KR101948694B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 그리고 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 서로 이격되어 있는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하고, 상기 제1 부화소 전극은 줄기부 및 상기 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지부를 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극을 둘러싸고 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 인가하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서도 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자를 그 장축이 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치가 개발되고 있다.
수직 배향 방식 액정 표시 장치에서는 광시야각 확보가 중요한 문제이고, 이를 위하여 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.
특히, 화소 전극에 미세 슬릿을 형성하여, 복수의 가지 전극을 가지도록 하는 방법의 경우, 액정 표시 장치의 개구율이 감소하게 된다.
또한, 액정 분자의 기울어지는 방향을 다양하게 하여 복수의 도메인을 형성할 때, 도메인 경계부의 표시 품질이 낮아질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 넓은 시야각과 빠른 응답 속도를 가지면서 액정 표시 장치의 개구율 감소를 줄일 수 있고, 도메인 경계부의 표시 품질 저하를 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 그리고 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 서로 이격되어 있는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하고, 상기 제1 부화소 전극은 줄기부 및 상기 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지부를 포함하고, 상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극을 둘러싸고 있다.
상기 제1 부화소 전극은 상기 복수의 가지부가 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 부 영역을 가질 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극의 상기 복수의 부 영역의 외부에 배치되어 있는 복수의 부 영역을 가질 수 있다.
상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 그리고 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하고, 상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이는 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이와 다를 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이는 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이보다 클 수 있다.
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 더 포함하고, 상기 액정 분자는 상기 액정층에 전기장이 가해지지 않았을 때, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면에 수직을 이루는 방향으로 배열될 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극과 인접하지 않은 상기 제2 부화소 전극의 가장 자리를 따라 형성되어 있는 절개부를 가질 수 있다.
상기 제1 부화소 전극의 상기 줄기부는 상기 제2 부화소 전극의 가장자리까지 확장될 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극은 약 1~8㎛의 간격을 가지도록 이격될 수 있다.
제1 부화소 전극의 상기 복수의 가지부의 폭과 상기 복수의 가지부 중 서로 인접한 두 개의 가지부 사이의 간격은 약 1-10㎛일 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 배치되어 있는 배향막을 더 포함하고, 상기 배향막은 광반응 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 화소 영역에 배치되어 있는 화소 전극을 제1 화소 전극과 제2 화소 전극으로 구분하고, 제1 화소 전극은 복수의 미세 슬릿을 가지도록 함으로써, 공통 전극에 십자 형태의 절개부를 형성하지 않고도 복수의 도메인을 형성할 수 있고, 제2 화소 전극은 판형으로 형성하고, 화소 전극의 가장 자리를 따라 형성된 절개부를 가지도록 함으로써, 화소 전극에 모두 미세 슬릿이 형성된 액정 표시 장치에 비하여 개구율 감소를 줄일 수 있다. 또한, 제2 화소 전극을 제1 화소 전극을 둘러싸도록 형성하여, 두 부화소 전극 사이에 배치된 액정 분자의 불규칙한 거동을 방지할 수 있고, 제2 화소 전극의 가장 자리를 따라 형성된 절개부를 형성하여, 제2 화소 전극의 가장 자리에 형성되는 프린지 필드의 영향을 줄여, 화소 영역의 가장 자리의 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
도 5는 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 분자의 방향자의 배열 방향을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 8은 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 10은 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 전압 별 투과율을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 액정 방향자의 배열 및 투과율을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 투과율 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 시인성 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 전압 별 투과율을 나타내는 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 위로 돌출한 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 포함한다.
도시하지는 않았지만, 게이트선(121)과 동일한 층으로 이루어진 유지 전극선을 더 포함할 수 있고, 유지 전극선은 복수의 유지 전극을 포함할 수 있다.
게이트선(121) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 복수의 반도체(154h, 154l)가 형성되어 있다. 반도체(154h, 154l)는 제1 게이트 전극(124h)를 향하여 뻗어 있는 제1 반도체(154h)와 제2 게이트 전극(124h, 124l)을 향하여 뻗어 있는 제2 반도체(154l)을 포함한다.
제1 반도체(154h) 위에는 제1 및 제2 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163h, 165h)가 형성되어 있는 제2 반도체(154l) 위에는 제3 및 제4 저항성 접촉 부재(163l, 165l)가 형성되어 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제1 반도체(154h) 및 제2 반도체(154l)는 산화물 반도체일 수 있으며, 제1 반도체(154h) 및 제2 반도체(154l)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163h, 165h, 163l, 165l)은 생략 가능하다.
제1 및 제2 저항성 접촉 부재(163h, 165h) 위에는 제1 소스 전극(173h)을 포함하는 제1 데이터선(171h)과 제1 드레인 전극(175h)이 형성되어 있고, 제3 및 제4 저항성 접촉 부재(163l, 165l) 위에는 제2 소스 전극(173l)을 포함하는 제2 데이터선(171l)과 제2 드레인 전극(175l)이 형성되어 있다.
제1 게이트 전극(124h), 제1 소스 전극(173h) 및 제1 드레인 전극(175h)은 제1 반도체(154h)와 함께 제1 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qh)를 이루며, 제1 박막 트랜지스터(Qh)의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173h)과 제1 드레인 전극(175h) 사이의 제1 반도체(154h)에 형성된다.
