KR20100064095A

KR20100064095A - 액정표시장치

Info

Publication number: KR20100064095A
Application number: KR1020080122524A
Authority: KR
Inventors: 최선형; 박진희; 유정근
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2010-06-14
Also published as: US20100141887A1; US8107044B2; KR101539953B1

Abstract

액정표시장치에서, 어레이 기판은 단위화소영역들이 정의된 하부 기판과, 하부 기판에 형성된 신호선과, 신호선에 연결된 스위칭 소자와, 스위칭 소자에 연결된 화소전극을 포함한다. 대향 기판은 어레이 기판 위에 배치된 상부 기판 및 공통전극을 포함한다. 공통전극은 단위화소영역을 복수의 도메인들로 분할하는 도메인 분할 슬릿부 및 화소전극과 일부 오버랩되며 단위화소영역들 사이의 경계영역에 대응하게 형성된 투과율 향상 슬릿부를 갖는다. 투과율 및 응답속도가 향상되어 표시장치의 표시품질이 향상된다.

액정표시장치, 투과율, 슬릿, 광차단, 응답속도

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전극에 슬릿부가 형성된 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판표시장치의 하나로서, 화소전극과 공통전극 등 전기장 생성전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 개재된 액정층 및 상기 표시판의 바깥면에 부착되어 있는 편광자를 포함한다. 상기 액정표시장치는 상기 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 상기 액정층에 전기장을 인가한다. 이에 의해 상기 액정표시장치는 상기 액정층의 액정 분자들의 방위가 결정되어 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

이러한 액정표시장치 중에서도, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정표시장치가 대비비가 크고 기준 시야각이 넓어서 각광받고 있다.

수직 배향 방식의 액정표시장치에서 넓은 기준 시야각을 구현하기 위한 구체 적인 방법으로는 상기 전기장 생성 전극에 슬릿부를 형성하는 방법(patterned vertically alignment mode; PVA mode)과 상기 전기장 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 방법(multi-domain vertically alignment mode; MVA mode) 등이 있다. 상기 절개부 및 상기 돌기는 상기 액정 분자가 기울어지는 방향(tilt direction)을 결정하므로, 이들을 적절하게 배치하여 액정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 기준 시야각을 넓힐 수 있다.

그러나 상기 슬릿부 또는 상기 돌기가 형성되는 부분은 투과율을 감소시키는 요인이되며, 화소전극들 사이의 경계영역은 액정 방향자의 제어가 되지 않아서 개구율 감소를 유발한다. 예를 들어, 노멀리 블랙(Normally black)인 PVA 모드에서는 도메인(domain) 간 경계영역 인근의 액정은 서로 다른 도메인에 형성된 전기장에 동시에 영향을 받아서 액정 배열이 불안정한 택스쳐(texture)가 발생한다.

이와 같은 택스쳐는 표시화면에서 영향을 미쳐 얼룩 및 잔상 등의 광학결함으로 시인되어 표시품질을 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 상기 택스쳐가 형성되는 영역을 광차단막을 통해 가려주는데, 이 경우 상기 광차단막의 폭이 커서 개구율을 감소시키는 문제점이 있다. 또한, 상기 텍스쳐로 인해 상기 액정의 응답속도가 감소되는 문제점이 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하는 것으로, 본 발명의 실시예들은 투과율 및 응답속도가 향상된 액정표시장치를 제공한다.

