KR101936923B1 - 표시 장치용 모기판, 표시 장치용 모기판의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

표시 장치용 모기판, 표시 장치용 모기판의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 개의 부화소의 액정 분자들의 프리틸트 각을 서로 상이하게 형성하여 시인성 및 응답 속도를 개선시킬 수 있는 표시 장치용 모기판, 표시 장치용 모기판의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 복수의 패널 영역을 포함하고, 서로 마주보는 제1 모기판 및 제2 모기판; 상기 제1 모기판 위에 형성되어 있는 제1 접촉 전극 및 제2 접촉 전극; 상기 제2 모기판 위에 서로 분리되어 형성되어 있는 공통 전극, 제1 전압 인가 전극, 및 제2 전압 인가 전극; 및, 상기 제1 모기판과 상기 제2 모기판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 제1 전압 인가 전극은 상기 제1 접촉 전극과 연결되어 있고, 상기 제2 전압 인가 전극은 상기 제2 접촉 전극과 연결되어 있고, 상기 제1 전압 인가 전극에 인가되는 제1 전압과 상기 제2 전압 인가 전극에 인가되는 제2 전압은 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치용 모기판, 표시 장치용 모기판의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법{MOTHER SUBSTRATE FOR DISPLAY DEVICE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치용 모기판, 표시 장치용 모기판의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 개의 부화소의 액정 분자들의 프리틸트 각을 서로 상이하게 형성하여 시인성 및 응답 속도를 개선시킬 수 있는 표시 장치용 모기판, 표시 장치용 모기판의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 전극에 신호를 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치는 서로 마주보는 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판으로 이루어져 있다. 박막 트랜지스터 표시판에는 게이트 신호를 전송하는 게이트선과 데이터 신호를 전송하는 데이터선이 서로 교차하여 형성되고, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성된다. 공통 전극 표시판에는 차광 부재, 색필터, 공통 전극 등이 형성된다. 차광 부재 및 색필터는 박막 트랜지스터 표시판에 형성될 수도 있다.
액정 표시 장치의 응답 속도를 높이기 위하여 액정 분자가 프리틸트를 가지도록 초기 배향하는 여러 방법에 제안되었다. 초기 배향 방법 중, 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 프리틸트를 갖도록 하는 방법에서 전기장 생성 전극 각각에 원하는 크기의 전압을 인가하고 노광하는 방법이 있다.
또한, 액정 표시 장치에서 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하기 위하여, 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고 두 부화소의 전압을 달리 인가함으로써 투과율을 다르게 하는 방법이 제안되었다. 그러나, 종래에는 이러한 방식의 액정 표시 장치에서 두 부화소의 전압이 동일한 상태에서 자외선을 조사함으로써, 두 부화소의 액정 분자들의 프리틸트 각이 동일하게 형성된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 두 개의 부화소의 액정 분자들의 프리틸트 각을 서로 상이하게 형성하여 시인성 및 응답 속도를 개선시킬 수 있는 표시 장치용 모기판, 표시 장치용 모기판의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 복수의 패널 영역을 포함하고, 서로 마주보는 제1 모기판 및 제2 모기판; 상기 제1 모기판 위에 형성되어 있는 제1 접촉 전극 및 제2 접촉 전극; 상기 제2 모기판 위에 서로 분리되어 형성되어 있는 공통 전극, 제1 전압 인가 전극, 및 제2 전압 인가 전극; 및, 상기 제1 모기판과 상기 제2 모기판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 제1 전압 인가 전극은 상기 제1 접촉 전극과 연결되어 있고, 상기 제2 전압 인가 전극은 상기 제2 접촉 전극과 연결되어 있고, 상기 제1 전압 인가 전극에 인가되는 제1 전압과 상기 제2 전압 인가 전극에 인가되는 제2 전압은 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 상기 제1 모기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 데이터선, 및 유지 전극선; 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자; 상기 게이트선, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 유지 전극선에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 제1 부화소 전극; 및, 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 제3 스위칭 소자는 각각 제1 단자, 제2 단자, 및 제3 단자를 포함하고, 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자는 상기 게이트선에 연결되어 있고, 상기 제1 스위칭 소자의 제2 단자는 상기 데이터선에 연결되어 있고, 상기 제1 스위칭 소자의 제3 단자는 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있고, 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자는 상기 게이트선에 연결되어 있고, 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단자는 상기 데이터선에 연결되어 있고, 상기 제2 스위칭 소자의 제3 단자는 상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있고, 상기 제3 스위칭 소자의 제1 단자는 상기 게이트선에 연결되어 있고, 상기 제3 스위칭 소자의 제2 단자는 상기 유지 전극선에 연결되어 있고, 상기 제3 스위칭 소자의 제3 단자는 상기 제2 스위칭 소자의 제3 단자에 연결될 수 있다.
상기 제1 접촉 전극은 상기 데이터선에 연결되어 있고, 상기 제2 접촉 전극은 상기 유지 전극선에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 상기 제1 모기판 위에 형성되어 있는 제3 접촉 전극을 더 포함하고,상기 제3 접촉 전극은 상기 제1 전압 인가 전극 및 상기 게이트선과 연결될 수 있다.
상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 높을 수 있다.
상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 상기 제1 모기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 제1 데이터선, 및 제2 데이터선; 상기 게이트선 및 상기 제1 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자; 상기 게이트선 및 상기 제2 데이터선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 제1 부화소 전극; 및, 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 더 포함하고, 상기 제1 접촉 전극은 상기 제1 데이터선에 연결되어 있고, 상기 제2 접촉 전극은 상기 제2 데이터선에 연결될 수 있다.
상기 액정층은 액정 분자 및 반응성 메조겐을 포함할 수 있다.
상기 제1 모기판 위에 형성되어 있는 제1 배향막; 상기 제2 모기판 위에 형성되어 있는 제2 배향막을 더 포함하고, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은 반응성 메조겐을 포함하는 배향 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 복수의 패널 영역을 포함하고, 서로 마주보는 제1 모기판 및 제2 모기판; 상기 제1 모기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 데이터선, 및 유지 전극선; 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자; 상기 게이트선, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 유지 전극선에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 제1 부화소 전극; 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 제2 부화소 전극; 상기 제2 모기판 위에 형성되어 있는 공통 전극; 및, 상기 제1 모기판과 상기 제2 모기판 사이에 형성되어 있고, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 제1 부화소 전극 위에 위치하는 액정 분자의 프리틸트 각은 상기 제2 부화소 전극 위에 위치하는 액정 분자의 프리틸트 각과 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 제조 방법은 제1 모기판 위에 제1 접촉 전극 및 제2 접촉 전극을 형성하는 단계; 제2 모기판 위에 전압 인가 전극을 형성하는 단계; 상기 전압 인가 전극을 공통 전극, 제1 전압 인가 전극, 및 제2 전압 인가 전극으로 분리하는 단계; 상기 제1 모기판과 상기 제2 모기판 사이에 액정층을 형성하는 단계; 상기 제1 접촉 전극과 상기 제1 전압 인가 전극을 연결하는 단계; 상기 제2 접촉 전극과 상기 제2 전압 인가 전극을 연결하는 단계; 상기 공통 전극에 공통 전압을 인가하고, 상기 제1 전압 인가 전극에 제1 전압을 인가하고, 상기 제2 전압 인가 전극에 제2 전압을 인가하는 단계; 및, 상기 제1 모기판 또는 상기 제2 모기판에 자외선을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압은 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 제조 방법은 상기 제1 모기판 위에 게이트선 및 유지 전극선을 형성하는 단계; 상기 제1 모기판 위에 데이터선을 형성하는 단계; 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 형성하고, 상기 게이트선, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 유지 전극선에 연결되는 제3 스위칭 소자를 형성하는 단계; 및, 상기 제1 스위칭 소자에 연결되는 제1 부화소 전극 및 상기 제2 스위칭 소자에 연결되는 제2 부화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 접촉 전극은 상기 데이터선과 연결되도록 형성하고, 상기 제2 접촉 전극은 상기 유지 전극선과 연결되도록 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 제조 방법은 상기 제1 모기판 위에 제3 접촉 전극을 형성하는 단계; 및, 상기 제3 접촉 전극과 상기 제1 전압 인가 전극을 연결하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 접촉 전극은 상기 게이트선과 연결되도록 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 제조 방법은 상기 제1 모기판 위에 게이트선을 형성하는 단계; 상기 제1 모기판 위에 제1 데이터선 및 제2 데이터선을 형성하는 단계; 상기 게이트선 및 상기 제1 데이터선에 연결되는 제1 스위칭 소자, 및 상기 게이트선 및 상기 제2 데이터선에 연결되는 제2 스위칭 소자를 형성하는 단계; 및, 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 제1 부화소 전극 및 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 접촉 전극은 상기 제1 데이터선과 연결되도록 형성하고, 상기 제2 접촉 전극은 상기 제2 데이터선과 연결되도록 형성할 수 있다.
