KR101969954B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하부 기판, 상기 하부 기판 위에 형성되어 있으며, 부분 통판 전극 및 상기 부분 통판 전극으로부터 연장되어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 화소 전극, 및 상기 하부 기판 위이며, 상기 화소 전극의 아래에 형성되어 있으며, 경사부를 포함하는 하부막을 포함하는 하부 표시판; 상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판, 상기 상부 기판에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 상부 표시판; 및 상기 하부 표시판과 상기 상부 표시판의 사이에 위치하는 액정층을 포함하며, 상기 경사부의 일부는 상기 미세 가지 전극의 일부와 중첩하는 액정 표시 장치에 대한 것이다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 대한 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 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.
화소 전극에 미세 슬릿을 형성하여, 복수의 가지 전극을 가지도록 하는 방법의 경우, 액정 분자의 미세 슬릿 외의 다른 액정 제어력과의 관계로 인하여 액정 분자의 응답속도가 저하되어 일정 시간 동안 텍스쳐가 표시되는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 분자의 응답속도의 저하로 인하여 발생하는 텍스쳐를 줄인 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 기판, 상기 하부 기판 위에 형성되어 있으며, 부분 통판 전극 및 상기 부분 통판 전극으로부터 연장되어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 화소 전극, 및 상기 하부 기판 위이며, 상기 화소 전극의 아래에 형성되어 있으며, 경사부를 포함하는 하부막을 포함하는 하부 표시판; 상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판, 상기 상부 기판에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 상부 표시판; 및 상기 하부 표시판과 상기 상부 표시판의 사이에 위치하는 액정층을 포함하며, 상기 경사부의 일부는 상기 미세 가지 전극의 일부와 중첩한다.
상기 경사부를 포함하는 하부막은 컬러 필터이거나 유기 절연물을 포함하는 보호막일 수 있다.
상기 부분 통판 전극은 마름모 형상을 가지며, 상기 경사부도 마름모 형상을 가지며, 상기 경사부의 마름모 형상이 상기 부분 통판 전극의 마름모 형상보다 클 수 있다.
상기 부분 통판 전극으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 연장부를 더 포함하며, 상기 복수의 미세 가지 전극은 상기 연장부에서도 돌출되어 있을 수 있다.
상기 미세 가지 전극 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있다.
상기 화소 전극이 차지하는 영역의 사선 방향의 길이에 대하여 상기 미세 가지 전극 중 가장 긴 것의 길이는 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있다.
상기 경사부와 상기 미세 가지 전극이 중첩하는 길이는 상기 사선 방향의 길이의 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
상기 공통 전극은 절개부 또는 돌기로 이루어져 있으며, 십자 구조를 가지는 액정 제어 수단을 가질 수 있다.
상기 액정 제어 수단의 상기 십자 구조의 교차점은 상기 부분 통판 전극 또는 상기 경사부의 중심과 일치할 수 있다.
상기 공통 전극은 절개부 또는 돌기로 이루어져 있는 추가 액정 제어 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 추가 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 교차점 부분에 위치하는 마름모 절개 패턴 또는 마름모 돌기 패턴일 수 있다.
상기 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 중간에 끊어진 부분을 포함할 수 있다.
상기 추가 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 교차점 부분에 위치하는 X자 패턴일 수 있다.
상기 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 중간에 끊어진 부분을 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 가지 전극의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가질 수 있다.
상기 경사부는 전체 영역에 걸쳐 경사가 형성되어 있을 수 있다.
상기 경사부는 일부 영역에만 경사가 형성되어 있을 수 있다.
상기 화소 전극은 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하며, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 각각 상기 부분 통판 전극 및 상기 복수의 미세 가지 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 부화소 전극은 정사각형 영역에 형성되며, 상기 제2 부화소 전극은 직사각형 영역에 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 총 두 개의 상기 부분 통판 전극을 포함할 수 있다.
상기 직사각형 영역은 두 개의 정사각형 영역으로 구분되며, 상기 두 개의 부분 통판 전극은 상기 두 개의 정사각형 영역 각각에 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 총 한 개의 상기 부분 통판 전극을 포함할 수 있다.
상기 액정층의 액정 분자를 배향시키는 배향막을 더 포함하며, 상기 액정층 또는 상기 배향막은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 선경사 제공 중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 기판, 상기 하부 기판 위에 형성되어 있으며, 부분 통판 전극 및 상기 부분 통판 전극으로부터 연장되어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 화소 전극, 및 상기 하부 기판 위이며, 상기 화소 전극의 아래에 형성되어 있으며, 경사부를 포함하는 하부막을 포함하는 하부 표시판; 상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판, 상기 상부 기판에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하며, 상기 공통 전극은 절개부 또는 돌기로 이루어져 있으며, 십자 구조를 가지는 액정 제어 수단을 가지는 상부 표시판; 및 상기 하부 표시판과 상기 상부 표시판의 사이에 위치하는 액정층을 포함하며, 상기 복수의 미세 가지 전극의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다.
상기 경사부의 일부는 상기 미세 가지 전극의 일부와 중첩할 수 있다.
상기 액정 제어 수단의 상기 십자 구조의 교차점은 상기 부분 통판 전극 또는 상기 경사부의 중심과 일치할 수 있다.
상기 공통 전극은 절개부 또는 돌기로 이루어져 있는 추가 액정 제어 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 추가 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 교차점 부분에 위치하는 마름모 절개 패턴 또는 마름모 돌기 패턴일 수 있다.
상기 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 중간에 끊어진 부분을 포함할 수 있다.
상기 추가 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 교차점 부분에 위치하는 X자 패턴일 수 있다.
상기 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 중간에 끊어진 부분을 포함할 수 있다.
상기 경사부는 전체 영역에 걸쳐 경사가 형성되어 있을 수 있다.
상기 경사부는 일부 영역에만 경사가 형성되어 있을 수 있다.
상기 경사부를 포함하는 하부막은 컬러 필터이거나 유기 절연물을 포함하는 보호막일 수 있다.
상기 부분 통판 전극은 마름모 형상을 가지며, 상기 경사부도 마름모 형상을 가지며, 상기 경사부의 마름모 형상이 상기 부분 통판 전극의 마름모 형상보다 클 수 있다.
상기 부분 통판 전극으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 연장부를 더 포함하며, 상기 복수의 미세 가지 전극은 상기 연장부에서도 돌출되어 있을 수 있다.
상기 화소 전극은 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하며, 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 각각 상기 부분 통판 전극 및 상기 복수의 미세 가지 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 부화소 전극은 정사각형 영역에 형성되며, 상기 제2 부화소 전극은 직사각형 영역에 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 총 두 개의 상기 부분 통판 전극을 포함할 수 있다.
상기 직사각형 영역은 두 개의 정사각형 영역으로 구분되며, 상기 두 개의 부분 통판 전극은 상기 두 개의 정사각형 영역 각각에 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 총 한 개의 상기 부분 통판 전극을 포함할 수 있다.
상기 액정층의 액정 분자를 배향시키는 배향막을 더 포함하며, 상기 액정층 또는 상기 배향막은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 선경사 제공 중합체를 포함할 수 있다.
이상과 같이 화소 전극에 미세 패턴과 함께 부분 통판 전극을 형성하여 액정 표시 장치의 시야각, 측면 시인성을 넓이고 응답 속도를 빠르게 할 뿐만 아니라, 하부 층에 위치하는 단차 제공 수단과 미세 패턴이 일정 구간 중첩하도록 형성하여 액정 분자의 제어력을 향상시켜 액정 분자의 응답속도를 향상시키고, 그로 인하여 텍스쳐를 줄인다. 또한, 액정 분자의 제어력을 향상시키는 구조를 추가 사용하여 액정 분자의 응답 속도를 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치에서 색필터, 화소 전극 및 공통 전극만을 분리하여 도시한 배치도이다.
도 5는 본 발명의 실시예를 이용하여 실험한 결과를 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예와 비교예를 비교한 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 텍스쳐를 도시한 도면이다.
도 18 내지 도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소 구조 및 그에 따른 텍스쳐를 도시한 도면이다.
도 25 내지 도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 회로도 및 배치도를 도시한 도면이다.
도 33은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 34는 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1 및 도 2를 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.
절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121), 복수의 감압 게이트선(123) 및 복수의 유지 전극선(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 위아래로 돌출한 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 포함하고, 감압 게이트선(123)은 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 도 1의 실시예에서는 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룬다.
유지 전극선(131)도 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(131)은 유지 전극(135a, 135b, 135c)을 포함하고, 아래로 확장된 용량 전극(134)을 포함한다. 유지 전극선(131)은 위로 뻗어 있는 두 개의 제1 세로 유지 전극부(135a), 두 개의 제1 세로 유지 전극부(135a)를 연결하는 가로 유지 전극부(135b) 및 상기 가로 유지 전극부(135b)에서 더 위로 뻗어 있는 두 개의 제2 세로 유지 전극부(135c)를 포함한다.
제1 세로 유지 전극부(135a)는 상부에 형성된 제1 화소 전극(191h)의 세로 가장자리를 따라 형성되며, 제2 세로 유지 전극부(135c)는 제2 부화소 전극(191l)의 세로 가장자리를 따라 형성되어 있다. 한편, 가로 유지 전극부(135b)는 전단 제2 부화소 전극(191l)의 가로 가장자리와 본단 제1 화소 전극(191h)의 가로 가장자리 사이에 위치하며, 두 가로 가장자리를 따라서 형성되어 있다.
그 결과 제1 세로 유지 전극부(135a)와 가로 유지 전극부(135b)는 제1 화소 전극(191h)의 가장자리를 따라 형성되어, 제1 화소 전극(191h)과 적어도 일부 중첩하며, 제2 세로 유지 전극부(135c)와 가로 유지 전극부(135b)는 제2 부화소 전극(191l)의 가장자리를 따라 형성되어, 제2 부화소 전극(191l)과 적어도 일부 중첩하고 있다.
도 1에서 상부에 위치하고 있는 가로 유지 전극부(135b)와 하부에 위치하고 있는 가로 유지 전극부(135b)가 서로 분리되어 있는 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는 인접하는 상하의 화소(PX)에 형성되어 있는 가로 유지 전극부(135b)와 서로 전기적으로 연결되어 있다.
게이트 도전체(121, 123, 131) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 복수의 반도체가 형성되어 있다. 반도체는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 제1 및 제2 게이트 전극(124h, 124l)을 향하여 뻗어 나와 있으며 서로 연결되어 있는 제1 및 제2 반도체(154h, 154l), 그리고 제2 반도체(154l)와 연결된 제3 반도체(154c)를 포함한다. 제3 반도체(154c)는 연장되어 제4 반도체(157)를 이룬다.
반도체(154h, 154l, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(도시하지 않음)가 형성되어 있으며, 제1 반도체(154h) 위에는 제1 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 제2 반도체(154l) 및 제3 반도체(154c)위에도 각각 제2 저항성 접촉 부재(164b) 및 제3 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 제3 저항성 접촉 부재는 연장되어 제4 저항성 접촉 부재(167)를 이룬다.
저항성 접촉 부재(164b, 167) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 제1 드레인 전극(175h), 복수의 제2 드레인 전극(175l), 그리고 복수의 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 향하여 뻗어 있으며, 서로 연결되어 있는 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175h), 제2 드레인 전극(175l) 및 제3 드레인 전극(175c)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)의 막대형 끝 부분은 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)으로 일부 둘러싸여 있다. 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 한 쪽 끝 부분은 다시 연장되어‘U’자 형태로 굽은 제3 소스 전극(173c)을 이룬다. 제3 드레인 전극(175c)의 넓은 끝 부분(177c)은 용량 전극(134)과 중첩하여 감압 축전기(Cstd)를 이루며, 막대형 끝 부분은 제3 소스 전극(173c)으로 일부 둘러싸여 있다.
제1/제2/제3 게이트 전극(124h/124l/124c), 제1/제2/제3 소스 전극(173h/173l/173c) 및 제1/제2/제3 드레인 전극(175h/175l/175c)은 제1/제2/제3 반도체(154h/154l/154c)와 함께 각각 하나의 제1/제2/제3 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qh/Ql/Qc)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 각 소스 전극(173h/173l/173c)과 각 드레인 전극(175h/175l/175c) 사이의 각 반도체(154h/154l/154c)에 형성된다.
반도체(154h, 154l, 154c)는 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(164b, 167)와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다. 즉, 반도체(154h, 154l, 154c)에는 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이를 비롯하여 데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c) 및 노출된 반도체(154h, 154l, 154c) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있는 하부 보호막(180p)이 형성되어 있다.
하부 보호막(180p) 위에는 색필터(230)가 위치한다. 색필터(230)는 이웃하는 데이터선(171) 사이를 따라서 세로 방향으로 길게 뻗어 형성되어 있으며, 그 중 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)과 중첩하는 부분 중 일부 영역에 높이가 변하는 경사부(235h, 235l)를 가진다. 경사부(235h, 235l)는 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 마름모 구조를 가진다. 제1 경사부(235h)의 마름모 구조는 제1 부분 통판 전극(192h)이 차지하는 정사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성되어 있다. 또한, 제2 경사부(235l)의 마름모 구조는 제2 부분 통판 전극(192l)이 차지하는 직사각형 영역을 두 개의 정사각형 영역으로 나누고 두 개의 정사각형 영역에 하나씩 형성되며, 하나의 제2 경사부(235l)의 마름모 구조는 해당 정사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성되어 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 해당 영역의 경계와 꼭지점이 일정 거리 떨어져 있을 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 마름모 구조가 위치하는 영역이 직사각형 영역을 가질 수도 있다. 경사부(235h, 235l)는 마름모 구조의 변에서부터 중심을 향하여 높이가 점점 낮아지는 구조를 가진다. 경사부(235h, 235l)의 일변에서 중심까지는 일정한 기울기로 높이가 낮아지는 구조(도 2참고)를 가지며, 높이가 낮아질수록 그 폭이 좁아진다. 마름모 구조의 경사부(235h, 235l)의 중심에서는 컬러 필터가 형성되지 않을 수 있으며, 실시예에 따라서는 중심 부근에서 일정 영역에 컬러 필터가 형성되지 않는 개구부를 가질 수도 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있으며, 각 색필터(230)는 데이터선(171)의 위에서 서로 중첩되어 있을 수 있다.
