KR20160056494A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20160056494A
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1방향으로 뻗는 게이트선, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 뻗는 제1 데이터선 및 제2 데이터선, 상기 게이트선에 연결된 제1 게이트 전극, 상기 제1 데이터선에 연결된 제1 소스 전극, 그리고 제1 드레인 전극을 포함하는 제1 박막 트랜지스터, 상기 게이트선에 연결된 제2 게이트 전극, 상기 제1 데이터선에 연결된 제2 소스 전극, 그리고 제2 드레인 전극을 포함하는 제2 박막 트랜지스터, 상기 게이트선에 연결된 제3 게이트 전극, 상기 제2 드레인 전극에 연결되어 있는 제3 소스 전극, 그리고 제3 드레인 전극을 포함하는 제3 박막 트랜지스터, 상기 제1 데이터선과 상기 제2 데이터선 사이를 뻗으며 상기 제3 드레인 전극과 연결되어 있는 세로 유지 전극선, 상기 제1 내지 제3 박막 트랜지스터 및 상기 세로 유지 전극선 위에 위치하는 하부 보호막, 상기 하부 보호막 위에 위치하는 절연막, 상기 절연막 위에 위치하며 상기 제1 드레인 전극과 연결되어 있는 제1 부화소 전극, 그리고 상기 절연막 위에 위치하며 상기 제2 드레인 전극과 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 포함하고, 상기 세로 유지 전극선은 상기 게이트선에 인접한 곳에 위치하는 제1 확장부를 포함하고, 상기 절연막은 상기 확장부에 대응하는 상기 하부 보호막을 드러내는 제1 개구부를 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 개구부에서 상기 제1 확장부와 중첩하여 보강 유지 축전기를 형성하는 제1 돌출부를 포함한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display) 등의 표시 장치는 일반적으로 스위칭 소자를 포함하는 복수의 화소 및 복수의 신호선이 구비된 표시판, 복수의 계조 전압 중 입력 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 신호로서 데이터선에 인가하는 데이터 구동부 등을 포함한다.
이 중 액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 대향 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 표시판과 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판으로 이루어질 수 있다. 박막 트랜지스터 표시판에는 여러 배선, 예를 들어 게이트 신호를 전송하는 게이트선과 데이터 신호를 전송하는 데이터선이 형성되고, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성될 수 있다. 대향 표시판에는 차광 부재, 색필터, 대향 전극 등이 형성될 수 있다. 경우에 따라 차광 부재, 색필터, 대향 전극이 박막 트랜지스터 표시판에 형성될 수도 있다.
박막 트랜지스터는 게이트선과 연결되어 게이트 신호를 인가받는 게이트 전극, 데이터선과 연결되어 데이터 신호를 인가받는 소스 전극, 그리고 게이트 전극을 중심으로 소스 전극과 마주하며 화소 전극과 연결되어 있는 드레인 전극을 포함하는 삼단자 소자이다. 게이트 신호는 박막 트랜지스터를 턴온할 수 있는 게이트 온 전압과 턴오프할 수 있는 게이트 오프 전압을 포함한다. 한 프레임이 시작되면 게이트 전극에 게이트 온 전압이 인가되어 턴온된 박막 트랜지스터를 통해 화소 전극이 데이터 전압을 인가받고 데이터 전압에 해당하는 휘도의 영상을 표시한다. 이후 게이트 전극에 게이트 오프 전압이 인가되면 박막 트랜지스터는 오프되고, 나머지 프레임 동안 화소 전극에 인가된 데이터 전압을 유지하도록 한다.
게이트 전극에 인가되는 게이트 신호의 레벨이 게이트 오프 전압으로 변화할 때 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이의 기생 용량에 의해 드레인 전극과 화소 전극의 전압이 하강할 수 있다. 이렇게 변화하는 전압을 킥백 전압이라 한다. 킥백 전압은 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이의 기생 용량의 크기와 데이터 전압에 따라 달라질 수 있다.
한편, 액정 표시 장치는 전면 시인성에 비하여 측면 시인성이 떨어질 수 있다. 시인성 향상을 위해 하나의 입력 영상 신호에 대한 영상을 표시하는 하나의 화소를 복수의 부화소로 분할하고, 복수의 부화소에 인가되는 전압을 달리하는 방법이 제시되었다.
최근에는 소비자의 요구에 따라 액정 표시 장치의 해상도가 점점 높아지고 있는데, 액정 표시 장치의 해상도가 높아질수록 화소의 개구율은 감소하고 각 화소에서 차지하는 배선 및 박막 트랜지스터의 면적이 상대적으로 증가한다. 그러면 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이의 기생 용량에 의한 킥백 전압도 커져 원하는 휘도의 영상이 표시되지 않아 화질이 저하될 수 있다. 이 경우 하나의 화소가 서로 다른 감마 곡선에 따르는 복수의 부화소를 포함하는 고시인성 액정 표시 장치의 제작이 어려워질 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고시인성 및 고해상도의 액정 표시 장치에서도 킥백 전압을 줄여 화질을 향상하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1방향으로 뻗는 게이트선, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 뻗는 제1 데이터선 및 제2 데이터선, 상기 게이트선에 연결된 제1 게이트 전극, 상기 제1 데이터선에 연결된 제1 소스 전극, 그리고 제1 드레인 전극을 포함하는 제1 박막 트랜지스터, 상기 게이트선에 연결된 제2 게이트 전극, 상기 제1 데이터선에 연결된 제2 소스 전극, 그리고 제2 드레인 전극을 포함하는 제2 박막 트랜지스터, 상기 게이트선에 연결된 제3 게이트 전극, 상기 제2 드레인 전극에 연결되어 있는 제3 소스 전극, 그리고 제3 드레인 전극을 포함하는 제3 박막 트랜지스터, 상기 제1 데이터선과 상기 제2 데이터선 사이를 뻗으며 상기 제3 드레인 전극과 연결되어 있는 세로 유지 전극선, 상기 제1 내지 제3 박막 트랜지스터 및 상기 세로 유지 전극선 위에 위치하는 하부 보호막, 상기 하부 보호막 위에 위치하는 절연막, 상기 절연막 위에 위치하며 상기 제1 드레인 전극과 연결되어 있는 제1 부화소 전극, 그리고 상기 절연막 위에 위치하며 상기 제2 드레인 전극과 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 포함하고, 상기 세로 유지 전극선은 상기 게이트선에 인접한 곳에 위치하는 제1 확장부를 포함하고, 상기 절연막은 상기 확장부에 대응하는 상기 하부 보호막을 드러내는 제1 개구부를 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 개구부에서 상기 제1 확장부와 중첩하여 보강 유지 축전기를 형성하는 제1 돌출부를 포함한다.
상기 세로 유지 전극선은 상기 제1 및 제2 데이터선과 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 세로 유지 전극선은 일정 전압을 전달할 수 있다.
상기 보강 유지 축전기는 상기 게이트선과 상기 제3 박막 트랜지스터 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 확장부는 상기 제3 드레인 전극과 직접 연결되어 있을 수 있다.
상기 제3 게이트 전극은 상기 제1 확장부에 대응하는 함몰부를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 부화소 전극과 동일한 층에 위치하며 상기 제2 데이터선과 중첩하며 상기 데이터선을 따라 뻗는 전압 전달선을 더 포함할 수 있다.
상기 세로 유지 전극선은 상기 게이트선을 기준으로 상기 제1 확장부의 반대편에 위치하는 제2 확장부를 더 포함하고, 상기 하부 보호막은 상기 제2 확장부를 드러내는 제1 접촉 구멍을 포함하고, 상기 전압 전달선은 상기 제1 접촉 구멍을 통해 상기 제2 확장부에 접촉하는 제2 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하며 액정 분자를 포함하는 적어도 하나의 미세 공간, 그리고 상기 미세 공간을 사이에 두고 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하는 대향 전극을 더 포함하고, 상기 대향 전극은 상기 미세 공간의 가장자리에서 상기 전압 전달선과 접촉할 수 있다.
상기 대향 전극은 상기 게이트선을 사이에 두고 이격되어 있는 복수의 부분을 포함할 수 있다.
상기 대향 전극 위에 위치하며 상기 미세 공간을 사이에 두고 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하는 지붕층을 더 포함할 수 있다.
상기 세로 유지 전극선은 상기 제1 부화소 전극 가장자리 부근에서 적어도 한 번 꺾이고 상기 제2 부화소 전극 가장자리 부근에서 적어도 한 번 꺾일 수 있다.
상기 절연막은 유기 물질 또는 색필터를 포함할 수 있다.
