KR19980077877A - 광시야각을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

광시야각을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광시야각을 갖는 액정표시장치의 제조방법 및 그 구조에 관련된 것으로써, 액정표시장치의 화면의 측면에서도 화면의 내용을 선명하게 인식할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 복수개의 화소전극 125 등이 형성된 투명기판 110과, 복수개의 칼라필터 136 등이 형성된 투명기판 120을 대응하도록 배치하고, 액정 140을 주입하고 봉합한다.
상기 투명기판 120의 이면에 막 150을 형성한다.
상기 각각의 갈라필터 136과 대응하는 영역 내의 상기 막 150에 상기 칼라필터의 면적보다 작고, 중심축은 상기 칼라필터의 중심축과 대략 일치하는 개구부 190을 형성한다.
상기 막 150의 개구부 190를 마스크로 하고, 상기 투명기판 120의 이면부에 HF액을 주입하여 렌즈를 형성한다.

Description

광시야각을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법
본 발명은 퍼스널컴퓨터, AV(audio visual), 모빌컴퓨터(mobile computer) 등의 휴대형 정보통신기기, 게임기나 시뮬레이션기기 등에 이용되는 액정표시장치에 관련된 것이다.
특히, 마이크로렌즈를 액정표시장치의 한 기판에 형성하여 넓은 시야각을 갖는 액정표시장치를 구성하는 것에 관련된 것이다.
종래의 액정표시장치는 도 1과 같이 투명기판 20의 한 면에 블랙매트릭스 35, 칼라필터 36이 구성되고, 상기 칼라필터와 블랙매트릭스 위에 공통전극 31이 구성된다.
한편, 투명기판 10의 한 면에는 화소전극 25와 TFT(Thin Film Transistor) 등의 스위칭소자 8이 구성된다.
상기와 같은 요소들이 구성된 투명기판 20과 10은 서로 대향하도록 소정의 간격을 두고 배치되고, 상기 기판의 배치로 인하여 형성된 공간에 액정 40이 개재된다.
화소전극 등이 형성된 투명기판 10의 이면에는 광원 50이 배치된다.
상기 액정표시장치에 빚을 이용하여 문자나 그림 등을 표현하는 매커니즘에 대하여 이하에 상세히 설명한다.
도 2에서와 같이 공통전극 31에 전압을 인가하고, TFT 8을 온(ON)하여 화소전극25에 전압이 인가 되도록 하면 액정 40의 분자 각도가 변한다.
이때, 화소전극 등이 형성된 투명기판 10의 이면에 배치된 광원 50에서 나오는 빛 60이 액정층 40과 칼라필터 36을 통과한다.
즉, 빛이 통과된 픽셀(화소) 영역에 소정의 색상이 표시된다.
한편, 도 3에서와 같이 TFT 8을 오프(OFF)하면 액정 40의 분자 각도가 다시 변하고 화소전극 등이 형성된 투명기판 10의 이면에 배치된 광원 50에서 나오는 빛 60이 액정 40을 통과하지 못하고 차폐된다.
즉, TFT 8이 오프된 픽셀영역은 빛이 통과 되지 못하기 때문에 색상이 표시되지 않는다.
상기와 같이 각각의 픽셀마다 스위칭소자에 의하여 빛의 통과를 컨트롤함으로써 문자나 그림 등을 표현할 수 있는 표시화면을 구성할 수 있다.
그런데, 종래의 액정표시장치는 광원 50에서 나오는 빛 60이 모두 평행하게 액정표시패널에 입사된다고 가정하면 상기 입사된 빛 60은 도 2와 같이 액정표시패널의 투명기판 20의 면과 직각을 이루고 통과한다.
따라서, 액정표시장치의 정면방향 즉, B방향에서 화면을 바라보았을 때는 선명하게 화면의 내용을 인식할 수 있지만, 측면방향 즉, A와 C 방향에서 바라보았을 때는 시야각이 좁기 때문에 화면의 내용을 선명하게 인식할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 액정표시장치의 문제점을 해결하기 위하여 칼라필터를 통과한 빛이 굴절되도록 광학장치를 액정표시패널에 설치한다.
특히, 광학장치로서 칼라필터가 형성된 투명기판의 이면부에 마이크로렌즈를 형성한다.
