KR20120027710A - 액정 표시 패널 - Google Patents

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KR20120027710A
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이성준
장용규
이재영
서주연
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삼성모바일디스플레이주식회사
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Abstract

본 발명의 일 측면에 의하면, 기판 상에 형성되며, 게이트선과 상기 게이트선과 교차하는 데이터 선에 의해 정의된 화소 영역에 위치하는 복수의 화소 전극들을 포함하고, 상기 화소 영역에 위치하는 각 화소 전극은 복수의 측변들을 포함하고, 상기 복수의 측변들 중 적어도 하나의 측벽은 사선부와 상기 사선부에 의해 형성된 돌출부를 구비하고, 상기 화소 영역에 위치하고 일방향으로 서로 인접하는 화소 전극들은 상기 돌출부를 적어도 하나 수용하는 이격공간을 형성하고, 상기 이격공간은 상기 일방향에 교차하는 타방향으로 폭이 좁아지다 넓어지며, 상기 이격공간의 폭이 좁아지는 위치에 액정의 텍스처(texture)를 조절하는 특이점(singular point)이 고정되는 액정 표시 패널을 제공한다.

Description

액정 표시 패널{Liquid crystal display panel}
본 발명은 액정 표시 패널에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 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 분자를 그 장축이 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치가 개발되고 있다.
수직 배향 방식 액정 표시 장치에서는 광시야각 확보가 중요한 문제이고, 이를 위하여 전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 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.
전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 형성하는 경우, 화소 영역의 가장자리 등과 같이 경사 방향 결정 부재의 영향이 크지 않거나, 화소 영역의 중앙부와 같이 복수의 경사 방향 결정 부재들의 상호 영향을 받을 수 있는 영역에서는 불규칙한 텍스처(texture)가 발생한다. 이러한 불규칙한 텍스처에 의해 표시 장치의 표시 품질이 저하된다.
본 발명은, 불규칙한 텍스처에 의한 품질 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제공한다.
본 발명의 일측면에 의하면, 기판 상에 형성되며, 게이트선과 상기 게이트선과 교차하는 데이터 선에 의해 정의된 화소 영역에 위치하는 복수의 화소 전극들을 포함하고, 상기 화소 영역에 위치하는 각 화소 전극은 복수의 측변들을 포함하고, 상기 복수의 측변들 중 적어도 하나의 측벽은 사선부와 상기 사선부에 의해 형성된 돌출부를 구비하고, 상기 화소 영역에 위치하고 일방향으로 서로 인접하는 화소 전극들은 상기 돌출부를 적어도 하나 수용하는 이격공간을 형성하고, 상기 이격공간은 상기 일방향에 교차하는 타방향으로 폭이 좁아지다 넓어지며, 상기 이격공간의 폭이 좁아지는 위치에 액정의 텍스처(texture)를 조절하는 특이점(singular point)이 고정되는 액정 표시 패널을 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 이격공간의 폭이 가장 좁아지는 위치에 상기 특이점이 고정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 이격공간의 폭이 가장 좁아지는 위치를 중심으로 상기 이격공간의 상부 영역과 하부 영역의 넓이가 실질적으로 같을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 이격공간의 폭이 가장 좁아지는 위치에 상기 돌출부가 대응될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 돌출부는, 상기 돌출부를 기준으로 상기 화소 전극의 하부 높이(y)에 대한 상기 화소 전극의 상부 높이(x)가 0.9 < x/y < 1.1 인 지점에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 돌출부는, 상기 돌출부를 기준으로 상기 화소 전극의 상부 높이(x)와 상기 화소 전극의 하부 높이(y)가 동일한 지점에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 타방향과 상기 사선부가 이루는 빗각은 0°를 초과하고 5° 미만일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 화소 전극은 상기 화소 전극의 중심에서 상기 일방향에 평행한 축을 기준으로 대칭을 이루고, 상기 이격공간은 상기 이격공간이 좁아지는 위치에서 상기 일방향에 평행한 축을 기준으로 대칭을 이룰 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 중심에서 상기 타방향에 평행한 축을 기준으로 대칭을 이루고, 상기 이격공간은 상기 이격공간이 좁아지는 위치에서 상기 타방향에 평행한 축을 기준으로 대칭을 이룰 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 중심을 기준으로 점 대칭을 이루고, 상기 이격공간은 상기 이격공간이 좁아지는 위치에서 점 대칭을 이룰수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극은 상기 타방향을 따라 가장자리에 대향 배치된 제1측변 및 제2측변을 포함하고, 상기 제1측변은, 상기 타방향에 대하여 빗각을 이루는 제1사선부와 제2사선부; 및 상기 제1사선부와 상기 제2사선부가 만나는 지점에 형성된 제1돌출부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1사선부의 빗각과 상기 제2사선부의 빗각은 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1사선부는 상기 제1돌출부를 기준으로 상기 화소 전극의 상부에 형성되고, 상기 제2사선부는 상기 제1돌출부를 기준으로 상기 화소 전극의 하부에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극의 상부의 높이(x)에 대한 상기 제1사선부의 높이(x1)는 