KR101566437B1

KR101566437B1 - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101566437B1
Application number: KR1020090014985A
Authority: KR
Inventors: 엄윤성; 유재진; 박승범
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2015-11-16
Also published as: US8144294B2; US20100214517A1; KR20100095930A

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 위치하며 제1 절개부를 가지는 화소 전극, 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 위치하며 제1 절개부와 교대로 배치되는 제2 절개부를 가지는 공통 전극을 포함하고, 제1 절개부와 제2 절개부 중 적어도 하나는 줄기부와 줄기부의 변으로부터 연장되어 있고 줄기부의 길이 방향에 대해서 비스듬하게 기울어져 있는 복수의 제1 슬릿 및 복수의 제2 슬릿을 포함하고, 제1 슬릿이 기울어진 방향은 제2 슬릿이 기울어진 방향과 반대이다.

액정표시장치, 노치, 텍스쳐

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 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 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치가 대비비가 크고 기준 시야각이 넓어서 각광받고 있다.

수직 배향 방식의 액정 표시 장치에서 넓은 기준 시야각을 구현하기 위한 구체적인 방법으로는 전기장 생성 전극에 절개부를 형성하는 방법과 전기장 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 방법 등이 있다. 절개부 및 돌기는 액정 분자가 기울어지는 방향(tilt direction)을 결정하므로, 이들을 적절하게 배치하여 액정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 기준 시야각을 넓힐 수 있다.

그러나 절개부 또는 돌기는 그 주변의 액정 분자들은 강하게 제어하지만 그로부터 멀리 떨어진 액정 분자들에 대해서는 그 영향력이 약하기 때문이다.

특히, 절개부 내에 위치하는 액정 분자들은 전계가 약해 여러 방향으로 기울어지려 하고 이로 인해서 액정 분자들이 충돌하여 불규칙적이고 불안정하게 배열된다.

따라서 본 발명의 한 실시예에서는 전계가 약한 절개부 내의 액정 분자를 안정적으로 배열하는 액정 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 위치하며 제1 절개부를 가지는 화소 전극, 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 위치하며 제1 절개부와 교대로 배치되는 제2 절개부를 가지는 공통 전극을 포함하고, 제1 절개부와 제2 절개부 중 적어도 하나는 줄기부와 줄기부의 변으로부터 연장되어 있고 줄기부의 길이 방향에 대해서 비스듬하 게 기울어져 있는 복수의 제1 슬릿 및 복수의 제2 슬릿을 포함하고, 제1 슬릿이 기울어진 방향은 제2 슬릿이 기울어진 방향과 반대이다.

복수의 제1 슬릿은 복수의 제1 슬릿 그룹으로 구분되어 있고, 복수의 제2 슬릿은 복수의 제2 슬릿 그룹으로 구분되어 있으며, 제1 슬릿 그룹과 제2 슬릿 그룹은 교대로 배치되어 있을 수 있다.

제1 슬릿과 제2 슬릿은 줄기부의 마주하는 두 변 각각에 배치되어 있고, 제1 슬릿 및 제2 슬릿의 배치는 줄기부의 두 변에서 서로 대칭일 수 있다.

제1 슬릿 그룹과 제2 슬릿 그룹 사이에 배치되어 있고 줄기부의 길이 방향에 대해서 수직 방향으로 뻗은 제3 슬릿을 더 포함할 수 있다.

제3 슬릿의 폭은 제1 슬릿 및 제2 슬릿의 폭보다 넓을 수 있다.

제3 슬릿과 인접한 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 줄기부로부터 멀어질수록 제3 슬릿으로부터 멀어지는 방향으로 기울어져 있을 수 있다.

제1 슬릿 및 제2 슬릿은 줄기부로부터 멀어질수록 폭이 좁아질 수 있다.

제1 슬릿 및 제2 슬릿은 두 개의 장변과 장변을 연결하는 단변을 포함하고, 두 개의 장변은 줄기부에 대해서 수직한 제1 장변과 줄기부에 대해서 비스듬하게 기울어진 제2 장변을 포함할 수 있다.

