KR20090036920A - 표시기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

표시기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

표시기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 구동방법에서, 표시기판은 게이트선을 포함한다. 데이터선은 상기 게이트선과 교차하고, 제1 및 제2 박막트랜지스터는 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 있다. 화소 전극은 상기 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며 절개부를 갖는다. 방향 제어 전극은 상기 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며 상기 절개부 내에 위치한다. 상기 화소 전극과 중첩하는 제1 유지 전극 및 제 2 유지 전극이 형성되어 있고, 상기 제2 유지 전극은 상기 방향 제어 전극의 하부에서 상기 방향 제어 전극과 중첩하도록 형성되어 있다. 광시야각을 효과적으로 확보할 수 있다.
방향 제어 전극, 화소 전극, 수직 배향, 절개부

Description

표시기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 구동방법{DISPLAY SUBSTRATE, DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 표시기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 구체적으로 다중 도메인을 형성하는 표시기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색필터 등이 형성되어 있는 상부 표시판과, 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 표시판 및 두 표시판 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성된 전기장에 의해 액정층의 액정분자 배열 방향이 변화하고, 이러한 액정 분자 배열 방향의 변화에 따라 입사광의 투과율이 변화한다.
이러한 액정 표시 장치 중에서, 상기 화소전극 및 공통전극에 전압 미인가 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직으로 배열한 수직 배향 모드 액정 표시 장치가 널리 이용되고 있다.
수직 배향 액정 표시 장치는 화소전극이나 공통전극에 형성된 절개부 또는 돌기를 이용하여 전압 인가 상태에서 다중 도메인을 형성할 수 있다. 이러한 다중 도메인은 표시장치의 시야각을 향상시키므로 수직 배향 액정 표시 장치에서 널리 이용되고 있다.
그러나, 화소 전극과 공통 전극에 모두 절개부를 형성하는 방법은 공통 전극을 패터닝하기 위해 별도의 공정이 요구되고, 색필터의 안료가 공통 전극의 절개부를 통해 빠져 나와 액정층을 오염시킬 수도 있다. 또한, 돌기를 형성하는 방법도 돌기를 형성하기 위해 별도의 공정이 요구되고, 돌기 부분에서 광의 투과율이 돌기가 없는 부분에서 광의 투과율과 달라져서 대비비(Contrast Ratio)가 떨어질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공통 전극에 절개부 또는 돌기를 형성하지 않고도 광시야각을 확보하는 표시 기판을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 표시기판을 포함하는 광시야각이 확보되는 표시장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 표시장치의 구동방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예 따른 표시기판은 절개부를 갖는 화소 전극, 그리고 절개부 내에 위치하며 인가된 전압이 변화되는 방향 제어 전극을 포함한다. 본 실시예에서, 전압의 변화는 주기적일 수 있다. 또한, 화소 전극 및 방향 제어 전극에 동일 전압이 인가된 후, 방향 제어 전극에 인가된 전압이 변화될 수 있다. 기준 전 압에 대하여 제어 전극의 전압은 화소 전극의 전압 보다 큰 전압차를 가질 수 있다. 한편, 기준 전압은 공통전압일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예로, 표시기판은 절개부를 갖는 화소 전극, 그리고 절개부 내에 위치하며 유지 전극과 중첩하는 방향 제어 전극을 포함한다. 본 실시예에서, 방향 제어 전극은 유지 전극 상부에 배치되고, 유지 전극과 방향 제어 전극 사이에 절연막이 개재되어 있으며, 유지 전극의 전압 변화에 따라 방향 제어 전극에 인가된 전압이 변화 될 수 있다. 