KR20070082752A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20070082752A
KR20070082752A KR1020060015779A KR20060015779A KR20070082752A KR 20070082752 A KR20070082752 A KR 20070082752A KR 1020060015779 A KR1020060015779 A KR 1020060015779A KR 20060015779 A KR20060015779 A KR 20060015779A KR 20070082752 A KR20070082752 A KR 20070082752A
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pixel electrodes
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김현영
박용한
이재영
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삼성전자주식회사
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Abstract

텍스쳐 발생을 억제하여 휘도를 증가시키고 순간 잔상이 발생하지 않는 액정 표시 장치가 제공된다. 이러한 액정 표시 장치는, 각각 도메인을 정의하는 다수의 서브 화소 전극과, 이웃하는 서브 화소 전극을 연결하며 노치가 형성된 연결부로 이루어진 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판과, 각 서브 화소 전극에 대응하는 영역에 개구부가 형성된 공통 전극을 포함하는 공통 전극 표시판과, 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
액정 표시 장치, 텍스쳐, 휘도, 중소형

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display}
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 1b는 도 1a의 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅰb-Ⅰb'선을 따라 절개한 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅰc-Ⅰc'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이다. 도 3a는 도 1a의 박막 트랜지스터 표시판과 도 2의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 3b는 도 3a의 액정 표시 장치를 Ⅲb-Ⅲb'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 도 1a의 P 부분을 확대한 확대 배치도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 변형 실시예들이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 절연 기판 22: 게이트선
24: 게이트선 끝단 26: 게이트 전극
27, 27a, 27b: 차광 패턴 28: 유지 전극선
29: 유지 전극 40: 반도체층
55, 56: 저항성 접촉층 62: 데이터선
65: 소스 전극 66: 드레인 전극
67: 드레인 전극 확장부 74, 76, 78: 접촉 구멍
82: 화소 전극 82a, 82b, 82c: 서브 화소 전극
83, 83a, 83b: 연결부 86: 보조 게이트선 끝단
88: 보조 데이터선 끝단 90: 공통 전극
92: 개구부 94: 블랙 매트릭스
96: 절연 기판 98: 색필터
100: 박막 트랜지스터 표시판 200: 공통 전극 표시판
300: 액정층 310: 액정 분자
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 텍스쳐 발생을 억제하여 휘도를 높일 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
그 중에서도 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시 판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 모드 액정 표시 장치는 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다. 여기에서 기준 시야각이란 대비비가 1:10인 시야각 또는 계조간 휘도 반전 한계 각도를 의미한다.
수직 배향 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위한 수단으로는 화소 전극에 절개부를 형성하는 방법과 화소 전극 위에 돌기를 형성하는 방법 등이 있다. 이와 같이 절개부 또는 돌기를 이용하여 하나의 화소를 다수의 도메인으로 분할한 후 절개부 또는 돌기로 액정 분자가 기우는 방향을 결정할 수 있으므로, 이들을 사용하여 액정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 기준 시야각을 넓힐 수 있다. 특히 중소형 액정 표시 장치의 경우, 개구율을 확보하기 위해 화소 전극을 다수의 사각형 서브 화소 전극으로 분할하고 공통 전극에 각 도메인에 해당하는 부분에 개구부를 형성하여 액정 분자가 개구부를 향하여 기울어지도록 함으로써 기준 시야각을 넓힐 수 있다.
이러한 종래 기술에 의한 액정 표시 장치, 특히 중소형 액정 표시 장치의 경우, 각 서브 화소 전극을 연결하는 연결부 주위에 텍스쳐가 발생하는 문제가 있다. 이는 연결부 주위에서 액정 분자가 기울어지는 방향이 서로 반대이기 때문에 서브 화소 전극 안쪽으로 텍스쳐가 넓게 발생하고 이와 함께 휘도가 감소하며 순간 잔상도 심해지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 텍스쳐 발생을 억제하여 휘도를 증가시키고 순간 잔상이 발생하지 않는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 각각 도메인을 정의하는 다수의 서브 화소 전극과, 이웃하는 상기 서브 화소 전극을 연결하며 노치가 형성된 연결부로 이루어진 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판과, 상기 각 서브 화소 전극에 대응하는 영역에 개구부가 형성된 공통 전극을 포함하는 공통 전극 표시판과, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 공통 전극 표시판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 각각 도메인을 정의하는 다수의 서브 화소 전극과, 이웃하는 상기 서브 화소 전극을 연결하며 다수의 연결부로 이루어진 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판과, 상기 각 서브 화소 전극에 대응하는 영역에 개구부가 형성된 공통 전극을 포함하는 공통 전극 표시판과, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 공통 전극 표시판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발 명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면들을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 액정 표시 장치는 게이트선과 데이터선에 의해 정의되는 박막 트랜지스터를 구비하는 박막 트랜지스터 표시판과, 박막 트랜지스터 표시판과 대향하며 공통 전극을 구비하는 공통 전극 표시판과, 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판 사이에 개재되어 액정 분자의 장축이 이들 표시판에 대하여 거의 수직으로 배향되어 있는 액정층을 포함한다.