색필터(230)위에는 상부 보호막(180q)이 형성되어 있다. 상부 보호막(180q)은 색필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터(230)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지할 수 있으며, 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물 또는 유기 물질로 만들어질 수 있다.
하부 보호막(180p), 색필터(230) 및 상부 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175h)의 넓은 끝 부분과 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 끝 부분을 각각 드러내는 복수의 제1 접촉 구멍(184h) 및 복수의 제2 접촉 구멍(184l)이 형성되어 있다.
상부 보호막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 두 게이트선(121, 123)을 사이에 두고 서로 분리되어, 화소 영역의 위와 아래에 배치되어 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 각각 그 중앙에 위치하는 부분 통판 전극(192h, 192l)과 부분 통판 전극(192h, 192l)으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 연장부(194h, 194l) 및 부분 통판 전극(192h, 192l)과 연장부(194h, 194l)로부터 사선 방향으로 돌출되어 있는 복수의 미세 가지 전극(193h, 193l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)은 정사각형 영역에 위치하는 제1 부분 통판 전극(192h), 제1 연장부(194h) 및 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 형성되어 있으며, 정사각형 영역의 외부로 연장된 제1 연결부(197h)에 의하여 제1 드레인 전극(175h)의 넓은 끝 부분과 연결되어 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)은 마름모 형상을 가지며, 정사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 정사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제1 부분 통판 전극(192h)은 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제1 부분 통판 전극(192h)은 색필터(230)의 제1 경사부(235h)가 제공하는 경사를 그대로 가진다. (도 2 참고)
제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제1 연장부(194h)를 가진다. 제1 연장부(194h)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 제1 부화소 전극(191h)이 차지하는 정사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제1 연장부(194h)는 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)에서는 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 연장되어 있다. 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)은 정사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제1 연장부(194h)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제1 미세 가지 전극(193h) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)에서 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)와 연결되어 있는 연결단은 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 색필터(230)의 제1 경사부(235h)와 중첩한다. 그러므로, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단 부근은 색필터(230)의 제1 경사부(235h)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다.(도 2 참고) 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단 부분과 색필터(230)의 제1 경사부(235h)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제1 미세 가지 전극(193h)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 정사각형의 영역의 크기가 정해지면, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것이 제1 경사부(235h)와 중첩하는 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다. 이에 대해서는 후술하는 도 10 내지 도 17을 통하여 살펴본다.
한편, 제2 부화소 전극(191l)이 차지하는 세로로 긴 직사각형 영역을 두 개의 정사각형 영역으로 나누고 제1 부화소 전극(191h)의 구조를 각각 두 개의 정사각형 영역에 형성하여 제2 부화소 전극(191l)을 형성한다.
즉, 제2 부화소 전극(191l)이 차지하는 세로로 긴 직사각형 영역을 나눈 정사각형 영역의 하나에 형성되어 있는 제2 부화소 전극(191l)은 아래와 같은 특징을 가진다.
제2 부화소 전극(191l)은 두 개로 나뉜 정사각형 영역에 위치하는 제2 부분 통판 전극(192l), 제2 연장부(194l) 및 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)이 형성되어 있다.
제2 부분 통판 전극(192l)은 마름모 형상을 가지며, 정사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 정사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제2 부분 통판 전극(192l)은 색필터(230)의 제2 경사부(235l)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제2 부분 통판 전극(192l)은 색필터(230)의 제2 경사부(235l)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제2 연장부(194l)를 가진다. 제2 연장부(194l)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 둘로 나뉜 정사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제2 연장부(194l)는 색필터(230)의 제2 경사부(235l)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)에서는 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)이 연장되어 있다. 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)은 정사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제2 연장부(194l)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제2 미세 가지 전극(193l) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)에서 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)와 연결되어 있는 연결단은 색필터(230)의 제2 경사부(235l)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 색필터(230)의 제2 경사부(235l)와 중첩한다. 그러므로, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단 부근은 색필터(230)의 제2 경사부(235l)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다. 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단 부분과 색필터(230)의 제2 경사부(235l)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제2 미세 가지 전극(193l)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 정사각형의 영역의 크기가 정해지면, 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것이 제2 경사부(235l)와 중첩하는 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다. 이에 대해서는 후술하는 도 10 내지 도 17을 통하여 살펴본다.
상하로 인접하는 두 개의 정사각형 영역에 위치하는 제2 연장부(194l)중 수직 방향으로 인접하여 형성된 것은 서로 연결되어 있다. 또한, 복수의 제2 미세 가지 전극(193l) 중 서로 인접하여 형성된 것도 서로 연결되어 있을 수 있다. 한편, 실시예에 따라서는 제2 미세 가지 전극(193l)이 직접 연결되지 않고, 수평 방향의 연결 구조를 사이에 두고 이를 통하여 연결될 수도 있다.
또한, 상부에 위치하는 정사각형 영역에서는 정사각형 영역의 외부로 연장된 제2 연결부(197l)에 의하여 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 끝 부분과 연결되어 있다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 제1 접촉 구멍(184h) 및 제2 접촉 구멍(184l)을 통하여 각각 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 상부 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(135)을 비롯한 유지 전극선(131)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.
용량 전극(134)과 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(177c)는 게이트 절연막(140)과 반도체층 및 저항성 접촉 부재(157, 167)을 사이에 두고 서로 중첩하여 감압 축전기(Cstd)를 이룬다. 본 발명의 다른 실시예에서, 감압 축전기(Cstd)를 이루는 용량 전극(134)과 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(177c)는 사이에 배치되어 있는 반도체층 및 저항성 접촉 부재(157, 167)은 제거될 수 있다.
화소 전극(191), 노출된 상부 보호막(180q) 위에는 하부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 하부 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광반응 물질을 포함하는 배향막일 수 있다.
다음 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 아래에 차광 부재(light blocking member)(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)을 따라 뻗어 위아래로 확장되어 있으며, 제1 박막 트랜지스터(Qh), 제2 박막 트랜지스터(Ql) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc) 등이 위치하는 영역을 덮을 뿐만 아니라 데이터선(171)을 따라 뻗어 있으며, 데이터선(171)의 주변을 덮고 있다. 차광 부재(220)가 덮지 않는 영역은 외부로 빛을 방출시켜 화상을 표시하는 영역이 된다.
차광 부재(220)의 아래에는 유기 물질로 형성되어 평탄화된 하부면을 제공하는 평탄화층(250)이 형성되어 있다. 도 2의 실시예에서는 차광 부재(220)가 상부 표시판(200)에 형성되어 있지만, 실시예에 따라서는 하부 표시판(100)에 형성되어 있을 수도 있다.
평탄화층(250)의 하부면에는 투명한 도전 물질로 형성된 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)에는 액정 제어 수단으로 절개부(275h/275l)가 십자 형태로 형성되어 있다. 제1 절개부(275h)의 십자 구조에서 교차점은 하부 표시판(100)의 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 모양의 중심 또는 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 마름모 모양의 중심과 중첩한다. 또한, 제2 절개부(275l)의 십자 구조는 상하로 두 개가 형성되어 있으며, 하부 표시판(100)의 두 개의 제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 모양의 중심 또는 색필터(230)의 두 개의 제2 경사부(235l)의 마름모 모양의 중심과 각각 중첩한다. 또한, 인접하는 화소에 위치하는 절개부(275h/275l)끼리는 연장되어 서로 연결되어 있을 수 있다. 이와 같은 절개부(275h/275l)는 액정 분자의 제어력을 향상시키는 역할을 수행한다.
또한, 공통 전극(270)에는 절개부(275h/275l)의 십자 구조의 교차점 부근에 추가 액정 제어 수단이 위치한다. 도 1의 실시예에서는 추가 액정 제어 수단으로 마름모 절개 패턴(276h/276l)이 형성되어 있다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)은 평면도 상에서 하부 표시판(100)의 부분 통판 전극(192h, 192l)의 마름모 모양 또는 색필터(230)의 경사부(235h, 235l)의 마름모 모양과 평행하는 변을 가진다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)의 크기는 실시예에 따라서 다양할 수 있으며, 너무 작으면, 액정 제어 수단으로서의 역할이 미미하며, 너무 크면 투과율이 저하되므로 실시예에 따라서 적절한 크기로 형성할 수 있다. 이와 같은 추가 액정 제어 수단인 마름모 절개 패턴(276h/276l)에 의하면, 공통 전극(270)에 위치하는 절개부(275h/275l)는 수직 또는 수평 방향으로만 연장되어 이에 대한 45도 방향의 액정 제어력은 떨어지는 문제가 있을 수 있어 마름모 모양의 추가 액정 제어 수단(마름모 절개 패턴(276h/276l))을 형성하여 45도 방향에 대한 액정 제어력을 향상시키고, 그 결과 전계에 의하여 액정 분자가 빠르게 배향되도록 하여 응답 속도를 향상시킨다.
공통 전극(270), 절개부(275h/275l) 및 마름모 절개 패턴(276h/276l)의 아래에는 상부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 상부 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광중합 물질을 이용하여 광배향된 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 나란할 수 있다. 그러나, 편광자는 두 표시판(100, 200) 중 어느 하나의 바깥쪽 면에만 배치될 수도 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 전기장이 없는 상태에서 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단된다.
도 1의 실시예에 따른 액정층(3)에는 자외선 등의 광으로 중합된 중합체를 포함하고 있지 않다. 하지만, 실시예에 따라서는 자외선 등의 광으로 중합된 중합체를 더 포함할 수 있다. 즉, 액정층(3)이 선경사각 제공하는 중합체 없이도 충분히 배열 방향이 제어되는 경우에는 중합체를 포함하지 않을 수 있다. 한편, 실시예에 따라서는 상부 표시판(200) 및 하부 표시판(100)에 형성되어 있는 배향막에 자외선 등의 광으로 중합된 중합체가 포함되어 있을 수 있으며, 도 34에서 도시한 바와 같은 방법을 통하여 중합체가 포함되어 있을 수 있다. 이 때, 액정층(3)에서는 중합체가 포함되어 있지 않을 수 있다. 이에 대해서는 도 34에서 살펴본다.
앞서 설명하였듯이, 데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 상부 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.
액정 표시 장치는 두 표시판(100, 200) 사이의 셀 간격을 유지하기 위한 간격재(도시하지 않음)를 더 포함하며, 간격재는 상부 표시판(200)에 부착되어 공통 전극(270)의 아래에 위치할 수 있다.
한편, 도 1의 실시예에서는 상부 보호막(180q) 및 하부 보호막(180p)을 포함하고 있다. 즉, 색필터(230)의 상하에 상부 보호막(180q) 및 하부 보호막(180p)이 형성되어 있는데, 실시예에 따라서는 상부 보호막(180q) 및 하부 보호막(180p)이 모두 제거되어 있거나, 이들 중 하나의 보호막이 제거되어 있을 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는 색필터(230)가 도 1 및 도 2와 다른 위치(하부 기판의 다른 부분 또는 상부 기판)에 형성될 수 있으며, 그 경우 도 2의 색필터(230)의 위치에 유기막이 형성되어 있을 수 있고, 해당 유기막에 경사부가 형성되어 있을 수 있다. 이때 상부 보호막(180q)은 생략될 수도 있다.
한편, 실시예에 따라서는 공통 전극(270)에 형성되어 있는 액정 제어 수단 및 추가 액정 제어 수단으로 절개부 대신 돌기 구조가 형성될 수 있다. 이에 대해서는 도 33을 통하여 살펴본다.
이하에서는 도 4를 통하여 도 1의 액정 표시 장치에서 특징을 포함하고 있는 색필터, 화소 전극 및 공통 전극의 구조만을 따로 떼어내어 상세하게 살펴본다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치에서 색필터, 화소 전극 및 공통 전극만을 분리하여 도시한 배치도이다.
먼저, 도 4에서는 도 1의 화소 중 상부에 위치하는 부화소만을 도시하고 있으며, CF는 색필터(color filter)를 나타내며, PE는 화소 전극(pixel electrode)를 나타내며, CE는 공통 전극(common electrode)를 나타내고 있다.
도 4에서 도시된 색필터(230)는 제1 경사부(235h)를 가진다. 제1 경사부(235h)는 제1 부화소 전극(191h)과 중첩하는 부분 중 일부 영역에 높이가 변하는 구조를 가진다. 제1 경사부(235h)는 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이 마름모 구조를 가진다. 제1 경사부(235h)의 마름모 구조는 제1 부분 통판 전극(192h)이 차지하는 정사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성되어 있다. 제1 경사부(235h)는 마름모 구조의 변에서부터 중심을 향하여 높이가 점점 낮아지는 구조를 가진다. 제1 경사부(235h)의 일변에서 중심까지는 일정한 기울기로 높이가 낮아지는 구조를 가지며, 높이가 낮아질수록 그 폭이 좁아진다.
도 4에서 도시된 화소 전극(PE)은 아래와 같은 특징을 가진다.