상기한 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 특징에 따른 액정표시장치는 어레이 기판, 대향 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 어레이 기판은 단위화소영역들이 정의된 하부 기판과, 상기 하부 기판에 형성된 신호선과, 상기 신호선에 연결된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결된 화소전극을 포함한다. 상기 대향 기판은 상기 어레이 기판 위에 배치된 상부 기판 및 공통전극을 포함한다. 상기 공통전극은 상기 단위화소영역을 복수의 도메인들로 분할하는 도메인 분할 슬릿부 및 상기 화소전극과 일부 오버랩되며 상기 단위화소영역들 사이의 경계영역에 대응하게 형성된 투과율 향상 슬릿부를 갖는다. 상기 액정층은 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판의 사이에 위치한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 대향 기판은 상기 경계영역 및 상기 스위칭 소자를 가리는 광차단부를 더 포함할 수 있다. 상기 광차단부의 에지는 상기 화소전극과 오버랩된 상기 투과율 향상 슬릿부의 제1 에지와 상기 경계영역을 정의하는 상기 화소전극의 에지의 사이에 위치할 수 있다. 상기 액정층에 전기장 인가시, 상기 제1 에지를 기준으로 상기 경계영역의 반대편에서 상기 제1 에지에 인접한 액정의 방위와 상기 제1 에지와 상기 화소전극의 에지의 사이에 위치한 액정의 방위는 충돌하지 않게 형성된다. 상기 제1 에지와 상기 화소전극의 에지는 서로 나란하게 형성되며, 상기 투과율 향상 슬릿부의 길이는 상기 단위화소영역의 폭보다 작게 형성될 수 있다. 상기 제1 에지와 마주보며 상기 경계영역에 배치된 상기 투과율 향상 슬릿부의 제2 에지와 상기 화소전극의 에지 사이의 이격 간격은 상기 어레이 기 판과 상기 대향 기판 사이의 이격 간격(cell gap)의 2배와 같거나 크고 3배와 같거나 작을 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 도메인 분할 슬릿부와 상기 투과율 향상 슬릿부는 직각을 이루도록 배치될 수 있다. 상기 도메인 분할 슬릿부는 상기 단위화소영역의 가운데를 따라 제1 방향으로 연장되며, 상기 투과율 향상 슬릿부는 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 경계영역을 따라 연장될 수 있다. 따라서 상기 도메인 분할 슬릿부와 상기 투과율 향상 슬릿부는 T자 형상으로 연결될 수 있다. 상기 신호선은 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함한다. 상기 게이트 라인은 상기 도메인 분할 슬릿부의 직하부에 위치하여 상기 제1 방향으로 연장되며, 상기 스위칭 소자의 게이트 전극과 연결된다. 상기 데이터 라인은 상기 투과율 향상 슬릿부와 오버랩되도록 상기 경계영역에서 상기 제2 방향으로 연장되며, 상기 스위칭 소자의 소스 전극과 연결된다. 상기 광차단부는 상기 데이터 라인, 상기 스위칭 소자 및 상기 경계영역을 가리며, 상기 경계영역의 폭보다 큰 폭으로 형성될 수 있다. 상기 화소전극은 이웃한 단위화소영역에 형성된 스위칭 소자의 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 전단게이트 방식으로 구동될 수 있다. 상기 도메인 분할 슬릿부의 서로 마주보는 에지들에는 양각 또는 음각의 노치(notch)가 형성될 수 있다.

상기한 액정표시장치에 의하면, 단위화소영역들 사이의 경계영역에서 액정의 제어력이 향상되어 광차단부의 폭을 감소시킬 수 있다. 따라서 단위화소영역의 투과율이 향상되어 액정표시장치의 표시품질이 향상되고, 상기 경계영역에서 텍스쳐 발생이 감소되어 응답속도가 향상된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 고안의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정 하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1a는 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)의 단위화소영역(PA01)의 평면도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 액정표시장치(100)의 일부를 확대한 평면도이다. 도 2는 도 1a에 도시된 액정표시장치(100)를 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 액정표시장치(100)는 어레이 기판(101), 대향 기판(201) 및 액정층(103)을 포함한다. 서로 대향하는 상기 어레이 기판(101) 및 상기 대향 기판(201)이 프레임 형상의 밀봉재에 의해 접합되어 있고, 상기 어레이 기판(101), 상기 대향 기판(201) 및 상기 밀봉재의 내측에 액정이 봉입되어 상기 액정층(103)이 이루어진다. 상기 대향 기판(201)은 R, G, B 칼라필터를 갖는 칼라필터 기판일 수 있다. 상기 어레이 기판(101)은 박막트랜지스터(TFT 소자)를 이용한 액티브 매트릭스 구동 방식으로 구동되는 소자 기판이다.