먼저 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 1b는 도 1a의 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅰb-Ⅰb'선을 따라 절개한 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅰc-Ⅰc'선을 따라 절개한 단면도이다.
절연 기판(10) 위에 가로 방향으로 게이트선(22)이 형성되어 있고, 게이트선(22)에는 돌기의 형태로 이루어진 게이트 전극(26)이 형성되어 있다. 그리고, 게이 트선(22)의 끝에는 다른 층 또는 외부로부터 게이트 신호를 인가받아 게이트선(22)에 전달하는 게이트선 끝단(24)이 형성되어 있고, 게이트선 끝단(24)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다. 이러한 게이트선(22), 게이트 전극(26) 및 게이트선 끝단(24)을 게이트 배선이라고 한다.
또한 절연 기판(10) 위에는 게이트선(22)과 실질적으로 평행하게 가로 방향으로 뻗어 있는 유지 전극선(28)이 형성되어 있다. 유지 전극선(28)으로부터 분지된 유지 전극(29)은 화소 내에는 화소 전극(82)의 가장자리를 따라 형성되어 있다. 이러한 유지 전극선(28) 및 유지 전극(29)을 유지 전극 배선이라고 한다. 액정 표시 장치의 개구율을 높이기 위해 유지 전극 배선(28, 29)은 화소 전극(82)의 가장자리를 따라 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 화소 전극(82)과 일정한 유지 용량을 형성할 수 있는 조건을 만족하는 범위에서 유지 전극 배선(28, 29)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.
그리고 절연 기판(10) 위에는 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)을 연결하는 연결부(83)와 중첩되도록 차광 패턴(27)이 형성되어 있다. 연결부(83) 주위에는 액정 분자의 비정상 움직임에 의하여 텍스쳐가 발생하므로 차광 패턴(27)은 이러한 텍스쳐에 의한 빛샘을 차단하는 역할을 한다. 차광 패턴(27)은 게이트 배선(22, 24, 26)과 동일한 층에 동일한 물질로 형성될 수 있다. 차광 패턴(27)은 도 1a에 도시된 바와 같이 주위와 절연되어 전기적으로 플로팅(floating)될 수도 있고, 유지 전극 배선(28, 29)와 연결될 수도 있다.
게이트 배선(22, 24, 26), 차광 패턴(27) 및 유지 전극 배선(28, 29)은 알루 미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극 배선(28, 29)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극 배선(28, 29)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선(22, 24, 26), 차광 패턴(27) 및 유지 전극 배선(28, 29)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극 배선(28, 29) 위에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(30) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있다. 이러한 반도체층(40)은 섬형, 선형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서와 같이 게이트 전극(26) 상에 섬형으로 형성될 수 있다. 또한, 반도체층(40)이 선형으로 형성되는 경우, 데이터선(62) 아래에 위치하여 게이트 전극(26) 상부까지 연장된 형상을 가질 수 있다.
반도체층(40)의 위에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항성 접촉층(55, 56)이 형성되어 있다. 이러한 저항성 접촉층(55, 56)은 섬형, 선형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서와 같이 섬형 저항성 접촉층(55, 56)의 경우 드레인 전극(66) 및 소스 전극(65) 아래에 위치하고, 선형의 저항성 접촉층의 경우 데이터선(62)의 아래까지 연장되어 형성될 수 있다.
