KR20080026908A - 어레이 기판 및 액정표시장치 - Google Patents

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권재창
이선용
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

투과율을 최적화할 수 있는 어레이 기판 및 액정표시장치가 개시된다.
본 발명의 액정표시장치는, 제1 내지 제3 화소를 포함하고, 상기 각 화소는 교대로 엇갈리게 배치된 다수의 화소 전극과 다수의 공통 전극을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 간의 거리는 상기 각 화소의 파장에 따른 투과율과 컬러필터에 따른 투과율을 고려하여 상이하게 형성된다.
따라서, 각 화소에서의 각 전극 간의 거리를 상이하게 조절하여 주어 각 화소의 투과율이 동일해짐으로써, 화질을 향상시킬 수 있다.
IPS, 액정표시장치, 파장, 투과율, 컬러필터

Description

어레이 기판 및 액정표시장치{Array substrate and liquid crystal display device}
도 1은 종래의 각 화소의 투과율을 도시한 그래프.
도 2는 본 발명의 어레이 기판을 도시한 평면도.
도 3은 도 2의 어레이 기판을 구비한 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 4a 및 도 4b는 화소 전극과 공통 전극 간의 전위차가 상이할 때의 액정의 변위 모습을 도시한 도면.
도 5a 내지 도 5c는 전극 간 거리에 따른 액정의 변위 각도를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 각 화소의 투과율을 도시한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 어레이 기판 12: 게이트 라인
18: 데이터 라인 19: 박막트랜지스터
20: 컬러필터 기판 23: 컬러필터
30: 액정층 40R, 40G, 40B: 화소
41, 43, 45: 화소 전극 42, 44, 46: 공통 전극
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 투과율을 최적화할 수 있는 어레이 기판 및 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 경박 단소, 저 소비전력 및 풀컬러 구현 등의 장점을 가지고 있기 때문에, 평판표시장치로 널리 사용되고 있다.
액정표시장치는 두 기판 사이에 게재된 액정을 제어하여 그 제어 정도에 따라 광의 투과/차단을 조정하여 화상을 표시한다.
상기 액정표시장치는 액정의 제어 방법에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, IPS(In-Plane Switching) 모드 등으로 구분될 수 있다.
TN 모드 액정표시장치는 두 기판에 각각 화소 전극과 공통 전극을 구비하여, 두 기판 사이에 인가된 전압에 의해 발생된 수직 전계에 의해 액정을 제어하여 준다.
이에 반해, IPS 모드 액정표시장치는 박막트랜지스터가 구비된 기판에만 화소 전극과 공통 전극을 구비하여, 상기 화소 전극과 공통 전극에 인가된 전압에 의해 수평으로 발생된 횡전계에 의해 액정을 제어한다.
IPS 모드 액정표시장치는 시야각을 보다 넓힐 수 있는 특성을 가지므로, 최근 널리 각광받고 있다.
하지만, IPS 모드 액정표시장치는 파장에 따라 투과율이 다르기 때문에, 아직까지 최적화된 투과율, 즉 동일한 투과율을 확보하지 못하는 문제가 있다.
하기 식 1은 종래의 IPS 모드 액정표시장치에서 파장에 따른 투과율을 보여준다.
Figure 112006068577788-PAT00001
T는 투과율이고, α는 액정의 변위 각도이고, Δn은 복굴절율이고, d는 셀갭이며, λ는 파장을 나타낸다.
위의 식 1로부터 복굴절율(Δn)과 셀갭은 이미 레이아웃시에 정해지므로, 상수로 취급해도 무방하다.
액정의 변위 각도(α)는 화소 전극과 공통 전극 간의 거리에 영향을 받게 되는데, 종래의 IPS 모드 액정표시장치에서는 각 화소별로 화소 전극과 공통 전극 간의 거리가 동일하므로, 액정의 변위 각도(α) 또한 각화소별로 동일하다. 따라서, 각 화소별 액정의 변위 각도(α)가 투과율에 미치는 영향 또한 동일하므로, 액정의 변위 각도(α) 또한 상수로 취급해도 무방하다.