상기 어레이 기판(101)은 대략 직사각형 형상을 갖는다. 따라서 상기 어레이 기판(101)의 가로 방향 또는 좌우방향을 제1 방향(D01)으로, 상기 제1 방향(D01)과 직교하는 상기 어레이 기판(101)의 세로 방향 또는 상하방향을 제2 방향(D02)으로 각각 정의한다.

본 실시예에서 어레이 기판(101)의 단위화소영역(PA01)은, 도 1a에 도시된 것과 같이, 상기 제1 방향(D01)으로 길게 형성된 직사각 형상을 갖는다. 이와 같이 화소가 좌우방향이 더 길게 형성되고, 상기 대향기판의 공통전극에 슬릿부가 형성된 화소 형태를 랜드스캐이프(landscape) PVA(patterned vertically alignment) 모드로 부르기도 하며, 상기 랜드스캐이프 PVA 모드의 화소는 네비게이션과 같이 좌우방향으로 길게 형성된 표시장치에 적용될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 1a에 도시된 액정표시장치(100)의 제조 공정도들이다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 상기 어레이 기판(101)은 하부기판(110), 신호선, 스위칭 소자(TFT01) 및 화소전극(150)을 포함한다.

상기 어레이 기판(101)의 제조를 위해 먼저, 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 상기 하부 기판(110) 위에 도전막을 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 증착한 다음, 마스크를 이용한 사진-식각 공정으로 패터닝하여, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 방향(D01)으로 연장된 복수의 상기 게이트 라인(111) 및 게이트 전극(113)을 형성한다. 각 상기 게이트 라인(111)은 상기 단위화소영역(PA01)의 가운데를 따라 연장되어 있다. 게이트 전극(113)은 상기 게이트 라인(111)으로부터 선폭 방향으로 돌출되어 형성된다. 상기 게이트 라인(111)으로부터 상기 게이트 전극(113)의 반대방향으로 스토리지 전극(115)이 돌출되어 있다. 상기 단위화소영 역(PA01)은 후술될 화소전극(150)이 배치되는 영역으로서 상기 액정층(103)이 독립적으로 제어되는 개별 영역 단위로 정의된다.

상기 게이트 라인(111)을 형성한 후, 질화규소 또는 산화규소 등의 절연물로 상기 게이트 절연막(117)이 형성된다. 불순물 비정질 규소층 및 상기 진성 비정질 규소층을 사진-식각 공정에 의해 패터닝하여, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 게이트 전극(113)에 대응하는 게이트 절연막(117) 위에 패터닝된 불순물 비정질 규소층 및 진성 비정질 규소층을 갖는 채널층(119)을 형성한다.

계속해서, 상기 게이트 절연막(117) 위에 도전막을 형성하고 패터닝하여, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제2 방향(D02)으로 연장된 복수의 상기 데이터 라인(121)들과, 상기 데이터 라인(121)으로부터 연장된 소스 전극(123)과, 드레인 전극(125)을 형성한다.

상기 데이터 라인(121)은 경계영역(BA01)에 형성된다. 상기 경계영역(BA01)은 상기 단위화소영역(PA01)들의 사이 영역으로서 상기 제2 방향(D02)으로 연장된 영역으로 정의된다.

상기 드레인 전극(125)은 일측 단부가 상기 채널층(122) 상에 상기 소스 전극(123)과 마주보게 배치된다. 상기 드레인 전극(125)은 상기 제2 방향(D02)으로 이웃한 단위화소영역(PA01)까지 연장되어 상기 이웃한 단위화소영역(PA01)에 형성된 상기 스토리지 전극(115)과 대향하게 배치될 수 있다.

이어서, 상기 데이터 라인(121) 및 상기 드레인 전극(125)으로 덮이지 않고 노출된 상기 불순물 비정질 규소층의 일부를 제거하여 그 아래의 진성 비정질 규소 층을 노출시킨다. 노출된 진성 비정질 규소층의 표면을 안정화시키기 위해 산소 플라스마 공정을 뒤이어 실시하는 것이 바람직하다.

전술한 공정들에 의해 상기 스위칭 소자(TFT01)가 형성된다. 상기 스위칭 소자(TFT01)는 상기 게이트 전극(113), 상기 채널층(119), 상기 소스 전극(123) 및 상기 드레인 전극(125)을 포함할 수 있다. 상기 스위칭 소자(TFT01)는 상기 경계영역(BA01)의 인근에 형성되어 있다.

