KR102308188B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 이격되어 마주하는 제2 절연 기판, 및 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 상기 화소 전극은, 복수의 방향으로 연장된 제1 미세 가지부를 포함하는 제1 부화소 전극, 및 상기 제1 부화소 전극을 중심으로 분리되어 있으며, 제2 미세 가지부를 포함하는 제2 부화소 전극을 포함하고, 일 화소는 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극을 포함하며, 상기 일 화소 내에서 상기 게이트선의 연장 방향으로 인접한 상기 제1 미세 가지부와 상기 제2 미세 가지부의 연장 방향은 평행하다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시부과 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 텔레비전 수신기의 표시 장치로 사용되면서, 화면의 크기가 커지고 있다. 이처럼 액정 표시 장치의 크기가 커짐에 따라, 시청자가 화면의 중앙부를 보는 경우와 화면의 좌우 양단을 보는 경우에 따라 시각차가 커지는 문제가 발생 된다.
이러한 시각차를 보상하기 위하여, 표시 장치를 오목형 또는 볼록형으로 굴곡시켜 곡면형으로 형성할 수 있다. 표시 장치는 시청자 기준으로, 가로 길이보다 세로 길이가 길고, 세로 방향으로 만곡된 포트레이트(portrait) 타입일 수 있고, 가로 길이보다 세로 길이가 짧고, 가로 방향으로 만곡된 랜드스케이프(landscape) 타입일 수도 있다.
이와 같이 표시 장치를 만곡시켜 곡면형으로 형성하는 경우, 상하부 기판 사이의 미스 얼라인으로 인한 텍스처, 휘도 감소 등이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 표시 장치에서 발생하는 텍스처 및 암부를 제거하고, 특히 만곡된 표시 장치에 대해 향상된 휘도를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 이격되어 마주하는 제2 절연 기판, 및 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 상기 화소 전극은, 복수의 방향으로 연장된 제1 미세 가지부를 포함하는 제1 부화소 전극, 및 상기 제1 부화소 전극을 중심으로 분리되어 있으며, 제2 미세 가지부를 포함하는 제2 부화소 전극을 포함하고, 일 화소는 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극을 포함하며, 상기 일 화소 내에서 상기 게이트선의 연장 방향으로 인접한 상기 제1 미세 가지부와 상기 제2 미세 가지부의 연장 방향은 평행하다.
상기 액정 표시 장치는 곡면형일 수 있다.
상기 제1 부화소 전극은 하나이고, 상기 제2 부화소 전극은 두 개이며, 상기 두 개의 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극의 좌우에 각각 위치할 수 있다.
상기 두 개의 제2 부화소 전극은 서로 연결될 수 있다.
상기 제1 부화소 전극은 십자 줄기부 및 상기 십자 줄기부의 중앙에 위치하는 확장부를 더 포함하고, 상기 제1 미세 가지부는 상기 십자 줄기부에서 연장될 수 있다.
상기 확장부의 평면 형태는 다각형 및 유사 다각형 중 어느 하나 일 수 있다.
상기 제1 부화소 전극은 액정 분자의 배열 방향에 따라 구분되는 4 영역을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 액정 분자의 배열 방향에 따라 구분되는 2 영역을 포함하고, 상기 두 개의 제2 부화소 전극은 액정 분자의 배열 방향이 서로 다를 수 있다.
상기 일 화소 영역은 고계조 화소 영역 및 저계조 화소 영역을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터는 상기 고계조 화소 영역과 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터, 상기 저계조 화소 영역과 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터, 및 상기 제2 박막 트랜지스터 및 기준 전압선과 연결된 제3 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 열 방향으로 연장되는 게이트선, 상기 게이트선 위에 위치하는 반도체층, 상기 반도체층 위에 위치하며, 행 방향으로 연장되고 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 부화소 전극은 제1 박막 트랜지스터와 연결되고, 상기 제2 부화소 전극은 제2 박막 트랜지스터와 연결될 수 있다.
상기 게이트선과 동일한 층에 위치하는 연결 신호선을 더 포함하고, 상기 연결 신호선은 상기 제1 박막 트랜지스터 및 상기 제1 부화소 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 연결 신호선은 상기 화소 전극을 열 방향으로 가로지를 수 있다.
상기 기준 전압선은 상기 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극 사이에 위치하는 세로부 및 상기 세로부를 연결하는 가로부를 포함할 수 있다.
상기 제1 박막 트랜지스터는 상기 제2 부화소 전극에 연결되고, 상기 제2 박막 트랜지스터는 상기 제1 부화소 전극에 연결되고, 상기 제1 부화소 전극의 면적은 상기 복수의 제2 부화소 전극의 면적보다 클 수 있다.
상기 게이트선과 동일한 층에 위치하는 연결 신호선을 더 포함하고, 상기 연결 신호선은 상기 제2 박막 트랜지스터 및 상기 제1 부화소 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 부화소 전극은 액정 분자의 배열 방향에 따라 구분되는 2 영역을 포함할 수 있다.
인접한 화소 영역이 포함하는 복수의 상기 제1 부화소 전극은 액정 분자의 배열에 따라 구분되는 4 영역을 포함할 수 있다.
상기 게이트선 위에 위치하는 게이트 절연막, 상기 데이터선 위에 위치하는 보호막, 및 상기 보호막 위에 위치하는 색필터를 더 포함할 수 있다.
상기 보호막 위에 위치하는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 색필터는 열 방향에 따라 동일한 색상일 수 있다.
상기 화소 전극과 동일한 층에 위치하며, 상기 데이터선과 중첩하는 보조 신호선을 더 포함할 수 있다.
상기 게이트선과 동일한 층에 위치하며, 상기 기준 전압선의 세로부와 중첩하는 더미 전극 패턴을 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 형상의 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치는, 표시 장치가 만곡되는 경우에도, 상부 및 하부 표시판의 미스 얼라인에 의한 암부 발생이 감소하고, 이에 따른 표시 장치의 휘도 및 화질 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 평면 배치도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일 화소의 평면 배치도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 5의 VII-VII선을 따라 자른 단면도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일 화소 전극의 평면도이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 화소 전극 배치에 따른 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 화소의 등가 회로도이다.
도 18은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
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.
이제 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 영상을 표시하는 표시 패널(300), 표시 패널(300)을 구동하는 데이터 구동부(500), 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 및 게이트 구동부(400)를 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
표시 패널(300)은 복수의 게이트선(G1-Gn)과 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 복수의 게이트선(G1-Gn)은 가로 방향으로 연장되어 있으며, 복수의 데이터선(D1-Dm)은 복수의 게이트선(G1-Gn)과 절연되어 교차하면서 세로 방향으로 연장되어 있다. 또한, 복수의 데이터선(D1-Dm)의 사이에는 세로 방향으로 연장되어 있는 기준 전압선(V1-Vm)이 위치하고 있다. 기준 전압선(V1-Vm)도 게이트선(G1-Gn)과 절연되어 교차한다.
하나의 게이트선 및 하나의 데이터선은 하나의 화소 영역(PX)과 연결되어 있다. 화소 영역(PX)은 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 화소 영역(PX)은 게이트선(G1-Gn)의 연장 방향인 가로 방향으로 길게 형성되어 있다. 이와 같은 가로형 화소 영역(PX)은 하나의 박막 트랜지스터, 액정 커패시터 및 유지 커패시터를 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터의 제어 단자는 일 게이트선(G1-Gn)에 연결되고, 박막 트랜지스터의 입력 단자는 일 데이터선(D1-Dm)에 연결되며, 박막 트랜지스터의 출력 단자는 액정 커패시터의 일측 단자(화소 전극) 또는 유지 커패시터의 일측 단자에 연결될 수 있다. 액정 커패시터의 타측 단자는 공통 전극에 연결되며, 유지 커패시터의 타측 단자는 유지 전압(Vcst)을 인가받을 수 있다.
기준 전압선(V1-Vm)은 화소 영역(PX)에 기준 전압을 제공한다. 기준 전압은 시간에 따라서 변하지 않는 전압 레벨을 가진다. 하지만, 실시예에 따라서 기준 전압은 변하는 전압 레벨을 가질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 하나의 데이터선은 일측에 위치하는 복수의 화소 영역(PX)에 연결되어 있다. 즉, 하나의 데이터선은 동일한 행에 배치된 화소 영역들과 연결되어 있다. 또한 이와 유사하게 하나의 게이트선은 한 행의 화소 영역(PX) 전체와 연결되어 있다.
