KR100476038B1 - 액정표시소자및그제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카운터 전극과 픽셀 전극이 동일한 기판에 형성되는 액정 표시 소자에서 전역에 걸쳐 넓은 시야각을 확보할 수 있는 액정 표시 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 구성은, 게이트 라인의 선택시, 데이타 라인의 신호를 전달하는 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되어, 박막 트랜지스터의 동작시 구동되는 픽셀 전극과, 상기 픽셀 전극과 동일 기판에 형성되고, 픽셀 전극과 평행한 전기장을 유도하며, 상기 픽셀 전극에 의하여 공간부가 이분되는 카운터 전극을 포함하는 제 1 투광성 기판과, 상기 제 1 투광성 기판과 대향하는 제 2 투광성 기판과, 상기 제 1 투광성 기판과 제 2 투광성 기판사이 위치하며, 픽셀 전극과 카운터 전극에 전압의 인가시 일정 방향으로 구동되는 액정, 및 상기 액정 구동시, 일정한 두 방향 이상의 도메인을 갖도록 하는 상기 제 1 투광성 기판 최상부에 형성된 제 1 배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 소자 및 그 제조방법
본 발명은 액정 표시 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 IPS 모드의 액정 표시 소자에서 전역에 걸쳐 넓은 시야각을 확보할 수 있는 액정 표시 소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 소자는 텔레비젼, 그래픽 디스플레이등의 표시소자를 구성하고, 특히 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치는 고속 응답 특성을 갖으며, 높은 화소수에 적합하여 디스플레이 화면의 고화질화, 대형화, 컬러 화면화등을 실현하는데 크게 기여하고 있다.
이러한 액정 표시 소자는, 투명한 한쌍의 유리 기판, 적어도 하나의 기판에 형성되는 박막 트랜지스터와 픽셀 전극이 형성되고, 다른 하나의 기판에는 컬러 필터와 카운터 전극이 형성되며, 한쌍의 유리기판 사이에는 액정 물질이 봉입되어 이루어진다.
여기서, 최근 많이 이용되는 액정으로는, 광학 특성이 우수한 트위스트 네메턱 모드(twist nematic mode:이하 TN) 액정이 이용되는데, 꼬인 네메틱 모드는 90。의 꼬임 각도를 가지고 있고, 액정 분자가 상하의 유리 기판면에 평행하게 배열되거나, 배열 방향이 양쪽 기판에서 90。차이가 있으므로, 전체의 분자 배열이 두 기판사이에 연속적으로 90。변화가 생기도록 배열되고, 액정 전압이 인가 되었을시, 전계은 대향하는 두 기판면에 수직으로 형성된다.
그런데, 이러한 TN 구조의 액정 표시 소자는 시야각을 좁게한다는 고질적인 문제점을 지니고 있다.
따라서, 종래에는 상부 유리 기판에 형성되었던 카운터 전극을 하부 유리 기판에 형성하여, 전계의 인가시, 수평한 전계가 걸리도록 하여, 넓은 시야각을 확보할 수 있는 IPS 모드의 액정 표시 소자가 제안되었다. 이러한 IPS 모드의 액정 표시 소자는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 유리 기판(1) 상부에 영상을 주사하기 위한 행 방향의 게이트 라인(2A)과, 게이트 라인(2A)과 동일 면에 형성되고, 일정거리만큼 이격되어 배치된 카운터 전극(2B)이 형성된다. 이 카운터 전극(2B)은 액정을 일정 시간동안 유지하기 위한 보조 용량의 역할을 겸하며, 단위셀의 형태를 한정할 수 있도록 "□ "자 형상이 되도록 형성된다. 결과물 상부에는 도면에 도시되지는 않았지만 하부의 게이트 라인(2A)과, 이후에 형성되어질 물질들과의 전기적 절연을 도모하기 위하여, 게이트 절연막(도시되지 않음)이 형성되고, 게이트 라인(2A)을 포함하는 게이트 절연막의 소정 부분에는 박막 트랜지스터의 채널 역할을 하는 반도체층(4)이 형성된다. 그리고, 데이타 라인(5A)과 픽셀 전극(5B)은 동일 평면상에 형성되는데, 그중 데이타 라인(5A)은 게이트 라인(2A)과 수직으로 교차되고, 게이트 라인(2A)상부의 반도체층(4)와 소정 부분 오버랩되어 소오스 전극(5A-1)을 이루며, 픽셀 전극(5B)은 "□ " 자 형태로 형성되는 카운터 전극(2B)의 공간부가 수직으로 분할되도록 "I" 자 형태로 형성된다. 또한, 이 사각의 픽셀 전극(5B)에서 반도체층(4)과 인접한 모서리 부분은 반도체층(4)과 일부 오버랩되도록 연장되어 드레인 전극(5B-1)이 된다.