색필터(230)의 위에는 제1 부분 통판 전극(192h)과 제1 부분 통판 전극(192h)으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 제1 연장부(194h) 및 제1 부분 통판 전극(192h)과 제1 연장부(194h)로부터 사선 방향으로 돌출되어 있는 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)을 포함하는 제1 부화소 전극(191h)이 형성되어 있다. 제1 부화소 전극(191h)은 정사각형 영역의 외부로 연장되어 제1 드레인 전극(175h)의 넓은 끝 부분과 연결되어 있는 제1 연결부(197h)를 더 포함한다.
제1 부분 통판 전극(192h)은 마름모 형상을 가지며, 정사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 정사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제1 부분 통판 전극(192h)은 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제1 부분 통판 전극(192h)은 색필터(230)의 제1 경사부(235h)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 제1 연장부(194h)를 가진다. 제1 연장부(194h)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 제1 부화소 전극(191h)이 차지하는 정사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제1 연장부(194h)는 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)에서는 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 연장되어 있다. 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)은 정사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제1 연장부(194h)에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다.
또한, 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)에서 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)와 연결되어 있는 연결단은 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 색필터(230)의 제1 경사부(235h)와 중첩한다. 그러므로, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단 부근은 색필터(230)의 제1 경사부(235h)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다.
도 4에서 도시된 공통 전극(CE)은 아래와 같은 특징을 가진다.
공통 전극(CE)은 액정 제어 수단 및 추가 액정 제어 수단을 가지며, 액정 제어 수단으로는 제1 절개부(275h)를 가지고, 추가 액정 제어 수단으로는 제1 마름모 절개 패턴(276h)을 가진다.
먼저, 제1 절개부(275h)는 십자 형태로 형성되어 있으며, 공통 전극(CE)이 형성되지 않은 영역이다. 또한, 제1 마름모 절개 패턴(276h)은 마름모 모양을 가지며, 제1 절개부(275h)의 교차점에 중심을 두고 위치하고 있다.
도 4에서는 공통 전극(CE), 화소 전극(PE)과 색필터(CF)를 합한 구조도 도시하고 있으며, 색필터(230)의 제1 경사부(235h)로 인하여 실제로는 단차를 가지는 구조이다. (도 2 참고)
공통 전극(CE), 화소 전극(PE)과 색필터(CF)를 합한 구조(CF+PE+CE)를 보면 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 형상의 변과 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 변이 서로 평행하며, 평면도 상 중첩하지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 제1 경사부(235h)의 마름모 구조가 보다 큰 면적을 가지며, 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 구조가 보다 작은 면적을 가진다. 또한, 두 마름모 구조는 그 중심이 일치한다. 그 결과 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단 측의 일부는 제1 경사부(235h)와 중첩하여 경사진 구조를 가진다.
또한, 공통 전극(CE)의 제1 절개부(275h)의 십자 구조에서 교차점은 하부 표시판(100)의 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 모양의 중심 및 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 마름모 모양의 중심과 일치한다. 또한, 공통 전극(CE)의 제1 마름모 절개 패턴(276h)의 마름모 모양도 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 모양의 중심 및 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 마름모 모양의 중심과 일치한다. 또한, 제1 마름모 절개 패턴(276h)의 마름모 구조는 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 면적 및 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 마름모 면적보다 작으며, 각 마름모 모양의 변은 서로 평행하며, 중첩하지 않는다.
이상과 같이 도 1의 실시예에 따르면, 액정 분자의 제어력을 향상시키기 위하여 화소 전극(191)의 미세 가지 전극의 끝단을 연결하지 않아 돌출된 구조로 형성하였다. 또한, 색필터의 경사부와 미세 가지 전극이 일부 중첩하여 해당 영역에서의 액정 분자의 제어력을 향상시켰다. 뿐만 아니라, 상부 표시판(200)의 공통 전극에 액정 제어 수단 및 추가 액정 제어 수단을 형성하여 액정 분자의 제어력을 향상시켰다.
즉, 도 1의 실시예에서는 미세 가지 전극의 끝단의 돌출 구조, 경사부와 미세 가지 전극의 중첩 구조, 공통 전극의 액정 제어 수단 형성 및 공통 전극에 추가 액정 제어 수단 형성이라는 총 4개의 구조를 통하여 액정 분자의 제어력을 향상시키고 있다. 하지만, 이러한 4개의 구조 중 적어도 하나만 형성되더라도 액정 제어력이 향상되므로 이들 중 적어도 하나만 형성되는 실시예도 본 발명에 속한다. 실시예의 액정 배향 특성에 따라서 위의 4개 구조 중 적어도 하나 이상을 조합하여 사용하여 액정 배향력을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 5를 통하여 도 1과 같이 4개의 액정 배향력 강화 구조를 사용한 실시예에서의 투과 및 표시 특성의 변화를 살펴본다.
도 5는 본 발명의 실시예를 이용하여 실험한 결과를 도시한 도면이다.
도 5에서 도시하고 있는 바와 같이 공통 전극(270)에 형성된 추가 액정 제어 수단인 마름모 절개 패턴(276h, 276l) 부분에서 빛의 투과 특성이 나쁜 것을 확인할 수 있다. 하지만, 이로 인하여 그 주변의 액정 분자의 45도 방향의 액정 배향력이 향상되어 액정 분자가 빠르게 배향하여 응답 특성은 향상시킨다.
또한, 도 5에서는 부분 통판 전극(192h, 192l)의 네 변과 공통 전극(270)의 절개부(275h, 275l)가 만나는 부근에서 텍스쳐가 발생하는 것도 확인할 수 있다. 이는 부분 통판 전극(192h, 192l)의 변은 45도 각도로 기울어져 있지만, 공통 전극(270)의 절개부(275h, 275l)가 수직/수평 방향으로 형성되어 해당 부분에서는 액정 분자의 배향 방향의 차이로 텍스쳐가 발생하고 있다. 하지만, 이 부분에는 경사부(235h, 235l)가 형성되어 있고, 경사부(235h, 235l)와 미세 가지 전극(193h, 193l)이 중첩하면서 액정 분자의 제어력을 향상시켜, 텍스쳐가 발생하는 영역을 줄이면서 액정 분자의 응답 속도도 향상시키고 있다.
이하에서는 경사부(235h, 235l)와 미세 가지 전극(193h, 193l)이 중첩하는 정도에 따른 표시 특성의 변화를 살펴본다.
먼저, 도 6 내지 도 9에서는 중첩하지 않는 비교예와 비교하여 중첩되는 경우의 표시 특성을 살펴본다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예와 비교예를 비교한 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 6에서는 제1 부화소 전극(191h)에서 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이를 65㎛로 형성한 실시예를 기준으로 실험하였음을 도시하고 있다. 여기서 제1 경사부(235h)의 일 변의 길이는 100㎛이고, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것은 15㎛ 중첩하고 있다.
도 7에서는 도 6과 같은 중첩 구조를 가지는 화소에 대하여 시간이 진행함에 따른 텍스쳐의 변화를 도시하고 있다. 도 7에서 우측으로 갈수록 시간이 오래 지난 경우를 도시하고 있으며, 시간이 지날수록 텍스쳐가 사라지는 것을 확인할 수 있다.
도 8에서는 비교예의 경우로 도 6에서 미세 가지 전극이 경사부와 중첩하지 않는 경우이다. 이 경우에는 시간이 지나더라도 텍스쳐의 변화가 적음을 알 수 있다.
도 7과 도 8은 서로 동일한 시간 간격으로 촬영된 것으로 도 7의 실시예가 비교예에 비하여 텍스쳐가 제거되는 시간이 적게 드는 것을 알 수 있고, 그 결과 액정 분자의 응답속도가 향상됨을 확인할 수 있다.
도 9는 이를 표로 나타내고 있으며, 가로축은 시간이며, 세로축은 휘도이다.
도 9에서 확인 할 수 있는 바와 같이 도 6의 실시예는 빠른 시간내에 최대 휘도가 나타나고, 최대 휘도가 유지되는 것을 확인할 수 있지만, 비교예는 시간이 지날수록 휘도가 꾸준히 증가하고 있어 계속 액정 분자가 배열되면서 표시 휘도가 증가되는 것을 확인할 수 있다. 그러므로 도 6과 같이 미세 가지 전극이 경사부와 중첩하면, 액정 분자의 제어력이 강화되어 액정 분자의 응답 속도가 향상됨을 알 수 있다.
또한, 도 9에서는 도 6의 실시예가 비교예보다 표시 휘도도 향상됨을 보여준다. 즉, 도 6의 실시예는 텍스쳐가 적고 빠르게 제거되므로 표시 휘도가 비교예보다 높음을 확인할 수 있다.
이하에서는 도 10 내지 도 17을 통하여 미세 가지 전극과 경사부의 중첩 정도에 따른 표시 특성을 살펴본다.
도 10 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 텍스쳐를 도시한 도면이며, 도 10 및 도 11은 미세 가지 전극 중 가장 긴 것의 길이가 50㎛인 경우이고, 도 12 및 도 13은 미세 가지 전극 중 가장 긴 것의 길이가 62㎛인 경우이고, 도 14 및 도 15는 미세 가지 전극 중 가장 긴 것의 길이가 68㎛인 경우이고, 도 16 및 도 17은 미세 가지 전극 중 가장 긴 것의 길이가 73㎛인 경우이다.
먼저, 도 10 및 도 11을 살펴본다.
도 10 및 도 11은 미세 가지 전극 중 가장 긴 것의 길이가 50㎛로, 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단과 제1 경사부(235h)의 일변이 서로 일치하는 경우이다. 그 결과 제1 경사부(235h)의 각 변에 대응하는 부분에서 텍스쳐가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
하지만, 도 12 내지 도 15와 같이 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이가 62 또는 68㎛인 경우에는 제1 경사부(235h)의 각 변에 대응하는 부분에서 제1 미세 가지 전극(193h)으로 인하여 액정 제어력이 증가하여 해당 부분에서 텍스쳐가 제거된 것을 확인할 수 있다.
다만, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이가 68㎛인 도 14 및 도 15에서는 다시 제1 경사부(235h)의 각 변에 대응하는 부분에서 텍스쳐가 발생하기 시작하는 것을 확인할 수 있다.
제1 미세 가지 전극(193h)과 제1 경사부(235h)의 중첩하는 길이가 도 16 및 도 17과 같이 더 길어지면, 제1 경사부(235h)의 각 변에 대응하는 부분에서 텍스쳐가 많이 발생하게 되어 투과율일 저하시키는 문제가 발생한다.
그러므로 본 실시예에서는 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이가 50㎛는 초과하여야 하며 68㎛이하일 수 있다. 이 때, 제1 경사부(235h)의 일 변의 길이는 100㎛이며, 정사각형 영역의 사선 길이는 200㎛이다.
그러므로, 미세 가지 전극 중 가장 긴 것의 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 미세 가지 전극 중 가장 긴 것이 경사부와 중첩하는 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
이하에서는 도 18 내지 도 24를 통하여 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)에 형성되는 액정 제어 수단 또는 추가 액정 제어 수단의 다양한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 18 내지 도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소 구조 및 그에 따른 텍스쳐를 도시한 도면이다.
먼저, 도 18 및 도 19는 도 1의 공통 전극(270)에서 추가 액정 제어 수단인 마름모 절개 패턴(276h, 276l)을 제거한 경우이다. 즉, 공통 전극(270)에는 액정 제어 수단이며, 십자 구조를 가지는 절개부(275h, 275l)만 형성되어 있다.
도 19를 도 5와 비교하면, 도 19의 실시예는 십자 구조의 교차점 부분에서 빛이 투과하는 장점이 있지만, 십자 구조의 절개부(275h)와 제1 경사부(235h)가 중첩하는 영역에서 발생하는 텍스쳐의 크기가 상대적으로 큰 것을 알 수 있다.
이하에서는 도 20의 실시예를 살펴본다.
도 20에서 도시하고 있는 바와 같이 공통 전극(270)에는 십자 구조의 절개부를 액정 제어 수단으로 가지며, 추가 액정 제어 수단으로는 도 1과 달리 X자 모양을 가지는 X자 절개 패턴(277h)으로 형성되어 있다. 여기서 X자 절개 패턴(277h)의 일변의 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 25% 이하의 값을 가질 수 있다. X자 절개 패턴(277h)은 돌기로 형성되는 경우를 합하여 X자 패턴이라고도 할 수 있다.
도 21을 도 5 및 도 19와 비교하면, 십자 구조의 교차점 부분에서 빛이 투과하는 장점을 가지며, 십자 구조의 절개부(275h)와 제1 경사부(235h)가 중첩하는 영역에서 발생하는 텍스쳐의 크기도 상대적으로 크지 않은 장점을 가진다.
이하에서는 도 22의 실시예를 살펴본다.
도 22에서 도시하고 있는 바와 같이 공통 전극(270)에 추가 액정 제어 수단을 가지지 않으며, 액정 제어 수단으로 가지는 십자 구조의 절개부(275h)의 중간에 끊어진 부분(275-1h)을 가진다. 끊어진 부분(275-1h)은 공통 전극(270)이 절개부(275h) 사이에 형성됨에 의하여 절개 부분이 끊어지도록 형성되어 있다. 그 결과 하나의 정사각형 영역에 위치하는 공통 전극(270)이 끊어진 부분(275-1h)을 통하여 서로 연결되어 있다.
도 23을 도 5, 도 19 및 도 21과 비교하면, 십자 구조의 교차점 부분에서 빛이 투과하는 장점이 있지만, 십자 구조의 절개부(275h)와 제1 경사부(235h)가 중첩하는 영역 및 끊어진 부분(275-1h)에서 텍스쳐가 발생함을 확인할 수 있다.
실시예에 따라서는 도 1, 도 18, 도 20 및 도 22 중 적어도 두 개가 서로 함께 사용될 수 있는데, 일 예로 도 24의 구조를 도시하였다.
