KR20160065316A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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권오정
윤여건
박세용
신동철
이혁진
김진원
신기철
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 및 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 일 화소는 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극을 포함하며 상기 게이트선을 기준으로 구분되는 제1 부영역 및 제2 부영역을 포함하고, 상기 고계조 부화소 전극은 상기 제1 부영역에 위치하는 제1 고계조 부화소 전극, 및 상기 제2 부영역에 위치하는 제2 고계조 부화소 전극을 포함하고, 상기 저계조 부화소 전극은, 상기 제1 부영역에 위치하는 제1 저계조 부화소 전극, 및 상기 제2 부영역에 위치하는 제2 저계조 부화소 전극을 포함하고, 상기 제1 부영역에는 제1 고계조 부화소 전극 및 제1 저계조 부화소 전극이 위치하고, 상기 제2 부영역에는 제2 고계조 부화소 전극 및 제2 저계조 부화소 전극이 위치한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시부과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 텔레비전 수신기의 표시 장치로 사용되면서, 화면의 크기가 커지고 있다. 이처럼 액정 표시 장치의 크기가 커짐에 따라, 시청자가 화면의 중앙부를 보는 경우와 화면의 좌우 양단을 보는 경우에 따라 시각차가 커지는 문제가 발생 된다.
이러한 시각차를 보상하기 위하여, 표시 장치를 오목형 또는 볼록형으로 굴곡시켜 곡면형으로 형성할 수 있다. 표시 장치는 시청자 기준으로, 가로 길이보다 세로 길이가 길고, 세로 방향으로 굴곡된 포트레이트(portrait) 타입일 수 있고, 가로 길이보다 세로 길이가 짧고, 가로 방향으로 굴곡된 랜드스케이프(landscape) 타입일 수도 있다.
그러나, 액정 표시 장치를 굴곡시켜 곡면형으로 형성하는 경우, 두 개의 기판 중 특히 곡면 안쪽에 위치하는 기판에 전단 응력이 가해진다. 따라서 상하 표시판의 미스얼라인(mis-align)에 의한 텍스쳐가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화소 전극의 형상 및 배열을 통해 표시 장치에서 발생하는 투과율 및 휘도 감소를 개선하고, 이를 통해 향상된 품질의 곡면형 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 및 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 일 화소는 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극을 포함하며 상기 게이트선을 기준으로 구분되는 제1 부영역 및 제2 부영역을 포함하고, 상기 고계조 부화소 전극은 상기 제1 부영역에 위치하는 제1 고계조 부화소 전극, 및 상기 제2 부영역에 위치하는 제2 고계조 부화소 전극을 포함하고, 상기 저계조 부화소 전극은, 상기 제1 부영역에 위치하는 제1 저계조 부화소 전극, 및 상기 제2 부영역에 위치하는 제2 저계조 부화소 전극을 포함하고, 상기 제1 부영역에는 제1 고계조 부화소 전극 및 제1 저계조 부화소 전극이 위치하고, 상기 제2 부영역에는 제2 고계조 부화소 전극 및 제2 저계조 부화소 전극이 위치한다.
상기 제1 고계조 부화소 전극 및 상기 제2 고계조 부화소 전극은 제1 연결부를 통해 서로 연결될 수 있다.
상기 제1 저계조 부화소 전극 및 상기 제2 저계조 부화소 전극은 제2 연결부를 통해 서로 연결될 수 있다.
열 방향으로 인접한 복수의 화소에서, 상기 화소 전극은 상기 데이터선을 기준으로 대칭일 수 있다.
상기 제1 부영역 및 상기 제2 부영역 내에서, 인접한 상기 고계조 부화소 전극 및 상기 저계조 부화소 전극 사이의 거리는 3 μm 내지 10 μm일 수 있다.
상기 제1 부영역과 상기 제2 부영역의 면적의 비는 1:1일 수 있다.
상기 고계조 부화소 전극은, 제1 가로 줄기부, 상기 제1 가로 줄기부의 일단에서 수직하게 연결되는 제1 세로 줄기부, 및 상기 제1 가로 줄기부 및 상기 제1 세로 줄기부로부터 연장된 제1 미세 가지부를 포함하고, 상기 저계조 부화소 전극은, 제2 가로 줄기부, 상기 제2 가로 줄기부의 일단에서 수직하게 연결되는 제2 세로 줄기부, 및 상기 제2 가로 줄기부 및 상기 제2 세로 줄기부로부터 연장된 제2 미세 가지부를 포함할 수 있다.
상기 제1 연결부와 상기 제2 세로 줄기부는 나란하게 인접할 수 있다.
상기 데이터선과 동일한 층에 위치하는 분압 기준 전압선을 더 포함하며, 상기 분압 기준 전압선은 상기 제1 세로 줄기부, 상기 제2 세로 줄기부, 상기 제1 미세 가지부 및 상기 제2 미세 가지부의 끝단과 중첩할 수 있다.
행 방향으로 인접한 복수의 화소에서, 상기 제1 및 제2 가로 줄기부는 상기 일 화소를 기준으로 행 방향으로 대칭일 수 있다.
상기 제1 부영역 및 상기 제2 부영역 각각에 위치하는 상기 제1 및 제2 세로 줄기부는 일직선으로 배열될 수 있다.
상기 제1 부영역에 위치하는 상기 제1 및 제2 세로 줄기부와 상기 제2 부영역에 위치하는 상기 제1 및 제2 세로 줄기부는 서로 엇갈리게 위치할 수 있다.
상기 게이트선 위에 위치하는 게이트 절연막, 및 상기 데이터선 위에 위치하는 보호막을 더 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 곡면형일 수 있다.
이상과 같은 표시 장치에 따르면, 표시 장치를 만곡시키는 경우에도 상하 표시판의 미스 얼라인에 의해 발생하는 텍스처 발생를 제어하고 향상된 휘도 및 투과율을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선에 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 도전체층의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극층의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일부 화소의 이미지이고, 도 6은 비교예에 따른 일부 화소의 이미지이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일부 화소의 이미지이고, 도 8은 비교예에 따른 일부 화소의 이미지이다.
도 9A 내지 도 14B는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 화소 영역의 텍스처 발현 이미지이다.
도 15는 본 발명의 실시예 및 비교예에 대한 투과율 그래프이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 전극층의 평면도이다.
도 17 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 화소의 배치도이다.
도 19 내지 도 23은 본 발명의 실시예에 따른 일 화소의 회로도이다.
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.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 평면도이고, 도 2는 도 1의 II - II 선에 따라 자른 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 도전체층의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극층의 평면도이다.
