KR20100024222A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20100024222A
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노상용
조영제
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 부화소 전극, 상기 제1 부화소 전극 위에 형성되어 있으며 제1 접촉 구멍을 가지는 유기 절연막, 그리고 상기 유기 절연막 위에 형성되어 있으며, 상기 제1 접촉 구멍을 통해 상기 제1 부화소 전극과 연결되는 제2 부화소 전극을 포함하여, 하나의 박막 트랜지스터를 사용하여 액정 표시 장치의 개구율을 높일 수 있고, 하나의 박막 트랜지스터를 이용하여 동일한 데이터 신호를 제1 및 제2 부화소 전극에 인가하므로, 간단한 구동 방법으로 우수한 시인성 특성을 가질 수 있다.
COA, 부화소 전극, 시인성, 유기막, 셀 간격

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 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 방식 액정 표시 장치에서는 광시야각 확보가 중요한 문제이고, 이를 위하여 전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 형성하거나 전기장 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 등의 방법을 사용한다. 절개부 및 돌기는 액정 분자가 기울어지는 방향(tilt direction)을 결정해 주므로, 이들을 적절하게 배치하여 액 정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 시야각을 넓힐 수 있다.
한편, 수직 배향 모드의 액정 표시 장치는 전면 시인성에 비하여 측면 시인성이 떨어질 수 있는데, 이를 해결하기 위하여 하나의 화소 전극을 두 개의 부화소 전극으로 나누어 각각 하이(high) 전압과 로우(low) 전압을 인가하여 두 화소 전극의 액정 분자의 정렬 방향을 다르게 하여 좌우 시야각 방향에서의 시인성을 개선하는 기술이 개발되었다.
화소 전극을 두 개의 부화소 전극으로 나누어 각기 서로 다른 전압을 인가하여 시인성을 높이는 기존의 방법은 구조가 복잡하여 제조 비용이 증가하거나, 구동 방법이 복잡해지거나, 또는 액정 표시 장치의 투과율이 감소하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 구조가 복잡하지 않아 제조 비용을 증가하지 않고, 간단한 구동 방법으로 넓은 시야각과 빠른 응답 속도를 가지면서 시인성과 투과율이 우수한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 부화소 전극, 상기 제1 부화소 전극 위에 형성되어 있으며 제1 접촉 구멍을 가지는 유기 절연막, 그리고 상기 유기 절연막 위에 형성되어 있으며, 상기 제1 접촉 구멍을 통해 상기 제1 부화소 전극과 연결되는 제2 부화소 전극을 포함한다.
상기 유기 절연막의 두께는 약 1㎛ 내지 약 2㎛일 수 있다.
상기 유기 절연막의 두께는 약 1.5㎛일 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 하나의 화소에 배치되어 있으며, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극의 면적 비는 1:1 내지 2:1일 수 있다.
상기 유기 절연막은 색필터일 수 있다.
상기 유기 절연막의 표면은 상기 제2 부화소 전극의 표면과 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제1 절연 기판과 마주보는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 그리고 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 생성되는 전기장은 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전기장보다 작을 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 상기 액정층의 두께와 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 상기 액정층의 두께는 동일할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 유기 절연막 아래에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 그리고 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 유기 절연막은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 드러내는 제2 접촉 구멍을 가지고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 제2 접촉 구멍을 통해 상기 드레인 전극에 연결될 수 있다.
상기 드레인 전극을 통해 상기 제2 부화소 전극에 데이터 전압이 인가되고, 상기 공통 전극에 공통 전압이 인가되면, 상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 생성되는 전기장은 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전기장보다 세기가 약할 수 있다.
상기 제1 접촉 구멍에 대응하는 상기 제1 부화소 전극 아래에 배치되어 있으며, 상기 게이트선과 동일한 층으로 형성된 보조 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 생성되는 전기장은 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전기장보다 세기가 약할 수 있다.
상기 액정층은 복수의 액정 분자를 포함하고, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극, 그리고 상기 공통 전극에 전압이 인가되지 않은 경우, 상기 액정 분자의 장축은 상기 제1 및 제2 절연 기판의 표면에 대하여 수직을 이룰 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 복수의 미세 가지부를 포함하고, 상기 미세 가지부의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역을 포함할 수 있다.
상기 복수의 액정 분자는 상기 미세 가지부의 길이 방향으로 선경사를 이루며 배향될 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 상기 네 개의 부영역의 경계를 이루는 가로 줄기부 및 세로 줄기부를 포함할 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극을 둘러쌀 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 데이터선을 같은 평면 위로 투영하였을 때, 이 들의 투영 패턴은 서로 이격될 수 있다.
