KR20070010549A

KR20070010549A - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR20070010549A
Application number: KR1020050065254A
Authority: KR
Inventors: 도희욱; 엄윤성; 창학선; 유승후; 김현욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-01-24
Also published as: US20070018930A1; CN1900777A; TW200707050A; CN1900777B; KR101230301B1; JP2007025698A

Abstract

본 발명은 행렬 형태로 배열되어 있으며 제1 및 제2 부화소를 포함하는 복수의 화소, 상기 제1 부화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 신호를 전달하는 복수의 제1 게이트선, 상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 신호를 전달하는 복수의 제2 게이트선, 그리고 상기 제1 및 제2 게이트선과 교차하고 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선을 포함하며, 상기 각 화소를 이루는 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소의 전압은 극성이 서로 반대이며 하나의 영상 정보로부터 얻어지며, 상기 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압의 극성은 n×1(n=1, 2,…) 점반전, n:m×1(m=1, 2,…) 점반전 또는 n행 반전한다.

AS-PVA, 반전구동, 액정표시장치, 화소전극, Zcell, 투과율

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1a 및 1b는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 부화소에 대한 등가 회로도이고,

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극 및 공통 전극 절개부의 배치와 데이터 신호의 극성을 도시한 도면이고,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 배치와 데이터 신호의 극성을 도시한 도면이고,

도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 점 반전 구동시 데이터선에 인가되는 데이터 전압 및 게이트선에 인가되는 게이트 온 전압의 파형도이고,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극 및 공통 전극 절개부의 배치와 데이터 신호의 극성을 도시한 도면이고,

도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극 및 공통 전극 절개부의 배치도이고,

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이고,

도 11은 도 10의 액정 표시판 조립체를 XI-XI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이고,

도 13은 도 12의 액정 표시판 조립체를 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 표시판의 배치도이고,

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 상부 표시판의 배치도이고,

도 16은 도 14의 하부 표시판과 도 15의 상부 표시판을 포함하는 액정 표시판 조립체의 배치도이고,

도 17a 및 도 17b는 각각 도 16의 액정 표시판 조립체를 XVIIa-VIIa 선 및 XVIIb-XVIIb'-XVIIb" 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

<도면부호의 설명>

12, 22: 편광판 11, 21: 배향막

70a-70d, 71a-71d, 71-73, 74a, 74b, 75a, 75b, 76a, 76b: 공통 전극 절개부

91, 91a-91d, 92, 92c, 92d, 93a-93d, 94a-94c: 화소 전극 절개부

81a-81f, 82: 접촉 보조 부재

110, 210: 기판

121a-121f, 129a-129f: 게이트선

124a-124f: 게이트 전극

131, 137, 137a-137d: 유지 전극선

140: 게이트 절연막

154a-154f: 반도체

161, 163a, 163b, 163d-163f, 165b, 165d-165f, 166, 167d: 저항성 접촉 부재

171, 179: 데이터선

173a-173f: 소스 전극

175a-175f, 177a-177f: 드레인 전극

180: 보호막

181a-181f, 182, 185a-185f: 접촉 구멍

191a-191f, Pea-PEf: 화소 전극

220: 차광 부재 230: 색필터

250: 덮개막 270: 공통 전극

300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부

500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부

800: 계조 전압 생성부

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 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 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 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 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치는 대비비가 크고 기준 시야각이 넓어서 각광받고 있다. 여기에서 기준 시야각이란 대비비가 1:10인 시야각 또는 계조간 휘도 반전 한계 각도를 의미한다.

수직 배향 방식의 액정 표시 장치에서 넓은 기준 시야각을 구현하기 위한 구체적인 방법으로는 전기장 생성 전극에 절개부를 형성하는 방법과 전기장 생성 전극 위 또는 아래에 돌기를 형성하는 방법 등이 있다. 절개부와 돌기는 액정 분자 가 기울어지는 방향(tilt direction)을 결정하므로, 이들을 적절하게 배치하여 액정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 기준 시야각을 넓힐 수 있다.

절개부가 구비된 PVA(patterned vertically aligned) 방식의 액정 표시 장치의 경우에는 측면 시인성을 개선하기 위하여, 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고 두 부화소를 용량성 결합시킨 후 한 쪽 부화소에는 직접 전압을 인가하고 다른 쪽 부화소에는 용량성 결합에 의한 전압 하강을 일으켜 두 부화소의 전압을 달리 함으로써 투과율을 다르게 하는 방법이 제시되었다.

한편, 이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상 등을 방지하기 위하여 프레임마다, 소정 수의 행 또는 열마다, 또는 화소마다 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.

그러나 용량성 결합에 의한 방법은 두 부화소의 투과율을 원하는 수준으로 정확하게 맞출 수 없고, 특히 색상에 따라 광투과율이 다르므로 각 색상에 대한 전압 배합을 달리 하여야 함에도 불구하고 이를 행할 수 없다. 또한 용량성 결합을 위한 도전체의 추가 등으로 인한 개구율의 저하가 나타나고 용량성 결합에 의한 전압 강하로 인하여 투과율이 감소한다.

본 발명이 이루고자 하는 한 기술적 과제는 액정 표시 장치의 개구율을 높이 면서 측방향 전기장을 최대한 활용할 수 있는 최적의 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 측면 시인성을 향상하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 행렬 형태로 배열되어 있으며 제1 및 제2 부화소를 포함하는 복수의 화소, 상기 제1 부화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 신호를 전달하는 복수의 제1 게이트선, 상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 신호를 전달하는 복수의 제2 게이트선, 그리고 상기 제1 및 제2 게이트선과 교차하고 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선을 포함하며, 상기 각 화소를 이루는 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소의 전압은 극성이 서로 반대이며 하나의 영상 정보로부터 얻어지며, 상기 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압의 극성은 n×1(n=1, 2,…) 점반전, n:m×1(m=1, 2,…) 점반전 또는 n행 반전한다.

상기 제1 부화소는 상기 제1 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 그리고 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 제1 부화소 전극을 포함하고, 상기 제2 부화소는 상기 제2 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 그리고 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 부화소 전극은 각각 안쪽 변 및 바깥 변을 포함하며, 상기 제1 및 제2 부화소 전극의 안쪽 변은 한 번 이상 꺾여 있고 서로 마주하고, 상기 제1 및 제2 부화소 전극의 바깥 변은 직사각형을 이룰 수 있다.

상기 제1 부화소 전극은 서로 나란하며 적어도 한 번 이상 꺾인 한 쌍의 굴곡변을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 서로 나란하며 적어도 한 번 이상 꺾인 한 쌍의 굴곡변을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 행렬 형태로 배열되어 있으며 제1 및 제2 부화소를 포함하는 복수의 화소, 상기 제1 부화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 신호를 전달하는 복수의 제1 게이트선, 상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 신호를 전달하는 복수의 제2 게이트선, 그리고 상기 제1 및 제2 게이트선과 교차하고 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선을 포함하며, 상기 각 화소를 이루는 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소에 인가되는 데이터 전압은 극성이 서로 반대이며 하나의 영상 정보로부터 얻어지며, 상기 제1 부화소는 상기 제1 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 제1 스위칭 소자 및 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어 있는 제1 부화소 전극을 포함하고, 상기 제1 부화소 전극은 서로 마주하는 한 쌍의 굴곡변을 가지며, 상기 제2 부화소는 상기 제2 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 제2 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 서로 마주하는 한 쌍의 굴곡변을 가지는 액정 표시 장치.

상기 각 화소의 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 및 제2 게이트선과 평행한 방향으로 배열되어 있을 수 있다.

상기 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압의 극성은 점반전, 열 반전 또는 행 반전할 수 있다.

상기 제2 부화소 전극의 면적과 상기 제1 부화소 전극의 면적은 서로 다를 수 있다.

상기 제1 부화소 전극의 가로변 길이와 상기 제2 부화소 전극의 가로변 길이가 서로 다를 수 있다.

상기 제2 부화소 전극의 가로변 길이는 상기 제1 부화소 전극의 가로변 길이의 1배 내지 3배일 수 있다.

상기 제1 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 크기가 상기 제2 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 크기보다 클 수 있다.

상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.

