JP2012032779A - 複数のドメインを有する単位画素が形成される液晶表示パネル及びこれを製造する光学マスク - Google Patents

Abstract

【課題】複数のドメインを有する単位画素が形成される液晶表示パネル及びこれを製造する光学マスクを提供する。
【解決手段】単位画素を含む液晶表示パネルであって、上記単位画素は、第１の配向膜を有する第１の基板と、上記第１の配向膜から離隔し対向する第２の配向膜を有する第２の基板と、上記第１の配向膜と上記第２の配向膜間に介在する液晶層と、隣接した複数のドメインと、上記隣接した複数のドメイン間を定義するドメイン境界領域と、上記ドメイン境界領域に隣接する正常輝度領域とを有し、上記ドメイン境界領域内の上記第１の配向膜又は上記第２の配向膜のプレチルト角は、上記正常輝度領域内の上記第１の配向膜又は上記第２の配向膜のプレチルト角より大きい。
【選択図】図６Ｂ

Description

本発明は、複数のドメインを有する単位画素が形成される液晶表示パネル及びこれを製造する光学マスクに関し、特に、光配向工程技術で製造される液晶表示パネル及びこれを製造する光学マスクに関する。

液晶表示モジュールは、電場に従って液晶層での液晶分子の配列が変化し、映像が表示される液晶表示パネル、光を液晶表示パネルに供給するバックライトアセンブリ、及び液晶表示パネル及びバックライトアセンブリが固定される場合を含む。

液晶表示パネルは、液晶層と、液晶層を介在する１対の基板及び基板の外面に付着される１対の偏光板とから構成される。液晶表示パネル上に表示される映像が様々な方向でも同一の表示品質を有するようにすることが好ましい。このために様々な方法が試みられてきた。例えば、液晶分子が基板に垂直に配向される垂直配向（Vertical Alignment；ＶＡ）モード及び液晶分子が基板に水平に配向されるＰＬＳ（Plane to Line Switching）モードが開発されてきた。これらの液晶分子が様々な方向でも類似の屈折率異方性特性を有するため、ＶＡ及びＰＬＳモード液晶表示は、広い視野角を有する。

より向上した視野角の特性のために、液晶分子が様々な方向に対しても類似の傾斜を有するように金属配線のパターン、有機膜のスリット又は突起などを単位画素に形成させる。しかしながら、上記パターン、スリット又は突起は、液晶分子がフリンジフィールド（fringe field）の影響を受けるために、バックライトアセンブリで提供される光が単位画素を通過する領域の比率である開口率が減少する問題点がある。ここで使用する用語‘単位画素’は、液晶表示パネルの基本色を示す画素を意味する。

一方、液晶分子は、同一の電位に対して常に同一の配列を保持することが要求され、このために、プレチルト（Pretilt）を基板の配向膜に形成することにより液晶分子の中で基板に近く位置した液晶分子の方向及び傾斜を固定する。配向膜のプレチルトは、ラビング布を基板に予め形成された配向膜物質上に物理的にラビングすることにより形成される。しかしながら、ラビング布を使用する方法は、接触により配向膜上に異物又は静電気が発生するために液晶表示パネルの歩留まりを減少させるという問題がある。また、ラビング布は、工程の間に頻繁な交替が要求されるため工程時間の増加及び原価上昇などの問題がある。

液晶表示パネルの歩留まりを改善するために、光配向工程が導入された。光配向工程は、画素領域に上記のパターン、スリット又は突起を形成させず非接触方法を用いて配向膜のプレチルトを形成する。光配向工程は、光反応性物質を基板に塗布し、その物質が塗布された表面に斜めに紫外線（ＵＶ）光を照射することを含む。配向膜のプレチルトは、照射方向に従って形成される。したがって、液晶分子は、単位画素を幾つかの領域に分割し、異なる方向で光を照射することにより様々な異なる方向で傾き得る。

例えば、単位画素は、横及び縦方向に分割されることにより４個のドメインを有し得る。液晶分子は、ドメインに従って相互に異なる方向に傾く。しかしながら、隣接するか又は隣接ドメインの境界部分に位置した液晶分子は、画素に加えられた電極に対応するようには傾斜しない。その結果、このような液晶分子は、光を遮断する方向に作用し、これにより正常の輝度がドメインに現れないドメイン境界テクスチャ（Domain Boundary Texture；以下、“ＤＢＴ”と称する。）を形成する問題がある。言い換えれば、ＤＢＴは、単位画素の暗部（dark part or shadow）であり、相互に異なる方向に傾いた液晶分子を有するドメインを区分する。

単位画素は、１つの基板上に形成された画素電極、画素電極の基板と離隔した他の透明基板上に形成された共通電極及び２つの透明基板間に介在した液晶層を有する。画素電極は、基板上に配置される複数の単位画素ごとに形成されている。一方、共通電極は、他の基板の全面に形成される。そのために、フリンジフィールドが画素電極のエッジと共通電極間に形成される。フリンジフィールドの影響を受ける液晶分子は、画素電位の影響を受けず独立して配列され、バックライトアセンブリから提供された光を遮断してしまうために、正常の輝度がドメインに現れないフリンジフィールドテクスチャ（Fringe Field Texture；以下、“ＦＦＴ”と称する。）を形成する問題がある。

各ドメインのプレチルトの方向は、液晶表示パネルの基板に付着される偏光板の偏光軸に合わせられている。通常、各ドメインのプレチルトが少なくとも１つの偏光軸と実質的に直交するので、上述したドメイン境界テクスチャ又は画素電極のエッジ付近の液晶分子を通過した光は、偏光板の偏光軸に直交しない。その結果、この輝度は、ドメインのＤＢＴ又はエッジ付近では、局部的に減少する問題がある。

単位画素の開口率は、正常の輝度を有する単位画素の面積を単位画素の総面積で割ることにより計算される。単位画素の光透過率は、単位画素を通過した輝度を単位画素を通過する前のバックライトアセンブリの輝度で割ることにより計算される。上述したＤＢＴ及びＦＦＴのすべては、単位画素の輝度を減少させる結果をもたらすため、複数のドメインを有する単位画素の開口率及び光透過率の減少を発生させる。

一方、光配向工程において、照射された光の強度及び／又は照射時間に従ってプレチルトの角度、すなわち、プレチルト角が定められる。プレチルト角の大きさに従って配向膜付近の液晶分子は、さらに多くの液晶層の液晶分子に影響を与えることがあるので、画素電極に与えられた電位に一致しないように配列され得る。その結果、単位画素は、正常の輝度より高いか又は低い輝度を示すので、液晶表示パネルのコントラスト比を減少させ、ブラック画像を示す信号が画素電極に提供される場合に実際の単位画素に灰色が現れるブラック残像現象を引き起こすという問題点があった。

特開２００４−１９９０３０号公報 特開平７−２０９８５０号公報 特開２００８−０７６８２５号公報 特許２９９９９５５号公報

したがって、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、単位画素のドメイン境界テクスチャ（ＤＢＴ）及びフリンジフィールドテクスチャ（ＦＦＴ）の面積が減少された液晶表示パネル及びこれを製造する方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、単位画素の開口率及び光透過率が改善された液晶表示パネル及びこれを製造する方法を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、ブラック残像現象を防止できる液晶表示パネル及びこれを製造する方法を提供することにある。

本発明のさらなる他の目的は、配向膜のプレチルトと偏光板の偏光軸との組合せを通した液晶表示パネルの表示品質を向上させることにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の実施形態の一態様によれば、液晶表示パネルは、単位画素を有する。上記単位画素は、第１の配向膜を有する第１の基板と、上記第１の配向膜から離隔し対向する第２の配向膜を有する第２の基板と、上記第１の配向膜と上記第２の配向膜間に介在する液晶層と、隣接した複数のドメインと、上記隣接した複数のドメイン間を定義するドメイン境界領域と、上記ドメイン境界領域に隣接する正常輝度領域とを有し、上記ドメイン境界領域内の上記第１の配向膜又は上記第２の配向膜のプレチルト角は、上記正常輝度領域内の上記第１の配向膜又は上記第２の配向膜のプレチルト角より大きいことを特徴とする。

上記ドメイン境界領域のそれぞれの幅は、５．０μｍより大きい。

上記ドメイン境界領域の液晶分子のプレチルト角は、上記正常輝度領域の液晶分子のプレチルト角より大きい。例えば、上記ドメイン境界領域の液晶分子のプレチルト角は、１．８°より大きく、上記正常輝度領域の液晶分子のプレチルト角は、上記ドメイン境界領域の液晶分子のプレチルト角より０．２°以上小さい。

上記ドメイン境界領域が上記正常輝度領域に隣接した上記ドメイン境界領域の一側から上記ドメイン境界領域の他側に伸張されるほど、上記ドメイン境界領域の中の少なくとも１つの液晶分子のプレチルト角が大きくなる。

複数のドメイン境界テクスチャ（ＤＢＴ）が上記ドメイン境界領域のそれぞれに形成され、上記隣接したドメイン間の上記ドメイン境界領域の幅の和は、上記隣接したドメイン間の上記ドメイン境界テクスチャの幅の和より大きい。

本発明の実施形態の他の態様によれば、液晶表示パネルは、隣接した複数のドメインを有する単位画素を含む。上記単位画素は、第１の基板上に形成された第１の配向膜と、第２の基板に形成され、上記第１の配向膜と向かい合う第２の配向膜とを有する。上記単位画素は、正常輝度領域と上記隣接したドメイン間を定義するドメイン境界領域とを有する上記隣接した複数のドメインを有する。上記第１の配向膜の配向ベクトルと上記第２の配向膜の配向ベクトルとを合わせた正常輝度領域配向ベクトルのサイズは、上記ドメイン境界領域の各々で上記第１の配向膜の配向ベクトルを上記第２の配向膜の配向ベクトルに加算することにより得られたドメイン境界領域配向ベクトルのサイズより小さいことを特徴とする。

上記第２の配向膜は、それぞれ反対方向に向かう第１の配向ベクトルと第２の配向ベクトルとを有し、上記第１の配向膜は、上記第１の配向ベクトル及び上記第２の配向ベクトルに垂直であり、それぞれ反対方向に向かう第３の配向ベクトルと第４の配向ベクトルとを有する。上記単位画素は、上記第１乃至第４の配向ベクトルから決定された異なる４つの正常輝度領域配向ベクトルを有する。

上記単位画素の２つの基板の中の１つの基板は、上記単位画素のドメインの数と同一の配向ベクトルを有することができる。ここで、他の基板は、配向ベクトルを有しない。

本発明の実施形態のさらに他の態様によれば、液晶表示パネルは、単位画素を含む。上記単位画素は、第１の基板上に形成される画素電極と、上記第１の基板上の上記画素電極の周辺に配置され、不透明材質を含む電極である配線パターンと、第２の基板上に形成される共通電極とを有する。また、上記画素電極は、ドメイン境界テクスチャにより区分される複数のドメインと上記共通電極との間に形成されるフリンジフィールドテクスチャが位置する上記画素電極のエッジ領域で突起部を有し、上記突起部は、上記配線パターンと重なることを特徴とする。

上記画素電極は、実質的に長方形であり、上記画素電極の一辺は、上記突起部及び上記突起部と連続して形成される凹部を有し、上記突起部の幅は、６μｍより大きい。

上記単位画素の上記配線パターンは、上記画素電極の突起部と部分的に重なるストレージ電極と上記画素電極のエッジから離隔したデータラインとを含み、上記画素電極は、その一辺上の上記突起部及び上記突起部に連続して形成される凹部を有し、上記単位画素の上記データライン及び上記ストレージ電極は、上記画素電極の上記突起部と上記凹部とが接触する領域の付近で相互に交差する。

本発明の実施形態のさらにその他の態様によれば、マスクは、光配向液晶表示パネルを製造するための単位マスキングパターンを含む。上記単位マスキングパターンは、非照射部パターン、ドメイン境界領域パターン、及び正常輝度領域パターンが順に形成される実質的に長方形パターンを有し、上記非照射部パターンは、上記単位マスキングパターンの一辺に位置し、光を完全に遮断する非照射部の第１の遮光領域を有し、上記正常輝度領域パターンは、第１の透光領域及び第２の遮光領域を有し、上記第１の透光領域の面積を上記正常輝度領域パターンの面積で割った正常輝度領域の透過率比を有し、上記ドメイン境界領域パターンは、第２の透光領域及び第３の遮光領域を有し、上記第２の透光領域の面積を上記ドメイン境界領域パターンの面積で割ったドメイン境界領域の透過率比を有し、上記ドメイン境界領域パターンの透過率比は、上記正常輝度領域パターンの透過率比より大きいことを特徴とする。

上記ドメイン境界領域パターンは、相互に隣接する第１の照射部及び第２の照射部を有する。上記第１の照射部は、上記非照射部パターンに接し、その全体が透光部でなされる。上記第２の照射部は、上記正常輝度領域パターンに接し、第３の透光領域及び第３の遮光領域でなされる。上記第２の照射部の上記第３の遮光領域は、上記正常輝度領域パターンに平行である遮光長さを有し、上記遮光長さは、上記第３の遮光領域が上記正常輝度領域パターンから遠くなるほど短くなる。

上記ドメイン境界領域パターンは、５μｍ以上の幅を有する。また、上記ドメイン境界領域パターンは、８μｍ以下の幅を有してもよい。

上記正常輝度領域パターンの透過率比は、２５％から３５％の範囲である。したがって、上記単位画素で上記正常輝度領域に照射された光エネルギーは、上記ドメイン境界領域に照射された光エネルギーの２５％乃至３５％である。

上記構成により、単位画素のドメイン境界テクスチャ（ＤＢＴ）及びフリンジフィールドテクスチャ（ＦＦＴ）の面積が減少された液晶表示パネル及びこれを製造する方法を提供することができる。

