KR20080024697A

KR20080024697A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20080024697A
Application number: KR1020060089123A
Authority: KR
Inventors: 주선규; 양석윤; 이윤석; 이명섭
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2008-03-19

Abstract

광시야각 및 좌우 대칭적 광특성을 구현하기 위한 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는, 절연 기판과, 상기 절연 기판 상에 형성된 다수의 게이트선과, 상기 게이트선과 절연되어 교차하는 다수의 데이터선과, 서로 다른 전압이 인가되는 제1 및 제2 부화소 전극으로 이루어진 화소 전극과, 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 상기 화소 전극에 전압을 인가하는 박막 트랜지스터를 포함한다. 여기서 상기 제1 및 제2 부화소 전극이 제1 간극에 의해 분리된 제1 형 화소와, 상기 제1 및 제2 부화소 전극이 제2 간극에 의해 분리된 제2 형 화소가 교대로 배치되는 것이 바람직하다.

액정 표시 장치, 광시야각, 화소 전극, 커플링

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 어레이를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3a는 도 1의 A형 화소를 구성하는 하부 표시판의 배치도이다.

도 3b는 도 3a의 하부 표시판을 Ⅲb-Ⅲb'선을 따라 절개한 단면도이다.

도 4는 도 1의 A형 화소를 구성하는 상부 표시판의 배치도이다.

도 5a는 도 3a의 하부 표시판과 도 4의 상부 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다.

도 5b는 도 5a의 액정 표시 장치를 Ⅴb-Ⅴb'선을 따라 절개한 단면도이다.

도 6은 도 1의 B형 화소를 구성하는 하부 표시판의 배치도이다.

도 7은 도 1의 B형 화소를 구성하는 상부 표시판의 배치도이다.

도 8은 도 6의 하부 표시판과 도 7의 상부 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 어레이를 개략적으로 나타낸 도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 편광판의 투과축 10: 절연 기판

22: 게이트선 26: 게이트 전극

28: 유지 전극선 29a, 29b, 29c, 29d: 유지 전극

40: 반도체층 55, 56: 저항성 접촉층

62: 데이터선 65: 소스 전극

66: 드레인 전극 67: 드레인 전극 확장부

68: 데이터선 끝단 69: 결합 전극

76, 77: 콘택홀 82, 682: 화소 전극

82a, 682a: 제1 부화소 전극 82b, 682b: 제2 부화소 전극

83, 683: 간극 84: 연결 부재

90: 공통 전극 91: 노치

92: 도메인 분할 수단 93: 간극

94: 블랙 매트릭스 96: 절연 기판

98: 색필터 100: 하부 표시판

200: 상부 표시판 300: 액정층

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 광시야각 및 좌우 대칭적 광특성을 구현하기 위한 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 표시판에 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 돌출부를 형성하는 방법 등이 있다. 이와 같이 절개부 또는 돌출부를 이용하여 하나의 화소를 다수의 도메인으로 분할한 후 절개부 또는 돌출부로 액정 분자가 기우는 방향을 결정할 수 있으므로, 이들을 사용하여 액정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 기준 시야각을 넓힐 수 있다. 여기서 도메인이란 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성된 전계에 의해 액정 분자의 방향자가 특정 방향으로 무리를 지어 기울어지는 액정 분자들로 이루어진 영역을 의미한다.

또한, 이러한 도메인을 그룹화하여 각 도메인 그룹마다 서로 다른 데이터 전압을 인가하는 도메인 분할 방식의 액정 표시 장치가 개발되었다. 특히, 하나의 화소를 두 개 이상의 도메인 그룹으로 분할하여 각 도메인 그룹 간에 결합 전극의 커 플링(coupling)을 사용하여 서로 다른 데이터 전압을 인가하는 액정 표시 장치가 개발되었다. 이러한 액정 표시 장치의 경우, 각 도메인 그룹 간의 액정 커패시턴스(capacitance) 차이를 이용하여 보다 나은 시인성 및 시야각을 구현하였다.