제1 슬릿 및 제2 슬릿은 굴절되어 있을 수 있고, 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 줄기부와 연결되어 있는 하부와 하부로부터 연장되어 있는 상부를 포함하고, 하부와 상부는 둔각을 이룰 수 있다.

제1 슬릿의 폭은 이웃하는 두 개의 제1 슬릿 사이의 간격과 동일하고, 제2 슬릿의 폭은 이웃하는 두 개의 제2 슬릿 사이의 간격과 동일할 수 있다.

공통 전극과 화소 전극 사이의 간격이 d일 때, 제1 슬릿 및 제2 슬릿의 폭은 1/3d~3d일 수 있다.

이웃하는 두 개의 제1 슬릿 사이 및 이웃하는 두 개의 제2 슬릿 사이의 간격은 1/3d~3d일 수 있다.

줄기부의 폭은 d보다 크고 3d 보다 작을 수 있다.

본 발명의 실시예에서와 같이 절개부에 미세 슬릿을 형성하면 절개부 내의 액정 분자들을 안정되게 배열할 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 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.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 공통 전극 및 화소 전극의 절개부를 도시한 도면이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절개부의 일부를 확대한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극(270) 및 화소 전극(171)은 각각 복수의 절개부(71, 72a, 72b, 91, 92a, 92b)를 포함한다.

화소 전극(191)은 네 개의 주 변을 가지며 왼쪽 모퉁이가 모따기 되어 있는(chamfered) 대략 사각형 모양이다. 화소 전극(191)의 모딴 빗변은 네 개의 주변에 대해서 약 45°의 각도를 이룬다.

화소 전극(191)에는 중앙 절개부(91), 하부 절개부(92a) 및 상부 절개부(92b)가 형성되어 있으며, 화소 전극(191)은 이들 절개부(91, 92a, 92b)에 의하여 복수의 영역(partition)으로 분할 된다. 절개부(91, 92a, 92b)는 화소 전극(191)을 이등분하는 가상의 가로 중심선에 대하여 거의 반전 대칭을 이룬다.

하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변에서부터 왼쪽 변으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 화소 전극(191)의 가로 중심선에 대하여 하반부와 상반부에 각각 위치하고 있다. 하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 화소 전극(191)의 가로 중심선에 대하여 약 45°의 각도를 이루며 서로 수직으로 뻗어 있다.

중앙 절개부(91)는 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 뻗으며 오른쪽 변 쪽에 입구를 가지고 있다. 중앙 절개부(91)의 입구는 하부 절개부(92a)와 상부 절 개부(92b)에 각각 거의 평행한 한 쌍의 빗변을 가지고 있다.

따라서 화소 전극(191)의 하반부는 하부 절개부(92a)에 의하여 두 개의 영역(partition)으로 나뉘고, 상반부 또는 상부 절개부(92b)에 의하여 두 개의 영역으로 분할된다. 이때, 영역의 수효 또는 절개부의 수효는 화소 전극(191)의 크기, 화소 전극(191)의 가로변과 세로변의 길이 비 등에 따라서 달라질 수 있다.

그리고 공통 전극(270)의 절개부(71, 72a, 72b)는 화소 전극(191)과 마주하며 중앙 절개부(71), 하부 절개부(72a) 및 상부 절개부(72b)를 포함한다. 절개부(71, 72a, 72b) 각각은 화소 전극(191)의 절개부(91, 92a, 92b) 사이 또는 절개부(92a, 92b)와 화소 전극(191)의 모딴 빗변 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 절개부(71~72b)는 화소 전극(191)의 하부 절개부(92a) 또는 상부 절개부(92b)와 거의 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부를 포함한다.

각 사선부는 줄기부(P)와 미세 슬릿(S1, S2)을 포함한다. 미세 슬릿은 줄기부(P)의 변으로부터 연장되어 있고, 줄기부의 길이 방향에 대해서 비스듬하게 기울어져 있는 복수의 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)을 포함한다. 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)은 사선부에 대해서 10~90°(θ)의 각도를 이룬다. 제1 슬릿(S1)이 기울어진 방향과 제2 슬릿(S2)이 기울어진 방향은 반대이다.