신호 제어부(600)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(input data) 및 이의 제어 신호, 예를 들어 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클럭 신호(MCLK), 및 데이터 인에이블 신호(DE) 등에 응답하여 액정 표시 패널(300)의 동작 조건에 적합하게 처리한 후, 영상 데이터(DAT), 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 클록 신호를 생성하여 출력한다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(Von)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV) 및 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 등을 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(DAT)의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(TP) 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(300)의 복수의 게이트선(G1-Gn)은 게이트 구동부(400)와 연결되어 있으며, 게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터 인가된 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라서 게이트 온 전압(Von)이 순차적으로 인가된다.
게이트선(G1-Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되지 않는 구간에는 게이트 오프 전압(Voff)이 인가된다.
표시 패널(300)의 복수의 데이터선(D1-Dm)은 데이터 구동부(500)와 연결되어 있으며, 데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터 데이터 제어 신호(CONT2) 및 영상 데이터(DAT)를 전달받는다. 데이터 구동부(500)는 계조 전압 생성부(도시하지 않음)에서 생성된 계조 전압을 이용하여 영상 데이터(DAT)를 데이터 전압으로 변환하고 이를 데이터선(D1-Dm)으로 전달한다. 데이터 전압은 양의 극성의 데이터 전압과 음의 극성의 데이터 전압을 포함한다. 양의 극성의 데이터 전압과 음의 극성의 데이터 전압은 프레임, 행 또는 열을 기준으로 교대로 인가되어 반전 구동한다. 이러한 반전 구동은 동영상을 표시하거나 정지 영상을 표시하거나 모두 적용된다.
실시예에 따라서는 도 1에서 도시하고 있지 않은 다양한 화소 연결 구조를 가질 수도 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 일 화소 영역을 살펴본다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 평면 배치도이고, 도 3은 도 2의 III-III선을 따라 자른 단면도이고, 도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다.
우선, 도 2를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 하나의 화소 영역(PX)은 가로 방향으로 길게 형성된 가로형 화소이다. 가로형 화소 영역(PX)은 박막 트랜지스터 형성 영역(TA)과 표시 영역(DA)을 포함한다. 표시 영역(DA)에는 화소 전극이 위치하며, 표시 영역(DA)에 위치하는 액정 분자를 통하여 화상을 표시한다. 박막 트랜지스터 형성 영역(TA)은 표시 영역(DA)의 화소 전극에 인가할 전압을 전달하는 박막 트랜지스터 등의 소자 및 배선이 위치한다.
표시 영역(DA)은 크게 3개의 부화소 영역으로 나뉘며, 본 발명의 일 실시예로서 하나의 고계조 부화소 영역(H sub)과 두 개의 저계조 부화소 영역(L sub)을 포함할 수 있다. 하나의 고계조 부화소 영역(H sub)은 일 화소 영역의 중앙에 위치하며, 두 개의 저계조 부화소 영역(L sub)은 하나의 고계조 부화소 영역(H sub)의 양측(좌우측)에 위치한다. 그러나 본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않고 두 개의 고계조 부화소 영역 및 하나의 저계조 부화소 영역을 포함할 수 있다. 이와 같이 변형 가능한 실시예에 대해서는 추후 설명한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명하면, 제1 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121)이 위치한다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향인 열 방향(제1 방향)으로 뻗어 있으며, 게이트선(121)에서 상부로 돌출되어 연장되어 있는 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b) 및 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 게이트선(121)은 상부를 향하여 연장되다가 확장되어 제3 게이트 전극(124c)을 형성하고, 제3 게이트 전극(124c)에서 다시 연장되어 제1 게이트 전극(124a)과 제2 게이트 전극(124b)을 형성한다. 제1 게이트 전극(124a)과 제2 게이트 전극(124b)은 하나의 확장된 영역에 위치할 수 있다.
게이트선(121)의 상측에 위치하는 유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 행 방향으로 평행하게 위치할 수 있으며, 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)의 미세 가지부 끝단 및/또는 제2 부화소 전극(191b)의 연결부와 중첩할 수 있다. 유지 전극선(131)은 박막 트랜지스터 영역(TA)에서 하부로 돌출되어 연장되어 있는 확장 영역을 포함할 수 있다.
막대형으로 이루어진 유지 전극선(131)은 일 화소 영역을 벗어나 열 방향으로 연장되어 다른층 또는 외부 구동 회로와 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 동일 물질로 이루어지며, 게이트선(121)과 동시 공정으로 형성될 수 있다.
연결 신호선(127)은 일 화소 영역에 위치하는 유지 전극선(131) 및 게이트선(121) 사이에 위치할 수 있다. 연결 신호선(127)은 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 동일한 공정을 통해 동시 형성될 수 있으며, 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 동일한 재질일 수 있다.
연결 신호선(127)은 일 화소 영역을 게이트선 연장 방향으로 가로지르며, 특히 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)의 가로 줄기부(193a, 193b)와 중첩한다. 제1 부화소 전극(191a)의 좌우에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)과 대칭되게 중첩하는 연결 신호선(127)을 통해 화소 영역 전체에 대해 동일한 휘도를 제공할 수 있다.
연결 신호선(127)은 제1 드레인 전극(175a)과 연결되는 제1 접촉 구멍(185a) 및 제1 부화소 전극(191a)과 연결되는 제3 접촉 구멍(185c)에서 확장된 영역을 가질 수 있다. 이때, 제3 접촉 구멍(185c)에서 확장된 영역은 후술할 제1 부화소 전극(191a)의 확장부와 동일 유사한 평면 형상을 가질 수 있다.
연결 신호선(127)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제3 접촉 구멍(185c)에서 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제1 부화소 전극(191a)과 연결되고, 제1 드레인 전극(175a)에 인가된 전압을 제1 부화소 전극(191a)으로 전달한다.
더미 전극 패턴(133)은 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b) 사이의 간극 또는 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)의 세로 줄기부(192a, 192b)와 중첩하도록 위치할 수 있다.
또한 더미 전극 패턴(133)은 후술할 기준 전압선의 세로부와 중첩할 수 있으며, 세로부의 평면 패턴과 중첩하도록 행 방향으로 연장된 막대 형상일 수 있다. 더미 전극 패턴(133)은 기준 전압선의 세로부의 너비 보다 약간 클 수 있다. 더미 전극 패턴(133)은 유지 전극선(131) 또는 게이트선(121) 등과 연결되지 않는다.
이와 같은 더미 전극 패턴(133)은 백라이트 유닛(미도시)에서 입사되는 광을 차단하여, 기준 전압선에 입사되는 광을 차단하는 기능을 할 수 있다.
더미 전극 패턴(133)은 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 동일한 층에 위치하며, 동일한 공정을 통해 동시 형성될 수 있다. 또한, 연결 더미 패턴(133)은 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 동일한 재질일 수 있다. 게이트 절연막(140)은 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)이 위치한 층 위에 위치하며, 질화규소와 같은 무기 물질일 수 있다.
제1 반도체층(154a), 제2 반도체층(154b), 및 제3 반도체층(154c)은 게이트 절연막(140) 위에 위치하며 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b) 및 제3 게이트 전극(124c)과 중첩한다. 실시예에 따라 반도체층(154a, 154b, 154c)은 비정질 실리콘, 폴리 실리콘 또는 산화물 반도체일 수 있다.
제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함하는 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제2 드레인 전극(175b)에서 연장된 제3 소스 전극(173c) 및 그리고 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 기준 전압선(178)을 포함하는 데이터 도전체가 제1 반도체층(154a), 제2 반도체층(154b), 및 제3 반도체층(154c) 위 및 게이트 절연막(140)의 위에 위치한다.
데이터선(171)은 세로 방향인 행 방향(제2 방향)으로 뻗으며 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 각각 뻗은 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함한다. 이때 상기 열 방향(제1 방향)은 행 방향(제2 방향)에 수직이다.
제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)은 U자 형일 수 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)은 U자 형과 마주하는 I형일 수 있다. 제2 드레인 전극(175b)은 연장되어 제3 소스 전극(173c)을 형성한다.