상기 공통 전극에 형성되어 있는 경사 방향 결정 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 경사 방향 결정 부재는 상기 제1 및 제2 부화소 전극을 가로지르며 상기 굴곡변과 실질적으로 평행한 굴곡부를 가지는 절개부를 포함할 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하며 제1 절개부를 포함하는 공통 전극을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 부화소 전극은 제2 절개부를 가지며, 상기 데이터선과 제1 및 제2 게이트선 위에 형성되어 있는 절연막을 더 포함할 수 있다.

상기 제2 부화소 전극의 면적은 상기 제1 부화소 전극 면적의 1배 내지 3배 일 수 있다.

상기 제1 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 크기는 상기 제2 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 크기보다 클 수 있다.

상기 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 데이터선 및 상기 제1 게이트선 중 적어도 하나와 중첩하는 차폐 전극을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은, 행렬의 형태로 배열되어 있으며 제1 및 제2 부화소를 각각 포함하는 복수의 화소 및 상기 제1 및 제2 부화소에 연결되어 있는 복수의 제1 및 제2 게이트선과 복수의 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 데이터선에 제1 데이터 전압을 인가하는 단계, 상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제1 데이터 전압을 상기 제1 부화소에 전달하는 단계, 상기 데이터선에 상기 제1 데이터 전압과 극성이 반대인 제2 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고 상기 제2 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제2 데이터 전압을 상기 제2 부화소에 전달하는 단계를 포함하며, 상기 제1 및 제2 데이터 전압은 하나의 영상 데이터로부터 생성되고 서로 다르며, 상기 제1 및 제2 데이터 전압의 극성은 n×1(n=1, 2,…) 점반전, n:m×1(m=1, 2,…) 점반전 또는 n행 반전할 수 있다.

상기 구동 방법은, 상기 데이터선에 상기 제2 데이터 전압과 극성이 동일한 제3 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고 상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제3 데이터 전압을 상기 제1 부화소에 전달하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제3 데이터 전압을 상기 제1 부화소에 전달하는 단계는 상기 제2 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제2 데이터 전압을 상기 제2 부화소에 전달하는 단계와 중첩할 수 있다.

상기 제2 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제2 데이터 전압을 전달하는 단계는 상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제2 데이터 전압을 전달하는 단계보다 긴 시간을 차지할 수 있다.

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.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1a 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1a 및 1b는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이 고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 부화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(도시하지 않음)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 3에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

신호선은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G_1a-G_nb)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G_1a- G_nb)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.

도 2에는 신호선과 화소의 등가 회로가 나타나 있는데, 도면 부호 G_ia, G_ib로 나타낸 상부 및 하부 게이트선과 도면 부호 D_j 로 나타낸 데이터선 이외에도 신호선 은 게이트선(G_ia, G_ib)과 거의 나란하게 뻗은 유지 전극선(SL)을 포함한다.

각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함하며, 각 부화소(PXa/PXb), 예를 들면 i번째(i=1, 2, …, n) 게이트선(G_ia/G_ib)과 j번째(j=1, 2, …, m) 데이터선(D_j)에 연결된 각 부화소(PXa/PXb)는 신호선(G_ia/G_ib, D_j)에 연결된 스위칭 소자(Qa/Qb)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LCa/C_LCb) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_STa/C_STb)를 포함한다. 유지 축전기(C_STa, C_STb)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 각 부화소(PXa, PXb)의 스위칭 소자(Qa, Qb)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(G_i)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(D_j)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)와 연결되어 있다. 이때 스위칭 소자(Qa, Qb)는 서로 다른 게이트선(G_ia, G_ib)에 연결되어 있는데, 도 2에 도시한 바와 같이 스위칭 소자(Qa)는 위쪽 게이트선(G_ia)에, 스위칭 소자(Qb)는 아래쪽 게이트선(G_ib)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LCa/C_LCb)는 하부 표시판(100)의 부화소 전극(PEa/PEb)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(CE)을 두 단자로 하며 부화소 전극(PEa/PEb)과 공통 전극(CE) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 한 쌍의 부화소 전극(PEa, PEb)은 서로 분리되어 있으며 각각의 스위칭 소자(Qa, Qb)와 연결되며 하나의 화소 전극(PE)을 이룬다. 공통 전극(CE)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.

액정 축전기(C_LC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 유지 전극선(SL)과 화소 전극(PE)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 유지 전극선(SL)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 부화소 전극(PE)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 3은 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(CF)를 구비함을 보여주고 있다. 도 3과는 달리 색 필터(CF)는 하부 표시판(100)의 부화소 전극(PEa, PEb) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

표시판(100, 200)의 바깥 면에는 각각 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다. 두 편광자의 편광축은 직교할 수 있으며, 직교 편광자인 경우 전기장이 없는 액정층(3)에 들어온 입사광을 차단한다.

다시 도 1a 및 도 1b를 참고하면, 게이트 구동부(400a, 400b, 400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G_1a-G_nb)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G_1a-G_nb)에 인가한다. 도 1a 및 도 1b에 도시한 하나의 게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 한 쪽에 위치하며 모든 게이트선(G_1a-G_nb)에 연결되어 있는데, 도 1b의 경우 게이트 구동부(400) 내에 두 개의 구동 회로(401, 402)가 내장되어 있어 각각 홀수 번째 및 짝수 번째 게이트선(G_1a-G_nb)에 연결된다.

계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 개의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 개의 계조 전압 집합은 하나의 화소(PX)를 이루는 두 부화소(PXa, PXb)에 독립적으로 제공될 것으로서, 각 계조 전압 집합은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함한다. 그러나 두 개의 (기준) 계조 전압 집합 대신 하나의 (기준) 계조 전압 집합만을 생성할 수도 있다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신 호로서 데이터선에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.

이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 도 1a에 도시한 게이트 구동부(400)와 같이 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다. 이와는 달리, 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다.

그러면, 도 4 및 도 5를 참고하여 이러한 액정 표시판 조립체의 화소 전극과 공통 전극 절개부의 구조에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극 및 공통 전극 절개부의 배치와 데이터 신호의 극성을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 배치와 데이터 신호의 극성을 도 시한 도면이다

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 각 화소 전극(pixel electrode)(PE)은 행 방향 및 열 방향으로 배열되어 있고, 서로 분리되어 있는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소 전극(PEa, PEb, PEe, PEf)을 포함한다. 또한 각 화소 전극(PEa-PEf)의 상단 및 하단 부근에는 한 쌍의 게이트선(G_ia-G_i+2,b)이 주로 가로로 뻗어 있다.

먼저 도 4에 도시한 예에서는 한 화소 전극(PE)의 각 부화소 전극(PEa, PEb)이 열 방향으로 인접해 있고 공통 전극(CE)의 절개부(70a, 70b)와 각각 마주한다.

각 부화소 전극(PEa, PEb)은 한 쌍의 한 번 꺾인 굴곡변(curved edge) 및 한 쌍의 가로변(transverse edge)을 가지며 대략 갈매기 모양(chevron)이다. 한 쌍의 굴곡변은 가로변과 둔각, 예를 들면 약 135°를 이루며 만나는 볼록변(convex edge) 및 가로변과 예각, 예를 들면 약 45°를 이루며 만나는 오목변(concave edge)을 포함한다. 굴곡변은 한 쌍의 빗변이 대략 직각으로 만나 이루어지므로 그 꺾인 각도는 대략 직각이다.

공통 전극(CE)의 절개부(70a, 70b)는 연속되는 굴곡부를 가지며 위아래로 형성되어 있다. 절개부(70a, 70b)의 굴곡부는 직각으로 만나는 한 쌍의 사선부로 이루어지고, 부화소 전극(PEa, PEb)의 굴곡변과 거의 평행하며, 부화소 전극(PEa, PEb)을 좌반부와 우반부로 이등분한다.

부화소 전극(PEa, PEb)과 절개부(70a, 70b)는 각 굴곡변의 오목 또는 볼록한 꼭지점을 잇는 가상의 직선(가로 중심선이라 함)에 대하여 대략 상하 반전 대칭이다.

다음 도 5에 도시한 화소 전극의 구조에 대해 설명한다.

