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KR102289275B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR102289275B1
KR102289275B1 KR1020150003670A KR20150003670A KR102289275B1 KR 102289275 B1 KR102289275 B1 KR 102289275B1 KR 1020150003670 A KR1020150003670 A KR 1020150003670A KR 20150003670 A KR20150003670 A KR 20150003670A KR 102289275 B1 KR102289275 B1 KR 102289275B1
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pixel electrode
electrode
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pixel
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KR1020150003670A
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정연학
남궁완
윤홍민
이호준
강필규
이승규
이윤석
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삼성디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 표시판, 상기 하부 표시판과 마주하는 상부 표시판, 상기 하부 표시판 및 상기 상부 표시판 사이에 위치하는 액정층, 상기 하부 표시판에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하는 돌출부, 및 상기 상부 표시판에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 일 화소는 상기 박막 트랜지스터가 위치하는 박막 트랜지스터 형성 영역 및 상기 화소 전극이 위치하는 표시 영역을 포함하고, 상기 돌출부는 상기 표시 영역의 테두리와 중첩한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선, 그리고 신호선에 구동 신호를 인가하여 표시판을 구동하는 구동부를 포함한다.
구동부는 표시판의 게이트선에 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)으로 이루어진 게이트 신호를 공급하기 위한 게이트 구동부, 표시판의 데이터선에 데이터 신호를 공급하기 위한 데이터 구동부, 데이터 구동부 및 게이트 구동부를 제어하기 위한 신호 제어부 등을 포함한다.
액정 표시 장치 중에서 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치는 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
수직 배향 방식 액정 표시 장치에서는 광시야각 확보가 중요한 문제이고, 이를 위해서 전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 형성하는 등의 방법을 사용한다. 절개부 및 돌기는 액정 분자가 기울어지는 방향(tilt direction)을 결정해 주므로, 이들을 적절하게 배치하여 액정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 시야각을 넓힐 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 표시 장치가 만곡되어 상하부 표시판이 미스 얼라인되는 경우에도, 발생하는 광학 손실을 최소화하고, 텍스처 발생을 억제시키고자 한다.
이상과 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하는 돌출부, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 및 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함하고, 일 화소는 상기 박막 트랜지스터가 위치하는 박막 트랜지스터 형성 영역 및 상기 화소 전극이 위치하는 표시 영역을 포함하며, 상기 돌출부는 상기 표시 영역의 테두리의 적어도 일부와 중첩하도록 위치한다.
상기 화소 전극은 복수의 십자 줄기부, 및 상기 십자 줄기부에서 사선으로 연장되는 미세 가지부를 포함하고, 상기 표시 영역은 상기 십자 줄기부마다 구분되는 복수의 부영역을 포함할 수 있다.
상기 돌출부는 상기 부영역의 테두리의 적어도 일부와 중첩할 수 있다.
상기 돌출부는 상기 테두리의 모서리에 위치하는 개구부를 포함할 수 있다.
상기 돌출부는 상기 테두리의 변에 위치하는 개구부를 포함할 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 십자 줄기부의 중심에 위치하는 통판부를 더 포함할 수 있다.
상기 통판부는 마름모 꼴일 수 있다.
상기 화소 전극 위에 위치하는 컬럼 스페이서를 더 포함하고, 상기 컬럼 스페이서와 상기 돌출부는 동일 층에 위치하며 동일 재질일 수 있다.
상기 돌출부의 높이는 상기 액정층의 높이보다 작을 수 있다.
상기 공통 전극은 통판 형일 수 있다.
상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 위에 위치하는 배향막을 더 포함하고, 상기 화소 전극 위에 위치하는 배향막은 반응성 메조겐(RM, Reactive Mesogen)을 더 포함할 수 있다.
상기 액정층은 반응성 메조겐(RM, Reactive Mesogen)을 포함하지 않을 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 곡면형일 수 있다.