저항성 접촉층(55, 56) 및 게이트 절연막(30) 위에는 데이터선(62), 소스 전극(65) 및 드레인 전극(66)이 형성되어 있다. 데이터선(62)은 길게 뻗어 있으며 게이트선(22)과 교차하여 화소를 정의한다. 데이터선(62)으로부터 가지 형태로 반도체층(40)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65)이 형성되어 있다. 그리고, 데이터선(62)의 끝에는 다른 층 또는 외부로부터 데이터 신호를 인가받아 데이터선(62)에 전달하는 데이터선 끝단(68)이 형성되어 있고, 데이터선 끝단(68)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다. 드레인 전극(66)은 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 대향하도록 반도체층(40) 상부에 위치한다. 드레인 전극(66)은 반도체층(40) 상부의 막대형 패턴과, 막대형 패턴으로부터 연장되어 넓은 면적을 가지며 접촉 구멍(76)이 위치하는 드레인 전극 확장부(67)를 포함한다. 이러한 데이터선(62), 소스 전극(65), 드레인 전극(66), 드레인 전극 확장부(67) 및 데이터선 끝단(68)을 데이터 배선이라고 한다.
데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)은 크롬, 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속 따위의 하부막(미도시)과 그 위에 위치한 저저항 물질 상부막(미도시)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다. 다층막 구조의 예로는 앞서 설명한 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 또는 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막의 이중막 외에도 몰리브덴막-알루미늄막-몰리브덴막의 삼중막을 들 수 있다.
소스 전극(65)은 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩되고, 드레인 전극(66)은 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 대향하며 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩된다. 여기서, 저항성 접촉층(55, 56)은 반도체층(40)과 소스 전극(65) 및 반도체층(40)과 드레인 전극(66) 사이에 개재되어 이들 사이에 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
드레인 전극 확장부(67)는 유지 전극(29)과 중첩되도록 형성될 수 있으며, 이 때 유지 전극(29)과 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 유지 용량을 형성한다.
데이터선(62), 드레인 전극(66) 및 노출된 반도체층(40) 위에는 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다. 여기서 보호막(70)은 질화규소 또는 산화규소로 이루어진 무기물, 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기물 또는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 이루어진다. 또한, 보호막(70)은 유기막의 우수한 특성을 살리면서도 노출된 반도체층(40) 부분을 보호하기 위하여 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(70)에는 드레인 전극(66) 및 데이터선 끝단(68)을 각각 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(76, 78)이 형성되어 있으며, 보호막(70)과 게이트 절연막(30)에는 게이트선 끝단(24)을 드러내는 접촉 구멍(74)이 형성되어 있다.
보호막(70) 위에는 화소의 모양을 따라 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 화소 전극(82)은 다수의 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)으로 이루어져 있다. 본 실시예에서 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)은 하나의 화소를 세로 방향으로 3개로 분할한 각 영역에 배치되어 있다. 즉 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)은 대략 사각형 형상을 가지고 있으며, 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)을 전기적으로 연결하는 연결부(83)를 제외하고 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)은 서로 분리되어 있다. 즉 서로 이웃하는 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c) 사이에는 이들을 전기적으로 연결하는 연결부(83)가 형성되어 있다. 여기서 연결부(83)는 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이와 같이 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)은 서로 다른 도메인을 형성한다. 앞서 언급한 바와 같이 연결부(83) 주위에서 액정 분자가 기울어지는 방향이 서로 반대가 되어 텍스쳐가 발생할 수 있는데 본 실시예에 따른 연결부(83)는 오목하게 모따기 모양을 가지는 노치를 가짐으로써 액정 분자의 움직임을 효과적으로 제어하여 텍스쳐 발생을 억제할 수 있다. 이러한 노치는 삼각형 또는 사각형 또는 사다리꼴 또는 원반형의 모양을 가질 수 있으며, 각 도메인의 경계에 배열되어 있는 액정 분자들은 이러한 노치를 통하여 안정적이고 규칙적으로 배열할 수 있으므로 연결부(83) 주위에서 얼룩이나 잔상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 연결부(83)에 대해서는 후에 자세히 설명하도록 한다.
또한 보호막(70) 위에는 접촉 구멍(74, 78)을 통하여 각각 게이트선 끝단(24)과 데이터선 끝단(68)과 연결되어 있는 보조 게이트선 끝단(86) 및 보조 데이터선 끝단(88)이 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(82), 보조 게이트선 끝단(86) 및 보조 데이터선 끝단(88)은 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전체 또는 알루미늄 따위의 반사성 도전체로 이루어진다. 보조 게이트선 및 데이터선 끝단(86, 88)은 게이트선 끝단(24) 및 데이터선 끝단(68)과 외부 장치를 접합하는 역할을 한다.
