KR101258218B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
응답 속도 및 휘도를 동시에 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는, 서로 분리되어 제1 방향으로 뻗은 제1 및 제2 게이트선과, 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 교차하며 제2 방향으로 뻗은 데이터선과, 제1 및 제2 게이트선과 데이터선에 각각 연결된 제1 및 제2 박막 트랜지스터와, 제1 박막 트랜지스터에 연결된 제1 부화소 전극과, 제2 박막 트랜지스터에 연결된 제2 부화소 전극으로서, 제1 부화소 전극의 상하부에 위치하는 한 쌍의 상하부 전극과 제1 부화소 전극 및 상하부 전극의 측부에 나란히 배열된 측부 전극을 구비하는 제2 부화소 전극과, 측부 전극과 상하부 전극을 연결하는 연결부로서, 적어도 일부가 게이트선과 실질적으로 45도 또는 -45도를 이루는 연결부를 포함한다.
LCD, 휘도, 응답 속도, 텍스쳐
Description
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 1b는 도 1a의 화소 전극을 나타내는 배치도이다.
도 1c는 도 1a의 화소 전극의 연결부를 확대한 배치도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판의 배치도이다.
도 3은 도 1a의 박막 트랜지스터 표시판과 도 2의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 4는 도 3의 액정 표시 장치를 Ⅳ-Ⅳ'선으로 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극을 나타내는 배치도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1: 편광판의 투과축 2: 편광판
10: 절연 기판 22a, 22b: 게이트선
26a, 26b: 게이트 전극 28a, 28b: 유지 전극선
29a, 29b: 유지 전극 30: 게이트 절연막
40a, 40b: 반도체층 62: 데이터선
65a, 65b: 소스 전극 66a, 66b: 드레인 전극
76a, 76b: 콘택홀 82a, 82b: 부화소 전극
83: 간극 84: 미세 패턴
86: 연결부 100: 박막 트랜지스터 표시판
110: 절연 기판 120: 블랙 매트릭스
130: 색필터 140: 오버코트막
150: 공통 전극 152: 도메인 분할 수단
154: 노치 200: 컬러 필터 표시판
300: 액정층 310: 액정 분자
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하 고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
그 중에서도 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 모드 액정 표시 장치는 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다. 여기에서 기준 시야각이란 대비비가 1:10인 시야각 또는 계조간 휘도 반전 한계 각도를 의미한다.
수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위한 수단으로는 전계 생성 전극에 절개부를 형성하는 방법과 전계 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 방법 등이 있다. 또한 한 화소(pixel)를 한 쌍의 부화소(sub-pixel)로 분할하고 각 부화소에 스위칭 소자를 형성하여 각 부화소마다 별도의 전압을 인가함으로써 측면 시인성을 개선하는 방법이 개발되었다.
