KR102599255B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 기판, 및 상기 기판 상에 배치되며, 제1 방향을 따라 연장된 줄기 전극 및 상기 줄기 전극으로부터 연장된 복수의 가지 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하되, 상기 가지 전극은, 상기 줄기 전극의 중심으로부터 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 크도록 연장되고, 상기 줄기 전극의 끝단에 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 작도록 연장된다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과, 두 장의 기판 사이에 주입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 형성하고, 이를 통하여 액정층에 포함된 액정의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
이러한 액정 표시 장치 중에서도 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정의 장축이 상하 기판에 대하여 수직으로 배열되는 수직 배향 모드(vertically alignment mode) 액정 표시 장치가 개발되고 있다.
수직 배향 모드 액정 표시 장치는 정면 시인성에 비하여 측면 시인성이 나쁠 수 있다. 구체적으로, 액정 표시 장치를 정면에서 시인하였을 때보다 측면에서 시인하였을 때 더욱 밝게 시인될 수 있으며, 정면과 측면 간의 밝기 차이가 크게 나타날수록 시인성이 악화된다.
따라서, 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 정면과 측면의 밝기 차이를 최소화하여 시인성을 개선할 수 있는 구조가 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시인성이 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 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 및 상기 기판 상에 배치되며, 제1 방향을 따라 연장된 줄기 전극 및 상기 줄기 전극으로부터 연장된 복수의 가지 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하되, 상기 가지 전극은, 상기 줄기 전극의 중심으로부터 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 크도록 연장되고, 상기 줄기 전극의 끝단에 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 작도록 연장된다.
또한, 상기 줄기 전극의 중심에 가장 가까이 배치된 상기 가지 전극은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각 중 가장 작은 값은 0도 이상 15도 이하이고, 가장 큰 값은 35도 이상 45도 이하일 수 있다.
또한, 상기 화소 전극은, 일부의 상기 가지 전극의 끝단을 서로 연결하며, 상기 제1 방향으로 연장된 연결 전극을 더 포함하되, 상기 연결 전극은, 상기 줄기 전극의 중심에 가장 가까이 배치된 상기 가지 전극의 끝단으로부터 연장될 수 있다.
또한, 상기 화소 전극은 제1 가장자리 전극 및 제2 가장자리 전극을 더 포함하되, 상기 제1 가장자리 전극은 상기 줄기 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고, 상기 제2 가장자리 전극은 상기 제1 가장자리 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 화소 전극 사이에 배치된 절연층을 더 포함하되, 상기 절연층은 상부 표면이 실질적으로 평탄한 제1 부분과, 상기 제1 부분의 상부 표면으로부터 수직한 방향으로 돌출되고 상기 제1 가장자리 전극에 의하여 일부가 오버랩되도록 배치된 제2 부분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 부분의 상기 제1 방향을 따라 절단한 단면은 상부가 실질적으로 평탄한 사다리꼴의 모양을 가지며, 평면 시점에서 직사각형의 모양을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 부분의 상기 제1 방향을 따라 절단한 단면은, 밑변의 길이가 4㎛ 이상 6㎛ 이하이며, 높이는 1㎛ 이상 2㎛ 이하이고, 측변과 밑변의 사이각은 40도 이상 80도 이하일 수 있다.
또한, 상기 제2 부분은 상기 줄기 전극의 연장선상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 절연층 사이에 배치되며 서로 절연된 게이트 라인 및 데이터 라인을 더 포함하되, 상기 게이트 라인은 상기 제1 방향에 수직한 상기 제2 방향을 따라 연장되고, 상기 데이터 라인은 상기 제1 방향을 따라 연장될 수 있다.
또한, 상기 화소 전극은 동일한 모양을 갖는 4개의 사분면으로 구분되어, 평면 시점에서 우측 상단에 배치되는 제1 도메인 영역, 좌측 상단에 배치되는 제2 도메인 영역, 좌측 하단에 배치되는 제3 도메인 영역, 우측 하단에 배치되는 제4 도메인 영역에 걸쳐 배치되되, 상기 제1 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극은 우측 하단을 향하여 연장되고, 상기 제2 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극은 좌측 하단을 향하여 연장되고, 상기 제3 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극은 좌측 상단을 향하여 연장되고, 상기 제4 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극은 우측 상단을 향하여 연장될 수 있다.
또한, 평면 시점에서, 상기 연결 전극은 상기 제1 도메인 영역의 최하단에 배치된 상기 가지 전극으로부터 상측을 향하여 연장되고, 상기 제2 도메인 영역의 최하단에 배치된 상기 가지 전극으로부터 상측을 향하여 연장되며, 상기 제3 도메인 영역의 최상단에 배치된 상기 가지 전극으로부터 하측을 향하여 연장되고, 상기 제4 도메인 영역의 최상단에 배치된 상기 가지 전극으로부터 하측을 향하여 연장될 수 있다.
또한, 각각의 상기 제1 내지 제4 도메인 영역에서 상기 연결 전극에 의하여 연결된 상기 가지 전극의 개수는 각각의 상기 제1 내지 제4 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극의 개수의 75% 이하일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 및 상기 기판 상에 배치되며, 제1 방향을 따라 연장된 줄기 전극 및 상기 줄기 전극으로부터 연장된 복수의 가지 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하되, 상기 줄기 전극의 중심에 가장 가까이 배치된 상기 가지 전극은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 연장되며, 인접하는 두개의 상기 가지 전극이 상기 제1 방향을 따라 이격된 거리는 상기 줄기 전극에 가까울수록 길고 상기 가지 전극의 끝단에 가까울수록 짧다.
또한, 인접하는 두개의 상기 가지 전극은, 상기 가지 전극과 줄기 전극이 접하는 지점에서 제1 길이만큼 이격되고, 상기 가지 전극의 끝단에서 제2 길이만큼 이격되되, 상기 제1 길이는 상기 제2 길이보다 길 수 있다.
또한, 상기 화소 전극은 일부의 상기 가지 전극의 끝단을 서로 연결하며, 상기 제1 방향으로 연장된 연결 전극을 더 포함하되, 상기 연결 전극은 상기 줄기 전극의 중심에 가장 가까이 배치된 상기 가지 전극의 끝단으로부터 연장될 수 있다.
또한, 상기 화소 전극은 제1 가장자리 전극 및 제2 가장자리 전극을 더 포함하되, 상기 제1 가장자리 전극은 상기 줄기 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고, 상기 제2 가장자리 전극은 상기 제1 가장자리 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 연장된 게이트 라인, 상기 게이트 라인 상에 배치되며, 상기 게이트 라인과 절연되고, 상기 제1 방향을 따라 연장된 데이터 라인, 상기 데이터 라인 상에 배치된 절연층, 상기 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향을 따라 연장된 줄기 전극 및 상기 줄기 전극으로부터 연장된 복수의 가지 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하되, 상기 가지 전극은, 상기 줄기 전극의 중심으로부터 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 크도록 연장되고, 상기 줄기 전극의 끝단에 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 작도록 연장된다.
또한, 상기 화소 전극은 제1 가장자리 전극 및 제2 가장자리 전극을 더 포함하되, 상기 제1 가장자리 전극은 상기 줄기 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 가장자리 전극은 상기 제1 가장자리 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제2 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 절연층은, 상부 표면이 실질적으로 평탄한 제1 부분과, 상기 제1 부분의 상부 표면으로부터 수직한 방향으로 돌출되고 상기 제1 가장자리 전극에 의하여 일부가 오버랩되도록 배치된 제2 부분을 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 시인성이 개선된 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 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 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 액티브 영역에 배치된 화소 전극을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 4는 도 1의 화소 전극(180)에 저계조에 대응되는 데이터 전압이 인가된 경우 액티브 영역을 관찰한 사진이다.
도 5는 도 1의 화소 전극에 중간 계조에 대응되는 데이터 전압이 인가된 경우 액티브 영역을 관찰한 사진이다.
도 6은 도 1의 화소 전극에 고계고에 대응되는 데이터 전압이 인가된 경우 액티브 영역을 관찰한 사진이다.
도 7은 도 1의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 비교 실시예예 따른 액정 표시 장치의 데이터 전압의 전압 레벨별 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 1에 도시된 실시예 및 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치의 시인성 개선 정도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
도 10은 도 9의 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 배치된 제2 절연막을 도시한 평면도이다.
도 12는 도 9 내지 도 11에 도시된 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부분의 측변과 밑변의 사이각의 값에 따른 투과율 및 시인성 지수를 나타낸 그래프이다.
도 13은 도 9 내지 도 11에 도시된 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부분의 높이에 따른 투과율 및 시인성 지수를 나타낸 그래프이다.
도 14는 도 9 내지 도 11에 도시된 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부분의 제2 방향을 따라 연장된 길이에 따른 투과율 및 시인성 지수를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 제2 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
도 16은 본 발명의 제3 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
도 17은 본 발명의 제4 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
도 18은 본 발명의 제5 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 표시 기판(100), 제2 표시 기판(300) 및 액정층(200)을 포함한다. 이외에도, 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(300)의 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)을 더 포함할 수도 있다.
제1 표시 기판(100)에는 액정층(200)의 액정(210)을 구동하기 위한 스위칭 소자, 예컨대 박막 트랜지스터(167)가 배치된다. 제2 표시 기판(300)은 제1 표시 기판(100)에 대향하여 배치되는 기판이다.
