KR20160086021A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

액정표시장치를 제공한다. 본 밞여의 일실시예에 따른 액정표시장치는 화상표시부와 투과부를 가지는 제1 투명 기판, 상기 제1 투명 기판과 대향하는 제2 투명 기판, 상기 제1 투명 기판과 상기 제2 투명 기판 사이에 형성되는 액정층, 상기 제1 투명 기판의 일측면에 부착되는 제1 편광판 및상기 제2 투명 기판의 일측면에 부착되는 제2 편광판을 포함하며, 상기 투과부는 노말리 화이트 모드(Normally White Mode)이다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치 및 상기 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 박형화가 용이한 장점을 지니고 있지만, 전면 시인성에 비해 측면 시인성이 떨어지는 단점이 있어 이를 극복하기 위한 다양한 방식의 액정 배열 및 구동 방법이 개발되고 있다. 이러한 광시야각을 구현하기 위한 방법으로서, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 표시판에 대하여 액정 분자의 장축이 수평을 이루도록 배열한 수평 배향 방식의 액정 표시 장치가 주목 받고 있다.
하지만, 이러한 액정표시장치는 자발광을 하지 않기 때문에 별도의 광원이 필요한데, 별도의 광원에서 제공된 빛은 액정표시장치를 투과하는 도중에 반사, 흡수, 또는 산란 등에 의해 소실되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광원의 소실을 줄여 투과율이 향상된 액정표시장치를 제공하고, 상기 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치는 화상표시부와 투과부를 가지는 제1 투명 기판, 상기 제1 투명 기판과 대향하는 제2 투명 기판, 상기 제1 투명 기판과 상기 제2 투명 기판 사이에 형성되는 액정층, 상기 제1 투명 기판의 일측면에 부착되는 제1 편광판 및 상기 제2 투명 기판의 일측면에 부착되는 제2 편광판을 포함하며, 상기 투과부는 노말리 화이트 모드(Normally White Mode)이다.
상기 액정표시장치는 공통전극을 더 포함할 수 있으며, 상기 공통전극은 상기 투과부에서는 개구부를 가질 수 있다.
상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판은 선형 편광판으로 서로 직교하는 방향의 편광축을 가지며, 상기 액정층 중 상기 투과부의 액정분자는 상기 일 편광축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하의 각도로 배향되어있을 수 있다.
상기 화상표시부는 노말리 블랙 모드(Normally Black Mode)일 수 있다.
상기 액정층에 있어 상기 화상표시부와 상기 투과부 모두 동일한 액정분자를 가지며, 그 배향방향만 달리할 수 있다.
상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판의 편광축은 서로 직교하며, 상기 액정층 중 상기 투과부의 액정분자는 상기 일 편광축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하의 각도로 배향되어있고, 상기 액정층 중 상기 화상표시부의 액정분자는 상기 일 편광축과 -5도(°) 이상 5도(°) 이하의 각도로 배향되어있을 수 있다.
상기 화상표시부는, 상기 제1 투명 기판의 내측에 형성된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터 상에 형성된 화소전극 및 상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판 중 어느 하나의 내측에 형성된 색필터를 포함할 수 있다.
상기 공통전극은 상기 투과부에서는 개구부를 가질 수 있다.
상기 공통전극과 상기 화소전극은 절연막을 사이에 두고 중첩할 수 있다.
상기 투과부는 투명막을 더 포함 할 수 있다.
상기 화상표시부의 넓이와 상기 투과부의 넓이를 5:5 에서 8:2 사이 비율로 형성할 수 있다.
상기 투과부의 투과율은 입사되는 광원의 5%이상 20%이하로 할 수 있다.
상기 공통전극과 상기 화소전극 간의 전계가 인가될 때, 상기 화상표시부의 구동을 통하여 상기 화상표시부와 상기 투과부의 총 투과율을 입사되는 광원의 5%에서 40%까지 향상시킬 수 있다.
상기 액정층 중 상기 투과부의 액정층의 두께는 3마이크로미터(㎛) 이상 4마이크로미터(㎛) 이하로 할 수 있다.
상기 제1 편광판과 상기 제2 편광판은 선형 편광판으로 서로 직교하는 방향의 편광축을 가지며, 상기 액정층 중 투과부의 액정분자는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic, TN)모드로 배향되어있을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 화상표시부와 투과부를 가지는 제1 투명 기판의 내측에 배향막을 형성하는 단계 및 상기 제1 투명 기판 및 상기 제1 투명 기판과 대향하는 제2 투명 기판 각각의 일측면에 평관축이 서로 직교하는 편광판을 부착하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 배향막을 형성하는 단계는, 상기 배향막 중 화상표시부를 최대 개조로 하고 투과부를 최소 개조로 하는 마스크를 상부에 두고 상기 일 편광축과 -5도(°) 이상 5도(°) 이하의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사하는 단계와, 상기 배향막 중 화상표시부를 최소 개조로 하고 투과부를 최대 개조로 하는 마스크를 상부에 두고 상기 일 편광축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사하는 단계를 포함한다.
상기 배향막을 형성하는 단계와 동일한 방법으로, 상기 제2 투명 기판의 내측에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 액정표시장치에 따르면, 액정표시장치의 투과율을 향상시킬 수 있으며, 주변환경의 밝기에 따라 액정표시장치의 투과율을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 액정표시장치의 화상표시부와 투과부를 확대하여 나타낸 배치도이다.
