KR102437388B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극으로서, 화소를 복수의 도메인으로 분할하는 가로 줄기부와 세로 줄기부를 포함하는 줄기부, 상기 줄기부의 적어도 하나의 줄기에서 일 방향으로 연장 배치된 복수의 미세 가지부, 및 상기 미세 가지부 중 적어도 어느 하나의 끝단에 연결되며 상기 화소의 가장 자리를 따라 배치되는 외곽 묶음 전극을 구비하는 제1 전극, 상기 미세 가지부에 배치되어 상기 가지 전극을 이격시키는 제1 슬릿 패턴, 상기 세로 줄기부에 접하고 상기 가로 줄기부에 평행한 방향으로 배치되는 제2 슬릿 패턴, 상기 가로 줄기부에 접하고 상기 세로 줄기부에 평행한 방향으로 배치된 제3 슬릿 패턴, 및 상기 외곽 묶음 전극의 외측 둘레에 배치되고, 상기 제1 기판에 수직한 방향으로 돌출된 돌기부를 포함하는 제1 패널; 제2 기판과 상기 제2 기판 상에 배치되고 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극을 구비하는 제2 패널; 및 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 사이에 배치된 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 중에서 수직 배향 모드 액정 표시 장치는 광시야각을 구현하기 위하여 하나의 화소에 액정의 배향 방향이 다른 복수의 도메인(domain)을 형성할 수 있다.
이와 같이 복수의 도메인을 형성하는 수단의 한 예로는 전기장 생성 전극에 슬릿 등의 절개부를 형성하는 등의 방법이 있다. 이 방법은 절개부의 가장자리(edge)와 이와 마주하는 전기장 생성 전극 사이에 형성되는 프린지 필드(fringe field)에 의해 액정이 재배열됨으로써 복수의 도메인을 형성할 수 있다.
수직 배향 방식 액정 표시 장치에서는 광시야각 확보가 중요한 문제이고, 이를 위하여 전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 형성하거나 전기장 생성 전극 위에 돌기를 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. 수직 배향 모드의 액정 표시 장치는 전면 시인성에 비하여 측면 시인성이 떨어질 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 응답속도 및 투과율이 개선된 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극으로서, 화소를 복수의 도메인으로 분할하는 가로 줄기부와 세로 줄기부를 포함하는 줄기부, 상기 줄기부의 적어도 하나의 줄기에서 일 방향으로 연장 배치된 복수의 미세 가지부, 및 상기 미세 가지부 중 적어도 어느 하나의 끝단에 연결되며 상기 화소의 가장 자리를 따라 배치되는 외곽 묶음 전극을 구비하는 제1 전극, 상기 미세 가지부에 배치되어 상기 가지 전극을 이격시키는 제1 슬릿 패턴, 상기 세로 줄기부에 접하고 상기 가로 줄기부에 평행한 방향으로 배치되는 제2 슬릿 패턴, 상기 가로 줄기부에 접하고 상기 세로 줄기부에 평행한 방향으로 배치된 제3 슬릿 패턴, 및 상기 외곽 묶음 전극의 외측 둘레에 배치되고, 상기 제1 기판에 수직한 방향으로 돌출된 돌기부를 포함하는 제1 패널; 제2 기판과 상기 제2 기판 상에 배치되고 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극을 구비하는 제2 패널; 및 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 사이에 배치된 액정층을 포함한다.
상기 제2 슬릿 패턴은 상기 제1 슬릿 패턴의 측부의 끝단을 연결하고, 상기 제3 슬릿 패턴은 상기 제1 슬릿 패턴의 상/하부의 끝단을 연결하도록 배치될 수 있다.
상기 제2, 3 슬릿 패턴은 상기 외곽 묶음 전극과 상기 가지 전극의 끝 단부를 이격시키도록 배치될 수 있다.
상기 도메인에 인접한 도메인에 배치되는 상기 가지 전극과 슬릿 패턴은 서로 엇갈려 배치될 수 있다.
상기 가지 전극과 제1 슬릿 패턴의 피치(Pitch)는 4um 내지 8um 범위로 배치될 수 있다.
상기 제1 패널 상에 일방향으로 편광축이 배치된 제1 편광판; 및 상기 제2 패널 상에 상기 일방향에 직교하는 편광축이 배치된 제2 편광판을 포함하고, 상기 제1, 2 편광판의 편광축에 대해서 상기 미세 가지부의 신장 방향은 30°내지 60° 범위로 배치될 수 있다.
제1 전극은, 상기 돌기부에 접촉 배치되고 돌기부에 대해 평행한 방향으로 배치되는 상기 외곽 묶음 전극과, 상기 외곽 묶음 전극과 연결되고 상기 화소를 복수의 도메인으로 분할하는 가로/세로 줄기부를 포함하는 상기 줄기부와, 상기 가로/세로 줄기부에 연장되어 외곽 묶음 전극에 연결되는 상기 미세 가지부가 일체형으로 이루어질 수 있다.
상기 가로/세로 줄기부의 폭은 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위로 배치될 수 있다.
상기 돌기부의 높이는 0.5 um 내지 2 um 범위로 배치될 수 있다.
상기 외곽 묶음 전극의 폭은 2 um 내지 4 um 범위로 배치될 수 있다.
상기 제2, 3 슬릿 패턴과 상기 외곽 묶음 전극의 폭은 4um 내지 8um 범위로 배치될 수 있다.
상기 돌기부 및 외곽 묶음 전극의 폭은 7 um 내지 9 um 범위로 배치될 수 있다.
상기 돌기부의 폭은 3 um 내지 5 um 범위로 배치될 수 있다.
상기 화소에 배치되는 상기 제1 전극은, 상기 줄기부에 인접하게 위치한 상기 미세 가지부가 배치되는 제1 영역; 상기 줄기부에 이격되어 배치되되, 상기 미세 가지부의 어느 하나의 끝단에 적어도 하나 이상의 상기 외곽 묶음 전극 및 돌기부가 배치되는 제2 영역을 포함하되,상기 제2 영역에 배치되는 상기 외곽 묶음 전극 및 돌기부는, 상기 제2 영역 상의 액정 분자에 상기 제1 영역 상의 액정 분자의 평균 액정 방위각에 유사한 방향으로 상기 액정 분자를 회전시키는 주는 벡터를 제공해 줄 수 있다.
상기 가지 전극의 신장 방향과 상기 평균 액정 분자의 방위각은 서로 동일한 방향일 수 있다.
상기 제1 전극은, 하나의 화소에 복수의 부전극이 배치되며, 상기 부전극과 인접한 부전극 사이를 연결하는 연결 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 연결 전극은 상기 부전극과 이웃한 부전극 사이를 이격시키는 간부에 배치될 수 있다.
상기 돌기부는 상기 간부에 배치 될 수 있다.
상기 돌기부는 상기 가로/세로 줄기부의 끝단 및 상기 화소의 모서리 영역에 배치될 수 있다.
상기 돌기부는 상기 화소의 모서리 영역을 제외한 상기 화소의 가장 자리 영역에 배치될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 전극의 형상, 전극을 이격시키는 슬릿 패턴 및 돌기부를 화소에 형성함으로써 응답속도 및 투과율을 개선할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른 하나의 화소를 확대한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 거동을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하나의 화소를 확대한 평면도이다.
도 7은 도 5의 II-II' 에 따른 단면도이다.
도 8 및 9는 본 발명의 실시예들에 따른 화소의 투과율을 촬상한 사진들이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예들 및 비교예들에 따른 화소의 투과율을 촬상한 사진들이다.
도 12는 본 발명의 실시예들 및 비교예들의 투과율을 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소를 도시한 평면도이다.
도 14는 도 13의 평면을 촬상한 사진이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소를 도시한 평면도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른 하나의 화소를 확대한 평면도이다.
도 1은 설명의 편의를 위해 하나의 화소(PX)와 이와 관련된 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 분압 기준 전압선(RL)을 도시하고 있지만, 복수의 화소들이 행들과 열들의 매트릭스형으로 배치되어 있고, 화소(PX)들은 행 방향으로 신장하는 복수의 게이트 라인(121)들과 열 방향으로 신장하는 복수의 데이터 라인(171)들의 교차점들 근처에 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정 표시 장치(1)는 서로 마주하는 제1 패널(100)과 제2 패널(200)을 구비하고, 제2 패널(200)과 제1 패널(100) 사이에 배치되는 액정층(300)을 포함한다.
제1 패널(100)은 제1 기판(110), 제1 기판(110)의 일 면 상에 차례로 위치하는 제1 전극(191) 및 제1 배향막(130), 그리고 제1 기판(110)의 타면 상에 위치하는 제1 편광판(140)을 포함할 수 있다. 제1 패널(100)에 배치되는 제1 전극은 예컨대, 화소 전극(191)일 수 있다.
제2 패널(200)은 제2 기판(210), 제2 기판(210)의 일면 상에 차례로 위치하는 제2 전극 및 제2 배향막(230), 그리고 제2 기판(210)의 타면 상에 배치되는 제2 편광판(240)을 포함할 수 있다. 제2 패널(200)에 배치되는 제2 전극은 예컨대, 공통 전극(270) 일 수 있다.
제1 패널(100) 또는 제2 패널(200)은 스위칭 소자(QH, QL, Qc), 색 필터(1800), 차광 부재(330) 등을 더 포함할 수 있으며, 제1 편광판(140)과 제2 편광판(240) 중 하나는 생략할 수 있다. 그리고 경우에 따라 제1, 2 배향막(130, 230) 중 어느 하나 또는 모두는 생략될 수 있다.
액정층(300)은 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 또는 양의 유전율 이방성을 갖는 액정을 포함할 수 있다. 이하의 실시예에서는 액정층(300)이 음의 유전율 이방성을 갖는 액정을 포함하는 경우를 예시한다. 액정층(300)의 액정 분자들(302)은 제1, 2 전극들(191, 270) 사이에 전기장이 없는 경우, 액정 분자들(302)의 장축은 대체로 배향막(130, 230) 표면에(또는 접촉하고 있는 표면에) 대해 수직한 방향으로 배열될 수 있다. 또는 액정층(300)의 두께 방향에 대해서 선경사(pretilt angle)를 가지도록 배치할 수도 있다.
이하, 구체적으로 제1 패널(100) 및 제2 패턴(200)을 구분하여 설명한다.
먼저, 제1 패널(100)은 제1 기판(110), 제1 스위칭 소자(QH), 제2 스위칭 소자(QL), 및 제3 스위칭 소자(Qc), 스위칭 소자들(QH, QL, Qc)과 전기적으로 연결된 게이트 라인(121), 분압 기준선(131), 데이터 라인(171) 및 화소 전극(191)을 포함할 수 있다. 화소 전극(191)은 제1 부화소 전극(191H)과 제2 부화소 전극(191L)을 포함한다.
분압 기준선(131)은 제1 유지 전극선(135, 136), 그리고 기준 전극(137)을 포함할 수 있다. 제1 유지 전극선(135, 136)은 도면에서 분압 기준선(131)에 연결되어 있지는 않으나, 제2 부화소 전극(191L)과 중첩하는 제2 유지 전극(138, 139)이 배치되어 있다.
제1 패널(100)은 제1 기판(110) 상에 복수의 게이트 라인(gate line, 121), 분압 기준선(131), 복수의 유지 전극선(135, 136, 138, 139)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다. 먼저, 제1 기판(110)은 소다석회유리(soda lime glass) 또는 보로 실리케이트 유리 등의 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다.
게이트 라인(121) 및 분압 기준선(131)은 일 방향, 예를 들면, 가로 방향으로 배치될 수 있고, 게이트 신호를 전달할 수 있다. 상기한 게이트 라인(121)은 제1 부화소 전극(191H)과 제2 부화소 전극(191L) 사이에 위치한 게이트 라인(121)에서 일부가 돌출 배치된 제1 게이트 전극(124H), 제2 게이트 전극(124L)을 포함하고, 게이트 라인(121)은 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 게이트 전극(124H) 및 제2 게이트 전극(124L)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룰 수 있다.