상기 데이터선은 각각 제1 가상의 직선 위에 놓인 제1 부분과 상기 제1 가상의 직선과 이격되어 있고 평행한 제2 가상의 직선 위에 놓인 제2 부분, 그리고 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이를 연결하고 있는 제3 부분을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 데이터선의 제1 부분과 중첩할 수 있다.
상기 공통 전극에는 절개부가 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 한 화소를 두 개의 부화소 전극으로 나누고, 하나의 박막 트랜지스터에 연결하면서도, 두 개의 부화소 전극과 공통 전극 사이의 전기장의 세기를 다르게 조절하여 시인성을 높일 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 구조를 복잡하게 하지 않고, 간단한 구동 방법으로 넓은 시야각과 빠른 응답 속도를 가지면서 시인성과 투과율이 우수한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부 분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 두 부화소에 대한 등가 회로도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 공통 전극 표시판(200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수 의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PEa, PEb)를 포함한다. 각 부화소(PEa, PEb)는 신호선(GL, DL)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clca, Clcb) 및 유지 축전기(storage capacitor)(도시하지 않음)를 포함한다. 유지 축전기는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clca, Clcb)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clca/Clcb)는 하부 표시판(100)의 부화소 전극(PEa/PEb)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(CE)을 두 단자로 하며 부화소 전극(PEa/PEb)과 공통 전극(CE) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 한 쌍의 부화소 전극(PEa, PEb)은 서로 분리되어 있으며 하나의 화소 전극(PE)을 이루고, 뒤에서 상세하게 설명하는 바와 같이 접촉 구멍을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 공통 전극(CE)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
두 액정 축전기(Clca, Clcb)에 충전되는 전압은 서로 약간의 차이가 나도록 설정되어 있다. 예를 들면, 액정 축전기(Clca)에 충전되는 전압이 액정 축전기(Clcb)에 충전되는 전압에 비하여 항상 높다. 이에 대하여는 아래에서 상세히 설명한다. 이렇게 두 액정 축전기(Clca, Clcb)에 충전되는 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 할 수 있어 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상할 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(PE)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도시하지는 않았지만, 색 필터는 하부 표시판(100)의 부화소 전극(PEa, PEb) 위 또는 아래에 형성할 수 있고, 상부 표시판(200)의 공통 전극(CE) 아래에 형성할 수도 있다.
표시판(100, 200)의 바깥 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교할 수 있다. 반사형 액정 표시 장치의 경 우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다. 직교 편광자인 경우 전기장이 없는 액정층(3)에 들어온 입사광을 차단한다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 복수의 계조 전압(또는 기준 계조 전압)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호(Vg)를 게이트선에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다.
그러면, 이러한 액정 표시 장치의 구조에 대하여 도 4 및 도 5를 참고하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고, 도 5는 도 4에 도시한 액정 표시 장치를 V-V선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 이격되어 마주보는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 복수의 제2 부화소 전극(191b)이 형성되어 있고, 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)이 형성되어 있다.
제2 부화소 전극(191b)의 전체적인 모양은 사각형이며 제1 부화소 전극(191a)의 좌우측 변을 따라 뻗은 돌출부(196)를 포함한다. 제2 부화소 전극(191b)의 돌출부(196)는 뒤에서 설명하는 바와 같이, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 접촉 구멍(186)을 통해 연결된다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 신호를 전달한다. 각 게이트선(121) 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 포함한다.
유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 실질적으로 나란하게 뻗어 있고, 데이 터선(171)과 나란하게 뻗은 복수의 유지 전극(135)을 포함한다.
유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 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 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(projection)(154)를 포함한다.
반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173) 을 포함한다. 드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 각 드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 가지고 있으며, 막대형 끝 부분은 U자형으로 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(151)의 돌출부(154)에 형성된다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 아래의 반도체(151)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 반도체(151)는 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 그 아래의 저항성 접촉 부재(161, 165)와 실질적으로 동일한 평면 모양이다. 그러나 반도체(151)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위로 만들어진 하부 보호막(180p)이 형성되어 있다.
하부 보호막(180p) 위에는 복수의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 여기서 하부 보호막(180p)은 색필터(230)의 안료가 노출된 반도체(151) 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색필터(230)는 약 1㎛ 내지 약 2㎛의 두께를 가지고, 약 1.7㎛ 내지 약 1.9㎛의 두께를 가질 수 있다. 더욱 구체적으로는 약 1.5㎛의 두께를 가질 수 있다. 색필터(230)는 감광성 유기물로 만들어질 수 있다.
색필터(230) 위에는 상부 보호막(180q)이 형성되어 있다. 상부 보호막(180q)은 무기 물질로 형성할 수 있다. 상부 보호막(180q)은 색필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터(230)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.
