KR102304983B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

화소 영역과 차광 영역을 포함하는 제1 기판; 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고, 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 화소 영역에 대응하여 상기 제1 기판 위에 위치하고, 적어도 하나의 단위 화소 전극을 포함하는 화소 전극; 상기 차광 영역에 대응하여 상기 제1 기판 위에 위치하는 차광 부재; 및 상기 제1 기판 상에 배치되어 상기 단위 화소 전극의 적어도 일부와 중첩하는 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 차광 부재와 이격된 액정 표시 장치를 포함한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차광 부재, 돌기 및 컬럼 스페이서를 동일한 물질로 동시에 패턴하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시장치(flat panel display, FPD) 중 하나로서 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어진다. 액정 표시장치는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시장치이다.
액정 표시 장치는 응답 속도 및 외부 충격에 의한 복귀 속도를 높이기 위해 액정에 선경사(pre-tilt)를 주고자 돌기를 배치하고 있다. 기존에 돌기를 형성하기 위해 별도로 절연층을 식각하는 공정을 추가하거나 컬럼 스페이서를 형성할 때 돌기를 동시에 형성하고 있다.
한편, 액정이 돌기 경사면을 따라 미리 기울어짐에 따라 돌기 주변에서 빛샘 현상이 발생하고 있다.
본 발명은 공정이 단순해지고 돌기 주변에서 발생하는 빛샘을 방지하는 액정 표시 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 화소 영역과 차광 영역을 포함하는 제1 기판; 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고, 액정 분자를 포함하는 액정층; 상기 화소 영역에 대응하여 상기 제1 기판 위에 위치하고, 적어도 하나의 단위 화소 전극을 포함하는 화소 전극; 상기 차광 영역에 대응하여 상기 제1 기판 위에 위치하는 차광 부재; 및 상기 제1 기판 상에 배치되어 상기 단위 화소 전극의 적어도 일부와 중첩하는 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 차광 부재와 이격된 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차광 부재와 상기 돌기는 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차광 부재와 상기 돌기는 동시에 패턴될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 적어도 일부가 상기 단위 화소 전극의 가장자리와 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 상기 단위 화소 전극 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단위 화소 전극은 복수의 부영역 사이의 경계를 이루는 십자형 줄기부 및 상기 십자형 줄기부로부터 우상 방향, 우하 방향, 좌상 방향, 그리고 좌하 방향으로 뻗어 있는 미세 가지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단위 화소 전극과 마주하는 적어도 하나의 단위 공통 전극을 포함하는 공통 전극을 더 포함하고, 상기 단위 공통 전극은 상기 줄기부와 마주하며 나란하게 뻗은 개구부를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 상기 화소 전극의 가장자리와 중첩하는 테두리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 상기 공통 전극의 개구부와 중첩하는 격자부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화소 전극은 복수의 단위 화소 전극을 포함하고 상기 공통 전극은 복수의 단위 공통 전극을 포함하고, 상기 복수의 단위 화소 전극은 상기 줄기부의 연장선 상에 위치하는 제1 연결부를 통해 서로 연결되고, 상기 복수의 단위 공통 전극은 상기 개구부의 연장선 상에 위치하는 제2 연결부를 통해 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 적어도 일부가 상기 제1 연결부와 중첩할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차광 부재는 상기 제2 기판이 위치하는 방향으로 돌출되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 지지하는 제1 컬럼 스페이서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차광 부재는 상기 제2 기판이 위치하는 방향으로 돌출되어 상기 제1 컬럼 스페이서의 높이보다 낮은 높이를 갖는 제2 컬럼 스페이서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차광 부재, 상기 제1 컬럼 스페이서, 상기 제2 컬럼 스페이서 및 상기 돌기는 동시에 패턴될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 상기 제1 컬럼 스페이서 및 상기 제2 컬럼 스페이서보다 낮은 높이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화소 전극은 적어도 하나의 상기 단위 화소 전극을 포함하는 제1 부화소 전극 및 적어도 하나의 상기 단위 화소 전극을 포함하는 제2 부화소 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 부화소 전극이 포함하는 상기 단위 화소 전극의 수는 상기 제1 부화소 전극이 포함하는 상기 단위 화소 전극의 수보다 많을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 상기 단위 화소 전극 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 상기 화소 전극의 가장자리와 중첩하는 테두리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 상기 공통 전극의 개구부와 중첩하는 격자부를 포함할 수 있다.
본 발명은 차광부재, 컬럼 스페이서 및 돌기를 동시에 패턴함에 따라 공정 효율이 올라가고 돌기에 의한 빛샘을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 화소 전극 및 공통 전극을 함께 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 평면도이다.
도 3은 도 2의 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 도 2의 A-A’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 제1 화소의 평면도이다.
도 7a 및 7b는 도 6의 제1 부화소 전극 및 돌기를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8a 및 8b는 도 6의 제2 부화소 전극 및 돌기를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9 는 도 6의 I-I’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 제2 화소의 평면도이다.
도 13은 도 12의 B-B’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 3에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 3에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 평면도이다.
도 16 은 도 15의 Ⅳ-Ⅳ’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 17은 도 15의 Ⅴ-Ⅴ’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 18은 도 15의 Ⅵ-Ⅵ’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시예 4에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 평면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예 5에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 평면도이다.
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. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 실시예1에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 화소 전극 및 공통 전극을 함께 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 평면도이다. 도 3은 도 2의 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 4는 도 2의 A-A’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 한 화소에 위치하는 화소 전극(191)의 전체적인 모양은 사각형이며, 가로 줄기부(195) 및 이와 교차하는 세로 줄기부(197)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 한 화소의 화소 전극(191)은 가로 줄기부(195)와 세로 줄기부(197)에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역에 형성된 복수의 미세 가지부(199)를 포함한다. 이웃하는 미세 가지부(199) 사이에는 전극이 제거되어 있는 미세 슬릿(91)이 위치한다.
