KR20150048316A

KR20150048316A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20150048316A
Application number: KR1020130128081A
Authority: KR
Inventors: 한민주; 김수정; 양단비; 홍지표
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2015-05-07
Also published as: US20150116645A1; KR102104926B1; US9454045B2

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하고, 제1 전압이 인가되고 제1 부영역과 제2 부영역을 포함하는 제1 부화소 전극, 상기 제1 기판 위에 위치하고, 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극, 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역 위에 위치하고, 상기 제2 부화소 전극과 상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역 아래에 위치하는 절연막, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 그리고 상기 제2 기판에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 상기 제1 부화소 전극이 형성되어 있는 제1 영역은 상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 제1 부분이 위치하는 제1 소영역, 상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 제2 부분이 위치하는 제2 소영역, 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 제1 부분과 상기 제2 부영역의 제3 부분이 상기 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제3 소영역, 그리고 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 제2 부분이 위치하는 제4 소영역을 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 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.

전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 포함한다.

이러한 액정 표시 장치 중에서도, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치가 대비비가 크고 기준 시야각이 넓어서 각광받고 있다. 여기에서 기준 시야각이란 대비비가 1:10인 시야각 또는 계조간 휘도 반전 한계 각도를 의미한다.

이러한 방식의 액정 표시 장치의 경우에는 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하기 위하여, 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고 두 부화소의 전압을 달리 인가함으로써 투과율을 다르게 하는 방법이 제시되었다.

그러나, 이처럼 하나의 화소를 두 개의 부화소로 구분하고, 투과율을 다르게 하여 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하는 경우, 저계조 또는 고계조에서 휘도가 높아져서, 측면에서의 계조 표현이 어렵고, 이에 따라 화질이 저하되는 문제점이 발생하기도 한다.

또한, 하나의 화소를 두 개의 부화소로 구분하는 경우, 두 개의 부화소 사이의 간격에 의해 투과율이 감소할 수 있다. 또한, 화소 전극의 외곽 가장 자리에서 액정 분자의 불규칙한 거동에 따라 투과율이 감소할 수 있다.

따라서, 하나의 화소 영역을 제1 부화소 전극이 형성되어 있는 영역, 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극이 중첩하는 영역, 그리고 제2 부화소 전극이 형성되어 있는 영역의 세 개의 영역으로 구분하는 방법이 제시되었다.

그러나, 이처럼 하나의 화소 영역을 세 개의 영역으로 구분하는 경우에도, 저계조 또는 고계조에서 휘도가 높아져서, 측면에서의 계조 표현이 어려운 문제점이 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 저계조 영역에서 정확한 계조 표현이 가능한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기 제1 전압과 상기 공통 전압의 차이는 상기 제2 전압과 상기 공통 전압의 차이보다 클 수 있다.

상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 제1 부분은 통판 형태의 판형 부분일 수 있다.

상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 상기 제2 부분과 상기 제1 부화소 전극의 상기 제3 부분은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 가지 전극들을 포함할 수 있다.

상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 상기 제1 부분과 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 상기 제2 부분은 통판 형태를 가질 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 제3 부분과 상기 제2 부화소 전극의 제1 부분이 상기 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제2 영역, 그리고 상기 제2 부화소 전극의 제2 부분이 위치하는 제3 영역을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 상기 제3 부분은 통판 형태를 가지고, 상기 제2 부화소 전극의 상기 제1 부분과 상기 제2 부화소 전극의 상기 제2 부분은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 제2 가지 전극들을 포함할 수 있다.

상기 복수의 제1 가지 전극이 뻗어 있는 방향은 상기 복수의 제2 가지 전극이 뻗어 있는 방향과 서로 나란할 수 있다.

상기 제1 부영역과 상기 제2 부영역은 상기 절연막에 형성된 접촉 구멍을 통해 서로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 저계조 영역에서 정확한 계조 표현이 가능하다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극의 제1 부분의 배치도이다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극의 제2 부분과 제2 부화소 전극의 배치도이다.
도 5는 도 1의 액정 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6은 도 1의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 7은 도 1의 액정 표시 장치를 VII-VII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 투과율 결과를 나타낸 도면이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

그러면, 도 1 내지 도 7을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극의 배치도이다. 도 4는 도 1의 액정 표시 장치의 제1 부화소 전극의 일부와 제2 부화소 전극의 배치도이다. 도 5는 도 1의 액정 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 6은 도 1의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 7은 도 1의 액정 표시 장치를 VII-VII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.

먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121), 기준 전압선(131), 그리고 제1 유지 전극(135)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다.

게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 제3 게이트 전극(124c) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(미도시)을 포함한다.

기준 전압선(131)은 게이트선(121)과 평행하게 뻗을 수 있으며, 확장부(136)를 가지며, 확장부(136)는 뒤에서 설명하는 제3 드레인 전극(175c)과 연결되어 있다.

기준 전압선(131)은 화소 영역을 둘러싸는 제1 유지 전극(135)을 포함한다.

게이트선(121), 기준 전압선(131), 그리고 제1 유지 전극(135) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c)가 형성되어 있다.

제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165b)가 형성되어 있다. 반도체(154a, 154b, 154c)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재는 생략될 수 있다.

저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165b)와 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함하는 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173a, 173b 173c, 175a, 175b, 175c)가 형성되어 있다.

제2 드레인 전극(175b)은 제3 소스 전극(173c)과 연결되어 있다.

제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qa)를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체 부분(154a)에 형성된다. 이와 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 반도체 부분(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체 부분(154c)에 형성된다.

데이터 도전체(171, 173a, 173b 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있는 제1 보호막(passivation layer)(180a)이 형성되어 있다.

제1 보호막(180a) 위에는 색필터(230)가 위치한다. 그러나, 색필터(230)는 상부 표시판(200) 위에 형성될 수도 있다.

색필터(230)가 위치하지 않는 영역 및 색필터(230)의 일부 위에는 차광 부재(light blocking member)(도시하지 않음)가 위치할 수 있다. 차광 부재는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.

색필터(230) 위에는 덮개막(capping layer)(80)이 위치한다. 덮개막(80)은 색필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.

덮개막(80) 위에는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)(first sub region)이 형성되어 있다.

도 3을 참고하면, 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)은 화소 영역의 중앙부에 위치하는 가로 연결부와, 가로 연결부 주위에 위치하여, 가로 연결부를 둘러싸는 네 개의 평행 사변형을 포함하는 평면 형태를 가진다. 가로 연결부의 중앙부분에는 제1 확장부(193)가 위치한다. 또한, 화소 영역의 세로 중앙 부분을 따라 위와 아래로 뻗어 있는 돌출부를 가진다. 이처럼, 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)은 화소 영역의 일부분에 위치한다.

덮개막(80)과 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다.

제2 보호막(180b) 위에는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)(second sub region)과 제2 부화소 전극(191b)이 형성되어 있다.

도 4를 참고하면, 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)은 화소의 중앙 부분에 위치하고, 전체적인 형태는 마름모 꼴이다. 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)은 중앙 부분의 판형 부분(91a)과 판형 부분(91a)으로부터 확장된 십자형 줄기부(91b), 그리고 판형 부분(91a)과 십자형 줄기부(91b)로부터 뻗어 나와있는 복수의 제1 가지 전극들(194)을 포함한다. 제1 가지 전극들(194)은 서로 다른 네 개의 방향으로 뻗어 있다.

제2 부화소 전극(191b)은 화소 전극의 외곽을 둘러싸도록 형성되어 있는 외곽 줄기부와 외곽 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 제2 가지 전극들(195)을 포함한다. 복수의 제2 가지 전극들(195)은 서로 다른 네 개의 방향으로 뻗어 있다.

제1 보호막(180a) 및 덮개막(80)에는 제1 드레인 전극(175a)의 일부분을 드러내는 제1 접촉 구멍(185a)이 형성되어 있고, 제1 보호막(180a), 덮개막(80) 및 제2 보호막(180b)에는 제2 드레인 전극(175b)의 일부분을 드러내는 제2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있다. 또한, 제2 보호막(180b)에는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 중앙 부분을 드러내는 제3 접촉 구멍(186)이 형성되어 있다.