도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 화상표시부(C)의 액정분자(310)와 그 상부, 하부에 위치한 제1 편광판(12), 제2 편광판(22)을 확대하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 투과부(T)의 액정분자(320)와 그 상부, 하부에 위치한 제1 편광판(12), 제2 편광판(22)을 확대하여 개략적으로 나타낸 것이 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 화상표시부와 투과부를 확대하여 나타낸 배치도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6의 투과부(T)의 제1 편광판(12), 제2 편광판(22) 및 그 사이에 주입된 액정분자(320)을 확대하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 방법에 사용되는 마스크를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예에 한정되지 않으며, 다른 형태로 구현될 수도 있다
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
또한, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내는 등 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에", "위에", "아래에" 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수도 있고 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치 및 그 제조 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치는 표시영역(DA)과 비표시영역(PA)으로 구성되며, 표시영역(DA)은 화상표시부(C) 및 투과부(T)를 포함한다. 화상표시부(C) 및 투과부(T)의 사이에는 불필요한 빛이 투과되지 않도록 차광부재(220)가 형성되어 있다. 화상표시부(C)는 복수의 화소로 이루어지는데, 하나의 화소는 각각 적색, 녹색, 청색의 색필터(230)를 가지며, 행의 연장 방향을 따라서 반복되어 배열된다. 투과부(T)는 투명막(260)을 가지며, 화상표시부(C)와 열의 연장 방향을 따라서 번갈아 가며 위치한다. 도 1의 실시예에서는 복수의 화소를 가지는 화상표시부(C)가 홀수 행에 위치하고 투과부(T)가 짝수 행에 위치하며, 투과부(T)가 하나의 행 전체에서 하나로 형성되어 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는 화상표시부(c)가 홀수 열에 위치하고 투과부(T)가 짝수 열에 위치할 수 있다. 또한 투과부(T)가 하나의 행 또는 열 전체에 하나로 형성되지 않고 하나 화소 마다 각각 형성되거나, 적색, 녹색, 청색의 3개의 화소 마다 형성될 수도 있다. 이 밖에도 화상표시부(C)와 투과부(T)는 특허청구범위에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 형성될 수 있다. 차광부재(220)는 상기 화상표시부(C)와 투과부(T) 이외의 영영으로 광이 누설되는 것을 방지하며, 상기 화상표시부(C)와 투과부(T)의 영역을 정의한다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 화상표시부(C)및 투과부(T)의 배치구조와 적층구조를 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 액정표시장치의 화상표시부와 투과부를 확대하여 나타낸 배치도이며, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 화상표시부(C)에 대하여 설명한다.
제1 표시판(100)을 보면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제1 투명 기판(110)의 외측에 제1 편광판(12)이 형성되어있으며, 제1 편광판(12)은 선형 편광판으로 편광축은 x축 방향이다. 본 실시예에서는 제1 편광판(12)2 제1 투명기판(110)의 외측에 형성되어 있으나, 제1 편광판(12)은 제1 투명기판(110)의 일측에만 형성되어 있으면 되므로 제1 투명기판(110)의 내측에 형성되어 있을 수도 있다.
제1 투명 기판(110) 위에는 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 도전체위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 투과부(T)에 연장되어 있는 데이터선(171) 하부에는 데이터선(171)의 높이를 유지하기 위해 제3 보호막(180r)이 형성될 수 있다. 제3 보호막(180r)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
이 때, 데이터선(171)은 액정 표시 장치의 최대 투과율을 얻기 위해서 굽어진 형상을 갖는 제1 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에는 제1 굴곡부와 소정의 각도를 이루도록 굽어진 제2 굴곡부를 더 포함할 수 있다.
데이터선(171)의 제1 굴곡부는 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향(x 방향)과 90도를 이루는 세로 기준선(y, y방향으로 뻗어 있는 기준선)과 약 7°정도 이루도록 굽어 있을 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에 배치되어 있는 제2 굴곡부는 제1 굴곡부와 약 7°내지 약 15°정도 이루도록 더 굽어 있을 수 있다.
소스 전극(173)은 데이터선(171)의 일부이고, 데이터선(171)과 동일선 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 일부와 나란하다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다. 데이터선(171)의 폭은 약 3.5㎛±0.75 정도일 수 있다.
데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180n)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180n)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다. 제1 보호막(180n)은 생략 가능하다.
제1 보호막(180n) 위에는 제2 보호막(180q)이 배치되어 있다. 제2 보호막(180q)은 평탄한 유기 절연 물질로 이루어지며, 또는 무기 절연 물질 등이 사용될 수도 있다. 제2 보호막(180q) 중 화상표시부(C) 부분은 색필터일 수 있다. 제2 보호막(180q)의 일부가 색필터인 경우, 제2 보호막(180q)은 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시할 수 있으며, 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 들 수 있다. 도시하지는 않았지만, 색필터는 기본색 외에 기본색의 혼합색을 표시하는 색필터를 더 포함할 수 있다.
제2 보호막(180q) 위에는 공통 전극(common electrode)(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 면형으로서 제1 투명기판(110) 중 화상표시부(C)의 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있고, 드레인 전극(175) 주변에 대응하는 영역에 배치되어 있는 개구부(도시하지 않음)를 가질 수 있다. 즉 공통 전극(270)은 판 형태의 평면 형태를 가질 수 있다.
인접 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 제4 보호막(180z)이 배치되어 있다. 제4 보호막(180z)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제4 보호막(180z) 위 중 화상표시부(C)에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 데이터선(171)의 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 거의 나란한 굴곡변(curved edge)을 포함한다. 화소 전극(191)은 복수의 제1 절개부(92)를 가지며, 복수의 제1 절개부(92)에 의해 정의되는 복수의 제1 가지 전극(192)을 포함한다.
제1 보호막(180n), 제2 보호막(180q), 그리고 제4 보호막(180z)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되어, 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가 받는다.
본 실시예에서 화소 전극의 복수의 가지 전극은 상부 및 하부에서 각각 연결부로 연결된 묶임 구조를 가지고 있다. 또한 화소 전극은 연결부 또는 가지 전극에서 연장된 접촉부를 갖고, 접촉부는 앞서 설명한 바과 같이 접촉구멍을 통해 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있다.
화소 전극(191)과 제4 보호막(180z) 위에는 제1 배향막(alignment layer)(11)이 도포되어 있고, 제1 배향막(11)은 수평 배향막이며 광반응 물질을 포함하여, 광배향으로 형성된다.
