌍의 빗변과 한 쌍의 가로변을 가지는 대략 평형사변형 모양의 전극편을 복수 개 연결한 구조이며, 제1 부화소 전극(191a)은 두 개의 전극편(191a1, 191a2)으로 이루어지며 제2 부화소 전극(191b)은 여섯 개의 전극편(191b1, 191b2, 191b3, 191b4, 191b5, 191b6)으로 이루어진다. 제1 부화소 전극(191a)은 한번 꺾인 구조를 가지며 꺾은 부분에 절개부(91a)가 형성되어 있다. 제2 부화소 전극(191b) 중 우측에 배치되어 있는 두 개의 전극편(191b5, 191b6)은 제1 부화소 전극(191a)의 상하에 배치되어 있으며 좌측에 배치되어 있는 네 개의 전극편(191b1, 191b2, 191b3, 191b4)은 세 번 꺾인 구조를 가지 며 꺾인 부분에 각각 절개부(91a, 91b)가 형성되어 있다.
중간에 배치된 전극편(191a1, 191a2, 191b1, 191b2)과 그 상하에 배치된 전극편(191b3, 191b4, 191b5, 191b6)은 높이가 다르며, 예컨대 상하 전극편(191b3, 191b4, 191b5, 191b6)의 높이가 중간 전극편(191a1, 191a2, 191b1, 191b2)의 약 1/2일 수 있고, 이에 따라 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 면적비는 대략 1:2가 될 수 있다. 이와 같이 상하 전극편(191b3, 191b4, 191b5, 191b6)의 높이를 조절함으로써 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 면적비를 조절할 수 있다.
도 4 및 도 6에서 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)의 위치 관계 및 꺾인 방향은 바뀔 수 있으며, 화소 전극(191)을 상하 좌우로 반전 대칭 이동하거나 회전함으로써 변형할 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)은 접촉 구멍(185a)을 통하여 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있고, 제2 부화소 전극(191b)은 접촉 구멍(185b)을 통하여 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있다.
이와 같이, 하나의 화소 전극(191)을 이루는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 각각 제1 드레인 전극(175a)과 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있으므로 두 부화소 전극(191a, 191b)은 서로 다른 시간에 동일한 데이터선(171s)을 통해서 별개의 데이터 전압을 인가받는다. 또한 이와는 달리, 제1 부화소 전극(191a)만 박막 트랜지스터에 연결되어 있고 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부화소 전극(191a)과 용량성 결합되어 있는 경우에는, 제1 부화소 전극(191a)만 데 이터 전압을 인가 받고, 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부화소 전극(191a)의 전압 변화에 따라 변화하는 전압을 가질 수 있다. 이 때, 면적이 상대적으로 작은 제1 부화소 전극(191a)의 전압이 면적이 상대적으로 큰 제2 부화소 전극(191b)의 전압보다 높다.
다음 공통 전극 표시판(200)을 설명한다.
절연 기판(210) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
공통 전극(270)은 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)과 마주하는 절개부(71a, 71b)를 가지며, 절개부(71a, 71b)는 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)의 빗변과 거의 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부와 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)의 중심으로부터 좌측 또는 우측으로 뻗어 있는 중심부를 포함한다. 절개부(71a, 71b)의 사선부는 복수의 노치(notch)를 가진다.
박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)의 각 내면에는 배향막(11, 21)이 각각 형성되어 있고, 각 외면에는 편광판(12, 22)이 부착되어 있다.
박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 사이에는 액정층(3)이 개재되어 있다. 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(310)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
상기와 같이 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 전압이 다르면 제1 부화소 전극(191a)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 부화소 전극(191b)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 제2 액정 축 전기(Clcb)에 작용하는 전압이 다르므로 제1 부화소와 제2 부화소의 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르고 이에 따라 두 부화소의 휘도가 다르다. 따라서 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압을 적절하게 맞추면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 할 수 있으며, 즉 측면 감마 곡선을 정면 감마 곡선에 최대한 가깝게 할 수 있으며, 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 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.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 자른 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이고,
도 4는 도 3의 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 5는 도 4의 액정 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 6은 도 4 및 도 5의 액정 표시 장치에서 화소 전극과 공통 전극의 배치도이고,
도 7a는 본 발명의 한 실시예에 따른 수지 조성물을 사용한 경우에 파장에 따른 광학 밀도를 보여주는 그래프이고,
도 7b 및 도 7c는 기존의 수지 조성물을 사용한 경우에 파장에 따른 광학 밀도를 보여주는 그래프이다.

Claims (19)

  1. 중합성 화합물,
    바인더, 그리고
    R254, Y139 및 B15:6 을 혼합한 안료
    를 포함하는 차광 부재용 수지 조성물.