유사하게, 제2 게이트 전극(124l), 제2 소스 전극(173l) 및 제2 드레인 전극(175l)은 제2 반도체(154l)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Ql)를 이루며, 제2 박막 트랜지스터(Ql)의 채널은 제2 소스 전극(173l)과 제2 드레인 전극(175l) 사이의 제2 반도체(154l)에 형성된다.
반도체(154h, 154l)는 소스 전극(173h, 173l)과 드레인 전극(175h, 175l) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터선(171h, 171l)과 드레인 전극(175h, 175l)과 실질적으로 동일한 평면 모양을 가질 수 있다. 즉, 반도체(154h, 154l)에는 소스 전극(173h, 173l)과 드레인 전극(175h, 175l) 사이를 비롯하여 데이터선(171h, 171l)과 드레인 전극(175h, 175l)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171h, 171l) 및 드레인 전극(175h, 175l)과 노출된 반도체(154h, 154l) 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(151h, 151l) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 보호막(180)이 유기막을 포함할 수 있고, 이 경우, 보호막(180)은 색필터일 수도 있다. 보호막(180)이 색필터인 경우, 뒤에서 설명할 상부 표시판(200)의 색필터(230) 및 차광 부재(220)는 하부 표시판(100)에 배치되어, 상부 표시판(200)에서는 생략될 수 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)의 전체적인 모양은 마름모 형태이며, 중앙부에 형성되어 있으며 서로 연결되어 있는 세로 줄기부(91a) 및 가로 줄기부(91b)와 두 줄기부(91a, 91b)로부터 뻗은 미세 가지부(91c)를 포함한다. 제1 부화소 전극(191h)은 줄기부(91a, 91b)를 경계로 하여, 미세 가지부(91c)가 뻗어 있는 방향을 기준으로 복수의 부 영역으로 나뉘어진다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극(191h)은 네 개의 부 영역으로 나뉘어진다. 미세 가지부(91c)는 네 개의 부 영역에서 뻗어 있는 방향이 서로 다르다.
미세 가지부(91c)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(91b)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부 영역의 미세 가지부(91c)는 서로 직교할 수도 있다.
미세 가지부(91c)의 폭, 그리고 서로 이웃하는 두 개의 미세 가지부(91c) 사이의 간격은 약 1-10㎛일 수 있다.
제2 부화소 전극(191l)은 제1 부화소 전극(191h)을 둘러싸고 있으며, 마름모 형태의 제1 부화소 전극(191l)의 네 변에 배치되어 있는 복수의 부 영역을 포함한다. 제2 부화소 전극(191l)은 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l) 사이의 이격부와 제2 부화소 전극(191l)의 가장자리에 의해, 복수의 부 영역으로 구분될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부화소 전극(191l)은 네 개의 부 영역으로 나뉘어진다.
제2 부화소 전극(191l)의 각 부 영역의 외곽 자장자리에는 절개부(92)가 형성되어 있다.
제1 부화소 전극(191h)의 세로 가지부(91a)의 끝 부분(91aa)은 제2 부화소 전극(191l)이 배치되어 있는 부분까지 확장되어 있다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 서로 일정한 간격으로 이격되어 있으며, 이격 간격은 약 1-8㎛일 수 있다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(19l)을 포함하는 화소 전극(191)의 전체적인 모양은 사각형 형태이다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 제1 접촉 구멍(185h) 및 제2 접촉 구멍(185l)을 통하여 각기 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
제1 부화소 전극(191h)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제1 액정 축전기(Clch)를 이루고, 제2 부화소 전극(191l)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제2 액정 축전기(Clcl)를 이루어 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qh, Ql)가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 유지 전극(도시하지 않음)을 비롯한 유지 전극선(도시하지 않음)과 중첩하여 제1 및 제2 유지 축전기(Csth, Cstl)를 이루며, 제1 및 제2 유지 축전기(Csth, Cstl)는 각각 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)의 전압 유지 능력을 강화한다.
제1 부화소 전극(191h)이 배치되어 있는 제1 부화소 영역(PXh)과 제2 부화소 전극(191l)이 배치되어 있는 제2 부화소 영역(PXl)이 합해져서 하나의 화소 영역(PX)을 이룬다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 위에는 하부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 하부 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광반응 물질을 포함할 수 있다.
다음 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
기판(210) 및 차광 부재(220) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)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. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다.
차광 부재(220)와 색필터(230) 중 적어도 하나는 하부 기판(110) 위에 형성될 수도 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 절연 물질로 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) 위에는 상부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 상부 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광반응 물질을 포함한 배향막일 수 있다.
두 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 그러나, 편광자는 두 표시판(100, 200) 중 어느 하나의 바깥쪽 면에만 배치될 수도 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(31)를 포함한다. 액정층(3)에는 중합체를 포함할 수 있다. 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이룰 수 있고, 액정 분자(31)들은 장축이 제1 부화소 전극(191h)의 미세 가지부(91c)와 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리에 의해 각 부화소 전극(191h, 191l)의 네 개의 부 영역에서 서로 다른 방향으로 배열되도록 선경사(pretilt)를 가지고 초기 배열될 수 있다. 따라서 제1 및 제2 부화소 각각은 액정의 선경사 방향이 서로 다른 네 개의 부영역을 가지게 된다. 따라서 전기장이 없는 상태에서 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단된다.
