KR20150015997A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20150015997A
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조세형
김일곤
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정미혜
황인재
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 분압 기준 전압선 및 데이터선, 상기 게이트선, 상기 데이터선, 그리고 제1 액정 축전기에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 게이트선, 상기 데이터선, 그리고 제2 액정 축전기에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 상기 게이트선, 상기 제2 액정 축전기, 그리고 제3 액정 축전기에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자, 상기 게이트선, 상기 제3 액정 축전기, 그리고 상기 분압 기준 전압선에 연결되어 있는 제4 스위칭 소자를 포함한다.

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 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치 중에서도, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치가 대비비가 크고 기준 시야각이 넓어서 각광받고 있다. 여기에서 기준 시야각이란 대비비가 1:10인 시야각 또는 계조간 휘도 반전 한계 각도를 의미한다.
이러한 방식의 액정 표시 장치의 경우에는 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하기 위하여, 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고 두 부화소의 전압을 달리 인가함으로써 투과율을 다르게 하는 방법이 제시되었다.
그러나, 이처럼 하나의 화소를 두 개의 부화소로 구분하고, 투과율을 다르게 하여 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하는 경우, 측면에서의 계조 표현이 어렵고, 이에 따라 화질이 저하되는 문제점이 발생하기도 한다.
한편, 액정 표시 장치의 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 데이터선의 수효가 많아질수록 데이터 구동부의 비용이 증가하여, 액정 표시 장치의 비용이 증가한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 데이터 구동부의 비용을 줄일 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 분압 기준 전압선 및 데이터선, 상기 게이트선, 상기 데이터선, 그리고 제1 액정 축전기에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 게이트선, 상기 데이터선, 그리고 제2 액정 축전기에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 상기 게이트선, 상기 제2 액정 축전기, 그리고 제3 액정 축전기에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자, 상기 게이트선, 상기 제3 액정 축전기, 그리고 상기 분압 기준 전압선에 연결되어 있는 제4 스위칭 소자를 포함한다.
상기 제3 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제3 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 제2 액정 축전기에 연결되고, 상기 제3 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 제3 액정 축전기에 연결될 수 있다.
상기 제4 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제4 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 제3 액정 축전기에 연결되고, 상기 제4 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 분압 기준 전압선에 연결될 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제1 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 데이터선에 연결되고, 그리고 상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 제1 액정 축전기에 연결될 수 있다.
상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제2 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 데이터선에 연결되고, 그리고 상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 제2 액정 축전기에 연결될 수 있다.
상기 게이트선, 상기 제2 액정 축전기와 상기 제3 액정 축전기 사이에 연결되어 있는 제5 스위칭 소자를 더 포함하고, 상기 제5 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제5 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 제2 액정 축전기에 연결되고, 그리고 상기 제5 스위칭 소자의 출력 단자는 제4 액정 축전기 및 상기 제4 스위칭 소자의 상기 입력 단자에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 분압 기준 전압선, 상기 게이트선 및 상기 분압 기준선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 제1 반도체, 제2 반도체, 제3 반도체, 제4 반도체, 상기 제1 반도체, 상기 제2 반도체, 상기 제3 반도체, 그리고 상기 제4 반도체 위에 형성되어 있으며, 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극을 포함하는 데이터선, 제1 드레인 전극, 제2 드레인 전극, 제3 소스 전극 및 제3 드레인 전극, 그리고 제4 소스 전극 및 제4 드레인 전극, 상기 데이터선, 상기 제1 드레인 전극, 상기 제2 드레인 전극, 상기 제3 소스 전극 및 상기 제3 드레인 전극, 그리고 상기 제4 소스 전극 및 상기 제4 드레인 전극 위에 형성되어 있는 절연막, 상기 절연막 위에 형성되어 있으며, 상기 제1 드레인 전극에 연결되어 있는 제1 부화소 전극, 상기 제2 드레인 전극에 연결되어 있는 제2 부화소 전극, 그리고 상기 제3 드레인 전극에 연결되어 있는 제3 부화소 전극을 포함하는 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 그리고 상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함한다.
상기 제2 드레인 전극과 상기 제3 소스 전극은 서로 연결될 수 있다.
상기 제3 드레인 전극과 상기 제4 소스 전극은 서로 연결될 수 있다.
상기 분압 기준 전압선은 기준 전극을 포함하고, 상기 제4 드레인 전극과 상기 기준 전극은 서로 연결될 수 있다.