화소 전극(191)의 가로 줄기부(195)는 게이트선(121)에 대략 평행하게 뻗을 수 있고, 화소 전극(191)의 세로 줄기부(197)는 데이터선(171)에 대략 평행하게 뻗을 수 있다.
화소 전극(191)의 네 개의 부영역 중 좌상 방향에 위치하는 부영역의 미세 가지부(199)는 가로 줄기부(195) 또는 세로 줄기부(197)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있고, 우상 방향에 위치하는 부영역의 미세 가지부(199)는 가로 줄기부(195) 또는 세로 줄기부(197)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있고, 좌하 방향에 위치하는 부영역의 미세 가지부(199)는 가로 줄기부(195) 또는 세로 줄기부(197)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있고, 우하 방향에 위치하는 부영역의 미세 가지부(199)는 가로 줄기부(195) 또는 세로 줄기부(197)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
미세 가지부(199)와 미세 슬릿(91)의 피치는 대략 5㎛ 내지 대략 8㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 미세 가지부(199)와 미세 슬릿(91)의 폭의 비는 대략 1.5:1 내지 대략 1:1.5 등일 수 있으나 이에 한정되지 않고 표시 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
화소 전극(191)의 가로 줄기부(195) 또는 세로 줄기부(197)의 폭은 대략 4㎛ 내지 대략 6㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
미세 가지부(199)가 가로 줄기부(195)와 이루는 예각은 대략 40도 내지 45도일 수 있으나 이에 한정되지 않고 액정 표시 장치의 시인성 등의 표시 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
복수의 미세 가지부(199) 중 적어도 일부의 끝 부분은 직선 형태의 연결부(도시하지 않음)를 통해 연결되어 있을 수 있다. 예를 들어 화소 전극(191)의 상단에 위치하는 미세 가지부(199)의 끝 부분들, 하단에 위치하는 미세 가지부(199)의 끝 부분들, 좌단에 위치하는 미세 가지부(199)의 끝 부분들, 또는 우단에 위치하는 미세 가지부(199)의 끝 부분들 중 적어도 한 부분은 서로 연결되어 화소 전극(191)의 외곽 테두리를 형성할 수도 있다.
도 1에 도시한 화소 전극(191)은 후에 설명할 다양한 실시예에 따른 화소 전극의 단위인 단위 화소 전극(UP)을 이룬다.
한 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 대략 사각형이며, 가로 개구부(75) 및 이와 교차하는 세로 개구부(77)로 이루어진 십자형 개구부를 포함한다. 한 화소의 공통 전극(270)은 십자형 개구부에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어질 수 있다.
공통 전극(270)의 십자형 개구부(75, 77)의 폭은 대략 3㎛ 내지 대략 5㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 공통 전극(270)의 가로 개구부(75)의 폭과 세로 개구부(77)의 폭은 액정 표시 장치의 표시 특성에 따라 서로 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있다.
도 1에 도시한 공통 전극(270)은 후에 설명할 다양한 실시예에 따른 공통 전극의 단위인 단위 공통 전극(UC)을 이룬다.
화소 전극(191)의 십자형 줄기부(195, 197) 및 공통 전극(270)의 십자형 개구부(75, 77)는 서로 마주하여 정렬되어 있고, 화소 전극(191)의 네 부영역은 공통 전극(270)의 네 부영역과 각각 마주한다. 공통 전극(270)의 십자형 개구부(75, 77)는 화소 전극(191)의 십자형 줄기부(195, 197)와 나란하게 뻗을 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명하면, 제1 기판(110)은 화소 영역(PA)및 차광 영역(DA)을 포함한다. 화소 영역(PA)은 화소 전극(191)이 배치된 영역을 포함하고 차광 영역(DA)은 게이트선(121), 데이터선(171) 및 박막 트랜지스터(Q) 등이 배치된 영역을 포함한다.
제1 기판(110) 위에 게이트 전극(gate electrode)(124)을 포함하는 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다.
게이트선(121) 위에 게이트 절연막(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막 위에 수소화 비정질 또는 다결정 규소 또는 산화물 반도체 등으로 만들질 수 있는 반도체(154)가 위치한다.
반도체(154) 및 게이트 절연막 위에 데이터선(data line)(171)과 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있고 소스 전극(173)과 마주하는 부분을 포함한다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Q)를 이룬다.
박막 트랜지스터(Q) 위에 절연물로 이루어진 보호막(180)이 위치한다. 보호막(180)에 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(185)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에 화소 전극(lower electrode)(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다. 화소 전극(191)은 게이트 신호에 의해 제어되는 박막 트랜지스터(Q)를 통해 데이터 전압을 인가받을 수 있다.
보호막(180) 위에 차광 부재(220), 제1 컬럼 스페이서(260) 및 돌기(40)가 형성되어 있다. 차광 부재(220), 제1 컬럼 스페이서(260) 및 돌기(40)는 동시에 패턴되고 동일한 물질로 이루어진다.
차광 부재(220)는 차광 영역(DA)에 대응하여 제1 기판(110) 위에 위치하고, 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막을 수 있다.
차광 부재(220)는 제2 기판(210)이 위치하는 방향으로 돌출되어 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이의 간격을 지지하는 제1 컬럼 스페이서(260)를 포함한다. 제1 컬럼 스페이서(260)는 차광 부재(220)에서 연장되고 두 개의 기판을 지지하는 메인 컬럼 스페이서에 해당한다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시하지 않았지만 도2에 도시된 화소와 이웃하는 화소에 제2 컬럼 스페이서가 배치될 수 있다. 즉, 차광 부재(220)는 제2 기판(210)이 위치하는 방향으로 돌출되어 제1 컬럼 스페이서(260)의 높이보다 낮은 높이를 갖는 제2 컬럼 스페이서를 포함할 수 있다. 제2 컬럼 스페이서는 제1 컬럼 스페이서의 역할을 보조하는 서브 컬럼 스페이서에 해당한다. 제2 컬럼 스페이서에 대한 자세한 설명은 도 12 및 도 13에서 후술한다.
