KR100662490B1 - 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기장 왜곡과 배향을 동시에 이용하여 멀티도메인을 구현하는 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 제 1 ,제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 상에 각각 형성되어 배향처리된 제 1 ,제 2 배향막과, 상기 제 2 기판과 제 2 배향막 사이에 형성되어 전계를 왜곡시키는 슬릿 또는 구조물을 포함하는 투명도전막과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 주입되어 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
러빙, 광배향, 전계왜곡, 프리틸트
Description
도 1은 종래 기술에 따른 기본적인 C-TN 액정표시소자의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 단면도.
도 3a 및 3b는 본발명에 따른 제 1 기판상의 배향처리를 나타낸 공정도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
21 : 제 1 기판 22 : 제 2 기판
23 : 슬릿 24 : 투명도전막
25a,25b : 제 1 ,제 2 배향막
본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 광시야각을 구현한 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, TN(Twisted Nematic) 액정표시소자는 브라운관에 가까운 고화질을 기대할 수 있기 때문에 대용량, 대면적화가 가능하다.
그러나, TN 액정표시소자는 시야각에 따라 각 계조표시(gray level)에서의 광투과도가 달라지는 특성이 있다.
특히, TN모드는 좌우방향의 시야각에 대해서는 광투과도가 대칭적으로 분포하지만, 상하방향에 대해서는 광투과도가 비대칭적으로 분포하기 때문에, 상하방향의 시야각에서는 이미지가 반전되는 범위가 발생되어 시야각이 좁아지는 문제가 있다.
종래 이런 LCD의 좁은 시야각 문제를 극복하기 위한 연구가 활발한데, 보상 필름으로 시야각을 보상하는 필름보상형 모드(Film-compensated mode), 화소를 여러 도메인으로 나눠 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리하여 시야각을 보상하는 멀티도메인 모드(MultiDomain Mode), 하나의 평면에 전극을 위치시켜 횡전계를 인가하는 IPS(In-Plane Switching)모드와 같은 기술이 있다.
특히, 멀티도메인 모드가 적용된 액정셀에는 DDTN(Domain Divided TN), TDTN(Two-Domain TN), C-TN (Complementary TN), 4도메인 TN액정셀 등이 있다.
한편, 배향방법에 따라서는 수직배향, 수평배향이 있는데, 수직배향 처리(VA: Vertical Alignment)는 액정 분자의 장축 방향이 기판면에 수직(⊥)으로 배향하도록 기판 표면을 처리하는 것, 수평배향처리(Homogeneous Alignment)는 액정 분자의 장축 방향이 기판면에 수평(∥)으로 배향하도록 기판 표면을 처리하는 것을 말한다.
그리고, 최근에는 배향 처리하지 않고, 기판에 슬릿 또는 부수전극(side-electrode), 돌기(rib) 등의 구조물을 형성하여 액정층에 인가되는 전기장을 왜곡 시켜 액정분자의 방향자를 원하는 방향으로 위치시키는 방법도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술의 멀티도메인 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 기본적인 C-TN 액정표시소자의 단면도이다.
도 1에서와 같이, CTN(Complementary Twisted Nematic)모드 액정표시소자는 제 1 ,제 2 기판(11,12)과, 상기 제 1 ,제 2 기판(11,12) 사이에 주입되어 형성된 액정(17)층으로 구성되는데, 상기 제 1 기판(11) 상에는 제 1 배향막(15a)이 형성되고 상기 제 2 기판(12) 상에는 색상을 나타내기 위한 컬러필터층(14) 과 상기 컬러필터층(14) 사이 즉, 배향분할 경계부상에 형성된 차광층(13)과 상기 컬러필터층(14) 및 차광층(13) 상에 형성된 제 2 배향막(15b)으로 구성된다.
이 때, 상기 액정(17)은 제 1 ,제 2 배향막(15a, 15b)에 의해 도 1 에서와 같이 배향된다.
상기 액정의 배향은 배향막을 제어함으로써 가능한데, 상기 제어방법에는 러빙법과 광배향법이 대표적이다.
먼저, 상기 C-TN모드 액정표시소자에 러빙법을 적용할 경우에는 다음과 같다.
제 1 ,제 2 기판(11,12) 중 제 1 기판(11) 상에 형성되어 제 1 ,제 2 영역(Ⅰ,Ⅱ)으로 분할된 제 1 배향막(15b)을 먼저 제 1 방향으로 러빙하여 제 1 프리틸트각을 형성한다.
이후, 상기 제 1 배향막 상에 포토레지스트(photoresist)를 도포하고 마스크 의 개구부가 기판의 제 2 영역 상에 위치하도록 하여 제 2 영역의 제 1 포토레지스트를 선택적으로 노광시킨다. 다음, 현상액을 이용하여 노광된 부분의 포토레지스트를 제거하여 패턴을 형성하고 제 2 방향으로 기계적 러빙을 하여 제 2 프리틸트각을 형성한다. 마지막으로 패턴된 포토레지스트를 제거한다.