상기 액정층은 액정 분자 및 반응성 메조겐을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 제조 방법은 상기 제1 모기판 위에 반응성 메조겐을 포함하는 배향 물질로 제1 배향막을 형성하는 단계; 및, 상기 제2 모기판 위에 반응성 메조겐을 포함하는 배향 물질로 제2 배향막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전압 인가 전극을 분리하는 단계에서 상기 전압 인가 전극에 레이저를 조사하여 트리밍할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 복수의 패널 영역을 포함하는 제1 모기판 및 제2 모기판을 마련하는 단계; 상기 제1 모기판 위에 제1 접촉 전극 및 제2 접촉 전극을 형성하는 단계; 상기 제2 모기판 위에 전압 인가 전극을 형성하는 단계; 상기 전압 인가 전극을 공통 전극, 제1 전압 인가 전극, 및 제2 전압 인가 전극으로 분리하는 단계; 상기 제1 모기판과 상기 제2 모기판 사이에 액정층을 형성하는 단계; 상기 제1 접촉 전극과 상기 제1 전압 인가 전극을 연결하는 단계; 상기 제2 접촉 전극과 상기 제2 전압 인가 전극을 연결하는 단계; 상기 공통 전극에 공통 전압을 인가하고, 상기 제1 전압 인가 전극에 제1 전압을 인가하고, 상기 제2 전압 인가 전극에 제2 전압을 인가하는 단계; 상기 제1 모기판 또는 상기 제2 모기판에 자외선을 조사하는 단계; 및, 상기 제1 모기판 및 상기 제2 모기판을 상기 패널 영역 별로 컷팅하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압은 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판, 표시 장치용 모기판의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판, 표시 장치용 모기판의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법은 두 개의 부화소의 액정 분자의 양단에 형성되는 전압을 서로 상이하게 하고 자외선을 조사함으로써, 두 부화소의 액정 분자의 프리틸트 각을 상이하게 형성할 수 있다.
따라서, 응답 속도를 개선함과 동시에 시인성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치의 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 표시 장치의 구조와 함께 한 화소를 도시하는 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시된 한 화소의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 액정층의 프리틸트 각을 나타낸 도면이다.
도 8은 제1 전압이 0V이고, 공통 전압이 9.5V일 때, 제2 전압이 -10V로부터 10V의 값을 가질 때 액정층의 양단간 전압을 나타낸 그래프이다.
도 9는 비교예에 의한 표시 장치용 모기판의 전압-투과율 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 전압-투과율 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 감마 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 12는 액정층의 양단간 전압에 따른 액정 분자의 라이징 타임을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 14는 도 13에 도시된 한 화소의 평면도이다.
이하에서 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 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.
먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 서로 마주보며 결합되어 있는 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)으로 이루어진다.
제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어지고, 복수의 패널 영역(PD)을 포함한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)은 8개의 패널 영역(PD)을 포함할 수 있다. 패널 영역(PD)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있으며, 하나의 패널 영역(PD)은 사각 형상으로 이루어질 수 있다. 패널 영역(PD) 별로 커팅 공정을 진행하면, 각 패널 영역(PD)마다 하나의 표시 장치가 완성된다.
제1 모기판(110) 위에는 복수의 박막 트랜지스터가 형성되어 박막 트랜지스터 표시판(110)을 이루고, 제2 모기판(210) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 대향 표시판(200)을 이루며, 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210) 사이에는 액정층(3)이 형성되어 있다.
제1 모기판(110) 위에는 제1 접촉 전극(112), 제2 접촉 전극(114), 및 제3 접촉 전극(116)이 서로 분리되어 형성되어 있다. 제1 접촉 전극(112), 제2 접촉 전극(114), 및 제3 접촉 전극(116)은 패널 영역(PD)의 외측에 형성될 수 있다. 제1 접촉 전극(112), 제2 접촉 전극(114), 및 제3 접촉 전극(116)은 표시 장치의 제조 공정에서 필요한 구성 요소로써, 완성된 표시 장치에서 필수적인 구성이 아니므로 패널 영역(PD)의 내측에 형성되지 않아도 된다. 따라서, 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)의 컷팅 공정을 진행하면서 제1 접촉 전극(112), 제2 접촉 전극(114), 및 제3 접촉 전극(116)은 제거될 수도 있다.
제1 모기판(110) 위에는 제1 배향막(11)이 형성되어 있다. 제1 배향막(11)은 제1 접촉 전극(112), 제2 접촉 전극(114), 및 제3 접촉 전극(116)을 덮도록 형성될 수 있다. 제1 배향막(11)은 수직 배향막으로 이루어질 수 있다.
제2 모기판(210) 위의 전면에는 전압 인가 전극(276)이 형성되어 있다. 전압 인가 전극(276)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같이 투명한 금속으로 이루어질 수 있다. 전압 인가 전극(276)은 공통 전극(270), 제1 전압 인가 전극(272), 및 제2 전압 인가 전극(274)을 포함하고, 서로 전기적으로 분리되어 있다.
공통 전극(270), 제1 전압 인가 전극(272), 및 제2 전압 인가 전극(274)을 구분하는 선은 가로 방향으로 형성되어 있다. 제2 모기판(210)의 상측으로부터 제1 전압 인가 전극(272), 제2 전압 인가 전극(274), 및 공통 전극(270)이 순차적으로 반복되도록 형성되어 있다. 외부로부터 제1 전압 인가 전극(272), 제2 전압 인가 전극(274), 및 공통 전극(270)의 우측 가장자리 또는 좌측 가장자리로 전압이 인가될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 공통 전극(270), 제1 전압 인가 전극(272), 및 제2 전압 인가 전극(274)을 구분하는 선이 세로 방향으로 형성될 수도 있으며, 이 경우에는 공통 전극(270), 제1 전압 인가 전극(272), 및 제2 전압 인가 전극(274)의 상측 가장자리 또는 하측 가장자리로 전압이 인가될 수 있다.
공통 전극(270)은 패널 영역(PD)의 대부분을 차지하도록 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 완성된 표시 장치에서 필수적인 구성이므로, 제1 모기판(110) 및 제2 모기판(210)의 컷팅 공정 이후에도 패널 영역(PD)에 대부분 남아 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 공통 전극(270)에는 외부로부터 공통 전압이 인가된다.
