KR102240418B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판; 상기 제1 기판 위에 배치되며, 판형 형태를 가지는 판형 전극과 상기 판형 전극의 변으로부터 바깥쪽으로 뻗어 나온 복수의 미세 가지부를 포함하는 복수의 화소 전극; 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판; 상기 제2 기판 위에 배치되며, 상기 화소 전극의 판형 전극과 대응되어 위치하는 복수의 미세 가지부와 상기 화소 전극의 복수의 미세 가지부와 대응되어 위치하는 판형 전극을 포함하는 복수의 공통 전극; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.

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 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서도 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치가 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
이러한 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위하여 하나의 화소에 액정의 배향 방향이 다른 복수의 도메인(domain)을 형성할 수 있다.
이와 같이 복수의 도메인을 형성하는 수단으로 전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 형성하거나 전기장 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 등의 방법을 사용한다. 이 방법은 절개부 또는 돌기의 가장자리(edge)와 이와 마주하는 전기장 생성 전극 사이에 형성되는 프린지 필드(fringe field)에 의해 액정이 프린지 필드에 수직하는 방향으로 배향됨으로써 복수의 도메인을 형성할 수 있다.
한편 수직 배향 방식의 액정 표시 장치는 전면 시인성에 비하여 측면 시인성이 떨어질 수 있는데, 이를 해결하기 위하여 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고 두 개의 부화소의 전압을 달리하는 방법이 제시되었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 측면 시인성과 개구율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치를 제공하자고 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판; 상기 제1 기판 위에 배치되며, 판형 형태를 가지는 판형 전극과 상기 판형 전극의 변으로부터 바깥쪽으로 뻗어 나온 복수의 미세 가지부를 포함하는 복수의 화소 전극; 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판; 상기 제2 기판 아래에 배치되며, 상기 화소 전극의 판형 전극과 대응되어 위치하는 복수의 미세 가지부와 상기 화소 전극의 복수의 미세 가지부와 대응되어 위치하는 판형 전극을 포함하는 복수의 공통 전극; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.
상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 각각 4개의 도메인을 포함할 수 있다.
상기 도메인은 2행 2열으로 배열되어 있으며, 제1 도메인은 1행의 2열에 배치되어 있고, 제2 도메인은 1행의 1열에 배치되어 있고, 제3 도메인은 2행의 1열에 배치되어 있고, 제4 도메인은 2행의 2열에 배치될 수 있다.
상기 화소 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치될 수 있다.
상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치될 수 있다.
상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치될 수 있다.
상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치될 수 있다.
상기 화소 전극과 상기 공통 전극이 형성하는 복수의 화소는, 상기 제1 및 제4 도메인과 상기 제2 및 제4 도메인 사이에 위치하는 세로 중앙 영역과 상기 제1 및 제2 도메인과 상기 제3 및 제4 도메인 사이에 위치하는 가로 중앙 영역을 포함할 수 있다.
상기 세로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 전압 인가시 가로 방향을 향하고, 상기 가로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 전압 인가시 세로 방향을 향할 수 있다.
상기 세로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 가로 변을 기준으로 45도 이하로 누워 있을 수 있다.
상기 복수의 미세 가지부는 가로 방향 또는 세로 방향에 대하여 40도 이상 50도 이하의 각도로 형성될 수 있다.
상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 세로 방향의 길이가 가로 방향의 길이보다 긴 직사각형 형태로 이루어질 수 있다.
상기 화소 전극은 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극을 포함하고, 상기 공통 전극은 제1 부공통 전극과 제2 부공통 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 부화소 전극, 제2 부화소 전극, 제1 부공통 전극, 및 제2 부공통 전극은 각각 4개의 도메인을 포함할 수 있다.
상기 도메인은 2행 2열으로 배열되어 있으며, 제1 도메인은 1행의 2열에 배치되어 있고, 제2 도메인은 1행의 1열에 배치되어 있고, 제3 도메인은 2행의 1열에 배치되어 있고, 제4 도메인은 2행의 2열에 배치될 수 있다.
상기 화소 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치될 수 있다.
상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치될 수 있다.
상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치될 수 있다.
상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치될 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 화소 전극과 공통 전극에 각각 서로 대칭되어 배치되는 판형 형태를 가지는 판형 전극과 복수의 미세 가지부를 포함하여 화소의 세로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자를 가로 방향으로 제어함으로써, 측면 시인성과 개구율을 향상시킬 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극이 형성하는 한 화소를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 한 화소의 화소 전극을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 한 화소의 공통 전극을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 한 화소에 대한 액정 분자의 방향을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극을 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극을 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극을 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 비교예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극이 형성하는 한 화소를 도시한 평면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 한 화소의 화소 전극을 도시한 평면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 한 화소의 공통 전극을 도시한 평면도이다.