이상과 같은 액정 표시 장치에 따르면 표시 장치가 만곡되어 상하부 표시판이 미스 얼라인되는 경우에도, 광학 손실을 최소화하고 텍스처 발생을 억제하여 향상된 표시 품질을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인접하는 두 화소의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극을 도시한 배치도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 액정 표시 장치의 인접하는 두 화소에 대한 배치도이다.
도 5 낸지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 인접하는 두 화소에 대한 배치도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소 일부에 대한 액정 분자 배열 이미지이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 일 화소 일부에 대한 액정 분자 배열 이미지이다.
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 표시 장치에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 영상을 표시하는 표시 패널(300), 표시 패널(300)을 구동하는 데이터 구동부(500), 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)를 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
표시 패널(300)은 복수의 게이트선(G1-Gn)과 복수의 데이터선(D1-Dm+1)을 포함한다. 복수의 게이트선(G1-Gn)은 가로 방향으로 연장되어 있으며, 복수의 데이터선(D1-Dm+1)은 복수의 게이트선(G1-Gn)과 절연되어 교차하면서 세로 방향으로 연장되어 있다. 또한, 복수의 데이터선(D1-Dm+1)의 사이에는 세로 방향으로 연장되어 있는 기준 전압선(V1-Vm)이 위치하고 있다. 기준 전압선(V1-Vm)도 게이트선(G1-Gn)과 절연되어 교차한다.
하나의 게이트선 및 하나의 데이터선은 하나의 화소(PX)와 연결되어 있다. 화소(PX)는 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 화소(PX)는 게이트선(G1-Gn)의 연장 방향인 가로 방향으로 길게 형성되어 있다. 이와 같은 가로형 화소(PX) 하나에는 박막 트랜지스터, 액정 커패시터 및 유지 커패시터를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터의 제어 단자는 하나의 게이트선(G1-Gn)에 연결되며, 박막 트랜지스터의 입력 단자는 하나의 데이터선(D1-Dm+1)에 연결되며, 박막 트랜지스터의 출력 단자는 액정 커패시터의 일측 단자(화소 전극) 및 유지 커패시터의 일측 단자에 연결될 수 있다. 액정 커패시터의 타측 단자는 공통 전극에 연결되며, 유지 커패시터의 타측 단자는 유지 전압(Vcst)을 인가 받을 수 있다. 실시예에 따라서는 박막 트랜지스터의 채널층은 비정질 실리콘, 폴리 실리콘 또는 산화물 반도체일 수 있다. 기준 전압선(V1-Vm)은 화소(PX)에 기준 전압을 제공한다. 기준 전압은 시간에 따라서 변하지 않는 전압 레벨을 가진다. 하지만, 실시예에 따라서 기준 전압은 변하는 전압 레벨을 가질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 하나의 데이터선은 좌우에 위치하는 화소(PX)와 번갈아 연결되어 있다. 즉, 첫번째 행에서 우측에 위치하는 화소(PX)와 연결되면, 두번째 행에서는 좌측에 위치하는 화소(PX)와 연결되며, 세번째 행에서는 다시 우측에 위치하는 화소(PX)와 연결된다. 한편, 하나의 게이트선은 한 행의 화소(PX) 전체와 연결되어 있다.
이와 같은 구조에 의하면 하나의 화소열에 속하는 홀수번째 화소와 짝수번째 화소는 서로 다른 데이터선에 연결되어 있으며, 데이터선(D1-Dm+1)이 한 프레임 동안 동일한 극성의 데이터 전압을 인가하는 경우에도 화소(PX)에 표시되는 극성 반전은 도트 반전으로 나타내게 된다.
데이터선(D1-Dm+1)은 화소열의 수(m)보다 하나 더 많은 개수를 가질 수 있다. 도 1의 실시예에서 첫번째 데이터선(D1)의 좌측에는 화소열이 존재하지 않아 우측에 위치하는 화소열과만 번갈아 연결되어 있으며, m+1번째 데이터선(Dm+1)은 우측에 화소열이 존재하지 않아 좌측에 위치하는 화소열과만 번갈아 연결되어 있을 수 있다.