앞서 설명하였듯이, 데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써, 전기장이 없는 상태에서 두 전극(191, 270)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있던 액정층(3)의 액정 분자가 두 전극(191, 270)의 표면에 대하여 수평한 방향을 향해 눕게 되고, 액정 분자의 눕는 정도에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)이 서로 다른 데이터선(171h, 171l)에 연결되어 서로 다른 크기의 데이터 전압을 인가 받을 수 있다. 이에 의하여, 두 액정 축전기(Clch, Clcl)에 충전되는 전압은 서로 약간의 차이가 날 수 있다. 예를 들면, 액정 축전기(Clch)에 인가되는 데이터 전압이 액정 축전기(Clcl)에 인가되는 데이터 전압에 비하여 항상 높도록 설정한다. 이 때, 두 액정 축전기(Clch, Clcl)의 충전 전압은 서로 다른 감마 곡선을 나타내며 한 화소 전압의 감마 곡선은 이들을 합성한 곡선이 된다. 정면에서의 합성 감마 곡선은 가장 적합하도록 정해진 정면에서의 기준 감마 곡선과 일치하도록 하고 측면에서의 합성 감마 곡선은 정면에서의 기준 감마 곡선과 가장 가깝게 되도록 한다. 이와 같이 영상 데이터를 변환함으로써 측면 시인성이 향상된다.
그러면, 도 4를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역에 대하여 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 화소 전극(191)은 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)의 전체적인 모양은 마름모 형태이며, 중앙부에 형성되어 있으며 서로 연결되어 있는 세로 줄기부(91a) 및 가로 줄기부(91b)와 두 줄기부(91a, 91b)로부터 뻗은 미세 가지부(91c)를 포함한다. 제1 부화소 전극(191h)은 줄기부(91a, 91b)를 경계로 하여, 미세 가지부(91c)가 뻗어 있는 방향을 기준으로 복수의 부 영역으로 나뉘어진다. 구체적으로, 제1 부화소 전극(191h)은 네 개의 부 영역으로 나뉘어진다. 미세 가지부(91c)는 네 개의 부 영역에서 뻗어 있는 방향이 서로 다르다. 미세 가지부(91c)의 폭, 그리고 서로 이웃하는 두 개의 미세 가지부(91c) 사이의 간격은 약 1-10㎛일 수 있다.
제2 부화소 전극(191l)은 제1 부화소 전극(191h)을 둘러싸고 있으며, 마름모 형태의 제1 부화소 전극(191l)의 네 변에 배치되어 있는 복수의 부 영역을 포함한다. 제2 부화소 전극(191l)은 제1 부화소 전극(191h)과 마주보는 가장 자리와 전체적인 화소 전극(191)의 외곽부에 배치되어 있는 가장자리에 의해, 복수의 부 영역으로 구분될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부화소 전극(191l)은 네 개의 부 영역으로 나뉘어진다. 제2 부화소 전극(191l)의 각 부 영역의 외곽 자장자리에는 절개부(92)가 형성되어 있다.
제1 부화소 전극(191h)의 세로 가지부(91a)의 끝 부분(91aa)은 제2 부화소 전극(191l)이 배치되어 있는 부분까지 확장되어 있다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 서로 일정한 간격으로 이격되어 있으며, 이격 간격은 약 1-8㎛일 수 있다. 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 이격 간격을 조절함으로써, 제1 부화소 전극(191h)의 전계의 영향이 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리에 미칠 수 있으며, 이격 간격에 따른 투과율 저하를 방지할 수 있다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(19l)을 포함하는 화소 전극(191)의 전체적인 모양은 사각형 형태이다.
앞서 설명하였듯이, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(31)를 포함하고, 중합체를 더 포함할 수 있다.
그러면, 도 5를 참고하여, 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 초기 배향하는 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
우선 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)(330)를 액정 물질과 함께 두 표시판(100, 200) 사이에 주입한다. 전중합체(330)는 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 반응성 메조겐(reactive mesogen)일 수 있다.
다음 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 1911)에 데이터 전압을 인가하고 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하여 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면, 액정층(3)의 액정 분자(31)들은 그 전기장에 응답하여, 제1 부화소 전극(191h)의 줄기부(91a, 91b) 및 복수의 가지부(91c), 그리고 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리와 공통 전극(270)에 의한 프린지 필드에 의해 제1 부화소 전극(191h)의 줄기부(91a, 91b)를 기준으로 각기 네 개의 방향으로 기울어진다.
액정층(3)에 전기장을 생성한 다음 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체(330)가 중합 반응을 하여 중합체(370)를 형성한다. 중합체(370)는 표시판(100, 200)에 접하여 형성된다. 중합체(370)에 의해 액정 분자(31)들은 앞서 설명한 방향으로 선경사를 가지도록 배향 방향이 정해진다. 따라서, 전기장 생성 전극(191, 270)에 전압을 가하지 않은 상태에서도 액정 분자(31)들은 서로 다른 네 방향으로 선경사를 가지고 배열하게 된다.
