KR20160141048A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 게이트선, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 복수의 데이터선, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있으며, 서로 다른 극성을 가지는 제1 기준 전압과 제2 기준 전압을 인가하는 제1 기준 전압선 및 제2 기준 전압선, 하나의 화소 영역에 배치되어 있으며, 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 화소 전극, 상기 게이트선, 상기 복수의 데이터선 중 제1 데이터선, 그리고 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 게이트선, 상기 제1 데이터선, 그리고 상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 그리고 상기 게이트선, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제1 기준 전압선과 상기 제2 기준 전압선 중 어느 하나에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자를 포함하고, 상기 복수의 화소 중 제1 화소 열은 상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선과 중첩하고, 상기 복수의 화소 중 상기 제1 화소 열에 인접한 제2 화소 열은 상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선과 중첩하지 않고, 상기 제1 화소 열의 상기 화소 전극의 제1 폭은 상기 제2 화소 열의 상기 화소 전극의 제2 폭과 서로 다르다.

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 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 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.
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, 어느 한 화소의 전압을 낮춰, 두 개의 부화소의 전압을 다르게 함으로써 투과율을 다르게 하는 방법이 제시되었다.
그러나, 이처럼, 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고, 어느 한 화소의 전압을 낮춰 두 개의 부화소 전압을 다르게 하는 경우, 저계조에서 정면에 비하여 측면의 휘도가 높아져서 저계조 영역에서 정확한 계조 표현이 어려운 문제점이 발생하고, 전체적인 휘도가 인가되는 화소 전압에 비하여 저하되어, 구동 효율이 낮아지는 문제점이 발생한다.
각 화소 영역에 공통 전압에 대하여 서로 다른 극성을 가지는 신호들을 입력하기 위한 두 개의 신호 배선이 화소 전극과 중첩하는 면적이 변화하게 되면, 이에 따라, 화소 전압의 크기도 함께 변동될 수 있다. 또한, 인접한 화소 사이의 개구율의 차이가 발생하면, 이에 따라 인접한 화소 사이의 밝기 차이가 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 저계조 영역에서 정확한 계조 표현이 가능하고, 인가되는 구동 전압에 비하여, 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있고, 서로 다른 극성을 가지는 신호들을 입력하기 위한 두 개의 신호 배선에 의하여, 화소 전압의 크기가 변동되는 것을 방지할 수 있고 인접한 화소 사이의 개구율 차이를 방지하여, 인접한 화소 사이의 밝기 차이를 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 게이트선, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 복수의 데이터선, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있으며, 서로 다른 극성을 가지는 제1 기준 전압과 제2 기준 전압을 인가하는 제1 기준 전압선 및 제2 기준 전압선, 하나의 화소 영역에 배치되어 있으며, 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 화소 전극, 상기 게이트선, 상기 복수의 데이터선 중 제1 데이터선, 그리고 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 게이트선, 상기 제1 데이터선, 그리고 상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 그리고 상기 게이트선, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제1 기준 전압선과 상기 제2 기준 전압선 중 어느 하나에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자를 포함하고, 상기 복수의 화소 중 제1 화소 열은 상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선과 중첩하고, 상기 복수의 화소 중 상기 제1 화소 열에 인접한 제2 화소 열은 상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선과 중첩하지 않고, 상기 제1 화소 열의 상기 화소 전극의 제1 폭은 상기 제2 화소 열의 상기 화소 전극의 제2 폭과 서로 다르다.
상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 넓고, 상기 제1 폭은 상기 제2 폭의 약 1.05배 이내일 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함하고, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 통판 부분과 상기 통판 부분으로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 공통 전극은 십자형 절개부를 가지고, 상기 공통 전극의 상기 십자형 절개부는 상기 통판 부분과 중첩할 수 있다.
상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선은 상기 제1 화소 열의 상기 화소 전극의 상기 통판 부분과 중첩할 수 있다.
상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선은 상기 공통 전극의 상기 십자형 절개부와 중첩할 수 있다.