  2. 제1항에서,
    상기 안료는 R254, Y139 및 B15:6 이 1.5 내지 2.5 : 0.5 내지 1.5 : 2.5 내지 3.5의 비율로 혼합되어 있는 차광 부재용 수지 조성물.
  3. 제2항에서,
    상기 안료는 R254, Y139 및 B15:6 이 2:1:3의 비율로 혼합되어 있는 차광 부재용 수지 조성물.
  4. 제2항에서,
    상기 차광 부재용 수지 조성물은 가시광선 영역에서 적어도 3의 광학 밀도를 가지는 차광 부재용 수지 조성물.
  5. 제1항에서,
    상기 R254, Y139 및 B15:6 은 각각 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3:
    [화학식 1]
    Figure 112008002224800-PAT00007
    [화학식 2]
    Figure 112008002224800-PAT00008
    [화학식 3]
    Figure 112008002224800-PAT00009
    으로 표현되는 화합물인 차광 부재용 수지 조성물.
  6. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 서로 교차하는 제1 및 제2 신호선,
    상기 제1 및 제2 신호선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 복수의 색 필터,
    상기 이웃하는 색 필터 사이에 위치하고 R254, Y139 및 B15:6 을 혼합한 안료를 포함하는 차광 부재,
    상기 색 필터와 상기 차광 부재의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 형성되어 있는 절연막, 그리고
    상기 색 필터 위에 형성되어 있는 화소 전극
    을 포함하는 표시판.
  7. 제6항에서,
    상기 안료는 R254, Y139 및 B15:6 이 1.5 내지 2.5 : 0.5 내지 1.5 : 2.5 내지 3.5의 비율로 혼합되어 있는 표시판.
  8. 제7항에서,
    상기 안료는 R254, Y139 및 B15:6 이 2:1:3의 비율로 혼합되어 있는 표시판.
  9. 제7항에서,
    상기 차광 부재는 가시광선 영역에서 3 이상의 광학 밀도를 가지는 표시판.
  10. 제6항에서,
    상기 R254, Y139 및 B15:6 은 각각 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3:
    [화학식 1]
    Figure 112008002224800-PAT00010
    [화학식 2]
    Figure 112008002224800-PAT00011
    [화학식 3]
    Figure 112008002224800-PAT00012
    으로 표현되는 화합물인 표시판.
  11. 제6항에서,
    상기 화소 전극은 전압이 다른 제1 및 제2 부화소 전극을 포함하는 표시판.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 및 제2 부화소 전극은 경사 방향이 서로 다른 적어도 두 개의 평행 사변형 전극편을 포함하는 표시판.
  13. 제11항에서,
    상기 색 필터는 지그재그 모양을 가지는 표시판.
  14. 제13항에서,
    상기 차광 부재는
    상기 색 필터의 가장자리를 따라 지그재그 모양으로 형성되어 있는 제1 부분, 그리고
    상기 제1 및 제2 신호선 중 어느 하나를 따라 형성되어 있는 제2 부분
    을 가지는 표시판.
  15. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 게이트선과 교차하는 데이터선,
    상기 데이터선 위에 형성되어 있는 복수의 색 필터,
    상기 이웃하는 색 필터 사이에 위치하는 차광 부재,
    상기 색 필터와 상기 차광 부재의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 형성되어 있는 절연막, 그리고
    상기 색 필터 위에 형성되어 있는 화소 전극
    을 포함하고,
    상기 차광 부재는 적색 안료, 황색 안료 및 청색 안료가 1.5 내지 2.5 : 0.5 내지 1.5 : 2.5 내지 3.5의 비율로 혼합하여 형성하며 가시광선 영역에서 3 이상의 광학 밀도를 가지는
    표시판.
  16. 제15항에서,
    상기 적색 안료, 황색 안료 및 청색 안료는 2:1:3의 비율로 혼합되어 있는 표시판.
  17. 제15항에서,
    상기 적색 안료는 화학식 1로 표현되는 R254:
    [화학식 1]
    Figure 112008002224800-PAT00013
    ,
    상기 황색 안료는 화학식 2로 표현되는 Y139:
    [화학식 2]
    Figure 112008002224800-PAT00014
    , 그리고
    상기 청색 안료는 화학식 3으로 표현되는 B 15:6:
    [화학식 3]
    Figure 112008002224800-PAT00015
    인 표시판.
  18. 제15항에서,
    상기 화소 전극은 전압이 다른 제1 및 제2 부화소 전극을 포함하는
    표시판.
  19. 제18항에서,
    상기 색 필터는 지그재그 모양을 가지고,
    상기 차광 부재는
    상기 색 필터의 가장자리를 따라 지그재그 모양으로 형성되어 있는 제1 부 분, 그리고
    상기 게이트선을 따라 형성되어 있는 제2 부분
    을 포함하는 표시판.
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