이와 같은 종래 기술에 의한 액정 표시 장치의 경우, 화소 전극 및 공통 전극에 형성된 도메인 분할 수단이 특정한 방향성을 가지는 규칙적인 패턴으로 형성되어 있기 때문에, 액정이 이러한 특정한 방향으로 지나치게 기울어져서 표시 화면 전체적으로 좌우 광특성이 비대칭적으로 되고 광시야각을 확보하기 어려운 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광시야각 및 좌우 대칭적 광특성을 구현하기 위한 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, 절연 기판과, 상기 절연 기판 상에 형성된 다수의 게이트선과, 상기 게이트선과 절연되어 교차하는 다수의 데이터선과, 서로 다른 전압이 인가되는 제1 및 제2 부화소 전극으로 이루어진 화소 전극과, 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 상기 화소 전극에 전압을 인가하는 박막 트랜지스터를 포함한다. 여기서 상 기 제1 및 제2 부화소 전극이 제1 간극에 의해 분리된 제1 형 화소와, 상기 제1 및 제2 부화소 전극이 제2 간극에 의해 분리된 제2 형 화소가 교대로 배치되는 것이 바람직하다.

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 발명은 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 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 어레이를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널 어셈블리(liquid crystal panel assembly)와, 이에 연결된 게이트 구동부 및 데이터 구동부와, 데이터 구동부에 연결된 계조 전압 생성부와, 이들을 제어하는 신호 제어부를 포함한 다.

액정 패널 어셈블리는 다수의 표시 신호선과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 다수의 화소를 포함한다. 여기서, 액정 패널 어셈블리는 서로 마주 보는 하부 표시판, 상부 표시판 및 이들 사이에 개재된 액정층을 포함한다.

도 1을 참조하면, 표시 신호선은 하부 표시판에 구비되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 다수의 게이트선(G1, G2, …)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1, D2, …)을 포함한다. 게이트선(G1, G2, …)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1, D2, …)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 게이트선(G1, G2, …)과 데이터선(D1, D2, …)은 서로 교차하여 화소를 정의한다.

각 화소는 게이트선(G1, G2, …) 및 데이터선(D1, D2, …)에 연결된 스위칭 소자와, 스위칭 소자에 연결된 제1 부화소 전극(Pa)과, 제1 부화소 전극(Pa)과 커플링되는 제1 부화소 전극(Pb)을 포함한다. 각 화소는 제1 부화소 전극(Pa)과 제2 부화소 전극(Pb)의 형상에 따라 A형 화소 및 B형 화소라고 하며 이에 대해서는 후에 자세히 설명한다.

게이트 구동부는 게이트선(G1, G2, …)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1, G2, …)에 인가한다.

계조 전압 생성부(gray voltage generator)는 화소의 투과율과 관련된 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성하여, 데이터 구동부에 제공할 수 있 다.

데이터 구동부는 데이터선(D1, D2, …)에 연결되어 데이터선(D1, D2, …)을 통하여 하나의 화소를 구성하는 한 쌍의 부화소 전극 중 제1 부화소 전극(Pa)에 데이터 전압을 전달한다. 제2 부화소 전극(Pb)에는 커플링 커패시터(Ccp)에 의해 제1 부화소 전극(Pa)의 데이터 전압이 커플링되어 전달된다.

이러한 게이트 구동부 또는 데이터 구동부는 다수의 구동 집적 회로 칩의 형태로 액정 패널 어셈블리 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로 필름(flexible printed circuit film) 위에 장착되어 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package)의 형태로 액정 패널 어셈블리에 부착될 수도 있다. 이와는 달리, 게이트 구동부 또는 데이터 구동부는 표시 신호선(G1, G2, …, D1, D2, …)과 박막 트랜지스터 스위칭 소자 등과 함께 액정 패널 어셈블리에 집적(integration)될 수도 있다.

신호 제어부는 게이트 구동부 및 데이터 구동부 등의 동작을 제어한다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 원색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 원색의 예로는 적색, 녹색 및 청색을 들 수 있다. 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 상부 표시판의 영역에 원색 중 하나를 나타내는 색필터를 구비할 수 있다. 또한, 색필터는 하부 표시판의 부화소 전극 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

도 2를 참조하여 도 1의 각 화소를 자세히 살펴보면, 각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함하며, 제1 부화소(PXa)는 데이터선(D) 및 게이트선(G)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Q)와, 이에 연결된 액정 커패시터(liquid crystal capacitor)(Clca)와, 이에 연결된 스토리지 커패시터(storage capacitor)(Csta)를 포함한다. 제2 부화소(PXb)는 스위칭 소자(Q)에 연결된 커플링 커패시터(Ccp)와, 이에 연결된 액정 커패시터(Clcb)와, 이에 연결된 스토리지 커패시터(Cstb)를 포함한다.