液晶表示パネルの部分断面を示す斜視図である。 図１の液晶表示パネルに含まれた単位画素の第１の基板の平面図である。 図２の単位画素での画素電極の平面図である。 図３のラインＩＶ−ＩＶ’に沿った２つの単位画素の輝度を測定した輝度グラフである。 様々なパターン映像が光配向工程技術を適用した液晶表示パネルに提供される時における液晶表示パネルにより表示される映像を示す図である。 様々なパターン映像が光配向工程技術を適用した液晶表示パネルに提供される時における液晶表示パネルにより表示される映像を示す図である。 様々なパターン映像が光配向工程技術を適用した液晶表示パネルに提供される時における液晶表示パネルにより表示される映像を示す図である。 様々なパターン映像が光配向工程技術を適用した液晶表示パネルに提供される時における液晶表示パネルにより表示される映像を示す図である。 本発明の実施形態によるドメイン境界領域及び正常輝度領域でのプレチルト角及び配向ベクトルを説明するための単位画素の部分断面図である。 本発明の実施形態によるドメイン境界領域及び正常輝度領域でのプレチルト角及び配向ベクトルを説明するための単位画素の部分断面図である。 本発明の実施形態による画素電極のエッジで発生するフリンジフィールドテクスチャ（ＦＦＴ）を示す複数のドメインを有する単位画素の平面図である。 図７ＡのラインＶＩＩ（ｂ）−ＶＩＩ（ｂ）’に沿った単位画素のフリンジフィールド及びフリンジフィールドテクスチャの液晶分子の配置を示す断面図である。 本発明の実施形態に従って光配向物質が塗布された基板に偏光紫外線（ＵＶ）光を照射することにより液晶表示パネルの単位画素にプレチルト角を形成する工程のための光学マスク及び基板を示す図である。 本発明の実施形態に従って光学マスクに配置され、単位画素のドメイン境界領域が正常輝度領域と異なるプレチルト角を有するようにパターンが形成されている単位マスキングパターンの平面図である。 図９Ａの単位マスキングパターンの領域について光配向基板に照射される光のエネルギーを示すグラフである。 本発明の実施形態に従って複数の照射パターンに分けられたドメイン境界領域パターンを有する単位マスキングパターンの平面図である。 図１０Ａの単位マスキングパターンの領域について光エネルギーを示すグラフである。 本発明の実施形態に従って様々な形態をそれぞれ有する非照射部パターン、正常輝度領域パターン、及びドメイン境界領域パターンを示す単位マスキングパターンの平面図である。 本発明の実施形態に従って様々な形態をそれぞれ有する非照射部パターン、正常輝度領域パターン、及びドメイン境界領域パターンを示す単位マスキングパターンの平面図である。 本発明の実施形態に従って様々な形態をそれぞれ有する非照射部パターン、正常輝度領域パターン、及びドメイン境界領域パターンを示す単位マスキングパターンの平面図である。 本発明の実施形態に従って様々な形態をそれぞれ有する非照射部パターン、正常輝度領域パターン、及びドメイン境界領域パターンを示す単位マスキングパターンの平面図である。 本発明の実施形態に従って様々な形態をそれぞれ有する非照射部パターン、正常輝度領域パターン、及びドメイン境界領域パターンを示す単位マスキングパターンの平面図である。 単位画素のドメイン境界領域に照射された光のエネルギーに対する正常輝度領域に照射された光のエネルギーの比率と単位画素の光透過率間の関係を示すグラフである。 光配向工程で製造された液晶表示パネルのブラック残像指数の測定基準を示すテーブルである。 単位画素の正常輝度領域に照射される光のエネルギーと観察されたブラック残像値間の関係を示すグラフである。 様々なエネルギーを有する光が単位画素のドメイン境界領域及び正常輝度領域に照射される場合における単位画素のドメイン境界領域の幅と単位画素の光透過率間の関係を示すグラフである。 様々な幅を有するドメイン境界領域パターン及び第２の照射パターンを適用できる単位マスキングパターンの平面図である。 図１５Ａのドメイン境界領域パターンの面積又は幅と単位画素の光透過率間の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態による単位画素のエッジでのプレチルト角を増加させるためのフリンジフィールド領域パターンが適用された単位マスキングパターンの平面図である。 図１６Ａの単位マスキングパターンが単位画素の第１の基板及び第２の基板に適用される場合における単位画素の配向ベクトル及びこの配向ベクトルによる単位画素の局部的な光透過率の変化を示す図である。 図１６Ａの単位マスキングパターンが単位画素の第１の基板及び第２の基板に適用される場合における単位画素の配向ベクトル及びこの配向ベクトルによる単位画素の局部的な光透過率の変化を示す図である。 図１６Ａの単位マスキングパターンが単位画素の第１の基板及び第２の基板に適用される場合における単位画素の配向ベクトル及びこの配向ベクトルによる単位画素の局部的な光透過率の変化を示す図である。 本発明の実施形態による突出領域が画素電極のエッジで形成され、ＦＦＴがこの突出領域上に形成される単位画素の第１の基板の平面図である。 図１７ＡのラインＸＶＩＩ（ｂ）−ＸＶＩＩ（ｂ’）及びＸＶＩＩ（ｃ）−ＸＶＩＩ（ｃ’）に沿った画素電極の突起部がＦＦＴ、データライン、及びブラックマトリックスと重なる例を示す単位画素の断面図である。 図１７ＡのラインＸＶＩＩ（ｂ）−ＸＶＩＩ（ｂ’）及びＸＶＩＩ（ｃ）−ＸＶＩＩ（ｃ’）に沿った画素電極の突起部がＦＦＴ、データライン、及びブラックマトリックスと重なる例を示す単位画素の断面図である。 本発明の実施形態による単位画素のデータライン及びストレージ電極が画素電極の外部形状に従って曲げられ、ブラックマトリックスが真っすぐ伸張されたことを示す単位画素の一部平面図である。 本発明の実施形態による突起部を有する複数の画素電極を備える単位画素の第１の基板の平面図である。 ブラックマトリックスを有する第２の基板の平面図である。 図１９Ａ及び図１９Ｂの第１の基板と第２の基板とが結合された単位画素の平面図である。

以下、本発明の実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。添付の図面を参照した下記の説明は、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるような本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供するものであり、この理解を助けるための様々な特定の詳細を含むが、単に例示に過ぎず、本発明の趣旨を限定するものであると解釈されてはならない。

添付の図面及び下記の説明において、同一の図面参照符号は、同一な素子、特性、及び／又は構造を意味することが分かる。本発明の実施形態のさらなる理解を助けるために、従来技術の液晶表示パネルの簡単な説明は、図１乃至図３を参照してなされる。図１は、偏光板及び配向膜を有する基板と液晶層との組合せを示す液晶表示パネルの部分断面を示す斜視図である。図１を参照すると、液晶表示パネル１０は、第１の基板１００と、第２の基板２００と、これらの間に介在した液晶層３００とを有する。

第１の基板１００は、順に積層された第１の偏光板１２０、第１の基本基板（すなわち、下部基板）１１０、及び第１の配向膜１３０を有する。第１の基本基板１１０は、透明な材質でなされ、バックライトアセンブリ（図示せず）から照射された光を通過させることができる。第１の偏光板１２０は、様々な偏光成分を有するバックライトアセンブリからの光を受信し、一部の偏光成分だけを液晶層３００に通過させる。図１に示すように、第１の偏光板１２０は、薄いフィルム形態で製造され、第１の基本基板１１０のバックライトアセンブリに対して外面に取り付けられる。別の方法では、第１の偏光板１２０は、液晶層３００に対して第１の基本基板１１０の内側面に塗布されることもある。

第１の配向膜１３０は、高分子材料でなされ、その表面は、液晶分子と物理的に結合される。この物理的な結合は、液晶分子のプレチルトを調整するのに使用される。具体的に、このプレチルトは、配向膜付近の液晶分子が配向膜の表面において特定の方向に傾くことを意味する。プレチルト角は、プレチルトが配向膜の表面又は表面に垂直である方向に対して傾いた角度であり得る。プレチルト及びプレチルト角は、液晶表示パネルの単位画素に加えられる画素電圧に関係なく一定であり、隣接する他の液晶分子が画素電圧に従って特定の方向に配列されるように誘導する。プレチルト及びプレチルト角が配向膜近傍の液晶分子の特徴として説明されたが、これらが配向膜の物質及び構造に基づいて決定されるので、単位画素の配向膜の特徴となるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。

プレチルトは、液晶層の液晶分子の特性に従って決定される。例えば、液晶分子が垂直配向（vertical alignment：ＶＡ）モード液晶表示用である場合に、プレチルトは、配向膜が伸張された方向に垂直である特定の方向になされる。別の方法では、液晶分子がＰＬＳ（Plane to Line Switching）モード液晶表示用である場合に、プレチルトは、配向膜の表面に平行である特定の方向になされる。なお、ＰＬＳモード液晶表示装置では、１つの基板に共通電極及び画素電極が絶縁膜を介して配置されており、共通電極と画素電極と間の水平及び垂直の電界を形成して上／下板の間に満たされた液晶分子を各画素領域毎に動作させる。もう１つの方法では、液晶分子がツイステッドネマチック（twisted nematic：ＴＮ）モード液晶表示用である場合に、プレチルトは、配向膜の表面に対して特定の角度でなされる。

プレチルトは、光配向工程技術により作られることができる。光配向工程は、配向膜材料を基本基板に塗布した後、特定偏光の紫外線（ＵＶ）のような光エネルギーを斜めの角度で配向膜材料に照射することにより光重合反応を誘導し、配向膜がプレチルト及びプレチルト角を有するようにする。

第２の基板２００は、順に積層された第２の偏光板２２０と、第２の基本基板２１０と、第２の配向膜２３０とを有する。第２の基板２００の主要要素の基本的な特性は、第１の基板１００に関連して説明したものと一般的に類似している。しかしながら、後述する点で差があり得るが、本発明の実施形態は、これに限定されない。

第１の基板１００は、複数のゲートライン、複数のデータライン、及び複数の画素電極のような導電性材料で作られた様々なパターンを有し得る。他方、第２の基板２００は、共通電極及び複数のカラーフィルターを有し得る。特に、カラーフィルターの各々は、基本色の各々を表現し、第１の基板１００上の画素電極と組み合わせられることにより単位画素を構成する。基本色は、赤色（Red）、緑色（Green）、及び青色（Blue）の三原色、又は青緑色（cyan）、黄色（yellow）、及び赤紫色（magenta）又は白色（white）であり得る。単位画素は、単位色相の様々な階調を表現できる基本単位であり、このような作用のために、カラーフィルターは、第２の基本基板２１０でない第１の基本基板１１０上に画素電極とともに位置してもよい。

本実施形態において、共通電極（図示せず）は、垂直配向モードである液晶表示パネル１０の第２の基板２００に配置されることができる。共通電極は、第１の基板１００上の画素電極（図示せず）と共に画素電位を形成することにより、単位画素が様々な階調を表現できるようにする。上記では、第２の基板２００と第１の基板１００との間の差について説明したが、液晶モードのＰＬＳモードへの変更及び液晶表示パネル１０の透過型でない反射型への変更により様々な他の適用例が存在し得ることは、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば容易に分かるはずである。

第２の基板２００上の第２の偏光板２２０の偏光軸の方向は、第１の偏光板１２０の偏光軸及び液晶分子のモードに基づいて決定される。例えば、液晶分子が垂直配向モードを有する場合に、ノーマリーブラック（normally black）がコントラスト比（Contrast ratio）を増加させるのに使用されるので、第１の偏光板１２０及び第２の偏光板２２０の偏光軸は、相互に直交する。用語‘ノーマリーブラック’は、電位が液晶表示パネル１０に加えられない際に、バックライトアセンブリからの光が液晶表示パネル１０により完全に遮断される状況を意味する。

偏光板１２０及び２２０の偏光軸のそれぞれは、基板１００及び２００の辺に実質的に平行であるように基本基板１１０及び２１０に取り付けられる。バックライトアセンブリから照射された光は、第１の偏光板１２０を直線偏光形態で通過する。直線偏光は、液晶分子を通過しつつ液晶分子の配列に従って円偏光又は楕円偏光に変換されるか又は直線偏光を維持する。例えば、液晶分子が基板１００及び２００に垂直であるように配列されると、第１の偏光板１２０を通過した直線偏光は、偏光成分をそのまま保持し、第１の偏光板１２０に垂直である偏光軸を有する第２の偏光板２２０を通過することができない。

他方、液晶分子が基板１００及び２００に傾くように配列される場合に、偏光成分は、液晶分子の光学的異方性のために円偏光成分又は楕円偏光成分に変わる。したがって、第１の偏光板１２０の偏光軸を通過した直線偏光は、第２の偏光板２２０の偏光軸に沿って通過できる。しかしながら、通過する光の量は、液晶分子の配列に従って異なる。特に、液晶分子が第１の偏光板１２０の偏光軸と４５°の角で交差するように配列される場合、光は、第１の偏光板１２０の偏光軸を通過しつつ直線偏光され、液晶分子を通過しつつ円偏光され、第２の偏光板２２０の偏光軸を通過しつつさらに直線偏光される。したがって、バックライトアセンブリからの光の最高の透過効率を保証する。しかしながら、液晶分子と偏光軸間の角度が４５°から外れるほど光の透過効率は低くなる。

第１の基板１００及び第２の基板２００は、第１のプレチルト角及び第２のプレチルト角をそれぞれ有する。プレチルト角に基づいて、第１の配向膜１３０及び第２の配向膜２３０に隣接した液晶分子の方向及び傾斜が決定される。液晶層３００の中間に位置した液晶分子が、配向膜１３０及び２３０に隣接した液晶分子の傾斜及び方向の影響を受けるので、液晶分子の配列は、第１のプレチルト角と第２のプレチルト角との組合せにより決定されることができる。

プレチルト角は、方向及び大きさを有するベクトルとして表示することができる。したがって、第１のプレチルト角と第２のプレチルト角との組合せで液晶分子の配列を制御することは、プレチルト角のベクトル和として表示される。他方、液晶分子が４５°の角で偏光板の偏光軸と交差する際に液晶表示パネルの光透過率が最も高いので、プレチルト角のベクトル和は、液晶分子が偏光軸と実質的に４５°の角で交差するように決定される。

１つの基本色を表示する単位画素は、複数のドメインを有し、各ドメインは、異なるプレチルト角のベクトル和を有する。したがって、単位画素の液晶分子は、様々な方向に配列されることができ、これにより、液晶表示パネル１０の様々な方向に光が均一に放射されるようにする。

図２は、図１の液晶表示パネル１０に含まれる単位画素の中の１つの単位画素が複数のドメインを有する単位画素の第１の基板の平面図である。図２を参照すると、単位画素４００は、第１の基本基板上にゲートライン４１０、データライン４２０、薄膜トランジスタ４３０、及びストレージ電極４４０を有し、特定の画素電圧が画素電極５００に印加されるように設定される。画素電極５００の電圧は、第２の基板２００上の共通電極（図示せず）とともに画素電位を形成し、単位画素４００の液晶分子は、画素電位に従って配列が変化する。

図２の単位画素４００は、４つのドメインを有し、これらは、第１乃至第４のドメイン配向ベクトル６１２、６２２、６３２、６４２をそれぞれ有する。ドメイン配向ベクトル６１２、６２２、６３２、及び６４２の各々は、ｙ軸上の負及び正の方向に向かう第１の配向ベクトル１３２及び第２の配向ベクトル１３４を有する第１の基板１００の配向ベクトルと、ｘ軸上の負及び正の方向に向かう第３の配向ベクトル２３２及び第４の配向ベクトル２３４を有する第２の基板２００の配向ベクトルとの和である。このように、ドメイン配向ベクトル６１２、６２２、６３２、及び６４２が相互に異なるので、単位画素４００内の液晶分子は、様々な方向に向かう。

