KR101348376B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 전기적으로 서로 연결되어 있는 제1 및 제2 부화소 전극, 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 분리되어 있으며, 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 함께 화소 전극을 이루는 제3 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극을 덮고 상기 제1 부화소 전극은 덮지 않는 절연막, 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 제3 부화소 전극에 연결되어 있는 제2 및 제3 스위칭 소자, 그리고 상기 제3 스위칭 소자에 연결되어 있는 축전기를 포함한다.
이중 전극, charge share down, coupling cap, 응답속도

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 세 화소의 등가 회로도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도.
도 4, 도 5 및 도 6은 각각 도 3에 도시한 액정 표시판 조립체를 Ⅳ-Ⅳ, Ⅴ-Ⅴ 및 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 잘라 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 한 화소에 대한 등가 회로도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도.
도 9는 도 8에 도시한 액정 표시판 조립체를 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 잘라 도시한 단면도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 전극의 기본이 되는 전극편을 도시하는 평면도.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색필터 등이 형성되어 있는 상부 표시판과 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성되어 있는 하부 표시판 및 두 표시판 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 화소 전극과 공통 전극에 전위차를 주면 액정층에 전기장이 생성되고 이 전기장에 의하여 방향이 결정된다. 액정 분자들의 배열 방향에 따라 입사광의 투과율이 결정되므로 두 전극 사이의 전위차를 조절함으로써 원하는 영상을 표시할 수 있다.
액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극과 연결되어 있는 스위칭 소자와 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치 중에서도, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치는 대비비가 크고 기준 시야각이 넓어서 각광받고 있다. 여기에서 기준 시야각이란 대비비가 1:10인 시야각 또는 계조간 휘도 반전 한계 각도를 의미한다.
수직 배향 방식 액정 표시 장치에서 넓은 기준 시야각을 구현하기 위한 수단으로는 전기장 생성 전극에 절개부를 형성하는 방법과 전기장 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 방법 등이 있다. 절개부 또는 돌기는 액정 분자가 기울어지는 방향(tilt direction)을 결정해 주므로 이들을 다양하게 배치하여 액정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 기준 시야각을 넓힐 수 있다.
돌기나 절개부가 있는 부분은 빛이 투과하기 어려우므로 이들이 많을수록 투과율이 떨어진다. 그러나 투과율을 높이기 위하여 돌기나 절개부 사이의 간격을 넓히면 돌기나 절개부로 인한 효과가 상대적으로 줄고 데이터선에 의한 전기장의 교란이 커져 응답 시간이 길어질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 투과율을 확보하면서 액정의 응답 속도를 향상하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 전기적으로 서로 연결되어 있는 제1 및 제2 부화소 전극, 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 분리되어 있으며, 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 함께 화소 전극을 이루는 제3 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극을 덮고 상기 제1 부화소 전극은 덮지 않는 절연막, 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 제3 부화소 전극에 연결되어 있는 제2 및 제3 스위칭 소자, 그리고 상기 제3 스위칭 소자에 연결되어 있는 축전기를 포함한다.
상기 제1 및 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 제1 게이트선, 상기 제3 스위칭 소자에 연결되어 있는 제2 게이트선, 그리고 상기 제1 및 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 데이터선을 더 포함할 수 있다.
상기 화소 전극과 중첩하는 유지 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 축전기는 상기 제3 스위칭 소자의 드레인 전극 및 상기 유지 전극을 두 단자로 가질 수 있다.
상기 절연막의 두께는 200nm 내지 1,000nm일 수 있다.
상기 제1 절연막의 유전율은 2 내지 8일 수 있다.
상기 제2 부화소 전극 또는 상기 제3 부화소 전극의 면적은 상기 제1 부화소 전극의 면적의 0.2 내지 2 배일 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 및 제2 게이트선 또는 상기 데이터선과 같은 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 및 제3 부화소 전극과 같은 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 및 제3 부화소 전극 각각은 상기 제1 및 제2 게이트선에 대하여 빗각을 이루는 적어도 하나의 경계를 포함할 수 있다.
상기 빗각은 45°일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 부화소 전극의 바깥 경계는 직사각형일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 부화소 전극은 경사 방향이 서로 다른 적어도 두 개의 평행사변형 전극편을 포함할 수 있다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 나 타내었다. 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.