제1 슬릿(S1)과 제2 슬릿(S2)은 줄기부(P)의 마주하는 두 변 각각에 배치되어 있고, 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)의 배치는 줄기부(P)의 두 변에서 서로 대칭이다.

제1 슬릿(S1)의 폭(W0)은 이웃하는 두 개의 제1 슬릿(S1) 사이의 간격(S)과 동일하고, 제2 슬릿(S2)의 폭(W0)은 이웃하는 두 개의 제2 슬릿(S2) 사이의 간격(S)과 동일하다.

공통 전극(270)과 화소 전극(191) 사이의 액정층의 간격을 셀 갭(d)이라 할 때 제1 슬릿(S1)의 폭(W0)은 1/3d~3d이고, 이웃하는 제1 슬릿(S1) 사이의 간격(S)은 1/3d~3d일 수 있다. 이때, 절개부(71, 72a, 72b)의 줄기부(P)의 폭(I)은 d<I<3d일 수 있다.

제1 슬릿(S1)과 제2 슬릿(S2)을 일정한 수로 포함하는 묶음을 각각 제1 슬릿 그룹(G1) 및 제2 슬릿 그룹(G2)이라 할 때, 줄기부(P)를 따라 제1 슬릿 그룹(G1) 및 제2 슬릿 그룹(G2)이 교대로 배치된다.

절개부(71, 72a, 72b)는 화소 전극(191)의 가상의 가로 중심선에 대해서 반전 대칭을 이룬다.

본 발명의 실시예에 따른 공통 전극(270) 및 화소 전극(191)을 포함하는 액정 표시 장치에서, 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(191)에 데이터 전압을 인가하면 공통 전극(270) 또는 화소 전극(191)이 형성되어 있는 기판의 표면에 거의 수직인 전기장(전계)이 생성된다. [앞으로는 화소 전극(191)과 공통 전극(270)을 통틀어 전기장 생성 전극이라 한다.] 그리고 두 전극(191, 270) 사이에 형성되는 액정 분자(도시하지 않음)들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직을 이루도록 방향을 바꾸고자 한다.

전기장 생성 전극(191, 270)의 절개부(71, 72a, 72b, 91, 92a, 92b)와 화소 전극(191)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들의 경사 방향을 결정하는 수평 성 분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 절개부(71, 72a, 72b, 91, 92a, 92b)의 변과 화소 전극(191)의 변에 거의 수직이다.

그리고 절개부(71, 72a, 72b) 내에 위치하는 액정 분자들은 임의의 지점에서 기울어지기 시작하여 도미노처럼 연쇄적으로 같은 방향으로 기울어진다. 이때, 액정 분자들은 여러 지점에서 다양한 방향으로 기울어지고 반대 방향에서 기울어지는 액정 분자들은 임의의 지점에서 충돌하게 된다.

따라서 본 발명의 실시예에서와 같이 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)을 형성하면 기울어지기 시작하는 지점을 지정해 줄 수 있다.

제1 슬릿(S1)과 제2 슬릿(S2)이 서로 인접한 부분 중에서 제1 슬릿(S1)과 제2 슬릿(S2)이 줄기부(P)로부터 멀어질수록 서로 가까워지도록 배치되어 있는 부분에서 액정은 퍼져 나가기 시작하며, 제1 슬릿(S1)과 제2 슬릿(S2)이 줄기부(P)로부터 멀어질수록 서로 멀어지도록 배치되어 있는 부분에서 액정이 모아진다. 이하에서는 액정이 퍼져 나가기 시작하는 부분을 발산 영역(A)이라 하고, 발산 영역(A)으로부터 발산되는 액정 분자가 모이는 부분을 수렴 영역(B)이라 한다.