제1 전압 인가 전극(272) 및 제2 전압 인가 전극(274)은 패널 영역(PD)의 가장자리 또는 외측에 형성되어 있다. 제1 전압 인가 전극(272) 및 제2 전압 인가 전극(274)은 표시 장치의 제조 공정에서 필요한 구성 요소로써, 완성된 표시 장치에서 필수적인 구성이 아니므로 패널 영역(PD)의 내측에 형성되지 않아도 된다. 따라서, 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)의 컷팅 공정을 진행하면서 제1 전압 인가 전극(272) 및 제2 전압 인가 전극(274)은 제거될 수도 있다. 제1 전압 인가 전극(272)에는 외부로부터 제1 전압이 인가되고, 제2 전압 인가 전극(274)에는 외부로부터 제2 전압이 인가된다. 제1 전압과 제2 전압은 상이한 값으로 이루어질 수 있다.
제2 모기판(210) 위에는 제2 배향막(21)이 형성되어 있다. 제2 배향막(21)은 공통 전극(270), 제1 전압 인가 전극(272), 및 제2 전압 인가 전극(274)을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 배향막(21)은 수직 배향막으로 이루어질 수 있다.
제1 모기판(110)과 제2 모기판(210) 사이에는 제1 연결 부재(302), 제2 연결 부재(304), 및 제3 연결 부재(306)가 형성되어 있다. 제1 연결 부재(302)는 제1 접촉 전극(112)과 제1 전압 인가 전극(272)을 연결한다. 제2 연결 부재(304)는 제2 접촉 전극(114)과 제2 전압 인가 전극(274)을 연결한다. 제3 연결 부재(306)는 제3 접촉 전극(116)과 제1 전압 인가 전극(272)을 연결한다.
또한, 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210) 사이에는 액정층(3)이 형성되어 있다. 액정층(3)은 액정 분자와 반응성 메조겐(RM, Reactive Mesogen)으로 이루어질 수 있다. 반응성 메조겐은 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 물질이다. 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210) 사이에 전계를 형성하여 액정 분자들이 일정한 각을 가진 상태에서 자외선을 조사하면 반응성 메조겐에 의해서 액정층(3)의 프리틸트 각이 형성된다. 즉, 전계가 인가되지 않은 상태에서도 일정한 각을 가지게 된다.
상기에서, 액정층(3)이 반응성 메조겐을 포함하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 액정층(3)은 액정 분자만으로 이루어지고, 제1 배향막(11) 및 제2 배향막(21)이 반응성 메조겐을 포함할 수도 있다. 즉, 제1 배향막(11) 및 제2 배향막(21)이 반응성 메조겐을 포함하는 배향 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우에도 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210) 사이에 전계를 형성하여 액정 분자들이 일정한 각을 가진 상태에서 자외선을 조사하면 제1 배향막(11) 및 제2 배향막(21)에 포함되어 있는 반응성 메조겐에 의해서 액정층(3)의 프리틸트 각이 형성된다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치의 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시된 표시 장치의 구조와 함께 한 화소를 도시하는 등가 회로도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 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(도시하지 않음)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 대향 표시판(200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(도시하지 않음)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소를 포함하며, 각 부화소는 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clca, Clcb)를 포함한다. 두 부화소 중 적어도 하나는 게이트선, 데이터선 및 액정 축전기(Clca, Clcb)와 연결된 스위칭 소자(도시하지 않음)를 포함한다.
액정 축전기(Clca, Clcb)는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 제1 및 제2 부화소 전극(PEa/PEb)과 대향 표시판(200)의 공통 전극(CE)을 두 단자로 하며 제1 및 제2 부화소 전극(PEa/PEb)과 공통 전극(CE) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 제1 및 제2 부화소 전극(PEa/PEb)은 서로 분리되어 있으며 하나의 화소 전극(PE)을 이룬다. 공통 전극(CE)은 대향 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가질 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 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 대향 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(CF)를 구비함을 보여주고 있다. 도 4와는 달리 색 필터(CF)는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 제1 및 제2 부화소 전극(PEa, PEb)의 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 3을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 전체 계조 전압 또는 한정된 수효의 계조 전압(앞으로 "기준 계조 전압"이라 한다)을 생성한다. (기준) 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호(Vg)를 게이트선에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
신호 제어부(600)는 영상 신호 변환부(610)를 포함하며, 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 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. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선 및 스위칭 소자 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 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.
이어, 도 1 내지 도 4와 함께 도 5 및 도 6을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치에 대하여 더욱 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이고, 도 6은 도 5에 도시된 한 화소의 평면도이다.
먼저, 도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치는 복수의 신호선(Gn, Dn, SL)과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다.
신호선(Gn, Dn, SL)은 게이트 신호('주사 신호'라고도 함)를 전달하는 게이트선(Gn), 데이터 전압을 전달하는 데이터선(Dn), 및 일정한 전압이 인가되는 유지 전극선(SL)을 포함한다.
동일한 게이트선(Gn) 및 동일한 데이터선(Dn)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(T1) 및 제2 스위칭 소자(T2)가 형성되어 있다. 또한, 제1 및 제2 스위칭 소자(T1, T2)와 동일한 게이트선(Gn)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(T2) 및 유지 전극선(SL)에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(T3)가 더 형성되어 있다. 제1 내지 제3 스위칭 소자(T1, T2, T3)는 박막 트랜지스터 등으로 이루어질 수 있다.
각 화소(PX)는 두 개의 부화소(PXa, PXb)를 포함하고, 제1 부화소(PXa)에는 제1 스위칭 소자(T1)와 연결되어 있는 제1 액정 축전기(Clca)가 형성되어 있고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 스위칭 소자(T2)와 연결되어 있는 제2 액정 축전기(Clcb)가 형성되어 있다.
제1 스위칭 소자(T1)의 제1 단자는 게이트선(Gn)에 연결되어 있고, 제1 스위칭 소자(T1)의 제2 단자는 데이터선(Dn)에 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(T1)의 제3 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있다. 제1 스위칭 소자(T1)의 제3 단자는 제1 액정 축전기(Clca)를 구성하는 제1 부화소 전극(PEa)에 연결되어 있다.
제2 스위칭 소자(T2)의 제1 단자는 게이트선(Gn)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(T2)의 제2 단자는 데이터선(Dn)에 연결되어 있으며, 제2 스위칭 소자(T2)의 제3 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결되어 있다. 제2 스위칭 소자(T2)의 제3 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)를 구성하는 제2 부화소 전극(PEa)에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(T3)의 제1 단자는 게이트선(Gn)에 연결되어 있고, 제2 단자는 유지 전극선(SL)에 연결되어 있으며, 제3 단자는 제2 스위칭 소자(T2)의 제3 단자에 연결되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치의 동작을 살펴보면, 게이트선(Gn)에 게이트 온 전압이 인가되면 이에 연결된 제1 내지 제3 스위칭 소자(T1-T3)는 턴 온 되고, 데이터선(Dn)을 통해 전달된 데이터 전압에 의해 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)가 충전된다.
이때, 제3 스위칭 소자(T3)가 턴 온 상태에 있으므로, 데이터선(Dn)을 통해 제2 부화소(PXb)로 전달된 데이터 전압은 제2 스위칭 소자(T2)와 직렬로 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(T3)를 통해 분압이 이루어진다. 이때 제2 스위칭 소자(T2)와 제3 스위칭 소자(T3)의 채널의 크기에 따라 전압의 분배가 이루어진다. 따라서, 데이터선(Dn)을 통해 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)에 전달된 데이터 전압이 동일하더라도 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전되는 전압은 서로 달라진다. 즉, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전되는 전압이 제1 액정 축전기(Clca)에 충전되는 전압보다 낮아진다. 이로 인해 동일한 화소(PX) 내의 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb)에 충전되는 전압을 달리하여 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서, 도 6을 주로 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치의 한 화소의 구조를 살펴보면, 먼저 제1 모기판(110) 위에 일방향으로 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 또한, 게이트선(121)으로부터 돌출되어 서로 연결되어 있는 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)이 형성되어 있다. 또한, 게이트선(121)으로부터 돌출되어 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)과 이격되도록 제3 게이트 전극(124c)이 형성되어 있다. 제1 내지 제3 게이트 전극(124a, 124b, 124c)은 동일한 게이트선(121)에 연결되어 있고, 동일한 게이트 신호가 인가된다.