그러면, 화소 전극(191)의 제1 부화소 전극(191h)의 세로 줄기부(91a)의 끝 부분(91aa)에 따른 액정 분자의 배열에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 전기장 생성 전극의 기본 영역에서의 액정 방향을 개념도로서, 도 4의 VI-VI 선을 따라 도시한 개념도이다.
도 6(b)를 참고하면, 제2 부화소 전극(191l) 위에 배치되어 있는 액정 분자들(31a, 31b)은 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리와 공통 전극(270)에 의하여 형성되는 프린지 필드의 영향으로 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리로부터 제2 부화소 전극(191l)의 중심을 향해 눕는 방향으로 배열된다. 따라서, 제2 부화소 전극(191l)의 좌측과 우측의 두 가장 자리에 배치되어 있는 액정 분자들(31a, 31b)이 배열되는 방향이 서로 다르게 되어 제2 부화소 전극(191l) 위에서 충돌하게 되고, 이에 의하여 표시 품질이 낮아질 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 일정한 간격을 가지도록 이격되어 있고, 제2 부화소 전극(191l)의 두 가장 자리 사이에는 제1 부화소 전극(191h)이 배치되어 있다. 특히, 제1 부화소 전극(191h)의 세로 줄기부(91a)의 끝 부분(91aa)이 서로 가까이 배치되어 있는 제2 부화소 전극(191l)의 두 부 영역 사이까지 확장되어 배치된다. 또한, 앞서 설명하였듯이, 제1 부화소 전극(191h)에 인가되는 데이터 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191l)에 인가되는 데이터 전압의 크기에 비하여 크게 된다.
따라서, 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리 중 제1 부화소 전극(191h)과 인접한 가장 자리에 인접하여 배치되어 있는 액정 분자(31b)는 인접하여 배치되어 있는 제1 부화소 전극(191h)에 의한 전기장의 영향으로 화소 외곽에 배치되어 있는 제2 부화소 전극(191l)의 가장자리에 배치되어 있는 액정 분자(31a) 들과 같이, 화소 영역의 중심부를 향해 눕는 방향으로 배열된다. 따라서, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 인접 부분에서 발생할 수 있는 액정 분자의 충돌에 의한 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부화소 전극(191l)은, 제2 부화소 전극(191l)은 의 자장 자리 중 제1 부화소 전극(191h)과 인접하지 않으며 화소 영역의 외각부에 배치되어 있는 가장 자리를 따라 형성되어 있는, 절개부(92)를 가진다. 이러한 절개부(92)는 화소 영역의 외각 부에 형성되어 있는 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리와 공통 전극(270)에 의해 형성되는 프린지 필드의 영향을 감소시킴으로써, 수평면 상으로 볼 때, 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리와 90도를 이루는 방향으로 액정 분자가 기울어지는 것을 방지하여 화소 영역의 가장 자리에서 발생할 수 있는 투과율 저하 및 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 화소 전극(191h)은 복수의 미세 슬릿을 가지도록 함으로써, 줄기부와 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 가지도록 형성하여, 공통 전극(270)에 십자 형태의 절개부를 형성하지 않고도, 복수의 도메인을 형성할 수 있고, 제2 화소 전극(191l)은 판형으로 형성하여, 제1 화소 전극(191h)과 제2 화소 전극(191l)에 모두 미세 가지부를 형성한 액정 표시 장치에 비하여 개구율 감소를 줄일 수 있고, 제2 화소 전극(191l)의 가장 자리를 따라 형성된 절개부를 가지도록 함으로써, 제2 화소 전극(191l)의 가장 자리에 형성되는 프린지 필드의 영향을 줄여, 화소 영역의 가장 자리의 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
그러면, 도 7 내지 도 9를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 7 내지 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 1 내지 도 6에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다. 그러나, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)에 연결되어 있는 신호선 및 박막 트랜지스터의 배치가 다르다.
먼저, 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 한 화소(PX)는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL) 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL), 분압 기준 전압을 전달하는 기준 전압선(RL)을 포함하는 복수의 신호선, 그리고 복수의 신호선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qh), 제2 스위칭 소자(Ql), 및 제3 스위칭 소자(Qc)와 제1 액정 축전기(Clch) 및 제2 액정 축전기(Clcl)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qh) 및 제2 스위칭 소자(Ql)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 제2 스위칭 소자(Ql)의 출력 단자 및 기준 전압선(RL)과 중첩하여 감압 축전기(Cc)를 이룬다.
제1 스위칭 소자(Qh) 및 제2 스위칭 소자(Ql)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로써, 그 제어 단자는 게이트선(GL)에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qh)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clch)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Ql)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcl) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcl)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 기준 전압선(RL)과 중첩하여 감압 축전기(Cc)를 이룬다.
게이트선(GL)에 게이트 온(Von) 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qh), 제2 스위칭 소자(Ql), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온 된다. 이에 따라 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압은 턴 온 된 제1 스위칭 소자(Qh) 및 제2 스위칭 소자(Ql)를 통해 각각 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된다. 이 때, 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된 데이터 전압은 서로 동일한 값으로 충전될 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 부화소 전극(PEb)에 인가되는 전압은 제2 스위칭 소자(Ql)와 직렬 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압이 된다. 따라서, 제2 부화소 전극(PEb)에 인가되는 전압은 제1 부화소 전극(PEa)에 인가되는 전압보다 더 작게 된다.