위에서 설명된 액정 표시 소자를 Ⅱ-Ⅱ' 선으로 절단하여 나타낸 단면이 도2에 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하부 유리 기판(1) 상부에 알루미늄, 탄탈륨, 몰리탄탈과 같은 불투명 금속막이 증착되고, 불투명 금속막은 소정 형태로 패터닝되어, 게이트 라인(2A)과 카운터 전극(2B)이 형성된다. 그후, 하부 유리 기판(1) 상부에는 게이트 라인(2A) 및 카운터 전극(2B)과 이후에 형성되어질 데이타 라인간의 전기적 절연을 도모하기 위하여, 게이트 절연막(3)이 소정 두께로 형성되고, 게이트 라인(2A)을 포함하는 게이트 절연막(3)의 소정 부분 상에 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(4)이 형성된다. 그 다음에, 결과물 상부에 알루미늄, 탄탈륨, 몰리탄탈과 같은 불투명 금속막이 증착되고, 소정 부분 식각하여, 소오스 전극(5A-1)과 드레인 전극(5B-1)이 형성된다.
그리고, 대향하는 상부 유리 기판(20)에는 하부 유리 기판(1)의 박막 트랜지스터와 대응되는 위치에는 컬러필터간을 분할하고, 박막 트랜지스터의 열화를 방지하기 위하여, 크롬등과 같은 불투명 금속으로 이루어진 블랙 매트릭스(21)가 형성되고, 그 이외의 부분에는 색상을 지닌 컬러 필터(22)가 형성된다.
이 하부 유리 기판(1) 및 상부 유리 기판(20)의 상부에는 액정을 일정 방향으로 구동시키기 위하여, 180°방향으로 러빙된 배향막(31,32)이 각각 형성되고, 하부 유리 기판(1) 및 상부 유리 기판(20)의 배면에는 입사되는 광원을 편향시키기 위한 편광판(41,42)이 설치되는데, 이 편광판(41,42)은 빛이 입사시, 빛의 방향이 서로 교차되도록 형성된다. 그리고나서, 하부 유리 기판(1)과 상부 유리 기판(20)은 공지된 방식으로 합착되고, 하부 유리 기판(1)과 상부 유리 기판(20) 사이에는, 유전율 이방성이 음 또는 양인 액정을 봉입하여, 액정 표시 소자가 완성된다.
상기와 같은 IPS 모드의 액정 표시 소자는 카운터 전극(2B)과 픽셀 전극(5B)이 동일 기판에 형성되어, 평행한 전계가 형성됨으로서, 시야각이 우수하다는 장점을 지니고는 있으나, 종래의 IPS 모드의 액정 표시 소자도 부분적으로 그레이 스케일 인버젼 현상이 발생되고, 또한 특정 부분에서는 화면이 비대칭적으로 보이게 되는 단점이 발생하였다.
부가하자면, 일반적인 액정 표시 소자는 도 4A 에서와 같이, 전계가 인가되지 않을 경우에는 상 하부 유리 기판(1,20) 사이의 액정 분자(50)는 45도 각도로 뉘어져 있다가, 전계가 인가되면, 도 4B 에서와 같이, 180도 방향으로 동작하게 된다. 이를 참조하여, 전계가 인가되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 초기 액정 배열은 107도 방향에서, 45도 각으로 틀어지게 되어, 152도 중심으로 대칭을 이루게 된다. 그러나, 대조비(CR)가 50인 영역에서는 화면이 시야각이 비대칭이 되고, 152도 부분의 CR이 10 이하인 영역이 발생되고, 그레이 스케일 인버젼(예를들어, 흰 화면을 띄어야할 부분에서, 회색빛을 띄는 현상으로, 도면 3B에서 G'로 표시됨)이 발생되어 시야각이 좁아짐을 도면을 통하여 알수 있다.