상기 제1 배향막(11) 중 화상표시부(C)에 해당하는 부분은 이하 설명할 제2 편광판(22)의 편광축인 y축과 0도(°)의 각도로 형성된다.
서로 마주보는 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)의 사이의 액정층(3)에는 파시티브 액정분자(Positive Liquid Cryatal)가 주입된다. 액정층(3)의 액정분자들은 상기 배향막에 의해 일정방향으로 배향된다. 특히, 상기 액정층(3) 중 화상표시부(C)에 해당하는 부분의 액정분자(310)들은 제1 배향막(11)의 화상표시부(C)에 의해 액정분자의 장축 방향이 제2 편광판(22)의 편광축인 y축과 0도(°)의 각도로 배향된다.
다음으로, 제2 표시판(200)을 보면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 투명 기판(210) 외측에 제2 편광판(22)이 형성되어있으며, 제2 편광판(22)은 선형 편광판으로 편광축은 제1 편광판(12)의 편광축과 수직한 y축 방향이다. 제2 편광판(22)은 제2 투명기판(210)의 일측에만 형성되어 있으면 되므로 도3과 달리 제2 투명기판(210)의 내측에 형성되어 있을 수도 있다.
제2 투명기판(210) 위에는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
제2 투명기판(210) 상부 중 화상표시부(C) 부분에는 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 제1 표시판(100)의 제2 보호막(180q)의 일부가 색필터인 경우, 제2 표시판(200)의 색필터(230)는 생략될 수 있다. 또한, 제2 표시판(200)의 차광 부재(220) 역시 제1 표시판(100)에 형성될 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 제2 배향막(21)이 배치되어 있을 수 있다. 제2 배향막(21)은 앞서 설명한 화소전극(191)위에 있는 제1 배향막(11)과 동일한 배향막이다. 배향막은 액정층(3)의 액정분자를 일정방향으로 배향하기 위한 것으로 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21) 중 적어도 하나만 있으면 족하다.
이하 도 3 및 도 4를 참고하여, 화상표시부(C)가 어떻게 구동되는지 설명한다. 도 3의 화상표시부(C)의 액정분자(310)와 그 상부, 하부에 위치한 제1 편광판(12), 제2 편광판(22)을 확대하여 개략적으로 나타낸 것이 도 4이다.
도 4를 보면 화상표시부(C)는 편광축이 x축 방향인 제1 편광판(12)과 편광축이 y축 방향인 제2 편광판(22), 그리고 그 사이에 제2 편광판(22)의 편광축과 평행한 방향으로 배향된 화상표시부(C)의 액정분자(310)들이 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 제1 표시판(100)의 하부에는 광원인 백라이트가 있는데, 화상표시부(C)의 액정분자(310)들이 아무런 전압을 인가받지 않을 때, 백라이트로부터 나온 빛이 제1 편광판(12)에 의해 x축 방향으로 편광되며, 편광된 빛은 이와 수직한 화상표시부(C) 액정분자(310)들의 배향방향과 제2 편광판(22)의 편광축을 통과하지 못하게 된다. 따라서 화상표시부(C)는 전압이 인가되지 않을 때, 검은색을 표시한다. 이렇게 액정 양단에 전압을 걸어주지 않았을 때 검은색을 표현하는 것을 노말리 블랙 모드(Normally Black Mode)라고 한다.
이때 화상표시부(C)의 액정층의 두께는 3.25 마이크로미터(㎛)이다. 그러나 본 발명은 이에 한정 되지 않으며, 특허청구범위를 벗어나지 않는 범위에서 화상표시부(C) 액정층의 두께는 얼마든지 변형될 수 있다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 공통 전극(270)은 표시 영역 외부에 배치되어 있는 공통 전압 인가부로부터 일정한 크기의 공통 전압을 인가 받는다.
전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 위에 위치하는 화상표시부(C)의 액정분자(310)들을 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전 시킨다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 회전 방향에 따라 화상표시부(C)의 액정분자(310)들을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
다음으로, 투과부(T)에 대하여 설명한다.
제1 표시판(100)을 보면, 제1 투명 기판(110)의 외측에 제1 편광판(12)이 형성되어있으며, 제1 편광판(12)은 선형 편광판으로 편광축은 x축 방향이다.
투과부(T)의 제1 투명 기판(110) 위에는 화상표시부(C)의 데이터선(171)이 연장되어 형성되어 있다. 투과부(T)의 데이터선(171) 하부에는 데이터선(171)의 높이를 유지하기 위해 제3 보호막(180r)이 형성될 수 있다. 제3 보호막(180r)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
데이터선(171) 위에는 제1 보호막(180n)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180n)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다. 제1 보호막(180n)은 생략 가능하다.
제1 보호막(180n) 위에는 제2 보호막(180q)이 배치되어 있다. 제2 보호막(180q)은 평탄한 유기 절연 물질로 이루어지며, 또는 무기 절연 물질 등으로 형성될 수도 있다. 제2 보호막(180q) 중 투과부(T)부분은 투명막일 수 있다.
투과부(T)의 제2 보호막(180q) 위에는 공통 전극(common electrode)(270)이 형성되어 있지 않다. 공통 전극(270)은 면형으로서 제1 투명기판(110) 중 화상표시부(C)의 전면 위에 통판으로 형성되어 있으나, 투과부(T)에는 형성되어 있지 않다.
투과부(T)의 제2 보호막(180q) 위에는 화상표시부(C)의 제4 보호막(180z)이 연장되어 배치되어 있다. 투과부(T)의 제4 보호막(180z)은 생략될 수 있다.
투과부(T)의 제4 보호막(180z) 위에는 화소 전극(191)이 형성되지 않는다.
제4 보호막(180z) 위에는 제1 배향막(alignment layer)(11)이 도포되어 있고, 제1 배향막(11)은 수평 배향막이며 광반응 물질을 포함하여, 광배향으로 형성된다.