도 14는 도 11에 도시된 한 화소에 대한 액정 분자의 방향을 설명하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 특성과 본 발명의 비교예에 따른 액정 표시 장치의 화소 특성을 비교하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이다.
도 18은 도 17의 액정 표시 장치를 ⅩⅤⅢ-ⅩⅤⅢ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 19는 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이다.
도 21은 도 20의 액정 표시 장치를 ⅩⅩ-ⅩⅩ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
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.
먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극이 형성하는 한 화소를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 한 화소의 화소 전극을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 한 화소의 공통 전극을 도시한 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 한 화소에 대한 액정 분자의 방향을 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(도시하지 않음) 및 이를 구동하기 위한 게이트 구동부(gate driver)(도시하지 않음) 및 데이터 구동부(data driver)(도시하지 않음)를 포함한다.
액정 표시판 조립체는 복수의 신호선과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 액정 표시판 조립체는 서로 마주하는 하부 표시판(도시하지 않음) 및 상부 표시판(도시하지 않음), 그리고 두 표시판 사이에 들어 있는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 두 표시판의 안쪽 면에는 배향막(도시하지 않음)이 위치할 수 있고, 이들은 수직 배향막일 수 있다. 또한 두 표시판 중 적어도 하나의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교할 수 있다.
신호선은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(도시하지 않음)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행할 수 있고, 데이터선은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행할 수 있다.
각 화소(PX)는 액정 축전기(도시하지 않음) 및 이와 연결된 스위칭 소자(도시하지 않음)를 포함한다. 스위칭 소자는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자일 수 있다. 스위칭 소자의 제어 단자는 게이트선(121)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기와 직간접적으로 연결될 수 있다.
액정 축전기는 두 전극, 예를 들어 하부 표시판의 화소 전극(191)과 상부 표시판의 공통 전극(270)을 두 단자로 할 수 있으며, 두 전극 사이의 액정층이 유전체로서 기능한다.
각 화소(PX)는 액정 축전기의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 각각 4개의 도메인(D1, D2, D3, D4)을 포함한다.
제1 도메인(D1)은 1행의 2열에 배치되어 있고, 제2 도메인(D2)은 1행의 1열에 배치되어 있고, 제3 도메인(D3)은 2행의 1열에 배치되어 있고, 제4 도메인(D4)은 2행의 2열에 배치되어 있다.
화소 전극(191)은 4개의 도메인(D1, D2, D3, D4) 중 2개의 도메인에 위치하면서 판형 형태를 가지는 판형 전극(197)과 나머지 2개의 도메인에 위치하면서 판형 전극(197)의 변으로부터 바깥쪽으로 뻗어 나온 복수의 미세 가지부(199)를 포함한다.
화소 전극(191)과 대향하고 있는 공통 전극(270)은 4개의 도메인(D1, D2, D3, D4) 중 2개의 도메인에 위치하면서 판형 형태를 가지는 판형 전극(277)과 나머지 2개의 도메인에 위치하면서 판형 전극(277)의 변으로부터 바깥쪽으로 뻗어 나온 복수의 미세 가지부(279)를 포함한다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 세로 방향의 길이가 가로 방향의 길이보다 긴 직사각형 형태로 이루어질 수 있다.
즉, 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 세로 변이 가로 변 보다 더 긴 4개의 도메인(D1, D2, D3, D4)이 2행 2열 형태로 배치되어 있다.
화소 전극(191)의 복수의 미세 가지부(199)과 공통 전극(270)의 복수의 미세 가지부(279)는 가로 방향 또는 세로 방향에 대하여 40도 이상 50도 이하의 각도로 형성될 수 있고, 45도의 각도로 형성되는 것이 유리하다.
이때, 화소 전극(191)의 판형 전극(197)과 공통 전극(270)의 복수의 미세 가지부(279)는 대응되는 도메인에 위치하고, 화소 전극(191)의 복수의 미세 가지부(199)와 공통 전극(270)의 판형 전극(277)은 대응되는 도메인에 위치한다.
좀더 구체적으로, 화소 전극(191)의 제1 도메인(D1)에는 판형 전극(197)이 위치하고, 공통 전극(270)의 제1 도메인(D1)에는 복수의 미세 가지부(279)가 위치한다. 화소 전극(191)의 제2 도메인(D2)에는 복수의 미세 가지부(199)가 위치하고, 공통 전극(270)의 제2 도메인(D2)에는 판형 전극(277)이 위치한다. 화소 전극(191)의 제3 도메인(D3)에는 판형 전극(197)이 위치하고, 공통 전극(270)의 제3 도메인(D3)에는 복수의 미세 가지부(279)가 위치한다. 또한, 화소 전극(191)의 제4 도메인(D4)에는 복수의 미세 가지부(199)가 위치하고, 공통 전극(270)의 제4 도메인(D4)에는 판형 전극(277)이 위치한다.