따라서, 본 발명은 상술된 종래의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, IPS 모드의 액정 표시 소자에서, 전 영역에 걸쳐 그레이 스케일 인버젼이 발생하지 않도록 하여 넓은 시야각을 확보할 수 있는 액정 표시 소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 게이트 라인의 선택시, 데이타 라인의 신호를 전달하는 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되어, 박막 트랜지스터의 동작시 구동되는 픽셀 전극과, 상기 픽셀 전극과 동일 기판에 형성되고, 픽셀 전극과 평행한 전기장을 유도하며, 상기 픽셀 전극에 의하여 공간부가 이분되는 카운터 전극을 포함하는 제 1 투광성 기판과, 상기 제 1 투광성 기판과 대향하는 제 2 투광성 기판과, 상기 제 1 투광성 기판과 제 2 투광성 기판사이 위치하며, 픽셀 전극과 카운터 전극에 전압의 인가시 일정 방향으로 구동되는 액정, 및 상기 액정 구동시, 일정한 두 방향 이상의 도메인을 갖도록 하는 상기 제 1 투광성 기판 최상부에 형성된 제 1 배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 액정 표시 소자의 제조방법은, 투명성 유리 기판상에 게이트 라인과, 카운터 전극을 형성하는 단계; 상기 유리 기판상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 라인을 포함하는 게이트 절연막 상부의 소정 부분에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 금속층을 증착하고, 패터닝하여, 데이타 라인 및 반도체층과 일부분 접속하는 픽셀전극을 형성하는 단계; 결과물 상부에 배향막을 형성하는 단계; 상기 배향막을 제 1 방향으로 러빙하는 단계: 제 1 방향으로 러빙된 배향막의 소정부분을 제 2 방향으로 러빙하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, IPS 모드의 액정 표시 소자에 적어도 두개이상의 도메인을 형성하여, 특정한 CR인 경우에도 그레이 스케일 인버젼이 발생하지 않게하여, 액정 표시 소자의 넓은 시야각을 확보할 수 있다.
[실시예]
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 5A 내지 5D는 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 액정 셀의 시야각과 대조비와의 관계를 나타낸 도면이며, 종래와 동일한 부분에 설명에 대하여는 중복 설명을 배제하도록 하고, 종래의 도면과 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하도록 한다.
본 발명은 액정 표시 소자의 어떠한 영역에서도 넓은 시야각을 확보할 수 있도록, 액정 표시 소자의 단위셀당 적어도 2개 이상의 도메인을 형성하여, 넓은 시야각을 확보하는 것으로서, 액정 표시 소자의 단위셀에 2 개 이상의 도메인을 형성하기 위하여는, 먼지, 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제조방법은, 도 5A에 도시된 바와 같이, 종래와 동일한 방식으로, 데이타 라인(5A) 및 픽셀 전극(5B)이 형성된 하부 유리 기판 상부에는 액정을 일정 방향으로 배열시키기 위한 투명 배향막(도시되지 않음)이 형성된다. 이어서, 이 배향막은 "I"자형 픽셀 전극(5B)의 수직축을 기준으로, θ만큼, 바람직하게는 픽셀 전극을 기준으로, -45°방향으로 러빙하여 제 1 도메인이 형성되도록 한다.
이어서, 배향막 상부에 감광막이 형성되고, 도 5A에서 X 영역이 노출되도록 감광막을 노광 및 식각하여, 마스크(60)가 형성된다음, 도 5B에 도시된 바와 같이, 노출된 X 영역에 해당하는 배향막은 픽셀 전극(5B)의 수직축을 기준으로, 45°각도로 러빙하여, 제 2 도메인이 형성된다.