이제 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 세 부화소의 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수 의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX)는 세 개의 부화소를 포함하며, 각 부화소는 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clca1, Clca2, Clcb)를 포함한다. 두 부화소 중 적어도 하나는 게이트선, 데이터선 및 액정 축전기(Clca1, Clca2, Clcb)와 연결된 스위칭 소자(도시하지 않음)를 포함한다.
액정 축전기(Clca1/Clca2/Clcb)는 하부 표시판(100)의 부화소 전극(PEa/PEb/PEc)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(CE)을 두 단자로 하며 부화소 전극(PEa/PEb/PEc)과 공통 전극(CE) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 한 쌍의 부화소 전극(PEa/PEb/PEc)은 서로 분리되어 있으며 하나의 화소 전극(PE)을 이룬다. 공통 전극(CE)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있 다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(CF)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(CF)는 하부 표시판(100)의 부화소 전극(PEa, PEb) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
표시판(100, 200)의 바깥 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교할 수 있다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다. 직교 편광자인 경우 전기장이 없는 액정층(3)에 들어온 입사광을 차단한다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 복수의 계조 전압(또는 기준 계조 전압)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다. 계조 전압 생성부(800)가 생성하는 한 벌의 계조 전압 집합 내에 들어 있는 계조 전압의 수효는 액정 표시 장치가 표시할 수 있는 계조의 수효와 동일할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 데이터 구동부(500)의 상세 구조에 대해서 는 뒤에서 설명한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터(Q) 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 이와는 달리 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 아날로그 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 아날로그 데이터 전압의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아 날로그 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴 온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴 온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 전압을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
그러면 도 3 내지 도 6을 참고하여 본 빌명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체에 관하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이고, 도 4, 도 5 및 도 6은 각각 도 3에 도시한 액정 표시판 조립체를 Ⅵ-Ⅵ, Ⅴ-Ⅴ 및 Ⅵ- Ⅵ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121), 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131) 및 하부 부화소 전극(sub-pixel electrode)(192)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 게이트선(121)은 이웃하는 상부 게이트선(121p) 및 하부 게이트선(121n)을 포함한다. 각 게이트선(121)은 위 아래로 돌출한 복수의 제1 게이트 전극(gate electrode)(124) 및 제2 게이트 전극(124c)과 다른 층 또는 게이트 구동부와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 제1 및 제2 유지 전극(137a, 137b), 그리고 제1 및 제2 유지 전극(137a, 137b)을 연결하는 제3 유지 전극(137c)을 포함한다. 각 유지 전극선(131)은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치한다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
하부 부화소 전극(192)은 제1, 제2 및 제3 하부 전극편(192a, 192b, 192c)으로 이루어지며, 각 하부 전극편(192a-c)은 게이트선(121)에 대하여 빗각으로, 예를 들면 약 45°의 방향으로 뻗어 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위 중에서 적어도 하나로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121), 유지 전극선(131) 및 하부 부화소 전극(194a-d) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 제1 섬형 반도체(154) 및 제2 섬형 반도체(154c)가 형성되어 있다.
반도체(154, 154c) 위에는 복수의 제1 내지 제4 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165, 163c, 165c)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165, 163c, 165c)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 제1 및 제2 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)와 제3 및 제4 섬형 저항성 접촉 부재(163c, 165c)는 각각 쌍을 이루어 제1 섬형 반도체(154) 및 제2 섬형 반도체(154c) 위에 배치되어 있다.
반도체(154, 154c)와 저항성 접촉 부재(163, 165, 163c, 165c)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(163, 165, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 제1, 제2 및 제3 드레인 전극(drain electrode)(175a, 175b, 175c)과 소스 도전체(173c)를 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 굽은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 전압을 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
제1 내지 제3 드레인 전극(175a, 175b, 175c)은 데이터선(171)과 분리되어 있다. 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b) 각각은 제1 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 각각 반도체(154) 위에 위치한 막대형 끝 부분을 가지며, 막대형 끝 부분은 U자형으로 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
소스 도전체(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)는 데이터선(171)과 분리되어 있다. 소스 도전체(173c)는 제2 게이트 전극(124c)을 중심으로 제3 드레인 전극(175c)와 마주한다.