이와 같은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 형성하는 복수의 화소(PX)는 제1 및 제4 도메인(D1, D4)과 제2 및 제4 도메인(D2, D4) 사이에 위치하는 세로 중앙 영역(PA)과 제1 및 제2 도메인(D1, D2)과 제3 및 제4 도메인(D3, D4) 사이에 위치하는 가로 중앙 영역(LA)을 포함할 수 있다.
즉, 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 형성하는 복수의 화소(PX)는 제1 도메인(D1), 제2 도메인(D2), 제3 도메인(D3), 제4 도메인(D4), 세로 중앙 영역(PA), 및 가로 중앙 영역(LA)을 포함한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 각 영역에서 화소 전극(191)과 공통 전극(270)에 전압 인가시 액정 분자의 방향을 알 수 있다. 각 벡터(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8)는 화소 전극(191)과 공통 전극(270)에 전압 인가시 액정 분자의 방향을 나타낸다.
제1 도메인(D1)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 45도의 각도로 중앙에서 바깥으로 향하는 제1 벡터(V1)를 가지고, 제2 도메인(D2)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 -45도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제2 백터(V2)를 가진다. 이때, 제1 도메인(D1)과 제2 도메인(D2) 사이에 위치하는 세로 중앙 영역(PA)의 액정 분자는 제1 벡터(V1)와 제2 벡터(V2)의 합인 제5 벡터(V5)를 가진다. 즉, 세로 중앙 영역(PA)에 위치하는 액정 분자의 방향은 좌에서 우로 가로 방향으로 향하게 된다.
제3 도메인(D3)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 225도의 각도로 중앙에서 바깥으로 향하는 제3 벡터(V3)를 가지고, 제4 도메인(D4)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 135도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제4 벡터(V4)를 가진다. 이때, 제3 도메인(D3)과 제4 도메인(D4) 사이에 위치하는 세로 중앙 영역(PA)에 위치하는 액정 분자는 제3 벡터(V3)와 제4 벡터(V4)의 합인 제6 벡터(V6)를 가진다. 즉, 세로 중앙 영역(PA)에 위치하는 액정 분자의 방향은 우에서 좌로 가로 방향으로 향하게 된다.
제1 도메인(D1)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 45도의 각도로 중앙에서 바깥으로 향하는 제1 벡터(V1)를 가지고, 제4 도메인(D4)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 135도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제4 백터(V4)를 가진다. 이때, 제1 도메인(D1)과 제4 도메인(D4) 사이에 위치하는 가로 중앙 영역(LA)의 액정 분자는 제1 벡터(V1)와 제4 벡터(V4)의 합인 제7 벡터(V7)를 가진다. 즉, 가로 중앙 영역(LA)에 위치하는 액정 분자의 방향은 하에서 상으로 세로 방향으로 향하게 된다.
제2 도메인(D2)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 -45도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제2 백터(V2)를 가지고, 제3 도메인(D3)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 225도의 각도로 중앙에서 바깥으로 향하는 제3 벡터(V3)를 가진다. 이때, 제2 도메인(D2)과 제3 도메인(D3) 사이에 위치하는 가로 중앙 영역(LA)의 액정 분자는 제2 벡터(V2)와 제3 벡터(V3)의 합인 제8 벡터(V8)을 가진다. 즉, 가로 중앙 영역(LA)에 위치하는 액정 분자의 방향은 상에서 하로 세로 방향으로 향하게 된다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 액정 분자 방향을 알 수 있다.
화소의 세로 중앙 영역(PA)의 액정 분자가 가로 방향으로 누워 있고, 가로 중앙 영역(LA)의 액정 분자가 세로 방향으로 향하고 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소는 세로 변이 가로 변보다 긴 직사각형 형태를 갖고, 세로 중앙 영역(PA)의 액정 분자가 가로 방향을 향하고, 가로 중앙 영역(LA)의 액정 분자가 세로 방향을 향함으로써 측면 시인성이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극을 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극을 도시한 평면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극을 도시한 평면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극을 도시한 평면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극을 도시한 평면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극을 도시한 평면도이다.