도 5C는 마스크(60)가 제거된 도면으로, 액정 표시 소자는 두 개의 도메인이 형성되어, 액정 표시 소자의 시야각이 확대되고, 또한, 제 1 도메인과 제 2 도메인의 경계 부분에는 픽셀 전극(5B)이 위치하여, 광 누설등의 현상이 방지된다.
이와같이 형성된 액정 표시 소자는, CR이 10인 영역과 그레이 스케일 인버젼이 발생하지 않고, 시야각또한 확장된다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, IPS 모드의 액정 표시 소자의 시야각 및 그레이 스케일 인버젼 현상을 방지하기 위하여, 픽셀 전극의 수직측을 기준으로 하여 적어도 두 개이상의 도메인이 형성되도록 배향막을 러빙하여, 액정 표시 소자의 시야각을 확대함은 물론 그레이 스케일 인버젼과 같은 현상을 방지하여, 액정 표시 소자의 질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 IPS 모드의 액정 표시 소자를 나타낸 평면도.
도 2는 도 1의 액정 표시 소자를 Ⅱ-Ⅱ' 선으로 절단하여 나타낸 단면도.
도 3A은 종래의 IPS 모드의 액정 표시 소자의 시야각과 대조비와의 관계를 나타낸 도면.
도 3B는 종래의 IPS 모드의 액정 표시 소자의 그레이 스케일 인버젼을 나타낸 도면.
도 4A 및 4B는 일반적인 액정 표시 소자의 전계 인가 여부에 따른 액정의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5A 내지 5C는 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1-유리 기판 2A-게이트 라인
2B-카운터 전극 3-게이트 절연막
4- 반도체층 5A-데이타 라인
5B-1-드레인 전극 20-상부 기판
21-블랙 매트릭스 22-컬러필터
31,32-배향막 41,42-편광판
50-액정

Claims (6)

  1. 게이트 라인의 선택시, 데이타 라인의 신호를 전달하는 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되어, 박막 트랜지스터의 동작시 구동되는 픽셀 전극과, 상기 픽셀 전극과 동일 기판에 형성되고, 픽셀 전극과 평행한 전기장을 유도하며, 상기 픽셀 전극에 의하여 공간부가 이분되는 카운터 전극을 포함하는 제 1 투광성 기판과,
    상기 제 1 투광성 기판과 대향하는 제 2 투광성 기판과,
    상기 제 1 투광성 기판과 제 2 투광정 기판사이 위치하며, 픽셀 전극과 카운터 전극에 전압의 인가시 일정 방향으로 구동되는 액정, 및
    상기 액정 구동시, 일정한 두 방향 이상의 도메인을 갖도록 하는 상기 제 1 투광성 기판 최상부에 형성된 제 1 배향막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도메인들은 제 1 투광성 기판의 픽셀 전극을 경계로 두개의 방향을 갖는 도메인으로 나뉘는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 두개의 도메인은 서로 90도의 각도차를 갖으며, 픽셀 전극을 경계로 대칭되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  4. 투명성 유리 기판상에 게이트 라인과, 카운터 전극을 형성하는 단계;
    상기 유리 기판상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인을 포함하는 게이트 절연막 상부의 소정 부분에 반도체층을형성하는 단계;
    상기 금속층을 증착하고, 패터닝하여, 데이타 라인 및 반도체층과 일부분 접속하는 픽셀전극을 형성하는 단계;
    결과물 상부에 배향막을 형성하는 단계;
    상기 배향막을 제 1 방향으로 러빙하는 단계;
    제 1 방향으로 러빙된 배향막의 소정부분을 제 2 방향으로 러빙하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 배향막을 제 1 방향으로 러빙하는 단계에서, 제 1 방향은 픽셀 전극을 기준으로 45 도 방향인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 방향으로 러빙된 배향막의 소정부분을 제 2 방향으로 러빙하는 단계는, 배향막 상부에 픽셀 전극으로 분할된 부분중 어느 한부분이 가려지도록 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 노출된 면을 제 1 방향과 90도 각도차를 갖도록 배향막을 러빙하는 단계; 및 마스크 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조방법.
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