상부 보호막(180q) 위에는 복수의 제1 부화소 전극(pixel electrode)(191a)이 형성되어 있다.
도 4를 참고하면, 평면 형태로 볼 때, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 간극(91)을 사이에 두고 서로 분리되어 있다.
제1 부화소 전극(191a)의 전체적인 모양 역시 사각형이며 가로 줄기부 및 이와 직교하는 세로 줄기부로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 가로 줄기부와 세로 줄기부에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역은 복수의 미세 가지부를 포함한다.
미세 가지부 중 하나는 가로 줄기부 또는 세로 줄기부에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 다른 하나의 미세 가지부는 가로 줄기부 또는 세로 줄기부에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 다른 하나의 미 세 가지부는 가로 줄기부 또는 세로 줄기부에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 나머지 하나의 미세 가지부는 가로 줄기부 또는 세로 줄기부에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
각 미세 가지부는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부는 서로 직교할 수 있다.
도시하지 않았으나 미세 가지부의 폭은 가로 줄기부 또는 세로 줄기부에 가까울수록 넓어질 수 있다.
화소 전극(191) 전체에서 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 면적이 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 면적보다 클 수 있으며, 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부화소 전극(191a)의 면적보다 1.0배에서 2.0배 정도 클 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)의 형태나 면적 비는 다양하게 변형 가능하다.
제1 부화소 전극(191a) 각각은 상부 보호막(180q), 색필터(230), 그리고 하부 보호막(180p)에 형성되어 있는 제1 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
또한, 제1 부화소 전극(191a) 각각은 상부 보호막(180q), 색필터(230), 하부 보호막(180p) 및 게이트 절연막(140)에 형성되어 있는 제2 접촉 구멍(186)을 통해 제2 부화소 전극(191b)의 돌출부(196)와 물리적, 전기적으로 연결되어 있다.
이제, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부 재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주보며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(도시하지 않음)를 가지고 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 그러나 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다.
차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어진다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 도포되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다. 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교하며 이중 한 편광축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 액정 표시 장치는 또한 편광자, 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 제1 부화소 전극(191a)의 미세 가지부의 길이 방향에 대략 평행하게 되도록 선경사(pretilt)를 가지고 있으며, 전기장이 없는 상태에서, 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 전기장이 없는 상태에서, 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 액정층(3)은 각 화소(PX) 내에서 거의 일정한 두께를 가진다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(191)에 데이터 전압을 인가하면 액정층(3)에 전기장(전계)이 생성된다. 그러면 액정층(3)의 액정 분자(31)들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직을 이루도록 방향을 바꾸고자 한다. 액정 분자(31)가 기울어진 정도에 따라 액정층(3)에 입사광의 편광의 변화 정도가 달라지며 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 투과율 변화로 나타나며 이를 통하여 액정 표시 장치는 영상을 표시한다.
한편 제1 부화소 전극(191a)의 미세 가지부의 변들은 전기장을 왜곡하여 미세 가지부의 변에 수직인 수평 성분을 만들어 내고 액정 분자(31)들의 경사 방향은 수평 성분에 의하여 결정되는 방향으로 결정된다. 그러나 본 실시예에서는 액정 분자(31)들이 이미 미세 가지부의 길이 방향에 평행한 방향으로 선경사를 이루고 있었으므로 선경사를 이루었던 방향으로 기울어지게 된다. 이와 같이 액정 분자(31)들이 선경사를 가지도록 하면 한번에 목표로 하는 방향으로 기울어지게 할 수 있으므로 액정 표시 장치의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
또한 앞서 설명하였듯이, 본 발명의 실시예에서 한 화소(PX)의 제1 부화소 전극(191a)의 미세 가지부가 뻗어 나가는 길이 방향이 모두 네 방향이므로 액정 분자(31)들이 기울어지는 방향도 총 네 방향이 된다. 이와 같이 액정 분자(31)가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
이제 다시 도 5를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 영역별 전압차에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5를 참고하면, 앞서 설명한 바와 같이 액정 표시 장치는 하부 보호막(180p), 색필터(230) 및 상부 보호막(180q) 위에 형성되어 있는 제1 부화소 전극(191a)과 하부 보호막(180p), 색필터(230) 및 상부 보호막(180q) 아래에 형성되어 있는 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다. 따라서, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)에는 동일한 데이터 전압이 인가되지만, 제1 부화소 전극(191a)과 공통 전극(270) 사이의 간격(D1)과 제2 부화소 전극(191b)과 공통 전극(270) 사이의 간격(D2)이 서로 달라, 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역과 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역 사이의 전기장 세기가 달라지게 되어, 측면 시인성을 개선할 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역에서 전기장 생성 전극(191a, 270)은 액정층을 사이에 두고 중첩하기 때문에, 전기장 생성 전극(191a, 270)의 전압차에 의한 전기장은 액정층(3)에만 형성되지만, 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역에서는 전기장 생성 전극(191b, 270)은 액정층(3) 뿐만 아니라 하부 보호막(180p), 색필터(230) 및 상부 보호막(180q)을 사이에 두고 중첩하기 때문에, 두 전극(191b, 270) 사이의 전기장은 액정층(3)에만 형성되는 것이 아니라, 하부 보호막(180p), 색필터(230) 및 상부 보호막(180q)에도 분배된다.