도 5에 도시한 바와 같이 각 화소 전극(PE)은 대략 사각형 모양이며, 각 화소 전극(PE)을 이루는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소 전극(PEe, PEf)은 간극(gap)(92)을 사이에 두고 서로 맞물려 있다. 제1 부화소 전극(PEe)은 대략 회전한 등변 사다리꼴로서 밑변이 사다리꼴로 움푹 파여 있으며 대부분이 제2 부화소 전극(PEf)으로 둘러싸여 있다. 제2 부화소 전극(PEf)은 왼쪽 변에서 서로 연결되어 있는 상부, 하부 및 중앙 사다리꼴부로 이루어져 있다. 제2 부화소 전극(PEf)의 중앙 사다리꼴부는 제1 부화소 전극(PEe)의 움푹 파여 있는 밑변에 끼어 있다. 제1 부화소 전극(PEe)과 제2 부화소 전극(PEf) 사이의 간극(92)은 두 쌍의 상부 및 하부 사선부와 세 개의 세로부를 포함한다. 제2 부화소 전극(PEf)의 면적은 제1 부화소 전극(PEe) 면적보다 더 크며, 대략 1배 내지 3배이다.

그러면 도 1 내지 도 5에 도시한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=2¹⁰), 256(=2⁸) 또는 64(=2⁶) 개의 계조(gray)를 가지고 있 다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.

신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300) 및 데이터 구동부(500)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 출력한다. 출력 영상 신호(DAT)는 디지털 신호로서 정해진 수효의 값(또는 계조)을 가진다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 한 묶음의 부화소에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 액정 표시판 조립체(300)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.

신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부 (500)는 한 묶음의 부화소에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D₁-D_m)에 인가한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G_1a-G_nb)에 인가하여 이 게이트선(G_1a-G_nb)에 연결된 스위칭 소자(Qa, Qb)를 턴온시킨다. 그러면 데이터선(D₁-D_m)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Qa, Qb)를 통하여 해당 부화소(PXa, PXb)에 인가된다.

이렇게 제1 또는 제2 액정 축전기(C_LCa, C_LCb)의 양단에 전위차가 생기면 표시판(100, 200)의 표면에 거의 수직인 주 전기장(전계)(primary electric field)이 액정층(3)에 생성된다. [앞으로 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE)을 아울러 "전기장 생성 전극(field generating electrode)"라 한다.] 그러면 액정층(3)의 액정 분자들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직을 이루도록 기울어지며, 액정 분자가 기울어진 정도에 따라 액정층(3)에 입사광의 편광의 변화 정도가 달라진다. 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 투과율 변화로 나타나며 이를 통하여 액정 표시 장치는 영상을 표시한다.

액정 분자가 기울어지는 각도는 전기장의 세기에 따라 달라지는데, 두 액정 축전기(C_LCa, C_LCb)의 전압이 서로 다르므로 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르고 이에 따라 두 부화소(PXa, PXb)의 휘도가 다르다. 따라서 제1 액정 축전기(C_LCa)의 전압과 제2 액정 축전기(C_LCb)의 전압을 적절하게 맞추면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 할 수 있으며, 즉 측면 감마 곡선을 정면 감마 곡선에 최대한 가깝게 할 수 있으며, 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.

또한 도 5에 도시한 바와 같이, 높은 전압을 인가 받는 제1 부화소 전극(PEe)의 면적을 제2 부화소 전극(PEf)의 면적보다 작게 하면 측면 감마 곡선을 정면 감마 곡선에 더욱 가깝게 할 수 있다.

액정 분자들이 기울어지는 방향은 일차적으로 공통 전극(CE)의 절개부(70a, 70b) 및 부화소 전극(PEa-PEf)의 변이 주 전기장을 왜곡하여 만들어내는 수평 성분에 의하여 결정된다. 이러한 주 전기장의 수평 성분은 절개부(70a, 70b)의 변 또는 부화소 전극(PEa-PEf)의 변에 거의 수직이다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 액정 분자들은 대부분 주 변에 수직인 방향으로 기울어지므로, 기울어지는 방향을 추려보면 대략 네 방향이다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.

한편, 이웃하는 부화소 전극(PEa-PEf) 사이의 전압 차에 의하여 부차적으로 생성되는 부 전기장(secondary electric field)의 방향은 부영역의 주 변과 수직이다. 따라서 부 전기장의 방향과 주 전기장의 수평 성분의 방향과 일치한다. 결국 이웃하는 화소 전극(PE) 사이의 부 전기장은 액정 분자들의 경사 방향의 결정을 강 화하는 쪽으로 작용한다. 따라서 액정 제어력이 보다 강화되고 필요에 따라 부영역의 너비를 넓혀도 텍스처 증가로 인한 응답 속도 지연을 막을 수도 있다.

이와 같은 액정 표시 장치의 동작은 1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 되풀이되며, 모든 화소(PX)에 한 번씩 데이터 신호가 인가되면 한 프레임(frame)의 영상이 표시되는 것이다.

한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전").

이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 묶음의 화소에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전). 이 중에서, 점 반전 등의 경우에는 인접한 데이터선에 흐르는 데이터 전압의 극성이 반대이며 각 데이터선의 전압이 정극성과 부극성을 계속하여 왕복한다.

한편, 부화소와 데이터선의 연결 형태에 따라 데이터 구동부(500)에서의 극성 반전 패턴과 액정 표시판 조립체(300)의 화면에 나타나는 부화소 전압의 극성 반전 패턴이 다르게 나타난다. 아래에서는 데이터 구동부(500)에서의 반전을 구동부 반전(driver inversion)(또는 데이터선 반전)이라고 하고, 화면에 나타나는 부화소별 극성 반전을 겉보기 반전(apparent inversion)이라 한다.

그러면 도 6 및 도 7과 앞에서 설명한 도 4 및 도 5를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 반전 형태에 대하여 상세하게 설명한다.

도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 데이터 전압 및 게이트 신호의 파형도이다.

먼저 도 4 및 도 5에서 겉보기 반전은 1×1 점반전으로서 각 화소 전극(PE)의 제1 및 제2 부화소 전극(PEa-PEf) 전압은 극성이 반대이고, 행 방향 및 열 방향으로 이웃하는 부화소 전극(PEa-PEf) 전압의 극성도 서로 반대이다. 이때 구동부 반전은 행 반전, 1×1 점 반전, 2×1 점 반전 또는 열 반전일 수 있으며 이는 부화소 전극(PEa-PEf)과 데이터선의 배치를 바꿈으로써 가능하다.

이와 같이 하면, 서로 다른 화소 전극(PE)의 부화소 전극(PEa-PEf) 사이뿐만 아니라 하나의 화소(PE) 내의 두 부화소 전극(PEa-PEf) 사이에도 강한 측방향 전기장(lateral field)이 생겨 액정 분자들의 경사 방향을 결정하는 데 도움을 줄 뿐 아니라 응답 속도도 빨라진다. 따라서 대형, 예를 들면 40 인치 이상의 표시 장치의 경우에도 높은 투과율을 얻을 수 있으며 부영역의 너비도 30㎛ 이상으로 만들 수 있다.

특히 도 5에 도시한 화소 전극의 경우 간극(92)의 폭을 줄일 수 있어 개구율을 향상시킬 수 있다.

또한 한 화소 안에서 각 부화소가 다른 극성을 가지고 부화소 단위로 극성이 점반전되므로 기존의 화소 단위로 점반전되는 경우에 비해 특정 화소 단위로 반복되는 패턴(pattern)에서 나타날 수 있는 플리커(flicker) 현상이 나타나지 않는다.

도 6에 도시한 바와 같이, 데이터 전압(Vd)은 1H의 주기로 극성 반전한다. 이를 구동부 반전의 형태로 보면 2×1 점 반전 또는 2행 반전의 형태가 된다. 즉, 하나의 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압을 볼 때, 2개의 연속하는 데이터 전압마다 한 번씩 극성이 반전되는 형태가 된다. i번째 행의 제1 부화소(PXa)에 정극성(+)의 데이터 전압이 인가되고, i번째 행의 제2 부화소 전극(PXb)에는 부극성(-)의 데이터 전압이 인가된다. 다음, i+1번째 행의 제1 부화소 전극(PXa)에 부극성(-)의 데이터 전압이 인가되고, i+1번째 행의 제2 부화소 전극(PXb)에 정극성(+)의 데이터 전압이 인가된다. 이는 기존 반전신호(RVS)의 타이밍을 1/2H 만큼 이동시키면 간단히 구현된다.