다만 대면적 액정 표시 장치의 경우, 화소의 크기가 커짐에 따라 액정 분자의 움직임을 효과적으로 제어하기 어렵게 되므로 액정 분자의 방향성이 불안정하여 텍스쳐(texture)가 발행하고, 휘도가 감소하며 또한 응답 속도가 저하된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 응답 속도 및 휘도를 동시에 향상시킬 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, 서로 분리되어 제1 방향으로 뻗은 제1 및 제2 게이트선과, 상기 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 교차하며 제2 방향으로 뻗은 데이터선과, 상기 제1 및 제2 게이트선과 상기 데이터선에 각각 연결된 제1 및 제2 박막 트랜지스터와, 상기 제1 박막 트랜지스터에 연결된 제1 부화소 전극과, 상기 제2 박막 트랜지스터에 연결된 제2 부화소 전극으로서, 상기 제1 부화소 전극의 상하부에 위치하는 한 쌍의 상하부 전극과 상기 제1 부화소 전극 및 상기 상하부 전극의 측부에 나란히 배열된 측부 전극을 구비하는 제2 부화소 전극과, 상기 측부 전극과 상기 상하부 전극을 연결하는 연결부로서, 적어도 일부가 상기 게이트선과 실질적으로 45도 또는 -45도를 이루는 연결부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 서로 분리되어 제1 방향으로 뻗은 제1 및 제2 게이트선과, 상기 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 교차하며 제2 방향으로 뻗은 데이터선과, 상기 제1 및 제2 게이트선과 상기 데이터선에 각각 연결된 제1 및 제2 박막 트랜지스터와, 상기 제1 박막 트랜지스터에 연결되고 가장자리에 수평 전계 보강용 미세 패턴이 형성된 제1 부화소 전극과, 상기 제2 박막 트랜지스터에 연결되고 가장자리에 수평 전계 보강용 미세 패턴이 형성된 제2 부화소 전극으로서, 상기 제1 부화소 전극의 상하부에 위치하는 한 쌍의 상하부 전극과 상기 제1 부화소 전극 및 상기 상하부 전극의 측부에 나란히 배열된 측부 전극을 구비하는 제2 부화소 전극과, 상기 측부 전극의 상기 미세 패턴과 상기 상하부 전극의 상기 미세 패턴을 연결하는 연결부를 포함한 다. 여기서, 상기 제1 및 제2 부화소 전극은 전체적으로 지그재그 형상을 가지는 것이 바람직하다.
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 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 도 1a 내지 도 5를 참조하여 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다. 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 1b는 도 1a의 화소 전극을 나타내는 배치도이고, 도 1c는 도 1a의 화소 전극의 연결부를 확대한 배치도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판의 배치도이다. 도 3은 도 1a의 박막 트랜지스터 표시판과 도 2의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 4는 도 3의 액정 표시 장치를 Ⅳ-Ⅳ'선으로 자른 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 4에서 보는 바와 같이 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 형성되어 있고 그에 포함되어 있는 액정 분자(310)의 장축이 이들 표시판(100, 200)에 대하여 거의 수직으로 배향되어 있는 액정층(300)으로 이루어진다.
먼저, 도 1a, 도 3 및 도 4를 참조하여 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(10) 위에 한 쌍의 제1 및 제2 게이트선(22a, 22b)과 제1 및 제2 유지 전극선(28a, 28b)이 형성되어 있다.
제1 및 제2 게이트선(22a, 22b)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 물리적, 전기적으로 서로 분리되어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 제1 및 제2 게이트선(22a, 22b)은 각각 하나의 화소에 대하여 위쪽 및 아래쪽에 배치되어 있다. 그리고, 제1 및 제2 게이트선(22a, 22b)에는 각각 돌기 형태로 이루어진 제1 및 제2 게이트 전극(26a, 26b)이 형성되어 있다. 이러한 제1 및 제2 게이트선(22a, 22b)과 제1 및 제2 게이트 전극(26a, 26b)을 게이트 배선이라고 한다.
제1 및 제2 유지 전극선(28a, 28b)은 화소 영역을 가로질러 가로 방향으로 뻗어 있으며, 제1 및 제2 유지 전극선(28a, 28b)에는 각각 제1 및 제2 유지 전극선(28a, 28b)에 비해 너비가 넓은 제1 및 제2 유지 전극(29a, 29b)이 형성되어 있다. 다만, 이러한 제1 및 제2 유지 전극선(28a, 28b)과 제1 및 제2 유지 전극(29a, 29b)을 유지 전극 배선이라고 하며, 유지 전극 배선의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.
