KR102416410B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판의 상부에 제1 및 제2 화소 전극이 배치되는 제1 표시판, 제1 기판과 대향되도록 배치되는 제2 기판의 상부에 공통 전극이 배치되는 제2 표시판 및 제1 및 제2 표시판 사이에 개재되는 복수의 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하고, 공통 전극에는 전압이 인가되지 않고, 제1 및 제2 화소 전극에는 서로 다른 레벨의 전압이 각각 인가되는 경우, 복수의 액정 분자는 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 배향되어 블랙 상태를 표시한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나이다. 액정 표시 장치는 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 배치되는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가함으로써 액정층에 전기장을 생성하고, 이를 통해 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
한편, 액정 분자들은 배향막을 이용하여 제어될 수 있으나, 액정 분자들과 배향막의 조화, 배향막 재료의 신뢰성 및 공정성 등의 문제가 있다. 특히, 배향막 공정 조건에 따른 인쇄성 및 두께 산포 등에 따른 얼룩이 발생될 수 있으며, 재료 기인성으로 인한 잔상이 발생할 수도 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배향막 없이 액정 분자들의 배향을 제어할 수 있는 액정 표시 장치를 제공한다.
또한, 배향막 없이 액정 분자들의 배향을 제어함에 따라, 배향막 두께 산포, 배향 불량 등에 의한 얼룩 문제 등을 개선할 수 있는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판의 상부에 배치되는 제1 화소 전극 및 상기 제1 기판의 상부에 배치되되 상기 제1 화소 전극과 절연되는 제2 화소 전극을 갖는 제1 표시판, 상기 제1 기판과 대향되는 제2 기판 및 상기 제2 기판의 상부에 배치되는 공통 전극을 갖는 제2 표시판 및 상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재되는 복수의 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하고, 상기 공통 전극에는 전압이 인가되지 않고, 상기 제1 및 제2 화소 전극에는 서로 다른 레벨의 전압이 각각 인가되는 블랙 상태의 경우, 상기 복수의 액정 분자는 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 배향된다.
또한, 상기 제1 화소 전극의 상부, 상기 제2 화소 전극의 상부 및 상기 공통 전극의 상부에는 배향막이 배치되지 않을 수 있다.
또한, 상기 제1 화소 전극의 상부, 상기 제2 화소 전극의 상부 및 상기 공통 전극의 상부에는 배향막이 배치되지 않을 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 화소 전극은 서로 교대로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 화소 전극은 복수의 제1 가지 전극을 포함하고, 상기 제2 화소 전극은 복수의 제2 가지 전극을 포함하며, 상기 복수의 제1 가지 전극과 상기 복수의 제2 가지 전극은 서로 교대로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 화소 전극은 상기 블랙 상태에서 서로 다른 전압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 제1 표시판은, 일 전극이 상기 제1 화소 전극과 연결되며 게이트 전극이 제i 게이트 라인과 연결되는 제1 스위칭 소자; 및 일 전극이 상기 제2 화소 전극과 연결되며 게이트 전극이 상기 제i 게이트 라인과 연결되는 제2 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 스위칭 소자는 제j 데이터 라인과 연결되며 상기 제2 스위칭 소자는 상기 제j+1 데이터 라인과 연결될 수 있다.
또한, 상기 블랙 상태에서, 상기 제j 데이터 라인을 통해 상기 제1 화소 전극에 제공되는 전압의 레벨과, 상기 제j+1 데이터 라인을 통해 상기 제2 화소 전극에 인가되는 전압의 레벨은 서로 다를 수 있다.
또한, 화이트 구동 시, 상기 공통 전극에 공통 전압이 인가되고, 상기 제1 및 제2 화소 전극에 서로 동일한 레벨의 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 제1 가지 전극을 갖는 제1 화소 전극 및 복수의 제2 가지 전극을 갖는 제2 화소 전극을 포함하는 제1 표시판, 상기 제1 및 제2 화소 전극과 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 공통 전극을 갖는 제2 표시판 및 상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재되는 복수의 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하고, 상기 복수의 제1 가지 전극 및 상기 복수의 제2 가지 전극은 서로 교대로 배치되고, 상기 복수의 액정 분자가 상기 제1 표시판을 기준으로 수직으로 배향되는 블랙 상태에서, 상기 복수의 제1 가지 전극 및 상기 복수의 제2 가지 전극은 서로 다른 전압이 인가된다.