신호 제어부(600)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(input data) 및 이의 제어 신호, 예를 들어 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클럭 신호(MCLK), 및 데이터 인에이블 신호(DE) 등에 응답하여 액정 표시 패널(300)의 동작 조건에 적합하게 처리한 후, 영상 데이터(DAT), 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 클록 신호를 생성하여 출력한다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(Von)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV) 및 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 등을 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(DAT)의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm+1)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(TP) 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(300)의 복수의 게이트선(G1-Gn)은 게이트 구동부(400)와 연결되어 있으며, 게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터 인가된 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라서 게이트 온 전압(Von)이 순차적으로 인가된다.
게이트선(G1-Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되지 않는 구간에는 게이트 오프 전압(Voff)이 인가된다.
표시 패널(300)의 복수의 데이터선(D1-Dm+1)은 데이터 구동부(500)와 연결되어 있으며, 데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터 데이터 제어 신호(CONT2) 및 영상 데이터(DAT)를 전달받는다. 데이터 구동부(500)는 계조 전압 생성부(도시하지 않음)에서 생성된 계조 전압을 이용하여 영상 데이터(DAT)를 데이터 전압으로 변환하고 이를 데이터선(D1-Dm+1)으로 전달한다. 데이터 전압은 양의 극성의 데이터 전압과 음의 극성의 데이터 전압을 포함한다. 양의 극성의 데이터 전압과 음의 극성의 데이터 전압은 프레임, 행 또는 열을 기준으로 교대로 인가되어 반전 구동한다. 이러한 반전 구동은 동영상을 표시하거나 정지 영상을 표시하거나 모두 적용된다.
실시예에 따라서는 도 1에서 도시하고 있지 않은 다양한 화소 연결 구조를 가질 수도 있다.
이하에서는 도 2를 통하여 인접하는 두 개의 화소(PX)의 구조를 개략적으로 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인접하는 두 개의 화소의 개략도이다.
본 발명의 실시예에 따른 화소(PX)는 가로 방향으로 길게 형성된 가로형 화소이다. 또한, 화소(PX)는 크게 박막 트랜지스터 형성 영역(TA)과 표시 영역(DA)를 포함한다. 표시 영역(DA)에는 화소 전극이 위치하고, 표시 영역(DA)에 위치하는 액정 분자를 통하여 화상을 표시한다. 박막 트랜지스터 형성 영역(TA)은 표시 영역(DA)의 화소 전극에 인가할 전압을 전달하는 박막 트랜지스터 등의 소자 및 배선이 형성되어 있다.
도 2의 실시예에 따른 화소(PX)는 표시 영역(DA)의 중앙을 따라서 세로 방향으로 기준 전압선(V)이 위치하고 있다. 또한, 하나의 화소 영역(PX1, PX2)의 화소 전극은 2행으로 배열되어 있는 제1 부화소 영역(PXa)과 제2 부화소 영역(PXb)을 가진다.
제1 부화소 영역(PXa)과 제2 부화소 영역(PXb)은 각각 6개의 부영역을 포함한다. 각 부영역은 도 2에서 점선으로 구분되어 있다. 즉, 하나의 화소(PX1, PX2)는 총 12개의 부영역을 포함한다. 또한, 기준 전압선(V)은 12개의 부영역을 반으로 나누면서 위치하고 있다. 즉, 기준 전압선(V)은 제1 부화소 영역(PXa)과 제2 부화소 영역(PXb)의 중앙을 가로지르면서 위치하고 있다.