제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)에 물리적 전기적으로 연결되고, 제2 부화소 전극(191b)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 물리적 전기적으로 연결된다. 또한, 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)은 제2 보호막(180b)에 형성되어 있는 제3 접촉 구멍(186)을 통해 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 확장부(193)와 연결된다.

제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 각기 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.

이제, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)와 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

그러나, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 차광 부재(220)는 하부 표시판(100) 위에 위치할 수 있고, 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 색필터는 상부 표시판(200)에 위치할 수도 있다.

표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.

두 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 그러나, 편광자는 두 표시판(100, 200) 중 어느 하나의 바깥쪽 면에만 배치될 수도 있다.

액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 전기장이 없는 상태에서 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단된다.

액정층(3)과 배향막 중 적어도 하나는 광 반응성 물질, 보다 구체적으로 반응성 메소겐(reactive mesogen)을 포함할 수 있다.

그러면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대하여 간략하게 설명한다.

게이트선(121)에 게이트 온 신호가 인가되면, 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 그리고 제3 게이트 전극(124c)에 게이트 온 신호가 인가되어, 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온 된다. 이에 따라 데이터선(171)에 인가된 데이터 전압은 턴 온 된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통해 각각 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에 인가된다. 이 때, 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에는 동일한 크기의 전압이 인가된다. 하지만, 제2 부화소 전극(191b)에 인가된 전압은 제2 스위칭 소자(Qb)와 직렬 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압된다. 따라서, 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압은 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압보다 더 작게된다.

본 실시예에서는 제2 스위칭 소자(Qb)와 직렬 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기가 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 커지는 모든 다른 경우에 적용 가능하다.

다시 도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역은 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 일부분과 제1 부화소 전극(191a)이 위치하는 제1 영역(H), 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 일부분과 제2 부화소 전극(191b)의 일부분이 위치하는 제2 영역(M), 그리고 제2 부화소 전극(191b)의 일부분이 위치하는 제3 영역(L)으로 이루어진다. 또한, 제1 영역(H)은 제1 소영역(H1)(small region), 제2 소영역(H2), 제3 소영역(H3), 그리고 제4 소영역(H4)을 포함한다.

제1 영역(H), 제2 영역(M), 그리고 제3 영역(L)은 제1 가지 전극들(194) 또는 제2 가지 전극들(195)이 뻗어 있는 방향에 따라 각기 네 개의 영역으로 이루어진다.

그러면, 도 5 내지 도 7을 참고하여, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역이 포함하는 제1 영역(H), 제2 영역(M), 그리고 제3 영역(L)에 대하여 설명한다.

도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역의 제1 영역(H)은 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 확장부(193)에 연결되어 있는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 판형 부분(91a)이 위치하는 제1 소영역(H1), 제2 보호막(180b) 위에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 제1 가지 전극들(194)의 일부분이 위치하는 제2 소영역(H2), 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 일부분과 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 제1 가지 전극들(194)의 일부분이 제2 보호막(180b)을 사이에 두고 중첩하는 제3 소영역(H3), 그리고 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 일부분이 위치하는 제4 소영역(H4)으로 이루어진다.

화소 영역의 제1 영역(H)의 제1 소영역(H1)에서, 하부 표시판(100)에 위치하고, 판형태를 가지는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 판형 부분(91a)과 상부 표시판(200)에 위치하는 공통 전극(270)이 전기장을 생성하고, 이 전기장에 의하여, 액정층(3)의 액정 분자가 배열되게 된다.

화소 영역의 제1 영역(H)의 제2 소영역(H2)에서, 하부 표시판(100)에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 제1 가지 전극들(194)의 일부분과 상부 표시판(200)에 위치하는 공통 전극(270)이 전기장을 생성하고, 이 전기장에 의하여, 액정층(3)의 액정 분자가 배열되게 된다.

화소 영역의 제1 영역(H)의 제3 소영역(H3)에서, 하부 표시판(100)에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 제1 가지 전극들(194)의 일부분과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전기장과 함께, 제2 부영역(191a2)의 제1 가지 전극들(194) 사이에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전기장에 의해 액정층(3)의 액정 분자가 배열되게 된다.