따라서, 종래의 IPS 모드 액정표시장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 각 화소의 파장에 따라 서로 상이한 투과율을 가지게 된다. 즉, 화소는 적색 파장을 갖는 적색 화소, 녹색 파장을 갖는 녹색 화소 및 청색 파장을 갖는 청색 화소를 포함할 수 있다. 예컨대, 적색 파장은 650nm이고, 녹색 파장은 550nm이며, 청색 파장은 450nm일 수 있다.
이러한 서로 상이한 파장에 의해 각 화소별로 서로 상이한 투과율을 가지게 된다. 예를 들어, 투과율은 청색(B) 파장에서 가장 높으며, 다음으로 녹색(G) 파장이 높으며, 적색(R) 파장에서 가장 낮다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 IPS 모드 액정표시장치는 각 화소의 파장에 따라 서로 상이한 투과율을 가지므로, 동일한 계조에 대해 각 화소별로 동일한 휘도를 구현할 수 없는 문제가 있다. 이는 IPS 모드 액정표시장치의 표시 품질을 저하시키는 문제를 야기한다.
한편, 종래의 IPS 모드 액정표시장치는 각 화소별로 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터가 구비되는데, 이러한 각 컬러필터의 물질 특성에 따라 투과율이 상이한 문제점이 있다. 통상적으로, 녹색 컬러필터에서 투과율이 가장 높고, 적색 컬러필터, 청색 컬러필터의 순서로 투과율이 낮아진다.
본 발명은 각 화소의 파장에 관계없이 최적의 투과율을 얻을 수 있는 어레이 기판 및 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 각 화소의 컬러필터에 관계없이 최적의 투과율을 얻을 수 있는 어레이 기판 및 액정표시장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 어레이 기판은, 다수의 게이트 라인; 상기 게이트 라인에 교차하는 다수의 데이터 라인; 및 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 의해 정의된 다수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 상이한 파장의 광을 제어하는 제1 내지 제3 화소를 포함하고, 상기 각 화소는, 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터; 상기 박막트랜지스터에 연결된 다수의 화소 전극; 및 상기 다수의 화소 전극에 교대로 엇갈린 다수의 공통 전극을 포함하며, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 간의 거리는 상기 각 화소의 파장에 따른 투과율을 고려하여 상이하게 형성된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 액정표시장치는, 제1 내지 제3 화소를 포함하고, 상기 각 화소는 교대로 엇갈리게 배치된 다수의 화소 전극과 다수의 공통 전극을 포함하는 제1 기판; 상기 어레이 기판에 대향하고 상기 각 화소에 대응하는 제1 내지 제3 컬러필터를 포함하는 제2 기판; 및
상기 제1 및 제2 기판 사이에 게재된 액정층을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 간의 거리는 상기 각 화소의 파장에 따른 투과율과 컬러필터에 따른 투과율을 고려하여 상이하게 형성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2의 어레이 기판을 구비한 액정표시장치를 도시한 단면도이다. 도 3에서, 어레이 기판은 도 2의 어레이 기판에서 A-A' 라인을 따라 절단한 것이고, 컬러필터 기판은 도 2의 어레이 기판에서 가로 방향으로 본 컬러필터 기판을 도시한 도면이다. 따라서, 설명 의 편의를 위해 도 3에에서 어레이 기판과 컬러필터 기판은 서로 간에 90도 어긋나도록 배치되었다. 도 2 및 도 3은 IPS 모드 액정표시장치를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 어레이 기판(10), 컬러필터 기판(20) 및 상기 어레이 기판(10)과 상기 컬러필터 기판(20) 사이에 게재된 액정 분자들로 이루어진 액정층(30)을 포함한다.
상기 어레이 기판(10)은 제1 방향을 갖는 다수의 게이트 라인(12)과, 상기 게이트 라인(12)으로부터 연장 형성된 게이트 전극(19a)과, 상기 게이트 라인(12)과 평행으로 인접한 다수의 공통 라인(13)이 형성된다. 상기 공통 라인(13) 각각은 상기 게이트 라인(12) 각각에 평행으로 인접되도록 형성된다. 상기 게이트 라인(12), 상기 게이트 전극(19a) 및 상기 공통 라인(13)은 투명한 제1 유리 기판(11) 상에 형성된다. 상기 게이트 라인(12), 상기 게이트 전극(19a) 및 상기 공통 라인(13)은 동일 금속 물질로 형성될 수 있다.