먼저, 도 5 및 도 6을 참조하면, 화소 전극(191)의 제1 도메인(D1)에는 복수의 미세 가지부(199)가 위치하고, 공통 전극(270)의 제1 도메인(D1)에는 판형 전극(277)이 위치한다. 화소 전극(191)의 제2 도메인(D2)에는 판형 전극(197)이 위치하고, 공통 전극(270)의 제2 도메인(D2)에는 복수의 미세 가지부(279)가 위치한다. 화소 전극(191)의 제3 도메인(D3)에는 복수의 미세 가지부(199)가 위치하고, 공통 전극(270)의 제3 도메인(D3)에는 판형 전극(277)이 위치한다. 또한, 화소 전극(191)의 제4 도메인(D4)에는 판형 전극(197)이 위치하고, 공통 전극(270)의 제4 도메인(D4)에는 복수의 미세 가지부(279)가 위치한다.
도시하지는 않았지만, 도 5에 도시된 화소 전극(191)과 도 6에 도시된 공통 전극(270)은 하나의 화소(PX)를 형성하고, 화소(PX)의 세로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 가로 방향으로 누워 있게 된다.
다음, 도 7 및 도 8을 참조하면, 화소 전극(191)의 제1 도메인(D1)에는 판형 전극(197)이 위치하고, 공통 전극(270)의 제1 도메인(D1)에는 복수의 미세 가지부(279)가 위치한다. 화소 전극(191)의 제2 도메인(D2)에는 복수의 미세 가지부(199)가 위치하고, 공통 전극(270)의 제2 도메인(D2)에는 판형 전극(277)이 위치한다. 화소 전극(191)의 제3 도메인(D3)에는 복수의 미세 가지부(199)가 위치하고, 공통 전극(270)의 제3 도메인(D3)에는 판형 전극(277)이 위치한다. 또한, 화소 전극(191)의 제4 도메인(D4)에는 판형 전극(197)이 위치하고, 공통 전극(270)의 제4 도메인(D4)에는 복수의 미세 가지부(279)가 위치한다.
도시하지는 않았지만, 도 7에 도시된 화소 전극(191)과 도 8에 도시된 공통 전극(270)은 하나의 화소(PX)를 형성하고, 화소(PX)의 세로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 가로 방향으로 누워 있게 된다.
다음, 도 9 및 도 10을 참조하면, 화소 전극(191)의 제1 도메인(D1)에는 복수의 미세 가지부(199)가 위치하고, 공통 전극(270)의 제1 도메인(D1)에는 판형 전극(277)이 위치한다. 화소 전극(191)의 제2 도메인(D2)에는 판형 전극(197)이 위치하고, 공통 전극(270)의 제2 도메인(D2)에는 복수의 미세 가지부(279)가 위치한다. 화소 전극(191)의 제3 도메인(D3)에는 판형 전극(197)이 위치하고, 공통 전극(270)의 제3 도메인(D3)에는 복수의 미세 가지부(279)가 위치한다. 또한, 화소 전극(191)의 제4 도메인(D4)에는 복수의 미세 가지부(199)가 위치하고, 공통 전극(270)의 제4 도메인(D4)에는 판형 전극(277)이 위치한다.
도시하지는 않았지만, 도 9에 도시된 화소 전극(191)과 도 10에 도시된 공통 전극(270)은 하나의 화소(PX)를 형성하고, 화소(PX)의 세로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 가로 방향으로 누워 있게 된다.
이하에서는 도 11 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 비교예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 비교예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극이 형성하는 한 화소를 도시한 평면도이고, 도 12는 도 11에 도시된 한 화소의 화소 전극을 도시한 평면도이고, 도 13은 도 11에 도시된 한 화소의 공통 전극을 도시한 평면도이고, 도 14는 도 11에 도시된 한 화소에 대한 액정 분자의 방향을 설명하는 도면이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 비교예에 따른 화소 전극(191)은 4개의 도메인(D1, D2, D3, D4)을 포함하고, 공통 전극(270)은 하나의 통판 전극으로 이루어진다.
화소 전극(191)은 가로 줄기부(192) 및 이와 직교하는 세로 줄기부(193)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 화소 전극(191)은 가로 줄기부(192)와 세로 줄기부(193)에 의해 4개의 도메인(D1, D2, D3, D4)으로 나뉘어진다. 가로 줄기부(192) 및 세로 줄기부(193)는 이웃한 도메인 사이의 경계를 이룬다. 즉, 좌우로 서로 이웃한 제1 도메인(D1)과 제2 도메인(D2) 사이 및 제3 도메인(D3)과 제4 도메인(D4) 사이에 세로 중앙 영역(PA)이 위치하고, 상하로 서로 이웃한 제1 도메인(D1)과 제4 도메인(D4) 사이 및 제2 도메인(D2)과 제3 도메인(D3) 사이에 가로 중앙 영역(LA)이 위치한다.