화소 영역의 제1 영역(H)의 제4 소영역(H4)에서, 하부 표시판(100)에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 일부분과 상부 표시판(200)에 위치하는 공통 전극(270)이 전기장을 생성하고, 이 전기장에 의하여, 액정층(3)의 액정 분자가 배열되게 된다.

이 때, 제1 영역(H)의 제2 소영역(H2)과 제3 소영역(H3)에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 제1 가지 전극들(194)의 가장 자리에 의해 발생하는 프린지 필드에 의하여, 제1 영역(H)의 제2 소영역(H2)과 제3 소영역(H3)에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자들은 서로 다른 네 개의 방향으로 눕게 된다. 보다 구체적으로, 복수의 제1 가지 전극들(194)에 의한 프린지 필드의 수평 성분은 복수의 제1 가지 전극들(194)의 변에 거의 수평하기 때문에, 액정 분자들은 복수의 제1 가지 전극들(194)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 제1 영역(H)의 제2 소영역(H2)과 제3 소영역(H3)에 위치하는 액정 분자들의 영향에 따라, 제1 영역(H)의 제1 소영역(H1)과 제4 소영역(H4)에 위치하는 액정 분자들은 제1 영역(H)의 제2 소영역(H2)과 제3 소영역(H3)에 위치하는 액정 분자들이 기울어지는 방향과 나란한 방향으로 기울어지게 된다.

앞서 설명하였듯이, 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)과 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)은 제3 접촉 구멍(186)을 통해 서로 연결되어, 같은 크기의 전압이 인가된다.

따라서, 제1 영역(H)에서, 판형태를 가지는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 판형 부분(91a)과 상부 표시판(200)에 위치하는 공통 전극(270)이 전기장을 생성하는 제1 소영역(H1)의 전기장의 세기가 가장 크고, 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 제1 가지 전극들(194)의 일부분과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전기장과 함께, 제2 부영역(191a2)의 제1 가지 전극들(194) 사이에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전기장을 생성하는 제3 소영역(H3)의 전기장의 세기가 다음으로 크다. 또한, 제2 보호막(180b) 위에 형성되어 있는 제1 부화소 전극(191a)의 제2 부영역(191a2)의 제1 가지 전극들(194)의 일부분과 상부 표시판(200)에 위치하는 공통 전극(270)이 전기장을 생성하는 제2 소영역(H2)의 전기장의 세기가 다음으로 크고, 제2 보호막(180b)의 아래에 형성되어 있는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 일부분과 상부 표시판(200)에 위치하는 공통 전극(270)이 전기장을 생성하는 제4 소영역(H4)의 전기장의 세기가 제일 작다.

도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역의 제2 영역(M)은 하부 표시판(100)에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)의 일부분과 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195)의 일부분이 제2 보호막(180b)을 사이에 두고 서로 중첩한다. 따라서, 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전기장과 함께, 제2 부화소 전극(191b)의 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195) 사이에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전기장, 그리고 제 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195)과 제1 부화소 전극(191a)의 제1 부영역(191a1) 사이에 형성되는 전기장에 의하여, 액정층(3)의 액정 분자가 배열되게 된다.

이 때, 복수의 제2 가지 전극들(195)의 가장 자리에 의해 발생하는 프린지 필드에 의하여, 제2 영역(M)에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자들은 서로 다른 네 개의 방향으로 눕게 된다. 보다 구체적으로, 복수의 제2 가지 전극들(195)에 의한 프린지 필드의 수평 성분은 복수의 제2 가지 전극들(195)의 변에 거의 수평하기 때문에, 액정 분자들은 복수의 제2 가지 전극들(195)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다.

앞서 설명하였듯이, 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기는 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기보다 작다. 따라서, 상대적으로 높은 전압이 인가되는 제1 부화소 전극(191a)이 위치하는 제1 영역(H)에 형성되는 전기장 세기에 비하여, 제2 영역(M)에 형성되는 전기장의 세기는 상대적으로 작다.