상기 게이트 라인(111)을 통해 상기 게이트 전극(113)에 게이트 제어신호가 인가되면, 상기 데이터 라인(121)을 통해 상기 소스 전극(123)에 인가된 데이터 신호가 상기 드레인 전극(125)에 인가된다.

이후, 상기 데이터 라인(121)이 형성된 상기 하부기판(110)에 패시배이션층(130)을 형성하고, 상기 패시배이션층(130) 위에 유기절연막(140)을 형성한다. 상기 유기절연막(140) 및 상기 패시배이션층(130)에는 상기 드레인 전극(125)을 부분적으로 노출시키는 콘택홀(141)이 형성되어 있다.

이후, 도 2 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 유기절연막(140) 위에 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 산화인듐아연(Indium Zinc Oxide; IZO) 등의 투명한 도전 물질을 증착하고, 마스크를 이용한 사진-식각 공정으로 식각하여 상기 단위화소영역(PA01)에 화소전극(150)을 형성한다. 상기 화소전극(150)은 상기 콘택홀(141)을 통해 상기 드레인 전극(125)에 연결된다. 상기 화소전극(150)은 상기 스위칭 소자(TFT01) 위에는 형성되지 않는다. 상기 화소전극(150)은 이웃한 단위화소영역(PA01)에 형성된 스위칭 소자(TFT01)의 드레인 전극(125)과 전기적으로 연결되어 전단게이트 방식으로 구동될 수 있다.

이후, 상기 화소전극(150)이 형성된 상기 하부기판(110) 위에, 도 2에 도시된 바와 같이, 폴리이미드 등으로 이루어지는 하부 배향막(160)을 형성한다. 상기 하부 배향막(160)은 상기 액정층(103)을 초기 배향시킨다.

도 4는 도 1a에 도시된 액정표시장치(100)를 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.

상기 대향 기판(201)은 상부 기판(210), 광차단부(220), 칼라필터(230), 오버코팅층(240), 공통전극(250) 및 상부 배향막(260)을 포함할 수 있다.

상기 상부 기판(210)은 상기 하부 기판(110)과 대향하며, 상기 하부 기판(110)과 동일한 재질, 예를 들어, 유리 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다.

상기 광차단부(220)는, 도 1a 및 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 스위칭 소자(TFT01), 상기 게이트 라인(111) 및 상기 데이터 라인(121)에 대응하게 상기 상부 기판(210)에 형성된다. 상기 광차단부(220)는 유기물 또는 크롬을 포함하는 금속성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광차단부(220)는 상기 게이트 라인(111) 및 상기 데이터 라인(121)의 선폭보다 큰 폭으로 형성되며, 상기 경계영역(BA01)을 커버한다.

상기 칼라필터(230)는 상기 광차단부(220)에 의해 구획되어 상기 단위화소영역(PA01)의 일부에 대응하는 상기 상부기판(210)에 형성된다. 상기 칼라필터(230)는 전술한 것과 같이, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 칼라필터(230) 중 어느 하나일 수 있다.

상기 오버코팅층(240)은 상기 칼라필터(230) 및 상기 광차단부(220) 위에 형성되어 평탄화한다. 이후, 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 산화인듐아연(Indium Zinc Oxide; IZO) 등의 투명한 도전 물질을 상기 오버코팅층 위에 증착하고, 마스크를 이용한 사진-식각 공정으로 패터닝하여 공통전극(250)을 형성한다. 상기 사진-식각 공정의 결과 상기 공통전극(250)은 도메인 분할 슬릿부(251) 및 투과율 향상 슬릿부(253)를 갖는다. 상기 공통전극(250) 상에 상기 상부 배향막(260)이 형성된다.

상기 도메인 분할 슬릿부(251)는 상기 게이트 라인(111)의 상부에 위치하며, 상기 제2 방향(D02)으로 연장되어 있다. 상기 도메인 분할 슬릿부(251)는 상기 단위화소영역(PA01)을 상측 도메인 및 하측 도메인으로 2분할 한다. 상기 도메인 분할 슬릿부(251)의 서로 마주보는 에지(257)들에는 양각 또는 음각의 노치(notch)가 형성될 수 있다.