제3 드레인 전극(175c)은 넓은 한 쪽 끝 부분(177)과 소스 도전체(173c)와 마주하는 다른 쪽 끝 부분을 포함한다.
제1 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 제1/제2 드레인 전극(175a, 175b)은 반도체(154)와 함께 제1 및 제2 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT) (Qa/Qb)를 이루며, 박막 트랜지스터(Qa/Qb)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 제1/제2 드레인 전극(175a, 175b) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
제2 게이트 전극(124c), 소스 도전체(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 제3 박막 트랜지스터(Qc)의 채널은 소스 도전체(173c)와 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체(154c)에 형성된다.
데이터선(171), 소스 도전체(173c) 및 드레인 전극(175a-c)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171), 소스 도전체(173c) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a-c) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(163, 165, 163a, 165c)는 그 아래의 반도체(154, 154c)와 그 위의 데이터 도전체(171, 173c, 175a-c) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 반도체(154, 154c)에는 소스 전극(173, 173c)과 드레인 전극(175a-c) 사이를 비롯하여 데이터 도전체(171, 175a-c)로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a-c) 및 노출된 반도체(154, 154c) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154[151]) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)과 게이트 절연막(140)의 유전 상수는 2 내지 8일 수 있으며, 그 두께는 200nm 내지 1,000nm일 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182), 제1 드레인 전극(175a)의 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(185a), 제2 드레인 전극(175b)의 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(185b), 소스 도전체(173c)의 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183)이 형성되어 있다. 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181) 및 하부 부화소 전극(192a-c)를 드러내는 복수의 접촉 구멍(189)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 제1 상부 부화소 전극(193) 및 복수의 제2 상부 부화소 전극(194)과 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
한 쌍의 제1 및 제2 상부 부화소 전극(193, 194)은 간극(gap)(94)을 사이에 두고 서로 맞물려 있으며, 제1 상부 부화소 전극(192)은 제2 상부 부화소 전극(194)의 중앙에 삽입되어 있다. 제1 상부 부화소 전극(193) 및 제2 상부 부화소 전극(194)은 하부 부화소 전극(192)과 함께 화소 전극(191)을 이룬다.
하부 부화소 전극(192) 및 제2 상부 부화소 전극(194)의 면적은 제1 상부 부화소 전극(193)의 면적의 0.2 내지 2 배인 것이 바람직하다.
앞서 설명하였듯이, 화소 전극(191)은 복수의 부화소 전극(192, 193, 194)으로 나뉘어 있는데, 이러한 부화소 전극의 수효는 화소 전극(191)의 크기, 화소 전극(191)의 가로변과 세로 변의 길이 비, 액정층(3)의 종류나 특성 등 설계 요소에 따라서 달라질 수 있다.
제1 상부 부화소 전극(193)은 접촉 구멍(185a)을 통하여 제1 드레인 전극(175a)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있고, 접촉 구멍(189)을 통하여 하부 부화소 전극(194)과 연결되어 있다.
제2 상부 부화소 전극(194)은 접촉 구멍(185b)을 통하여 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있고, 접촉 구멍(183)을 통하여 소스 도전체(173c)와 연결되어 있다.
제1 상부 부화소 전극(193)은 제1 드레인 전극(175a)으로부터 데이터 전압을 받고 이를 하부 부화소 전극(194)에 전달한다. 제2 상부 부화소 전극(195)은 제2 드레인 전극(175b)로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
이러한 부화소 전극(193, 194, 195)으로 이루어진 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(31)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(31)의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 "액정 축전기(liquid crystal capacitor)"라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191)은 유지 전극(137)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩한다. 화소 전극(191)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 "유지 축전기(storage capacitor)"라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
제3 유지 전극(137c)은 제3 드레인 전극(175c)의 면적이 넓은 한 쪽 끝 부분(177)과 중첩하여 축전기를 이루며 이를 전압 강하 축전기라 한다. 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 통하여 전하가 전압 강하 축전기에 충전됨으로써, 제2 상부 부화소 전극(194)의 전압은 인가받은 데이터 전압보다 더 낮은 전압을 유지한다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
다음, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)의 굴곡변에 대응하는 굴곡부(도시하지 않음)와 박막 트랜지스터에 대응하는 사각형 부분(도시하지 않음)을 포함할 수 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막고 화소 전극(191)과 마주하는 개구 영역을 정의한다.