액정층(200)은 제1 표시 기판(100) 및 제2 표시 기판(300) 사이에 개재되며, 유전율 이방성을 가지는 복수의 액정(210)을 포함할 수 있다. 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(300) 사이에 전계가 인가되면 액정(210)이 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(300) 사이에서 특정 방향으로 회전함으로써 광을 투과시키거나 차단할 수 있다. 여기서, 회전이라는 용어는 액정(210)이 실제로 회전하는 것뿐만 아니라, 상기 전계에 의해 액정(210)의 배열이 변화한다는 의미를 포함할 수 있다.
액정 표시 장치는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 화소(10)를 포함한다. 화소(10)는 각각 독립적인 계조의 제어가 가능하고, 특정 색을 표시하는 기본 단위일 수 있다. 각각의 화소(10)는 제1 표시 기판(100)의 하부로 입사한 빛을 제2 표시 기판(300)의 상부로 투과시켜, 실제로 색이 표시되는 영역인 액티브 영역(11)을 포함한다.
이하, 제1 표시 기판(100)에 대하여 설명하기로 한다.
제1 표시 기판(100)은 제1 베이스 기판(110)을 포함한다. 제1 베이스 기판(110)은 투명 절연 기판일 수 있다. 예를 들면, 제1 베이스 기판(110)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 이루어 질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 베이스 기판(110)은 일 방향을 따라 커브드될 수도 있다. 다른 몇몇 실시예에서, 제1 베이스 기판(110)은 가요성을 가질 수도 있다. 즉, 제1 베이스 기판(110)은 롤링, 폴딩, 벤딩 등으로 변형이 가능할 수 있다.
제1 베이스 기판(110) 상에는 게이트 라인(122), 게이트 전극(124), 유지 라인(125) 및 차광 라인(126)이 배치된다.
게이트 라인(122)은 박막 트랜지스터(167)를 제어하는 게이트 전압을 전달한다. 게이트 라인(122)은 제2 방향(D2)으로 연장된 형상을 가질 수 있다.
여기서, 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)에 수직한 방향으로서, 제1 베이스 기판(110)이 배치되는 평면상에서 제1 베이스 기판(110)의 일변에 평행하도록 연장되는 방향에 해당하며, 도 1에 도시된 바와 같이 좌측에서 우측으로 향하여 연장되는 임의의 직선이 가리키는 방향으로 정의될 수 있다. 제1 방향(D1)은 도 1에 도시된 바와 같이 상측에서 하측으로 향하여 연장되는 임의의 직선이 가리키는 방향으로 정의될 수 있다.
상기 게이트 전압은 외부로부터 제공되며, 변화하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 상기 게이트 전압의 전압 레벨에 대응하여 박막 트랜지스터(167)의 온/오프 여부가 제어될 수 있다.
게이트 전극(124)은 게이트 라인(122)으로부터 돌출되는 모양으로 형성되며, 게이트 라인(122)과 물리적으로 연결될 수 있다. 게이트 전극(124)은 후술할 박막 트랜지스터(167)를 구성하는 하나의 구성 요소일 수 있다.
유지 라인(125)은 각각의 게이트 라인(122) 사이에 배치된다. 유지 라인(125)은 대체로 제2 방향(D2)을 따라 연장되되, 액티브 영역(11)의 가장자리를 따라서도 연장될 수 있다. 유지 라인(125)은 후술할 화소 전극(180)의 가장자리와 인접하도록 배치될 수 있으며, 화소 전극(180)과 유지 라인(125) 사이에는 소정의 커패시턴스가 형성될 수 있다. 이에 따라, 화소 전극(180)에 제공된 전압 레벨의 급격한 강하를 방지할 수 있다. 다만, 유지 라인(125) 없이도 화소 전극(180)에 제공된 전압 레벨의 강하 정도가 표시 품질에 악영향을 미치지 않는 경우 또는 감수할 만한 수준인 경우 유지 라인(125)은 생략될 수도 있다.
차광 라인(126)은 제1 방향(D1)을 따라 연장되며, 게이트 라인(122), 게이트 전극(124) 및 유지 라인(125)과 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 차광 라인(126)은 후술할 화소 전극(180)의 줄기 전극(181)과 오버랩되도록 배치될 수 있으며, 차광 라인(126)이 배치되는 영역에서 빛의 투과를 차단할 수 있다. 이에 따라, 후술할 줄기 전극(181)을 따라 발생할 수 있는 빛샘을 최소화할 수 있다. 차광 라인(126)은 별도의 전압을 인가받지 않는 상태인 플로팅(floating) 상태를 유지할 수 있다. 몇몇 실시예에서 차광 라인(126)은 생략될 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예에서 차광 라인(126)은 도 1의 시점에서 동일한 위치에 배치되되, 층을 달리하여 후술할 데이터 라인(162)을 구성하는 물질로 형성될 수도 있다.
게이트 라인(122), 게이트 전극(124), 유지 라인(125) 및 차광 라인(126)은 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 게이트 라인(122), 게이트 전극(124), 유지 라인(125) 및 차광 라인(126)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 금 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 등을 포함할 수 있다. 게이트 라인(122), 게이트 전극(124), 유지 라인(125) 및 차광 라인(126)은 단일층 구조를 가질 수 있으며, 또는 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
게이트 라인(122), 게이트 전극(124), 유지 라인(125) 및 차광 라인(126) 상에는 제1 절연막(130)이 배치된다. 제1 절연막(130)은 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 예시적으로 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등으로 이루어질 수 있다. 제1 절연막(130)은 단일층 구조로 이루어질 수 있으며, 또는 물리적 성질이 다른 두 개의 절연막을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
제1 절연막(130) 상에는 반도체층(140)이 배치된다. 반도체층(140)은 게이트 전극(124)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 반도체층(140)은 비정질 규소, 다결정 규소, 또는 산화물 반도체로 형성될 수 있다.
반도체층(140)은 게이트 전극(124)과 중첩될 뿐만 아니라, 후술할 데이터 라인(162), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)과 중첩할 수도 있다.
도면에는 미도시하였으나, 몇몇 실시예에서 반도체층(140) 위에는 저항성 접촉 부재가 추가로 배치될 수 있다. 상기 저항성 접촉 부재는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 실리콘 등으로 형성되거나 실리사이드로 형성될 수 있다. 상기 저항성 접촉 부재는 쌍을 이루어 반도체층(140) 위에 배치될 수 있다. 상기 저항성 접촉 부재는 소스 전극(165), 드레인 전극(166) 및 반도체층(140) 사이에서 이들이 저항성 접촉(ohmic contact) 특성을 갖도록 할 수 있다. 반도체층(140)이 산화물 반도체를 포함하는 경우, 상기 저항성 접촉 부재는 생략될 수 있다.
반도체층(140) 및 제1 절연막(130) 상에는 데이터 라인(162), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)이 배치된다.
데이터 라인(162)은 제1 방향(D1)으로 연장되어 게이트 라인(122)과 교차할 수 있다.
데이터 라인(162)은 제1 절연막(130)에 의하여 게이트 라인(122) 및 게이트 전극(124)과 절연될 수 있다.
데이터 라인(162)은 데이터 전압을 소스 전극(165)으로 제공할 수 있다. 여기서, 상기 데이터 전압은 외부로부터 제공되며, 변화하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 각각의 화소(10)의 계조는 상기 데이터 전압의 전압 레벨에 대응하여 변화할 수 있다.
소스 전극(165)은 데이터 라인(162)으로부터 분지되어 적어도 일부가 게이트 전극(124)과 중첩될 수 있다.
드레인 전극(166)은 도 1의 시점을 기준으로 반도체층(140)을 사이에 두고 소스 전극(165)으로부터 이격되어 배치될 수 있으며, 적어도 일부가 게이트 전극(124)과 중첩될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 소스 전극(165)은 드레인 전극(166)과 일정 간격을 두고 평행하게 이격되어 배치되는 막대 모양일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 아니하고, 소스 전극(165)은 'C'자 모양으로 드레인 전극(166)을 일정한 간격을 사이에 두고 둘러싸는 모양으로 형성될 수도 있다.
데이터 라인(162), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)은 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 데이터 라인(162), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)은 알루미늄, 구리, 은 몰리브덴, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 이들은 내화성 금속(refractory metal) 등의 하부막(미도시)과 그 위에 형성된 저저항 상부막(도시되지 않음)으로 이루어진 다층 구조를 가질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
게이트 전극(124), 반도체층(140), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(167)를 구성할 수 있다.
제1 절연막(130) 및 박막 트랜지스터(167) 상에는 패시베이션막(171)이 배치된다. 패시베이션막(171)은 무기절연물질로 이루어질 수 있으며, 박막 트랜지스터(167)를 커버하도록 배치될 수 있다. 패시베이션막(171)은 박막 트랜지스터(167)를 보호하고, 후술할 컬러 필터층(172) 및 제2 절연막(173)에 포함된 물질이 반도체층(140)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
패시베이션막(171) 상에는 컬러 필터층(172)이 배치된다. 컬러 필터층(172)은 색을 구현하기 위한 안료가 포함된 감광성 유기 조성물일 수 있으며, 적색, 녹색 또는 청색의 안료 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예시적으로, 컬러 필터층(172)은 복수의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 예시적으로 상기 복수의 컬러 필터 중 어느 하나는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 어느 하나를 표시할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 복수의 컬러 필터는 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow) 및 화이트(white) 계열의 색 중 어느 하나를 표시할 수도 있다.
컬러 필터층(172) 상에는 제2 절연막(173)이 배치된다. 제2 절연막(173)은 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 예시적으로 유기 물질로 구성된 유기막일 수 있다. 제2 절연막(173)은 제2 절연막(173)과 제1 베이스 기판(110) 사이에 배치되는 구성 요소들로 인하여 발생한 국부적인 단차를 평탄화할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제2 절연막(173)의 상부 표면은 실질적으로 평탄할 수 있다.