다음으로 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소 영역의 제3 영역(L)은 하부 표시판(100)에 위치하는 제2 부화소 전극(191b)의 복수의 제2 가지 전극들(195)과 상부 표시판(200)에 위치하는 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성한다. 이 때, 복수의 제2 가지 전극들(195)의 가장 자리에 의해 발생하는 프린지 필드에 의하여, 제2 영역(M)에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자들은 서로 다른 네 개의 방향으로 눕게 된다. 보다 구체적으로, 복수의 제2 가지 전극들(195)에 의한 프린지 필드의 수평 성분은 복수의 제2 가지 전극들(195)의 변에 거의 수평하기 때문에, 액정 분자들은 복수의 제2 가지 전극들(195)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다.

앞서 설명하였듯이, 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 제2 전압의 크기는 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 제1 전압의 크기보다 작다.

따라서, 제1 영역(H)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기가 가장 크고, 제3 영역(L)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기가 가장 작다. 제2 영역(M)에는 제2 부화소 전극(191b)의 아래쪽에 위치하는 제1 부화소 전극(191a)의 전기장의 영향이 존재하기 때문에, 제2 영역(M)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기는 제1 영역(H)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기보다는 작고, 제3 영역(L)에 위치하는 액정층에 가해지는 전기장의 세기보다는 크게 된다.

또한, 제1 영역(H)에서, 제1 소영역(H1)의 전기장의 세기가 가장 크고, 제3 소영역(H3)의 전기장의 세기가 다음으로 크고, 제2 소영역(H2)의 전기장의 세기가 다음으로 크고, 제4 소영역(H4)의 전기장의 세기가 제일 작다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 화소 영역을 상대적으로 높은 제1 전압이 인가되는 제1 부화소 전극이 위치하는 제1 영역, 제1 부화소 전극의 일부분과 상대적으로 낮은 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극의 일부분이 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제2 영역, 그리고 상대적으로 낮은 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극이 위치하는 제3 영역으로 구분하고, 제1 부화소 전극이 위치하는 제1 영역을 서로 전기장의 세기가 다른 제1 소영역, 제2 소영역, 제3 소영역, 제4 소영역의 네 개의 영역으로 구분하게 된다.

따라서, 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역, 그리고 제1 소영역, 제2 소영역, 제3 소영역, 제4 소영역에 대응하는 액정 분자들에 가해지는 전기장의 세기가 다르게 되어, 액정 분자들이 기울어지는 각도가 다르게 되고, 이에 따라 각 영역의 휘도가 달라진다. 이처럼, 하나의 화소 영역을 서로 다른 휘도를 가지는 세 개의 영역으로 구분하고, 제1 영역을 네 개의 소영역으로 구분하게되면, 계조에 따른 투과율의 변화를 완만하게 조절함으로써, 측면에서 저계조와 고계조에서도 계조 변화에 따라 투과율이 급격히 변화하는 것을 방지함으로써, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 저계조와 고계조에서도 정확한 계조 표현이 가능하다.

그러면, 도 8 및 도 9를 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 다른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 8 및 도 9는 본 발명의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

본 시뮬레이션에서는 화소 전극에 2.6V, 3V, 4.5V, 그리고 7.5V를 인가하면서, 기존의 액정 표시 장치와 같이, 하나의 화소 영역을 제1 부화소 전극이 형성되어 있는 영역, 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극이 중첩하는 영역, 그리고 제2 부화소 전극이 형성되어 있는 영역의 세 개의 영역으로 구분하는 경우에 대하여, 테스트 셀의 휘도를 전자 현미경 사진으로 찍어, 그 결과를 도 8의 (a), (b), (c), 그리고 (d)에 나타내었다.

또한, 화소 전극에 2.6V, 3V, 4.5V, 그리고 7.5V를 인가하면서, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 하나의 화소 영역을 제1 부화소 전극이 형성되어 있는 영역, 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극이 중첩하는 영역, 그리고 제2 부화소 전극이 형성되어 있는 영역의 세 개의 영역으로 구분하고, 제1 부화소 전극이 형성되어 있는 제1 영역을 서로 전기장의 세기가 다른 제1 소영역, 제2 소영역, 제3 소영역, 제4 소영역의 네 개의 영역으로 구분한 경우에 대하여, 테스트 셀의 휘도를 전자 현미경 사진으로 찍어, 그 결과를 도 9의 (a), (b), (c), 그리고 (d)에 나타내었다.