상기 게이트 라인(12)을 포함하는 상기 제1 유리 기판(11)의 전면에 상기 게이트 라인(12)을 절연시키기 위한 게이트 절연막(14)이 형성된다.
상기 게이트 전극(19a)에 대응된 상기 게이트 절연막(14) 상에 액티브층(19b)이 형성된다.
상기 액티브층(19b)을 포함하는 제1 유리 기판(11) 상에 상기 제1 방향을 갖는 게이트 라인(12)에 교차된 다수의 데이터 라인(18)과, 상기 데이터 라인(18)으로부터 연장 형성된 소오스 전극(19c)과, 상기 소오스 전극(19c)과 마주보며 소정 간격 이격된 드레인 전극(19d)이 형성된다. 상기 데이터 라인(18), 상기 소오스 전 극(19c) 및 상기 드레인 전극(19d)은 동일 금속 물질로 형성될 수 있다. 상기 소오스 전극(19c)과 상기 드레인 전극(19d)은 상기 액티브층(19b) 상에 소정 영역 오버랩되도록 형성될 수 있다.
상기 게이트 라인(12)과 상기 데이터 라인(18)의 교차에 의해 화소(40R, 40G, 40B)가 정의된다. 도 2에는 설명의 편의를 위해 적색 화소(40R), 녹색 화소(40G) 및 청색 화소(40B)가 도시되어 있다. 상기 액정표시장치에는 이러한 화소(40R, 40G, 40B)가 매트릭스 형태로 배열되어 있다.
상기 게이트 전극(19a), 상기 액티브층(19b), 상기 소오스 전극(19c) 및 상기 드레인 전극(19d)에 의해 박막트랜지스터(19)가 구성된다. 상기 박막트랜지스터(19)는 상기 게이트 라인(12)의 신호, 예컨대 게이트 신호에 의해 스위칭 제어되고, 상기 박막트랜지터(19)가 도통되는 경우 상기 데이터 라인(18)의 신호, 예컨대 데이터 전압이 박막트랜지스터(19)를 경유하여 인가된다. 따라서, 각 화소(40R, 40G, 40B)의 상기 게이트 라인(12)과 상기 데이터 라인(18)에 박막트랜지스터(19)가 연결된다.
상기 박막트랜지스터(19) 상에는 상기 데이터 라인(18), 상기 소오스 전극(19c) 및 상기 드레인 전극(19d)을 절연시키기 위한 보호막(15)이 형성된다. 상기 보호막(15)은 상기 박막트랜지스터(19)를 포함하는 상기 제1 유리 기판(11)의 전면에 형성된다.
상기 드레인 전극(19d) 상의 소정 영역에 대응하는 보호막(15)을 제거하여 제1 콘택홀(17a)을 형성하는 한편, 상기 공통 라인(13) 상의 소정 영역에 대응하는 게이트 절연막(14) 및 보호막(15)을 제거하여 제2 콘택홀(17b)을 형성한다. 이에 따라, 상기 드레인 전극(19d)과 상기 공통 라인(13)이 외부에 노출되게 된다.
상기 화소(40R, 40G, 40B) 각각의 보호막(15) 상에는 다수의 화소 전극(41, 43, 45)과 다수의 공통 전극(42, 44, 46)이 형성된다. 상기 화소 전극(41, 43, 45)과 상기 공통 전극(42, 44, 46)은 교대로 서로 엇갈리게 형성될 수 있다. 상기 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46)은 인접하여 평행하게 배열될 수 있다. 상기 화소 전극(41, 43, 45)과 상기 공통 전극(42, 44, 46)은 경사지게 배열될 수 있는데, 이는 액정의 응답 속도를 향상시키기 위함이다. 액정의 응답 속도를 고려하지 않는 경우, 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46)은 상기 제1 방향으로 또는 제2 방향으로 교대로 서로 엇갈리게 형성될 수 있다. 상기 화소 전극(41, 43, 45)과 상기 공통 전극(42, 44, 46)은 ITO나 IZO와 같은 동일한 투명한 물질로 형성될 수 있다. 상기 다수의 화소 전극(41, 43, 45)은 서로 연결되고, 그 끝단은 상기 제1 콘택홀(17a)을 통해 상기 드레인 전극(19d)에 연결될 수 있다. 상기 다수의 공통 전극(42, 44, 46)은 서로 연결되고, 그 끝단은 상기 제2 콘택홀(17b)을 통해 상기 공통 라인(13)에 연결될 수 있다.