0.2 < x1/x ≤ 1 일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극의 하부의 높이(y)에 대한 상기 제2사선부의 높이(y1)는 0.2 < y1<y ≤ 1일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2측변은 상기 타방향에 평행하도록 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2측변은, 상기 타방향에 대하여 빗각을 이루는 제3사선부과 제4사선부; 및 상기 제3사선부와 상기 제4사선부가 만나는 지점에 형성된 제2돌출부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제3사선부의 빗각과 상기 제4사선부의 빗각은 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1사선부와 상기 제4사선부는 상기 화소 전극의 중심을 기준으로 마주보도록 형성되고, 상기 제2사선부과 상기 제3사선부는 상기 화소 전극의 중심을 기준으로 마주보도록 형성되며, 상기 제1사선부의 빗각과 상기 제4사선부의 빗각이 동일하고, 상기 제2사선부의 빗각과 상기 제3사선부의 빗각이 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제3사선부의 높이는 상기 제1사선부의 높이와 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제4사선부의 높이는 상기 제2사선부의 높이와 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1돌출부와 상기 제2돌출부는 동일 선상에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극은 상기 타방향을 따라 가장자리에 대향 배치된 제1측변 및 제2측변을 포함하고, 상기 제1측변은 제1돌출부 및 상기 제1돌출부를 기준으로 상부에 형성된 제1사선부를 포함하며, 상기 제2측변은 제2돌출부 및 상기 제2돌출부를 기준으로 하부에 형성된 제2사선부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1사선부의 빗각과 상기 제2사선부의 빗각은 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1돌출부와 상기 제2돌출부는 동일 선상에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극 중 상기 제1돌출부의 상부에 형성된 화소 전극의 높이(x)에 대한 상기 제1사선부의 높이(x1)는 0.2 < x1/x ≤ 1일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극 중 상기 제2돌출부를 기준으로 하부에 형성된 화소 전극의 높이(y)에 대한 상기 제2사선부의 높이(y1)는 0.2 < y1/y ≤ 1일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 화소 전극의 측변에 사선부과 돌출부를 형성하여 서로 이웃하는 화소 전극 사이의 이격 공간에 특이점(singular point)을 고정적으로 제어할 수 있다.
또한, 액정 분자에 대한 제어력을 강화함으로써, 액정의 텍스처를 안정화하고 얼룩과 같은 불량 화소의 발생을 방지하여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 화소 전극을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 화소 전극의 배열 상태와 그에 따른 액정 분자의 배열 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 화소 전극의 단면과 그에 따른 화소 전극의 배열 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 전극을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9의 화소 전극의 배열 상태와 그에 따른 액정 분자의 배열 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 화소 전극을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 전극을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 16은 도 15의 화소 전극의 배열 상태와 그에 따른 액정 분자의 배열 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 화소 전극을 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 사상을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 패널을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다.
상기의 도면들을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 패널은 박막 트랜지스터 기판(100), 공통 전극 기판(200) 및 박막 트랜지스터 기판(100)과 공통 전극 기판(100) 사이에 개재되는 액정층(300)을 포함한다.
박막 트랜지스터 기판(100)은 제1기판(110)에 제1방향(D1)으로 연장되어 형성된 복수개의 게이트선(120)과, 게이트선(120)과 교차되는 제2방향(D2)으로 연장되어 형성된 복수개의 데이터선(170)과, 게이트선(120)과 데이터선(170)에 의하여 정의되는 화소 영역(A)에 형성된 화소 전극(190)을 포함한다. 유지전극선(130)은 게이트선(120)과 동일한 방향으로 연장되어 형성된다.
도 2를 참고하면, 제1기판(110) 위에 유지 전극(137)이 형성되어 있다. 유지 전극(137)으로는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전물이 사용될 수 있다.
게이트선(120)은 제1방향(D1, 도 1참조)으로 연장되어 형성된다. 게이트선(120)은 소정의 간격 이격되어 복수개 형성되며, 게이트선(120)의 일부는 돌출되어 게이트 전극(122)을 이룬다.
게이트선(120)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 네오디뮴(Nd), 크롬(Cr), 티타늄(ti), 탄탈륨(Ta) 및 몰리브덴(Mo) 등의 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 금속을 포함할 수 있다. 게이트선(120)은 단일 층 또는 복수개의 금속층이 적층된 다층 구조일 수 있다.