각각의 부영역은 하나의 십자 줄기부를 포함하는바, 십자 줄기부를 기준으로 부영역을 구분할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예는 일 화소가 12개의 부영역을 포함하는 실시예에 대해 설명하였으나 이에 제한되지 않고 복수의 부영역을 포함하는 어떠한 실시예도 가능함은 물론이다.
또한, 제1 부화소 영역(PXa)과 제2 부화소 영역(PXb) 각각은 6개의 부영역에 대응하는 6개의 단위 전극(UP)을 포함하고 있다. 여기서, 제2 부화소 영역(PXb)의 단위 전극(UP)의 면적은 제1 부화소 영역(PXa)의 단위 전극의 면적과 같거나 클 수 있다. 이때, 제2 부화소 영역(PXb)에 인가되는 전압은 제1 부화소 영역(PXa)에 인가되는 전압보다 낮을 수 있다.
또한, 게이트선(121)은 인접하는 두 개의 화소(PX1, PX2) 사이에 가로 방향으로 뻗어 있다. 구체적으로, 게이트선(121)은 하나의 화소(PX1)의 제2 부화소 영역(PXb)과 인접하는 다른 화소(PX2)의 제1 부화소 영역(PXa) 사이에 가로 방향으로 뻗어 있다.
이하에서는 도 3을 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(PX)에서 화소 전극 및 기준 전압선(V)의 구조를 살펴본다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극을 도시한 배치도이다.
하나의 화소(PX) 내에 위치하는 화소 전극은 제1 부화소의 화소 전극인 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소의 화소 전극인 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 각각 6개의 부영역에 대응하는 6개의 단위 화소 전극(UP)을 포함하며, 각 단위 화소 전극(UP)은 십자 줄기부(198)와 십자 줄기부(198)로부터 사선으로 연장된 복수의 미세 가지부(199)를 포함한다. 복수의 미세 가지부(199)는 가로 방향 또는 세로 방향에 대하여 45도 각도를 가질 수 있으며, 40도 이상 50도 이하의 각도로 형성될 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 6개의 단위 화소 전극은 연장부를 통하여 서로 연결되어 있다. 도 3의 실시예에서는 십자 줄기부(198)가 단위 화소 전극이 형성되는 영역의 변과 접하도록 형성되어 있다.
단위 화소 전극(UP)의 연장부는 십자 줄기부(198)에서 연장될 수 있다. 연장부에 의하여 연결되는 6개의 단위 화소 전극(UP)은 서로 동일한 전압을 인가받는다. 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 내에 속하는 각각의 단위 화소 전극은 서로 연장부를 통하여 연결되어 있으며, 다른 화소 전극(191a, 191b)에 속하는 단위 화소 전극(UP)과는 분리되어 있다.
단위 화소 전극(UP)이 위치하는 하나의 부영역 영역의 상부 공통 전극은 통판 형태로 형성되어 있으며, 개구 영역을 포함하지 않는 면형이다.
기준 전압선(V; 178)은 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 중앙을 가로지르면서 위치하고 있다
이와 같은 화소 전극, 공통 전극, 및 기준 전압선의 구조를 가지는 화소의 전체 구조를 도 4를 통하여 살펴본다.
도 4는 도 3의 실시예에 따른 화소의 상세 구조를 도시한 도면으로, 본 발명의 일 실시예 따른 액정 표시 장치의 인접하는 두 화소에 대한 배치도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판과 상부 표시판, 그리고 이들 두 표시판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.
먼저 하부 표시판에 대하여 설명하면, 하부 기판 위에 복수의 게이트선(121)이 위치한다.
게이트선(121)은 복수의 화소 전극(191) 사이에 가로 방향으로 길게 뻗어 있으며, 게이트선(121)에서 상부로 돌출되어 연장되어 있는 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 및 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b) 및 제3 게이트 전극(124c)은 게이트선(121)에서 상부를 향하여 연장되다가 확장되어 제3 게이트 전극(124c)이 위치하고, 제3 게이트 전극(124c)에서 다시 연장되어 제1 게이트 전극(124a)과 제2 게이트 전극(124b)이 위치하고 있다. 제1 게이트 전극(124a)과 제2 게이트 전극(124b)은 하나의 확장된 영역에 형성될 수도 있다. 또한, 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗는 본선에서 주기적으로 굴곡되어 있는 굴곡부를 포함할 수 있다.