이때 충분한 충전 시간 확보를 위해 i번째와 i+1번째 열의 제2 게이트선의 게이트 온 전압(Vg_i,b, Vg_i+1,b)은 1/2H 동안 인가되며 i번째, i+1 및 i+2번째 열의 제1 게이트선의 게이트 온 전압(Vg_i,a, Vg_i+1,a) 은 1H 동안 인가된다. 프레임 반전에서 부화소 전극(PEa-PEf)에 이전 프레임과 반대 극성이 충전되기 위해서는 충전 시간이 많이 필요하게 되므로 목표 데이터 전압에 빨리 도달하기 위한 충분한 충전 시간을 얻기 위해 제1 게이트선의 게이트 온 전압(Vg_i,a, Vg_i+1,a, Vg_i+2,a)의 인가 시간을 바로 앞 열의 제2 게이트선의 게이트 온 전압(Vg_i,b, Vg_i+1,b)의 인가 시간과 중첩(overlap)시킨다. 이 구동 방식은 i번째와 i+1번째 열의 제2 부화소(PXb)의 극성과 i+1번째와 i+2번째 열의 제1 부화소(PXa)의 극성이 각각 같기 때문에 가능하다.

도 7에 도시한 바와 같이, 제2 게이트선의 게이트 온 전압(Vg_i,b, Vg_i+1,b)의 인가 시작 시간을 앞으로 조금 당겨 인가하기 시작하면 1/2H보다 충전 시간이 길어지고, 제1 게이트선의 게이트 온 전압(Vg_i,a, Vg_i+1,a, Vg_i+2,a)도 1H를 유지하며 그만큼 앞으로 당겨져 인가가 시작된다. 이와 같이 하면 i번째와 i+1번째 열의 제2 부화소(PXb)도 이전 프레임과 반대 극성의 데이터 전압이 인가될 때 목표 데이터 전압 달성에 빠르게 도달하기 위한 충분한 충전 시간을 확보할 수 있다. 또한 앞서 충전된 제1 부화소(PXa)와 반대 극성의 데이터 전압이 인가되어 목표 전압의 충전까지의 지연(delay)이 생기는 것을 보상할 수 있다. 이렇게 하면 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb) 모두 충분한 충전 시간을 확보할 수 있다.

다음, 도 8을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극의 구조 및 반전 구동에 대하여 상세하게 설명한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극 및 공통 전극 절개부의 배치와 데이터 신호의 극성을 도시한 도면이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 각 화소 전극(PE)도 행 방향 및 열 방향으로 배열되어 있고, 서로 분리되어 있는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소 전극(PEc, PEd)을 포함한다. 또한 각 화소 전극(PEc, PEd)의 상단 및 하단 부근에는 한 쌍의 게이트선(G_ic-G_i+4,d)이 주로 가로로 뻗어 있다.

화소 전극(PE)의 각 부화소 전극(PEc, PEd)은 열 방향으로 인접해 있고 공통 전극(CE)의 절개부(70c, 70d)와 각각 마주한다.

각 부화소 전극(PEc, PEd)은 한 쌍의 두 번 꺾인 굴곡변 및 한 쌍의 가로변을 포함한다. 각 굴곡변은 서로 연결되어 W자 모양을 이루는 4개의 사선을 가지며 각 굴곡변의 양 끝은 각 가로변에 연결되어 있다. 굴곡변은 사선끼리 대략 직각으로 만나 이루어지므로 그 꺾인 각도는 대략 직각이다.

공통 전극(CE)의 절개부(70c, 70d)는 연속되는 굴곡부를 가지며 위아래로 형성되어 있다. 절개부(70a, 70b)의 굴곡부는 직각으로 만나는 한 쌍의 사선부로 이루어지고, 부화소 전극(PEc, PEd)의 굴곡변과 거의 평행하며, 부화소 전극(PEc, PEd)을 좌반부와 우반부로 이등분한다.

본 실시예에서 각 화소 전극(PE)의 제1 및 제2 부화소 전극(PEc, PEd)은 극성이 반대이다. i번째 게이트선(G_ic, G_id)과 연결된 화소 전극(PE)과 i+1번째 게이트선(G_i+1,c, G_i+1,d)과 연결된 화소 전극(PE)의 대응 부화소 전극(PEc, PEd)은 동일한 극성을 가진다. 그러나 i+2번째 게이트선(G_i+2,c, G_i+2,d)과 연결된 화소 전극(PE)의 대응 부화소 전극(PEc, PEd)은 그 반대 극성을 가진다. 다음 i+3번째 게이트선(G_i+3,c, G_i+3,d) 및 i+4번째 게이트선(G_i+4,c, G_i+4,d)과 연결된 화소 전극(PE)의 대응 부화소 전극(PEc, PEd)도 서로 동일한 극성을 갖는다. 이렇게 연속한 두 개의 열에 위치한 화소 전극(PE)의 대응 부화소 전극(PEc, PEd)은 같은 극성을 가지나 그 다음의 한 열에 위치한 화소 전극(PE)의 대응 부화소 전극(PEc, PEd)은 반대 극성을 가지며 다음 열에서도 계속 같은 식으로 반복된다. 이하, 이러한 반전 구동을 부 화소 전극(PEc, PEd) 단위의 2:1×1점 반전 구동이라 한다. 또는 두 개의 연속한 행의 데이터 전압의 극성이 같고, 다음 한 개 행의 데이터 전압의 극성은 그와 반대인 반전 구동을 할 수도 있으며 이는 2:1행 반전 구동이라 한다.

도 1a 내지 도 7에 도시한 액정 표시 장치의 많은 특징들이 도 8에 도시한 화소 전극 및 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.

다음, 도 9a 및 도 9b를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 전극 및 공통 전극 절개부의 구조에 대해 상세하게 설명한다.

도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극 및 공통 전극 절개부의 배치도이다.

도 9a 및 도 9b에 도시한 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE)의 절개부(70a-70d)의 구조는 도 4 및 도 8에 도시한 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE)의 절개부(70a-70d)의 구조와 거의 동일하다.

그러나 제2 부화소 전극(PEb, PEd)의 가로변 길이(Lb, Ld)는 제1 부화소 전극(PEa, PEc)의 가로변 길이(La, Lc)의 1배 내지 3배이며 따라서 면적도 대략 1배 내지 3배이다.

이렇게 하면, 앞에서 설명한 바와 같이 높은 전압을 인가 받는 제1 부화소 전극(PEa, PEc)의 면적을 제2 부화소 전극(PEb, PEd)의 면적보다 작게 하면 측면 감마 곡선을 정면 감마 곡선에 더욱 가깝게 할 수 있다. 특히 제1 및 제2 부화소 전극(PEa-PEd)의 면적비가 대략 1:2이면 측면 감마 곡선이 정면 감마 곡선에 더욱더 가깝게 되어 측면 시인성이 더욱 좋아진다.

그러면 도 10, 도 11 및 앞에서 설명한 도 1a 내지 도 4를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체에 대하여 상세하게 설명한다.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이고, 도 11은 도 10의 액정 표시판 조립체를 XI-XI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 10 및 도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시판 조립체는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수 쌍의 제1 및 제2 게이트선(gate line)(121a, 121b)과 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.

제1 및 제2 게이트선(121a, 121b)은 게이트 신호를 전달하고 주로 가로 방향으로 뻗으며, 각각 위쪽 및 아래쪽에 위치한다.

제1 게이트선(121a)은 아래로 돌출한 복수의 제1 게이트 전극(gate electrode)(124a)과 다른 층 또는 게이트 구동부(400)와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129a)을 포함한다. 제2 게이트선(121b)은 위로 돌출한 복수의 제2 게이트 전극(124b)과 다른 층 또는 게이트 구동부(400)와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129b)을 포함한다. 게이트 구동부(400)가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121a, 121b)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.

유지 전극선(131)은 공통 전압(Vcom) 등 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트 선(121a, 121b)과 거의 나란하게 뻗어 있다. 각 유지 전극선(131)은 제1 게이트선(121a)과 제2 게이트선(121b) 사이에 위치하며 인접한 게이트선(121a, 121b)과의 거리는 대략 동일하다. 각 유지 전극선(131)은 아래위로 확장된 복수 쌍의 제1 및 제2 유지 전극(storage electrode)(137a, 137b)을 포함한다. 그러나 유지 전극(137a, 137b)을 비롯한 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.