기준 전압선(178)은 게이트선(121)과 대체로 평행한 가로부(178a)와 가로부(178a)로부터 뻗어 나와 데이터선(171)에 대체로 평행한 세로부(178b)를 포함할 수 있다.
가로부(178a)는 표시 영역의 외각을 따라서 박막 트랜지스터 형성 영역(TA)까지 연장되어 있으며, 가로부(178a)의 일단은 연장되어 제3 드레인 전극(175c)을 이룬다. 세로부(178b)는 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b) 사이의 간극에 위치하며, 게이트선(121) 층에 위치하는 더미 전극 패턴(133)과 중첩할 수 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체층(154a)과 함께 제1 박막 트랜지스터를 형성하고, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체층(154b)과 함께 제2 박막 트랜지스터를 형성하며, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체층(154c)과 함께 제3 박막 트랜지스터를 형성한다.
데이터 도전체 위에는 제1 보호막(180p)이 위치하고, 그 위에 색 필터(230)가 위치한다. 제1 보호막(180p)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제1 보호막(180p)은 색 필터(230)의 안료가 노출된 반도체층(154a, 154b, 154c)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
색 필터(230)는 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시할 수 있으며, 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 들 수 있다. 도시하지는 않았지만, 색 필터(230)는 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 표시하는 색 필터(230)를 더 포함할 수 있다.
제2 보호막(180q)은 색 필터(230) 위에 위치하며, 제1 보호막(180p)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 제2 보호막(180q)는 색 필터(230) 등에 의한 불순물이 액정층(3)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
화소 전극(191)은 제2 보호막(180q) 위에 위치한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극(191)은 가로 변이 세로 변보다 긴 형태이며, 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다.
화소 전극(191)은 ITO 및 IZO 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
연결 브릿지(197)는 화소 전극과 동일한 재질로서, 동일 공정을 통해 형성될 수 있다. 특히, 연결 브릿지(197)는 제1 접촉 구멍(185a)에 위치하여, 연결 신호선(127)과 제1 드레인 전극(175a)을 연결한다.
보조 신호선(199)은 데이터선(171)과 거의 동일한 평면 형상을 가지며, 표시 영역의 외곽에서 데이터선(171)과 연결되어 데이터선(171)에 인가되는 전압을 인가 받을 수 있다. 이를 통해 데이터선(171)에 걸리는 저항을 감소시키고, 보다 나은 품질의 표시 장치를 제공할 수 있다.
보조 신호선(199)은 화소 전극(191)과 동일한 물질로 이루어지며, 화소 전극(191)과 동시 공정으로 동일한 층에 위치할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 화소 전극(191)에 대해 상세히 설명한다.
화소 전극(191)은 하나의 제1 부화소 전극(191a) 및 제1 부화소 전극(191a)의 좌우 양측에 위치하는 두 개의 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 부화소 전극(191a)은 고계조가 인가되는 고계조 부화소 영역이고, 제2 부화소 전극(191b)은 저계조가 인가되는 저계조 부화소 영역이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 부화소 전극(191a)의 전체적인 모양은 사각형이며, 제1 가로 줄기부(193a) 및 제1 가로 줄기부(193a)의 중심에서 직교하는 제1 세로 줄기부(192a)로 이루어진 십자형 줄기부와 십자형 줄기부로부터 연장된 제1 미세 가지부(194a)를 포함한다.
이때, 제1 가로 줄기부(193a)와 제1 세로 줄기부(192a)가 교차하는 중심 영역은 면적이 넓은 확장부(196a)를 포함한다. 확장부(196a)의 평면 형태는 다각형 및 유사 다각형 중 어느 하나일 수 있다. 여기서 용어 "유사 다각형"은 전체적으로 가상의 다각형과 유사하지만 적어도 한 변이 직선이 아닌 형상을 의미한다. 용어 "가상의 변"은 본 발명의 다른 실시예에 따른 확장부(196a)가 정확히 다각형이 아니고 가상의 다각형에서 변형된 형상(즉, 유사 다각형)을 가지므로, 그러한 변형된 형상을 설명하기 위해서 사용된다. 일례로써 확장부(196a)의 평면 형태는 도 2에 도시된 바와 같이 유사 팔각형일 수 있으며, 이는 확장부(196a) 인접하게 위치하는 액정 분자의 배열을 효과적으로 제어할 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)은 제1 가로 줄기부(193a)와 제1 세로 줄기부(192a)를 기준으로 구분되는 제1 부영역(Da), 제2 부영역(Db), 제3 부영역(Dc) 및 제4 부영역(Dd)을 포함하며, 제1 내지 제4 부영역(Da, Db, Dc, Dd)에는 제1 가로 줄기부(193a) 및 제1 세로 줄기부(192a)로부터 연장된 복수의 제1 미세 가지부(194a)가 위치한다. 제1 미세 슬릿(195a)은 기본 전극의 사각형 모양에서 제1 미세 가지부(194a) 사이에 위치한다. 즉, 제1 미세 슬릿(195a)은 십자형 줄기부 및 제1 미세 가지부를 형성하는 도전체가 제거된 영역이며, 이웃하는 제1 미세 가지부(194a) 사이의 간격이다.
제1 미세 가지부(194a)는 게이트선(121) 또는 제1 가로 줄기부(193a)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부영역(Da, Db, Dc, Dd)의 제1 미세 가지부(194a)는 서로 직교할 수 있다.
제1 미세 가지부(194a)의 변은 전계를 왜곡하여 액정 분자(31)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전계의 수평 성분은 제1 미세 가지부(194a)의 변에 거의 수평이다. 따라서 액정 분자(31)는 미세 가지부(194a)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 제1 부화소 전극(191a)은 제1 미세 가지부(194a)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역(Da-Dd)을 포함하므로 액정 분자(31)가 기울어지는 방향은 대략 네 방향이 되며 액정 분자(31)의 배향 방향이 다른 네 개의 도메인이 액정층(3)에 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
정리하면, 고계조를 나타내는 제1 부화소 전극(191a)은 제1 미세 가지부(194a)의 연장 방향에 따라 액정 분자(31)의 배열 방향이 구분되는 4개의 영역을 포함한다.
제1 박막 트랜지스터의 제1 드레인 전극(175a)은 고계조인 제1 부화소 전극(191a)과 제1 접촉 구멍(185a)를 통하여 연결되어 있다.
구체적으로, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 부화소 전극(191a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 게이트선(121)과 동일한 층에 위치하는 연결 신호선(127)을 통해 연결된다. 연결 신호선(127)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있으며, 이러한 연결 신호선(127)은 화소 영역을 가로지르고, 제1 부화소 전극(191a)의 확장부에 위치하는 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 제1 부화소 전극(191a)과 연결된다. 이에 따라 제1 드레인 전극(175a)에 인가된 전압은 연결 신호선(127)을 따라 제1 부화소 전극(191a)에 인가된다. 즉, 제1 드레인 전극(175a)과 제1 부화소 전극(191a)은 연결 신호선(127)을 통해 전기적으로 연결된다.
제2 부화소 전극(191b)은 제2 가로 줄기부(193b), 제2 가로 줄기부(193b)의 끝단에서 직교하는 제2 세로 줄기부(192b) 및 제2 가로 줄기부(193b)와 제2 세로 줄기부(192b)로부터 연장된 복수의 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
제2 가로 줄기부(193b)는 일 화소 영역의 중앙을 가로지르도록 위치하며, 전술한 연결 신호선(127)와 중첩할 수 있다. 제2 세로 줄기부(192b)는 제2 가로 줄기부(193b)의 일단에서 수직하게 위치하며, 데이터선(171) 또는 기준 전압선(178)의 세로부(178b) 등과 평행하게 위치할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 부화소 전극(191a)의 좌측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 제2 세로 줄기부(192b)가 우측에 위치하고, 제1 부화소 전극(191a)의 우측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 제2 세로 줄기부(192b)가 좌측에 위치할 수 있다. 제2 가로 줄기부와 제2 세로 줄기부를 기준으로 액정 분자의 배열 방향이 구분될 수 있으며, 본 발명의 실시예는 2 영역으로 구분된다.