또한, 상기 공통 전극은 상기 블랙 상태에서 전압이 인가되지 않을 수 있다.
또한, 상기 제1 화소 전극의 상부, 상기 제2 화소 전극의 상부 및 공통 전극의 상부에는 배향막이 배치되지 않을 수 있다.
또한, 상기 제1 표시판은, 일 전극이 상기 제1 화소 전극과 연결되며 게이트 전극이 제i 게이트 라인과 연결되는 제1 스위칭 소자; 및 일 전극이 상기 제2 화소 전극과 연결되며 게이트 전극이 상기 제i 게이트 라인과 연결되는 제2 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 스위칭 소자는 제j 데이터 라인과 연결되며 상기 제2 스위칭 소자는 상기 제j+1 데이터 라인과 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 화소 전극은 상기 블랙 상태에서 상기 제1 스위칭 소자의 스위칭 동작을 통해 상기 제j 데이터 라인으로부터 제j 데이터 신호를 인가받고, 상기 제2 화소 전극은 상기 블랙 상태에서 상기 제2 스위칭 소자의 스위칭 동작을 통해 상기 제j+1 데이터 라인으로부터 제j+1 데이터 신호를 인가받으며, 상기 제j 데이터 신호와 상기 제j+1 데이터 신호는 전압 레벨이 서로 다를 수 있다.
또한, 화이트 구동 시, 상기 공통 전극에 공통 전압이 인가되고, 상기 제1 및 제2 화소 전극에 서로 동일한 레벨의 전압이 인가될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
별도의 배향막을 필요로 하지 않음으로써 배향막 공정 조건에 따른 인쇄성 및 두께 산포에 의해 발생되는 얼룩, 배향막 재료 기인성으로 인해 생성되는 잔상 문제, 이물 불량 및 요고레(Yogore) 등의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소부의 일 실시예를 나타낸 등가 회로도이다.
도 3은 A 영역 내의 화소부를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2구성요소일 수 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다. 다만, 본 명세서에서는 본 발명에 따른 표시 장치를 액정 표시 장치를 예로 들어 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니며 유기 발광 표시 장치의 경우에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시 패널(110), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130) 및 타이밍 제어부(140)를 포함할 수 있다.
표시 패널(110)은 화상을 표시하는 패널이다. 표시 패널(110)은 하부 표시판(10, 도 3 참조), 상기 하부 표시판(10, 도 3 참조)에 대향하는 상부 표시판(20, 도 3 참조) 및 그 사이에 개재되는 복수의 액정 분자를 갖는 액정층(30, 도 3 참조)을 포함할 수 있다. 즉, 표시 패널(110)은 액정 패널일 수 있다.
표시 패널(110)은 복수의 게이트 라인(SL1 내지 SLn) 및 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)과 연결된다. 또한, 표시 패널(110)은 복수의 게이트 라인(SL1 내지 SLn) 중 하나와 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm) 중 하나와 연결되는 복수의 화소부(PX)를 포함한다. 복수의 게이트 라인(SL1 내지 SLn), 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm) 및 복수의 화소부(PX)는 표시 패널(110)의 하부 표시판(10, 도 3 참조) 상에 형성될 수 있으며, 각 라인들은 서로 절연되어 배치된다.
복수의 화소부(PX)는 일 실시예로 매트릭스 형상으로 배치될 수 있다. 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)은 일 실시예로 하부 표시판(10, 도 3 참조) 상에 제1 방향(d1)을 따라 연장될 수 있으며, 복수의 게이트 라인(SL1 내지 SLn)은 제1 방향(d1)과 교차되는 제2 방향(d2)을 따라 연장될 수 있다. 도 1을 기준으로 제1 방향(d1)은 열 방향이며, 제2 방향(d2)은 행 방향이다. 복수의 화소부(PX)는 연결된 복수의 게이트 라인(SL1 내지 SLn) 중 하나로부터 제공되는 게이트 신호에 응답하여, 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm) 중 하나로부터 데이터 신호를 제공받는다.