유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 동일한 방향으로 뻗어 있고, 유지 전극선(131)에는 일정한 전압이 인가된다. 또한, 유지 전극선(131)으로부터 돌출되어 있는 유지 전극(133) 및 돌출부(134)가 형성되어 있다. 유지 전극(133)은 이후 설명하게 될 제1 화소 전극(191a)을 둘러 싸도록 형성될 수 있고, 돌출부(134)는 게이트선(121)을 향하도록 돌출되어 있다.
도시는 생략하였으나, 게이트선(121), 제1 내지 제3 게이트 전극(124a, 124b, 124c), 유지 전극선(131), 유지 전극(133), 및 돌출부(134) 위에는 게이트 절연막이 형성되어 있다. 게이트 절연막은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 절연막은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막 위에는 제1 반도체층(154a), 제2 반도체층(154b), 및 제3 반도체층(154c)이 형성된다. 제1 반도체층(154a)은 제1 게이트 전극(124a)의 위에 위치하고, 제2 반도체층(154b)은 제2 게이트 전극(124b)의 위에 위치하며, 제3 반도체층(154c)은 제3 게이트 전극(124c)의 위에 위치할 수 있다.
제1 내지 제3 반도체층(154a, 154b, 154c) 및 게이트 절연막 위에는 데이터선(171), 제1 소스 전극(173a), 제1 드레인 전극(175a), 제2 소스 전극(173b), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)이 형성되어 있다.
제1 내지 제3 반도체층(154a, 154b, 154c)은 제1 내지 제3 게이트 전극(124a, 124b, 124c) 위에 형성될 뿐만 아니라 데이터선(171) 아래에도 형성될 수 있다. 또한, 제2 반도체층(154b)과 제3 반도체층(154c)은 서로 연결되도록 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 내지 제3 반도체층(154a, 154b, 154c)이 제1 내지 제3 게이트 전극(124a, 124b, 124c) 위에만 형성될 수도 있고, 제2 반도체층(154b)과 제3 반도체층(154c)이 서로 분리되어 형성될 수도 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
제1 소스 전극(173a)은 데이터선(171)으로부터 제1 게이트 전극(124a) 위로 돌출되어 형성되어 있다. 제1 소스 전극(173a)은 제1 게이트 전극(124a) 위에서 C자형으로 구부러진 형태를 가질 수 있다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a) 위에서 제1 소스 전극(173a)과 이격되도록 형성되어 있다. 서로 이격되도록 형성된 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이로 노출된 부분의 제1 반도체층(154a)에 채널이 형성되어 있다.
제2 소스 전극(173b)은 데이터선(171)으로부터 제2 게이트 전극(124b) 위로 돌출되어 형성되어 있다. 제2 소스 전극(173b)은 제2 게이트 전극(124b) 위에서 C자형으로 구부러진 형태를 가질 수 있다.
제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b) 위에서 제2 소스 전극(173b)과 이격되도록 형성되어 있다. 서로 이격되도록 형성된 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이로 노출된 부분의 제2 반도체층(154b)에 채널이 형성되어 있다.
제3 소스 전극(173c)은 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있으며, 제3 게이트 전극(124c) 위에 형성되어 있다.
제3 드레인 전극(175c)는 제3 게이트 전극(124c) 위에서 제3 소스 전극(173c)과 이격되도록 형성되어 있다. 서로 이격되도록 형성된 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이로 노출된 부분의 제3 반도체층(154c)에 채널이 형성되어 있다.
상기에서 설명한 제1 게이트 전극(124a), 제1 반도체층(154a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 스위칭 소자를 이룬다. 또한, 제2 게이트 전극(124b), 제2 반도체층(154b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 스위칭 소자를 이루고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 반도체층(154c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 스위칭 소자를 이룬다.
도시는 생략하였으나, 데이터선(171), 제1 내지 제3 소스 전극(173a, 173b, 173c), 제1 내지 제3 드레인 전극(175a, 175b, 175c) 위에는 보호막이 형성되어 있다. 보호막은 유기 절연 물질, 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 이때, 유기 절연 물질은 색필터(color filter)로 이루어질 수도 있다.
보호막에는 제1 드레인 전극(175a)의 일부가 노출되도록 제1 접촉 구멍(185a)이 형성되어 있고, 제2 드레인 전극(175b)의 일부가 노출되도록 제2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있으며, 돌출부(134)와 제3 드레인 전극(175c)의 일부가 노출되도록 제3 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있다.
보호막 위에는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)이 형성되어 있다. 또한, 보호막 위에 다리 전극(196)이 형성되어 있다.
제1 부화소 전극(191a)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있고, 제2 부화소 전극(191b)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있다. 다리 전극(196)은 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 돌출부(134)와 제3 드레인 전극(175c)을 전기적으로 연결한다. 즉, 제3 드레인 전극(175c)이 유지 전극선(131)에 연결된다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기는 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기보다 작게 된다. 이는 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 데이터 전압이 정극성(+)인 경우이고, 이와 반대로, 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 데이터 전압이 부극성(-)인 경우에는 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압이 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압보다 작게 된다.
제2 부화소 전극(191b)의 면적은 제1 부화소 전극(191a)의 면적 대비하여 1배 이상 2배 이하일 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 열 방향으로 이웃하고, 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(192) 및 이와 교차하는 세로 줄기부(193)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 가로 줄기부(192)와 세로 줄기부(193)에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역은 복수의 미세 가지부(194)를 포함한다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 미세 가지부(194) 중 하나는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 다른 하나의 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 다른 하나의 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 나머지 하나의 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
각 미세 가지부(194)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(192)와 대략 40도 내지 45도의 각을 이룬다. 특히, 제1 부화소 전극(191a)에 포함되는 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192)와 대략 40도의 각을 이룰 수 있고, 제2 부화소 전극(191b)에 포함되는 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192)와 대략 45도의 각을 이룰 수 있다. 또한, 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부(194)는 서로 직교할 수 있다.
이어, 대향 표시판(200)에 대하여 설명한다.
도시는 생략하였으나, 제2 모기판(210) 위에는 차광 부재(light blocking member)가 형성되어 있다. 차광 부재는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
제2 모기판(210) 및 차광 부재 위에는 복수의 색필터가 형성되어 있다. 색필터는 차광 부재로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다.
차광 부재와 색필터 중 적어도 하나는 제1 모기판(110) 위에 형성될 수도 있다.
색필터 및 차광 부재 위에는 덮개막(overcoat)이 형성될 수 있으며, 앞서 설명한 공통 전극(270)은 덮개막 위에 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터 표시판(100) 및 대향 표시판(200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교하며 이중 한 편광축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 반사형 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.