본 실시예 이외에는 게이트 라인(121)과 다른 감압 게이트 라인을 각각 배치할 수도 있다.
분압 기준선(131)은 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달할 수 있다. 분압 기준선(131)은 제1 유지 전극(135, 136)을 포함하고, 아래로 확장된 제2 유지 전극(138, 139)을 포함할 수 있다.
구체적으로 제1 유지 전극(135, 136) 중에서 제1 세로 유지 전극(135)은 상부에 형성된 제1 화소 전극(191H)의 세로 가장자리를 따라 형성되며, 제2 유지 전극(138, 139) 중 제2 세로 유지 전극(138)는 제2 화소 전극(191L)의 세로 가장자리를 따라 형성될 수 있다. 한편, 제2 가로 유지 전극부(139)는 제2 화소 전극(191L)의 가로 가장자리와 제1 화소 전극(191H)의 가로 가장자리 사이에 위치하며, 두 가로 가장자리를 따라서 각각 제1, 2 가로 유지 전극부(136, 139)가 형성될 수 있다.
결과적으로 제1 세로 유지 전극(135)와 제1 가로 유지 전극(136)는 제1 화소 전극(191H)의 가장 자리를 따라 형성되어, 제1 화소 전극(191H)과 적어도 일부 중첩하며, 제2 세로 유지 전극(138)와 제2 가로 유지 전극(139)는 제2 화소 전극(191L)의 가장 자리를 따라 형성되어, 제2 화소 전극(191l)과 적어도 일부 중첩하고 있다.
도 1에서 상부에 위치하고 있는 제1 가로 유지 전극(136)와 하부에 위치하고 있는 제2 가로 유지 전극(139)가 서로 분리되어 있는 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는 인접하는 상하의 화소(PX)에 형성되어 있는 상기 두 가로 유지 전극(136, 139)와 서로 전기적으로 연결되어 링(ring) 형상으로 하나의 화소에 속하는 부화소 전극들(191H, 191L)을 각각 둘러싸고 있다.
게이트 라인(121), 분압 기준선(131) 및 유지 전극선들(135, 136, 138, 139)은 동일한 물질을 포함하고 동일한 층 위에 형성될 수 있다. 게이트 라인(121), 분압 기준선(131) 및 유지 전극선들(135, 136, 138, 139)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 게이트 라인(121), 분압 기준선(131) 및 유지 전극선들(135, 136, 138, 139)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 라인(121)의 신호지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al) 계열 금속, 은(Ag) 계열 금속, 구리(Cu) 계열 금속 등으로 이루어질 수 있다.
게이트 라인(121), 분압 기준선(131) 및 유지 전극선들(135, 136, 138, 139)이 배치된 제1 기판(110)의 전면(whole surface)에 게이트 절연막(115)이 배치될 수 있다. 게이트 절연막(115)은 산화 규소(SiOx) 또는 질화 규소(SiNx) 등으로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(115) 상에는 반도체층(154H, 154L, 154c)이 배치될 수 있다. 반도체층(154H, 154L, 154c)은 게이트 전극(124H, 124L, 124C)과 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 여기서 반도체층(154H, 154L, 154c)은 비정질 실리콘(a-silicon), 다결정 실리콘(poly-silicon), 산화 아연(ZnO) 등을 포함하는 산화물 반도체로 형성될 수 있다.
반도체층(154H, 154L, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(ohmic contact, 163H, 165H, 163L, 165L, 163c, 165c)가 형성될 수 있다. 제1 반도체층(154H) 상에 배치되는 제1 저항성 접촉 부재(163H)와 같이, 각각의 영역에 저항성 접촉 부재(ohmic contact, 163H, 165H, 163L, 165L, 163c, 165c)가 배치될 수 있다.
저항성 접촉 부재(163H, 165H, 163L, 165L, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(115) 위에는 제1 소스 전극(173H) 및 제2 소스 전극(173L)를 포함하는 복수의 데이터 라인(171), 제1 드레인 전극(175H), 제2 드레인 전극(175L), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다. 상기한 데이터 도전체 및 그 아래에 위치되어 있는 반도체 및 저항성 접촉 부재는 하나의 마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다. 또한, 데이터 라인(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
반도체층(154H, 154L, 154c) 위에는 데이터 도전층이 배치된다. 데이터 도전층은 게이트 라인(121)을 교차하도록 가로질러 세로 방향으로 뻗어 있는 데이터 라인(171)을 포함할 수 있다.
데이터 라인(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트 라인(121) 및 분압 기준선(131)과 교차할 수 있다. 각 데이터 라인(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 포함할 수 있다.
데이터 라인(171)에 연결된 제1 소스 전극(173H) 및 제2 소스 전극(173L), 제1 소스 전극(173L)과 마주보고 이격되어 형성된 제1 드레인 전극(175H), 제2 소스 전극(173L)과 마주보고 이격되어 형성된 제2 드레인 전극(175L), 제2 드레인 전극(175L)과 전기적으로 연결된 제3 소스 전극(173C), 제3 소스 전극(173C)과 마주보고 이격되어 형성된 제3 드레인 전극(175C)를 포함할 수 있다.
제1 드레인 전극(175H) 및 제2 드레인 전극(175L)의 끝 부분은 제1 소스 전극(173H) 및 제2 소스 전극(173L)으로 일부가 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 부분은 기준 전극 (137)과 중첩하여 제3 접촉 구멍(185c)에 연결되며, 끝 부분은 제3 소스 전극(173c)으로 일부 둘러싸여 있다.
반도체층(154H, 154L, 154c)은 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(164H, 164L, 164c)와 실질적으로 동일한 평면 모양을 배치될 수 있다. 즉, 반도체층(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.
상기한 데이터 라인(171)은 전술한 바와 같이, 반도체층(154H, 154L, 154c)과 직접 접촉하여 오믹 컨택(Ohmic contact)을 형성할 수 있다. 데이터 라인(171)은 반도체층(154H, 154L, 154c)과 오믹 컨택 역할을 수행하도록 저저항 물질로 이루어진 단일층일 수 있다. 예를 들어 데이터 라인(171)은 Cu, Al, 또는 Ag로 이루어질 수 있다.
다만, 반도체층(154h, 154l, 154c)과 오믹 컨택 특성을 향상시키기 위해 데이터 라인(171)은 Ni, Co, Ti, Ag, Cu, Mo, Al, Be, Nb, Au, Fe, Se, 또는 Ta 등으로 이루어진 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 Ta/Al, Ta/Al, Ni/Al, Co/Al, Mo(Mo 합금)/Cu, Mo(Mo 합금)/Cu, Ti(Ti 합금)/Cu, TiN(TiN 합금)/Cu, Ta(Ta 합금)/Cu, TiOx/Cu 등과 같은 이중막 또는 Ti/Al/Ti, Ta/Al/Ta, Ti/Al/TiN, Ta/Al/TaN, Ni/Al/Ni, Co/Al/Co 등과 같은 삼중막을 들 수 있다.
이와 같이, 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 반도체층(154H/154L/154c)에 형성될 수 있다.
데이터 도전체(171, 175H, 175L, 175c) 및 노출된 반도체층(154H, 154L, 154c) 상에는 보호막(180)이 배치될 수 있다. 보호막(180)은 무기막 또는 유기막으로 형성될 수 있다. 또는 반도체층(154H, 154L, 154c)을 보호하기 위하여 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다. 또는 하부에 무기막, 상기 무기막 상에 유기막, 상기 유기막 상에 또 다른 무기막의 3중막으로 형성할 수도 있다. 여기서 보호막(180)에 사용되는 유기막은 색필터(컬러 필터)가 사용될 수도 있다.
구체적인 예를 들어 데이터 도전체(171, 175H, 175L, 175c) 및 노출된 반도체(154H, 154L, 154c) 부분 상에는 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연물로 만들어질 수 있는 하부 보호막(180p)이 배치될 수 있다.
하부 보호막(180p) 상에는 보호막으로 유기막을 사용할 수 있다. 여기서 유기막으로 색필터(1800)를 사용할 수 있다. 색필터(1800)는 이웃하는 데이터 라인(171) 사이를 따라서 세로 방향으로 길게 뻗어 형성되어 있으며, 각 색필터(1800)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있으며, 각 색필터(1800)는 데이터 라인(171)의 위에서 서로 중첩되어 배치될 수 있다.
색필터(1800) 및 개구부에 의하여 노출된 하부 보호막(180p) 위에는 상부 보호막(180q)이 배치될 수 있다. 상부 보호막(180q)은 색필터(1800)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터(1800)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(300)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지할 수 있다. 상기한 상부 보호막(180q)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연물 또는, 유기 물질로 만들어질 수 있다.
하부 보호막(180p), 색필터(1800) 및 상부 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175H)의 끝 부분과 제2 드레인 전극(175L)의 끝 부분을 각각 노출시키는 제1 접촉 구멍(185H) 및 제2 접촉 구멍(185L)이 배치될 수 있다.
상부 보호막(180q) 상에는 복수의 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 제1 접촉 구멍(185H) 및 제2 접촉 구멍(185L)을 통해 제1 드레인 전극(175H)과 제2 드레인 전극(175L)에 연결될 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전체로 이루어질 수 있다. 데이터 전압이 인가된 제1 드레인 전극(175H)과 제2 드레인 전극(175L)을 통해 전달된 전압으로 화소 전극(191)은 제2 패널(200)에 배치된 공통 전극(270)으로 전계를 생성함으로써 제1 패널(100)과 제2 패널(200) 사이에 배치된 액정층(300)의 액정 분자(302)들을 회전시킬 수 있다.
화소 전극(191)은 게이트 신호에 의해 제어되는 박막 트랜지스터(Q)들을 통해 데이터 전압을 인가 받을 수 있다. 다시 말해 도 1에서와 같이 배치된 제1 부화소 전극(191H) 및 제2 부화소 전극(191L)은 제1 접촉 구멍(185H) 및 제2 접촉 구멍(185L)을 통하여 각기 제1 드레인 전극(175H) 또는 제2 드레인 전극(175L)과 연결되어 있으며 제1 드레인 전극(175H) 및 제2 드레인 전극(175L)으로부터 데이터 전압을 인가 받을 수 있다.
화소 전극(191)은 각 게이트 라인(121)과 데이터 라인(171)에 의해 정의되는 화소(PX)에 각각 배치될 수 있다.
화소 전극(191)은 게이트 라인(121)을 사이에 두고 서로 분리되어, 화소 영역의 위와 아래에 배치되어 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191H)과 제2 부화소 전극(191L)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 하나의 화소(PX)에 제1 부화소 전극(191H) 및 제2 부화소 전극(191L)을 배치시킴으로써 시야각을 개선할 수 있다. 화소 전극(191)에 대해서는 도 4와 함께 추후에 더욱 상세히 설명하기로 한다.
한편, 제2 패널(200)은 제1 기판(110)을 마주보고 위치하는 제2 기판(210), 공통 전극(270)을 포함한다. 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 기판(210) 상에 공통 전극(270)을 배치할 수 있다.
먼저 상기 차광 부재(330), 색필터(1800)의 경우는 제1 패널(100) 상에 배치할 수 있기 때문에 제2 패널(200)에 선택적으로 배치시킬 수 있다. 제2 기판(210) 상에 선택적으로 차광 부재(light blocking member), 색필터, 오버 코트막(overcoat), 제2 배향막을 배치시킬 수도 있다. 본 실시예에서는 색필터와 차광부재를 제1 패널(100) 상에 배치한 실시예를 전술하였다.