우선, 도 1 내지 도 2를 참조하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 광 차단층(131, 132)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124a, 124b, 124c) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접촉을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
게이트선(121) 및 광 차단층(131, 132)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 게이트선(121) 및 광 차단층(131, 132)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트선(121)은 일 화소를 열 방향으로 가로지르며, 특히 일 화소의 중앙을 가로지를 수 있다. 게이트선(121) 상측을 지칭하는 제1 부영역(P1)에 고계조를 표시하는 제1 고계조 부화소 전극(191a1) 및 저계조를 표시하는 제1 저계조 부화소 전극(191b1)이 위치하고, 게이트선(121) 하측을 지칭하는 제2 부영역(P2)에는 고계조를 표시하는 제2 고계조 부화소 전극(191a2) 및 저계조를 표시하는 제2 저계조 부화소 전극(191b2)이 위치할 수 있으며, 서로 뒤바뀔 수도 있다.
광 차단층(131, 132)은 게이트선(121)과 동일 물질로 이루어지며, 게이트선(121)과 동시 공정으로 형성될 수 있다.
광 차단층(131, 132)은 복수의 가로부와 복수의 가로부를 가장자리에서 연결하는 복수의 세로부를 포함한다. 복수의 가로부 및 세로부는 후술할 분압 기준 전압선(172) 또는 데이터선(171)과 동일한 평면 형상을 가질 수 있다. 데이터선(171) 또는 분압 기준 전압선(172)에 위치하는 반도체층에 광이 유입되는 것을 방지하기 위함이다.
본 명세서는 상술한 바와 같은 광 차단층(131, 132)의 형상을 설명 및 도시하고 있으나, 이와 같은 형상에 제한되는 것은 아니며 동일한 기능을 수행하기 위한 어떠한 형상도 가질 수 있음은 물론이다.
게이트 도전체 위에는 게이트 절연막(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체층(154a), 제2 반도체층(154b) 및 제3 반도체층(154c)이 위치한다.
제1, 제2 및 제3 반도체층(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 위치하며, 반도체층(154a, 154b, 154c)이 산화물 반도체 재질인 경우 생략될 수 있다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173a, 173b, 173c)을 포함하는 데이터선(171), 드레인 전극(175a, 175b, 175c) 및 분압 기준 전압선(172)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터 도전체, 저항성 접촉 부재 및 그 아래에 위치하는 반도체층은 하나의 마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다. 이러한 공정에 따르면 하부 표시판은 4개의 마스크를 사용하여 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 도전체층의 평면도를 도시한 것이다.
데이터 도전체는 데이터선(171), 제1 소스 전극(173a), 제2 소스 전극(173b), 제3 소스 전극(173c), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 드레인 전극(175c) 및 분압 기준 전압선(172)을 포함한다.
데이터선(171)은 하나의 화소 영역 가장자리를 따라 행 방향으로 연장되며, 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함한다. 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)은 U자 형태를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 소스 전극(173a)과 마주하며, 일례로써 U자 형태의 제1 소스 전극(173a)과 대응하는 I자 형태를 포함하고, 제1 부화소 전극(191a)과 연결되는 넓게 확장된 영역을 가진다.
제2 드레인 전극(175b) 역시 제2 소스 전극(173b)과 마주하며, 일례로써 U자 형태의 제2 소스 전극(173b)과 대응하는 I자 형태를 포함하고, 제2 부화소 전극(191b)과 연결되는 넓게 확장된 영역을 가진다.
제3 소스 전극(173c)은 제2 드레인 전극(175b)의 일면으로부터 연장되어 형성된다.
또한 데이터 도전체는 분압 기준 전압선(172)을 포함하고, 분압 기준 전압선(172)은 제3 소스 전극(173c)과 박막 트랜지스터를 형성하는 제3 드레인 전극(175c)을 포함한다.
도 3을 참고하면, 분압 기준 전압선(172)은 다수의 가로부 및 이를 연결하는 세로부를 포함한다. 분압 기준 전압선(172)은 복수의 가로부(177) 및 이를 연결하는 복수의 세로부(174)를 포함하여, 세로부가 나란한 가로부(177)의 일단에서 연결될 수 있도록 한다.
분압 기준 전압선(172)은 제1 부영역(P1) 및 제2 부영역(P2)에 각각 위치하는 두 개의 가로부(177)와 한 개의 세로부(174)를 포함할 수 있다. 한 개의 세로부(174)는 두 개의 가로부(177) 일단에서 연결될 수 있으며, 이는 화소 전극(191)의 형상에 따른 배열이며, 화소 전극(191)의 형상이 달라짐에 따라 분압 기준 전압선(172)의 형상 역시 변경될 수 있다. 구체적으로 분압 기준 전압선(172)은 제1 부영역(P1)에서 제1 세로 줄기부(194a), 제2 세로 줄기부(193b), 제1 미세 가지부(197a) 및 제2 미세 가지부(197b)의 끝단과 일부 중첩한다. 또한 분압 기준 전압선(172)은 제2 부영역(P2)에서도 제1 세로 줄기부(194a), 제2 세로 줄기부(193b), 제1 미세 가지부(197a) 및 제2 미세 가지부(197b)의 끝단과 일부 중첩할 수 있다.
한편 제1 부영역(P1)에 위치한 분압 기준 전압선(172)에서, 가장 아래쪽에 위치한 가로부(177)의 일부는 아래 방향으로 갈라져, 제3 드레인 전극(175c)이 된다.
전술한 제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체층(154a)과 함께 하나의 제1 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 제1 반도체층(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체층(154b)과 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 제2 반도체층(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체층(154c)과 함께 하나의 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 제3 반도체층(154c)에 형성된다.
데이터 도전체 및 노출된 반도체층(154a, 154b, 154c) 위에 보호층(180)이 위치한다.
보호층(180)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막 재질일 수 있다. 보호층(180)은 색필터가 하부 표시판에 위치하는 경우, 색필터의 안료가 노출된 반도체층(154a, 154b, 154c)으로 유입되는 것을 방지한다.
색필터(230)는 보호층(180) 위에 위치하며, 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시할 수 있으며, 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 들 수 있다. 도시하지는 않았지만, 색 필터는 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 표시하는 색 필터를 더 포함할 수 있다.
보호층(180) 및 색필터(230)에는 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)을 드러내는 제1 접촉 구멍(contact hole)(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)이 위치한다.
화소 전극(pixel electrode)(191)은 색필터(230) 위에 위치한다. 화소 전극(191)은 고계조 전압을 인가받는 제1 고계조 부화소 전극(191a) 및 저계조 전압을 인가받는 제2 저계조 부화소 전극(191b)을 포함한다.
