KR20160068096A - 액정표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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송준호
송진호
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Abstract

액정표시장치 및 그 제조 방법이 개시된다. 화소를 구동하기 위한 스위칭 소자가 단위 화소 별로 마련된 표시 기판과, 표시 기판 내측에 마련된 배향막을 포함하며, 배향막은, 단위 화소별로 화소영역이 단일 도메인으로 형성되고, 적어도 일 방향으로 서로 인접하는 단위 화소의 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록 액정을 배향하도록 마련된다.

Description

액정표시장치 및 그 제조 방법{Liquid crystal display and method for manufacturing the same}
액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고투과율을 가지는 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 표시기판(하부기판), 이 표시기판과 마주하는 대향기판(상부기판), 그 사이의 액정층 등으로 이루어진다.
표시기판에는 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 데이터 라인들 및 복수의 게이트 라인들이 배치되고, 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차하는 영역들에는 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자들이 배치되고, 화소 영역에는 화소 전극들이 위치한다.
액정표시장치의 구동 방식으로는 네마틱 상의 액정 분자를 기판에 대해 수직 방향으로 구동시키는 티엔(TN: twisted nematic) 모드, 피엘에스(PLS: plane to line switching) 모드 등이 사용된다. 광시야각 확보에는 피엘에스 모드가 보다 유리한 것으로 알려져 있다.
피엘에스 모드를 사용하는 액정표시장치는, 박막트랜지스터들이 배치된 표시기판 상에 전계를 생성하기 위한 화소전극 및 공통전극을 서로 절연시켜 배치시키고, 화소 전극과 공통 전극 사이에 유기된 프린지 필드에 의해 수평 배향된 액정 입자들로 액정층의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 하지만, 이러한 피엘에스 모드를 갖는 액정표시장치에서는 화소 전극 및 공통 전극들의 중앙부에서 불균일한 수직 전계가 발생하여, 투과율 저하의 요인으로 작용한다.
더욱이, 피엘에스 모드를 사용하는 액정표시장치를 구현하기 위해서는, 표시기판 상에 화소 전극 및 공통 전극을 서로 배치하기 위해, 제조 과정에서 만흥 s수의 마스크(mask) 공정을 필요로 한다.
반면에, 티엔 모드를 사용하는 액정표시장치는 제조 과정에서 피엘에스 모드에 비해 작은 수의 마스크(mask) 공정을 필요로 하고, 이에 따라 제조 단가도 저렴하다.
제조단가가 저렴하면서도 개구율이 좋아 고투과 패널을 실현할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
일 유형에 따른 액정표시장치는, 화소를 구동하기 위한 스위칭 소자가 단위 화소 별로 마련된 표시 기판과; 상기 표시 기판 내측에 마련된 배향막;을 포함하며, 상기 배향막은, 단위 화소별로 화소영역이 단일 도메인으로 형성되고, 적어도 일 방향으로 서로 인접하는 단위 화소의 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록 액정을 배향하도록 마련된다.
복수 종류의 칼라를 표시하도록 칼라 표시 단위는 상기 단위 화소를 복수개 포함하며, 서로 인접한 칼라 표시 단위의 동일 칼라 표시 단위 화소는 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록 마련될 수 있다.
R, G, B 칼라를 표시하도록 각 칼라 표시 단위는 일 방향으로 배열된 3개의 단위 화소를 포함하며, 상기 3개의 단위 화소는 R 칼라 표시용 단위 화소, G 칼라 표시용 단위 화소, B 칼라 표시용 단위 화소를 포함하며, 서로 인접하는 두 칼라 표시 단위의 R 칼라 표시용 단위 화소들, G 칼라 표시용 단위 화소들, B 칼라 표시용 단위 화소들 각각의 액정 배향 방향은 서로 반대일 수 있다.
상기 일 방향에 크로스되는 다른 방향으로 배열된 단위 화소들은 동일 칼라를 표시할 수 있다.
상기 다른 방향으로 동일 칼라를 표시하는 단위 화소들의 서로 인접한 단위 화소간에는 액정 배향 방향이 서로 반대일 수 있다.
상기 단위 화소는 2차원 어레이로 배열되고, 일 단위 화소를 중심으로 좌/우의 단위 화소 및 상/하의 단위 화소 중 적어도 어느 하나는 상기 일 단위 화소와 반대의 액정 배향 방향을 가질 수 있다.
상기 단위 화소는 2차원 어레이로 배열되고, 일 단위 화소를 중심으로 좌/우의 단위 화소 및 상/하의 단위 화소 중 적어도 어느 하나는 상기 일 단위 화소와 반대의 액정 배향 방향을 가질 수 있다.