상기 제1 배향막(11) 중 투과부(T)에 해당하는 부분은 제1 편광판(12)의 편광축인 x축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하를 이루는 각도로 형성된다.
서로 마주보는 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)의 사이의 액정층(3)에는 파시티브 액정분자(Positive Liquid Cryatal)가 주입된다. 액정층(3)의 액정분자들은 상기 배향막에 의해 일정방향으로 배향된다. 특히, 상기 액정층(3) 중 투과부(T)에 해당하는 부분의 액정분자(310)들은 제1 배향막(11)의 투과부(T)에 의해 액정분자의 장축 방향이 제1 편광판(12)의 편광축인 x축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하를 이루는 각도로 배향된다.
다음으로, 제2 표시판(200)을 보면, 제2 투명 기판(210) 외측에 제2 편광판(22)이 형성되어있으며, 제2 편광판(22)은 선형 편광판으로 편광축은 제1 편광판(12)의 편광축과 수직한 y축 방향이다.
제2 투명기판(210) 상부 중 투과부(T) 부분에는 투명막(260)이 형성되어 있다. 투명막(260)은 투명한 유기막으로 평탄하게 형성된다. 그러나 반드시 유기막에 한정되지는 않으며, 투명한 물질이기만 하면 사용가능 하고, 무기막이 사용될 수도 있다. 투명막(260)은 생략될 수 있다. 또한, 투명막(260)은 평탄하게 형성되어 화상표시부(C)의 차광부재(220)와 색필터(230)를 덮도록 형성될 수도 있다. 투명막(260)이 차광부재(220)와 색필터(230)를 덮도록 형성된 경우, 색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에 형성된 덮개막(overcoat)(250)은 생략될 수 있다.
덮개막(250) 위에는 제2 배향막(21)이 배치되어 있을 수 있다. 제2 배향막(21)은 앞서 설명한 투과부(T)의 제1 배향막(11)과 동일한 배향막이다. 배향막은 액정층(3)의 액정분자를 일정방향으로 배향하기 위한 것으로 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21) 중 적어도 하나만 있으면 족하다.
이하 도 3 및 도 5를 참고하여, 투과부(T)가 어떻게 구동되는지 설명한다. 도 3의 투과부(T)의 액정분자(320)와 그 상부, 하부에 위치한 제1 편광판(12), 제2 편광판(22)을 확대하여 개략적으로 나타낸 것이 도 5이다.
도 5를 보면 투과부(T)는 편광축이 x축 방향인 제1 편광판(12)과 편광축이 y축 방향인 제2 편광판(22), 그리고 그 사이에 제1 편광판(12)의 편광축인 x축과 45도(°)를 이루는 각도 방향으로 배향된 투과부(T)의 액정분자(320)들이 있다. 투과부(T)의 액정분자(320)들이 아무런 전압을 인가받지 않을 때, 백라이트로부터 나온 빛이 제1 편광판(12)에 의해 x축 방향으로 편광되면, 편광된 빛이 투과부(T)의 액정분자(320)들을 통과하면서 위상지연이 일어나게 된다. 위상 지연된 빛은 제2 편광판(22)의 편광축을 통과하며, 투과부(T)는 전압이 인가되지 않을 때 흰색을 표시한다. 이렇게 액정 양단에 전압을 걸어주지 않았을 때 흰색을 표현하는 것을 노말리 화이트 모드(Normally White Mode)라고 한다.
이때 투과부(T)의 액정층의 두께는 2.5 마이크로미터(㎛)이다. 파장이 555nm인 녹색빛을 기준으로, 장축- 단축의 크기가 0.109인 파시티브 액정분자(Positive Liquid Crystal)가 최대 투과율을 낼 수 있는 두께에 해당한다. 그러나 본 발명은 이에 한정 되지 않으며, 전압이 인가되지 않을 때 투과부(T)가 빛을 투과할 수 있는 범위에서 투과부(T)의 액정층의 두께는 얼마든지 변형될 수 있다. 바람직하게는 투과부(T)의 액정층의 두께는 3마이크로미터(㎛) 이상 4마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
투과부(T)에는 화소전극(191)과 공통전극(270)이 없기 때문에 투과부(T)의 액정분자(320)들은 화소전극(191)과 공통전극(270)이 생성하는 전기장의 영향을 직접적으로 받지 않는다. 따라서 화상표시부(C)의 액정층에 전압이 인가될 때에도 투과부(T)의 액정층에는 직접적으로 전압이 인가되지 않고, 노말리 화이트 모드를 유지한다.
이하, 앞서 설명한 도 1 내지 도 5에 도시된 일실시예에서 변형가능한 또 다른 실시예들을 설명한다. 구성이 동일한 부분의 설명은 생략한다.
앞서 설명한 도 1 내지 도 5에 도시된 일실시예에서는 제1 편광판(12)의 편광축은 x축이며, 제2 편광판(22)의 편광축은 y축이고, 화상표시부(C)의 액정분자(310)들은 장축을 기준으로 제2 편광판(22)의 편광축과 0도(°)를 이루는 방향으로 배향되고, 투과부(T)의 액정분자(320)들은 장축을 기준으로 제1 편광판(12)의 편광축과 45도(°)를 이루는 방향으로 배향된다.
그러나 본 발명의 또 다른 실시예에의 경우 화상표시부(C)의 액정분자(310)들은 장축을 기준으로 제2 편광판(22)이 아닌 제1 편광판(12)의 편광축과 0도(°)를 이루는 방향으로 배향될 수 있다. 화상표시부(C)의 액정분자(310)들은 편광축이 서로 수직한 제1 편광판(12)과 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광판의 편광축과 평행하기만 하면, 빛이 통과되지 못하여 노말리 블랙 모드를 이루기 때문이다. 마찬가지로 제1 편광판(12) 또는 제2 편광판(22)의 편광축과 정확히 0도(°)뿐만 아니라 -5도(°) 이상 5도(°) 이하를 이루는 범위 내에서 배향될 수도 있다. 상기 범위 내에서도 빛이 거의 통과되지 못하여 노말리 블랙 모드를 이루기 때문이다.