각 화소(PX)의 스위칭 소자(Q)는 하부 표시판에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등으로 이루어지며, 게이트 신호가 인가되는 게이트선(G)에 연결되어 있는 제어 단자(이하, 게이트 전극), 데이터선(D)에 연결되어 있는 입력 단자(이하, 소스 전극), 그리고 액정 커패시터(Clca), 스토리지 커패시터(Csta) 및 커플링 커패시터(Ccp)에 연결되어 있는 출력 단자(이하, 드레인 전극)를 가지는 삼단자 소자이다.

액정 커패시터(Clca, Clcb)는 하부 표시판의 부화소 전극과 상부 표시판의 공통 전극을 두 단자로 하며, 부화소 전극과 공통 전극 사이의 액정층은 유전체로서 기능을 한다. 제1 부화소 전극은 스위칭 소자에 연결되며 제2 부화소 전극은 스위칭 소자와 커플링 커패시터(Ccp)에 의해 연결되며, 공통 전극은 상부 표시판의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 여기서, 공통 전극이 하부 표시판에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 부화소 전극과 공통 전극 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 커패시터(Clca, Clcb)의 보조적인 역할을 하는 스토리지 커패시터(Csta, Cstb)는 하부 표시판에 구비된 스토리지 배선과 부화소 전극이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 스토리지 배선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 여기서, 스토리지 커패시터(Csta, Cstb)는 부화소 전극이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

커플링 커패시터(Ccp)는 스위칭 소자(Q)의 드레인 전극으로부터 분지된 결합 전극과 제2 부화소 전극의 커플링에 의해 이루어진다.

공통 전극의 전압에 대한 제1 부화소 전극의 전압을 Va라 하고, 제2 부화소 전극의 전압을 Vb라 하면, 전압 분배 법칙에 의하여,

Vb=Va×[Ccp/(Ccp+Clcb+Cstb)]

이고, Ccp/(Ccp+Clcb+Cstb)는 1보다 작으므로 Vb는 Va에 비하여 작다.　그리고 Ccp를 조절함으로써 Va에 대한 Vb의 비율을 조정할 수 있다.　Ccp의 조절은 제2 부화소 전극과 결합 전극의 중첩 면적 또는 거리를 조정함으로써 가능하다.　이와 같이 결합 전극의 배치는 다양하게 변형될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 하나의 화소는 하나의 스위칭 소자와, 이 스위칭 소자에 연결된 제1 부화소 전극(Pa) 및 제1 부화소 전극(Pa)과 커플링된 제2 부화소 전극(Pb)을 포함한다. 여기서 제1 부화소 전극(Pa)에 상대적으로 높은 데이터 전압이 인가되고, 제2 부화소 전극(Pb)에는 상대적으로 낮은 데이터 전압이 커플링된다. 이하, 데이터 전압의 높고 낮음은 공통 전압과 데이터 전압의 차이의 높고 낮음을 의미한다.

또한, 제1 부화소 전극(Pa)과 제2 부화소 전극(Pb)은 소정의 간극에 의해 분리되는데, 이러한 간극은 게이트선(G1, G2, …)에 대하여 실질적으로 45도 및 -45도를 이루는 한 쌍의 사선부와 이러한 사선부가 만나는 수렴부로 구성되며 실질적으로 V자 형상을 가진다. 간극의 수렴부가 제1 방향(도 1에서 왼쪽)으로 향하도록 제1 부화소 전극(Pa)과 제2 부화소 전극(Pb)이 배치된 화소를 A형 화소라고 하고, 간극의 수렴부가 제2 방향(도 1에서 오른쪽)으로 향하도록 제1 부화소 전극(Pa)과 제2 부화소 전극(Pb)이 배치된 화소를 B형 화소라고 한다. 간극은 하나의 화소를 다수의 도메인 그룹으로 분할하는 도메인 분할 수단이 된다. 여기서 도메인이란 제1 부화소 전극(Pa) 및 제2 부화소 전극(Pb)과 공통 전극 사이에 형성된 전계에 의해 액정 분자의 방향자가 특정 방향으로 무리를 지어 기울어지는 액정 분자들로 이루어진 영역을 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이 A형 화소로 이루어진 화소 행(row)과 B형 화소로 이루어진 화소 행을 교대로 배치함으로써, 표시 화면 전체적으로 도메인 분할 수단이 특정한 방향성을 가지지 않도록 하여 본 발명의 액정 표시 장치는 대칭적인 좌우 광특성을 구현할 수 있다. 또한 제1 부화소 전극(Pa) 및 이에 커플링된 제2 부화소 전극(Pb)에 서로 다른 데이터 전압이 인가됨으로써 광시야각을 확보할 수 있다.