도 24는 도 1과 도 22의 구조를 병합한 구조이다.
즉, 도 24와 같이 공통 전극(270)에 액정 제어 수단으로 가지는 십자 구조의 제1 절개부(275h)의 중간에 끊어진 부분(275-1h)을 가진다. 또한, 도 1과 같이 추가 액정 제어 수단으로 제1 마름모 절개 패턴(276h)을 가진다. 이와 같은 도 24의 구조는 중간에 끊어진 부분(275-1) 및 마름모 절개 패턴(276h)으로 인하여 액정 분자의 제어력이 향상되어 보다 빠른 액정 분자의 응답 속도를 얻을 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 다양한 화소 구조에서도 적용이 가능한데, 이하의 도 25 내지 도 32에서는 각 화소 구조별로 적용된 대표적인 예를 각각 살펴보고자 한다.
도 25 내지 도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 회로도 및 배치도를 도시한 도면이다.
먼저, 도 25 및 도 26을 참고로 하여, 두 개의 부화소가 하나의 트랜지스터(Q)로부터 데이터 전압을 인가받은 후 유지 축전기(Cas)에 의하여 서로 커플링되어 있는 구조를 기준으로 살펴본다.
도 25은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 표시판의 배치도이다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 게이트선(GL)과 복수의 데이터선(DL), 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 각 화소(PX)는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb)를 포함하고, 제1 부화소(PXa)에는 제1 부화소 전극(도 26의 191h)이 형성되고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 부화소 전극(도 26의 191l)이 형성된다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Q), 스위칭 소자(Q)와 연결되어 제1 부화소(PXa)에 형성되는 제1 액정 축전기(Clca)와 제1 유지 축전기(Csta), 스위칭 소자(Q)와 연결되어 제2 부화소(PXb)에 형성되는 제2 액정 축전기(Clcb)와 제2 유지 축전기(Cstb), 및 스위칭 소자(Q) 및 제2 액정 축전기(Clcb) 사이에 형성되는 보조 축전기(Cas)를 더 포함한다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca), 제1 유지 축전기(Csta), 보조 축전기(Cas)와 연결되어 있다.
보조 축전기(Cas)의 일측 단자는 스위칭 소자(Q)의 출력 단자에 연결되고, 타측 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제2 유지 축전기(Cstb)에 연결된다.
보조 축전기(Cas)에 의해 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압이 제1 액정 축전기(Clca)의 충전 전압보다 낮게 하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 구조는 도 26에 도시된 바와 같이 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(도시하지 않음) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 포함한다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗는다. 각 유지 전극선(131)은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치한다. 유지 전극선(131)은 아래로 확장된 유지 전극(storage electrode)(135a, 135b)을 포함한다. 그러나 유지 전극선(131) 및 유지 전극(135a, 135b)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트 도전체(121, 131)의 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 게이트 절연막 위에는 섬형의 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치한다.
반도체(154) 및 게이트 절연막 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 드레인 전극(drain electrode)(175)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며, 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주하는 막대형 끝 부분을 포함한다. 막대형 끝 부분은 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
드레인 전극(175)의 다른 끝 부분은 데이터선(171)에 실질적으로 평행하게 뻗어 제1 부화소(PXa)와 제2 부화소(PXb)에 걸쳐 형성되며, 제2 부화소(PXb)에 형성된 부분을 보조 전극(176)이라 한다.
데이터 도전체(171, 175) 및 반도체(154) 위에는 보호막(passivation layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 보호막은 유기 절연물 따위로 만들어지며 경사부(185h, 185l)를 포함한다. 보호막은 경사부(185h, 185l)를 제외하고는 표면이 평탄하다. 도 26의 실시예에서는 경사부(185h, 185l)가 보호막위에 형성되어 있어 도 1의 색필터(230)에 형성되어 있는 실시예와 다르다.
경사부(185h, 185l)는 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)과 중첩하는 부분 중 일부 영역에 위치하며, 높이가 변하는 구조를 가진다. 경사부(185h, 185l)는 도 26에서 도시하고 있는 바와 같이 마름모 구조를 가진다. 제1 경사부(185h)의 마름모 구조는 제1 부분 통판 전극(192h)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성될 수도 있으며, 실시예에 따라서는 경계와 접하지 않을 수도 있다. 또한, 제2 경사부(185l)의 마름모 구조는 제2 부분 통판 전극(192l)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성될 수도 있으며, 실시예에 따라서는 경계와 접하지 않을 수도 있다. 또한, 실시예에 따라서는 마름모 구조가 위치하는 영역이 정사각형 또는 직사각형 영역을 가질 수도 있다. 경사부(185h, 185l)는 마름모 구조의 변에서부터 중심을 향하여 높이가 점점 낮아지는 구조를 가진다. 경사부(185h, 185l)의 일변에서 중심까지는 일정한 기울기로 높이가 낮아지는 구조를 가지며, 높이가 낮아질수록 그 폭이 좁아진다. 마름모 구조의 경사부(185h, 185l)의 중심에서는 유기 절연물이 형성되지 않을 수 있으며, 실시예에 따라서는 중심 부근에서 일정 영역에 유기 절연물이 형성되지 않는 개구부를 가질 수도 있다.
상기 보호막의 아래에는 컬러 필터가 형성되어 있을 수 있으며, 컬러 필터가 상부 표시판에 위치할 수도 있다. 또한, 도 26과 달리 보호막 아래에 위치하는 컬러 필터에 도 1과 같이 경사부가 위치할 수도 있다. 이 때, 보호막에는 경사부가 형성되지 않을 수 있다.
보호막 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 일정한 간격을 두고 형성되는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 각각 그 중앙에 위치하는 부분 통판 전극(192h, 192l)과 부분 통판 전극(192h, 192l)으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 연장부(194h, 194l) 및 부분 통판 전극(192h, 192l)과 연장부(194h, 194l)로부터 사선 방향으로 돌출되어 있는 복수의 미세 가지 전극(193h, 193l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)은 제1 부분 통판 전극(192h)과 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 형성되어 있으며, 사각형 영역의 외부로 연장된 연결부에 의하여 드레인 전극(175)의 넓은 끝 부분과 연결되어 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)은 마름모 형상을 가지며, 사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제1 부분 통판 전극(192h)은 보호막의 제1 경사부(185h)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제1 부분 통판 전극(192h)은 보호막의 제1 경사부(185h)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제1 연장부(194h)를 가진다. 제1 연장부(194h)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 제1 부화소 전극(191h)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제1 연장부(194h)는 보호막의 제1 경사부(185h)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)에서는 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 연장되어 있다. 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)은 사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제1 연장부(194h)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제1 미세 가지 전극(193h) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)에서 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)와 연결되어 있는 연결단은 보호막의 제1 경사부(185h)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 보호막의 제1 경사부(185h)와 중첩한다. 그러므로, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단 부근은 보호막의 제1 경사부(185h)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다. 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단 부분과 보호막의 제1 경사부(185h)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제1 미세 가지 전극(193h)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 사각형의 영역의 크기가 정해지면, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것이 제1 경사부(235h)와 중첩하는 길이는 전체 사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 제2 부화소 전극(191l)의 제2 부분 통판 전극(192l)은 마름모 형상을 가지며, 사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제2 부분 통판 전극(192l)은 보호막의 제2 경사부(185l)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제2 부분 통판 전극(192l)은 보호막의 제2 경사부(185l)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제2 연장부(194l)를 가진다. 제2 연장부(194l)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 둘로 나뉜 정사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제2 연장부(194l)는 보호막의 제2 경사부(185l)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)에서는 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)이 연장되어 있다. 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)은 사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제2 연장부(194l)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제2 미세 가지 전극(193l) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)에서 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)와 연결되어 있는 연결단은 보호막의 제2 경사부(185l)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 보호막의 제2 경사부(185l)와 중첩한다. 그러므로, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단 부근은 보호막의 제2 경사부(185l)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다. 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단 부분과 보호막의 제2 경사부(185l)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제2 미세 가지 전극(193l)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 정사각형의 영역의 크기가 정해지면, 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것이 제2 경사부(185l)와 중첩하는 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 제2 부화소 전극(191l)은 제2 부분 통판 전극(192l)과 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)이 형성되어 있으며, 보조 전극(176)과 중첩하여 보조 축전기(Cas)를 이룬다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 상부 표시판의 공통 전극, 그 사이의 액정층과 함께 제1 및 제2 액정 축전기를 이루어 박막 트랜지스터(도 25의 Q)가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 유지 전극(135a, 135b)과 중첩하여 제1 및 제2 유지 축전기(Csta, Cstb)를 이루며 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)의 전압 유지 능력을 강화한다.
제1 실시예에서 보조 전극(176)은 드레인 전극(175)이 연장되어 형성된 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 보조 전극(176)이 드레인 전극(175)과 분리되어 형성될 수도 있다. 이때, 제1 부화소 전극(191h) 상부의 보호막에는 접촉 구멍이 형성되고, 보조 전극(176)은 접촉 구멍을 통해 제1 부화소 전극(191h)과 연결되어 제2 부화소 전극(191l)과 중첩되도록 형성될 수 있다.
한편, 상부 표시판(200)에는 차광 부재 및 공통 전극이 형성될 수 있다. 색필터는 상부 표시판(200)에 형성될 수 있다.
상부 표시판(200)에 형성되는 공통 전극은 투명한 도전 물질로 형성되어 있으며, 액정 제어 수단 및 추가 액정 제어 수단을 포함할 수 있다.
공통 전극(270)에는 액정 제어 수단으로 절개부(275h/275l)가 십자 형태로 형성되어 있다. 제1 절개부(275h)의 십자 구조에서 교차점은 하부 표시판(100)의 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 모양의 중심 또는 보호막의 제1 경사부(185h)의 마름모 모양의 중심과 중첩한다. 또한, 제2 절개부(275l)의 십자 구조는 하부 표시판(100)의 제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 모양의 중심 또는 보호막의 제2 경사부(185l)의 마름모 모양의 중심과 각각 중첩한다. 또한, 인접하는 화소에 위치하는 절개부(275h/275l)끼리는 연장되어 서로 연결되어 있을 수 있다. 이와 같은 절개부(275h/275l)는 액정 분자의 제어력을 향상시키는 역할을 수행한다.
또한, 공통 전극(270)에는 절개부(275h/275l)의 십자 구조의 교차점 부근에 추가 액정 제어 수단이 위치한다. 도 26의 실시예에서는 추가 액정 제어 수단으로 마름모 절개 패턴(276h/276l)이 형성되어 있다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)은 평면도 상에서 하부 표시판(100)의 부분 통판 전극(192h, 192l)의 마름모 모양 또는 보호막의 경사부(185h, 185l)의 마름모 모양과 평행하는 변을 가진다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)의 크기는 실시예에 따라서 다양할 수 있으며, 너무 작으면, 액정 제어 수단으로서의 역할이 미미하며, 너무 크면 투과율이 저하되므로 실시예에 따라서 적절한 크기로 형성할 수 있다. 이와 같은 추가 액정 제어 수단인 마름모 절개 패턴(276h/276l)에 의하면, 공통 전극(270)에 위치하는 절개부(275h/275l)는 수직 또는 수평 방향으로만 연장되어 이에 대한 45도 방향의 액정 제어력은 떨어지는 문제가 있을 수 있어 마름모 모양의 추가 액정 제어 수단(마름모 절개 패턴(276h/276l))을 형성하여 45도 방향에 대한 액정 제어력을 향상시키고, 그 결과 전계에 의하여 액정 분자가 빠르게 배향되도록 하여 응답 속도를 향상시킨다.
하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 내측에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광중합 물질을 이용하여 광배향된 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 나란할 수 있다.
하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
도 26의 실시예에 따른 액정층(3)에는 자외선 등의 광으로 중합된 중합체를 포함하고 있지 않다. 하지만, 실시예에 따라서는 자외선 등의 광으로 중합된 중합체를 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 34에서 살펴본다.
이하에서는, 도 27 및 도 28을 참고로 하여, 두 개의 부화소가 각각 하나씩의 트랜지스터(Qa, Qb)로부터 동일한 데이터 전압을 인가받은 후 제3 스위칭 소자(Qc)에 의하여 제2 부화소 전극(도 28의 191l)의 전하가 보조 축전기(Cas)로 흘러 들어 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 하강한다.
이하에서는 도 27 및 도 28을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 27는 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 28은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 하부 표시판의 배치도이다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 게이트선(GLn, GLn+1), 복수의 데이터선(DL), 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 각 화소(PX)는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb)를 포함하고, 제1 부화소(PXa)에는 제1 부화소 전극(도 28의 191h)이 형성되고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 부화소 전극(도 28의 191l)이 형성된다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는 게이트선(GLn) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa)와 제2 스위칭 소자(Qb), 제1 스위칭 소자(Qa)와 연결되어 제1 부화소(PX)에 형성되는 제1 액정 축전기(Clca)와 제1 유지 축전기(Csta), 제2 스위칭 소자(Qb)와 연결되어 제2 부화소에 형성되는 제2 액정 축전기(Clcb)와 제2 유지 축전기(Cstb), 제2 스위칭 소자(Qb)와 연결되고 다음 단의 게이트선(GLn+1)에 의해 스위칭되는 제3 스위칭 소자(Qc), 및 제3 스위칭 소자(Qc)와 연결되어 있는 보조 축전기(Cas)를 더 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GLn)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 각각 제1 액정 축전기(Clca) 및 제1 유지 축전기(Csta), 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제2 유지 축전기(Cstb)와 각각 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 다음 단의 게이트선(GLn+1)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 보조 축전기(Cas)와 연결되어 있다.