데이터선(170)은 제2방향(D2, 도 1참조)으로 연장되어 형성된다. 데이터선(170)은 소정의 간격 이격되어 복수개 형성되며, 데이터선(170)의 일부는 돌출되어 소오스 전극(173)을 이룬다.
데이터선(170)도 앞서 게이트선(120)에 사용되는 금속을 포함할 수 있고, 단일층뿐만 아니라 다층 구조일 수 있음은 물론이다.
유지전극선(130)은 제1방향(D1, 도 1참조)으로 연장되어 형성된다. 유지전극선(130)은 서로 인접한 게이트선(120)들 사이에 위치하며, 각각의 게이트선(120)과 동일한 간격을 유지할 수 있다. 유지전극선(130)은 화소 영역(A)의 중앙에 배치되는 확장부(135)를 포함할 수 있다.
유지전극선(130)은 유지 전극(137)과 접촉되어 있으며, 전기적으로 연결되어 있다. 유지 전극(137)은 유지전극선(130)을 통해 전압을 인가받는다.
게이트선(120)과 유지전극선(130)을 지나는 선형의 반도체(150)는 제2방향(D2, 도 1참조)으로 연장된다. 반도체(150)는 게이트 전극(122)을 향해 일부가 돌출되어 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트선(120)에 접속된 게이트 전극(122)과, 데이터선(170)에 접속된 소오스 전극(173)과, 화소 전극(190)에 접속된 드레인 전극(175)을 포함한다. 한편, 게이트 전극(122)과 소오스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 사이에 순차적으로 형성된 게이트 절연막(140)과 반도체층(150) 및 반도체층(150) 상에 형성된 오믹 콘택층(160)을 포함한다.
보호막(180)은 박막 트랜지스터 상에 형성된다. 보호막(180)은 질화 규소나 산화 규소와 같은 무기 절연물로 만들어진 하부막(180a)과 유기 절연물로 만들어진 상부막(180b)을 포함한다. 본 실시예에서는 보호막(180)이 2개의 막으로 적층된 구조를 설명하였으나, 단일막 구조로 형성될 수 있음은 물론이다.
보호막(180)에는 콘택 홀(185)이 형성되어 있으며, 보호막(180) 상에는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 화소 전극(190)과 유지 전극(137)은 콘택홀(185)을 통해 게이트 절연막(140)을 사이에 두고 확장부(135)와 스토리지 커패시터를 이룬다. 한편, 유지 전극(137)을 투명한 도전막으로 형성함으로써 스토리지 커패시터의 용량을 늘이면서도 개구율을 저하시키지 않을 수 있다.
화소 전극(190)은 게이트선(120)과 데이터선(170)에 의하여 정의된 화소 영역(A)에 형성된다. 화소 전극(190)은 콘택 홀(185)을 통해 드레인 전극(175)과 접속될 수 있다. 화소 전극(190)으로는 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전물이 사용될 수 있다.
화소 전극들(190)은 일 방향으로 나란하게 배치되며, 후술하겠지만 화소 전극(190)의 측변에는 사선부(l1,l2,l3,l4,도 3 참조)와 돌출부(v1, v2,도 3 참조)가 형성되어 있다. 이는 서로 인접한 화소 전극(190) 사이에 액정 분자(301)의 특이점을 고정시키기 위함이다. 사선부(l1,l2,l3,l4)와 돌출부(v1, v2)에 의해 인접한 화소 전극(190)들의 측변들은 서로 평행하지 않다. 따라서, 인접한 화소 전극(190) 간 이격 공간의 폭도 일정하지 않다. 이격 공간 중 폭이 가장 좁은 공간에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다. 화소 전극(190)의 구체적 형상과 화소 전극(190) 간 이격 공간에 대한 구체적 설명은, 도 3 내지 도 20을 참고하여 해당 부분에서 후술한다.
화소 전극(190) 상에는 하부 배향막(195)이 형성될 수 있으며, 하부 배향막(195)으로는 수직 배향막이 사용될 수 있다.
공통 전극 기판(200)은 제2기판(210) 상에 형성된 블랙 매트릭스(220)와, 빛에 색을 부여하는 컬러 필터(230) 및 공통 전극(270)을 포함한다.
블랙 매트릭스(220)는 인접한 컬러 필터들(230) 사이에 위치하거나 화소 영역(A)의 가장자리에 형성된다. 블랙 매트릭스(220)는 화소 영역(A)에서 구현되는 색의 시인성을 증가시키며, 화소 영역(A) 간 광 간섭 및 화소 전극(190)의 빛샘 현상을 방지한다.