데이터 구동부(120)는 일 실시예로 쉬프트 레지스터(shift register), 래치(latch) 및 디지털-아날로그 변환부(DAC) 등을 포함할 수 있다. 데이터 구동부(120)는 타이밍 제어부(140)로부터 제1 제어 신호(CONT1) 및 영상 데이터(DATA)를 제공받을 수 있다. 데이터 구동부(120)는 제1 제어 신호(CONT1)에 대응하여 기준 전압을 선택할 수 있으며, 선택된 기준 전압에 따라 입력되는 디지털 파형의 영상 데이터(DATA)를 복수의 데이터 신호(D1 내지 Dm)로 변환할 수 있다. 데이터 구동부(120)는 생성된 복수의 데이터 신호(D1 내지 Dm)를 표시 패널(110)로 제공할 수 있다.
게이트 구동부(130)는 타이밍 제어부(140)로부터 제2 제어 신호(CONT2)를 제공받을 수 있다. 게이트 구동부(130)는 제공받은 제2 제어 신호(CONT2)에 따라 복수의 게이트 신호(S1 내지 Sn)를 표시 패널(110)에 제공할 수 있다.
타이밍 제어부(140)는 외부로부터 영상 신호(R, G, B) 및 이의 제어 신호(CS)를 입력 받을 수 있다. 제어 신호(CS)는 일 실시예로 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클럭 신호(MCLK) 및 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함할 수 있다. 타이밍 제어부(140)는 외부로부터 제공받은 신호들을 표시 패널(110)의 동작 조건에 적합하도록 처리한 이후, 영상 데이터(DATA), 제1 제어 신호(CONT1) 및 제2 제어 신호(CONT2)를 생성할 수 있다. 제1 제어 신호(CONT1)는 영상 데이터(DATA)의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH) 및 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 복수의 데이터 신호(D1 내지 Dm)의 인가를 제어하는 로드 신호(TP) 등을 포함할 수 있다. 제2 제어 신호(CONT2)는 복수의 게이트 신호(S1 내지 Sn)의 출력 시작을 지시하는 스캔 개시 신호(STV) 및 스캔 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 등을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 전원 제공부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 전원 제공부는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 동작 전원을 공급할 수 있으며, 공통 라인(도면 미도시)을 통해 표시 패널(110)에 공통 전압(Vcom)을 제공할 수 있다. 공통 라인은 전원 제공부로부터 제공되는 공통 전압(Vcom)을 표시 패널(110)의 공통 전극에 공급하기 위한 배선일 수 있다. 공통 라인은 표시 패널(110)의 일측에 일 방향을 따라 연장되어 배치될 수 있다. 여기서 공통 라인은 일 실시예로 상부 기판(20, 도 3 참조)에 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 도시된 화소부의 일 실시예를 나타낸 등가 회로도이다.
도 2를 참조하면, 화소부(A)는 제1 스위칭 소자(TR1), 제2 스위칭 소자(TR2), 제1 화소 전극(PE1) 및 제2 화소 전극(PE2)을 포함할 수 있다.
제1 스위칭 소자(TR1)는 게이트 전극이 제i 게이트 라인(SLi)과 연결되고, 일 전극이 제j 데이터 라인(DLj)과 연결되며, 타 전극이 제1 화소 전극(PE1)과 연결될 수 있다. 제1 스위칭 소자(TR1)의 일 전극은 일 실시예로 소스 전극일 수 있으며, 타 전극은 일 실시예로 드레인 전극일 수 있다. 제1 화소 전극(PE1)은 공통 전극(Vcom)과의 관계에서 제1 액정 커패시터(Clc1)를 형성할 수 있다.
제2 스위칭 소자(TR2)는 게이트 전극이 제i 게이트 라인(SLi)과 연결되고, 일 전극이 제j+1 데이터 라인(DLj+1)과 연결되며, 타 전극이 제2 화소 전극(PE2)과 연결될 수 있다. 제2 스위칭 소자(TR2)의 일 전극은 일 실시예로 소스 전극일 수 있으며, 타 전극은 일 실시예로 드레인 전극일 수 있다. 제2 화소 전극(PE2)은 공통 전극(Vcom)과의 관계에서 제2 액정 커패시터(Clc2)를 형성할 수 있다.