게이트선(121) 위에 게이트 절연막이 위치하고, 그 위이며, 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b) 및 제3 게이트 전극(124c)의 위에 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c)가 각각 위치한다.
제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c) 위 및 게이트 절연막의 위에는 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c), 그리고 기준 전압선(178)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며, 하부 기판 위에서 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 데이터선(171)은 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 각각 뻗은 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함한다.
기준 전압선(178)은 데이터선(171)과 대체로 평행한 본선(178a)과 본선(178a)으로부터 뻗어 나와 게이트선(121)에 대체로 평행한 가지부(178b)를 포함할 수 있다. 가지부(178b)는 표시 영역의 외곽을 따라서 박막 트랜지스터 형성 영역(TA)까지 연장되어 있으며, 가지부(178b)의 한 쪽 끝 부분은 제3 드레인 전극(175c)을 이룬다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 소스 전극(173a)과 마주하고, 제2 드레인 전극(175b)은 제2 소스 전극(173b)과 마주하고, 제3 드레인 전극(175c)은 제3 소스 전극(173c)과 마주한다. 제3 소스 전극(173c)은 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 박막 트랜지스터를 형성하고, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 박막 트랜지스터를 형성하며, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터를 형성한다. 즉, 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터는 소스 전극을 통하여 데이터 전압이 인가되지만, 제3 박막 트랜지스터는 소스 전극을 통하여 기준 전압이 인가되고 있다.
데이터 도전체 위에는 보호막이 위치하고 있고, 그 위에는 화소 전극(191)이 위치한다.
하나의 화소 전극은 도 3에서 살펴본 바와 같이 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다.
제1 박막 트랜지스터의 제1 드레인 전극(175a)는 제1 부화소 전극(191a)과 제1 접촉 구멍(185a)를 통하여 연결되어 있다.
제2 박막 트랜지스터의 제2 드레인 전극(175b)은 제2 부화소 전극(191b)과 제2 접촉 구멍(185b)를 통하여 연결되어 있다.
다음, 화소 전극(191a, 191b) 위에 돌출부(260)가 위치한다. 돌출부(260)는 화소 전극(191a, 191b)의 테두리인 표시 영역의 테두리를 따라서 위치하거나 일 화소 내에서 단위 전극(UP)의 테두리를 따라 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 돌출부(260)의 높이는 상부 표시판과 하부 표시판 사이의 액정층의 높이보다 작게 형성될 수 있다.
표시 영역 또는 단위 전극의 테두리를 따라 형성되는 돌출부(260)는 표시 영역 또는 단위 전극의 테두리에 위치하는 액정 분자의 배열을 제어하여 보다 나은 액정 제어력을 제공할 수 있다. 특히, 미세 가지부(199)에 의해 제어되는 액정 분자와 동일한 방향으로 액정 분자를 제어할 수 있다.
본 명세서는 돌출부가 표시 영역의 테두리 및 기준 전압선과 중첩하는 실시예에 대해 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 단위 전극의 테두리에 대해 독립적으로 선택하여 형성될 수 있음은 물론이다.
또한 본 발명의 실시예는 화소 전극(191a, 191b) 위에 위치하는 컬럼 스페이서(미도시)를 더 포함한다. 컬럼 스페이서는 높이에 따라 상부 표시판과 하부 표시판 사이의 갭을 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 컬럼 스페이서(CS)는 돌출부(260)와 동일한 재질로서, 동일 공정을 통해 형성될 수 있다. 따라서 컬럼 스페이서와 돌출부는 동일한 층에 위치할 수 있다.