결국, 제1 액정 축전기(Clch)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcl)에 충전된 전압은 서로 달라지게 된다. 제1 액정 축전기(Clch)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcl)에 충전된 전압이 서로 다르므로 제1 부화소와 제2 부화소에서 액정 분자들이 기울어지는 각도가 다르게 되고, 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라진다. 따라서, 제1 액정 축전기(Clch)에 충전되는 전압과 제2 액정 축전기(Clcl)의 충전되는 전압을 적절히 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있고, 이에 따라 측면 시인성을 개선할 수 있다.
그러면, 도 7 및 도 8을 참고하여, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(미도시)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 기준 전압선(131)이 위치한다. 게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124h), 제2 게이트 전극(124l), 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 기준 전압선(131)은 확장부(137a)와 두 개의 세로부(137b), 그리고 두 개의 세로부(137b)를 연결하는 가로부(137c)를 포함한다.
게이트선(121) 및 기준 전압선(131) 위에 게이트 절연막(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140) 위에 제1 반도체(154h), 제2 반도체(154l), 및 제3 반도체(154c)가 위치한다.
제1 반도체(154h), 제2 반도체(154l), 및 제3 반도체(154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163h, 165h, 163l, 165l, 163c, 165c)가 위치한다.
저항성 접촉 부재(163h, 165h, 163l, 165l, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175h), 제2 드레인 전극(175l), 제3 소스 전극(173h) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173c, 175h, 175l, 175c)가 위치한다.
제3 드레인 전극(175c)는 확장부(177)를 포함하며, 이 확장부(177)는 기준 전압선(131)은 확장부(137a)와 중첩하여, 감압 축전기(Cc)를 이룬다.
상기 데이터 도전체 및 그 아래에 위치하는 반도체와 저항성 접촉 부재는 하나의 마스크를 사용하여 동시에 형성할 수 있다.
제1 게이트 전극(124h), 제1 소스 전극(173h), 및 제1 드레인 전극(175h)은 제1 반도체(154h)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qh)를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173h)과 제1 드레인 전극(175h) 사이의 제1 반도체 부분(154h)에 형성된다. 이와 유사하게, 제2 게이트 전극(124l), 제2 소스 전극(173l), 및 제2 드레인 전극(175l)은 제2 반도체(154l)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널은 제2 소스 전극(173l)과 제2 드레인 전극(175l) 사이의 제2 반도체 부분(154l)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체 부분(154c)에 형성된다.
데이터 도전체(171, 173c, 175h, 175l, 175c) 및 노출된 반도체(154h, 154l, 154c) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화 규소와 산화 규소 따위의 무기 절연물로 만들어진다. 그러나 보호막(180)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며 표면이 평탄할 수 있다. 유기 절연물의 경우 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하일 수 있다. 보호막(180)은 또한 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154h, 154l, 154c) 부분에 손상을 주지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다.
보호막(180)에는 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185h, 185l)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)을 포함하는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
각 화소 전극(191)은 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)의 전체적인 모양은 마름모 형태이며, 중앙부에 형성되어 있으며 서로 연결되어 있는 세로 줄기부(91a) 및 가로 줄기부(91b)와 두 줄기부(91a, 91b)로부터 뻗은 미세 가지부(91c)를 포함한다. 제1 부화소 전극(191h)은 줄기부(91a, 91b)를 경계로 하여, 미세 가지부(91c)가 뻗어 있는 방향을 기준으로 복수의 부 영역으로 나뉘어진다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극(191h)은 네 개의 부 영역으로 나뉘어진다. 미세 가지부(91c)는 네 개의 부 영역에서 뻗어 있는 방향이 서로 다르다.
미세 가지부(91c)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(91b)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부 영역의 미세 가지부(91c)는 서로 직교할 수도 있다.
미세 가지부(91c)의 폭, 그리고 서로 이웃하는 두 개의 미세 가지부(91c) 사이의 간격은 약 1-10㎛일 수 있다.
제2 부화소 전극(191l)은 제1 부화소 전극(191h)을 둘러싸고 있으며, 제1 부화소 전극(191l)의 각 부 영역의 외곽에 배치되어 있는 복수의 부 영역을 포함한다. 제2 부화소 전극(191l)은 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l) 사이의 이격부와 제2 부화소 전극(191l)의 가장자리에 의해, 복수의 부 영역으로 구분될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부화소 전극(191l)은 네 개의 부 영역으로 나뉘어진다.
제2 부화소 전극(191l)의 각 부 영역의 외곽 자장자리에는 절개부(92)가 형성되어 있다.
제1 부화소 전극(191h)의 세로 가지부(91a)의 끝 부분(91aa)은 제2 부화소 전극(191l)이 배치되어 있는 부분까지 확장되어 있다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 서로 일정한 간격으로 이격되어 있으며, 이격 간격은 약 1-8㎛일 수 있다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(19l)을 포함하는 화소 전극(191)의 전체적인 모양은 사각형 형태이다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 접촉 구멍(185h, 185l)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이때, 제2 드레인 전극(175l)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제2 부화소 전극(191l)에 인가되는 전압의 크기는 제1 부화소 전극(191h)에 인가되는 전압의 크기보다 작게 된다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 위에는 하부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 하부 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광반응 물질을 포함할 수 있다.