이 때, 상기 제 1 , 제 2 프리틸트는 서로 마주보게 해서 두 개의 영역이 광학적으로 서로 보상되도록 한다.
그리고, 상기 제 2 기판(12) 상의 제 2 배향막(15b)에 러빙을 하여 액정에 도 1 과 같은 일정한 틸트각을 부여한다.
이로써 2도메인을 구현하는 액정표시소자가 형성된다.
그리고, 상기 C-TN모드 액정표시소자에 광배향법을 적용할 경우에는 최소한 3번의 광조사를 해야 2도메인이 구현된다.
즉, 제 1 ,제 2 기판(11,12) 중 제 1 기판(11) 상에 형성되어 제 1 ,제 2 영역(Ⅰ,Ⅱ)으로 분할된 제 1 배향막(15b)의 상기 제 2 영역을 마스크로 블로킹하여 제 1 조사하여 제 1 프리틸트각을 형성하고, 다시 제 1 영역을 마스크로 블로킹한 뒤 제 2 영역에 대해서 제 2 조사하여 제 2 프리틸트각을 형성한다. 이 때, 액정이 일어서는 방향을 서로 다르게 해서 상기 제 1 , 제 2 프리틸트가 서로 마주보게 해서 두 개의 영역이 광학적으로 서로 보상되도록 한다.
그리고, 상기 제 2 기판(12) 상의 제 2 배향막(15b)에 제 3 조사를 하여 액정에 도 1 과 같은 일정한 틸트각을 부여한다.
만일 1회의 광조사가 아닌 2회의 광조사를 할 경우에는 6번의 광조사가 필요 하게 된다.
이와 같이, 상기 C-TN모드 액정표시소자는 배향처리에 의한 것만으로 멀티도메인을 구현한다.
여기서 사용되는 상기 제 1 ,제 2 배향막(15a, 15b)으로는 광배향에 적합한 물질로 한다.
하지만, 상기 광배향 물질은 기존에 주로 쓰이던 폴리이미드(polyimide) 계열 고분자 물질과는 달리 단가도 높고 기존의 폴리이미드계열 물질과의 호환성 문제도 있어 공정성이 다소 떨어진다.
그러나, 상기와 같은 종래의 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 일반적인 액정표시소자의 경우 2도메인을 구현하려면 상,하부기판에 대해서 1회의 광조사로 구현이 가능할 경우에 최소한 4회의 광조사가 있어야 하므로 공정이 복잡하다. 또한, C-TN모드 액정표시소자의 경우엔 배향처리에 의해서만 멀티도메인을 구현해야 한다는 문제점이 있다. ,
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 전기장 왜곡과 배향을 동시에 이용하여 멀티도메인을 구현하는 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는 제 1 ,제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 상에 각각 형성되어 배향처리된 제 1 ,제 2 배향막과, 상기 제 2 기판과 제 2 배향막 사이에 형성되어 전계를 왜곡시키는 슬릿 또는 구조물을 포함하는 투명도전막과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 주입되어 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 멀티도메인 액정표시소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 단면도이고, 도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 제 1 기판상의 배향처리를 나타낸 공정도이다.
도 2에서와 같이, 본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자는 제 1 ,제 2 기판(21, 22)과, 상기 제 1 ,제 2 기판(21, 22) 사이에 주입되어 형성된 액정층(27)으로 구성되는데, 상기 제 1 ,제 2 기판(21, 22) 상에는 제 1 ,제 2 배향막(25a, 25b)이 형성되어 있고, 상기 제 2 기판(22)과 제 2 배향막(25b) 사이에는 전계왜곡을 일으키는 슬릿(23) 또는 부수전극(side-electrode), 돌기(rib) 등의 구조물을 포함하는 투명도전막(24)이 형성되어 있다.
이 때, 상기 배향막은 바람직하게는 수평배향 타입의 폴리이미드계 물질 중에서 광조사에 의해 프리틸트각이 감소하는 물질로 한다.
그리고, 상기 제 1 기판(21)과 제 1 배향막(25a) 사이에는 단위 화소를 구분짓는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차점 부위에 박막트랜지스터과, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되면서 단위 화소 영역의 대부분을 차지하는 화소전극이 형성되며, 상기 제 2 기판(22)과 제 2 배 향막(25b) 사이에는 컬러필터층과, 슬릿 또는 부수전극(side-electrode), 돌기(rib) 등의 구조물을 포함하는 투명도전막(24)이 형성된다.
또한, 상기한 액정으로는 양의 유전율이방성, 음의 유전율이방성을 가진 액정을 사용하는 것이 가능하고, 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 첨가하는 것도 가능하다.