본 발명의 실시예에서와 같이, 슬릿(S1, S2)을 복수 개 포함하는 제1 슬릿 그룹(G1) 및 제2 슬릿 그룹(G2)을 일정한 간격을 가지도록 배치함으로써 발산 영역(A)과 수렴 영역(B)이 일정한 간격으로 발생되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 발산 영역(A)을 한 개 형성하였으나 화소 전극의 크기 및 절개부의 수 및 크기를 고려하여 복수 개 형성할 수 있다.

또한, 발산 영역(A)과 수렴 영역(B)을 형성하면 액정 분자가 기울어지는 방 향을 빠르게 결정할 수 있어 액정의 응답 속도가 빨라진다.

이상의 실시예에서는 미세 슬릿을 공통 전극의 절개부에 형성하였으나, 화소 전극의 절개부에도 형성할 수 있다. 화소 전극의 절개부에 미세 슬릿을 형성하면 수렴 영역과 발산 영역이 공통 전극과 반대로 형성된다.

도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 미세 슬릿을 포함하는 액정 표시 장치의 시간에 따른 빛샘을 측정한 사진이다.

도 2를 참조하면, 블랙 상태에서 화이트 상태로 전압을 변경할 때 전압이 인가된 초기인 4ms에서는 도메인 내의 액정은 블랙 상태로 유지되나 미세 슬릿이 형성된 부분에서 빛샘이 발생한다. 그러나 시간이 지날수록 도메인 내의 액정 분자들은 화이트 상태로 배열되고, 절개부의 중심부에 위치한 액정 분자들을 제외하고 모두 화이트 상태로 바뀐다. 그리고 100ms에서는 절개부 내에 위치하는 액정 분자들의 배열이 안정화되어 일정한 간격으로 특이점(singular point)이 형성되는 것을 확인할 수 있다. 특이점은 미세 슬릿의 수렴 영역(B)에 형성된다.

이러한 미세 슬릿은 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이 다양한 형태로 형성할 수 있다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 슬릿을 도시한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 수렴 영역(B)은 제1 슬릿 그룹(G1)과 제2 슬릿 그룹(G2) 사이에 줄기부(P)로부터 수직 방향으로 돌출한 제3 슬릿(S3)을 포함할 수 있다. 즉, 제3 슬릿(S3)과 인접한 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)은 줄기부로부터 멀어질수록 제3 슬릿(S3)으로부터 멀어지는 방향으로 기울어져 있다.

제3 슬릿(S3)은 액정 분자들을 용이하게 모을 수 있도록 하기 위한 것으로 제3 슬릿(S3)의 폭(W1)을 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)의 폭(W2)보다 크게 형성할 수 있다.

그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)은 줄기부(P)로부터 멀어질수록 폭이 좁아질 수 있다. 이때, 슬릿을 이루는 두 개의 장변(長邊)(t1)과 장변(t1)을 연결하는 단변(單變)(t2) 중에서, 두 개의 장 변(t1) 모두, 도 3에서와 같이, 줄기부에 대해서 비스듬하게 기울어지도록 형성할 수 있으나, 도 4에서와 같이 두 장변 중 어느 한 변만 기울어지게 형성할 수 있다.

이처럼 줄기부와 인접한 부분의 폭을 넓게 형성함으로써 액정 분자의 이동을 용이하게 할 수 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 발산 영역(A) 및 수렴 영역(B)에 줄기부로부터 수직하게 뻗은 제3 슬릿(S3)을 형성할 수 있다. 이때, 수렴 영역(B)의 제3 슬릿(S3)이 발산 영역(A)의 제3 슬릿(S3)보다 폭이 넓을 수 있다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)은 적어도 하나 이상의 굴절된 부분을 가질 수 있다. 즉, 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)은 줄기부(P)와 연결된 하부와 하부로부터 연장되어 있는 상부를 포함하고, 하부와 상부는 둔각을 이룬다.

이처럼 굴절된 부분은 재 배열된 액정 분자를 좀 더 확실하게 잡아주어 안정적인 배열을 이루도록 할 수 있다.