패시베이션막(171), 컬러 필터층(172) 및 제2 절연막(173)에는 박막 트랜지스터(167)의 일부, 보다 구체적으로, 드레인 전극(166)의 일부를 제1 베이스 기판(110)의 상부 표면에 수직한 방향을 따라 상부로 노출시키는 컨택홀(174)이 형성될 수 있다. 컨택홀(174)은 패시베이션막(171), 컬러 필터층(172) 및 제2 절연막(173)을 제1 베이스 기판(110)에 수직한 방향을 따라 관통하는 모양으로 형성될 수 있다. 드레인 전극(166)의 일부와 제2 절연막(173) 상부에 배치되는 화소 전극(180)은 컨택홀(174)을 통하여 물리적으로 서로 연결될 수 있다.
제2 절연막(173) 상에는 화소 전극(180) 및 차폐 전극(187)이 배치된다. 화소 전극(180)과 차폐 전극(187)은 동일 평면상에 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
화소 전극(180)은 컨택홀(174)을 통하여 드레인 전극(166)과 물리적으로 연결되며, 드레인 전극(166)으로부터 상기 데이터 전압을 제공받을 수 있다.
화소 전극(180)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 등의 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
화소 전극(180)은 대체로 액티브 영역(11) 내에 배치될 수 있으나, 드레인 전극(166)과의 연결을 위하여 컨택홀(174)을 오버랩하도록 확장되는 영역을 포함할 수 있다(예시적으로, 후술할 확장 전극(186)일 수 있다).
화소 전극(180)이 배치되는 영역은 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 예시적으로 화소 전극(180)이 배치되는 영역은 4개의 영역으로 구분될 수 있다. 즉, 액티브 영역(11)은 4개의 영역으로 구분될 수 있다. 이들 4개의 영역은 액티브 영역(11)을 4분면으로 나눈 각각의 영역에 대응될 수 있으며, 4개의 사분면에 대응되는 영역 중 우측 상단에 배치되는 영역을 제1 도메인 영역(DM1), 좌측 상단에 배치되는 영역을 제2 도메인 영역(DM2), 좌측 하단에 배치되는 영역을 제3 도메인 영역(DM3), 우측 하단에 배치되는 영역을 제4 도메인 영역(DM4)으로 정의하기로 한다.
제1 도메인 영역(DM1), 제2 도메인 영역(DM2), 제3 도메인 영역(DM3) 및 제4 도메인 영역(DM4)은 동일한 면적을 가질 수 있으며, 동일한 모양을 가질 수 있다.
화소 전극(180)은 제1 도메인 영역(DM1)과 제2 도메인 영역(DM2)을 구분하는 경계선 또는 제3 도메인 영역(DM3) 및 제4 도메인 영역(DM4)을 구분하는 경계선을 기준으로 선대칭인 모양을 가질 수 있다. 동시에 화소 전극(180)은 제2 도메인 영역(DM2)과 제3 도메인 영역(DM3)을 구분하는 경계선 또는 제1 도메인 영역(DM1) 및 제4 도메인 영역(DM4)을 구분하는 경계선을 기준으로 선대칭인 모양을 가질 수 있다.
화소 전극(180)은 투명 도전성 물질이 배치되지 않는 개구부인 슬릿(SL)을 포함할 수 있다. 슬릿(SL)에 의하여 화소 전극(180)에 규칙적인 패턴이 형성되며, 화소 전극(180)의 모양 및 패턴에 따라 화소 전극(180)과 중첩되도록 배치되는 액정(210)이 기울어지는 방향 및 정도가 제어될 수 있다.
화소 전극(180)은 줄기 전극(181), 제1 가장자리 전극(182), 제2 가장자리 전극(183), 가지 전극(184), 연결 전극(185) 및 확장 전극(186)을 포함한다.
화소 전극(180)을 구성하는 각각의 구성 요소들은 액티브 영역(11) 내에 배치될 수 있으나, 전술한 바와 같이 예외적으로 확장 전극(186)의 경우 액티브 영역(11)의 외부에 배치될 수 있다.
줄기 전극(181)은 제1 방향(D1)을 따라 연장되며, 액티브 영역(11)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 줄기 전극(181)은 제1 도메인 영역(DM1)과 제2 도메인 영역(DM2)의 경계와 제3 도메인 영역(DM3)과 제4 도메인 영역(DM4)의 경계를 따라 연장될 수 있다. 즉, 줄기 전극(181)은 액티브 영역(11)을 제1 도메인 영역(DM1) 및 제4 도메인 영역(DM4)이 배치되는 영역과, 제2 도메인 영역(DM2)과 제3 도메인 영역(DM3)이 배치되는 영역으로 이등분하도록 배치될 수 있다. 또한, 줄기 전극(181)은 도메인 중심점(DCP)이 줄기 전극(181)을 상하로 이등분하는 경계선상에 위치하도록 배치될 수 있다.
제1 가장자리 전극(182)은 화소 전극(180)의 가장자리를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있으며, 줄기 전극(181)의 양 끝단과 각각 연결될 수 있다. 즉, 화소 전극(180)은 복수 개의 제1 가장자리 전극(182)을 포함할 수 있으며, 예시적으로 제1 가장자리 전극(182)은 2개일 수 있다. 도 1의 시점에서 하나의 제1 가장자리 전극(182)은 줄기 전극(181)의 상측 끝단과 연결되도록 배치될 수 있고, 다른 하나의 제1 가장자리 전극(182)은 줄기 전극(181)의 하측 끝단과 연결되도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 하나의 제1 줄기 전극(181)은 제1 도메인 영역(DM1) 및 제2 도메인 영역(DM2)의 상측 가장자리를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있으며, 다른 하나의 제1 줄기 전극(181)은 제3 도메인 영역(DM3) 및 제4 도메인 영역(DM4)의 하측 가장자리를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.
제2 가장자리 전극(183)은 화소 전극(180)의 가장자리를 따라 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 제1 가장자리 전극(182)의 양 끝단과 각각 연결될 수 있다. 즉, 화소 전극(180)은 복수 개의 제2 가장자리 전극(183)을 포함할 수 있으며, 예시적으로 제2 가장자리 전극(183)은 4개일 수 있다. 도 1의 시점에서 2개의 제2 가장자리 전극(183)은 상측에 배치된 제1 가장자리 전극(182)의 양측 끝단으로부터 제1 방향(D1)에 평행하게 연장될 수 있으며, 나머지 2개의 제2 가장자리 전극(183)은 하측에 배치된 제1 가장자리 전극(182)의 양측 끝단으로부터 제1 방향(D1)에 평행하게 연장될 수 있다. 다시 말하면, 하나의 제2 가장자리 전극(183)은 제1 도메인 영역(DM1)의 우측 가장자리를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있으며, 다른 하나의 제2 가장자리 전극(183)은 제2 도메인 영역(DM2)의 좌측 가장자리를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있고, 또 다른 하나의 제2 가장자리 전극(183)은 제3 도메인 영역(DM3)의 좌측 가장자리를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있으며, 나머지 하나의 제2 가장자리 전극(183)은 제4 도메인 영역(DM4)의 우측 가장자리를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.
복수의 가지 전극(184)은 줄기 전극(181)으로부터 제1 방향(D1)과 경사진 방향, 즉 제1 방향(D1)과 평행하지 않은 비스듬한 방향으로 각각 연장될 수 있다. 다만, 각각의 가지 전극(184)은 각각의 제1 도메인 영역(DM1), 제2 도메인 영역(DM2), 제3 도메인 영역(DM3) 및 제4 도메인 영역(DM4)에서 서로 다른 방향으로 연장될 수 있다.
구체적으로, 가지 전극(184)은 줄기 전극(181)의 중심으로부터 가까이 배치될수록 줄기 전극(181)과 가지 전극(184)간의 사이각이 크도록 연장되고, 줄기 전극(181)의 끝단에 가까이 배치될수록 줄기 전극(181)과 가지 전극(184)간의 사이각이 작도록 여기서, 상기 줄기 전극(181)의 중심이란, 줄기 전극(181)이 상하좌우가 모두 대칭이 되도록 하는 대칭점을 의미하며, 도메인 중심점(DCP)과 일치할 수 있다. 또한, 줄기 전극(181)과 가지 전극(184)간의 사이각이란, 줄기 전극(181)이 연장되는 방향과 평행하게 연장되는 임의의 직선과, 가지 전극(184)이 연장되는 방향과 평행하게 연장되는 임의의 직선 사이의 사이각으로 정의하기로 하며, 대소관계는 상기 사이각의 절대값으로 비교하기로 한다. 또한, 상기 두 임의의 직선 사이에 둔각 및 예각이 형성될 경우, 예각을 선택하여 측정한 값을 기준으로 한다.특히, 줄기 전극(181)의 중심에 가장 가까이 배치된 가지 전극(184)은 줄기 전극(181)이 연장되는 방향에 수직한 방향을 따라 연장될 수 있다. 즉, 줄기 전극(181)의 중심에 가장 가까이 배치된 가지 전극(184)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 본 실시예의 경우, 줄기 전극(181)의 중심으로부터 가장 가까이 배치됨과 동시에 동일한 이격 거리를 갖고 배치된 가지 전극(184)은 각각의 제1 도메인 영역(DM1), 제2 도메인 영역(DM2), 제3 도메인 영역(DM3) 및 제4 도메인 영역(DM4)에 하나씩 총 4개가 있으며, 이들 모두 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다.