상기 제1 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극, 상기 제3 부화소 전극은 화소 열 방향으로 순서대로 배치될 수 있다.
상기 제1 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극, 상기 제3 부화소 전극은 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 부화소 전극은 상기 제2 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극과 이격되어 있고, 상기 제3 부화소 전극은 마름모 형태의 평면 형태를 가지고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 제3 부화소 전극을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 제1 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극은 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 가장 자리에 위치하는 줄기 전극과 상기 줄기 전극으로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 데이터 구동부의 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 4는 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3의 액정 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
도 7은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 9는 도 8의 액정 표시 장치를 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 10은 도 8의 액정 표시 장치를 X-X 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 한 실험예의 결과를 나타내는 그래프이다.
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 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 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 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL) 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL), 분압 기준 전압을 전달하는 분압 기준 전압선(RD)을 포함하는 복수의 신호선, 그리고 복수의 신호선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 제3 스위칭 소자(Qc) 및 제4 스위칭 소자(Qd), 그리고 제1 액정 축전기(LCa), 제2 액정 축전기(LCb) 및 제3 액정 축전기(LCc)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 게이트선(GL) 및 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자에 연결되어 있고, 제4 스위칭 소자(Qd)는 게이트선(GL) 및 분압 기준 전압선(RD)에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(LCa)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(LCb) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(LCb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 제3 액정 축전기(LCc)에 연결되어 있다.
제4 스위칭 소자(Qd) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제3 액정 축전기(LCc)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 분압 기준 전압선(RD)에 연결되어 있다.
그러면, 도 1과 함께 도 2를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
먼저, 도 1을 참고하면, 게이트선(GL)에 게이트 온 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 제3 스위칭 소자(Qc), 그리고 제4 스위칭 소자(Qd)가 턴 온된다. 이에 따라 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압은 턴 온된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통하여 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된다. 이 때 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된 데이터 전압은 서로 동일하고, 제1 액정 축전기(LCa) 및 제2 액정 축전기(LCb)는 공통 전압과 데이터 전압의 차이만큼 동일한 값으로 충전된다. 이와 동시에 제2 액정 축전기(LCb)에 충전된 전압은 턴 온된 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압되어, 제3 액정 축전기(LCc)에 충전되고, 제3 액정 축전기(LCc)에 충전된 전압은 턴 온된 제4 스위칭 소자(Qd)를 통해 분압된다. 이에 따라, 의해 제2 액정 축전기(LCb)에 충전된 전압 값은 제1 액정 축전기(LCa)에 충전된 전압 값보다 낮아지고, 제3 액정 축전기(LCc)에 충전된 전압은 제2 액정 축전기(LCb)에 충전된 전압 값보다 낮아진다.
그러면, 도 1과 함께 도 2를 참고하여, 전압의 분배 방식에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 데이터선(DL)을 통해 인가되는 전압은 제1 전압(Va)이고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자에 인가되어 제2 액정 축전기(LCb)에 충전되는 전압은 제2 전압(Vb)이고, 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자에 인가되어 제3 액정 축전기(LCc)에 충전되는 전압은 제3 전압(Vc)이다.
제1 저항(RA)인 제2 스위칭 소자(Qb)에 흐르는 제1 전류(IA)의 크기는 제2 스위칭 소자(Qb)의 제1 채널 폭(WA)에 비례하고, 제1 채널 길이(LA)에 반비례한다.
Figure pat00001
이와 유사하게, 제2 저항(RB)인 제3 스위칭 소자(Qc)에 흐르는 제2 전류(IB)의 크기는 제3 스위칭 소자(Qc)의 제2 채널 폭(WB)에 비례하고, 제2 채널 길이(LB)에 반비례한다.
Figure pat00002
저항 값은 전류의 값에 반비례하기 때문에, 아래의 식을 만족하게 된다.
Figure pat00003
Figure pat00004
제1 전압(Va)과 분압 기준 전압 값(VR)의 차이를 분압 전압(
Figure pat00005
)이라고 하면, 제2 스위칭 소자(Qb)를 통과하면서 감소하는 제1 감압 값(
Figure pat00006
)은 아래의 식을 만족한다.
Figure pat00007
Figure pat00008
제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자에 인가되어 제2 액정 축전기(LCb)에 충전되는 제2 전압(Vb)의 크기는 입력되는 제1 전압(Va)에서 제1 감압 값(
Figure pat00009
)을 뺀 값이다.