상기 투과율 향상 슬릿부(253)는 상기 경계영역(BA01)에 대응하여 상기 제2 방향(D02)으로 연장되어 형성된다. 본 실시예에서, 상기 투과율 향상 슬릿부(253)는 상기 데이터 라인(121)과 완전히 오버랩되며, 상기 화소전극(150)과 일부 오버랩되게 형성된다. 상기 투과율 향상 슬릿부(253)는 상기 단위화소영역(PA01)의 상기 제2 방향(D02)으로의 길이보다 작은 길이로 형성되어 있다. 따라서 상기 도메인 분할 슬릿부(251)와 상기 투과율 향상 슬릿부(253)는 대략 T자 형상으로 연결되어 있다.

상기 화소전극(150)과 오버랩된 투과율 향상 슬릿부(253)의 에지를 제1 에 지(255)로 정의한다. 상기 제1 에지(255)와 마주보며 상기 경계영역(BA01)에 배치된 상기 투과율 향상 슬릿부(253)의 에지를 제2 에지(256)로 정의한다.

상기 제1 에지(255)와 상기 화소전극(150)의 에지(155)는, 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이, 서로 나란하며, 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 화소전극(150)의 에지(155)가 상기 제1 에지(255)보다 상기 데이터 라인(121)에 더 가깝게 배치되어 있다. 따라서 상기 경계영역(BA01) 인근에서 상기 제1 에지(255)와 상기 화소전극(150)의 에지(155)로 인해 도 4에 도시된 바와 같이 상기 단위화소영역(PA01)의 내측으로 휘어지는 프린지필드(fringe field)가 형성된다.

상기 프린지필드가 충분히 휘어지도록 상기 제2에지(256)와 상기 화소전극(150)의 에지(155) 사이의 이격 간격은 상기 어레이 기판(101)과 상기 대향 기판(201) 사이의 이격 간격(cell gap)의 2배와 같거나 크고 3배와 같거나 작은 것이 바람직하다.

도 5는 도 4에 도시된 경계영역(BA01)에서 액정의 방위를 표시한 다이어그램이다.

도 1a, 도 1b, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 액정층(103)에 전기장이 인가되지 않은 경우, 액정의 방위는 수직으로 배향될 수 있다. 상기 화소전극(150)과 상기 공통전극(250)에 의해 상기 액정층(103)에 전기장이 인가되면, 상기 액정의 방위는 대략 도 4에 도시된 것과 같이 수평방향으로 근접하게 기울어진다. 여기서 상기 제1 에지(255)를 기준으로 상기 데이터 라인(121)과 반대편에서 상기 제1 에지(255)에 인접한 액정은 도 5에 도시된 것과 같이 제1 방위(D03)로 배열된다. 상 기 제1 에지(255)와 상기 화소전극(150)의 에지(155)의 사이에 위치한 액정은 전술한 바와 같이 상기 프린지필드에 의해 도 5에 도시된 것과 같이 제2 방위(D04)로 배열된다.

따라서 상기 경계영역(BA01) 인근에서는 액정이 상기 제1 방위(D03)와 상기 제2 방위(D04)의 사이에서 연속적으로 배열된다. 상기 제1 방위(D03)와 상기 제2 방위(D04)는 서로 충돌되지 않는 방향이어서 상기 경계영역(BA01) 인근에서 상기 액정들은 택스쳐를 유발하지 않고 원하는 투과율을 갖는다. 따라서 상기 경계영역(BA01) 인근에서 액정이 충분히 제어될 수 있어서 상기 광차단부(220)의 폭을 감소시킬 수 있다.

상기 광차단부(220)는 상기 경계영역(BA01)의 폭보다 큰 폭으로 형성될 수 있다. 상기 광차단부(220)의 에지(225)는 상기 제1 에지(255)와 거의 일치하거나, 도 1b 및 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 제1 에지(255)와 상기 화소전극(150)의 에지(155)의 사이에 위치한다.