화소 전극(191)은 ITO 및 IZO 등의 투명 물질로 이루어질 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.
색필터(230) 위에는 화소 전극(191)과 동일한 물질로 이루어진 차폐 전극(199)이 화소 전극(191)과 동일층에 위치한다. 화소 전극(191) 및 차폐 전극(199)은 동일 공정으로 동시에 형성될 수 있다.
도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극(191) 및 차폐 전극(199)을 설명한다.
우선, 화소 전극(191)은 전술한 바와 같이 고계조 부화소 전극(191a) 및 저계조 부화소 전극(191b)을 포함한다. 고계조 부화소 전극(191a)은 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 고계조 부화소 전극(191a1) 및 제2 부영역(P2)에 위치하는 제2 고계조 부화소 전극(191a2)를 포함한다. 또한, 저계조 부화소 전극(191b)은 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 저계조 부화소 전극(191b1) 및 제2 부영역(P2)에 위치하는 제2 저계조 부화소 전극(191b2)를 포함한다. 즉, 제1 부영역(P1)에는 제1 고계조 부화소 전극(191a1) 및 제1 저계조 부화소 전극(191b1)이 위치하고, 제2 부영역(P2)에는 제2 고계조 부화소 전극(191a2) 및 제2 저계조 부화소 전극(191b2)이 위치한다.
이때, 하나의 제1 부영역(P1) 및 제2 부영역(P2)과 중첩하며 액정 분자(31)가 소정의 방향으로 배열되는 단위 영역을 일 화소라 한다. 일 화소에 포함되는 제1 부영역(P1)과 제2 부영역(P2)의 면적 비는 약 1:1일 수 있다. 각각의 부영역이 고계조 부화소 전극 및 저계조 부화소 전극을 하나씩 포함하여 동일하게 형성되기 때문이다.
또한 각각의 부영역에 위치하는 고계조 부화소 전극(191a1, 191a2)과 저계조 부화소 전극(191b1, 191b2) 사이의 이격 거리는 약 3 μm 내지 10 μm 일 수 있다. 즉, 제1 부영역(P1) 또는 제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 미세 가지부(197a)의 끝단과 제2 미세 가지부(197b)의 끝단 사이의 거리가 약 3 μm 내지 10 μm 일 수 있다. 이와 같은 거리에 의하면, 일 부영역 내에서 인접하에 위치하는 부화소 전극 사이의 이격 거리가 감소된바, 표시 장치의 투과율을 향상시킬 수 있다.
고계조 부화소 전극(191a)은 열 방향으로 연장된 제1 가로 줄기부(193a), 제1 가로 줄기부(193a)의 일단에서 수직으로 연결되며 행 방향으로 연장된 제1 세로 줄기부(194a) 및 제1 가로 줄기부(193a)의 양쪽에서 대각선 방향으로 연장된 복수의 제1 미세 가지부(197a)를 포함한다. 고계조 부화소 전극(191a)은 제1 및 제2 고계조 부화소 전극(191a1, 191a2)을 포함한다. 즉, 제1 및 제2 고계조 부화소 전극(191a1, 191a2)은 전술한 제1 가로 줄기부(193a), 제1 세로 줄기부(194a) 및 제1 미세 가지부(197a)를 각각 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 및 제2 고계조 부화소 전극(191a1, 191a2)은 각각 하나의 제1 가로 줄기부(193a)를 포함하며, 제1 가로 줄기부(193a)를 기준으로 액정 분자(31)의 배열이 서로 다른 2 영역을 각각 포함한다. 일례로써 도 4를 참조하면, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 가로 줄기부(193a) 위쪽 영역(R1)에 위치하는 액정 분자(31)는 좌하향 방향으로 배열되고, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 가로 줄기부(193a)의 아래쪽 영역(R2)에 위치하는 액정 분자(31)는 좌상향 방향으로 배열된다.
또한 제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 가로 줄기부(193a) 위쪽 영역(R3)에 위치하는 액정 분자(31)는 우하향 방향으로 배열되고, 제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 가로 줄기부(193a)의 아래쪽 영역(R4)에 위치하는 액정 분자(31)는 우상향 방향으로 배열된다.
일 화소에 포함되는 제1 고계조 부화소 전극(191a)은 제1 가로 줄기부(193a) 및 제1 세로 줄기부(194a)를 기준으로 구분되는 복수의 영역(R1, R2, R3, R4)을 포함한다. 제1 가로 줄기부(193a) 및 제1 세로 줄기부(194a)는 이웃한 영역(R1, R2, R3, R4) 사이의 경계를 이룬다.
각 영역(R1, R2, R3, R4)에 위치하는 복수의 제1 미세 가지부(197a)는 서로 다른 방향으로 뻗을 수 있다. 특히 인접한 영역(R1, R2 또는 R3, R4)의 제1 미세 가지부(197a)는 약 90°를 이룰 수 있다. 각 영역(R1, R2, R3, R4)에서 제1 미세 가지부(197a)의 뻗는 방향은 일정할 수 있다.
이웃하는 제1 미세 가지부(197a) 사이에는 전극이 제거되어 있는 미세 슬릿이 위치한다.
제1 미세 가지부(197a)가 제1 가로 줄기부(193a)와 이루는 예각은 약 40° 내지 약 45° 일 수 있으나 이에 한정되지 않고 액정 표시 장치의 시인성 등의 표시 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
도 4 및 상기 설명은 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 세로 줄기부(194a)가 일 화소에서 좌측에 위치하고, 제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 세로 줄기부(194a)가 일 화소에서 우측에서 위치하는 실시예를 설명하였으나, 이제 제한되지 않고 좌우측이 서로 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 고계조 부화소 전극(191a1)과 제2 부영역(P2)에 위치하는 제2 고계조 부화소 전극(191a2)은 제1 연결부(191a3)를 통해 물리적, 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 연결부(191a3)의 일부는 연장되어 넓은 영역을 형성하며, 이를 통해 제1 접촉 구멍(185a)으로 드러난 제1 드레인 전극(175a)으로부터 전압을 공급받는다.