이때, 주의할 점은 각 화소, 예컨대, 적색 화소(40R), 녹색 화소(40G) 및 청색 화소(40B) 각각의 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리(l1, l2, l3)는 서로 상이하다는 점이다. 종래의 IPS 모드 액정표시장치에서는 각 화소에서의 화소 전극과 상기 공통 전극 간의 거리가 모두 동일하였다.
다시 말해, 본 발명은 적색 화소(40R), 녹색 화소(40G) 및 청색 화소(40B) 각각의 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리(l1, l2, l3)는 서로 상이하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
이에 대한 구체적인 설명은 나중에 상세히 설명하기로 한다.
한편, 상기 컬러필터 기판(20)은 투명한 제2 유리 기판(21) 상에 매트릭스 형태로 블랙매트릭스(22)가 형성된다. 상기 블랙매트릭스(22) 사이의 상기 제2 유리 기판(21) 상에 적색 컬러필터(23a), 녹색 컬러필터(23b) 및 청새 컬러필터(23c)가 형성된다. 상기 컬러필터(23a, 23b, 23c) 각각은 상기 어레이 기판(20)의 각 화소(40R, 40G, 40B)에 대응된다. 따라서, 상기 어레이 기판(10)의 소정의 화소를 통과한 광은 상기 화소에 대응하는 상기 컬러필터 기판의 소정 컬러필터를 통과하여 소정의 파장을 갖는 색으로 디스플레이될 수 있다.
식 1에서 본 바와 같이, 파장(λ)과 투과율(T)은 반비례 관계에 있다. 따라서, 파장이 짧을수록 투과율은 높아지고, 파장이 길수록 투과율은 낮아지게 된다. 예컨대, 가장 짧은 청색 파장의 투과율이 가장 높고, 이어서, 녹색 파장 및 적색 파장의 순서로 투과율이 높다.
한편, 투과율(T)은 식 2에 나타낸 바와 같이 액정의 변위 각도(α)와 비례 관계에 있다. 상기 액정의 변위 각도(α)는 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계(E)에 영향을 받는다.
상기 전계(E)는 수학식 2로 나타내어진다.
E=V/l
E는 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계를 나타내고, V는 화소 전극과 공통 전극 간의 전위차를 나타내고, l은 화소 전극과 공통 전극 사이의 거리를 나타낸다.
이로부터 전계(E)는 전위차(V)에 비례하고 거리(l)와 반비례 관계에 있다는 것을 알 수 있다.
통상, 화소 전극과 공통 전극 사이의 거리(l)는 패널 설계시에 미리 패턴으로 고정된다. 이에 반해, 전위차(V)는 상기 화소 전극에 인가되는 데이터 전압과 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압 간의 전위차(V)는 데이터 전압이 수시로 가변되어 변동될 수 있다. 따라서, 전계(E)는 전위차(V)에 따라 가변될 수 있다.
도 4a는 화소 전극(52)과 공통 전극(54) 간의 전위차(V)가 V1인 경우를 도시하고, 도 4b는 화소 전극(52)과 공통 전극(54) 간의 전위차(V)가 V2인 경우를 도시한다. 이러한 경우, V2가 V1보다 더 큰 값을 갖는다.
전계(E)는 전위차에 의해 그 값이 결정된다. 이러한 경우, 도 4a의 경우에는 E1=V1/l이 되고, 도 4b의 경우에는 E2=V2/l이 된다. 따라서, V2가 V1보다 더 큰 값을 가지므로, E2가 E1보다 더 큰 값을 갖게 된다.
그러므로, 도 4a에서보다 도 4b에서 액정(56)의 변위 각도가 더 크게 된다.