상기 제1 기준 전압선과 상기 제2 기준 전압선 중 상기 제3 스위칭 소자에 연결되어 있는 상기 하나의 기준 전압선에 인가되는 상기 제1 기준 전압 또는 상기 제2 기준 전압과 상기 데이터선에 인가되는 데이터 전압은 상기 공통 전압에 대해 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 제1 기준 전압과 상기 제2 기준 전압은 일정한 크기를 가지고, 프레임 별로 극성이 변화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 저계조 영역에서 정확한 계조 표현이 가능하고, 인가되는 구동 전압에 비하여, 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있고, 서로 다른 극성을 가지는 신호들을 입력하기 위한 두 개의 신호 배선에 의하여, 화소 전압의 크기가 변동되는 것을 방지할 수 있고 인접한 화소 사이의 개구율 차이를 방지하여, 인접한 화소 사이의 밝기 차이를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소 전극의 연결 관계를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 배치도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 배치도이다.
도 5는 도 3의 액정 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6은 프레임 별로 인가되는 전압에 따른 화소 영역의 전압 변화를 설명하기 위한 파형도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전압에 따른 투과율 변화를 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 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.
그러면, 도 1을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 연결 관계 및 그 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 신호선(G, D, C) 및 이에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 제3 스위칭 소자(Qc), 제1 액정 축전기(Clca), 그리고 제2 액정 축전기(Clcb)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 각각 게이트선(G) 및 데이터선(D)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 게이트선(G), 기준 전압선(C) 및 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로써, 그 제어 단자는 게이트선(G)에 연결되고, 입력 단자는 데이터선(D)에 연결되어 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(G)에 연결되고, 입력 단자는 기준 전압선(C)에 연결되고, 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca)와 연결되어 있다.
게이트선(G)에 게이트 온 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온 된다. 이에 따라, 데이터선(D)에 인가된 데이터 전압은 턴 온 된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통해 각각 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb)의 한 단자에 인가된다. 이 때, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb)는 동일한 전압으로 충전된다.
이와 동시에, 제1 액정 축전기(Clca)의 한 단자는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자에 연결되어, 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해, 기준 전압선(C)에 인가되는 기준 전압에 의하여 승압된다.
이때, 기준 전압선(C)에 인가되는 기준 전압은 데이터선(D)에 인가되는 데이터 전압과 동일한 극성을 가지고, 데이터선(D)에 인가되는 데이터 전압보다 크기가 클 수 있다. 따라서, 제3 스위칭 소자(Qc)를 통하여, 상대적으로 높은 전압이 인가되는 기준 전압선(C)의 전압이 분압되어, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전되는 전압은 데이터선(D)을 통해 인가되는 데이터 전압보다 높은 값을 가지게 된다.
그러면, 도 2를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 복수의 화소의 신호선 및 화소 전극의 연결 관계에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소 전극의 연결 관계를 도시하는 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 신호선(Gi, Gi+1, Gi+2, Gi+3, Dj, Dj+1, Dj+2, Dj+3, C1, C2) 및 이에 연결되어 있는 복수의 화소 전극을 포함한다.
신호선은 복수의 게이트선(Gi, Gi+1, Gi+2, Gi+3), 복수의 데이터선(Dj, Dj+1, Dj+2, Dj+3), 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)을 포함한다.
제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)은 복수의 데이터선(Dj, Dj+1, Dj+2, Dj+3)과 거의 나란하게 뻗으며, 서로 인접한 제1 데이터선(Dj) 및 제2 데이터선(Dj+1) 사이에 위치한다. 또한, 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)은 서로 인접한 제2 데이터선(Dj+1)과 제3 데이터선(Dj+2) 사이에는 위치하지 않고, 서로 인접한 제3 데이터선(Dj+2)과 제4 데이터선(Dj+3) 사이에 위치한다.
제1 데이터선(Dj) 및 제2 데이터선(Dj+1) 사이에 위치하는 제1 화소 열(PX1)의 복수의 제1 화소 전극(PX1a, PX1b, PX1c, PX1d)은 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩한다.