따라서, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 접촉 구멍(196)을 통해 서로 연결되어 있기 때문에, 서로 동일한 데이터 전압이 인가되어, 공통 전극(270)과의 전압 차이는 동일하지만, 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역의 액정층(3)에 가해지는 전기장이 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역의 액정층(3)에 가해지는 전기장보다 세다.
액정 분자가 기울어지는 각도는 전기장의 세기에 따라 달라지는데, 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역과 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역의 액정층(3)에 가해지는 전기장의 세기가 달라지므로 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르고 이에 따라 두 영역의 휘도가 다르다. 따라서 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역의 액정층(3) 내의 전기장 세기와 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역의 액정층(3) 내의 전기장 세기를 적절하게 맞추면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 할 수 있으며, 즉 측면 감마 곡선을 정면 감마 곡선에 최대한 가깝게 할 수 있으며, 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 각기 보호막(180p, 180q)과 색필터의 위와 아래에 형성하고, 접촉 구멍을 통해 연결함으로써, 하나의 화소에 하나의 박막 트랜지스터를 형성하여, 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)에 동일한 한 데이터 신호를 인가하면서도, 제1 부 화소 전극(191a)이 차지하는 영역의 액정층(3)에 가해지는 전기장이 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역의 액정층(3)에 가해지는 전기장보다 세도록 조절할 수 있다. 이에 의하여, 각 화소에 하나의 박막 트랜지스터를 형성하기 때문에 액정 표시 장치의 개구율을 높일 수 있고, 하나의 박막 트랜지스터를 이용하여 동일한 데이터 신호를 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)에 인가하므로, 간단한 구동 방법으로 측면 시인성을 높일 수 있다.
또한, 앞서 설명하였듯이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 액정층(3)은 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역과 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역에서 거의 일정한 두께를 가진다. 따라서, 액정층(3)의 두께 차이에 의한 화질 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 4 및 도 6을 참고로 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치와 거의 유사하다.
그러나, 도 4 및 도 5에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 달리, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 접촉 구멍(186)을 통해 연결되는 제2 부화소 전극(191b)의 돌출부(196) 아래에 게이트선(121)과 동일한 층으로 형성된 보조 부재(125)가 형성되어 있다. 또한 제2 부화소 전극(191b)은 보조 부재(125) 위에 형성되어 있는 제2 접촉 구멍(186)을 통해 제1 부화소 전극(191a)과 연결된다.
보조 부재(125)는 게이트 절연막(140), 하부 보호막(180p), 색필터(230) 및 상부 보호막(180q)에 형성되는 제2 접촉 구멍(186)의 깊이를 줄일 수 있어, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 접촉을 보완한다.
도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치의 여러 가지 특징들이 도 6에 도시한 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 4 및 도 7을 참고로 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치와 거의 유사하다.
그러나, 도 4 및 도 5에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 달리, 색필터(230)가 박막 트랜지스터 표시판(100)에 형성되어 있지 않고, 공통 전극 표시판(200)에 형성되어 있다.
또한, 박막 트랜지스터 표시판(100)에는 하부 보호막(180p) 위에 상부 보호막(180q)이 형성되어 있는데, 하부 보호막(180p)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어지고, 상부 보호막(180q)은 유기 절연물로 만들어진다. 유기 절연물은 4.0 이하의 유전 상수를 가지는 것이 바람직하고, 감광성(photosensitivity)을 가질 수도 있으며, 평탄면을 제공할 수 있다. 상부 보호막(180q)의 두께는 도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치 색필터(230)의 두께와 거의 같다.
또한 도 4 및 도 6에 도시한 액정 표시 장치와 같이, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 접촉 구멍(186)을 통해 연결되는 제2 부화소 전극(191b)의 돌출부(196) 아래에 게이트선(121)과 동일한 층으로 형성된 보조 부재(125)가 형성되어 있어서, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 접촉을 보완한다.
도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치의 여러 가지 특징들이 도 7에 도시한 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.
