KR20050104925A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 대해 개시된다. 본 발명에 따른 액정표시장치는, 투명기판에 게이트라인과 데이터라인이 수직으로 교차되어 화소영역을 정의하고, 상기 화소영역의 일측에 박막트랜지스터가 형성되며, 상기 화소영역내에 굴곡 패턴을 갖는 화소전극이 소정의 도메인으로 나뉘어져 형성된 하판과; 상기 하판과 대응되는 다른 투명기판에 컬러필터 및 공통전극이 형성되고, 상기 공통전극이 상기 화소전극과 대응되는 굴곡 패턴을 가지고 형성된 상판과; 상기 하판과 상기 상판에 형성된 굴곡 패턴이 이격된 사이에 충진된 액정층을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

본 발명에 따른 액정표시장치는, TN 모드의 액정표시장치에 있어서, 액정층을 굴곡 패턴의 셀 갭을 형성함으로써 광시야각을 확보할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND THE FABRICATION METHOD}

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 TN 모드의 액정표시장치에 있어서, 액정층을 굴곡 패턴의 셀 갭을 형성함으로써 광시야각을 확보할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다.

일반적으로, 평판형 표시장치의 하나인 액정표시장치(LCD)는 음극선관 (CRT)에 비해 시인성이 우수하고 평균소비전력도 같은 화면크기의 CRT에 비해 작을 뿐만 아니라 발열량도 작기 때문에 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel)나 전계방출표시장치(FED: Field Emission Display)와 함께 최근에 휴대폰이나 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼의 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.

액정표시장치는 전계 생성전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.

일반적으로, 액정은 그 분자가 이방성을 가지고 있고, 그 분자로 이루어진 액정셀이나 필름의 이방성이 액정분자들의 분포 및 기판에 대해 기울어진 각도(tilt angle)의 분포정도에 의해 바뀌는 성질을 가지고 있다.

일반적으로 액정표시장치의 액정은 트위스티드 네마틱(TN)모드의 액정이 주로 이용되고 있다. 이 TN 모드의 액정은 트위스틱된 각이 90 도로 전기장의 인가에 따라 액정배열상태를 바꾸어 광을 투과시킨다.

따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.

또한, 이러한 특성은 액정으로 이루어진 셀이나 필름을 보는 각도에 따라 빛의 편광성을 변화시키는 중요한 요인이 된다.

한편, 도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(10)는 TFT(Thin Film Transistor) 어레이(array)가 형성되어 있는 하판(13)과, 칼라 필터(Color Filter)가 배열되어 있는 상판(12)과, 상기 상판(12)과 하판(13) 사이에 주입된 액정층(Liquid Crystal)(11)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 상판(12)과 상기 하판(13), 그리고 액정층(11)으로 이루어진 것을 액정표시장치의 액정패널이라 한다.

그리고, 상기 액정표시장치(10)에는 영상 표시를 위하여, 빛을 공급하는 백 라이트(BackLight)가 더 구비된다.

여기서, 상기 하판(13)에 형성된 TFT 어레이는 전기적 신호를 전달, 제어하는 역할을 하며, 상기 액정층(11)은 인가된 전압에 따라 분자구조를 달리하여 빛의 투과 정도를 제어한다. 이와 같은 과정을 통하여 제어된 빛은 칼라 필터가 배열된 상기 상판(12)을 통과하면서 원하는 색과 영상으로 나타나게 된다.

그리고, 상기 하판(13), 액정층(11) 및 상판(12)으로 구성되는 액정표시장치의 양면에는 편광자(polarizer)인 하부 편광판(15) 및 상부 편광판(14)이 광투과축이 서로 90도로 교차되도록 더 마련된다.

따라서, 액정표시장치(Liquid Crystal Display:LCD)는 화소 단위를 이루는 액정셀의 형성 공정을 동반하는 패널은 상판 및 하판의 제조공정과, 액정 배향을 위한 배향막의 형성 및 러빙(RUBBING) 공정과, 상판 및 하판의 합착 공정과, 합착된 상판 및 하판 사이에 액정을 주입하고 봉지하는 공정 등의 여러 과정을 거쳐 완성되게 된다.

이러한, TN 모드의 액정은 액정분자의 장축방향으로 진동하는 광과 장축방향에 수직하는 방향으로 진동하는 광의 굴절율이 서로 다른 굴절율 이방성에 의해 시야각이 좁으며 액정의 응답속도가 느리다는 문제점이 발생된다.