単位画素４００は、特定の開口率を有する。開口率は、単位画素４００の全体面積に対するバックライトアセンブリからの光が通過する単位画素４００の面積の比率である。図２において、開口率は、単位画素４００の全体面積から、不透明材質で作られた配線４１０、４２０、４３０、及び４４０の面積を除外することにより計算されることができる。しかしながら、電位が単位画素４００に印加される場合に、光が通過する面積が液晶分子の配列により減少されることにより、単位画素４００の開口率も減少される。

図３は、図２の単位画素４００において、輝度が液晶分子の配列により減少されるテクスチャを示す画素電極の平面図である。図３を参照すると、画素電極５００は、所定の正常輝度が現れる正常輝度領域５１０と輝度が所定の輝度より低い異常輝度領域５２０とを有する。正常輝度領域５１０内の液晶分子は、実質的に４５°の角で第１の基板１００及び第２の基板２００上に形成された偏光板１２０及び２２０の偏光軸と交差するように配列される。他方、異常輝度領域５２０内の液晶分子は、４５°の角で偏光板１２０及び２２０の偏光軸と交差しないように配列される。その結果、異常輝度領域５２０において、光の一部は、偏光板１２０及び２２０の偏光軸を通過しないために輝度が減少する。異常輝度領域５２０は、単位画素で視覚的に確認され、テクスチャと呼ばれる。

異常輝度領域５２０は、発生原因に従って２種類、すなわち、ドメイン境界テクスチャ（Domain Boundary Texture；以下、“ＤＢＴ”と称する。）及びフリンジフィールドテクスチャ（Fringe Field Texture；以下、“ＦＦＴ”と称する。）に分類される。

１番目に、異常輝度領域５２０は、隣接したドメイン間の境界領域で発生するＤＢＴ５２２である。ＤＢＴ５２２は、ドメイン配向ベクトルが隣接するドメイン間で異なるので、液晶分子が４５°の角で偏光軸と交差するように配列されないため輝度が減少する現象である。また、ＤＢＴ５２２は、輝度が減少する領域の名称である。

例えば、図３において、第１のドメイン６１０の正常輝度領域６１４の配向ベクトル６１２は、実質的に４５°の角で画素電極５００の外側に表示された液晶表示パネルの第１の偏光軸１２２及び第２の偏光軸２２２と交差する。同様に、隣接する第２のドメイン６２０内の正常輝度領域６２４の配向ベクトル６２２も、実質的に４５°の角で第１の偏光軸１２２及び第２の偏光軸２２２と交差する。しかしながら、２つのドメイン６１０及び６２０間の境界領域での液晶分子が、第１のドメイン６１０及び第２のドメイン６２０の配向ベクトル６１２及び６２２に対して中間の配向を有するので、これらは、偏光軸１２２及び２２２にほとんど平行となっている。したがって、輝度が減少し、その結果、テクスチャの発生につながる。

上述したＤＢＴ５２２は、画素電極５００の垂直方向で発生するドメイン縦境界テクスチャ５２３である。同様の理由で、ＤＢＴ５２２は、水平方向で発生することもあり、これは、図３に示すドメイン横境界テクスチャ５２４である。ＤＢＴ５２３及び５２４は、相互に異なる配向ベクトルを有するドメイン間で発生する輝度減少現象である。その面積のサイズの減少は、単位画素４００の開口率を増加させることができる。

上述した説明において、ドメイン６１０、６２０、６３０、及び６４０は、相互に異なる配向ベクトル６１２、６２２、６３２、及び６４２を有することにより識別されるが、ドメイン６１０、６２０、６３０、及び６４０は、ＤＢＴ５２２により区分されることもある。すなわち、隣接するすべてのドメインは、相互に異なる配向ベクトル６１２、６２２、６３２、及び６４２を有し、ＤＢＴ５２２も隣接するドメイン間で発生するので、このドメインは、相互に異なる配向ベクトルを有する領域及びＤＢＴにより識別される領域としてすべて説明することができる。したがって、図３に示す特定のドメインは、ドメイン縦境界テクスチャ５２３と、ドメイン横境界テクスチャ５２４と、テクスチャ５２３と５２４との間の正常輝度領域５１０とを有する。

２番目に、異常輝度領域５２０は、画素電極５００のエッジで発生するＦＦＴ５２６（フリンジフィールドテクスチャＦＦＴが発生するＦＦＴ領域５２６）である。第２の基板２００上の共通電極は、第２の基板２００の全面上に形成される。他方、第１の基板１００上の画素電極５００は、単位画素４００ごとに形成されることにより隣接する画素電極と分離される。その結果、フリンジフィールドは、単位画素４００の画素電極５００のエッジで形成され、フリンジフィールドは、画素電位に関係なく画素電極５００の内側に一様に傾く液晶分子を有する。したがって、フリンジフィールドが形成される部分での輝度は、画素電極５００の内部での輝度より低く、その結果、ＦＦＴ５２６の発生につながる。

ＤＢＴ５２２及びＦＦＴ５２６の面積の減少は、単位画素の開口率及び光透過率を改善させることができる。具体的に、テクスチャ５２２及び５２６の面積は、配向膜のプレチルト角を調節するか、又は配線及び／又は画素電極の形状を変更することにより減少することができる。

以下、本発明の実施形態の詳細な説明は、図４乃至図１９Ｃを参照してなされる。図４は、相互に異なるプレチルト角を有する２つの単位画素の輝度を図３のラインＩＶ−ＩＶ’に沿って測定した輝度グラフである。図４を参照すると、より大きいプレチルト角を有する単位画素のＤＢＴの面積がさらに小さいことがわかる。

具体的に、図４の横軸は、原点からラインＩＶ−ＩＶ’に沿って遠ざかっている距離を示し、その単位は、ミリメートル（ｍｍ）であり、その原点は、図３の画素電極５００の左側ＦＦＴ ＩＶである。縦軸は、輝度を示し、その単位は、ｃｄ／ｍ^２である。正常輝度領域５１０の輝度が高いほどＤＢＴ５２２を容易に識別することができるので、図４のグラフのデータは、最大輝度が現れる階調値を単位画素に印加することにより測定した輝度を示す。レイジアントイメージング社（Radiant Imaging,Inc.）で製造したプロマトリックスイメージングフォトメートル及び比色計（ProMetric Imaging Photometer and Colorimeter）（モデル番号：ＰＭ１４３３Ｆ−１）を用いて０．４８μｍ間隔で測定したのである。図４の単位画素がノーマリーブラックモード及びＶＡモードを有し、本発明の詳細な説明にわたって実験条件として使用されることに留意すべきである。

図４のグラフは、‘ａ’及び‘ｂ’の２つの曲線を有する。曲線‘ａ’は、図３の単位画素の第１の配向膜１３０及び第２の配向膜２３０のプレチルト角が１°である単位画素の輝度データであり、曲線‘ｂ’は、２つの配向膜１３０及び２３０のプレチルト角が３°である単位画素の輝度データである。

曲線‘ａ’は、輝度の変化に従って区間‘ｉ’乃至‘ｉｉｉ’に区分される。区間‘ｉ’は、原点からＤＢＴが現れ始める点までの区間であり、単位画素で光が通過する領域であり、正常輝度領域に対応する。区間‘ｉｉ’は、単位画素で光が通過しない区間であり、ＤＢＴに対応する。区間‘ｉｉｉ’は、区間‘ｉ’と同様に、光が正常に通過する領域であり、正常輝度領域に対応する。

また、曲線‘ｂ’は、曲線‘ａ’のようなパターンを示すが、区間の幅は、曲線‘ａ’とは異なる。特に、 曲線‘ａ’の区間‘ｉｉ’ＤＢＴ（ａ）は、曲線‘ｂ’の区間‘ｉｉ’ＤＢＴ（ｂ）より広い。具体的に、区間‘ｉｉ’の幅は、相互に隣接するドメインの最大輝度と最小輝度間の差を半分に割った値だけを最大輝度から引いた値を有する輝度でのくさび形の輝度曲線の幅である。例えば、図４の曲線‘ａ’の最大輝度は、横軸０．０９１ｍｍで８５２．６ｃｄ／ｃｍ^２であり、その最小輝度は、横軸０．０６７ｍｍで４５６．９ｃｄ／ｃｍ^２である。最大輝度から最小輝度を引いた値の半分は、１９７．８ｃｄ／ｃｍ^２であるので、区間‘ｉｉ’の幅は、１９７．８ｃｄ／ｃｍ^２を４５６．９ｃｄ／ｃｍ^２に加算した値である６５４．７ｃｄ／ｃｍ^２の輝度での横軸の距離である。曲線‘ａ’の区間‘ｉｉ’の幅は、ＤＢＴ（ａ）で示され、約０．０１１ｍｍである。他方、曲線‘ｂ’の区間‘ｉｉ’の幅は、ＤＢＴ（ｂ）で示され、７１２．０ｃｄ／ｍ^２で約０．００９ｍｍであり、曲線‘ａ’の幅より狭い。

上述したように、曲線‘ａ’は、単位画素のプレチルト角が１°であり、曲線‘ｂ’は、単位画素のプレチルト角が３°である。曲線‘ｂ’が相対的に狭いＤＢＴを有するので、大きいプレチルト角を有する単位画素の配向膜は、狭いＤＢＴ面積を有し、開口率を改善させることができることがわかる。しかしながら、大きいプレチルト角は、単位画素及び液晶表示パネルの表示品質を低下させ得る。

図５Ａ乃至図５Ｄは、様々なパターン映像が光配向工程技術を適用した液晶表示パネルに提供される際に液晶表示パネルにより表示される映像の例を示す。プレチルト角が大きい液晶表示パネルは、図５Ａ乃至図５Ｄからブラック映像が正確に表示されない問題点がわかる。液晶表示パネルがすべての階調を正常に表示するか否かを確認するために、後述する特定の輝度値が特定の形態で与えられるパターン信号が液晶表示パネルに提供される。特定の時間の間にパターン信号を提供した後に液晶表示パネルに提供される階調値を変化させることにより、液晶表示パネルが正常に動作するか否かを判定することができる。

図５Ａは、テストパターン映像が液晶表示パネルに印加されず、高階調が印加された後に、液晶表示パネルに最大輝度が現れた無パターン映像９１０を示す。図５Ｂは、液晶表示パネルに印加されるテストパターン映像を示す。テストパターン映像は、最大階調及び最小階調が液晶表示パネル上の空間的な区別により同時に印加されるものであり、ブラック画像９２０とホワイト画像９３０とが交互に現れる。テストパターンは、所定の時間、例えば、３０時間の間に保持された後に他のテストパターンに変更される。図５Ｃは、図５Ｂの階調値から変更された後に最小階調値を液晶表示パネルの全体に印加した後の正常のブラック映像９４０である。

しかしながら、液晶表示パネル上の液晶分子が適切に配列されないために、液晶表示パネルに正常の輝度が現れない場合がある。図５Ｄは、図５Ｂの階調値から変更される最小階調値が液晶表示パネルの全体に印加された後の異常の映像である。図５Ｄにおいて、ブラック残像現象は、最小階調値が印加されても、図５Ｂで最大階調値がすでに印加された部分に対応する部分にブラック残像映像９５０が発生する。

図５Ａ乃至図５Ｄの映像を示すために使用された液晶表示パネルは、ノーマリーブラックであるＶＡモードの液晶分子を有している。ブラック残像映像９５０は、液晶分子が液晶表示パネルの基板上に垂直に配列される代わりに傾いて配置されるために発生した現象によるものと判定された。また、液晶分子が傾くことは、配向膜付近の液晶分子の配向が液晶層の中間の液晶分子の配列に影響を与えるために、プレチルト角が大きい液晶表示パネルで上記ブラック残像現象が現れると本発明者により判定された。

図４及び図５Ａ乃至図５Ｄの説明から分かるように単位画素４００でＤＢＴ５２２を減少させるために、配向膜は、大きいプレチルト角を有することができる。しかしながら、正常輝度領域５１０内の液晶分子の配向を適切に調節することによりブラック残像現象を減少させるためには、配向膜が小さいプレチルト角を有することが有利であり得る。したがって、単位画素４００のドメイン間の境界領域が正常輝度領域より大きいプレチルト角を有するように液晶表示パネルを製作することがよい。具体的に、ドメイン境界領域のプレチルト角は、約１．８°より大きく、正常輝度領域のプレチルト角は、ドメイン境界領域のプレチルト角より約０．２°以上小さいことが好ましい。なお、境界領域は、前述の通り２つのドメインとドメインとの間の領域である。

以下、図６Ａ乃至図６Ｂを参照して、ドメイン境界領域及び正常輝度領域でのプレチルト角について説明する。図６Ａは、本発明の実施形態に従って単位画素のドメイン境界領域及び正常輝度領域内の液晶分子の配向を示す、第１のドメイン、第２のドメイン、及び第１のドメインと第２のドメインとの間のドメイン境界領域の部分垂直断面図である。プレチルト角を除外しては図６Ａのドメインが図３のそれと類似していることに留意すべきである。例えば、図３において、ドメイン境界領域のプレチルト角が正常輝度領域のプレチルト角と同一であるが、本発明の実施形態による図６Ａにおいて、ドメイン境界領域のプレチルト角は、正常輝度領域のプレチルト角とは異なる。

中間階調値の画素電位は、図６Ａの単位画素に印加される。したがって、基板１００及び２００付近の液晶分子ＵＬＣ及びＬＬＣが基板１００及び２００に実質的に垂直であるように配向されるが、液晶層の中間に位置した液晶分子ＭＬＣは、基板１００及び２００付近の液晶分子ＵＬＣ及びＬＬＣより基板１００及び２００に垂直であるラインに対してさらに傾斜するように配列される。

図６Ａを参照すると、第２の配向膜２３０は、第１のドメイン６１０及び第２のドメイン６２０のすべてに第３の配向ベクトル２３２を有する。他方、第１の配向膜１３０は、第１の配向ベクトル１３２と第２の配向ベクトル１３４とを有する。第３の配向ベクトル２３２は、図６Ａにおいて右方から左方に向かい、第２の配向膜２３０近傍の液晶分子ＵＬＣは、液晶分子ＵＬＣの下部が第２の配向膜２３０に近接する上部に対して、右方に傾くようになる。

第１の配向ベクトル１３２は、紙面から出てくる方向を有し、これにより、第１の配向膜１３０近傍の液晶分子ＬＬＣは、液晶分子ＬＬＣの上部が第１の配向膜１３０に近接する下部に対して、紙面に進入する方向に傾斜する。言い換えれば、第１の配向膜１３０に近接する液晶分子ＬＬＣの下部が上部に対して、第１の配向ベクトル１３２の方向（紙面から出てくる方向）に傾斜するようになる。他方、第２の配向ベクトル１３４は、第１の配向ベクトル１３２と反対方向を有し、第１の配向膜１３０近傍の液晶分子ＬＬＣは、液晶分子ＬＬＣの上部が第１の配向膜１３０に近接する下部に対して、紙面から出てくる方向に傾斜するようにする。図６Ａにおいて、第１の配向ベクトル１３２と第２の配向ベクトル１３４との区分のために、第１の配向ベクトル１３２を有する液晶分子の長さを第２の配向ベクトル１３４を有する液晶分子の長さより短く示す。