게이트 도전체(121a, 121b, 131)는 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. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트 도전체(121a, 121b, 131)는 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.

게이트 도전체(121a, 121b, 131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.

게이트 도전체(121a, 121b, 131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 제1 및 제2 섬형 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)는 각각 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b) 위에 위치한다.

제1 제2 반도체(154a, 154b) 위에는 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163a, 163b, 165b)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163b, 165b)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163b, 165b)는 쌍을 이루어 반도체(154b) 위에 배치되어 있고, 반도체(154a) 위에도 저항성 접촉 부재(163a)와 다른 섬형 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 쌍을 이루어 배치되어 있다.

반도체(154a, 154b)와 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165b)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.

저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165b) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수 쌍의 제1 및 제2 드레인 전극(drain electrode)(175a, 175b)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.

데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121a, 121b) 및 유지 전극선(131)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 각각 뻗어 U자형으로 굽은 복수 쌍의 제1 및 제2 소스 전극(source electrode)(173a, 173b)과 다른 층 또는 데이터 구동부(500)와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 구동부(500)가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.

제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 서로 분리되어 있고 데이터선(171)과도 분리되어 있다.

제1/제2 드레인 전극(175a/175b)은 제1/제2 게이트 전극(124a/124b)을 중심으로 제1/제2 소스 전극(173a/173b)과 마주한다.

제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 막대형인 한 쪽 끝 부분과 다른 쪽 끝의 확장부(177a, 177b)를 포함한다. 확장부(177a, 177b)는 한 모서리가 모따기된 대략 직사각형 모양이며, 유지 전극(137a, 137b)과 각각 중첩한다. 각 드레인 전극(175a, 175b)의 막대형 끝 부분은 소스 전극(137a, 137b)으로 일부 둘러싸여 있다.

제1/제2 게이트 전극(124a/124b), 제1/제2 소스 전극(173a/173b) 및 제1/제2 드레인 전극(175a/175b)은 제1/제2 반도체(154a/154b)와 함께 제1/제2 박막 트랜지 스터(thin film transistor, TFT)(Qa/Qb)를 이루며, 제1/제2 박막 트랜지스터(Qa/Qb)의 채널(channel)은 제1/제2 소스 전극(173a/173b)과 제1/제2 드레인 전극(175a/175b) 사이의 제1/제2 반도체(154a/154b)에 형성된다.

데이터 도전체(171, 175a, 175b)는 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터 도전체(171, 175a, 175b)는 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.

데이터 도전체(171, 175a, 175b) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.

저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165b)는 그 아래의 반도체(154a, 154b)와 그 위의 데이터 도전체(171, 175a, 175b) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 반도체(154a, 154b)에는 소스 전극(173a, 173b)과 드레인 전극(175a, 175b) 사이를 비롯하여 데이터 도전체(171, 175a, 175b)로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.

데이터 도전체(171, 175a, 175b) 및 노출된 반도체(154a, 154b) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또 는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 유기 절연물은 4.0 이하의 유전 상수를 가지는 것이 바람직하고, 감광성(photosensitivity)을 가질 수도 있다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154a, 154b) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.

보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182)과 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)의 확장부(177a, 177b)를 드러내는 복수 쌍의 접촉 구멍(185a, 185b)이 형성되어 있다. 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121a, 121b)의 끝 부분(129a, 129b)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(181a, 181b)이 형성되어 있다.

보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81a, 81b, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.

각 화소 전극(191)은 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)을 포함하며 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 절개부(91a, 91b)를 가지고 있다.

부화소 전극(191a, 191b)의 구조는 대개 앞에서 설명한 도 4에 도시한 부화소 전극(PEa, PEb)의 구조와 동일하다. 그러나 절개부(91a, 91b)가 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)의 오목한 굴곡변의 꼭지점에서 볼록한 굴곡변의 꼭지점을 향하여 대략 부화소 전극(191a, 191b)의 중심까지 뻗어 있다.

제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 각각 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 전기적으로 연결되어 있다.

제1/제2 부화소 전극(191a/191b)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3) 부분과 함께 제1/제2 액정 축전기(C_LCa/C_LCb)를 이루어 박막 트랜지스터(Qa/Qb)가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.

제1/제2 부화소 전극(191a/191b) 및 이와 연결된 제1/제2 드레인 전극(175a/175b)은 게이트 절연막(140)을 사이에 두고 제1/제2 유지 전극(137a)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩하여 제1/제2 유지 축전기(C_STa, C_STb)를 이룬다. 제1/제2 유지 축전기(C_STa/C_STb)는 제1/제2 액정 축전기(C_LCa/C_LCb)의 전압 유지 능력을 강화한다.

접촉 보조 부재(81a, 81b, 82)는 각각 접촉 구멍(181a, 181b, 182)을 통하여 게이트선(121a, 121b)의 끝 부분(129a, 129b) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81a, 81b, 82)는 게이트선(121a, 121b)의 끝 부분(129a, 129b) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.

다음, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)의 굴곡변에 대응하는 굴곡부(도시하지 않음)와 박막 트랜지스터에 대응하는 사각형 부분(도시하지 않음)을 포함할 수 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막고 화소 전극(191)과 마주하는 개구 영역을 정의한다.

기판(210) 및 차광 부재(220) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(230)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.

색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.

덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어지며 복수의 절개부(71a, 71b)를 가진다.

공통 전극(270)의 절개부(71a, 71b)는 굴곡점을 가지는 굴곡부, 굴곡부의 굴곡점에 연결되어 있는 중앙 가로부, 그리고 굴곡부의 양 끝에 연결되어 있는 한 쌍의 종단 가로부를 포함한다. 굴곡부는 부화소 전극(191a, 191b)의 굴곡변과 거의 평행하며, 화소 전극(191a, 191b)을 좌반부와 우반부로 이등분한다. 절개부(71a, 71b)의 중앙 가로부는 굴곡부와 둔각을 이루며 대략 부화소 전극(191a, 191b) 오른쪽 볼록한 굴곡변의 꼭지점을 향하여 뻗어 있다. 종단 가로부는 화소 전극(191a, 191b)의 가로변과 정렬되어 있으며 굴곡부와 둔각을 이룬다.

절개부(71a, 71b)의 수효는 설계 요소에 따라 달라질 수 있으며, 차광 부재 (220)가 절개부(71a, 71b)와 중첩하여 절개부(71a, 71b) 부근의 빛샘을 차단할 수 있다.

표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(11, 21)이 형성되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.

표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(12, 22)가 구비되어 있는데, 두 편광자(12, 22)의 편광축은 직교하며 부화소 전극(191a, 191b)의 굴곡변과 대략 45°의 각도를 이루는 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.

액정 표시 장치는 편광자(12, 22), 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.

절개부(71a, 71b)는 돌기(protrusion)(도시하지 않음)나 함몰부(depression)(도시하지 않음)로 대체할 수 있다. 돌기는 유기물 또는 무기물로 만들어질 수 있고 전기장 생성 전극(191, 270)의 위 또는 아래에 배치될 수 있다.

앞에서 설명한 액정 표시 장치의 동작에 대한 내용과 화소 전극의 극성 및 반전 구동에 대한 내용은 도 10 및 도 11에 도시한 액정 표시판 조립체 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다.

다음, 도 12, 도 13 및 앞에서 설명한 도 1a 내지 도 3, 그리고 도 8을 참고 로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체에 대하여 상세하게 설명한다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이고, 도 13은 도 12의 액정 표시판 조립체를 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시판 조립체는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(12, 22)를 포함한다.

본 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 층상 구조는 대개 도 10 및 도 11에 도시한 액정 표시판 조립체의 층상 구조와 동일하다.