상기 표시 기판 상에 칼라 필터;를 더 구비할 수 있다.
상기 배향막은 광배향막일 수 있다.
액정이 티엔모드로 동작하도록 마련될 수 있다.
일 유형에 따른 액정표시장치 제조 방법은, 화소 구동을 위한 스위칭 소자가 단위 화소 별로 마련된 표시 기판 상에 광반응성 물질층을 형성하는 단계와; 상기 단위 화소에 대응하는 크기의 차단영역 및 투과 영역이 좌/우 및 상/하 중 적어도 어느 한 방향으로 번갈아 위치되는 새도우 마스크를 통하여 상기 광반응성 물질층에 일차로 소정의 입사각으로 광배향용 광을 조사하는 단계와; 상기 새도우 마스크를 상기 단위 화소에 해당하는 폭만큼 위치 이동시킨 다음, 상기 새도우 마스크를 통하여 상기 광반응성 물질층에 다시 광배향용 광을 상기 광반응성 물질층에 반대의 입사각으로 조사하여, 단위 화소별로 화소영역이 단일 도메인을 형성하고, 인접한 단위 화소의 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록하는 광배향막을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 광배향용 광은 선편광 자외선 광일 수 있다.
상기 소정의 입사각이 α일 때, 상기 반대의 입사각은 -α일 수 있다.
액정표시장치에서, 표시 기판 내측에 마련되는 배향막을 포함하며, 단위 화소별로 화소영역이 단일 도메인으로 형성되고, 적어도 일 방향으로 서로 인접하는 단위 화소의 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록 액정을 배향하도록 마련된다. 이러한 액정표시장치에 따르면, 티엔 모드로 구현될 수 있으므로, 제조단가가 저렴하면서도 개구율 및 투과율이 좋은 액정표시장치를 실현할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 액정표시장치에서 액정의 배향 상태를 예시적으로 보여준다.
도 3은 도 1의 액정표시장치에서 칼라 표시 단위의 액정 배향 방향을 예시적으로 보여준다.
도 4는 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 방법을 보여준다.
도 5은 도 1의 액정표시장치에 적용될 수 있는 표시 기판의 일예를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 6a 내지 도 6g는 도 5의 표시 기판을 제조하는 과정을 보여준다.
도 7은 도 1의 액정표시장치에 적용될 수 있는 표시 기판의 다른 예를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 8a 내지 도 8f는 도 7의 표시 기판을 제조하는 과정을 보여준다.
도 9는 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 액정 배향 상태를 보여준다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 액정표시장치(1)를 개략적으로 보여준다. 도 1에서는 일 단위 화소를 예를 들어 보여준다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치(1)는, 표시 기판(10)과 대향 기판(70), 그 사이에 개재되어 있는 액정층(50)을 포함한다.
상기 표시 기판(10)에는 화소를 구동하기 위한 스위칭 소자(20)가 단위화소 별로 마련되고, 상기 스위칭 소자(20)에 전기적으로 연결되는 화소 전극(40)이 마련된다. 상기 표시 기판(10)은 화소 전극(40) 상에 배향막(45)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 표시 기판(10)에는 예를 들어, 칼라 필터(30)가 형성될 수 있다. 상기 대향 기판(70)에는 공통 전극이 마련되고, 이 공통 전극 상에 배향막(75)을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 기판(10)에는 단위 화소 별로 스위칭 소자(20) 및 화소 전극(40)이 형성되며, 이러한 단위 화소를 구성하는 스위칭 소자(20) 및 화소 전극(40)이 2차원 어레이로 마련된다. 또한, 상기 표시 기판(10)에는 미도시된 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들이 형성된다.
상기 표시 기판(10)은 유리 기판뿐만 아니라, PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등을 포함하는 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 스위칭 소자(20)는 박막트랜지스터로서 게이트 전극(21), 게이트 절연막(23), 활성층(25), 소스 전극(27) 및 드레인 전극(29)을 포함한다. 표시 기판(10) 상에 게이트 전극(21)이 형성되고, 이 게이트 전극(21) 상에는 게이트 절연막(23)이 형성된다. 게이트 절연막(23) 상의 게이트 전극(21)에 대응하는 부분에 활성층(25)이 형성된다. 활성층(25) 상에는 소스 전극(27) 및 드레인 전극(29)이 서로 이격되게 형성된다.