컬러 필터(230)는 광원으로부터 조사되어 액정층(300)을 통과하는 빛에 색을 부여한다. 이를 위해, 컬러 필터(230)는 감광성 유기 물질로 형성된다. 컬러 필터(230)는 화소 영역(A)마다 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 필터가 반복되어 형성된다.
컬러 필터(230) 및 블랙 매트릭스(220) 상에는 오버코트막(250)이 형성되어 있다. 오버코트막(250)은 컬러 필터(230)를 보호한다.
공통 전극(270)은 오버코트막(250) 상에 형성되어 있으며, 공통 전극(270) 상에는 상부 배향막(280)이 형성되어 있다. 상부 배향막(280)으로는 수직 배향막이 사용될 수 있다.
액정층(300)은 복수의 액정 분자(301)를 포함한다. 액정 분자(301)는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다.
화소 전극(190)이 콘택 홀(185)을 통해 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있으므로 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압을 인가받은 공통 전극 기판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성한다.
생성된 전기장에 따라, 액정 분자들(301)은 장축이 전기장의 방향과 수직이 되도록 방향을 바꾸려고 한다. 액정 분자(301)의 기울어진 정도에 따라 액정층(300)에 입사광의 편광 정도가 달라지고, 이러한 편광의 변화는 편광자(polarizer:미도시)에 의하여 투과율 변화로 나타난다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 액정 표시 패널로 본 발명의 일실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 액정 표시 패널의 구성의 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
도 3은 도 1의 화소 전극을 발췌하여 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 화소 전극들이 배열된 상태와 그에 따른 액정 분자의 배열 상태를 나타낸다.
도 3을 참고하면, 화소 전극(190)은 제1측변(191) 및 제1측변(191)에 대향 배치되는 제2측변(192)을 포함한다. 제1 및 제2측변(191, 192)에는 사선부(l1,l2,l3,l4)와 돌출부(v1,v2)가 형성되어 있다.
제1측변(191)에는 게이트선(120) 및 데이터선(170)과 빗각을 이루는 제1,2사선부(l1,l2)가 형성되어 있다. 제1돌출부(v1)는 제1사선부(l1)와 제2사선부(l2)가 만나는 지점에 형성된다.
제2측변(192)에도 제1측변(191)과 마찬가지로, 게이트선(120) 및 데이터선(170)과 빗각을 이루는 제3,4사선부(l3,l4)가 형성되어 있다.
제2돌출부(v2)는 제3사선부(l3)와 제4사선부(l4)가 만나는 지점에 형성된다.
제1,2측변(191, 192)에 형성된 사선부들(l1,l2,l3,l4)에 의하여, 화소 전극(190)은 화소 전극(190)의 중심에서 가장자리로 갈수록 폭이 줄어드는 형상이다.
각각의 사선부(l1,l2,l3,l4)가 데이터선(170)과 이루는 빗각(θi)은 다음의 [수학식 1]과 같다.
Figure pat00001
바람직하게는,θi가 1.2°가 되도록 사선부(l1,l2,l3,l4)를 형성한다.
각 사선부(l1,l2,l3,l4)가 데이터선(170)과 이루는 빗각이 동일한 값을 갖도록 하여(θ1=θ2=θ3=θ4), 화소 전극(190)이 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)과 나란한 축을 기준으로 대칭을 이루도록 할 수 있다.
제1돌출부(v1)와 제2돌출부(v2)는 동일 선상에 놓인다. 한편, 제1,2돌출부(v1, v2)를 기준으로 화소 전극(190)을 상부와 하부로 나누었을 때, 상부 화소 전극(190)의 높이(x)에 대한 하부 화소 전극(190)의 높이(y)의 관계는 다음의 [수학식 2]와 같다.
Figure pat00002
[수학식 2]과 같은 관계에 있는 위치에 제1,2돌출부(v1, v2)가 놓이도록 함으로써, 대칭적인 액정 분자(301)의 배열을 유도할 수 있다. 바람직하게는 제1,2돌출부(v1, v2)가 화소 전극(190)의 중심을 지나는 축 선상에 놓이도록 즉, x=y인 지점에 위치하도록 한다.
도 4를 참고하면, 제1화소 전극(190-1)의 제2측변(192-1)과 제2화소 전극(190-2)의 제1측변(191-2)은 서로 마주보게 배치되며, 제1,2화소 전극(190-1, 190-2) 사이에 이격공간이 형성되어 있다. 제1 및 2돌출부(v1, v2) 사이에 이격공간의 중심인 P점이 위치하며, P점에 액정 분자(301)의 텍스처를 조절하는 특이점(singular point)이 고정된다.