이제, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
기판(210) 및 차광 부재(220) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)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. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다.
차광 부재(220)와 색필터(230) 중 적어도 하나는 하부 기판(110) 위에 형성될 수도 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 절연 물질로 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.
표시판(100, 200)의 양쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교하며 이중 한 편광축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 상부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 상부 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광반응 물질을 포함한 배향막일 수 있다.
두 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 그러나, 편광자는 두 표시판(100, 200) 중 어느 하나의 바깥쪽 면에만 배치될 수도 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(31)를 포함한다. 액정층(3)에는 중합체를 포함할 수 있다. 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이룰 수 있고, 액정 분자(31)들은 장축이 제1 부화소 전극(191h)의 미세 가지부(91c)와 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리에 의해 각 부화소 전극(191h, 191l)의 네 개의 부 영역에서 서로 다른 방향으로 배열되도록 선경사(pretilt)를 가지고 초기 배열될 수 있다. 따라서 제1 및 제2 부화소 각각은 액정의 선경사 방향이 서로 다른 네 개의 부영역을 가지게 된다. 따라서 전기장이 없는 상태에서 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 화소 전극(191h)은 복수의 미세 슬릿을 가지도록 함으로써, 줄기부와 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 가지도록 형성하여, 공통 전극(270)에 십자형태의 절개부를 형성하지 않고도, 복수의 도메인을 형성할 수 있고, 제2 화소 전극(191l)은 판형으로 형성하여, 제1 화소 전극(191h)과 제2 화소 전극(191l)에 모두 미세 가지부를 형성한 액정 표시 장치에 비하여 개구율 감소를 줄일 수 있고, 제2 화소 전극(191l)의 가장 자리를 따라 형성된 절개부를 가지도록 함으로써, 제2 화소 전극(191l)의 가장 자리에 형성되는 프린지 필드의 영향을 줄여, 화소 영역의 가장 자리의 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
앞서 도 1 내지 도 6을 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 다음으로, 도 10을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 전압 별 투과율을 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 전압 별 투과율을 나타내는 도면이다.
도 10을 참고하면, 앞서 설명한 도 1 내지 도 9를 참고로 설명한 실시예들에 따른 액정 표시 장치들의 한 화소에 구동 전압을 변화시킴에 따라, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)에서 투과율이 서로 상이하게 나타남을 알 수 있었고, 이에 의하여 시인성이 높아질 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 각 부화소 전극(191h, 191l)이 차지하는 영역에서 네 개의 부 영역이 뚜렷이 구별되는 것을 알 수 있었다.
그러면, 도 11 및 도 12를 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 방향자의 배열 및 투과율에 대하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 액정 방향자의 배열 및 투과율을 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 투과율을 나타낸 그래프이다.
본 실험예에서는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 간격을 조절하여, 액정 방향자의 배열 및 투과율을 측정하였다. 도 10의 (a)에는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 간격을 약 3㎛로 형성한 경우를 도시하였고, 도 10의 (b)에는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 간격을 약 8㎛로 형성한 경우를 도시하였다. 도 11을 참고하면, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 간격을 약 8㎛보다 작게 형성한 경우, 두 부화소 전극의 경계부에 인접한 액정 방향자의 배열이 균일하게 나타났으며, 경계부에서의 투과율 감소도 매우 적음을 알 수 있었다.
도 12를 참고하면, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 간격(D)이 약 8㎛ 이하인 경우, 두 부화소 전극(191h, 191l) 사이의 간격에 의한 투과율 감소가 적어, 상태 투과율이 높게 나타남을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예와 같이, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 간격을 약 1~8㎛로 형성한 경우, 액정 분자를 규칙적으로 배열시킬 수 있으며, 투과율 저하도 방지됨을 알 수 있었다.
그러면, 도 13을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과율 결과에 대하여 설명한다. 도 13은 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 투과율 결과를 나타내는 그래프이다.
본 실험예에서는 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)을 모두 줄기부와 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 미세 가지부를 가지도록 형성한 경우(a)와 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치와 같이, 화소 전극(191)을 형성한 경우(b)의 구동 전압에 따른 투과율을 측정하여 그 결과를 도 13에 나타내었다.
도 13을 참고하면, 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)을 모두 줄기부와 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 미세 가지부를 가지도록 형성한 경우(a)에 비하여, 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치와 같이, 화소 전극(191)을 형성한 경우(b) 전체적인 투과율이 높았음을 알 수 있었다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 기존의 액정 표시 장치에 비하여 투과율이 높음을 알 수 있었다.
다음으로, 도 14a 및 도 14b를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 시인성 결과를 설명한다. 도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 시인성 결과를 나타내는 그래프이다. 도 14a는 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)을 모두 줄기부와 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 미세 가지부를 가지도록 형성한 경우 정면과 우측에서의 계조에 따른 투과율을 나타낸 것이고, 도 14b는 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치와 같이, 화소 전극(191)을 형성한 경우 정면과 우측에서의 계조에 따른 투과율을 나타낸 것이다.
도 14a 및 도 14b를 비교하면, 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치는 기존의 액정 표시 장치에 비하여, 측면의 투과율과 정면의 투과율의 차이가 크지 않음을 알 수 있었고, 특히, 저계조에서 측면의 투과율과 정면의 투과율의 차이가 기존의 액정 표시 장치에 비하여 작아졌음을 알 수 있었다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 기존의 액정 표시 장치에 비하여 정면 시인성과 측면 시인성의 차이가 줄어, 액정 표시 장치의 전체적인 시인성이 향상됨을 알 수 있었다.