하부 표시판(100)에 대하여 설명하자면, 절연 기판(100) 위에 복수 쌍의 제1 및 제2 게이트선(121c, 121d)과 복수의 유지 전극선(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다. 제1 및 제2 게이트선(121c. 121d)은 각각 제1 및 제2 게이트 전극(124c, 124d)과 끝 부분(129c, 129d)을 포함한다. 유지 전극선(131)은 복수 쌍의 제1 및 제2 유지 전극(137c, 137d)을 포함한다. 게이트 도전체(121c, 121d, 131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 제1 및 제2 돌출부(154c, 154d)를 포함하는 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있고, 그 위에는 돌출부(163d)를 가지는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165d)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165d) 위에는 복수의 데이터선(171)과 복수의 제1 및 제2 드레인 전극(175c, 175d)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다. 데이터선(171)은 복수의 제1 및 제2 소스 전극(173c, 173d)과 끝 부분(179c)을 포함하며, 드레인 전극(175c, 175d)은 확장부(177c, 177d)를 포함한다. 데이터 도전체(171, 175c, 175d) 및 노출된 반도체(154c, 154d) 부분 위에는 보호막(180)이 형성되어 있고, 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(181c, 181d, 182, 185c, 185d)이 형성되어 있다. 보호막(180) 위에는 제1 및 제2 부화소 전극(191c, 191d)을 포함하는 복수의 화소 전극(191)과 복수의 접촉 보조 부재(81c, 81d, 82)가 형성되어 있으며, 제1 및 제2 부화소 전극(191c, 191d)에는 각각 절개부(91c-93c, 91d-93d)가 형성되어 있다. 화소 전극(191), 접촉 보조 부재(81c, 81d, 82) 및 보호막(180) 위에는 배향막(11)이 형성되어 있다.

상부 표시판(200)에 대하여 설명하자면, 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220), 복수의 색필터(230), 덮개막(250), 절개부(71c, 71d)를 가지는 공통 전극(270), 그리고 배향막(21)이 형성되어 있다.

그러나 본 실시예에 따른 액정 표시판 조립체에서는 도 9 및 도 10에 도시한 액정 표시판 조립체와 비교할 때, 각 화소 전극(191)은 제1 및 제2 부화소 전극(191c, 191d)을 포함하며 제1 및 제2 부화소 전극(191c, 191d)은 W자 모양의 절개부(91c-93c, 91d-93d)를 가지고 있다.

부화소 전극(191c, 191d)의 구조는 대개 앞에서 설명한 도 8에 도시한 부화소 전극(PEc, PEd)의 구조와 동일하다. 즉, 각 부화소 전극(191c, 191d)의 모양은 전체적으로 90° 회전한 W자 모양이다. 그러나 절개부(91c-93c)가 제1 부화소 전극(191c)의 오목한 굴곡변의 꼭지점에서 볼록한 굴곡변의 꼭지점을 향하여 대략 부화소 전극(191c)의 중심까지 뻗어 있고, 절개부(91d-93d)가 제2 부화소 전극(191d)의 오목한 굴곡변의 꼭지점에서 볼록한 굴곡변의 꼭지점을 향하여 대략 부화소 전극(191d)의 중심까지 뻗어 있다.

공통 전극(270)의 각 절개부(71c, 71d)는 세 개의 굴곡점을 가지는 굴곡부, 각 굴곡점으로부터 뻗으며 굴곡부와 둔각을 이루는 세 개의 중간 가로부, 그리고 굴곡부의 양 끝 부분에 연결되어 있는 한 쌍의 굴곡부와 둔각을 이루면서 연결되어 있는 한 쌍의 종단 가로부를 포함한다.

절개부(71c, 71d)의 굴곡부는 부화소 전극(191c, 191d)의 굴곡변과 거의 평행하며, 부화소 전극(191c, 191d)을 좌반부 및 우반부로 이등분한다. 절개부(71c, 71d)의 가로부는 각 굴곡점에서 시작하여 굴곡부와 둔각을 이루며 대략 부화소 전극(191c, 191d) 오른쪽 볼록한 굴곡변의 꼭지점을 향하여 뻗어 있다. 종단 가로부는 화소 전극(191c, 191d)의 가로변과 정렬되어 있으며 굴곡부와 둔각을 이룬다.

또한, 반도체(154c, 154d)는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175c, 175d)을 따라 연장되어 선형 반도체(151)를 이루며, 저항성 접촉 부재(163d)는 데이터선(171)을 따라 연장되어 선형 저항성 접촉 부재(161)를 이룬다. 선형 반도체(151)는 데이터 도전체(171, 175c, 175d) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(161, 165d)와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가지고 있다.

이러한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에서는 데이터선(171)과 드레인 전극(175c, 175d), 반도체(151) 및 저항성 접촉 부재(161, 165d)를 한 번의 사진 공정으로 형성한다.

이러한 사진 공정에서 사용하는 감광막은 위치에 따라 두께가 다르며, 특히 두께가 작아지는 순서로 제1 부분과 제2 부분을 포함한다. 제1 부분은 데이터선(171)과 드레인 전극(175c, 175d)이 차지하는 배선 영역에 위치하며, 제2 부분은 박막 트랜지스터의 채널 영역에 위치한다.

위치에 따라 감광막의 두께를 달리하는 방법으로 여러 가지가 있을 수 있는데, 예를 들면 광마스크에 투광 영역(light transmitting area) 및 차광 영역(light blocking area) 외에 반투명 영역(translucent area)을 두는 방법이 있다. 반투명 영역에는 슬릿 패턴(slit pattern), 격자 패턴(lattice pattern) 또는 투과율이 중간이거나 두께가 중간인 박막이 구비된다. 슬릿 패턴을 사용할 때에는, 슬릿의 폭이나 슬릿 사이의 간격이 사진 공정에 사용하는 노광기의 분해능(resolution)보다 작은 것이 바람직하다. 다른 예로는 리플로우가 가능한 감광막을 사용하는 방법이 있다. 즉, 투광 영역과 차광 영역만을 지닌 통상의 노광 마스크로 리플로우 가능한 감광막을 형성한 다음 리플로우시켜 감광막이 잔류하지 않은 영역으로 흘러내리도록 함으로써 얇은 부분을 형성하는 것이다.

이와 같이 하면 한 번의 사진 공정을 줄일 수 있으므로 제조 방법이 간단해진다.

도 10 및 도 11에 도시한 액정 표시판 조립체의 많은 특징들이 도 12 및 도 13에 도시한 액정 표시판 조립체에도 적용될 수 있다.

다음, 도 14 내지 도 17b 및 앞에서 설명한 도 1a 내지 도 3, 그리고 도 5를 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체에 대하여 상세하게 설명한다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 표시판의 배치도이고, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 상부 표시판의 배치도이고, 도 16은 도 14의 하부 표시판과 도 15의 상부 표시판을 포함하는 액정 표시판 조립체의 배치도이고, 도 17a 및 도 17b는 각각 도 16의 액정 표시판 조립체를 XVIIa-VIIa 선 및 XVIIb-XVIIb'-XVIIb" 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 14 내지 도 17b를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체는 박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

먼저, 도 14, 도 16, 도 17a 및 도 17b를 참고로 하여 하부 표시판(100)에 대하여 상세하게 설명한다.

절연 기판(110) 위에 복수 쌍의 제1 및 제2 게이트선(121e, 121f)과 복수의 유지 전극선(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.

제1 및 제2 게이트선(121e, 121f)은 주로 가로 방향으로 뻗으며 각각 위쪽 및 아래쪽에 위치한다. 제1 게이트선(121e)은 위로 돌출한 복수의 제1 게이트 전극(124e)과 끝 부분(129e)을 포함하며, 제2 게이트선(121f)은 아래로 돌출한 복수 의 제2 게이트 전극(124f)과 끝 부분(129f)을 포함한다.

유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗으며 제1 및 제2 게이트선(121e, 121f) 사이에 위치하고 있다. 유지 전극선(131)은 제1 게이트선(121e)보다 제2 게이트선(121f)에 약간 더 가까우며, 인접한 두 개의 제1 게이트선(121e)과 거의 동일한 거리를 두고 있다. 각 유지 전극선(131)은 아래 위로 확장된 유지 전극(137)을 포함한다. 유지 전극(137)은 대략 직사각형이고 유지 전극선(131)에 대하여 대칭이다.

게이트 도전체(121e, 121f, 131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있고, 그 위에는 복수의 섬형 반도체(154e, 154f, 156, 157)가 형성되어 있다. 반도체(154e, 154f)는 각각 게이트 전극(124e, 124f) 위에 위치한다. 반도체(156, 157)는 게이트선(121e, 121f)과 유지 전극선(131)의 경계를 덮는다.