그러므로,
Figure pat00010
이 된다.
Figure pat00011
분압 기준 전압 값(VR)이 공통 전압(Vcom)과 같다면, 분압 전압(
Figure pat00012
)의 값은 제1 전압(Va)과 같다.
따라서, 아래의 식을 만족하게 된다.
Figure pat00013
그러므로, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자에 인가되어, 제2 액정 축전기(LCb)에 충전되는 제2 전압(Vb)은 아래의 식을 만족한다.
Figure pat00014
이와 유사하게, 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자에 인가되어, 제3 액정 축전기(LCc)에 충전되는 제3 전압(Vc)은 제2 저항(RB)인 제3 스위칭 소자(Qc)의 제2 채널 폭(WB)과 제3 저항(RC)인 제4 스위칭 소자(Qd)의 제3 채널 폭(WC)에 대하여 아래의 식을 만족한다.
Figure pat00015
따라서, 제2 액정 축전기(LCb)에 충전되는 제2 전압(Vb)은 데이터선(DL)을 통해 제1 액정 축전기(LCa)에 충전되는 제1 전압(Va)보다 작아지고, 제3 액정 축전기(LCc)에 충전되는 제3 전압(Vc)은 제2 액정 축전기(LCb)에 충전되는 제2 전압(Vb)보다 작아지게 된다.
또한, 제2 액정 축전기(LCb)에 충전되는 제2 전압(Vb)과 제3 액정 축전기(LCc)에 충전되는 제3 전압(Vc)의 크기는 제2 스위칭 소자(Qb)와 제3 스위칭 소자(Qc)의 채널의 폭의 차이, 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)와 제4 스위칭 소자(Qd)의 채널의 폭의 차이에 의해 변화 가능하다.
이처럼, 하나의 화소 영역을 서로 다른 크기의 전압이 충전되는 제1 액정 축전기(LCa), 제2 액정 축전기(LCb), 그리고 제3 액정 축전기(LCc)를 포함하도록 함으로써, 제1 액정 축전기(LCa), 제2 액정 축전기(LCb), 제3 액정 축전기(LCc)에 대응하는 액정 분자들에 가해지는 전기장의 세기가 다르게 되어, 액정 분자들이 기울어지는 각도가 다르게 되고, 이에 따라 각 영역의 휘도가 달라진다. 이처럼, 하나의 화소 영역을 서로 다른 휘도를 가지는 3개의 영역으로 구분하게되면, 계조에 따른 투과율의 변화를 완만하게 조절함으로써, 측면에서 계조 변화에 따라 투과율이 급격히 변화하는 것을 방지함으로써, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 정확한 계조 표현이 가능하다. 또한, 하나의 화소 영역에 데이터 신호를 인가하기 위한 하나의 데이터선을 이용함으로써, 데이터 구동부의 비용을 줄일 수 있다.
그러면, 도 3 내지 도 5를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 4는 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5는 도 3의 액정 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 분압 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 제3 게이트 전극(124c), 제4 게이트 전극(124d) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 게이트 패드부(도시하지 않음)를 포함한다.
분압 기준 전압선(131)은 제1 유지 전극(133a) 및 기준 전극(134)을 포함한다. 분압 기준 전압선(131)에 연결되어 있지는 않으나, 제2 부화소 전극(191b)과 중첩하는 제2 유지 전극(133b)이 형성되어 있다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 제3 반도체(154c), 그리고 제4 반도체(154d)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b, 154c, 154d) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c, 163d, 165d)가 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c, 163d, 165d) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)를 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(175c) 및 제3 드레인 전극(175c), 제4 소스 전극(173d) 및 제4 드레인 전극(175d)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터 도전체 및 그 아래에 위치되어 있는 반도체 및 저항성 접촉 부재는 하나의 마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 데이터 패드부(도시하지 않음)를 포함한다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 스위칭 소자(Qa)인 제1 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa)를 이루며, 제1 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 스위칭 소자(Qb)인 제2 박막 트랜지스터를 이루며, 제2 박막 트랜지스터의 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 제2 반도체(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 스위치 소자(Qc)인 제3 박막 트랜지스터를 이루며, 제3 박막 트랜지스터의 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 제3 반도체(154c)에 형성된다. 또한, 제4 게이트 전극(124d), 제4 소스 전극(173d) 및 제4 드레인 전극(175d)은 제4 반도체(154d)와 함께 제4 스위치 소자(Qd)인 제4 박막 트랜지스터를 이루며, 제4 박막 트랜지스터의 채널은 제4 소스 전극(173d)과 제4 드레인 전극(175d) 사이의 제4 반도체(154d)에 형성된다.