한편, 각각의 가지 전극(184)이 연장되는 방향은 아래와 같이 정의될 수도 있다. 즉, 줄기 전극(181)의 중심에 가장 가까이 배치된 가지 전극(184)은 제2 방향(D2)을 따라 연장됨과 동시에, 인접하는 두개의 가지 전극(184)이 제1 방향(D1)을 따라 이격된 거리는 줄기 전극(181)에 가까울수록 길고 가지 전극(184)의 끝단에 가까울수록 짧을 수 있다.
구체적으로, 각각의 가지 전극(184)이 연장되기 시작하는 지점, 즉, 인접하는 2개의 가지 전극(184)이 이격된 거리를 줄기 전극(181)의 일변을 따라 측정한 길이를 제1 길이(dt1)라 정의하기로 한다. 또한, 인접하는 2개의 가지 전극(184)의 끝단 간의 이격된 거리를 측정한 길이를 제2 길이(dt2)라 정의하기로 한다. 이 경우, 제1 길이(d1)는 제2 길이(dt2)보다 길 수 있다.
다시 말하면, 가지 전극(184)은 도 1의 시점에서, 제1 도메인 영역(DM1)에서는 우측을 향하거나 우측 하단을 향하도록 연장되고, 제2 도메인 영역(DM2)에서는 좌측을 향하거나 좌측 하단을 향하도록 연장되며, 제3 도메인 영역(DM3)에서는 좌측을 향하거나 좌측 상단을 향하도록 연장되고, 제4 도메인 영역(DM4)에서는 우측을 향하거나 우측 상단을 향하도록 연장될 수 있다.
한편, 줄기 전극(181)과 가지 전극(184)간의 사이각 중 가장 큰 값은 35도 이상 45도 이하일 수 있고, 줄기 전극(181)과 가지 전극(184)간의 사이각 중 가장 작은 값은 0도 이상 15도 이하일 수 있다.다시 말하면, 제1 도메인 영역(DM1)의 상측에 배치되는 가지 전극(184)일수록 줄기 전극(181)과 형성하는 사이각(θ1)이 작을 수 있으며, 제1 도메인 영역(DM1)의 하측에 배치되는 가지 전극(184)일수록 줄기 전극(181)과 형성하는 사이각(θ2)이 클 수 있다. 마찬가지로, 제2 도메인 영역(DM2)의 상측에 배치되는 가지 전극(184)일수록 줄기 전극(181)과 형성하는 사이각이 작을 수 있으며, 제2 도메인 영역(DM2)의 하측에 배치되는 가지 전극(184)일수록 줄기 전극(181)과 형성하는 사이각이 클 수 있다. 또한, 제3 도메인 영역(DM3)의 하측에 배치되는 가지 전극(184)일수록 줄기 전극(181)과 형성하는 사이각이 작을 수 있으며, 제3 도메인 영역(DM3)의 상측에 배치되는 가지 전극(184)일수록 줄기 전극(181)과 형성하는 사이각이 클 수 있다. 또한, 제4 도메인 영역(DM4)의 하측에 배치되는 가지 전극(184)일수록 줄기 전극(181)과 형성하는 사이각이 작을 수 있으며, 제3 도메인 영역(DM3)의 상측에 배치되는 가지 전극(184)일수록 줄기 전극(181)과 형성하는 사이각이 클 수 있다.
또한, 제1 도메인 영역(DM1)의 최하측에 배치된 가지 전극(184)은 우측을 향하도록 연장될 수 있으며, 제2 도메인 영역(DM2)의 최하측에 배치된 가지 전극(184)은 좌측을 향하도록 연장될 수 있고, 제3 도메인 영역(DM3)의 최상측에 배치된 가지 전극(184)은 좌측을 향하도록 연장될 수 있으며, 제4 도메인 영역(DM4)의 최상측에 배치된 가지 전극(184)은 우측을 향하도록 연장될 수 있다.
연결 전극(185)은 일부의 가지 전극(184)의 끝단을 서로 연결하며 제1 방향(D1)에 평행하도록 연장될 수 있다. 특히, 연결 전극(185)은 도메인 중심점(DCP)에 가장 가깝게 배치된 가지 전극(184)의 끝단으로부터 연장될 수 있다. 예시적으로, 도 1의 시점에서 연결 전극(185)은 도메인 중심점(DCP)에 가장 가깝게 배치된 4개의 가지 전극(184)의 끝단으로부터 각각 제1 방향(D1)에 평행한 방향을 따라 연장되며, 인접하여 배치되는 가지 전극(184)들의 끝단을 서로 연결하도록 배치될 수 있다. 다만, 가지 전극(184)이 연결하는 가지 전극(184)의 개수는 연결 전극(185)이 연장되는 방향에 배치된 가지 전극(184) 중 일부만을 연결할 수 있다. 이처럼 연결 전극(185)이 연장되는 방향에 배치된 가지 전극(184)을 모두 연결하는 것이 아니라, 일부만을 연결함에 따라 시인성 개선 효과를 얻어낼 수 있다. 시인성 개선 효과에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
다시 말하면, 연결 전극(185)은 각각의 제1 도메인 영역(DM1), 제2 도메인 영역(DM2), 제3 도메인 영역(DM3) 및 제4 도메인 영역(DM4)에 하나씩 배치될 수 있다. 제1 도메인 영역(DM1)에 배치된 연결 전극(185)은 제1 도메인 영역(DM1)의 최하측에 배치된 가지 전극(184)의 끝단으로부터 상측을 향하여 연장될 수 있다. 제2 도메인 영역(DM2)에 배치된 연결 전극(185)은 제2 도메인 영역(DM2)의 최하측에 배치된 가지 전극(184)의 끝단으로부터 상측을 향하여 연장될 수 있다. 제3 도메인 영역(DM3)에 배치된 연결 전극(185)은 제2 도메인 영역(DM2)의 최하측에 배치된 가지 전극(184)의 끝단으로부터 하측을 향하여 연장될 수 있다. 제4 도메인 영역(DM4)에 배치된 연결 전극(185)은 제2 도메인 영역(DM2)의 최하측에 배치된 가지 전극(184)의 끝단으로부터 하측을 향하여 연장될 수 있다.
여기서, 각각의 제1 도메인 영역(DM1), 제2 도메인 영역(DM2), 제3 도메인 영역(DM3) 및 제4 도메인 영역(DM4)에서 연결 전극(185)에 의하여 연결된 가지 전극(184)의 개수는 각각의 제1 도메인 영역(DM1), 제2 도메인 영역(DM2), 제3 도메인 영역(DM3) 및 제4 도메인 영역(DM4)에 배치된 가지 전극(184)의 개수의 75% 이하일 수 있다.
확장 전극(186)은 액티브 영역(11) 외부로 연장되도록 배치된다. 확장 전극(186)은 제1 가장자리 전극(182)으로부터 연장되며, 컨택홀(174)을 오버랩하도록 형성될 수 있다. 확장 전극(186)은 컨택홀(174)을 통하여 드레인 전극(166)과 물리적으로 연결될 수 있으며, 상기 데이터 전압을 제공받을 수 있다. 확장 전극(186)에 제공된 상기 데이터 전압은 확장 전극(186)을 통하여 화소 전극(180)을 구성하는 줄기 전극(181), 제1 가장자리 전극(182), 제2 가장자리 전극(183), 가지 전극(184) 및 연결 전극(185)으로 전달될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 액티브 영역(11)에는 화소 전극(180)을 구성하는 투명 도전성 물질이 배치되지 않는 개구부인 슬릿(SL)이 형성된다. 이러한 슬릿(SL)은 액티브 영역(11) 내에서 화소 전극(180)을 구성하는 투명 도전성 물질이 배치되지 않는 영역을 따라 형성되는데, 그 중에서도 줄기 전극(181)에 접하여 도메인 중심점(DCP)의 좌측 및 우측으로 각각 연장되는 개구부는 중심 슬릿(CSL)이라 정의할 수 있다. 중심 슬릿(CSL)이 형성되는 영역에 투명 도전성 물질이 배치되지 않음으로써, 액정 표시 장치의 투과율 향상 및 시인성 개선 효과를 얻어낼 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
차폐 전극(187)은 화소 전극(180)과 동일층에 배치된다. 차폐 전극(187)은 화소 전극(180)과 접하거나 중첩되지 않도록 일정 거리만큼 이격되어 배치되며, 물리적 및 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 이에 따라, 화소 전극(180)에 제공되는 상기 데이터 전압은 차폐 전극(187)에는 제공되지 않을 수 있다.
차폐 전극(187)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 등의 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 화소 전극(180)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
차폐 전극(187)은 액티브 영역(11) 이외의 영역 중 화소 전극(180)의 일부가 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역과 오버랩하도록 배치될 수 있다. 다만, 화소 전극(180)이 배치되는 영역을 제외한 나머지 모든 영역과 반드시 오버랩하여야 하는 것은 아니며, 일부 영역을 제외하고 오버랩될 수도 있음은 물론이다.
특히, 차폐 전극(187)은 데이터 라인(162)과 오버랩하도록 배치될 수 있다. 데이터 라인(162)에는 상기 데이터 전압이 제공되어 데이터 라인(162)과 중첩되도록 배치되는 액정(210)이 상기 데이터 전압의 전압 레벨 변화에 영향을 받는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 빛샘을 방지할 수 있다.
한편, 화소 전극(180) 및 차폐 전극(187) 상에는 제1 배향막(도시되지 않음)이 추가로 배치될 수 있다. 상기 제1 배향막은 액정층(200)에 주입되는 액정(210)의 초기 배향 각도를 제어할 수 있다.
이하, 제2 표시 기판(300)에 대하여 설명한다.