기판(210) 및 차광 부재(220) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어지며 복수의 절개부(71)를 가진다.
절개부(71)는 게이트선(121)과 평행하게 뻗은 가로부 및 게이트선(121)과 빗변을 이루며 상부 및 하부로 뻗어 있는 사선부를 포함한다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다. 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편 광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교하며 사선 절개부(92a, 92b)와 제1 부화소 전극(193) 및 상부 전극편(195a-d)의 주 변과 대략 45°의 각도를 이루는 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 액정 표시 장치는 또한 편광자(12, 22), 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 입사광은 직교 편광자(12, 22)를 통과하지 못하고 차단된다.
한편, 앞서 설명하였듯이, 제1 상부 부화소 전극(193)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 받고 이를 하부 부화소 전극(194)에 전달한다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270)과 함께 액정 축전기를 이루며 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 이때 제1 상부 부화소 전극(193)의 전압과 하부 부화소 전극(192)의 전압은 동일하지만, 하부 부화소 전극(192) 위에 위치한 액정 분자들이 느끼는 전기장의 세기는 제1 상부 부화소 전극(193) 위에 위치한 액정 분자들이 느끼는 전기장의 세기와 다르다. 이는 하부 부화소 전극(192)과 공통 전극(270) 사이의 거리가 상부 부화소 전극(193) 과 공통 전극(270) 사이의 거리가 다르고, 하부 부화소 전극(192) 위에 위치한 게이트 절연막(140)과 보호막(180)의 유전율이 액정층(3)의 유전율과 다르기 때문이다.
그러므로 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 이루는 액정 축전기는 제1 상부 부화소 전극(193)과 공통 전극(270) 사이의 액정층(3) 부분을 유전체로 하는 제1 액정 축전기, 하부 부화소 전극(192) 위의 게이트 절연막(140)과 보호막(180) 부분을 유전체로 하는 결합 축전기, 하부 부화소 전극(192) 위의 액정층(3) 부분을 유전체로 하는 제2 액정 축전기, 제3 유지 전극(137c) 및 제3 드레인 전극(175c) 사이의 게이트 절연막(140)을 유전체로 하는 전압 강하 축전기, 그리고 제1 상부 부화소 전극(193)과 공통 전극(270) 사이의 액정층(3) 부분을 유전체로 하는 제3 액정 축전기로 세분할 수 있다.
이러한 액정 표시 장치는 도 7의 등가 회로도로 표현할 수 있다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소는 제1, 제2 및 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc), 제1, 제2 및 제3 액정 축전기(Clca1, Clca2, Clcb), 결합 축전기(Ccp), 전압 강하 축전기(Ccs)를 포함한다. 각 화소는 이 외에도 유지 축전기(도시하지 않음)를 더 포함한다.
제1 액정 축전기(Clca1)은 제1 박막 트랜지스터(Qa)의 드레인에 연결되어 있다. 결합 축전기(Ccp)는 제1 박막 트랜지스터(Qa)과 제2 액정 축전기(Clca2) 사이에 연결되어 있다. 제3 액정 축전기(Clcb)는 제2 박막 트랜지스터(Qb)의 드레인과 제3 박막 트랜지스터(Qc)의 소스에 연결되어 있다. 전압 강하 축전기(Ccs)는 제3 박막 트랜지스터(Qc)의 드레인에 연결되어 있다. 공통 전극(270)에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa/Qb)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 제1 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clca1,Clca2/Clcb) 및 유지 축전기(도시하지 않음)와 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 제2 게이트선(Gi+1)과 연결되어 있으며, 입력 단자는 제2 스위칭 소자(Qb) 및 제3 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 전압 강하 축전기(Ccs)와 연결되어 있다.
제1 박막 트랜지스터(Qa)는 게이트선(Gi)으로부터의 게이트 신호에 따라 데이터선(171)으로부터의 데이터 전압을 제1 액정 축전기(Clca1) 및 결합 축전기(Ccp)에 인가하고, 결합 축전기(Ccp)는 이 전압의 크기를 바꾸어 제2 액정 축전기(Clca2)에 전달한다.
제1 액정 축전기(Clc1)에 충전된 전압(Va)과 제2 액정 축전기(Clc2)에 충전된 전압(Vb)은 다음과 같은 관계를 가진다.