이제, 도 15를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역에 대하여 설명한다. 도 15는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
도 15를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역은 앞서 도 1 내지 도 9를 참고로 설명한 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역과 유사하다. 단지 제1 부화소 전극(191h)의 형태가 육각형과 같은 다각형 형태이고, 제1 부화소 전극(191h)의 세로 줄기부(91a) 중 미세 가지부(91c)가 형성되지 않은 부분의 길이가 더 긴 차이가 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 형태는 다양하게 변경 가능하다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치의 제1 화소 전극(191h)은 복수의 미세 슬릿을 가지도록 함으로써, 줄기부와 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 가지도록 형성하여, 공통 전극(270)에 십자형태의 절개부를 형성하지 않고도, 복수의 도메인을 형성할 수 있고, 제2 화소 전극(191l)은 판형으로 형성하여, 제1 화소 전극(191h)과 제2 화소 전극(191l)에 모두 미세 가지부를 형성한 액정 표시 장치에 비하여 개구율 감소를 줄일 수 있고, 제2 화소 전극(191l)의 가장 자리를 따라 형성된 절개부를 가지도록 함으로써, 제2 화소 전극(191l)의 가장 자리에 형성되는 프린지 필드의 영향을 줄여, 화소 영역의 가장 자리의 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 제2 부화소 전극(191l)의 두 개의 부 영역 사이에는 제1 부화소 전극(191h)이 배치되어 있으며, 특히 제2 부화소 전극(191l)의 인접한 두 개의 부 영역 사이가 가까운 화소 영역의 세로 중심 부의 윗 부분과 아랫 부분에서, 제1 부화소 전극(191h)의 세로 줄기부(91a)의 끝 부분(91aa)이 확장되어, 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리까지 배치되어 있어, 제2 부화소 전극(191l)의 부 영역의 경계부에서 발생할 수 있는 액정 분자의 충돌에 의한 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부화소 전극(191l)은, 제2 부화소 전극(191l)은 의 자장 자리 중 제1 부화소 전극(191h)과 인접하지 않으며 화소 영역의 외각부에 배치되어 있는 가장 자리를 따라 형성되어 있는, 절개부(92)를 가진다. 이러한 절개부(92)는 화소 영역의 외각 부에 형성되어 있는 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리와 공통 전극(270)에 의해 형성되는 프린지 필드의 영향을 감소시킴으로써, 수평면 상으로 볼 때, 제2 부화소 전극(191l)의 가장 자리와 90도를 이루는 방향으로 액정 분자가 기울어지는 것을 방지하여 화소 영역의 가장 자리에서 발생할 수 있는 투과율 저하 및 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
도 15에 도시한 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역은 앞서 도 1 내지 도 6, 그리고 도 7 내지 도 9를 참고로 설명한 실시예들에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 16을 참고하여, 도 15에 도시한 화소 전극의 기본 영역을 가지는 액정 표시 장치의 전압 별 투과율 결과를 설명한다. 도 16은 본 발명의 다른 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 전압 별 투과율을 나타내는 도면이다.
도 16을 참고하면, 도 10을 참고로 설명한 실험예와 같이, 액정 표시 장치의 한 화소에 구동 전압을 변화시킴에 따라, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)에서 투과율이 서로 상이하게 나타남을 알 수 있었고, 이에 의하여 시인성이 높아질 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 각 부화소 전극(191h, 191l)이 차지하는 영역에서 네 개의 부 영역이 뚜렷이 구별되는 것을 알 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치의 제1 화소 전극(191h)은 복수의 미세 슬릿을 가지도록 함으로써, 줄기부와 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 가지도록 형성하여, 공통 전극(270)에 십자형태의 절개부를 형성하지 않고도, 복수의 도메인을 형성할 수 있고, 제2 화소 전극(191l)은 판형으로 형성하여, 제1 화소 전극(191h)과 제2 화소 전극(191l)에 모두 미세 가지부를 형성한 액정 표시 장치에 비하여 개구율 감소를 줄일 수 있고, 제2 화소 전극(191l)의 가장 자리를 따라 형성된 절개부를 가지도록 함으로써, 제2 화소 전극(191l)의 가장 자리에 형성되는 프린지 필드의 영향을 줄여, 화소 영역의 가장 자리의 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (40)

  1. 제1 기판, 그리고
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 서로 이격되어 있으며 같은 층 위에 위치하는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극은 줄기부 및 상기 줄기부로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지부를 포함하고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 줄기부는 상기 복수의 가지부가 양쪽으로 뻗어 나온 제1 부분과 상기 복수의 가지부가 뻗어 나오지 않고 화소 영역의 끝 부분에 위치하는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극을 둘러싸고,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 줄기부의 상기 제2 부분의 양쪽에는 상기 제2 부화소 전극이 위치하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 상기 복수의 가지부가 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 부 영역을 가지는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극의 상기 복수의 부 영역의 외부에 배치되어 있는 복수의 부 영역을 가지는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 그리고
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이는 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이와 다른 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이는 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이보다 큰 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 더 포함하고,
    상기 액정 분자는 상기 액정층에 전기장이 가해지지 않았을 때, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면에 수직을 이루는 방향으로 배열되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극과 인접하지 않은 상기 제2 부화소 전극의 가장 자리를 따라 형성되어 있는 절개부를 가지는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제2 부화소 전극의 상기 부 영역 사이에는 상기 제1 부화소 전극이 배치되고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 줄기부는 상기 제2 부화소 전극의 가장자리까지 확장되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극은 1~8㎛의 간격을 가지도록 이격되어 있는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 복수의 가지부의 폭과 상기 복수의 가지부 중 서로 인접한 두 개의 가지부 사이의 간격은 1-10㎛인 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 배치되어 있는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 광반응 물질을 포함한 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 그리고