제1 부화소 전극(191a)의 좌측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부영역(Da)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b) 및 제3 부영역(Dc)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
즉, 제1 부화소 전극(191a)의 좌측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 좌상향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b) 및 좌하향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다. 이와 같은 제2 미세 가지부(194b)는 각각 제1 부영역 및 제3 부영역에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)의 연장 방향과 동일하며, 서로 평행하다.
이에 따르면 제1 부화소 전극(191a)에 의해 배열된 액정 분자와 인접한 제2 부화소 전극(191b)에 의해 배열된 액정 분자의 배열 방향이 동일할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치가 만곡되어, 상부 및 하부 표시판이 미스 얼라인 되는 경우에도, 액정 분자의 배열이 어긋나지 않는바 텍스처 또는 암부 발생을 제어하는 효과가 있다.
이와 유사하게, 제1 부화소 전극(191a)의 우측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 제2 부영역(Db)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b) 및 제4 부영역(Dd)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다. 즉, 제1 부화소 전극(191a)의 우측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 우상향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b) 및 우하향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다. 이와 같은 제2 미세 가지부(194b)는 각각 제2 부영역(Db) 및 제4 부영역(Dd)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)의 연장 방향과 동일하며, 서로 평행하다.
이에 따르면 제1 부화소 전극(191a)에 의해 배열된 액정 분자와 인접한 제2 부화소 전극(191b)에 의해 배열된 액정 분자의 배열 방향이 동일할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치가 만곡되어, 상부 및 하부 표시판이 미스 얼라인 되는 경우에도, 동일한 액정 분자의 배열은 텍스처 또는 암부 발생을 제어한다.
정리하면, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 액정 분자(31)의 배열에 따른 구분되는 4개 및 2개의 영역을 각각 포함한다. 이때, 제1 부화소 전극(191a)의 2 영역과 인접한 제2 부화소 전극(191b)의 2 영역은 동일한 액정 분자 배열 방향을 가진다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 두 개의 제2 부화소 전극(191b)은 유지 전극선(131)과 중첩하는 연결부를 통해 상호 연결될 수 있으며, 이를 통해 동일한 전압을 인가 받는다. 도시하지 않았으나, 어떠한 형상 또는 방법으로 연결될 수 있음은 물론이다.
제2 부화소 전극(191b)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 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 분압되며, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 크게 된다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 후술하는 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전계를 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(31)의 배열 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(31)의 배열 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 각 화소 영역(PX)은 좌우 대칭을 이루며, 인접하는 화소 영역(PX)은 서로 다른 극성의 데이터 전압을 인가받는다. 그 결과, 고계조 부화소 영역의 상하에는 고계조 부화소 영역이 존재하고, 저계조 부화소 영역의 상하에는 저계조 부화소 영역이 존재하므로, 열을 따라서 고계조 부화소 영역과 저계조 부화소 영역이 배열되어 휘도 차이가 발생하지 않고, 세로줄 얼룩이 사용자에게 시인되지 않는다. 기준 전압선(V) 역시 일 화소 영역(PX)에 대해 대칭으로 형성되어, 화소 영역(PX)의 좌우에서 표시 휘도가 일정하도록 구분하여 표시 품질이 좌우에서 일정할 수 있다.
하부 배향막(11)은 화소 전극(191) 위에 위치한다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(BM)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 데이터선(171)에 대응하는 영역에 위치할 수 있으며, 게이트선(121)에 대응하는 영역에도 위치할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 행렬 방향으로 형성된 차광 부재(220)를 제공할 수 있다.
덮개막(overcoat)(250)은 차광 부재(220) 위에 위치한다. 덮개막(250)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 평탄면을 제공한다. 실시예에 따라서 덮개막(250)은 생략될 수 있다.
공통 전극(270)은 덮개막(250) 위에 위치하며, 공통 전압을 인가 받는다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 재질일 수 있다.
상부 배향막(21)은 공통 전극(270) 위에 위치한다.
액정층(3)은 복수의 액정 분자(31)를 포함하고, 액정 분자(31)는 두 전계 생성 전극(191, 270)에 전압이 인가되지 않은 상태에서 두 기판(110, 210)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되고, 화소 전극(191)의 절개 패턴의 길이 방향과 동일한 방향으로 기울어진 선경사를 가지도록 배향되어 있다.
데이터 전압이 화소 영역(PX)으로 전달되면, 고계조인 제1 부화소 전극(191a)에는 제1 박막 트랜지스터를 통하여 데이터 전압이 그대로 인가된다. 이에 반하여 저계조인 제2 부화소 전극(191b)에는 제2 박막 트랜지스터를 통하여 인가되는 데이터 전압과 제3 박막 트랜지스터를 통하여 전달되는 기준 전압의 중간 전압이 인가된다. 그 결과 고계조인 제1 부화소 전극(191a)과 저계조인 제2 부화소 전극(191b)에는 서로 다른 레벨의 전압이 인가된다.
서로 다른 레벨의 데이터 전압이 인가된 고계조 및 저계조 화소 전극(191a, 191b)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 두 전극 사이의 액정층의 액정 분자(31)의 방향을 결정한다. 이때, 액정 분자(31)들이 기울어지는 방향은 미세 가지부의 연장 방향에 평행하도록 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 부화소 전극에 의해 배열되는 액정 분자의 배열 방향과 이와 인접한 제2 부화소 전극에 의해 배열되는 액정 분자의 배열 방향이 동일하다. 따라서, 표시 장치의 만곡에 따른 상하부 기판의 미스 얼라인이 발생하는 경우에도, 액정 분자의 배열이 동일한바, 텍스처 또는 암부 발생을 제어할 수 있다. 이에 따른 휘도 향상 역시 제공될 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 일 화소 영역을 살펴본다. 이상에서 설명한 구성요소와 동일 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일 화소의 평면 배치도이고, 도 6은 도 5의 VI-VI선을 따라 자른 단면도이고, 도 7은 도 5의 VII-VII선을 따라 자른 단면도이다.
도 5를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 하나의 화소 영역(PX)은 가로 방향으로 길게 형성된 가로형 화소이다. 표시 영역(DA)은 크게 3개의 부화소 영역으로 나뉘며, 하나의 저계조 부화소 영역(L sub)과 두 개의 고계조 부화소 영역(H sub)을 가질 수 있다. 하나의 저계조 부화소 영역(L sub)은 중앙에 위치하며, 두 개의 고계조 부화소 영역(H sub)은 하나의 저계조 부화소 영역(L sub)의 양측(좌우측)에 위치한다. 이때 저계조 부화소 영역(L sub)은 고계조 부화소 영역(H sub)의 전체 면적 보다 넓을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연결 신호선(127)은 일 화소 영역에 위치하는 유지 전극선(131) 및 게이트선(121) 사이에 위치한다.
연결 신호선(127)은 연결 브릿지(197)를 통해 제2 드레인 전극(175b)과 연결되는 제2 접촉 구멍(185b) 및 제1 부화소 전극(191a)과 연결되는 제3 접촉 구멍(185c)에서 확장된 영역을 가질 수 있다. 이때, 제3 접촉 구멍(185c)에서 확장된 영역은 후술할 제1 부화소 전극(191a)의 확장부와 동일 유사한 평면 형상을 가질 수 있다.
연결 신호선(127)은 제2 접촉 구멍(185b) 및 제3 접촉 구멍(185c)에서 각각 제2 드레인 전극(175b) 및 제1 부화소 전극(191a)과 연결되고, 특히 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 전압을 연결 브릿지(197)를 통해 저계조인 제1 부화소 전극(191a)으로 전달한다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 전극(191)의 형상에 대해 상세히 설명한다.
화소 전극(191)은 하나의 제1 부화소 전극(191a) 및 제1 부화소 전극(191a)의 좌우 양측에 위치하는 두 개의 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 부화소 전극(191a)은 저계조가 인가되는 저계조 부화소 영역이고, 제2 부화소 전극(191b)은 고계조가 인가되는 고계조 부화소 영역이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 부화소 전극(191a)의 전체적인 모양은 사각형이며, 제1 가로 줄기부(193a) 및 제1 가로 줄기부(193a)의 중심에서 직교하는 제1 세로 줄기부(192a)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다.