第１のドメイン６１０のドメイン配向ベクトル６１２は、第３の配向ベクトル２３２と第２の配向ベクトル１３４との和であり、第１のドメイン６１０の液晶分子は、液晶分子の上部が下部に対して左側に傾斜し、かつ、紙面から出てくるように傾斜する。第２のドメイン６２０のドメイン配向ベクトル６２２は、第３の配向ベクトル２３２と第１の配向ベクトル１３２との和であり、第２のドメイン６２０内の液晶分子は、液晶分子の上部が下部に対して左側に傾斜し、かつ、紙面に進入するように傾斜する。

本発明の実施形態による単位画素の２つの配向膜１３０及び２３０は、正常輝度領域６１４及び６２４とドメイン境界領域６１６及び６２６とで異なるプレチルト角を有する。ここで、プレチルト角は、基板１００及び２００に垂直である方向を０°として定義し、液晶分子が垂直方向に対して傾斜した角をプレチルト角として示す。

図６Ａを参照すると、第１の配向膜１３０の第１のドメイン境界領域６１６のプレチルト角は、第１の正常輝度領域６１４のプレチルト角より大きい。第２の配向膜２３０のプレチルト角は、ドメイン境界領域６１６及び正常輝度領域６１４の各々で同一である。したがって、ドメイン境界領域６１６の配向ベクトルは、正常輝度領域６１４の配向ベクトルより大きい。第１のドメイン６１０と同様に、第２のドメイン６２０内のドメイン境界領域６２６のプレチルト角は、正常輝度領域６２４のプレチルト角より大きく、第２の配向膜２３０のプレチルト角は、２つの領域６２４及び６２６で一定である。したがって、ドメイン境界領域６２６の配向ベクトルは、正常輝度領域６２４の配向ベクトルより大きい。

上述したように、ドメイン境界領域６１６及び６２６の配向ベクトルが正常輝度領域６１４及び６２４の配向ベクトルより大きい場合に、さらに多くの液晶分子は、ドメイン境界領域６１６及び６２６で偏光板の偏光軸と交差することができる。その結果、液晶層を通過した光のさらに多い量が第２の偏光板２２０を通過することができるので、ＤＢＴの幅及び面積を減少させることができ、単位画素の開口率を増加させることができる。第１のドメイン６１０と第２のドメイン６２０間の縦境界領域のプレチルト角及び配向ベクトルについて説明したが、第１のドメイン６１０と第４のドメイン６４０間の横境界領域でのプレチルト角及び配向ベクトルのサイズを隣接した正常輝度領域のそれより大きくすることにより、単位画素の開口率及び光透過率を増加させることができることを当該技術分野における通常の知識を有する者であれば容易に理解するのであろう。

図６Ｂは、図６Ａの液晶層の中間に位置した液晶分子の配列を示すもので、図６ＡのラインＶＩ（ｂ）−ＶＩ（ｂ’）に沿って第１の基板１００及び第２の基板２００に平行であるように切断した平面図である。言い換えれば、図６Ｂは、ドメイン境界領域６１６及び６２６と正常輝度領域６１４及び６２４とに位置した液晶分子の配列を示す平面図である。図６Ｂにおいて、棒は、個々の液晶分子を示し、第１の基板１００及び第２の基板２００にさらに水平であるほど長く表示される。図６Ｂを参照すると、ドメイン境界領域６１６及び６２６のプレチルト角が正常輝度領域６１４及び６２４のプレチルト角より大きいので、ドメイン境界領域６１６及び６２６内の液晶分子の配列が、正常輝度領域６１４及び６２４内の液晶分子の配列により類似するように配置されており、これにより、ＤＢＴの面積及び幅を減少させる。

正常輝度領域６１４及び６２４内の第１の配向膜１３０及び第２の配向膜２３０のプレチルト角が相互に直交するが、サイズが同一であるので、配向ベクトル６１２及び６２２は、実質的に４５°の角で偏光軸１２２及び２２２と交差し、単位画素に提供された画素電位に対応する量の光が単位画素を通過するようにする。しかしながら、第１のドメイン６１０及び第２のドメイン６２０が相互に接触する境界領域では、第３の配向ベクトル２３２、第１の配向ベクトル１３２、及び第２の配向ベクトル１３４が共存し、液晶分子が第１の偏光軸１２２と交差するよりは相互に実質的に平行に配列されることにより、バックライトアセンブリからの光が遮断され、ＤＢＴが現れる。しかしながら、境界領域６１６及び６２６の液晶分子が正常輝度領域６１４及び６２４の配向ベクトルと同様であるように配列される場合に、ＤＢＴの面積を減少させることができる。

したがって、図６Ａに関連して説明したように、ドメイン境界領域６１６及び６２６のプレチルト角は、正常輝度領域６１４及び６２４のプレチルト角より大きくなるように設定される。その後に、図６Ｂに示すように、ドメイン境界領域６１６及び６２６のエッジに配置された液晶分子ＩＡＬＣが正常輝度領域６１４及び６２４の液晶分子と同様であるように配置されることにより、ドメイン境界領域６１６及び６２６の輝度が改善する。ここで、ドメイン境界領域６１６及び６２６のエッジとは、ドメイン境界領域６１６及び６２６のうち正常輝度領域６１４及び６２４に隣接する輝度改善領域６１９及び６２９を言う。

言い換えれば、ドメイン境界領域６１６及び６２６は、テクスチャ領域（ＤＢＴ）６１７及び６２７と輝度改善領域６１９及び６２９とを有する。すなわち、第１のドメイン６１０のドメイン境界領域６１６のプレチルト角は、正常輝度領域６１４のそれより大きい。したがって、ドメイン境界領域６１６のエッジでの液晶分子が正常輝度領域６１４の配向ベクトルと同様であるように配列されることにより、バックライトアセンブリからの光が第２の偏光板２２０を通過することができるので、輝度が改善する輝度改善領域６１９を形成する。しかしながら、ドメイン境界領域６１６のエッジを除いた部分の液晶分子は、偏光軸１２２及び２２２に実質的に平行であるように配列されることにより、バックライトアセンブリからの光が第２の偏光板２２０を通過することができないテクスチャ領域（ＤＢＴ）６１７及び６２７を形成する。

したがって、大きいプレチルト角を有するドメイン境界領域６１６及び６２６の幅は、測定されるＤＢＴ６１７及び６２７の幅より広い。図６Ｂを参照すると、第１のドメイン６１０及び第２のドメイン６２０内のドメイン境界領域６１６及び６２６の幅の和は、第１のドメイン６１０と第２のドメイン６２０間で測定されるＤＢＴの幅より大きい。ここで、測定されるドメイン６１０及び６２０間のＤＢＴのの幅は、各ドメイン６１０及び６２０内のＤＢＴ６１７及び６２７の幅の和であり、図４に関連して上述したように、この測定された幅は、最大輝度の階調電圧が単位画素に印加される際に単位画素で測定される最大輝度と最小輝度間の中間輝度に対応する幅である。

図６Ａ及び図６Ｂのドメイン境界領域６１６及び６２６と正常輝度領域６１４及び６２４内の液晶分子の配向及び光透過の原理を参照して図３の形態と類似した単位画素の構造を説明する。単位画素は、ＤＢＴによるドメインに区分され、各ドメインは、複数の配向ベクトルを有する。例えば、第１のドメイン６１０は、正常輝度領域６１４の配向ベクトル６１２及びドメイン縦境界領域６１６（図３のドメイン縦境界テクスチャ５２３に対応する）の配向ベクトル６１２’を有する。正常輝度領域６１４の配向ベクトル６１２は、特定のドメインの大部分の領域に対応し、第１のドメイン６１０の主要配向ベクトルである。ドメイン縦境界領域６１６の配向ベクトル６１２’は、特定のドメインの微小領域に対応し、第１のドメイン６１０の追加の配向ベクトルである。また、第１のドメイン６１０は、ドメイン横境界領域６１６’（図３のドメイン横境界テクスチャ５２４に対応する）の配向ベクトルを他の追加の配向ベクトルとしてさらに有することができる。

縦及び横境界領域６１６及び６１６’の追加の配向ベクトルは、正常輝度領域６１４の主要配向ベクトル６１２と異なる。具体的に、境界領域６１６及び６１６’の追加の配向ベクトルに基づく第１の基板１００のプレチルト角又は第２の基板２００のプレチルト角は、正常輝度領域６１４内の基板１００及び２００のプレチルト角より大きい。したがって、ＤＢＴの幅が狭くなり、単位画素の光透過率及び開口率が増加する。

大きいプレチルト角は、ＤＢＴの面積を減少させることができるが、正常輝度領域のプレチルト角が大きくなると、低階調でブラック残像現象のような表示品質の低下を引き起こし得る。また、正常輝度領域のプレチルト角が大きくなると、フリンジフィールド領域の幅が増加することができる。したがって、正常輝度領域のプレチルト角及びドメイン境界領域のプレチルト角を適切に調節することができる。

図７Ａは、本発明の実施形態によるＦＦＴが画素電極のエッジで発生することを示す複数のドメインを有する単位画素の平面図である。図７Ｂは、図７ＡのラインＶＩＩ（ｂ）−ＶＩＩ（ｂ）’に沿って切断した単位画素のフリンジフィールド及びＦＦＴの液晶分子の配置を示す断面図である。

図７Ａを参照すると、単位画素４００の第２のドメイン６２０には、フリンジフィールドにより正常輝度領域６２４内の液晶分子ＮＬＬＣと反対方向に配置されたフリンジフィールド液晶分子ＦＦＬＣが存在する。第２のドメイン６２０には、正常輝度領域６２４の液晶分子ＮＬＬＣとフリンジフィールドの液晶分子ＦＦＬＣ間に配置され、偏光軸１２２及び２２２に平行であるか又は垂直であるＦＦＴ液晶分子ＦＦＴＸがさらに存在する。ＦＦＴ液晶分子ＦＦＴＸは、単位画素で光を遮断し、輝度を低下させる。

図７Ｂは、図７ＡのＦＦＴ５２６の発生を説明する単位画素４００の断面図である。図７Ｂを参照すると、第２の基板２００は、第２の基板２００の全体にわたって配置され、液晶表示パネルの外部から一定の電圧の提供を受ける共通電極２４０及び第２の配向膜２３０を有する。第１の基板１００は、単位画素ごとに形成され、エッジ領域５３０を有する画素電極５００及び第１の配向膜１３０を有する。エッジ領域５３０は、画素電極５００の電圧が及ぼす画素電極５００の最後の部分であり、共通電極２４０とともにフリンジフィールド４５０を形成する。フリンジフィールド４５０の影響下で出てくる液晶分子ＦＦＬＣは、フリンジフィールド４５０と実質的に垂直に交差するように傾斜する。すなわち、フリンジフィールド液晶分子ＦＦＬＣは、画素電極５００の正常輝度領域５１０の液晶分子ＮＬＬＣが傾斜した方向に反対の方向に傾斜する。

したがって、フリンジフィールド４５０の液晶分子ＦＦＬＣと正常輝度領域５１０の液晶分子ＮＬＬＣとが接触する部分の液晶分子は、図７Ｂに示すように、基板１００及び２００に垂直に配置され、輝度が減少するＦＦＴ５２６を形成する。フリンジフィールド液晶分子ＦＦＬＣが基板１００及び２００について斜めに傾斜するので、バックライトアセンブリからの光が通過することにより、図７ＡのＦＦＴ５２６の外角で明るい部分が現れることができるようにする。

ＦＦＴ５２６の面積を減少させるためには、画素電極５００のエッジ領域５３０のプレチルト角を大きくすることができる。逆に、エッジ領域５３０の付近でのプレチルト角が小さい場合に、ＦＦＴ５２６の面積が増加する。それ故に、例えば、エッジ領域５３０の配向膜１３０又は２３０のプレチルト角が大きい場合に、ＦＦＴ５２６に位置した液晶分子がさらに傾斜し、画素電極５００のエッジ領域５３０を通過する光の量が増加することができる。したがって、ＦＦＴ５２６の面積を減少させることができる。他方、画素電極５００のエッジ領域５３０内の配向膜のプレチルト角が小さい場合に、ＦＦＴ５２６に位置した液晶分子は、基板１００及び２００に垂直であり、画素電極５００のエッジ領域５３０を通過する光の量が減少する。したがって、ＦＦＴ５２６の面積は増加する。

上述した説明からわかるように、ドメイン境界領域及びフリンジフィールド領域のプレチルト角が大きいほど単位画素の特性を向上させることができ、正常輝度領域のプレチルト角が小さいほど単位画素の特性を向上させることができる。したがって、単位画素でプレチルト角を領域別に異なるように適用できる工程及びこの工程に従う光学マスクが要求される。

図８は、光配向物質で塗布された基板に偏光紫外線を照射することにより液晶表示パネルの単位画素にプレチルト角を形成する工程のための光学マスク及び基板を示す図である。図８を参照すると、複数の光学マスク８００は、プレチルト角が形成される光配向基板２０の一辺の外側に配置される。光配向基板２０には、偏光紫外線に反応することによりプレチルトをなす光配向物質層（図示せず）がスプレー、インクジェット、及びプリンティングのような工程で準備される。光配向基板２０は、上述した第１の基板１００及び第２の基板２００の中の１つであり得る。

光学マスク８００は、複数の同一の形態で複数の単位画素毎にプレチルトを形成するための複数の単位マスキングパターン（図示せず）を有する。光学マスク８００は、複数のラインを形成することにより光配向基板２０の外側に配置され、光配向基板２０上を移動しつつ偏光紫外線が光配向基板２０に照射されるようにする。例えば、図８の光学マスク８００は、一例として２本の交互に配置されたラインで整列される。

光学マスク８００の各々は、偏光紫外線がこれら光学マスク８００のエッジを通過することができるように、これらのエッジに形成されたパターンを有する微細重畳領域ＭＯＬを有する。特定の光学マスクが光配向基板２０上を移動する際に、その微細重畳領域ＭＯＬは、他のラインに配置された隣接する他の光学マスクの微細重畳領域と、光学マスクが移動する方向に沿って重なる。したがって、偏光紫外線は、光配向基板２０の全面に照射されることができる。

しかしながら、微細重畳領域ＭＯＬが広い場合に、液晶表示パネル上でステッチ現象を観察すされる。ステッチ現象は、液晶表示パネル上に局部的に染みが見える現象を意味し、この染みは、光配向工程技術で過度な光エネルギーが特定の領域に集中することにより生じる。したがって、微細重畳領域ＭＯＬの幅は、単位画素のピッチ、すなわち、単位画素の一辺の長さ又は幅より非常に狭く設定される。例えば、微細重畳領域ＭＯＬの幅は、１０μｍより狭く設定される。普通の単位画素の幅が１５０μｍ乃至４５０μｍであるので、１０μｍの重畳は、単位画素のステッチに非常に小さい影響しか及ぼさない。別の方法では、微細重畳領域ＭＯＬが単位画素の配線の位置に対応することができる。また、図８の左側に示した拡大部分では、光学マスク８００のエッジである微細重畳領域ＭＯＬは、‘コサイン’曲線の形態を呈しつつ先端が狭まるように形成されており、実際の重複領域の幅を減少させることができるので、ステッチの影響をさらに減少させる。