그러나, 화소 전극에 인가된 전압은 유지 전극의 전압 변화에 따라 변화되지 않거나, 방향 제어 전극의 변화 보다 적게 변화될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예로, 표시기판은 절개부를 가지며 서로 다른 유지 전극들과 중첩하는 화소 전극, 그리고 절개부 내에 위치하며 서로 다른 유지 전극들 중 어느 하나의 유지 전극과 중첩하는 방향 제어 전극을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 방향 제어 전극은 서로 다른 유지 전극들 중 상기 어느 하나의 유지 전극 상부에 배치되고, 상기 서로 다른 유지 전극들에는 위상이 반대인 유지 전압들이 각각 인가 될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예로, 표시기판은 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극, 제1 및 제2 절개부들을 갖고 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극과 중첩하는 제1 및 제2 서브 화소 전극, 제 1 절개부 내에 위치하고 상기 제 1 유지 전극 또는 상기 제 2 유지 전극 중 어느 하나와 중첩하는 제1 방향 제어 전극, 그리고 제 2 절개부 내에 위치하고 상기 제 1 유지 전극 또는 상기 제 2 유지 전극 중 다른 하 나와 중첩하는 제2 방향 제어 전극을 포함한다. 이때, 제2 방향 제어 전극은 상기 제 1 유지 전극 또는 상기 제2 유지 전극 중 상기 다른 하나의 상부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 제 1 기판, 제 2 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 제 1 기판은 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극, 절개부를 갖고 상기 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극과 중첩하는 화소 전극, 및 상기 절개부 내에 위치하고 상기 제 2 유지 전극의 상부에서 상기 제2 유지 전극과 중첩하는 방향 제어 전극을 포함한다. 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판과 대향하며 공통전극을 포함한다. 상기 액정층은 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재되며, 전압 미인가시 수직으로 배향된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치 구동방법은 화소 전극 및 화소 전극의 절개부 내에 위치하는 방향 제어 전극에 화소 전압을 인가하는 단계, 화소 전극과 중첩하는 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극의 유지 전압이 변화하는 단계, 제 2 유지 전극의 유지 전압 변화에 따라 방향 제어 전극의 전압이 변화하는 단계를 포함한다.
기준 전압에 대한 화소전압의 극성과 변화 전 제 2 유지 전압의 극성은 서로 반대일 수 있으며, 기준 전압에 대한 화소전압의 극성과 변화 후 제 2 유지 전압의 극성은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 화소전극은 투명한 도전성 물질로 상기 방향 제어 전극은 불투명한 도전성 물질로 형성되며, 상기 화소전극과 상기 방향제어 전극은 서로 다른 층으로부터 형성될 수 있다. 또는, 화소전극 및 방향 제어 전극은 투명한 도전성 물질로 각각 형성되며, 상기 화소전극과 상기 방향제어 전극은 서로 같은 층으로부터 형성될 수 있다. 게다가, 화소전극은 복수의 절개부를 갖고 상기 절개부들 중 일부에 방향 제어 전극들이 형성될 수 있으며, 방향 제어 전극들 사이에는 방향 제어 전극이 형성되어 있지 않은 절개부가 위치할 수 있다. 그리고, 방향 제어 전극의 한 끝 단은 화소전극에 의해 둘러 쌓여 있을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 상호간에 제한 없이 결합되거나 수정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 기준 전압에 대하여 방향 제어 전극 전압을 화소 전극 전압보다 큰 전압차를 갖도록 한다. 이에 의해, 표시장치는 공통 전극에 절개부 또는 돌기를 형성하지 않고도 광시야각이 구현 할 수 있다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 한편, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 도면의 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께 및 크기를 확대하여 나타내었다. 또한, 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 부분절개 사시도이다.
도 1을 참조하면, 액정 표시장치는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다. 도 1 및 도 2에서 도시하지 않았지만, 액정 표시 장치는 상기 하부 표시판(100)에 인가되는 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동부, 상기 하부 표시판(100)에 인가되는 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동부, 상기 하부 표시판(100)에 인가되는 유지전압을 생성하는 유지 전극 구동부, 데이터 구동부에 연결되어 계조전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고 이들을 제어하는 제어신호들을 생성하는 신호 제어부를 더 포함한다.