상기 보강 유지 축전기는 상기 게이트선을 기준으로 상기 제3 박막 트랜지스터의 반대쪽에 위치할 수 있다.
상기 제1 돌출부는 상기 게이트선과 교차하는 제1부분을 포함하고, 상기 세로 유지 전극선은 상기 제1부분과 중첩하며 상기 제1부분을 따라 뻗는 제2부분을 포함할 수 있다.
상기 제2부분의 폭은 상기 제1부분의 폭보다 클 수 있다.
상기 세로 유지 전극선은 상기 제1 부화소 전극 가장자리 부근에서 적어도 한 번 꺾이고 상기 제2 부화소 전극 가장자리 부근에서 적어도 한 번 꺾일 수 있다.
상기 절연막은 유기 물질 또는 색필터를 포함할 수 있다.
액정층을 사이에 두고 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하는 대향 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1방향으로 뻗는 게이트선, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 뻗는 제1 데이터선 및 제2 데이터선, 상기 게이트선에 연결된 게이트 전극, 상기 제1 데이터선에 연결된 소스 전극, 그리고 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터, 상기 제1 데이터선과 상기 제2 데이터선 사이를 뻗으며 일정 전압을 전달하는 세로 유지 전극선, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 세로 유지 전극선 위에 위치하는 하부 보호막, 상기 하부 보호막 위에 위치하는 절연막, 그리고 상기 절연막 위에 위치하며 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 부화소 전극을 포함하고, 상기 세로 유지 전극선은 상기 게이트선에 인접한 곳에 위치하는 확장부를 포함하고, 상기 절연막은 상기 확장부에 대응하는 상기 하부 보호막을 드러내는 개구부를 포함하고, 상기 부화소 전극은 상기 개구부에서 상기 확장부와 중첩하여 보강 유지 축전기를 형성하는 돌출부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면 고시인성 및 고해상도의 액정 표시 장치에서도 킥백 전압을 줄여 화질을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 2는 도 1에 도시한 액정 표시 장치의 한 화소의 일부에 대한 확대 배치도이고,
도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 배치도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 8은 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 9는 도 7의 액정 표시 장치를 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 11은 도 10에 도시한 액정 표시 장치의 한 화소의 일부에 대한 확대 배치도이고,
도 12는 도 10의 액정 표시 장치를 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 13은 도 10의 액정 표시 장치를 XIII-XIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 일부에 대한 배치도이고,
도 15는 도 14의 액정 표시 장치를 XV-XV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 16은 도 14의 액정 표시 장치를 XVI-XVI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
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 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.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1 내지 4를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 복수의 화소(PX)는 대부분 영상을 표시하는 영역인 표시 영역에 위치하며 대략 행렬 형태로 배열될 수 있다. 도 1은 대략 한 화소(PX)의 구조를 도시한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판(110)과 그 위에 적층된 복수의 박막, 그리고 밀봉된 공간에 위치하는 복수의 액정 분자(31)를 포함한다.
기판(110)은 절연성으로 유리(glass) 또는 플라스틱 등을 포함할 수 있다.
기판(110) 위에는 게이트선(121) 및 가로 유지 전극선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향, 즉 x축 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 그리고 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 그리고 제3 게이트 전극(124c)은 주로 x축 방향을 따라 뻗는 게이트선(121)의 본체로부터 어느 한측으로 돌출되어 있을 수 있다. 제1 게이트 전극(124a)과 제2 게이트 전극(124b)은 서로 연결되어 하나의 전극을 이룰 수 있다. 제3 게이트 전극(124c)은 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)의 좌측 또는 우측에 위치하며 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)의 돌출 길이보다 더 길게 돌출되어 있을 수 있다.
제3 게이트 전극(124c)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 가장자리 변이 안쪽으로 꺾인 적어도 하나의 함몰부(21c)를 포함할 수 있다.
가로 유지 전극선(131)은 게이트선(121)에 대체로 나란히 뻗는다. 가로 유지 전극선(131)에는 일정한 전압이 인가될 수 있다. 가로 유지 전극선(131)은 x축 방향으로 뻗는 본체로부터 뻗어나온 복수의 유지 전극(132, 133, 135, 137, 138)을 포함할 수 있다. 유지 전극(132)은 가로 유지 전극선(131)의 본체로부터 한쪽 방향으로 돌출될 수 있다. 유지 전극(133)은 유지 전극(132)이 돌출된 방향과 다른 방향으로 뻗어나갈 수 있으며 가로 유지 전극선(131)의 본체와 함께 폐곡선을 이룰 수 있다. 유지 전극(135)은 유지 전극(133)의 위쪽 변의 대략 중앙으로부터 위로 뻗을 수 있다. 유지 전극(137)은 유지 전극(135)의 끝에 연결될 수 있으며 대략 가로 방향, 즉 x축 방향으로 뻗을 수 있다. 유지 전극(138)은 유지 전극(137)으로부터 한쪽 방향으로 돌출될 수 있다.
게이트 도전체 위에는 게이트 절연막(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 그리고 제3 반도체(154c)를 포함하는 반도체층이 위치한다. 제1 반도체(154a)는 제1 게이트 전극(124a) 위에 위치하고, 제2 반도체(154b)는 제2 게이트 전극(124b) 위에 위치하고, 제3 반도체(154c)는 제3 게이트 전극(124c) 위에 위치한다. 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b) 및 제3 반도체(154c)는 서로 연결되어 있을 수 있다. 반도체층은 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등을 포함할 수 있다.
반도체층 위에는 저항성 접촉 부재(164)가 위치할 수 있다. 저항성 접촉 부재(164)는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 등을 포함할 수 있다. 저항성 접촉 부재(164)는 생략될 수도 있다.
저항성 접촉 부재(164) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c), 제3 드레인 전극(175c), 그리고 세로 유지 전극선(177)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향, 즉 y축 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 가로 유지 전극선(131)과 교차할 수 있다.
제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)은 서로 연결될 수 있다. 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a)을 중심으로 서로 마주하고, 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b)을 중심으로 서로 마주한다. 더 구체적으로, 제1 소스 전극(173a)은 그 위에 위치하는 제1 드레인 전극(175a)과 마주할 수 있고, 제2 소스 전극(173b)은 그 아래에 위치하는 제2 드레인 전극(175b)과 마주할 수 있다. 이에 따라 제1 드레인 전극(175a)과 제2 드레인 전극(175b)은 게이트선(121)을 기준으로 서로 반대쪽에 위치하여 대략 서로 대칭인 형태로 배치될 수 있고, 제1 드레인 전극(175a)과 제2 드레인 전극(175b)은 대략 y축 방향으로 뻗는 부분을 포함할 수 있다.
제3 소스 전극(173c)은 제2 드레인 전극(175b)에 연결되어 있다. 제3 소스 전극(173c)은 대략 x축 방향으로 뻗는 부분을 포함할 수 있다. 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c)은 제3 게이트 전극(124c)을 중심으로 서로 마주한다.
세로 유지 전극선(177)은 대체로 세로 방향, 즉 y축 방향으로 뻗는다. 특히 세로 유지 전극선(177)은 이웃한 데이터선(171) 사이의 대략 가운데를 따라 뻗을 수 있다.
세로 유지 전극선(177)은 게이트선(121) 가로 유지 전극선(131) 부근에서 적어도 한 번 꺾일 수 있고, 확장부(178) 및 확장부(176)를 포함한다.
확장부(176)는 평면상 게이트선(121)과 인접한 곳에 위치하며, 일부 제3 게이트 전극(124c)과 제3 게이트 전극(124c)의 함몰부(21c)와 중첩할 수 있다. 확장부(176)는 제3 드레인 전극(175c)과 대략 y축 방향으로 인접하며 서로 연결될 수 있다. 즉, 확장부(176)는 게이트선(121)을 기준으로 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)이 위치하는 쪽에 위치한다. 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에서는 확장부(176)는 게이트선(121)을 기준으로 아래쪽에 위치할 수 있다.
확장부(178)는 게이트선(121)을 기준으로 확장부(176)의 반대쪽에 위치할 수 있다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에서는 확장부(178)는 게이트선(121)을 기준으로 위쪽에 위치할 수 있다.
세로 유지 전극선(177)은 확장부(178)로부터 아래로 뻗어 게이트선(121)과 교차하여 확장부(176)를 형성하고, 다시 y축 방향으로 뻗을 수 있다. 세로 유지 전극선(177)은 유지 전극(137) 부근에서 적어도 한 번 꺾일 수 있고, 다시 이웃한 데이터선(171) 사이의 대략 가운데를 따라 뻗을 수 있다.
세로 유지 전극선(177)은 공통 전압(Vcom) 등의 일정한 전압을 전달한다.