본 발명은 TN 모드의 액정표시장치에 있어서, 액정층을 굴곡 패턴의 셀 갭을 형성함으로써 광시야각을 확보할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치는,

투명기판에 게이트라인과 데이터라인이 수직으로 교차되어 화소영역을 정의하고, 상기 화소영역의 일측에 박막트랜지스터가 형성되며, 상기 화소영역내에 굴곡 패턴을 갖는 화소전극이 소정의 도메인으로 나뉘어져 형성된 하판과;

상기 하판과 대응되는 다른 투명기판에 컬러필터 및 공통전극이 형성되고, 상기 공통전극이 상기 화소전극과 대응되는 굴곡 패턴을 가지고 형성된 상판과;

상기 하판과 상기 상판에 형성된 굴곡 패턴이 이격된 사이에 충진된 액정층을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 액정층은 셀 갭이 일정하게 유지되면서 굴곡 패턴으로 형성되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 화소영역은 업퍼 도메인과 로우어 도메인으로 나뉘는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 화소영역의 업퍼 도메인과 로우어 도메인의 상기 액정층의 굴곡패턴이 서로 반대 형상을 갖는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 화소전극 및 상기 공통전극에 형성된 굴곡 패턴은 일측이 딤플 패턴으로 형성되며, 다른 일측이 엠보싱 패턴으로 형성되는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치는,

투명기판상에 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성되며, 상기 화소전극이 굴곡 패턴을 가지고 형성된 하판과;

상기 하판과 대응되며 컬러필터 및 공통전극이 형성되고, 상기 공통전극이 상기 화소전극과 대응되는 굴곡 패턴을 가지고 형성된 상판과;

상기 하판의 화소전극과 상기 상판의 공통전극에 형성된 굴곡 패턴사이에 충진된 액정층을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 하판의 하부면에 부착되어 자연광을 선편광으로 투과시키는 하부 편광판과;

상기 상판의 상부면에 부착되며, 상기 하부 편광판과 수직인 투과축을 갖는 상부 편광판과;

상기 하판에 마련되며, 전면으로 빛을 제공하는 백라이트 어셈블리를 더 포함하는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은,

투명기판상에 박막트랜지스터를 형성하고, 굴곡 패턴의 화소전극을 형성하는 단계와;

상기 투명기판과 대응되는 다른 투명기판상에 컬러필터를 형성하고, 굴곡 패턴의 공통전극을 형성하는 단계와;

상기 하판의 화소전극과 상기 상판의 공통전극에 형성된 굴곡 패턴사이에 액정층을 충진하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 화소전극 및 공통전극을 형성하는 굴곡 패턴은 기판상에 포토 아크릴을 이용하여 패터닝한 후, ITO를 증착하는 점에 그 특징이 있다.

이와 같이, TN 모드의 액정표시장치에 있어서, 액정층을 굴곡 패턴의 셀 갭을 형성함으로써 광시야각을 확보할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참고로 하여 본 발명의 액정표시장치에 대해 설명하기로 한다. 상기 도 2 및 도 3의 본 발명의 액정표시장치(30)는, 크게 하판(33)과 상판(32)으로 나뉘며, 그 사이에 충진된 액정층(31)으로 나뉜다.

상기 하판(33)은 투명기판에 게이트라인과 데이터라인이 수직으로 교차되어 화소영역을 정의하고, 상기 화소영역의 일측에 박막트랜지스터가 형성되며, 상기 화소영역내에 굴곡 패턴을 갖는 화소전극(37)이 소정의 도메인으로 나뉘어져 형성되어 있다.

그리고, 상기 상판(32)은 상기 하판(33)과 대응되며 투명기판에 컬러필터 및 공통전극(36)이 형성되고, 상기 공통전극(36)이 상기 화소전극(37)과 대응되는 굴곡 패턴을 가지고 형성되어 있다.

또한, 상기 액정층(31)은 상기 하판(33)과 상기 상판(32)이 굴곡패턴을 가지고 이격된 사이에 충진되어 있다.

또한, 액정표시장치는 상기 하판(33)의 하부면에 부착되어 자연광을 선편광으로 투과시키는 하부 편광판(35)과; 상기 상판(32)의 상부면에 부착되며, 상기 하부 편광판(35)과 수직인 투과축을 갖는 상부 편광판(34)과; 상기 하판(33)의 하부에 마련되며, 전면으로 빛을 제공하는 백라이트 유닛(38)을 더 포함하여 구성된다.

상기 하판(33)에는 투명기판상에 교차 배치되는 게이트 라인 및 데이터 라인이 형성되고, 상기 게이트 라인과 연장되는 게이트 전극(미도시)과, 상기 게이트 전극을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(미도시)과, 상기 게이트 절연막상에 형성된 반도체층(미도시)과, 상기 반도체층상에 형성된 소스/드레인 전극(미도시)으로 이루어진 박막트랜지스터(TFT)가 형성되며, 보호막(미도시)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(미도시)과 연결되는 화소전극(37)이 형성된다.