저계조 부화소 전극(191b)은 열 방향으로 연장된 제2 가로 줄기부(193b), 제2 가로 줄기부(193b)의 일단에서 수직으로 연결되며 행 방향으로 연장된 제2 세로 줄기부(194b) 및 제2 가로 줄기부(193b)의 양쪽에서 대각선 방향으로 연장된 복수의 제2 미세 가지부(197b)를 포함한다. 저계조 부화소 전극(191b)은 제1 및 제2 저계조 부화소 전극(191b1, 191b2)을 포함한다. 즉, 제1 및 제2 저계조 부화소 전극(191b1, 191b2)은 제2 가로 줄기부(193b), 제2 세로 줄기부(194b) 및 제2 미세 가지부(197b)를 각각 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 및 제2 저계조 부화소 전극(191b1, 191b2)은 각각 하나의 제2 가로 줄기부(193b)를 포함하며, 제2 가로 줄기부(193b)를 기준으로 액정 분자(31)의 배열이 서로 다른 2 영역을 포함한다. 일례로써 도 4를 참조하면, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제2 가로 줄기부(193b) 위쪽 영역(R1')에 위치하는 액정 분자(31)는 좌하향 방향으로 배열되고, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제2 가로 줄기부(193b)의 아래쪽 영역(R2')에 위치하는 액정 분자(31)는 좌상향 방향으로 배열된다.
또한 제2 부영역(P2)에 위치하는 제2 가로 줄기부(193a) 위쪽 영역(R3')에 위치하는 액정 분자(31)는 우하향 방향으로 배열되고, 제2 부영역(P2)에 위치하는 제2 가로 줄기부(193a)의 아래쪽 영역(R4')에 위치하는 액정 분자(31)는 우상향 방향으로 배열된다.
일 화소에 포함되는 제1 저계조 부화소 전극(191b)은 제2 가로 줄기부(193b) 및 제2 세로 줄기부(194b)를 기준으로 구분되는 복수의 영역(R1', R2', R3', R4')을 포함한다. 제2 가로 줄기부(193b) 및 제2 세로 줄기부(194b)는 이웃한 영역(R1', R2', R3', R4') 사이의 경계를 이룬다.
각 영역(R1', R2', R3', R4')에 위치하는 복수의 미세 가지부(197b)는 서로 다른 방향으로 뻗을 수 있다. 특히 인접한 영역(R1', R2' 또는 R3', R4')의 미세 가지부(197b)는 약 90°를 이룰 수 있다. 각 영역(R1', R2', R3', R4')에서 미세 가지부(197b)의 뻗는 방향은 일정할 수 있다.
이웃하는 제2 미세 가지부(197b) 사이에는 전극이 제거되어 있는 미세 슬릿이 위치한다.
제2 미세 가지부(197b)가 제2 가로 줄기부(193b)와 이루는 예각은 약 40° 내지 약 45° 일 수 있으나 이에 한정되지 않고 액정 표시 장치의 시인성 등의 표시 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
도 4 및 상기 설명은 제1 부영역(P1)에 위치하는 제2 세로 줄기부(194b)가 일 화소에서 좌측에 위치하고, 제2 부영역(P2)에 위치하는 제2 세로 줄기부(194b)가 일 화소에서 우측에서 위치하는 실시예를 설명하였으나, 이제 제한되지 않고 좌우측이 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 저계조 부화소 전극(191b1)과 제2 부영역(P2)에 위치하는 제2 저계조 부화소 전극(191b2)은 제2 연결부(191b3)를 통해 물리적, 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 연결부(191b3)의 일부는 연장되어 넓은 영역을 형성하며, 이를 통해 제2 접촉 구멍(185b)으로 드러난 제2 드레인 전극(175b)으로부터 전압을 공급받는다.
한편, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 세로 줄기부(194a)와 제2 세로 줄기부(194b)는 일직선으로 위치할 수 있다. 예를 들어 제1 세로 줄기부(194a)가 제1 가로 줄기부(193a)의 좌측 일단에서 연결된 경우, 제2 세로 줄기부(194b) 역시 제2 가로 줄기부(193b)의 좌측 일단에서 연결될 수 있다.
제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 세로 줄기부(194a)와 제2 세로 줄기부(194b) 역시 일직선으로 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 세로 줄기부(194a)가 제1 가로 줄기부(193a)의 우측 일단에서 연결된 경우, 제2 세로 줄기부(194b) 역시 제2 가로 줄기부(193a)의 우측 일단에서 연결될 수 있다.
이때 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 및 제2 세로 줄기부의 연결 위치와 제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 및 제2 세로 줄기부의 연결 위치는 상이할 수 있다. 즉, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 및 제2 세로 줄기부(194a, 194b)가 가로 줄기부의 좌측 일단과 연결된 경우, 제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 및 제2 세로 줄기부194a, 194b)는 가로 줄기부의 우측 일단에서 연결된다. 다시 말해, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 및 제2 세로 줄기부194a, 194b)와 제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 및 제2 세로 줄기부194a, 194b)는 서로 엇갈리게 위치한다.
또한, 제1 고계조 화소 전극(191a1)과 제2 고계조 화소 전극(191a2)을 연결하는 제1 연결부(191a3)는 제1 저계조 화소 전극(191b1)의 제2 세로 줄기부(194b)와 인접하게 위치하며, 특히 나란하게 위치할 수 있다.
이를 통해, 저계조가 인가되는 제1 저계조 화소 전극(191b1)에 의해 배열되는 액정 분자(31)들이 고계조가 인가되며 제1 저계조 화소 전극(191b1)의 제2 세로 줄기부(194b)에 인접하게 위치하는 제1 연결부(191a3)의 고계조 전압에 의해 용이하게 배열된다. 따라서, 표시 장치의 텍스처 발현을 억제하고 투과율을 향상시킬 수 있다.
전술한 내용에 따르면, 고계조 부화소 전극(191a) 및 저계조 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각기 제1 드레인 전극(175a) 또는 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있으며 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
차폐 전극(199)은 하나의 화소의 가장자리에서 데이터선(171)과 중첩하도록 위치한다. 차폐 전극(199)은 데이터선(171)을 따라 연장된 세로부(196) 및 이웃하는 세로부(196)를 연결하는 하나 이상의 가로부(198)를 포함한다.
차폐 전극(199)은 공통 전극(미도시)과 동일한 전압을 인가 받는다. 따라서, 차폐 전극(199)과 공통 전극 사이에는 전계가 발생하지 않고, 그 사이에 위치하는 액정 분자들은 배열되지 않는다. 따라서 차폐 전극(199)과 공통 전극(270)의 사이의 액정은 블랙(black) 상태가 된다. 이와 같이 액정 분자들이 블랙을 나타내는 경우, 액정 분자 자체로 차광 부재의 기능을 할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 제2 절연 기판 위에 위치하며 행 방향으로 연장되는 차광 부재를 생략할 수 있다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어지며, 제1 절연 기판(110)과 마주하는 제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차광 부재(220)는 게이트선(121)을 따라 열 방향으로 연장될 수 있다.