또한, 투과부(T)의 액정분자(320)들 역시 장축을 기준으로 제1 편광판(12)이 아닌 제2 편광판(22)의 편광축과 45도(°)를 이루는 방향으로 배향될 수 있다. 투과부(T)의 액정분자(320)들은 편광축이 서로 수직한 제1 편광판(12)과 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광판의 편광축과 45도(°)를 이루기만 하면, 빛이 통과되어 노말리 화이트 모드를 이루기 때문이다. 마찬가지로 제1 편광판(12) 또는 제2 편광판(22)의 편광축과 정확히 45도(°)뿐만 아니라 40도(°) 이상 50도(°) 이하를 이루는 범위 내에서 배향될 수도 있다. 상기 범위 내에서도 빛이 거의 통과하여 노말리 화이트 모드를 이루기 때문이다.
또한 앞서 설명한 도 1 내지 도 5에 도시된 일실시예와는 달리 제1 편광판(12)의 편광축이 y축 방향이고 제2 편광판(22)의 편광축이 x축 방향일 수 있다. 이 경우에도 화상표시부(C)의 액정분자(310)들은 제1 편광판(12) 또는 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광판의 편광축과 0도(°)를 이루면 되고, 투과부(T)의 액정분자(320)들은 제1 편광판(12) 또는 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광판의 편광축과 45도(°)를 이루면 된다. 마찬가지로 나아가 정확히 0도(°)뿐만 아니라 -5도(°) 이상 5도(°)이하, 정확히 45도(°)뿐만 아니라 40도(°) 이상 50도(°)이하의 각도를 이룰 수 있다.
앞서 설명한 도 1 내지 도 5에 도시된 일실시예에서는 액정층(3)에 파시티브 액정분자(Positive Liquid Crystal)를 사용하였으나 이와 달리 또 다른 실시예에서는 네거티브 액정분자(Negative Liquid Cryatal)를 사용할 수도 있다. 이 경우 에도 파시티브 액정분자(Positive Liquid Crystal)인 경우와 마찬가지로 화상표시부(C)의 액정분자(310)들은 노말리 블랙 모드를 구현하기 위해서 장축을 기준으로 제2 편광판(22) 또는 제1 편광판(12)의 편광축과 0도(°)를 이루는 방향으로 배향된다. 화상표시부(C)의 액정분자(310)들은 편광축이 서로 수직한 제1 편광판(12)과 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광판의 편광축과 평행하기만 하면, 빛이 통과되지 못하여 노말리 블랙 모드를 이루기 때문이다. 나아가 제1 편광판(12) 또는 제2 편광판(22)의 편광축과 정확히 0도(°)뿐만 아니라 -5도(°) 이상 5도(°) 이하를 이루는 범위 내에서 배향될 수 있다. 상기 범위 내에서도 빛이 거의 통과되지 못하여 노말리 블랙 모드를 이루기 때문이다. 투과부(T)의 액정분자(320)들도 파시티브 액정분자(Positive Liquid Crystal)인 경우와 마찬가지로 장축을 기준으로 제1 편광판(12) 또는 제2 편광판(22)의 편광축과 45도(°)를 이루는 방향으로 배향될 수 있다. 투과부(T)의 액정분자(320)들은 편광축이 서로 수직한 제1 편광판(12)과 제2 편광판(22) 중 어느 하나의 편광판의 편광축과 45도(°)를 이루기만 하면, 빛이 통과되어 노말리 화이트 모드를 이루기 때문이다. 나아가 제1 편광판(12) 또는 제2 편광판(22)의 편광축과 정확히 45도(°)뿐만 아니라 40도(°) 이상 50도(°) 이하를 이루는 범위 내에서 배향될 수 있다. 상기 범위 내에서도 빛이 거의 통과하여 노말리 화이트 모드를 이루기 때문이다.
앞서 설명한 도 1 내지 도 5에 도시된 일실시예에서는 공통전극(270)이 화상표시부(C)에만 형성되어있고 투과부(T)에는 형성되어있지 않는다. 그러나 본 발명의 또 다른 실시예에서는 투과부(T)에도 공통전극(270)이 형성될 수 있으며, 또는 제1 투명기판(110) 상에 통판으로 형성된 공통전극(270)에 투과부(T)에만 개구부가 형성될 수도 있다.
앞서 설명한 도 1 내지 도 5에 도시된 일실시예에서는 화상표시부(C)가 노말리 블랙 모드이나, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 화상표시부(C)가 노말리 블랙 모드가 아닐 수 있다. 화상표시부(C)의 액정분자(310)들은 장축을 기준으로 제2 편광판(22) 또는 제1 편광판(12)의 편광축과 어떤 각도로도 배향될 수 있다.
앞서 설명한 도 1 내지 도 5에 도시된 일실시예에서는 화상표시부(C)가 홀수 행을 따라 연장되어 배열되어있고, 투과부(T)가 짝수 행을 따라 연장되어 배열되어있다. 그러나 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 화상표시부(C)가 짝수 행을 따라 연장되어 배열되어있고, 투과부(T)가 홀수 행을 따라 연장되어 배열되어있을 수 있다. 또한, 화상표시부(C)가 홀수 열을 따라 연장되어 배열되어있고, 투과부(T)가 짝수 열을 따라 연장되어 배열되어있을 수도 있으며, 화상표시부(C)가 짝수 열을 따라 연장되어 배열되어있고, 투과부(T)가 홀수 열을 따라 연장되어 배열되어있을 수도 있다. 나아가 투과부(T)는 하나의 행 전체에 하나로 형성되는 도 1과 달리, 화상표시부(C)에 포함되는 복수의 화소와 같이 하나의 행에 여러 개로 형성될 수도 있다. 이 경우 하나의 행을 기준으로 적색 화소, 투과부, 녹색 화소, 투과부, 청색 화소, 투과부의 순서로 번갈아 가며 모자이크 형태로 형성될 수 있다. 또는 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 투과부, 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 투과부와 같이 형성될 수도 있다. 이 밖에도 특허청구범위를 벗어나지 않는 범위에서 화상표시부(C)와 투과부(T)의 다양한 배치가 가능하다.