제2 표시 기판(300)은 제2 베이스 기판(310), 차광 부재(320), 오버코트층(330) 및 공통 전극(340)을 포함한다.
제2 베이스 기판(310)은 제1 베이스 기판(110)에 대향하여 배치된다. 제2 베이스 기판(310)은 외부로부터의 충격을 견뎌낼 수 있는 내구성을 가질 수 있다. 제2 베이스 기판(310)은 투명 절연 기판일 수 있다. 예를 들면, 제2 베이스 기판(310)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 이루어질 수 있다. 제2 베이스 기판(310)은 평탄한 평판형일 수 있지만, 특정 방향으로 커브드될 수도 있다.
제1 표시 기판(100)을 향하는 제2 베이스 기판(310)의 일면 상에는 차광 부재(320)가 배치된다. 차광 부재(320)는 게이트 라인(122), 데이터 라인(162), 박막 트랜지스터(167) 및 컨택홀(174)과 오버랩하도록, 즉, 액티브 영역(11) 이외의 영역과 오버랩하도록 배치될 수 있으며, 액티브 영역(11) 이외의 영역에서의 빛의 투과를 차단할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 몇몇 실시예의 경우 액티브 영역(11) 이외의 영역 중에서 화소 전극(180)에 인접하여 배치된 데이터 라인(162)의 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 배치될 수도 있다. 이 경우, 차광 부재(320)에 의하여 오버랩되지 않는 데이터 라인(162)의 일부 영역은 차폐 전극(187)에 의하여 오버랩될 수 있으며, 이에 따라 빛의 투과를 차단할 수 있다.
제1 표시 기판(100)을 향하는 차광 부재(320)의 일면 상에는 오버코트층(330)이 배치된다. 오버코트층(330)은 차광 부재(320)로 인하여 발생한 단차를 완화할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 오버코트층(330)은 생략될 수도 있다.
제1 표시 기판(100)을 향하는 오버코트층(330)의 일면 상에는 공통 전극(340)이 배치된다.
공통 전극(340)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 등의 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
공통 전극(340)은 제2 베이스 기판(310)의 전면에 걸쳐 통판으로 형성될 수 있다. 공통 전극(340)에는 외부로부터 제공되는 공통 전압이 인가되어 화소 전극(180)과 함께 액정층(200)에 전계를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 공통 전압은 외부로부터 제공될 수 있으며, 액정 표시 장치가 동작하는 동안 상기 공통 전압의 전압 레벨은 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 서로 중첩되도록 배치된 화소 전극(180)과 공통 전극(340) 사이의 공간에는 화소 전극(180)과 공통 전극(340)에 제공된 상기 데이터 전압과 상기 공통 전압의 전압 레벨의 차이에 의하여 전계가 형성될 수 있으며, 이러한 전계에 의하여 액정(210)이 회전하거나 기울어질 수 있다.
한편, 몇몇 실시예에서, 차폐 전극(187)에는 상기 공통 신호와 실질적으로 동일한 레벨의 전압이 제공될 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 장치가 동작하는 동안, 서로 중첩되도록 배치된 차폐 전극(187)과 공통 전극(340) 사이에 배치되는 액정층(200)의 일부 영역에는 방향성을 가지는 전계가 형성되지 않을 수 있다. 차폐 전극(187)과 공통 전극(340)에 동일한 전압값을 갖는 신호가 제공되므로, 전위차가 발생하지 않기 때문이다. 이에 따라, 서로 중첩되도록 배치된 차폐 전극(187)과 공통 전극(340) 사이의 공간에 배치된 액정(210)은 회전하거나 기울어지지 않을 수 있으며, 액정 표시 장치의 전원이 오프된 상태와 동일하게 유지될 수 있다. 예시적으로, 빛을 투과를 차단할 수 있다.
한편, 제1 표시 기판(100)을 향하는 공통 전극(340)의 일면 상에는 제2 배향막(도시되지 않음)이 배치될 수 있다. 상기 제2 배향막은 상기 제1 배향막과 마찬가지로 액정층(200)에 주입된 액정(210)의 초기 배향 각도를 제어할 수 있다.
이하, 액정층(200)에 대하여 설명한다.
액정층(200)은 유전율 이방성 및 굴절율 이방성을 가지는 복수의 액정(210)을 포함한다. 액정(210)은 액정층(200)에 전계가 형성되지 않은 상태에서 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(300)에 수직한 방향으로 배열될 수 있다. 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(300) 사이에 전계가 형성되면 액정(210)이 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(300) 사이에서 특정 방향으로 회전하거나 기울어짐으로써 빛의 편광을 변화시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 시인성 및 투과율 향상 효과에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 도 1의 액티브 영역에 배치된 화소 전극을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 3에 도시된 각각의 화살표들이 가리키는 방향은 화소 전극(180)에 상기 데이터 전압이 인가된 경우 액티브 영역(11)에 중첩되도록 배치된 액정(210)이 기울어지는 방향을 나타낸다.
또한, 각각의 화살표들의 길이는 화소 전극(180)에 상기 데이터 전압이 인가된 경우 액티브 영역(11)에 중첩되도록 배치된 액정(210)이 기울어지는 정도를 나타낸다. 즉, 화살표의 길이가 길수록 액정(210)은 상대적으로 더욱 기울어짐을 의미하며, 화살표의 길이가 짧을수록 액정(210)은 상대적으로 덜 기울어짐을 의미한다.
도 3의 화소 전극(180)에 제공된 상기 데이터 전압의 전압 레벨은, 저계조에서의 특징과 고계조에서의 특징을 모두 반영하기 위하여, 저계조에 치우치거나 고계조에 치우친 값이 아닌 중간 계조에 대응되는 전압 레벨을 갖는 것으로 가정하기로 한다.
도 3을 참조하면, 화소 전극(180)에 상기 데이터 전압이 인가되는 경우, 줄기 전극(181)과 중첩되도록 배치된 액정(210)은 도메인 중심점(DCP)을 향하도록 기울어질 수 있다. 다시 말하면, 제1 도메인 영역(DM1)과 제2 도메인 영역(DM2)의 경계 및 제3 도메인 영역(DM3)과 제4 도메인 영역(DM4)의 경계를 따라 배치된 액정(210)은 도메인 중심점(DCP)을 향하도록 기울어질 수 있다.
또한, 줄기 전극(181)의 양측으로 배치된 액정(210)은 줄기 전극(181)으로부터 멀어지는 방향으로 기울어질 수 있다. 다시 말하면, 제1 도메인 영역(DM1)에 배치된 액정(210)은 대체로 우측을 향하도록 기울어질 수 있으며, 제2 도메인 영역(DM2)에 배치된 액정(210)은 대체로 좌측을 향하도록 기울어질 수 있고, 제3 도메인 영역(DM3)에 배치된 액정(210)은 대체로 좌측을 향하도록 기울어질 수 있으며, 제4 도메인 영역(DM4)에 배치된 액정(210)은 대체로 우측을 향하도록 기울어질 수 있다.
여기서, 제2 가지 전극(184)이 배치된 영역에서는 액정(210)이 제2 방향(D2)과 평행한 방향으로 기울어지는 경향이 강하게 나타날 수 있다. 다시 말하면, 제1 도메인 영역(DM1) 및 제4 도메인 영역(DM4)의 우측 가장자리를 따라 배치된 액정(210)은 우측을 향하여 기울어질 수 있으며, 제2 도메인 영역(DM2) 및 제3 도메인 영역(DM3)의 좌측 가장자리를 따라 배치된 액정(210)은 좌측을 향하여 기울어질 수 있다. 이는 제2 가지 전극(184)이 배치됨에 따른 효과로서, 제2 방향(D2)과 평행한 방향으로 기울어지는 액정(210)이 증가함에 따라 시인성이 개선될 수 있다.
또한, 액티브 영역(11) 내에 배치된 액정(210)은 도메인 중심점(DCP)에 가까워질수록 제2 방향(D2)과 평행한 방향에 가깝게 기울어지며, 기울어지는 정도도 증가함을 확인할 수 있다. 이는, 도메인 중심점(DCP)에 가깝게 배치된 가지 전극(184)의 끝단을 서로 연결한 연결 전극(185)이 배치됨에 따른 효과로서, 시인성이 개선될 수 있다.
또한, 액티브 영역(11) 내에 배치된 액정(210)이 도메인 중심점(DCP)에 가까워질수록 제2 방향(D2)과 평행한 방향에 가깝게 기울어지며, 기울어지는 정도도 증가하는 다른 요인으로, 가지 전극(184)이 연장되는 방향이 도메인 중심점(DCP)에 가깝게 배치될수록 제2 방향(D2)과 평행한 방향에 가깝게 연장됨에 기인할 수도 있다. 이에 따라, 시인성이 개선될 수 있다.
도 4는 도 1의 화소 전극(180)에 저계조에 대응되는 데이터 전압이 인가된 경우 액티브 영역을 관찰한 사진이며, 도 5는 도 1의 화소 전극에 중간 계조에 대응되는 데이터 전압이 인가된 경우 액티브 영역을 관찰한 사진이고, 도 6은 도 1의 화소 전극에 고계고에 대응되는 데이터 전압이 인가된 경우 액티브 영역을 관찰한 사진이다.
즉, 도 4, 도 5 및 도 6은 모두 액티브 영역(11)을 관찰한 사진에 해당하나, 도 4의 경우 화소 전극(180)에 제공된 상기 데이터 전압의 전압 레벨이 상대적으로 가장 낮고, 도 6의 경우 화소 전극(180)에 제공된 상기 데이터 전압의 전압 레벨이 상대적으로 가장 높을 수 있다.