제1 도메인(D1)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 45도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제1 벡터(V1)를 가지고, 제2 도메인(D2)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 -45도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제2 백터(V2)를 가진다. 이때, 제1 도메인(D1)과 제2 도메인(D2) 사이에 위치하는 세로 중앙 영역(PA)의 액정 분자는 제1 벡터(V1)와 제2 벡터(V2)의 합인 제5 벡터(V5)를 가진다. 즉, 세로 중앙 영역(PA)에 위치하는 액정 분자의 방향은 상에서 하로 세로 방향으로 향하게 된다.
제3 도메인(D3)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 45도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제3 벡터(V3)를 가지고, 제4 도메인(D4)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 135도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제4 벡터(V4)를 가진다. 이때, 제3 도메인(D3)과 제4 도메인(D4) 사이에 위치하는 세로 중앙 영역(PA)에 위치하는 액정 분자는 제3 벡터(V3)와 제4 벡터(V4)의 합인 제6 벡터(V6)를 가진다. 즉, 세로 중앙 영역(PA)에 위치하는 액정 분자의 방향은 하에서 상으로 세로 방향으로 향하게 된다.
제1 도메인(D1)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 45도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제1 벡터(V1)를 가지고, 제4 도메인(D4)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 135도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제4 백터(V4)를 가진다. 이때, 제1 도메인(D1)과 제4 도메인(D4) 사이에 위치하는 가로 중앙 영역(LA)의 액정 분자는 제1 벡터(V1)와 제4 벡터(V4)의 합인 제7 벡터(V7)를 가진다. 즉, 가로 중앙 영역(LA)에 위치하는 액정 분자의 방향은 우에서 좌로 가로 방향으로 향하게 된다.
제2 도메인(D2)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 -45도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제2 백터(V2)를 가지고, 제3 도메인(D3)에 위치하는 액정 분자는 가로 변에 대하여 45도의 각도로 바깥에서 중앙으로 향하는 제3 벡터(V3)를 가진다. 이때, 제2 도메인(D2)과 제3 도메인(D3) 사이에 위치하는 가로 중앙 영역(LA)의 액정 분자는 제2 벡터(V2)와 제3 벡터(V3)의 합인 제8 벡터(V8)을 가진다. 즉, 가로 중앙 영역(LA)에 위치하는 액정 분자의 방향은 좌에서 우로 가로 방향으로 향하게 된다.
도 14를 참고하면, 본 발명의 비교에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 액정 분자 방향을 알 수 있다.
화소의 세로 중앙 영역(PA)의 액정 분자가 세로 방향으로 향하고, 가로 중앙 영역(LA)의 액정 분자가 가로 방향으로 향하고 있는 것을 알 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 특성과 본 발명의 비교예에 따른 액정 표시 장치의 화소 특성을 비교하는 도면으로, 정면 대비 측면에서의 색감을 나타내는 감마 곡선(Gamma Curve)을 나타낸다.
도 15를 참조하면, CRT의 감마값을 2.2로 상정했을 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 값은 0.271이고, 본 발명의 비교예에 따른 액정 표시 장치의 감마 값은 0.344임을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 값이 본 발명의 비교예에 따른 액정 표시 장치의 감마 값보다 작고, 이로부터 측면 시인성이 향상됨을 알 수 있다.
이하에서는 도 16 내지 도 19를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극과 공통 전극이 적용되는 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
먼저, 도 16을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 그 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소(PX)는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL) 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL), 분압 기준 전압을 전달하는 분압 기준 전압선(RL)을 포함하는 복수의 신호선, 그리고 복수의 신호선에 연결되어 있는 제1, 제2 및 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc), 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)를 포함한다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자 및 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 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(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
게이트선(GL)에 게이트 온 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온된다. 이에 따라 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압은 턴 온된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통하여 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 동일하고, 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)는 공통 전압과 데이터 전압의 차이만큼 동일한 값으로 충전된다. 이와 동시에, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 턴 온된 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압된다. 이에 의해 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압 값은 공통 전압과 분압 기준 전압의 차이에 의해 낮아지게 된다. 즉, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압은 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압보다 더 높게 된다.
이처럼, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 서로 달라지게 된다. 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 서로 다르므로 제1 부화소와 제2 부화소에서 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르게 되고 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라진다. 따라서 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있으며 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.