데이터 전압을 인가 받은 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 공통 전압을 인가 받는 대향 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써, 두 전극(191a, 191b, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)과 공통 전극(270)은 액정 축전기(Clca, Clcb)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 이때, 미세 가지부(194)의 변들은 전기장을 왜곡하여 미세 가지부(194)의 변에 수직인 수평 성분을 만들어 내고 액정 분자들의 경사 방향은 수평 성분에 의하여 결정되는 방향으로 결정된다. 따라서 액정 분자들이 처음에는 미세 가지부(194)의 변에 수직인 방향으로 기울어지려 한다. 그러나 이웃하는 미세 가지부(194)의 변에 의한 전기장의 수평 성분의 방향이 반대이고 미세 가지부(194) 사이의 간격이 좁기 때문에 서로 반대 방향으로 기울어지려는 액정 분자들이 함께 미세 가지부(194)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어지게 된다.
본 발명의 한 실시예에서 한 화소의 미세 가지부(194)가 뻗어 나가는 길이 방향이 모두 네 방향이므로 액정 분자들이 기울어지는 방향도 총 네 방향이 된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
이어, 도 1 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 액정층의 프리틸트 각을 나타낸 도면이다.
먼저, 제1 모기판(110) 위에 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 화소 구조를 형성한다. 즉, 제1 모기판(110) 위에 게이트선(Gn) 및 유지 전극선(SL)을 형성하고, 데이터선(Dn)을 형성한다. 게이트선(Gn) 및 데이터선(Gn)과 연결되는 제1 스위칭 소자(T1) 및 제2 스위칭 소자(T2)를 형성하고, 게이트선(Gn), 제2 스위칭 소자(T2), 및 유지 전극선(SL)에 연결되는 제3 스위칭 소자(T3)를 형성한다. 또한, 제1 스위칭 소자(T1)에 연결되는 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 스위칭 소자(T2)에 연결되는 제2 부화소 전극(PEb)를 형성한다. 각 구성 요소들의 형상은 도 6에 대한 설명을 참조할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 제1 모기판(110) 위에 제1 접촉 전극(112), 제2 접촉 전극(114), 및 제3 접촉 전극(116)을 형성한다.
제1 접촉 전극(112)은 데이터선(171)과 연결되도록 형성한다. 각 패널 영역(PD) 내에는 복수의 데이터선(171)이 형성되어 있고, 제1 접촉 전극(112)은 복수의 데이터선(171)과 연결되어 있다. 따라서, 제1 접촉 전극(112)에 인가된 전압은 각 데이터선(171)으로 전달된다. 제1 접촉 전극(112)은 데이터선(171)과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 직접적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 접촉 전극(112)과 데이터선(171)이 다른 연결 수단에 의해 간접적으로 연결될 수도 있다.
제2 접촉 전극(114)은 유지 전극선(131)과 연결되도록 형성한다. 각 패널 영역(PD) 내에는 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있고, 제2 접촉 전극(114)은 복수의 유지 전극선(131)과 연결되어 있다. 따라서, 제2 접촉 전극(114)에 인가된 전압은 각 유지 전극선으로 전달된다. 제2 접촉 전극(114)은 유지 전극선(131)과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 직접적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 접촉 전극(114)과 유지 전극선(131)이 다른 연결 수단에 의해 간접적으로 연결될 수도 있다.
제3 접촉 전극(116)은 게이트선(121)과 연결되도록 형성한다. 각 패널 영역(PD) 내에는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있고, 제3 접촉 전극(116)은 복수의 게이트선(121)과 연결되어 있다. 따라서, 제3 접촉 전극(116)에 인가된 전압은 각 게이트선(121)으로 전달된다. 제3 접촉 전극(116)은 게이트선(121)과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 직접적으로 연결될 수 있다. 또한, 제3 접촉 전극(116)과 게이트선(121)이 다른 연결 수단에 의해 간접적으로 연결될 수도 있다.
이어, 제1 모기판(110) 위의 전면에 제1 배향막(11)을 형성한다.
이어, 제2 모기판(210) 위의 전면에 금속 물질을 증착하여 전압 인가 전극(276)을 형성한다. 전압 인가 전극(276)은 ITO, IZO 등과 같은 투명 금속 물질로 이루어질 수 있다.
이어, 레이저 트리밍 공정을 통해 전압 인가 전극(276)을 복수의 영역으로 구분한다. 복수의 영역 별로 공통 전극(270), 제1 전압 인가 전극(272), 및 제2 전압 인가 전극(274)가 형성된다. 도 1에 도시되어 있는 공통 전극(270)과 제2 전압 인가 전극(274)의 경계선을 따라 레이저를 조사하여 공통 전극(270)과 제2 전압 인가 전극(274)을 전기적으로 분리한다. 또한, 제1 전압 인가 전극(272)과 제2 전압 인가 전극(274)의 경계선을 따라 레이저를 조사하여 제1 전압 인가 전극(272)과 제2 전압 인가 전극(274)을 전기적으로 분리한다.
이어, 제2 모기판(210) 위의 전면에 제2 배향막(21)을 형성한다.
이어, 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)을 합착하고, 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210) 사이에 액정 분자와 반응성 메조겐을 함께 주입하여 액정층(3)을 형성한다. 이와 달리 제1 모기판(110) 또는 제2 모기판(210) 위에 액정 분자와 반응성 메조겐을 함께 적하하여 액정층(3)을 형성한 후 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)을 합착할 수도 있다.
제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)이 합착된 상태에서 제1 접촉 전극(112) 및 제3 접촉 전극(116)은 제1 전압 인가 전극(272)과 중첩된다. 또한, 제2 접촉 전극(114)은 제2 전압 인가 전극(274)과 중첩된다.
이어, 제1 접촉 전극(112)과 제1 전압 인가 전극(272)을 연결하고, 제2 접촉 전극(114)과 제2 전압 인가 전극(274)을 연결한다. 또한, 제3 접촉 전극(116)과 제1 전압 인가 전극(272)을 연결한다. 각 연결 공정은 솔더링 공정, 레이저 쇼팅 공정 등으로 이루어질 수 있다. 연결 공정에 의해 제1 접촉 전극(112)과 제1 전압 인가 전극(272)을 연결하는 제1 연결 부재(302), 제2 접촉 전극(114)과 제2 전압 인가 전극(274)을 연결하는 제2 연결 부재(304), 및 제3 접촉 전극(116)과 제1 전압 인가 전극(272)을 연결하는 제3 연결 부재(306)가 형성된다. 제1 연결 부재(302), 제2 연결 부재(304), 및 제3 연결 부재(306)가 각각 제1 접촉 전극(112), 제2 접촉 전극(114), 및 제3 접촉 전극(116)과 연결될 수 있도록 제1 배향막(11)에는 부분적으로 개구부가 형성될 수 있다. 또한, 제1 연결 부재(302), 제2 연결 부재(304), 및 제3 연결 부재(306)가 각각 제1 전압 인가 전극(272) 및 제2 전압 인가 전극(274)과 연결될 수 있도록 제2 배향막(21)에는 부분적으로 개구부가 형성될 수 있다.
이어, 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고, 제1 전압 인가 전극(272)에 제1 전압을 인가하며, 제2 전압 인가 전극(274)에 제2 전압을 인가한다. 제1 전압 인가 전극(272)에 인가된 제1 전압은 제1 연결 부재(302)를 통해 제1 접촉 전극(112)으로 전달되고, 제3 연결 부재(306)를 통해 제3 접촉 전극(116)으로 전달된다. 제3 접촉 전극(116)은 게이트선(121)과 연결되어 있으므로, 게이트선(121)에 제1 전압이 인가된다. 제1 접촉 전극(112)은 데이터선(171)과 연결되어 있으므로, 데이터선(171)에도 제1 전압 인가된다.
게이트선(121)에 제1 전압이 인가되어 제1 내지 제3 스위칭 소자(T1, T2, T3)가 열리고, 데이터선(171)에 제1 전압이 인가되어 제1 부화소 전극(191a)에 제1 전압이 전달된다. 제2 부화소 전극(191b)에도 제1 전압이 전달되나, 유지 전극선(131)에 제2 전압이 인가됨으로써, 전압 분배가 발생한다.