도 8 및 도 9를 참고하면, 기존의 액정 표시 장치의 경우, 저계조인 2.6V와 3V의 경우, 제1 부화소 전극이 위치하는 제1 영역의 밝기에 의해 액정 표시 장치의 휘도가 정해지지만, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 저계조인 2.6V와 3V의 경우에도 제1 영역의 제1 소영역, 제2 소영역, 제3 소영역, 제4 소영역의 네 개의 영역에서 서로 다른 휘도를 가짐을 알 수 있었다.

따라서, 저계조 영역에서 휘도가 급격히 변화하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 저계조에서 휘도가 급격히 높아지는 것을 방지할 수 있다.

그러면, 도 10 및 도 11을 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 다른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 액정 장치의 전압에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다.

본 실험예에서는 액정 표시 장치의 정면에서의 계조별 투과율을 측정하고, 기존의 액정 표시 장치와 같이, 하나의 화소 영역을 제1 부화소 전극이 형성되어 있는 영역, 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극이 중첩하는 영역, 그리고 제2 부화소 전극이 형성되어 있는 영역의 세 개의 영역으로 구분하는 경우에 대하여, 액정 표시 장치의 측면에서의 계조별 투과율을 측정하고, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 하나의 화소 영역을 제1 부화소 전극이 형성되어 있는 영역, 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극이 중첩하는 영역, 그리고 제2 부화소 전극이 형성되어 있는 영역의 세 개의 영역으로 구분하고, 제1 부화소 전극이 형성되어 있는 제1 영역을 서로 전기장의 세기가 다른 제1 소영역, 제2 소영역, 제3 소영역, 제4 소영역의 네 개의 영역으로 구분한 경우에 대하여, 액정 표시 장치의 측면에서의 계조별 투과율을 측정하여 그 결과를 도 10에 나타내었다. 또한, 저계조 영역의 그래프를 확대하여, 도 11에 나타내었다. 도 10 및 도 11에서, 액정 표시 장치의 정면에서의 계조별 투과율 그래프는 A로 도시하였고, 기존의 액정 표시 장치의 측면에서의 계조별 투과율 그래프는 B1으로 도시하였고, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 측면에서의 계조별 투과율 그래프는 B2로 도시하였다.

도 10을 참고하면, 기존의 액정 표시 장치의 계조별 투과율 그래프(B1)과 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조별 투과율 그래프(B2)에 따르면, 저계조에서 투과율이 상대적으로 낮음을 알 수 있었다.

도 11을 참고하면, 저계조 영역에서, 기존의 액정 표시 장치의 계조별 투과율 그래프(B1)에 비하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조별 투과율 그래프(B2)의 투과율 값이 전반적으로 작음을 알 수 있었다.

도 10을 참고하면, 기존의 액정 표시 장치의 계조별 투과율 그래프(B1)과 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조별 투과율 그래프(B2)에 따르면, 고계조에서 투과율 변화가 계조별로 완만하게 이루어짐을 알 수 있었다.

보다 구체적으로, 도 10의 그래프(B1)를 참고하면, 기존의 액정 표시 장치의 경우, 약 48 계조부터 약 56 계조 영역에서, 계조 변화에 따라 투과율 변화가 크지 않다가, 약 56계조에서 약 64 계조 영역에서, 계조 변화에 따라 투과율 변화가 급격히 커진다. 이처럼, 기존의 액정 표시 장치에 따르면, 고계조에서 정확한 계조 표현이 어렵다. 그러나, 도 10의 그래프(B2)를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 고계조에서도, 계조 변화에 따라 투과율이 완만하게 변화함을 알 수 있었다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 화소 영역을 상대적으로 높은 제1 전압이 인가되는 제1 부화소 전극이 위치하는 제1 영역, 제1 부화소 전극의 일부분과 상대적으로 낮은 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극의 일부분이 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제2 영역, 그리고 상대적으로 낮은 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극이 위치하는 제3 영역으로 구분하고, 제1 부화소 전극이 위치하는 제1 영역을 서로 전기장의 세기가 다른 제1 소영역, 제2 소영역, 제3 소영역, 제4 소영역의 네 개의 영역으로 구분함으로써, 계조에 따른 투과율의 변화를 완만하게 조절함으로써, 측면에서 저계조와 고계조에서도 계조 변화에 따라 투과율이 급격히 변화하는 것을 방지함으로써, 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하면서도, 저계조와 고계조에서도 정확한 계조 표현이 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