제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간은 P점를 기준으로 일축 대칭을 이루며, P점을 기준으로 상부 공간과 하부 공간의 넓이는 동일하다. 한편, 제1및 제2화소 전극(190-1, 190-2)이 중심에서 가장자리로 갈수록 폭이 줄어드는 형상이므로, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격 공간의 폭은 제2방향(D2)을 따라 좁아졌다가 다시 넓어진다.
제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간 중 제1돌출부(v1)와 제2돌출부(v2) 사이의 폭이 가장 좁다. 제1돌출부(v1)와 2돌출부(v2) 사이인 P점에 액정 분자(301)의 특이점이 고정되고, 이를 기준으로 액정 분자들(301)이 규칙적으로 배열되므로 액정의 텍스처를 안정화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1사선부(l1)의 빗각(θ1)과 제3사선부(l3)의 빗각(θ3)이 동일하고, 제2사선부(l2)의 빗각(θ2)과 제4사선부(l4)의 빗각(θ4)이 동일하게 형성할 수 있다. 이 경우, 각 화소 전극(190-1, 190-2)의 중심을 기준으로 제1사선부(l1)와 제3사선부(l3)가 평행하고, 제2사선부(l2)와 제4사선부(l4)가 평행하게 형성된다. 이 경우, 제1,2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격 공간은 P점를 기준으로 상부 공간과 하부 공간이 점 대칭을 이루는 형상이며, 상부 공간과 하부 공간의 넓이는 동일하게 형성된다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 화소 전극의 단면과 그에 따른 화소 전극의 배열 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5을 참고하면, 화소 전극(190)의 제1측변(191)에만 제1 및 제2사선부(l1 ,l2)와 제1돌출부(v1)가 형성되어 있고, 제2측변(192)은 제2방향과 평행하게 연장되어 있는 점에서 도 3의 화소 전극(190)과 차이가 있다.
본 실시예에서도, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간의 중심인 P점에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다. P점을 기준으로 이격공간의 상부 공간과 하부 공간의 넓이가 동일하며, 이격공간은 제1방향으로 나란한 축을 기준으로 대칭을 이룬다.
제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간에서, 제1화소 전극(190-1)의 제2측변(192-1)과 제2화소 전극(190-2)의 제1측변(191-2)에 형성된 제1돌출부들(v1) 사이의 폭이 가장 좁다. 제1화소 전극(190-1)의 제2측변(192-1)과 제2화소 전극(190-2)의 돌출부들(v1) 사이에 위치한 P점에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다.
도 6은 화소 전극(190)의 제2측변(192)에만 제3 및 제4사선부(l3 ,l4)와 제2돌출부(v2)가 형성되어 있고, 제1측변(191)은 제2방향과 평행하게 연장되어 있는 점에서 도 5의 화소 전극(190)과 차이가 있다.
도 7을 참고하면, 화소 전극(190)의 제1측변(191)과 제2측변(192)에는 각각 하나의 돌출부(v1, v2)와 제1 및 제4사선부(l1 ,l4)가 형성되어 있다. 제1측변(191)에는 제1돌출부(v1)의 상부에 제1사선부(l1)가 형성되고, 제2측변(192)에는 제2돌출부(v2)의 하부에 제4사선부(l4)가 형성되어 있다. 한편, 제1 및 제4사선부(l1 ,l4)들의 빗각(θ1,θ2)은 동일하게 형성될 수 있다.
본 실시예에서도, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격 공간의 중심인 P점에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다. 이격공간의 상부와 하부의 넓이는 동일하고, P점을 기준으로 점 대칭을 이루는 형상이다.
도 8은 제1측변(191)에 형성된 제2사선부(l2)가 제1돌출부(v1)의 하부에 위치하고, 제2측변(192)에 형성된 제3사선부(l3)가 제2돌출부(v2)의 상부에 위치하는 점에서 도 7의 화소 전극(190)과 차이가 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 전극을 발췌하여 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9의 화소 전극들이 배열된 상태와 그에 따른 액정 분자의 배열 상태를 나타낸다.
도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 화소 전극(190)도 제1,2측변(191, 192)에 사선부(l1,l2,l3,l4)와 돌출부(v1, v2)가 형성되어 있고, 각 사선부(l1,l2,l3,l4)의 빗각들(θ1,θ2,θ3,θ4)이 [수학식 1]의 조건을 만족하며, 돌출부(v1, v2)가 [수학식 2]의 조건을 만족하는 위치에 형성되어 있다.
다만, 본 실시예에 따르면 제1 및 제2측변(191, 192)의 끝단이 제2방향과 나란하게 연장된 평행변(pl)을 포함하는 점에서 차이가 있다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
제1돌출부(v1)와 제2돌출부(v2)는 동일한 선상에 놓인다. 후술할 도 10을 참조하면, 제1화소 전극(190-1)의 제2돌출부(v2)와 제2화소 전극(190-2)의 제1돌출부(v1)가 마주보게 된다. 제1 및 제2돌출부(v1,v2) 사이에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다.