도시한 실시예에서는 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압을 다르게 하기 위하여, 제2 액정 축전기(Clcb)와 분압 기준 전압선(RL)에 연결된 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하였지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제2 액정 축전기(Clcb)를 감압(step-down) 축전기에 연결할 수도 있다. 구체적으로, 감압 게이트선에 연결된 제1 단자, 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결된 제2 단자, 그리고 감압 축전기에 연결된 제3 단자를 포함하는 제3 스위칭 소자를 포함하여, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전하량의 일부를 감압 축전기에 충전되도록 하여, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb)가 각기 서로 다른 데이터선에 연결되어, 서로 다른 데이터 전압을 인가받도록 함으로써, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 이외에, 다른 여러 가지 방법에 의하여, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다.
그러면, 도 17 및 도 18을 참고하여, 도 16에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 간단히 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도로서, 도 2에 도시된 화소 전극과 도 3에 도시된 공통 전극이 적용된 한 화소의 예에 대한 배치도이고, 도 18은 도 17의 액정 표시 장치를 ⅩⅤⅢ-ⅩⅤⅢ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
먼저, 도 17 및 도 18을 참조하면, 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.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 분압 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 제3 게이트 전극(124c) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
분압 기준 전압선(131)은 제1 유지 전극(135, 136), 그리고 기준 전극(137)을 포함한다. 분압 기준 전압선(131)에 연결되어 있지는 않으나, 제2 부화소 전극(191b)과 중첩하는 제2 유지 전극(138, 139)이 위치되어 있다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b) 및 제3 반도체(154c)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)를 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173a) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터 도전체 및 그 아래에 위치되어 있는 반도체 및 저항성 접촉 부재는 하나의 마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 섬형 반도체(154a)와 함께 하나의 제1 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)는 제2 섬형 반도체(154b)와 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 반도체(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)는 제3 섬형 반도체(154c)와 함께 하나의 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체(154c)에 형성된다.
제2 드레인 전극(175b)은 제3 소스 전극(173c)과 연결되어 있으며, 넓게 확장된 확장부(177)를 포함한다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 제1 보호막(180p)이 형성되어 있다. 제1 보호막(180p)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제1 보호막(180p)은 색필터(230)의 안료가 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1 보호막(180p) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 서로 인접한 두 개의 데이터선을 따라 세로 방향으로 뻗어 있다. 제1 보호막(180p), 색필터(230)의 가장자리, 그리고 데이터선(171) 위에는 제1 차광 부재(220)가 위치되어 있다.
제1 차광 부재(220)는 데이터선(171)을 따라 뻗어 있으며, 인접한 두 개의 색필터(230) 사이에 위치된다. 제1 차광 부재(220)의 폭은 데이터선(171)의 폭보다 넓을 수 있다. 이처럼, 제1 차광 부재(220)의 폭을 데이터선(171)의 폭보다 넓게 형성함으로써, 외부에서 입사된 빛이, 금속인 데이터선(171) 표면에서 반사되는 것을 제1 차광 부재(220)가 방지할 수 있다. 따라서, 데이터선(171) 표면에서 반사된 빛이 액정층(3)을 통과한 빛과 간섭됨으로써, 액정 표시 장치의 콘트라스트비가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
색필터(230) 및 제1 차광 부재(230) 위에는 제2 보호막(180q)이 형성되어 있다.
제2 보호막(180q)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제2 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 방지한다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)을 드러내는 제1 접촉 구멍(contact hole)(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q), 그리고 게이트 절연막(140)에는 기준 전극(137)의 일부와 제3 드레인 전극(175c)의 일부를 드러내는 제3 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있고, 제3 접촉 구멍(185c)은 연결 부재(195)가 덮고 있다. 연결 부재(195)는 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 드러나 있는 기준 전극(137)과 제3 드레인 전극(175c)을 전기적으로 연결한다.
제2 보호막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121)을 중심으로 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다. 화소 전극(191)은 ITO 및 IZO 등의 투명 물질로 이루어 질 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 각각 도 2, 도 5, 도 7 및 도 9에 도시된 화소 전극(199)을 포함하고 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 크게 된다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)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.
화소 전극(191) 위에는 제2 차광 부재(330)가 위치되어 있다. 제2 차광 부재(330)는 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)이 위치하는 영역을 모두 덮도록 형성되어 있으며, 게이트선(121)과 같은 방향으로 뻗어, 데이터선(171)의 일부와 중첩하도록 위치된다. 제2 차광 부재(330)는 하나의 화소 영역의 양 옆에 위치하는 두 개의 데이터선(171)과 적어도 일부 중첩하도록 위치하여, 데이터선(171)과 게이트선(121) 근처에서 발생할 수 있는 빛샘을 방지하고, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb), 그리고 제3 트랜지스터(Qc)가 위치하는 영역에서의 빛샘을 방지할 수 있다.