보조 축전기(Cas)의 일측 단자는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자에 연결되고, 타측 단자는 유지 전극선(SL) 에 연결된다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 동작을 살펴보면, 게이트선(GLn)에 게이트 온 전압이 인가되면 이에 연결된 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)가 턴 온 되고, 데이터선(171)의 데이터 전압이 제1 및 제2 부화소 전극(도 28의 191h, 191l)에 인가된다.
이어, 게이트선(GLn)에 게이트 오프 전압이 인가되고, 다음 단의 게이트선(GLn+1)에 게이트 온 전압이 인가되면 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 턴 오프되고 제3 스위칭 소자(Qc)는 턴 온된다. 이에 따라 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자와 연결된 제2 부화소 전극(도 28의 191l)의 전하가 보조 축전기(Cas)로 흘러 들어 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 하강한다.
이와 같이 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)의 충전 전압을 다르게 하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 구조는 도 28에 도시된 바와 같이 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(도시하지 않음) 위에 복수의 제1 게이트선(gate line)(121), 복수의 감압 게이트선(123), 및 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.
제1 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 제1 게이트선(121)은 위로 돌출한 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)을 포함하고, 감압 게이트선(123)은 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룬다.
유지 전극선(131)도 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(131)은 위아래로 확장된 유지 전극(storage electrode)(135a, 135b)을 포함한다. 이때 유지 전극선(131) 및 유지 전극(135a, 135b)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트 도전체(121, 123, 131) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 제1 게이트 전극(124a) 위에 위치한 제1 반도체(154a), 제2 게이트 전극(124b) 위에 위치한 제2 반도체(154b), 및 제3 게이트 전극(124c) 위에 위치한 제3 반도체(154c)를 포함한다. 제1 반도체(154a)와 제2 반도체(154b)는 서로 연결될 수 있다.
반도체(154) 및 게이트 절연막 위에는 복수의 데이터선(data line)(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 제1 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)을 향하여 뻗어 있는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함한다. 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)은 서로 연결되어 있다.
제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b) 및 제3 드레인 전극(175c)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)의 막대형 끝 부분은 각각 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)으로 일부 둘러싸여 있고, 제3 드레인 전극(175c)도 제3 소스 전극(173c)으로 일부 둘러싸여 있다. 제2 드레인 전극(175b)의 넓은 한 쪽 끝 부분은 제3 소스 전극(173c)과 연결되어 있다. 제3 드레인 전극(175c)의 넓은 끝 부분(177c)은 유지 전극선(131)의 확장부(137a)와 일부 중첩하여 보조 축전기(Cas)를 이룬다.
제1/제2/제3 게이트 전극(124a/124b/124c), 제1/제2/제3 소스 전극(173a/173b/173c) 및 제1/제2/제3 드레인 전극(175a/175b/175c)은 제1/제2/제3 반도체(154a/154b/154c)와 함께 하나의 제1/제2/제3 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(도 5의 Qa/Qb/Qc)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 각 소스 전극(173a/173b/173c)과 각 드레인 전극(175a/175b/175c) 사이의 각 반도체(154a/154b/154c)에 형성된다.
데이터 도전체(171, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 보호막은 유기 절연물 따위로 만들어지며 경사부(185h, 185l)를 포함한다. 보호막은 경사부(185h, 185l)를 제외하고는 표면이 평탄하다. 도 28의 실시예에서는 경사부(185h, 185l)가 보호막위에 형성되어 있어 도 1의 색필터(230)에 형성되어 있는 실시예와 다르다.
경사부(185h, 185l)는 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)과 중첩하는 부분 중 일부 영역에 위치하며, 높이가 변하는 구조를 가진다. 경사부(185h, 185l)는 도 28에서 도시하고 있는 바와 같이 마름모 구조를 가진다. 제1 경사부(185h)의 마름모 구조는 제1 부분 통판 전극(192h)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성될 수도 있으며, 실시예에 따라서는 경계와 접하지 않을 수도 있다. 또한, 제2 경사부(185l)의 마름모 구조는 제2 부분 통판 전극(192l)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성될 수도 있으며, 실시예에 따라서는 경계와 접하지 않을 수도 있다. 또한, 실시예에 따라서는 마름모 구조가 위치하는 영역이 정사각형 또는 직사각형 영역을 가질 수도 있다. 경사부(185h, 185l)는 마름모 구조의 변에서부터 중심을 향하여 높이가 점점 낮아지는 구조를 가진다. 경사부(185h, 185l)의 일변에서 중심까지는 일정한 기울기로 높이가 낮아지는 구조를 가지며, 높이가 낮아질수록 그 폭이 좁아진다. 마름모 구조의 경사부(185h, 185l)의 중심에서는 유기 절연물이 형성되지 않을 수 있으며, 실시예에 따라서는 중심 부근에서 일정 영역에 유기 절연물이 형성되지 않는 개구부를 가질 수도 있다.
상기 보호막의 아래에는 컬러 필터가 형성되어 있을 수 있으며, 컬러 필터가 상부 표시판에 위치할 수도 있다. 또한, 도 28과 달리 보호막 아래에 위치하는 컬러 필터에 도 1과 같이 경사부가 위치할 수도 있다. 이 때, 보호막에는 경사부가 형성되지 않을 수 있다.
보호막 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 일정한 간격을 두고 형성되는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 각각 그 중앙에 위치하는 부분 통판 전극(192h, 192l)과 부분 통판 전극(192h, 192l)으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 연장부(194h, 194l) 및 부분 통판 전극(192h, 192l)과 연장부(194h, 194l)로부터 사선 방향으로 돌출되어 있는 복수의 미세 가지 전극(193h, 193l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)은 제1 부분 통판 전극(192h)과 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 형성되어 있으며, 사각형 영역의 외부로 연장된 연결부에 의하여 드레인 전극(175)의 넓은 끝 부분과 연결되어 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)은 마름모 형상을 가지며, 사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제1 부분 통판 전극(192h)은 보호막의 제1 경사부(185h)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제1 부분 통판 전극(192h)은 보호막의 제1 경사부(185h)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제1 연장부(194h)를 가진다. 제1 연장부(194h)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 제1 부화소 전극(191h)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제1 연장부(194h)는 보호막의 제1 경사부(185h)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)에서는 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 연장되어 있다. 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)은 사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제1 연장부(194h)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제1 미세 가지 전극(193h) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)에서 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)와 연결되어 있는 연결단은 보호막의 제1 경사부(185h)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 보호막의 제1 경사부(185h)와 중첩한다. 그러므로, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단 부근은 보호막의 제1 경사부(185h)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다. 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단 부분과 보호막의 제1 경사부(185h)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제1 미세 가지 전극(193h)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 사각형의 영역의 크기가 정해지면, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것이 제1 경사부(235h)와 중첩하는 길이는 전체 사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 제2 부화소 전극(191l)의 제2 부분 통판 전극(192l)은 마름모 형상을 가지며, 사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제2 부분 통판 전극(192l)은 보호막의 제2 경사부(185l)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제2 부분 통판 전극(192l)은 보호막의 제2 경사부(185l)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제2 연장부(194l)를 가진다. 제2 연장부(194l)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 둘로 나뉜 정사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제2 연장부(194l)는 보호막의 제2 경사부(185l)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)에서는 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)이 연장되어 있다. 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)은 사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제2 연장부(194l)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제2 미세 가지 전극(193l) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)에서 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)와 연결되어 있는 연결단은 보호막의 제2 경사부(185l)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 보호막의 제2 경사부(185l)와 중첩한다. 그러므로, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단 부근은 보호막의 제2 경사부(185l)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다. 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단 부분과 보호막의 제2 경사부(185l)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제2 미세 가지 전극(193l)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 정사각형의 영역의 크기가 정해지면, 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것이 제2 경사부(185l)와 중첩하는 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 상부 표시판(200)에는 차광 부재 및 공통 전극이 형성될 수 있다. 색필터는 상부 표시판(200)에 형성될 수 있다.
상부 표시판(200)에 형성되는 공통 전극은 투명한 도전 물질로 형성되어 있으며, 액정 제어 수단 및 추가 액정 제어 수단을 포함할 수 있다.
공통 전극(270)에는 액정 제어 수단으로 절개부(275h/275l)가 십자 형태로 형성되어 있다. 제1 절개부(275h)의 십자 구조에서 교차점은 하부 표시판(100)의 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 모양의 중심 또는 보호막의 제1 경사부(185h)의 마름모 모양의 중심과 중첩한다. 또한, 제2 절개부(275l)의 십자 구조는 하부 표시판(100)의 제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 모양의 중심 또는 보호막의 제2 경사부(185l)의 마름모 모양의 중심과 각각 중첩한다. 또한, 인접하는 화소에 위치하는 절개부(275h/275l)끼리는 연장되어 서로 연결되어 있을 수 있다. 이와 같은 절개부(275h/275l)는 액정 분자의 제어력을 향상시키는 역할을 수행한다.
또한, 공통 전극(270)에는 절개부(275h/275l)의 십자 구조의 교차점 부근에 추가 액정 제어 수단이 위치한다. 도 28의 실시예에서는 추가 액정 제어 수단으로 마름모 절개 패턴(276h/276l)이 형성되어 있다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)은 평면도 상에서 하부 표시판(100)의 부분 통판 전극(192h, 192l)의 마름모 모양 또는 보호막의 경사부(185h, 185l)의 마름모 모양과 평행하는 변을 가진다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)의 크기는 실시예에 따라서 다양할 수 있으며, 너무 작으면, 액정 제어 수단으로서의 역할이 미미하며, 너무 크면 투과율이 저하되므로 실시예에 따라서 적절한 크기로 형성할 수 있다. 이와 같은 추가 액정 제어 수단인 마름모 절개 패턴(276h/276l)에 의하면, 공통 전극(270)에 위치하는 절개부(275h/275l)는 수직 또는 수평 방향으로만 연장되어 이에 대한 45도 방향의 액정 제어력은 떨어지는 문제가 있을 수 있어 마름모 모양의 추가 액정 제어 수단(마름모 절개 패턴(276h/276l))을 형성하여 45도 방향에 대한 액정 제어력을 향상시키고, 그 결과 전계에 의하여 액정 분자가 빠르게 배향되도록 하여 응답 속도를 향상시킨다.
하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 내측에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광중합 물질을 이용하여 광배향된 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 나란할 수 있다.
하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
도 28의 실시예에 따른 액정층(3)에는 자외선 등의 광으로 중합된 중합체를 포함하고 있지 않다. 하지만, 실시예에 따라서는 자외선 등의 광으로 중합된 중합체를 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 34에서 살펴본다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 상부 표시판의 공통 전극, 그 사이의 액정층과 함께 제1 및 제2 액정 축전기(도 27의 Clca, Clcb)를 이루어 제1 및 제2 박막 트랜지스터(도 27의 Qa, Qb)가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 유지 전극(135a, 135b)과 중첩하여 제1 및 제2 유지 축전기(Csta, Cstb)를 이루며 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)의 전압 유지 능력을 강화한다.
이하에서는, 도 29 및 도 30을 참고로 하여, 두 개의 부화소가 각각 하나씩의 트랜지스터(Qa, Qb)로부터 서로 다른 데이터 전압을 인가받는 구조에 대하여 살펴본다.
도 29는 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 30은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 하부 표시판의 배치도이다.
도 29 및 도 30을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131, 135)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 제1 및 제2 게이트 전극(gate electrode)(124a, 124b)을 포함한다.
유지 전극선은 게이트선(121)과 실질적으로 나란하게 뻗은 줄기선(stem)(131)과 이로부터 뻗어 나온 복수의 유지 전극(135)을 포함한다.
유지 전극선(131, 135)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131, 135) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어진 복수의 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b) 위에는 각각 복수 쌍의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)가 형성되어 있으며, 저항성 접촉 부재는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다.
저항성 접촉 부재 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수 쌍의 데이터선(data line)(171a, 171b)과 복수 쌍의 제1 및 제2 드레인 전극(drain electrode)(175a, 175b)이 형성되어 있다.
데이터선(171a, 171b)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 줄기선과 교차한다. 데이터선(171a, 171b)은 제1, 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗어 U자형으로 굽은 제1 및 제2 소스 전극(source electrode)(173a, 173b)을 포함하며, 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)은 제1, 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 중심으로 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 마주한다.
제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 각각 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)으로 일부 둘러싸인 한 쪽 끝에서부터 위로 뻗어 있으며 반대쪽 끝은 다른 층과의 접속을 위해 면적이 넓을 수 있다.
그러나 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)을 비롯한 데이터선(171a, 171b)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.
제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b), 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b) 및 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)와 함께 제1 및 제2 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa, Qb)를 이루며, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)의 채널(channel)은 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)과 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b) 사이의 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)에 형성된다.
저항성 접촉 부재는 그 아래의 반도체(154a, 154b)와 그 위의 데이터선(171a, 171b), 드레인 전극(175a, 175b) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 반도체(154a, 154b)에는 소스 전극(173a, 173b)과 드레인 전극(175a, 175b) 사이를 비롯하여 데이터선(171a, 171b) 및 드레인 전극(175a, 175b)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171a, 171b), 드레인 전극(175a, 175b) 및 노출된 반도체(154a, 154b) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 보호막은 유기 절연물 따위로 만들어지며 경사부(185h, 185l)를 포함한다. 보호막은 경사부(185h, 185l)를 제외하고는 표면이 평탄하다. 도 30의 실시예에서는 경사부(185h, 185l)가 보호막위에 형성되어 있어 도 1의 색필터(230)에 형성되어 있는 실시예와 다르다.