光配向基板２０にプレチルトを形成する工程は、３つのステップに区分されることができる。第１のステップは、光配向基板２０の一辺の外側に配置された光学マスク８０２を前進方向ＦＷに沿って光配向基板２０の反対側辺の外側に移動させるのである。このステップにおいて、偏光紫外線が光学マスク８０２に対して特定の角度で各単位画素の最初の半分の面積に斜めに照射される。

第２のステップは、光配向基板２０を完全に通過することで配向基板２０の反対側辺の外側に移動した光学マスク８０２を、単位画素のピッチｐの半分だけ下方に移動させて光学マスク８０４とした後に、後進方向ＲＷに沿って移動させる。このような過程で、偏光紫外線は、第１のステップの反対方向で光配向基板２０に照射され、各単位画素の２番目の半分の面積もプレチルト形成のために準備される。第３のステップは、偏光紫外線が照射された光配向物質層に熱を加えるのである。このような過程で、光配向物質を基板２０に安定してコーティングするために光配向物質と共に混合されている溶媒は気化し、光配向物質はプレチルトを有する。

別の方法では、光配向基板２０にプレチルトを形成する工程は、光学マスク８００の位置を固定させ、光配向基板２０を光学マスク８００に対して相対的に移動させる工程を含むことができる。また、もう１つの方法では、光配向基板２０にプレチルトを形成する工程は、光配向基板２０の向かい合う２つの対向する外側に光学マスク８００の２つのセットをそれぞれ配置し、前進方向ＦＷ及び後進方向ＲＷに光学マスク８００の各セットを移動させる工程を含むこともできる。

本発明の実施形態は、１つのドメインでのドメイン境界領域及び正常輝度領域のプレチルト角を異なって形成するように提供される。上述したプレチルト形成工程を通して、ドメイン境界領域のプレチルト及び正常輝度領域のプレチルトが一方向の走査により各単位画素の半分の面積において形成され、さらに、ドメイン境界領域の異なるプレチルト及び正常輝度領域の異なるプレチルトが、反対方向への走査によって、残りの半分の面積において形成される。本発明の実施形態によるプレチルト形成工程は、ドメイン境界領域及び正常輝度領域のプレチルトを順次に形成せず同時に形成することにより、工程を簡素化し、工程時間を短縮することが可能である。

液晶表示パネルが２枚の基板を組み立てることにより製造されるので、４つのドメインを有する液晶表示パネルは、上記の工程でプレチルトが形成された２枚の光配向基板をそれらの偏光紫外線の照射方向が相互に直交するように組み立てることにより製造されることができる。

別の方法で、プレチルトは、液晶表示パネルの１つの基板だけに形成されることができる。具体的に、偏光紫外線は、一方向への走査によって１つの光配向基板の反対側に照射されることにより、光配向基板が２つのドメイン境界領域のプレチルトと２つの正常輝度領域のプレチルトとを有するようにする。同一の工程が同一の光配向基板に対して、前記の走査方向とは９０°異なる方向に対して行われると、１つの光配向基板は、４つのドメインを有する。この後に、プレチルトがない他の基板を液晶層を介在しつつ光配向基板と組み立てることにより、個々の単位画素が４つの異なる配向ベクトルを有する液晶表示パネルが製造される。

上述した工程のための光学マスク８００の各々は、反復して形成された複数の単位マスキングパターンを有する。図９Ａは、本発明の実施形態による光学マスクに配置され、ドメイン境界領域が正常輝度領域とは異なるプレチルト角を有するようにパターンが形成されている単位マスキングパターンの平面図である。図９Ａを参照すると、単位マスキングパターン８１０は、非照射部パターン８２０、正常輝度領域パターン８３０、及びドメイン境界領域パターン８４０を有する。単位マスキングパターン８１０を有する光学マスク８００は、透明な石英又はガラス基板で製造される。各単位マスキングパターン８１０は、光学マスク８００の透明基板上に形成された遮光膜を有することができる。遮光膜は、クロム金属のように光を効果的に遮断できる材質で製造されることができ、様々な形態で製造されることにより単位マスキングパターン８１０を通過する光エネルギーの量を調節することができる。

具体的に、非照射部パターン８２０は、偏光紫外線が照射されてはいけない単位画素の領域に対応するパターンであり、第１の遮光領域を有し、自身に照射される光をすべて遮断する。したがって、非照射部パターン８２０により単位画素の一側の半分の面積にはプレチルトが形成されない。正常輝度領域パターン８３０は、単位画素で正常輝度領域５１０に対応するパターンであり、自身に照射される光の一部を遮断するために第２の遮光領域８３２と第１の透光領域８３４とに分けられる。正常輝度領域パターン８３０の全体面積に対する遮光領域８３２の面積の比率は、正常輝度領域５１０の遮光比である。単位マスキングパターン８１０が光配向工程の間に一方向（ＦＷ）に移動するので、遮光領域８３２が正常輝度領域パターン８３０の特定の部位だけに存在しても、第２の遮光領域８３２及び第１の透光領域８３４を通過及び非通過の光量の合算によって、単位画素には連続的であり均一の光エネルギーが照射される。

ドメイン境界領域パターン８４０は、非照射部パターン８２０と正常輝度領域パターン８３０の間に配置される。ドメイン境界領域が大きいプレチルト角を有するために正常輝度領域より多い光エネルギーを受けなければならない。そのため、ドメイン境界領域パターン８４０の遮光比は、正常輝度領域パターン８３０の遮光比より低い。例えば、図９Ａのドメイン境界領域パターン８４０が遮光領域を有していないので、その遮光比は、０％であるが、正常輝度領域パターン８３０の遮光比は０％より大きい。本発明の実施形態によると、正常輝度領域パターン８３０の遮光比は、非照射部パターン８２０及びドメイン境界領域パターン８４０の遮光比の間にあることに留意すべきである。

単位マスキングパターン８１０の領域８２０、８３０、及び８４０が相互に異なる遮光比を有するので、単位画素に照射される光のエネルギーは、単位画素と重なる領域８２０、８３０、及び８４０に従って異なる。図９Ｂは、単位マスキングパターン８１０の領域８２０、８３０、及び８４０について図９Ａの単位マスキングパターン８１０を通過した後に、光配向基板に照射される光のエネルギーを示すグラフである。図９Ｂを参照すると、光が非照射部パターン８２０を通過することができないので、光配向基板に照射された光のエネルギーＥ（ＢＬＫ）は、０ｍＪ／ｃｍ^２である。また、ドメイン境界領域パターン８４０を通過した光のエネルギーＥ（ＤＢＴ）は、最も大きく、正常輝度領域パターン８３０を通過した光のエネルギーＥ（ＮＬ）は、他の２つの値間の値を有する。このように、異なる光エネルギーは、単位画素の異なる領域に異なるプレチルト角が作られるようにする。

図９Ａのドメイン境界領域パターン８４０が遮光領域を有しないが、正常輝度領域パターン８３０は、広い遮光領域８３２を有する。したがって、単位画素の正常輝度領域及びドメイン境界領域が受信する光のエネルギーは、それらの隣接領域で急激な変化を経験し、その隣接領域に位置した液晶分子を容易に制御することができないので、単位画素の表示品質の低下を引き起こすことがある。したがって、ドメイン境界領域パターン８４０は、正常輝度領域パターン８３０に隣接したところに、遮光比が正常輝度領域パターン８３０及びドメイン境界領域パターン８４０の遮光比の間の値である追加パターンを有することができる。

図１０Ａは、本発明の実施形態に従って複数の照射パターンに分けられたドメイン境界領域パターンを有する単位マスキングパターンの平面図である。ドメイン境界領域パターン８４０が複数の照射パターンを有するという点で、図１０Ａの単位マスキングパターン８１０が図９Ａの単位マスキングパターン８１０と異なることに留意すべきである。具体的に、ドメイン境界領域パターン（すなわち、ＤＢＴ領域）８４０は、遮光領域がない第１の照射パターン８４２及び第３の遮光領域８４４を有する第２の照射パターン８４８を含む。したがって、単位マスキングパターン８１０が偏光紫外線の照射を受ける間に特定の方向（例えばＦＷ）に移動する際に、第２の照射パターン８４８を通過した光エネルギーが第１の照射パターン８４２を通過した光エネルギーよりさらに少なくなる。

図１０Ａの第２の照射パターン８４８は、三角形状の第３の遮光領域８４４を有する。第３の遮光領域８４４は、下辺が正常輝度領域に接する二等辺三角形であり、その遮光長さＬＢＬは徐々に変わる。ここで、遮光長さＬＢＬは、単位マスキングパターン８１０又は単位マスキングパターン８１０が移動する際に光が照射される前進方向ＦＷに平行である遮光領域の長さである。具体的に、遮光長さＬＢＬは、正常輝度領域パターン８３０に近くなるほど長くなり、第１の照射パターン８４２に近くなるほど短くなる。したがって、第２の照射パターン８４８を通過する光のエネルギーは、遮光長さＬＢＬに反比例して徐々に減少する。

図１０Ｂは、単位マスキングパターン８１０の領域８２０、８３０、及び８４０について図１０Ａの単位マスキングパターン８１０を通過した偏光紫外線のエネルギーを示すグラフである。図１０Ｂを参照すると、ドメイン境界領域パターン８４０を通過した光のエネルギーは、２つのタイプに区分される。具体的に、第１の照射パターン８４２を通過した光の第１のタイプエネルギーＥ（ＤＢＴ１）は、単位マスキングパターン８１０を通過した光のエネルギーの中で最も大きく一定である。他方、第２の照射パターン８４８を通過した光の第２のタイプエネルギーＥ（ＤＢＴ２）は、第１の照射パターン８４２を通過した光のエネルギーＥ（ＤＢＴ１）から正常輝度領域パターン８３０を通過した光のエネルギーＥ（ＮＬ）まで徐々に減少する。光が非照射部パターン８２０を通過することができないので、そのエネルギーは、０ｍＪ／ｃｍ^２であり、正常輝度領域パターン８３０を通過した光のエネルギーＥ（ＮＬ）は、第２の照射パターン８４８を通過した光のエネルギーＥ（ＤＢＴ２）より低い。

ドメイン境界領域パターン８４０の第２の照射パターン８４８は、ドメイン境界領域の一部に特定のプレチルト角を形成することができる様々な形状で作られることができる。例えば、図１０Ａにおいて、第２の照射パターン８４８の第３の遮光領域８４４は、二等辺三角形であり、基板に照射される偏光紫外線の量をその位置に従って徐々に変化させることができる。第３の遮光領域８４４は、様々な他の形状で形成されることができる。

図１１Ａ乃至図１１Ｅは、本発明の実施形態に従ってそれぞれ異なる形態を有する非照射部パターン、正常輝度領域パターン、及びドメイン境界領域パターンを示す単位マスキングパターンの平面図である。本発明の実施形態に従って、単位マスキングパターンを通過した後の光配向基板に照射される光のエネルギーは、非照射部パターンを通過した光、正常輝度領域パターンを通過した光、及びドメイン境界領域パターンを通過した光の強度の順に増加する。

図１１Ａは、ドメイン境界領域パターン８４０が第３の遮光領域８４４のサイズに従って相互に異なる３つの領域に区分される単位マスキングパターン８１０の平面図である。したがって、ドメイン境界領域のプレチルト角が遮光領域８４４の位置に従って変化することにより、液晶分子の配列の微調整を可能にする。図１１Ａにおいて、ＤＢＴ領域が３つのサブ領域に区分されるが、サブ領域の数がこれに限定されないことは、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば容易に理解するのであろう。

図１１Ｂは、図９Ａ、図１０Ａ、及び図１１Ａとは異なり、正常輝度領域パターン８３０の遮光領域８３２が正常輝度領域パターン８３０の中央でない一側に配置された単位マスキングパターン８１０の平面図である。正常輝度領域パターン８３０の遮光領域８３２と同様に、ドメイン境界領域パターン８４０の第３の遮光領域８４４もドメイン境界領域パターン８４０の一側にシフトする。光配向工程の間に、単位マスキングパターン８１０が特定の方向に移動しつつ偏光紫外線の照射を受けるので、その遮光領域８３２及び８４４が一側にシフトする構成が許容される。図１１Ｂのドメイン境界領域パターン８４０の遮光パターン８４４が長方形を有するが、別の方式では、遮光パターン８４４は、ドメイン境界領域のプレチルト角が徐々に変化することができるように図１０Ａにおけるように遮光長さＬＢＬが徐々に変更される三角形で作られてもよい。

図１１Ｃは、ドメイン境界領域パターン８４０の第３の遮光領域８４４が図１０Ａのそれに比べて拡張された単位マスキングパターン８１０の平面図である。図１１Ｃにおいて、ドメイン境界領域パターン８４０の第３の遮光領域８４４は、図１０Ａと同様に、その遮光長さＬＢＬが正常輝度領域パターン８３０から非照射部パターン８２０に行くほど徐々に減少する。したがって、ドメイン境界領域の場合、その一側に接する正常輝度領域に隣接する領域からその他側に接触する隣接ドメインに近い領域に行くほどプレチルト角が大きくなる。

図１１Ｄは、光透過率が相互に異なる遮光領域を有する単位マスキングパターン８１０の平面図である。光透過率の観点において、非照射部パターン８２０の遮光領域が最も低く、ドメイン境界領域パターン８４０の第３の遮光領域８４４が最も高い。したがって、正常輝度領域８３０の光透過率は、他の２つの領域の光透過率間の値を有する。

図１１Ｅは、正常輝度領域パターン８３０及びドメイン境界領域パターン８４０の遮光領域及び透光領域が反復される単位マスキングパターン８１０の平面図である。反復されるパターンにおいて、透光領域が数μｍで形成されるので、光を回折させるスリットの機能をする。したがって、単位画素のプレチルト角を調節することができる。

単位マスキングパターンは、図９Ａ、図１０Ａ、及び図１１Ａ乃至図１１Ｅに示すように様々な形態で作られることができる。単位マスキングパターンの各細部領域を通過する光のエネルギーは、ブラック残像を減少させることにより液晶表示の表示品質を向上させ、テクスチャが形成される異常輝度領域の面積を減少させることにより各単位画素の開口率を向上させるように調整される。

図１２は、単位画素のドメイン境界領域に照射された光エネルギーに対する正常輝度領域に照射された光エネルギーの比率と単位画素の光透過率間の関係を示すグラフである。図１２を参照すると、優秀な光透過率を得るためのドメイン傾斜領域及び正常輝度領域に照射される光エネルギーの強度及びプレチルト角がわかる。