한편, 상기 스위칭 소자(20)를 커버하여 외부의 광으로부터 손상되는 것을 방지하도록 차광 부재(35)를 구비할 수 있다. 표시 기판(10)에 블랙 매트릭스를 형성할 수 있으며, 이 경우, 상기 차광 부재(35)는 예를 들어, 블랙 매트릭스와 동일 공정 단계에서 형성될 수 있다.
상기 칼라 필터(30)는 상기 스위칭 소자(20) 및 차광 부재(35)가 형성된 표시 기판(10) 상에 형성될 수 있다. 상기 칼라 필터(30)는 스위칭 소자(20) 및 차광 부재(35)를 커버하며, 차광 부재(35)가 형성된 영역을 제외한 영역에서는 상기 표시 기판(10)과 접촉하도록 형성될 수 있다. 단위 화소에 형성되는 칼라 필터(30)는 적색 칼라 필터(R), 녹색 칼라 필터(G), 청색 칼라 필터(B) 중 어느 하나에 해당하며, 단위 화소마다 적색 칼라 필터(R), 녹색 칼라 필터(G), 청색 칼라 필터(B)가 반복적으로 형성될 수 있다. 후술하는 도 3에서는 제1방향 예컨대, 가로 방향으로는 적색 칼라 필터(R), 녹색 칼라 필터(G), 청색 칼라 필터(B)의 배열이 반복되며, 제2방향 예컨대, 세로 방향으로는 동일한 칼라 필터가 배열되는 경우에 대해 예시적으로 보여준다. 적색 칼라 필터, 녹색 칼라 필터, 청색 칼라 필터의 배열은 다양하게 변형될 수 있다.
상기 스위칭 소자(20) 상에는 이 스위칭 소자(20)를 커버하여 보호하도록 패시베이션층(37)이 더 형성될 수 있다. 도 1에서는 상기 패시베이션층(37)이 칼라 필터(30) 상에 형성된 예를 보여주는데, 상기 패시베이션층(37)은, 스위칭 소자(20)와 칼라 필터(30) 사이에 형성될 수도 있다.
상기 표시 기판(10) 및 대향 기판(70)에 마련되는 배향막(45)(75)은 수평 배향막일 수 있다. 상기 배향막(45)(75)은 예를 들어, 광배향막일 수 있다. 상기 배향막(45)(75)에 의해 상기 액정층(50)은 예를 들어, 티엔(TN: twisted nematice) 모드로 동작하도록 배향될 수 있다. 이때, 상기 배향막(45)(75)은 액정이 소정의 선경사각(pretilt angle)을 가지도 배향되도록 마련될 수 있다.
상기 표시 기판(10) 및 대향 기판(70) 바깥쪽 면에는 편광자가 구비될 수 있다. 이때, 두 편광자의 투과축은 직교하게 배치되거나 나란하게 배치될 수 있다. 두 편광자가 그 투과축이 서로 직교하도록 배치되고, 액정층(50)이 티엔 모드로 동작하도록 배향되는 경우, 액정표시장치(1)는 노멀리 화이트 모드로 동작할 수 있다. 반면에, 두 편광자가 그 투과축이 서로 나란하게 배치되고, 액정층(50)이 티엔 모드로 동작하도록 배향되는 경우, 액정표시장치(1)는 노멀리 블랙 모드로 동작할 수 있다. 여기서, 실시예에 따른 액정표시장치(1)는 반사형으로 구성될 수도 있으며, 이 경우 편광자는 광 출사면 즉, 예컨대, 대향 기판(70) 바깥쪽 면에만 배치될 수도 있다.
도 2는 실시예에 따른 액정표시장치(1)에서 액정의 배향 상태를 예시적으로 보여준다. 도 3은 실시예에 따른 액정표시장치(1)에서 칼라 표시 단위(C)의 액정 배향 방향을 예시적으로 보여준다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 표시 기판(10)에는 화소를 구동하기 위한 스위칭 소자(20)가 단위 화소(P) 별로 마련되고, 각 단위 화소(P)의 화소영역(A)은 단일 도메인으로 형성될 수 있다. 적어도 일 방향으로 서로 인접하는 단위 화소(P)의 액정 배향 방향은 서로 반대가 되도록 액정(LC)이 배향될 수 있다. 예를 들어, 상기 단위 화소(P)는 2차원 어레이로 배열되고, 일 단위 화소(P)를 중심으로 좌/우의 단위 화소 및 상/하의 단위 화소 중 적어도 어느 하나가 반대의 액정 배향 방향을 가지도록 마련될 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 일 단위 화소(P)를 중심으로 좌/우/상/하의 단위 화소(P)가 반대의 액정 배향 방향을 가지도록 된 경우를 예를 들어 보여준다. 도 2에서 점선(상판)으로 표시된 화살표는 대향 기판(70) 상에서의 액정 배향 방향, 실선(하판)으로 표시된 화살표는 표시 기판(10) 상에서의 액정 배향 방향을 나타낸다. 도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 좌/우/상/하 방향으로 인접하는 단위 화소(P)에서 액정 배향 방향이 반대인 경우, 액정(LC)의 회전 방향도 서로 반대가 될 수 있다.