제2 데이터선(Dj+1)과 제3 데이터선(Dj+2) 사이에 위치하고, 제1 화소 열(PX1)에 인접한 제2 화소 열(PX2)의 복수의 제2 화소 전극(PX2a, PX2b, PX2c, PX2d)은 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩하지 않는다.
또한, 제3 데이터선(Dj+2)과 제4 데이터선(Dj+3) 사이에 위치하고, 제2 화소 열(PX2)에 인접한 제3 화소 열(PX3)의 복수의 제3 화소 전극(PX3a, PX3b, PX3c, PX3d)은 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 열을 따라서, 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩하는 화소 열과 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩하지 않는 화소 열이 교대로 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)이 배치되어 있는 제1 화소 열(PX1), 제1 화소 열(PX1)에 인접하며, 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)이 배치되지 않는 제2 화소 열(PX2), 그리고 제2 화소 열(PX2)에 인접하며, 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)이 배치되어 있는 제3 화소 열(PX3)을 포함한다.
제1 데이터선(Dj) 및 제3 데이터선(Dj+2)에 인가되는 데이터 전압의 극성은 제1 기준 전압선(C1)에 인가되는 제1 기준 전압의 극성은 서로 같고, 제2 데이터선(Dj+1) 및 제4 데이터선(Dj+3)에 인가되는 데이터 전압의 극성은 제2 기준 전압선(C2)에 인가되는 제2 기준 전압의 극성은 서로 같다. 또한, 제1 기준 전압선(C1)에 인가되는 제1 기준 전압의 극성과 제2 기준 전압선(C2)에 인가되는 제2 기준 전압의 극성은 서로 반대이다. 제1 기준 전압선(C1)에 인가되는 제1 기준 전압의 극성과 제2 기준 전압선(C2)에 인가되는 제2 기준 전압의 극성은 프레임 별로 달라진다.
제1 데이터선(Dj) 및 제2 데이터선(Dj+1) 사이에 위치하는 제1 화소 열(PX1)의 복수의 제1 화소 전극(PX1a, PX1b, PX1c, PX1d)은 제1 데이터선(Dj) 및 제2 데이터선(Dj+1)에 교대로 연결되고, 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 교대로 연결된다. 제1 화소 열(PX1)의 복수의 제1 화소 전극(PX1a, PX1b, PX1c, PX1d)에 연결되는 데이터선과 기준 전압선에 인가되는 전압의 극성은 서로 같다.
제2 데이터선(Dj+1)과 제3 데이터선(Dj+2) 사이에 위치하고, 제1 화소 열(PX1)에 인접한 제2 화소 열(PX2)의 복수의 제2 화소 전극(PX2a, PX2b, PX2c, PX2d)은 제2 데이터선(Dj+1)과 제3 데이터선(Dj+2)에 교대로 연결되고, 인접한 제1 화소 열(PX1)에 배치되어 있는 제2 기준 전압선(C2)과 인접한 제3 화소 열(PX3)에 배치되어 있는 제1 기준 전압선(C1)과 교대로 연결된다. 제2 화소 열(PX2)의 복수의 제2 화소 전극(PX2a, PX2b, PX2c, PX2d)에 연결되는 데이터선과 기준 전압선에 인가되는 전압의 극성은 서로 같다.
이와 유사하게, 제3 데이터선(Dj+2)과 제4 데이터선(Dj+3) 사이에 위치하고, 제2 화소 열(PX2)에 인접한 제3 화소 열(PX3)의 복수의 제3 화소 전극(PX3a, PX3b, PX3c, PX3d)은 제3 데이터선(Dj+2)과 제4 데이터선(Dj+3)에 교대로 연결되고, 제3 화소 열(PX3)에 위치하는 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 교대로 연결된다. 제3 화소 열(PX3)의 복수의 제3 화소 전극(PX3a, PX3b, PX3c, PX3d)에 연결되는 데이터선과 기준 전압선에 인가되는 전압의 극성은 서로 같다.
