KR101855300B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 발명으로서, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 화소 전극, 상기 제2 기판 위에 위치하는 대향 전극, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 복수의 액정 분자를 포함하는 수직 배향 모드의 액정층, 상기 액정층에 전기장이 생성되었을 때 상기 액정 분자의 경사 방향을 결정하는 경사 방향 결정 부재를 포함하고, 상기 액정층은 전기장이 없을 때 상기 액정 분자가 선경사를 이루며 배향되어 있는 제1영역 및 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도는 상기 제2영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도보다 크다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 대향 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 중에서 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치는 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
이러한 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위하여 하나의 화소에 액정 분자의 배향 방향이 다른 복수의 도메인(domain)을 형성할 수 있다.
이와 같이 복수의 도메인을 형성하는 수단의 한 예로는 전기장 생성 전극에 슬릿 등의 절개부를 형성하는 등의 방법이 있다. 이 방법은 절개부의 가장자리(edge)와 이와 마주하는 전기장 생성 전극 사이에 형성되는 프린지 필드(fringe field)에 의해 액정이 재배열됨으로써 복수의 도메인을 형성할 수 있다.
한편, 액정 분자의 응답 속도를 빠르게 하기 위하여 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자기 선경사(pretilt)를 가지도록 하는 초기 배향 방법이 제안되었다. 예를 들어, 열 또는 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체 물질을 첨가한 액정층에 전기장을 가하고 열 또는 광을 액정층에 조사해 액정 분자들이 특정 방향으로 선경사를 가지도록 할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대비비의 저하 없이 액정 표시 장치의 응답 속도를 향상하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 화소 전극, 상기 제2 기판 위에 위치하는 대향 전극, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 복수의 액정 분자를 포함하는 수직 배향 모드의 액정층, 상기 액정층에 전기장이 생성되었을 때 상기 액정 분자의 경사 방향을 결정하는 경사 방향 결정 부재를 포함하고, 상기 액정층은 전기장이 없을 때 상기 액정 분자가 선경사를 이루며 배향되어 있는 제1영역 및 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도는 상기 제2영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도보다 크다.
상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 위에 위치하는 차광 부재를 더 포함하고, 상기 제1영역은 상기 차광 부재와 중첩할 수 있다.
상기 제1 기판 위에 위치하는 신호선을 더 포함하고, 상기 제1영역은 상기 신호선을 따라 형성되어 있을 수 있다.
상기 신호선은 데이터 전압을 전달하는 데이터선을 포함할 수 있다.
상기 제1영역에서 상기 액정 분자의 장축이 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 면의 법선과 이루는 각은 10도 이상 89.5도 이하일 수 있다.
상기 경사 방향 결정 부재는 상기 화소 전극에 형성되어 있는 복수의 미세 슬릿을 포함하며, 상기 액정 분자는 상기 미세 슬릿의 길이 방향으로 선경사를 이루며 배향되어 있을 수 있다.
상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 중 적어도 하나의 위에 위치하는 배향막을 더 포함하고, 상기 경사 방향 결정 부재는 상기 배향막에 형성된 중합체를 포함하며, 상기 액정 분자는 상기 중합체와 결합되어 경사 방향이 결정될 수 있다.
상기 액정층은 상기 액정 분자가 상기 선경사를 이루도록 배향하는 중합체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 제1 배향막을 형성하는 단계, 제2 기판 위에 제2 배향막을 형성하는 단계, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 액정 물질을 주입하여 액정분자를 포함하는 액정층을 형성하는 단계, 상기 액정층에 상기 액정 분자가 선경사를 이루며 배향되어 있는 제1영역 및 제2영역을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도는 상기 제2영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도보다 크다.
상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 차광 부재는 상기 제1영역과 중첩할 수 있다.
상기 제1 기판 위에 게이트 신호를 전달하는 게이트선 및 데이터 전압을 전달하는 데이터선을 형성하는 단계, 상기 제1 기판 위에 상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 전압을 전달받는 화소 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 기판 위에 대향 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1영역 및 상기 제2 영역을 형성하는 단계는 상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 사이에 제1전압의 전위차를 주면서 상기 액정층에 광을 조사하여 상기 제2영역을 형성하는 단계, 그리고 상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 사이의 전위차를 0V로 하고 상기 대향 전극에 대한 상기 데이터선의 전위가 제2전압이 되도록 하면서 상기 액정층에 광을 조사하여 상기 제1영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2전압은 7V 이상 30V 이하일 수 있다.
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 형성하는 단계는 상기 화소 전극에 대한 상기 대향 전극의 전위차가 제3전압이 되도록 하고 상기 대향 전극에 대한 상기 데이터선의 전위차가 제4전압이 되도록 하면서 상기 액정층에 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제4전압의 절대치는 상기 제3전압의 절대치보다 클 수 있다.