한편, 복수 종류의 칼라를 표시하도록 칼라 표시 단위(C)는 도 3에서와 같이, 상기 단위 화소(P)를 복수개 포함하며, 서로 인접한 칼라 표시 단위(C)에서 동일한 칼라를 표시하는 단위 화소는 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록 마련될 수 있다.
예를 들어, R, G, B 칼라를 표시하도록 각 칼라 표시 단위(C)는 제1방향 예컨대, 가로 방향으로 배열된 3개의 단위 화소(P)를 포함하며, 상기 3개의 단위 화소(P)는 R 칼라 표시용 단위 화소(PR), G 칼라 표시용 단위 화소(PG), B 칼라 표시용 단위 화소(PB)를 포함할 수 있다. 이때, 서로 인접하는 두 칼라 표시 단위(C)의 R 칼라 표시용 단위 화소들(PR), G 칼라 표시용 단위 화소들(PG), B 칼라 표시용 단위 화소들(PB) 각각의 액정 배향 방향은 도 3에 나타낸 바와 같이 서로 반대일 수 있다. 이와 같이 인접하는 칼라 표시 단위(C) 사이에서 동일 칼라 표시용 단위 화소의 액정 배향 방향을 서로 반대가 되도록 함으로써, 동일 칼라 간에 광학 보상이 이루어질 수 있다. 이때, 제1방향으로 서로 다른 칼라를 표시하는 인접한 단위 화소(P)들 간에도 액정 배향 방향이 반대일 수 있다. 이에 따라, 동일 칼라 간에 광학 보상이 이루어짐과 아울러, 제1방향으로 인접하는 단위 화소 간에 광학 보상이 이루어질 수 있다.
또한, 상기와 같이, 각 칼라 표시 단위(C)가 제1방향으로 배열된 3개의 단위 화소(P)를 포함하는 경우, 상기 제1방향에 크로스되는 제2방향 예컨대, 세로 방향으로 배열된 단위 화소(P)들은 동일 칼라를 표시할 수 있다. 이때, 상기 제2방향으로 동일 칼라를 표시하는 단위 화소(P)들의 서로 인접한 단위 화소(P)간에도 액정 배향 방향이 서로 반대일 수 있다. 이에 의해, 제2방향으로 인접하는 단위 화소간에 광학 보상이 이루어질 수 있다.
따라서, 도 3에서와 같은 일 단위 화로를 중심으로 좌/우/상/하 단위 화소의 액정 배향 방향이 반대이므로, 광학 보상이 이루어져 피엘에스 모드 등에서 발생할 수 있는 가로줄 얼룩 현상 등이 발생하지 않으며, 인접 단위 화소간에 광학 보상이 이루어질 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 실시예에 따른 액정표시장치(1)를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 화소 구동을 위한 스위칭 소자(20)가 단위 화소(P) 별로 마련된 표시 기판(10) 상에 광반응성 물질층(45a)을 형성한다. 도 4에서는 편의상 광반응성 물질층(45a)만을 나타내고, 표시 기판(10)의 도시는 생략한다. 상기 광반응성 물질층(45a)은 예를 들어, 선평광된 자외선 광의 조사에 의해 광배향막으로 형성되도록 마련될 수 있다.
상기 광반응성 물질층(45a)에 광배향용 광을 조사하여, 전술한 바와 같이, 일 단위 화소(P)를 기준으로 볼 때 좌/우의 단위 화소(P) 및 상/하의 단위 화소(P) 중 적어도 어느 하나가 반대의 액정 배향 방향을 가지도록 배향막(45) 예컨대, 광배향막을 형성한다.