제3 드레인 전극(173c)은 아래쪽으로 길게 확장된 확장부(176)를 가지고, 제3 드레인 전극(173c)과 제4 소스 전극(173d)은 연결되어 있다.
데이터 도전체(171, 173a, 173b, 173c, 173d, 175a, 175b, 175c, 175d) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c, 154d) 부분 위에는 제1 보호막(180a)이 형성되어 있다. 제1 보호막(180a)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제1 보호막(180a)은 색필터(230)의 안료가 노출된 반도체(154a, 154b, 154c, 154d) 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1 보호막(180a) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다.
색필터(230) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다.
제2 보호막(180b)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제2 보호막(180b)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.
제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b)에는 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 그리고 제3 드레인 전극(175c)을 드러내는 제1 접촉 구멍(contact hole)(185a), 제2 접촉 구멍(185b), 그리고 제3 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있다.
제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b), 그리고 게이트 절연막(140)에는 기준 전극(134)의 일부와 제4 드레인 전극(175d)의 일부를 드러내는 제4 접촉 구멍(185d)이 형성되어 있고, 제4 접촉 구멍(185d)은 연결 부재(195)가 덮고 있다. 연결 부재(195)는 제4 접촉 구멍(185d)을 통해 드러나 있는 기준 전극(134)과 제4 드레인 전극(175d)을 전기적으로 연결한다.
제2 보호막(180b) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121)을 중심으로 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 및 제3 부화소 전극(191c)을 포함한다.
제3 부화소 전극(191c)은 제2 부화소 전극(191b)과 열방향으로 인접하여 배치되어 있다. 즉, 제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)은 열방향을 기준으로 일렬로 배치되어 있다.
화소 전극(191)은 ITO 및 IZO 등의 투명 물질로 이루어 질 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
화소 전극(191) 위에는 제1 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있다.
제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)은 각각 도 6에 도시한 기본 전극(199) 또는 그 변형을 하나 이상 포함하고 있다.
제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)은 제1 접촉 구멍(185a), 제2 접촉 구멍(185b), 그리고 제3 접촉 구멍(185c)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 그리고 제3 드레인 전극(175c)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다. 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되고, 제3 드레인 전극(175c)에 인가된 전압 중 일부는 제4 소스 전극(173d)을 통해 분압된다.
따라서, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 크고, 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기는 제3 부화소 전극(191c)에 인가되는 전압의 크기보다 크게 된다.
이처럼, 서로 다른 크기의 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
도시하지는 않았지만, 하부 표시판(100)에는 차광 부재가 형성되어 있을 수 있다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 제2 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
제1 배향막과 제2 배향막은 수직 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
앞서 설명하였듯이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)은 서로 다른 크기의 전압이 인가되는 제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)을 포함하도록 형성함으로써, 제1 부화소 전극, 제2 부화소 전극, 제3 부화소 전극에 대응하는 액정 분자들에 가해지는 전기장의 세기가 다르게 되어, 액정 분자들이 기울어지는 각도가 다르게 되고, 이에 따라 각 영역의 휘도가 달라진다. 이처럼, 하나의 화소 영역을 서로 다른 휘도를 가지는 3개의 영역으로 구분하게되면, 계조에 따른 투과율의 변화를 완만하게 조절함으로써, 측면에서 계조 변화에 따라 투과율이 급격히 변화하는 것을 방지함으로써, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 정확한 계조 표현이 가능하다. 또한, 하나의 화소 영역에 데이터 신호를 인가하기 위한 하나의 데이터선을 이용함으로써, 데이터 구동부의 비용을 줄일 수 있다.
그러면, 도 6을 참고하여, 기본 전극(199)에 대하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기본 전극(199)의 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(193) 및 이와 직교하는 세로 줄기부(192)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 기본 전극(199)은 가로 줄기부(193)와 세로 줄기부(192)에 의해 제1 부영역(Da), 제2 부영역(Db), 제3 부영역(Dc), 그리고 제4 부영역(Dd)으로 나뉘어지며 각 부영역(Da-Dd)은 복수의 제1 미세 가지부(194a), 복수의 제2 미세 가지부(194b), 복수의 제3 미세 가지부(194c), 그리고 복수의 제4 미세 가지부(194d)를 포함한다.