도 6은 투과율 향상 슬릿부(253)를 갖지 않는 액정표시장치(400)의 단위화소영역(PA01)을 도시한 평면도이다. 도 7은 도 6에 도시된 액정표시장치(400)를 III-III' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 8은 도 6에 도시된 경계영역(BA01)에서 액정의 방위를 표시한 다이어그램이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 액정표시장치(400)는 공통전극(550)에 투과율 향상 슬릿부(253)가 삭제된 것을 제외하고는 도 1a 내지 도 4에서 설명된 액정표시장치(100)와 실질적으로 동일하다. 도 6에 도시된 액정표시장치(400)에서 투과율 향 상 슬릿부(253)가 생략됨으로 인해 화소전극(450)의 에지(455)와 상기 공통전극(550) 사이에는 도 7에 도시된 것과 같이 상기 단위화소영역(PA01)의 외측으로 휘어진 프린지필드가 형성된다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 액정층(403)에 전기장이 인가되면 도 7에 도시된 액정의 방위는 상기 경계영역(BA01) 인근에서는 대략 도 8에 도시된 것과 같이 배열된다. 여기서 상기 화소전극(450)의 에지(455)에 인접한 단위화소영역(PA01) 상의 액정은 도 5에서 설명된 것과 같이 상기 제1 방위(D03)로 배열된다. 상기 외측으로 휘어진 프린지필드에 의해 향을 받는 액정은 도 5에서 설명된 상기 제2 방위(D04)와 반대 방향인 제3 방위(D05)로 배열된다.

상기 제1 방위(D03)와 상기 제3 방위(D05)는 서로 충돌되는 방향이어서 상기 화소전극(450)의 에지(455) 인근에서 상기 액정들은 택스쳐를 유발하며 원하는 투과율을 갖지 못한다. 따라서 상기 경계영역(BA01) 인근 또는 상기 화소전극(450)의 에지(455)의 인근에서 액정이 충분히 제어될 수 없어서 상기 광차단부(520)의 폭을, 도 7에 도시된 것과 같이, 제1 폭(W01)만큼 증가시켜 택스쳐를 커버한다.

반면, 본 실시예의 액정표시장치(100)에 의하면 상기 투과율 향상 슬릿부(253)로 인해 상기 경계영역(BA01) 인근에서 액정이 충분히 제어될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면 도 6, 도 7, 및 도 8에서 설명된 액정표시장치(400)에 대비하여 상기 광차단부(220)의 폭을 상기 제1 폭(W01)만큼 감소시킬 수 있다. 따라서 액정표시장치(100)의 투과율이 크게 향상되며, 상기 경계영역(BA01) 인근에서 택스쳐가 감소되어 액정층(103)의 응답속도가 향상된다.

도 9는 도 1a 내지 도 5에서 설명된 액정표시장치(100)의 단위화소영역(PA01)을 촬영한 사진이다. 도 10은 도 6 내지 도 8에서 설명된 액정표시장치(400)의 단위화소영역(PA01)을 촬영한 사진이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 액정표시장치(100)에서 단위화소영역(PA01)의 윤곽이 뚜렷하고 상기 경계영역(BA01) 인근에는 택스쳐가 거의 시인되지 않는 것을 알 수 있다. 도 9에서 상기 경계영역(BA01) 인근에 표시된 액정은 도 5에서 설명된 것과 같이 서로 충돌하지 않는 방향으로 배열되는 것이 도시되어 있다.

반면, 도 10을 참조하면, 도 6 내지 도 8에서 설명된 액정표시장치(400)에서는 단위화소영역(PA01)의 좌측 및 우측 가장자리에 검은 색의 택스쳐가 현저하게 발생된 것을 확인할 수 있다.

도 1a에 도시된 액정표시장치(100)의 단위화소영역(PA01)과 도 6에 도시된 단위화소영역(PA01)의 개구율 설계치 및 투과율 측정치를 비교하여 화질의 향상을 확인할 수 있었다. 도 6에 도시된 액정표시장치(400)는 대략 52.7%의 개구율 설계치를 갖는 반면, 본 실시예의 액정표시장치(100)는 대략 57.2%로 약 4.5% 증가된 것을 확인하였다. 또한, 도 10에 도시된 단위화소영역(PA01)의 사진에서 투과율은 대략 5.43%인 반면, 본 실시예에서는 투과율이 약 5.76%로서 약 3.3% 증가한 것을 알 수 있었다.