Vb=Vaㅧ[Ccp1/(Ccp1+ Clca2)]
Ccp1/(Ccp1+ Clc2)의 값이 1보다 작기 때문에 제2 액정 축전기(Clca2)에 충전된 전압(Vb)는 제1 액정 축전기(Clca1)에 충전된 전압(Va)에 비해 항상 작다.
제2 박막 트랜지스터(Qb)는 게이트선(Gi)으로부터의 게이트 신호에 따라 데이터선(171)으로부터의 데이터 전압을 제2 액정 축전기(Clca2)에 전달한다. 이어서 제3 박막 트랜지스터(Qc)는 게이트선(Gi+1)으로부터의 게이트 신호에 따라 제2 액정 축전기(Clca2) 충전된 데이터 전압의 일부를 전압 강하 축전기(Ccs)에 전달한다. 따라서 제3 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압(Vc)는 제1 액정 축전기(Clca1)에 충전된 전압(Va)보다 항상 작다.
또한 제2 액정 축전기(Clc2)의 전압(Vb)과 제3 액정 축전기(Clc3)의 전압(Vc)도 서로 다르다.
이와 같이, 제1 내지 제3 액정 축전기(Clca1, Clca2, Clcb)의 양단에 전위차가 생기면 표시판(100, 200)의 면에 거의 수직인 전기장이 액정층(3)에 생성된다. 그러면 액정층(3)의 액정 분자들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직을 이루도록 기울어지며, 액정 분자가 기울어진 정도에 따라 액정층(3)에 입사된 빛의 편광의 변화 정도가 달라진다. 이러한 편광의 변화는 편광자(12, 22)에 의하여 투과율 변화로 나타나며 이를 통하여 액정 표시 장치는 영상을 표시한다.
액정 분자가 기울어지는 각도는 전기장의 세기에 따라 달라지는데, 제1 액정 축전기(Clca1)의 전압(Va), 제2 액정 축전기(Clca2)의 전압(Vb) 및 제3 액정 축전기(Clcb)의 전압(Vc)이 서로 다르므로 각 액정 축전기(Clca1, Clca2, Clcb) 내에서 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르고 이에 따라 각 액정 축전기(Clca1, Clca2, Clcb)의 휘도가 다르다. 따라서 제1 액정 축전기(Clca1)의 전압(Va), 제2 액정 축 전기(Clca2)의 전압(Vb) 및 제3 액정 축전기(Clcb)의 전압(Vc)을 적절하게 맞추면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 할 수 있으며 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.
제1 액정 축전기(Clca1) 전압(Va), 제2 액정 축전기(Clca2) 전압(Vb) 및 제3 액정 축전기(Clcb) 전압(Vc)의 비율은 결합 축전기(Ccp1)의 정전 용량을 변화함으로써 조정할 수 있다. 결합 축전기(Ccp1)의 정전 용량은 하부 부화소 전극(192)과 공통 전극(270)의 중첩 면적 및 유전체로 기능하는 게이트 절연막(140) 또는 보호막(180)의 유전 상수를 조정함으로써 바꿀 수 있다. 전압 강하 축전기(Csc)의 정전 용량은 제3 유지 전극(137c)과 제3 드레인 전극(175c)의 중첩 면적과 거리를 조정함으로써 바꿀 수 있다.
제2 또는 제3 액정 축전기(Clc2, Clcb)의 전압(Vb, Vc)은 제1 액정 축정기(Clc1)의 전압(Va)의 0.55 내지 0.85배 인 것이 바람직하다.
액정 분자들이 기울어지는 방향은 부화소 전극(192, 193, 194)의 변과 공통 전극(270)의 절개부(71)가 전기장을 왜곡하여 만들어내는 수평 성분에 의하여 결정되며, 이러한 전기장의 수평 성분은 부화소 전극(192, 193, 194)의 변과 절개부(71)의 변에 수직이다.