다음으로 도시하지는 않았으나, 상부 표시판에 대하여 설명하면, 상부 표시판은 상부 기판 위에 색필터(color filter) 및 차광 부재(light blocking member)가 위치할 수 있다.
차광 부재는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막을 수 있다. 차광 부재는 데이터선(171), 게이트선(121), 그리고 박막 트랜지스터의 대부분을 가릴 수 있다.
색필터는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색 중 하나를 표시할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 차광 부재와 색필터 중 적어도 하나는 하부 표시판에 위치할 수 있다.
색필터 및 차광 부재 위에는 덮개막(overcoat)이 위치하고, 덮개막 위에는 상부 공통 전극이 위치한다. 공통 전압(Vcom)을 인가 받는 상부 공통 전극은 도 3에서 설명한 바와 같이 통판 형으로 형성될 수 있다.
하부 표시판과 상부 표시판 사이에 위치하는 액정층은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자를 포함한다. 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 대체로 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다. 액정층은 반응성 메조겐(RM, Reactive Mesogen)을 포함하지 않을 수 있다.
도시하지 않았으나, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극 및 공통 전극 위에 위치하는 제1 배향막 및 제2 배향막을 각각 포함한다.
이때 제1 배향막과 제2 배향막은 서로 다를 수 있으며, 일례로써 화소 전극 위에 위치하는 배향막은 반응성 메조겐(RM, Reactive Mesogen)을 더 포함할 수 있다.
본 명세서는 색필터 및 차광 부재가 상부 표시판에 위치하는 실시예에 대해 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 색필터 및 차광 부재 중 어느 하나가 하부 표시판에 위치하거나 색필터 및 차광 부재 모두 하부 표시판에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 곡면형일 수 있으며, 이에 따라 상하부 표시판이 미스얼라인 될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면 상부 표시판에 위치하는 공통 전극은 통판형으로 형성되고, 하부 표시판에는 액정 분자의 배열을 보조하는 돌출부가 위치하는바, 미스 얼라인에 의해서도 액정 분자 배열의 제어가 용이하다. 따라서, 텍스처 발생을 억제할 수 있으며 보다 향상된 표시 품질의 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 다른 실시예에 대해 살펴본다. 도 5 낸지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 인접하는 두 화소에 대한 배치도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 돌출부의 형상, 배치 등을 제외하고 본 발명의 일 실시예와 동일한바, 동일 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
우선 도 5를 살펴보면, 화소 전극(191a, 191b) 위에 돌출부(260)가 위치한다. 돌출부(260)는 화소 전극(191a, 191b)의 테두리인 표시 영역의 테두리를 따라서 위치하거나 일 화소 내에서 단위 전극(UP)의 테두리를 따라 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 돌출부(260)는 상기 테두리의 모서리에 위치하는 개구부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 표시 영역 또는 단위 전극의 테두리를 따라 형성되는 돌출부(260)는 사각 평면 형태를 가질 수 있으며, 사각 형태에서 모서리가 개방되도록 형성될 수 있다. 액정 표시 장치의 제조 과정에서, 개구부를 통해 액정 분자의 이동이 용이할 수 있기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따른 돌출부(260)의 높이는 상부 표시판과 하부 표시판 사이의 액정층의 높이보다 작게 형성될 수 있다.
표시 영역 또는 단위 전극의 테두리를 따라 형성되는 돌출부(260)는 표시 영역 또는 단위 전극의 테두리에 위치하는 액정 분자의 배열을 제어하여 보다 나은 액정 제어력을 제공할 수 있다. 특히, 미세 가지부(199)에 의해 제어되는 액정 분자와 동일한 방향으로 액정 분자를 제어할 수 있다.
본 명세서는 돌출부가 표시 영역의 테두리 및 기준 전압선과 중첩하는 실시예에 대해 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 단위 전극의 테두리에 대해 독립적으로 선택하여 형성될 수 있음은 물론이다.