반도체(154e, 154f, 156) 위에는 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(163e, 163f, 165e, 165f, 166)가 형성되어 있으며 반도체(157) 위에도 섬형 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163e, 165e)와 저항성 접촉 부재(163f, 165f)는 각각 쌍을 이루어 반도체(154e, 154f) 위에 배치되어 있다.

저항성 접촉 부재(163e, 163f, 165e, 165f, 166) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171)과 복수 쌍의 제1 및 제2 드레인 전극(175e, 175f)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.

데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121e, 121f) 및 유지 전극선(131)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 및 제2 게이트 전극(124e, 124f) 을 향하여 뻗은 복수의 제1 및 제2 소스 전극(173e, 173f)과 넓은 끝 부분(179)을 포함한다.

제1 및 제2 드레인 전극(175e, 175f)은 서로 분리되어 있고 데이터선(171)과도 분리되어 있다.

제1/제2 드레인 전극(175e/175f)은 제1/제2 게이트 전극(124e/124f)을 중심으로 제1/제2 소스 전극(173e/173f)과 마주하는 막대형 끝 부분과 반대 쪽 끝에 있는 넓은 직사각형 모양의 확장부(177e/177f)를 포함한다. 확장부(177e/177f)는 유지 전극(137)과 중첩하며, 막대형 끝 부분은 제1/제2 게이트 전극(124e/124f)과 중첩하며 C자형으로 구부러진 제1/제2 소스 전극(173e/173f)으로 일부 둘러싸여 있다. 제2 드레인 전극(175f) 확장부(177f)의 면적은 제1 드레인 전극(175e) 확장부(177e)의 면적보다 작다.

제1/제2 게이트 전극(124e, 124f), 제1/제2 소스 전극(173e, 173f) 및 제1/제2 드레인 전극(175e, 175f)은 제1/제2 반도체(154e, 154f)와 함께 제1/제2 박막 트랜지스터(Qe/Qf)를 이루며, 제1/제2 박막 트랜지스터(Qe/Qf)의 채널은 제1/제2 소스 전극(173e, 173f)과 제1/제2 드레인 전극(175e, 175f) 사이의 제1/제2 반도체(154e, 154f)에 형성된다.

데이터 도전체(171, 175e, 175f) 및 노출된 반도체(154e, 154f) 위에는 보호막 (180)이 형성되어 있다.

보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179) 및 제1 및 제2 드레인 전극(175e, 175f)의 확장부(177e, 177f)를 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(182, 185e, 185f)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121e, 121f)의 끝 부분(129e, 129f)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181e, 181f)이 형성되어 있다.

보호막(180) 위에는 제1 및 제2 부화소 전극(191e, 191f)을 포함하는 복수의 화소 전극(191), 차폐 전극(shielding electrode)(88) 및 복수의 접촉 보조 부재(81e, 81f, 82)가 형성되어 있다.

화소 전극(191)의 구조는 대략 앞에서 설명한 도 5에 도시한 화소 전극(PE)의 구조와 동일하다. 그러나 각 화소 전극(191)은 네 모퉁이가 모따기되어 있는(chamfered) 대략 사각형 모양이며, 모따기된 빗변은 게이트선(121e, 121f)에 대하여 약 45도의 각도를 이룬다.

또한 제2 부화소 전극(191f)은 상부 사다리꼴부의 윗변 및 하부 사다리꼴부의 아래 변에서 오른쪽 변을 향하여 뻗은 절개부(93a-93c, 94a-94c)를 가지고 있다. 절개부(93a, 94a)와 절개부(93b, 94b) 사이로 게이트선(121f)이 지나간다. 또 제2 부화소 전극(191f)의 중앙 사다리꼴부는 가로부 및 이와 연결된 한 쌍의 사선부를 포함하는 중앙 절개부(91)를 갖는다. 중앙 절개부(91)의 가로부는 제2 부화소 전극(191f)의 가로 중심선을 따라 짧게 뻗으며, 한 쌍의 사선부는 가로부에서 제2 부화소 전극(191f)의 왼쪽 변을 향하여 뻗어 있으며 유지 전극선(131)에 대하여 약 45도의 각도를 이루고 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 간극(92)도 절개부라고 표현한다. 절개부(91-94c)는 유지 전극선(131)에 대하여 거의 반전 대칭(inversion symmetry)을 이루고 있으며, 이들은 게이트선(121e, 121f)에 대하여 약 45도의 각도를 이루며 서로 수직하게 뻗어 있다. 화소 전극(191)은 이들 절개부(91-94c)에 의하여 복수의 영역(partition)으로 분할된다.

따라서, 화소 전극(191)을 가로 방향으로 이등분하는 유지 전극선(131)을 중심으로 한 상반부와 하반부는 절개부(91-94c)에 의하여 각각 여섯 개의 영역으로 나누어진다.

이때, 영역의 수효 또는 절개부의 수효는 화소 전극(191)의 크기, 화소 전극(191)의 가로변과 세로 변의 길이 비, 액정층(3)의 종류나 특성 등 설계 요소에 따라서 달라질 수 있다.

제1 및 제2 부화소 전극(191e, 191f)은 각각 접촉 구멍(185e, 185f)을 통하여 제1및 제2 드레인 전극(175e, 175f)과 연결되어 있으며, 제1 및 제2 드레인 전극(175e, 175f))으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 한 쌍의 부화소 전극(191e, 191f)에는 하나의 입력 영상 신호에 대하여 미리 설정되어 있는 서로 다른 데이터 전압이 인가되는데, 그 크기는 부화소 전극(191e, 191f)의 크기 및 모양에 따라 설정될 수 있다. 또한 부화소 전극(191e, 191f)의 면적은 서로 다를 수 있다. 한 예로 제1 부화소 전극(191e)은 제2 부화소 전극(191f)에 비하여 높은 전압을 인가 받으며, 제2 부화소 전극(191f)보다 면적이 작다.

부화소 전극(191e, 191f)과 공통 전극(270)은 제1 및 제2 액정 축전기(C_LCe, C_LCf)를 이루며, 제1 및 제2 부화소 전극(191e, 191f) 및 이와 전기적으로 연결된 전극(177e, 177f)은 유지 전극(137)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩하여 유지 축전기(C_STe, C_STf)를 이룬다.

차폐 전극(88)은 데이터선(171)을 따라 뻗어 있는 세로부와 제1 게이트선(121e)을 따라 뻗어 있는 가로부를 포함하고 있는데, 세로부는 데이터선(171)을 완전히 덮고 있으며, 가로부는 게이트선(121e)의 경계선 안쪽에 위치한다.

차폐 전극(88)은 공통 전압(Vcom)을 인가 받으며 데이터선(171)과 화소 전극(191) 사이 및 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이에서 형성되는 전계를 차단하여 화소 전극(191)의 전압 왜곡 및 데이터선(171)이 전달하는 데이터 전압의 신호 지연이 줄어든다. 그러나 필요에 따라 이러한 차폐 전극(88)은 생략될 수도 있다.

접촉 보조 부재(81e, 81f, 82)는 각각 접촉 구멍(181e, 181f, 182)을 통하여 게이트선(121e, 121f)의 끝 부분(129e, 129f) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다.

다음, 도 15 내지 도 17b를 참고로 하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.

절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있으며, 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주보며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(225)를 가지고 있다. 이와는 달리 차광 부재(220)는 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터(Qe, Qf)에 대응하는 부분으로 이루어질 수도 있다. 그러나 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 박막 트랜지스터(Qe, Qf) 부근에서의 빛샘을 차단하기 위하여 다양한 모양을 가질 수 있다.

기판(210) 위에는 복수의 색필터(230)가 형성되어 있으며, 색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있으며 공통 전극(270)은 복수의 절개부(71, 72, 73, 74a, 74b, 75a, 75b, 76a, 76b) 집합을 가진다.

하나의 절개부(71-76b) 집합은 하나의 화소 전극(191)과 마주 보며 중앙 절개부(71, 72, 73), 상부 절개부(74a, 75a, 76a) 및 하부 절개부(74b, 75b, 76b)를 포함한다. 절개부(71-76b) 각각은 화소 전극(191)의 인접 절개부(91-94c) 사이 또는 절개부(91, 94a, 94b, 94c)와 화소 전극(191)의 모따기된 빗변 또는 왼쪽 변 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 절개부(71-76b)는 절개부(91-94c)와 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부를 포함한다.