이때, 제1 가로 줄기부(193a)와 제1 세로 줄기부(192a)가 교차하는 중심 영역은 면적이 넓은 확장부(196a)를 포함한다. 이때 확장부(196a)의 평면 형태는 다각형 및 유사 다각형 중 어느 하나일 수 있다. 여기서 용어 "유사 다각형"은 전체적으로 가상의 다각형과 유사하지만 적어도 한 변이 직선이 아닌 형상을 의미한다. 용어 "가상의 변"은 본 발명의 다른 실시예에 따른 확장부(196a)가 정확히 다각형이 아니고 가상의 다각형에서 변형된 형상(즉, 유사 다각형)을 가지므로, 그러한 변형된 형상을 설명하기 위해서 사용된다. 일례로써 확장부(196a)의 평면 형태는 도 5에 도시된 바와 같이 유사 팔각형일 수 있으며, 이는 확장부(196a) 인접하게 위치하는 액정 분자의 배열을 효과적으로 제어할 수 있다.
또한 제1 부화소 전극(191a)은 제1 가로 줄기부(193a)와 제1 세로 줄기부(192a)를 기준으로 구분되는 제1 부영역(Da), 제2 부영역(Db), 제3 부영역(Dc) 및 제4 부영역(Dd)을 포함하며, 제1 내지 제4 부영역(Da, Db, Dc, Dd)에는 제1 가로 줄기부(193a) 및 제1 세로 줄기부(192a)로부터 연장된 복수의 제1 미세 가지부(194a)가 위치한다. 제1 미세 슬릿(195a)은 기본 전극의 사각형 모양에서 제1 미세 가지부(194a) 사이에 위치한다. 즉, 제1 미세 슬릿(195a)은 십자형 줄기부 및 제1 미세 가지부를 형성하는 도전체가 제거된 영역이며, 이웃하는 제1 미세 가지부(194a) 사이의 간격이다.
제1 미세 가지부(194a)의 변은 전계를 왜곡하여 액정 분자(31)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전계의 수평 성분은 제1 미세 가지부(194a)의 변에 거의 수평이다. 따라서 액정 분자(31)는 미세 가지부(194a)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 제1 부화소 전극(191a)은 제1 미세 가지부(194a)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역(Da-Dd)을 포함하므로 액정 분자(31)가 기울어지는 방향은 대략 네 방향이 되며 액정 분자(31)의 배향 방향이 다른 네 개의 도메인이 액정층(3)에 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
정리하면, 저계조를 나타내는 제1 부화소 전극(191a)은 제1 미세 가지부(194a)의 연장 방향에 따라 액정 분자(31)의 배열 방향이 구분되는 4개의 영역을 포함한다.
제2 부화소 전극(191b)은 제2 가로 줄기부(193b), 제2 가로 줄기부(193b)의 끝단에서 직교하는 제2 세로 줄기부(192b) 및 제2 가로 줄기부(193b)와 제2 세로 줄기부(192b)로부터 연장된 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다. 하나의 제2 부화소 전극(191b)은 제2 세로 줄기부(192b) 및 이를 가로지르는 제2 가로 줄기부(193b)를 기준으로 액정 분자(31)의 배열 방향이 구분되는 2개의 영역을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 두 개의 제2 부화소 전극(191b)은 서로 연결하는 연결부를 통해 연결될 수 있으며, 이를 통해 동일한 전압을 인가 받는다.
제1 부화소 전극(191a)의 좌측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부영역(Da)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b) 및 제3 부영역(Dc)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
즉, 제1 부화소 전극(191a)의 좌측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 좌상향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b) 및 좌하향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다. 이와 같은 제2 미세 가지부(194b)는 각각 제1 부영역 및 제3 부영역에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)의 연장 방향과 동일하며, 서로 평행하다.
이에 따르면 제1 부화소 전극(191a)에 의해 배열된 액정 분자와 인접한 제2 부화소 전극(191b)에 의해 배열된 액정 분자의 배열 방향이 동일할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치가 만곡되어, 상부 및 하부 표시판이 미스 얼라인 되는 경우에도, 액정 분자의 배열이 어긋나지 않는바 텍스처 또는 암부 발생을 제어하는 효과가 있다.
유사하게, 제1 부화소 전극(191a)의 우측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 제2 부영역(Db)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b) 및 제4 부영역(Dd)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다. 즉, 제1 부화소 전극(191a)의 우측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 우상향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b) 및 우하향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다. 이와 같은 제2 미세 가지부(194b)는 각각 제2 부영역(Db) 및 제4 부영역(Dd)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)의 연장 방향과 동일하며, 서로 평행하다.
이에 따르면 제1 부화소 전극(191a)에 의해 배열된 액정 분자와 인접한 제2 부화소 전극(191b)에 의해 배열된 액정 분자의 배열 방향이 동일할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치가 만곡 되어, 상부 및 하부 표시판이 미스 얼라인 되는 경우에도, 액정 분자의 배열이 어긋나지 않는바 텍스처 또는 암부 발생을 제어하는 효과가 있다.
제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통하여 제1 박막 트랜지스터의 제1 드레인 전극(175a)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
제1 부화소 전극(191a)은 제2 박막 트랜지스터의 제2 드레인 전극(175b)와 연결되어 있다. 구체적으로, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 드레인 전극(175b)은 게이트선(121)과 동일한 층에 위치하는 연결 신호선(127)을 통해 연결된다. 연결 신호선(127)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있으며, 이러한 연결 신호선(127)은 화소 영역을 가로질러 제1 부화소 전극(191a)의 확장부에 위치하는 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 제1 부화소 전극(191a)과 연결된다. 이에 따라 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 전압은 연결 신호선(127)을 따라 제1 부화소 전극(191a)에 인가된다. 즉, 제2 드레인 전극(175b)과 제1 부화소 전극(191a)은 연결 신호선(127)을 통해 전기적으로 연결된다.
이때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 작게 된다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 후술하는 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전계를 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(31)의 배열 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(31)의 배열 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
이하에서는 도 8 내지 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 일 화소 영역을 살펴본다. 도 8 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일 화소 전극의 평면도이고, 도 10 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 화소 전극의 배치에 따른 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예는 박막 트랜지스터 형성 영역을 제외한 표시 영역에 대해서만 설명한다. 생략한 박막 트랜지스터 형성 영역은 전술한 본 발명의 실시예와 동일 유사하다.
우선, 도 8 내지 도 9를 참조하면, 화소 전극(191)은 하나의 제1 부화소 전극(191a) 및 제1 부화소 전극(191a)의 좌우 양측에 위치하는 두 개의 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b) 중 어느 하나는 고계조가 인가되고, 다른 하나는 저계조가 인가될 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 각각의 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b) 모양은 사각형이며, 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 가로 줄기부(193a, 193b), 이와 직교하는 세로 줄기부(192a, 192b) 및 이로부터 연장된 미세 가지부(194a, 194b)를 포함한다.
도 8에 도시된, 제1 부화소 전극(191a)은 제1 가로 줄기부(193a) 및 제1 가로 줄기부(193a)의 일단에 수직하게 위치하는 제1 세로 줄기부(192a)를 포함하며, 일례로써 제1 가로 줄기부(193a)의 우측 일단에 연결된다.
제1 부화소 전극(191a)은 전술한 제1 가로 줄기부(193a) 및 제1 세로 줄기부(192a)를 기준으로 구분되는 제1 부영역(Da) 및 제2 부영역(Db)을 포함하며, 제1 내지 제2 부영역(Da, Db)에는 제1 가로 줄기부(193a) 및 제1 세로 줄기부(192a)로부터 연장된 복수의 제1 미세 가지부(194a)가 위치한다. 제1 미세 슬릿(195a)은 기본 전극의 사각형 모양에서 제1 미세 가지부(194a) 사이에 위치한다.
도 8의 실시예에 따르면, 제1 미세 가지부(194a)는 제1 부영역에서 좌상향 방향으로 연장되고, 제2 부영역(Db)에서 좌하향 방향으로 연장된다.
이러한 제1 미세 가지부(194a)의 변은 전계를 왜곡하여 액정 분자의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전계의 수평 성분은 제1 미세 가지부(194a)의 변에 거의 수평이다. 따라서 액정 분자는 미세 가지부(194a)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 제1 부화소 전극(191a)은 제1 미세 가지부(194a)의 길이 방향이 서로 다른 두 개의 부영역(Da-Db)을 포함하므로 액정 분자가 기울어지는 방향은 대략 두 방향이 되며 액정 분자의 배향 방향이 다른 두 개의 영역이 액정층에 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 부화소 전극(191a)은 제1 미세 가지부(194a)의 연장 방향에 따라 액정 분자의 배열 방향을 구분할 수 있는 2개의 영역을 포함한다.