제1 기판,
상기 제1 기판 위에 위치하고, 제1 전압이 인가되고 제1 부영역과 제2 부영역을 포함하는 제1 부화소 전극,
상기 제1 기판 위에 위치하고, 제2 전압이 인가되는 제2 부화소 전극,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역 위에 위치하고, 상기 제2 부화소 전극과 상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역 아래에 위치하는 절연막,
상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 그리고
상기 제2 기판에 위치하는 공통 전극을 포함하고,
상기 제1 부화소 전극이 형성되어 있는 제1 영역은 상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 제1 부분이 위치하는 제1 소영역, 상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 제2 부분이 위치하는 제2 소영역, 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 제1 부분과 상기 제2 부영역의 제3 부분이 상기 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제3 소영역, 그리고 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 제2 부분이 위치하는 제4 소영역을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 전압과 상기 공통 전압의 차이는 상기 제2 전압과 상기 공통 전압의 차이보다 큰 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 제1 부분은 통판 형태의 판형 부분인 액정 표시 장치.
제3항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 상기 제2 부분과 상기 제1 부화소 전극의 상기 제3 부분은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 가지 전극들을 포함하는 액정 표시 장치.
제4항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 상기 제1 부분과 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 상기 제2 부분은 통판 형태를 가지는 액정 표시 장치.
제5항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 제3 부분과 상기 제2 부화소 전극의 제1 부분이 상기 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제2 영역, 그리고
상기 제2 부화소 전극의 제2 부분이 위치하는 제3 영역을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 상기 제3 부분은 통판 형태를 가지고,
상기 제2 부화소 전극의 상기 제1 부분과 상기 제2 부화소 전극의 상기 제2 부분은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 제2 가지 전극들을 포함하는 액정 표시 장치.
제7항에서,
상기 복수의 제1 가지 전극이 뻗어 있는 방향은 상기 복수의 제2 가지 전극이 뻗어 있는 방향과 서로 나란한 액정 표시 장치.
제8항에서,
상기 제1 부영역과 상기 제2 부영역은 상기 절연막에 형성된 접촉 구멍을 통해 서로 연결되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 제1 부분은 통판 형태의 판형 부분인 액정 표시 장치.
제10항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제2 부영역의 상기 제2 부분과 상기 제1 부화소 전극의 상기 제3 부분은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 가지 전극들을 포함하는 액정 표시 장치.
제11항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 상기 제1 부분과 상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 상기 제2 부분은 통판 형태를 가지는 액정 표시 장치.
제12항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 제3 부분과 상기 제2 부화소 전극의 제1 부분이 상기 절연막을 사이에 두고 중첩하는 제2 영역, 그리고
상기 제2 부화소 전극의 제2 부분이 위치하는 제3 영역을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제13항에서,
상기 제1 부화소 전극의 상기 제1 부영역의 상기 제3 부분은 통판 형태를 가지고,
상기 제2 부화소 전극의 상기 제1 부분과 상기 제2 부화소 전극의 상기 제2 부분은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 복수의 제2 가지 전극들을 포함하는 액정 표시 장치.
제14항에서,
상기 복수의 제1 가지 전극이 뻗어 있는 방향은 상기 복수의 제2 가지 전극이 뻗어 있는 방향과 서로 나란한 액정 표시 장치.
제15항에서,
상기 제1 부영역과 상기 제2 부영역은 상기 절연막에 형성된 접촉 구멍을 해 서로 연결되어 있는 액정 표시 장치.