이하, 도 3a 내지 도 5b를 참조하여 도 1의 A형 화소에 대하여 자세히 설명한다.

먼저 도 3a 및 도 3b를 참조하여 도 1의 A형 화소를 구성하는 하부 표시판에 대하여 상세히 설명한다. 여기서 도 3a는 도 1의 A형 화소를 구성하는 하부 표시판의 배치도이고, 도 3b는 도 3a의 하부 표시판을 Ⅲb-Ⅲb'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. 이러한 게이트선(22) 및 게이트 전극(26)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(29a, 29b, 29c, 29d)은 화소 내에는 후술할 제1 부화소 전극(82a)과 제2 부화소 전극(82b)의 가장자리를 따라 형성되어 있다. 예를 들어, 유지 전극은 유지 전극선(28)으로부터 데이터선(62)을 따라 연장되어 제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)과 중첩하는 유지 전극 세로 패턴(29a, 29b)과, 제1 및 제2 부화소 전극(82a, 82b)을 분리하는 간극(gap)(83)을 따라 유지 전극 세로 패턴(29a, 29b) 사이를 사선 방향으로 연결하는 유지 전극 사선 패턴(29c, 29d)을 포함한다. 이러한 유지 전극선(28), 유지 전극(29a, 29b, 29c, 29d) 및 유지 전극 확장부(27)를 유지 전극 배선이라고 한다.

액정 표시 장치의 개구율을 높이기 위해 유지 전극 배선(27, 28, 29a, 29b, 29c, 29d)은 제1 부화소 전극(82a)과 제2 부화소 전극(82b)의 가장자리를 따라 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 부화소 전극(82a) 및 제2 부화소 전극(82b)과 일정한 유지 용량을 형성할 수 있는 조건을 만족하는 범위에서 유지 전극 배선(27, 28, 29a, 29b, 29c, 29d)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.

게이트 배선(22, 26) 및 유지 전극 배선(27, 28, 29a, 29b, 29c, 29d)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등은 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, 26) 및 유지 전극 배선(27, 28, 29a, 29b, 29c, 29d)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(22, 26) 및 유지 전극 배선(27, 28, 29a, 29b, 29c, 29d)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, 26) 및 유지 전극 배선(27, 28, 29a, 29b, 29c, 29d)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.

게이트 배선(22, 26) 및 유지 전극 배선(27, 28, 29a, 29b, 29c, 29d) 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) 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. 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 콘택홀(76)이 위치하는 드레인 전극 확장부(67)를 포함한다. 드레인 전극(66)과 같은 층에 같은 물질로 이루어진 결합 전극(69)은 드레인 전극(66)으로부터 분지되어 형성된다. 결합 전극(69)은 제2 부화소 전극(82b)과 중첩하여 결합 용량을 이루도록 형성되어 있다. 그리고 결합 전극(69)은 개구율을 높이고 텍스쳐, 빛샘 등을 방지하기 위해 공통 전극의 도메인 분할 수단(도 5a의 도면부호 92 참조)를 따라 형성될 수 있다.

이러한 데이터선(62), 소스 전극(65), 드레인 전극(66), 드레인 전극 확장부(67) 및 결합 전극(69)을 데이터 배선이라고 한다.

데이터 배선(62, 65, 66, 67, 69)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.

데이터선(62), 드레인 전극(66) 및 노출된 반도체층(40) 위에는 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다. 여기서 보호막(70)은 질화규소 또는 산화규 소로 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)을 드러내는 콘택홀(contact hole)(76)이 형성되어 있다.