상부 및 하부 절개부(74a-76b) 각각은 사선부와 가로부 및 세로부를 포함한다. 사선부는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변에서 위쪽 또는 아래쪽 변으로 화소 전극(191)의 상부 또는 하부 절개부(93a-94c)와 거의 나란하게 뻗는다. 가로부 및 세로부는 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(191)의 변을 따라 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이룬다.

중앙 절개부(71, 72)는 중앙 가로부, 한 쌍의 사선부 및 한 쌍의 종단 세로부를 포함한다. 중앙 가로부는 대략 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 짧게 뻗으며, 한 쌍의 사선부는 중앙 가로부의 끝에서 화소 전극(191)의 왼쪽 변을 향하여 각각 하부 및 상부 절개부(74a-76b)와 거의 나란하게 뻗는다. 종단 세로부는 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(191)의 왼쪽 변을 따라 중첩하면서 뻗으며 사선 부와 둔각을 이룬다.

절개부(73-76b)의 사선부에는 삼각형 모양의 노치(notch)가 형성되어 있다. 이러한 노치는 사각형, 사다리꼴 또는 반원형의 모양을 가질 수도 있으며, 볼록하게 또는 오목하게 만들 수도 있다. 이러한 노치는 절개부(71-76b)에 대응하는 영역 경계에 위치하는 액정 분자(3)의 배열 방향을 결정해준다.

절개부(71-76b)의 수효 및 방향 또한 설계 요소에 따라 달라질 수 있으며, 차광 부재(220)가 절개부(71~76b)와 중첩하여 절개부(71-76b) 부근의 빛샘을 차단할 수 있다.

표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(11, 21)이 도포되어 있고, 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(12, 22)가 구비되어 있다.

도 10 및 도 11에 도시한 액정 표시판 조립체의 많은 특징들이 도 14 내지 도 17b에 도시한 액정 표시판 조립체에도 적용될 수 있다.

본 발명의 구동 방법은 제1 및 제2 부화소 전극을 포함하는 여러 구조의 액정 표시 장치에도 적용할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 각 부화소 사이에 강한 측방향 전기장이 생성되므로 액정 분자들의 응답 속도가 빨라진다. 따라서 대형 표시 장치에 사용하여도 투과율을 높일 수 있고, 응답 속도 지연 없이 화소 전극의 폭도 늘일 수 있으며 개구율을 향상시킬 수 있다. 또한 한 화소 안에서 각 부화소가 다른 극성을 가지고 부화소 단위로 극성이 점반전하므로 특정 화소 단위로 반복되는 패턴(pattern)에서 나타날 수 있는 플리커(flicker) 현상이 나타나지 않아 화질 열화를 막을 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.

Claims

행렬 형태로 배열되어 있으며 제1 및 제2 부화소를 포함하는 복수의 화소,

상기 제1 부화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 신호를 전달하는 복수의 제1 게이트선,

상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 신호를 전달하는 복수의 제2 게이트선, 그리고

상기 제1 및 제2 게이트선과 교차하고 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선

을 포함하며,

상기 각 화소를 이루는 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소의 전압은 극성이 서로 반대이고 하나의 영상 정보로부터 얻어지며,

상기 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압의 극성은 n×1(n=1, 2,…) 점반전, n:m×1(m=1, 2,…) 점반전 또는 n행 반전하는

액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 부화소는 상기 제1 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 그리고 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 제1 부화소 전극을 포함하고,

상기 제2 부화소는 상기 제2 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 그리고 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 포함하는

액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 제1 및 제2 부화소 전극은 각각 안쪽 변 및 바깥 변을 포함하며, 상기 제1 및 제2 부화소 전극의 안쪽 변은 한 번 이상 꺾여 있고 서로 마주하고, 상기 제1 및 제2 부화소 전극의 바깥 변은 직사각형을 이루는 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 제1 부화소 전극은 서로 나란하며 적어도 한 번 이상 꺾인 한 쌍의 굴곡변을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 서로 나란하며 적어도 한 번 이상 꺾인 한 쌍의 굴곡변을 포함하는 액정 표시 장치.
행렬 형태로 배열되어 있으며 제1 및 제2 부화소를 포함하는 복수의 화소,

상기 제1 부화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 신호를 전달하는 복수의 제1 게이트선,

상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 신호를 전달하는 복수의 제2 게이트선, 그리고

상기 제1 및 제2 게이트선과 교차하고 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선

을 포함하며,

상기 각 화소를 이루는 상기 제1 부화소와 상기 제2 부화소에 인가되는 데이터 전압은 극성이 서로 반대이고 하나의 영상 정보로부터 얻어지며,

상기 제1 부화소는 상기 제1 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 제1 스위칭 소자 및 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어 있는 제1 부화소 전극을 포함하고, 상기 제1 부화소 전극은 서로 마주하는 한 쌍의 굴곡변을 가지며,

상기 제2 부화소는 상기 제2 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 제2 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 서로 마주하는 한 쌍의 굴곡변을 가지는

액정 표시 장치.
제5항에서,

상기 각 화소의 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 및 제2 게이트선과 평행한 방향으로 배열되어 있는 액정 표시 장치.
제5항에서,

상기 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압의 극성은 점반전, 열 반전 또는 행 반전하는 액정 표시 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,

상기 제2 부화소 전극의 면적과 상기 제1 부화소 전극의 면적은 서로 다른 액정 표시 장치.
제8항에서,

상기 제1 부화소 전극의 가로변 길이와 상기 제2 부화소 전극의 가로변 길이가 서로 다른 액정 표시 장치.
제9항에서,

상기 제2 부화소 전극의 가로변 길이는 상기 제1 부화소 전극의 가로변 길이의 1배 내지 3배인 액정 표시 장치.
제10항에서,

상기 제1 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 크기가 상기 제2 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 크기보다 큰 액정 표시 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,

상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제12항에서,

상기 공통 전극에 형성되어 있는 경사 방향 결정 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
제13항에서,

상기 경사 방향 결정 부재는 상기 제1 및 제2 부화소 전극을 가로지르며 상기 굴곡변과 실질적으로 평행한 굴곡부를 가지는 절개부를 포함하는 액정 표시 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,

상기 제1 및 제2 부화소 전극과 마주하며 제1 절개부를 가지는 공통 전극, 그리고

상기 데이터선과 제1 및 제2 게이트선 위에 형성되어 있는 절연막

을 더 포함하며,

상기 제1 및 제2 부화소 전극은 제2 절개부를 가지는,

액정 표시 장치.
제15항에서,

상기 제2 부화소 전극의 면적은 상기 제1 부화소 전극 면적의 1배 내지 3배 인 액정 표시 장치.
제16항에서,

상기 제1 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 크기는 상기 제2 부화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 크기보다 큰 액정 표시 장치.
행렬의 형태로 배열되어 있으며 제1 및 제2 부화소를 각각 포함하는 복수의 화소 및 상기 제1 및 제2 부화소에 연결되어 있는 복수의 제1 및 제2 게이트선과 복수의 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법으로서,

상기 데이터선에 제1 데이터 전압을 인가하는 단계,

상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제1 데이터 전압을 상기 제1 부화소에 전달하는 단계,

상기 데이터선에 상기 제1 데이터 전압과 극성이 반대인 제2 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고

상기 제2 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제2 데이터 전압을 상기 제2 부화소에 전달하는 단계

를 포함하며,

상기 제1 및 제2 데이터 전압은 하나의 영상 데이터로부터 생성되고 서로 다르며,

상기 제1 및 제2 데이터 전압의 극성은 n×1(n=1, 2,…) 점반전, n:m× 1(m=1, 2,…) 점반전 또는 n행 반전하는

액정 표시 장치의 구동 방법.
제18항에서,

상기 데이터선에 상기 제2 데이터 전압과 극성이 동일한 제3 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고

상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제3 데이터 전압을 상기 제1 부화소에 전달하는 단계

를 포함하며,

상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제3 데이터 전압을 상기 제1 부화소에 전달하는 단계는 상기 제2 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제2 데이터 전압을 상기 제2 부화소에 전달하는 단계와 중첩하는

액정 표시 장치의 구동 방법.
제18항에서,

상기 제2 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제2 데이터 전압을 전달하는 단계는 상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제2 데이터 전압을 전달하는 단계보다 긴 시간을 차지하는 액정 표시 장치의 구동 방법.