돌기(40)는 제1 기판(110) 상에 배치되어 화소 전극(191)의 적어도 일부와 중첩한다. 즉, 돌기(40)는 후술할 단위 화소 전극의 적어도 일부와 중첩한다. 예를 들면, 돌기(40)는 보호막(180) 위에 배치되고 화소 전극(191)의 가장자리의 적어도 일부와 중첩한다.
또한, 돌기(40)는 차광 부재(220)와 이격된다. 돌기(40)는 도 4에 도시된 바와 같이 적어도 일부가 화소 전극(191)의 가장자리와 접촉하고 경사면(40a)을 갖는다. 액정 분자(31)는 돌기(40)의 경사면(40a)을 따라 선경사(pretilt)를 가질 수 있다.
돌기(40)는 차광 부재(220)와 동시에 패턴되고 차광 부재(220)와 동일한 물질로 이루어지므로 크롬(Cr) 등의 광 흡수성 물질을 포함한다. 따라서, 돌기(40) 주변에서 발생하는 빛샘이 방지된다.
한편, 돌기(40)는 차광부재(220), 제1 컬럼 스페이서(260) 및 제2 컬럼 스페이서와 동시에 패턴될 수 있다. 따라서, 기존에 돌기(40), 컬럼 스페이서 및 차광 부재(220)를 별도로 제작하는 공정에 비하여 필요한 노광 마스크 개수가 1 내지 2개가 줄어들고 공정 효율이 올라간다.
돌기(40)는 제1 컬럼 스페이서(260) 및 제2 컬럼 스페이서보다 낮은 높이를 갖는다. 예를 들면, 제1 컬럼 스페이서(260)는 3.2 내지 3.4 ㎛의 높이를 가질 수 있고, 제2 컬럼 스페이서는 2.7 내지 2.9 ㎛의 높이를 가질 수 있고, 차광 부재(220)는 2.2 내지 2.4 ㎛의 높이를 가질 수 있고, 돌기(40)는 0.5 내지 1.5 ㎛의 높이를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 표시판(200)에 대해 설명하면, 상부 표시판(200)은 제2 기판(210) 위에 색필터(color filter(230) 및 상부 차광 부재(221)가 위치할 수 있다.
색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 달리 색필터(230)는 하부 표시판(100)에 위치할 수도 있다. 또한, 상부 차광 부재(221)는 생략될 수 있다.
색필터(230) 및 상부 차광 부재(221) 위에 덮개막(overcoat)(250)이 위치하고, 덮개막(250) 위에 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 또는 금속 따위로 만들어질 수 있다. 공통 전극(270)은 공통 전압(Vcom)을 인가받을 수 있다.
두 표시판(100, 200)의 안쪽 면에 배향막(11, 21)이 위치하고, 이들은 수직 배향막일 수 있다.
두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(미도시)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교하며 이중 한 편광축은 게이트선(121)에 대하여 대략 나란할 수 있다.
두 표시판(100, 200) 사이에 위치하는 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(31)를 포함한다. 액정 분자(31)는 액정층(3)에 전기장이 생성되지 않은 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 대체로 수직을 이루도록 배향되어 있다.
한편, 한 화소의 액정 제어력을 충분히 확보하기 위해 한 화소에 대한 화소 전극(191)은 앞에서 설명한 도 1에 도시한 바와 같은 단위 화소 전극(UP)을 복수 개 포함하고, 한 화소에 대한 공통 전극(270)도 앞에서 설명한 도 1에 도시한 바와 같은 단위 공통 전극(UC)을 복수 개 포함할 수 있다. 한 화소가 포함하는 단위 화소 전극(UP) 또는 단위 공통 전극(UC)의 수는 화소의 면적에 따라 액정 제어력을 고려하여 다르게 할 수 있다.
하기에서 복수개의 단위 화소 전극(UP) 및 단위 공통 전극(UC)을 포함하는 실시예들을 설명한다.
우선 도 5 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예 2에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예 2에 따른 화소(PX)는 제1 화소(PX_1) 및 제2 화소(PX_2)를 포함한다. 제1 화소(PX_1) 및 제2 화소(PX_2)는 서로 이웃하는 화소이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예2 에 따른 액정 표시 장치는 게이트선(121), 감압 게이트선(123), 그리고 데이터선(171)을 포함하는 신호선과 이에 연결된 화소(PX)를 포함한다.
각 화소(PX)는 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb)를 포함한다. 제1 부화소(PXa)는 제1 스위칭 소자(Qa), 제1 액정축전기(Clca), 그리고 제1 유지 축전기(Csta)를 포함하고, 제2 부화소(PXb)는 제2 및 제3 스위칭 소자(Qb, Qc), 제2 액정 축전기(Clca, Clcb), 제2 유지 축전기(Csta, Cstb), 그리고 감압 축전기(Cstd)를 포함한다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 각각 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 감압 게이트선(123)에 연결되어 있다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(121)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)와 제1 및 제2 유지 축전기(Csta, Cstb)에 각각 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 감압 게이트선(123)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 감압 축전기(Cstd)와 연결되어 있다.
감압 축전기(Cstd)는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자와 공통 전압에 연결되어 있다.