그럼 이상 설명한 미세 슬릿 패턴을 가지는 액정 표시 장치에 대해서 도 7 내지 도 9를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시판 조립체는 복수 쌍의 게이트선(GLa, GLb), 복수의 데이터선(DL) 및 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결된 복수의 화소(PX)를 포함한다.

각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함하며, 각 부화소(PXa/PXb)는 각각 해당 게이트선(GLa, GLb) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Qa/Qb)와 이에 연결된 액정 축전기(Clca/Clcb), 그리고 스위칭 소자(Qa/Qb) 및 유지 전극선(SL)에 연결되어 있는 유지 축전기(storage capacitor)(Csta/Cstb)를 포함한다.

각 스위칭 소자(Qa/Qb)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GLa, GLb)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)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 하부 표시판(100)에 구비된 유지 전극선(SL)과 화소 전극(PE)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 유지 전극선(SL)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Csta, Cstb)는 부화소 전극(PEa, PEb)이 절연 체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수도 있다.

그러면 도 7에 도시한 액정 표시판 조립체의 한 예에 대하여 도 8 및 도 9를 참고하여 상세하게 설명한다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 9는 도 8의 IX-IX선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

먼저 하부 표시판에 대해서 설명한다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate lines)(121)과 복수의 유지 전극선(storage lines)(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.

게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하고 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 포함하고, 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 끝 부분은 확장될 수 있다.

유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 유지 전극선(131)은 인접한 두 게이트선(121a) 사이에 위치하며 두 게이트선(121)으로부터 거의 동일한 거리를 두고 있다. 유지 전극선(131)은 아래위로 확장되어 있는 확장부(133)를 포함하고, 유지 전극선(131)으로부터 수직하게 뻗은 가지(137)를 포함한다.

게이트선(121)과 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 복수의 제1 섬형 반도체 및 제2 섬형 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다. 반도체(154a, 154b)는 각각 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b) 위에 위치한다.

각각의 반도체(154a, 154b) 위에는 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165a, 165b)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165a, 165b)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b)는 각각 쌍을 이루어 제1 반도체(154a)와 제2 반도체(154b) 위에 위치한다.

게이트 절연막(140) 및 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163a, 165b) 위에는 복수의 데이터선(171a, 171b)과 복수 쌍의 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극(173a, 173b)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.

데이터선(171a, 171b)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차한다. 각 데이터선(171a, 171b)은 각각 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗은 복수의 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극(173a, 173b)을 포함하고, 데이터선(171a, 171b)의 끝 부분은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 확장될 수 있다.

제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 서로 분리되어 있고 데이터선(171a, 171b)과도 분리되어 있다. 각 드레인 전극(175a, 175b)은 게이트 전 극(124a, 124b)을 중심으로 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)과 마주 하며, 한 쪽 끝에 면적이 넓은 확장부를 포함한다. 드레인 전극(175a, 175b)의 일단은 U자 형의 소스 전극(173a, 173b)에 의하여 일부 둘러싸여 있다.

제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b), 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b) 및 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)은 반도체(154a, 154b)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qa) 및 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 박막 트랜지스터(Qa, Qb)의 채널은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체(154a) 및 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b)사이의 반도체(154b)에 형성된다.

저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165a, 165b)는 그 아래의 반도체(154a, 154b)와 그 위의 데이터선(171a, 171b) 및 드레인 전극(175a, 175b) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 섬형 반도체(154a, 154b)에는 소스 전극(173a, 173b)과 드레인 전극(175a, 175b) 사이를 비롯하여 이들로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.

데이터선(171), 드레인 전극(175a, 175b) 및 노출된 반도체(154a, 154b) 부분 위에는 노출된 반도체(154a, 154b)를 보호하기 위한 하부 보호막(passivation layer)(180p)이 형성되어 있다. 보호막(180p)은 질화 규소로 형성되어 있다.

보호막(180p) 위에는 색필터(color filter)(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 개구부(233, 235a, 235b)를 포함하고, 데이터선(171a, 171b)을 따라 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색 중 하나를 표시할 수 있다.