하부 표시판(100)에 색필터가 위치하는 경우, 상부 표시판(200)의 색 필터는 생략될 수 있으나 이에 제한되지 않고 색 필터는 제2 절연 기판(210) 위에 위치할 수 있다. 반대로 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 절연 기판(210)에 위치하는 차광 부재(220) 역시 제1 절연 기판(110) 위에 위치할 수 있다.
덮개막(250)은 차광 부재(220) 위에 위치한다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 차광 부재(220)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
공통 전극(270)은 덮개막(250) 위에 위치한다. 공통 전극(270)은 화소 전극(191)과 동일할 재질일 수 있으며, 평면의 면형으로 형성되어 공통 전압을 인가 받는다.
또한, 화소 전극(191) 및 공통 전극(270) 위에는 배향막(미도시)가 위치할 수 있다.
액정층(3)은 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 위치한다. 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이룬다.
데이터 전압이 인가된 고계조 부화소 전극(191a) 및 저계조 부화소 전극(191b)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자 배열 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도를 제어한다.
이와 같은 실시예에 따르면, 일 화소가 포함하는 각각의 부영역(P1, P2)이 고계조 화소 전극과 저계조 화소 전극을 모두 포함하는바, 향상된 투과율 및 표시 품질을 제공할 수 있다. 또한, 가로 줄기를 포함하는 화소 전극을 통해, 상하 표시판의 미스 얼라인에 의해 발생하는 텍스처 발현도 제어할 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 실시예에 대한 효과를 살펴본다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일부 화소의 이미지이고, 도 6은 비교예에 따른 일부 화소의 이미지이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일부 화소의 이미지이고, 도 8은 비교예에 따른 일부 화소의 이미지이다. 도 9A 내지 도 14B는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 화소 영역의 텍스처 발현 이미지이고, 도 15는 본 발명의 실시예 및 비교예에 대한 투과율 그래프이다.
우선 도 5 내지 도 6을 참조하면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 한 부영역에 대한 투과 이미지이고, 도 6은 한 부영역에 고계조 화소 전극 또는 저계조 화소 전극만이 위치한 비교예에 대한 투과 이미지이다.
도 5를 살펴보면, 일 화소의 투과율이 약 106.17%로 나타났으며, 고계조 화소 전극과 저계조 화소 전극 사이의 거리도 감소되어 액정 분자의 제어 정도가 증가함을 확인하였다.
반면, 도 6을 살펴보면, 일 화소의 투과율이 약 100%로 나타났으며, 화소 전극 내 이격된 거리에서 상당한 텍스처가 발생함을 알 수 있다. 이러한 이격 거리를 증가시키는 경우 투과율이 감소하는 문제가 있고, 이격 거리를 감소시키는 경우 액정 분자가 회전할 충분 거리가 확보되지 않아 다량의 텍스처가 발현되는 문제가 있다.
다음, 도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도 7의 이미지는 일 화소의 가장자리에 위치하는 세로 줄기부에 의해서도 액정 분자의 배열이 연속적으로 제어되며 안정적으로 배열되어 있음을 확인하였다. 이는 전술한 바와 같이 저계조 화소 전극의 세로 줄기부와 인접하게 위치하는 고계조 부화소 전극의 연결부에 의함이다. 그러나 도 8에 도시된 비교예는 인접 액정 분자간의 충돌이 발생하며 일 화소 내에서 다수의 텍스처가 발생함을 확인할 수 있다.
즉, 도 5 내지 도 8에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 화소 전극은 투과율을 향상시킬 뿐만 아니라 텍스처 발현에 의한 불량율의 제어가 가능함을 확인하였다.
다음, 도 9A 내지 도 14B는 본 발명의 실시예 및 비교예에 대해 상하부 표시판의 미스 얼라인에 따른 텍스처 발현 및 투과율을 120 그레이 계조와 255 그레이 계조에서 살펴본 이미지이다.
도 9A는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 120 계조 이미지이며, 도 9B는 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 255 계조 이미지이다. 도 10A는 도 6 및 8의 비교예와 같이 한 부영역에는 고계조 또는 저계조 화소 전극만이 위치하고, 가로 줄기부 및 가로 줄기부의 일단에서 수직하게 연결된 세로 줄기부를 포함하는 화소에 대한 120 계조 이미지이고, 도 10B는 이에 대한 255 계조 이미지이다. 도 11A는 십자 줄기부를 포함하며 한 부영역에는 저계조 또는 고계조 화소 전극만이 위치하는 비교예에 대한 120 계조 이미지이고, 도 11B는 이에 대한 256 계조 이미지이다. 또한 도 9A 내지 도 11B는 상하부 표시판이 정렬된 경우에 대한 이미지이며, 도 12A 내지 도 14B는 상하부 표시판이 30μm 미스 얼라인된 경우에 대한 각각의 이미지이다.
우선, 도 9A 내지 도 11B를 살펴보면, 도 9A 내지 도 9B와 같이 본 발명의 실시예에 따른 일 화소는 텍스처 발현이 거의 없으며, 줄기부 또는 전극 사이 이격된 공간에서도 액정 분자의 배열이 안정적임을 알 수 있다.
그러나 도 10A 내지 도 10B와 같은 비교예 1에 따르면 세로 줄기부 및 전극 사이 이격된 공간에서 다수의 텍스처가 발현됨을 확인하였다.
한편, 도 11A 내지 도 11B에 따른 비교예 2 역시 본 발명의 실시예와 같이 텍스처 발현이 거의 없음을 확인하였다.
다음, 상하부 표시판이 미스 얼라인된 경우, 본 발명의 실시예인 도 12A 내지 도 12B를 살펴보면, 미스 얼라인된 경우에도 불구하고, 투과율 내지 텍스처 발현 정도가 도 9A 내지 도 9B와 거의 동일함을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 커브드 표시 장치에 사용되는 경우에도 투과율의 저하가 적고 텍스처 발현의 제어가 용이함을 알 수 있다.
도 10A 내지 도 10B의 비교예 1에 대해 상하부 표시판을 미스 얼라인 시킨 도 13A 내지 도 13B를 살펴보면, 미스 얼라인된 경우 이격된 공간 또는 세로 줄기부 근처 영역에서 상당한 텍스처의 발현이 있음을 확인하였다.
도 11A 내지 도 11B의 비교예 2에 대해 상하부 표시판을 미스 얼라인 시킨 도 14A 내지 도 14B를 살펴보면, 미스 얼라인에 의해 한 화소의 절반 가량에서 텍스처 발현 및 투과율 감소가 발생함을 확인하였다.