또한, 화소 열을 따라서, 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩하는 화소 열의 화소 전극의 제1 폭과 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩하지 않는 화소 열의 화소 전극의 제2 폭은 서로 다르다.
제2 폭에 대한 제1 폭의 비율은 약 1.05 이내일 수 있다. 즉, 제1 폭은 제2 폭에 비하여 약 5% 이내 범위로 더 클 수 있다.
이처럼, 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩하는 화소 열의 화소 전극의 폭과 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩하지 않는 화소 열의 화소 전극의 폭을 다르게 형성함으로써, 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩하는 화소 열과 제1 기준 전압선(C1) 및 제2 기준 전압선(C2)과 중첩하지 않는 화소 열의 개구율 차이가 발생하는 것을 방지한다. 이처럼 인접한 두 화소 열의 개구율 차이가 발생하는 것을 방지함으로써, 인접한 두 화소 열의 개구율 차이에 따른 밝기 차이를 방지할 수 있고, 밝기 차이를 방지하여, 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 도 3 내지 도 5를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 화소의 구조에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 배치도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 도시한 배치도이고, 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 마주보는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저 제1 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있다.
각 게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며, 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b) 및 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다.
복수의 게이트선(121) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 복수의 제1 반도체(154a), 복수의 제2 반도체(154b), 그리고 복수의 제3 반도체(154c)가 형성되어 있다.
복수의 제1 반도체(154a), 복수의 제2 반도체(154b), 그리고 복수의 제3 반도체(154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(165a, 163c, 165c)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b, 154c)는 산화물 반도체를 포함할 수 있고, 반도체(154a, 154b, 154c)가 산화물 반도체를 포함하는 경우, 저항성 접촉 부재는 생략될 수 있다.
복수의 저항성 접촉 부재(165a, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 제1 소스 전극(173a)과 복수의 제2 소스 전극(173b)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 복수의 제3 소스 전극(173c), 복수의 제1 드레인 전극(175a), 복수의 제2 드레인 전극(175b), 그리고 복수의 제3 드레인 전극(175c), 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
제1 드레인 전극(175a)과 제3 드레인 전극(175c)은 각기 서로 연결되어 있다.
제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)은 데이터선(171)과 거의 나란하게 뻗으며, 두 개의 화소 열마다 하나씩 형성되어 있다.
제1 기준 전압선(172a)은 인접한 화소 열을 향해 뻗어 있는 제1 확장부(177a)를 포함하고, 제2 기준 전압선(172b)은 인접한 화소 열을 향해 뻗어 있는 제2 확장부(177b)를 포함한다.
데이터 도전체(171, 172a, 172b, 173a, 173b, 173c, 175a, 175b, 175c) 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
보호막(180)은 제1 드레인 전극(175a)의 일부를 드러내는 제1 접촉 구멍(185a), 제2 드레인 전극(175b)의 일부를 드러내는 제2 접촉 구멍(185b)을 가진다.
보호막(180)은 제1 기준 전압선(172a)의 제1 확장부(177a)를 드러내는 제3 접촉 구멍(186a1)과 복수의 제3 소스 전극(173c) 중 제1 확장부(177a)에 인접한 제3 소스 전극(173c)을 드러내는 제4 접촉 구멍(186a2)을 가진다. 이와 유사하게, 보호막(180)은 제2 기준 전압선(172b)의 제2 확장부(177b)를 드러내는 제5 접촉 구멍(186b1)과 복수의 제3 소스 전극(173c) 중 제2 확장부(177b)에 인접한 제3 소스 전극(173c)을 드러내는 제6 접촉 구멍(186b2)을 가진다.
보호막(180) 위에는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b), 그리고 제1 연결 부재(96a) 및 제2 연결 부재(96b)가 형성되어 있다.