그러면, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 8 및 도 9를 참고하여 상세하게 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고, 도 9는 도 8에 도시한 액정 표시 장치를 IX-IX선을 따라 자른 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 층상 구조는 도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치와 거의 동일하다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
기판(110) 위에 제2 부화소 전극(191b)이 형성되어 있고, 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121) 위에는 게이트 절연막(140), 복수의 선형 반도체(151), 그리고 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(161, 165)가 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있고, 그 위에 하부 보호막(180p)이 형성되어 있다. 하부 보호막(180p) 위에는 복수의 색필터(230)가 형성 되어 있고, 색필터(230) 위에는 상부 보호막(180q)이 형성되어 있고, 상부 보호막(180q) 위에는 제1 부화소 전극(191a)이 형성되어 있다.
하나의 화소 전극(191)을 이루는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 간극(94)을 사이에 두고 서로 맞물려 있으며, 제1 부화소 전극(191a)은 제2 부화소 전극(191b)의 중앙에 삽입되어 있다. 즉, 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부화소 전극(191a)을 둘러싸는 형태이다. 제2 부화소 전극(191b)의 두 모서리는 모따기 되어 빗변을 이룬다. 빗변 및 간극(94)은 게이트선(121)과 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색필터(230)는 약 1㎛ 내지 약 2㎛의 두께를 가지고, 약 1.7㎛ 내지 약 1.9㎛의 두께를 가질 수 있다.
평면 형태로 볼 때, 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 간극(94)을 사이에 두고 서로 분리되어 있는데, 이 간극(94)은 게이트선(121)과 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다.
화소 전극(191) 전체에서 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 면적이 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 면적보다 클 수 있으며, 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부화소 전극(191a)의 면적보다 1.0배에서 2.2배 정도 클 수 있다.
제1 부화소 전극(191a) 각각은 상부 보호막(180q), 색필터(230), 하부 보호막(180p) 및 게이트 절연막(140)에 형성되어 있는 제2 접촉 구멍(186)을 통해 제2 부화소 전극(191b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다.
화소 전극(191) 전체에서 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 면적이 제1 부 화소 전극(191a)이 차지하는 면적보다 클 수 있으며, 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부화소 전극(191a)의 면적보다 1.0배에서 2.0배 정도 클 수 있다.
이제, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있고, 그 위에 덮개막(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다. 덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
공통 전극(270)에는 복수의 절개부(71, 72, 73a, 73b, 74a, 74b) 집합이 형성되어 있다.
하나의 절개부(71~74b) 집합은 하나의 화소 전극(191)과 마주 보며 제1 및 제2 중앙 절개부(71, 72), 상부 절개부(73a, 74a) 및 하부 절개부(73b, 74b)를 포함한다.
하부 및 상부 절개부(73a~74b) 각각은 사선 가지, 가로 가지 및 세로 가지를 포함한다. 사선 가지는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변에서 왼쪽, 위쪽 또는 아래쪽 변으로 간극(94)과 거의 나란하게 뻗는다. 가로 가지 및 세로 가지는 사선 가지의 각 끝에서부터 화소 전극(191)의 변을 따라 중첩하면서 뻗으며 사선 가지와 둔각을 이룬다.
제1 및 제2 중앙 절개부(71)는 중앙 가로 가지, 한 쌍의 사선 가지 및 한 쌍의 종단 세로 가지를 포함한다. 중앙 가로 가지는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변에서부터 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 왼쪽으로 뻗으며, 한 쌍의 사선 가지는 중앙 가로 가지의 끝에서 화소 전극(191)의 왼쪽 변을 향하여 각각 하부 및 상부 절개부(73a, 73b, 74a, 74b)와 거의 나란하게 뻗는다. 종단 세로 가지는 사선 가지의 각 끝에서부터 화소 전극(191)의 왼쪽 변을 따라 중첩하면서 뻗으며 사선 가지와 둔각을 이룬다.
절개부(71-74b)의 사선부에는 삼각형 모양의 노치가 형성되어 있다. 노치는 사각형, 사다리꼴 또는 반원형의 모양을 가질 수도 있다.
절개부(71~74b)의 수효 및 방향 또한 설계 요소에 따라 달라질 수 있다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(191)에 데이터 전압을 인가하면 액정층(3)에 전기장(전계)이 생성된다. 그러면 액정층(3)의 액정 분자(31)들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직을 이루도록 방향을 바꾸고자 한다. 액정 분자(31)가 기울어진 정도에 따라 액정층(3)에 입사광의 편광의 변화 정도가 달라지며 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 투과율 변화로 나타나며 이를 통하여 액정 표시 장치는 영상을 표시한다.