도 11a 내지 도 11d는 도 1 내지 도 5에서 설명된 액정표시장치(100)의 전압-시간 그래프들이다.

도 11a 내지 도 11d는 본 실시예의 액정표시장치(100)를 BM7 장치로 테스트 한 결과를 표시하는 그래프들이다. 상기 MB7 장치는 상기 액정표시장치(100)의 표시화면에서 히스테리시스(Hysteresis) 및 잔상(slow response)을 테스트한다. 도 11a 내지 도 11d에 도시된 그래프들에서 가로축은 테스트 시간을 나타내며, 세로축은 표시화면의 휘도를 전압값으로 환산하여 표시한 전압값이다.

도 11a는 0 계조(gray)에서 31 계조로 계조변경시의 전압-시간 그래프이며, 도 11b는 15 계조에서 31 계조로 계조변경시의 전압-시간 그래프이다. 도 11c는 47 계조에서 31 계조로 계조변경시의 전압-시간 그래프이며, 도 11d는 63 계조에서 31 계조로 계조변경시의 전압-시간 그래프이다.

도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 본 실시예의 액정표시장치(100)는 계조를 높이거나 낮출 때 전압의 위상이 즉시 변경되는 것을 확인할 수 있다. 즉 서로 다른 계조에 대응하는 휘도 사이에 시간축으로 끌림이 없고 즉시 변화되는 것을 알 수 있다.

도 12a 내지 도 12d는 도 6 내지 도 8에서 설명된 액정표시장치(400)의 전압-시간 그래프들이다.

도 12a 내지 도 12d는 도 6 내지 도 8에서 설명된 액정표시장치(400)에 대한 상기 MB7 장치로 관측한 결과를 나타내는 그래프들이다. 도 12a는 0 계조(gray)에서 31 계조로 계조변경시의 전압-시간 그래프이며, 도 12b는 15 계조에서 31 계조로 계조변경시의 전압-시간 그래프이다. 도 12c는 47 계조에서 31 계조로 계조변경시의 전압-시간 그래프이며, 도 12d는 63 계조에서 31 계조로 계조 변경시의 전압-시간 그래프이다.

도 12a 내지 도 12d를 참조하면, 도 6 내지 도 8에서 설명된 액정표시장치(400)는 계조를 높이거나 낮출 때 전압의 위상이 시간차를 두고 변경되는 것을 확인할 수 있다. 즉 서로 다른 계조에 대응하는 휘도 사이에 시간축으로 곡선형태로 끌림이 있어서 계조변환에 응답지연이 있는 것을 확인할 수 있다.

따라서 본 실시예의 액정표시장치(100)는 도 6 내지 도 8에서 설명된 액정표시장치(400)에 비하여 응답속도가 향상되고 투과율이 증가한 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 의하면 투과율 및 응답속도가 향상된 액정표시장치를 제공할 수 있다. 따라서 본 발명은 전극에 멀티도메인을 형성하기 위한 슬릿부가 형성되는 액정표시장치에 적용될 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a는 일 실시예에 따른 액정표시장치의 단위화소영역의 평면도이다.

도 1b는 도 1a에 도시된 액정표시장치(100)의 일부를 확대한 평면도이다.

도 2는 도 1a에 도시된 액정표시장치를 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 도 1a에 도시된 액정표시장치의 제조 공정도들이다.

도 4는 도 1a에 도시된 액정표시장치를 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 경계영역에서 액정의 방위를 표시한 다이어그램이다.

도 6은 투과율 향상 슬릿부를 갖지 않는 액정표시장치의 단위화소영역을 도시한 평면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 액정표시장치를 III-III' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 8은 도 6에 도시된 경계영역에서 액정의 방위를 표시한 다이어그램이다.

도 9는 도 1a 내지 도 5에서 설명된 액정표시장치의 단위화소영역을 촬영한 사진이다.

도 10은 도 6 내지 도 8에서 설명된 액정표시장치의 단위화소영역을 촬영한 사진이다.