図１２の横軸は、正常輝度領域に照射された光エネルギー及び単位画素のドメイン境界領域に照射された光エネルギーの比率を示す。その縦軸は、複数の単位画素を有する液晶表示パネルの実際の輝度を測定することにより得られた光透過率を示す。データは、ドメイン境界領域に照射される光のエネルギーが１０ｍＪ／ｃｍ^２、２０ｍＪ／ｃｍ^２、及び３０ｍＪ／ｃｍ^２である場合に対して光透過率を測定することにより得られた。

測定のために、図９Ａの遮光領域がないドメイン境界領域パターン８４０を適用した単位マスキングパターン８１０が使用され、単位マスキングパターン８１０に照射された偏光紫外線の照度は、４０ｍＷ／ｃｍ^２であった。ドメイン境界領域に照射された光のエネルギーがそれぞれ１０ｍＪ／ｃｍ^２、２０ｍＪ／ｃｍ^２、及び３０ｍＪ／ｃｍ^２であるためには、光配向基板は、それぞれ１８０ｍｍ／ｓｅｃ、１２０ｍｍ／ｓｅｃ、及び６０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移送された。図１２の測定のために使用された配向膜のプレチルト角は、照射された光のエネルギーに大体に比例した。すなわち、照射された光のエネルギーが９ｍＪ／ｃｍ^２、１０ｍＪ／ｃｍ^２、２０ｍＪ／ｃｍ^２、及び３０ｍＪ／ｃｍ^２である時のプレチルト角は、それぞれ１．６０°、１．６１°、１．７８°、及び１．８０°であった。

図１２を参照すると、曲線ごとに、その最大光透過率は、正常輝度領域に照射された光エネルギーがドメイン境界領域に照射された光エネルギーの約３０％である場合に現れた。上述した比率が３０％より小さい場合に、正常輝度領域のプレチルト角が減少することにより、配向膜に隣接した液晶分子が正常輝度領域の配向膜にさらに垂直に配列され、光透過率が減少する。それとは逆に、上述した比率が３０％より大きい場合に、ドメイン境界領域のプレチルト角と正常輝度領域のプレチルト角間の差が減少することにより、ドメイン境界領域の面積が増加し、光透過率が減少する。

したがって、単位画素において、本発明の実施形態に従って、正常輝度領域に照射された光のエネルギーは、ドメイン境界領域に照射された光のエネルギーの約３０％である。‘約３０％’は、２５％と３５％間の範囲を意味する。図１２のグラフが図９Ａに示すような遮光領域がないドメイン境界領域パターン８４０を用いて得られたので、正常輝度領域パターン８３０の遮光領域８３２の面積は、正常輝度領域パターン８３０の面積の約３０％である。

一方、ドメイン境界領域に照射された光のエネルギーが３０ｍＪ／ｃｍ^２である時、光透過率が優秀であったことを図１２からわかる。また、正常輝度領域に照射された光のエネルギーがドメイン境界領域に照射された光のエネルギーの３０％である時光透過率が最も優秀であるので、単位画素の光透過率を改善するために、ドメイン境界領域のプレチルト角は、照射された光のエネルギーが３０ｍＪ／ｃｍ^２である時のプレチルト角である１．８０°より大きいことが適切であることがわかる。

また、正常輝度領域に照射された光のエネルギーは、ドメイン境界領域に照射された光のエネルギーの３０％である９ｍＪ／ｃｍ^２であり、これに関連したプレチルト角は、１．６０°である。したがって、ドメイン境界領域及び正常輝度領域のプレチルト角間の差が０．２０°であるので、単位画素のドメイン境界領域及び正常輝度領域のプレチルト角間の差は、０．２０°以上が適切であることがわかる。

一方、光透過率を向上させるためにプレチルト角を増加させるのは、単位画素でブラック残像が現れ得る問題点を有する。したがって、光透過率及びブラック残像のすべてを改善することができるプレチルト角が決定されなければならない。以下、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、ブラック残像が改善した正常輝度領域のプレチルト角について説明する。

図１３Ａは、一人の測定者の観察位置に関連したブラック残像指数を示すテーブルである。ブラック残像指数は、液晶表示パネルの正面及び側面で観察した輝度又はクロミナンス（chrominance：色信号）が正常値と異なる程度に従って５つのレベルに区分される。正面での観察は、映像から１メートル離れた所でなされ、側面での観察は、映像の正面に対して６０°の角及び映像から１メートル離れた所でなされる。このような観察において、正面及び側面で観察された映像の品質は、‘良好（Good）’‘やや不良（Slightly Poor）’、及び‘多少不良（Little Poor）’に区分される。一人の測定者によりなされた観察に基づいて１つの液晶表示パネルに対するブラック残像指数は、図１３Ａのテーブルから決定されることができる。

液晶表示パネルのブラック残像値は、様々な観察者により測定されたブラック残像指数の平均として決定される。ブラック残像値が２である場合に、正面では、良好な画像が観察され、側面では、観察者のような熟練者だけ認識することができるやや不良の画像が観察される。したがって、１又は２のブラック残像値を有する液晶表示パネルは、正常液晶表示パネルとして一般に分類される。

図１３Ｂは、液晶表示パネルの製造後の時間に従う単位画素の正常輝度領域に照射される光のエネルギーと、観察されたブラック残像値と、の間の関係を示すグラフである。ブラック残像なしに優秀な表示品質を有する単位画素の正常輝度領域に照射される光のエネルギー及びプレチルト角は、図１３Ｂから決定されることができる。図１３Ｂのブラック残像値を得るために、図１２で用いられた配向膜が、テストされる液晶表示パネルに適用され、３ｍＪ／ｃｍ^２及び１０ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギーを有する光が、この配向膜に照射された。この製造された液晶表示パネルは、２５°で保存された。

図１３Ｂを参照すると、１０ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギーを有する光の照射を受けた正常輝度領域の場合に、液晶表示パネルが製造され、１２時間が経過した後にブラック残像値が２を超過し、時間が経つにつれてブラック残像値が増加した。観察されたブラック残像値が優秀な表示品質を有する液晶表示パネルのブラック残像値である２を超過したので、１０ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギーを有する光を正常輝度領域に照射することがよくないことがわかる。

一方、３ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー光の照射を受けた正常輝度領域のブラック残像値が製造後１２時間経過した後に２であり、その後にも２に滞在しているので、３ｍＪ／ｃｍ^２は、正常輝度領域に照射されることができる適切な光のエネルギーである。したがって、単位画素の正常輝度領域には、３ｍＪ／ｃｍ^２以下のエネルギーを有する光を照射し、３ｍＪ／ｃｍ^２に対応するプレチルト角が優秀な表示品質を有する液晶表示パネルの製造に寄与することがわかる。

液晶表示パネルのブラック残像値及び光透過率を改善するためには、単位画素のドメイン境界領域の幅が適切に決定されることが要求される。図１４は、単位画素のドメイン境界領域及び正常輝度領域に様々なエネルギーを有する光が照射される場合に、単位画素のドメイン境界領域の幅と単位画素の光透過率との間の関係を示すグラフである。図１４を参照すると、改善した光透過率を有する単位画素のドメイン境界領域の幅がわかる。

図１４において、光エネルギーの単位ｍＪ／ｃｍ^２は、単位画素の正常輝度領域に照射された光のエネルギー‘ａ’と単位画素のドメイン境界領域に照射された光のエネルギー‘ｂ’との組合せ（ａ，ｂ）から省略される。すなわち、（ａ，ｂ）には、（１０，３３）、（４．５，１５）、及び（１０，１０）の３種類がある。ここで、（１０，１０）が適用された単位画素は、ドメイン境界領域を有しない基準単位画素（すなわち、ドメイン境界領域がない比較対象）として使用された。

各組合せは、異なる２つの単位画素に区分され、ドメイン境界領域の幅は、それぞれ１０μｍ及び１３μｍである。図１０Ａに示すように、各ドメイン境界領域は、透光領域だけで構成される第１の照射パターン８４２と、遮光領域が一部存在する第２の照射パターン８４８と、を有する単位マスキングパターン８１０を通して、光エネルギーが照射されたことで、単位マスキングパターン８１０のドメイン境界領域の２つの照射領域の幅が同一であるという条件下で実験がなされた。

図１４を参照すると、正常輝度領域に照射された光のエネルギーが減少すると、光透過率も減少した。すなわち、４．５ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー光が正常輝度領域に照射され、ドメイン境界領域の幅が１０μｍである単位画素の場合に、その光透過率は、５．１８％であり、基準単位画素の光透過率５．２１％より低い。しかしながら、ドメイン境界領域の幅が増加すると、単位画素の光透過率も増加した。例えば、４．５ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギーが適用された単位画素のドメイン境界領域が１０μｍから１３μｍまで増加すると、単位画素の光透過率は、５．２０％に増加し、基準単位画素の光透過率５．２１％と類似している。同様に、（１０，３３）の場合に、ドメイン境界領域の幅の増加は、単位画素の光透過率の改善に寄与する。したがって、ドメイン境界領域の幅が１０μｍより大きい時に適切であることがわかる。

適切なドメイン境界領域の幅は、様々なドメイン境界領域パターンの幅と単位画素の光透過率間の関係を用いて確認することができる。図１５Ａは、本発明の実施形態による様々な幅を有するドメイン境界領域パターン８４０及び第２の照射パターン８４８を適用できる単位マスキングパターン８１０の平面図である。図１５Ｂは、図１５Ａの単位マスキングパターン８１０のドメイン境界領域パターン８４０及び第２の照射パターン８４８の面積又は幅と単位画素の光透過率間の関係を示すグラフである。

図１５Ａを参照すると、ドメイン境界領域パターン８４０の第２の照射パターン８４８は、第３の遮光領域８４４及び第２の透光領域８４６を有するが、第１の照射パターン８４２は、何の遮光領域なしに透光領域だけを有する。第１の照射パターン８４２及び第２の照射パターン８４８は、同一の幅及び面積を有し、したがって、ドメイン境界領域パターン８４０の幅ｗ（ＤＢＴ）は、第２の照射パターン８４８の幅ｗ（ＤＢＴＳ）の２倍である。ここで、ドメイン境界領域パターン８４０の幅ｗ（ＤＢＴ）を調節することにより、単位画素の光透過率は、図１５Ｂに示すように変化することができる。

図１５Ｂの横軸は、ドメイン境界領域パターン８４０の幅ｗ（ＤＢＴ）と第２の照射パターン８４８の幅ｗ（ＤＢＴＳ）との様々な組合せを括弧に入れて示す。ドメイン境界領域パターン８４０の幅は、７．０μｍから１３．０μｍ間の範囲にあり、基準単位マスキングパターン（すなわち、比較対象）は、第２の照射パターン８４８がないドメイン境界領域パターン８４０の幅が１０μｍで形成された単位マスキングパターンである。

図１５Ｂの縦軸は、３３ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー光が横軸のドメイン境界領域パターン８４０の幅と第２の照射パターン８４８の幅との組合せを有する単位マスキングパターン８１０に照射された場合の測定された単位画素の光透過率を示す。図１５Ｂを参照すると、単位画素の光透過率は、ドメイン境界領域パターン８４０及び第２の照射パターン８４８の幅に大体に比例する。すなわち、第２の照射パターン８４８の幅が３．５μｍである際に、光透過率は、５．２４％であるが、幅が５．０μｍ、６．５μｍに増加するほど、光透過率は、５．２８％及び５．３０％に増加する。したがって、単位マスキングパターン８１０のドメイン境界領域パターン８４０の第２の照射パターン８４８の幅が広いことがよい。

しかしながら、第２の照射パターン８４８の幅が６．５μｍである場合の光透過率は、第２の照射パターン８４８が存在しないが、ドメイン境界領域パターン８４０の幅が１０．０μｍである基準単位マスキングパターンのそれと同一の５．３０％であった。また、第２の照射パターン８４８の幅が５．０μｍである場合の光透過率は、５．２８％であり、基準単位マスキングパターンの５．３０％と類似の値を有する。したがって、ドメイン境界領域パターン８４０の第２の照射パターン８４８の幅を６．５μｍに設定することがよい。また、優秀な光透過率を示す第２の照射パターン８４８の幅が５．０μｍである場合を考慮する時、第２の照射パターン８４８の幅は６．５±１．５μｍに設定することがよい。したがって、ドメイン境界領域パターン８４０の第１の照射パターン８４２及び第２の照射パターン８４８は、それらの幅が相互に同一である場合に関するものであることを考慮する時、ドメイン境界領域パターン８４０の幅は、１３．０±３．０μｍに設定することがよい。

上述した単位画素は、ＤＢＴに加えて単位画素のエッジの一部にＦＦＴを有する。ＦＦＴを減少させるために、単位マスキングパターンの遮光領域の形態を用いて単位画素のエッジでのプレチルト角を増加させることができる。

図１６Ａは、本発明の実施形態による単位画素のエッジでのプレチルト角を増加させるためのフリンジフィールド領域パターンが適用された単位マスキングパターンの平面図である。図１６Ａを参照すると、フリンジフィールド領域パターン８５０は、単位マスキングパターン８１０のエッジで形成される。フリンジフィールド領域パターン８５０は、遮光領域８５２と透光領域８５４とに区分され、単位画素のエッジでのプレチルト角は、２つの領域の面積の比率を調整することにより大きくなるようにし、これにより、単位画素のフリンジフィールド領域を減少させることができる。しかしながら、図１６Ａの単位マスキングパターン８１０を適用する場合に、ドメインの配向ベクトルによりフリンジフィールド領域パターン８５０が適用された単位画素の一辺の一部では、光透過率が増加するが、その辺の他の部分では、光透過率が減少する。

図１６Ｂ乃至図１６Ｄは、図１６Ａの単位マスキングパターン８１０が単位画素の第１の基板１００及び第２の基板２００に適用される場合の単位画素の配向ベクトル及びそれらによる単位画素の局部的な光透過率の変化を示す図である。図１６Ｂ乃至図１６Ｄによると、単位画素の一辺の一部では、光透過率が増加するが、その辺の他の部分では、光透過率が減少する。

図１６Ｂは、第１の基板１００の配向膜に作られるプレチルト角を示す図である。第１の基板１００は、配向膜（図示せず）で塗布され、配向膜には、図１６Ａの単位マスキングパターン８１０を通過した偏光紫外線がｙ軸に平行である２つの異なる方向に照射される。単位マスキングパターン８１０が図１６Ａの形状を有するが、説明の便宜のために、基板上の特定の部分に照射される光のエネルギーが強いほど明るい灰色で明暗を調整することにより表現したことを当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に理解することができる。このような単位マスキングパターン８１０を介して、第１の基板１００の単位画素の正常輝度領域５１０には、弱いエネルギーの光が照射され、ＤＢＴ５２２及びＦＦＴ５２６には、強いエネルギーの光が照射される。