다음, 도 6을 살펴보면, 도 5의 다른 실시예와는 달리 돌출부(260)가 표시 영역 또는 부영역을 따라 형성된 사각 형상 테두리의 변에 위치하는 개구부를 포함할 수 있다.
돌출부(260)가 표시 영역 또는 부영역의 테두리를 따라 형성되는 경우 사각 평면 형상을 가질 수 있는데, 이때 사각 평면 형상의 변이 개방되도록 제거될 수 있다. 개구부는 액정 표시 장치의 제조 공정 중에 액정 분자의 이동을 용이하게 하며, 모서리에 위치하는 돌출부(260)를 통해 액정 분자의 제어를 도울 수 있다.
다음, 도 7을 살펴보면, 화소 전극(191)은 하나의 화소(PX) 내에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 각각 6개의 도메인에 대응하는 6개의 단위 화소 전극(UP)을 포함하며, 각 단위 화소 전극(UP)은 통판부(197)과 통판부(197)의 일 변으로부터 바깥쪽으로 뻗는 복수의 미세 가지부(199)를 포함한다. 복수의 미세 가지부(199)는 가로 방향 또는 세로 방향에 대하여 45도 각도를 가질 수 있으며, 40도 이상 50도 이하의 각도로 형성될 수 있다. 또한, 통판부(197)의 일 변과 미세 가지부(199)는 직교할 수 있다. 통판부(197)의 가장자리 변에 의한 프린지 필드를 통해 액정 제어력이 강화되어 액정 표시 장치의 투과율을 더욱 높일 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 6개의 단위 화소 전극은 연장부를 통하여 서로 연결되어 있다. 도 7의 실시예에서는 통판부(197)의 크기가 단위 화소 전극이 형성되는 영역의 변과 접하도록 형성되어 있지만, 통판부(197)이 이보다 작을 수 있으며, 이 때, 통판부(197)의 모서리에 미세 가지부(199)가 위치할 수도 있다. 단위 화소 전극(UP)의 연장부는 통판부(197)에서 연장되거나 미세 가지부(199)에서 연장될 수도 있다. 연장부에 의하여 연결되는 6개의 단위 화소 전극(UP)은 서로 동일한 전압을 인가 받는다. 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 내에 속하는 각각의 단위 화소 전극은 서로 연장부를 통하여 연결되어 있으며, 다른 화소 전극(191a, 191b)에 속하는 단위 화소 전극(UP)과는 분리되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 공통 전극(270) 역시 통판형으로 형성되며, 별도의 패턴 또는 슬릿을 포함하지 않는다.
기준 전압선(V; 178)은 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)의 중앙을 가로 지르면서 위치하고 있다
다음, 화소 전극(191a, 191b) 위에 돌출부(260)가 위치한다. 돌출부(260)는 화소 전극(191a, 191b)의 테두리인 표시 영역의 테두리를 따라서 위치하거나 일 화소 내에서 단위 전극(UP)의 테두리를 따라 위치할 수 있으며, 전술한 다양한 실시예에 따른 돌출부(260)가 제한 없이 위치할 수 있다.
이상에서는 도 7에 도시된 화소 전극의 형상을 설명하였으나 이에 제한되지 않고 다양한 화소 전극 형상이 가능함은 물론이다.
이하에서는 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 배열 이미지를 살펴본다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소 일부에 대한 액정 분자 배열 이미지이고, 도 9 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 일 화소 일부에 대한 액정 분자 배열 이미지이다.
우선 도 8을 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따라 십자 줄기부, 이로부터 연장된 복수의 미세 가지부 및 이의 테두리를 둘러싼 돌출부를 포함하는 부영역의 액정 분자 배열 이미지이다.