도 3을 참고하면, 하나의 절개부(71) 및 제1 및 제2 상부 부화소 전극(193, 194)사이의 간극(94)은 화소 전극(191)을 각각 두 개의 경사진 주 변(major edge)을 가지는 복수의 부영역(sub-area)으로 나눈다. 각 부영역 위의 액정 분자들은 주 변에 수직인 방향으로 기울어지므로, 기울어지는 방향을 추려보면 대략 네 방향 이다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
각 부영역은 부화소 전극(192, 193, 194)의 변에 의하여 복수의 소영역으로 나뉘며, 앞서 설명한 것처럼, 각 소영역 위에 위치한 액정 분자의 경사 각도가 달라 시인성이 좋아진다. 또한 각 소영역의 경계 부분에서 등전위선 또는 전기장의 방향이 일시적으로 변화하여 전기장에 수평 성분이 생기므로 액정의 응답 시간이 줄어든다.
또한, 화소 전극(191)에 절개부를 두는 종래의 액정 표시 장치에서는 절개부가 차지하는 면적만큼 투과율이 낮지만, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 절개부가 거의 없으므로 투과율이 매우 향상된다. 또한 화소 전극(191)에 절개부를 둔다 하더라도 각 소영역의 경계, 즉 하부 부화소 전극(192) 및 제1 및 제2 상부 전극(193, 194)의 경계 부분에서 수평 성분이 생기므로 절개부 사이의 거리를 충분히 넓게 할 수 있다.
부화소 전극(192, 193, 194)과 절개부(71)의 모양과 배치는 바뀔 수 있으며, 적어도 하나의 절개부(71)는 돌기(protrusion)(도시하지 않음)나 함몰부(depression)(도시하지 않음) 또는 경사 부재(도시하지 않음)로 대체할 수 있다. 돌기 또는 경사 부재는 유기물 또는 무기물로 만들어질 수 있고 전기장 생성 전극(191, 270)의 위 또는 아래에 배치될 수 있다.
이제 도 8, 도 9, 도 10a 및 도 10b를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체에 대하여 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이며, 도 9는 도 8에 도시한 액정 표시판 조립체를 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며, 도 10a 및 도 10b는 도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치에서 각 부화소 전극의 기본이 되는 전극부의 평면도이다.
도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치도 박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200), 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 두 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 편광자(11, 21)를 포함한다.
하부 표시판(100)에 대하여 설명하자면, 절연 기판(100) 위에 복수의 게이트선(121), 유지 전극선(131) 및 하부 부화소 전극(192)이 형성되어 있다. 각 게이트선(121)은 게이트 전극(124, 124c)과 끝 부분(129)을 포함한다. 각 유지 전극선(131)은 유지 전극(137a, 137b, 137c)을 포함한다. 게이트선(121), 유지 전극선(131) 및 하부 부화소 전극(192) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 반도체(154, 154c)가 형성되어 있고, 그 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163, 165, 163c, 165c)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171), 소스 도전체(173c) 및 드레인 전극(175a, 175b)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다. 데이터선(171)은 소스 전극(173)과 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b) 및 노출된 반도체(154, 154c) 부분 위에는 보호막(180)이 형성되어 있고, 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(181, 182, 183, 185a, 185b, 189)이 형성되어 있다. 보호막(180) 위에는 복수 의 제1 및 제2 상부 부화소 전극(193, 195)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다. 상부 부화소 전극(193, 194), 접촉 보조 부재(81, 82) 및 보호막(180) 위에는 배향막(11)이 형성되어 있다.
공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명하자면, 차광 부재(220), 절개부(71)를 가지는 공통 전극(270) 및 배향막(21)이 절연 기판(210) 위에 차례로 형성되어 있다.
제1 및 제2 상부 부화소 전극(193, 194)과 하부 부화소 전극(192)은 하나의 화소 전극(191)을 이룬다. 하부 부화소 전극(194)은 복수의 하부 전극편(192a, 192b)으로 이루어진다.
그러나 도 3에 도시한 액정 표시 장치와 달리, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 화소 전극(191)이 서로 나란한 한 쌍의 꺾인 변을 가진다. 즉 화소 전극(191)을 이루는 하부 부화소 전극(192), 제1 상부 부화소 전극(193) 및 제2 상부 부화소 전극(194) 각각은 적어도 도 11a에 도시한 평행사변형의 전극부(196) 하나와 도 11b에 도시한 평행사변형의 전극부(197) 하나를 포함한다.