즉, 도 9A 내지 도 14B에 따르면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치는 평판 표시 장치에 사용되는 경우뿐만 아니라 커브드 표시 장치에 사용되는 경우에도, 텍스처 발현 및 투과율 저하를 용이하게 제어할 수 있다. 즉, 보다 향상된 표시 품질의 표시 장치를 제공할 수 있다.
이를 도 15의 투과율 그래프를 통해 보다 구체적으로 살펴본다.
도 15에 따르면 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 투과율은 상하부 표시판이 정렬된 경우 약 106.17% 이다. 상하부 표시판이 미스 얼라인됨에 따라 표시 장치의 투과율은 저하되나, 상하부 표시판이 30μm 정도 미스 얼라인 되는 경우에도 약 102.61%의 투과율을 나타냈다.
한편, 도 10A 내지 도 10B에 따른 비교예 1은 상하부 표시판이 정렬된 경우 약 100%의 투과율을 나타냈고, 미스 얼라인에 따라 약 96.69%의 투과율을 나타냈다. 또한 도 11A 내지 도 11B에 따른 비교예 2는 상하부 표시판이 정렬된 경우, 약 112.34%의 투과율을 나타내 가장 높은 투과율을 나타냈으나, 상하부 표시판이 미스 얼라인 됨에 따라 약 83.19%의 투과율을 나타내 가장 낮은 투과율을 나타냈다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 투과율은 비교예 1에 비해 약 6.17% 높은 투과율을 나타냈고, 비교예 2는 미스 얼라인에 의해 약 30%의 투과율 손실을 나타냈다.
즉, 도 15에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치는 상하부 표시판이 정렬된 경우뿐만 아니라 미스 얼라인된 경우에도 상당한 정도의 투과율을 나타냄을 알 수 있었다.
이하에서는 도 16 내지 도 23을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다. 전술한 실시예와 동일 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략한다. 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 전극층의 평면도이고, 도 17 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 화소의 배치도이고, 도 19 내지 도 23은 본 발명의 실시예에 따른 일 화소의 회로도이다.
우선, 도 16을 살펴보면, 도 4와 유사하게, 제1 부영역(P1)에 제1 고계조 부화소 전극(191a1) 및 제1 저계조 부화소 전극(191b1)이 위치하고, 제2 부영역(P2)에 제2 고계조 부화소 전극(191a2) 및 제2 저계조 부화소 전극(191b2)이 위치한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일 화소 내에 행 방향으로 제1 저계조 부화소 전극(191b1), 제1 고계조 부화소 전극(191a1), 제2 저계조 부화소 전극(191b2) 및 제2 고계조 부화소 전극(191a2)이 위치한다. 도 4는 이와 다르게, 일 화소의 행 방향으로 제1 고계조 부화소 전극(191a1), 제1 저계조 부화소 전극(191b1), 제2 고계조 부화소 전극(191a2) 및 제2 저계조 부화소 전극(191b2)이 위치한다.
즉, 도 4 및 도 16에서는 고계조 부화소 전극 및 저계조 부화소 전극이 교차하며 위치하는 실시예에 대해 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않고, 각 부영역에 고계조 부화소 전극 및 저계조 부화소 전극이 위치하는 어떠한 배열도 가능함은 물론이다.
다음, 도 17 내지 도 18을 참조하며, 인접한 복수의 화소 사이의 전극 대칭 형상에 대해 살펴본다.
우선, 도 17을 참조하면, 열 방향으로 인접한 복수의 화소는 화소 전극(191)의 형상이 인접한 화소 사이에 위치하는 데이터선(171)을 기준으로 서로 대칭일 수 있다. 일례로써, n 번째 열에 위치하는 제1 부영역(P1)의 제1 세로 줄기부(194a) 및 제2 세로 줄기부(194b)는 일 화소의 좌측에 위치할 수 있으며, 이와 대칭되게 (n+1)번째 열에 위치하는 제1 부영역(P1)의 제1 세로 줄기부(194a) 및 제2 세로 줄기부(194b)는 일 화소의 우측에 위치할 수 있다.
이와 유사하게, n 번째 열에 위치하는 제2 부영역(P2)의 제1 세로 줄기부(194a) 및 제2 세로 줄기부(194b)는 일 화소의 우측에 위치할 수 있으며, 이와 대칭되게 (n+1)번째 열에 위치하는 제2 부영역(P2)의 제1 세로 줄기부(194a) 및 제2 세로 줄기부(194b)는 일 화소의 좌측에 위치할 수 있다.
다음, 도 18을 참조하면, 행 방향으로 인접한 복수의 화소는 세로 줄기부의 위치가 열 방향으로 대칭되게 형성된다. 예를 들어, n 번째 행의 일 화소에서, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 세로 줄기부(194a) 및 제2 세로 줄기부는(194b)는 일 화소의 좌측에 위치하고, 제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 세로 줄기부(194a) 및 제2 세로 줄기부(194b)는 일 화소의 우측에 위치할 수 있다.
한편, (n+1)번째 행의 일 화소에서, 제1 부영역(P1)에 위치하는 제1 세로 줄기부(194a) 및 제2 세로 줄기부(194b)는 일 화소의 우측에 위치하고, 제2 부영역(P2)에 위치하는 제1 세로 줄기부(194a) 및 제2 세로 줄기부(194b)는 일 화소의 좌측에 위치한다. 즉, n번째 행에 위치하는 일 화소와 (n+1)번째 행에 위치하는 일 화소는 세로 줄기부의 위치가 행 방향으로 대칭되게 위치한다.
전술한 도 17 내지 도 18의 실시예는 인접한 화소 사이에서 다양한 방향으로 배열된 액정 분자의 제공을 위함이며, 이를 위한 어떠한 대칭, 배열도 가능함은 물론이다. 이러한 다양한 배열을 통해 표시 장치의 측면 시인성 및 전체적인 표시 품질이 향상될 수 있다.
이하에서는 도 19 내지 도 23을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로도를 살펴본다. 도 19 내지 도 23의 회로도를 가지면서 전술한 화소 전극을 포함하는 어떠한 액정 표시 장치도 가능하기 때문이다.