도 1 에서, 화소 전극(191) 또는 방향 제어 전극(176)과 공통 전극(270) 사이에 위치한 액정층(3)은 음의 유전 이방성을 가지며 수직 배향된 네마틱 액정분자(3')들을 포함할 수 있다. 음의 유전 이방성을 갖는 액정 분자(3')의 장축 방향은 전기장(Electric field)방향의 수직 방향으로 움직인다. 따라서, 전기장 방향의 제어를 통해 액정 분자의 움직임을 제어할 수 있다. 이를 통해 복수의 영역 내에서 전기장 방향을 서로 다르게 제어하여, 특정 영역에서 액정분자(3')가 특정 방향으로 배열된 도메인(DM1, DM2, DM3)을 화소 전극(191) 내에 다수 형성할 수 있다.
다수의 도메인을 갖도록, 도 1과 같은 전기장(13, 14)을 형성하기 위해, 제 1 절개부(91)와 제 2 절개부(92) 내에 위치한 방향 제어 전극(176)을 교대로 배치한다. 또한, 방향 제어 전극(176)과 공통전극(270)의 전압차가 화소 전극(191)과 공통전극(270)의 전압차보다 큰 전압차를 갖도록 한다. 방향 제어 전극(176)를 둘러싸는 제 2 절개부(92)의 존재에도 불구하고, 방향 제어 전극(176)에 더 큰 전압이 인가되므로 제 1 절개부(91)의 전기장(13)과는 다른 형태의 전기장(14)이 방향 제어 전극(176)과 공통전극 사이에 형성된다. 이러한 도 1과 같은 액정 표시장치는 공통 전극에 절개부(도시되지 않음) 또는 돌기(도시되지 않음)를 형성하지 않고도 다수의 도메인을 갖도록 구동 할 수 있다.
도 2는 도 1의 액정 표시장치에서 화소 전극(191) 또는 방향 제어 전극(176) 등의 연결 관계를 나타낸 회로도이다.
도 2에서, 신호선은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 게이트선(Gi), 데이터 신호를 전달하는 데이터선(Dj) 및 유지 전압을 전달하는 제1 및 제2 유지 전극선(Sa, Sb)을 포함한다. 도 1의 게이트선(Gi) 및 데이터선(Dj)은 복수개가 액정 표시장치의 하부 표시판(100)에서 반복되어 형성되어 있으며, 복수개의 게이트선(Gi)들은 행 방향으로 뻗으며 서로 평행하고, 복수개의 데이터선(Dj)들은 열 방향으로 뻗으며 서로 평행하다. 이때, 게이트선(Gi)들이 열 방향으로 뻗으며, 데이터선(Dj)들이 행 방향으로 뻗을 수도 있다.
하나의 화소는 게이트 및 데이터 선(Gi, Dj)에 연결된 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2), 제1 스위칭 소자(Q1)에 연결된 제 1 액정 커패시터(liquid crystal capacitor)(Clc1), 제 1 유지 커패시터(storage capacitor)(Csta), 제 2 유지 커패시터(storage capacitor)(Cstb), 제2 스위칭 소자(Q2)에 연결된 제 2 액정 커패시터(Clc2) 그리고 방향 제어 커패시터(Cdce)를 포함한다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자를 포함하고, 제1 스위칭 소자(Q1)의 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 제 1 액정 커패시터(CLC1)와 연결되어 있다. 제2 스위칭 소자(Q2)의 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 제 2 액정 커패시터(Clc2)와 연결되어 있다.
제 1 액정 커패시터(Clc1)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하고, 제 2 액정 커패시터(Clc2)는 방향 제어 전극(176)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 한다. 화소 전극(191), 방향 제어 전극(176) 및 공통 전극(270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 제1 스위칭 소자(Q1)의 출력 단자와 연결되며 방향 제어 전극(176)은 제2 스위칭 소자(Q2)의 출력 단자와 연결된다. 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다.