제2 부화소 전극(191b)은 제2 가로 줄기부(193b), 제2 가로 줄기부(193b)의 끝단에서 직교하는 제2 세로 줄기부(192b) 및 제2 가로 줄기부(193b)와 제2 세로 줄기부(192b)로부터 연장된 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
본 발명의 실시예는 두 개의 제2 부화소 전극(191b)을 포함하며, 두 개의 제2 부화소 전극(191b) 중 어느 하나는 인접한 제1 부화소 전극(191a)의 제1 미세 가지부(194a)와 평행한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
일례로써 제1 부화소 전극(191a)의 좌측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부영역(Da)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b) 및 제2 부영역(Db)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
즉, 제1 부화소 전극(191a)의 좌측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 좌상향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b) 및 좌하향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
두 개의 제2 부화소 전극(191b) 중 나머지 하나는 제1 미세 가지부(194a)와 직교하거나 나란하게 연장되는 복수의 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다. 구체적으로, 우상향 방향 또는 우하향 방향으로 연장하는 복수의 미세 가지부(194b)를 포함한다.
각각의 제2 부화소 전극(191b)은 액정 분자의 배열 방향이 구분되는 2 개의 영역을 포함하며, 2 개의 제2 부화소 전극(191b)은 제2 세로 줄기부(192b) 및 이를 가로지르는 제2 가로 줄기부(193b)를 기준으로 액정 분자의 배열 방향이 구분되는 4개의 영역을 포함한다.
이러한 실시예에 따르면, 제1 부화소 전극(191a)에 의해 배열된 액정 분자와 인접한 제2 부화소 전극(191b)에 의해 배열된 액정 분자의 배열 방향이 동일할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치가 만곡 되어, 상부 및 하부 표시판이 미스 얼라인 되는 경우에도, 액정 분자의 배열이 어긋나지 않는바 텍스처 또는 암부 발생을 제어하는 효과가 있다.
도 9를 참조하여 도 8과 유사한 실시예를 살펴본다.
제1 부화소 전극(191a)은 제1 가로 줄기부(193a), 제1 가로 줄기부(193a)의 일단에서 수직하게 연결되는 제1 세로 줄기부(192a) 및 제1 가로 줄기부(193a)와 제1 세로 줄기부(192a)에서 대각선 방향으로 연장되는 제1 미세 가지부(194a)를 포함한다. 특히, 도 9에 도시된 실시예에 따르면, 제1 세로 줄기부(192a)는 제1 가로 줄기부(193a)의 좌측 일단에서 연결될 수 있다. 도 9의 실시예에 따른 제1 세로 줄기부(192a) 및 제1 가로 줄기부(193a)로부터 연장되는 제1 미세 가지부(194a)는 우상향 방향(Da) 및 우하향 방향(Db)으로 연장된다.
본 발명의 실시예는 두 개의 제2 부화소 전극(191b)을 포함하며, 두 개의 제2 부화소 전극(191b) 중 어느 하나는 인접한 제1 부화소 전극(191a)의 제1 미세 가지부(194a)와 평행한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
일례로써 제1 부화소 전극(191a)의 우측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부영역(Da)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b) 및 제2 부영역(Db)에 위치하는 제1 미세 가지부(194a)와 동일한 방향으로 연장되는 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
즉, 제1 부화소 전극(191a)의 우측에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)은 우상향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b) 및 우하향 방향으로 연장된 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다.
두 개의 제2 부화소 전극(191b) 중 나머지 하나는 제1 미세 가지부(194a)와 직교하거나 나란하게 연장되는 복수의 제2 미세 가지부(194b)를 포함한다. 구체적으로, 좌상향 방향 또는 좌하향 방향으로 연장하는 복수의 미세 가지부(194b)를 포함한다.
각각의 제2 부화소 전극(191b)은 액정 분자의 배열 방향이 구분되는 2 개의 영역을 포함하며, 2 개의 제2 부화소 전극(191b)은 제2 세로 줄기부(192b) 및 이를 가로지르는 제2 가로 줄기부(193b)를 기준으로 액정 분자의 배열 방향이 구분되는 4개의 영역을 포함한다.
이러한 실시예에 따르면, 제1 부화소 전극(191a)에 의해 배열된 액정 분자와 인접한 제2 부화소 전극(191b)에 의해 배열된 액정 분자의 배열 방향이 동일할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치가 만곡 되어, 상부 및 하부 표시판이 미스 얼라인 되는 경우에도, 액정 분자의 배열이 어긋나지 않는바 텍스처 또는 암부 발생을 제어하는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 두 개의 제2 부화소 전극(191b)은 서로 연결하는 연결부(미도시)를 통해 연결될 수 있으며, 이를 통해 동일한 전압을 인가 받을 수 있다.
전술한 실시예에 따르면 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 액정 분자의 배열에 따른 2개의 영역을 각각 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예는 서로 다른 액정 분자 배열을 가지는 두 개의 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는바, 하나의 화소 영역은 액정 분자의 배열 방향에 따라 구분되는 6개 영역을 포함할 수 있다.
전술한 실시예는 별도의 접촉 구멍을 도시하지 않았으나, 세로 줄기부 또는 가로 줄기부 등에서 연결 신호선과 연결될 수 있다.
도 10 내지 도 11을 참고하면, 복수의 화소 영역이 배열되는 다양한 실시예에 대해 살펴볼 수 있다.
먼저, 도 10을 참고하면, n 번째 행에 위치하는 일 화소 영역이 있으며, 해당 화소 영역은 도 8에 도시된 바와 같이 제1 세로 줄기부(192a)가 제1 가로 줄기부(193a)의 우측 일단에서 연결된 실시예이다. 이에 따르면 제1 미세 가지부(194a)는 좌상향 방향 및 좌하향 방향으로 연장되고, 액정 분자 역시 이에 평행하게 배열된다.
n+1 번째 행에 위치하는 일 화소 영역은, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 세로 줄기부(192a)가 제1 가로 줄기부(193a)의 좌측 일단에서 연결될 수 있다. 이에 따르면 제1 미세 가지부(194a)는 우상향 방향 및 우하향 방향으로 연장되고, 액정 분자들 역시 이에 평행하게 배열된다.
정리하면, n 번째 행에 위치한 제1 부화소 전극에 의해 배열된 액정 분자는 좌상향 방향 및 좌하향 방향으로 배열되고, n+1 번째 행에 위치한 제1 부화소 전극(191a)에 의해 배열된 액정 분자는 우상향 방향 및 우하향 방향으로 배열되는바, 인접한 화소 영역에 위치한 복수의 제1 부화소 전극(191a)은 액정 분자의 배열 방향에 따라 구분되는 총 4 개의 영역을 포함하게 된다.
다음, 도 11을 참고하면, n 번째 열에 위치하는 일 화소 영역은 도 8에 도시된 바와 같이 제1 세로 줄기부(192a)가 제1 가로 줄기부(193a)의 우측 일단에서 연결된 실시예이다. 이에 따르면 제1 미세 가지부(194a)는 좌상향 방향 및 좌하향 방향으로 연장되고, 액정 분자 역시 이에 평행하게 배열된다.
한편, (n+1)번째 열에 위치하는 일 화소 영역은, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 세로 줄기부(192a)가 제1 가로 줄기부(193a)의 좌측 일단에서 연결될 수 있다. 이에 따르면 제1 미세 가지부(194a)는 우상향 방향 및 우하향 방향으로 연장되고, 액정 분자들 역시 이에 평행하게 배열된다.
따라서, n 번째 열에 위치한 제1 부화소 전극에 의해 배열된 액정 분자는 좌상향 방향 및 좌하향 방향으로 배열되고, n+1 번째 열에 위치한 제1 부화소 전극(191a)에 의해 배열된 액정 분자는 우상향 방향 및 우하향 방향으로 배열되는바, 인접한 화소 영역에 위치한 복수의 제1 부화소 전극(191a)은 액정 분자의 배열 방향에 따라 구분되는 총 4 개의 영역을 포함하게 된다.