먼저, 도 4를 참조하면, 저계조에서 다른 영역보다 상대적으로 밝게 시인되는 영역은 액티브 영역(11)의 중심을 기준으로 마름모꼴의 형태로 나타남을 확인할 수 있다. 즉, 저계조에서 다른 영역보다 상대적으로 밝게 시인되는 영역은 제2 방향(D2)에 가까운 방향으로 기울어지는 액정(210)이 주로 분포되어 있는 영역(도 3 및 관련 설명 참조)과 일치함을 확인할 수 있다. 따라서, 저계조에서의 시인성 특성이 양호함을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 저계조에서 중간 계조로 변화할수록 액티브 영역(11)의 중심으로부터 멀리 배치된 영역까지도 밝게 시인됨을 확인할 수 있다.
최종적으로, 도 6을 참조하면, 고계조에서 액티브 영역(11)의 대부분의 영역이 밝게 시인됨을 확인할 수 있다. 따라서, 저계조에서는 상대적으로 어둡게 시인되었던 영역에서도, 고계조에서는 밝게 시인되고 있으므로, 고계조에서의 투과율 특성이 양호함을 확인할 수 있다.
도 7은 도 1의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 비교 실시예예 따른 액정 표시 장치의 데이터 전압의 전압 레벨별 투과율을 나타낸 그래프이다.
상기 비교 실시예는 '+' 모양의 전극 구조를 바탕으로, '+' 모양의 전극 구조의 중심점으로부터 사방으로 연장되는 다수의 미세 전극 구조를 포함하는 화소 전극(180) 구조를 포함하는 액정 표시 장치에 해당한다.
도 7의 그래프에서 x축은 상기 데이터 전압의 전압 레벨을 [V]단위로 나타내며, y축은 투과율을 [%] 단위로 표시한다.
제1 선(L1)은 상기 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치를 정면에서 관찰한 경우의 그래프이며, 제2 선(L2)은 상기 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치를 측면에서 관찰한 경우의 그래프이다. 제3 선(L3)은 도 1의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 정면에서 관찰한 경우의 그래프이며, 제4 선(L4)은 도 1의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 측면에서 관찰한 경우의 그래프이다.
도 7을 참조하면, 제1 선(L1)과 제3 선(L3)을 비교하였을 경우, 제3 선(L3)이 제1 선(L1)에 비하여 저계조(예시적으로, 2V 이상 5V 이하의 범위)에서 우측으로 이동함을 확인할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 실시예에 따른 액정 표시 장치가 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치에 비하여 저계조에서 상대적으로 더 다양한 종류의 투과율을 나타냄을 확인할 수 있다.
또한, 저계조에서 제1 선(L1)과 제2 선(L2)의 값의 차이와, 제3 선(L3)과 제4 선(L4)의 값의 차이를 비교하였을 경우, 제3 선(L3)과 제4 선(L4)의 값의 차이가 제1 선(L1)과 제2 선(L2)의 값의 차이에 비하여 상대적으로 작음을 알 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우에, 상기 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치에 비하여 저계조에서의 정면 및 측면의 밝기 차이가 상대적으로 작음을 확인할 수 있으며, 시인성이 개선됨을 확인할 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 실시예 및 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치의 시인성 개선 정도를 나타낸 그래프이다.
도 8의 그래프에서 x축은 각각의 화소(10)의 계조를 나타내고, y축은 밝기를 [%]단위로 나타낸다. 본 그래프에서 밝기의 최대값의 기준은 63의 계조를 갖는 액정 표시 장치를 정면에서 시인하는 경우로 정의하기로 한다.
도 6을 참조하면, 제5 선(L5)은 상기 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치를 정면에서 본 경우의 계조별 밝기를 나타내고, 제6 선(L6)은 상기 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치를 측면에서 본 경우의 계조별 밝기를 나타내며, 제7 선(L7)은 도 1에 도시된 실시예에 따른 액정 표시 장치를 측면에서 본 경우의 계조별 밝기를 나타낸다.
본 그래프에서는 측면에서 본 경우의 계조별 밝기의 측정값이 정면에서 본 경우의 계조별 밝기에 가까울수록 시인성이 양호하다. 즉, 제6 선(L6) 및 제7 선(L7) 중 제5 선(L5)에 가장 가깝게 도시되는 측정값이 가장 시인성이 양호하다. 특히, 저계조에 해당하는 0~40 범위의 계조값에서 제5 선(L5)에 가까울수록 시인성이 양호할 수 있다.
도 8의 그래프에서 제5 선(L5)에 가장 가까운 측정값은 제7 선(L7)에 해당하며, 특히 저계조에 해당하는 0~40 범위의 계조값에서 다른 측정값들, 즉, 제6 선(L6)에 비하여 제5 선(L5)에 더욱 가깝도록 낮은 계조값을 유지한다. 따라서, 제7 선(L7)에 따른 측정 조건, 즉, 도 1에 도시된 화소 전극(180) 구조를 포함하는 액정 표시 장치의 시인성이 가장 양호할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이고, 도 10은 도 9의 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 절단한 단면도이고, 도 11은 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 배치된 제2 절연막을 도시한 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 다른 액정 표시 장치의 일 화소(10a)는 제1 베이스 기판(110), 게이트 라인(122), 유지 라인(125), 1차광 라인(126), 제1 절연막(130), 데이터 라인(162), 박막 트랜지스터(167), 패시베이션막(171), 컬러 필터층(172), 제2 절연막(173a), 컨택홀(174), 화소 전극(180a), 차폐 전극(187), 공통 전극(340), 오버코트층(330), 차광 부재(320) 및 제2 베이스 기판(310)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소(10a)는, 제2 절연막(173a)의 구조가 도 1 및 도 2의 설명에서 상술한 화소(도 1의 10)와 일부 상이할 수 있다. 따라서, 이하에서 중복되는 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에서 제2 절연막(173a)은 제1 부분(173_1a) 및 제2 부분(173_2a)을 포함한다. 제1 부분(173_1a)은 도 2에 도시된 제2 절연막(도 2의 173)이 배치되는 위치에 대응되어 배치될 수 있으며, 상부 표면이 실질적으로 평탄할 수 있다. 즉, 제1 부분(173_1a)은 컨택홀(174)이 배치되어 개구되는 영역을 제외한 화소(10a) 내의 대부분의 영역을 오버랩하도록 배치될 수 있다.
제2 부분(173_2a)은 제1 부분(173_1a)으로부터 제1 베이스 기판(110)의 상부로 돌출되는 모양으로 형성될 수 있으며, 화소(10a)의 특정 영역에만 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 부분(173_2a)은 제1 가장자리 전극(182a)에 의하여 일부가 오버랩되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 부분(173_2a)과 오버랩되도록 배치되는 제1 가장자리 전극(182a)에 제1 베이스 기판(110)과 수직한 방향을 향하도록 경사를 형성할 수 있어, 제2 부분(173_2a)과 중첩하여 배치되는 액정(210)이 특정 방향으로 기울어지게 하거나, 기울어지기 쉽도록 할 수 있다.
특히, 제2 부분(173_2a)은 줄기 전극(181)의 연장선상에 배치되는 제1 가장자리 전극(182a)과 오버랩되도록 배치될 수 있으며, 줄기 전극(181) 및 줄기 전극(181)의 연장선상과 중첩되도록 배치된 액정(210)이 도메인 중심점(DCP)을 향하는 방향을 따라 기울어지는 힘을 강화할 수 있다. 이에 따라, 액티브 영역(11) 내에서 화소 전극(180a)의 액정(210)에 대한 제어력이 강화되어, 시인성 및 투과율이 더욱 개선될 수 있다.
제2 부분(173_2a)의 상부 표면은 실질적으로 평탄할 수 있으며, 제2 부분(173_2a)의 옆면은 제1 베이스 기판(110)에 대하여 기울어지도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 부분(173_2a)을 특정 방향으로 절단한 단면은 사다리꼴 모양일 수 있다. 또한, 도 9의 시점에서 제2 부분(173_2a)은 직사각형 모양일 수 있다.
구체적으로, 제2 부분(173_2a)이 제2 방향(D2)을 따라 연장된 길이(dt3)는 4㎛ 이상 6㎛ 이하일 수 있다. 또한, 제2 부분(173_2a)을 제1 방향(D1)을 따라 절단한 단면의 높이(dt4)는 1㎛ 이상 2㎛ 이하이고, 측변과 밑변의 사이각(θ3)은 40도 이상 80도 이하인 사다리꼴의 모양을 가질 수 있다. 상술한 조건을 만족할 경우, 투과율 및 시인성 개선 효과가 가장 명확할 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.
제1 부분(173_1a)과 제2 부분(173_2a)은 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 공정 순서상 동시에 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 부분(173_1a)과 제2 부분(173_2a)은 제1 표시 기판(100)에 컨택홀(174)을 형성하는 마스크 공정 과정에서, 영역별로 빛이 조사되는 양을 다르게 할 수 있는 하프톤 마스크 등을 이용하여 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 실시예와 비교하여 추가적으로 요구되는 공정 과정이 없으므로, 제조 비용 증가 없이도 본 실시에 따른 제2 절연막(173a)을 제조할 수 있다.
도 12는 도 9 내지 도 11에 도시된 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부분의 측변과 밑변의 사이각의 값에 따른 투과율 및 시인성 지수를 나타낸 그래프이다.