제3 드레인 전극(175c)과 연결된 확장부(176)는 구조상 제3 게이트 전극(124c)과 일부 중첩할 수 있다. 특히 고해상도의 액정 표시 장치일수록 이웃한 데이터선(171) 사이의 거리가 작아지므로 확장부(176)를 제3 게이트 전극(124c)을 피해 위치시키기 쉽지 않다. 따라서 확장부(176)는 제3 게이트 전극(124c)의 적어도 일부와 중첩한다. 본 발명의 실시예에 따르면 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 확장부(176)가 위치하는 곳에 제3 게이트 전극(124c)의 함몰부(21c)가 위치하므로 확장부(176)와 중첩하는 제3 게이트 전극(124c)의 면적을 최소화할 수 있고, 제3 게이트 전극(124c)과 확장부(176) 사이의 기생 용량을 최소화하여 게이트 신호의 지연을 줄일 수 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qa)를 이루고, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루고, 제3 게이트 전극(124c) 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이룬다.
데이터 도전체 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 하부 보호막(180p)이 위치한다. 하부 보호막(180p)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 하부 보호막(180p)은 제1 드레인 전극(175a)을 드러내는 접촉 구멍(185a), 제2 드레인 전극(175b)을 드러내는 접촉 구멍(185b), 그리고 세로 유지 전극선(177)의 확장부(178)를 드러내는 접촉 구멍(188)을 포함한다.
하부 보호막(180p) 위에는 절연막(180q)이 위치한다. 절연막(180q)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있고, 대체로 평탄한 윗면을 가질 수 있다.
절연막(180q)은 접촉 구멍(185a, 185b, 188)과 각각 대응하는 개구부(185aq, 185bq, 188q) 및 세로 유지 전극선(177)의 확장부(176)에 대응하는 개구부(186q)를 포함한다. 개구부(185aq)는 접촉 구멍(185a)을 둘러싸는 가장자리 변을 포함하고, 개구부(185bq)는 접촉 구멍(185b)을 둘러싸는 가장자리 변을 포함하고, 개구부(188q)는 접촉 구멍(188)을 둘러싸는 가장자리 변을 포함할 수 있다.
절연막(180q) 위에는 상부 보호막(180r)이 위치할 수 있다. 상부 보호막(180r)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상부 보호막(180r)은 하부 보호막(180p)의 접촉 구멍(185a, 185b, 188)에 각각 대응하는 접촉 구멍을 포함한다. 하부 보호막(180p)과 상부 보호막(180r)의 서로 대응하는 접촉 구멍은 동시에 패터닝되어 형성될 수 있다. 상부 보호막(180r)은 생략될 수도 있다.
상부 보호막(180r) 위에는 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 화소 전극, 그리고 전압 전달선(197)이 위치한다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 게이트선(121)을 기준으로 서로 마주하도록 배치될 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 이웃한 두 데이터선(171) 사이에 주로 위치하고, 각각 대략 사각형 모양을 가질 수 있다. 제1 부화소 전극(191a)의 면적이 제2 부화소 전극(191b)의 면적보다 작을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 부화소 전극(191a)은 대략 십자 모양의 줄기부(192a), 줄기부(192a)로부터 바깥쪽으로 뻗는 복수의 미세 가지부(194a), 그리고 제1 드레인 전극(175a)을 향해 뻗은 돌출부(195a)를 포함한다. 돌출부(195a)는 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다. 앞에서 설명한 세로 유지 전극선(177)은 제1 부화소 전극(191a)의 줄기부(192a) 중 y축 방향으로 뻗는 부분과 중첩하며 뻗을 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)은 가로 유지 전극선(131) 및 이에 포함된 유지 전극(132, 133) 등과 중첩하여 인가된 전압을 유지하는 역할을 하는 제1 유지 축전기를 이룬다. 가로 유지 전극선(131)과 유지 전극(133)은 주로 제1 부화소 전극(191a)의 가장자리와 중첩할 수 있고, 제1 부화소 전극(191a)의 가장자리를 따라 폐곡선을 형성할 수 있으나 모양이 이에 한정되는 것은 아니다. 유지 전극(132)은 제1 부화소 전극(191a)의 돌출부(195a)와 중첩할 수 있다.
제2 부화소 전극(191b)은 대략 십자 모양의 줄기부(192b), 줄기부(192b)로부터 바깥쪽으로 뻗는 복수의 미세 가지부(194b), 제2 드레인 전극(175b)을 향해 뻗은 돌출부(195b), 그리고 확장부(176)를 향해 뻗은 유지 돌출부(196b)를 포함한다. 앞에서 설명한 세로 유지 전극선(177)은 제2 부화소 전극(191b)의 줄기부(192b) 중 y축 방향으로 뻗는 부분과 중첩하며 뻗을 수 있다.
돌출부(195b)는 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다.
제2 부화소 전극(191b)은 유지 전극(133, 135, 137, 138) 등과 중첩하여 인가된 전압을 유지하는 역할을 하는 제2 유지 축전기를 이룬다. 유지 전극(133)은 주로 제2 부화소 전극(191b)의 아래쪽 가장자리와 중첩할 수 있고, 유지 전극(135)은 제2 부화소 전극(191b)의 십자 모양 줄기부(192b)의 세로 줄기부와 주로 중첩할 수 있고, 유지 전극(137)은 제2 부화소 전극(191b)의 위쪽 가장자리와 중첩할 수 있고, 유지 전극(138)은 제2 부화소 전극(191b)의 돌출부(195b)와 중첩할 수 있다.
제2 부화소 전극(191b)의 유지 돌출부(196b)는 세로 유지 전극선(177)의 확장부(176)를 향하여 뻗다가 확장부를 이루어 확장부(176)와 중첩하여 제2 유지 축전기의 기능을 보강하는 보강 유지 축전기(Cst2)를 형성한다. 보강 유지 축전기(Cst2)는 대략 게이트선(121)과 제3 박막 트랜지스터(Qc) 사이에 위치할 수 있다.
유지 돌출부(196b)와 확장부(176)는 절연막(180q)의 개구부(186q)에서 주로 중첩하므로 보강 유지 축전기(Cst2)의 두 단자인 유지 돌출부(196b)와 확장부(176) 사이의 거리가 작아지고 두 단자 사이에 유기 물질이 존재하지 않으므로 보강 유지 축전기(Cst2)의 용량을 극대화할 수 있다.
이에 따라 제2 부화소 전극(191b)이 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 통해 인가받은 데이터 전압을 유지할 수 있는 유지 축전 용량이 커질 수 있다. 따라서 제2 박막 트랜지스터(Qb)의 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 기생 용량이 제2 부화소 전극(191b) 및 이에 연결된 제2 드레인 전극(175b)이 형성하는 전체 축전 용량에서 차지하는 비율이 더욱 작아질 수 있다.
특히 고해상도의 액정 표시 장치의 경우 각 화소(PX)의 개구율이 감소하게 되어 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율이 커질 위험이 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면 보강 유지 축전기(Cst2)에 의해 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 및/또는 제3 소스 전극(173c) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율을 줄일 수 있다. 제2 부화소 전극(191b)과 전기적, 물리적으로 연결된 제2 드레인 전극(175b)과 제3 소스 전극(173c) 은 제2 게이트 전극(124b)에 전달되는 게이트 신호가 게이트 온 전압(Von)에서 게이트 오프 전압(Voff)으로 떨어질 때 기생 용량에 의한 커플링에 의해 제2 부화소 전극(191b)의 전압도 하강하며 이를 킥백 전압이라 한다. 본 발명의 실시예에 따르면 제2 유지 축전기를 보강하는 보강 유지 축전기(Cst2)에 의해 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 및/또는 제3 소스 전극(173c) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율이 줄어들어 킥백 전압을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예와 같이 시인성 개선을 위해 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)를 포함하는 액정 표시 장치의 경우 박막 트랜지스터가 차지하는 영역이 넓어져 화소(PX)의 상대적인 개구율이 작아질 수 밖에 없어 킥백 전압도 커질 위험이 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면 보강 유지 축전기(Cst2)에 의해 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율 및 킥백 전압의 크기를 줄일 수 있다.
이와 같이 킥백 전압의 크기를 줄일 수 있으므로 제2 부화소 전극(191b)에 인가된 전압의 변화를 줄일 수 있고 목표하는 휘도의 영상을 표시할 수 있다. 특히 고계조의 영상을 표시할 때 화소(PX)의 휘도 변화에 큰 비중을 차지하는 제1 부화소 전극(191b)의 전압의 킥백 전압에 의한 변화를 줄일 수 있어 고계조의 영상의 휘도 저하를 막을 수 있고 화질 저하를 막을 수 있다.