한편, 전기장 생성 전극(191, 270)의 화소 전극의 간극(94) 및 공통 전극(270)의 절개부(71~74b)와 이들과 평행한 화소 전극(191)의 빗변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 간극(94)과 절개부(71~74b)의 빗변과 화소 전극(191)의 빗변에 수직이다.
이러한 간극(94)과 절개부(71~74b)는 화소 전극(191)을 복수의 부영역(sub-area)으로 나누며, 각 부영역은 화소 전극(191)의 주 변과 빗각을 이루는 두 개의 주 변(major edge)을 가진다. 각 부영역 위의 액정 분자들은 대부분 주 변에 수직 인 방향으로 기울어지므로, 기울어지는 방향을 추려보면 대략 네 방향이다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
적어도 하나의 절개부(71-74b)는 돌기나 함몰부로 대체할 수 있으며, 절개부(71-74b)의 모양 및 배치는 변형될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 액정 표시 장치는 하부 보호막(180p), 색필터(230) 및 상부 보호막(180q) 위에 형성되어 있는 제1 부화소 전극(191a)과 하부 보호막(180p), 색필터(230) 및 상부 보호막(180q) 아래에 형성되어 있는 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다. 따라서, 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)에는 동일한 데이터 전압이 인가되지만, 제1 부화소 전극(191a)과 공통 전극(270) 사이의 간격(D1)과 제2 부화소 전극(191b)과 공통 전극(270) 사이의 간격(D2)이 서로 달라, 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역과 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역 사이의 전기장 세기가 달라지게 되어, 측면 시인성을 개선할 수 있다.
구체적으로, 액정 분자가 기울어지는 각도는 전기장의 세기에 따라 달라지는데, 전기장 생성 전극(191a 및 270, 191b 및 270) 사이의 액정층(3)에 가해지는 전기장 세기가 달라지므로 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르고 이에 따라 두 영역의 휘도가 다르다. 따라서 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역의 액정층(3)에 가해지는 전기장 세기와 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역의 액정층(3)에 가해지는 전기장 세기를 적절하게 맞추면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 할 수 있으며, 즉 측면 감마 곡선을 정면 감마 곡선에 최 대한 가깝게 할 수 있으며, 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 각기 보호막(180p, 180q)과 색필터(230)의 위와 아래에 형성하고, 접촉 구멍을 통해 연결함으로써, 하나의 화소에 하나의 박막 트랜지스터를 형성하여, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)에 동일한 한 데이터 신호를 인가하면서도, 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역의 액정층(3)에 가해지는 전기장이 제1 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역의 액정층(3)에 가해지는 전기장보다 세도록 조절할 수 있다. 이와 같이, 각 화소에 하나의 박막 트랜지스터만을 형성하기 때문에 액정 표시 장치의 개구율을 높일 수 있고, 하나의 박막 트랜지스터를 이용하여 동일한 데이터 신호를 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)에 인가하므로, 간단한 구동 방법으로 측면 시인성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 액정층(3)은 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 영역의 전기장이 제1 부화소 전극(191b)이 차지하는 영역에서 거의 일정한 두께를 가진다. 따라서, 액정층(3)의 두께 차이에 의한 화질 저하를 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 데이터선(171)은 전체에 걸쳐 일직선 상에 있지 않으며 한 화소 당 적어도 두 번 꺾여 있다. 구체적으로 데이터선(171)은 도 8에서 보는 바와 같이 세로 방향으로 뻗은 제1 세로부(171a), 제1 세로부(171a)에서 오른쪽으로 꺾인 후 가로 방향으로 뻗은 제1 가로부(171), 제1 가로부(171c)에서 아래쪽으로 꺾인 후 세로 방향으로 뻗은 제2 세로부(171b), 그리고 제2 세로부(171b)에서 왼쪽으로 꺾인 후 가로 방향으로 뻗은 제2 가로부(171d)를 포함한다. 데이터선(171)의 제1 세로부(171a)와 제2 세로부(171b) 각각은 서로 평행하고 서로 이격되어 있는 가상의 직선 위에 놓인다.
제1 부화소 전극(191a)의 가로 양 경계는 각각 화소 전극(191)을 기준으로 밖으로 꺾여 있는 데이터선(171)의 제1 세로부(171a)와 이웃하는 데이터선(171)의 제2 세로부(171b)에 이웃하여 형성되어 있으며 소정의 간격으로 이격되어 있다. 즉, 제1 부화소 전극은 이웃하는 두 데이터선과 같은 평면 위로 투영하였을 때, 이들의 투영 패턴은 서로 이격되어 있다. 따라서, 제1 부화소 전극(191a)은 데이터선(171)과 중첩하지 않고, 데이터선(171)과 이격되어 있으므로, 제1 부화소 전극(191a)과 데이터선(171)과의 커플링 현상을 감소시켜, 제1 부화소 전극(191a)과 데이터선(171)의 커플링에 의해 발생하는 크로스 토크 불량이 방지된다.