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이는 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이와 다른 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이는 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전압 차이보다 큰 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 더 포함하고,
    상기 액정 분자는 상기 액정층에 전기장이 가해지지 않았을 때, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면에 수직을 이루는 방향으로 배열되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극과 인접하지 않은 상기 제2 부화소 전극의 가장 자리를 따라 형성되어 있는 절개부를 가지는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 복수의 부 영역을 가지고,
    상기 제2 부화소 전극의 상기 부 영역의 사이에는 상기 제1 부화소 전극이 배치되고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 줄기부는 상기 제2 부화소 전극의 가장자리까지 확장되어 있는 액정 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극은 1~8㎛의 간격을 가지도록 이격되어 있는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 복수의 가지부의 폭과 상기 복수의 가지부 중 서로 인접한 두 개의 가지부 사이의 간격은 1-10㎛인 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 배치되어 있는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 광반응 물질을 포함한 액정 표시 장치.
  20. 제1항에서,
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 더 포함하고,
    상기 액정 분자는 상기 액정층에 전기장이 가해지지 않았을 때, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면에 수직을 이루는 방향으로 배열되어 있는 액정 표시 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극과 인접하지 않은 상기 제2 부화소 전극의 가장 자리를 따라 형성되어 있는 절개부를 가지는 액정 표시 장치.
  22. 제21항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 복수의 부 영역을 가지고,
    상기 제2 부화소 전극의 상기 부 영역의 사이에는 상기 제1 부화소 전극이 배치되고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 줄기부는 상기 제2 부화소 전극의 가장자리까지 확장되어 있는 액정 표시 장치.
  23. 제22항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극은 1~8㎛의 간격을 가지도록 이격되어 있는 액정 표시 장치.
  24. 제23항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 복수의 가지부의 폭과 상기 복수의 가지부 중 서로 인접한 두 개의 가지부 사이의 간격은 1-10㎛인 액정 표시 장치.
  25. 제24항에서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 배치되어 있는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 광반응 물질을 포함한 액정 표시 장치.
  26. 제1항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극과 인접하지 않은 상기 제2 부화소 전극의 가장 자리를 따라 형성되어 있는 절개부를 가지는 액정 표시 장치.
  27. 제26항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 복수의 부 영역을 가지고,
    상기 제2 부화소 전극의 상기 부 영역의 사이에는 상기 제1 부화소 전극이 배치되고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 줄기부는 상기 제2 부화소 전극의 가장자리까지 확장되어 있는 액정 표시 장치.
  28. 제26항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극은 1~8㎛의 간격을 가지도록 이격되어 있는 액정 표시 장치.
  29. 제28항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 복수의 가지부의 폭과 상기 복수의 가지부 중 서로 인접한 두 개의 가지부 사이의 간격은 1-10㎛인 액정 표시 장치.
  30. 제29항에서,
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 배치되어 있는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 광반응 물질을 포함한 액정 표시 장치.
  31. 제1항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 복수의 부 영역을 가지고,
    상기 제2 부화소 전극의 상기 부 영역의 사이에는 상기 제1 부화소 전극이 배치되고, 상기 제1 부화소 전극의 상기 줄기부는 상기 제2 부화소 전극의 가장자리까지 확장되어 있는 액정 표시 장치.
  32. 제31항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극은 1~8㎛의 간격을 가지도록 이격되어 있는 액정 표시 장치.
  33. 제32항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 복수의 가지부의 폭과 상기 복수의 가지부 중 서로 인접한 두 개의 가지부 사이의 간격은 1-10㎛인 액정 표시 장치.
  34. 제33항에서,
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 배치되어 있는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 광반응 물질을 포함한 액정 표시 장치.
  35. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극은 1~8㎛의 간격을 가지도록 이격되어 있는 액정 표시 장치.
  36. 제35항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 복수의 가지부의 폭과 상기 복수의 가지부 중 서로 인접한 두 개의 가지부 사이의 간격은 1-10㎛인 액정 표시 장치.
  37. 제36항에서,
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 배치되어 있는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 광반응 물질을 포함한 액정 표시 장치.
  38. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극의 상기 복수의 가지부의 폭과 상기 복수의 가지부 중 서로 인접한 두 개의 가지부 사이의 간격은 1-10㎛인 액정 표시 장치.
  39. 제38항에서,
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 배치되어 있는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 광반응 물질을 포함한 액정 표시 장치.
  40. 제1항에서,
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 배치되어 있는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 광반응 물질을 포함한 액정 표시 장치.
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