화소 전극(82)은 접촉 구멍(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(66)으로부터 데이터 전압을 인가받는다.
화소 전극(82), 보조 게이트선 끝단(86), 보조 데이터선 끝단(88) 및 보호막(70) 위에는 액정층을 배향할 수 있는 배향막(미도시)이 도포될 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이다. 도 3a는 도 1a의 박막 트랜지스터 표시판과 도 2의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 3b는 도 3a의 액정 표시 장치를 Ⅲb-Ⅲb'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 절연 기판(96) 위에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(94)가 형성되어 있다. 블랙 매 트릭스(94)는 불투명 물질을 증착하고 식각하여 형성할 수 있으며, 빛샘을 방지하여 화질을 개선하는 역할을 한다. 그리고 절연 기판(96) 위에는 화소에 순차적으로 배열되어 있는 적색, 녹색, 청색의 색필터(98)가 형성되어 있다. 색필터(98)는 블랙 매트릭스(94)가 주로 형성되어 있지 않은 화소 영역에 형성되며, 소정의 파장을 갖는 광만을 선택적으로 투과시키는 역할을 한다. 색필터(98) 위에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 개구부(92)를 가지는 공통 전극(90)이 형성되어 있다. 공통 전극(90)에 형성된 개구부(92)는 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)마다 형성되어 있으며, 각 도메인 내의 액정 분자(310)의 움직임을 제어하는 역할을 한다.
여기서 공통 전극(90)과 색필터(98) 사이에는 유기 물질 등으로 이루어진 절연막인 오버코트막(미도시)이 개재될 수 있다. 또한 공통 전극(90) 위에는 액정 분자(310)를 배향하는 배항막(미도시)이 도포될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 공통 전극(90)의 개구부(92)는 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)의 중심부에 배치된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 이와 같은 구조의 박막 트랜지스터 표시판(200)과 공통 전극 표시판(100)을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정 분자(310)로 이루어진 액정층(300)을 형성하여 수직 배향하면 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 이루어진다.
액정층(300)에 포함되어 있는 액정 분자(310)는 화소 전극(82)과 공통 전극(90) 사이에 전계가 인가되지 않은 상태에서 그 방향자가 박막 트랜지스터 표시판 (100)과 공통 전극 표시판(200)에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있고, 음의 유전율 이방성을 가진다. 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)은 화소 전극(82)이 색필터(98)와 대응하여 정확하게 중첩되도록 정렬된다. 이렇게 하면, 화소는 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c) 및 이에 대응하는 공통 전극(90)의 개구부(92)에 의해 다수의 도메인으로 분할된다. 이때, 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c) 상에 위치하는 액정 분자(310)는 해당 개구부(92)를 향해 기울어지게 되어 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)마다 도메인으로 분할된다.
액정 표시 장치는 이러한 기본 구조에 백라이트 등의 요소들을 배치하여 이루어진다.
이하 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 분자의 움직임에 대하여 설명한다.
화소 전극(82)은 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)을 포함한다. 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)은 섬 모양으로 형성되어 화소 전극(82)을 분할한다. 도 3a에서 화소 전극(82)은 실질적으로 직사각형이며, 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)은 화소 전극(82)의 짧은 변과 평행하게 화소 전극(82)을 분할한다. 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)은 실질적으로 정사각형인 것이 바람직하다. 여기서 화소 전극(82)은 3개의 화소가 모여 하나의 색을 갖는 화상 단위를 구현하는데 적합하도록 짧은 변과 긴 변의 길이가 약 1 : 3일 수 있다.
서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)은 각각 도메인을 정의하는데, 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)과, 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)에 대응하는 공통 전극 (90)의 소정 영역과, 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)과 공통 전극(90)의 소정 영역 사이에 존재하는 액정층(300)이 하나의 도메인을 형성한다. 여기서 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)과 대응하는 공통 전극(90)의 소정 영역이란, 공통 전극(90)을 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)과 같이 분할한 영역을 말하며, 상부에서 바라보았을 때, 해당하는 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)과 중첩되는 영역을 일컫는다. 이때, 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)에 대응하는 공통 전극(90)의 소정 영역이 하나의 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)과 반드시 동일한 형상일 필요는 없다.