이와 같이, 색필터(1800)와 차광부재(330)를 제1 기판(110) 상에 배치시킴으로써 커브드 표시장치 등에 사용할 때 배선들 오정렬(misalign) 등의 문제점이 방지할 수 있고, 제2 배향막과 같이 배향 방향을 결정시키는 경우, 액정 배향의 오정렬(misalign) 등을 발생되는 전경선 문제들을 방지할 수 있는 효과가 있다.
제2 기판(210) 상에 선택적으로 차광 부재(light blocking member), 색필터, 오버 코트막(overcoat), 제2 배향막을 배치시키는 경우에 배치관계를 간략히 설명하면, 제2 기판(210) 상에 복수의 색상의 색필터를 배치시키고 복수의 색필터 경계부에 차광부재를 배치시킬 수 있다. 상기 색필터는 특정 파장의 색을 투과하는 필터 역할을 하고, 상기 차광 부재는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아줄 수 있고 상기 색필터의 혼색을 방지해 줄 수 있다.
또한 제2 패널(200) 상에는 오버코트막 및 제2 배향막이 선택적으로 배치될 수 있다. 상기 오버 코트막는 색필터 및 차광부재가 배치된 제2 기판 전면에 배치될 수 있다. 그리고 상기 오버 코트막은 절연 물질로 만들어질 수 있으며, 평탄면을 제공할 수 있다. 상기 오버 코트막은 생략될 수 있다.
상기한 오버 코트막 상에 공통 전극(270)이 배치될 수 있다. 그리고 공통 전극(270) 상에는 제2 배향막을 배치시킬 수 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다. 상기 제2 배향막은 생략될 수 있다. 그리고 공통 전극(270)은 제2 기판 상에 통전극으로 배치될 수 있다.
상기와 같이 형성된 액정 표시 장치(1)의 구동을 살펴보기 위해 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)의 한 화소(PX)는 박막 트랜지스터로 형성될 수 있는 제1 스위칭 소자(QH), 제2 스위칭 소자(QL) 및 제3 스위칭 소자(Qc)와 액정층(300)으로 이루어진 유전체로 형성될 수 있는 제1 액정 축전기(C1) 및 제2 액정 축전기(C2)를 포함할 수 있다.
제1 스위칭 소자(QH) 및 제2 스위칭 소자(QL)의 소스들, 즉 입력 단자들은 데이터 라인(DL)에 접속되어 있고, 그들의 게이트들, 즉 제어 단자들은 게이트 라인(GL)에 접속되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)의 게이트, 즉 제어 단자는 게이트 라인(GL)과 접속되어 있다.
제2 스위칭 소자(QL)의 드레인과 제3 스위칭 소자(Qc)의 소스의 접속점(CP)은 제2 액정 축전기(C2)의 제2 부화소 전극(191L)과 연결되고, 제1 스위칭 소자(QH)의 드레인, 즉 출력 단자는 제1 액정 축전기(C1)의 제1 부화소 전극(191H)과 연결될 수 있다. 제1 및 제2 액정 축전기(C1, C2)들의 타단들은 공통 전극(270)과 연결될 수 있다. 제3 스위칭 소자(Qc)의 드레인 즉, 출력 단자는 유지 전극선(131)에 연결되어 있다. 제2 부화소 전극(191L)은 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압 기준선(RL)에 전기적으로 연결되어 있다.
게이트 라인(GL)에 게이트 온 신호(Von)가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(QH), 제2 스위칭 소자(QL), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온 될 수 있다. 그러므로 데이터 라인(DL)에 인가된 데이터 전압은 턴-온된 제1 스위칭 소자(QH)를 통해 제1 부화소 전극(191H)에 인가된다. 한편, 제2 부화소 전극(191L)에 인가되는 전압은 제2 스위칭 소자(QL)와 직렬 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압될 수 있다. 따라서, 제2 부화소 전극(191L)에 인가되는 전압은 제1 부화소 전극(191H)에 인가되는 전압보다 더 작게 될 수 있다.
결국, 제1 액정 축전기(C1)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(C2)에 충전된 전압은 상이할 수 있다. 제1 액정 축전기(C1)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(C2)에 충전된 전압이 서로 다르므로 제1 부화소(PXH)와 제2 부화소(PXL)에서 액정 분자들의 경사 각도들이 서로 다르게 되고, 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라질 수 있다.
따라서, 제1 액정 축전기(C1)에 충전되는 전압과 제2 액정 축전기(C2)의 충전되는 전압을 적절히 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있고, 이에 따라 액정 표시 장치(1)의 측면 시인성을 개선할 수 있다.
도시한 실시예에서는 제1 액정 축전기(C1)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(C2)에 충전된 전압을 다르게 하기 위하여, 제2 액정 축전기(C2)와 분압 기준선(RL)에 연결된 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하였지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제2 액정 축전기(C2)를 감압(step-down) 축전기에 연결할 수도 있다.
구체적으로, 감압 게이트 라인에 연결된 제1 단자, 제2 액정 축전기(C2)에 연결된 제2 단자, 그리고 감압 축전기에 연결된 제3 단자를 포함하는 제3 스위칭 소자를 포함하여, 제2 액정 축전기(C2)에 충전된 전하량의 일부를 감압 축전기에 충전되도록 하여, 제1 액정 축전기(C1)와 제2 액정 축전기(C2) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제1 액정 축전기(C1)와 제2 액정 축전기(C2)가 각기 서로 다른 데이터 라인에 연결되어, 서로 다른 데이터 전압을 인가받도록 함으로써, 제1 액정 축전기(C1)와 제2 액정 축전기(C2) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 이외에, 다른 여러 가지 방법에 의하여, 제1 액정 축전기(C1)와 제2 액정 축전기(C2) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다.
화소 전극(191)을 구체적으로 설명하기 위해 도 4를 참조하면, 화소(PX)는 대략 직사각형 형상일 수 있고, 화소 전극(191)은 화소(PX)에 대응하여 화소(PX)를 커버하도록 배치될 수 있고, 공통 전극(270)은 제2 패널(200) 전체에 일체로 배치될 수 있다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전위차를 주어 액정층(300)에 전기장를 생성시키면, 액정 분자(302)는 그 장축이 전기장에 수직한 방향으로 배열될 수 있다. 상기한 액정 분자(302)가 기울어진 정도에 따라 액정층(300)에 입사광의 편광의 변화 정도가 달라질 수 있으며, 이러한 편광의 변화는 제1, 2 편광판(140, 240)에 의하여 투과율 변화로 나타나며 이를 통하여 액정 표시 장치(1)는 영상을 표시할 수 있다.
또한, 영상을 표시하는 액정 표시 장치(1)의 시야각을 개선하기 위해서 화소 전극(191)과 공통 전극(270)에 패턴을 형성하여 복수의 도메인을 형성할 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 화소(PX)는 하나의 화소 전극(191)과 대응하는 공통 전극(270)을 포함할 수 있다. 여기서 상기와 같이, 화소 전극(191)을 패턴화시킴으로써 하나의 화소(PX)에는 서로 다른 평균 액정 방위각(zenith, Azimuthal)을 갖는 액정 분자(302)가 서로 다른 방향을 갖는 복수의 도메인으로 분할될 수 있다. 이하, 평균 액정 방위각을 갖는 액정 분자(302)들은 평균 액정 방위각(310)으로 줄여 칭한다.
이와 같이, 서로 다른 방향을 갖는 복수의 도메인으로 분할되는 화소(PX)의 영역에는 화소 전극(191) 및 돌기부(198H, 198L)가 배치될 수 있다. 그리고 화소 전극(191)은 전술한 바와 같이 제1 부화소 전극(191H)과 제2 부화소 전극(191L)을 포함할 수 있다. 이하, 용이한 설명을 위해 제1 부화소 전극(191H)과 제2 부화소 전극(191L)에 각각 배치되는 돌기부(198H, 198L)는 돌기부(198), 외곽 묶음 전극(193H, 193L)은 외곽 묶음 전극(193)으로 명칭한다.
돌기부(198)는 화소(PX)의 영역의 가장 자리를 따라 배치될 수 있다. 화소(PX)의 영역에는 돌기부(198)에 대해 평행한 방향으로 배치되는 외곽 묶음 전극(193)이 배치될 수 있다. 외? 묶음 전극(193)은 돌기부(198)에 접촉되어 배치되거나 또는, 외? 묶음 전극(193)의 일부분은 돌기부(198)에 오버레이(over-lay)되어 배치될 수 있다. 또는 돌기부(198) 상에 외? 묶음 전극(193)의 일부분이 오버레이(over-lay)되어 배치될 수 있다.
여기서 돌기부(198) 및 외곽 묶음 전극(193)은, 화소(PX)가 직사각 형상으로 형성되는 경우를 예를 들면, 적어도 어느 하나의 변에만 배치될 수도 있다. 즉, 돌기부(198) 및 외곽 묶음 전극(193)은 적어도 어느 하나의 화소(PX)의 일측 변에 가장 자리를 일체로 형성할 수 있다. 또한, 돌기부(198) 및 외곽 묶음 전극(193)은 가장 자리 일부분을 일체로 형성되도록 할 수 있다.
돌기부(198) 및 외곽 묶음 전극(193)은 복수의 도메인(Da, Db, Dc, Dd) 중에 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 외곽 묶음 전극(193)이 제1 내지 4 도메인(Da, Db, Dc, Dd)에 각각 가로/세로 줄기부(192a, 192b)에 평행하게 배치된 것을 도시하였으나 이에 한정하는 것은 아니다.
돌기부(198) 및 외곽 묶음 전극(193)의 폭은 7 um 내지 9 um 범위로 배치시킬 수 있다. 그리고 돌기부(198)의 폭은 3 um 내지 5 um 범위로 배치시킬 수 있다.
돌기부(198) 및 외곽 묶음 전극(193)은 일부가 오버레이(이하 “중첩”)되도록 배치시킬 수 있다. 돌기부(198) 및 외곽 묶음 전극(193)의 정렬(align)을 위해서 일부가 중첩되는 영역이 발생할 수 있다. 그러나, 돌기부(198) 및 외곽 묶음 전극(193)이 중첩되는 부분이 적으면 적을수록 외곽 묶음 전극(193)이 노출되는 면적이 증가함으로 투과율 또한 향상될 수 있다.
또한 돌기부(198)의 높이는 0.5 um 내지 2 um 범위로 배치시킬 수 있다. 돌기부(198)의 높이가 너무 높게 형성되면 액정층(300)의 셀갭과 겹치게 되어 스페이서(spacer)와 동일해질 수 있다. 그래서, 돌기부(198)가 상기 스페이서와 유사한 높이가 되어 주변의 액정의 유동이 원할하지 않아 돌기부(198) 주변으로 암점 불량이 발생할 수 있다. 또한, 돌기부(198)의 높이가 너무 낮은 경우는, 돌기부(198)의 표면 단차로 인해 발생되는 액정의 선경사(pretilt) 각 형성이 곤란해질 수 있다. 따라서, 돌기부(193)의 높이는 0.5 um 내지 2 um 범위로 배치시킬 수 있다.
한편, 화소 전극(191)은 도시된 바와 같이, 화소(PX)의 가장 자리를 따라 배치되어 외곽 묶음 전극(193)과, 외곽 묶음 전극(193)에 연결되며 화소(PX)를 복수의 도메인으로 분할하는 가로 줄기부(192a) 및 세로 줄기부(192b)를 포함한다. 여기서 가로 줄기부(192a) 및 세로 줄기부(192b)로 분할된 복수의 도메인 상에는 가로 줄기부(192a) 및 세로 줄기부(192b)에 연장 배치되는 미세 가지부(194)를 포함한다. 미세 가지부(194)는 각 도메인에 각각 배치되는 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)들을 포함한다.