또한 본 발명의 일실시예에 의하면 화상표시부(c)의 넓이와 상기 투과부(T)의 넓이를 8:2 에서 5:5 사이 비율로 형성할 수 있다. 이 경우 투과부(T)의 투과율은 입사되는 광원의 5%에서 입사되는 광원의 20%까지 변경될 수 있다. 상기와 같은 투과부(T)를 가지는 액정표시장치는 비교예인 투과부(T)를 가지지 않는 액정표시장치에 비해 입사되는 광원의 5%에서 입사되는 광원의 20%까지 향상된 투과율을 가질 수 있다.
주변이 어두운 환경에서 본 액정표시장치를 사용할 때는, 전압이 인가되어 구동되고 있는 화상표시부(C)의 검은색을 표시하는 부분을 흰색으로 구동하여 투과율의 향상을 가져올 수 있다. 상기 입사되는 광원의 5%에서 입사되는 광원의 20%까지 변경되는 투과부(T)의 투과율에 더하여 구동에 따른 화상표시부(C)의 향상된 투과율을 합하면, 화상표시부(C)와 투과부(T)의 총 투과율을 입사되는 광원의 5%에서 입사되는 광원의 40%까지 향상시킬 수 있다.
이하 도 6 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 화상표시부와 투과부를 확대하여 나타낸 배치도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
먼저, 제1 표시판(100)에 제1 투명 기판(110)의 외측에 x축 방향으로편광된 제1 편광판(12)이 형성되어있으며, 제1 투명 기판(110) 위에는 게이트선(121) 및 게이트 전극(124), 게이트 절연막(140), 반도체(154), 저항성 접촉 부재(163, 165), 제3 보호막(180r), 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171), 드레인 전극(175), 제1 보호막(180n), 제2 보호막(180q), 화소 전극(191), 제1 배향막(11)이 차례로 적층되어 있다.
제2 표시판(200)에 제2 투명 기판(210)의 외측에 y축 방향으로 편광된 제2 편광판(22)이 형성되어있으며, 제2 투명기판(210) 위에는 색필터(230), 차광부재(220), 투명막(260), 덮개막(250), 공통전극(270), 제2 배향막(21)이 차례로 적층되어 있다.
제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)사이에는 액정층(3)이 형성되어 있다.
상기 제1 배향막(11) 및 제2 배향막(21)은 수평 배향막이며, 광반응 물질을 포함하여 광배향으로 형성된다.
제1 배향막(11)은 제1 편광판(12)의 편광축인 x축과 평행한 방향으로 편광된 빛을 조사하여 형성된다. 또한 제2 배향막(21)은 제2 편광판(22)의 편광축인 y축과 평행한 방향으로 편광된 빛을 조사하여 형성된다.
제1 배향막(11) 및 제2 배향막(21)의 사이에 주입된 액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지는 네마틱(nematic) 액정 물질을 포함한다. 액정층(3)의 액정 분자 중 제1 배향막(11)의 상부에 있는 액정분자는 그 장축 방향이 제1 편광판의 편광축에 평행하게 배향되어 있고, 제2 배향막(21)의 하부에 있는 액정분자는 그 장축 방향이 제2 편광판의 편광축에 평행하게 배향되어 있다. 또한 액정분자는 제1 배향막(11)에서 제2 배향막(21)에 이르기까지 나선상으로 90°비틀린 구조로 배향되어있다.
이하 도 7 및 도 8을 참고하여 상기 일실시예 따른 액정표시장치의 구동 효과를 설명한다. 도 8은 투과부(T)의 제1 편광판(12), 제2 편광판(22) 및 그 사이에 주입된 액정분자(320)을 확대하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8을 보면 편광축이 x축 방향인 제1 편광판(12)과 편광축이 y축 방향인 제2 편광판(22)이 있고, 그 사이에 투과부(T)의 액정분자(320)들이 있는데, 투과부(T)의 액정분자(320)들은 제1 편광판(12)의 편광축과 평행한 x축 방향에서부터 나선상으로 90° 비틀린 구조로 배향되어 제2 편광판(22)의 편광축과 평행한 y축 방향에 이르기까지 배향되어있다.
투과부(T)의 액정분자(320)들이 아무런 전압을 인가받지 않을 때, 백라이트로부터 나온 빛이 제1 편광판(12)에 의해 x축 방향으로 편광되고, 편광된 빛은 투과부(T)의 액정분자(320)의 배향방향에 따라 투과부(T)의 액정분자(320)들을 통과하며, 제2 편광판(22)의 편광축을 통과한다. 도 8의 화살표는 편광된 빛의 진행방향을 나타낸다. 따라서 전압이 인가되지 않을 때 투과부(T)는 흰색을 표시한다. 즉, 노말리 화이트 모드이다.
도 7의 실시예에 있어서 화상표시부(C)의 배향방향은 투과부(T)와 동일하다. 화상표시부(C)의 액정분자(310)들이 아무런 전압을 인가받지 않을 때, 백라이트로부터 나온 빛이 제1 편광판(12)에 의해 x축 방향으로 편광되고, 편광된 빛은 화상표시부(C)의 액정분자(310)의 배향방향에 따라 화상표시부(C)의 액정분자(310)들을 통과하며, 제2 편광판(22)의 편광축을 통과한다. 즉, 노말리 화이트 모드이다. 따라서 전압이 인가되지 않을 때 화상표시부(C)는 흰색을 표시한다. 그러나 전압이 인가되지 않는 투과부(T)와 달리 화상표시부(C)는 전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 전기장을 생성하여 두 전극(191, 270)사이에 위치하는 화상표시부(C)의 액정분자(310)들을 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전 시킴에 따라 구동된다.