상기 제3전압은 7V 이상 15V 이하이고, 상기 제4전압은 -45V 이상 -17V일 수 있다.
상기 액정 물질은 광에 의해 중합되는 전중합체를 더 포함할 수 있다.
상기 제1영역에서 상기 액정 분자의 장축이 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 면의 법선과 이루는 각은 10도 이상 89.5도 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예와 같이 차광 부재에 의해 빛샘이 가려지는 영역의 액정층의 액정 분자를 다른 영역에 비해 과도하게 선경사시켜 대비비 저하 없이 액정 표시 장치의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 4, 도 7 및 도 10은 각각 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도이고,
도 5 및 도 6은 각각 도 4의 액정 표시 장치를 V-V 선 및 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 8 및 도 9는 각각 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII 선 및 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 11 및 도 12는 각각 도 10의 액정 표시 장치를 XI-XI 선 및 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 13 및 도 14는 각각 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 단면도로서, 액정층을 전계 노광하는 단계를 도시한 도면이고,
도 15 및 도 16은 각각 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도의 다른 예이고,
도 17 및 도 18은 각각 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도의 또 다른 예이다.
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.
먼저, 도 1, 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다. 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있을 수 있다.
먼저 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 대향 전극(opposing electrode)(270)이 형성되어 있다. 대향 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 또는 금속 따위로 만들어질 수 있다. 대향 전극(270) 위에는 수직 배향막(21)이 형성되어 있을 수 있다.
다음 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121), 복수의 감압 게이트선(123) 및 복수의 유지 전극선(125)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 위아래로 돌출한 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)을 포함하고, 감압 게이트선(123)은 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룬다.
유지 전극선(125)도 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(125)은 아래로 확장되어 있는 유지 확장부(126) 및 위로 뻗은 고리부(128)를 포함한다.
게이트 도전체(121, 123, 125) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗어 나와 있으며 서로 연결되어 있는 제1 및 제2 반도체(154a, 154b), 그리고 제2 반도체(154b)와 연결된 제3 반도체(154c)를 포함한다.
선형 반도체(151) 위에는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161)가 형성되어 있으며, 제1 반도체(154a) 위에는 제1 저항성 접촉 부재(163a, 165a)가 형성되어 있고, 제2 반도체(154b) 및 제3 반도체(154c)위에도 각각 제2 저항성 접촉 부재(도시하지 않음) 및 제3 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 제1 저항성 접촉 부재(165a)는 선형 저항성 접촉 부재(161)로부터 돌출되어 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165a) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 제1 드레인 전극(175a), 복수의 제2 드레인 전극(175b), 그리고 복수의 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)을 향하여 뻗어 함께 누운 'S' 형태를 이루는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b) 및 제3 드레인 전극(175c)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)의 막대형 끝 부분은 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)으로 일부 둘러싸여 있다. 제2 드레인 전극(175b)의 넓은 한 쪽 끝 부분은 다시 연장되어 'U'자 형태로 굽은 제3 소스 전극(173c)을 이룬다. 제3 드레인 전극(175c)의 넓은 끝 부분(177c)은 유지 확장부(126)와 중첩하여 감압 축전기(Cstd)를 이루며, 막대형 끝 부분은 제3 소스 전극(173c)으로 일부 둘러싸여 있다.
제1/제2/제3 게이트 전극(124a/124b/124c), 제1/제2/제3 소스 전극(173a/173b/173c) 및 제1/제2/제3 드레인 전극(175a/175b/175c)은 제1/제2/제3 섬형 반도체(154a/154b/154c)와 함께 하나의 제1/제2/제3 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa/Qb/Qc)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 각 소스 전극(173a/173b/173c)과 각 드레인 전극(175a/175b/175c) 사이의 각 반도체(154a/154b/154c)에 형성된다.
반도체(154a, 154b, 154c)를 포함하는 선형 반도체(151)는 소스 전극(173a, 173b, 173c)과 드레인 전극(175a, 175b, 175c) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터 도전체(171, 175a, 175b, 175c) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(161, 165a)와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다. 즉, 반도체(154a, 154b, 154c)를 포함하는 선형 반도체(151)에는 소스 전극(173a, 173b, 173c)과 드레인 전극(175a, 175b, 175c) 사이를 비롯하여 데이터 도전체(171, 175a, 175b, 175c)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터 도전체(171, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있는 하부 보호막(180p)이 형성되어 있다.
하부 보호막(180p) 위에는 색필터(230) 및 차광 부재(light blocking member)(220)가 위치한다.