제1사선부(l1)와 제3사선부(l3)는 동일한 높이(x1)를 갖도록 형성되며, 제2사선부(l2)와 제4사선부(l4)는 동일한 높이(y1)를 갖도록 형성된다. 제1및 제3사선부(l1,l3)의 높이(x1)는 상부 화소 전극(190)의 높이(x)와 다음의 [수학식 3]과 같은 관계를 가질 수 있다.
Figure pat00003
한편, 제2 및 제4사선부(l2,l4)의 높이(y1)는 하부 화소 전극(190)의 높이(y)와 다음의 [수학식 4]와 같은 관계를 가질 수 있다.
Figure pat00004
[수학식 3]과 [수학식 4]의 관계에 있어서, 제1 및 제3사선부(l1,l3)의 높이가 상부 화소 전극(190)의 높이와 동일하고(x1=x), 제2및 제3사선부의 높이(l2,l4)가 하부 화소 전극(190)의 높이와 동일한 경우(y1=y)가 앞서 도 3를 참고하여 설명한 화소 전극(190)과 같은 형상이다.
도 10을 참고하면, 제1및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간의 폭이 제2방향을 따라 좁아졌다 넓어지는 점은 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한 실시예와 같다. 또한, 제1화소 전극(190-1)의 제2측변(192-1)과 제2화소 전극(190-2)의 제1측변(191-2)은 서로 마주보게 배치되며, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 사이에는 이격공간이 형성되어 있다. 이격공간 중 폭이 가장 좁은 위치가 제1 및 제2돌출부(v1, v2)가 마주보는 위치이다. 제1 및 제2돌출부(v1, v2)가 마주보는 위치에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다. P점에 특이점이 고정된 후 액정 분자들(301)이 규칙적으로 배열되므로 액정의 텍스처를 안정화할 수 있다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 화소 전극의 단면과 그에 따른 화소 전극들의 배열 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11을 참고하면, 화소 전극(190)의 제1측변(191)에만 제1 및 제2사선부(l1,l2)와 제1돌출부(v1)가 형성되어 있고, 제2측변(192)는 제2방향과 평행하게 연장되어 있는 점에서 도 9의 화소 전극(190)과 차이가 있다. 또한, 사선부(l1,l2)의 끝단은 제2방향과 나란한 평행변(pl)과 연장되어 있다.
본 실시예에서도, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격 공간의 중심인 P점에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다. P점을 기준으로 이격공간의 상부 공간과 하부 공간의 넓이가 동일하며, 이격공간은 제1방향으로 나란한 축을 기준으로 대칭을 이룬다.
도 12는 화소 전극(190)의 제2측변(192)에만 제3 및 제4사선부(l3,l4)와 제2돌출부(v2)가 형성되어 있고, 제1측변(191)은 제2방향과 평행하게 연장되어 있는 점에서 도 11의 화소 전극(190)과 차이가 있다.
도 13을 참고하면, 화소 전극(190)의 제1측변(191)과 제2측변(192)에는 각각 하나의 돌출부(v1, v2)와 제1 및 제4사선부(l1,l4)를 포함한다. 제1측변(191)에는 제1돌출부(v1)의 상부에 제1사선부(l1)가 형성되어 있고, 제2측변(192)에는 제2돌출부(v2)의 하부에 제4사선부(l4)가 형성되어 있는 점에서 도 9의 화소 전극(190)과 차이가 있다. 각 제1 및 제4사선부(l1,l4)의 끝단은 제2방향과 나란한 평행변(pl)과 연장되어 있다.
본 실시예에서도, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간의 중심인 P점에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다. 이겨공간은 P점을 기준으로 상부 공간과 하부 공간의 넓이가 동일하며, P점을 기준으로 점 대칭을 이루는 형상이다.
도 14는 제1측변(191)에 형성된 제2사선부(l2)가 제1돌출부(v1)의 하부에 위치하고, 제2측변(192)에 형성된 제3사선부(l3)가 제2돌출부(v2)의 상부에 위치하는 점에서 도 13의 화소 전극(190)과 차이가 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 전극을 발췌하여 도시한 단면도이고, 도 16은 도 15의 화소 전극들이 배열된 상태와 그에 따른 액정 분자의 배열 상태를 나타낸다.