제1 스위칭 소자(TR1)는 제i 게이트 라인(SLi)으로부터 제공받은 제i 게이트 신호(Si)에 응답하여 턴 온 되어, 제j 데이터 라인(DLj)으로부터 제공받은 제j 데이터 신호(Dj)를 제1 화소 전극(PE1)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 제1 액정 커패시터(Clc1)는 제1 화소 전극(PE1)에 인가되는 전압과 공통 전극(Vcom)에 인가되는 공통 전압의 전압 차를 충전할 수 있다. 한편, 제2 스위칭 소자(TR2)는 제i 게이트 라인(SLi)으로부터 제공받은 제i 게이트 신호(Si)에 응답하여 턴 온 되어, 제j+1 데이터 라인(DLj+1)으로부터 제공받은 제j+1 데이터 신호(Dj+1)를 제2 화소 전극(PE2)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 제2 액정 커패시터(Clc2)는 제2 화소 전극(PE2)에 인가되는 전압과 공통 전극(Vcom)에 인가되는 공통 전압의 전압 차만큼의 전압을 충전할 수 있다.
도 3은 A 영역 내의 화소부를 간략하게 나타낸 도면이다. 한편, 도 2에 도시한 제1 및 제2 화소 전극(PE1, PE2)은 각각 도 3에서 241, 251로 도시하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 표시판(10), 상부 표시판(20) 및 액정층(30)을 포함할 수 있다. 상부 표시판(20)은 하부 표시판(10)과 대향되도록 배치될 수 있다. 하부 표시판(10)은 일 실시예로 상부 표시판(20)과 실링(sealing)을 통해 합착될 수 있다.
하부 표시판(10)은 하부 기판(210), 하부 기판(210)의 상부에 배치되는 게이트 절연막(220), 게이트 절연막(220) 상부에 배치되는 제2 보호막(230) 및 제2 보호막(230)의 상부에 배치되는 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)을 포함할 수 있다.
하부 기판(210)은 일 실시예로 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 LTPS(Crystalline silicon) 기판일 수 있으며, 복수의 스위칭 소자가 배치되는 어레이 기판일 수 있다.
게이트 절연막(220)은 하부 기판(210)의 상부에 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 게이트 절연막(220)은 하부 기판(210)과 게이트 절연막(220) 사이에 배치되는 게이트 전극 및 게이트 라인의 상부에 배치될 수 있으며, 이에 대해서는 도 8을 참조하여 후술하기로 한다. 게이트 절연막(220)은 일 실시예로 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(220)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층들을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
제2 보호막(230)은 게이트 절연막(220)의 상부에 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 보호막(230)은 컬러 필터의 상부에 배치될 수 있으나, 이에 대해서는 도 8을 참조하여 후술하기로 한다. 제2 보호막(230)은 질화 규소와 산화 규소 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물로 형성될 수 있다. 제2 보호막(230)은 컬러 필터의 상부가 들뜨는 것을 방지하고, 컬러 필터로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(30)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 야기될 수 있는 잔상 등의 불량을 방지할 수 있다.
제1 화소 전극(240)은 제2 화소 전극(250)과 절연되도록 제2 보호막(230)의 상부에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)은 일 실시예로 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)은 서로 다른 전압이 인가될 수 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 화소 전극(240, 250) 사이에 전계(electric field)가 형성될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)은 도 3에 도시된 바와 같이 서로 동일 층에 배치될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 서로 다른 층에 형성될 수도 있다.
제1 화소 전극(240)은 직사각형 모양의 제1 줄기 전극(242) 및 이로부터 소정의 경사각을 이루는 복수의 제1 가지 전극(241)을 포함할 수 있다. 제2 화소 전극(250)은 십자 모양의 제2 줄기 전극(252) 및 이로부터 소정의 경사각을 이루는 복수의 제2 가지 전극(252)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 줄기 전극(242) 및 제2 줄기 전극(252)에 의해 나누어지는 부영역 내에 존재하는 복수의 제1 및 제2 가지 전극끼리는 서로 평행하도록 배치될 수 있다. 한편, 복수의 제1 및 제2 가지 전극(241, 251) 간에는 서로 소정의 간격을 갖도록 이격되어 배치될 수 있으며, 각 가지 전극 간의 간격은 서로 다르게 형성될 수도 있다.