도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 화소 영역은 행 방향 또는 열 방향을 따라 교번하며 위치하는 제1 부화소 전극의 제1 세로 줄기부(192a)를 통해 다양한 액정 분자 배열 방향을 가질 수 있으며, 이를 통해 균일한 휘도를 제공할 수 있다. 전술한 실시예의 조합도 가능함은 물론이다.
이하에서는 도 12를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 일 화소 영역의 단면도를 살펴본다. 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 12에 도시된 실시예는, 도 3의 실시예와 거의 유사하나, 차광 부재(220)의 위치가 상이하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차광 부재(220)는 하부 표시판(100)에 위치할 수 있으며, 일례로써 색 필터(230)와 동일한 층에 위치할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 차광 부재(220)는 컬럼 스페이서 기능을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면 색 필터(230) 및 차광 부재(220)는 모두 하부 표시판(100)에 위치할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 색 필터(230) 및 차광 부재(220)는 상부 표시판(200) 또는 하부 표시판(100) 중 어느 기판에도 위치할 수 있음은 물론이다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면 별도의 연결 브릿지 없이도 드레인 전극과 연결 신호선이 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
이상에서는 기준 전압선을 사용하여 고계조 화소 전극과 저계조 화소 전극이 서로 다른 전압 레벨을 가지도록 한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 이하에서는 다양한 방식으로 두 부화소 전극의 전압 레벨을 변경하는 실시예를 도 13 내지 도 17의 회로도를 통하여 살펴본다. 도 13 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 화소의 등가 회로도이다.
먼저, 도 13의 실시예를 살펴본다.
도 13의 실시예는 앞에서 설명한 바와 같이 기준 전압선(178)을 이용하여 두 부화소 전극에 서로 다른 레벨의 전압을 인가하는 화소의 회로도를 도시하고 있다.
도 13에서는 고계조 부화소는 PXa로 도시되어 있으며, 저계조 부화소는 PXb로 도시되어 있다.
도 13을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 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(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 13에 도시한 화소(PX)의 동작에 대해 설명하면, 먼저 게이트선(121)에 게이트 온 전압(Von)이 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 전압(Vcom)의 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.
그러나 본 발명이 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소(PX)의 구조는 도 13에 도시한 실시예에 한정되는 것은 아니고 다양할 수 있다.
이하에서는 도 14의 실시예를 살펴본다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 게이트선(GL)과 복수의 데이터선(DL), 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 각 화소(PX)는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb)를 포함하고, 제1 부화소(PXa)에는 제1 부화소 전극이 형성되고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 부화소 전극이 형성된다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Q), 스위칭 소자(Q)와 연결되어 제1 부화소(PXa)에 형성되는 제1 액정 축전기(Clca)와 제1 유지 축전기(Csta), 스위칭 소자(Q)와 연결되어 제2 부화소(PXb)에 형성되는 제2 액정 축전기(Clcb)와 제2 유지 축전기(Cstb), 및 스위칭 소자(Q) 및 제2 액정 축전기(Clcb) 사이에 형성되는 보조 축전기(Cas)를 더 포함한다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca), 제1 유지 축전기(Csta), 보조 축전기(Cas)와 연결되어 있다.
보조 축전기(Cas)의 일측 단자는 스위칭 소자(Q)의 출력 단자에 연결되고, 타측 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제2 유지 축전기(Cstb)에 연결된다.
보조 축전기(Cas)에 의해 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압이 제1 액정 축전기(Clca)의 충전 전압보다 낮게 하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 15의 실시예를 살펴본다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 게이트선(GLn, GLn+1), 복수의 데이터선(DL), 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 각 화소(PX)는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb)를 포함하고, 제1 부화소(PXa)에는 제1 부화소 전극이 형성되고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 부화소 전극이 형성된다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 게이트선(GLn) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa)와 제2 스위칭 소자(Qb), 제1 스위칭 소자(Qa)와 연결되어 제1 부화소(PXa)에 형성되는 제1 액정 축전기(Clca)와 제1 유지 축전기(Csta), 제2 스위칭 소자(Qb)와 연결되어 제2 부화소에 형성되는 제2 액정 축전기(Clcb)와 제2 유지 축전기(Cstb), 제2 스위칭 소자(Qb)와 연결되고 다음 단의 게이트선(GLn+1)에 의해 스위칭되는 제3 스위칭 소자(Qc), 및 제3 스위칭 소자(Qc)와 연결되어 있는 보조 축전기(Cas)를 더 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 하부 표시판에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GLn)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 각각 제1 액정 축전기(Clca) 및 제1 유지 축전기(Csta), 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제2 유지 축전기(Cstb)와 각각 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 하부 표시판에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 다음 단의 게이트선(GLn+1)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 보조 축전기(Cas)와 연결되어 있다.
보조 축전기(Cas)의 일측 단자는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자에 연결되고, 타측 단자는 유지 전극선(SL) 에 연결된다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 동작을 살펴보면, 게이트선(GLn)에 게이트 온 전압이 인가되면 이에 연결된 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)가 턴 온 되고, 데이터선(171)의 데이터 전압이 제1 및 제2 부화소 전극에 인가된다.
이어, 게이트선(GLn)에 게이트 오프 전압이 인가되고, 다음 단의 게이트선(GLn+1)에 게이트 온 전압이 인가되면 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 턴 오프되고 제3 스위칭 소자(Qc)는 턴 온된다. 이에 따라 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자와 연결된 제2 부화소 전극의 전하가 보조 축전기(Cas)로 흘러 들어 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 하강한다.
이와 같이 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)의 충전 전압을 다르게 하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 16의 실시예를 살펴본다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 게이트선(GL), 복수의 데이터선(DL1, DL2), 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 각 화소(PX)는 한 쌍의 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clab)와 제1 및 제2 유지 축전기(Csta, Cstb)를 포함한다.
각 부화소는 하나의 액정 축전기와 유지 축전기를 포함하며, 추가적으로 하나의 박막 트랜지스터(Q)를 포함한다. 하나의 화소에 속하는 두 부화소의 박막 트랜지스터(Q)는 동일한 게이트선(GL)에 연결되어 있지만, 서로 다른 데이터선(DL1, DL2)에 연결되어 있다. 서로 다른 데이터선(DL1, DL2)은 서로 다른 레벨의 데이터 전압을 동시에 인가하여 두 부화소의 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)가 서로 다른 충전 전압을 가지도록 한다. 그 결과 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 17의 실시예를 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 17에 도시된 바와 같이 게이트선(GL), 데이터선(DL), 제1 전원선(SL1), 제2 전원선(SL2), 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되는 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 스위칭 소자(Qa)에 연결되는 보조 승압 축전기(Csa) 및 제1 액정 축전기(Clca), 제2 스위칭 소자(Qb)에 연결되는 보조 감압 축전기(Csb) 및 제2 액정 축전기(Clcb)를 더 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로 이루어진다. 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 동일한 게이트선(GL) 및 동일한 데이터선(DL)에 연결되어 동일한 타이밍에 턴 온되어 동일한 데이터 신호를 출력한다.
제1 전원선(SL1) 및 제2 전원선(SL2)에는 일정한 주기를 가지고 스윙하는 형태의 전압이 인가된다. 제1 전원선(SL1)에는 일정 주기(예를 들면, 1H) 동안 제1 저전압이 인가되고, 그 다음 일정 주기 동안 제1 고전압이 인가된다. 제2 전원선(SL2)에는 일정 주기 동안 제2 고전압이 인가되고, 그 다음 일정 주기 동안 제2 저전압이 인가된다. 이때, 제1 주기와 제2 주기는 한 프레임 동안 복수 회 반복되어 제1 전원선(SL1)과 제2 전원선(SL2)에는 스윙하는 형태의 전압이 인가되는 것이다. 이때, 제1 저전압과 제2 저전압은 동일하고 제1 고전압과 제2 고전압도 동일할 수 있다.
보조 승압 축전기(Csa)는 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제1 전원선(SL1)에 연결되고, 보조 감압 축전기(Csb)는 제2 스위칭 소자(Qb) 및 제2 전원선(SL2)에 연결된다.