게이트 배선(22a, 22b, 26a, 26b) 및 유지 전극 배선(28a, 28b, 29a, 29b)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(22a, 22b, 26a, 26b) 및 유지 전극 배선(28a, 28b, 29a, 29b)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(22a, 22b, 26a, 26b) 및 유지 전극 배선(28a, 28b, 29a, 29b)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(22a, 22b, 26a, 26b) 및 유지 전극 배선(28a, 28b, 29a, 29b)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트 배선(22a, 22b, 26a, 26b) 및 유지 전극 배선(28a, 28b, 29a, 29b) 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(30) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 한 쌍의 반도체층(40a, 40b)이 형성되어 있다. 이러한 반도체층(40a, 40b)은 섬형, 선형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서와 같이 게이트 전극(26a, 26b) 상에 섬형으로 형성될 수 있다. 또한, 반도체층이 선형으로 형성되는 경우, 데이터선(62) 아래에 위치하게 된다.
각 반도체층(40a, 40b)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 오믹 콘택층(ohmic contact layer)(미도시)이 형성되어 있다. 오믹 콘택층은 쌍(pair)을 이루어 반도체층(40a, 40b) 위에 위치한다.
각 오믹 콘택층 및 게이트 절연막(30) 위에는 데이터선(62)과 한 쌍의 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)이 형성되어 있다.
데이터선(62)은 주로 세로 방향으로 뻗어 제1 및 제2 게이트선(22a, 22b) 및 제1 및 제2 유지 전극선(28a, 28b)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 데이터선(62)에는 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)을 향하여 각각 뻗은 제1 및 제2 소스 전극(65a, 65b)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)은 각각 제1 및 제2 소스 전극(65a, 65b)과 분리되어 있으며, 제1 및 제2 게이트 전극(26a, 26b)에 대하여 제1 및 제2 소스 전극(65a, 65b)의 반대쪽 오믹 콘택층 상부에 위치한다.
제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)은 제1 및 제2 유지 전극(29a, 29b)과 각각 중첩하도록 형성되어, 제1 및 제2 유지 전극(29a, 29b)과 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 중첩함으로써 스토리지 커패시터(storage capacitor)를 형성한다.
이러한 데이터선(62), 제1 및 제2 소스 전극(65a, 65b) 및 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)을 데이터 배선이라고 한다.
데이터 배선(62, 65a, 65b, 66a, 66b)은 크롬, 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속 따위의 하부막(미도시)과 그 위에 위치한 저저항 물질 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.
제1 및 제2 소스 전극(65a, 65b)은 각각 제1 및 제2 반도체층(40a, 40b)과 적어도 일부분이 중첩되고, 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)은 각각 제1 및 제2 게이트 전극(26a, 26b)을 중심으로 제1 및 제2 소스 전극(65a, 65b)과 대향하며 제1 및 제2 반도체층(40a, 40b)과 적어도 일부분이 중첩된다. 여기서, 앞서 언급한 오믹 콘택층은 그 하부의 제1 및 제2 반도체층(40a, 40b)과, 그 상부의 제1 및 제2 소스 전극(65a, 65b) 및 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)은 각각 제1 및 제2 반도체층(40a, 40b)과 중첩되는 막대형 끝 부분과, 이로부터 연장되어 제1 및 제2 유지 전극(29a, 29b)과 중첩하는 면적이 넓은 제1 및 제2 드레인 전극 확장부(67a, 67b)를 가진다.
제1 및 제2 소스 전극(65a, 65b)은 다수의 가지(branch)로 분리되어 각각 제 1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)의 끝 부분을 감싸도록 형성되거나, 각각 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)의 끝 부분을 감싸도록 휘어져 형성될 수 있다.
데이터선(62), 드레인 전극(66a, 66b) 및 노출된 반도체층(40a, 40b) 부분의 위에는 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(40a, 40b) 부분을 보호하기 위하여 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(70)에는 드레인 전극 확장부(67a, 67b)를 각각 드러내는 콘택홀(76a, 76b)이 형성되어 있다. 콘택홀(76a, 76b)을 통하여 각각 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)과 전기적으로 연결되어 화소 영역에 위치하는 제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)이 형성되어 있다. 여기서, 제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)은 화소마다 형성되어 화소 전극을 이루며, ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전체 또는 알루미늄 따위의 반사성 도전체로 이루어진다. 제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)으로 이루어진 화소 전극은 전체적으로 지그재그 형상을 가진다.