본 발명은 도 7의 실시예에 한정되지 않으며, 화상표시부(C)는 전압이 인가되지 않을 때 빛을 투과하지 않도록 투과부(T)와 달리 노말리 블랙 모드로 배향될 수 있다. 즉, 제1 편광판(12)의 편광축 x축 방향이고, 제2 편광판(22)의 편광축 y축 방향일 때, 화상표시부(C)의 액정분자(310)들은 장축을 기준으로 z축 방향으로 배향될 수 있다.
또한 투과부(T)의 액정분자(320)들의 배향도 도 7의 실시예에 한정되지 않으며, 전압이 인가되지 않을 때 투과부(T)가 빛을 투과할 수 있는 범위에서 투과부(T)의 액정분자(320)들의 배향 방향이 변형될 수 있다. 예를 들어 제1 편광판(12)의 편광축을 y축으로한 다음 제1 배향막(11)의 바로 위에 있는 액정분자를 y축과 평행하게 배향하고, 제2 편광판(22)의 편광축을 x축으로한 다음 제2 배향막(21)의 바로 위에 있는 액정분자를 x축과 평행하게 배향하여, 제1 편광판(12)에서 제2 편광판(22)로 올라 갈수록 y축 방향에서부터 나선상으로 90°비틀린 구조로 x축과 평행한 방향에 이르기까지 배향될 수 있다.
이하 도 9 및 도 1 내지 도 5를 참조하여, 앞서 설명한 도 1 내지 도 5에 도시된 일실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 방법을 설명한다.
도 9는 도 1에 도시된 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 방법에 사용되는 마스크를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 실시예에 따른 액정표시장치는 먼저 제1 표시판(100)의 제1 투명 기판(110) 위에는 게이트선(121) 및 게이트 전극(124), 게이트 절연막(140), 반도체(154), 저항성 접촉 부재(163, 165), 제3 보호막(180r), 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171), 드레인 전극(175), 제1 보호막(180n), 제2 보호막(180q), 공통 전극(270), 제4 보호막(180z), 화소 전극(191), 제1 배향막(11)이 차례로 적층되어 형성된다. 배치에 대한 설명은 앞서 설명한 도 1 내지 도 3에 대한 설명과 동일하므로 생략한다.
상기 제1 배향막(11)은, 도 9의 광배향용 1차, 2차 Shadow Mask와 같은 패턴의 마스크를 사용하여 형성된다. 제1 배향막(11)은, 도 9의 광배향용 1차 Shadow Mask와 같이 화상표시부(C)에 해당하는 부분을 최대 개조로 하고 투과부(T)에 해당하는 부분을 최소 개조로 하는 패턴의 마스크를 제1 배향막(11) 상부에 두고, 후의 공정에서 부착할 제2 편광판(22)의 편광축인 y축과 0도(°)의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사하는 단계. 다음으로, 도 9의 광배향용 2차 Shadow Mask와 같이 화상표시부(C)에 해당하는 부분을 최소 개조로 하고 투과부(T)에 해당하는 부분을 최대 개조로 하는 패턴의 마스크를 사용하여, 후의 공정에서 부착할 제1 편광판(12)의 편광축인 x축과 45 도(°)의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사단계를 거쳐 형성된다.
또는 도 9의 광배향용 2차 Shadow Mask와 같이 화상표시부(C)에 해당하는 부분을 최소 개조로 하고 투과부(T)에 해당하는 부분을 최대 개조로 하는 패턴의 마스크를 사용하여, 후의 공정에서 부착할 제1 편광판(12)의 편광축인 x축과 45 도(°)의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사단계를 먼저 진행하고, 다음으로 도 9의 광배향용 1차 Shadow Mask와 같이 화상표시부(C)에 해당하는 부분을 최대 개조로 하고 투과부(T)에 해당하는 부분을 최소 개조로 하는 패턴의 마스크를 제1 배향막(11) 상부에 두고, 후의 공정에서 부착할 제2 편광판(22)의 편광축인 y축과 0도(°)의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사하는 단계를 진행하여 형성할 수도 있다.
제2 배향막(21)도 제1 배향막(11)과 동일한 방법으로 형성되며, 제2표시판(200)의 제2 투명기판(210) 상부에, 차광부재(220), 색필터(230), 투명막(260), 덮개막(250) 다음으로 제2 배향막(21)이 부착된다.
이렇게 형성된 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에는 밀봉재(도시하지 않음)가 형성되며, 액정층(3)이 주입된다. 액정으로는 파시티브 액정분자(Positive Liquid Cryatal)을 사용한다.
상기 액정층(3)의 액정분자(310, 320)들은 상기 배향막(11, 21)에 의해 초기 배향 각도가 결정된다. 화상표시부(C)의 액정분자(310)들은 제1 배향막(11)에 의해 액정분자(310)의 장축 방향이 후의 공정에서 부착할 제2 편광판(22)의 편광축인 y축과 0도(°)를 이루는 각도로 배향되며, 투과부(T)의 액정분자(320)들은 제2 배향막(21)에 의해 액정분자(320)의 장축 방향이 후의 공정에서 부착할 제1 편광판(12)의 편광축인 x축과 45도(°)를 이루는 각도로 배향된다.
마지막으로 제1 투명 기판(110)의 외측에 x축의 편광축을 가지는 제1 편광판(12)를 부착하며, 제2 투명기판(210)의 외측에 y축의 편광축을 가지는 제2 편광판(22)를 부착한다.
앞서 설명한 도 1 내지 도 5에 도시된 일실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 방법에서 변형 가능한 또 다른 제조방법 실시예를 설명한다.