우선, 도 19에 도시된 회로도에 따른 실시예를 이하에서 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소(PX)는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL) 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL), 분압 기준 전압을 전달하는 분압 기준 전압선(RL)을 포함하는 복수의 신호선, 그리고 복수의 신호선에 연결되어 있는 제1, 제2 및 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc), 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)를 포함한다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자 및 분압 기준 전압선(RL)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(Clca)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 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(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
게이트선(GL)에 게이트 온 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴온 된다. 이에 따라 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압은 턴온된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통하여 제1 부화소 전극(PXa) 및 제2 부화소 전극(PXb)에 인가된다.
이때 제1 부화소 전극(PXa) 및 제2 부화소 전극(PXb)에 인가된 데이터 전압은 서로 동일하고, 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)는 공통 전압과 데이터 전압의 차이만큼 동일한 값으로 충전된다.
이와 동시에, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 턴온된 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압된다. 이에 의해 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압 값은 공통 전압과 분압 기준 전압의 차이에 의해 낮아지게 된다. 즉, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압은 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압보다 더 높게 된다.
이처럼, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 서로 달라지게 된다. 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 서로 다르므로 제1 부화소와 제2 부화소에서 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르게 되고 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라진다. 따라서 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있으며, 이를 통해 측면 시인성을 향상할 수 있다.
도시한 실시예에서는 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압을 다르게 하기 위하여, 제2 액정 축전기(Clcb)와 분압 기준 전압선(RL)에 연결된 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하였지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제2 액정 축전기(Clcb)를 감압(step-down) 축전기에 연결할 수도 있다. 구체적으로, 감압 게이트선에 연결된 제1 단자, 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결된 제2 단자, 그리고 감압 축전기에 연결된 제3 단자를 포함하는 제3 스위칭 소자를 포함하여, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전하량의 일부를 감압 축전기에 충전되도록 하여, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb)가 각기 서로 다른 데이터선에 연결되어, 서로 다른 데이터 전압을 인가 받도록 함으로써, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 이외에, 다른 여러 가지 방법에 의하여, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다.
이하에서는 도 20의 실시예를 살펴본다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 게이트선(GL)과 복수의 데이터선(DL), 복수의 분압 기준 전압선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 각 화소(PX)는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소 (PXa, PXb)를 포함하고, 제1 부화소 (PXa)에는 제1 부화소 전극이 형성되고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 부화소 전극이 형성된다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Q), 스위칭 소자(Q)와 연결되어 제1 부화소(PXa)에 형성되는 제1 액정 축전기(Clca)와 제1 유지 축전기(Csta), 스위칭 소자(Q)와 연결되어 제2 부화소(PXb)에 형성되는 제2 액정 축전기(Clcb)와 제2 유지 축전기(Cstb), 및 스위칭 소자(Q) 및 제2 액정 축전기(Clcb) 사이에 형성되는 보조 축전기(Cas)를 더 포함한다.
스위칭 소자(Q)는 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 제1 액정 축전기(Clca), 제1 유지 축전기(Csta), 보조 축전기(Cas)와 연결되어 있다.
보조 축전기(Cas)의 일측 단자는 스위칭 소자(Q)의 출력 단자에 연결되고, 타측 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제2 유지 축전기(Cstb)에 연결된다.
보조 축전기(Cas)에 의해 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압이 제1 액정 축전기(Clca)의 충전 전압보다 낮게 하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 21의 실시예를 살펴본다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 게이트선(GLn, GLn+1), 복수의 데이터선(DL), 복수의 분압 기준 전압선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 각 화소(PX)는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb)를 포함하고, 제1 부화소(PXa)에는 제1 부화소 전극이 형성되고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 부화소 전극이 형성된다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 게이트선(GLn) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa)와 제2 스위칭 소자(Qb), 제1 스위칭 소자(Qa)와 연결되어 제1 부화소(PX)에 형성되는 제1 액정 축전기(Clca)와 제1 유지 축전기(Csta), 제2 스위칭 소자(Qb)와 연결되어 제2 부화소에 형성되는 제2 액정 축전기(Clcb)와 제2 유지 축전기(Cstb), 제2 스위칭 소자(Qb)와 연결되고 다음 단의 게이트선(GLn+1)에 의해 스위칭되는 제3 스위칭 소자(Qc), 및 제3 스위칭 소자(Qc)와 연결되어 있는 보조 축전기(Cas)를 더 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GLn)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 각각 제1 액정 축전기(Clca) 및 제1 유지 축전기(Csta), 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제2 유지 축전기(Cstb)와 각각 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 다음 단의 게이트선(GLn+1)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 보조 축전기(Cas)와 연결되어 있다.
보조 축전기(Cas)의 일측 단자는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자에 연결되고, 타측 단자는 분압 기준 전압선(SL) 에 연결된다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 동작을 살펴보면, 게이트선(GLn)에 게이트 온 전압이 인가되면 이에 연결된 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)가 턴 온 되고, 데이터선(171)의 데이터 전압이 제1 및 제2 부화소 전극에 인가된다.
이어, 게이트선(GLn)에 게이트 오프 전압이 인가되고, 다음 단의 게이트선(GLn+1)에 게이트 온 전압이 인가되면 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 턴 오프되고 제3 스위칭 소자(Qc)는 턴 온된다. 이에 따라 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자와 연결된 제2 부화소 전극의 전하가 보조 축전기(Cas)로 흘러 들어 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 하강한다.
이와 같이 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)의 충전 전압을 다르게 하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 22의 실시예를 살펴본다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 게이트선(GL), 복수의 데이터선(DL1, DL2), 복수의 분압 기준 전압선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 각 화소(PX)는 한 쌍의 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clab)와 제1 및 제2 유지 축전기(Csta, Cstb)를 포함한다.
각 부화소는 하나의 액정 축전기와 유지 축전기를 포함하며, 추가적으로 하나의 박막 트랜지스터(Q)를 포함한다. 하나의 화소에 속하는 두 부화소의 박막 트랜지스터(Q)는 동일한 게이트선(GL)에 연결되어 있지만, 서로 다른 데이터선(DL1, DL2)에 연결되어 있다. 서로 다른 데이터선(DL1, DL2)은 서로 다른 레벨의 데이터 전압을 동시에 인가하여 두 부화소의 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)가 서로 다른 충전 전압을 가지도록 한다. 그 결과 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 23의 실시예를 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 16에 도시된 바와 같이 게이트선(GL), 데이터선(DL), 제1 전원선(SL1), 제2 전원선(SL2), 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되는 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 스위칭 소자(Qa)에 연결되는 보조 승압 축전기(Csa) 및 제1 액정 축전기(Clca), 제2 스위칭 소자(Qb)에 연결되는 보조 감압 축전기(Csb) 및 제2 액정 축전기(Clcb)를 더 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로 이루어진다. 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 동일한 게이트선(GL) 및 동일한 데이터선(DL)에 연결되어 동일한 타이밍에 턴 온되어 동일한 데이터 신호를 출력한다.