제1 미세 가지부(194a)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제2 미세 가지부(194b)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 제3 미세 가지부(194c)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 제4 미세 가지부(194d)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)는 게이트선(121a, 121b) 또는 가로 줄기부(193)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부영역(Da, Db, Dc, Dd)의 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)는 서로 직교할 수 있다.
제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)에 전압이 인가되면, 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들(31)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변에 거의 수평하다. 따라서 도 6에 도시한 바와 같이 액정 분자(31)들은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 한 화소 전극(191)은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역(Da-Dd)을 포함하므로 액정 분자(31)가 기울어지는 방향은 대략 네 방향이 되며 액정 분자(31)의 배향 방향이 다른 네 개의 도메인이 액정층(3)에 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
그러면, 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 초기 배향하는 방법에 대하여 도 7을 참고하여 설명한다.
도 7은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
우선 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)(33)를 액정 물질과 함께 두 표시판(100, 200) 사이에 주입한다. 전중합체(33)는 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 반응성 메조겐(reactive mesogen)일 수 있다.
제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)에 전압을 인가하고, 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하여 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면 액정층(3)의 액정 분자(31)들은 그 전기장에 응답하여 앞에서 설명한 바와 같이 두 단계에 걸쳐 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어지며 한 화소에서 액정 분자(31)들이 기울어지는 방향은 총 네 방향이 된다.
액정층(3)에 전기장을 생성한 다음 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체(33)가 중합 반응을 하여 도 7에 도시한 바와 같이 중합체(370)를 형성한다. 중합체(370)는 표시판(100, 200)에 접하여 형성된다. 중합체(370)에 의해 액정 분자(31)들은 앞서 설명한 방향으로 선경사를 가지도록 배향 방향이 정해진다. 따라서, 전기장 생성 전극(191, 270)에 전압을 가하지 않은 상태에서도 액정 분자(31)들은 서로 다른 네 방향으로 선경사를 가지고 배열하게 된다.
그러면, 도 8 내지 도 10을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 9는 도 8의 액정 표시 장치를 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 10은 도 8의 액정 표시 장치를 X-X 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8 내지 도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 3 내지 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 거의 유사하다.
도 8 내지 도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 분압 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 제3 게이트 전극(124c), 제4 게이트 전극(124d) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 게이트 패드부(도시하지 않음)를 포함한다.
분압 기준 전압선(131)은 제1 유지 전극(133a) 및 기준 전극(134)을 포함한다. 분압 기준 전압선(131)에 연결되어 있지는 않으나, 제2 부화소 전극(191b)과 중첩하는 제2 유지 전극(133b)이 형성되어 있다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 제3 반도체(154c), 그리고 제4 반도체(154d)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b, 154c, 154d) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c, 163d, 165d)가 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c, 163d, 165d) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)를 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173a) 및 제3 드레인 전극(175c), 제4 소스 전극(173d) 및 제4 드레인 전극(175d)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 데이터 패드부(도시하지 않음)를 포함한다.
제3 드레인 전극(173c)은 아래쪽으로 길게 확장된 확장부(176)를 가지고, 제3 드레인 전극(173c)과 제4 소스 전극(173d)은 연결되어 있다.
데이터 도전체(171, 173a, 173b, 173c, 173d, 175a, 175b, 175c, 175d) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c, 154d) 부분 위에는 제1 보호막(180a)이 형성되어 있다.
제1 보호막(180a) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다.
색필터(230) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다.
제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b)에는 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 그리고 제3 드레인 전극(175c)을 드러내는 제1 접촉 구멍(contact hole)(185a), 제2 접촉 구멍(185b), 그리고 제3 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있다.
제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b), 그리고 게이트 절연막(140)에는 기준 전극(134)의 일부와 제4 드레인 전극(175d)의 일부를 드러내는 제4 접촉 구멍(185d)이 형성되어 있고, 제4 접촉 구멍(185d)은 연결 부재(195)가 덮고 있다. 연결 부재(195)는 제4 접촉 구멍(185d)을 통해 드러나 있는 기준 전극(134)과 제4 드레인 전극(175d)을 전기적으로 연결한다.