제1 부화소 전극(191a)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 물리적 전기적으로 연결되고, 제2 부화소 전극(191b)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 물리적 전기적으로 연결된다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 마름모 형태를 가지는 판형 부분(193)과 판형 부분(193)으로부터 서로 다른 네 방향으로 뻗어 나와 있는 복수의 가지 전극(194)을 포함한다. 복수의 가지 전극(194)은 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있는 부분, 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있는 부분, 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있는 부분, 그리고 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있는 부분을 포함한다. 이처럼, 복수의 가지 전극(194)이 뻗어 있는 방향이 서로 다른 부분에서 액정층(3)의 액정 분자가 기울어지는 방향이 서로 다르게 된다. 따라서, 액정 분자가 기울어지는 방향이 서로 다른 네 개의 도메인이 액정층(3)에 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 마름모 형태를 가지는 판형 부분(193)과 판형 부분(193)으로부터 서로 다른 네 방향으로 뻗어 나와 있는 복수의 가지 전극(194)에 의하여 복수의 부영역으로 구분된다.
제2 부화소 전극(191b)의 면적은 상기 제1 부화소 전극(191a)의 면적보다 넓을 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 형태는 이에 한정되지 않고, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 다른 여러 형태를 가질 수 있다.
제1 연결 부재(96a)는 제3 접촉 구멍(186a1)과 제4 접촉 구멍(186a2) 위에 형성되어, 서로 인접한 제1 기준 전압선(172a)의 제1 확장부(177a)와 제3 소스 전극(173c)을 서로 연결한다. 이와 유사하게, 제2 연결 부재(96b)는 제5 접촉 구멍(186b1)과 제6 접촉 구멍(186b2) 위에 형성되어, 서로 인접한 제2 기준 전압선(172b)의 제2 확장부(177b)와 제3 소스 전극(173c)을 서로 연결한다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 반도체(154a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 스위칭 소자(Qa)를 이루고, 제2 게이트 전극(124b), 제2 반도체(154b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 스위칭 소자(Qb)를 이루고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 반도체(154c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 스위칭 소자(Qc)를 이룬다.
이제 제2 표시판(200)에 대하여 설명한다.
제2 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 제2 기판(210) 및 차광 부재(220) 위에는 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230) 위에는 덮개막(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 색필터(230) 및 차광 부재(220)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 방지하며, 생략 가능하다. 덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 차광 부재(220)와 색필터(230)는 제2 표시판(200)에 위치하지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 차광 부재(220) 및 색필터(230)는 제1 표시판(100)에 위치할 수 있다. 이 경우, 제1 표시판(100)의 보호막(180) 대신 색필터(230)가 위치할 수 있다.
공통 전극(270)은 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 각 부영역에 대응하는 위치에 형성되어 있으며, 화소 전극(191a, 191b)의 판형 부분(193)과 중첩하는 십자형 절개부(271)를 가진다.
액정 표시 장치를 위에서 바라볼 때, 공통 전극(270)의 십자형 절개부(271)와 화소 전극(191a, 191b)의 복수의 가지 전극(194)에 의하여 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 각 부영역은 네 개의 영역으로 구분된다.
제1 부화소 전극(191a)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제1 액정 축전기(Clca)를 이루고, 제2 부화소 전극(191b)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제2 액정 축전기(Clcb)를 이룬다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)에 인가된 전압과 공통 전극(270)에 인가되는 공통 전압에 의해, 액정층(3)에 전기장이 가해지고, 전기장 세기에 따라 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 제1 화소 열(PX1)의 제1 화소(PX1a)의 제3 소스 전극(173c)은 제1 기준 전압선(172a)에 직접 연결되어 있고, 제1 화소 열(PX1)의 제2 화소(PX1b)의 제3 소스 전극(173c)은 제2 기준 전압선(172b)에 직접 연결되어 있다.
제2 화소 열(PX2)의 제3 화소(PX2a)의 제3 소스 전극(173c)은 인접한 제1 화소 열(PX1)에 위치하는 제2 기준 전압선(172b)의 제2 확장부(177b)와 연결되어 있고, 제2 화소 열(PX2)의 제4 화소(PX2b)의 제3 소스 전극(173c)은 인접한 제3 화소 열(도시하지 않음)에 위치하는 제1 기준 전압선(172a)의 제1 확장부(177a)와 연결되어 있다.