결국, 투과율(T)은 파장(λ)뿐만 아니라 액정(56)의 변위 각도(α)와 관련되는데, 액정(56)의 변위 각도(α)는 화소 전극(52)과 공통 전극(54) 간의 전위차에 의해 결정된 전계(E)와 관련된다.
하지만, 동일한 전위차라고 하더라도, 각 화소의 화소 전극과 공통 전극 간 의 거리를 상이하게 하는 경우, 상이한 투과율을 갖게 된다. 즉, 각 화소의 화소 전극과 공통 전극 간에 동일한 전위차를 갖는다고 하더라도, 각 화소 전극과 공통 전극 간의 거리가 각 화소 별로 상이한 경우, 전계 또한 각 화소 별로 상이해지므로, 상이한 투과율을 갖게 된다.
본 발명은 이러한 특성을 이용하여 각 화소의 파장에 의해 발생된 상이한 투과율을 각 화소의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리를 상이하게 하여 보상하여 줌으로써, 각 화소 별로 동일한 투과율을 가지도록 할 수 있다.
한편, 투과율은 적색 컬러필터(23a), 녹색 컬러필터(23b) 및 청색 컬러필터(23c) 각각의 물질 고유 특성에 의해 상이해진다. 일반적으로, 녹색 컬러필터(23b)의 투과율이 가장 높고, 다음에 적색 컬러필터(23a) 및 청색 컬러필터(23c)의 순서로 투과율이 높다.
이로부터 최적의 투과율을 얻기 위해서는 각 화소의 컬러필터에 따른 투과율뿐만 아니라 각 화소의 파장에 따른 투과율을 모두 고려하여 각 화소의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리가 설계되어야 할 것이다.
각 화소의 컬러필터에 따른 투과율과 각 화소의 파장에 따른 투과율을 정리하면, 표 1과 같다.
파장에 따른 투과율 청색 파장>녹색 파장>적색 파장
컬러필터에 따른 투과율 녹색 컬러필터>적색 컬러필터>청색 컬러필터
따라서, 파장에 따른 투과율과 컬러필터에 따른 투과율을 모두 고려한 경우, 녹색 화소(40G)에서의 투과율이 가장 높고, 이어서 청색 화소(40B) 및 적색 화소(40R)의 순서로 투과율이 높다.
바람직하게는 각 화소(40R, 40G, 40B)의 투과율은 동일한 것이 바람직하나, 위에서 살펴본 바와 같이, 파장에 따른 투과율이 각 화소별로 상이하고 컬러필터에 따른 투과율이 각 화소별로 상이하며, 이들을 모두 동시에 고려한다 하더라도 여전히 각 화소별로 투과율이 상이하다.
본 발명은 이와 같이 각 화소(40R, 40G, 40B)별로 상이한 투과율을 전극의 레이아웃을 변경하여 동일하도록 한 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 투과율이 가장 높은 녹색 화소(40G)에서의 화소 전극(43)과 공통 전극(44) 간의 거리(l2)는 크게 이격시키고, 투과율이 가장 낮은 적색 화소(40R)에서의 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 간의 거리(l1)는 작게 이격시키며, 녹색 화소(40G)와 적색 화소(40R)의 중간의 투과율을 갖는 청색 화소(40B)에서의 화소 전극(45)과 공통 전극(46) 간의 거리(l2)는 녹색 화소(40G)에서의 화소 전극(43)과 공통 전극(44) 간의 거리(l2)와 적색 화소(40R)에서의 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 간의 거리(l1)의 중간 정도로 이격시킨다.
따라서, 각 화소(40R, 40G, 40B) 별 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리는 다음과 같다.
l2>l3>l1
l1은 적색 화소(40R)에서의 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 간의 거리이고, l2는 녹색 화소(40G)에서의 화소 전극(43)과 공통 전극(44) 간의 거리이며, l3은 청색 화소(40B)에서의 화소 전극(45)과 공통 전극(46) 간의 거리이다.
l1, l2 및 l3의 상대적인 비율은 다음과 같다.
녹색 화소(40G)에서의 화소 전극(43)과 공통 전극(44) 간의 거리(l2)는 적색 화소(40R)에서의 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 간의 거리(l1)의 1.5~2배일 수 있다.