도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 전극부(196, 197) 각각은 한 쌍의 빗변(oblique edge)(196o, 197o) 및 한 쌍의 가로변(transverse edge)(196t, 197t)을 가지며 대략 평행사변형이다. 각 빗변(196o, 197o)은 가로변(196t, 197t)에 대하여 빗각(oblique angle)을 이루며, 빗각의 크기는 대략 45도 내지 135도인 것이 바람직하다. 편의상 앞으로 밑변(196t, 197t)을 중심으로 수직인 상태에서 기울어진 방향("경사 방향")에 따라 구분하며, 도 10a와 같이 오른쪽으로 기울어진 경우를 " 우경사"라 하고 도 10b와 같이 왼쪽으로 기울어진 경우를 "좌경사"라 한다.
도 8에 도시한 하부 부화소 전극(192), 제1 상부 부화소 전극(193) 및 제2 상부 부화소 전극(194)은 좌경사 전극부(197)와 우경사 전극부(196)가 아래위로 연결된 형태이다.
제1 상부 부화소 전극(193)이 화소 전극(191)의 중심에 위치하고 제2 상부 부화소 전극(194)이 두 개의 전극편(195e, 195f)로 이루어진다. 공통 전극(270)의 절개부(71)는 화소 전극(191)의 꺾인 변과 실질적으로 평행하며, 화소 전극(191) 및 제1/제2 상부 부화소 전극(193/195)을 이등분하는 사선부 및 사선부와 둔각을 이루면서 화소 전극(191)의 가로변과 중첩하는 가로부를 포함한다.
한편, 도 8에 도시한 구조에서 화소 전극(191) 사이의 전압 차에 의하여 부차적으로 생성되는 부 전기장(secondary electric field)의 방향은 상부 부화소 전극(193, 194)의 경계 및 절개부(71)의 경계에서 생기는 주 전기장의 수평 성분의 방향과 일치한다. 그러므로 화소 전극(191) 사이의 부 전기장이 액정 분자들의 경사 방향의 결정을 강화하는 쪽으로 작용한다.
도 3 내지 도 6에 도시한 액정 표시 장치의 많은 특징들이 도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 투과율 및 시인성을 향상시키면서 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발 명의 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.

Claims (13)

  1. 전기적으로 서로 연결되어 있는 제1 및 제2 부화소 전극,
    상기 제1 및 제2 부화소 전극과 분리되어 있으며, 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 함께 화소 전극을 이루는 제3 부화소 전극,
    상기 제2 부화소 전극을 덮고 상기 제1 부화소 전극은 덮지 않는 절연막,
    상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자,
    상기 제3 부화소 전극에 연결되어 있는 제2 및 제3 스위칭 소자, 그리고
    상기 제3 스위칭 소자에 연결되어 있는 축전기
    를 포함하고,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극과 제3 부화소 전극의 경계를 따라 상기 제1 및 제3 부화소 전극의 가장자리 및 상기 제1 및 제3 부화소 전극 사이의 공간과 중첩되도록 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 제1 게이트선,
    상기 제3 스위칭 소자에 연결되어 있는 제2 게이트선, 그리고
    상기 제1 및 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 데이터선
    을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 화소 전극과 중첩하는 유지 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 축전기는 상기 제3 스위칭 소자의 드레인 전극 및 상기 유지 전극을 두 단자로 가지는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 절연막의 두께는 200nm 내지 1,000nm인 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 절연막의 유전율은 2 내지 8인 액정 표시 장치
  7. 제1항에서,
    상기 제2 부화소 전극 또는 상기 제3 부화소 전극의 면적은 상기 제1 부화소 전극의 면적의 0.2 내지 2 배인 액정 표시 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 및 제2 게이트선 또는 상기 데이터선과 같은 재질로 이루어지는 액정 표시 장치.
  9. 제4항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 및 제3 부화소 전극과 같은 재질로 이루어 지는 액정 표시 장치.
  10. 제2항에서,
    상기 제1 및 제3 부화소 전극 각각은 상기 제1 및 제2 게이트선에 대하여 빗각을 이루는 적어도 하나의 경계를 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 빗각은 45°인 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 내지 제3 부화소 전극의 바깥 경계는 직사각형인 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 제1 내지 제3 부화소 전극은 경사 방향이 서로 다른 적어도 두 개의 평행사변형 전극편을 포함하는 액정 표시 장치.
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