제 1 유지 커패시터(Csta)는 하부 표시판(100)에 구비된 제1 유지 전극선(Sa)과 화소전극(191)이 절연체인 게이트 절연막(140) 및 보호막(180)을 사이에 두고 중첩되어 형성된다. 제 2 유지 커패시터(Csta)는 하부 표시판(100)에 구비된 제 2 유지 전극선(Sb)과 화소 전극(191)이 절연체인 게이트 절연막(140) 및 보호막(180)을 사이에 두고 중첩되어 이루어진다. 방향 제어 커패시터(Cdce)는 제 2 유지 전극선(Sb)과 방향 제어 전극(176)이 절연체인 게이트 절연막(140)을 사이에 두고 중첩되어 이루어진다. 도면과 달리, 방향 제어 커패시터(Cdce)는 제 1 및 제 2 유지 전극선(Sa, Sb) 중 어느 하나와 방향 제어 전극(176)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 유지 전극선(Sa, Sb)에는 유지 전압(Vsta, Vstb)이 인가된다.
한편, 색의 표시를 위해 각각의 화소는 기본색(primary color) 중 하나를 고정적으로 표시하거나(공간 분할), 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시(시간 분할)할 수 있다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등의 삼원색을 들 수 있다. 이때, 상기 기본색이 적색, 녹색, 청색 및 백색 등의 사원색일 수도 있다. 공간 분할로 색을 표시하는 경우, 도 2와 같이 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비할 수 있다. 또는, 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성될 수 있다. 예를 들어, 기본색이 삼원색인 경우, 색 필터(230)는 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터를 포함한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 등가회로도이고, 도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 인접한 화소는 제1 및 제2 유지 전극선(Sa, Sb)과의 연결 관계에서 서로 반대로 엇갈리게 연결된다. 즉, 어떤 화소의 방향 제어 커패시터(Cdce)가 제1 유지 전극선(Sa)과 중첩되어 있으면, 그 상하 좌우 화소의 방향 제어 커패시터(Cdce)는 제2 유지 커패시터(Sb)와 중첩되어 있다.
도 3과 같이, 하나의 화소에 하나의 제 1 액정 커패시터(Clc1)와 다른 하나의 제 2 액정 커패시터(Clc2)가 위치할 수도 있고, 도 4와 같이 하나의 화소에 두 개의 제 1 액정 커패시터(Clc1) 및 제 3 액정 커패시터(Clc3)와 다른 두 개의 제 2 액정 커패시터(Clc2) 및 제 4 액정커패시터(Clc4)가 위치할 수도 있다. 도 4와 같은 등가회로를 갖는 표시장치에서, 제 1 액정 커패시터(Clc1)과 제 3 액정 커패시 터(Clc3)에 인가되는 화소 전압들은 서로 다를 수 있지만, 서로 연관관계가 있을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이며, 도 7은 상기 도 5및 6에 도시한 표시 장치에서 Ⅶ-Ⅶ'선의 단면도이다. 도 8은 상기 도 5 및 6에 도시한 표시장치에서 Ⅷ-Ⅷ'선의 단면도이다.
도 5는 도 3의 등가회로에 대응하는 하부 표시판(100)의 소자 배치도이며, 도 6은 도 4의 등가회로에 대응하는 하부 표시판(100)의 소자 배치도이다.
도 5 내지 8을 참조하면, 하부 표시판(100)은 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121), 복수 쌍의 제1 및 제2 유지 전극선(storage electrode line)(131a, 131b), 데이터선(Data line)(171), 화소 전극(191) 및 방향 제어 전극(176)을 포함한다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 복수의 게이트 전극(gate electrode)부분(124)과 게이트 구동부와의 접속을 위한 패드부분(129)을 포함한다.