경사부(185h, 185l)는 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)과 중첩하는 부분 중 일부 영역에 위치하며, 높이가 변하는 구조를 가진다. 경사부(185h, 185l)는 도 30에서 도시하고 있는 바와 같이 마름모 구조를 가진다. 제1 경사부(185h)의 마름모 구조는 제1 부분 통판 전극(192h)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성될 수도 있으며, 실시예에 따라서는 경계와 접하지 않을 수도 있다. 또한, 제2 경사부(185l)의 마름모 구조는 제2 부분 통판 전극(192l)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성될 수도 있으며, 실시예에 따라서는 경계와 접하지 않을 수도 있다. 또한, 실시예에 따라서는 마름모 구조가 위치하는 영역이 정사각형 또는 직사각형 영역을 가질 수도 있다. 경사부(185h, 185l)는 마름모 구조의 변에서부터 중심을 향하여 높이가 점점 낮아지는 구조를 가진다. 경사부(185h, 185l)의 일변에서 중심까지는 일정한 기울기로 높이가 낮아지는 구조를 가지며, 높이가 낮아질수록 그 폭이 좁아진다. 마름모 구조의 경사부(185h, 185l)의 중심에서는 유기 절연물이 형성되지 않을 수 있으며, 실시예에 따라서는 중심 부근에서 일정 영역에 유기 절연물이 형성되지 않는 개구부를 가질 수도 있다.
상기 보호막의 아래에는 컬러 필터가 형성되어 있을 수 있으며, 컬러 필터가 상부 표시판에 위치할 수도 있다. 또한, 도 30과 달리 보호막 아래에 위치하는 컬러 필터에 도 1과 같이 경사부가 위치할 수도 있다. 이 때, 보호막에는 경사부가 형성되지 않을 수 있다.
보호막 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 일정한 간격을 두고 형성되는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 각각 그 중앙에 위치하는 부분 통판 전극(192h, 192l)과 부분 통판 전극(192h, 192l)으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 연장부(194h, 194l) 및 부분 통판 전극(192h, 192l)과 연장부(194h, 194l)로부터 사선 방향으로 돌출되어 있는 복수의 미세 가지 전극(193h, 193l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)은 제1 부분 통판 전극(192h)과 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 형성되어 있으며, 사각형 영역의 외부로 연장된 연결부에 의하여 드레인 전극(175)의 넓은 끝 부분과 연결되어 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)은 마름모 형상을 가지며, 사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제1 부분 통판 전극(192h)은 보호막의 제1 경사부(185h)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제1 부분 통판 전극(192h)은 보호막의 제1 경사부(185h)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제1 연장부(194h)를 가진다. 제1 연장부(194h)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 제1 부화소 전극(191h)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제1 연장부(194h)는 보호막의 제1 경사부(185h)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)에서는 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 연장되어 있다. 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)은 사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제1 연장부(194h)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제1 미세 가지 전극(193h) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)에서 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)와 연결되어 있는 연결단은 보호막의 제1 경사부(185h)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 보호막의 제1 경사부(185h)와 중첩한다. 그러므로, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단 부근은 보호막의 제1 경사부(185h)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다. 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단 부분과 보호막의 제1 경사부(185h)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제1 미세 가지 전극(193h)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 사각형의 영역의 크기가 정해지면, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것이 제1 경사부(235h)와 중첩하는 길이는 전체 사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 제2 부화소 전극(191l)의 제2 부분 통판 전극(192l)은 마름모 형상을 가지며, 사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제2 부분 통판 전극(192l)은 보호막의 제2 경사부(185l)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제2 부분 통판 전극(192l)은 보호막의 제2 경사부(185l)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제2 연장부(194l)를 가진다. 제2 연장부(194l)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 둘로 나뉜 정사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제2 연장부(194l)는 보호막의 제2 경사부(185l)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)에서는 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)이 연장되어 있다. 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)은 사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제2 연장부(194l)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제2 미세 가지 전극(193l) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)에서 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)와 연결되어 있는 연결단은 보호막의 제2 경사부(185l)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 보호막의 제2 경사부(185l)와 중첩한다. 그러므로, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단 부근은 보호막의 제2 경사부(185l)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다. 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단 부분과 보호막의 제2 경사부(185l)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제2 미세 가지 전극(193l)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 정사각형의 영역의 크기가 정해지면, 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것이 제2 경사부(185l)와 중첩하는 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 상부 표시판(200)에는 차광 부재 및 공통 전극이 형성될 수 있다. 색필터는 상부 표시판(200)에 형성될 수 있다.
상부 표시판(200)에 형성되는 공통 전극은 투명한 도전 물질로 형성되어 있으며, 액정 제어 수단 및 추가 액정 제어 수단을 포함할 수 있다.
공통 전극(270)에는 액정 제어 수단으로 절개부(275h/275l)가 십자 형태로 형성되어 있다. 제1 절개부(275h)의 십자 구조에서 교차점은 하부 표시판(100)의 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 모양의 중심 또는 보호막의 제1 경사부(185h)의 마름모 모양의 중심과 중첩한다. 또한, 제2 절개부(275l)의 십자 구조는 하부 표시판(100)의 제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 모양의 중심 또는 보호막의 제2 경사부(185l)의 마름모 모양의 중심과 각각 중첩한다. 또한, 인접하는 화소에 위치하는 절개부(275h/275l)끼리는 연장되어 서로 연결되어 있을 수 있다. 이와 같은 절개부(275h/275l)는 액정 분자의 제어력을 향상시키는 역할을 수행한다.
또한, 공통 전극(270)에는 절개부(275h/275l)의 십자 구조의 교차점 부근에 추가 액정 제어 수단이 위치한다. 도 30의 실시예에서는 추가 액정 제어 수단으로 마름모 절개 패턴(276h/276l)이 형성되어 있다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)은 평면도 상에서 하부 표시판(100)의 부분 통판 전극(192h, 192l)의 마름모 모양 또는 보호막의 경사부(185h, 185l)의 마름모 모양과 평행하는 변을 가진다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)의 크기는 실시예에 따라서 다양할 수 있으며, 너무 작으면, 액정 제어 수단으로서의 역할이 미미하며, 너무 크면 투과율이 저하되므로 실시예에 따라서 적절한 크기로 형성할 수 있다. 이와 같은 추가 액정 제어 수단인 마름모 절개 패턴(276h/276l)에 의하면, 공통 전극(270)에 위치하는 절개부(275h/275l)는 수직 또는 수평 방향으로만 연장되어 이에 대한 45도 방향의 액정 제어력은 떨어지는 문제가 있을 수 있어 마름모 모양의 추가 액정 제어 수단(마름모 절개 패턴(276h/276l))을 형성하여 45도 방향에 대한 액정 제어력을 향상시키고, 그 결과 전계에 의하여 액정 분자가 빠르게 배향되도록 하여 응답 속도를 향상시킨다.
하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 내측에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광중합 물질을 이용하여 광배향된 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 나란할 수 있다.
하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
도 30의 실시예에 따른 액정층(3)에는 자외선 등의 광으로 중합된 중합체를 포함하고 있지 않다. 하지만, 실시예에 따라서는 자외선 등의 광으로 중합된 중합체를 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 34에서 살펴본다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 상부 표시판의 공통 전극, 그 사이의 액정층과 함께 제1 및 제2 액정 축전기를 이루어 박막 트랜지스터(도 29의 Q)가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 유지 전극(135a, 135b)과 중첩하여 제1 및 제2 유지 축전기(Csta, Cstb)를 이루며 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)의 전압 유지 능력을 강화한다.
이하에서는, 도 31 및 도 32를 참고로 하여, 두 개의 부화소가 트랜지스터(Qa, Qb)로부터 동일한 데이터 전압을 인가받은 후 전압이 스윙하는 전원선에 연결된 축전기(Csa, Csb)에 의하여 각 부화소가 표시하는 계조가 변경되는 구조에 대하여 살펴본다.
도 31은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 32는 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 하부 표시판의 배치도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 31에 도시된 바와 같이 게이트선(GL), 데이터선(DL), 제1 전원선(SL1), 제2 전원선(SL2), 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되는 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 스위칭 소자(Qa)에 연결되는 보조 승압 축전기(Csa) 및 제1 액정 축전기(Clca), 제2 스위칭 소자(Qb)에 연결되는 보조 감압 축전기(Csb) 및 제2 액정 축전기(Clcb)를 더 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로 이루어진다. 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 동일한 게이트선(GL) 및 동일한 데이터선(DL)에 연결되어 동일한 타이밍에 턴 온되어 동일한 데이터 신호를 출력한다.
제1 전원선(SL1) 및 제2 전원선(SL2)에는 일정한 주기를 가지고 스윙하는 형태의 전압이 인가된다. 제1 전원선(SL1)에는 일정 주기(예를 들면, 1H) 동안 제1 저전압이 인가되고, 그 다음 일정 주기 동안 제1 고전압이 인가된다. 제2 전원선(SL2)에는 일정 주기 동안 제2 고전압이 인가되고, 그 다음 일정 주기 동안 제2 저전압이 인가된다. 이때, 제1 주기와 제2 주기는 한 프레임 동안 복수 회 반복되어 제1 전원선(SL1)과 제2 전원선(SL2)에는 스윙하는 형태의 전압이 인가되는 것이다. 이때, 제1 저전압과 제2 저전압은 동일하고 제1 고전압과 제2 고전압도 동일할 수 있다.
보조 승압 축전기(Csa)는 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제1 전원선(SL1)에 연결되고, 보조 감압 축전기(Csb)는 제2 스위칭 소자(Qb) 및 제2 전원선(SL2)에 연결된다.
보조 승압 축전기(Csa)가 제1 스위칭 소자(Qa)와 연결된 부분의 단자(이하, '제1 단자'라 함)의 전압(Va)은 제1 전원선(SL1)에 제1 저전압이 인가되면 낮아지고, 제1 고전압이 인가되면 높아진다. 그 후 제1 전원선(SL1)의 전압이 스윙함에 따라서 제1 단자의 전압(Va)도 스윙하게 된다.
또한, 보조 감압 축전기(Csb)가 제1 스위칭 소자(Qb)와 연결된 부분의 단자(이하, '제2 단자'라 함)의 전압(Vb)은 제2 전원선(SL2)에 제2 고전압이 인가되면 높아지고, 제2 저전압이 인가되면 낮아진다. 그 후 제2 전원선(SL2)의 전압이 스윙함에 따라서 제2 단자의 전압(Vb)도 스윙하게 된다.
이와 같이 두 부화소에 동일한 데이터 전압이 인가되더라도 제1 및 제2 전원선(SL1, SL2)에서 스윙하는 전압의 크기에 따라서 두 부화소의 화소 전극의 전압(Va, Vb)가 변화되므로 이를 통하여 두 부화소의 투과율을 다르게 하고 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 32를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 살펴본다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 제1 기판(도시하지 않음) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121), 제1 전원선(131a) 및 제2 전원선(131b)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 게이트선(121)은 위로 돌출한 제1 게이트 전극(gate electrode)(124a) 및 아래로 돌출한 제2 게이트 전극(124b)을 포함한다.
제1 전원선(131a) 및 제2 전원선(131b)에는 일정한 주기를 가지고 스윙하는 형태의 전압이 인가된다.
제1 전원선(131a)에는 일정 주기(예를 들면, 1H) 동안 제1 저전압이 인가되고, 그 다음 일정 주기 동안 제1 고전압이 인가된다. 제2 전원선(131b)에는 일정 주기 동안 제2 고전압이 인가되고, 그 다음 일정 주기 동안 제2 저전압이 인가된다. 이때, 제1 주기와 제2 주기는 한 프레임 동안 복수 회 반복되어 제1 전원선(131a)과 제2 전원선(131b)에는 스윙하는 형태의 전압이 인가되는 것이다. 이때, 제1 저전압과 제2 저전압은 동일하고 제1 고전압과 제2 고전압도 동일할 수 있다.
제1 전원선(131a)은 게이트선(121)을 기준으로 상측에 형성되고, 제2 전원선(131b)은 게이트선(121)을 기준으로 하측에 형성될 수 있다.
게이트선(gate line)(121), 제1 전원선(131a) 및 제2 전원선(131b)의 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 게이트 절연막 위에는 섬형의 반도체(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 반도체는 각각 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)의 위에 위치한다.
반도체 및 게이트 절연막 위에는 복수의 데이터선(data line)(171), 제1 소스 전극(source electrode)(173a), 제2 소스 전극(173b), 제1 드레인 전극(drain electrode)(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 전원선(131a, 131b)과 교차한다. 도 32에서 도시하고 있는 데이터선(171)은 일직선의 형태로 형성되어 있지 않다. 데이터선(171)은 서로 연결되는 제1 부데이터선(171a)과 제2 부데이터선(171b)으로 이루어져 있고, 제1 부데이터선(171a)과 제2 부데이터선(171b)은 서로 다른 선상에 놓여있다. 제1 부데이터선(171a)은 데이터선(171)을 기준으로 우측에 인접한 화소 전극(191)의 가장자리를 따라 형성되고, 제2 부데이터선(171b)은 데이터선(171)을 기준으로 좌측에 인접한 화소 전극(191)의 가장자리를 따라 형성된다.
제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)은 각각 데이터선(171)으로부터 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b) 위로 돌출되어 형성된다. 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)은 동일한 데이터선(171)으로부터 돌출되어 형성되므로 동일한 데이터 전압을 인가받는다. 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)은 U자형으로 형성될 수 있다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 소스 전극(173a)과 이격되어 있고, 제1 게이트 전극(124a)을 중심으로 제1 소스 전극(173a)과 마주하는 막대형 끝 부분과 제1 전원선(131a)과 일부 중첩하도록 확장되어 형성되어 있는 확장부를 포함한다. 제1 드레인 전극(175a)의 막대형 끝 부분은 U자형의 제1 소스 전극(173a)으로 일부 둘러싸여 있다. 또한, 제1 드레인 전극(175a)의 확장부는 십자 형태를 가진다.