이러한 광배향막을 형성하기 위해, 광배향용 광은 도 4에 보여진 바와 같은 새도우 마스크(100)를 통하여 광반응성 물질층(45a)에 조사된다. 도 4를 참조하면, 상기 새도우 마스크(100)는, 상기 단위 화소(P)에 대응하는 크기의 차단영역(101) 및 투과 영역(105)이 좌/우 및 상/하 중 적어도 어느 한 방향으로 번갈아 위치되는 구조를 가질 수 있다. 도 4에서는 새도우 마스크(100)가 상기 단위 화소(P)에 대응하는 크기의 차단영역(101) 및 투과 영역(105)이 상/하/좌/우로 번갈아 위치되어, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 액정 배향 방향으로 액정(LC)을 배향할 수 있는 광배향막을 형성하도록 된 예를 보여준다.
상기 새도우 마스크(100)를 통하여 상기 광반응성 물질층(45a)에 일차로 소정의 입사각으로 광배향용 광 예컨대, 선편광된 자외선 광을 조사한 다음, 상기 새도우 마스크(100)를 상기 단위 화소(P)의 폭에 대응하는 만큼 위치 이동시킨 다음, 상기 새도우 마스크(100)를 통하여 상기 광반응성 물질층(45a)에 다시 광배향용 광을 상기 광반응성 물질층(45a)에 반대의 입사각으로 조사한다. 이때, 상기 소정의 입사각이 α 일 때, 상기 반대의 입사각은 예를 들어, -α일 수 있다.
이에 의해, 단위 화소(P)별로 화소영역(A)이 단일 도메인을 형성하고, 좌/우/상/하 방향으로 인접한 단위 화소(P)의 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록 하는 광배향막이 형성되게 된다.
상기와 같이 광배향막으로 된 배향막(45)을 형성하면, 단위 화소(P)가 2차원 어레이로 배열되고, 일 단위 화소(P)를 중심으로 좌/우의 단위 화소(P) 및 상/하의 단위 화소(P) 중 적어도 어느 하나가 반대의 액정 배향 방향을 가지도록 액정(LC)을 배향할 수 있다.
도 5는 도 1의 액정표시장치(1)의 표시 기판(10)으로 적용될 수 있는 표시 기판(200)의 일예를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 5에서는 표시 기판(200)의 단위 화소(P)를 보여주는데, 표시 기판(200)에는 도 5에서와 같은 단위 화소(P)가 2차원 어레이로 배열된다.
도 5을 참조하면, 표시 기판(200)에는 게이트 라인(201) 및 데이터 라인(210)이 형성되고, 게이트 라인(201)은 게이트 전극(21)과 전기적으로 연결되며, 데이터 라인(210)은 스위칭 소자(20)의 소스 전극(27)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 게이트 라인(201) 및 게이트 전극(21)은 동시에 형성될 수 있는데, 이때, 게이트 라인(201) 형성시, 데이터 라인(210)과 나란하게 형성되는 게이트 배선 패턴(220)을 더 구비할 수 있다. 상기 게이트 배선 패턴(220)은 서로 갈라진 두 라인으로 형성한 부분을 가지며, 이 두 라인 사이에 데이터 라인(210)이 위치하도록 형성될 수 있다.
이와 같이 게이트 배선 패턴(220)을 갈라진 구조로 형성하는 경우, 배선의 캐패시던스(capacitance)가 줄어들게 되어, 액정표시장치(1)의 소비전력을 낮출 수 있다.
도 6a 내지 도 6g는 도 5의 표시 기판(200)을 제조하는 과정을 보여준다.
먼저, 도 6a를 참조하면, 게이트 전극(21) 형성시, 게이트 라인(201), 게이트 배선 패턴(220)을 형성한다.
다음으로, 도 6b에서와 같이, 게이트 전극(21) 등을 덮도록 게이트 절연막(23) 및 활성층(25)을 형성하고, 서로 이격되게 소스 전극(27) 및 드레인 전극(29)을 형성할 수 있다. 도 6b에서는 도시의 명확성을 위해, 게이트 절연막(23) 및 활성층(25)의 도시는 생략하였다. 데이터 라인(210)은 소스 전극(27) 및 드레인 전극(29) 형성시, 소스 전극(27)에 전기적으로 연결되게 형성될 수 있다.
상기와 같이 스위칭 소자(20)를 형성한 다음, 도 6c에서와 같이, 표시 기판(200) 상에 블랙 매트릭스(230)를 형성할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(230)는 예를 들어, 데이터 라인(210)과 게이트 배선 패턴(220) 사이에서 광이 새는 것을 차단하도록 데이터 라인(210)을 따라 형성될 수 있다. 블랙 매트릭스(230) 형성시, 스위칭 소자(20)를 커버하고 보호하는 차광 부재(35)도 동시에 형성될 수 있다. 여기서는 블랙 매트릭스(230)와 차광 부재(35)를 별도로 표기하나, 차광 부재(35)도 블랙 매트릭스(230)에 포함될 수 있다.