제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)은 각각 콘택홀(76a, 76b)을 통하여 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)과 물리적·전기적으로 연결되어 제1 및 제2 드레인 전극(66a, 66b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
하나의 화소는 제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)으로 나누어지고, 제1 부화소 전극(82a)은 제1 드레인 전극(66a), 제1 소스 전극(65a) 및 제1 게이트 전극(22a)으로 구성된 제1 박막 트랜지스터에 의해 구동되고, 제2 부화소 전극(82b)은 제2 드레인 전극(66b), 제2 소스 전극(65b) 및 제2 게이트 전극(22b)으로 구성된 제2 박막 트랜지스터에 의해 구동된다.
제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)에는 하나의 영상 정보로부터 얻어진 서로 다른 감마 곡선을 가지는 한 쌍의 계조 전압 집합이 각각 인가되는데, 한 화소에 대한 감마 곡선은 이들을 합성한 감마 곡선이 된다. 이러한 한 쌍의 계조 전압 집합을 결정할 때에는 정면에서의 합성 감마 곡선이 정면에서의 기준 감마 곡선에 가깝게 되도록 하고, 측면에서의 합성 감마 곡선이 정면에서의 기준 감마 곡선과 가장 가깝게 되도록 함으로써 시인성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 보호막(70) 위에는 전체적으로 지그재그 형상을 가지는 화소 전극(82a, 82b)이 형성되어 있다. 이하 도 1b 및 도 1c를 참조하여 화소 전극(82a, 82b)에 대하여 자세히 설명한다.
도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 화소 전극(82a, 82b)은 3회 절곡부를 가지고 있으나, 본 발명은 이러한 절곡부의 개수에 한정되지 않는다. 화소 전극은 제1 부화소 전극(82a)과, 일측을 제외하고 제1 부화소 전극(82a)을 둘러싸는 제2 부화소 전극(82b)으로 구성된다. 제1 부화소 전극(82a)과 제2 부화소 전극(82b)은 세로 방향으로 대략 지그재그로 뻗은 간극(83)에 의해 전기적으로 분리된다. 구체적으로 간극(83)은 게이트선(22a, 22b) 또는 편광판(2)의 투과축(1)과 약 45도 또는 -45도를 이루는 부분(이하, 사선부)과, 제1 부화소 전극(82a)과 제2 부화소 전극(82b)을 세로 방향으로 분리하도록 첫번째 및 세번째 절곡부에서 가로 방향으로 뻗은 부분(이하, 수평부)으로 구성된다.
제1 부화소 전극(82a)은 V자 형상을 가진다. 그리고 제2 부화소 전극(82b)은, 제1 부화소 전극(82a)의 측부에 나란히 위치하여 3회 절곡된 지그재그 형상의 측부 전극(82b_1)과, 제1 부화소 전극(82a)의 상하부 및 측부 전극(82b_1)의 측부에 위치하는 한 쌍의 상하부 전극(82b_2)을 포함한다.
제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)의 가장자리에는 톱니 모양의 미세 패턴(84)이 형성되어 있다. 미세 패턴(84)은 수평 전계(lateral field)를 보강하여 액정층(300)의 액정 분자(310)가 기우는 것을 돕는 역할을 한다. 미세 패턴(84)은 제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)의 측부로부터 수직으로 돌출된 다수의 돌기로 구성된다. 따라서 미세 패턴(84)을 이루는 다수의 돌기는 게이트선(22a, 22b) 또는 편광판(2)의 투과축(1)과 약 45도 또는 -45도를 이룬다.