또한 본 발명의 실시예와 같이 시인성 개선을 위해 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)를 포함하는 액정 표시 장치의 경우 박막 트랜지스터가 차지하는 영역이 넓어져 화소(PX)의 상대적인 개구율이 작아질 수 밖에 없어 킥백 전압도 커질 위험이 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면 보강 유지 축전기(Cst2)에 의해 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율 및 킥백 전압의 크기를 줄일 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 보강 유지 축전기(Cst2)를 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)과 x축 방향으로 인접한 곳에 위치시키며 제3 박막 트랜지스터(Qc)와 y축 방향으로 인접하는 곳에 위치시켜 고해상도 액정 표시 장치에서도 공간 활용을 극대화할 수 있다. 이 경우 보강 유지 축전기(Cst2)는 게이트선(121) 또는 제3 게이트 전극(124c)과 일부분 중첩하게 되는데 도 1에 도시한 바와 같이 제3 게이트 전극(124c)에 함몰부(176)를 형성함으로써 게이트선(121)과 세로 유지 전극선(177) 사이의 기생 용량을 최소화하여 게이트 신호의 지연을 줄일 수 있다.
제2 부화소 전극(191b)의 유지 돌출부(196b)의 대략 y축 방향으로 뻗는 부분은 세로 유지 전극선(177)과 중첩할 수 있다.
전압 전달선(197)은 데이터선(171)과 중첩하며 데이터선(171)을 따라 y축 방향으로 뻗는 본체, 돌출부(198), 그리고 연결부(199)를 포함한다.
전압 전달선(197)의 본체의 x축 방향의 폭은 데이터선(171)의 폭보다 작을 수 있다.
돌출부(198)는 본체로부터 대략 x축 방향으로 뻗어 세로 유지 전극선(177)의 확장부(178)와 중첩하는 확장부를 이룬다. 돌출부(198)는 접촉 구멍(188)을 통해 세로 유지 전극선(177)의 확장부(178)와 물리적, 전기적으로 연결된다. 따라서 전압 전달선(197)은 세로 유지 전극선(177)이 전달하는 공통 전압(Vcom) 등의 일정 전압을 전달받을 수 있다.
연결부(199)는 이웃한 전압 전달선(197)를 서로 연결하며 대략 x축 방향으로 뻗을 수 있다. 연결부(199)는 게이트선(121)과 중첩하는 부분을 포함할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 달리 연결부(199)는 표시 영역이 아닌 주변 영역에 위치할 수도 있으며, 생략될 수도 있다.
전압 전달선(197)이 데이터선(171)의 위에 위치하므로 데이터선(171)의 전압 변화에 의한 영향을 차단할 수 있고, 데이터선(171)에 인접한 다른 화소(PX)의 화소 전극과 데이터선(171) 사이의 크로스토크를 차단할 수 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b) 및 전압 전달선(197)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다.
한편, 앞에서 설명한 세로 유지 전극선(177)은 좁은 공간에서의 공간 활용의 극대화를 위해 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 사이에서 적어도 한 번 꺾일 수 있다. 구체적으로 세로 유지 전극선(177)은 제1 부화소 전극(191a)의 장자리 부근에서 적어도 한 번 꺾일 수 있고, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 사이를 뻗다가 다시 제2 부화소 전극(191b)의 가장자리 부근에서 적어도 한번 꺾일 수 있다.
화소 전극 및 전압 전달선(197) 위에는 배향막(11)이 위치할 수 있다. 배향막(11)은 수직 배향막일 수 있으며, 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane), 폴리 이미드(Polyimide) 등의 배향 물질을 포함할 수 있다. 액정 표시 장치의 조건에 따라 배향막(11)은 생략될 수도 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b) 위에는 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)과 마주하며 이격되어 있는 대향 전극(270)이 위치한다. 대향 전극(270)에는 공통 전압(Vcom) 등의 일정한 전압이 인가될 수 있고, 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)과 함께 미세 공간(305)에 전기장을 생성할 수 있다.
대향 전극(270)은 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc) 및 게이트선(121) 등이 위치하는 부분, 즉 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 사이의 빛이 대부분 통과하지 않는 차광 영역의 적어도 일부를 따라서는 형성되어 있지 않을 수 있으며, x축 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 이에 따라 대향 전극(270)은 y축 방향을 따라 이격되며 배열된 복수의 부분을 포함할 수 있다.
대향 전극(270)은 x축 방향으로 이웃한 두 화소(PX)의 경계 부근, 즉 데이터선(171) 부근에서 전압 전달선(197)과 물리적, 전기적으로 연결되어 공통 전압(Vcom)을 전달하거나 전달받을 수 있다. 따라서 대향 전극(270)이 y축 방향으로 이격된 복수의 부분을 포함하고 있어도 대향 전극(270)의 각 부분은 y축 방향으로 연장된 전압 전달선(197)을 통해 공통 전압(Vcom)을 전달받으므로 대향 전극(270)은 전체적으로 일정한 레벨의 공통 전압(Vcom)을 전달할 수 있다.
대향 전극(270)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)과 대향 전극(270) 사이에는 미세 공간(microcavity, 305)이 형성되어 있다. 특히 대향 전극(270)의 대부분은 미세 공간(305)과 중첩하도록 형성된다. 또한 게이트선(121) 및 데이터선(171) 등의 신호선은 이웃한 두 개의 미세 공간(305) 사이에 위치할 수 있다.
미세 공간(305) 안에는 복수의 액정 분자(31)를 포함하는 액정층이 형성되어 있다. 액정층은 유전율 이방성을 가진다. 본 실시예에 따른 액정층은 예를 들어 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 분자(31)는 미세 공간(305)에 전기장이 생성되지 않은 상태에서 기판(110)에 대략 수직한 방향으로 초기 배향되어 있을 수 있다. 액정 분자(31)는 화소 전극과 대향 전극(270)이 함께 생성하는 전기장에 따라 배열 방향이 바뀌고 그에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광 상태가 바뀔 수 있다.
대향 전극(270)의 면 중 미세 공간(305)과 마주하는 면 위에는 배향막(21)이 위치할 수 있다. 배향막(21)은 수직 배향막일 수 있으며, 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane), 폴리 이미드(Polyimide) 등의 배향 물질을 포함할 수 있다. 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 미세 공간(305)의 가장자리에서 서로 연결되어 있을 수 있다. 액정 표시 장치의 조건에 따라 배향막(21)은 생략될 수도 있다.
대향 전극(270) 위에는 제1 절연층(350)이 형성되어 있을 수 있다. 제1 절연층(350)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있고, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제1 절연층(350) 위에는 지붕층(360)이 위치한다. 지붕층(360)은 유기 물질을 포함할 수 있다. 미세 공간(305)은 지붕층(360) 아래에 위치하고, 지붕층(360)은 경화 공정에 의해 단단해져 미세 공간(305)의 형상을 유지할 수 있다.
지붕층(360)은 x축 방향으로 따라 연장되어 있으며, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 사이의 차광 영역의 적어도 일부를 따라서는 형성되어 있지 않을 수 있다. 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b) 각각에 대응하는 지붕층(360) 아래에는 각각의 미세 공간(305)이 위치한다. x축 방향으로 이웃하는 두 화소(PX) 사이에서는 지붕층(360) 아래에 미세 공간(305)이 형성되어 있지 않을 수 있다. 대신, x축 방향으로 이웃한 미세 공간(305) 사이에서는 앞에서 설명한 바와 같이 대향 전극(270)이 전압 전달선(197)과 접촉할 수 있다.
지붕층(360)은 앞에서 설명한 바와 같이 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 사이의 차광 영역의 적어도 일부를 따라서는 형성되어 있지 않을 수 있고, 이에 따라 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b) 각각에 대응하는 미세 공간(305)의 일부를 노출시키는 주입구(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 제1 부화소 전극(191a)과 마주하는 주입구는 제2 부화소 전극(191b)과 마주하는 주입구와 서로 마주할 수 있다. 액정 표시 장치의 제조 공정 중 주입구에 의해 미세 공간(305)이 노출되는 단계가 있어 주입구를 통해 미세 공간(305) 안으로 배향막(11, 21)용 배향 물질 및/또는 액정 물질 등을 주입할 수 있다.