다음으로, 도 6d를 참조하면, 단위 화소(P)별로 적색, 녹색, 청색 칼라 필터(F) 배열을 형성할 수 있다. 도 6d에서는 단위 화소(P)에서 칼라 필터(F)가 화소 영역(A) 뿐만 아니라, 블랙 매트릭스(230)의 적어도 일부 영역 및 차광 부재(35)의 적어도 일부 영역까지 덮도록 형성된 예를 보여준다.
다음으로, 도 6e 및 도 6f에서와 같이, 패시베이션층(37)을 형성하고, 드레인 전극(29)에 전기적으로 연결되게 화소 전극(40)을 형성할 수 있다.
화소 전극(40) 형성후에, 도 6g에서와 같이, 표시 기판(200)과 대향 기판(70) 사이의 간격을 지지하기 위한 칼럼 스페이서(240)를 형성할 수 있다.
도 6b 내지 도 6b에서는 표시 기판(200)의 구성을 나타낼 수 있도록 아래에 위치하는 패턴이나 층들을 나타내는 선이 보이도록 도시하였는데, 일부의 패턴이나 층을 나타내는 선은 상방에서 볼 때 보이지 않을 수도 있다.
도 6a 내지 도 6g의 표시 기판(200)을 형성하는데, 예를 들어, 7개의 마스크가 사용될 수 있으며, 갈라진 구조의 게이트 배선 패턴(220)에 의해 저 소비전력을 달성할 수 있다.
도 7은 도 1의 액정표시장치(1)의 표시 기판(10)으로 적용될 수 있는 표시 기판(300)의 다른 예를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 7에서는 표시 기판(300)의 단위 화소(P)를 보여주는데, 표시 기판(300)에는 도 7에서와 같은 단위 화소(P)가 2차원 어레이로 배열된다. 도 7의 표시 기판(300)은 도 5의 표시 기판(200)과 비교할 때, 데이터 라인(210)과 나란하게 형성되는 게이트 배선 패턴(320)이 갈라지지 않은 단일 라인 구조로 된 점에 차이가 있다.
이와 같이 게이트 배선 패턴(320)을 갈라지지 않은 단일 라인 구조로 형성하는 경우, 도 5에서의 두개로 갈라진 구조의 게이트 배선 패턴(220)에 비해, 게이트 배선 패턴(320)이 차지하는 면적을 작게 할 수 있기 때문에, 단위 화소(P)의 개구율을 보다 향상시킬 수 있다. 이는 배선은 필요한 폭을 가져야하는데, 게이트 배선 패턴을 두개의 라인으로 갈라진 구조로 형성하는 경우에 비해 단일 라인으로 형성하는 경우, 게이트 배선 패턴이 차지하는 면적을 줄일 수 있기 때문이다.
또한, 두개로 갈라진 구조와 비교할 때, 게이트 배선 패턴(320)과 데이터 라인(210) 사이의 광 누설이 생기지 않으므로, 블랙 매트릭스(230)를 미리 형성할 필요가 없어, 이하의 도 8a 내지 도 8f를 참조로 설명하는 제조 과정에서와 같이, 필요한 마스크 수를 줄일 수도 있다. 도 5에서는 블랙 매트릭스(230)의 도시는 생략되어 있다.
도 8a 내지 도 8f는 도 7의 표시 기판(300)을 제조하는 과정을 보여준다.
먼저, 도 8a를 참조하면, 게이트 전극(21) 형성시, 게이트 라인(201), 게이트 배선 패턴(320)을 형성한다. 이때, 게이트 배선 패턴(320)은 단일 라인 구조로 형성된다.
다음으로, 도 8b에서와 같이, 게이트 전극(21) 등을 덮도록 게이트 절연막(23) 및 활성층(25)을 형성하고, 서로 이격되게 소스 전극(27) 및 드레인 전극(29)을 형성할 수 있다. 데이터 라인(210)은 소스 전극(27) 및 드레인 전극(29) 형성시, 소스 전극(27)에 전기적으로 연결되게 형성될 수 있다. 도 8b에서는 도시의 명확성을 위해, 게이트 절연막(23) 및 활성층(25)의 도시는 생략하였다.