청색 화소(40B)에서의 화소 전극(45)과 공통 전극(46) 간의 거리(l3)는 적색 화소(40R)에서의 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 간의 거리(l1)의 1~1.5배일 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 전극 간 거리에 따른 액정의 변위 각도를 도시한 도면이다. 도 5a는 적색 화소(40R)에서의 화소 전극(41)과 공통 전극(42)의 레이아웃이고, 도 5b는 녹색 화소(40G)에서의 화소 전극(43)과 공통 전극(44)의 레이아웃이며, 도 5c는 청색 화소(40B)에서의 화소 전극(45)과 공통 전극(46)의 레이아웃일 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간에는 동일한 전위차가 인가되고 있다고 가정한다.
앞서 살펴 본 바와 같이, 전계(E)는 화소 전극과 공통 전압 간의 전위차(V)에 비례하고 화소 전극과 공통 전극 간의 거리(l)에 반비례한다. 이러한 경우, 화소 전극과 공통 전극 간의 전위차(V)가 각 화소 별로 동일한 경우, 전계(E)는 화소 전극과 공통 전극 간의 거리에 반비례할 수 있다. 예컨대, 화소 전극과 공통 전극 간의 거리가 클수록 전계는 작아지고, 화소 전극과 공통 전극 간의 거리가 작아질수록 전계는 커지게 된다.
아울러, 액정의 변위 각도(α)는 전계(E)에 비례 관계를 갖고 있다. 즉, 전계(E)의 세기가 커질수록 액정의 변위 각도(α) 또는 커지게 된다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 적색 화소(40R)에서의 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 간의 거리가 l1이고, 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 간의 전위차가 V이고, 적색 화소(40R)에서의 전계가 E1인 경우, 적색 화소(40R)에서의 전계(E1)는 V/l1이 된다. 따라서, 적색 화소(40R)에서는 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 간의 거리(l1)에 의해 결정된 전계(E1)에 의해 액정(47)이 변위 각도 α1만큼 회전될 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 녹색 화소(40G)에서의 화소 전극(43)과 공통 전극(44) 간의 거리가 l2이고, 화소 전극(43)과 공통 전극(44) 간의 전위차가 V이고, 적색 화소(40R)에서의 전계가 E2인 경우, 녹색 화소(40G)에서의 전계(E2)는 V/l2가 된다. 따라서, 녹색 화소(40G)에서는 화소 전극(43)과 공통 전극(44) 간의 거리(l2)에 의해 결정된 전계(E2)에 의해 액정(48)이 변위 각도 α2만큼 회전될 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 청색 화소(40B)에서의 화소 전극(45)과 공통 전극(46) 간의 거리가 l3이고, 화소 전극(45)과 공통 전극(46) 간의 전위차가 V이고, 청색 화소(40B)에서의 전계가 E3인 경우, 청색 화소(40B)에서의 전계(E3)는 V/l3가 된다. 따라서, 청색 화소(40B)에서는 화소 전극(45)과 공통 전극(46) 간의 거리(l3)에 의해 결정된 전계(E3)에 의해 액정(49)이 변위 각도 α3만큼 회전될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리(l1, l2, l3)에 따라 전계(E1, E2, E3)가 상이해지고, 이러한 전계(E1, E2, E3)에 의해 액정(47, 48, 49)의 변위 각도(α1, α2, α3) 또한 상이해진다.
적색 화소(40R), 녹색 화소(40G) 및 청색 화소(40B)에 동일한 데이터 전압이 인가되어, 각 화소(40R, 40G, 40B) 별로 동일한 전위차가 발생한다 하더라도, 앞서 설명한 바와 같이 각 화소(40R, 40G, 40B)의 컬러필터(23a, 23b, 23c)와 각 화소(40R, 40G, 40B)의 파장에 따라 각 화소(40R, 40G, 40B)의 투과율이 상이해진다.