이러한 화소(PX)의 동작에 대해 설명하면, 먼저 게이트선(121)에 게이트 온 전압이 인가되면 이에 연결된 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)가 턴온된다. 이에 따라 데이터선(171)의 데이터 전압은 턴온된 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)를 통하여 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)에 인가되어 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)는 데이터 전압과 공통 전압의 차이로 충전된다. 이 때 감압 게이트선(123)에는 게이트 오프 전압이 인가된다.
다음, 게이트선(121)에 게이트 오프 전압이 인가됨과 동시에 감압 게이트선(123)에 게이트 온 전압이 인가되면 게이트선(121)에 연결된 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 턴오프되고, 제3 스위칭 소자(Qc)는 턴온된다. 이에 따라 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자와 연결된 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압이 하강한다. 따라서 프레임 반전으로 구동되는 액정 표시 장치의 경우 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압을 제1 액정 축전기(Clca)의 충전 전압보다 항상 낮게 할 수 있다. 따라서 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)의 충전 전압을 다르게 하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상할 수 있다.
그러면 도 6 내지 도 11을 참조하여 도 5에 도시한 회로 구조를 가지는 본 발명의 실시예 2에 따른 제1 화소(PX_1)에 대해 설명한다. 앞에서 설명한 실시예1과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
우선 도 6 내지 도 8b를 참조하여 제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 공통 전극(270) 및 돌기(40)에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 제1 화소의 평면도이다. 도 7a 및 7b는 도 6의 제1 부화소 전극 및 돌기를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 8a 및 8b는 도 6의 제2 부화소 전극 및 돌기를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6 내지 도 8b를 참조하면, 도 6 내지 도 7b는 제1 부화소(PXa)가 서로 연결되어 있는 네 개의 단위 화소 전극(UP) 및 단위 공통 전극(UC)을 포함하는 예를 도시하고, 도 6, 도 8a 및 도 8b는 제2 부화소(PXb)가 서로 연결되어 있는 여섯 개의 단위 화소 전극(UP) 및 단위 공통 전극(UC)을 포함하는 예를 도시한다.
단위 화소 전극(UP)는 앞서 설명한 실시예 1과 동일하게 복수의 부영역 사이의 경계를 이루는 십자형 줄기부(195, 197) 및 십자형 줄기부(195, 197)로부터 우상 방향, 우하 방향, 좌상 방향, 그리고 좌하 방향으로 뻗어 있는 미세 가지부(199)를 포함한다.
복수의 단위 화소 전극(UP)은 대략 행렬 형태로 배열될 수 있고, 이웃하는 단위 화소 전극(UP)은 적어도 하나의 제1 연결부(192)를 통해 연결되어 있다. 제1연결부(192)는 단위 화소 전극(UP)의 십자형 줄기부(195, 197)의 연장선 상에 위치할 수 있다. 즉, 제1 연결부(192)는 십자형 줄기부(195, 197)에서 돌출한 형태일 수 있다. 또한 열 방향, 즉 세로 방향으로 이웃한 단위 화소 전극(UP) 사이의 공간은 가로 간극(95)을 이루고, 행 방향, 즉 가로 방향으로 이웃한 단위 화소 전극(UP) 사이의 공간은 세로 간극(97)을 이룬다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 외곽 경계에 위치하는 미세 가지부(199)의 끝 부분의 일부는 서로 연결되어 있을 수도 있다. 예를 들어 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 외곽 경계의 상단에 위치하는 미세 가지부(199)의 끝 부분들, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 외곽 경계의 하단에 위치하는 미세 가지부(199)의 끝 부분들, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 외곽 경계의 좌단에 위치하는 미세 가지부(199)의 끝 부분들, 또는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 외곽 경계의 우단에 위치하는 미세 가지부(199)의 끝 부분들 중 적어도 한 부분은 서로 연결되어 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 외곽 테두리를 형성할 수도 있다.
복수의 단위 공통 전극(UC)도 대략 행렬 형태로 배열될 수 있고, 이웃한 단위 공통 전극(UC)은 서로 연결되어 있다. 행 방향 또는 열 방향으로 이웃하는 단위 공통 전극(UC)의 서로 마주하는 십자형 개구부(75, 77)는 서로 연결되지 않을 수 있다. 이웃하는 단위 공통 전극(UC)의 서로 마주하는 십자형 개구부(75, 77) 사이 부분은 제2 연결부(272)를 형성할 수 있다. 즉, 제2 연결부(272)는 단위 공통 전극(UC)의 십자형 개구부(75, 77)의 연장선 상에 위치할 수 있다. 그러나 이와 달리 단위 공통 전극(UC)의 서로 마주하는 십자형 개구부(75, 77)는 서로 연결되어 있을 수도 있다.
공통 전극(270)의 각 단위 공통 전극(UC)과 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 각 단위 화소 전극(UP)은 서로 마주하며 정렬되어 있다. 또한 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 각 단위 화소 전극(UP)의 십자형 줄기부(195, 197)는 마주하는 공통 전극(270)의 각 단위 공통 전극(UC)의 십자형 개구부(75, 77)와 마주하며 정렬되어 있다.
제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)에 포함된 단위 화소 전극(UP) 및 단위 공통 전극(UC)은 앞에서 설명한 실시예1의 특징 및 효과들이 적용될 수 있다. 이는 이후에 설명될 실시예들에 있어서도 동일하다.
측면 시인성 향상을 위해 제2 부화소 전극(191b)의 면적과 제1 부화소 전극(191a)의 면적을 다르게 할 경우, 제1 부화소 전극(191a)은 네 개의 단위 화소 전극(UP)을 포함하고, 제2 부화소 전극(191b)은 여섯 개의 단위 화소 전극(UP)을 포함할 수 있다.