상기와 같이 스위칭 소자(20)를 형성한 다음, 도 8c에서와 같이, 단위 화소(P)별로 적색, 녹색, 청색 칼라 필터(F) 배열을 형성할 수 있다. 도 8c에서는 단위 화소(P)에서 칼라 필터(F)가 화소 영역(A) 뿐만 아니라, 게이트 배선 패턴(320)의 일부 폭 및 데이터 라인(210)의 일부 폭, 그리고, 스위칭 소자(20) 영역까지 덮도록 형성된 예를 보여준다.
다음으로, 도 8d 및 도 8e에서와 같이, 패시베이션층(37)을 형성하고, 드레인 전극(29)에 전기적으로 연결되게 화소 전극(40)을 형성할 수 있다.
화소 전극(40) 형성후에, 도 8f에서와 같이, 표시 기판(300)과 대향 기판(70) 사이의 간격을 지지하기 위한 칼럼 스페이서(240)를 형성할 수 있다. 이때, 칼럼 스페이서(240) 형성 단계에서, 스위칭 소자(20)를 커버하고 보호하는 차광 부재(35)를 형성할 수 있으며, 표시 기판(300) 상의 필요한 위치에 블랙 매트릭스(미도시)를 더 형성할 수도 있다. 여기서, 차광 부재(35)는 블랙 매트릭스에 포함될 수 있다.
도 8a 내지 도 8f의 표시 기판(300)을 형성하는데, 예를 들어, 6개의 마스크가 사용될 수 있으며, 단일 라인 구조의 게이트 배선 패턴(320)에 의해 개구율을 보다 높일 수 있다.
한편, 이상에서는 실시예에 따른 액정표시장치(1)가, 일 단위 화소(P)를 중심으로 좌/우/상/하의 단위 화소(P)가 반대의 액정 배향 방향을 가지도록 마련되는 경우를 예를 들어 설명 및 도시하였는데, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 일 단위 화소(P)를 중심으로 좌/우의 단위 화소(P)만이 반대의 액정 배향 방향을 가지도록 마련되거나, 상/하의 단위 화소(P)만이 반대의 액정 배향 방향을 가지도록 마련될 수 있다. 도 9에서는 다른 실시예에 따른 액정표시장치(1)로서, 일 단위 화소(P)를 중심으로 상/하의 단위 화소(P)만이 반대의 액정 배향 방향을 가지고, 좌/우의 단위 화소(P)는 동일한 액정 배향 방향을 가지는 경우를 예시적으로 보여준다.
상기와 같은 실시예에 따른 액정표시장치(1)에 따르면, 티엔 모드로 구동하도록 구성함으로써, 제조 공정에서 요구되는 마스크 수를 줄일 수 있어 제조 단가가 저렴하며, 액정 배향이 게이트 라인(201) 및 데이터 라인(210) 내에 형성됨으로써, 디스클리네이션(disclination)에 의한 개구율 손실이 없으므로, 화소영역(A)을 단일 도메인으로 형성함으로써 개구율을 좋게 할 수 있어 고투과율을 실현할 수 있다. 또한, 일 단위 화소(P)를 기준으로 볼 때, 상/하의 단위 화소 및 좌/우의 단위 화소 중 적어도 어느 하나의 액정 배향 방향을 반대로 함으로써, 광학적 보상이 이루어져, 피엘에스 모드의 경우에 발생되는 가로줄 얼룩 현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 시야각 또한 개선될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 실시예에 따른 액정표시장치(1)를 태블릿 제품 등에 적용하면, 개구율은 향상되고, 소비전력은 절감되면서 표시 품질 등이 우수한 제품을 만들 수 있다.