그리고, 화소(PX)에는 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)들을 사이에 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)을 일부 제거시켜 화소 전극(191) 하부에 배치되는 보호막(180)을 포함하는 절연막을 노출시켜 슬릿 패턴(195)들이 배치될 수 있다.
용이한 설명을 위해 하나의 도메인 즉, 제1 도메인(Da)을 대표적으로 설명하면, 슬릿 패턴(195)은 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d) 각각을 이격시킬 수 있는 제1 슬릿 패턴(195a), 세로 줄기부(192b)에 접하고 가로 줄기부(192a)에 평행한 방향으로 배치되는 제2 슬릿 패턴(195b) 및 가로 줄기부(192a)에 접하고 세로 줄기부(192b)에 평행한 방향으로 배치되는 제3 슬릿 패턴(195c)을 포함할 수 있다. 여기서 제2 슬릿 패턴(195b) 및 제3 슬릿 패턴(195c)은 서로 연결된다. 그리고 제1, 2, 3 슬릿 패턴(195a, 195b, 195c)들은 서로 동일한 폭으로 배치될 수 있다.
제2 슬릿 패턴(195b)은 외곽 묶음 전극(193)의 오른쪽 영역과 제1 가지 전극(194a)의 끝단부 사이에 배치되어 외곽 묶음 전극(193)과 제1 가지 전극(194a)의 끝단부를 이격시킬 수 있다. 다시 말해, 제2 슬릿 패턴(195b)은 제1 가지 전극(194a)의 상부 끝단부를 따라 배치될 수 있다.
제3 슬릿 패턴(195c)은 외곽 묶음 전극(193)의 상부 영역과 제1 가지 전극(194a)의 끝단부 사이에 배치되어 외곽 묶음 전극(193)과 제1 가지 전극(194a)의 끝단부를 이격시킬 수 있다. 다시 말해, 제3 슬릿 패턴(195c)은 제1 가지 전극(194a)의 오른쪽 끝단부를 따라 배치될 수 있다.
따라서 제2, 3 슬릿 패턴(195b, 195c)의 배치로 인해, 적어도 하나의 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)들의 일 끝단부는 줄기부(192)에 접촉하여 배치되고, 적어도 하나의 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)들의 타 끝단부는 제2, 3 슬릿 패턴(195b, 195c)까지 접촉 배치될 수 있다. 그리고, 제2 내지 4 도메인(Db, Dc, Dd) 또한 동일한 구조로 제1 내지 3 슬릿 패턴(195a, 195b, 195c)이 배치될 수 있다.
이와 같이, 하나의 화소(PX)에는 돌기부(198) 및 화소 전극(191)이 배치될 수 있으며, 돌기부(198)는 상기한 화소 전극(191)의 가장 자리를 둘러쌓게 배치될 수 있다. 그리고 화소 전극(191)은 돌기부(198)에 접촉 배치되고 돌기부(198)에 대해 평행한 방향으로 배치되는 외곽 묶음 전극(193)과, 외곽 묶음 전극(193)과 연결되고 화소(PX)를 복수의 도메인으로 분할하는 가로/세로 줄기부(192a, 192b)와, 가로/세로 줄기부(192a, 192b)에 연장되어 외곽 묶음 전극(193)과 연결되는 미세 가지부(194)가 일체형으로 이루어져 있다. 따라서 일체형으로 이루어진 외곽 묶음 전극(193), 가로/세로 줄기부(192a, 192b) 및 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)들은 동일한 전압을 인가 받을 수 있다. 게다가 동일한 전압을 인가 받으면서도 가로/세로 줄기부(192a, 192b)에 의해 복수의 도메인을 형성할 수 있다.
따라서 화소(PX)는 화소 전극(191)의 가로 줄기부(192a)와 세로 줄기부(192b)를 경계로 하는 네 개의 도메인들 즉, 제1 내지 제4 도메인(Da, Db, Dc, Dd)들을 포함할 수 있다. 줄기부(192)의 폭은 기본적으로 2 ㎛ 내지 약 5 ㎛일 수 있으며, 경우에 따라 액정 제어력을 향상시키기 위해 줄기부(192)의 폭을 조절하여 배치할 수 있다.
다시 말해, 줄기부(192)가 배치된 영역에서는 액정 분자(302)가 눕지 않아 개구율이 저감될 수 있다. 줄기부(192)의 폭이 크게 형성된 경우, 제1 내지 제4 도메인들(Da, Db, Dc, Dd) 간의 경계에서 프린지 필드가 커져 개구율 및 투과율이 감소할 수 있으므로 줄기부(192)의 폭을 조절하여 화소(PX)의 투과율이 감소되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 가로/세로 줄기부(192a, 192b)의 교차 영역에는 도 4와 다르게 교차 영역의 전극 면적을 조절하여 배치할 수도 있다.
이러한 제1 내지 4 도메인들(Da-Dd)은 화소 전극(191)의 가로/세로 절개부(192a, 192b)에 의해서 화소(PX)를 분할시킬 수 있다. 그리고 가로/세로 줄기부(192)의 각 줄기에서 연장된 미세 가지부(194)가 화소(PX)에 배치될 수 있다. 미세 가지부(194)는 제1 내지 4 도메인들(Da-Dd)에 각각 배치된 복수의 제1 내지 제4 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)를 포함할 수 있다. 이하, 제1 내지 제4 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)는 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)으로 통칭한다.
미세 가지부(194) 중 제1 미세 가지 전극(194a)은 제1 도메인(Da)에 배치되어 가로/세로 줄기부(192a, 192b)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제2 미세 가지 전극(194b)은 제2 도메인(Db)에 배치되어 가로/세로 줄기부(192a, 192b)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗도록 배치될 수 있다. 또한 제3 미세 가지부(194c)는 제3 도메인(Dc)에 배치되어 가로/세로 줄기부(192a, 192b)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 제4 미세 가지부(194d)는 제4 도메인(Dd)에 배치되어 가로/세로 줄기부(192a, 192b)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗도록 배치될 수 있다.
제1 및 제2 미세 가지 전극(194a, 194b)는 가로 절개부(283)와 각각 대략 45° 또는 135°의 각도로 배치될 수 있다. 또한, 제3 및 제4 미세 가지부(194c, 194d)는 가로 절개부(283)와 대략 225° 또는 315°의 각도로 배치될 수 있다. 그리고 이웃하는 두 도메인(Da-Dd)의 가지 전극(194a-194d)들은 서로 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
다시 말해, 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)은 편광판(140, 240)의 편광축에 대해서 제1 도메인(Da)을 예를 들면, 가지 전극(194a의 신장 방향이 30°내지 60° 범위로 배치될 수 있다.
이와 같이, 가로/세로 줄기부(192a, 192b) 중 어느 하나의 줄기에서 미세 가지부(194)가 확장된 경우, 액정 제어력이 향상되면서 텍스쳐(texture)가 감소함은 물론 투과율가 향상될 수 있다. 여기서 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)은 각 도메인에서 각 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)서로 대칭되도록 배치될 수도 있다. 즉, 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 끝단부와 인접한 화소(PX)의 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 끝단부가 대응되도록 배치시킬 수 있다.
또는, 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d) 비대칭적으로 연장 배치될 수도 있다. 즉, 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 끝단부와 인접한 화소(PX)의 슬릿 패턴(195)이 대응되도록 배치시킬 수 있다. 여기서, 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d) 비대칭적으로 연장 배치된 경우에는 효과적으로 액정 제어력 등의 성능이 향상될 수 있다. 즉, 도메인과 인접한 도메인에 배치되는 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)과 슬릿 패턴(195)은 서로 엇갈려 배치될 수 있다.
이와 같이, 화소(PX)의 가장 자리 영역에 돌기부(198)를 배치시키고, 돌기부(198)에 평행한 방향으로 배치되는 외곽 묶음 전극(193)과, 외곽 묶음 전극(193)에 연결되어 화소(PX)를 복수의 도메인으로 분할시키는 가로/세로 줄기부(192a, 192b)와, 가로/세로 줄기부(192a, 192b)의 교차영역에서 대해 대각 방향으로 연장 배치되는 미세 가지부(194)를 구비하는 화소 전극(191)을 화소(PX)에 배치시킴으로써 최대 투과율이 형성될 수 있는 평균 액정 방위각(310)을 갖는 액정 분자(302)를 형성할 수 있다.
여기서 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들(302)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 형성할 수 있다. 전기장의 수평 성분은 액정 분자(302)를 거동시켜 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 배열시킬 수 있다. 따라서 도 1 내지 4에 설명한 바와 같이, 액정 분자(302)들은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어질 수 있다. 한 화소 전극(191)은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 도메인(Da-Dd)을 포함하므로 액정 분자(302)가 기울어지는 방향은 대략 네 방향이 되며 액정 분자(302)의 배향 방향이 다른 네 개의 도메인(Da-Dd)이 하나의 부화소에 형성될 수 있다.
그리고 도메인의 가장 자리에 불규칙하게 배열된 액정 분자(302)를 제2, 3 슬릿 패턴(195b, 195c), 돌기부(198) 및 외곽 묶음 전극(193)을 통해 평균 액정 방위각(310)과 유사한 방향으로 액정 분자(302)를 배열시킬 수 있다.
가지 전극(194a-194d), 슬릿 패턴(195)의 폭은 동일한 폭으로 배치될 수 있다. 또한 외곽 묶음 전극(193)은 가지 전극(194a-194d)의 폭과 동일한 폭으로 배치될 수 있다. 여기서 외곽 묶음 전극(193)의 폭은 1 um 내지 5 um 범위로 배치될 수 있다. 구체적으로 외곽 묶음 전극(193)의 폭은 2 um 내지 4 um 범위로 배치될 수 있다.
이와 같이, 가지 전극(194a-194d) 간의 전계의 힘, 외곽 묶음 전극(193)과 가지 전극(194a-194d) 간의 폭이 유사하게 배치되어 전계의 힘이 유사하게 형성될 수 있다. 따라서 액정 분자(302)가 어느 하나의 방향으로 치우치는 것을 방지할 수 있다.
가지 전극(194a-194d)과 제1 슬릿 패턴(195a)의 피치(Pitch)는 4um 내지 8um 범위로 배치시킬 수 있다. 보다 구체적으로 가지 전극(194a-194d)과 제1 슬릿 패턴(195a)의 피치(Pitch)는 5um 내지 7um 범위로 배치시킬 수 있다. 또한, 제2, 3 슬릿 패턴(195b, 195c)과 외곽 묶음 전극(193)의 폭은 4um 내지 8um 범위로 배치시킬 수 있으며 보다 구체적으로 5um 내지 7um 범위로 배치시킬 수 있다.
또한, 가지 전극(194a-194d)의 길이는 즉, 줄기부(192)의 교차영역에서 화소(PX)의 모서리 영역까지 배치된 가지 전극(194a-194d)의 길이는 액정 제어 가능한 거리로 25 um 내지 30um 범위로 배치시킬 수 있다. 구체적으로 가지 전극(194a-194d)의 끝단에 접촉되는 모서리 영역까지 거리는 26 um 내지 28um 범위로 배치시킬 수 있다.
한편, 상기와 같이 형성된 각 도메인(Da, Db, Dc, Dd) 내에서 액정 분자(302)들의 배열 방향을 평균한 배열 방향을 가지는 액정 분자(302)를 평균 액정 방위각(310)으로 가정한다면, 이 평균 액정 방위각(310)은 전기장 하에서 해당 도메인(Da, Db, Dc, Dd)의 전계에 의한 벡터 및 액정 충돌에 의한 벡터의 합으로 이루어진 방향으로 누울 수 있다. 즉, 액정 분자(302)는 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 연장 방향에 유사한 방위각을 형성할 수 있다. 각 도메인(Da, Db, Dc, Dd)에서 액정 분자들(302)은 평면도에서 볼 때 화살표(a, b, c, d)로 나타낸 방향의 평균 액정 방위각(310)을 가지도록 배향될 수 있다.