도 15를 참고하면, 본 실시예에 따른 화소 전극(190)도 제1 및 제2측변(191, 192)에 사선부(l1,l2,l3,l4)와 돌출부(v1, v2)가 형성되어 있고, 각 사선부(l1,l2,l3,l4)의 빗각들(θ1,θ2,θ3,θ4)이 [수학식 1]의 조건을 만족하며, 돌출부(v1, v2)가 [수학식 2]의 조건을 만족하는 위치에 형성되어 있다.
다만, 본 실시예에 따르면 화소 전극(190)의 윗변 및 아랫변에 사선부가 형성되어 있는 점에서 차이가 있다.
화소 전극(190)의 윗변과 아랫변은 사선부과 그에 따라 형성된 돌출부를 포함한다. 본 실시예의 경우도 화소 전극(190)의 제1 및 제2측변(191, 192)에는 앞서 도 3을 참고하여 설명한 바와 같이, 사선부(l1,l2,l3,l4)와 그에 따라 형성된 돌출부(v1, v2)가 포함되어 있다.
도 16을 참조하면, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간 중, 제1돌출부(v1)와 제2돌출부(v2)가 마주보는 위치에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다. 또한, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간은 P점를 중심으로 상부와 하부의 넓이가 동일하다.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 화소 전극의 단면과 그에 따른 화소 전극의 배열 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 17을 참고하면, 화소 전극(190)의 제1측변(191)에만 제1 및 제2사선부(l1,l2)와 제1돌출부(v1)가 형성되어 있고, 제2측변(192)는 제2방향과 평행하게 연장되어 있는 점에서 도 15의 화소 전극(190)과 차이가 있다.
본 실시예에서도, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간의 중심인 P점에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다. 한편, P점을 기준으로 이격 공간의 상부 공간과 하부 공간의 넓이가 동일하며, 제1방향과 나란한 축을 기준으로 대칭을 이룬다.
도 18은 화소 전극(190)의 제2측변(192)에만 제3 및 제4사선부(l3,l4)와 돌출부(v2)가 형성되어 있고, 제1측변(191)은 제2방향과 평행하게 연장되어 있는 점에서 도 17의 화소 전극(190)과 차이가 있다.
도 19를 참고하면, 화소 전극(190)의 제1측변(191)과 제2측변(192)에는 각각 하나의 돌출부(v1, v2)와 제1 및 제4사선부(l1,l4)를 포함한다. 제1측변(191)에는 제1돌출부(v1)의 상부에 제1사선부(l1)가 형성되고, 제2측변(192)에는 제2돌출부(v2)의 하부에 제4사선부(l4)가 형성되어 있는 점에서 도 15의 화소 전극(190)과 차이가 있다.
본 실시예에서도, 제1 및 제2화소 전극(190-1, 190-2) 간 이격공간의 중심인 P점에 액정 분자(301)의 특이점이 고정된다. P점을 기준으로 이격 공간의 상부 공간과 하부 공간의 넓이가 동일하며, 이격 공간은 P점을 기준으로 점 대칭을 이루는 형상이다.
도 20은 제1측변(191)에 형성된 제2사선부(l2)가 제1돌출부(v1)의 하부에 위치하고, 제2측변(192)에 형성된 제3사선부(l3)가 제2돌출부(v2)의 상부에 위치하는 점에서 도 19의 화소 전극(190)과 차이가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 박막 트랜지스터 기판 110: 제1기판
120: 게이트선 130: 유지전극선
170: 데이터선 190, 190-1, 190-2: 화소 전극
191: 제1측변 192: 제2측변
200: 공통 전극 기판 210: 제2기판
220: 컬러 필터 230: 블랙 매트릭스
270: 공통 전극 300: 액정층
301: 액정 분자

Claims (27)

  1. 기판 상에 형성되며, 게이트선과 상기 게이트선과 교차하는 데이터 선에 의해 정의된 화소 영역에 위치하는 복수의 화소 전극들을 포함하고,
    상기 화소 영역에 위치하는 각 화소 전극은 복수의 측변들을 포함하고, 상기 복수의 측변들 중 적어도 하나의 측벽은 사선부와 상기 사선부에 의해 형성된 돌출부를 구비하고,
    상기 화소 영역에 위치하고 일방향으로 서로 인접하는 화소 전극들은 상기 돌출부를 적어도 하나 수용하는 이격공간을 형성하고, 상기 이격공간은 상기 일방향에 교차하는 타방향으로 폭이 좁아지다 넓어지며, 상기 이격공간의 폭이 좁아지는 위치에 액정의 텍스처(texture)를 조절하는 특이점(singular point)이 고정되는 액정 표시 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이격공간의 폭이 가장 좁아지는 위치에 상기 특이점이 고정되는 액정 표시 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이격공간의 폭이 가장 좁아지는 위치를 중심으로 상기 이격공간의 상부 영역과 하부 영역의 넓이가 실질적으로 같은 액정 표시 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이격공간의 폭이 가장 좁아지는 위치에 상기 돌출부가 대응되는 액정 표시 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 돌출부를 기준으로 상기 화소 전극의 하부 높이(y)에 대한 상기 화소 전극의 상부 높이(x)가 0.9 < x/y < 1.1 인 지점에 위치하는 액정 표시 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 돌출부를 기준으로 상기 화소 전극의 상부 높이(x)와 상기 화소 전극의 하부 높이(y)가 동일한 지점에 위치하는 액정 표시 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 타방향과 상기 사선부가 이루는 빗각은 0°를 초과하고 5° 미만인 액정 표시 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 각 화소 전극은 상기 화소 전극의 중심에서 상기 일방향에 평행한 축을 기준으로 대칭을 이루고,