색필터(230)는 제1 박막 트랜지스터(Qa), 제2 박막 트랜지스터(Qb) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc) 등이 위치하는 곳을 제외한 대부분의 영역에 위치한다. 그러나, 이웃하는 데이터선(171) 사이를 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수도 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 개구부(225)를 포함하며, 제1 박막 트랜지스터(Qa), 제2 박막 트랜지스터(Qb) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc) 등이 위치하는 영역을 덮는 부분 및 데이터선(171)을 따라 뻗으며 데이터선(171)을 덮는 부분을 포함한다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 상부 보호막(180q)이 형성되어 있다. 상부 보호막(180q)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며 평탄면을 제공할 수 있다.
하부 보호막(180p) 및 상부 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175a)의 넓은 끝 부분과 제2 드레인 전극(175b)의 넓은 끝 부분을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(185a, 185b)이 형성되어 있다. 접촉 구멍(185a, 185b) 주위의 차광 부재(220)는 제거되어 있을 수 있다.
상부 보호막(180q) 위에는 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 화소 전극(191)이 형성되어 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 열 방향으로 인접한다. 제2 부화소 전극(191b)의 높이는 제1 부화소 전극(191a)의 높이보다 높으며 대략 1배 내지 3배일 수 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)의 전체적인 모양은 사각형이며, 각각 가로 줄기부 및 세로 줄기부를 포함하는 십(十)자 줄기부(195a, 195b), 십자 줄기부(195a, 195b)의 세로 줄기부로부터 아래 및 위로 돌출한 돌출부(192a, 192b), 그리고 십자 줄기부(195a, 195b)로부터 바깥쪽으로 비스듬하게 뻗는 복수의 미세 가지부(199a, 199b)를 포함한다. 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b) 각각에서 이웃하는 미세 가지부(199a, 199b) 사이에는 미세 슬릿(91a, 91b)이 위치한다. 미세 가지부(199a, 199b) 또는 미세 슬릿(91a, 91b)이 게이트선(121)과 이루는 각은 대략 45도 또는 135도일 수 있다.
제1 부화소 전극(191a)의 돌출부(192a)는 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 제2 부화소 전극(191b)의 돌출부(192b)는 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때 제2 부화소 전극(191b)이 인가 받는 데이터 전압은 제1 부화소 전극(191a)이 인가 받는 데이터 전압보다 작을 수 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b), 그리고 상부 보호막(180q) 위에는 수직 배향막(11)이 형성되어 있을 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(31)를 포함한다.
도 3을 참고하면, 액정 분자(31)는 액정층(3)에 전기장이 없는 상태에서 미세 가지부(199a, 199b)의 길이 방향에 실질적으로 평행한 방향으로 선경사(pretilt)를 이루며 초기 배향되어 있다. 특히, 데이터선(171)과 같은 신호선 상부에서 신호선을 따라 형성된 액정층(3)의 과선경사 영역(over-pretilt area)(Aup)에서는 액정 분자(31)들의 선경사 정도가 나머지 영역(이하, '일반 선경사 영역'이라 한다)보다 크다. 구체적으로 과선경사 영역(Aup)의 액정 분자(31)의 장축이 두 표시판(100, 200)의 면의 법선에 대해 기울어진 각(B)(이를 선경사 각도라 함)은 10도 이상 89.5도 이하일 수 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)에 데이터 전압이 인가되면 상부 표시판(200)의 대향 전극(270)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성하고, 이에 응답하여 액정 분자(31)들은 기울어진다. 이때 액정 분자(31)는 선경사되어 있기 때문에 기울어지는 방향은 선경사된 방향으로 결정되고 액정 분자(31)의 응답 속도가 빨라질 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 데이터선(171)과 같은 신호선 상부에서 신호선을 따라 형성된 액정층(3)의 과선경사 영역(Aup)에 위치하는 액정 분자(31)들은 다른 부분, 즉 일반 선경사 영역에 비해 과도하게 선경사되어 있기 때문에 액정층(3)에 전기장이 생성되면 액정 분자(31)의 기울어지는 방향이 더욱 쉽게 결정되어 액정 분자(31)가 더욱 빠르게 기울어지고, 이에 따라 도미노처럼 일반 선경사 영역에 위치하는 액정 분자(31)들도 더욱 빠르게 선경사된 방향으로 기울어질 수 있다. 따라서 액정 표시 장치의 응답 속도를 상당히 향상시킬 수 있다.
한편, 과선경사 영역(Aup)의 액정 분자(31)들이 과도하게 선경사되어 있어도 과선경사 영역(Aup)과 중첩하는 곳에 차광 부재(220)가 형성되어 있으므로 과선경사 영역(Aup)에서의 빛샘을 막아 주므로 액정 표시 장치의 대비비(contrast ratio)는 저하되지 않는다.