이러한 상이한 각 화소(40R, 40G, 40B)의 투과율을 동일해지도록 하기 위해 각 화소(40R, 40G, 40B)에서의 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리를 상이하도록 조절하여 준다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 전위차(V)가 동일할 때, 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리(l1, l2, l3)에 따라 전계(E1, E2, E3)가 달라진다. 예컨대, 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리(l1, l2, l3)가 커질수록 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 전계(E1, E2, E3)는 작아지고, 반대로 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리(l1, l2, l3)가 작아질수록 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 전계(E1, E2, E3)는 커질 수 있다.
각 화소(40R, 40G, 40B)의 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리(l1, l2, l3)는 적색 화소(40R)에서 가장 작고, 그 다음에 청색 화소(40B)에서 작으며, 녹색 화소(40G)에서 가장 크다. 이러한 경우, 각 화소(40R, 40G, 40B)의 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 전계(E1, E2, E3)는 상기 화소 전극(41, 43, 45)과 상기 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리에 반비례하므로, 적색 화소(40R)에서 가장 크며, 그 다음에 청색 화소(40B)에서 크며, 녹색 화소(40G)에서 가장 작다.
이에 따라, 액정의 변위 각도는 전계와 비례 관계이므로, 적색 화소(40R)의 액정(47)이 제1 변위 각도(α1)로 가장 크게 회전되고, 청색 화소(40B)의 액정(49)이 제3 변위 각도(α3)로 그 다음 크게 회전되며, 녹색 화소(40G)의 액정(48)이 제2 변위 각도(α2)로 가장 작게 회전될 수 있다.
액정의 변위 각도(α1, α2, α3)는 투과율과 비례 관계이므로, 적색 화소(40R)에서의 투과율이 가장 높고, 그 다음에서 청색 화소(40B)에서의 투과율이 높으며, 녹색 화소(40G)에서의 투과율이 가장 낮다.
그러므로, 종래에 각 화소의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리가 동일한 경우, 적색 화소에서의 투과율이 가장 낮고, 청색 화소에서의 투과율이 그 다음 낮으며, 녹색 화소에서의 투과율이 가장 높아진다. 본 발명에서는 적색 화소(40R)에서의 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 간의 거리(l1)를 가장 작게 하고, 청색 화소(40B)에서의 화소 전극(45)과 공통 전극(46) 간의 거리(l3)를 그 다음 작게 하며, 녹색 화소(40G)에서의 화소 전극(43)과 공통 전극(44) 간의 거리(l2)를 가장 크게 하여 줌으로써, 전체적으로 각 화소(40R, 40G, 40B)에서의 투과율을 동일하게 하여 줄 수 있다.
다시 말해, 본 발명은 종래에 투과율이 가장 낮은 적색 화소의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리(l1)는 가장 작게 하여 주고, 그 다음 낮은 청색 화소의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리(l3)는 그 다음 작게 하여 주며, 녹색 화소의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리(l2)는 가장 크게 하여 줌으로써, 각 화소에서의 투과율을 동일하게 하여 줄 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 각 화소(40R, 40G, 40B)에서의 화소 전극(41, 43, 45)과 공통 전극(42, 44, 46) 간의 거리를 상이하게 조절하여 줌으로써, 각 화소(40R, 40G, 40B)에서의 투과율을 동일하게 하여 줄 수 있다.
이상의 본 발명은 파장에 따른 투과율과 컬러필터에 따른 투과율을 모두 고려한 경우에 한하여 적용할 수 있다.
만일 컬러필터에 따른 투과율을 고려하지 않고 파장에 따른 투과율만을 고려하는 경우, 예컨대 컬러필터가 필요치 않은 액정표시장치의 경우에는 이상의 설명과는 달리 각 화소에서 화소 전극과 공통 전극 간의 거리를 상이하게 조절하여 주어야 한다.
각 화소의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리가 동일할 때, 파장에 따른 투과율은 청색 화소에서 가장 높으며, 녹색 화소에서 그 다음 높으며, 적색 화소에서 가장 낮아지게 된다.