개구부(233, 235a, 235b)는 드레인 전극(175a, 175b)의 확장부 및 유지 전극선(131)의 확장부(133)의 상부에 위치한다. 드레인 전극(175a, 175b) 상부의 개구부(235a, 235b)는 접촉 구멍(185a, 185b)의 형성을 용이하게 하기 위한 것이고, 유지 전극(133) 상부의 개구부(233)는 유지 용량을 형성하는 유전체의 두께를 얇게 하여 유지 용량을 증가시키기 위한 것이다.

색필터(230) 위에는 색필터(230)에 포함된 안료가 상부막을 오염시키는 것을 방지하기 위해서 질화 규소로 이루어지는 상부 보호막(180q)이 형성되어 있다.

상부 보호막(180q), 색필터(230) 및 하부 보호막(180p)에는 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)을 각각 노출하는 접촉구멍(185a, 185b)이 형성되어 있다.

상부 보호막(180q) 위에는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)을 포함하는 복수의 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 형성될 수 있다.

각 화소 전극(191)은 네 모퉁이가 모따기되어 있는 대략 사각형 모양이며, 모따기된 빗변은 게이트선(121a, 121b)에 대하여 약 45°의 각도를 이룬다.

각 화소 전극(191)을 이루는 한 쌍의 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 간극(gap)(95)을 사이에 두고 서로 맞물려 있다. 제1 부화소 전극(191a)은 대략 밑변이 데이터선(171a, 171b)과 나란하게 놓인 등변 사다리꼴로서 밑변이 사다리꼴로 움푹 파여 있으며 대부분이 제2 부화소 전극(191b)으로 둘러싸 여 있다. 제2 부화소 전극(191b)은 왼쪽 변에서 서로 연결되어 있는 상부, 하부 및 중앙 사다리꼴부로 이루어져 있다.

제2 부화소 전극(191b)은 상부 사다리꼴부의 윗변 및 하부 사다리꼴부의 아래 변에서 오른쪽 변을 향하여 뻗은 절개부(92a, 92b)를 가지고 있다. 제2 부화소 전극(191b)의 중앙 사다리꼴부는 제1 부화소 전극(191a)의 움푹 파여 있는 밑변에 끼어 있다.

제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 사이의 간극(95)은 게이트선(121a, 121b)과 약 45°를 이루는 두 쌍의 상부 및 하부 사선부와 세로부를 포함한다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 간극(95)도 절개부라고 표현한다. 절개부(92a, 92b, 95)는 유지 전극선(131)을 중심으로 하여 거의 반전 대칭을 이루고 있으며, 이들은 게이트선(121)에 대하여 약 45°의 각도를 이루며 서로 수직하게 뻗어 있다. 화소 전극(191)은 이들 절개부(92a, 92b, 95)에 의하여 복수의 영역으로 분할된다.

따라서, 화소 전극(191)을 상하로 이등분하는 유지 전극선(131)을 중심으로 한 상반부와 하반부는 절개부(92a, 92b, 95)에 의하여 복수의 영역으로 나누어진다.

이때, 영역의 수효 또는 절개부의 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 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 각각 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 한 쌍의 부화소 전극(191a, 191b)에는 하나의 입력 영상 신호에 대하여 미리 설정되어 있는 서로 다른 데이터 전압이 인가되는데, 그 크기는 부화소 전극(191a, 191b)의 크기 및 모양에 따라 설정될 수 있다. 또한 부화소 전극(191a, 191b)의 면적은 서로 다를 수 있다. 한 예로 제1 부화소 전극(191a)은 제2 부화소 전극(191b)에 비하여 높은 전압을 인가 받으며, 제2 부화소 전극(191b)보다 면적이 작다.

데이터 전압이 인가된 부화소 전극(191a, 191b)과 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270)은 제1 액정 축전기 및 제2 액정 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 각 액정 축전기는 액정층(3)을 유전체로서 포함한다.

다음, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에는 빛샘을 방지하기 위한 차광 부재(black matrix)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 데이터선(171a, 171b)를 따라 형성되며 반도체(154a, 154b)와 중첩하는 확장부를 포함한다.

그리고 차광 부재(220) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어진다.