또한, 제1 화소 열(PX1)의 화소 전극(191a, 191b)은 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 중첩하고, 제1 화소 열(PX1)에 인접한 제2 화소 열(PX2)의 화소 전극(191a, 191b)은 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 중첩하지 않는다.
제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)은 화소 전극(191a, 191b)의 판형 부분(193)과 중첩하고, 공통 전극(270)의 십자형 절개부(271)와 중첩한다. 이처럼, 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)을 화소 전극(191a, 191b)의 판형 부분(193)과 중첩하게 함으로써, 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 화소 전극(191a, 191b)의 제조 공정 중 미스 얼라인(mis-aligned)이 발생하더라도 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 화소 전극(191a, 191b)이 중첩하는 면적의 변화는 크지 않다. 만일 화소 전극(191a, 191b)의 판형 부분(193)이 아니라 가지 전극(194) 또는 화소 전극(191a, 191b)의 가장자리와 중첩하는 경우, 미스 얼라인이 발생할 경우, 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 화소 전극(191a, 191b)이 서로 중첩하는 면적의 변화가 클 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 데이터선(171)과 나란하게 뻗어 제1 기준 전압과 제2 기준 전압을 전달하는 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)은 화소 전극(191a, 191b)의 판형 부분(193)과 중첩하기 때문에, 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 화소 전극(191a, 191b) 사이의 중첩 부분의 면적의 변화를 감소시킬 수 있다. 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 화소 전극(191a, 191b) 사이의 중첩 부분의 면적의 변화를 감소시키기 때문에, 축전 용량의 변화를 방지하여, 기생 용량 변화에 따른 화소 전압의 변화를 방지할 수 있다.
서로 극성이 다른 제1 기준 전압과 제2 기준 전압을 전달하는 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)은 하나의 화소 열을 따라 형성되어, 화소 전극(191a, 191b)은 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 모두 중첩하거나, 중첩하지 않는다. 따라서, 프레임 별로 제1 기준 전압과 제2 기준 전압의 극성이 변화하더라도 이러한 변화에 따라 화소 전압은 변화하지 않고, 이에 따라 화소 전압의 변화에 따른 플리커 등의 화질 저하를 방지할 수 있다.
제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)을 공통 전극(270)의 십자형 절개부(271)와 중첩하도록 형성함으로써, 액정 표시 장치의 개구율 저하를 줄일 수 있다.
또한, 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 중첩하는 제1 화소 열(PX1)의 화소 전극의 제1 폭(W1)과 제1 기준 전압선(172a) 및 제2 기준 전압선(172b)과 중첩하지 않는 제2 화소 열(PX2)의 화소 전극의 제2 폭(W2)은 서로 다르다. 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)보다 더 넓고, 제2 폭(W2)에 대한 제1 폭(W1)의 비율은 약 1.05 이내일 수 있다. 즉, 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)에 비하여 약 5% 이내 범위로 더 클 수 있다.
이처럼, 제1 기준 전압선 및 제2 기준 전압선과 중첩하는 화소 열의 화소 전극의 폭과 제1 기준 전압선 및 제2 기준 전압선과 중첩하지 않는 화소 열의 화소 전극의 폭을 다르게 형성함으로써, 제1 기준 전압선 및 제2 기준 전압선과 중첩하는 화소 열과 제1 기준 전압선 및 제2 기준 전압선과 중첩하지 않는 화소 열의 개구율 차이가 발생하는 것을 방지한다. 이처럼 인접한 두 화소 열의 개구율 차이가 발생하는 것을 방지함으로써, 인접한 두 화소 열의 개구율 차이에 따른 밝기 차이를 방지할 수 있고, 밝기 차이를 방지하여, 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 도 6을 참고하여, 제1 기준 전압과 제2 기준 전압에 대하여 설명한다. 도 6은 프레임 별로 인가되는 전압에 따른 화소 영역의 전압 변화를 설명하기 위한 파형도이다.