제1 화소 전극(240)은 제1 스위칭 소자(TFT1)의 스위칭 동작을 통해 제1 화소 전압을 제공받을 수 있으며, 제2 화소 전극(250)은 제2 스위칭 소자(TFT2)의 스위칭 동작을 통해 제2 화소 전압을 제공받을 수 있다. 제1 화소 전극(240)과 제1 스위칭 소자(TFT1)의 연결 및 배치 구조와 제2 화소 전극(250)과 제2 스위칭 소자(TFT2)의 연결 및 배치 구조는 특별히 제한되지는 않는다. 따라서, 제1 화소 전극(240)이 제2 화소 전극(250)과 서로 절연되도록 배치되어 서로 다른 전압을 인가받을 수 있는 경우라면, 다양한 구조로 형성될 수 있다.
상부 표시판(20)은 상부 기판(270) 및 상부 기판(270)의 상부에 배치되는 공통 전극(280)을 포함할 수 있다.
상부 기판(300)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 형성될 수 있다.
상부 기판(300)의 상부에는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 지칭되며 빛샘을 막아주는 차광 부재 또는 오버코트층이 배치될 수 있다. 액정층(30)은 하부 표시판(10) 및 상부 표시판(20) 사이에 개재될 수 있다. 액정층(30)은 복수의 액정 분자(260)를 포함할 수 있으며, 이때 복수의 액정 분자(260)들은 일 실시예로 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 전계가 형성되는 경우 형성된 전계에 수직 방향으로 배열될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)의 상부에 배향막이 배치되지 않는다. 또한, 공통 전극(280)의 상부에도 배향막이 배치되지 않는다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 액정 표시 장치의 구동방법을 설명하기로 한다.
도 4는 블랙(black) 상태에서 복수의 액정 분자(260)들의 배향 상태를 도 3의 B 영역을 기준으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 블랙 상태에서, 공통 전극(280)에는 전압이 인가되지 않을 수 있으며, 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)에는 각각 제1 화소 전압(a) 및 제2 화소 전압(b)이 인가될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 화소 전압(a, b)은 서로 전압 레벨이 다를 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 공통 전극(280)에 전압이 인가되지 않으므로, 공통 전극(280)과 제1 및 제2 화소 전극(240, 250) 사이에는 전계가 형성되지 않는다. 이에 반해, 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)은 서로 다른 레벨을 갖는 제1 및 제2 화소 전압(a, b)이 인가됨에 따라 전위 차에 의해 수평 전계가 형성될 수 있다.
예를 들면, 제1 화소 전압(a)은 7V일 수 있으며, 제2 화소 전압(b)은 0V일 수 있다. 이 경우 제1 및 제2 화소 전압(a, b) 간의 전위 차에 의해 수평 전계가 형성되며, 음의 유전율 이방성을 가지는 복수의 액정 분자(260)는 상기 수평 전계에 수직 방향, 즉 하부 기판(210)을 기준으로 실질적으로 수직 방향으로 배향될 수 있다.
이에 따라, 하부 표시판(10)의 외측에 배치되는 하부 편광판(도면 미도시) 및 하부 표시판(10)을 통과한 빛은 수직 방향으로 배향된 복수의 액정 분자(260)들에 의해 편광 상태가 변화되지 않은 채 상부 표시판(20)을 통과하게 된다. 이때, 상부 표시판(20)을 통과한 빛은 상부 표시판(20)의 외측에 배치되는 상부 편광판(도면 미도시)을 통과하지 못하므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 각각의 화소부가 빛을 투과시키지 않는 블랙 상태가 된다.
도 5는 블랙 상태에서 최대 광 투과율을 갖는 풀 화이트(white) 상태로 변화할 때의 복수의 액정 분자(260)들의 배향 상태를 도 3의 B 영역을 기준으로 설명하기 위한 도면이다. 다만, 도 4와의 구분을 위해 B'로 표기하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 블랙 상태에서 풀 화이트 상태로 변화되는 경우, 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)에 서로 동일한 레벨의 제1 및 제2 화소 전압(a', b')을 인가함에 따라 전압 차이를 없애 수평 방향으로의 전계를 제거함과 동시에, 공통 전극(280)에 공통 전압을 인가하여 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)과의 관계에서 수직 전계를 형성할 수 있다.