지붕층(360) 위에는 제2 절연층(370)이 위치할 수 있다. 제2 절연층(370)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 제2 절연층(370)은 지붕층(360)의 상부면 및 측면을 덮을 수 있다. 제2 절연층(370)은 지붕층(360)을 보호하는 역할을 할 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제2 절연층(370) 위에는 덮개막(390)이 위치한다. 덮개막(390)은 미세 공간(305)을 외부로 노출시키는 주입구를 덮는다. 즉, 덮개막(390)은 미세 공간(305) 안에 형성된 액정층의 액정 분자(31)가 외부로 빠져나오지 않도록 미세 공간(305)을 밀봉할 수 있다. 덮개막(390)은 액정층과 접촉하므로 액정층의 액정 물질과 반응하지 않는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어 덮개막(390)은 페릴렌(Parylene) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 차광 부재(220) 및 색필터(230)를 더 포함할 수 있다. 차광 부재(220) 및/또는 색필터(230)는 액정 표시 장치의 여러 층 중 어느 한 층에 위치할 수 있다. 예를 들어 차광 부재(220) 및 색필터(230)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 덮개막(390) 위에 위치할 수 있다.
색필터(230)는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 각각에 대응하는 영역에 위치할 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색, 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 및 옐로우(yellow)의 삼원색 등의 기본색(primary color) 또는 화이트 등 다양한 색을 나타낼 수 있다. 색필터(230)는 이웃하는 데이터선(171) 사이를 따라서 열 방향으로 길게 뻗도록 형성될 수도 있다.
차광 부재(220)는 색필터(230)가 위치하지 않는 부분, 예를 들어 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)가 위치하는 차광 영역에 위치하는 부분을 포함한다. 차광 부재(220)는 데이터선(171)을 따라 뻗으며 데이터선(171)과 중첩하는 부분을 더 포함할 수도 있다. 차광 부재(220)는 빛샘을 방지할 수 있다.
액정 표시 장치는 편광판을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 하나의 편광판이 기판(110)의 바깥쪽 면에 위치하고, 또 하나의 편광판이 덮개막(390) 위에 위치할 수 있다. 이러한 편광판을 이용하여 액정층을 통과하면서 변화된 빛의 편광 상태를 빛의 휘도로 변환하여 영상 신호에 따른 영상을 표시할 수 있다.
지금까지 설명한 실시예에서는 한 화소(PX)가 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 모두 포함하는 예에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 한 화소(PX)가 하나의 부화소 전극, 즉 제2 부화소 전극(191b)만을 포함하며 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 포함하지 않는 액정 표시 장치에서도 유지 축전기의 보강을 위해 본 발명의 실시예에 따른 보강 유지 축전기(Cst2)를 형성할 수 있다.
그러면 지금까지 설명한 도 1 내지 도 4와 함께 도 5를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치가 지붕층(360) 및 미세 공간(305)을 포함하는 경우 지붕층(360) 및 미세 공간(305)의 전체적인 구조에 대해 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판(110) 위에서 지붕층(360)에 의해 덮여있는 복수의 미세 공간(305)을 포함한다.
지붕층(360)은 행 방향인 x축 방향으로 뻗고, 하나의 지붕층(360) 아래에는 복수의 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 미세 공간(305)은 대략 행렬 형태로 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
열 방향, 즉 y축 방향으로 이웃한 두 미세 공간(305) 사이에는 제1 골짜기(V1)가 위치하고, x축 방향으로 이웃한 두 미세 공간(305) 사이에는 제2 골짜기(V2)가 위치한다.
앞에서 설명한 도 1 내지 도 4에 도시한 실시예의 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 사이에 제1 골짜기(V1)가 위치할 수 있다.
이웃한 지붕층(360)은 제1 골짜기(V1)를 사이에 두고 서로 분리되어 있다. 지붕층(360)의 가장자리 중 제1 골짜기(V1)와 접하는 부분의 가장자리는 외부로 노출될 수 있으며, 이를 주입구(307a, 307b)라 한다.
지붕층(360)의 제1 골짜기(V1)과 인접한 서로 마주하는 한 쌍의 가장자리에는 한 쌍의 주입구(307a, 307b)가 위치할 수 있다. 제1 주입구(307a)는 미세 공간(305)의 제1 가장자리를 노출하고, 제2 주입구(307b)는 미세 공간(305)의 제2 가장자리를 노출할 수 있다. 제1 골짜기(V1)를 사이에 두고 미세 공간(305)의 제1 가장자리와 다른 미세 공간(305)의 제2 가장자리는 서로 마주할 수 있다.
지붕층(360)은 제2 골짜기(V2)를 제외한 부분에서 기판(110)과 이격되어 복수의 미세 공간(305)을 형성한다. 각 미세 공간(305)은 이웃한 두 제2 골짜기(V2) 사이에 위치한다. 지붕층(360)은 주입구(307a, 307b)가 형성되어 있는 제1 가장자리 및 제2 가장자리를 제외한 나머지 가장자리의 측면을 덮도록 형성되어 있다.
이러한 액정 표시 장치의 구조는 예시에 불과하며, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 미세 공간(305), 제1 골짜기(V1), 및 제2 골짜기(V2)의 배치 형태의 변경이 가능하고, 복수의 지붕층(360)이 제1 골짜기(V1)에서 서로 연결될 수도 있으며, 각 지붕층(360)의 일부가 제2 골짜기(V2)에서 기판(110)으로부터 떨어지도록 형성되어 인접한 미세 공간(305)이 서로 연결될 수도 있다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조 및 동작 방법에 대해 앞에서 설명한 도 1 내지 도 4와 함께 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치가 포함하는 한 화소(PX)는 적어도 한 데이터선(Dj) 및 적어도 한 게이트선(Gi)에 연결되어 있는 적어도 하나의 스위칭 소자 및 이에 연결된 적어도 하나의 화소 전극을 포함할 수 있다. 스위칭 소자는 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있고 게이트선(Gi)이 전달하는 게이트 신호에 따라 제어되어 데이터선(Dj)이 전달하는 데이터 전압을 화소 전극에 전달할 수 있다.
한 화소(PX)는 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)를 포함할 수 있다. 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)는 하나의 입력 영상 신호(IDAT)에 대해 서로 다른 감마 곡선에 따른 영상을 표시할 수도 있고 동일한 감마 곡선에 따른 영상을 표시할 수도 있다.
제1 부화소(PXa)는 적어도 한 데이터선(Dj) 및 적어도 한 게이트선(Gi)에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터(Qa) 및 제1 박막 트랜지스터(Qa)와 연결되어 있는 제1 액정 축전기(Clca) 및 제1 유지 축전기(Csta)를 포함하고, 제2 부화소(PXb)는 적어도 한 데이터선(Dj) 및 적어도 한 게이트선(Gi)에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터(Qb), 제3 박막 트랜지스터(Qc), 그리고 이들과 연결되어 있는 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제2 유지 축전기(Cstb)를 포함한다.
제1 박막 트랜지스터(Qa)는 삼단자 소자로서 게이트선(Gi)에 연결되어 있는 제어 단자, 데이터선(Dj)에 연결되어 있는 입력 단자, 그리고 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있는 출력 단자를 포함한다. 제1 박막 트랜지스터(Qa)는 게이트선(Gi)이 전달하는 게이트 신호에 따라 제어되어 데이터선(Dj)이 전달하는 데이터 전압을 제1 액정 축전기(Clca)에 전달할 수 있다.
제2 박막 트랜지스터(Qb)는 삼단자 소자로서 게이트선(Gi)에 연결되어 있는 제어 단자, 데이터선(Dj)에 연결되어 있는 입력 단자, 그리고 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있는 출력 단자를 포함한다. 제2 박막 트랜지스터(Qb)는 게이트선(Gi)이 전달하는 게이트 신호에 따라 제어되어 데이터선(Dj)이 전달하는 데이터 전압을 제2 액정 축전기(Clcb)에 전달할 수 있다.
제3 박막 트랜지스터(Qc)는 삼단자 소자로서 제2 박막 트랜지스터(Qb)의 출력 단자에 연결되어 있는 입력 단자, 공통 전압(Vcom) 등의 일정 전압 단자에 연결되어 있는 출력 단자, 그리고 게이트선(Gi)에 연결되어 있는 제어 단자를 포함한다. 제3 박막 트랜지스터(Qc)는 게이트선(Gi)이 전달하는 게이트 신호에 따라 제어되며, 제3 박막 트랜지스터(Qc) 및 제2 박막 트랜지스터(Qb)가 턴온되면 데이터선(Dj)이 전달하는 데이터 전압이 제2 박막 트랜지스터(Qb) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc)에 의해 분압되어 분압된 전압이 제2 액정 축전기(Clcb)에 전달될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 앞에서 설명한 바와 같이 제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qa)를 이루고, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루고, 제3 게이트 전극(124c) 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이룬다.