제1 전원선(SL1) 및 제2 전원선(SL2)에는 일정한 주기를 가지고 스윙하는 형태의 전압이 인가된다. 제1 전원선(SL1)에는 일정 주기(예를 들면, 1H) 동안 제1 저전압이 인가되고, 그 다음 일정 주기 동안 제1 고전압이 인가된다. 제2 전원선(SL2)에는 일정 주기 동안 제2 고전압이 인가되고, 그 다음 일정 주기 동안 제2 저전압이 인가된다. 이때, 제1 주기와 제2 주기는 한 프레임 동안 복수 회 반복되어 제1 전원선(SL1)과 제2 전원선(SL2)에는 스윙하는 형태의 전압이 인가되는 것이다. 이때, 제1 저전압과 제2 저전압은 동일하고 제1 고전압과 제2 고전압도 동일할 수 있다.
보조 승압 축전기(Csa)는 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제1 전원선(SL1)에 연결되고, 보조 감압 축전기(Csb)는 제2 스위칭 소자(Qb) 및 제2 전원선(SL2)에 연결된다.
보조 승압 축전기(Csa)가 제1 스위칭 소자(Qa)와 연결된 부분의 단자(이하, '제1 단자'라 함)의 전압(Va)은 제1 전원선(SL1)에 제1 저전압이 인가되면 낮아지고, 제1 고전압이 인가되면 높아진다. 그 후 제1 전원선(SL1)의 전압이 스윙함에 따라서 제1 단자의 전압(Va)도 스윙하게 된다.
또한, 보조 감압 축전기(Csb)가 제2 스위칭 소자(Qb)와 연결된 부분의 단자(이하, '제2 단자'라 함)의 전압(Vb)은 제2 전원선(SL2)에 제2 고전압이 인가되면 높아지고, 제2 저전압이 인가되면 낮아진다. 그 후 제2 전원선(SL2)의 전압이 스윙함에 따라서 제2 단자의 전압(Vb)도 스윙하게 된다.
이와 같이 두 부화소에 동일한 데이터 전압이 인가되더라도 제1 및 제2 전원선(SL1, SL2)에서 스윙하는 전압의 크기에 따라서 두 부화소의 화소 전극의 전압(Va, Vb)가 변화되므로 이를 통하여 두 부화소의 투과율을 다르게 하고 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같은 액정 표시 장치에 따르면, 표시 장치가 만곡되는 경우에도 텍스처의 발현을 억제하고 향상된 투과율을 제공할 수 있다. 즉, 표시 품질이 향상된 표시 장치의 제공이 가능하다.
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 31: 액정 분자
100 : 하부 표시판 200 : 상부 표시판
121: 게이트선 124a, 124b, 124c : 게이트 전극
140: 게이트 절연막 171: 데이터선
173a, 173b, 173c : 소스 전극 175a, 175b, 175c: 드레인 전극
180 : 보호층 191: 화소 전극
191a: 고계조 부화소 전극 191b: 저계조 부화소 전극
220: 차광 부재 230: 색필터
250: 덮개막 270: 공통 전극

Claims (14)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하며, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 및
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고,
    일 화소는 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극을 포함하며 상기 게이트선을 기준으로 구분되는 제1 부영역 및 제2 부영역을 포함하고,
    상기 고계조 부화소 전극은
    상기 제1 부영역에 위치하는 제1 고계조 부화소 전극, 및
    상기 제2 부영역에 위치하는 제2 고계조 부화소 전극을 포함하고,
    상기 저계조 부화소 전극은,
    상기 제1 부영역에 위치하는 제1 저계조 부화소 전극, 및
    상기 제2 부영역에 위치하는 제2 저계조 부화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 부영역에는 제1 고계조 부화소 전극 및 제1 저계조 부화소 전극이 위치하고,
    상기 제2 부영역에는 제2 고계조 부화소 전극 및 제2 저계조 부화소 전극이 위치하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 고계조 부화소 전극 및 상기 제2 고계조 부화소 전극은 제1 연결부를 통해 서로 연결된 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 저계조 부화소 전극 및 상기 제2 저계조 부화소 전극은 제2 연결부를 통해 서로 연결된 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    열 방향으로 인접한 복수의 화소에서,
    상기 화소 전극은 상기 데이터선을 기준으로 대칭인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 부영역 및 상기 제2 부영역 내에서,
    인접한 상기 고계조 부화소 전극 및 상기 저계조 부화소 전극 사이의 거리는 3 μm 내지 10 μm인 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 부영역과 상기 제2 부영역의 면적의 비는 1:1인 액정 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 고계조 부화소 전극은,
    제1 가로 줄기부,
    상기 제1 가로 줄기부의 일단에서 수직하게 연결되는 제1 세로 줄기부, 및
    상기 제1 가로 줄기부 및 상기 제1 세로 줄기부로부터 연장된 제1 미세 가지부를 포함하고,
    상기 저계조 부화소 전극은,
    제2 가로 줄기부,
    상기 제2 가로 줄기부의 일단에서 수직하게 연결되는 제2 세로 줄기부, 및
    상기 제2 가로 줄기부 및 상기 제2 세로 줄기부로부터 연장된 제2 미세 가지부를 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 세로 줄기부는 나란하게 인접한 액정 표시 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 데이터선과 동일한 층에 위치하는 분압 기준 전압선을 더 포함하며,
    상기 분압 기준 전압선은 상기 제1 세로 줄기부, 상기 제2 세로 줄기부, 상기 제1 미세 가지부 및 상기 제2 미세 가지부의 끝단과 중첩하는 액정 표시 장치.
  10. 제7항에서,
    행 방향으로 인접한 복수의 화소에서,
    상기 제1 및 제2 가로 줄기부는 상기 일 화소를 기준으로 행 방향으로 대칭인 액정 표시 장치.
  11. 제7항에서,
    상기 제1 부영역 및 상기 제2 부영역 각각에 위치하는 상기 제1 및 제2 세로 줄기부는 일직선으로 배열되는 액정 표시 장치.
  12. 제7항에서,
    상기 제1 부영역에 위치하는 상기 제1 및 제2 세로 줄기부와 상기 제2 부영역에 위치하는 상기 제1 및 제2 세로 줄기부는 서로 엇갈리게 위치하는 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 게이트선 위에 위치하는 게이트 절연막, 및
    상기 데이터선 위에 위치하는 보호막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 곡면형인 액정 표시 장치.
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