제2 차광 부재(330)가 형성되기 전까지, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)가 위치하는 영역 내에는 제1 보호막(180p), 색필터(230), 그리고 제2 보호막(180q)이 위치하여, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)의 위치를 쉽게 구분할 수 있다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 제1 부공통 전극(270a)과 제2 부공통 전극(270b)를 포함한다.
제1 부공통 전극(270a)과 제2 부공통 전극(270b)은 각각 도 3, 도 6, 도 8 및 도 10에 도시된 공통 전극(270)을 포함하고 있다.
제1 부공통 전극(270a)은 제1 부화소 전극(191a)에 대응하는 위치에 배치되고, 제2 부공통 전극(270b)은 제2 부화소 전극(191b)에 대응하는 위치에 배치된다.
제1 부화소 전극(191a), 제2 부화소 전극(191b), 제1 부공통 전극(270a), 및 제2 부공통 전극(270b)은 2행 2열로 배치되어 있는 4개의 도메인을 포함한다.
이때, 화소 전극(191)의 판형 전극(197)과 공통 전극(270)의 복수의 미세 가지부(279)는 대응되는 도메인에 위치하고, 화소 전극(191)의 복수의 미세 가지부(199)와 공통 전극(270)의 판형 전극(277)은 대응되는 도메인에 위치한다.
공통 전극(270) 위에는 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 나란한 것이 바람직하다. 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.
앞서 설명하였듯이, 데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 공통 전극 표시판(200)의 제1 부공통 전극(270a) 및 제2 부공통 전극(270b)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.
그러면, 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 초기 배향하는 방법에 대하여 도 19를 참고하여 설명한다.
도 19는 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)(33)를 액정 물질과 함께 두 표시판(100, 200) 사이에 주입한다. 전중합체(33)는 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 반응성 메조겐(reactive mesogen)일 수 있다.
다음 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에 데이터 전압을 인가하고 상부 표시판(200)의 제1 부공통 전극(270a) 및 제2 부공통 전극(270b)에 공통 전압을 인가하여 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다.
그러면 액정층(3)의 액정 분자(310)들은 그 전기장에 응답하여 앞에서 설명한 바와 같이 두 단계에 걸쳐 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어지며 한 화소에서 액정 분자(31)들이 기울어지는 방향은 총 네 방향이 된다.
액정층(3)에 전기장을 생성한 다음 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체(33)가 중합 반응을 하여 도 19에 도시한 바와 같이 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.
이하에서는 도 20 및 도 21을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극과 공통 전극이 적용되는 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도로서, 도 2에 도시된 화소 전극과 도 3에 도시된 공통 전극이 적용된 한 화소의 다른 예에 대한 배치도이고, 도 21은 도 20의 액정 표시 장치를 ⅩⅩ-ⅩⅩ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 17 및 도 18에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소는 화소 전극과 공통 전극을 포함하고, 화소 전극과 공통 전극 각각은 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극, 제1 부공통 전극 및 제2 부공통 전극을 포함하는 반면에, 도 20 및 도 21에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소는 하나의 화소 전극과 하나의 공통 전극을 포함한다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 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) 위에는 가로 방향의 게이트선(121)과 세로 방향의 데이터선(171)을 포함하고, 게이트선(121)과 데이터선(171)이 만나는 영역에는 게이트 전극(124), 반도체층(154), 저항성 접촉 부재(165), 및 소스/드레인 전극(173, 175)을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다.
게이트선(121), 데이터선(171), 및 박막 트랜지스터(TFT) 위에는 광을 차단하는 차광 부재(330)가 위치한다.
복수의 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통해서 드레인 전극(175)과 연결되어 있다.
화소 전극(191)은 각각 도 2, 도 5, 도 7 및 도 9에 도시된 화소 전극(199)으로 이루어질 수 있다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 도 3, 도 6, 도 8 및 도 10에 도시된 공통 전극(270)으로 이루어 질 수 있다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 각각 2행 2열로 배치되어 잇는 4개의 도메인을 포함한다.
이때, 화소 전극(191)의 판형 전극(197)과 공통 전극(270)의 복수의 미세 가지부(279)는 대응되는 도메인에 위치하고, 화소 전극(191)의 복수의 미세 가지부(199)와 공통 전극(270)의 판형 전극(277)은 대응되는 도메인에 위치한다.