여기서, 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 정의하는 한 화소영역은 다시 두개의 도메인으로 나뉘어져 있으며, 각 도메인의 화소전극(37)의 굴곡(curvature) 패턴은 서로 반대 방향의 형태로 형성되어 있다.

즉, 상기 화소영역의 두 개의 도메인을 업퍼(upper) 도메인과 로우어(lower) 도메인으로 나뉘면, 상기 업퍼 도메인에 형성된 화소전극(37)은 딤플(dimple) 패턴의 굴곡으로 형성하고, 로우어 도메인은 엠보싱(embossing) 패턴의 굴곡으로 형성하게 된다.

한편, 상기 상판(32)에는 투명기판상에 블랙매트릭스(미도시)가 형성되고, 상기 블랙매트릭스상에 색상을 표현하기 위한 적, 녹, 청의 칼라필터 패턴이 형성되고, 상기 칼라필터 패턴상에 공통전극(36)이 형성된다.

이때, 상기 공통전극(36)은 상기 화소영역의 화소전극(37)과 대응되며, 상기 업퍼 도메인에 형성된 공통전극(36)은 엠보싱(embossing) 패턴의 굴곡으로 형성하고, 로우어 도메인은 딤플(dimple) 패턴의 굴곡으로 형성하게 된다.

따라서, 상기 하판(33)의 화소전극(37)과 상기 상판(32)의 공통전극(36)이 서로 대응되도록 소정간격을 이격시켜 배치하면, 상기 액정층(31)의 셀 갭이 일정하게 유지되면서 굴곡형태를 갖게 된다.

상기와 같이 화소영역의 업퍼 도메인과 로우어 도메인에 형성된 굴곡 패턴은 상기 언급된 실시 예와 반대로 형성될 수 있다.

한편, 상기 상부 편광판(34) 및 하부 편광판(35)은 투과축이 서로 90도 교차되도록 각각 상기 하판(33) 및 상기 상판(32)의 바깥면에 형성되어, 입사되는 자연광을 편광 성분으로 나누어, 그 한쪽만을 통과시켜 다른 성분을 흡수 또는 분산시키게 된다.

또한, 상기 백 라이트 유닛(38)에서 나오는 빛은 그 진동 방향이 모든 방향으로 같은 확률을 가진다. 이때, 상기 상부 편광판 및 상기 하부 편광판(34,35)은 이러한 빛 중에서 편광축과 동일한 방향으로 진동하는 빛만 투과시키고, 그 외의 나머지 방향으로 진동하는 빛은 적당한 매질을 이용하여 흡수 또는 반사하여 특정한 한 방향으로 진동하는 빛을 만드는 역할을 한다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치에 전압이 인가된 상태의 액정을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 액정표시장치에 전압을 인가할 때 액정표시장치의 구동은 먼저, 액정표시장치에 입사된 광중에서 상기 하부 편광판(35)을 투과하면서 선편광(예를 들면,s파)으로 투과하게 된다.

상기 하부 편광판(35)을 투과한 선편광은 다시 상기 액정층(31)을 투과하게 되며, 상기 액정층(31)을 통과하는 동안 액정분자의 회전 정도에 따라 투과광의 세기가 조절되어 블랙(black)과 화이트(white) 사이의 그레이(gray) 표현이 가능하게 된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 액정층(31)에 전압이 인가되면, 상기 선편광된 빛은 상기 액정층(31)의 굴곡 패턴을 중심으로 일어난 액정분자를 투과하게 된다.

이때, 상기 액정층의 일어난 액정분자들은 지나는 광은 굴곡 패턴에 의해 모두 광 투과축을 거의 지나게 된다.

즉, 액정분자의 굴절율 타원체는 시각에 따라 관찰자가 느끼는 위상 지연값이 달라지게 되는데, 상기 액정분자는 굴곡 패턴에 의해 광 투과축을 지나므로 시각에 따른 관찰자가 느끼는 위상 지연값인 0 에 근접하게 되어 광 시야각을 확보하게 된다.

따라서, 상기와 같이, 트위스티드 네마틱 모드(twisted nematic mode)에서 액정층을 굴곡 패턴으로 형성하게 되면, 광 시야각을 보상하게 된다.

한편, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 하판을 형성하는 제조방법에 대한 실시 예를 도시한 도면이다. 먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 투명기판(51)상에 박막트랜지스터(52)를 형성하고, 포토 아크릴(53) 등의 재질을 도포하여 굴곡 패턴을 형성하게 된다.