도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치의 여러 가지 특징들이 도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치에 적용될 수 있다.
그러면, 도 8 및 도 10을 참고로 하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치와 거의 유사하다.
그러나, 도 8 및 도 9에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 달리, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 연결하는 제2 접촉 구멍(186) 아래에 게이 트선(121)과 동일한 층으로 형성된 보조 부재(125)가 형성되어 있다. 보조 부재(125)는 게이트 절연막(140), 하부 보호층(180p), 색필터(230) 및 상부 보호막(180q)에 형성되는 제2 접촉 구멍(186)의 깊이를 줄일 수 있어, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 접촉을 보완한다.
도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치, 그리고 도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치의 여러 가지 특징들이 도 10에 도시한 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 8 및 도 10을 참고로 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치와 거의 유사하다.
그러나, 도 8 및 도 9에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 달리, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 색필터(230)가 형성되어 있지 않고, 공통 전극 표시판(200)에 형성되어 있다.
또한, 박막 트랜지스터 표시판(100)에는 하부 보호막(180p) 위에 상부 보호막(180q)이 형성되어 있는데, 하부 보호막(180p)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어지고, 상부 보호막(180q)은 유기 절연물로 만들어진다. 유기 절연물은 4.0 이하의 유전 상수를 가지는 것이 바람직하고, 감광성(photosensitivity)을 가질 수도 있으며, 평탄면을 제공할 수 있다. 상부 보호 막(180q)의 두께는 도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치 색필터(230)의 두께와 거의 같다.
또한 도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치와 같이, 제2 접촉 구멍(186) 아래에 게이트선(121)과 동일한 층으로 형성된 보조 부재(125)가 형성되어 있어서, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 접촉을 보완한다.
도 4 및 도 5에 도시한 액정 표시 장치, 그리고 도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치의 여러 가지 특징들이 도 11에 도시한 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작 특성에 대하여 도 12 및 도 13을 참고로 하여, 한 실험예를 통하여 상세하게 설명한다. 도 12는 본 실험예에 따른 그레이별 투과율을 나타내는 감마곡선이고, 도 13은 본 실험예에 따른 시인성 지수를 나타낸다.
본 실험예에서는 색필터(230) 또는 제2 부화소 전극(191b) 위에 배치되어 있는 유기막의 유전율은 3.5이었고, 액정층(3)의 유전율은 4.0이었으며, 셀 간격은 약 3.9㎛이었다. 이러한 조건 하에서, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 면적 비를 약 1:1과 약 1:2인 경우로 나누어, 제2 부화소 전극(191b) 위에 배치되어 있는 색필터(230) 또는 유기막의 두께를 0㎛ 내지 2.5㎛ 범위의 값으로 조절하면서, 각 그레이 별로 액정 표시 장치의 측면 투과율와 정면 투과율을 측정하여 도 12에 도시하였으며, 각 그레이 별로 시인성 지수를 계산하여 평균한 값을 도 13에 나타내었다. 측면 투과율는 정면에서 약 60도 정도의 기울어진 측면 에서 측정하였으며, 시인성 지수는 아래의 식으로 계산하였다.
1-u/u'
여기서, u는 정면 투과율, u'은 측면 투과율이다.
이러한 시인성 지수는 작을수록 측면과 정면의 휘도 차가 적은 것이며, 약 0.2 정도의 값을 가질 경우 우수한 시인성을 나타낸다고 볼 수 있다.
도 12a는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 면적 비가 1:2인 경우를 도시하고, 도 12b는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 면적 비가 1:1인 경우를 도시한다.
도 12a 및 도 12b를 참고하면, 제2 부화소 전극(191b) 위에 배치되어 있는 색필터(230) 또는 유기막의 두께가 약 1.0㎛, 약 1.5㎛, 약 2.0㎛인 경우 측면 감마 곡선이 정면 감마 곡선과 유사한 형태를 가짐을 알 수 있었다. 또한, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 면적 비가 1:1인 경우에 비하여, 1:2인 경우, 측면 감마 곡선이 정면 감마 곡선과 유사한 형태를 가짐을 알 수 있었다.
도 13을 참고하면, 제2 부화소 전극(191b) 위에 배치되어 있는 색필터(230) 또는 유기막의 두께가 약 1.0㎛, 약 1.5㎛, 약 2.0㎛인 경우 약 2.5 전후의 시인성 지수를 가짐을 알 수 있었고, 특히, 색필터(230) 또는 유기막의 두께가 약 1.5㎛인 경우 가장 작은 시인성 지수를 가짐을 알 수 있었다. 도 12a 및 도 12b의 결과와 마찬가지로, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 면적 비가 1:1인 경우에 비하여, 1:2인 경우, 시인성 지수가 적게 나옴을 알 수 있었다.