이러한 경우, 각 화소의 투과율을 동일하게 하여 주기 위해서는, 투과율이 가장 낮은 적색 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리를 가장 작게 하여 주고, 투과율이 그 다음 낮은 녹색 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리를 그 다음 작게 하여 주며, 투과율이 가장 높은 청색 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리를 가장 크게 하여 준다. 이러한 경우, 거리가 가장 작은 적색 화소에서 투과율이 가장 높아지게 되고, 거리가 그 다음 작은 녹색 화소에서 그 다음 투과율이 높아지게 되며, 거리가 가장 큰 청색 화소에서 가장 투과율이 낮아지게 된다.
각 화소의 각 거리의 상대적인 비율은 다음과 같다.
녹색 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리(l2)는 적색 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리(l1)의 1~1.5배일 수 있다.
청색 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리(l3)는 적색 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리(l1)의 1.5~2배일 수 있다.
이상으로부터 파장에 따른 투과율만 고려한 경우와 컬러필터에 따른 투과율과 파장에 따른 투과율을 모두 고려한 경우에 따라 각 화소의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리를 상이하게 조절하여 주고 있지만, 기본적으로 투과율이 높은 화소의 전극 간 거리는 크게 하여 주고 투과율이 낮은 화소의 전극 간 거리는 작게 하여 줌으로서, 전체적으로 각 화소의 투과율을 동일하게 하여 줄 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 각 화소에서의 각 전극 간의 거리를 상이하게 조절하여 주어 각 화소의 투과율이 동일해짐으로써, 화질을 향상 시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (18)

  1. 다수의 게이트 라인;
    상기 게이트 라인에 교차하는 다수의 데이터 라인; 및
    상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 의해 정의된 다수의 화소를 포함하고,
    상기 화소는 상이한 파장의 광을 제어하는 제1 내지 제3 화소를 포함하고,
    상기 각 화소는,
    상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터에 연결된 다수의 화소 전극; 및
    상기 다수의 화소 전극에 교대로 엇갈린 다수의 공통 전극를 포함하며,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 간의 거리는 상기 각 화소의 파장에 따른 투과율을 고려하여 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 화소는 적색 파장의 광을 제어하고, 상기 제2 화소는 녹색 파장의 화소를 제어하며, 상기 제3 화소는 청색 파장의 화소를 제어하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 간의 거리는 상기 제1 내지 제3 화소의 순서로 커지는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리는 상기 제1 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리의 1~1.5배의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제3 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리는 상기 제1 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리의 1.5~2배의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 각 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 상이한 거리에 의해 상기 각 화소에서의 전계가 상이해지는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 각 화소에서의 상이한 전계에 의해 액정의 변위 각도가 상이해지는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  8. 제7항에 있어서, 상기 각 화소에서의 액정의 상이한 변위 각도에 의해 상기 각 화소에서의 투과율이 상이해지는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 각 화소에서의 상이한 파장에 따른 투과율이 상기 각 화소에서의 상이한 전극 간 거리에 의해 보상되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  10. 제1 내지 제3 화소를 포함하고, 상기 각 화소는 교대로 엇갈리게 배치된 다수의 화소 전극과 다수의 공통 전극을 포함하는 제1 기판;
    상기 어레이 기판에 대향하고 상기 각 화소에 대응하는 제1 내지 제3 컬러필터를 포함하는 제2 기판; 및
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 게재된 액정층을 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 간의 거리는 상기 각 화소의 파장에 따른 투과율과 컬러필터에 따른 투과율을 고려하여 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 화소는 적색 파장의 광을 제어하고, 상기 제2 화소는 녹색 파장의 화소를 제어하며, 상기 제3 화소는 청색 파장의 화소를 제어하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 간의 거리는 상기 제1, 제3 및 제2 화소의 순서로 커지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리는 상기 제1 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리의 1.5~2배의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제3 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리는 상기 제1 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 거리의 1~1.5배의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 각 화소에서의 화소 전극과 공통 전극 간의 상이한 거리에 의해 상기 각 화소에서의 전계가 상이해지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 각 화소에서의 상이한 전계에 의해 액정의 변위 각도가 상이해지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 각 화소에서의 액정의 상이한 변위 각도에 의해 상기 각 화소에서의 투과율이 상이해지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  18. 제10항에 있어서, 상기 각 화소에서의 상이한 파장에 따른 투과율이 상기 각 화소에서의 상이한 전극 간 거리에 의해 보상되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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