상기 배향막(11, 21)을 형성하는 단계는 제2편광판(22)의 편광축과 0도(°)의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사하는 단계와 제1편광판(12)의 편광축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사하는 단계를 포함한다고 하였으나, 앞서 기재한 다양한 실시예에 따라 액정분자(310, 320)의 배향방향이 달라진 경우 배향방향에 맞게, 제1 편광판(12) 및 제2편광판(22)의 편광축 중 어느 하나의 편광축과 -5도(°) 이상 5도(°) 이하의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사하는 단계, 제1 편광판(12) 및 제2편광판(22)의 편광축 중 어느 하나의 편광축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사단계로 할 수 있다.
또한 최대개조와 최소개조 패턴이 행을 따라 번갈아가며 연장되어 있는 도 9의 마스크와 달리, 앞서 기재한 다양한 실시예에 따라 최대개조와 최소개조 패턴이 열을 따라 번갈아가며 연장되어있는 마스크를 사용할 수 있다. 또한 최대개조와 최소개조 패턴이 하나의 행을 기준으로 번갈아가며 반복되는 마스크를 사용할 수도 있다. 이 밖에도 특허청구범위를 벗어나지 않는 범위에서 가능한 화상표시부(C)와 투과부(T)의 다양한 배치에 따라 마스크 패턴을 변경할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면 상기 배향막(11, 21)은 러빙방법에 의해 형성될 수도 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
DA: 표시영역 PA: 비표시영역
C: 화상표시부 T: 투과부
11: 제1 배향막 12: 제1 편광판
21: 제2 배향막 22: 제2 편광판
100: 제1 표시판 110: 제1 투명기판
121: 게이트선 124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재 173: 소스전극
175: 드레인 전극 180n: 제1 보호막
180q: 제2 보호막 180r: 제3 보호막
180z: 제4 보호막 185: 접촉 구멍
191: 화소 전극 200: 제2 표시판
210: 제 2 투명 기판 220: 차광부재
230: 색필터 250: 덮개막
260: 투명막 270: 공통 전극
3: 액정층 310: 화상표시부(C)의 액정분자
320: 투과부(T)의 액정분자

Claims (17)

  1. 화상표시부와 투과부를 가지는 제1 투명 기판;
    상기 제1 투명 기판과 대향하는 제2 투명 기판;
    상기 제1 투명 기판과 상기 제2 투명 기판 사이에 형성되는 액정층;
    상기 제1 투명 기판의 일측면에 부착되는 제1 편광판; 및
    상기 제2 투명 기판의 일측면에 부착되는 제2 편광판;
    을 포함하며,
    상기 투과부는 노말리 화이트 모드(Normally White Mode)인 액정표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액정표시장치는 공통전극을 더 포함하며, 상기 공통전극은 상기 투과부에서는 개구부를 가지는 액정표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판은 선형 편광판으로 서로 직교하는 방향의 편광축을 가지며,
    상기 액정층 중 상기 투과부의 액정분자는 상기 일 편광축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하의 각도로 배향되어있는 액정표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 화상표시부는 노말리 블랙 모드(Normally Black Mode)인 액정표시장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 액정층에 있어 상기 화상표시부와 상기 투과부 모두 동일한 액정분자를 가지며, 그 배향방향만 달리한 액정표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판의 편광축은 서로 직교하며,
    상기 액정층 중 상기 투과부의 액정분자는 상기 일 편광축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하의 각도로 배향되어있고,
    상기 액정층 중 상기 화상표시부의 액정분자는 상기 일 편광축과 -5도(°) 이상 5도(°) 이하의 각도로 배향되어있는 액정표시장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 화상표시부는,
    상기 제1 투명 기판의 내측에 형성된 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터 상에 형성된 화소전극; 및
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판 중 어느 하나의 내측에 형성된 색필터;
    를 포함하는 액정표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공통전극은 상기 투과부에서는 개구부를 가지는 액정표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공통전극과 상기 화소전극은 절연막을 사이에 두고 중첩하는 액정표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 투과부는 투명막을 더 포함하는 액정표시장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 화상표시부의 넓이와 상기 투과부의 넓이를 5:5 에서 8:2 사이 비율로 형성하는 액정표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 투과부의 투과율은 입사되는 광원의 5%이상 20%이하로 하는 액정표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 공통전극과 상기 화소전극 간의 전계가 인가될 때, 상기 화상표시부의 구동을 통하여 상기 화상표시부와 상기 투과부의 총 투과율을 입사되는 광원의 5%에서 40%까지 향상시키는 액정표시장치.
  14. 제6 항에 있어서,
    상기 액정층 중 상기 투과부의 액정층의 두께는 3마이크로미터(㎛) 이상 4마이크로미터(㎛) 이하로 하는 액정표시장치.
  15. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 편광판과 상기 제2 편광판은 선형 편광판으로 서로 직교하는 방향의 편광축을 가지며,
    상기 액정층 중 투과부의 액정분자는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic, TN)모드로 배향되어있는 액정표시장치.
  16. 화상표시부와 투과부를 가지는 제1 투명 기판의 내측에 배향막을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 투명 기판 및 상기 제1 투명 기판과 대향하는 제2 투명 기판 각각의 일측면에 평관축이 서로 직교하는 편광판을 부착하는 단계;를 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    상기 배향막을 형성하는 단계는, 상기 배향막 중 화상표시부를 최대 개조로 하고 투과부를 최소 개조로 하는 마스크를 상부에 두고 상기 일 편광축과 -5도(°) 이상 5도(°) 이하의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사하는 단계와, 상기 배향막 중 화상표시부를 최소 개조로 하고 투과부를 최대 개조로 하는 마스크를 상부에 두고 상기 일 편광축과 40도(°) 이상 50도(°) 이하의 각도를 이루는 방향으로 편광된 빛을 조사하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 배향막을 형성하는 단계와 동일한 방법으로, 상기 제2 투명 기판의 내측에 배향막을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
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