결과적으로 제1 부화소 전극(191a)과 공통 전극(270) 사이에 위치한 액정층(3), 즉 제1 부화소(PXa)에 위치한 액정층(3)의 양단간 전압은 수학식 1과 같이 공통 전압과 제1 전압에 따라 결정된다.
[수학식 1]
Figure 112012067454351-pat00001
(VH: 제1 부화소의 액정층의 양단간 전압, Vcom: 공통 전압, Vdata: 제1 전압)
제1 부화소(PXa)의 액정층(3)의 양측에 전계가 형성됨에 따라 액정 분자들은 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)에 수직한 방향에 대하여 일정한 각으로 기울게 되며, 이를 제1 프리틸트 각(θ1)이라 한다.
또한, 제2 부화소 전극(191b)과 공통 전극(270) 사이에 위치한 액정층(3), 즉, 제2 부화소(PXb)에 위치한 액정층(3)의 양단간 전압은 공통 전압, 제3 스위칭 소자의 저항, 제2 스위칭 소자의 저항, 제1 전압, 및 제2 전압에 따라 결정된다.
[수학식 2]
Figure 112012067454351-pat00002
(VL: 제2 부화소의 액정층의 양단간 전압, Vcom: 공통 전압, RRD: 제3 스위칭 소자의 저항, RLOW: 제2 스위칭 소자의 저항, Vdata: 제1 전압, Vcst: 제2 전압)
제2 부화소(PXb)의 액정층(3)의 양측에 전계가 형성됨에 따라 액정 분자들은 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210)에 수직한 방향에 대하여 일정한 각으로 기울게 되며, 이를 제2 프리틸트 각(θ2)이라 한다.
제1 전압과 제2 전압은 서로 상이한 값으로 이루어지는 것이 바람직하다. 제1 전압과 제2 전압이 서로 상이한 경우 제1 부화소(PXa)와 제2 부화소(PXb)의 액정층(3)의 양단간 전압은 서로 상이하다. 이에 따라 제1 프리틸트 각(θ1)과 제2 프리틸트 각(θ2)이 서로 상이한 값을 가지게 되며, 이로 인해 시인성이 더욱 향상될 수 있다.
상기에서, 게이트선(121)과 데이터선(171)에는 동일한 제1 전압이 인가된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 제1 전압 인가 전극(272)과 분리되어 있는 별도의 전극이 형성되어 제3 접촉 전극(116)과 연결된다면, 게이트선(121)과 데이터선(171)에는 서로 상이한 전압을 인가할 수도 있다.
이어, 제1 모기판(110) 또는 제2 모기판(210)에 자외선을 조사한다. 자외선의 조사에 의해 액정층(3)에 포함되어 있는 반응성 메조겐이 반응을 하게 되어, 이후 전계가 형성되지 않는 경우에도 초기 배향 상태를 유지할 수 있게 된다.
상기에서는 액정층(3)에 반응성 메조겐이 포함된 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 액정층(3)은 액정 분자만으로 이루어지고, 제1 배향막(11)이 제2 배향막(21)이 반응성 메조겐을 포함할 수도 있다. 즉, 제1 배향막(11) 및 제2 배향막(21)을 형성하는 공정에서 반응성 메조겐을 포함하는 배향 물질을 이용할 수 있다. 이 경우에도 제1 모기판(110)과 제2 모기판(210) 사이에 전계를 형성하고, 자외선을 조사하면 제1 배향막(11) 및 제2 배향막(21)에 포함되어 있는 반응성 메조겐이 반응을 하게 되어, 액정층(3)의 프리틸트 각이 형성된다.
상기와 같은 공정에 의해 표시 장치용 모기판을 제조한 후에 각 패널 영역(PD) 별로 제1 모기판(110) 및 제2 모기판(210)을 컷팅함으로써, 각 패널 영역(PD) 별로 하나의 표시 장치가 완성된다.
이하에서는, 도 7 및 도 8을 참조하여 제1 전압과 제2 전압의 관계에 대해 설명한다.
도 8은 제1 전압이 0V이고, 공통 전압이 9.5V일 때, 제2 전압이 -10V로부터 10V의 값을 가질 때 액정층의 양단간 전압을 나타낸 그래프이다.
제2 전압이 0V일 때 제1 부화소(PXa)의 액정층의 양단간 전압은 9.5V이고, 제2 부화소(PXb)의 액정층의 양단간 전압도 9.5V이다.
제2 전압이 0V보다 낮을 때, 즉 제2 전압이 제1 전압보다 낮을 때 제2 부화소(PXb)의 액정층의 양단간 전압은 제1 부화소(PXa)의 액정층의 양단간 전압보다 높은 값을 가진다. 이에 따라 제2 프리틸트 각(θ2)이 제1 프리틸트 각(θ1)보다 높은 값을 가지게 되며, 응답 속도 면에서 더욱 유리해진다.
제2 전압이 0V보다 높을 때, 즉 제2 전압이 제1 전압보다 높을 때 제2 부화소(PXb)의 액정층의 양단간 전압은 제1 부화소(PXa)의 액정층의 양단간 전압보다 높은 값을 가진다. 이에 따라 제2 프리틸트 각(θ2)가 제1 프리틸트 각(θ1)보다 낮은 값을 가지게 되며, 시인성 면에서 더욱 유리해진다.
응답 속도를 더 향상시킬지 시인성을 더욱 향상시킬지 여부에 따라 제1 전압과 제2 전압을 조절할 수 있다. 응답 속도를 더 고려할 경우 제2 전압을 제1 전압보다 낮게 설정하고, 시인성을 더욱 고려할 경우 제2 전압을 제1 전압보다 높게 설정할 수 있다.
상기에서 설명한 제1 전압과 제2 전압의 관계는 제1 전압이 공통 전압보다 낮은 경우에 한정된다. 이와 반대로 제1 전압이 공통 전압보다 높은 경우에는 제1 전압과 제2 전압의 관계가 반대로 된다. 즉, 제1 전압이 공통 전압보다 높은 경우에는 제2 전압을 제1 전압보다 낮게 설정하면 시인성 면에서 더욱 유리해지고, 제2 전압을 제1 전압보다 높게 설정하면 응답 속도 면에서 더욱 유리해진다.
이하에서 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 시인성에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 9는 비교예에 의한 표시 장치용 모기판의 전압-투과율 곡선을 나타낸 그래프이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 전압-투과율 곡선을 나타낸 그래프이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 감마 곡선을 나타낸 그래프이다. 도 10 및 도 11은 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이며, 본 발명의 효과적인 측면을 설명하기 위해 사용한 도면으로써, 실제 발명에서는 조금 다른 결과로 나타날 수도 있다.
도 9에 도시된 비교예에서는 제2 전압을 별도로 인가하지 않고, 공통 전압과 제1 전압만을 사용하여 액정층의 프리틸트 각을 형성하였다. 제2 전압을 별도로 인가하지 않는 경우에는 유지 전극선에 전압이 인가되지 않으므로, 제1 부화소와 제2 부화소에 동일한 전계가 형성된다. 따라서, 제1 부화소의 액정층과 제2 부화소의 액정층이 동일한 프리틸트 각을 가지게 된다.
이 경우 제1 부화소의 정면에서의 전압-투과율 곡선은 제2 부화소의 정면에서의 전압-투과율 곡선과 동일한다. 또한, 제1 부화소의 측면에서의 전압-투과율 곡선도 제2 부화소의 측면에서의 전압-투과율 곡선과 동일하다.