도 6을 참고하면, 제1 기준 전압선(172a)에 인가되는 제1 기준 전압(Vc1)은 제1 프레임 동안 약 15V의 값을 가지고, 제2 프레임 동안 약 0V의 값을 가지고, 제3 프레임 동안 약 15V의 값을 가진다. 또한, 제2 기준 전압선(172b)에 인가되는 제2 기준 전압(Vc2)은 제1 프레임 동안 약 0V의 값을 가지고, 제2 프레임 동안 약 15V의 값을 가지고, 제3 프레임 동안 약 0V의 값을 가진다.
이처럼, 서로 다른 극성을 가지는 제1 기준 전압(Vc1)과 제2 기준 전압(Vc2)이 프레임 별로 극성이 변화하더라도, 화소 전극(191a, 191b)은 제1 기준 전압선(172a)과 제2 기준 전압선(172b)과 모두 중첩하거나, 중첩하지 않기 때문에, 화소 전극(191a, 191b)에 충전되는 전압(Vp)의 크기에는 영향을 주지 않아, 일정하게 유지될 수 있다.
그러면, 도 7 및 도 8을 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전압에 따른 투과율 변화에 대하여 설명한다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전압에 따른 투과율 변화를 나타내는 그래프이다.
본 실험예에서는 기존의 액정 표시 장치와 같이, 화소 전극을 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극으로 구분한 후, 제2 부화소 전극에 인가되는 전압을 분압하여, 제2 부화소 전극의 전압을 입력된 데이터 전압보다 낮게 조절하도록 형성한 경우에서, 제1 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압에 따른 투과율 변화(H1)와 제2 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압에 따른 투과율 변화(L1)를 도 7에 나타내었다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 화소 전극을 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극으로 구분한 후, 제1 부화소 전극의 전압을 입력된 데이터 전압보다 높게 조절하도록 형성한 경우에서, 제1 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압에 따른 투과율 변화(H2)와 제2 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압에 따른 투과율 변화(L2)를 도 8에 나타내었다.
먼저 도 7을 참고하면, 데이터선을 통해 동일한 데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극 중 제2 부화소 전극의 전압이 일정한 값만큼 낮아지게 된다. 따라서, 입력되는 데이터 전압의 값이 상대적으로 낮은 경우, 예를 들어, 데이터 전압이 약 4V 이하인 경우, 전체 투과율은 제1 부화소 전극의 투과율에만 의존하게 된다. 따라서, 저계조 영역, 예를 들어, 약 20 그레이(20G) 까지는 투과율의 변화가 거의 없어, 계조 표현이 불가능함을 알 수 있었다. 또한, 약 20 그레이(20G)부터 약 40 그레이(40G) 영역까지, 인가되는 데이터 전압에 따른 투과율 증가율이 커져서, 투과율이 갑자기 상승함으로 인해, 화면이 흰색으로 보여지는 현상이 발생할 수 있음을 알 수 있었다. 이처럼, 저계조 영역에서는 데이터 전압에 따른 그레이 표현이 어려움을 알 수 있었다. 또한, 고계조 영역, 예를 들어, 데이터 전압이 약 6.7V 이상인 경우, 제2 부화소 전극의 전압에 따른 투과율이 감소하게 되어, 액정 표시 장치의 전체 투과율은 입력된 데이터 전압에 비하여 낮다. 따라서, 구동 전압에 비하여 액정 표시 장치의 투과율 효율이 낮아지게 된다.