제1 부화소 전극(191a) 및 이와 마주하는 대향 전극(270)은 미세 공간(305)의 액정층을 유전체로 포함하여 제1 액정 축전기(Clca)를 형성하고, 제1 부화소 전극(191a)은 가로 유지 전극선(131) 및 이와 연결된 유지 전극(132, 133) 등과 중첩하여 제1 부화소 전극(191a)에 인가된 전압을 유지하는 것을 도와주는 제1 유지 축전기(Csta)를 이룬다.
제2 부화소 전극(191b) 및 이와 마주하는 대향 전극(270)은 미세 공간(305)의 액정층을 유전체로 포함하여 제2 액정 축전기(Clcb)를 형성하고, 제2 부화소 전극(191b)은 가로 유지 전극선(131)과 연결된 유지 전극(133, 135, 137, 138) 등과 중첩하여 제2 부화소 전극(191b)에 인가된 전압을 유지하는 것을 도와주는 제2 유지 축전기(Cstb)를 이룬다. 나아가 제2 부화소 전극(191b)의 유지 돌출부(196b)는 공통 전압(Vcom) 등의 일정한 전압을 인가받는 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(176)와 중첩하여 제2 유지 축전기(Cstb)의 기능을 보강할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)는 하나의 입력 영상 신호(IDAT)에 대해 서로 다른 감마 곡선에 따른 영상을 표시할 수 있다. 여기서 감마 곡선이란 입력 영상 신호(IDAT)의 계조에 대한 휘도 또는 투과율을 나타낸 곡선을 의미한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 제2 부화소(PXb)가 따르는 감마 곡선은 제3 박막 트랜지스터(Qc)와 제2 박막 트랜지스터(Qb)의 저항비 등에 의해 조절될 수 있다. 이와 같이 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압을 조절함으로써 두 부화소(PXa, Pxb)의 휘도가 달라지게 할 수 있고, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전되는 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전되는 전압을 적절히 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있고, 이에 따라 측면 시인성을 개선할 수 있다.
도 6에 도시한 회로도는 도 1 내지 도 4에 도시한 액정 표시 장치의 구조를 이해하기 위한 것으로 본 발명의 실시예가 도 6의 구조에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조로 변형될 수도 있다. 또한 한 화소(PX)가 두 부화소를 포함하는 예에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 한 화소(PX)가 하나의 부화소, 즉 제2 부화소(PXb)만 포함하며 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 포함하지 않을 수 있다.
그러면 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 앞에서 설명한 도 1 내지 도 6에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 차광 부재(220) 및 색필터(230)의 위치가 다를 수 있다.
하부 보호막(180p) 위에는 차광 부재(220) 및 색필터(230)가 위치할 수 있다. 차광 부재(220) 및 색필터(230) 위에 상부 보호막(180r)이 위치할 수 있다.
색필터(230)는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 각각에 대응하는 영역에 위치할 수 있다.
차광 부재(220)는 색필터(230)가 위치하지 않는 부분, 예를 들어 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)가 위치하는 차광 영역에 위치하는 부분을 포함한다. 차광 부재(220)는 데이터선(171)을 따라 뻗으며 데이터선(171)과 중첩하는 부분을 더 포함할 수도 있다.
차광 부재(220)는 접촉 구멍(185a, 185b, 188)과 각각 대응하는 개구부(225a, 225b, 228) 및 3 드레인 전극(175c)의 확장부(176)에 대응하는 개구부(226)를 포함한다. 개구부(225a)는 접촉 구멍(185a)을 둘러싸는 가장자리 변을 포함하고, 개구부(225b)는 접촉 구멍(185b)을 둘러싸는 가장자리 변을 포함하고, 개구부(228)는 접촉 구멍(188)을 둘러싸는 가장자리 변을 포함한다.
다음, 도 6을 포함하여 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 10 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 앞에서 설명한 실시예의 구성 요소에 대응되는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함할 수 있다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명하면, 기판(110) 위에 게이트선(121) 및 가로 유지 전극선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다.
게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 그리고 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 그리고 제3 게이트 전극(124c)은 주로 x축 방향을 따라 뻗는 게이트선(121)의 본체로부터 어느 한측으로 돌출되어 있을 수 있다. 제1 게이트 전극(124a)과 제2 게이트 전극(124b)은 서로 연결되어 하나의 전극을 이룰 수 있다. 제3 게이트 전극(124c)은 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)의 좌측 또는 우측에 위치하며 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)의 돌출 길이보다 더 길게 돌출되어 있을 수 있다
가로 유지 전극선(131)은 앞에서 설명한 실시예와 대부분 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
게이트 도전체 위에는 게이트 절연막(140)이 위치하고, 그 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 그리고 제3 반도체(154c)를 포함하는 반도체층이 위치한다. 제1 반도체(154a)는 제1 게이트 전극(124a) 위에 위치하고, 제2 반도체(154b)는 제2 게이트 전극(124b) 위에 위치하고, 제3 반도체(154c)는 제3 게이트 전극(124c) 위에 위치한다.
반도체층 위에는 저항성 접촉 부재(164)가 위치할 수 있다.
저항성 접촉 부재(164) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c), 제3 드레인 전극(175c), 그리고 세로 유지 전극선(177)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)은 서로 연결될 수 있다. 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 제1 소스 전극(173a)과 제2 소스 전극(173b)은 x축 방향으로 연결되어 대략 S자 모양을 이룰 수 있다. 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a)을 중심으로 서로 마주하고, 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b)을 중심으로 서로 마주한다. 제1 소스 전극(173a)은 그 위에 위치하는 제1 드레인 전극(175a)과 마주할 수 있고, 제2 소스 전극(173b)은 그 아래에 위치하는 제2 드레인 전극(175b)과 마주할 수 있다. 이에 따라 제1 드레인 전극(175a)과 제2 드레인 전극(175b)은 게이트선(121)을 기준으로 서로 반대쪽에 위치하며 대략 대각선 대칭인 형태로 배치될 수 있고, 제1 드레인 전극(175a)과 제2 드레인 전극(175b)은 대략 y축 방향으로 뻗는 부분을 포함할 수 있다.
제3 소스 전극(173c)은 제2 드레인 전극(175b)에 연결되어 있다. 제3 소스 전극(173c)은 대략 x축 방향으로 뻗는 부분을 포함할 수 있다. 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c)은 제3 게이트 전극(124c)을 중심으로 서로 마주한다.
제3 드레인 전극(175c)은 세로 유지 전극선(177)에 연결된다.
세로 유지 전극선(177)은 대체로 세로 방향, 즉 y축 방향으로 뻗는다. 특히 세로 유지 전극선(177)은 이웃한 데이터선(171) 사이의 대략 가운데를 따라 뻗을 수 있다.
세로 유지 전극선(177)은 세로 유지 전극선(177)은 게이트선(121) 가로 유지 전극선(131) 부근에서 적어도 한 번 꺾일 수 있고, 확장부(178)를 포함한다. 확장부(178)는 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 게이트선(121)을 기준으로 제3 드레인 전극(175c)의 반대쪽에 위치할 수 있다. 즉, 도 10 및 도 11에 도시한 실시예에서는 확장부(178)는 게이트선(121)을 기준으로 위쪽에 위치할 수 있다. 확장부(178)의 대부분은 가로 유지 전극선(131)과 게이트선(121) 사이에 위치할 수 있다.
세로 유지 전극선(177)은 확장부(178)로부터 아래로 뻗어 게이트선(121)과 교차한 후 제3 드레인 전극(175c)과 연결되고 다시 y축 방향으로 뻗을 수 있다. 세로 유지 전극선(177)은 유지 전극(137) 부근에서 적어도 한 번 꺾일 수 있고, 다시 이웃한 데이터선(171) 사이의 대략 가운데를 따라 뻗을 수 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qa)를 이루고, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루고, 제3 게이트 전극(124c) 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이룬다.
데이터 도전체 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 하부 보호막(180p)이 위치한다. 하부 보호막(180p)은 제1 드레인 전극(175a)을 드러내는 접촉 구멍(185a), 그리고 제2 드레인 전극(175b)을 드러내는 접촉 구멍(185b)을 포함한다.
하부 보호막(180p) 위에는 절연막(180q)이 위치한다. 절연막(180q)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있고, 대체로 평탄한 윗면을 가질 수 있다.
절연막(180q)은 접촉 구멍(185a, 185b)과 각각 대응하는 개구부(185aq, 185bq) 및 세로 유지 전극선(177)의 확장부(178)에 대응하는 개구부(188q)를 포함한다. 개구부(185aq)는 접촉 구멍(185a)을 둘러싸는 가장자리 변을 포함하고, 개구부(185bq)는 접촉 구멍(185b)을 둘러싸는 가장자리 변을 포함할 수 있다.