도 10에 도시된 본 발명의 일 실시예에서는 별도의 제2 전압을 인가함으로써, 제1 부화소와 제2 부화소에 서로 다른 전계가 형성된다. 따라서, 제1 부화소의 액정층과 제2 부화소의 액정층이 서로 다른 프리틸트 각을 가지게 된다.
이 경우 제1 부화소의 정면에서의 전압-투과율 곡선은 제2 부화소의 정면에서의 전압-투과율 곡선과 상이하다. 또한, 제1 부화소의 측면에서의 전압-투과율 곡선도 제2 부화소의 측면에서의 전압-투과율 곡선과 상이하다.
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 비교예에 비해 시인성 개선의 효과가 크게 나타난다. 이러한 시인성 개선의 효과는 도 11을 참조하면 알 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예의 측면 감마 곡선이 비교예의 측면 감마 곡선보다 정면 감마 곡선에 더 가깝게 나타남을 알 수 있다.
이하에서 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 응답 속도 특성에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 12는 액정층의 양단간 전압에 따른 액정 분자의 라이징 타임을 나타낸 그래프이다.
도 12의 가로축은 자외선 조사 공정에서 에너지를 나타내고, 세로축은 액정 분자의 라이징 타임을 나타낸다. 라이징 타임이 짧을수록 액정이 빠르게 반응하므로, 응답 속도가 더 빠른 것을 나타낸다. 자외선 조사 에너지가 높을수록 라이징 타임이 짧아져 응답 속도가 빨라진다.
또한, 액정층의 양단간 전압이 7.5V일 때는 6.5V일 때보다 라이징 타임이 짧은 것으로 나타난다. 즉, 액정층의 양단간 전압이 높을수록 액정의 응답 속도는 빨라진다.
제2 부화소는 표시 장치가 실제 구동될 때 제1 부화소보다 낮은 전계가 형성되므로 상대적으로 액정의 응답 속도가 낮다. 이를 고려하여 제2 부화소의 액정층의 양단간 전압을 제1 부화소의 액정층의 양단간 전압보다 높여줄 경우 응답 속도를 더욱 향상시킬 수 있다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 응답 속도를 더 고려할 경우 제2 전압을 제1 전압보다 낮게 설정하여 제2 부화소의 액정층의 양단간 전압을 높일 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 2, 도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이고, 도 14는 도 13에 도시된 한 화소의 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 앞선 실시예와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 앞선 실시예와 가장 큰 차이점은 화소의 구조이며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판은 서로 마주보며 결합되어 있는 제1 모기판(110) 및 제2 모기판(210)으로 이루어진다. 제1 모기판(110) 위에는 제1 접촉 전극(112), 제2 접촉 전극(114), 및 제3 접촉 전극(116)이 형성되어 있고, 제2 모기판(210) 위에는 공통 전극(270), 제1 전압 인가 전극(272), 및 제2 전압 인가 전극(274)이 형성되어 있다.
제1 모기판(110)과 제2 모기판(210) 사이에는 액정층(3)이 형성되어 있고, 제1 연결 부재(302), 제2 연결 부재(304), 및 제3 연결 부재(306)가 형성되어 있다.
이하에서, 도 13을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(G), 제1 데이터 전압을 전달하는 제1 데이터선(D1), 및 제2 데이터 전압을 전달하는 제2 데이터선(D2)을 포함한다.
게이트선(G)과 제1 데이터선(D1)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(T1)가 형성되어 있고, 게이트선(G)과 제2 데이터선(D2)에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자(T2)가 형성되어 있다. 제1 스위칭 소자(T1) 및 제2 스위칭 소자(T2)는 동일한 게이트선(Gn)에 연결되어 있다.
제1 부화소(PXa)에는 제1 스위칭 소자(T1)와 연결되어 있는 제1 액정 축전기(Clca)가 형성되어 있고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 스위칭 소자(T2)와 연결되어 있는 제2 액정 축전기(Clcb)가 형성되어 있다.
제1 스위칭 소자(T1)의 제1 단자는 게이트선(Gn)에 연결되어 있고, 제2 단자는 제1 데이터선(D1)에 연결되어 있으며, 제3 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있다.
제2 스위칭 소자(T2)의 제1 단자는 게이트선(Gn)에 연결되어 있고, 제2 단자는 제2 데이터선(D2)에 연결되어 있으며, 제3 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결되어 있다.
게이트선(Gn)에 게이트 온 전압이 인가되면 이에 연결된 제1 스위칭 소자(T1) 및 제2 스위칭 소자(T2)가 턴 온 된다. 제1 데이터선(D1)과 제2 데이터선(D2)에는 서로 다른 전압이 인가되어, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb)는 서로 다른 전압으로 충전된다. 따라서, 제1 부화소(PXa)와 제2 부화소(PXb)에 충전되는 전압을 달리하여 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서, 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판의 하나의 패널 영역에 형성되어 있는 표시 장치의 한 화소의 구조를 살펴보면 다음과 같다.
제1 모기판(110) 위에는 제1 방향으로 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 게이트선(121)으로부터 돌출되어 있는 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)이 형성되어 있다. 유지 전극선(131)으로부터 돌출되어 있는 유지 전극(135)이 형성되어 있다. 유지 전극선(131) 및 유지 전극(135)은 화소 전극(191) 하부에 유기막을 사용하는 구조에서 차폐 전극의 역할을 할 수 있다.
유지 전극선(131) 및 유지 전극(135)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.
도시는 생략하였으나, 게이트선(121), 제1 게이트 전극(124a), 및 제2 게이트 전극(124b), 유지 전극선(131), 및 유지 전극(135) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)이 형성되어 있다.
게이트 절연막 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다. 제1 반도체(154a)는 제1 게이트 전극(124a)과 중첩하고, 제2 반도체(154b)는 제2 게이트 전극(124b)과 중첩한다.
게이트 절연막 위에는 제2 방향으로 제1 및 제2 데이터선(data line)(171a, 171b)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 제1 및 제2 데이터선(171a, 171b)과 교차하도록 형성될 수 있다. 제1 모기판(110) 위에는 매트릭스 형태로 화소가 배치되어 있다. 즉, 복수의 화소 열과 복수의 화소 행이 형성될 수 있다. 제1 데이터선(171a)은 각 화소 열의 좌측 가장자리에 배치되고, 제2 데이터선(171b)은 각 화소 열의 우측 가장자리에 배치될 수 있다.
게이트 절연막 위에는 제1 데이터선(171a)으로부터 제1 게이트 전극(124a) 위로 돌출되는 제1 소스 전극(173a) 및 제1 소스 전극(173a)과 이격되어 있는 제1 드레인 전극(175a)이 형성되어 있다. 또한, 제2 데이터선(171b)으로부터 제2 게이트 전극(124b) 위로 돌출되는 제2 소스 전극(173b) 및 제2 소스 전극(173b)과 이격되어 있는 제2 드레인 전극(175b)이 형성되어 있다. 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)은 U자형으로 굽은 형태를 가질 수 있다. 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 각각 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)으로 일부 둘러싸인 한쪽 끝에서 출발하여 넓은 다른 쪽 끝에서 끝난다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 스위칭 소자(T1)를 이룬다. 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 스위칭 소자(T2)를 이룬다. 제1 및 제2 스위칭 소자(T1, T2)의 채널(channel)은 제1/제2 소스 전극(173a/173b)과 제1/제2 드레인 전극(175a/175b) 사이의 제1/제2 반도체(154a/154b)에 형성된다.