본 그래프에서 제1 막대(ST1)의 값들은 상기 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치를 정면에서 시인한 경우의 최대 투과율을 100이라 하였을 때, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치를 정면에서 시인한 경우의 상대적인 투과율을 [%] 단위로 나타낸다. 또한, 제2 막대(ST2)의 값들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 시인성 지수를 나타낸다. 여기서, 시인성 지수는 그 값이 낮을수록 액정 표시 장치의 정면과 측면의 밝기 차이가 작아, 시인성이 특성이 양호한 것으로 해석될 수 있다.
또한, 본 그래프에서 x축은 도 10의 시점에서 제2 부분(173_2a)의 측변과 밑변의 사이각의 각도를 나타내고 [°] 단위로 표시하며, 좌측의 y축은 투과율을 [%] 단위로 표시하고, 우측의 y축은 시인성 지수의 값을 표시한다.
도 12를 참조하면, 제2 부분(173_2a)을 제1 방향(D1)으로 절단한 단면의 측변과 밑변의 사이각(θ3)이 커질수록, 투과율은 증가하나, 시인성 지수의 값은 높아져 시인성 특성이 악화됨을 확인할 수 있다. 따라서, 이들의 수치를 고려하였을 때, 제2 부분(173_2)의 측변과 밑변의 사이각(θ3)은 40도 이상 80도인 범위로 설계할 경우 투과율 및 시인성 모두에서 양호한 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 13은 도 9 내지 도 11에 도시된 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부분의 높이에 따른 투과율 및 시인성 지수를 나타낸 그래프이다.
본 그래프에서 제3 막대(ST3)의 값들은 상기 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치를 정면에서 시인한 경우의 최대 투과율을 100이라 하였을 때, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치를 정면에서 시인한 경우의 상대적인 투과율을 [%] 단위로 나타낸다. 또한, 제4 막대(ST4)의 값들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 시인성 지수를 나타낸다.
또한, 본 그래프에서 x축은 도 10의 시점에서 제2 부분(173_2a)의 높이(dt4)를 나타내고 [㎛] 단위로 표시하며, 좌측의 y축은 투과율을 [%] 단위로 표시하고, 우측의 y축은 시인성 지수의 값을 표시한다.
도 13을 참조하면, 제2 부분(173_2a)의 높이(dt4)가 1.25㎛에 가까울수록 시인성 지수는 감소하여 시인성 특성이 양호하나, 제2 부분(173_2)의 높이(dt4)가 1.25㎛보다 짧거나 길수록 투과율이 증가함을 확인할 수 있다. 따라서, 이들의 수치를 고려하였을 때, 제2 부분(173_2)의 높이(dt4)가 1㎛ 이상 2㎛의 값을 갖도록 설계할 경우 투과율 및 시인성 모두에서 양호한 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 14는 도 9 내지 도 11에 도시된 제1 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 부분의 제2 방향을 따라 연장된 길이에 따른 투과율 및 시인성 지수를 나타낸 그래프이다.
본 그래프에서 제5 막대(ST5)의 값들은 상기 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치를 정면에서 시인한 경우의 최대 투과율을 100이라 하였을 때, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치를 정면에서 시인한 경우의 상대적인 투과율을 [%] 단위로 나타낸다. 또한, 제6 막대(ST6)의 값들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 시인성 지수를 나타낸다.
또한, 본 그래프에서 x축은 도 9의 시점에서 제2 부분(173_2a)이 제2 방향(D2)을 따라 연장된 길이(dt3)를 나타내고 [㎛] 단위로 표시하며, 좌측의 y축은 투과율을 [%] 단위로 표시하고, 우측의 y축은 시인성 지수의 값을 표시한다.
도 14를 참조하면, 제2 부분(173_2a)이 제2 방향(D2)을 따라 연장된 길이(dt3)가 길어질수록 투과율은 증가하나, 시인성 지수의 값은 높아져 시인성 특성이 악화됨을 확인할 수 있다. 따라서, 이들의 수치를 고려하였을 때, 제2 부분(173_2a)이 제2 방향(D2)을 따라 연장된 길이(dt3)는 4㎛ 이상 6㎛ 이하인 범위로 설계할 경우 투과율 및 시인성 모두에서 양호한 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제2 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소(10b)는 게이트 라인(122), 유지 라인(125), 차광 라인(126), 데이터 라인(162), 박막 트랜지스터(167), 제2 부분(173_2b), 컨택홀(174), 화소 전극(180b) 및 차폐 전극(187)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소(10b)는, 제2 부분(173_2b)의 구조가 도9 내지 도 11의 설명에서 상술한 화소(도 9의 10a)와 일부 상이할 수 있다. 따라서, 이하에서 중복되는 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예에서 제2 부분(173_2b)은 액티브 영역(11) 일변을 모두 오버랩하도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 부분(173_2b)이 제2 방향(D2)을 따라 연장된 길이는 액티브 영역(11)의 제2 방향(D2)으로 측정된 폭과 동일할 수 있다. 이 경우, 최대의 투과율을 얻어낼 수 있다.
도 16은 본 발명의 제3 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소(10c)는 게이트 라인(122), 유지 라인(125), 차광 라인(126), 데이터 라인(162), 박막 트랜지스터(167), 제2 부분(173_2c), 컨택홀(174), 화소 전극(180c) 및 차폐 전극(187)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소(10c)는, 제2 부분(173_2c)의 구조가 도 9 내지 도 11의 설명에서 상술한 화소(도 9의 10a)와 일부 상이할 수 있다. 따라서, 이하에서 중복되는 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예에서 제2 부분(173_2c)은 제2 줄기 전극(181)의 연장선상에 배치되면서도, 액티브 영역(11) 내에서 비대칭으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 도메인 영역(DM1)의 상측 가장자리 일부분과 제2 도메인 영역(DM2)의 상측 가장자리 전부를 오버랩하도록 형성될 수 있으며, 제3 도메인 영역(DM3)의 하측 가장자리 전부와 제4 도메인 영역(DM4)의 하측 가장자리 일부분을 오버랩하도록 형성될 수 있다. 도시된 화소(10c)의 상측에 배치되는 다른 화소(미도시)의 컨택홀(174)은 제2 도메인 영역(DM2)의 상측에 배치되며, 도시된 화소(10c)에 배치된 컨택홀(174)은 제4 도메인 영역(DM4)의 하측에 배치되므로, 본 실시예에 따른 제2 부분(173_2c)과 같은 구조를 적용할 경우, 제2 부분(173_2c)을 형성함에 따라 각 화소(10c)의 컨택홀(174)이 공정 과정에서 받는 영향을 최소화할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제4 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소(10d)는 게이트 라인(122), 유지 라인(125), 차광 라인(126), 데이터 라인(162), 박막 트랜지스터(167), 제2 부분(173_2d), 컨택홀(174), 화소 전극(180d) 및 차폐 전극(187)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소(10d)는, 제2 부분(173_2d)의 구조가 도 9 내지 도 11의 설명에서 상술한 화소(도 9의 10a)와 일부 상이할 수 있다. 따라서, 이하에서 중복되는 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예에서 제2 부분(173_2d)은 제2 줄기 전극(181)의 연장선상에 배치되지 않을 수도 있으며, 교차선(CL)을 기준으로 선대칭이 아닐 수도 있다. 즉, 하나의 제2 부분(173_2d)이 제1 도메인 영역(DM1)의 상측 가장자리와 제2 도메인 영역(DM2)의 상측 가장자리가 연결되는 경계와 오버랩되도록 배치되면서도, 다른 하나의 제2 부분(173_2d)은 제3 도메인 영역(DM3)의 하측 가장자리에 한하여 오버랩되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 도시된 화소(10d)의 컨택홀(174)은 제4 도메인 영역(DM4)의 하측에 인접하여 배치되므로, 제2 부분(173_2d)이 컨택홀(174)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
도 18은 본 발명의 제5 변형 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 레이아웃도이다.
도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소(20) 는 게이트 라인(422), 데이터 라인(462), 박막 트랜지스터(467), 제2 부분(473_2), 컨택홀(474), 화소 전극(480)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소(20)는, 도 1, 도 2 및 도 9에서 설명된 실시예들의 일 화소(10, 10a)와 일부 상이할 수 있다. 따라서, 이하에서는 중복되는 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명한다.
먼저, 화소 전극(180, 180a)의 장축이 제1 방향(D1)을 따라 연장된 상술한 실시예들과는 달리, 화소 전극(480)의 장축이 제2 방향(D2)을 따라 연장되도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 화소 전극(480)은 줄기 전극(481), 가지 전극(484), 제1 가장자리 전극(482), 제2 가장자리 전극(483), 연결 전극(485) 및 확장 전극(486)을 포함한다. 줄기 전극(481)은 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다. 가지 전극(484)은 줄기 전극(481)으로부터 연장될 수 있다., 가지 전극(484)은, 줄기 전극(481)의 중심으로부터 가까이 배치될수록 줄기 전극(481)과 가지 전극(484)간의 사이각이 크도록 연장되고, 줄기 전극(481)의 끝단에 가까이 배치될수록 줄기 전극(481)과 가지 전극(484)간의 사이각이 작도록 연장될 수 있다. 제1 가장자리 전극(482)은 줄기 전극(481)의 양 끝단과 각각 연결되며 화소 전극(480)의 가장자리를 따라 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제2 가장자리 전극(483)은 제1 가장자리 전극(482)의 양 끝단과 각각 연결되며 화소 전극(480)의 가장자리를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 또한, 연결 전극(485)은 도메인 중심점(DCP)에 가장 가깝게 배치된 가지 전극(484)의 끝단으로부터 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 화소 전극(480)은 도 1에 도시된 실시예에 따른 화소 전극(180)을 시계 방향으로 90도 회전시킨 모양일 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 화소 전극(480)에 의하여 액정(210)이 제어되는 방향은 도 3에 의하여 설명된 액정(210)이 제어되는 방향을 시계 방향으로 90도 회전시킨 방향에 해당할 수 있으며, 앞선 실시예들에 의하여 설명된 시인성 개선 효과를 그대로 얻어낼 수 있다.