공통 전극(90)에는 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)의 중심부에 대응하는 영역에 개구부(92)가 형성되어 있다. 개구부(92)는 화소 전극(82)과 공통 전극(90) 사이에 전압이 인가될 때, 형성되는 전기장을 변형하여 액정 분자(310)의 움직임에 방향성을 부여하는 역할을 한다.
개구부(160)가 형성된 공통 전극(150)에 전압이 인가되면, 개구부(92)에는 전압이 직접 인가되지 않기 때문에 개구부(92)를 중심으로 측방향 전계가 형성된다. 따라서, 액정 분자(310)가 전기장에 놓이게 되면, 전계 방향에 대해 수직 방향으로 운동하게 되므로 액정 분자(310)는 개구부(92)를 향하여 기울어진다.
이하 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 연결부에 대하여 자세히 설명한다. 도 4는 도 1a의 P 부분을 확대한 확대 배치도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 서브 화소 전극(82a)와 서브 화소 전극(82b)를 연결하는 연결부(83)는 그 측부에 오목하게 모따기 모양을 가지는 노치(A)를 포함한다. 이러한 노치(A)는 삼각형, 사각형, 사다리꼴 또는 원반형의 모양을 가질 수 있 으며, 연결부(83) 주위에 배열되어 있는 액정 분자들의 방향자(director)는 노치(A)를 향하도록 제어된다. 따라서 액정 분자들은 안정이고 규칙적으로 배열할 수 있으므로 연결부(83) 주위에서 얼룩이나 잔상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
일반적으로 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c) 간의 거리(이하 "연결부의 길이"라 한다)가 좁을수록 개구율이 증가하여 휘도가 증가하지만, 연결부(83)의 길이가 지나치게 작은 경우 각 서브 화소 전극(82a, 82b, 82c)의 경계부에 위치하는 액정 분자들의 움직임이 서로 중첩되어 휘도가 감소하게 된다. 예를 들어, 연결부(83)의 길이(d1)이 약 10-12㎛이고, 연결부(83)의 최대폭(d2)가 약 11-15㎛이고, 연결부(83)의 최소폭(d3)가 약 5-9㎛일 때 휘도가 상당히 증가하는 것을 알 수 있다.
그리고 연결부(83) 하부에는 연결부(83)와 중첩하여 텍스쳐에 의한 빛샘, 얼룩 또는 잔상을 가려주는 차광 패턴(27)이 형성되는 경우 더욱 휘도 증가에 기여할 수 있다.
이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들을 설명한다. 도 5 내지 도 7은 도 4의 변형 실시예들이다. 설명의 편의상 도 5에 도시된 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 연결부(83)와 인접한 서브 화소 전극(82a, 82b)에도 노치(B)가 형성되어 있다. 이러한 노치(B)에 의해 연결부(83) 주위에 위치하는 액정 분자의 움직임을 더욱 효과적으로 제어하여 텍스쳐 발생을 억제할 수 있다. 예를 들어 노치(B)의 폭(d4) 및 깊이(d5)는 약 10㎛로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하며, 연결부(83)는 사다리꼴 형상을 가지며 연결부(83)의 단부 에 노치(C)가 형성되어 있다. 연결부(83)의 길이(d6)가 짧아서 연결부(83)의 측부에 노치를 형성할 수 없는 경우, 도 6과 같이 연결부(83)의 단부에 노치(C)를 형성할 수 있다. 예를 들어 연결부(83)의 길이(d6)가 약 6㎛ 이하인 경우이다.
도 7을 참조하면, 연결부(83a, 83b)를 두개로 늘리고 연결부(83a, 83b)의 위치를 서브 화소 전극(82a, 82b)의 양쪽 외측으로 이동시킴으로써 화소 전극의 연결부(83a, 83b)에서 공통 전극의 개구부에 의한 액정 분자의 스플레이 움직임(splay motion)이 부딪혀 텍스쳐가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 경우 예를 들어 연결부(83a, 83b)의 길이(d7)는 약 5㎛, 연결부(83a, 83b)의 폭(d8)은 약 7㎛로 형성할 수 있다. 그리고 각 연결부(83a, 83b) 하부에는 각 연결부(83a, 83b)와 중첩하는 차광 패턴(27a, 27b)가 형성되어 있다. 차광 패턴(27a, 27b)는 이전 실시예에서 언급한 차광 패턴(27)과 동일한 물질로 이루어지고 동일한 기능을 수행한다.