보조 승압 축전기(Csa)가 제1 스위칭 소자(Qa)와 연결된 부분의 단자(이하, '제1 단자'라 함)의 전압(Va)은 제1 전원선(SL1)에 제1 저전압이 인가되면 낮아지고, 제1 고전압이 인가되면 높아진다. 그 후 제1 전원선(SL1)의 전압이 스윙함에 따라서 제1 단자의 전압(Va)도 스윙하게 된다.
또한, 보조 감압 축전기(Csb)가 제2 스위칭 소자(Qb)와 연결된 부분의 단자(이하, '제2 단자'라 함)의 전압(Vb)은 제2 전원선(SL2)에 제2 고전압이 인가되면 높아지고, 제2 저전압이 인가되면 낮아진다. 그 후 제2 전원선(SL2)의 전압이 스윙함에 따라서 제2 단자의 전압(Vb)도 스윙하게 된다.
이와 같이 두 부화소에 동일한 데이터 전압이 인가되더라도 제1 및 제2 전원선(SL1, SL2)에서 스윙하는 전압의 크기에 따라서 두 부화소의 화소 전극의 전압(Va, Vb)가 변화되므로 이를 통하여 두 부화소의 투과율을 다르게 하고 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 14 내지 도 17의 실시예에서는 기준 전압선이 사용되지 않지만, 데이터선에 평행한 어떠한 선을 사용하여 화소의 표시 영역의 중앙을 세로로 가로지르도록 형성하여 표시 품질을 향상시킨다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 살펴보았다.
이상과 같은 액정 표시 장치에서는 화소 전극에 속하는 단위 화소 전극이 미세 가지부(194a, 194b)를 가지며, 단위 화소 전극의 개수가 많아 미세 가지부(194a, 194b)의 수도 많다. 그 결과 액정 분자를 제어하기에 충분한 액정 제어력을 가질 수 있어, 액정층에 별도로 광에 의하여 중합되는 전중합체를 포함시키지 않을 수 있다.
하지만, 실시예에 따라서는 액정 제어력이 부분적으로 떨어질 수 있어, 액정층에 전중합체를 포함시킬 수 있다.
전중합체를 포함하는 경우 선경사를 형성하는 방법에 대하여 도 18에서 도시하고 있다. 도 18은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 18을 참고하면, 우선 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)(330)를 액정 물질과 함께 두 표시판(100, 200) 사이에 주입한다. 전중합체(330)는 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 반응성 메조겐(reactive mesogen)일 수 있다.
다음 제1 및 제2 부화소 전극에 데이터 전압을 인가하고 상부 표시판(200)의 공통 전극에 공통 전압을 인가하여 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면, 액정층(3)의 액정 분자(31)들은 그 전기장에 응답하여, 일정 방향으로 기울어진다.
이렇게 액정층(3)의 액정 분자(31)가 일정 방향으로 기울어진 상태에서, 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체(330)가 중합 반응을 하여 도 18에 도시한 바와 같이 선경사 제공 중합체(350)가 형성된다. 선경사 제공 중합체(350)는 표시판(100, 200)에 접하여 형성된다. 선경사 제공 중합체(350)에 의해 액정 분자(31)들은 앞서 설명한 방향으로 선경사를 가지도록 배향 방향이 정해진다. 따라서, 전기장 생성 전극에 전압을 가하지 않은 상태에서도 액정 분자(31)들은 서로 다른 네 방향으로 선경사를 가지고 배열하게 된다.
그 결과, 하나의 화소 중 상부 부화소 또는 하부 부화소 각각의 영역에서 액정 분자(31)들이 총 네 방향으로 선경사를 가지게 된다.
도 18과 같은 중합체를 이용한 선 경사는 색필터의 미세 가지부가 제공하는 액정 제어력만으로는 텍스쳐를 줄이지 못하는 경우에 부수적으로 사용된다.
도 18에서는 액정층에 광반응 물질을 포함하는 실시예를 중심으로 기술하였지만, 배향막에 광반응 물질을 포함시키는 경우도 이에 준하여 형성된다.
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.
100: 하부 표시판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 154: 반도체
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 191: 화소 전극
200: 상부 표시판 230: 색필터
270: 공통 전극 3: 액정층
300: 표시 패널 31: 액정 분자
400: 게이트 구동부 500: 데이터 구동부

Claims (22)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극,
    상기 제1 절연 기판과 이격되어 마주하는 제2 절연 기판, 및
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고,
    상기 화소 전극은,
    복수의 방향으로 연장된 제1 미세 가지부를 포함하는 제1 부화소 전극, 및
    상기 제1 부화소 전극을 중심으로 분리되어 있으며, 제2 미세 가지부를 포함하는 제2 부화소 전극을 포함하고,
    일 화소는 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극을 포함하며,
    상기 일 화소 내에서 상기 게이트선의 연장 방향으로 인접한 상기 제1 미세 가지부와 상기 제2 미세 가지부의 연장 방향은 평행하고,
    일 화소 영역은 고계조 화소 영역 및 저계조 화소 영역을 포함하고,
    상기 박막 트랜지스터는,
    상기 고계조 화소 영역과 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터,
    상기 저계조 화소 영역과 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터, 및
    상기 제2 박막 트랜지스터 및 기준 전압선과 연결된 제3 박막 트랜지스터를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 곡면형인 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 하나이고, 상기 제2 부화소 전극은 두 개이며,
    상기 두 개의 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극의 좌우에 각각 위치하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 두 개의 제2 부화소 전극은 서로 연결된 액정 표시 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 십자 줄기부 및 상기 십자 줄기부의 중앙에 위치하는 확장부를 더 포함하고, 상기 제1 미세 가지부는 상기 십자 줄기부에서 연장되는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 확장부의 평면 형태는 다각형 및 유사 다각형 중 어느 하나인 액정 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 액정 분자의 배열 방향에 따라 구분되는 4 영역을 포함하고,
    상기 제2 부화소 전극은 액정 분자의 배열 방향에 따라 구분되는 2 영역을 포함하고,
    상기 두 개의 제2 부화소 전극은 액정 분자의 배열 방향이 서로 다른 액정 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 상기 게이트선 위에 위치하는 반도체층을 더 포함하고,
    상기 게이트선은 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며,
    상기 데이터선은 상기 반도체층 위에 위치하며 소스 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 제1 박막 트랜지스터와 연결되고,
    상기 제2 부화소 전극은 제2 박막 트랜지스터와 연결되는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 게이트선과 동일한 층에 위치하는 연결 신호선을 더 포함하고,
    상기 연결 신호선은 상기 제1 박막 트랜지스터 및 상기 제1 부화소 전극과 전기적으로 연결된 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 연결 신호선은 상기 화소 전극을 상기 게이트선 연장 방향으로 가로지르는 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 기준 전압선은,
    상기 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극 사이에 위치하는 세로부 및 상기 세로부를 연결하는 가로부를 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 제1 박막 트랜지스터는 상기 제2 부화소 전극에 연결되고,
    상기 제2 박막 트랜지스터는 상기 제1 부화소 전극에 연결되고,
    상기 제1 부화소 전극의 면적은 상기 복수의 제2 부화소 전극의 면적보다 큰 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 게이트선과 동일한 층에 위치하는 연결 신호선을 더 포함하고,
    상기 연결 신호선은 상기 제2 박막 트랜지스터 및 상기 제1 부화소 전극과 전기적으로 연결된 액정 표시 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 액정 분자의 배열 방향에 따라 구분되는 2 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    인접한 화소 영역이 포함하는 복수의 상기 제1 부화소 전극은 액정 분자의 배열에 따라 구분되는 4 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제1항에서,
    상기 게이트선 위에 위치하는 게이트 절연막,
    상기 데이터선 위에 위치하는 보호막, 및
    상기 보호막 위에 위치하는 색필터를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 보호막 위에 위치하는 차광 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제18항에서,
    상기 색필터는 상기 게이트선 연장 방향에 따라 동일한 색상인 액정 표시 장치.
  21. 제9항에서,
    상기 화소 전극과 동일한 층에 위치하며, 상기 데이터선과 중첩하는 보조 신호선을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  22. 제9항에서,
    상기 게이트선과 동일한 층에 위치하며, 상기 기준 전압선의 세로부와 중첩하는 더미 전극 패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
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