본 발명의 실시예에서 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 미세 가지부(199a, 199b) 또는 미세 슬릿(91a, 91b)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역을 포함하므로 액정층(3)의 액정 분자(31)들이 선경사되어 있는 방향도 총 네 방향이 된다. 이와 같이 액정 분자(31)가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커질 수 있다. 본 실시예의 미세 가지부(199a, 199b) 또는 미세 슬릿(91a, 91b)과 같이 액정 분자(31)의 기울어지는 방향을 결정하는 부재를 경사 결정 방향 부재라 하기로 한다.
본 실시예와 달리, 배향막(11, 21)에 빛에 의한 중합 반응을 일으키는 전중합체를 포함시키고 배향막(11, 21)에 광을 조사하여 액정 분자(31)의 경사 방향을 제어하는 중합체를 형성하는 경우, 배향막(11, 21)에 형성된 중합체가 상기한 경사 결정 방향 부재가 될 수 있다. 이때 액정 분자(31)는 배향막(11, 21)에 형성된 중합체와 결합되어 그 경사 방향이 결정될 수 있다.
액정 분자(31)가 기울어진 정도에 따라 액정층(3)에 입사된 빛의 편광의 변화 정도가 달라지며 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 투과율 변화로 나타나며 이를 통하여 액정 표시 장치는 영상을 표시한다.
제1 부화소 전극(191a)과 대향 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제1 액정 축전기(Clca)를 이루고, 제2 부화소 전극(191b)과 대향 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제2 액정 축전기(Clcb)를 이루어 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)가 턴오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
그러면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 간단히 설명한다.
우선, 게이트선(121)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면 이에 연결된 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)가 턴온되고, 데이터선(171)의 데이터 전압은 턴온된 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)를 통하여 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)에 동일하게 인가된다. 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)는 대향 전극(270)의 공통 전압(Vcom)과 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)의 전압 차이만큼 충전되므로 제1 액정 축전기(Clca)의 충전 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압도 서로 동일하다. 이 때 감압 게이트선(123)에는 게이트 오프 전압(Voff)이 인가된다.
다음, 게이트선(121)에 게이트 오프 전압(Voff)이 인가됨과 동시에 감압 게이트선(123)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 게이트선(121)에 연결된 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)는 턴오프되고, 제3 박막 트랜지스터(Qc)는 턴온된다. 이에 따라 제2 박막 트랜지스터(Qb)의 출력 단자와 연결된 제2 부화소 전극(191b)의 전하가 감압 축전기(Cstd)로 흘러 들어 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 하강하고, 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압은 역시 하강하게 된다.
따라서 제2 액정 축전기(Clcb)의 충전 전압을 제1 액정 축전기(Clca)의 충전 전압보다 항상 낮게 할 수 있고, 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)의 충전 전압을 다르게 하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상할 수 있다. 본 실시예와 다르게 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)의 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)는 서로 다른 데이터선을 통해 또는 서로 다른 시간에 하나의 영상 정보로부터 얻어진 서로 다른 데이터 전압을 인가 받을 수도 있다.
그러면, 이러한 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 앞에서 설명한 도 1 내지 도 3과 함께 도 4 내지 도 12를 참고하여 설명한다.
도 4, 도 7 및 도 10은 각각 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도이고, 도 5 및 도 6은 각각 도 4의 액정 표시 장치를 V-V 선 및 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 8 및 도 9는 각각 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII 선 및 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 11 및 도 12는 각각 도 10의 액정 표시 장치를 XI-XI 선 및 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
먼저 도 4, 도 5 및 도 6을 참고하면, 절연 기판(110) 위에 게이트 도전층(도시하지 않음)을 적층하고 사진 식각하여 복수의 게이트선(121), 복수의 감압 게이트선(123) 및 복수의 유지 전극선(125)을 포함하는 복수의 게이트 도전체를 형성한다.
다음 도 7, 도 8 및 도 9를 참고하면, 게이트 도전체 위에 무기 절연물 등을 적층하여 게이트 절연막(140)을 형성한다.
이어서, 반도체층(도시하지 않음) 및 불순물이 도핑된 반도체층(도시하지 않음)을 차례로 적층하고 스퍼터링 따위의 방법으로 데이터 도전층(도시하지 않음)을 적층한 다음 사진 식각하여 제1, 제2 및 제3 반도체(154a, 154b, 154c)를 포함하는 복수의 선형 반도체(151), 복수의 저항성 접촉 부재(161, 165a), 복수의 데이터선(171), 복수의 제1 드레인 전극(175a), 복수의 제2 드레인 전극(175b), 그리고 복수의 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체를 형성한다.
다음 도 11, 도 12 및 도 13을 참고하면, 데이터 도전체(171, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물을 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등의 방법을 이용하여 적층하여 하부 보호막(180p)을 형성한다.
이어서, 하부 보호막(180p) 위에 색필터(230) 및 개구부(225)를 가지는 차광 부재(220)를 차례로 형성한다. 이 때 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)에 대응하는 부분의 차광 부재(220)는 제거될 수 있다.