제2 부화소 전극(82b)을 이루는 측부 전극(82b_1)과 상하부 전극(82b_2)은 가로 방향으로 나란히 배열되어 연결부(86)를 제외하고는 대부분 간극(83)에 의해 분리되어 있다. 즉 연결부(86)는 측부 전극(82b_1)의 미세 패턴(84)과 상하부 전극(82b_2)의 미세 패턴(84)을 연결한다. 제2 부화소 전극(82b)의 측부 전극(82b_1)에 인가된 데이터 전압은 연결부(86)를 통하여 상하부 전극(82b_2)으로 전달되기 때문에 연결부(86) 주위에도 수평 전계가 발생한다. 연결부(86) 주위의 미세 패턴(84)에 의해 발생되는 수평 전계와, 연결부(86)에 의해 발생되는 수평 전계가 일 치하지 않을 경우 연결부(86) 주위에 배치된 액정 분자가 불규칙하게 움직이고 따라서 이 부분에 텍스쳐(texture)가 발생한다. 이러한 텍스쳐의 발생을 방지하기 위해서는 연결부(86)는 미세 패턴(84)과 동일한 방향으로 연장되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉 연결부(86)의 적어도 일부는 게이트선(22a, 22b) 또는 편광판의 투과축(1)과 약 45도 또는 -45도를 이루는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 제1 부화소 전극(82a)에 높은 데이터 전압을 인가하고 제2 부화소 전극(82b)에 낮은 데이터 전압을 인가할 수 있으며, 그 반대도 가능하다. 다만, 시인성 개선을 위해서는 낮은 데이터 전압이 인가되는 화소 전극의 면적이 넓은 것이 유리하므로, 제1 부화소 전극(82a)에 높은 데이터 전압이 인가되고 제2 부화소 전극(82b)에 낮은 데이터 전압이 인가되는 것이 더욱 바람직하다.
화소 전극(82a, 82b) 및 보호막(70) 위에는 액정층(300)의 액정 분자(310)를 배향할 수 있는 배향막(미도시)이 도포될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 공통 전극 표시판에 대하여 설명한다.
유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 절연 기판(110) 위에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(120)와, 화소에 순차적으로 배열되어 있는 적색, 녹색, 청색의 색필터(130)가 형성되어 있다. 그리고, 색필터(130) 위에는 유기 물질로 이루어진 오버코트막(140)이 형성되어 있다. 오버코트막(140)의 위에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 도메인 분할 수단(152)을 가지는 공통 전극(150)이 형성되어 있다.
여기서, 공통 전극(150)은 화소 전극(82a, 82b)과 마주보며, 게이트선(22a, 22b) 또는 편광판(2)의 투과축(1)에 대하여 약 45도 또는 -45도로 경사진 도메인 분할 수단(152)을 가지고 있다. 도메인 분할 수단(152)은 화소가 굽은 모양을 따라 굽은 형태를 취하고 있다. 즉 도메인 분할 수단(152)은 제1 부화소 전극(82a)과, 제2 부화소 전극(82b)의 측부 전극(82b_1) 및 상하부 전극(82b_2)의 가운데에 배열된다. 도메인 분할 수단(152)은 공통 전극(150)에 형성된 절개부 또는 공통 전극(150) 위에 형성된 돌기 등으로 형성될 수 있으며, 도메인 분할 수단(152)을 이용하여 하나의 화소를 다수의 도메인으로 분할한 후 도메인 분할 수단(152)으로 액정 분자(310)가 기우는 방향을 결정할 수 있다. 따라서 도메인 분할 수단(152)을 이용하여 액정 분자(310)의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 기준 시야각을 넓힐 수 있다. 여기서 도메인이란 화소 전극(82a, 82b)과 공통 전극(150) 사이에 형성된 전계에 의해 액정 분자(310)의 방향자가 특정 방향으로 무리를 지어 기울어지는 액정 분자들로 이루어진 영역을 의미한다.