제1 및 제2 유지 전극선(131a, 131b)은 소정의 전압을 인가 받으며 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗는다. 제1 및 제2 유지 전극선(131a, 131b)은 인접한 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 반대쪽에 위치한다. 제1 및 제2 유지 전극선(131a, 131b)은 제1 및 제2 유지 전극 부분을 포함한다. 유지 전극선(131a, 131b)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 유지 전극선(131a, 131b) 및 상기 게이트선(121)은 동일층으로부터 형성될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131a, 131b)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속 또는 이들의 합금으로 만들어지며, 단일막 또는 서로 다른 금속들의 다층막으로 이루어질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131a, 131b) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 반도체(154)가 형성되어 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(165)가 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 저항성 접촉부재(165)는 수소화 비정질 규소 또는 다결정 규소에 N+이온을 주입하여 형성한다. 저항성 접촉 부재(165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171) 및 복수의 제1 및 제2 드레인 전극(drain electrode)(175a, 175b)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)부분과 데이터 구동부(400)와의 접속을 위한 패 드 부분(179)을 포함한다.
제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 서로 분리되어 있고 데이터선(171)과도 분리되어 있으며, 소스 전극(173)을 중심으로 서로 반대쪽에 위치한다.
방향 제어 전극(176)은 제 2 유지 전극선(131b) 위에 위치한 확장부(177b) 및 확장부(177b)로부터 뻗어 나온 전극부(178a)를 포함한다. 전극부(178a)는 확장부(177b)에서 비스듬하게 뻗어 나와 제 1 유지 전극선(131a) 부근까지 뻗는다. 전극부(178a)는 게이트선(121)과 약 45°또는 약 135°의 각을 이룬다.
방향 제어 전극(176)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)은 함께 제 2 액정 커패시터(Clc2)를 이루며, 방향 제어 전극(176)의 확장부(177b)와 제2 유지 전극선(131b)은 방향 제어 커패시터(Cdce)를 이룬다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 알루미늄, 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 또는 티타늄 등의 금속 또는 이들의 합금으로 만들어지며, 단일막 또는 서로 다른 금속들의 다층막으로 이루어질 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어질 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다.
보호막(180) 또는/및 게이트 절연막(140)에 형성된 복수의 컨택홀(contact hole)(181, 182, 185)을 통해, 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 패드 부분(179) 그리고 제1 드레인 전극(175a)이 노출된다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191) 및 복수의 보조 패드(81, 82)가 형성되어 있다.
화소 전극(191)은 컨택홀(185)을 통하여 제1 드레인 전극(175a)과 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
화소 전극(191)과 제1 및 제2 유지 전극선(131a, 131b)은 유지 커패시터(Csta, Cstb)를 이룬다. 예를 들어, 화소 전극(191)은 투명한 도전성 물질을 포함하는 투명전극을 포함한다. 이때, 화소 전극(191)이 반사율이 높은 금속을 포함하는 반사전극을 포함할 수 있다. 또한, 화소전극(191)이 투과모드용 투명전극부 및 반사모드용 반사전극부를 포함하는 반사-투과전극일 수도 있다.
각 화소 전극(191)은 오른쪽 모퉁이가 모따기되어 있는(chamfered) 모양이다. 화소 전극(191)의 모딴 빗변은 게이트선(121)에 대하여 약 45°또는 약 135°의 각도를 이룬다. 예를 들어, 화소 전극(191)이 게이트선(121)에 대해서 약 45°또는 약 135°의 모딴 빗변을 갖는 경우, 액정층(도 1의 3) 내의 액정분자들(도 1의 3')의 응답속도가 향상될 수 있다.
화소 전극(191)에는 제1 및 제2 절개부(91, 92)가 형성되어 있다. 제2 절개부(92)는 방향 제어 전극(176)의 전극부(178a)를 따라 뻗으며, 제 2 절개부 내에 방향 제어 전극(176)의 전극부(178a)가 위치한다.