도시는 생략하였으나, 게이트선(121), 제1/제2 데이터선(171a, 171b), 제1/제2 스위칭 소자(Q1, Q2) 위에는 보호막이 형성되어 있다. 보호막에는 제1 드레인 전극(175a)의 적어도 일부가 노출되도록 제1 접촉 구멍(185a)이 형성되어 있고, 제2 드레인 전극(175b)의 적어도 일부가 노출되도록 제2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있다.
보호막 위에는 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 연결되는 제1 부화소 전극(191a)이 형성되어 있고, 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 연결되는 제2 부화소 전극(191b)이 형성되어 있다. 제1 부화소 전극(191a)은 제1 스위칭 소자(Q1)와 연결되고, 제2 부화소 전극(191b)은 제2 스위칭 소자(Q2)와 연결된다. 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 하나의 화소 내에 형성되고, 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 분리될 수 있다. 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)의 면적은 제2 부화소 전극(191b)의 면적보다 작게 형성될 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 열 방향으로 이웃하고, 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(192) 및 이와 교차하는 세로 줄기부(193)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 가로 줄기부(192)와 세로 줄기부(193)에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역은 복수의 미세 가지부(194)를 포함한다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 미세 가지부(194) 중 하나는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 다른 하나의 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 다른 하나의 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 나머지 하나의 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
각 미세 가지부(194)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(192)와 대략 40도 내지 45도의 각을 이룬다. 특히, 제1 부화소 전극(191a)에 포함되는 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192)와 대략 40도의 각을 이룰 수 있고, 제2 부화소 전극(191b)에 포함되는 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192)와 대략 45도의 각을 이룰 수 있다. 또한, 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부(194)는 서로 직교할 수 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)가 온 상태일 때 각각 제1 및 제2 데이터선(171a, 171b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치용 모기판에서는 제1 접촉 전극(112)이 제1 데이터선(171a)과 연결되고, 제2 접촉 전극(114)이 제2 데이터선(171b)과 연결된다. 제3 접촉 전극(116)은 게이트선(121)과 연결될 수 있다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고, 제1 전압 인가 전극(272)에 제1 전압을 인가하며, 제2 전압 인가 전극(274)에 제2 전압을 인가하면, 제1 데이터선(171a)에는 제1 전압이 인가되고, 제2 데이터선(171b)에는 제2 전압이 인가된다.
제1 전압과 제2 전압은 서로 다른 값으로 이루어지는 것이 바람직하다. 제1 데이터선(171a)과 제2 데이터선(171b)에 서로 다른 값이 인가됨으로써, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)에는 서로 다른 전압이 인가된다. 따라서, 제1 부화소 전극(191a)과 공통 전극(270) 사이에 위치한 액정층(3)의 양단간 전압과 제2 부화소 전극(191b)과 공통 전극(270) 사이에 위치한 액정층(3)의 양단간 전압이 서로 상이하다.
제1 부화소(PXa)의 액정층(3)의 양단간 전압과 제2 부화소(PXb)의 액정층(3)의 양단간 전압이 서로 상이한 상태에서 자외선을 조사함으로써, 제1 부화소(PXa)의 액정층(3)의 프리틸트 각과 제2 부화소(PXb)의 액정층(3)의 프리틸트 각을 서로 상이하게 형성할 수 있다.
앞선 실시예에서와 같이 액정층(3)이 반응성 메조겐을 포함할 수도 있고, 제1 및 제2 배향막(11, 21)이 반응성 메조겐을 포함할 수도 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.
11: 제1 배향막 21: 제2 배향막
110: 제1 모기판 112: 제1 접촉 전극
114: 제2 접촉 전극 116: 제3 접촉 전극
121: 게이트선 124a: 제1 게이트 전극
124b: 제2 게이트 전극 124c: 제3 게이트 전극
131: 유지 전극선 133, 135: 유지 전극
154a: 제1 반도체층 154b: 제2 반도체층
154c: 제3 반도체층 171: 데이터선
171a: 제1 데이터선 171b: 제2 데이터선
173a: 제1 소스 전극 173b: 제2 소스 전극
173c: 제3 소스 전극 175a: 제1 드레인 전극
175b: 제2 드레인 전극 175c: 제3 드레인 전극
185a: 제1 접촉 구멍 185b: 제2 접촉 구멍
185c: 제3 접촉 구멍 191: 화소 전극
191a: 제1 부화소 전극 191b: 제2 부화소 전극
210: 제2 모기판 270: 공통 전극
272: 제1 전압 인가 전극 274: 제2 전압 인가 전극
276: 전압 인가 전극 300: 액정 표시판 조립체
302: 제1 연결 부재 304: 제2 연결 부재
306: 제3 연결 부재

Claims (18)

  1. 복수의 패널 영역을 포함하고, 서로 마주보는 제1 모기판 및 제2 모기판;
    상기 제1 모기판에 형성되어 있으며, 상기 복수의 패널 영역 중 하나의 패널 영역의 외부에 각각 배치되는 제1 접촉 전극, 제2 접촉 전극 및 제3 접촉 전극;
    상기 제2 모기판에 서로 분리되어 형성되어 있으며, 상기 복수의 패널 영역 중 하나의 패널 영역의 외부에 각각 배치되는 공통 전극, 제1 전압 인가 전극, 및 제2 전압 인가 전극;
    상기 제1 모기판과 상기 제2 모기판 사이에 형성되어 있는 액정층;
    상기 제1 모기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 데이터선, 및 유지 전극선;
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자;
    상기 게이트선, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 유지 전극선에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 제1 부화소 전극; 및
    상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 접촉 전극은 상기 데이터선과 연결되고,
    상기 제2 접촉 전극은 상기 유지 전극선과 연결되고,
    상기 제3 접촉 전극은 상기 게이트선과 연결되며,
    상기 제1 전압 인가 전극은 서로 마주보는 상기 제1 접촉 전극 및 상기 제3 접촉 전극과 연결되어 있고,
    상기 제2 전압 인가 전극은 서로 마주보는 상기 제2 접촉 전극과 연결되어 있으며,
    상기 제1 전압 인가 전극에 인가되는 제1 전압과 상기 제2 전압 인가 전극에 인가되는 제2 전압은 서로 상이하여,
    상기 제1 부화소 전극 위에 위치하는 액정 분자의 프리틸트 각은 상기 제2 부화소 전극 위에 위치하는 액정 분자의 프리틸트 각과 상이한,
    표시 장치용 모기판.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 제3 스위칭 소자는 각각 제1 단자, 제2 단자, 및 제3 단자를 포함하고,
    상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자는 상기 게이트선에 연결되어 있고, 상기 제1 스위칭 소자의 제2 단자는 상기 데이터선에 연결되어 있고, 상기 제1 스위칭 소자의 제3 단자는 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있고,
    상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자는 상기 게이트선에 연결되어 있고, 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단자는 상기 데이터선에 연결되어 있고, 상기 제2 스위칭 소자의 제3 단자는 상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있고,
    상기 제3 스위칭 소자의 제1 단자는 상기 게이트선에 연결되어 있고, 상기 제3 스위칭 소자의 제2 단자는 상기 유지 전극선에 연결되어 있고, 상기 제3 스위칭 소자의 제3 단자는 상기 제2 스위칭 소자의 제3 단자에 연결되어 있는,
    표시 장치용 모기판.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 높은,
    표시 장치용 모기판.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮은,
    표시 장치용 모기판.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 액정층은 액정 분자 및 반응성 메조겐을 포함하는,
    표시 장치용 모기판.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모기판 위에 형성되어 있는 제1 배향막;
    상기 제2 모기판 위에 형성되어 있는 제2 배향막을 더 포함하고,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은 반응성 메조겐을 포함하는 배향 물질로 이루어지는,
    표시 장치용 모기판.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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