구체적으로 액정 분자(302)는 화소 전극(191)의 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 가장자리가 만나는 네 개의 부분으로부터 가로/세로 줄기부(192a, 192b)의 가운데 부분을 향하는 방향과 거의 평행한 방향으로 배치될 수 있다. 따라서 액정 분자(302)는 각 도메인(Da, Db, Dc, Dd)에서 전계의 영향에 따른 액정 분자(302)의 방향자의 배열이 가지 전극(194a-194d)의 연장 형성된 방향에 유사하게 이루어지게 되고, 전기장 생성 전극의 각 영역 내에서 액정 분자(302)들이 기울어지는 방향은 총 네 방향이 될 수 있다.
이와 같이, 액정 분자들(302)은 각 도메인(Da, Db, Dc, Dd) 내에서 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 연장 방향에 유사한 방향으로 평균 액정 방위각(310)이 형성될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에서 하나의 화소(PX)의 가지 전극(194a-194d)이 뻗어 나가는 길이 방향이 모두 네 방향이므로 액정 분자(310)들이 기울어지는 방향도 총 네 방향이 될 수 있다. 이와 같이 액정 분자(310)가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치(1)의 투과율 및 기준 시야각이 커질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 거동을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하나의 화소를 확대한 평면도이고, 도 7은 도 5의 II-II' 에 따른 단면도이다.
여기서 도 5 내지 도 7은 액정 표시 장치의 하나의 화소(PX)를 도시하고 있으나, 액정 표시 장치는 행과 열로 반복적으로 배열된 다수의 화소들을 포함할 수 있다. 여기서 액정의 거동을 설명하기 위해서 도 1 내지 4를 인용하여 설명하기로 하며 대표적으로 하나의 화소를 예를 들어 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(1)는 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전압을 인가함에 따라 액정 분자(302)의 거동이 달라지면서 액정의 굴절률을 변화시켜 계조를 구현할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는 우수한 다크(dark) 특성으로 높은 명암 대비비를 나타낼 수 있는 반면 음의 액정을 이용하기 때문에 액정 분자(302)의 거동에 따른 액정의 투과율이 보는 방향에 따라 큰 차이를 보일 수 있다. 즉, 액정 표시 장치(1)는 보는 방향에 따라 투과율이 상이하여 시야각에 취약할 수 있다.
이러한 액정 표시 장치(1)의 시야각을 해결하기 위해 도 1 및 도 2에 설명한 바와 같이, 제1 패널(100)과 제2 패널(200) 각각에 전극을 형성하여 액정 분자(302)의 거동 방향을 다르게 하는 복수의 도메인(multi-domain) 영역을 형성할 수 있다. 여기서 전극은 예컨데, 화소 전극(191) 또는 공통 전극(270) 등일 수 있다.
이와 같이, 복수의 도메인(Da-Dd)을 형성하여 시야각 방향에 따른 액정의 굴절률 차이를 최소화시켜 시인성을 개선할 수 있다. 그러나 복수의 도메인(Da-Dd) 구조를 이용해 시야각 방향에 따른 액정의 굴절률 차이를 최소화하였지만, 여전히 측면에서 계조 곡선이 왜곡되는 문제점이 발생할 수 있다.
이는 복수의 도메인(Da-Dd) 구조는 화소(PX)의 측부에서 전경선(disclination line)으로 인해 광효율이 낮아진다는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다. 이는 밝은 상태 및 어두운 상태 구현 시, 일부 액정 분자(302)가 편광판(140, 240)의 편광축과 일치하는 방향으로 거동하게 되어 전경선(disclination line)이 발생하기 때문이다
상기한 문제를 개선하기 위해서는 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 전극 패턴(191)을 변경해 저계조 구간(어두운 상태) 및 고계조 구간(밝은 상태)에서의 계조 곡선 왜곡을 감소시킬 수 있다. 또한, 고계조 및 저계조일 때 투과율 차이를 저감시켜 감마 곡선의 왜곡을 최소화시켜 시인성을 개선할 수 있다.
이하, 액정 분자의 거동을 구체적으로 설명한다. 그리고, 도 5 내지 도 7에서는 액정의 거동을 나타내기 위해 화소 하나를 도시하여 설명하기로 한다.
도 5에서는 화소(PX)의 양 측면 및 상/하에 외곽 묶음 전극(193)이 배치된 실시예이고, 도 6에서는 화소(PX)의 양 측면에 외곽 묶음 전극(193)이 배치된 실시예를 도시한다. 그리고 도 7에서는 액정의 거동을 나타내기 위해 화소의 가장자리 영역의 단면을 도시한다.
도 5 내지 도 7을 참조하여, 화소(PX)에서 액정 분자(302)의 거동을 설명하면, 화소 전극(191)에 데이터 전압을 인가하고 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하여 두 전기장 생성 전극 사이의 액정층(300)에 전기장을 생성할 수 있다.
액정층(300)의 액정 분자(302)들은 그 전기장에 응답하여, 공통 전극(270) 및 화소 전극(191)의 슬릿 패턴(195)에 의해 발생되는 프린지 필드(F1-F4)들이 형성될 수 있다. 이하 프린지 필드로 액정 분자(302)를 거동시켜주는 제1 방향의 수평 전계 성분을 제1 수평 전계(F1), 제2 방향의 수평 전계 성분을 제2 수평 전계(F2), 제3 방향의 수평 전계 성분을 제3 수평 전계(F3), 제4 방향의 수평 전계 성분을 제4 수평 전계(F4)로 명칭한다.
여기서 프린지 필드는 화소 전극(191)의 가장자리 두 변, 즉, 제1 도메인(Da) 및 제2 도메인(Db)의 상측으로부터 화소(PX)의 내부 방향으로 형성되는 제1 수평 전계(F1)에 의한 액정 분자(302)의 제1 방향자(301a)와, 제1 도메인(Da) 및 제4 도메인(Dd)의 우측으로부터 화소(PX)의 내부 방향으로 형성되는 제2 수평 전계(F2)에 의한 액정 분자(302)의 제2 방향자(301b)를 포함할 수 있다.
그리고, 프린지 필드는 화소 전극(191)의 가장자리 두 변, 즉, 제3 도메인(Dc) 및 제4 도메인(Db)의 하측으로부터 화소(PX)의 내부 방향으로 형성되는 제3 수평 전계(F3)에 의한 액정 분자(302)의 제3 방향자(301c)와, 제2 도메인(Db) 및 제3 도메인(Dc)의 좌측으로부터 화소(PX)의 내부 방향으로 형성되는 제4 수평 전계(F4)에 의한 액정 분자(302)의 제4 방향자(301d)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 화소(PX) 내부 방향으로 형성되는 제1, 2, 3, 4 수평 전계(F1-F4)d에 의한 액정 분자(302)의 제1-4 방향자(301a-301d)는 편광판(140, 240)의 편광축에 대략 평행하게 기울어질 수 있다. 즉, 하나의 화소(PX)에서 액정 분자(302)들이 기울어지는 방향은 총 네 방향이 될 수 있다.
보다 구체적으로 하나의 화소(PX)에서 화소 전극(191)의 가장 자리에 인접한 부분에서의 액정 분자(302)의 제1, 2 방향자(301a, 301b)는 화소 전극(191)의 가장 자리와 각기 수직을 이루게 될 수 있다. 이처럼, 하나의 화소(PX)에서 화소 전극(191)의 가장자리에 의해 생성되는 프린지 필드에 따른 액정 분자(302)의 제1 내지 4 방향자(301a, 301b, 301c, 301d)가 1차로 정해질 수 있다. 여기서 프린지 필드에 따른 액정 분자(302)의 제1 내지 4 방향자(301a, 301b, 301c, 301d)는 돌기부(198)에 의해서 화소(PX)의 내부 방향으로 액정 분자(302)를 거동시키는 힘이 형성될 수 있다.
이와 같이, 전극들에 의해 형성된 프린지 필드(F1-F4)들에 의해 편광판(140, 240)의 편광축에 대략 평행한 방향으로 1차 거동되는 액정 분자(302)는 제1 내지 4 방향자(301a, 301b, 301c, 301d)로 형성될 수 있다.
이러한 제1 내지 4 방향자(301a, 301b, 301c, 301d)로 거동된 액정 분자(302)들은 화소(PX) 내부에서 서로 만나 변형이 최소화되도록 하는 방향으로 2차로 배열될 수 있다. 여기서 제1 내지 4 방향자(301a, 301b, 301c, 301d)의 2차 배열 방향은 각 방향자가 향하는 방향의 벡터 합 방향이 될 수 있다.
따라서, 각 방향자가 향하는 방향의 벡터 합 방향으로 액정 분자(302)가 거동하는 방향은 각 도메인(Da, Db, Dc, Dd) 내에서 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 연장 방향에 유사한 방향으로 평균 액정 방위각(310)이 형성될 수 있다. 즉, 화소(PX)에 액정 분자(302)들이 각 도메인(Da, Db, Dc, Dd) 내에서 서로 다른 평균 액정 방위각(310)을 가지도록 배열될 수 있다.
또한, 상기한 제1 내지 4 방향자(301a, 301b, 301c, 301d)는 제1, 2, 3 슬릿 패턴(195a, 195b, 195c)을 사이에 배치된 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)에서도 형성될 수 있다.
구체적으로 가지 전극(194a-194d)의 변들은 전기장을 왜곡하여 가지 전극(194a-194d)의 변에 수직인 수평 성분을 만들어 내고 액정 분자(302)들의 경사 방향은 프린지 필드(F1-F4)들에 의하여 결정되는 방향으로 결정될 수 있다. 따라서 액정 분자(302)들이 처음에는 가지 전극(194a-194d)의 변에 수직인 방향으로 기울어지려 한다.
여기서 이웃하는 가지 전극(194a-194d)의 변에 의한 전기장의 수평 성분의 방향이 반대이고 가지 전극(194a-194d) 사이의 간격이 좁기 때문에 서로 반대 방향으로 기울어지려는 액정 분자(302)들이 함께 가지 전극(194a-194d)의 길이방향에 평행한 방향으로 기울어질 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에서와 같이 액정 분자(302)들은 두 단계에 걸쳐 미세 가지부(194a-194d)의 길이 방향으로 기울어질 수 있다. 게다가 액정 분자(302)를 2차로 배열시키면서 돌기부(198)을 화소(PX)의 가장 자리에 배치시켜 액정 분자(302)들이 가지 전극(194a-194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 선경사를 이루도록 하여 액정 분자(302)를 가지 전극(194a-194d)의 길이방향에 평행한 방향으로 배열시킬 수 있다.
이와 같이 액정 분자(310)들이 화소(PX)의 내부에 슬릿 패턴(195)을 배치하여 내부에서도 프린지 필드(F1-F4)들의 영향으로 제1 내지 4 방향자(301a, 301b, 301c, 301d) 방향으로 액정 분자(302)를 기울어지게 할 수 있으므로 액정 표시 장치(1)의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 액정 분자(302)의 거동으로 각 도메인(Da, Db, Dc, Dd) 내에 평균 액정 방위각(310)을 각각 상이하게 배치시킬 수 있다.
화소(PX)의 제1 도메인(Da)에서, 액정 분자(302)의 방향자의 배열은 가로 절개부(283)의 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 배치되어 a 방향의 평균 액정 방위각(310)을 형성할 수 있다.
화소(PX)의 제2 도메인(Db)에서, 액정 분자(302)의 방향자의 배열은 가로 절개부(283)의 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 배치되어 b 방향의 평균 액정 방위각(310)을 형성할 수 있다.