도 11a 내지 도 11d는 도 1a 내지 도 5에서 설명된 액정표시장치의 전압-시간 그래프들이다.

도 12a 내지 도 12d는 도 6 내지 도 8에서 설명된 액정표시장치의 전압-시간 그래프들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 액정표시장치 101 : 어레이 기판

103 : 액정층 111 : 게이트 라인

113 : 게이트 전극 150 : 화소전극

121 : 데이터 라인 123 : 소스 전극

125 : 드레인 전극 TFT01 : 스위칭 소자

220 : 광차단부 225 : 광차단부의 에지

250 : 공통전극 251 : 도메인 분할 슬릿부

253 : 투과율 향상 슬릿부 255 : 제1 에지

256 : 제2 에지 PA01 : 단위화소영역

BA01 : 경계영역 D01 : 제1 방향

D02 : 제2 방향 D03 : 제1 방위

D04 : 제2 방위 D05 : 제3 방위

Claims

단위화소영역들이 정의된 하부 기판과, 상기 하부 기판에 형성된 신호선과, 상기 신호선에 연결된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결된 화소전극을 포함하는 어레이 기판;

상기 어레이 기판 위에 배치된 상부 기판과, 상기 단위화소영역을 복수의 도메인들로 분할하는 도메인 분할 슬릿부 및 상기 화소전극과 일부 오버랩되며 상기 단위화소영역들 사이의 경계영역에 대응하는 투과율 향상 슬릿부가 형성된 공통전극을 포함하는 대향기판; 및

상기 어레이 기판과 상기 대향기판의 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 대향기판은 상기 경계영역 및 상기 스위칭 소자를 가리는 광차단부를 더 포함하며, 상기 광차단부의 에지는 상기 화소전극과 오버랩된 상기 투과율 향상 슬릿부의 제1 에지와 상기 경계영역을 정의하는 상기 화소전극의 에지의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제2항에 있어서, 상기 액정층에 전기장 인가시, 상기 제1 에지를 기준으로 상기 경계영역의 반대편에서 상기 제1 에지에 인접한 액정의 방위와 상기 제1 에지 및 상기 화소전극의 에지의 사이에 위치한 액정의 방위는 충돌하지 않게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제2항에 있어서, 상기 투과율 향상 슬릿부의 상기 제1 에지와 상기 화소전극의 에지는 서로 나란하게 형성되며, 상기 투과율 향상 슬릿부의 길이는 상기 단위화소영역의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 에지와 마주보며 상기 경계영역에 배치된 상기 투과율 향상 슬릿부의 제2 에지와 상기 화소전극의 에지의 이격 간격은 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이의 이격 간격(cell gap)의 2배와 같거나 크고 3배와 같거나 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제2항에 있어서, 상기 도메인 분할 슬릿부와 상기 투과율 향상 슬릿부는 직각을 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제6항에 있어서, 상기 도메인 분할 슬릿부는 상기 단위화소영역의 가운데를 따라 제1 방향으로 연장되며, 상기 투과율 향상 슬릿부는 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 경계영역을 따라 연장되어, 상기 도메인 분할 슬릿부와 상기 투과율 향상 슬릿부는 T자 형상으로 연결된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제7항에 있어서, 상기 신호선은

상기 도메인 분할 슬릿부의 직하부에 위치하여 상기 제1 방향으로 연장되며, 상기 스위칭 소자의 게이트 전극과 연결된 게이트 라인; 및

상기 투과율 향상 슬릿부와 오버랩되도록 상기 경계영역에서 상기 제2 방향으로 연장되며, 상기 스위칭 소자의 소스 전극과 연결된 데이터 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제8항에 있어서, 상기 광차단부는 상기 데이터 라인, 상기 스위칭 소자 및 상기 경계영역을 가리며, 상기 경계영역의 폭보다 큰 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제8항에 있어서, 상기 화소전극은 이웃한 단위화소영역에 형성된 스위칭 소자의 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 전단게이트 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제8항에 있어서, 상기 도메인 분할 슬릿부의 서로 마주보는 에지들에는 양각 또는 음각의 노치(notch)가 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.