제2 보호막(180b) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121)을 중심으로 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제2 부화소 전극(191b)의 내부에 형성되어 있는 제3 부화소 전극(191c)을 포함한다.
제2 부화소 전극(191b)은 가장자리를 둘러싸는 줄기부와 줄기부로부터 도 6에 도시한 기본 전극(199)의 복수의 제1 내지 제4 미세 가지부와 같은 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지부를 포함한다. 제2 부화소 전극(191b)의 전체적인 형태는 네 개의 직각 삼각형이 모여 있는 형태를 가지고, 제3 부화소 전극(191c)의 전체적인 형태는 마름모 형태를 자진다. 제3 부화소 전극(191c)은 제2 부화소 전극(191b)으로 둘러싸여 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제3 부화소 전극(191c)은 도 6에 도시한 기본 전극(199) 또는 그 변형을 하나 이상 포함하고 있다.
화소 전극(191) 위에는 제1 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있다.
제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)은 제1 접촉 구멍(185a), 제2 접촉 구멍(185b), 그리고 제3 접촉 구멍(185c)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 그리고 제3 드레인 전극(175c)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다. 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되고, 제3 드레인 전극(175c)에 인가된 전압 중 일부는 제4 소스 전극(173d)을 통해 분압된다.
따라서, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 크고, 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기는 제3 부화소 전극(191c)에 인가되는 전압의 크기보다 크게 된다.
이처럼, 서로 다른 크기의 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
도시하지는 않았지만, 하부 표시판(100)에는 차광 부재가 형성되어 있을 수 있다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 제2 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
제1 배향막과 제2 배향막은 수직 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 3 내지 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와는 달리, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)은 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121)을 중심으로 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제2 부화소 전극(191b)의 내부에 형성되어 있는 제3 부화소 전극(191c)을 포함한다. 제2 부화소 전극은 네 개의 직각 삼각형이 모여 있는 형태를 가지고, 제3 부화소 전극(191c)은 마름모 형태를 자진다. 제3 부화소 전극(191c)은 제2 부화소 전극(191b)으로 둘러싸여 있다.
앞서 설명하였듯이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)은 서로 다른 크기의 전압이 인가되는 제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제3 부화소 전극(191c)을 포함하도록 형성함으로써, 제1 부화소 전극, 제2 부화소 전극, 제3 부화소 전극에 대응하는 액정 분자들에 가해지는 전기장의 세기가 다르게 되어, 액정 분자들이 기울어지는 각도가 다르게 되고, 이에 따라 각 영역의 휘도가 달라진다. 이처럼, 하나의 화소 영역을 서로 다른 휘도를 가지는 3개의 영역으로 구분하게되면, 계조에 따른 투과율의 변화를 완만하게 조절함으로써, 측면에서 계조 변화에 따라 투과율이 급격히 변화하는 것을 방지함으로써, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 정확한 계조 표현이 가능하다. 또한, 하나의 화소 영역에 데이터 신호를 인가하기 위한 하나의 데이터선을 이용함으로써, 데이터 구동부의 비용을 줄일 수 있다.
그러면, 도 11을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 1에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다.
도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL) 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL), 분압 기준 전압을 전달하는 분압 기준 전압선(RD)을 포함하는 복수의 신호선, 그리고 복수의 신호선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 제3 스위칭 소자(Qc), 제4 스위칭 소자(Qd) 및 제5 스위칭 소자(Qe), 그리고 제1 액정 축전기(LCa), 제2 액정 축전기(LCb), 제3 액정 축전기(LCc) 및 제4 액정 축전기(LCd)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 게이트선(GL) 및 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자에 연결되어 있고, 제4 스위칭 소자(Qd)는 게이트선(GL) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자에 연결되어 있고, 제5 스위칭 소자(Qe)는 게이트선(GL) 및 분압 기준 전압선(RD)에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(LCa)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(LCb) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있다. 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자는 제3 액정 축전기(LCc) 및 제4 스위칭 소자(Qd)의 입력 단자에 연결되어 있고, 제4 스위칭 소자의 출력 단자는 제4 액정 축전기(LCd) 및 제5 스위칭 소자(Qe)의 입력 단자에 연결되어 있다. 제5 스위칭 소자(Qe)의 출력 단자는 분압 기준 전압선(RD)에 연결되어 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 네 개의 액정 축전기(LCa, LCb, LCc, LCd)를 포함하고, 네 개의 액정 축전기(LCa, LCb, LCc, LCd)에 충전되는 전압의 크기는 서로 다르다.