상기 마이크로렌즈가 형성되면 칼라필터를 통과한 빛이 마이크로렌즈를 통과할때 굴절되기 때문에 시야각이 그만큼 넓어지고, 액정표시패널의 측면부에서도 선명하게 화면의 표시 내용을 인식할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광시야각을 갖는 액정표시장치를 제조하고, 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 액정표시장치의 단면도이고,
도2, 도 3은 액정표시장치의 화면표시의 원리를 설명하기 위한 단면도이고,
도 4, 도 5, 도 6, 도 7은 본 발명의 액정표시장치의 제조과정을 설명하기 위한 단면도이고,
도 8은 본 발명의 액정표시장치의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
8,108 : TFT 10,20,110,120 : 투명기판
25,125 : 화소전극 31,131 : 공통전극
35,135 : 블랙매트릭스 36,136 : 칼라필터
150 : 막 180 : 마이크로렌즈
190 : 막의 개구부
본 발명의 액정표시장치는 복수개의 화소전극이 포함되어 형성된 제 1기판과, 복수개의 칼라필터가 포함되어 형성된 제 2기판이 소정의 간격을 두고 상기 각각의 화소전극과 상기 각각의 칼라필터가 대응하도록 배치되고, 상기 소정의 간격에 의하여 형성된 공간에 액정이 개재되어 구성된다.
특히, 상기 제 2기판의 이면에는 복수의 개구부(상기 각각의 칼라필터에 대응하는 영역내에 상기 각각의 칼라필터의 면적보다 작고, 중심축은 상기 각각의 칼라필터의 중심축과 대략 일치함)가 형성된 막이 구성되고, 또, 상기 제 2기판의 이면부에는 상기 각각의 칼라필터에 대응하는 영역 내에 상기 칼라필터의 중심축과 대략 일치하는 중심축을 갖고, 상기 개구부 보다 큰 렌즈가 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 액정표시장치의 제조방법을 간략히 기술하면 제 1기판과 제 2기판 사이에 액정을 개재하고, 합착한 후에 상기 제 2기판의 이면에 소정의 두께로 막을 형성하는 공정, 상기 제 2기판의 각각의 칼라필터와 대응하는 영역 내의 상기 막에 상기 칼라필터의 면적보다 작고, 중심축은 상기 칼라필터의 중심축과 대략 일치하는 개구부를 형성하는 공정, 상기 개구부가 형성된 막을 마스크로 하고, 상기 제 2기판의 이면부를 에칭하여 렌즈를 형성하는 공정을 포함한다.
이하 실시예에서 본 발명의 액정표시장치의 제조방법 및 작용 등을 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예는 도 4 ∼도 8을 주로 참고하여 설명한다.
[실시예 1]
도 4에서와 같이 스위칭소자로 기능하는 복수개의 TFT 108과 상기 TFT의 한 단자와 접촉되는 각각의 화소전극 125 등이 형성된 투명기판 110이 제조된다.
한편, 블랙매트릭스 135와 복수개의 칼라필터 136이 매트릭스상으로 형성되고, 상기 블랙매트릭스와 칼라필터위에 공통전극이 형성된 투명기판 120이 제조된다.
상기 각각의 화소전극 125와 상기 각각의 칼라필터 136이 대응하도록 상기 투명기판 110과 120을 씰과 스페이서를 이용하여 합착한다.
상기 스페이서는 기판 사이에 공간이 형성되도록 하고, 상기 씰은 공간이 패쇄되도록 하여 소정의 챔버를 이루도록 한다.
상기 챔버 내에 액정을 주입하고 봉합하면 하나의 액정표시패널이 구성된다.
상기 액정표시패널을 구성한후 도 5와 같이 투명기판 120의 이면에 ITO(Indium Tin Oxide)등의 금속 또는 무기물질 등으로 된 막 150을 소정의 두께로 형성하고 포토레지스트를 이용한 패터닝 방법으로 개구부 190을 형성한다.
상기 막 150은 ITO 등의 투명물질인 것이 바람직하지만 경우에 따라서는 불투명 물질을 사용할 수 있다.
특히, 상기 개구부 190은 칼라필터 136과 대응하는 영역내에 형성되고, 상기 개구부의 중심축은 칼라필터의 중심축 A와 거의 일치하도록 형성하는 것이 바람직하다.
또, 상기 개구부 190은 칼라필터의 면적보다 작도록 폭 D가 50㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 개구부 190의 폭을 좁게 형성함으로써, 이후에 이상적인 효과를 얻을 수 있는 마이크로렌즈를 형성할 수 있다.