다음 도 1, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에 질화규소 또는 산화규소 등을 적층하여 상부 보호막(180q)을 형성한다. 이어서, 하부 보호막(180p) 및 상부 보호막(180q)을 식각하여 복수의 접촉 구멍(185a, 185b)을 형성한다.
이어서, 상부 보호막(180q) 위에 IZO 또는 ITO 등을 스퍼터링 방법으로 증착하고 식각하여 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 화소 전극(191)을 형성한다. 그리고, 화소 전극(191) 위에 배향막(11)을 형성하여 하부 표시판(100)을 완성한다.
다음, 또 다른 절연 기판(210) 위에 IZO 또는 ITO 등을 증착하여 대향 전극(270)을 형성하고 그 위에 배향막(21)을 형성하여 상부 표시판(200)을 완성한다.
다음, 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)을 정렬하고 부착한다. 필요에 따라 두 기판(110, 210)의 절단 과정이 포함될 수 있다.
다음, 두 표시판(100, 200) 사이에 액정층(3)을 형성하고 전기장을 생성하여 액정 분자(31)들이 선경사를 가지도록 초기 배향한다. 이에 대해서 앞에서 설명한 도 3과 함께 도 13을 참고하여 자세히 설명한다.
도 13은 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 단면도로서, 액정층에 전기장을 가하고 노광하는 과정을 도시한 도면이다.
먼저, 자외선 등의 광 또는 열에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)를 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200) 사이에 주입한다. 이와 달리, 앞에서 배향막(11, 21)을 형성할 때 배향 물질에 전중합체를 포함시킬 수도 있다. 전중합체는 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 반응성 메소젠(reactive mesogen)일 수 있다.
다음, 도 13에 도시한 바와 같이 하부 표시판(100)의 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)을 포함하는 화소 전극(191) 및 상부 표시판(200)의 대향 전극(270) 사이에 전위차를 주어 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 이때 하부 표시판(100)의 게이트선(121)에 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 화소 전극(191) 및 대향 전극(270) 모두에 전압을 인가할 수도 있고, 게이트선(121)에 게이트 오프 전압(Voff)을 인가하여 화소 전극(191)에는 전압을 인가하지 않고 상부 표시판(200)의 대향 전극(270)에만 일정 전압을 인가할 수도 있다.
그러면 액정층(3)의 액정 분자(31)는 그 전기장에 응답하여 기울어지는데, 처음에는 미세 가지부(199a, 199b) 또는 미세 슬릿(91a, 91b)의 변에 수직인 방향으로 기울어지려 한다. 그러나 이웃하는 미세 가지부(199a, 199b) 또는 미세 슬릿(91a, 91b)의 변에 의한 전기장의 수평 성분의 방향이 반대이고 미세 가지부(199a, 199b) 또는 미세 슬릿(91a, 91b)의 폭이 좁기 때문에 서로 반대 방향으로 기울어지려는 액정 분자들이 함께 미세 가지부(199a, 199b) 또는 미세 슬릿(91a, 91b)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어지게 된다
다음, 액정층(3)에 전기장을 생성한 상태에서 자외선 등의 광을 조사하면 액정층(3) 또는 배향막(11, 21)에 포함되어 있던 전중합체가 중합 반응을 일으켜 중합체를 형성한다. 배향막(11, 21)에 전중합체가 포함되어 있는 실시예의 경우에는 광의 조사에 의해 배향막(11, 21)에 액정 분자의 선경사(pretilt)를 제어하는 측쇄(side chain)와 같은 중합체가 형성될 수 있다. 이러한 중합체는 액정층(3)에 전기장이 사라져도 액정 분자(31)들이 미세 가지부(199a, 199b)의 길이 방향으로 선경사를 가지도록 한다. 이와 같은 과정을 전계 노광 과정 또는 제1차 선경사 과정이라 한다.
다음, 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 대향 전극(270) 사이의 전위차가 0V가 되도록 하고, 하부 표시판(100)의 데이터선(171)에는 전압을 인가한다. 예를 들어, 게이트선(121)에 게이트 오프 전압(Voff)을 인가하여 화소 전극(191)에 전압이 인가되지 않도록 하고 상부 표시판(200)의 대향 전극(270)에도 전압을 인가하지 않을 수 있다. 또는 화소 전극(191) 및 대향 전극(270)에 0V 또는 서로 동일한 전압을 인가할 수도 있다. 또한 대향 전극(270)에 대한 인가되는 전압을 기준으로 한 데이터선(171)의 전위차는 7V 이상 30V 이하일 수 있다.