이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 복수의 화소는 제1 및 제2 부화소 전극과 제1 및 제2 부공통 전극을 형성하지 않고 하나의 화소 전극(191)과 하나의 공통 전극(270)으로 이루어짐으로써, 측면 시인성뿐만 아니라 차광 부재(330)의 폭을 줄여 개구율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
GL, 121: 게이트선 RL, 131: 분압 기준 전압선
DL, 171: 데이터선 Clca, Clab: 액정 축전기
Qa, Qb, Qc: 스위칭 소자(박막 트랜지스터)
110, 210: 기판 124a, 124b, 124c: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154a, 154b, 154c, 157: 반도체
163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c: 저항성 접촉 부재
173a, 173b, 173c: 소스 전극 175a, 175b, 175c: 드레인 전극
180p, 180q: 보호막 191: 화소 전극
191a, 191b: 부화소 전극 197, 277: 판형 전극
199, 279: 복수의 미세 가지부 220: 제1 차광 부재
230: 색필터 270: 공통 전극
330: 제2 차광 부재 325, 326: 스페이서부
271: 절개부
D1: 제1 도메인 D2: 제2 도메인
D3: 제3 도메인 D4: 제4 도메인

Claims (19)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 위에 배치되며, 판형 형태를 가지는 판형 전극과 상기 판형 전극의 변으로부터 바깥쪽으로 뻗어 나온 복수의 미세 가지부를 포함하는 복수의 화소 전극;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
    상기 제2 기판 아래에 배치되며, 상기 화소 전극의 판형 전극과 대응되어 위치하는 복수의 미세 가지부와 상기 화소 전극의 복수의 미세 가지부와 대응되어 위치하는 판형 전극을 포함하는 복수의 공통 전극; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 각각 4개의 도메인을 포함하고,
    상기 도메인은 2행 2열로 배열되어 있으며,
    제1 도메인은 1행의 2열에 배치되어 있고, 제2 도메인은 1행의 1열에 배치되어 있고, 제3 도메인은 2행의 1열에 배치되어 있고, 제4 도메인은 2행의 2열에 배치되어 있고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극이 형성하는 복수의 화소는,
    상기 제1 및 제4 도메인과 상기 제2 및 제3 도메인 사이에 위치하는 세로 중앙 영역과 상기 제1 및 제2 도메인과 상기 제3 및 제4 도메인 사이에 위치하는 가로 중앙 영역을 포함하고,
    상기 세로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 전압 인가시 가로 방향을 향하고, 상기 가로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 전압 인가시 세로 방향을 향하는 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 화소 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고,
    상기 공통 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 화소 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고,
    상기 공통 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고,
    상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고,
    상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에서,
    상기 세로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 가로 변을 기준으로 45도 이하로 누워 있는 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 복수의 미세 가지부는 가로 방향 또는 세로 방향에 대하여 40도 이상 50도 이하의 각도로 형성되는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 세로 방향의 길이가 가로 방향의 길이보다 긴 직사각형 형태로 이루어진 액정 표시 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1 기판;
    상기 제1 기판 위에 배치되며, 판형 형태를 가지는 판형 전극과 상기 판형 전극의 변으로부터 바깥쪽으로 뻗어 나온 복수의 미세 가지부를 포함하는 복수의 화소 전극;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
    상기 제2 기판 아래에 배치되며, 상기 화소 전극의 판형 전극과 대응되어 위치하는 복수의 미세 가지부와 상기 화소 전극의 복수의 미세 가지부와 대응되어 위치하는 판형 전극을 포함하는 복수의 공통 전극; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    상기 화소 전극은 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극을 포함하고,
    상기 공통 전극은 제1 부공통 전극과 제2 부공통 전극을 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극, 제2 부화소 전극, 제1 부공통 전극, 및 제2 부공통 전극은 각각 4개의 도메인을 포함하고,
    상기 도메인은 2행 2열으로 배열되어 있으며,
    제1 도메인은 1행의 2열에 배치되어 있고, 제2 도메인은 1행의 1열에 배치되어 있고, 제3 도메인은 2행의 1열에 배치되어 있고, 제4 도메인은 2행의 2열에 배치되어 있고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극이 형성하는 복수의 화소는,
    상기 제1 및 제4 도메인과 상기 제2 및 제3 도메인 사이에 위치하는 세로 중앙 영역과 상기 제1 및 제2 도메인과 상기 제3 및 제4 도메인 사이에 위치하는 가로 중앙 영역을 포함하고,
    상기 세로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 전압 인가시 가로 방향을 향하고, 상기 가로 중앙 영역에 위치하는 액정 분자는 전압 인가시 세로 방향을 향하는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 화소 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고,
    상기 공통 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 화소 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고,
    상기 공통 전극의 제2 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  18. 제15항에서,
    상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고,
    상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  19. 제15항에서,
    상기 화소 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있고, 상기 화소 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고,
    상기 공통 전극의 제2 도메인과 제3 도메인에는 상기 복수의 미세 가지부가 배치되어 있고, 상기 공통 전극의 제1 도메인과 제4 도메인에는 상기 판형 전극이 배치되어 있는 액정 표시 장치.
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