상기 제 1 ,제 2 배향막의 처리에 대해서 좀 더 상세히 설명하면, 도 3a에서와 같이 제 1 기판(21) 상에 형성되어 제 1 ,제 2 영역으로 분할될 제 1 배향막(25a)이 상기 제 1 배향막(25a)의 전체에 대해서 러빙 배향되어 제 1 프리틸트각(θ1)이 형성된다. 그리고, 도 3b에서와 같이 상기 제 1 영역이 블로킹된 마스크(28) 상부에서 선택적으로 조사된 광에 의해 제 2 영역에 제 2 프리틸트각(θ2)이 형성된다.
이 때, 상기 제 2 영역에는 광조사로 인해 제 1 프리틸트각(θ1)보다 작은 제 2 프리틸트각(θ2)이 형성되고, 제 1 영역에는 제 1 프리틸트각(θ1)이 그대로 보존된다.
상기한 광은 자연광, 선편광, 부분편광, 비편광 등의 광을 이용할 수 있다. 상기 조사 횟수도 1회 이상으로 하며 경사조사 또는 경사 및 수직조사 이용이 가능하다.
또한, 상기 제 2 기판(22) 상의 제 2 배향막(25b)은 프리틸트각이 거의 생기지 않도록 배향 처리된다. 상기 프리틸트각이 낮으면 낮을수록 좋지만, 5'이하의 값 정도이면 바람직하다.
물론, 상기 제 2 배향막은 액정표시소자에 전압이 인가될 때, 제 2 기판(22) 상의 슬릿 또는 부수전극(side-electrode), 돌기(rib) 등의 구조물에 의해서 프리틸트각이 보다 큰 상기 제 1 프리틸트각(θ1)과 같은 방향으로 전기장이 왜곡되게 한다.
그리고, 제 2 기판 상의 투명도전막에 형성된 슬릿 또는 구조물에 의해 중간층(mid plane)에서의 전기장 왜곡 현상이 현저해져 도 2에서와 같이, 액정 방향자가 서로 마주보게 되어 시야각 보상이 용이해진다.
이와 같이, 본 발명에서는 기존의 멀티도메인 액정표시소자와는 달리, 전기장 왜곡과 배향을 동시에 이용하여 액정표시소자의 시야각 보상을 용이하게 한다.
참고적으로, 4-도메인을 구현하려면 상하 또는 좌우 중 하나는 본 발명에 따른 방법으로 시야각을 넓히고 다른 한쪽은 보상필름을 이용하여 시야각을 보상하면 4-도메인만큼의 넓은 시야각을 확보할 수 있다.
상기 보상필름은 기판에 수직인 방향과 시야각 변화에 따른 방향에서 사용자가 느끼는 위상차를 보상해주는 역할을 하며, 하나의 화소를 2도메인으로 형성하는 것에 의해 더욱 효과적으로 상하방향의 시야각을 보상할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 1회의 광조사 및 2회의 러빙으로 2-도메인의 액정표시소자를 형성하므로 기존 배향처리 공정보다 단순해진다.
둘째, 배향막으로 사용하는 폴리이미드계 물질은 광배향막과의 호환성이 보장되어 공정의 신뢰성을 향상시킨다.
Claims (10)
- 제 1 ,제 2 기판;상기 제 1 기판 상에 형성되고, 러빙에 의해 제 1 프리틸트각을 가지는 제 1 영역과 광조사에 의해 상기 제 1 프리틸트각보다 낮은 각도의 제 2 프리틸트각을 가지는 제 2 영역으로 분할된 제 1 배향막;상기 제 2 기판 상에 형성되는 전계왜곡수단;상기 전계왜곡수단을 포함한 제 2 기판 상에 형성되는 제 2 배향막;상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 형성되고 상기 제 1 ,제 2 영역으로 분할배향되는 액정층으로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막의 제 2 영역은 러빙 후 광조사 처리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막의 제 1 ,제 2 프리틸트각은 방향은 같고 크기는 다른 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 배향막은 러빙처리되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전계왜곡수단은 제 1 ,제 2 영역의 경계부분에 대응되도록 위치하는 슬릿인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전계왜곡수단은 제 1 ,제 2 영역의 경계부분에 대응되도록 위치하는 구조물인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1,제 2 배향막은 폴리이미드계인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 기판에 보상필름을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
- 제 1 기판 위에 제 1 배향막을 형성하는 공정;상기 제 1 배향막 전체를 러빙하여 제 1 프리틸트각을 가지는 제 1 배향막을 형성하는 공정;상기 러빙된 제 1 배향막 상부의 일부에만 광을 조사하여 제 2 프리틸트각을 구현함으로써, 상기 제 1 프리틸트각과 함께 상기 제 1 프리틸트각보다 낮은 각도의 제 2 프리틸트각을 가지는 제 1 배향막을 형성하는 공정;상기 제 1 ,제 2 프리틸트각이 나뉘어지는 경계부분에 대응되도록 상기 제 2 기판 상에 전계왜곡수단을 형성하는 공정;상기 전계왜곡수단 상에 제 2 배향막을 형성하는 공정;상기 제 2 배향막 전체를 러빙하는 공정;상기 제 1,제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 배향막의 프리틸트각은 5'이하의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
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2000
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