그러면 화소 전극(191)과 대향 전극(270) 사이의 액정층(3)에는 대부분 전기장이 생기지 않지만, 데이터선(171)이 위치하는 곳의 과선경사 영역(Aup)의 액정층(3)에는 데이터선(171)과 대향 전극(270) 사이의 전위차에 의해 전기장이 생성된다. 이때 과선경사 영역(Aup)의 액정 분자(31)의 과도한 선경사를 형성하기 위해 데이터선(171)과 대향 전극(270) 사이의 전위차가 상기 제1차 선경사 과정에서의 화소 전극(191)과 대향 전극(270) 사이의 전위차보다 클 수 있다. 이와 같이 액정층(3)의 과선경사 영역(Aup) 부근에만 전기장을 생성한 상태에서 자외선 등의 광을 조사하면 남아 있던 전중합체가 중합 반응을 일으켜 중합체를 형성한다. 이러한 중합체는 과선경사 영역(Aup)의 액정 분자(31)들이 과도한 선경사를 유지할 수 있도록 한다. 이러한 과정을 무전계 노광 과정 또는 제2차 선경사 과정이라 한다.
본 실시예에서는 데이터선(171)과 대향 전극(270) 사이에 전위차를 주어 제2차 선경사 과정을 진행하였으나, 다른 신호선, 예를 들어 게이트선(121)과 같은 신호선과 대향 전극(270) 사이에 전위차를 주어 상기 제2차 선경사 과정을 수행할 수도 있다. 이때 제2차 선경사 과정에 의해 과도한 선경사를 가지게 되는 액정층(3)의 부분, 즉 과선경사 영역(Aup)은 차광 부재(220)에 의해 가려질 수 있다.
다음, 도 14를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따라 액정 분자(31)들이 선경사를 가지도록 초기 배향하는 방법에 대해 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 설명은 생략하며 차이점을 중심으로 설명한다.
도 14는 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 단면도로서, 액정층에 전기장을 가하고 노광하는 단계를 도시한 도면이다.
우선, 앞에서 설명한 실시예와 같이 전중합체를 액정 물질과 함께 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200) 사이에 주입하거나 배향막(11, 21)을 형성할 때 배향 물질에 포함시키고, 도 14에 도시한 바와 같이 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 대향 전극(270) 사이에 소정의 전위차를 주어 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 이와 동시에 데이터선(171)에도 전압을 인가하되 화소 전극(191)과 대향 전극(270) 사이의 전위차보다 큰 전위차가 데이터선(171)과 대향 전극(270) 사이에 인가되도록 한다. 예를 들어, 화소 전극(191)에 대한 대향 전극(270)의 전위차는 7V 이상 15V 이하이고, 대향 전극(270)에 대한 데이터선(171)의 전위차는 -45V 이상 -17V 이하일 수 있다. 더 구체적으로, 화소 전극(191)의 전압을 기준으로 대향 전극(270)에는 7V 이상 15V 이하의 전위차를 가지는 전압이 인가되고 데이터선(171)에는 -30V 이상 -10V 이하의 전위차를 가지는 전압이 인가될 수 있다.
이때 하부 표시판(100)의 게이트선(121)에는 게이트 오프 전압(Voff)을 인가하여 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)을 포함하는 화소 전극(191)에는 데이터선(171)의 전압이 전달되지 않도록 한다.
이와 같이 액정층(3)에 전기장을 생성한 상태에서 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체가 중합 반응을 일으키고, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 중합체에 의해 제어되는 선경사를 가진다. 특히, 데이터선(171) 상부의 액정층(3)의 과선경사 영역(Aup)에는 나머지 영역인 일반 선경사 영역에 비해 강한 전기장이 생성되므로 과선경사 영역(Aup)의 액정 분자(31)는 일반 선경사 영역에서보다 더 많이 기울어지게 된다. 따라서 과선경사 영역(Aup)의 액정 분자(31)는 과도한 선경사를 형성하게 된다. 과선경사 영역(Aup)의 액정 분자(31)의 장축이 두 표시판(100, 200)의 면의 법선에 대해 기울어진 각(B)은 10도 이상 89.5도 이하일 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 한 번의 노광 과정을 통해 액정층(3)의 일반 선경사 영역의 액정 분자(31)의 선경사와 차광 부재(220)에 의해 가려진 데이터선(171)이 형성된 영역에 대응하는 과선경사 영역(Aup)에서의 액정 분자(31)의 과도한 선경사를 동시에 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 데이터선(171)과 대향 전극(270) 사이에 다른 부분보다 과도한 전위차를 주어 과선경사 영역(Aup)에서의 과도한 선경사를 형성하였으나, 다른 신호선, 예를 들어 게이트선(121)과 같은 신호선과 대향 전극(270) 사이에 과도한 전위차를 주어 과선경사 영역(Aup)에서의 액정 분자(31)의 과도한 선경사를 형성할 수도 있다. 이때 과선경사 영역(Aup)은 차광 부재(220)에 의해 가려질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 액정 분자를 선경사시키는 다른 여러 가지 수직 배향 모드의 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 하나의 화소 전극(191)이 두 부화소 전극(191a, 191b)을 포함하고 있으나, 이와 달리 하나의 화소 전극(191)이 하나의 전극으로 이루어질 수도 있다. 또한 본 발명의 실시예에서는 액정 분자(31)의 경사를 결정하는 경사 방향 결정 부재로서 화소 전극(191)에 형성되어 이는 미세 가지부(199a, 199b) 또는 미세 슬릿(91a, 91b)를 예로 들고 있으나 이에 한정되지 않고 여러 가지의 절개부, 돌기 등을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시에에 따르면 앞에서 설명한 실시예의 액정 표시 장치의 차광 부재(220) 또는 색필터(230)가 상부 표시판(100)에 위치할 수도 있다. 이에 대해 앞에서 설명한 도 1과 함께 도 15 내지 도 18을 참고하여 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략하며 차이점을 중심으로 설명한다.