보호막(70) 위에는 화소의 모양을 따라 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 화소 전극(82)은 소정의 간극(gap)(83)에 의해 분리된 제1 부화소 전극(82a)과 제2 부화소 전극(82b)을 포함한다. 여기서, 간극(83)은 편광판의 투과축(1)과 실질적으로 45도 및 -45도를 이루는 한 쌍의 사선부와, 이러한 사선부가 수렴하는 수렴부를 포함하며 실질적으로 V자 형상을 가진다. A형 화소의 경우 간극(83)의 수렴부가 제1 방향(도 3a에서 왼쪽)으로 향한다.

그리고 제2 부화소 전극(82b)은 실질적으로 사다리꼴 형상을 가지며 화소 영역의 가운데에 배치된다. 제1 부화소 전극(82a)은 화소 영역에서 제2 부화소 전극(82b)을 제외한 부분에 형성된다. 여기서, 제1 또는 제2 부화소 전극(82a, 82b)에는 사선 방향으로 다수의 절개부(미도시) 또는 돌출부(미도시)가 형성될 수도 있다. 화소 전극(82)의 표시 영역은 액정층에 포함된 액정 분자의 주 방향자가 전계 인가시 배열되는 방향에 따라 다수의 도메인으로 분할되고, 이러한 절개부 또는 돌 출부와 같은 도메인 분할 수단은 화소 전극(82)을 더 많은 도메인으로 분할하는 역할을 한다.

제1 부화소 전극(82a)은 콘택홀(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 전기적으로 연결되고, 제2 부화소 전극(82b)은 드레인 전극(66)과 직접 연결되지는 않지만 드레인 전극(66)으로부터 연장된 결합 전극(69)에 의해 드레인 전극(66)과 커플링된다.

또한, 보호막(70)에는 유지 전극 배선(27, 28, 29a, 29b, 29c, 29d)을 드러내는 콘택홀(77)이 형성되어 있고, 보호막(70) 위에 콘택홀(77)을 통하여 서로 이웃하는 화소 영역에 배치되어 있는 유지 전극 배선(27, 28, 29a, 29b, 29c, 29d)을 연결하는 연결 부재(84)가 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(82) 및 연결 부재(84)는 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전체 또는 알루미늄 따위의 반사성 도전체로 이루어진다.

제1 부화소 전극(82a)은 콘택홀(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(66)으로부터 데이터 전압을 인가받는다. 제2 부화소 전극(82b)은 전기적으로 부유 상태(floating state)에 있으나, 드레인 전극(66)과 연결되어 있는 결합 전극(69)과 중첩하여 제1 부화소 전극(82a)과 용량성으로 결합하고 있다.　즉, 제1 부화소 전극(82a)에 인가되는 전압에 의하여 제2 부화소 전극(82b)의 전압이 변동하는 상태에 놓여 있다.　이때, 제2 부화소 전극(82b)의 전압은 제1 부화소 전극(82a)의 전압에 비하여 절대값이 낮게 된다. 다만 본 발명에서 제1 부화소 전극(82a)과 제2 부화소 전극(82b)에 인가되는 전압은 이에 한정되 지 않으며, 제2 부화소 전극(82b)에 드레인 전극(66)으로부터 데이터 전압이 인가되고, 제1 부화소 전극(82a)이 제2 부화소 전극(82b)과 용량성으로 결합할 수도 있다.

이와 같이, 하나의 화소 내에서 데이터 전압이 다른 두 부화소 전극(82a, 82b)을 배치하면 두 부화소 전극(82a, 82b)이 서로 보상하여 감마 곡선의 왜곡을 줄임으로써 측면 시야각을 넓힐 수 있다.

화소 전극(82) 및 보호막(70) 위에는 액정층을 배향할 수 있는 배향막(미도시)이 도포될 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 5b를 참조하여 도 1의 A형 화소를 구성하는 상부 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 4는 도 1의 A형 화소를 구성하는 상부 표시판의 배치도이다. 도 5a는 도 3a의 하부 표시판과 도 4의 상부 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 5b는 도 5a의 액정 표시 장치를 Ⅴb-Ⅴb'선을 따라 절개한 단면도이다.