돌기(40)는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 적어도 일부와 중첩한다. 즉, 돌기(40)는 단위 화소 전극(UP)의 적어도 일부와 중첩한다. 또한, 돌기(40)는 단위 화소 전극(UP) 사이에 위치한다. 예를 들어 돌기(40)는 단위 화소 전극(UP)의 가장자리와 중첩한다. 또한, 돌기(40)는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 제1 연결부(192)와 중첩한다. 물론, 돌기(40)는 공통 전극(270)의 제2 연결부(272)와도 중첩한다.
이와 같이 돌기(40)를 배치함에 따라 하나의 화소마다 돌기(40)는 테두리부(41) 및 격자부(42)를 포함한다. 구체적으로 테두리부(41)는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 가장자리와 중첩하고, 격자부(42)는 공통 전극(270)의 십자형 개구부(75, 77)와 중첩한다. 격자부(42)는 가로 격자부(42a) 및 세로 격자부(42b)를 포함한다. 격자부(42)는 제1 연결부(192) 및 제2 연결부(272)와 중첩하고, 특히 격자부(42)는 제1 연결부(192)와 접촉한다. 돌기(40)가 테두리부(41) 및 격자부(42)를 포함함에 따라 각각의 단위 화소 전극(UP)의 가장자리에 배치될 수 있다.
이와 같이 돌기(40)가 배치됨에 따라 액정이 선경사(pretilt)를 가질 수 있다.
도 6, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치를 더욱 설명한다.
도 9 는 도 6의 I-I’선을 따라 절단한 단면도이다. 도 10은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ’선을 따라 절단한 단면도이다. 도 11은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6, 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예2 에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
액정층(3)은 앞에서 설명한 실시예1과 동일하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명하면, 제1 기판(110)은 화소 영역(PA) 및 차광 영역(DA)을 포함한다. 제1 기판(110) 위에 게이트선(121), 감압 게이트선(123) 및 유지전극선(125)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다. 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)을 포함하고, 감압 게이트선(123)은 제3 게이트 전극(124c)을 포함할 수 있다. 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)은 서로 연결되어 있다. 유지 전극선(125)도 주로 가로 방향으로 뻗을 수 있고 공통 전압 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(125)은 유지 확장부(126)를 포함할 수 있으나 유지 전극선(125)의 구조는 이에 한정되는 것은 아니다.
게이트 도전체 위에 게이트 절연막(140)이 위치하고, 그 위에는 선형 반도체(151)가 위치한다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗을 수 있으며 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗어 나와 있으며 서로 연결되어 있는 제1 및 제2 반도체(154a, 154b), 그리고 제2 반도체(154b)와 연결된 제3 반도체(154c)를 포함한다.
선형 반도체(151) 위에 선형 저항성 접촉 부재(161)가 형성되어 있고, 제1 반도체(154a) 위에 저항성 접촉 부재(163a, 165a)가 형성되어 있고, 제2 반도체(154b) 및 제3 반도체(154c)위에도 각각 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수 있다. 그러나 저항성 접촉 부재(161, 163a, 165a)는 생략될 수도 있다.
저항성 접촉 부재(161, 163a, 165a) 위에 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 그리고 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다. 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)을 향하여 뻗은 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함할 수 있다.
제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)의 막대형 끝 부분은 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)으로 일부 둘러싸여 있다. 제2 드레인 전극(175b)의 넓은 한 쪽 끝 부분은 다시 연장되어 ‘U’자 형태로 굽은 제3 소스 전극(173c)을 이룰 수 있다. 제3 드레인 전극(175c)의 넓은 끝 부분(177c)은 유지 확장부(126)와 중첩하여 감압 축전기(Cstd)를 이루며, 막대형 끝 부분은 제3 소스 전극(173c)으로 일부 둘러싸여 있다.
제1/제2/제3 게이트 전극(124a/124b/124c), 제1/제2/제3 소스 전극(173a/173b/173c) 및 제1/제2/제3 드레인 전극(175a/175b/175c)은 제1/제2/제3 반도체(154a/154b/154c)와 함께 하나의 제1/제2/제3 스위칭 소자(Qa/Qb/Qc)를 이룬다.
데이터 도전체(171, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에 하부 보호막(180p)이 위치하고, 그 위에 색필터(230)가 위치할 수 있다. 이와 달리 색필터(230)는 상부 표시판(200)에 위치할 수도 있다.
색필터(230) 위에 상부 보호막(180q)이 위치한다. 하부 보호막(180p) 및 상부 보호막(180q)에 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(185a, 185b)이 형성되어 있다.
상부 보호막(180q) 위에 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 화소 전극이 위치한다.
제1 부화소 전극(191a)은 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 제2 부화소 전극(191b)은 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받을 수 있다.
상부 보호막(180q) 위에 차광 부재(220), 제1 컬럼 스페이서(260) 및 돌기(40)가 배치된다. 차광 부재(220), 제1 컬럼 스페이서(260) 및 돌기(40)는 동시에 패턴되고 동일한 물질로 이루어진다. 차광 부재(220)는 차광 영역(DA)에 대응하여 제1 기판(110) 위에 위치하고, 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막을 수 있다. 차광 부재(220)는 제2 기판(210)이 위치하는 방향으로 돌출되어 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이의 간격을 지지하는 제1 컬럼 스페이서(260)를 포함한다. 제1 컬럼 스페이서(260)는 차광 부재(220)에서 연장되고 두 개의 기판을 지지하는 메인 컬럼 스페이서에 해당한다.
돌기(40)는 차광 부재(220)와 이격된다. 액정 분자(31)는 돌기(40)의 경사면(40a)을 따라 선경사(pretilt)를 가질 수 있다. 돌기(40)는 차광 부재(220)와 동시에 패턴되고 차광 부재(220)와 동일한 물질로 이루어지므로 크롬(Cr) 등의 광 흡수성 물질을 포함한다. 따라서, 돌기(40) 주변에서 발생하는 빛샘이 방지된다.