図１６Ｃは、第２の基板２００の配向膜上に形成されるプレチルト角を示す図である。第２の基板２００のプレチルト角が図１６Ｂで使用したものと同一の工程及び単位マスキングパターンにより得られるが、光は、ｘ軸に平行である２つの異なる方向に照射される。

図１６Ｄは、図１６Ｂ及び図１６Ｃの工程に従って形成された配向ベクトル、ＤＢＴ、及びＦＦＴを示す単位画素４００の平面図である。図１６Ｄを参照すると、各ドメインの配向ベクトルは、これらの特定の位置に従って異なり、長さが短いほどベクトル値が小さい。具体的に、各ドメイン内の正常輝度領域５１０の配向ベクトルは、同一のドメイン内の他の位置より小さいベクトル値を有し、これにより、小さいプレチルト角を形成し、ブラック残像を減少させることができる。

他方、ＤＢＴ５２２は、大きいベクトル値を有することにより、その光透過率を増加させることができる。しかしながら、ＦＦＴ領域において、プレチルト角が増加しても光透過率は増加しない。具体的に、ドメインのエッジでのプレチルト角が増加すると、さらに多くの液晶分子がプレチルト角に依存するようになり、同様に、フリンジフィールドの影響を受ける液晶分子の数も増加する。その結果、ＦＦＴの面積が増加し、光透過率が減少する面積４５６が生じる。他方、各ドメインのエッジでフリンジフィールドが形成されない部分では、液晶分子のプレチルト角の増加により光透過率が増加する領域４５４が生じる。

要約すると、図１６Ａの単位マスキングパターン８１０を用いる工程により、単位画素４００のエッジの一部は、光透過率が減少し、エッジの他の部分は、光透過率が増加する。したがって、光透過率が減少する部分に対する単位画素４００の構造を変更することが要求される。

図１７Ａは、本発明の実施形態による画素電極のエッジで突出領域が形成され、その突出領域上にＦＦＴが生じる単位画素の第１の基板の平面図である。図１７Ａを参照すると、単位画素の画素電極及び不透明配線は、ＦＦＴと重なることにより単位画素の開口率及び光透過率を向上させる。図１７Ａの単位画素４００は、不透明材質で作られたゲートライン４１０と、データライン４２０と、透明材質で作られた画素電極５００とを有する。特に、画素電極５００には、複数のドメイン６１０、６２０、６３０、及び６４０とＦＦＴ５２６とが形成される。

ＦＦＴ５２６は、画素電極５００の１つのエッジで部分的に形成される。すなわち、画素電極５００の１つのエッジは、ＦＦＴ形成領域５２８とＦＦＴ未形成領域５２９とに区分される。ＦＦＴ形成領域５２８は、配向膜のプレチルト角に比例する。例えば、図１６Ａの単位マスキングパターン８１０の使用は、ＦＦＴ形成領域５２８のサイズを増加させ、単位画素４００の光透過率を減少させることができる。しかしながら、ＦＦＴ５２６が小さいプレチルト角の配向膜で形成されることもできるので、本発明の実施形態が図１６Ａに示すようなフリンジフィールド領域パターン８５０を有する単位マスキングパターン８１０を用いて製造される単位画素に限定されないことに留意すべきである。

図１７Ａの画素電極５００は、ＦＦＴ形成領域５２８で単位画素４００のエッジでの突起部５３２を有する。具体的に、本発明の実施形態に従って、突起部５３２は、長方形状の画素電極５００を構成する４個のドメインの周辺部から交互に突出することができる。言い換えれば、画素電極５００の一辺は、突起部５３２を有する部分と突起部がない部分とに区分される。図１７Ａの画素電極５００の左辺は、その上部が下部に比較して突出するように形成されており、画素電極５００の右辺は、その下部が上部に比較して突出するように形成されており、画素電極５００の上辺は、その右側が左側に比較して突出するように形成されており、画素電極５００の下辺は、その左側が右側に比較して突出するように形成されている。画素電極５００が突起部５３２を有するので、単位画素４００は、画素電極５００のエッジに位置するＦＦＴ５２６が突起部５３２上に位置するように設計される。また、単位画素４００の薄膜トランジスタ４３０は、突起部５３２に位置してもよい。

ＦＦＴ５２６の全体面積は、突起部５３２内に含まれてもよい。ＦＦＴ５２６の幅は、通常、ＤＢＴ幅の６０％として測定されるので、突起部５３２は、ＦＦＴ未形成領域５２９のエッジからＤＢＴ幅の６０％以上突出することができる。例えば、ＤＢＴの幅が１０μｍである場合に、突起部５３２の幅は、約６μｍ以上である。

画素電極５００の突起部５３２は、単位画素４００の不透明電極と重なるように伸張されることができる。例えば、図１７Ａに示すように、複数の突起部５３２は、ゲートライン４１０及びデータライン４２０と重なることができる。別の方法では、画素電極５００の突起部５３２は、ゲートライン４１０及びデータライン４２０の中のいずれか１つと選択的に重なることができる。ゲートライン４１０及びデータライン４２０が不透明な金属で形成されるので、ＦＦＴ５２６は、単位画素４００の光透過率を減少させない。このように、単位画素４００に形成された突起部５３２が不透明な膜と重なるように設定される場合に、単位画素４００の配向ベクトルが様々な方向に形成されても、光透過率が減少する現象を緩和することができる。

図１７Ｂは、画素電極５００の突起部５３２がＦＦＴ５２６及びデータライン４２０と重なる例を示す図１７ＡのラインＸＶＩＩ（ｂ）−ＸＶＩＩ（ｂ）'に沿って切断された単位画素４００の断面図である。図１７Ｂを参照すると、第１の基板１００には、第１の基本基板１１０、ゲート絶縁層４１２、伝導性が高く不透明材質で作られたデータライン４２０、データ絶縁層４２２、データライン４２０と重なる突起部５３２を有する画素電極５００、及び第１の配向膜１３０が順に積層される。

図１７Ｂの第２の基板２００は、第２の基本基板２１０、単位画素の基本色を発する材質で作られたカラーフィルター２５０、ブラックマトリックス２６０、共通電極２４０、及び第２の配向膜２３０を有する。カラーフィルター２５０の基本色は、三原色である赤色、緑色、及び青色の中のいずれか１つ又は青緑色（cyan）、赤紫色（magenta）、及び黄色（yellow）の中のいずれか１つであり得る。別の方法では、カラーフィルターを空いている空間で作り、空いている空間を通過するバックライトアセンブリの色を基本色として設定してもよい。

カラーフィルター２５０の間には、ブラックマトリックス２６０が配置され、カラーフィルター２５０及びブラックマトリックス２６０上には、第２の基板２００の全面を塗布する共通電極２４０が配置される。第２の基板２００は、共通電極２４０で完全に塗布され、共通電極２４０上には、所定のプレチルト角を有する第２の配向膜２３０が形成される。

図１７Ｂには、液晶層３００の中間にある第１の配向膜１３０及び第２の配向膜２３０のプレチルト角及びフリンジフィールド４５０に基づく液晶分子の配列が図示される。図１７ＢのＸＶＩＩ（ｂ）’側での正常輝度領域５１０の液晶分子ＮＬＬＣが第２の配向膜２３０のプレチルト角の影響を受けるが、画素電極５００のエッジでの液晶分子ＦＦＬＣは、フリンジフィールド４５０の影響を受け、正常輝度領域５１０の液晶分子ＮＬＬＣと反対に傾斜する。したがって、ＦＦＴ液晶分子ＦＦＴＸは、液晶表示パネルの偏光軸に水平であるか又は垂直であるように配向され、輝度が低いテクスチャ領域が生じる。

ＦＦＴ５２６は、第１の基板１００のデータライン４２０と重なる画素電極５００の突起部５３２上に位置する。データライン４２０が不透明金属で作られるので、ＦＦＴ５２６は、単位画素４００で観察されない。データライン４２０は、単位画素４００の正常輝度領域５１０の外側に配置されることにより、単位画素４００の開口率及び光透過率を向上させることができる。

別の方法では、ＦＦＴ５２６は、第２の基板２００のブラックマトリックス２６０と重なるように配置されることができる。ブラックマトリックス２６０は、有機化合物又は金属酸化物のような不透明材質で作られ、カラーフィルター２５０間に配置されることにより光を遮断する。したがって、ブラックマトリックス２６０が単位画素４００の正常輝度領域５１０の外側に配置され、画素電極５００がブラックマトリックス２６０及びＦＦＴ５２６と重なる突起部５３２を有するので、単位画素４００の開口率及び光透過率を向上させる。

他方、図１７Ａに示すように、１本のデータライン４２０又は１つのブラックマトリックス２６０は、隣接する単位画素５００及び５００’の複数の突起部５３２及び５３２’が共通に配置されることができる。言い換えれば、図１７ＡのラインＸＶＩＩ（ｂ）−ＸＶＩＩ（ｂ）’上に示した突起部５３２と重なるデータライン４２０は、図１７ＡのラインＸＶＩＩ（ｃ）−ＸＶＩＩ（ｃ）’上に示した隣接画素電極５００’の突起部５３２’及びその上に位置するＦＦＴ５２６’と重なる。

図１７Ｃは、単位画素５００の突起部５３２’及びＦＦＴ５２６’が第１の基板１００上のデータライン４２０及び第２の基板２００上のブラックマトリックス２５０と重なる例を示す図１７ＡのラインＸＶＩＩ（ｃ）−ＸＶＩＩ（ｃ）’に沿って切断した単位画素４００の断面図である。図１７Ｃの第２の配向膜２３０のプレチルトが図１７Ｂのそれと反対方向であるから、液晶分子もすべて反対方向に配列される。しかしながら、図１７Ｃは、ＦＦＴ５２６’がデータライン４２０及びブラックマトリックス２６０と重なる形態という観点で図１７Ｂと同一である。

図１７Ｂ及び図１７Ｃのデータライン４２０及びブラックマトリックス２６０は、画素電極５００及び５００’のエッジに沿って直線に伸張される。したがって、隣接する２つの画素電極５００及び５００’の突起部５３２及び５３２’は、データライン４２０に沿って交互に配置される。データライン４２０及びブラックマトリックス２６０が直線に伸張されることは、液晶表示パネルの簡素な設計が可能であるという長所を有する。

上述した説明において、ＦＦＴ５２６は、画素電極５００の突起部５３２を用いてデータライン４２０及び／又はブラックマトリックス２６０と重なる。しかしながら、本発明の実施形態に従って、突起部５３２は、データライン４２０とは異なる方向に伸張されるゲートライン４１０又は画素電極５００と一部重なる部分を有するストレージ電極４４０とも重なることができる。図１７Ａ乃至図１７Ｃに示すものとは異なり、データライン４２０及び／又はゲートライン４１０は、画素電極５００の全体形状に従って変形されることも可能である。また、単位画素４００の不透明電極又はブラックマトリックスと重なる画素電極５００の突起部５３２が画素電極５００の一辺にわたって形成されることも可能であることは、当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に理解するのであろう。

図１８は、本発明の実施形態に従って画素電極のエッジに沿って走る単位画素のデータラインとストレージ電極及び直線に伸張されたブラックマトリックスを示す単位画素の一部平面図である。図１８を参照すると、直線に伸張されるブラックマトリックスは、単位画素の突起部及びデータラインのような曲げられた他の配線及びＦＦＴのすべてを覆うことにより、単位画素の開口率及び光透過率を向上させつつ設計を簡素化することができる。

図１８の単位画素４００には、第１の基板１００上のストレージ電極４４０及び第２の基板２００上のブラックマトリックス２６０が表示された。図１８を参照すると、ストレージ電極４４０は、その一部が画素電極５００のエッジと重なるように形成される。ストレージ電極４４０の場合に、その画素電位は、１つのフレームの間に保持される。ストレージ電極４４０と画素電極５００間の過度な重畳が単位画素４００の開口率及び光透過率を減少させることになるので、ストレージ電極４４０が画素電極５００のエッジと部分的に重なることを当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に理解するのであろう。

データライン４２０は、隣接する２つの画素電極間に介在するので、画素電極のエッジ形態と類似の屈曲を有する。したがって、図１８の単位画素４００のデータライン４２０は、画素電極５００及びストレージ電極４４０と類似の形態の屈曲を有する。

図１８の単位画素４００は、第２の基板２００上に直線に伸張されたブラックマトリックス２６０を有する。ブラックマトリックス２６０は、光を遮断する領域であり、第１の基板１００上の配線、例えば、ゲートライン４１０、データライン４２０、又はストレージ電極４４０及び画素電極５００の突起部５３２に移動したＦＦＴと重なることができる。したがって、単位画素４００は、ＦＦＴの影響を少ししか受けず、これにより、単位画素４００の開口率及び光透過率を増加させ、単位画素４００の設計を簡素化することができる。

ＦＦＴと重なる画素電極５００の突起部５３２は、複数の画素電極を有する単位画素４００にも適用されることができる。図１９Ａは、突起部を有する複数の画素電極を含む単位画素の部分平面図である。図１９Ａを参照すると、本発明の実施形態に従って、単位画素４００のデータライン４２０及びストレージ電極４４０は、画素電極５００の突起部５３２と凹部５３４とが接触する領域の付近で相互に交差する。ここで、凹部５３４は、画素電極５００の一辺で突起部５３２に連続して形成される部分であり得る。また、凹部５３４は、画素電極５００の一辺上で突起部でない部分であり得る。

図１９Ａの単位画素４００において、２つの画素電極５０２及び５０４は、２つの薄膜トランジスタ４３０及び４３０’により１本のゲートライン４１０に接続される。薄膜トランジスタ４３０及び４３０’は、異なるデータライン４２０及び４２０’に接続されるので、相互に異なる電圧を画素電極５０２及び５０４に提供する。したがって、画素電極５０２及び５０４に位置した液晶分子の配列は、相互に異なり、これにより、液晶表示パネルを様々な方向から見てもイメージの変形が生じない高品質の画像が表示される。

別の方法では、単位画素４００は、２つのドレーン電極を有するトランジスタ及び追加の電圧降下用キャパシタを有することができる。１つのドレーン電極が第１の画素電極５０２に直接接続されるが、他のドレーン電極は、電圧降下用キャパシタを経由して第２の画素電極５０４に接続される。したがって、２つの画素電極５０２及び５０４が若干異なる画素電位を形成することにより、液晶表示パネルの表示品質を向上させることができることを当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に理解することができる。

上述したように、画素電極５００は、相対的に高い電圧を受信する第１の画素電極５０２と相対的に低い電圧を受信する第２の画素電極５０４とに区分される。第１の画素電極５０２及び第２の画素電極５０４は、それぞれ異なる配向ベクトルのドメインを有し、各ドメインは、ＦＦＴと重なる突起部５３２を有する。突起部５３２は、ストレージ電極４４０とも重なることにより、ＦＦＴにより画素電極５００の開口率及び光透過率の低下を防止することができる。