도 15 및 도 16은 각각 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도의 다른 예이고, 도 17 및 도 18은 각각 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도의 또 다른 예이다.
먼저 도 1, 도 15 및 도 16을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 앞에서 설명한 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치와 대부분 동일하나 차광 부재(220) 및 색필터(230)의 위치가 다르다.
더 구체적으로, 하부 표시판(100)의 데이터 도전체(171, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에 무기 절연물 또는 유기 절연물로 만들어질 수 있는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 복수의 접촉 구멍(185a, 185b)이 형성되어 있으며, 평탄면을 제공할 수 있다. 보호막(180) 위에 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 화소 전극(191) 및 배향막(11)이 형성되어 있다.
상부 표시판(200)의 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220) 및 색필터(230)가 형성되어 있다. 차광 부재(220) 및 색필터(230)의 형성 순서는 바뀔 수 있다. 차광 부재(220) 및 색필터(230) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공할 수 있다. 덮개막(250) 위에는 대향 전극(270) 및 배향막(21)이 형성되어 있다.
도 1, 도 17 및 도 18에 도시한 실시예는 앞에서 설명한 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치와 대부분 동일하나 차광 부재(220)의 위치가 다르다.
더 구체적으로, 하부 표시판(100)의 하부 보호막(180p) 위에 색필터(230)가 형성되어 있고, 그 위에 상부 보호막(180q)이 형성되어 있다. 상부 보호막(180q)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며 평탄면을 제공할 수 있다.
상부 표시판(200)의 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있으며 그 위에는 덮개막(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며 평탄면을 제공할 수 있다. 덮개막(250) 위에는 대향 전극(270) 및 배향막(21)이 형성되어 있다.
이와 달리, 색필터(230)가 상부 표시판(200)에 위치하고 차광 부재(220)는 하부 표시판(100)에 그대로 위치할 수도 있다.
이 밖에, 도 15 내지 도 18에 도시된 실시예의 나머지 구성 요소에 대한 설명은 앞에서 설명한 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 대한 설명과 동일하다.
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.
3: 액정층 31: 액정 분자
100: 하부 표시판 110, 210: 절연 기판
121: 게이트선 123: 감압 게이트선
124a, 124b, 124c: 게이트 전극 125: 유지 전극선
140: 게이트 절연막 151, 154a, 154b, 154c: 반도체
161, 163a, 165a: 저항성 접촉 부재
171: 데이터선 173a, 173b, 173c: 소스 전극
175a, 175b, 175c: 드레인 전극 180p, 180q: 보호막
185a, 185b: 접촉 구멍 191: 화소 전극
191a, 191b: 부화소 전극 200: 상부 표시판
220: 차광 부재 230: 색필터
270: 대향 전극

Claims (23)

  1. 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 제2 기판 위에 위치하는 대향 전극,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 복수의 액정 분자를 포함하는 수직 배향 모드의 액정층,
    상기 액정층에 전기장이 생성되었을 때 상기 액정 분자의 경사 방향을 결정하는 경사 방향 결정 부재, 그리고
    상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 위에 위치하는 차광 부재
    를 포함하고,
    상기 액정층은 전기장이 없을 때 상기 액정 분자가 선경사를 이루며 배향되어 있는 제1영역 및 제2영역을 포함하고,
    상기 제1영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도는 상기 제2영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도보다 크고,
    상기 제1영역과 상기 제2영역은 상기 제1 기판의 표면과 수평 방향으로 인접하게 위치하며, 상기 제1 영역은 상기 차광 부재와 중첩하는
    액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 신호선을 더 포함하고,
    상기 제1영역은 상기 신호선을 따라 형성되어 있는
    액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 신호선은 데이터 전압을 전달하는 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1영역에서 상기 액정 분자의 장축이 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 면의 법선과 이루는 각은 10도 이상 89.5도 이하인 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 경사 방향 결정 부재는 상기 화소 전극에 형성되어 있는 복수의 미세 슬릿을 포함하며,
    상기 액정 분자는 상기 미세 슬릿의 길이 방향으로 선경사를 이루며 배향되어 있는
    액정 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 중 적어도 하나의 위에 위치하는 배향막을 더 포함하고,
    상기 경사 방향 결정 부재는 상기 배향막에 형성된 중합체를 포함하며,
    상기 액정 분자는 상기 중합체와 결합되어 경사 방향이 결정되는
    액정 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에서,