화소(PX)의 제3 도메인(Dc)에서, 액정 분자(302)의 방향자의 배열은 가로 절개부(283)의 왼쪽 아래 방향으로 비스듬하게 배치되어 c 방향의 평균 액정 방위각(310)을 형성할 수 있다.
화소(PX)의 제4 도메인(Dd)에서, 액정 분자(302)의 방향자의 배열은 가로 절개부(283)의 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 배치되어 d 방향의 평균 액정 방위각(310)을 형성할 수 있다.
따라서, 복수의 도메인에 배치되는 가지 전극(194a-194d)들의 길이 방향을 따라 액정의 배열 방향을 서로 다른 방향을 갖도록 제어할 수 있어 본 발명의 액정 표시 장치(1)의 측면 시인성을 개선할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 하나의 화소(PX)에 줄기부(192)의 교차 영역에 인접한 미세 가지부(194)가 배치된 영역을 제1 영역(X)으로 정의하고, 제1 영역(X)에서는 프린지 필드(F1-F4)의 힘과 액정 분자(302)들의 충돌로 인해 액정 분자(302)가 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 연장 방향에 대해 대부분 유사하게 평균 액정 방위각(310) 방향으로 형성할 수 있다.
그리고 줄기부(192)에서 이격되어 화소(PX)의 가장자리 중 상측의 변 영역을 제2 영역(Y)으로 정의하고, 화소 전극(191)의 가장자리 중 우측의 변영역을 제3 영역(Z)으로 정의한다. 도 6에서는, 화소 전극(191) 중에서 외곽 묶음 전극(193)과 돌기부(198)가 배치된 영역을 제3 영역(Z)으로 정의한다. 그리고 돌기부(198)또는 외곽 묶음 전극(193)이 배치지 않은 영역을 제2 영역(Y)으로 정의한다.
제2 영역(Y)에서는 화소(PX)의 가장자리에 형성된 돌기부(198)가 존재하지 않아 화소(PX)의 외곽 방향으로 형성되는 제5 수평 전계 성분(F5)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 제2 영역(Y)에서는 제5 수평 전계(F5) 성분으로 인해 제5 방향자(301e)가 형성될 수 있다. 따라서 제5 수평 전계(F5) 성분으로 인해 거동하는 제5 방향자(301e)는 인접한 제2 수평 전계(F2)에 의한 제2 방향자(301b)와, 제4 수평 전계(F4)에 의한 제 4 방향자(301d)에 각각 충돌하여 제2 영역(Y)에서의 액정 분자(302)는 평균 액정 방위각(310)과 다른 방위각을 갖는 액정 분자(302)가 형성될 수 있다. 상기와 같이, 액정 방위각을 갖는 액정 분자(302)를 제5 방위각 액정(310-1)이라 명칭한다.
상기와 같이, 평균 액정 방위각(310)과 다른 방위각 갖는 제5 방위각(310-1)을 갖는 액정 분자(302)로 인해 제2 영역(Y)에는 평관축에 대해 45°에서 멀어져 투과율이 저하되어 텍스쳐가 발생될 수 있다.
이와 같이, 제2 영역(Y)에서는 제2 방향자(301b)를 갖는 액정 분자(302)를 2차 거동시킬 수 있는 벡터 즉, 제1 수평 전계(F1)힘이 미미하거나, 이와 반대되는 제5 수평 전계(F5)가 형성되어 가로 줄기부(192a)에 평행하게 누운 액정 분자(302)가 형성될 수 있다. 게다가 가로 줄기부(192a) 형성된 제5 수평 전계(F5)의 성분으로 인해 예각에서 둔각으로까지 거동하는 액정 분자(302)가 형성될 수도 있다.
따라서 프린지 필드(F1-F4)로 거동하는 액정 분자(302) 중 제2 영역(Y)에 배치된 일부의 액정 분자(302)는 편광판(140, 240)의 편광축에 대해 대략 평행한 방향으로 배열되거나, 예각에서 둔각으로 배열된 제5 방위각 액정(301-1)이 배치될 수 있다.
한편, 제1, 2패널(100, 200)에 전압이 인가되었을 때, 평균 액정 방위각(310)의 방향이 편광판(140, 240)의 편광축에 대해서 45°가 되도록 설계하여야 액정 표시 장치(1)는 최대 투과율을 구현할 수 있다.
그러나 상기에 설명한 바와 같이, 화소(PX)에서 돌기부(198)가 배치되지 않은 제2 영역(Y)에서는 편광축에 대해 대략 평행한 방향으로 배열된 제5 방향자(301e)가 형성되거나, 예각에서 둔각으로 배열된 제5 방위각 액정(310-1)이 형성될 수 있다. 상기와 같이, 화소(PX)의 제2 영역(Y)에 해당하는 부분은 편광판(140, 240)의 편광축과 유사한 방향으로 누운 액정 분자(302)로 인해 액정 표시 장치(1)의 투과율이 저하될 수 있다. 즉, 제2 영역(Y)에는 액정 분자(310)의 편광판(140, 240)의 편광축과 이루는 각도가 45°에서 멀어지므로 광 투과율이 감소할 수 있다.
반면, 외곽 묶음 전극(193) 및 돌기부(198)가 배치된 제3 영역(Z)에서는 화소(PX)의 가장 자리 영역에 돌기부(198)이 배치됨에 따라 돌기부(198)에 의해 제3 영역(Z)에서의 액정 분자(302)가 선경사각이 형성될 수 있다.
다시 말해, 돌기부(198)에 의해 형성된 선경사각으로 인해 제3 영역(Z)에서 프린지 필드가 제1 수평 전계(F1)에 대해 반대 방향인 제5 수평 전계(F5)가 형성되어도 선경사에 의해 액정 분자(302)를 밀어주는 힘이 더 크게 작용하여 제3 영역(Z)에서는 평균 액정 방위각(310)에 유사한 방향으로 배열되는 액정 분자(302)를 형성할 수 있다.
따라서, 돌기부(198)는 프린지 필드보다 물리적인 선경사각을 형성하여 액정 분자(302)를 평균 액정 방위각(310)에 유사한 방향으로 배열시키는 힘을 제공할 수 있다. 또한, 제2 슬릿 패턴(195b) 및 제3 슬릿 패턴(195c)은 제5 수평 전계(F5)와 같은 방향자를 형성하는 전계를 약화시켜 제2 영역(Y)에 형성될 수 있는 제5 방향자(301e)의 형성을 최소화시킬 수 있다.
따라서, 화소(PX)의 가장자리 영역 즉 제3 영역(Z)에서는 액정 분자(302)들이 선 경사각 방향으로 배열될 수 있어 액정 분자(302)들이 각 도메인(Da-Dd) 내에서 액정 분자(302)들의 평균 배향 방향, 즉 평균 액정 방위각(310)에 상대적으로 가깝게 배열될 수 있다. 따라서, 화소(PX)의 가장자리 인 제2 영역(Y)과 같은 영역에서 발생할 수 있는 액정 분자(302)의 불규칙한 배열을 최소화시킬 수 있다.
이와 같이, 액정 표시 장치(1)는 측면에 돌기부(198)를 배치시킴으로써 편광축과 유사하게 배치된 액정 분자(302)를 평균 액정 방위각(310)으로 조절하여 제3 영역(Z)의 투과율 및 측면 시야각을 개선할 수 있다. 게다가 화소 전극(191)의 면적을 저감시켜 응답속도를 향상시킬 수 있다.
도 8 및 9는 본 발명의 실시예들에 따른 화소의 투과율을 촬상한 사진들이고, 도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예들 및 비교예들에 따른 화소의 투과율을 촬상한 사진들이고, 도 12는 본 발명의 실시예들 및 비교예들의 투과율을 도시한 그래프이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 화소(PX)의 가장 자리 영역에 돌기부(198)를 배치시킴으로써 액정 분자(302)가 화소(PX)의 가장 자리에서 화소(PX)의 내부 방향으로 선경사 각을 갖도록하여 액정 분자(302)를 불규칙하게 배열시키는 수평 전계 성분을 최소화시키고, 액정의 방위각이 평균 액정 방위각(310)을 갖도록 제어할 수 있다. 즉, 액정 분자(302)의 방위각을 결정하는 전계에 의한 벡터 및 액정 분자(302)의 충돌에 의한 벡터의 합 즉, 상기한 두 벡터 성분을 제어하여 평균 액정 방위각(310)을 갖는 액정 분자(302)로 배열시킬 수 있다.
따라서, 화소(PX)의 가장 자리 영역에 돌기부(198)를 배치시킴으로써 화소 전극(191)의 가장 자리에 인접하여 배치되어 있는 액정 분자(302)에 2차 배열될 수 있는 벡터를 형성하여, 화소 전극(191)의 가장 자리에 인접하게 배치되어 있는 액정 분자(302)가 편광축과 유사하게 기울어지는 것을 조절할 수 있다. 즉, 화소 전극(191)의 가장 자리 즉, 제2, 3 영역(Y, Z)에 액정 분자(302)가 편광축에 평행한 방향으로 배치됨에 따라 발생할 수 있는 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
먼저 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 응답속도가 30ms일 때의 화소의 평면을 촬상한 사진이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 응답속도가 300ms일 때의 화소의 평면을 촬상한 사진들이다.
그리고 도 8 및 도 9의 (a)는 외곽 묶음 전극(193)과 돌기부(198)가 0.5um 중첩되게 배치한 경우의 사진이고, (b)는 외곽 묶음 전극(193)과 돌기부(198)가 1.5um 중첩되게 배치한 경우의 사진이고, (c)는 외곽 묶음 전극(193)과 돌기부(198)가 2.5um 중첩되게 배치한 경우의 사진이다.
도 10 및 도 11은 도 8및 도 9와 동일 조건으로 촬상한 사진들이지만, 비교예는 돌기부(198)와 가지 전극(194)이 존재하는 화소를 촬상한 사진들이다. 즉, 비교예들은 가지 전극(194)과 돌기부(198) 사이에 외곽 묶음 전극(193)이 배치되지 않은 화소를 촬상한 사진들이다. 도 10 및 도 11의 (d)는 외곽 묶음 전극(193)과 가지 전극(194)의 끝단이 0.5um 중첩되게 배치한 경우의 사진이고, (e)는 외곽 묶음 전극(193)과 가지 전극(194)의 끝단이 1.5um 중첩되게 배치한 경우의 사진이고, (f)는 외곽 묶음 전극(193)과 가지 전극(194)의 끝단이 2.5um 중첩되게 배치한 경우의 사진이다.
여기서 기준예로써 외곽 묶음 전극(193)과 돌기부(198)가 배치되지 않고, 화소 전극(191)이 줄기부(192)와 가지 전극(194)만이 배치된 경우를 투과율을 100%라는 기준으로 본 발명의 실시예들과 비교예들을 비교하였다.
도 12을 참조하면, (a)의 외곽 묶음 전극(193)과 돌기부(198)가 0.5um 중첩되게 배치한 경우는 투과율이 103.6%로 측정되었고, (d)의 외곽 묶음 전극(193)과 가지 전극(194)의 끝단이 0.5um 중첩되게 배치한 경우는 94.8%로 측정되었다.
이와 같이, 돌기부(198)와 외곽 묶음 전극(193)이 중첩되는 영역이 적게 배치된 경우는 외곽 묶음 전극(193)이 노출되는 면적이 증가하여 투과율이 3.6% 상승한 것으로 판단된다. 이는 하나의 화소(PX)에 외곽 묶음 전극(193) 및 돌기부(198)을 배치시킴으로써 화소(PX)의 가장 자리 영역에 거동하는 액정 분자(302)의 수를 증가시킬 수 있다. 즉, 화소(PX)의 가장 자리 영역에 평균 액정 방위각(310)을 갖는 액정 분자(302)들의 수를 증가시켜 화소(PX)의 가장자리 영역의 투과율을 향상된 것으로 판단된다.