이처럼, 하나의 화소 영역을 서로 다른 휘도를 가지는 네 개의 영역으로 구분하게되면, 계조에 따른 투과율의 변화를 완만하게 조절함으로써, 측면에서 계조 변화에 따라 투과율이 급격히 변화하는 것을 방지함으로써, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 정확한 계조 표현이 가능하다.
그러면, 도 12 및 도 13을 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 12 및 도 13은 본 발명의 한 실험예의 결과를 나타내는 그래프이다.
본 실험예에서는 기존의 액정 표시 장치와 같이 하나의 화소 영역을 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극으로 구분되도록 형성하고, 제2 부화소 전극의 출력 단자에 분압 스위칭 소자를 연결한 제1 경우와 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 하나의 화소 영역을 제1 부화소 전극, 제2 부화소 전극, 그리고 제3 부화소 전극으로 구분되도록 형성하고, 제2 부화소 전극, 제3 부화소 전극의 전압을 분압 스위칭 소자를 이용하여 분압되도록 한 제2 경우에 대하여, 액정 표시 장치의 정면에서 계조에 따른 투과율 변화를 측정하고, 액정 표시 장치의 측면에서 계조에 따른 투과율 변화를 측정하여 그 결과를 도 12 및 도 13에 나타내었다.
도 12는 제1 경우에서, 액정 표시 장치의 정면에서 계조에 따른 투과율 변화와 액정 표시 장치의 측면에서 계조에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프로서, A1은 정면에서 계조에 따른 투과율 변화를 나타내는 그래프이고, B1은 측면에서 계조에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.
이와 유사하게, 도 13은 제2 경우에서, 액정 표시 장치의 정면에서 계조에 따른 투과율 변화와 액정 표시 장치의 측면에서 계조에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프로서, A2는 정면에서 계조에 따른 투과율 변화를 나타내는 그래프이고, B2는 측면에서 계조에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12를 참고하면, 종래의 액정 표시 장치에 대한 제1 경우에서, 중간 계조, 예를 들어 약 130 계조 내지 약 180 계조에서 정면에서의 투과율과 측면에서의 투과율 차이가 매우 큼을 알 수 있었고, 고 계조, 특히 약 250 계조 근처에서 계조 변화에 따라 투과율 변화가 거의 없다가 계조 변화에 따라 투과율이 급격히 변화함을 알 수 있었다.
그러나, 도 13을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대한 제2 경우에서, 중간 계조, 예를 들어 약 130 계조 내지 약 180 계조에서 정면에서의 투과율과 측면에서의 투과율 차이가 제1 경우에 비해 감소하였음을 알 수 있었고, 고 계조, 특히 약 250 계조 근처에서도 계조 변화에 따라 투과율 변화가 완만하게 이루어짐을 알 수 있었다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 하나의 화소 영역을 제1 부화소 전극, 제2 부화소 전극, 그리고 제3 부화소 전극으로 구분되도록 형성하고, 제2 부화소 전극, 제3 부화소 전극의 전압을 분압 스위칭 소자를 이용하여 분압되도록 하면 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 할 수 있다.
*이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 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.