    상기 제1영역에서 상기 액정 분자의 장축이 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 면의 법선과 이루는 각은 10도 이상 89.5도 이하인 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 경사 방향 결정 부재는 상기 화소 전극에 형성되어 있는 복수의 미세 슬릿을 포함하며,
    상기 액정 분자는 상기 미세 슬릿의 길이 방향으로 선경사를 이루며 배향되어 있는
    액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 중 적어도 하나의 위에 위치하는 배향막을 더 포함하고,
    상기 경사 방향 결정 부재는 상기 배향막에 형성된 중합체를 포함하며,
    상기 액정 분자는 상기 중합체와 결합되어 경사 방향이 결정되는
    액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 액정층은 상기 액정 분자가 상기 선경사를 이루도록 제어하는 중합체를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제1 기판 위에 제1 배향막을 형성하는 단계,
    제2 기판 위에 제2 배향막을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 액정 물질을 주입하여 액정분자를 포함하는 액정층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 액정층에 상기 액정 분자가 선경사를 이루며 배향되어 있는 제1영역 및 제2영역을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도는 상기 제2영역에서의 상기 액정 분자의 선경사 각도보다 크고,
    상기 제1영역 및 상기 제2영역은 상기 제1 기판의 표면과 수평 방향으로 인접하게 형성되며, 상기 제1영역은 상기 차광 부재와 중첩하는
    액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에서,
    상기 제1 기판 위에 게이트 신호를 전달하는 게이트선 및 데이터 전압을 전달하는 데이터선을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판 위에 상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 전압을 전달받는 화소 전극을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제2 기판 위에 대향 전극을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 제1영역 및 상기 제2 영역을 형성하는 단계는
    상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 사이에 제1전압의 전위차를 주면서 상기 액정층에 광을 조사하여 상기 제2영역을 형성하는 단계, 그리고
    상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 사이의 전위차를 0V로 하고 상기 대향 전극에 대한 상기 데이터선의 전위가 제2전압이 되도록 하면서 상기 액정층에 광을 조사하여 상기 제1영역을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 제2전압은 7V 이상 30V 이하인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제16항에서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 형성하는 단계는 상기 화소 전극에 대한 상기 대향 전극의 전위차가 제3전압이 되도록 하고 상기 대향 전극에 대한 상기 데이터선의 전위차가 제4전압이 되도록 하면서 상기 액정층에 광을 조사하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 제4전압의 절대치는 상기 제3전압의 절대치보다 큰 액정 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제20항에서,
    상기 제3전압은 7V 이상 15V 이하이고, 상기 제4전압은 -45V 이상 -17V인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제14항에서,
    상기 액정 물질은 광에 의해 중합되는 전중합체를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제14항에서,
    상기 제1영역에서 상기 액정 분자의 장축이 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 면의 법선과 이루는 각은 10도 이상 89.5도 이하인 액정 표시 장치의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI666496B (zh) * 2018-03-23 2019-07-21 友達光電股份有限公司 顯示面板的製造方法
CN111474780B (zh) * 2020-05-25 2022-08-05 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 阵列基板及液晶显示面板
CN113655663B (zh) * 2021-08-19 2022-09-27 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 液晶配向方法、液晶显示面板及移动终端

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004286984A (ja) 2003-03-20 2004-10-14 Fujitsu Display Technologies Corp 液晶表示装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100910558B1 (ko) * 2002-09-09 2009-08-03 삼성전자주식회사 다중 도메인 액정 표시 장치 및 그 박막 트랜지스터 기판
US7256849B2 (en) * 2003-06-11 2007-08-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal display
JP4880208B2 (ja) * 2003-07-02 2012-02-22 三星電子株式会社 表示板及びこれを含む多重ドメイン液晶表示装置
KR20090103461A (ko) * 2008-03-28 2009-10-01 삼성전자주식회사 액정 표시 장치
KR101549962B1 (ko) * 2008-11-28 2015-09-04 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004286984A (ja) 2003-03-20 2004-10-14 Fujitsu Display Technologies Corp 液晶表示装置

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