ストレージ電極４４０は、画素電極５００のエッジと重なることにより画素電極５００の電位を保持する。しかしながら、ストレージ電極４４０が画素電極５００のエッジ全体と重なることは、画素電極５００の正常輝度領域５１０との重畳につながり、これにより、単位画素４００の開口率及び光透過率が低下する可能性がある。したがって、ストレージ電極４４０は、画素電極５００の突起部５３２と重なるが、突出しない部分５３４とは重ならない。

データライン４２０及び４２０’は、画素電極５００のエッジに沿って配置されることにより、単位画素４００の全体にわたって画素電極５００から一定の距離を保持する。他方、ストレージ電極４４０は、画素電極５００と重なる部分と画素電極５００から離隔した部分とを有する。具体的に、本発明の実施形態に従って、ストレージ電極４４０は、画素電極５００の突起部５３２と凹部５３４とが相互に接触する領域でデータライン４２０及び４２０’と交差しつつ凹部５３４から離隔する。

データライン４２０は、凹部５３４とストレージ電極４４０とが相互に離隔した空間に配置されることができる。すなわち、凹部５３４の付近では、画素電極５００、データライン４２０、及びストレージ電極４４０が順に配置される。他方、突起部５３２がストレージ電極４４０と部分的に重なるので、データライン４２０は、ストレージ電極４４０の外側に配置される。言い換えれば、突起部５３２の付近では、画素電極５００、ストレージ電極４４０、及びデータライン４２０が順に配置される。

上記の構造によると、ストレージ電極４４０の突起部４４２及び凹部４４４は、データライン４２０の凹部４２４及び突起部４２２と交互に交差する。ストレージ電極４４０の突起部４４２は、画素電極５００の突起部５３２又はその一部分と重なる。ストレージ電極４４０の凹部４４４は、画素電極５００の突起部５３２に隣接して延在された凹部５３４から離隔して形成されている。データライン４２０の凹部４２４と突起部４２２は、画素電極５００の突起部５３２及び凹部５３４と全体的に一定又は所定の距離を保持する。したがって、単位画素４００のサイズの増加を防止する。

上述した単位画素４００の第１の基板１００は、光が通過する画素領域と光が通過しない非透過領域とに区分される。光が通過しない非透過領域には、微細な金属配線が形成され、金属配線による光の回折又は反射のために液晶表示パネルの表示品質が低下することがあるので、第２の基板２００には、第１の基板１００の非透過領域を覆うブラックマトリックス２６０が形成される。

図１９Ｂは、第１の基板の単位画素の非透過領域を覆うブラックマトリックス及び単位画素の基本色を表現するカラーフィルターが形成された単位画素の第２の基板の平面図である。図１９Ｃは、図１９Ａの第１の基板と図１９Ｂの第２の基板とを結合することにより得られた単位画素の平面図である。図１９Ｂを参照すると、ブラックマトリックス２６０は、第１の基板１００上に形成された配線４１０、４２０、４３０、及び４４０とＦＦＴ５２６とを覆い、カラーフィルター２５０を取り囲む。図１９Ｃを参照すると、単位画素４００は、第１の基板１００上の第１の画素電極５０２及び第２の画素電極５０４を通過した光が第２の基板２００上のカラーフィルター２５０を通過しつつ特定の基本色を表示する。第２の基板２００上のブラックマトリックス２６０は、単位画素４００のＦＦＴを覆うことにより、液晶表示パネルの表示品質を向上させ、光透過率を増加させることができる。

本発明の実施形態による光配向工程技術を適用した単位画素において、ドメイン境界領域のプレチルト角は、正常輝度領域のプレチルト角より大きく設定されることによりブラック残像を減少させ、これにより、単位画素を使用する液晶表示パネルの表示品質を改善することができる。このようなプレチルト角の構成により、単位画素の開口率及び光透過率が増加し、結果として、輝度が増加し消費電力が減少する。また、単位画素のストレージ電極とデータラインとが相互に交差するように配置されることにより、複数の画素電極を有する単位画素のサイズ及び光透過率が改善する。

以上まとめると、本発明の実施形態による単位画素の各ドメインのドメイン境界領域のプレチルト角は、正常輝度領域のプレチルト角より大きく設定されるので、ドメイン境界領域内の液晶分子が偏光軸と大きく外れるようにすることができる。その結果、ドメイン境界テクスチャの幅及び面積を減少させ、単位画素の開口率及び光透過率を増加させることができる。

正常輝度領域のプレチルト角は、ドメイン境界領域のプレチルト角より小さい。したがって、正常輝度領域内の液晶分子は、画素電極に提供される画素電位に基づくので、ブラック残像現象を減少させる。その結果、液晶表示パネルは、より改善された表示品質を有することができる。

また、単位画素の画素電極の突起部は、画素電極周辺部の配線又はブラックマトリックスと重なり、突起部に形成されたフリンジフィールドテクスチャは、単位画素から隠されていることができ、これにより、単位画素の開口率及び光透過率を改善させることができる。

さらに、隣接する画素電極の突起部に共通して重なる配線及び／又はブラックマトリックスの形状は、画素電極の外角形状と一致しないことにより、単位画素の設計を簡素化することができ、単位画素のサイズの増加を防止することができる。

単位画素を形成するための単位マスキングパターンは、ドメイン境界領域の光透過率が正常輝度領域のそれより高いので、ドメイン境界領域のプレチルト角が正常輝度領域のそれより大きい。したがって、ドメイン境界テクスチャの面積及び幅を減少させ、単位画素の開口率及び光透過率を改善させることができる。

単位マスキングパターンは、非照射部パターン、正常輝度領域パターン、及びドメイン境界領域パターンの３種類の特定のパターンを含む。したがって、１回の工程で複数のプレチルト角を有する単位画素を製造することができるので、光配向工程を簡素化し、製造コスト及び時間を節約することができる。

単位マスキングパターンのドメイン境界領域パターンの第１の照射部が遮光領域を有しないので、ドメイン境界領域のプレチルト角が大きく設定される。また、第２の照射部は、幅が徐々に減少される三角形形状の遮光領域を有するので、正常輝度領域に近接したドメイン境界領域のプレチルト角が徐々に増加し、これにより、液晶分子の配向を安定して制御することができる。

以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。

Claims (24)

1. 単位画素を含む液晶表示パネルであって、
   前記単位画素は、第１の配向膜を有する第１の基板と、前記第１の配向膜から離隔し対向する第２の配向膜を有する第２の基板と、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜間に介在する液晶層と、を備え、
   前記単位画素は、隣接した複数のドメインと、前記隣接した複数のドメイン間を定義するドメイン境界領域と、前記ドメイン境界領域に隣接する正常輝度領域とを有し、前記ドメイン境界領域内の前記第１の配向膜又は前記第２の配向膜のプレチルト角は、前記正常輝度領域内の前記第１の配向膜又は前記第２の配向膜のプレチルト角より大きいことを特徴とする液晶表示パネル。
2. 前記ドメイン境界領域が前記正常輝度領域に隣接した前記ドメイン境界領域の一側から前記ドメイン境界領域の他側に伸張されるほど、前記ドメイン境界領域の中の少なくとも１つの液晶分子のプレチルト角が大きくなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 複数のドメイン境界テクスチャ（ＤＢＴ）が前記ドメイン境界領域のそれぞれに形成され、
   前記隣接したドメイン間の前記ドメイン境界領域の幅の和は、前記隣接したドメイン間の前記ドメイン境界テクスチャの幅の和より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネル。
4. 前記ドメイン境界領域のそれぞれの幅は、５．０μｍより大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
5. 前記ドメイン境界領域の液晶分子のプレチルト角は、１．８°より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示パネル。
6. 前記正常輝度領域の液晶分子のプレチルト角は、前記ドメイン境界領域の液晶分子のプレチルト角より０．２°以上小さいことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示パネル。
7. 隣接した複数のドメインを有する単位画素を含む液晶表示パネルであって、
   前記単位画素は、第１の基板上に形成された第１の配向膜と、第２の基板に形成され、前記第１の配向膜と向かい合う第２の配向膜と、
   正常輝度領域と前記隣接したドメイン間を定義するドメイン境界領域とを有する前記隣接した複数のドメインとを有し、
   第１の配向膜の配向ベクトルと第２の配向膜の配向ベクトルとを合わせた正常輝度領域配向ベクトルのサイズは、前記ドメイン境界領域の各々で前記第１の配向膜の配向ベクトルを前記第２の配向膜の配向ベクトルに加算することにより得られたドメイン境界領域配向ベクトルのサイズより小さいことを特徴とする液晶表示パネル。
8. 前記第２の配向膜は、それぞれ反対方向に向かう第１の配向ベクトルと第２の配向ベクトルとを有し、前記第１の配向膜は、前記第１の配向ベクトル及び前記第２の配向ベクトルに垂直であり、それぞれ反対方向に向かう第３の配向ベクトルと第４の配向ベクトルとを有し、
   前記単位画素は、前記第１乃至第４の配向ベクトルから決定された異なる４つの正常輝度領域配向ベクトルを有することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示パネル。
9. 前記液晶表示パネルは、前記正常輝度領域配向ベクトルと４５°の角で交差する第１の偏光軸及び第２の偏光軸をそれぞれ有する第１の偏光板及び第２の偏光板をさらに備え、
   前記ドメイン境界領域は、前記第１の偏光軸又は前記第２の偏光軸に平行に配列される液晶分子を有するドメイン境界テクスチャ（ＤＢＴ）領域と前記第１の偏光軸又は前記第２の偏光軸と交差する液晶分子を有する輝度改善領域とを有することを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶表示パネル。
10. 単位画素を含む液晶表示パネルであって、
    前記単位画素は、
    第１の基板上に形成される画素電極と、
    前記第１の基板上の前記画素電極の周辺に配置され、不透明材質を含む電極である配線パターンと、
    第２の基板上に形成される共通電極とを有し、
    前記画素電極は、ドメイン境界テクスチャにより区分される複数のドメインと前記共通電極との間に形成されるフリンジフィールドテクスチャが位置する前記画素電極のエッジ領域で突起部を有し、前記突起部は、前記配線パターンと重なることを特徴とする液晶表示パネル。
11. 前記画素電極は、実質的に長方形であり、前記画素電極の一辺は、前記突起部及び前記突起部と連続して形成される凹部を有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示パネル。
12. 前記配線パターンは、前記画素電極のエッジと部分的に重なるストレージ電極を含み、前記突起部は、前記ストレージ電極と重なることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の液晶表示パネル。
13. 前記配線パターンは、前記画素電極から離隔したデータラインを含み、前記突起部は、前記データラインと重なることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の液晶表示パネル。
14. 前記単位画素の前記配線パターンは、前記画素電極の突起部と部分的に重なるストレージ電極と前記画素電極のエッジから離隔したデータラインとを含み、前記画素電極は、その一辺上の前記突起部及び前記突起部に連続して形成される凹部を有し、
    前記単位画素の前記データライン及び前記ストレージ電極は、前記画素電極の前記突起部と前記凹部とが接触する領域の付近で相互に交差することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
15. 前記第２の基板は、前記第２の基板の背面から入射する光を遮断するブラックマトリックスをさらに有し、前記ブラックマトリックスは、前記第１の基板上の画素電極の突起部、前記ストレージ電極、及び前記データラインを覆うように配置されることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示パネル。
16. 光配向液晶表示パネルを製造するための単位マスキングパターンを含むマスクであって、
    前記単位マスキングパターンは、非照射部パターン、ドメイン境界領域パターン、及び正常輝度領域パターンが順に形成される実質的に長方形パターンを有し、
    前記非照射部パターンは、前記単位マスキングパターンの一辺に位置し、光を完全に遮断する非照射部の第１の遮光領域を有し、
    前記正常輝度領域パターンは、第１の透光領域及び第２の遮光領域を備え、前記第１の透光領域の面積を前記正常輝度領域パターンの面積で割った正常輝度領域の透過率比を有し、
    前記ドメイン境界領域パターンは、第２の透光領域及び第３の遮光領域を備え、前記第２の透光領域の面積を前記ドメイン境界領域パターンの面積で割ったドメイン境界領域の透過率比を有し、
    前記ドメイン境界領域パターンの透過率比は、前記正常輝度領域パターンの透過率比より大きいことを特徴とするマスク。
17. 前記ドメイン境界領域パターンは、相互に隣接する第１の照射部及び第２の照射部を有し、
    前記第１の照射部は、前記非照射部パターンに接し、前記第２の照射部は、前記正常輝度領域パターンに接し、
    前記第１の照射部の全体は、透光部でなされ、
    前記第２の照射部は、第３の透光領域及び第３の遮光領域でなされることを特徴とする請求項１６に記載のマスク。
18. 前記第２の照射部の前記第３の遮光領域は、前記正常輝度領域パターンに平行である遮光長さを有し、前記遮光長さは、前記第３の遮光領域が前記正常輝度領域パターンから遠くなるほど短くなることを特徴とする請求項１７に記載のマスク。
19. 前記第２の照射部の前記第３の遮光領域は、前記正常輝度領域パターンに接している下辺を有する二等辺三角形であることを特徴とする請求項１８に記載のマスク。
20. 前記マスクは、前記単位マスキングパターンが反復して配置される方向に垂直である方向に移動し、前記ドメイン境界領域パターンの第３の遮光領域は、前記マスクが移動する方向に平行である方向の遮光長さを有し、前記遮光長さは、前記第３の遮光領域が前記正常輝度領域パターンに近くなるほど長くなり、前記第３の遮光領域が前記第１の照射部に近くなるほど短くなることを特徴とする請求項１６〜１９のいずれかに記載のマスク。
21. 前記ドメイン境界領域パターンは、５μｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項１６〜２０のいずれかに記載のマスク。
22. 前記ドメイン境界領域パターンは、８μｍ以下の幅を有することを特徴とする請求項２１に記載のマスク。
23. 前記正常輝度領域パターンの透過率比は、２５％から３５％の範囲であることを特徴とする請求項１６〜２２のいずれかに記載のマスク。
24. 単位画素を含む液晶表示パネルであって、
    前記単位画素は、第１のドメイン、前記第１のドメインに隣接した第２のドメイン、及び前記第１のドメインと第２のドメイン間のドメイン境界領域を有し、
    前記ドメイン境界領域は、前記第１のドメインの部分である第１のドメイン境界領域と前記第２のドメインの部分である第２のドメイン境界領域とを有し、
    前記第１のドメインは、正常輝度領域及び前記第１のドメイン境界領域を有し、前記第１のドメイン境界領域は、前記第２のドメイン境界領域に隣接するテクスチャ及び前記正常輝度領域に隣接する輝度改善領域を有し、
    前記正常輝度領域は、前記テクスチャの輝度値より大きい輝度値を有し、前記輝度改善領域は、前記正常輝度領域及び前記テクスチャの輝度値間の輝度値を有することを特徴とする液晶表示パネル。

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