공통 전극(270)에는 복수의 절개부(71, 72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b)가 형성되어 있다.

하나의 절개부(71, 72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b)는 중앙 절개부(71), 제1 내지 제3 상부 사선 절개부(72a, 73a, 74a), 제1 내지 제3 하부 사선 절개부(72b, 73b, 74b)를 포함한다. 절개부(71, 72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b) 각각은 화소 전극(191)의 인접 절개부(92a, 92b, 95) 사이 또는 절개부(92a, 92b, 95)와 화소 전극(191)의 모따기된 빗변 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 절개부(71, 72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b)는 화소 전극(191)의 상부 절개부(92b) 또는 하부 절개부(92a)와 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부를 포함한다.

제1 내지 제3 사선 절개부(72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b)는 중앙부와 중앙부 양단에 연결되어 있으며 화소 전극(191)의 변을 따라 중첩하면서 뻗은 종단 가로부 또는 종단 세로부를 포함한다. 종단 가로부 또는 종단 세로부는 중앙부와 둔각을 이룬다.

중앙 절개부(71) 중앙 가로부와 한 쌍의 사선부를 포함한다. 중앙 가로부는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변으로부터 유지 전극선(131)을 따라 왼쪽으로 뻗으며, 한 쌍의 사선부는 중앙 가로부의 끝에서 화소 전극(191)의 왼쪽 변을 향하여 뻗으며, 각각 사선 절개부(72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b)와 거의 나란하다. 그리고 중앙 절개부(71)의 끝에는 화소 전극(191)의 변을 따라 중첩하면서 뻗은 종단 세로부를 포함한다. 종단 세로부는 사선부와 둔각을 이룬다.

절개부(71, 72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b)의 사선부에는 도 1에서와 같은 줄기부(P) 및 미세 슬릿(S1, S2)을 포함한다.

즉, 제1 슬릿(S1) 및 제2 슬릿(S2)을 각각 복수 개 포함하는 제1 슬릿 그룹(G1)과 제2 슬릿 그룹(G2)이 줄기부의 두 변에 교대로 배치되어 있다. 따라서 발산 영역(A)과 수렴 영역(B)이 교대로 형성된다.

그러나 미세 슬릿(S1, S2)은 도 3 내지 도 6의 실시예 중 어느 하나일 수 있다.

이러한 미세 슬릿은 절개부(71, 72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b)에 대응하는 영역 경계에 위치하는 액정 분자(31)의 배열 방향을 결정해줌으로 액정 분자들이 안정되게 배열되도록 한다.

절개부(71, 72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b)의 수효 및 방향 또한 설계 요소에 따라 달라질 수 있다.

표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 공통 전극 및 화소 전극의 절개부를 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절개부의 일부를 확대한 도면이다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.

도 9는 도 8의 IX-IX선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3: 액정층 11, 21: 배향막

31: 액정 분자

71, 72a, 72b, 73a, 73b, 74a, 74b, 91, 92a, 92b, 95: 절개부

100: 박막 트랜지스터 표시판 110, 210: 기판

154a, 154b: 반도체

163a, 163b, 165a, 165b: 저항성 접촉 부재

131: 유지 전극선 133: 확장부

137: 가지 171a, 171b: 데이터선

185a, 185b: 접촉구멍 191: 화소 전극

191a, 191b: 부화소 전극 200: 공통 전극 표시판

220: 차광 부재 270: 공통 전극

A: 발산 영역 B: 수렴 영역

G1, G2: 슬릿 그룹 P: 줄기부

S1, S2: 미세 슬릿

Claims

제1 절연 기판,

상기 제1 절연 기판 위에 위치하며 제1 절개부를 가지는 화소 전극,

상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판,

상기 제2 절연 기판 위에 위치하며 상기 제1 절개부와 교대로 배치되는 제2 절개부를 가지는 공통 전극

을 포함하고,

상기 제1 절개부와 상기 제2 절개부 중 적어도 하나는 줄기부와 상기 줄기부의 변으로부터 연장되어 있고 상기 줄기부의 길이 방향에 대해서 비스듬하게 기울어져 있는 복수의 제1 슬릿 및 복수의 제2 슬릿을 포함하고, 상기 제1 슬릿이 기울어진 방향은 상기 제2 슬릿이 기울어진 방향과 반대이고,