이렇게 하면, 화소는 공통 전극(150)의 도메인 분할 수단(152)과 화소 전극(82a, 82b)의 간극(83)에 의해 다수의 도메인으로 분할된다. 이 때 화소의 도메인은 도메인 분할 수단(152)과 간극(83)에 의하여 좌우로 분할되고, 화소 전극(82a, 82b)의 절곡부들을 중심으로 하여 상하로 분할된다. 즉, 화소는 액정층에 포함된 액정 분자의 주 방향자가 전계 인가시 배열하는 방향에 따라 16종류의 도메인으로 분할된다.
도메인 분할 수단(152)은 오목하게 모따기 모양을 가지는 노치(154)를 가지는데, 이러한 노치(154)는 삼각형 또는 사각형 또는 사다리꼴 또는 반원형의 모양 을 가질 수 있으며, 도메인의 경계에 배열되어 있는 액정 분자들(310)은 노치(154)를 통하여 안정적이고 규칙적으로 배열할 수 있어 도메인 경계에서 얼룩이나 잔상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
블랙 매트릭스(120)는 화소 전극(82a, 82b)을 가장자리를 따라 형성되고, 색필터(130)는 블랙 매트릭스(120)에 의하여 구획되는 화소 열(column)을 따라 세로로 길게 형성되어 있고 화소의 모양을 따라 주기적으로 구부러져 있다.
공통 전극(150) 위에는 액정 분자(310)들을 배향하는 배항막(미도시)이 도포될 수 있다.
이와 같은 구조의 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정층(300)을 형성하여 수직 배향하면 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 이루어진다. 액정 표시 장치는 이러한 기본 구조에 편광판(2), 백라이트 등의 요소들을 배치하여 이루어진다. 이 때 편광판(2)은 기본 구조 양측에 각각 하나씩 배치되며 그 투과축(1)은 게이트선(22a, 22b)에 대하여 둘 중 하나는 나란하고 나머지 하나는 수직을 이루도록 배치한다.
액정층(300)에 포함되어 있는 액정 분자(310)는 화소 전극(82a, 82b)과 공통 전극(150) 사이에 전계가 인가되지 않은 상태에서 그 방향자가 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있고, 음의 유전율 이방성을 가진다. 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)은 화소 전극(82a, 82b)이 색필터(130)와 대응하여 정확하게 중첩되도록 정 렬된다. 이렇게 하면, 화소는 공통 전극(150)의 도메인 분할 수단(152)과 화소 전극(82a, 82b)의 간극(83)에 의해 다수의 도메인으로 분할된다.
구체적으로 도 4를 참조하면, 액정층(300)에 전계를 인가하면 각 도메인 내의 액정 분자(310)는 도메인의 장변에 대하여 수직을 이루는 방향으로 기울어지게 된다. 즉, 도메인(D1)의 액정 분자(310)는 오른쪽으로, 도메인(D2)의 액정 분자(310)는 왼쪽으로 기울어진다. 즉, 도메인(D1)에 위치하는 액정 분자(310)는 제2 부화소 전극(82b)의 측부와 공통 전극(150)의 도메인 분할 수단(152)에 의해 수평 전계를 받아서 오른쪽으로 기울어진다. 그리고, 도메인(D2)에 위치하는 액정 분자(310)는 도메인 분할 수단(152)과 간극(83)에 의해 수평 전계를 받아서 왼쪽으로 기울어진다. 그리고, 도메인(D3)에 위치하는 액정 분자(310)는 간극(83)과 도메인 분할 수단(152)에 의해 수평 전계를 받아서 오른쪽으로 기울어진다. 그리고, 도메인(D4)에 위치하는 액정 분자(310)는 도메인 분할 수단(152)과 제1 부화소 전극(82a)의 측부에 의해 수평 전계를 받아서 왼쪽으로 기울어진다. 이와 같이 수평 전계에 의해 액정 분자(310)가 기울어질 때, 제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)의 가장자리에 형성된 톱니 모양의 미세 패턴(84)은 이러한 수평 전계를 보강하는 역할을 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 회로도로써 표현한 것이다. 도 5에서 GLa는 제1 게이트선(22a)을, GLb는 제2 게이트선(22b)을, DL은 데이터선(22)을, SLa는 제1 유지 전극선(28a)을, SLb는 제2 유지 전극선(28b)을, PXa는 제1 부화소 전극(82a)에 의한 제1 부화소를, PXb는 제2 부화소 전극(82b)에 의 한 제2 부화소를 나타낸다.