제2 드레인 전극(175b)은 제2 소스 전극(173b)과 이격되어 있고, 제2 게이트 전극(124b)을 중심으로 제2 소스 전극(173b)과 마주하는 막대형 끝 부분과 제2 전원선(131b)과 일부 중첩하도록 확장되어 형성되어 있는 확장부를 포함한다. 제2 드레인 전극(175b)의 막대형 끝 부분은 U자형의 제2 소스 전극(173b)으로 일부 둘러싸여 있다. 또한, 제2 드레인 전극(175b)의 확장부는 십자 형태를 가진다.
제1 게이트전극(124a), 제1 소스 전극(173a), 제1 드레인 전극(175a)은 제1 스위칭 소자(도 31의 Qa)를 이루고, 제2 게이트전극(124b), 제2 소스 전극(173b), 제2 드레인 전극(175b)은 제2 스위칭 소자(도 31의 Qb)를 이룬다.
데이터선(171), 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b), 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)의 위에는 보호막(passivation layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 보호막은 유기 절연물 따위로 만들어지며 경사부(185h, 185l)를 포함한다. 보호막은 경사부(185h, 185l)를 제외하고는 표면이 평탄하다. 도 30의 실시예에서는 경사부(185h, 185l)가 보호막위에 형성되어 있어 도 1의 색필터(230)에 형성되어 있는 실시예와 다르다.
경사부(185h, 185l)는 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)과 중첩하는 부분 중 일부 영역에 위치하며, 높이가 변하는 구조를 가진다. 경사부(185h, 185l)는 도 30에서 도시하고 있는 바와 같이 마름모 구조를 가진다. 제1 경사부(185h)의 마름모 구조는 제1 부분 통판 전극(192h)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성될 수도 있으며, 실시예에 따라서는 경계와 접하지 않을 수도 있다. 또한, 제2 경사부(185l)의 마름모 구조는 제2 부분 통판 전극(192l)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성될 수도 있으며, 실시예에 따라서는 경계와 접하지 않을 수도 있다. 또한, 실시예에 따라서는 마름모 구조가 위치하는 영역이 정사각형 또는 직사각형 영역을 가질 수도 있다. 경사부(185h, 185l)는 마름모 구조의 변에서부터 중심을 향하여 높이가 점점 낮아지는 구조를 가진다. 경사부(185h, 185l)의 일변에서 중심까지는 일정한 기울기로 높이가 낮아지는 구조를 가지며, 높이가 낮아질수록 그 폭이 좁아진다. 마름모 구조의 경사부(185h, 185l)의 중심에서는 유기 절연물이 형성되지 않을 수 있으며, 실시예에 따라서는 중심 부근에서 일정 영역에 유기 절연물이 형성되지 않는 개구부를 가질 수도 있다.
상기 보호막의 아래에는 컬러 필터가 형성되어 있을 수 있으며, 컬러 필터가 상부 표시판에 위치할 수도 있다. 또한, 도 30과 달리 보호막 아래에 위치하는 컬러 필터에 도 1과 같이 경사부가 위치할 수도 있다. 이 때, 보호막에는 경사부가 형성되지 않을 수 있다.
보호막 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 일정한 간격을 두고 형성되는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 각각 그 중앙에 위치하는 부분 통판 전극(192h, 192l)과 부분 통판 전극(192h, 192l)으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 연장부(194h, 194l) 및 부분 통판 전극(192h, 192l)과 연장부(194h, 194l)로부터 사선 방향으로 돌출되어 있는 복수의 미세 가지 전극(193h, 193l)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191h)은 제1 부분 통판 전극(192h)과 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 형성되어 있으며, 사각형 영역의 외부로 연장된 연결부에 의하여 드레인 전극(175)의 넓은 끝 부분과 연결되어 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)은 마름모 형상을 가지며, 사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제1 부분 통판 전극(192h)은 보호막의 제1 경사부(185h)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제1 부분 통판 전극(192h)은 보호막의 제1 경사부(185h)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제1 연장부(194h)를 가진다. 제1 연장부(194h)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 제1 부화소 전극(191h)이 차지하는 사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제1 연장부(194h)는 보호막의 제1 경사부(185h)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)에서는 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)이 연장되어 있다. 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)은 사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제1 연장부(194h)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제1 미세 가지 전극(193h) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제1 미세 가지 전극(193h)에서 제1 부분 통판 전극(192h)의 사선 방향의 변 및 제1 연장부(194h)와 연결되어 있는 연결단은 보호막의 제1 경사부(185h)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 보호막의 제1 경사부(185h)와 중첩한다. 그러므로, 제1 미세 가지 전극(193h)의 연결단 부근은 보호막의 제1 경사부(185h)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다. 제1 미세 가지 전극(193h)의 끝단 부분과 보호막의 제1 경사부(185h)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제1 미세 가지 전극(193h)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 사각형의 영역의 크기가 정해지면, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제1 미세 가지 전극(193h) 중 가장 긴 것이 제1 경사부(235h)와 중첩하는 길이는 전체 사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 제2 부화소 전극(191l)의 제2 부분 통판 전극(192l)은 마름모 형상을 가지며, 사각형 영역의 중심에 그 중심을 위치시키고 있으며, 마름모 형상의 각 꼭지점은 사각형 영역의 경계로부터 일정 거리를 가지면서 형성되어 있다. 또한, 제2 부분 통판 전극(192l)은 보호막의 제2 경사부(185l)의 중심으로부터 일부분을 덮고 있다. 그 결과 제2 부분 통판 전극(192l)은 보호막의 제2 경사부(185l)가 제공하는 경사를 그대로 가진다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 형상의 각 꼭지점으로부터 수직 또는 수평 방향(게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 평행 또는 수직한 방향)으로 연장되어 있는 제2 연장부(194l)를 가진다. 제2 연장부(194l)는 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 둘로 나뉜 정사각형 영역의 경계와 만난다. 그 결과 제2 연장부(194l)는 보호막의 제2 경사부(185l)의 마름모 구조의 꼭지점과도 평면도 상에서 만나며, 상하로 중첩하고 있다.
제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)에서는 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)이 연장되어 있다. 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)은 사각형 영역의 나머지 영역을 채우며, 제2 연장부(194l)(또는 게이트선(121) 또는 데이터선(171))에 대하여 45도의 각도를 이루고 있으며, 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변에 대해서는 90도의 각도를 이루고 있다. 또한, 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가진다. 이와 같이 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되어 닫히게 되면, 액정층(3)의 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향과 닫힌 끝단으로 인하여 액정 분자가 배열되려는 방향이 달라 액정 분자의 응답 속도가 지연될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단이 연결되지 않고 외부로 돌출되어 제2 미세 가지 전극(193l) 사이의 개구 영역이 오픈된 구조를 가진다. 그 결과 액정 분자가 전계에 의하여 배향되려는 방향에 대하여 다른 저항없이 배향될 수 있어 액정 분자의 응답 속도가 향상되고 텍스쳐가 줄어든다.
또한, 복수의 제2 미세 가지 전극(193l)에서 제2 부분 통판 전극(192l)의 사선 방향의 변 및 제2 연장부(194l)와 연결되어 있는 연결단은 보호막의 제2 경사부(185l)의 상부에 위치하여 중첩되고 있다. 즉, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단으로부터 일부 거리만큼 보호막의 제2 경사부(185l)와 중첩한다. 그러므로, 제2 미세 가지 전극(193l)의 연결단 부근은 보호막의 제2 경사부(185l)에서 제공하는 경사를 그대로 가지며, 그 이후부터 끝단까지는 수평한 구조를 가진다. 제2 미세 가지 전극(193l)의 끝단 부분과 보호막의 제2 경사부(185l)가 중첩함에 의하여 해당 부분에서의 액정 제어력이 더욱 커지고, 그에 따라서 액정 분자가 전계에 의하여 빠르게 동작할 수 있도록 한다. 그 결과 액정 분자의 응답 속도가 향상된다. 다만, 제2 미세 가지 전극(193l)의 길이가 너무 길어져서 중첩하는 거리가 너무 큰 경우에는 슬릿 구조로 인한 텍스쳐가 발생할 우려가 있어 중첩하는 거리를 일정 수준 이하로 할 필요가 있다. 본 실시예에서 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가질 수 있으며, 표시 장치의 특성에 따라서 화소의 크기가 정해지고, 그에 따라서 정사각형의 영역의 크기가 정해지면, 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이도 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 범위에서 선택되어 사용될 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 위의 수치를 벗어나는 실시예도 존재할 수 있다. 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것의 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 25% 초과 35%이하의 값을 가질 수 있으며, 제2 미세 가지 전극(193l) 중 가장 긴 것이 제2 경사부(185l)와 중첩하는 길이는 전체 정사각형 영역의 사선 길이에 대하여 0% 초과 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 상부 표시판(200)에는 차광 부재 및 공통 전극이 형성될 수 있다. 색필터는 상부 표시판(200)에 형성될 수 있다.
상부 표시판(200)에 형성되는 공통 전극은 투명한 도전 물질로 형성되어 있으며, 액정 제어 수단 및 추가 액정 제어 수단을 포함할 수 있다.
공통 전극(270)에는 액정 제어 수단으로 절개부(275h/275l)가 십자 형태로 형성되어 있다. 제1 절개부(275h)의 십자 구조에서 교차점은 하부 표시판(100)의 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 모양의 중심 또는 보호막의 제1 경사부(185h)의 마름모 모양의 중심과 중첩한다. 또한, 제2 절개부(275l)의 십자 구조는 하부 표시판(100)의 제2 부분 통판 전극(192l)의 마름모 모양의 중심 또는 보호막의 제2 경사부(185l)의 마름모 모양의 중심과 각각 중첩한다. 또한, 인접하는 화소에 위치하는 절개부(275h/275l)끼리는 연장되어 서로 연결되어 있을 수 있다. 이와 같은 절개부(275h/275l)는 액정 분자의 제어력을 향상시키는 역할을 수행한다.
또한, 공통 전극(270)에는 절개부(275h/275l)의 십자 구조의 교차점 부근에 추가 액정 제어 수단이 위치한다. 도 32의 실시예에서는 추가 액정 제어 수단으로 마름모 절개 패턴(276h/276l)이 형성되어 있다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)은 평면도 상에서 하부 표시판(100)의 부분 통판 전극(192h, 192l)의 마름모 모양 또는 보호막의 경사부(185h, 185l)의 마름모 모양과 평행하는 변을 가진다. 마름모 절개 패턴(276h/276l)의 크기는 실시예에 따라서 다양할 수 있으며, 너무 작으면, 액정 제어 수단으로서의 역할이 미미하며, 너무 크면 투과율이 저하되므로 실시예에 따라서 적절한 크기로 형성할 수 있다. 이와 같은 추가 액정 제어 수단인 마름모 절개 패턴(276h/276l)에 의하면, 공통 전극(270)에 위치하는 절개부(275h/275l)는 수직 또는 수평 방향으로만 연장되어 이에 대한 45도 방향의 액정 제어력은 떨어지는 문제가 있을 수 있어 마름모 모양의 추가 액정 제어 수단(마름모 절개 패턴(276h/276l))을 형성하여 45도 방향에 대한 액정 제어력을 향상시키고, 그 결과 전계에 의하여 액정 분자가 빠르게 배향되도록 하여 응답 속도를 향상시킨다.
하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 내측에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 배향막은 수직 배향막일 수 있고, 광중합 물질을 이용하여 광배향된 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 나란할 수 있다.
하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제2 기판에 형성된 공통 전극, 그 사이의 액정층과 함께 제1 및 제2 액정 축전기(도 31의 Clca, Clcb)를 이루어 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)가 오프 상태로 된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
또한, 제1 부화소 전극(191a)은 제1 전원선(131a) 및 그 사이의 보호막과 함께 보조 승압 축전기(도 31의 Csa)를 이루어 제1 액정 축전기(도 31의 Clca)의 전압을 승압시킨다. 제2 부화소 전극(191b)은 제2 전원선(131b) 및 그 사이의 보호막과 함께 보조 감압 축전기(도 31의 Csb)를 이루어 제2 액정 축전기(도 31의 Clcb)의 전압을 감압시킨다. 전원선(131a, 131b)에 인가되는 전압에 따라서는 보조 승압 축전기(도 31의 Csa)가 제1 액정 축전기(도 31의 Clca)의 전압을 감압시키고, 보조 감압 축전기(도 31의 Csb)가 제2 액정 축전기(도 31의 Clcb)의 전압을 승압시키기도 한다.
이하에서는 도 33을 이용하여 본 발명의 또 다른 실시예를 살펴본다.
도 33은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 33은 도 2에 대응하며, 도 2와 달리 공통 전극(270)에 형성되어 있는 액정 제어 수단 및 추가 액정 제어 수단이 절개부가 아니고 돌기로 형성되어 있다.
또한, 색필터(230)의 경사부가 도 2와 같이 전체적으로 형성되지 않고, 일부 영역에만 경사진 부분을 가지고, 나머지 부분은 평탄한 구조를 가진다.
이와 같이 도 2와 차이가 있는 부분을 중심으로 상세하게 살펴보면 아래와 같다.