도 4 내지 도 5b를 참조하면, 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 절연 기판(96) 위에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(94)와 각 화소에 순차적으로 배열되어 있는 적색, 녹색, 청색의 색필터(98)가 형성되어 있고, 색필터(98) 위에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 도메인 분할 수단(92)을 가지는 공통 전극(90)이 형성되어 있다. 여기서 도메인 분할 수단(92)으로는 절개부 또는 돌출부를 사용할 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위하여 절개부로 이루어진 도메인 분할 수단(92)을 이용하여 본 발 명을 설명한다.

공통 전극(90)에는 편광판의 투과축(1)에 대하여 약 45도 또는 -45도로 경사진 다수의 도메인 분할 수단(92)이 형성될 수 있다.

도메인 분할 수단(92)은 오목하게 모따기 모양을 가지는 노치(91)를 가지는데, 이러한 노치(91)는 삼각형 또는 사각형 또는 사다리꼴 또는 반원형의 모양을 가질 수 있으며, 도메인의 경계에 배열되어 있는 액정 분자들은 노치(91)를 통하여 안정적이고 규칙적으로 배열할 수 있어 도메인 경계에서 얼룩이나 잔상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

공통 전극(90) 위에는 액정 분자들을 배향하는 배항막(미도시)이 도포될 수 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 공통 전극(90)의 도메인 분할 수단(92)은 화소 전극(82)을 분할하는 간극(83)과 교대로 배열될 수 있다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 이와 같은 구조의 하부 표시판(200)과 상부 표시판(100)을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정층(300)을 형성하여 수직 배향하면 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 이루어진다.

액정층(300)에 포함되어 있는 액정 분자는 화소 전극(82)과 공통 전극(90) 사이에 전계가 인가되지 않은 상태에서 그 방향자가 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있고, 음의 유전율 이방성을 가진다. 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)은 화소 전극(82)이 색필터(98)와 대응하여 정확하게 중첩되도록 정렬된다. 이렇게 하면, 화소는 공통 전극(90)의 도메인 분할 수단(92)과 화소 전극(82)의 간극(83)에 의해 다수의 도메인으로 분할된다. 이때, 화소는 간극(83)에 의하여 좌우로 분할되나, 화소의 꺾인 부분을 중심으로 하여 상하에서 액정의 배향 방향이 서로 달라서 상하 방향으로 도메인으로 분할된다. 즉, 화소는 액정층에 포함된 액정 분자의 주 방향자가 전계 인가시 배열하는 방향에 따라 다수의 도메인으로 분할된다.

액정 표시 장치는 이러한 기본 구조에 편광판, 백라이트 등의 요소들을 배치하여 이루어진다.

이때 편광판(미도시)은 기본 구조 양측에 각각 하나씩 배치되며 그 투과축(1)은 게이트선(22)에 대하여 나란하고 나머지 하나는 이에 수직을 이루도록 배치한다.

이상과 같은 구조로 액정 표시 장치를 형성하면 액정에 전계가 인가되었을 때 각 도메인 내의 액정이 도메인을 분할하는 간극(83) 또는 도메인 분할 수단(92)에 대하여 수직을 이루는 방향으로 기울어지게 된다. 따라서, 각 도메인의 액정은 편광판의 투과축(1)에 대하여 약 45도 또는 -45도로 기울어진다. 이러한 간극(83) 또는 도메인 분할 수단(92) 사이에서 형성되는 측방향 전계(lateral field)가 각 도메인의 액정 배향을 도와주게 된다.

한편, 이러한 구조의 액정 표시 장치에서 제1 부화소 전극(82a)은 박막 트랜지스터를 통하여 화상 신호 전압을 인가 받음에 반하여 제2 부화소 전극(82b)은 드레인 전극 확장부(67)와의 용량성 결합에 의하여 전압이 변동하게 되므로 제2 부화소 전극(82b)의 전압은 제1 부화소 전극(82a)의 전압에 비하여 절대값이 낮게 된 다.　이와 같이, 하나의 화소 내에 전압이 다른 두 부화소 전극(82a, 82b)을 배치하면 두 부화소 전극(82a, 82b)이 서로 보상하여 감마 곡선의 왜곡을 줄일 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 도 1의 B형 화소에 대하여 자세히 설명한다. 여기서 도 6은 도 1의 B형 화소를 구성하는 하부 표시판의 배치도이고, 도 7은 도 1의 B형 화소를 구성하는 상부 표시판의 배치도이고, 도 8은 도 6의 하부 표시판과 도 7의 상부 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이다. 설명의 편의상, A형 화소에 대한 도 3a 내지 도 5b에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다. 이하 A형 화소와 B형 화소의 차이점을 위주로 설명한다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, B형 화소를 구성하는 화소 전극(682)은 소정의 간극(683)에 의해 분리된 제1 부화소 전극(682a)과 제2 부화소 전극(682b)을 포함한다. 여기서, 간극(683)은 편광판의 투과축(1)과 실질적으로 45도 및 -45도를 이루는 한 쌍의 사선부와, 이러한 사선부가 수렴하는 수렴부를 포함하며 실질적으로 V자 형상을 가진다. B형 화소의 경우 간극(683)의 수렴부가 제2 방향(도 6에서 오른쪽)으로 향한다.