반면, (d)의 경우는 기준예보다 더 투과율이 5.2% 더 저하된 것을 볼 수 있다. 이는 외곽 묶음 전극(193) 영역에 대응하는 영역에 거동하는 액정 분자(302)들이 존재하지 않고, 돌기부(198)에 의한 물리적인 선경사가 제공됨으로써 0° 또는 90°방향으로 거동하는 액정 분자(302)들이 증가하여 투과율이 저하되는 것으로 판단할 수 있다. 여기서 0° 또는 90° 방향으로 거동하는 액정 분자(302)은 편광축에 유사한 각도로 인해 투과율이 저하는 요인될 수 있다. 게다가 화소(PX)의 가장자리에 외곽 묶음 전극(193)이 배치되어 있지 않아 화소(PX)의 자장 자리 영역에서 수평 전계 성분이 형성되지 않을 수 있다.
그리고 (b)의 외곽 묶음 전극(193)과 돌기부(198)가 1.5um 중첩되게 배치한 경우는 투과율이 100.4%로 측정되었고, (e)의 외곽 묶음 전극(193)과 가지 전극(194)의 끝단이 1.5um 중첩되게 배치한 경우는 89.8%로 측정되었다.
이와 같이, 돌기부(198)와 외곽 묶음 전극(193)이 중첩되는 영역이 (a)경우보다 많은 면적에 배치된 경우는 외곽 묶음 전극(193)이 노출되는 면적이 증가하여 투과율이 0.4% 상승한 것으로 판단된다.
반면, (e)의 경우는 기준예보다 더 투과율이 10.2% 더 저하된 것을 볼 수 있다. 이는 외곽 묶음 전극(193) 영역에 대응하는 영역에 거동하는 액정 분자(302)들이 존재하지 않고, 돌기부(198)에 의한 물리적인 선경사가 제공됨으로써 0° 또는 90°방향으로 거동하는 액정 분자(302)들이 증가할 뿐만 아니라 돌기부(198)와 가지 전극(194)이 중첩되는 영역 증가하여 투과율이 더 저하되는 것으로 판단할 수 있다.
그리고 (c)의 외곽 묶음 전극(193)과 돌기부(198)가 2.5um 중첩되게 배치한 경우는 투과율이 87.9%로 측정되었고, (f)의 외곽 묶음 전극(193)과 가지 전극(194)의 끝단이 2.5um 중첩되게 배치한 경우는 84.5%로 측정되었다.
이와 같이, 돌기부(198)와 외곽 묶음 전극(193)이 중첩되는 영역이 (b)경우보다 많은 면적에 배치된 경우는 외곽 묶음 전극(193)이 노출되는 면적이 증가하여 투과율이 12.1% 저하한 것으로 판단된다.
반면, (f)의 경우는 기준예보다 더 투과율이 15.5% 더 저하된 것을 볼 수 있다. 이는 외곽 묶음 전극(193) 영역에 대응하는 영역에 거동하는 액정 분자(302)들이 존재하지 않고, 돌기부(198)에 의한 물리적인 선경사가 제공됨으로써 0° 또는 90°방향으로 거동하는 액정 분자(302)들이 증가할 뿐만 아니라 돌기부(198)와 가지 전극(194)이 중첩되는 영역 증가하여 투과율이 더욱 저하되는 것으로 판단할 수 있다.
결론적으로, 본 발명의 실시예 (a)에서와 같이, 외곽 묶음 전극(193)과 제2, 3 슬릿 패턴(195a, 195b)이 화소(PX)의 가장 자리 영역에 배치된 액정 분자(302)들의 거동을 제어하여 투과율이 상승시키는 것을 알 수 있다.
이와 같이 하나의 화소(PX)의 가장 자리에 외곽 묶음 전극(193) 및 돌기부(198)를 배치시킴으로써 평균 액정 방위각(310)을 갖는 액정 분자(302)들의 형성확률을 상승시킴으로써 액정 표시 장치(1)의 투과율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는 투과율이 저하되는 영역에는 화소 전극(191)의 노출면적을 증가시켜 투과율을 향상시키고, 제2, 3 슬릿 패턴(195a, 195b)을 배치시켜 전체적인 화소 전극(191)의 면적을 저감시켜 응답 속도는 향상시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소를 도시한 평면도이고, 도 14는 도 13의 평면을 촬상한 사진이고, 도 15 내지 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소를 도시한 평면도들이다.
먼저, 본 발명의 액정 표시 장치(1)의 화소 전극(191)을 간략히 설명하면, 하나의 화소(PX)에는 돌기부(198) 및 화소 전극(191)이 배치될 수 있으며, 돌기부(198)는 상기한 화소 전극(191)의 가장 자리를 둘러쌓게 배치될 수 있다. 그리고 화소 전극(191)은 돌기부(198)에 접촉 배치되고 돌기부(198)에 대해 평행한 방향으로 배치되는 외곽 묶음 전극(193)과, 외곽 묶음 전극(193)과 연결되고 화소(PX)를 복수의 도메인으로 분할하는 가로/세로 줄기부(192a, 192b)와, 가로/세로 줄기부(192a, 192b)에 연장되어 외곽 묶음 전극(193)과 연결되는 미세 가지부(194)가 일체형으로 이루어져 있다.
그리고 미세 가지부(194)는 복수의 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)을 구비하고 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)들은 제1 슬릿 패턴(195a)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 슬릿 패턴(195a)은 이웃한 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)들이 제거시켜 화소 전극(191) 하부에 배치된 보호막 등을 포함하는 절연층을 노출시켜 형성할 수 있다.
제2 슬릿 패턴(195b)은 외곽 묶음 전극(193)의 오른쪽/왼쪽 영역과 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d) 의 끝단부 사이에 배치되어 외곽 묶음 전극(193)과 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d) 의 끝단부를 이격시킬 수 있다. 다시 말해, 제2 슬릿 패턴(195b)은 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 상부 또는 하부의 끝단부를 따라 배치될 수 있다.
제3 슬릿 패턴(195c)은 외곽 묶음 전극(193)의 상부/하부 영역과 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 끝단부 사이에 배치되어 외곽 묶음 전극(193)과 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)를 이격시킬 수 있다. 다시 말해, 제3 슬릿 패턴(195c)은 가지 전극(194a, 194b, 194c, 194d)의 오른쪽 또는 왼쪽의 끝단부를 따라 배치될 수 있다.
게다가 본 실시예에서는 화소(PX)의 모서리 영역에 제4 슬릿 패턴(195d)을 더 배치시킬 수 있다. 제4 슬릿 패턴(195d)은 각 모서리 영역에 대칭 또는 비대칭적인 면적을 갖도록 배치시킬 수 있다.
본 실시예에서는 제4 슬릿 패턴(195d)을 오른쪽 상부와 왼쪽 하부의 모서리 영역의 배치면적은 동일하게 하고, 왼쪽 상부와 오른쪽 하부의 배치면적을 동일하게 배치한 경우를 도시하였다.
이와 같이, 화소(PX)의 모서리 영역에 제4 슬릿 패턴(195d)을 더 배치시켜 모서리 영역에서 발생될 수 있는 불균일한 배열되는 액정분자(302)들을 최소화시켜 화소(PX)의 모서리 영역에서의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
도 15를 참조하면, 제1, 2 부화소(PXH, PXL) 영역에 각각 복수의 제1, 2 부화소 전극(191H, 191L)들이 각각 배치될 수 있다. 이하 용이한 설명을 위해 제1, 2 부화소(PXH, PXL) 영역을 설명하기 위해 부화소(PX) 영역으로 설명하고, 제1, 2 부화소 전극(191H, 191L)은 부화소 전극(191)로 설명한다.
부화소(PX) 영역에 복수의 부화소 전극(191)이 배치되고 상기한 부화소 전극(191)들은 서로를 이격시키는 간부 영역(196)를 사이에 두고 배치될 수 있다. 간부(196)에는 연결 전극(199)이 배치되어 이웃한 부화소 전극(191) 간에 서로를 연결시켜 동일한 전압을 인가 받을 수 있다. 간부(196)는 부화소 영역(PX)을 가로 방향으로 형성된 가로 간부(196a)와 세로 방향으로 형성된 세로 간부(196b)를 구비할 수 있다. 그리고 부화소(PX) 영역의 가장 자리를 따라 배치되는 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(171) 간의 간격을 이격시키는 테두리 간부가 배치될 수도 있다.
부화소 전극(191) 서로를 이격시키는 간부(196) 영역에는 돌기부(198)가 배치될 수 있다. 즉, 돌기부(198)는 부화소 전극(PX) 사이에 형성된 가로/세로 간부(196a, 196b) 상에 배치될 수 있고, 부화소(PX) 영역의 가장 자리를 따라 배치된 테두리 간부 상에도 배치될 수 있다. 그리고 가로/세로 간부(196a, 196b) 상에 배치되는 돌기부(198)에 의해서 부화소 전극(PX)을 서로 연결시키는 연결 전극(199)은 돌기부(198) 하부에 배치될 수 있다.
이와 같이, 각 부화소(PX) 영역의 가장 자리 영역에 돌기부(198)를 배치시켜 부화소(PX) 영역 내부로 진행하는 전계를 형성시킬 수 있다. 게다가 돌기부(198)에 인접하고 부화소(PX) 영역 내부에 외곽 묶음 전극(193)및 제2, 3 슬릿 패턴(195b, 195c)을 배치시킴으로써 부화소(PX) 영역의 돌기부(198)에 인접한 영역 상에 배치되는 액정 분자(302)에 2차 배열될 수 있는 벡터를 형성할 수 있다.
이에 따라 부화소(PX) 영역의 가장 자리에서 액정 분자(302)를 거동시켜 불규칙하게 배열되는 액정 분자(302)들을 평균 액정 방위각(310) 방향으로 배열되도록 조절할 수 있다. 따라서 부화소(PX) 영역의 가장 자리 영역의 투과율 향상시켜 화소(PX) 전체의 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 16을 참조하면, 각 부화소 전극(191)을 기준으로 돌기부(198)를 각각 부화소 전극(191)의 가장 자리의 일부분 영역에 배치시킬 수 있다.
이에 따라 부화소(PX) 영역의 가장 자리 영역에는 돌기부(198)가 하나씩 배치될 수 있다. 즉, 테두리 간부(196c)가 형성되는 영역에는 인접한 테두리 간부(196c)에 배치된 돌기부(198)에 이격된 돌기부(198a, 198b, 198c, 198d)들이 존재할 수 있다. 그리고, 가로/세로 간부(196a, 196b) 영역에는 돌기부(198)는 서로 연결 배치될 수 있다.
용이한 설명을 위해 부화소 전극(191)의 오른쪽 측부에 배치된 돌기부(198)를 제1 돌기부(198a), 부화소 전극(191)의 상부에 배치된 돌기부(198)를 제2 돌기부(198b), 부화소 전극(191)의 왼쪽 측부에 배치된 돌기부(198)를 제3 돌기부(198c), 부화소 전극(191)의 하부에 배치된 돌기부(198)를 제4 돌기부(198d)로 정의한다.
그리고 부화소(PX) 영역에 배치되는 각각의 부화소 전극(191) 중에 오른쪽 상측에 배치된 부화소 전극(191)을 제1 부전극(PX1), 부화소 전극(191) 중에 왼쪽 상측에 배치된 부화소 전극(191)을 제2 부전극(PX2), 부화소 전극(191) 중에 왼쪽 하측에 배치된 부화소 전극(191)을 제3 부전극(PX3), 부화소 전극(191) 중에 오른쪽 하측에 배치된 부화소 전극(191)을 제4 부전극(PX4)으로 정의하여 설명한다.