예를 들어, 공통 전극(280)에는 약 6 내지 7V의 공통 전압이 인가되며, 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)은 모두 약 12V의 전압이 인가될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)은 서로 전압 차가 없어 수평 방향의 전계가 형성되지 않으나, 공통 전극(280)과의 관계에서 전압 차로 인해 수직 방향의 전계가 형성된다. 이에 따라, 복수의 액정 분자(260)는 수직 방향의 전계에 수직한 방향으로 배향될 수 있으며, 풀 화이트 상태의 경우에는 하부 기판(210)과 평행하도록 배향될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 블랙 상태의 경우 공통 전극(280)에 전압을 인가하지 않으며, 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)에 서로 다른 레벨의 전압을 인가함으로써, 복수의 액정 분자(260)가 하부 기판(210)을 기준으로 수직으로 배향될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화이트 상태의 경우, 공통 전극(280)에 소정의 전압을 인가하고, 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)에는 서로 동일한 전압(공통 전극(280)에 인가되는 전압과는 상이)을 인가시킴으로써, 복수의 액정 분자(260)가 하부 기판(210)과 평행하도록 배향될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이 복수의 액정 분자(260)들을 배향시킴으로써, 별도의 배향막을 필요로 하지 않을 수 있다. 이에 따라, 배향막 공정 조건에 따른 인쇄성 및 두께 산포에 의해 발생되는 얼룩, 배향막 재료 기인성으로 인해 생성되는 잔상 문제, 이물 불량 및 요고레(Yogore) 등의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 블랙 상태에서는 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)에 서로 다른 전압이 인가되고, 블랙 상태가 아닌 경우에는 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)에 서로 동일한 전압이 인가되는 경우라면 각 화소 전극의 구조 및 화소 전극과 연결되는 스위칭 소자와의 연결 관계 등은 다양한 실시예로 구현될 수 있다.
예를 들어 도 2를 참조하면, 블랙 상태에서는 공통 전극(Vcom)에 전압이 인가되지 않으며, 제1 화소 전극(PE1)에 인가되는 제j 데이터 신호(Dj)의 전압 레벨과 제2 화소 전극(PE2)에 인가되는 제j+1 데이터 신호(Dj+1)의 전압 레벨은 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 공통 전극(280)에 전압이 인가되지 않으므로, 공통 전극(280)과 제1 및 제2 화소 전극(PE1, PE2) 사이에는 전계가 형성되지 않는다. 이에 반해, 제1 및 제2 화소 전극(PE1, PE2)은 서로 다른 레벨을 갖는 전압이 인가됨에 따라 전위 차에 의한 수평 전계가 형성될 수 있다. 이에 따라, 음의 유전율 이방성을 가지는 복수의 액정 분자(260)는 상기 수평 전계에 수직 방향, 즉 하부 기판(210)을 기준으로 실질적으로 수직 방향으로 배향될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 각각의 화소부가 빛을 투과시키지 않는 블랙 상태가 된다.
한편, 블랙 상태에서 최대 광 투과율을 갖는 풀 화이트(white) 상태로 변화할 때, 서로 동일한 레벨을 갖는 제j 및 제j+1 데이터 신호(Dj, Dj+1)가 각각 제1 및 제2 화소 전극(PE1, PE2)에 인가됨에 따라 수평 방향으로의 전계를 제거함과 동시에, 공통 전극(280)에 공통 전압을 인가하여 제1 및 제2 화소 전극(240, 250)과의 관계에서 실질적으로 수직한 전계를 형성할 수 있다.
이에 따라, 복수의 액정 분자(260)는 형성된 전계에 수직한 방향으로 배향될 수 있으며, 특히 최대 광 투과율을 갖는 풀 화이트 상태의 경우에는 하부 기판(210)과 평행하도록 배향될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 액정 분자(260)들을 상술한 구동방법에 의해 배향시킴으로써, 별도의 배향막을 필요로 하지 않을 수 있다. 이에 따라, 배향막 공정 조건에 따른 인쇄성 및 두께 산포에 의해 발생되는 얼룩, 배향막 재료 기인성으로 인해 생성되는 잔상 문제, 이물 불량 및 요고레(Yogore) 등의 발생을 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 않는 것으로 이해해야 한다.