이처럼, 본 실험예에 따르면, 본 발명의 실시예와 같이, 제1 부화소 전 극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 면적 비가 1:1 내지 1:2이고, 있는 색필터(230) 또는 유기막의 두께가 약 1.0㎛ 내지 2.0㎛인 경우, 우수한 시인성 특성을 나타냄을 알 수 있었다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 박막 트랜지스터를 사용하여 액정 표시 장치의 개구율을 높일 수 있고, 하나의 박막 트랜지스터를 이용하여 동일한 데이터 신호를 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)에 인가하므로, 간단한 구동 방법으로 우수한 시인성 특성을 가질 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 두 부화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.
도 5는 도 4에 도시한 액정 표시 장치를 V-V선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.
도 9는 도 8에 도시한 액정 표시 장치를 IX-IX선을 따라 자른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 12는 본 실험예에 따른 그레이별 투과율을 나타내는 감마곡선을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 실험예에 따른 시인성 지수를 나타낸다.

Claims (24)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 부화소 전극,
    상기 제1 부화소 전극 위에 형성되어 있으며 제1 접촉 구멍을 가지는 유기 절연막, 그리고
    상기 유기 절연막 위에 형성되어 있으며, 상기 제1 접촉 구멍을 통해 상기 제1 부화소 전극과 연결되는 제2 부화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 유기 절연막의 두께는 약 1㎛ 내지 약 2㎛인 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 유기 절연막의 두께는 약 1.5㎛인 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 하나의 화소에 배치되어 있으며, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극의 면적 비는 1:1 내지 2:1인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 유기 절연막은 색필터인 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 유기 절연막의 표면은 상기 제2 부화소 전극의 표면과 실질적으로 동일한 높이를 가지는 액정 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 유기 절연막의 두께는 약 1㎛ 내지 약 2㎛인 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 유기 절연막의 두께는 약 1.5㎛인 액정 표시 장치.
  9. 제5항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 하나의 화소에 배치되어 있으며, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극의 면적 비는 1:1 내지 2:1인 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 절연 기판과 마주보는 제2 절연 기판,
    상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 그리고
    상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 생성되는 전기장은 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전기장보다 약한 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 상기 액정층의 두께와 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 상기 액정층의 두께는 동일한 액정 표시 장치.
  13. 제10항에서,
    상기 유기 절연막 아래에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 그리고
    상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 유기 절연막은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 드러내는 제2 접촉 구멍을 가지고,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제2 접촉 구멍을 통해 상기 드레인 전극에 연 결되어 있는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 드레인 전극을 통해 상기 제2 부화소 전극에 데이터 전압이 인가되고,
    상기 공통 전극에 공통 전압이 인가되면,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 생성되는 전기장은 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전기장보다 세기가 약한 액정 표시 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 제1 접촉 구멍에 대응하는 상기 제1 부화소 전극 아래에 배치되어 있으며, 상기 게이트선과 동일한 층으로 형성된 보조 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제10항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 생성되는 전기장은 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전기장보다 세기가 약한 액정 표시 장치.
  17. 제10항에서,
    상기 액정층은 복수의 액정 분자를 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극, 그리고 상기 공통 전극에 전압이 인가되지 않은 경우, 상기 액정 분자의 장축은 상기 제1 및 제2 절연 기판의 표면에 대하여 수직을 이루는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 복수의 미세 가지부를 포함하고, 상기 미세 가지부의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역을 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 복수의 액정 분자는 상기 미세 가지부의 길이 방향으로 선경사를 이루며 배향되어 있는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 네 개의 부영역의 경계를 이루는 가로 줄기부 및 세로 줄기부를 포함하는 액정 표시 장치.
  21. 제17항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극을 둘러싸는 액정 표시 장치.
  22. 제21항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 데이터선을 같은 평면 위로 투영하였을 때, 이들의 투영 패턴은 서로 이격되어 있는 액정 표시 장치.
  23. 제22항에서,
    상기 데이터선은 각각 제1 가상의 직선 위에 놓인 제1 부분과 상기 제1 가상의 직선과 이격되어 있고 평행한 제2 가상의 직선 위에 놓인 제2 부분, 그리고 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이를 연결하고 있는 제3 부분을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 데이터선의 제1 부분과 중첩하는 액정 표시 장치.
  24. 제22항에서,
    상기 공통 전극에는 절개부가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
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