그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 형성된 굴곡 패턴상에 ITO(Indium Tin Oxide: ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속막을 이용하여 화소전극(54)을 형성하게 된다.

이때, 상기 화소전극(54)의 굴곡 패턴은 한 화소영역을 두 도메인으로 나뉜 업퍼 도메인 또는 로우어 도메인 중 한 도메인이 딤플(dimple) 패턴으로 형성되면, 다른 도메인은 엠보싱(embossing) 패턴으로 형성하게 된다.

또한, 도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 상판을 형성하는 제조방법에 대한 실시 예를 도시한 도면이다.

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 투명기판(61)상에 컬러필터(62)를 형성하고, 포토 아크릴(63) 등의 재질을 도포하여 굴곡 패턴을 형성하게 된다.

그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 형성된 굴곡 패턴상에 ITO(Indium Tin Oxide: ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속막을 이용하여 공통전극(64)을 형성하는 단계가 수행된다.

여기서, 상기 공통전극(64)은 상기 화소전극(54)의 업퍼 도메인 또는 로우어 도메인 중에서 딤플(dimple) 패턴과 대응되는 부분은 엠보싱(embossing) 패턴이 형성되며, 상기 엠보싱(embossing) 패턴과 대응되는 부분은 딤플(dimple) 패턴으로 형성하게 된다.

그리고, 상기 하판의 화소전극(54)과 상기 상판의 공통전극(64)에 형성된 굴곡 패턴사이에 액정층을 충진하게 된다(미도시).

따라서, 상기와 같이 굴곡 패턴을 갖는 액정층을 형성함으로써 광 시야각을 확보할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 액정표시장치는, TN 모드의 액정표시장치에 있어서, 액정층을 굴곡 패턴의 셀 갭을 형성함으로써 광 시야각을 확보할 수 있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치에 전압이 인가된 상태의 액정을 도시한 도면.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 하판을 형성하는 제조방법에 대한 실시 예를 도시한 도면.

도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 상판을 형성하는 제조방법에 대한 실시 예를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31 --- 액정층 32 --- 상판

33 --- 하판 34 --- 상부 편광판

35 --- 하부 편광판 36 --- 공통전극

37 --- 화소전극 38 --- 백라이트 유닛

Claims (9)

1. 투명기판에 게이트라인과 데이터라인이 수직으로 교차되어 화소영역을 정의하고, 상기 화소영역의 일측에 박막트랜지스터가 형성되며, 상기 화소영역내에 굴곡 패턴을 갖는 화소전극이 소정의 도메인으로 나뉘어져 형성된 하판과;

   상기 하판과 대응되는 다른 투명기판에 컬러필터 및 공통전극이 형성되고, 상기 공통전극이 상기 화소전극과 대응되는 굴곡 패턴을 가지고 형성된 상판과;

   상기 하판과 상기 상판에 형성된 굴곡 패턴이 이격된 사이에 충진된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 액정층은 셀 갭이 일정하게 유지되면서 굴곡 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 화소영역은 업퍼 도메인과 로우어 도메인으로 나뉘는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 화소영역의 업퍼 도메인과 로우어 도메인의 상기 액정층의 굴곡패턴이 서로 반대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 화소전극 및 상기 공통전극에 형성된 굴곡 패턴은 일측이 딤플 패턴으로 형성되며, 다른 일측이 엠보싱 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 투명기판상에 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성되며, 상기 화소전극이 굴곡 패턴을 가지고 형성된 하판과;

   상기 하판과 대응되며 컬러필터 및 공통전극이 형성되고, 상기 공통전극이 상기 화소전극과 대응되는 굴곡 패턴을 가지고 형성된 상판과;

   상기 하판의 화소전극과 상기 상판의 공통전극에 형성된 굴곡 패턴사이에 충진된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 하판의 하부면에 부착되어 자연광을 선편광으로 투과시키는 하부 편광판과;

   상기 상판의 상부면에 부착되며, 상기 하부 편광판과 수직인 투과축을 갖는 상부 편광판과;

   상기 하판에 마련되며, 전면으로 빛을 제공하는 백라이트 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 투명기판상에 박막트랜지스터를 형성하고, 굴곡 패턴의 화소전극을 형성하는 단계와;

   상기 투명기판과 대응되는 다른 투명기판상에 컬러필터를 형성하고, 굴곡 패턴의 공통전극을 형성하는 단계와;

   상기 하판의 화소전극과 상기 상판의 공통전극에 형성된 굴곡 패턴사이에 액정층을 충진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 화소전극 및 공통전극을 형성하는 굴곡 패턴은 기판상에 포토 아크릴을 이용하여 패터닝한 후, ITO를 증착하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.