GL, 121: 게이트선
RD, 131: 분압 기준 전압선
DL, 171: 데이터선
LCa, LCb, LCc, LCd : 액정 축전기
Qa, Qb, Qc, Qd, Qe: 스위칭 소자(박막 트랜지스터)
110, 210: 기판
124a, 124b, 124c, 124d: 게이트 전극
140: 게이트 절연막
154a, 154b, 154c, 154d: 반도체
163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c, 163d, 165d: 저항성 접촉 부재
173a, 173b, 173c, 173d: 소스 전극
175a, 175b, 175c, 173d: 드레인 전극
180a, 180b: 보호막
191a, 191b. 191c: 부화소 전극
230: 색필터

Claims (20)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 분압 기준 전압선 및 데이터선,
    상기 게이트선, 상기 데이터선, 그리고 제1 액정 축전기에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자,
    상기 게이트선, 상기 데이터선, 그리고 제2 액정 축전기에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자,
    상기 게이트선, 상기 제2 액정 축전기, 그리고 제3 액정 축전기에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자,
    상기 게이트선, 상기 제3 액정 축전기, 그리고 상기 분압 기준 전압선에 연결되어 있는 제4 스위칭 소자를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제3 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제3 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 제2 액정 축전기에 연결되고, 상기 제3 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 제3 액정 축전기에 연결되고,
    상기 제4 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제4 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 제3 액정 축전기에 연결되고, 상기 제4 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 분압 기준 전압선에 연결된 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제1 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 데이터선에 연결되고, 그리고 상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 제1 액정 축전기에 연결되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제2 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 데이터선에 연결되고, 그리고 상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 제2 액정 축전기에 연결된 액정 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 게이트선, 상기 제2 액정 축전기와 상기 제3 액정 축전기 사이에 연결되어 있는 제5 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 제5 스위칭 소자의 제어 단자는 상기 게이트선에 연결되고, 상기 제5 스위칭 소자의 입력 단자는 상기 제2 액정 축전기에 연결되고, 그리고 상기 제5 스위칭 소자의 출력 단자는 제4 액정 축전기 및 상기 제4 스위칭 소자의 상기 입력 단자에 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 분압 기준 전압선,
    상기 게이트선 및 상기 분압 기준선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 제1 반도체, 제2 반도체, 제3 반도체, 제4 반도체,
    상기 제1 반도체, 상기 제2 반도체, 상기 제3 반도체, 그리고 상기 제4 반도체 위에 형성되어 있으며, 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극을 포함하는 데이터선, 제1 드레인 전극, 제2 드레인 전극, 제3 소스 전극 및 제3 드레인 전극, 그리고 제4 소스 전극 및 제4 드레인 전극,
    상기 데이터선, 상기 제1 드레인 전극, 상기 제2 드레인 전극, 상기 제3 소스 전극 및 상기 제3 드레인 전극, 그리고 상기 제4 소스 전극 및 상기 제4 드레인 전극 위에 형성되어 있는 절연막,
    상기 절연막 위에 형성되어 있으며, 상기 제1 드레인 전극에 연결되어 있는 제1 부화소 전극, 상기 제2 드레인 전극에 연결되어 있는 제2 부화소 전극, 그리고 상기 제3 드레인 전극에 연결되어 있는 제3 부화소 전극을 포함하는 화소 전극,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 그리고
    상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 드레인 전극과 상기 제3 소스 전극은 서로 연결되어 있고,
    상기 제3 드레인 전극과 상기 제4 소스 전극은 서로 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 분압 기준 전압선은 기준 전극을 포함하고,
    상기 제4 드레인 전극과 상기 기준 전극은 서로 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극, 상기 제3 부화소 전극은 화소 열 방향으로 순서대로 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극, 상기 제3 부화소 전극은 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 상기 제2 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극과 이격되어 있고,
    상기 제3 부화소 전극은 마름모 형태의 평면 형태를 가지고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 제3 부화소 전극을 둘러싸도록 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극은 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하고,
    상기 제2 부화소 전극은 가장 자리에 위치하는 줄기 전극과 상기 줄기 전극으로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제5항에서,
    상기 분압 기준 전압선은 기준 전극을 포함하고,
    상기 제4 드레인 전극과 상기 기준 전극은 서로 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극, 상기 제3 부화소 전극은 화소 열 방향으로 순서대로 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극, 상기 제3 부화소 전극은 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  15. 제12항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 상기 제2 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극과 이격되어 있고,
    상기 제3 부화소 전극은 마름모 형태의 평면 형태를 가지고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 제3 부화소 전극을 둘러싸도록 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극은 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하고,
    상기 제2 부화소 전극은 가장 자리에 위치하는 줄기 전극과 상기 줄기 전극으로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제5항에서,
    상기 제1 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극, 상기 제3 부화소 전극은 화소 열 방향으로 순서대로 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 부화소 전극, 상기 제2 부화소 전극, 상기 제3 부화소 전극은 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제5항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 상기 제2 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극과 이격되어 있고,
    상기 제3 부화소 전극은 마름모 형태의 평면 형태를 가지고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 제3 부화소 전극을 둘러싸도록 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극은 십자형 줄기부와 상기 십자형 줄기부로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하고,
    상기 제2 부화소 전극은 가장 자리에 위치하는 줄기 전극과 상기 줄기 전극으로부터 복수의 방향으로 뻗어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
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