절연막(180q) 위에는 상부 보호막(180r)이 위치할 수 있다. 상부 보호막(180r)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상부 보호막(180r)은 하부 보호막(180p)의 접촉 구멍(185a, 185b)에 각각 대응하는 접촉 구멍을 포함한다. 하부 보호막(180p)과 상부 보호막(180r)의 서로 대응하는 접촉 구멍은 동시에 패터닝되어 형성될 수 있다. 상부 보호막(180r)은 생략될 수도 있다.
상부 보호막(180r) 위에는 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 화소 전극, 그리고 전압 전달선(197)이 위치한다.
제1 부화소 전극(191a)의 모양은 앞에서 설명한 실시예와 대부분 동일하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
제1 부화소 전극(191a)은 가로 유지 전극선(131) 및 이와 연결된 유지 전극(132, 133) 등과 중첩하여 인가된 전압을 유지하는 역할을 하는 제1 유지 축전기(Csta)를 이룬다. 유지 전극(132)은 제1 부화소 전극(191a)의 돌출부(195a)와 중첩할 수 있다.
제2 부화소 전극(191b)은 대략 십자 모양의 줄기부(192b), 줄기부(192b)로부터 바깥쪽으로 뻗는 복수의 미세 가지부(194b), 제2 드레인 전극(175b)을 향해 뻗은 돌출부(195b), 그리고 확장부(178)를 향해 뻗은 유지 돌출부(196b)를 포함한다.
돌출부(195b)는 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다.
제2 부화소 전극(191b)은 유지 전극(133, 135, 137, 138) 등과 중첩하여 인가된 전압을 유지하는 역할을 하는 제2 유지 축전기(Cstb)를 이룬다.
제2 부화소 전극(191b)의 유지 돌출부(196b)는 대략 y축 방향으로 위로 뻗다가 확장부를 형성하여 세로 유지 전극선(177)의 확장부(178)와 중첩한다. 유지 돌출부(196b)의 확장부와 확장부(176)의 중첩 부분은 제2 유지 축전기의 기능을 보강하는 보강 유지 축전기(Cst2)를 형성한다. 보강 유지 축전기(Cst2)는 제1 부화소 전극(191a)과 게이트선(121) 사이에 위치하여 공간 활용을 극대화할 수 있다.
유지 돌출부(196b)와 확장부(178)는 절연막(180q)의 개구부(188q)에서 주로 중첩하므로 보강 유지 축전기(Cst2)의 두 단자인 유지 돌출부(196b)와 확장부(178) 사이의 거리가 작아지고 두 단자 사이에 유기 물질이 존재하지 않으므로 보강 유지 축전기(Cst2)의 용량을 극대화할 수 있다.
이에 따라 제2 부화소 전극(191b)이 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 통해 인가받은 데이터 전압을 유지할 수 있는 유지 축전 용량이 커질 수 있다. 따라서 제2 박막 트랜지스터(Qb)의 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 기생 용량이 제2 부화소 전극(191b) 및 이에 연결된 제2 드레인 전극(175b)이 형성하는 전체 축전 용량에서 차지하는 비율이 더욱 작아질 수 있다.
특히 고해상도의 액정 표시 장치의 경우 각 화소(PX)의 개구율이 감소하게 되어 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율이 커질 위험이 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면 보강 유지 축전기(Cst2)에 의해 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 및/또는 제3 소스 전극(173c) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율을 줄일 수 있다. 제2 부화소 전극(191b)과 전기적, 물리적으로 연결된 제2 드레인 전극(175b)과 제3 소스 전극(173c) 은 제2 게이트 전극(124b)에 전달되는 게이트 신호가 게이트 온 전압(Von)에서 게이트 오프 전압(Voff)으로 떨어질 때 기생 용량에 의한 커플링에 의해 제2 부화소 전극(191b)의 전압도 하강하며 이를 킥백 전압이라 한다. 본 발명의 실시예에 따르면 제2 유지 축전기를 보강하는 보강 유지 축전기(Cst2)에 의해 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 및/또는 제3 소스 전극(173c) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율이 줄어들어 킥백 전압을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예와 같이 시인성 개선을 위해 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)를 포함하는 액정 표시 장치의 경우 박막 트랜지스터가 차지하는 영역이 넓어져 화소(PX)의 상대적인 개구율이 작아질 수 밖에 없어 킥백 전압도 커질 위험이 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면 보강 유지 축전기(Cst2)에 의해 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율 및 킥백 전압의 크기를 줄일 수 있다.
이와 같이 킥백 전압의 크기를 줄일 수 있으므로 제2 부화소 전극(191b)에 인가된 전압의 변화를 줄일 수 있고 목표하는 휘도의 영상을 표시할 수 있다. 특히 고계조의 영상을 표시할 때 화소(PX)의 휘도 변화에 큰 비중을 차지하는 제1 부화소 전극(191b)의 전압의 킥백 전압에 의한 변화를 줄일 수 있어 고계조의 영상의 휘도 저하를 막을 수 있고 화질 저하를 막을 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제2 부화소 전극(191b)의 유지 돌출부(196b)는 세로 유지 전극선(177)을 따라 뻗으며 세로 유지 전극선(177)과 중첩할 수 있다. 특히 유지 돌출부(196b)가 게이트선(121)과 교차하는 부분에서 유지 돌출부(196b)와 게이트선(121) 사이에 일정 전압을 전달하는 세로 유지 전극선(177)이 위치하므로 게이트선(121)과 제2 부화소 전극(191b) 사이의 추가적인 기생 축전기가 생기는 것을 막을 수 있다. 이에 따라 게이트선(121)의 전압 변화에 따른 제2 부화소 전극(191b)의 전압 하강을 막을 수 있다. 이를 위해, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 세로 유지 전극선(177)과 중첩하는 유지 돌출부(196b)의 폭은 세로 유지 전극선(177)의 폭보다 작을 수 있으며, 유지 돌출부(196b)의 가장자리 변은 중첩하는 세로 유지 전극선(177)의 영역 안에 위치하여 세로 유지 전극선(177)에 의해 평면상 완전히 덮일 수 있다. 세로 유지 전극선(177)은 제3 박막 트랜지스터(Qc)의 제3 게이트 전극(124c)과 중첩하지 않고 그에 인접하여 뻗을 수 있다.
또한 본 발명의 실시예와 같이 시인성 개선을 위해 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)를 포함하는 액정 표시 장치의 경우 박막 트랜지스터가 차지하는 영역이 넓어져 화소(PX)의 상대적인 개구율이 작아질 수 밖에 없어 킥백 전압도 커질 위험이 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면 보강 유지 축전기(Cst2)에 의해 제2 게이트 전극(124b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 기생 용량의 상대적인 비율 및 킥백 전압의 크기를 줄일 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 보강 유지 축전기(Cst2)를 게이트선(121)과 제1 부화소 전극(191a) 사이에 위치시켜 고해상도 액정 표시 장치에서도 공간 활용을 극대화할 수 있다.
전압 전달선(197)은 데이터선(171)과 중첩하며 데이터선(171)을 따라 y축 방향으로 뻗을 수 있다. 전압 전달선(197)은 일정 전압을 전달할 수 있다. 전압 전달선(197)이 데이터선(171)의 위에 위치하므로 데이터선(171)의 전압 변화에 의한 영향, 예를 들어 데이터선(171)과 상부 표시판(200)의 대향 전극(270) 사이의 용량성 커플링 등의 영향을 줄일 수 있다. 또한 전압 전달선(197)은 데이터선(171)에 인접한 다른 화소(PX)의 화소 전극과 데이터선(171) 사이의 크로스토크를 차단할 수 있다.
전압 전달선(197)은 생략될 수도 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b) 위에는 배향막(11)이 위치할 수 있다. 배향막(11)은 수직 배향막일 수 있다. 액정 표시 장치의 조건에 따라 배향막(11)은 생략될 수도 있다.
상부 표시판(200)에 대하여 설명하면, 하부 표시판(100)의 기판(110)과 마주하는 기판(210) 위에 차광 부재(220) 및 색필터(230)가 위치할 수 있다. 차광 부재(220)와 색필터(230) 중 적어도 하나는 하부 표시판(100)에 위치할 수도 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 위치할 수 있다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 대향 전극(270)이 형성되어 있다. 대향 전극(270)은 공통 전압(Vcom) 등의 일정한 전압을 전달하며, 하부 표시판(100)으로부터 일정 전압을 전달받을 수 있다. 대향 전극(270)은 기판(210) 위에서 통판으로 연결되어 있을 수도 있고 서로 연결된 복수의 부분을 포함할 수도 있다.