상기 복수의 제1 슬릿은 복수의 제1 슬릿 그룹으로 구분되어 있고, 상기 복수의 제2 슬릿은 복수의 제2 슬릿 그룹으로 구분되어 있으며,

상기 복수의 제1 슬릿 그룹과 상기 복수의 제2 슬릿 그룹은 반복하여 교대로 배치되어 있는 액정 표시 장치.
삭제
제1항에서,

상기 제1 슬릿과 제2 슬릿은 상기 줄기부의 마주하는 두 변 각각에 배치되어 있고, 상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿의 배치는 상기 줄기부의 두 변에서 서로 대칭인 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 제1 슬릿 그룹과 상기 제2 슬릿 그룹 사이에 배치되어 있고 상기 줄기부의 길이 방향에 대해서 수직 방향으로 뻗은 제3 슬릿을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제4항에서,

상기 제3 슬릿의 폭은 상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿의 폭보다 넓은 액정 표시 장치.
제5항에서,

상기 제3 슬릿과 인접한 상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 상기 줄기부로부터 멀어질수록 상기 제3 슬릿으로부터 멀어지는 방향으로 기울어져 있는 액정 표시 장치.
제6항에서,

상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 상기 줄기부로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 액정 표시 장치.
제7항에서,

상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 두 개의 장변과 장변을 연결하는 단변을 포함하고,

상기 두 개의 장변은 상기 줄기부에 대해서 수직한 제1 장변과 상기 줄기부에 대해서 비스듬하게 기울어진 제2 장변을 포함하는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 굴절되어 있는 액정 표시 장치.
제9항에서,

상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 상기 줄기부와 연결되어 있는 하부와 상기 하부로부터 연장되어 있는 상부를 포함하고,

상기 하부와 상기 상부는 둔각을 이루는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 슬릿 그룹과 상기 제2 슬릿 그룹 사이에 배치되어 있고 상기 줄기부의 길이 방향에 대해서 수직 방향으로 뻗은 제3 슬릿을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제11항에서,

상기 제3 슬릿의 폭은 상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿의 폭보다 넓은 액정 표시 장치.
제12항에서,

상기 제3 슬릿과 인접한 상기 제1 및 제2 슬릿은 상기 줄기부로부터 멀어질수록 상기 제3 슬릿으로부터 멀어지는 방향으로 기울어져 있는 액정 표시 장치.
삭제
제1항에서,

상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 상기 줄기부로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 액정 표시 장치.
제15항에서,

상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 두 개의 장변과 장변을 연결하는 단변을 포함 하고,

상기 두 개의 장변은 상기 줄기부에 대해서 수직한 제1 장변과 상기 줄기부에 대해서 비스듬하게 기울어진 제2 장변을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 굴절되어 있는 액정 표시 장치.
제17항에서,

상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿은 상기 줄기부와 연결되어 있는 하부와 상기 하부로부터 연장되어 있는 상부를 포함하고,

상기 하부와 상기 상부는 둔각을 이루는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 슬릿의 폭은 이웃하는 두 개의 상기 제1 슬릿 사이의 간격과 동일하고,

상기 제2 슬릿의 폭은 이웃하는 두 개의 상기 제2 슬릿 사이의 간격과 동일한 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 공통 전극과 상기 화소 전극 사이의 간격이 d일 때,

상기 제1 슬릿 및 제2 슬릿의 폭은 1/3d~3d인 액정 표시 장치.
제20항에서,

이웃하는 두 개의 상기 제1 슬릿 사이 및 이웃하는 두 개의 상기 제2 슬릿 사이의 간격은 1/3d~3d인 액정 표시 장치.
제21항에서,

상기 줄기부의 폭은 d보다 크고 3d 보다 작은 액정 표시 장치.