제1 및 제2 절개부(91, 92)는 화소 전극(191)을 이등분하는 위치에 있는 게이트선(121)에 대하여 거의 반전 대칭(inversion symmetry)을 이룬다.
하부, 상부 표시판(100, 200)의 안쪽 면 위에는 액정층(3)을 배향하기 위한 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 도포되어 있으며, 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 하나 이상의 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있다.
도 5는 하나의 화소에 하나의 화소 전극(191)을 갖는 표시 장치이며, 도 6은 하나의 화소에 화소 전극(191)이 분리된 서브 화소 전극들(191a, 191b)을 갖는 표시 장치이다. 도 6에서 화소 전극(191)은 제 1 서브 화소 전극(191a) 및 제 2 서브 화소 전극(191b)으로 분리되며, 별개의 스위치 소자에 의해 개별 구동 될 수 있다. 제 1 서브 화소 전극(191a) 및 제 2 서브 화소 전극(191b)에 인가되는 화소 전압들은 서로 다른 전압일 수 있으며, 일정한 연관관계를 가질 수 있다. 상기 제 1 서브 화소 전극(191a) 및 제 2 서브 화소 전극(191b)에 인가되는 화소전압은 각각 공통 전압에 대해 극성이 반대일 수 있다.
도 6과 같이 화소 전극을 분리함으로써, 도 5에 비교하여 시야각에 따른 색의 변화 정도를 줄일 수 있다. 예를 들어, 분리된 화소전극에 인가되는 각각의 전압을 조절하여 액정층(3)이 시야각에 따라 배열되는 차이를 최소화고 시야각에 따른 색의 변화 정도를 줄일 수 있다.
경우에 따라, 도 6과 달리, 제 1 서브 화소전극(191a)과 제 2 서브 화소전극(191b)은 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 방향 제어 전극(176)은 제 1 서브 화소전극(191a) 및 제 2 서브 화소전극(191b)에서 모두 어느 하나의 유지 전극선과만 중첩할 수 있다. 이 경우, 제 1 서브 화소전극(191a)과 제 2 서브 화소 전극(191b)에 인가되는 화소전압은 각각 공통 전압에 대해 극성이 같을 수 있다.
그러면 도 9를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구 동에 대하여 더욱 자세하게 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동시 화소 전극 및 방향 제어 전극의 전압 변화를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 데이터 전압(Vdata)과 제 1 및 제 2 유지 전압(Vsta, Vstb)은 기준전압인 공통전압(Vcom)을 기준으로 극성(Polarity) 반전한다. 또한, 제 1 및 제 2 유지 전압(Vsta, Vstb)은 공통전압(Vcom)을 기준으로 대칭이거나, 극성이 서로 반대일 수 있다.
제 1 유지 전압(Vsta) 및 제 2 유지 전압(Vstb)은 게이트 신호(Vg)가 오프 전압(Voff)일 때, 극성 반전이 일어난다.
게이트 신호(Vg)가 게이트 온 전압(Von)인 동안 데이터선에 인가되는 데이터 전압(Vdata)으로, 화소 전극과 방향 제어 전극이 충전된다. 게이트 신호(Vg)가 게이트 오프 전압(Voff)이 되면 화소 전압(Vpix) 및 방향 제어 전극 전압(Vdce)은 킥백 전압(Vkb)만큼 떨어졌다가, 화소 전압(Vpix)은 제1 유지 신호(Vsta) 및 제 2 유지 신호(Vstb)의 변화와 상관없이 일정하게 유지되고, 방향 제어 전극 전압(Vdce)은 제2 유지 신호(Vstb)의 변화에 따라 주기적으로 변화한다. 이는 도 2에서처럼, 화소 전극(191)은 제 1 유지 전극선(Sa) 및 제 2 유지 전극선(Sb) 모두와 중첩하고 있어서, 제 1 및 제 2 유지 전압(Vsta, Vstb)의 변화에 영향을 받지 않는다. 반면, 방향 제어 전극(176)은 제 2 유지 전극선(Sb)과 중첩하고, 제 2 유지 신호(Vstb)의 변화에 따라 영향을 받는다.