화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함하며, 각 부화소(PXa, PXb)는 해당 게이트선(GLa, GLb) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Qa, Qb)와, 이에 연결된 액정 축전기(Clca, Clcb)와, 스위칭 소자(Qa, Qb) 및 유지 전극선(SLa, SLb)에 연결된 스토리지 커패시터(Csta, Cstb)를 포함한다. 여기서, 스토리지 커패시터(Csta, Cstb)는 필요에 따라 생략할 수 있으며 이 경우에는 유지 전극선(SLa, SLb)은 생략될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)에는 하나의 영상 정보로부터 얻어진 서로 다른 감마 곡선을 가지는 한 쌍의 계조 전압 집합이 각각 인가되는데, 한 화소의 감마 곡선은 이들을 합성한 감마 곡선이 된다. 한 쌍의 계조 전압 집합을 결정할 때에는 정면에서의 합성 감마 곡선이 정면에서의 기준 감마 곡선에 가깝게 되도록 하고, 측면에서의 합성 감마 곡선이 정면에서의 기준 감마 곡선과 가장 가깝게 되도록 함으로써 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다. 여기서 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극을 나타내는 배치도로서, 도 1c의 화소 전극의 변형례이다. 설명의 편의상, 도 1a 내지 도 5에서 설명한 실시예에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다. 본 실시예의 액정 표시 장치는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 이전 실시예의 액정 표시 장치와 다음을 제외하고는 기본적으로 동일한 구조를 갖는다.
즉, 연결부(86)가 손상될 경우 제2 부화소 전극(82b)의 상하부 전극(82b_2)이 측부 전극(82b_1)으로부터 전기적으로 분리될 우려가 있으므로, 도 6에 도시된 바와 같이 연결부(86)를 다수개 형성할 수 있다. 연결부(86) 주위에 텍스쳐가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 이러한 연결부(86)의 적어도 일부는 게이트선 또는 편광판의 투과축과 약 45도 또는 -45도를 이루는 것이 바람직하다.
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, 하나의 화소에 두 개의 부화소를 형성하고 각각에 다른 데이터 전압을 인가함으로써 측면 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한 부화소 전극의 가장자리에 톱니 모양의 미세 패턴을 형성하여 액정 분자의 응답속도를 향상시킬 수 있다. 또한 부화소 전극을 구성하는 연결부의 적어도 일부를 편광판의 투과축과 약 45도 또는 -45도를 이루게 형성함으로써 연결부 주위에 텍스쳐가 발생하는 것을 방지할 수 있고 따라서 휘도를 높일 수 있다.
Claims (19)
- 서로 분리되어 제1 방향으로 뻗은 제1 및 제2 게이트선;상기 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 교차하며 제2 방향으로 뻗은 데이터선;상기 제1 및 제2 게이트선과 상기 데이터선에 각각 연결된 제1 및 제2 박막 트랜지스터;상기 제1 박막 트랜지스터에 연결된 제1 부화소 전극;상기 제2 박막 트랜지스터에 연결된 제2 부화소 전극으로서, 상기 제1 부화소 전극의 상하부에 위치하는 한 쌍의 상하부 전극과 상기 제1 부화소 전극 및 상기 상하부 전극의 측부에 나란히 배열된 측부 전극을 구비하는 제2 부화소 전극; 및상기 측부 전극과 상기 상하부 전극을 연결하는 연결부로서, 적어도 일부가 상기 게이트선과 45도 또는 -45도를 이루는 연결부를 포함하는 액정 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 및 제2 부화소 전극은 전체적으로 지그재그 형상을 가지는 액정 표시 장치.