한편, 돌기(40)는 차광부재(220), 제1 컬럼 스페이서(260) 및 제2 컬럼 스페이서와 동시에 패턴될 수 있다. 따라서, 기존에 돌기(40), 컬럼 스페이서 및 차광 부재(220)를 별도로 제작하는 공정에 비하여 필요한 노광 마스크 개수가 1 내지 2개가 줄어들고 공정 효율이 올라간다.
돌기(40)는 제1 컬럼 스페이서(260)보다 낮은 높이를 갖는다. 예를 들면, 제1 컬럼 스페이서(260)는 3.2 내지 3.4 ㎛의 높이를 가질 수 있고, 차광 부재(220)는 2.2 내지 2.4 ㎛의 높이를 가질 수 있고, 돌기(40)는 0.5 내지 1.5 ㎛의 높이를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음 상부 표시판(200)에 대하여 설명하면, 절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)의 형상은 앞서 도 7b 및 도 8b에서 설명한 바와 같다.
제1 부화소 전극(191a)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제1 액정 축전기(Clca)를 이루고, 제2 부화소 전극(191b)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제2 액정 축전기(Clcb)를 이루어 제1및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)가 턴오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 또한 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 유지 전극선(125)과 중첩하여 제1 및 제2 유지 축전기(Csta, Cstb)를 이룰 수 있다.
그러면 도 12 내지 도 13을 참조하여 도 5에 도시한 회로 구조를 가지는 본 발명의 실시예 2에 따른 제2 화소(PX_2)에 대해 설명한다. 앞에서 설명한 실시예1과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 제2 화소의 평면도이다. 도 13은 도 12의 B-B’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 12 및 도 13에 도시된 제2 화소(PX_2)는 제1 화소(PX_1)와 이웃하는 화소에 해당하고 도 6 내지 도 11에서 설명한 제1 화소(PX_1)와 제1 컬럼 스페이서(260)을 제외하고 동일한 구성을 갖는다.
제2 화소(PX_2)는 도 9에서 도시한 제1 컬럼 스페이서(260) 대신 제2 컬럼 스페이서(280)를 포함한다. 차광 부재(220)는 제2 기판(210)이 위치하는 방향으로 돌출되어 제1 컬럼 스페이서(260, 도9)의 높이보다 낮은 높이를 갖는 제2 컬럼 스페이서(280)를 포함할 수 있다. 제2 컬럼 스페이서(280)는 제1 컬럼 스페이서(260)의 역할을 보조하는 서브 컬럼 스페이서에 해당한다.
이와 같이 제1 컬럼 스페이서(260) 및 제2 컬럼 스페이서(280)는 서로 이웃하는 화소에 각각 하나씩 배치될 수 있다. 이와는 달리 제1 컬럼 스페이서(260) 및 제2 컬럼 스페이서(280)는 하나의 화소에 모두 배치될 수 있다.
하기에서 도 14 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 실시예 3에 대하여 설명한다.
실시예 3은 실시예 2와 구성이 대부분 동일하나, 화소 전극(191)의 형상 및 배치 등의 형상이 다르다. 설명의 편의를 위해 실시예2와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 14는 본 발명의 실시예 3에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예3에 따른 액정 표시 장치는 게이트선(121), 데이터선(171), 그리고 기준 전압을 전달하는 기준 전압선(178) 등의 신호선과 이에 연결된 화소(PX)를 포함한다.
각 화소(PX)는 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb)를 포함한다. 제1 부화소(PXa)는 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제1 액정 축전기(Clca)를 포함하고, 제2 부화소(PXb)는 제2 및 제3 스위칭 소자(Qb, Qc), 그리고 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 각각 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자 및 기준 전압선(178)에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있다. 제3 스위칭 소자(Qc)의 제어 단자는 게이트선(121)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 기준 전압선(178)에 연결되어 있다.
도 14에 도시한 화소(PX)의 동작에 대해 설명하면, 먼저 게이트선(121)에 게이트 온 전압이 인가되면 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온 된다. 이에 따라 데이터선(171)에 인가된 데이터 전압은 턴 온 된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통해 각각 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)에 인가되어 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)는 데이터 전압 및 공통 전압의 차이만큼 충전된다. 이 때, 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)에는 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)를 통해 동일한 데이터 전압이 전달되나 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압은 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압이 된다. 따라서, 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압은 제1 액정 축전기(Clca)의 충전 전압보다 작아지므로 두 부화소(PXa, PXb)의 휘도가 달라질 수 있다. 따라서, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전되는 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전되는 전압을 적절히 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있고, 이에 따라 측면 시인성을 개선할 수 있다.
그러면 도 15 내지 도 18을 참조하여 도 14에서 도시한 회로 구조를 가지는 본 발명의 실시예 3에 따른 액정 표시 장치에 대해 설명한다. 앞에서 설명한 실시예1, 2와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
도 15는 본 발명의 실시예 3에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 평면도이다. 도 16 은 도 15의 Ⅳ-Ⅳ’선을 따라 절단한 단면도이다. 도 17은 도 15의 Ⅴ-Ⅴ’선을 따라 절단한 단면도이다. 도 18은 도 15의 Ⅵ-Ⅵ’선을 따라 절단한 단면도이다.
본 발명의 실시예 3에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
도 15는 한 화소(PX)가 가로 방향보다 세로 방향으로 더 긴 예로서 제1 부화소(PXa)와 제2 부화소(PXb)가 세로 방향으로 이웃하는 실시예를 도시한다.