그러면, 도 8을 참고하면, 데이터선을 통해 동일한 데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극 중 제1 부화소 전극의 전압이 일정한 값만큼 높아지게 된다. 따라서, 저계조 영역에서도 인가된 데이터 전압에 따른 투과율 변화가 명확하여, 저계조에서도 그레이 표현이 가능함을 알 수 있었다. 또한, 저계조 영역에서도 인가된 데이터 전압에 따른 투과율의 증가율이 거의 일정하여, 특정 계조에서 투과율이 갑자기 상승함에 따라 화면이 흰색으로 보여지는 현상을 방지할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 고계조 영역, 예를 들어, 데이터 전압이 약 6.7V 이상인 경우에도 투과율 감소가 없어, 액정 표시 장치의 전체 투과율은 높아지게 된다. 이에 따라, 액정 표시 장치의 구동 효율이 높아진다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 저계조 영역에서 정확한 계조 표현이 가능하고, 인가되는 구동 전압에 비하여, 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있고, 서로 다른 극성의 제1 전압과 제2 전압을 전달하는 제1 기준 전압선과 제2 기준 전압선에 의하여, 화소 전압의 크기가 변동되는 것과 개구율 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100, 200: 표시판
110, 210: 기판
121, G, : 게이트선
124a, 124b, 124c: 게이트 전극
154a, 154b, 154c: 반도체
171, D, Dj, Dj+1, Dj+2, Dj+3: 데이터선 제1 데이터선()
172a, 172b, C, C1, C2: 기준 전압선
173a, 173b, 173c: 소스 전극
175a, 175b, 175c: 드레인 전극
177a, 177b: 확장부
180: 보호막
185a, 185b, 186a1, 186a2, 186b1, 186b2: 접촉 구멍
191a, 191b: 화소 전극
193: 판형 부분
194: 가지 전극
220: 차광 부재
230: 색필터
270: 공통 전극
271: 절개부
3: 액정층
31: 액정 분자

Claims (10)

  1. 복수의 화소를 포함하는 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 게이트선,
    상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 복수의 데이터선,
    상기 제1 기판 위에 배치되어 있으며, 서로 다른 극성을 가지는 제1 기준 전압과 제2 기준 전압을 인가하는 제1 기준 전압선 및 제2 기준 전압선,
    하나의 화소 영역에 배치되어 있으며, 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 화소 전극,
    상기 게이트선, 상기 복수의 데이터선 중 제1 데이터선, 그리고 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자,
    상기 게이트선, 상기 제1 데이터선, 그리고 상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 그리고
    상기 게이트선, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제1 기준 전압선과 상기 제2 기준 전압선 중 어느 하나에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 복수의 화소 중 제1 화소 열은 상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선과 중첩하고, 상기 복수의 화소 중 상기 제1 화소 열에 인접한 제2 화소 열은 상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선과 중첩하지 않고,
    상기 제1 화소 열의 상기 화소 전극의 제1 폭은 상기 제2 화소 열의 상기 화소 전극의 제2 폭과 서로 다른 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 넓은 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 폭은 상기 제2 폭의 약 1.05배 이내인 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 통판 부분과 상기 통판 부분으로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 공통 전극은 십자형 절개부를 가지고,
    상기 공통 전극의 상기 십자형 절개부는 상기 통판 부분과 중첩하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선은 상기 제1 화소 열의 상기 화소 전극의 상기 통판 부분과 중첩하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선은 상기 공통 전극의 상기 십자형 절개부와 중첩하는 액정 표시 장치.
  7. 제3항에서,
    상기 제1 기준 전압선과 상기 제2 기준 전압선 중 상기 제3 스위칭 소자에 연결되어 있는 상기 하나의 기준 전압선에 인가되는 상기 제1 기준 전압 또는 상기 제2 기준 전압과 상기 데이터선에 인가되는 데이터 전압은 상기 공통 전압에 대해 동일한 극성을 가지는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 기준 전압과 상기 제2 기준 전압은 일정한 크기를 가지고, 프레임 별로 극성이 변화하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 통판 부분과 상기 통판 부분으로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지 전극을 포함하고,
    상기 공통 전극은 십자형 절개부를 가지고,
    상기 공통 전극의 상기 십자형 절개부는 상기 통판 부분과 중첩하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선은 상기 제1 화소 열의 상기 화소 전극의 상기 통판 부분과 중첩하고,
    상기 제1 기준 전압선 및 상기 제2 기준 전압선은 상기 공통 전극의 상기 십자형 절개부와 중첩하는 액정 표시 장치.
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