이를 살펴보면, 미세 가지부를 따라 액정 분자가 배열됨은 물론, 돌출부 부근에 위치하는 액정 분자 역시 미세 가지부에 의해 배열되는 방향으로 액정 분자가 배열됨을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면 액정 분자들이 미세 가지부의 연장 방향에 따라 배열되고, 돌출부에 의해 미세 가지부의 영향력이 약해지는 부영역의 테두리에 위치하는 액정 분자들 역시 동일 방향으로 배열됨을 알 수 있다.
다음, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 돌출부의 높이가 0.5μm인 경우에 대한 액정 분자 배열 이미지이고, 도 10은 돌출부의 높이가 1.0 μm인 경우에 대한 액정 분자 배열 이미지이며, 도 11은 돌출부의 높이가 1.5 μm인 경우에 대한 액정 분자 배열 이미지이다.
도 9 내지 도 11을 살펴보면 십자 줄기부를 중심으로 미세 가지부의 연장 방향에 따라 액정 분자들이 배열되며, 특히 일 부영역의 테두리에 위치하는 돌출부에 의해 테두리 부근에 위치하는 액정 분자들이 십자 줄기부 및 미세 가지부 방향으로 배열되어 있음을 알 수 있다.
즉, 도 9 내지 도 11에 나타난 바와 같이, 돌출부에 의한 액정 분자 배열 방향이 미세 가지부 및 십자 줄기부에 의한 액정 분자 배열 방향과 동일하여, 돌출부를 통해 부영역의 테두리에서 보다 효과적인 액정 제어가 가능함을 알 수 있다.
정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상부 표시판에 위치하는 공통 전극이 통판으로 형성되는 경우에도, 하부 표시판에 위치하는 돌출부를 통해 효과적인 액정 분자의 제어가 가능하다. 따라서 이를 통해 향상된 표시 품질의 액정 표시 장치를 제공할 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.
121: 게이트선 124: 게이트 전극
154: 반도체 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
178: 기준 전압선 191: 화소 전극
198: 중앙 전극 199: 미세 가지부
400: 게이트 구동부

Claims (14)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 위치하는 돌출부,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판,
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 및
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    일 화소는 상기 박막 트랜지스터가 위치하는 박막 트랜지스터 형성 영역 및 상기 화소 전극이 위치하는 표시 영역을 포함하며,
    상기 돌출부는 상기 표시 영역의 테두리의 적어도 일부와 중첩하도록 위치하고,
    상기 화소 전극은 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하며,
    상기 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극 각각은 적어도 2 이상의 십자 줄기부를 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극은 각각의 십자 줄기부를 가지는 복수의 부영역을 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 복수의 부영역의 경계를 따라 연장되는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극 및 상기 제2 부화소 전극 각각은 상기 십자 줄기부에서 사선으로 연장되는 미세 가지부를 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 돌출부는 상기 부영역의 테두리의 적어도 일부와 중첩하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 돌출부는 상기 테두리의 모서리에 위치하는 개구부를 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 돌출부는 상기 테두리의 변에 위치하는 개구부를 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 화소 전극은,
    상기 십자 줄기부의 중심에 위치하는 통판부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 통판부는 마름모 꼴인 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 화소 전극 위에 위치하는 컬럼 스페이서를 더 포함하고,
    상기 컬럼 스페이서와 상기 돌출부는 동일 층에 위치하며 동일 재질인 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 돌출부의 높이는 상기 액정층의 높이보다 작은 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 공통 전극은 통판 형인 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 위에 위치하는 배향막을 더 포함하고,
    상기 화소 전극 위에 위치하는 배향막은 반응성 메조겐(RM, Reactive Mesogen)을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 액정층은 반응성 메조겐(RM, Reactive Mesogen)을 포함하지 않는 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 곡면형인 액정 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 돌출부는
    가로 방향을 따라 연장되는 제1 부분, 및
    세로 방향을 따라 연장되는 제2 부분을 포함하고,
    평면상 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 연속적으로 연결된 액정 표시 장치.
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