제1 기판(110) 위에 제1 게이트 전극 (124a), 제2 게이트 전극(124b), 그리고 제3 게이트 전극(124c)을 포함하며 가로 방향으로 뻗는 게이트선(121)이 위치한다. 게이트선(121) 위에 게이트 절연막(140)이 위치하고, 그 위에 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c)가 위치한다. 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c) 위에 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 위치할 수 있다. 저항성 접촉 부재 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함하며 세로 방향으로 뻗는 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173a) 및 제3 드레인 전극(175c), 그리고 기준 전압선(178)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다. 기준 전압선(178)은 데이터선(171)과 대체로 평행한 두 줄기부(178a)와 두 줄기부(178a)를 서로 연결하는 연결부(178b)를 포함할 수 있다.
기준 전압선(178)의 두 줄기부(178a)를 연결부(178b)로 연결함으로써 기준 전압선(178)에 흐르는 신호의 지연을 방지할 수 있다. 그러나 기준 전압선(178)의 모양은 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qa)를 형성하며, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 형성하며, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 형성할 수 있다.
데이터 도전체 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 보호막(180) 이 위치한다. 보호막(180)은 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(185a, 185b)을 포함할 수 있다.
보호막(180) 위에 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 화소 전극(191)이 위치한다. 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 각각은 앞에서 설명한 실시예2와 동일한 구조를 가질 수 있다. 특히 측면 시인성 향상을 위해 제2 부화소 전극(191b)의 면적과 제1 부화소 전극(191a)의 면적을 다르게 할 경우, 제1 부화소 전극(191a)은 네 개의 하판 단위 전극(UP)을 포함하고, 제2 부화소 전극(191b)은 여섯 개의 하판 단위 전극(UP)을 포함할 수 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받을 수 있다. 이때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기는 제1부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기보다 작을 수 있다.
한편, 기준 전압선(178)에 인가되는 전압은 공통 전압보다 클 수 있고, 그 차이의 절대값은 약 1V 내지 약 4V일 수 있다.
차광 부재(220), 제1 컬럼 스페이서(260) 및 돌기(40)는 동시에 패턴되고 동일한 물질로 이루어진다. 차광 부재(220)는 차광 영역(DA)에 대응하여 제1 기판(110) 위에 위치하고, 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막을 수 있다. 차광 부재(220)는 제2 기판(210)이 위치하는 방향으로 돌출되어 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이의 간격을 지지하는 제1 컬럼 스페이서(260)를 포함한다. 제1 컬럼 스페이서(260)는 차광 부재(220)에서 연장되고 두 개의 기판을 지지하는 메인 컬럼 스페이서에 해당한다.
돌기(40)는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 적어도 일부와 중첩한다. 즉, 돌기(40)는 단위 화소 전극(UP)의 적어도 일부와 중첩한다. 또한, 돌기(40)는 단위 화소 전극(UP) 사이에 위치한다. 예를 들어 돌기(40)는 단위 화소 전극(UP)의 가장자리와 중첩한다. 또한, 돌기(40)는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 제1 연결부(192)와 중첩한다. 물론, 돌기(40)는 공통 전극(270)의 제2 연결부(272)와도 중첩한다.
이와 같이 돌기(40)를 배치함에 따라 하나의 화소마다 돌기(40)는 테두리부(41) 및 격자부(42)를 포함한다. 구체적으로 테두리부(41)는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 가장자리와 중첩하고, 격자부(42)는 공통 전극(270)의 십자형 개구부(75, 77)와 중첩한다. 격자부(42)는 가로 격자부(42a) 및 세로 격자부(42b)를 포함한다. 격자부(42)는 제1 연결부(192) 및 제2 연결부(272)와 중첩하고, 특히 격자부(42)는 제1 연결부(192)와 접촉한다. 돌기(40)가 테두리부(41) 및 격자부(42)를 포함함에 따라 각각의 단위 화소 전극(UP)의 가장자리에 배치될 수 있다.
돌기(40)는 차광 부재(220)와 이격된다. 액정 분자(31)는 돌기(40)의 경사면(40a)을 따라 선경사(pretilt)를 가질 수 있다. 돌기(40)는 차광 부재(220)와 동시에 패턴되고 차광 부재(220)와 동일한 물질로 이루어지므로 크롬(Cr) 등의 광 흡수성 물질을 포함한다. 따라서, 돌기(40) 주변에서 발생하는 빛샘이 방지된다.
한편, 돌기(40)는 차광부재(220), 제1 컬럼 스페이서(260) 및 제2 컬럼 스페이서와 동시에 패턴될 수 있다. 따라서, 기존에 돌기(40), 컬럼 스페이서 및 차광 부재(220)를 별도로 제작하는 공정에 비하여 필요한 노광 마스크 개수가 1 내지 2개가 줄어들고 공정 효율이 올라간다.
돌기(40)는 제1 컬럼 스페이서(260)보다 낮은 높이를 갖는다. 예를 들면, 제1 컬럼 스페이서(260)는 3.2 내지 3.4 ㎛의 높이를 가질 수 있고, 차광 부재(220)는 2.2 내지 2.4 ㎛의 높이를 가질 수 있고, 돌기(40)는 0.5 내지 1.5 ㎛의 높이를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 표시판(200)에 대하여 설명하면, 제2 기판(210) 위에 상부 차광 부재(221) 및 색필터(230)가 위치할 수 있다. 색필터(230)는 하부 표시판(100)에 위치할 수도 있고, 상부 차광 부재(221)는 생략될 수 있다. 색필터(230) 및 상부 차광 부재(221) 위에 덮개막(250)이 위치할 수 있으나 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에 공통 전극(270)이 위치한다. 각 부화소(PXa, PXb)에 위치하는 공통 전극(270)은 실시예 2에서 설명한 공통 전극(270)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 특히 측면 시인성 향상을 위해 제2 부화소(PXb)의 면적과 제1 부화소(PXa)의 면적을 다르게 할 경우, 제1 부화소(PXa)의 공통 전극(270)은 도 7b에서 도시한 바와 같이 네 개의 단위 공통 전극(UC)을 포함하고, 제2 부화소(PXb)의 공통 전극(270)은 도 8b에 도시한 바와 같이 여섯 개의 단위 공통 전극(UC)을 포함할 수 있다.