색필터(230)는 이웃하는 데이터선(171) 사이를 따라서 세로 방향으로 길게 뻗어 형성되어 있으며, 그 중 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)과 중첩하는 부분 중 일부 영역에 높이가 변하는 부분 경사부(235h’)를 가진다. 부분 경사부(235h’)는 마름모 구조를 가지며, 부분 경사부(235h’)는 마름모 구조의 변에서부터 높이가 점점 낮아지는 부분과 높이가 평탄한 부분을 가진다. 여기서, 높이가 낮아지는 부분은 일정한 기울기로 높이가 낮아지며, 높이가 낮아질수록 그 폭이 좁아진다. 또한, 높이가 평판한 부분은 색필터(230)가 형성되어 있으면서 높이가 일정할 수도 있고, 색필터(230)가 도 33과 같이 제거되어 높이가 일정할 수도 있다.
제1 경사부(235h)의 마름모 구조는 제1 부분 통판 전극(192h)이 차지하는 정사각형 영역의 경계와 꼭지점이 접하도록 형성되어 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 해당 영역의 경계와 꼭지점이 일정 거리 떨어져 있을 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 마름모 구조가 위치하는 영역이 직사각형 영역을 가질 수도 있다.
부분 경사부(235h’) 중 경사 부분은 제1 미세 가지 전극(193h)과 중첩하며, 제1 미세 가지 전극(193h)은 부분 경사부(235h’)에만 형성되도록 할 수 있다. 실시예에 따라서는 제1 미세 가지 전극(193h)이 부분 경사부(235h’) 중 높이가 평탄한 부분에 형성될 수도 있다.
한편, 공통 전극(270)에는 액정 제어 수단으로 돌기부(275h’)가 십자 형태로 형성되어 있다. 돌기부(275h’)의 십자 구조에서 교차점은 하부 표시판(100)의 제1 부분 통판 전극(192h)의 마름모 모양의 중심 또는 색필터(230)의 제1 경사부(235h)의 마름모 모양의 중심과 중첩한다. 또한, 인접하는 화소에 위치하는 절개부(275h/275l)끼리는 연장되어 서로 연결되어 있을 수 있다. 이와 같은 절개부(275h/275l)는 액정 분자의 제어력을 향상시키는 역할을 수행한다.
또한, 공통 전극(270)에는 돌기부(275h’)의 십자 구조의 교차점 부근에 추가 액정 제어 수단이 위치한다. 도 33의 실시예에서는 추가 액정 제어 수단으로 마름모 돌기 패턴(276h’)이 형성되어 있다. 마름모 돌기 패턴(276h’)은 평면도 상에서 하부 표시판(100)의 부분 통판 전극(192h, 192l)의 마름모 모양 또는 색필터(230)의 경사부(235h, 235l)의 마름모 모양과 평행하는 변을 가진다. 마름모 돌기 패턴(276h’)의 크기는 실시예에 따라서 다양할 수 있으며, 너무 작으면, 액정 제어 수단으로서의 역할이 미미하며, 너무 크면 투과율이 저하되므로 실시예에 따라서 적절한 크기로 형성할 수 있다. 이와 같은 추가 액정 제어 수단인 마름모 돌기 패턴(276h’)에 의하면, 공통 전극(270)에 위치하는 돌기부(275h’)는 수직 또는 수평 방향으로만 연장되어 이에 대한 45도 방향의 액정 제어력은 떨어지는 문제가 있을 수 있어 마름모 모양의 추가 액정 제어 수단(마름모 돌기 패턴(276h’))을 형성하여 45도 방향에 대한 액정 제어력을 향상시키고, 그 결과 전계에 의하여 액정 분자가 빠르게 배향되도록 하여 응답 속도를 향상시킨다.
실시예에 따라서는 액정 제어 수단 및 추가 액정 제어 수단 중 하나는 절개부로 형성하고 나머지 하나는 돌기로 형성할 수도 있다.
도 33과 같이 색필터(230)에 형성된 경사부가 일 부분에만 경사가 형성된 부분 경사부(235h’)인 경우에는 전체에 경사가 있는 실시예에 비하여 액정 제어력이 적어질 수 있다. 이러한 경우에는 실시예에 따라서 액정 분자의 제어력을 향상시키기 위하여 액정층 또는 배향막에는 광반응 물질을 포함시키고 선 경사각을 제공할 수도 있다.
이하에서는 도 34를 통하여 광배향에 대하여 살펴본다.
도 34은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 34를 참고하면, 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, 191l)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, 일정 방향으로 기울어진다.
이렇게 액정층(3)의 액정 분자(31)가 일정 방향으로 기울어진 상태에서, 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체(330)가 중합 반응을 하여 도 34에 도시한 바와 같이 선경사 제공 중합체(350)가 형성된다. 선경사 제공 중합체(350)는 표시판(100, 200)에 접하여 형성된다. 선경사 제공 중합체(350)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.
그 결과, 하나의 화소 중 상부 부화소 또는 하부 부화소 각각의 영역에서 액정 분자(31)들이 총 네 방향으로 선경사를 가지게 된다.
도 34과 같은 중합체를 이용한 선 경사는 색필터(230)의 경사부가 제공하는 단차만으로는 액정 분자를 제어하여 텍스쳐를 줄이지 못하는 경우에 부수적으로 사용되는 것이 바람직하다.
도 34에서는 액정층에 광반응 물질을 포함하는 실시예를 중심으로 기술하였지만, 배향막에 광반응 물질을 포함시키는 경우도 이에 준하여 형성된다.
이상에서는 미세 가지 전극의 끝단의 돌출 구조, 경사부와 미세 가지 전극의 중첩 구조, 공통 전극의 액정 제어 수단 형성 및 공통 전극에 추가 액정 제어 수단 형성, 광배향에 의한 선경사 제공 등 다양한 방법으로 액정 분자의 제어력을 향상시키고 있다. 하지만, 이러한 구조 중 적어도 하나만 형성되더라도 액정 제어력이 향상되므로 이들 중 적어도 하나만 형성되는 실시예도 본 발명에 속한다. 실시예의 액정 배향 특성에 따라서 이러한 구조 중 적어도 하나 이상을 조합하여 사용하여 액정 배향력을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 하부 표시판 110, 210: 절연 기판
121, 123: 게이트선 124: 게이트 전극
131, 135: 유지 전극선 131a, 131b: 전원선
134: 용량 전극 135: 유지 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
164, 167: 저항성 접촉 부재 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
176: 보조 전극 180p, 180q: 보호막
184h, 184l: 접촉 구멍 185h, 185l: 경사부
191: 화소 전극 191h, 191l: 부화소 전극
192h, 192l: 부분 통판 전극 193h, 193l: 미세 가지 전극
194h, 194l: 연장부 197h, 197l: 연결부
200: 상부 표시판 220: 차광 부재
230: 색필터 235h, 235l: 경사부
235h’: 부분 경사부 250: 평탄화층
270: 공통 전극 275h, 275l: 절개부
275h’: 돌기부 275-1: 끊어진 부분
276h, 276l: 마름모 절개 패턴 276h’: 마름모 돌기 패턴
277h: X자 절개 패턴 3: 액정층
330: 전중합체 350: 선경사 제공 중합체

Claims (42)

  1. 하부 기판, 상기 하부 기판 위에 형성되어 있으며, 부분 통판 전극 및 상기 부분 통판 전극으로부터 연장되어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 화소 전극, 및 상기 하부 기판 위이며, 상기 화소 전극의 아래에 형성되어 있으며, 경사부를 포함하는 하부막을 포함하는 하부 표시판;
    상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판, 상기 상부 기판에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 상부 표시판; 및
    상기 하부 표시판과 상기 상부 표시판의 사이에 위치하는 액정층을 포함하며,
    상기 경사부의 일부는 상기 미세 가지 전극의 일부와 중첩하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 경사부를 포함하는 하부막은 컬러 필터이거나 유기 절연물을 포함하는 보호막인 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 부분 통판 전극은 마름모 형상을 가지며,
    상기 경사부도 마름모 형상을 가지며,
    상기 경사부의 마름모 형상이 상기 부분 통판 전극의 마름모 형상보다 큰 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 부분 통판 전극으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 연장부를 더 포함하며,
    상기 복수의 미세 가지 전극은 상기 연장부에서도 돌출되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 미세 가지 전극 중 가장 긴 것은 50㎛ 초과 68㎛ 이하의 길이를 가지는 액정 표시 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 화소 전극이 차지하는 영역의 사선 방향의 길이에 대하여 상기 미세 가지 전극 중 가장 긴 것의 길이는 25% 초과 35%이하의 값을 가지는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 경사부와 상기 미세 가지 전극이 중첩하는 길이는 상기 사선 방향의 길이의 0% 초과 10% 이하의 값을 가지는 액정 표시 장치.
  8. 제3항에서,
    상기 공통 전극은 절개부 또는 돌기로 이루어져 있으며, 십자 구조를 가지는 액정 제어 수단을 가지는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 액정 제어 수단의 상기 십자 구조의 교차점은 상기 부분 통판 전극 또는 상기 경사부의 중심과 일치하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 공통 전극은 절개부 또는 돌기로 이루어져 있는 추가 액정 제어 수단을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 추가 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 교차점 부분에 위치하는 마름모 절개 패턴 또는 마름모 돌기 패턴인 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 중간에 끊어진 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제10항에서,
    상기 추가 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 교차점 부분에 위치하는 X자 패턴인 액정 표시 장치.
  14. 제9항에서,
    상기 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 중간에 끊어진 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
  15. 제10항에서,
    상기 복수의 미세 가지 전극의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가지는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 경사부는 전체 영역에 걸쳐 경사가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 경사부는 일부 영역에만 경사가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  18. 제15항에서,
    상기 화소 전극은 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하며,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 각각 상기 부분 통판 전극 및 상기 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 정사각형 영역에 형성되며,
    상기 제2 부화소 전극은 직사각형 영역에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 총 두 개의 상기 부분 통판 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 직사각형 영역은 두 개의 정사각형 영역으로 구분되며,
    상기 두 개의 부분 통판 전극은 상기 두 개의 정사각형 영역 각각에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  22. 제19항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 총 한 개의 상기 부분 통판 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  23. 제15항에서,
    상기 액정층의 액정 분자를 배향시키는 배향막을 더 포함하며,
    상기 액정층 또는 상기 배향막은 광에 의해 중합되는 선경사 제공 중합체를 포함하는 액정 표시 장치.
  24. 하부 기판, 상기 하부 기판 위에 형성되어 있으며, 부분 통판 전극 및 상기 부분 통판 전극으로부터 연장되어 있는 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 화소 전극, 및 상기 하부 기판 위이며, 상기 화소 전극의 아래에 형성되어 있으며, 경사부를 포함하는 하부막을 포함하는 하부 표시판;
    상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판, 상기 상부 기판에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하며, 상기 공통 전극은 절개부 또는 돌기로 이루어져 있는 액정 제어 수단을 가지는 상부 표시판; 및
    상기 하부 표시판과 상기 상부 표시판의 사이에 위치하는 액정층을 포함하며,
    상기 복수의 미세 가지 전극의 끝단은 서로 연결되어 있지 않아 외부로 돌출된 구조를 가지며,
    상기 액정 제어 수단은 상기 경사부의 변과 평행하는 부분을 포함하지 않고, 상기 경사부를 가로지르는 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
  25. 제24항에서,
    상기 경사부의 일부는 상기 미세 가지 전극의 일부와 중첩하는 액정 표시 장치.
  26. 제25항에서,
    상기 액정 제어 수단은 십자 구조를 가지며,
    상기 십자 구조의 교차점은 상기 부분 통판 전극 또는 상기 경사부의 중심과 일치하는 액정 표시 장치.
  27. 제26항에서,
    상기 공통 전극은 절개부 또는 돌기로 이루어져 있는 추가 액정 제어 수단을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  28. 제27항에서,
    상기 추가 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 교차점 부분에 위치하는 마름모 절개 패턴 또는 마름모 돌기 패턴인 액정 표시 장치.
  29. 제28항에서,
    상기 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 중간에 끊어진 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
  30. 제27항에서,
    상기 추가 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 교차점 부분에 위치하는 X자 패턴인 액정 표시 장치.
  31. 제26항에서,
    상기 액정 제어 수단은 상기 십자 구조의 중간에 끊어진 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
  32. 제25항에서,
    상기 경사부는 전체 영역에 걸쳐 경사가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  33. 제25항에서,
    상기 경사부는 일부 영역에만 경사가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  34. 제25항에서,
    상기 경사부를 포함하는 하부막은 컬러 필터이거나 유기 절연물을 포함하는 보호막인 액정 표시 장치.
  35. 제34항에서,
    상기 부분 통판 전극은 마름모 형상을 가지며,
    상기 경사부도 마름모 형상을 가지며,
    상기 경사부의 마름모 형상이 상기 부분 통판 전극의 마름모 형상보다 큰 액정 표시 장치.
  36. 제35항에서,
    상기 부분 통판 전극으로부터 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있는 연장부를 더 포함하며,
    상기 복수의 미세 가지 전극은 상기 연장부에서도 돌출되어 있는 액정 표시 장치.
  37. 제25항에서,
    상기 화소 전극은 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하며,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 각각 상기 부분 통판 전극 및 상기 복수의 미세 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  38. 제37항에서,
    상기 제1 부화소 전극은 정사각형 영역에 형성되며,
    상기 제2 부화소 전극은 직사각형 영역에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  39. 제38항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 총 두 개의 상기 부분 통판 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  40. 제39항에서,
    상기 직사각형 영역은 두 개의 정사각형 영역으로 구분되며,
    상기 두 개의 부분 통판 전극은 상기 두 개의 정사각형 영역 각각에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  41. 제38항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 총 한 개의 상기 부분 통판 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  42. 제25항에서,
    상기 액정층의 액정 분자를 배향시키는 배향막을 더 포함하며,
    상기 액정층 또는 상기 배향막은 광에 의해 중합되는 선경사 제공 중합체를 포함하는 액정 표시 장치.
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