제1 부화소 전극(682a)은 콘택홀(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 전기적으로 연결되고, 제2 부화소 전극(682b)은 드레인 전극(66)과 직접 연결되지는 않지만 드레인 전극(66)으로부터 연장된 결합 전극(69)에 의해 드레인 전극(66)과 커플링된다.

이하 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명 한다. 여기서 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 어레이를 개략적으로 나타낸 도면이다. 설명의 편의상, 상기 이전 실시예의 도면(도 1 내지 도 8)에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다. 본 실시예의 액정 표시 장치는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 이전 실시예의 액정 표시 장치와 다음을 제외하고는 기본적으로 동일한 구조를 갖는다.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 3개의 화소로 이루어진 화소 그룹를 단위로 하여, A형 화소로 이루어진 A형 화소 그룹과, B형 화소로 이루어진 B형 화소 그룹이 체스판 형태로 교대로 배치되어 있다. 이와 같은 A형 또는 B형 화소 그룹은 R, G, B 화소의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이로써 표시 화면 전체적으로 도메인 분할 수단이 특정한 방향성을 가지지 않도록 하여 본 발명의 액정 표시 장치는 대칭적인 좌우 광특성을 구현할 수 있다. 또한 제1 부화소 전극(Pa) 및 이에 커플링된 제2 부화소 전극(Pb)에 서로 다른 데이터 전압이 인가됨으로써 광시야각을 확보할 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 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 광시야각을 넓히고 좌우 대칭적 광특성을 확보할 수 있는 액정 표시 장치를 구현할 수 있다.

Claims

절연 기판;

상기 절연 기판 상에 형성된 다수의 게이트선;

상기 게이트선과 절연되어 교차하는 다수의 데이터선;

서로 다른 전압이 인가되는 제1 및 제2 부화소 전극으로 이루어진 화소 전극; 및

상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 상기 화소 전극에 전압을 인가하는 박막 트랜지스터를 포함하되,

상기 제1 및 제2 부화소 전극이 제1 간극에 의해 분리된 제1 형 화소와, 상기 제1 및 제2 부화소 전극이 제2 간극에 의해 분리된 제2 형 화소가 교대로 배치된 액정 표시 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1 형 화소로 이루어진 화소 행과 상기 제2 형 화소로 이루어진 화소 행이 교대로 배치된 액정 표시 장치.
제1 항에 있어서,

3개의 상기 제1 형 화소로 이루어진 제1 형 화소 그룹과 3개의 상기 제2 형 화소로 이루어진 제2 형 화소 그룹이 체스판 형태로 교대로 배치된 액정 표시 장 치.
제3 항에 있어서,

상기 제1 형 및 제2 형 화소 그룹은 R, G, B 화소의 조합으로 이루어진 액정 표시 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 간극은 상기 게이트선에 대하여 실질적으로 45도 및 -45도를 이루는 한 쌍의 사선부 및 상기 한 쌍의 사선부가 만나는 수렴부를 포함하는 액정 표시 장치.
제5 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 간극의 상기 각 수렴부는 서로 반대 방향을 향하도록 배치된 액정 표시 장치.
제5 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 간극은 실질적으로 V자 형상을 가지는 액정 표시 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 부화소 전극은 서로 용량성으로 결합하는 액정 표시 장치.
제8 항에 있어서,

상기 제1 부화소 전극은 사다리꼴 형상을 가지며, 상기 제2 부화소 전극은 화소 내에서 상기 제1 부화소 전극 이외의 영역에 형성된 액정 표시 장치.