    상기 이격공간은 상기 이격공간이 좁아지는 위치에서 상기 일방향에 평행한 축을 기준으로 대칭을 이루는 액정 표시 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 중심에서 상기 타방향에 평행한 축을 기준으로 대칭을 이루고,
    상기 이격공간은 상기 이격공간이 좁아지는 위치에서 상기 타방향에 평행한 축을 기준으로 대칭을 이루는 액정 표시 패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 중심을 기준으로 점 대칭을 이루고,
    상기 이격공간은 상기 이격공간이 좁아지는 위치에서 점 대칭을 이루는 액정 표시 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 타방향을 따라 가장자리에 대향 배치된 제1측변 및 제2측변을 포함하고,
    상기 제1측변은, 상기 타방향에 대하여 빗각을 이루는 제1사선부와 제2사선부; 및 상기 제1사선부와 상기 제2사선부가 만나는 지점에 형성된 제1돌출부;를 포함하는 액정 표시 패널.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1사선부의 빗각과 상기 제2사선부의 빗각은 동일한 액정 표시 패널.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1사선부는 상기 제1돌출부를 기준으로 상기 화소 전극의 상부에 형성되고, 상기 제2사선부는 상기 제1돌출부를 기준으로 상기 화소 전극의 하부에 형성된 액정 표시 패널.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 화소 전극의 상부의 높이(x)에 대한 상기 제1사선부의 높이(x1)는 0.2 < x1/x ≤ 1 인 액정 표시 패널.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 화소 전극의 하부의 높이(y)에 대한 상기 제2사선부의 높이(y1)는 0.2 < y1<y ≤ 1인 액정 표시 패널.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제2측변은 상기 타방향에 평행하도록 연장된 액정 표시 패널.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제2측변은, 상기 타방향에 대하여 빗각을 이루는 제3사선부과 제4사선부; 및 상기 제3사선부와 상기 제4사선부가 만나는 지점에 형성된 제2돌출부;를 포함하는 액정 표시 패널.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제3사선부의 빗각과 상기 제4사선부의 빗각은 동일한 액정 표시 패널.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1사선부와 상기 제4사선부는 상기 화소 전극의 중심을 기준으로 마주보도록 형성되고, 상기 제2사선부과 상기 제3사선부는 상기 화소 전극의 중심을 기준으로 마주보도록 형성되며,
    상기 제1사선부의 빗각과 상기 제4사선부의 빗각이 동일하고, 상기 제2사선부의 빗각과 상기 제3사선부의 빗각이 동일한 액정 표시 패널.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제3사선부의 높이는 상기 제1사선부의 높이와 동일한 액정 표시 패널.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제4사선부의 높이는 상기 제2사선부의 높이와 동일한 액정 표시 패널.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 제1돌출부와 상기 제2돌출부는 동일 선상에 배치되는 액정 표시 패널.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 타방향을 따라 가장자리에 대향 배치된 제1측변 및 제2측변을 포함하고,
    상기 제1측변은 제1돌출부 및 상기 제1돌출부를 기준으로 상부에 형성된 제1사선부를 포함하며, 상기 제2측변은 제2돌출부 및 상기 제2돌출부를 기준으로 하부에 형성된 제2사선부를 포함하는 액정 표시 패널.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1사선부의 빗각과 상기 제2사선부의 빗각은 동일한 액정 표시 패널.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제1돌출부와 상기 제2돌출부는 동일 선상에 배치되는 액정 표시 패널.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 화소 전극 중 상기 제1돌출부의 상부에 형성된 화소 전극의 높이(x)에 대한 상기 제1사선부의 높이(x1)는 0.2 < x1/x ≤ 1인 액정 표시 패널.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 화소 전극 중 상기 제2돌출부를 기준으로 하부에 형성된 화소 전극의 높이(y)에 대한 상기 제2사선부의 높이(y1)는 0.2 < y1/y ≤ 1인 액정 표시 패널.
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