이외의 도 1에 도시된 실시예에 따른 화소 전극(180)에 대한 설명은 본 실시예에 따른 화소 전극(480)의 설명에 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 일 화소(20)는 제2 부분(473_2)을 더 포함할 수 있다. 제2 부분(473_2)은 제1 가장자리 전극(482)에 의하여 일부가 오버랩되도록 배치될 수 있다. 다만, 제2 방향(D2)을 따라 연장되는 모양을 갖는 도 9에 도시된 실시예의 제2 부분(173_2a)과는 달리, 본 실시예에 따른 제2 부분(473_2)은 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 제2 부분(473_2)에 대한 이외의 설명에 대하여는 도 9에 의하여 설명된 바와 동일하게 적용될 수 있다.
본 실시예와 같이 화소 전극(480)의 장축이 제2 방향(D2)을 따라 연장되도록 하는 경우, 일 화소(20)의 장축 또한 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있으며, 이에 따라 액정 표시 장치의 제조 비용이 절감될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 일 화소(20)와 같이 화소(20)의 장축이 제2 방향(D2)을 따라 연장되도록 배치될 경우, 제1 방향(D1)을 따라 배치되는 화소(20)들의 개수는 증가하나, 그만큼 제2 방향(D2)을 따라 배치되는 화소(20)의 개수는 감소된다. 따라서, 제2 방향(D2)으로 연장되는 게이트 라인(422)의 수는 증가하나, 제1 방향(D1)을 따라 연장되는 데이터 라인(462)의 개수는 감소된다. 결과적으로, 게이트 라인(422)에 신호를 제공하는 게이트 구동부(미도시)의 필요 수량은 증가하나, 그만큼 데이터 라인(462)에 신호를 제공하는 데이터 구동부(미도시)의 필요 수량은 감소한다. 일반적으로, 상기 게이트 구동부의 제조 비용보다 상기 데이터 구동부의 제조 비용이 더 크므로, 비용 절감이 가능할 수 있다.이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 제1 표시 기판
200: 액정층
300: 제2 표시 기판
180: 화소 전극
181: 줄기 전극
182: 제1 가장자리 전극
183: 제2 가장자리 전극
184: 가지 전극
185: 연결 전극
186: 확장 전극
10: 화소
11: 액티브 영역

Claims (20)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 배치되며, 제1 방향을 따라 연장된 줄기 전극, 상기 줄기 전극으로부터 연장된 복수의 가지 전극, 제1 가장자리 전극 및 제2 가장자리 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하되,
    상기 가지 전극은, 상기 줄기 전극의 중심으로부터 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 크도록 연장되고, 상기 줄기 전극의 끝단에 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 작도록 연장되며,
    상기 제1 가장자리 전극은 상기 줄기 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고,
    상기 제2 가장자리 전극은 상기 제1 가장자리 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향으로 연장되며,
    상기 가지 전극의 끝단은 상기 제2 가장자리 전극과 이격되는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 줄기 전극의 중심에 가장 가까이 배치된 상기 가지 전극은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장된 액정 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각 중 가장 작은 값은 0도 이상 15도 이하이고, 가장 큰 값은 35도 이상 45도 이하인 액정 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 일부의 상기 가지 전극의 끝단을 서로 연결하며, 상기 제1 방향으로 연장된 연결 전극을 더 포함하되,
    상기 연결 전극은, 상기 줄기 전극의 중심에 가장 가까이 배치된 상기 가지 전극의 끝단으로부터 연장되고,
    상기 연결 전극은 상기 제2 가장자리 전극과 이격되는 액정 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 화소 전극 사이에 배치된 절연층을 더 포함하되,
    상기 절연층은 상부 표면이 실질적으로 평탄한 제1 부분과, 상기 제1 부분의 상부 표면으로부터 수직한 방향으로 돌출되고 상기 제1 가장자리 전극에 의하여 일부가 오버랩되도록 배치된 제2 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 부분의 상기 제1 방향을 따라 절단한 단면은 상부가 실질적으로 평탄한 사다리꼴의 모양을 가지며, 평면 시점에서 직사각형의 모양을 갖는 액정 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 부분의 상기 제1 방향을 따라 절단한 단면은, 밑변의 길이가 4㎛ 이상 6㎛ 이하이며, 높이는 1㎛ 이상 2㎛ 이하이고, 측변과 밑변의 사이각은 40도 이상 80도 이하인 액정 표시 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 부분은 상기 줄기 전극의 연장선상에 배치된 액정 표시 장치.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 절연층 사이에 배치되며 서로 절연된 게이트 라인 및 데이터 라인을 더 포함하되,
    상기 게이트 라인은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 연장되고,
    상기 데이터 라인은 상기 제1 방향을 따라 연장된 액정 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 동일한 모양을 갖는 4개의 사분면으로 구분되어, 평면 시점에서 우측 상단에 배치되는 제1 도메인 영역, 좌측 상단에 배치되는 제2 도메인 영역, 좌측 하단에 배치되는 제3 도메인 영역, 우측 하단에 배치되는 제4 도메인 영역에 걸쳐 배치되되,
    상기 제1 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극은 우측 하단을 향하여 연장되고,
    상기 제2 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극은 좌측 하단을 향하여 연장되고,
    상기 제3 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극은 좌측 상단을 향하여 연장되고,
    상기 제4 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극은 우측 상단을 향하여 연장된 액정 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 일부의 상기 가지 전극의 끝단을 서로 연결하는 연결 전극을 더 포함하되,
    평면 시점에서, 상기 연결 전극은
    상기 제1 도메인 영역의 최하단에 배치된 상기 가지 전극으로부터 상측을 향하여 연장되고,
    상기 제2 도메인 영역의 최하단에 배치된 상기 가지 전극으로부터 상측을 향하여 연장되며,
    상기 제3 도메인 영역의 최상단에 배치된 상기 가지 전극으로부터 하측을 향하여 연장되고,
    상기 제4 도메인 영역의 최상단에 배치된 상기 가지 전극으로부터 하측을 향하여 연장된 액정 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    각각의 상기 제1 내지 제4 도메인 영역에서 상기 연결 전극에 의하여 연결된 상기 가지 전극의 개수는 각각의 상기 제1 내지 제4 도메인 영역에 배치된 상기 가지 전극의 개수의 75% 이하인 액정 표시 장치.
  14. 기판; 및
    상기 기판 상에 배치되며, 제1 방향을 따라 연장된 줄기 전극, 상기 줄기 전극으로부터 연장된 복수의 가지 전극, 제1 가장자리 전극 및 제2 가장자리 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하되,
    상기 줄기 전극의 중심에 가장 가까이 배치된 상기 가지 전극은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 연장되며,
    인접하는 두개의 상기 가지 전극이 상기 제1 방향을 따라 이격된 거리는 상기 줄기 전극에 가까울수록 길고 상기 가지 전극의 끝단에 가까울수록 짧으며,
    상기 제1 가장자리 전극은 상기 줄기 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고,
    상기 제2 가장자리 전극은 상기 제1 가장자리 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향으로 연장되며,
    상기 가지 전극의 끝단은 상기 제2 가장자리 전극과 이격되는 액정 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    인접하는 두개의 상기 가지 전극은,
    상기 가지 전극과 줄기 전극이 접하는 지점에서 제1 길이만큼 이격되고,
    상기 가지 전극의 끝단에서 제2 길이만큼 이격되되
    상기 제1 길이는 상기 제2 길이보다 긴 액정 표시 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 일부의 상기 가지 전극의 끝단을 서로 연결하며, 상기 제1 방향으로 연장된 연결 전극을 더 포함하되,
    상기 연결 전극은 상기 줄기 전극의 중심에 가장 가까이 배치된 상기 가지 전극의 끝단으로부터 연장되고,
    상기 연결 전극은 상기 제2 가장자리 전극과 이격되는 액정 표시 장치.
  17. 삭제
  18. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 연장된 게이트 라인;
    상기 게이트 라인 상에 배치되며, 상기 게이트 라인과 절연되고, 상기 제1 방향을 따라 연장된 데이터 라인;
    상기 데이터 라인 상에 배치된 절연층;
    상기 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향을 따라 연장된 줄기 전극, 상기 줄기 전극으로부터 연장된 복수의 가지 전극, 제1 가장자리 전극 및 제2 가장자리 전극을 포함하는 화소 전극을 포함하되,
    상기 가지 전극은, 상기 줄기 전극의 중심으로부터 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 크도록 연장되고, 상기 줄기 전극의 끝단에 가까이 배치될수록 상기 줄기 전극과 상기 가지 전극간의 사이각이 작도록 연장되며,
    상기 제1 가장자리 전극은 상기 줄기 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고,
    상기 제2 가장자리 전극은 상기 제1 가장자리 전극의 양 끝단과 각각 연결되며 상기 화소 전극의 가장자리를 따라 상기 제1 방향으로 연장되며,
    상기 가지 전극의 끝단은 상기 제2 가장자리 전극과 이격되는 액정 표시 장치.
  19. 삭제
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 절연층은,
    상부 표면이 실질적으로 평탄한 제1 부분과,
    상기 제1 부분의 상부 표면으로부터 수직한 방향으로 돌출되고 상기 제1 가장자리 전극에 의하여 일부가 오버랩되도록 배치된 제2 부분을 포함하는 액정 표시 장치.
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