하기에서 도 19를 참조하여 본 발명의 실시예 4에 대하여 설명한다.
실시예 4는 실시예 3과 구성이 대부분 동일하나, 돌기(40)의 형상이 다르다. 설명의 편의를 위해 실시예3과의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 19는 본 발명의 실시예 4에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 평면도이다.
도 19를 참조하면, 돌기(40)는 서로 이격되어 복수개가 배치될 수 있고, 제1 연결부(192)와 중첩될 수 있다. 돌기(40)는 각각의 단위 화소 전극(UP) 사이에만 배치될 수 있다. 이와 같이 배치할 경우 실시예 3에 비하여 광 투과율이 개선될 수 있다.
하기에서 도 20을 참조하여 본 발명의 실시예 5에 대하여 설명한다.
실시예 5는 실시예 3과 구성이 대부분 동일하나, 차광 부재(220)의 형상이 다르다. 설명의 편의를 위해 실시예3과의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 20은 본 발명의 실시예 5에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 평면도이다.
데이터선(171) 및 기준 전압선(178)과 중첩하는 위치에 차폐 전극(미도시)이 배치될 경우, 차광 부재(220)는 기준 전압선(178)의 연결부(178b) 및 연결부(178b)와 나란하게 배치된 데이터선(171)의 일부 상에 배치되지 않을 수 있다. 이와 같이 차광 부재(220)가 배치될 경우 제조 비용이 절감될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 액정 표시 장치의 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위는 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등예를 포함할 수 있다.
3: 액정층 31: 액정 분자
40: 돌기 41: 테두리부
42: 격자부 75: 가로 개구부
77: 세로 개구부 100, 200: 표시판
121: 게이트선 124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180, 180p, 180q: 보호막
191: 화소 전극
191a: 제1 부화소 전극
191b: 제2 부화소 전극
195: 가로 줄기부 197: 세로 줄기부
199: 미세 가지부 192: 제1 연결부
272: 제2 연결부 220: 차광 부재
230: 색필터 250: 덮개막
260: 제1 컬럼 스페이서
270: 공통 전극
280: 제2 컬럼 스페이서

Claims (20)

  1. 화소 영역과 차광 영역을 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고, 액정 분자를 포함하는 액정층;
    상기 화소 영역에 대응하여 상기 제1 기판 위에 위치하고, 적어도 하나의 단위 화소 전극을 포함하는 화소 전극;
    상기 차광 영역에 대응하여 상기 제1 기판 위에 위치하는 차광 부재; 및
    상기 제1 기판 상에 배치되어 상기 단위 화소 전극의 적어도 일부와 중첩하는 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는 상기 차광 부재와 이격되고,
    상기 단위 화소 전극은 복수의 부영역 사이의 경계를 이루는 십자형 줄기부 및 상기 십자형 줄기부로부터 우상 방향, 우하 방향, 좌상 방향, 그리고 좌하 방향으로 뻗어 있는 미세 가지부를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 부재와 상기 돌기는 동일한 물질로 이루어진 액정 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 부재와 상기 돌기는 동시에 패턴된 액정 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 돌기는 적어도 일부가 상기 단위 화소 전극의 가장자리와 접촉하는 액정 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 단위 화소 전극 사이에 위치하는 액정 표시 장치.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 단위 화소 전극과 마주하는 적어도 하나의 단위 공통 전극을 포함하는 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 단위 공통 전극은 상기 줄기부와 마주하며 나란하게 뻗은 개구부를 갖는 액정 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 화소 전극의 가장자리와 중첩하는 테두리부를 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 공통 전극의 개구부와 중첩하는 격자부를 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 복수의 단위 화소 전극을 포함하고 상기 공통 전극은 복수의 단위 공통 전극을 포함하고,
    상기 복수의 단위 화소 전극은 상기 줄기부의 연장선 상에 위치하는 제1 연결부를 통해 서로 연결되고,
    상기 복수의 단위 공통 전극은 상기 개구부의 연장선 상에 위치하는 제2 연결부를 통해 서로 연결된 액정 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 돌기는 적어도 일부가 상기 제1 연결부와 중첩하는 액정 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 부재는 상기 제2 기판이 위치하는 방향으로 돌출되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 지지하는 제1 컬럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 차광 부재는 상기 제2 기판이 위치하는 방향으로 돌출되어 상기 제1 컬럼 스페이서의 높이보다 낮은 높이를 갖는 제2 컬럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 차광 부재, 상기 제1 컬럼 스페이서, 상기 제2 컬럼 스페이서 및 상기 돌기는 동시에 패턴된 액정 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 제1 컬럼 스페이서 및 상기 제2 컬럼 스페이서보다 낮은 높이를 갖는 액정 표시 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 적어도 하나의 상기 단위 화소 전극을 포함하는 제1 부화소 전극 및 적어도 하나의 상기 단위 화소 전극을 포함하는 제2 부화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 부화소 전극이 포함하는 상기 단위 화소 전극의 수는 상기 제1 부화소 전극이 포함하는 상기 단위 화소 전극의 수보다 많은 액정 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 단위 화소 전극 사이에 위치하는 액정 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 화소 전극의 가장자리와 중첩하는 테두리부를 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제7 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 공통 전극의 개구부와 중첩하는 격자부를 포함하는 액정 표시 장치.
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