대향 전극(270) 위에는 배향막(21)이 형성되어 있으며, 배향막(21)은 수직 배향막일 수 있다.
표시판(100, 200)의 바깥 면에는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 위치할 수 있다.
액정층(3)은 유전율 이방성을 가지며 복수의 액정 분자(31)를 포함한다. 액정 분자(31)는 미세 공간(305)에 전기장이 생성되지 않은 상태에서 기판(110)에 대략 수직한 방향으로 초기 배향되어 있을 수 있다. 액정 분자(31)는 화소 전극과 대향 전극(270)이 함께 생성하는 전기장에 따라 배열 방향이 바뀌고 그에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광 상태가 바뀔 수 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 대향 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성할 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)은 대향 전극(270)과 함께 제1 액정 축전기(Clca)를 형성하고, 제2 부화소 전극(191b)은 대향 전극(270)과 함께 제2 액정 축전기(Clcb)를 형성하여 충전된 전압을 유지할 수 있다.
지금까지 설명한 실시예에서는 한 화소(PX)가 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 모두 포함하는 예에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 한 화소(PX)가 하나의 부화소 전극, 즉 제2 부화소 전극(191b)만을 포함하며 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 포함하지 않는 액정 표시 장치에서도 유지 축전기의 보강을 위해 본 발명의 실시예에 따른 보강 유지 축전기(Cst2)를 형성할 수 있다.
그러면 도 14 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 앞에서 설명한 도 10 내지 도 13에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 차광 부재(220) 및 색필터(230)의 위치가 다를 수 있다.
하부 보호막(180p) 위에는 절연막(180q) 대신 차광 부재(220) 및 색필터(230)가 위치할 수 있다. 차광 부재(220) 및 색필터(230) 위에 상부 보호막(180r)이 위치할 수 있다.
색필터(230)는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 각각에 대응하는 영역에 위치할 수 있다.
차광 부재(220)는 색필터(230)가 위치하지 않는 부분, 예를 들어 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)가 위치하는 차광 영역에 위치하는 부분을 포함한다. 차광 부재(220)는 데이터선(171)을 따라 뻗으며 데이터선(171)과 중첩하는 부분을 더 포함할 수도 있다.
차광 부재(220)는 접촉 구멍(185a, 185b)과 각각 대응하는 개구부(225a, 225b) 및 세로 유지 전극선(177)의 확장부(178)에 대응하는 개구부(228)를 포함한다.
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.
3: 액정층
11, 21: 배향막
100, 200: 표시판
110, 210: 기판
121: 게이트선
131: 가로 유지 전극선
171: 데이터선
177: 세로 유지 전극선
180p, 180r: 보호막
180q: 절연막
191a, 191b: 부화소 전극
197: 전압 전달선
220: 차광 부재
230: 색필터
270: 대향 전극
305: 미세 공간
360: 지붕층

Claims (20)

  1. 제1방향으로 뻗는 게이트선,
    상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 뻗는 제1 데이터선 및 제2 데이터선,
    상기 게이트선에 연결된 제1 게이트 전극, 상기 제1 데이터선에 연결된 제1 소스 전극, 그리고 제1 드레인 전극을 포함하는 제1 박막 트랜지스터,
    상기 게이트선에 연결된 제2 게이트 전극, 상기 제1 데이터선에 연결된 제2 소스 전극, 그리고 제2 드레인 전극을 포함하는 제2 박막 트랜지스터,
    상기 게이트선에 연결된 제3 게이트 전극, 상기 제2 드레인 전극에 연결되어 있는 제3 소스 전극, 그리고 제3 드레인 전극을 포함하는 제3 박막 트랜지스터,
    상기 제1 데이터선과 상기 제2 데이터선 사이를 뻗으며 상기 제3 드레인 전극과 연결되어 있는 세로 유지 전극선,
    상기 제1 내지 제3 박막 트랜지스터 및 상기 세로 유지 전극선 위에 위치하는 하부 보호막,
    상기 하부 보호막 위에 위치하는 절연막,
    상기 절연막 위에 위치하며 상기 제1 드레인 전극과 연결되어 있는 제1 부화소 전극, 그리고
    상기 절연막 위에 위치하며 상기 제2 드레인 전극과 연결되어 있는 제2 부화소 전극
    을 포함하고,
    상기 세로 유지 전극선은 상기 게이트선에 인접한 곳에 위치하는 제1 확장부를 포함하고,
    상기 절연막은 상기 확장부에 대응하는 상기 하부 보호막을 드러내는 제1 개구부를 포함하고,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 개구부에서 상기 제1 확장부와 중첩하여 보강 유지 축전기를 형성하는 제1 돌출부를 포함하는
    액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 세로 유지 전극선은 상기 제1 및 제2 데이터선과 동일한 층에 위치하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 세로 유지 전극선은 일정 전압을 전달하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 보강 유지 축전기는 상기 게이트선과 상기 제3 박막 트랜지스터 사이에 위치하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 확장부는 상기 제3 드레인 전극과 직접 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제3 게이트 전극은 상기 제1 확장부에 대응하는 함몰부를 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제4항에서,
    상기 제1 및 제2 부화소 전극과 동일한 층에 위치하며 상기 제2 데이터선과 중첩하며 상기 데이터선을 따라 뻗는 전압 전달선을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 세로 유지 전극선은 상기 게이트선을 기준으로 상기 제1 확장부의 반대편에 위치하는 제2 확장부를 더 포함하고,
    상기 하부 보호막은 상기 제2 확장부를 드러내는 제1 접촉 구멍을 포함하고,
    상기 전압 전달선은 상기 제1 접촉 구멍을 통해 상기 제2 확장부에 접촉하는 제2 돌출부를 포함하는
    액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하며 액정 분자를 포함하는 적어도 하나의 미세 공간, 그리고
    상기 미세 공간을 사이에 두고 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하는 대향 전극
    을 더 포함하고,
    상기 대향 전극은 상기 미세 공간의 가장자리에서 상기 전압 전달선과 접촉하는
    액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 대향 전극은 상기 게이트선을 사이에 두고 이격되어 있는 복수의 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 대향 전극 위에 위치하며 상기 미세 공간을 사이에 두고 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하는 지붕층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제8항에서,
    상기 세로 유지 전극선은 상기 제1 부화소 전극 가장자리 부근에서 적어도 한 번 꺾이고 상기 제2 부화소 전극 가장자리 부근에서 적어도 한 번 꺾이는 액정 표시 장치.
  13. 제4항에서,
    상기 절연막은 유기 물질 또는 색필터를 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 보강 유지 축전기는 상기 게이트선을 기준으로 상기 제3 박막 트랜지스터의 반대쪽에 위치하는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제1 돌출부는 상기 게이트선과 교차하는 제1부분을 포함하고,
    상기 세로 유지 전극선은 상기 제1부분과 중첩하며 상기 제1부분을 따라 뻗는 제2부분을 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제2부분의 폭은 상기 제1부분의 폭보다 큰 액정 표시 장치.
  17. 제14항에서,
    상기 세로 유지 전극선은 상기 제1 부화소 전극 가장자리 부근에서 적어도 한 번 꺾이고 상기 제2 부화소 전극 가장자리 부근에서 적어도 한 번 꺾이는 액정 표시 장치.
  18. 제14항에서,
    상기 절연막은 유기 물질 또는 색필터를 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    액정층을 사이에 두고 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하는 대향 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제1방향으로 뻗는 게이트선,
    상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 뻗는 제1 데이터선 및 제2 데이터선,
    상기 게이트선에 연결된 게이트 전극, 상기 제1 데이터선에 연결된 소스 전극, 그리고 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터,
    상기 제1 데이터선과 상기 제2 데이터선 사이를 뻗으며 일정 전압을 전달하는 세로 유지 전극선,
    상기 박막 트랜지스터 및 상기 세로 유지 전극선 위에 위치하는 하부 보호막,
    상기 하부 보호막 위에 위치하는 절연막, 그리고
    상기 절연막 위에 위치하며 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 부화소 전극
    을 포함하고,
    상기 세로 유지 전극선은 상기 게이트선에 인접한 곳에 위치하는 확장부를 포함하고,
    상기 절연막은 상기 확장부에 대응하는 상기 하부 보호막을 드러내는 개구부를 포함하고,
    상기 부화소 전극은 상기 개구부에서 상기 확장부와 중첩하여 보강 유지 축전기를 형성하는 돌출부를 포함하는
    액정 표시 장치.
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