각 부화소(PX) 영역 중 가로/세로 간부(196a, 196b) 영역에 배치된 돌기부(198)는 서로 공유하도록 배치될 수 있다.
그리고 화소(PX) 영역의 가장 자리 영역에 배치된 돌기부(198)는 가로/세로 간부(196a, 196b)에 배치된 돌기부(198)에 적어도 어느 하나와 연결 배치될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 제1 부전극(PX1)의 오른쪽 측부 및 제4 부전극(PX4)의 오른쪽 측부에는 제1 돌기부(198a)가 배치될 수 있다. 여기서 제1 부전극(PX1)의 오른쪽 상부의 모서리 영역 및 제4 부전극(PX4)의 오른쪽 하부 모서리 영역에는 제1 돌기부(198a)가 제거된 영역이 존재할 수 있다. 그리고 가로 간부(196a)에 배치된 돌기부(198)의 오른쪽 끝단에 제1 돌기부(198a)가 연결되도록 배치될 수 있다.
제1 부전극(PX1)의 상부 및 제2 부전극(PX2)의 상부에는 제2 돌기부(198b)가 배치될 수 있다. 여기서 제1 부전극(PX1)의 오른쪽 상부의 모서리 영역 및 제2 부전극(PX2)의 왼쪽 상부의 모서리 영역에는 제2 돌기부(198b)가 제거된 영역이 존재할 수 있다. 그리고 세로 간부(196b)에 배치된 돌기부(198)의 상부측 끝단에 제2 돌기부(198b)가 연결되도록 배치될 수 있다.
제2 부전극(PX2)의 왼쪽 측부 및 제3 부전극(PX3)의 왼쪽 측부에는 제3 돌기부(198c)가 배치될 수 있다. 여기서 제2 부전극(PX2)의 왼쪽 상부의 모서리 영역 및 제3 부전극(PX3)의 왼쪽 하부의 모서리 영역에는 제3 돌기부(198c)가 제거된 영역이 존재할 수 있다. 그리고 가로 간부(196a)에 배치된 돌기부(198)의 왼쪽 끝단에 제2 돌기부(198b)가 연결되도록 배치될 수 있다.
제3 부전극(PX1)의 하부 및 제4 부전극(PX2)의 하부에는 제4 돌기부(198d)가 배치될 수 있다. 여기서 제3 부전극(PX3)의 왼쪽 하부의 모서리 영역 및 제4 부전극(PX4)의 오른쪽 하부의 모서리 영역에는 제4 돌기부(198c)가 제거된 영역이 존재할 수 있다. 그리고 세로 간부(196b)에 배치된 돌기부(198)의 하부측 끝단에 제4 돌기부(198d)가 연결되도록 배치될 수 있다.
제1 내지 제4 돌기부(198a-198d)는 각 부화소 상에 배치된 가로 줄기부(192a) 또는 세로 줄기부(192b)를 커버하도록 배치시킬 수 있다.
이와 같이, 부화소(PX) 영역의 모서리 영역에 돌기부(198)를 제거함으로써 모서리 영역에 액정 분자(302)의 충돌로 불규칙하게 배열되는 액정 분자(302)들을 최소화시킬 수 있다. 따라서 부화소(PX) 영역의 모서리 영역에서 발생될 수 있는 투과율을 저하를 방지할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 부화소(PX) 영역의 각 모서리 영역에 제5 돌기부(198e)를 배치시키고, 가로/세로 간부(196a, 196b) 각각의 끝단부에 인접한 영역에 제1 내지 4 돌기부(198a, 198b, 198c, 198d)를 각각 배치시킬 수 있다. 그리고 제5 돌기부(198e)와 제1 내지 4 돌기부(198a, 198b, 198c, 198d)는 서로 이격되어 배치될 수 있다.
먼저, 가로/세로 간부(196a, 196b)의 끝단부에는 평균 액정 방위각(310)으로 형성되는 액정 분자(302)들의 배열이 곤란할 수 있다. 이는 제1 도메인(Da)을 중심으로 설명하면, 제1 수평 전계(F1) 성분과 제2 수평 전계(F2) 성분으로 액정 분자(302)를 거동시키고, 거동된 액정 분자(302)는 2차로 충돌하여 평균 액정 방위각(310)으로 배열될 수 있다. 그러나 가로/세로 간부(196a, 196b) 각각의 끝단에 인접한 영역은 어느 하나의 수평 전계(F)의 힘이 더 크게 작용하여 액정 분자(302)들이 평균 액정 방위각(310) 방향으로 배열되는 것이 어려울 수 있다.
이러한 전계의 힘이 서로 다르게 작용하여 액정 분자(302)의 배열이 불규칙하게 형성되는 영역에 제1 내지 4 돌기부(198a, 198b, 198c, 198d)를 형성할 수 있다. 제1 내지 4 돌기부(198a, 198b, 198c, 198d)가 배치되지 않은 영역 즉, 제1 내지 4 돌기부(198a, 198b, 198c, 198d)가 배치되지 않은 영역은 전계의 힘이 안정적으로 형성되는 영역일 수 있다.
따라서 제1 내지 4 돌기부(198a, 198b, 198c, 198d)가 배치되지 않은 영역에는 제1 내지 4 돌기부(198a, 198b, 198c, 198d)를 형성하지 않아도 액정 분자(302)의 배열을 안정적으로 이루어지게 할 수 있다. 그리고 액정 분자(302)의 충돌로 불규칙하게 배열될 수 있는 화소(PX)의 모서리 영역에도 제5 돌기부(198e)를 배치시킬 수 있다.
그리고 제1 내지 제4 돌기부(198a-198d)는 각 부화소 상에 배치된 가로 줄기부(192a) 또는 세로 줄기부(192b)를 커버하지 않도록 배치시킬 수 있다.
따라서, 가로/세로 간부(196a, 196b)의 끝단부에 제1 내지 4 돌기부(198a, 198b, 198c, 198d)를 배치시키고, 화소(PX)의 모서리 영역에 제5 돌기부(198e)를 배치시킴으로써 평균 액정 방위각(310) 방향으로 거동되는 액정 분자(302)를 증가시켜 액정 표시 장치(1)의 투과율을 개선시킬 수 있다.
이와 같이, 화소 전극(191)의 가장 자리에 인접하여 배치되어 있는 액정 분자(302)에 2차 배열될 수 있는 벡터를 형성하여, 화소 전극(191)의 가장 자리에 인접하여 배치되어 있는 액정 분자(302)가 화소 전극(191)의 가장 자리와 수직을 이루는 방향으로 기울어지는 것을 조절할 수 있다. 즉, 화소 전극(191)의 가장 자리에 액정 분자(302)가 편광축에 평행한 방향으로 배치됨에 따라 발생할 수 있는 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 제1 패널 110: 제1 기판
140: 제1 편광판 191: 제1 전극
192: 줄기부 193: 외곽 묶음 전극
194: 미세 가지부 195: 슬릿 패턴
196: 간부 198: 돌기부
199: 연결 전극 200: 제2 패널
210: 제2 기판 240: 제2 편광판
270: 제2 전극 300: 액정층
302: 액정분자 310: 평균 액정 방위각

Claims (20)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극으로서, 화소를 복수의 도메인으로 분할하는 가로 줄기부와 세로 줄기부를 포함하는 줄기부, 상기 줄기부의 적어도 하나의 줄기에서 일 방향으로 연장 배치된 복수의 가지 전극을 포함하는 미세 가지부, 및 상기 미세 가지부 중 적어도 어느 하나의 끝단에 연결되며 상기 화소의 가장 자리를 따라 배치되는 외곽 묶음 전극을 구비하는 제1 전극,
    상기 미세 가지부에 배치되어 상기 가지 전극을 이격시키는 제1 슬릿 패턴,
    상기 세로 줄기부에 접하고 상기 가로 줄기부에 평행한 방향으로 배치되는 제2 슬릿 패턴,
    상기 가로 줄기부에 접하고 상기 세로 줄기부에 평행한 방향으로 배치된 제3 슬릿 패턴, 및
    상기 외곽 묶음 전극의 외측 둘레에 배치되고, 상기 제1 기판에 수직한 방향으로 돌출된 돌기부를 포함하는 제1 패널;
    제2 기판과 상기 제2 기판 상에 배치되고 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극을 구비하는 제2 패널; 및
    상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 사이에 배치된 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 슬릿 패턴은 상기 제1 슬릿 패턴의 측부의 끝단을 연결하고,
    상기 제3 슬릿 패턴은 상기 제1 슬릿 패턴의 상/하부의 끝단을 연결하도록 배치된 액정 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2, 3 슬릿 패턴은 상기 외곽 묶음 전극과 상기 가지 전극의 끝 단부를 이격시키도록 배치되는 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가지 전극과 상기 제1 슬릿 패턴은 서로 엇갈려 배치되는 액정 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가지 전극과 상기 제1 슬릿 패턴의 피치(Pitch)는 4um 내지 8um 범위로 배치되는 액정 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 패널 상에 일방향으로 편광축이 배치된 제1 편광판; 및
    상기 제2 패널 상에 상기 일방향에 직교하는 편광축이 배치된 제2 편광판을 포함하고,
    상기 제1, 2 편광판의 편광축에 대해서 상기 미세 가지부의 신장 방향은 30°내지 60° 범위로 배치되는 액정 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 외곽 묶음 전극은 상기 돌기부에 접촉 배치되고 돌기부에 대해 평행한 방향으로 배치되고,
    상기 가로 줄기부 및 상기 세로 줄기부는 상기 외곽 묶음 전극과 연결되고,
    상기 외곽 묶음 전극, 상기 미세 가지부, 상기 가로 줄기부 및 상기 세로 줄기부는 일체형으로 이루어진 액정 표시 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가로 줄기부의 폭 및 상기 세로 줄기부의 폭은 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위로 배치되는 액정 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 돌기부의 높이는 0.5 um 내지 2 um 범위로 배치되는 액정 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 외곽 묶음 전극의 폭은 2 um 내지 4 um 범위로 배치되는 액정 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제2, 3 슬릿 패턴과 상기 외곽 묶음 전극의 폭은 4um 내지 8um 범위로 배치되는 액정 표시 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 돌기부 및 상기 외곽 묶음 전극의 폭은 7 um 내지 9 um 범위로 배치되는 액정 표시 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 돌기부의 폭은 3 um 내지 5 um 범위로 배치되는 액정 표시 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 화소에 배치되는 상기 제1 전극은,
    상기 줄기부에 인접하게 위치한 상기 미세 가지부가 배치되는 제1 영역;
    상기 줄기부에 이격되어 배치되되, 상기 미세 가지부의 어느 하나의 끝단에 적어도 하나 이상의 상기 외곽 묶음 전극 및 돌기부가 배치되는 제2 영역을 포함하되,
    상기 제2 영역에 배치되는 상기 외곽 묶음 전극 및 상기 돌기부는,
    상기 제2 영역 상의 액정 분자에 상기 제1 영역 상의 액정 분자의 평균 액정 방위각에 유사한 방향으로 상기 액정 분자를 회전시키는 주는 벡터를 제공해 주는 액정 표시 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 가지 전극의 신장 방향과 상기 액정 분자의 평균 액정 방위각은 서로 동일한 방향인 액정 표시 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    하나의 화소에 복수의 부전극이 배치되며, 상기 부전극과 인접한 부전극 사이를 연결하는 연결 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 연결 전극은 상기 부전극과 이웃한 부전극 사이를 이격시키는 간부에 배치되는 액정 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 간부에 배치되는 액정 표시 장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 가로 줄기부와 상기 세로 줄기부의 끝단 및 상기 화소의 모서리 영역에 배치되는 액정 표시 장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 화소의 모서리 영역을 제외한 상기 화소의 가장 자리 영역에 배치되는 액정 표시 장치.
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