상기 마이크로렌즈를 형성하는 과정 및 렌즈의 작용을 도 6, 도 7에 의하여 설명한다.
막 150을 마스크로 하여 개구부 190 부분의 투명기판 120의 이면부에 HF가 5∼25% 함유된 에칭액을 주입한다.
상기 주입된 에칭액에 의하여 상기 투명기판 120은 상기 막 150의 개구부의 중심축 A를 중심으로 가장 깊게 에칭되고, 중심축 A에서 멀어질수록 에칭 깊이가 서서히 감소하면서 원호형의 마이크로렌즈 180을 형성하게 된다.
따라서, 도 7과 같이 칼라필터를 통과한 빛 60이 마이크로렌즈면에 도달하면 투명기판 120의 두께차이로 인하여 마이크로렌즈면의 위치마다 각각 다른 굴절율을 갖고 굴절되는 빛이 개구부 190을 통과한다.
상기와 같은 마이크로렌즈의 원리를 본 발명의 액정표시장치에 이용함으로써 액정표시패널의 중앙부분 즉, B부분 뿐만 아니라 측면부분(A,C부분)에서도 선명한 화면을 인식할 수 있다.
상기 투명기판 120의 이면에 형성되는 막 150의 개구부 190 및 마이크로렌즈 180 등의 평면 패턴은 도 8과 같다.
상기 도 8의 F-F선을 따라 절단한 단면이 도 6의 구조가 됨을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 액정표시장치는 투명기판의 이면 즉, 칼라필터가 형성된 투명기판의 이면에 소정의 막을 형성하고, 상기 막에 50㎛ 이하의 폭을 갖는 개구부를 형성한다.
특히, 상기 막을 마스크로 하고, 개구부 부분의 투명기판의 이면부에 에칭액을 주입하여 마이크로렌즈를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법을 이용함으로써 마이크로렌즈 형상의 패턴을 균일하고 정확하게 형성할 수 있다.
상기와 같이 균일하고 정확한 마이크로렌즈가 칼라필터의 이면에 형성됨으로써 칼라필터를 통과한 빛이 굴절되어 개구부를 통과하게 된다.
따라서 본 발명의 액정표시장치는 광시야각을 갖기 때문에 화면의 측면부에서도 문자나 그림 등을 선명하게 인식할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 복수개의 화소전극이 포함되어 형성된 제 1기판과, 복수개의 칼라필터가 포함되어 형성된 제 2기판은 소정의 간격을 두고 상기 각각의 화소전극과 상기 각각의 칼라필터가 대응하도록 배치되고, 상기 소정의 간격에 의하여 형성된 공간에 액정이 개재되어 구성된 액정표시장치에 있어서, 상기 제 2기판의 이면부에는 상기 복수개의 칼라필터에 각각 대응하여 개구부가 형성된 막이 구비되고, 상기 개구부보다 큰 복수개의 마이크로렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2기판의 이면부에 구비된 복수개의 개구부는 상기 칼라필터의 중심축과 대략 일치하는 중심축을 갖고, 상기 각각의 칼라필터의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2기판의 이면에 형성되는 막은 금속막 혹은 무기막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2기판의 이면부의 마이크로렌즈는 상기 개구부가 형성된 막을 마스크로하여 에칭함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 에칭은 5∼25%의 HF 액이 이용되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1항내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구부의 폭은 50㎛ 이하의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 복수개의 화소전극이 포함되어 형성된 제 1기판과, 복수개의 칼라필터가 포함되어 형성된 제 2기판은 소정의 간격을 두고 상기 각각의 화소전극과 상기 각각의 칼라필터가 대응하도록 배치되고, 상기 소정의 간격에 의하여 형성된 공간에 액정이 개재되어 구성된 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 제 2기판의 이면에 소정의 두께로 막을 형성하는 공정과, 상기 각각의 칼라필터와 대응하는 영역 내의 상기 막에 상기 칼라필터의 면적 보다 작고, 중심축은 상기 칼라필터의 중심축과 대략 일치하는 개구부를 형성하는 공정과, 상기 개구부가 형성된 막을 마스크로 하고, 상기 제 2기판의 이면부를 에칭하여 마이크로렌즈를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 막을 형성하는 공정은 상기 제 1기판과 제 2기판 사이에 상기 액정을 주입하고 봉합한 후에 실시되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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