- 제2 항에 있어서,상기 제1 부화소 전극은 V자 형상을 가지고,상기 측부 전극은 상기 제1 부화소 전극의 측부에 나란히 위치하여 3회 절곡된 지그재그 형상을 가지는 액정 표시 장치.
- 제2 항에 있어서,상기 제1 및 제2 부화소 전극의 측부는 상기 게이트선과 45 또는 -45도를 이루는 액정 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 및 제2 부화소 전극의 가장자리에는 톱니 모양의 미세 패턴이 형성된 액정 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 미세 패턴은 상기 제1 및 제2 부화소 전극의 측부로부터 수직으로 돌출된 다수의 돌기로 구성된 액정 표시 장치.
- 제6 항에 있어서,상기 돌기는 상기 게이트선과 45도 또는 -45도를 이루는 액정 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 연결부는 상기 측부 전극에 형성된 상기 미세 패턴과 상기 상하부 전극에 형성된 상기 미세 패턴을 연결하는 액정 표시 장치.
- 제8 항에 있어서,상기 연결부는 상기 미세 패턴과 동일한 방향으로 연장되도록 형성된 액정 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 연결부는 다수개로 형성된 액정 표시 장치.
- 서로 분리되어 제1 방향으로 뻗은 제1 및 제2 게이트선;상기 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 교차하며 제2 방향으로 뻗은 데이터선;상기 제1 및 제2 게이트선과 상기 데이터선에 각각 연결된 제1 및 제2 박막 트랜지스터;상기 제1 박막 트랜지스터에 연결되고 가장자리에 수평 전계 보강용 미세 패턴이 형성된 제1 부화소 전극;상기 제2 박막 트랜지스터에 연결되고 가장자리에 수평 전계 보강용 미세 패 턴이 형성된 제2 부화소 전극으로서, 상기 제1 부화소 전극의 상하부에 위치하는 한 쌍의 상하부 전극과 상기 제1 부화소 전극 및 상기 상하부 전극의 측부에 나란히 배열된 측부 전극을 구비하는 제2 부화소 전극; 및상기 측부 전극의 상기 미세 패턴과 상기 상하부 전극의 상기 미세 패턴을 연결하는 연결부를 포함하되,상기 제1 및 제2 부화소 전극은 전체적으로 지그재그 형상을 가지는 액정 표시 장치.
- 제11 항에 있어서,상기 제1 부화소 전극은 V자 형상을 가지고,상기 측부 전극은 상기 제1 부화소 전극의 측부에 나란히 위치하여 3회 절곡된 지그재그 형상을 가지는 액정 표시 장치.
- 제11 항에 있어서,상기 제1 및 제2 부화소 전극의 측부는 상기 게이트선과 45 또는 -45도를 이루는 액정 표시 장치.
- 제11 항에 있어서,상기 미세 패턴은 톱니 모양인 액정 표시 장치.
- 제14 항에 있어서,상기 미세 패턴은 상기 제1 및 제2 부화소 전극의 측부로부터 수직으로 돌출된 다수의 돌기로 구성된 액정 표시 장치.
- 제15 항에 있어서,상기 돌기는 상기 게이트선과 45도 또는 -45도를 이루는 액정 표시 장치.
- 제11 항에 있어서,상기 연결부는 상기 미세 패턴과 동일한 방향으로 연장되도록 형성된 액정 표시 장치.
- 제17 항에 있어서,상기 연결부의 적어도 일부는 상기 게이트선과 45도 또는 -45도를 이루는 액정 표시 장치.
- 제11 항에 있어서,상기 연결부는 다수개로 형성된 액정 표시 장치.
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