이때, 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압(Vdata)의 극성과 변화 전 제 2 유지 전압(Vstb)의 극성은 서로 반대일 수 있으며, 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압(Vdata)의 극성과 변화 후 제 2 유지 전압(Vstb)의 극성은 서로 동일할 수 있다. 이와 같은 관계에서, 방향 제어 전극 전압(Vdce)은 제 2 유지 전압(Vstb)의 변화에 따라, 공통전압에 대해서 화소 전압(Vpix)보다 더 큰 전압 값을 가질 수 있게 된다.
방향 제어 전극 전압(Vdce)은 ΔVdce만큼 올라갔다가 원래 전압(Vpix)으로 돌아오는 주기적인 값을 가진다. 따라서, 방향 제어 전극 전압(Vdce)은 화소 전극 전압(Vpix) 보다 평균적으로 더 큰 전압차를 갖는 전압을 가질 수 있다. 방향 제어 전극 전압(Vdce)의 평균 레벨(Vdcea)은 하기의 [식 1]에 의해 나타낼 수 있다.
[식 1]
Vdcea = Vpix + ΔVdce/2
이와 같이, 본 발명은 기준 전압에 대하여 방향 제어 전극 전압을 화소 전극 전압보다 큰 전압차를 갖도록 한다. 이에 의해, 표시장치는 공통 전극에 절개부 또는 돌기를 형성하지 않고도 광시야각이 구현 할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 부분절개 사시도이다.
도 2는 상기 도 1에 도시된 표시장치의 회로도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이다.
도 7은 상기 도 5 및 6에 도시한 표시 장치에서 Ⅶ-Ⅶ'선의 단면도이다.
도 8은 상기 도 5 및 6에 도시한 표시 장치에서 Ⅷ-Ⅷ'선의 단면도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 신호 파형을 나타낸 도면이다.
<도면 부호의 설명>
100: 하부 표시판 200: 상부 표시판
110, 210: 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 131a, 131b: 유지 전극선
171: 데이터선 176: 방향 제어 전극
191: 화소 전극 270: 공통 전극

Claims (20)

  1. 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극;
    절개부를 갖고 상기 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극과 중첩하는 화소 전극; 및
    상기 절개부 내에 위치하고 상기 제2 유지 전극 상부에서 상기 제 2 유지 전극과 중첩하는 방향 제어 전극을 포함하는 표시기판.
  2. 제1 항에서,
    상기 제1 및 제2 유지 전극에는 위상이 반대인 제1 및 제2 유지 전압이 각각 인가되는 표시기판.
  3. 제2 항에서,
    상기 방향 제어 전극에 화소 전압이 인가되고, 상기 제2 유지 전압의 전압 변화에 의해 상기 방향 제어 전극의 전압이 변화하는 표시기판.
  4. 제3 항에서,
    기준 전압에 대하여 상기 방향 제어 전극의 평균 전압은 상기 화소 전극의 화소전압보다 큰 전압차를 갖는 표시기판.
  5. 제 1 항에서,
    상기 화소전극은 투명한 도전성 물질로 상기 방향 제어 전극은 불투명한 도전성 물질로 형성되며, 상기 화소전극과 상기 방향제어 전극은 서로 다른 층으로부터 형성되는 표시기판.
  6. 제1 항에서,
    상기 화소전극 및 방향 제어 전극은 투명한 도전성 물질로 각각 형성되며, 상기 화소전극과 상기 방향제어 전극은 서로 같은 층으로부터 형성되는 표시기판.
  7. 제1 항에서,
    상기 화소 전극에 화소 전압을 인가하기 위한 제 1 스위칭 소자 및 상기 방향제어 전극에 상기 화소 전압을 인가하기 위한 제 2 스위칭 소자를 더 포함하는 표시기판.