1...액정표시장치 10...표시 기판
20...스위칭 소자 21...게이트 전극
23...게이트 절연막 25...활성층
27...소스 전극 29...드레인 전극
30...칼라 필터 35...차광 부재
37...패시베이션층 40...화소 전극
45,75...배향막 45a...광반응성 물질층
50...액정층 70...대향 기판
71...공통 전극 100...새도우 마스크
A...화소영역 C...칼라 표시 단위
P...단위 화소

Claims (20)

  1. 화소를 구동하기 위한 스위칭 소자가 단위 화소 별로 마련된 표시 기판과;
    상기 표시 기판 내측에 마련된 배향막;을 포함하며,
    상기 배향막은, 단위 화소별로 화소영역이 단일 도메인으로 형성되고, 적어도 일 방향으로 서로 인접하는 단위 화소의 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록 액정을 배향하도록 마련되는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 복수 종류의 칼라를 표시하도록 칼라 표시 단위는 상기 단위 화소를 복수개 포함하며, 서로 인접한 칼라 표시 단위의 동일 칼라 표시 단위 화소는 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록 된 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서, R, G, B 칼라를 표시하도록 각 칼라 표시 단위는 일 방향으로 배열된 3개의 단위 화소를 포함하며, 상기 3개의 단위 화소는 R 칼라 표시용 단위 화소, G 칼라 표시용 단위 화소, B 칼라 표시용 단위 화소를 포함하며,
    서로 인접하는 두 칼라 표시 단위의 R 칼라 표시용 단위 화소들, G 칼라 표시용 단위 화소들, B 칼라 표시용 단위 화소들 각각의 액정 배향 방향은 서로 반대인 액정표시장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 일 방향에 크로스되는 다른 방향으로 배열된 단위 화소들은 동일 칼라를 표시하는 액정표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다른 방향으로 동일 칼라를 표시하는 단위 화소들의 서로 인접한 단위 화소간에는 액정 배향 방향이 서로 반대인 액정표시장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 단위 화소는 2차원 어레이로 배열되고, 일 단위 화소를 중심으로 좌/우의 단위 화소 및 상/하의 단위 화소 중 적어도 어느 하나는 상기 일 단위 화소와 반대의 액정 배향 방향을 가지는 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단위 화소는 2차원 어레이로 배열되고, 일 단위 화소를 중심으로 좌/우의 단위 화소 및 상/하의 단위 화소 중 적어도 어느 하나는 상기 일 단위 화소와 반대의 액정 배향 방향을 가지는 액정표시장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표시 기판 상에 칼라 필터;를 더 구비하는 액정표시장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배향막은 광배향막인 액정표시장치.
  10. 제9항에 있어서, 액정이 티엔모드로 동작하도록 마련되는 액정표시장치.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 액정이 티엔모드로 동작하도록 마련되는 액정표시장치.
  12. 화소 구동을 위한 스위칭 소자가 단위 화소 별로 마련된 표시 기판 상에 광반응성 물질층을 형성하는 단계와;
    상기 단위 화소에 대응하는 크기의 차단영역 및 투과 영역이 좌/우 및 상/하 중 적어도 어느 한 방향으로 번갈아 위치되는 새도우 마스크를 통하여 상기 광반응성 물질층에 일차로 소정의 입사각으로 광배향용 광을 조사하는 단계와;
    상기 새도우 마스크를 상기 단위 화소에 해당하는 폭만큼 위치 이동시킨 다음, 상기 새도우 마스크를 통하여 상기 광반응성 물질층에 다시 광배향용 광을 상기 광반응성 물질층에 반대의 입사각으로 조사하여, 단위 화소별로 화소영역이 단일 도메인을 형성하고, 인접한 단위 화소의 액정 배향 방향이 서로 반대가 되도록하는 광배향막을 형성하는 단계;를 포함하는 액정표시장치 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광배향용 광은 선편광 자외선 광인 액정표시장치 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 소정의 입사각이 α일 때, 상기 반대의 입사각은 -α인 액정표시장치 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 복수 종류의 칼라를 표시하도록 칼라 표시 단위는 상기 단위 화소를 복수개 포함하며, 서로 인접한 칼라 표시 단위의 동일 칼라 표시 단위 화소는 액정 배향 방향이 서로 반대가 되는 액정표시장치 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, R, G, B 칼라를 표시하도록 각 칼라 표시 단위는 일 방향으로 배열된 3개의 단위 화소를 포함하며, 상기 3개의 단위 화소는 R 칼라 표시용 단위 화소, G 칼라 표시용 단위 화소, B 칼라 표시용 단위 화소를 포함하며,
    서로 인접하는 두 칼라 표시 단위의 R 칼라 표시용 단위 화소들, G 칼라 표시용 단위 화소들, B 칼라 표시용 단위 화소들 각각의 액정 배향 방향은 서로 반대인 액정표시장치 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 일 방향에 크로스되는 다른 방향으로 배열된 단위 화소들은 동일 칼라를 표시하는 액정표시장치 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 다른 방향으로 동일 칼라를 표시하는 단위 화소들의 서로 인접한 단위 화소간에는 액정 배향 방향이 서로 반대인 액정표시장치 제조 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 단위 화소는 2차원 어레이로 배열되고, 일 단위 화소를 중심으로 좌/우의 단위 화소 및 상/하의 단위 화소 중 적어도 어느 하나는 상기 일 단위 화소와 반대의 액정 배향 방향을 가지는 액정표시장치 제조 방법.
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표시 기판 상에 칼라 필터를 더 구비하는 액정표시장치 제조 방법.
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