본 발명의 실시예들로서 투과형 액정 표시 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 반투과형, 반사형 등에도 동일하게 적용가능하다. 아울러, 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스가 상부 기판에 형성된 실시예를 이용하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 하부 기판에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스가 형성된 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 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 것이 며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 서브 화소 전극을 연결하는 연결부에 노치를 형성하거나 연결부의 위치를 변경함으로써 연결부 주위의 텍스쳐 발생을 억제하여 휘도를 높일 수 있다. 또한 연결부 하부에 연결부와 중첩되도록 차광 패턴을 형성함으로써 텍스쳐 발생에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있다.

Claims (24)

  1. 각각 도메인을 정의하는 다수의 서브 화소 전극과, 이웃하는 상기 서브 화소 전극을 연결하며 노치가 형성된 연결부로 이루어진 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판;
    상기 각 서브 화소 전극에 대응하는 영역에 개구부가 형성된 공통 전극을 포함하는 공통 전극 표시판; 및
    상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 공통 전극 표시판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 노치는 상기 연결부의 측부에 형성되어 오목하게 모따기 모양을 가지는 액정 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 연결부의 길이는 약 10-12㎛인 액정 표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 연결부의 최대폭은 약 11-15㎛이고, 상기 연결부의 최소폭은 약 5-9㎛인 액정 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부와 인접한 상기 서브 화소 전극의 소정 부분에 형성된 오목하게 모따기 모양을 가지는 노치를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 서브 화소 전극에 형성된 상기 노치의 폭 및 깊이가 약 10㎛인 액정 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 노치는 상기 연결부의 단부에 형성되어 오목하게 모따기 모양을 가지는 액정 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 연결부는 사다리꼴 형상인 액정 표시 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 연결부의 길이는 약 6㎛ 이하인 액정 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부 하부에 상기 연결부와 중첩하도록 형성된 차광 패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 표시판은 게이트선과, 상기 게이트선과 교차하며 화소를 정의하는 데이터선을 더 포함하고,
    상기 차광 패턴은 상기 게이트선과 동일한 층에 동일한 물질로 이루어진 액정 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 각 서브 화소 전극의 중심부에 대응하는 영역에 형성된 액정 표시 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 실질적으로 직사각형이고,
    상기 서브 화소 전극은 상기 화소 전극을 상기 직사각형의 짧은 변과 평행하게 분할하여 형성되는 액정 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 3개의 상기 서브 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 서브 화소 전극은 실질적으로 정사각형인 액정 표시 장치.
  16. 각각 도메인을 정의하는 다수의 서브 화소 전극과, 이웃하는 상기 서브 화소 전극을 연결하며 다수의 연결부로 이루어진 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판;
    상기 각 서브 화소 전극에 대응하는 영역에 개구부가 형성된 공통 전극을 포함하는 공통 전극 표시판; 및
    상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 공통 전극 표시판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 연결부는 두개로 이루어지고, 상기 연결부는 상기 서브 화소 전극의 양쪽 외측에 배치된 액정 표시 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 연결부의 길이는 약 5㎛이고, 상기 연결부의 폭은 약 7㎛인 액정 표시 장치.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 연결부 하부에 상기 연결부와 중첩하도록 형성된 차광 패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 표시판은 게이트선과, 상기 게이트선과 교차하며 화소를 정의하는 데이터선을 더 포함하고,
    상기 차광 패턴은 상기 게이트선과 동일한 층에 동일한 물질로 이루어진 액정 표시 장치.
  21. 제16 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 각 서브 화소 전극의 중심부에 대응하는 영역에 형성된 액정 표시 장치.
  22. 제16 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 실질적으로 직사각형이고,
    상기 서브 화소 전극은 상기 화소 전극을 상기 직사각형의 짧은 변과 평행하게 분할하여 형성되는 액정 표시 장치.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 3개의 상기 서브 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  24. 제22 항에 있어서,
    상기 서브 화소 전극은 실질적으로 정사각형인 액정 표시 장치.
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