10: 하부 표시판
20: 상부 표시판
30: 액정층
110: 표시 패널
120: 데이터 구동부
130: 게이트 구동부
140: 타이밍 제어부

Claims (16)

  1. 제1 기판, 상기 제1 기판의 상부에 배치되는 제1 화소 전극 및 상기 제1 기판의 상부에 배치되되 상기 제1 화소 전극과 절연되는 제2 화소 전극을 갖는 제1 표시판;
    상기 제1 기판과 대향되는 제2 기판 및 상기 제2 기판의 상부에 배치되는 공통 전극을 갖는 제2 표시판; 및
    상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재되는 복수의 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하고,
    상기 공통 전극에는 전압이 인가되지 않고, 상기 제1 및 제2 화소 전극에는 서로 다른 레벨의 전압이 각각 인가되는 블랙 상태의 경우, 상기 복수의 액정 분자는 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 배향되는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극의 상부, 상기 제2 화소 전극의 상부 및 상기 공통 전극의 상부에는 배향막이 배치되지 않는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 화소 전극은 서로 교대로 배치되는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극은 복수의 제1 가지 전극을 포함하고, 상기 제2 화소 전극은 복수의 제2 가지 전극을 포함하며,
    상기 복수의 제1 가지 전극과 상기 복수의 제2 가지 전극은 서로 교대로 배치되는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 화소 전극은 상기 블랙 상태에서 서로 다른 전압이 인가되는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 표시판은,
    일 전극이 상기 제1 화소 전극과 연결되며 게이트 전극이 제i 게이트 라인과 연결되는 제1 스위칭 소자; 및 일 전극이 상기 제2 화소 전극과 연결되며 게이트 전극이 상기 제i 게이트 라인과 연결되는 제2 스위칭 소자를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자는 제j 데이터 라인과 연결되며 상기 제2 스위칭 소자는 제j+1 데이터 라인과 연결되는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 블랙 상태에서, 상기 제j 데이터 라인을 통해 상기 제1 화소 전극에 제공되는 전압의 레벨과, 상기 제j+1 데이터 라인을 통해 상기 제2 화소 전극에 인가되는 전압의 레벨은 서로 다른 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    화이트 구동 시, 상기 공통 전극에 공통 전압이 인가되고, 상기 제1 및 제2 화소 전극에 서로 동일한 레벨의 전압이 인가되는 액정 표시 장치.
  10. 복수의 제1 가지 전극을 갖는 제1 화소 전극 및 복수의 제2 가지 전극을 갖는 제2 화소 전극을 포함하는 제1 표시판;
    상기 제1 및 제2 화소 전극과 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 공통 전극을 갖는 제2 표시판; 및
    상기 제1 및 제2 표시판 사이에 개재되는 복수의 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하고,
    상기 복수의 제1 가지 전극 및 상기 복수의 제2 가지 전극은 서로 교대로 배치되고,
    상기 복수의 액정 분자가 상기 제1 표시판을 기준으로 수직으로 배향되는 블랙 상태에서, 상기 복수의 제1 가지 전극 및 상기 복수의 제2 가지 전극은 서로 다른 전압이 인가되는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 블랙 상태에서 전압이 인가되지 않는 액정 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극의 상부, 상기 제2 화소 전극의 상부 및 공통 전극의 상부에는 배향막이 배치되지 않는 액정 표시 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 표시판은,
    일 전극이 상기 제1 화소 전극과 연결되며 게이트 전극이 제i 게이트 라인과 연결되는 제1 스위칭 소자; 및
    일 전극이 상기 제2 화소 전극과 연결되며 게이트 전극이 상기 제i 게이트 라인과 연결되는 제2 스위칭 소자를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자는 제j 데이터 라인과 연결되며 상기 제2 스위칭 소자는 제j+1 데이터 라인과 연결되는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극은 상기 블랙 상태에서 상기 제1 스위칭 소자의 스위칭 동작을 통해 상기 제j 데이터 라인으로부터 제j 데이터 신호를 인가받고,
    상기 제2 화소 전극은 상기 블랙 상태에서 상기 제2 스위칭 소자의 스위칭 동작을 통해 상기 제j+1 데이터 라인으로부터 제j+1 데이터 신호를 인가받으며,
    상기 제j 데이터 신호와 상기 제j+1 데이터 신호는 전압 레벨이 서로 다른 액정 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    화이트 구동 시, 상기 공통 전극에 공통 전압이 인가되고, 상기 제1 및 제2 화소 전극에 서로 동일한 레벨의 전압이 인가되는 액정 표시 장치.
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