  8. 제1 항에서,
    상기 화소전극은 복수의 절개부를 갖고 상기 절개부들 중 일부에 상기 방향 제어 전극들을 갖는 표시기판.
  9. 제8 항에서,
    상기 방향 제어 전극들 사이에는 상기 방향 제어 전극을 갖지 않는 절개부를 갖는 표시기판.
  10. 제1 항에서,
    상기 방향 제어 전극의 한 끝 단은 상기 화소전극에 의해 둘러 쌓여 있는 표시기판.
  11. 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극;
    제1 및 제2 절개부들을 갖고 상기 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극과 중첩하는 제1 및 제2 서브 화소 전극;
    상기 제 1 절개부 내에 위치하고 상기 제 1 유지 전극 또는 제 2 유지 전극 중 어느 하나의 상부에서 상기 제 1 유지 전극 또는 제 2 유지 전극 중 상기 어느 하나와 중첩하는 제1 방향 제어 전극; 및
    상기 제 2 절개부 내에 위치하고 상기 제 1 유지 전극 또는 제 2 유지 전극 중 나머지 하나의 상부에서 상기 제 1 유지 전극 또는 제 2 유지 전극 중 상기 나머지 하나와 중첩하는 제2 방향 제어 전극을 포함하는 표시기판.
  12. 제11 항에서,
    상기 제 1 서브 화소 전극 및 제 2 서브 화소 전극에 인가되는 화소전압은 각각 기준전압에 대해 극성이 반대인 표시기판.
  13. 제11 항에서,
    상기 제 1 서브 화소 전극 및 제 2 서브 화소 전극에 인가되는 화소전압은 각각 기준전압에 대해 극성이 같은 표시기판.
  14. 제11 항에서,
    상기 제1 및 제2 서브 화소전극들 중 적어도 어느 하나는 복수의 절개부를 갖고 상기 절개부들 중 일부에 상기 제1 또는 제2 방향 제어 전극들을 갖는 표시기판.
  15. 제14 항에서,
    상기 복수의 절개부는 제1 또는 제2 방향 제어 전극이 위치하는 절개부와 방향 제어 전극이 위치하지 않는 절개부를 포함하여 각각의 절개부가 교대로 배치된 표시기판.
  16. 제11 항에서,
    상기 제1 및 제2 방향 제어 전극의 한 끝 단들은 각각 상기 제1 및 제2 화소전극에 의해 둘러 쌓여 있는 표시기판.
  17. 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극, 절개부를 갖고 상기 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극과 중첩하는 화소 전극, 및 상기 절개부 내에 위치하고 상기 제 2 유지 전극의 상부에서 상기 제2 유지 전극과 중첩하는 방향 제어 전극을 포함하는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판과 대향하며 공통전극을 포함하는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재되며, 전압 미인가시 수직으로 배향되는 액정층을 포함하는 표시장치.
  18. 화소 전극 및 상기 화소전극의 절개부 내에 위치하는 방향 제어 전극에 화소전압을 인가하는 단계;
    상기 화소 전극과 중첩하는 제 1 유지 전극 및 제 2 유지 전극의 유지 전압이 변화하는 단계; 및
    상기 제 2 유지 전극의 유지 전압 변화에 따라 상기 방향 제어 전극의 전압이 변화하는 단계를 포함하는 표시장치 구동방법.
  19. 제18 항에서,
    기준 전압에 대한 화소 전압의 극성과 변화 전 상기 제 2 유지 전극의 상기 유지 전압의 극성은 서로 반대이며, 기준 전압에 대한 화소전압의 극성과 변화 후 상기 제 2 유지 전극의 상기 유지 전압의 극성은 서로 동일한 표시장치 구동방법.
  20. 제19 항에서,
    기준 전압에 대하여 상기 방향 제어 전극의 평균 전압은 상기 화소 전극의 상기 화소전압보다 큰 레벨을 갖는 표시장치 구동방법.
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