KR0185052B1 - 시야각이 확장된 tft-lcd - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시야각을 확장하기 위해 하나의 화소에 프리틸트 각도가 각각 다른 이중 배향막을 형성하여 러빙을 실시한 시야각이 확장된 TFT-LCD에 관한 것이다.
본 발명은 칼라 필터 기판과 이에 대향하는 TFT 기판에 형성된 배향막을 이중 배향막으로 하고, 상부의 배향막을 일정폭을 가지며 대각선 방향으로 형성되도록 식각하여 상기 칼라 필터 기판과 TFT 기판을 대향시킴으로써 발생된 액정의 틸트 정도가 다른 영역을 관측자가 바라볼 때, 그 영역의 평균적인 광학 특성을 인식하기 때문에 좌우 및 상하 각도에서 휘도 반전 등의 현상이 없는 넓은 시야각을 갖는 TFT-LCD를 실현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 액정의 방향이 반대가 되도록 함으로써 발생되었던 디스클리네이션을 감소시킬 수 있어 화소와 화소 사이에서 누설되는 누설광을 차단하는 블랙 매트릭스의 폭을 축소시킬 수 있어 개구율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

시야각이 확장된 TFT-LCD
제1도 (a) 및 (b)는 종래 기술에 따른 TFT-LCD의 배향막들을 형성하는 공정을 나타낸 단면 공정도.
제2도는 종래 기술에 따른 TFT-LCD의 상,하 기판에 러빙 방향이 각각 다른 배향막이 형성된 하나의 화소 구조를 나타낸 사시도.
제3도는 제2도를 우측에서 바라볼 때, 배향막에 의해 형성된 액정의 배향 방향을 나타낸 우측면도.
제4도는 제2도의 A-A선을 따라 절단한 후 우측에서 바라볼 때, 배향막에 의해 형성된 액정의 배향방향을 나타낸 우측면도.
제5도는 제2도를 정면에서 바라볼 때, 배향막에 의해 형성된 액정의 배향 방향을 나타낸 정면도.
제6도 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 시야각이 확장된 TFT-LCD의 배향막들을 형성하는 공정을 나타낸 공정도.
제7도는 본 발명에 따른 시야각이 확장된 TFT-LCD의 상,하 기판에 각각 러빙방향이 다르게 형성된 배향막의 구조를 나타낸 단면도.
제8도는 제7도의 B-B선을 따라 절단한 후 정면에서 바라본 경우 액정의 배향 방향을 나타낸 정면도.
제9도는 제7도의 C-C선을 따라 절단한 후 우측에서 바라본 경우 액정의 배향 방향을 나타낸 우측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 투광성 기판 2 : 제1배향막
3 : 제2배향막 4 : 러빙 롤러(rubbing roller)
5 : 칼라 필터 기판 6 : TFT 기판
7,9 : 프리틸트 각도가 큰 영역 8,10 : 프리틸트 각도가 작은 영역
11 ; 제1배향영역 12 : 제2배향영역
13 : 제3배향영역 14 : 제4배향영역
본 발명은 TFT-LCD에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시야각을 확장하기 위해 하나의 화소에 프리틸트 각도가 각각 다른 이중 배향막을 형성하여 러빙을 실시한 시야각이 확장된 TFT-LCD에 관한 것이다.
최근 TFT-LCD의 제조 기술이 TFT-LCD의 패널을 정면에서 볼 때의 콘트라스트(Contrast)가 CRT(Cathode Ray Tube)의 것과 필적할 정도로 진전되었지만, TFT-LCD의 패널을 측면 또는 상하에서 볼 때의 콘트라스트가 각도에 따라 크게 달라지는 시야각 의존성이 여전히 개선되지 못하고 있다.
종래의 DDTN 방식을 이용한 TFT-LCD의 제조방법을 제1도(a) 및 (b)를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
제1도(a)를 참조하면, 투광성 기판(1)상에 UV 경화성 폴리이미드인 제1배향막(2)을 도포하고 UV 조사 공정을 실시한 후, 상기 제1배향막(2)보다 프리틸트 각도가 큰 제2배향막(3)을 도포하고, 각각 하나의 화소에 해당하는 영역으로서 분할한 이후에, 하나의 화소 절반에 해당하는 제2배향막(3)을 통상적인 사진 식각 공정을 실시하여 식각하여 각각의화소에 제1배향막(2)과 제2배향막(3)의 패턴을 형성한다.
이어서, 제1도(b)에 도시된 바와 같이, 러빙 롤러(4)를 이용하여 상기 제1배향막(2)과 제2배향막(3)의 패턴을 러빙하면, 제2배향막(3)은 프리틸트 각도가 큰 영역이 되고, 제1배향막(2)은 프리틸트 각도가 작은 영역이 된다.
다음에, 프리틸트 각도가 다른 영역이 형성된 투광성 기판(1)을 TFT 기판으로 하고, 이에 대향하여 칼라 필터 기판을 설치하여 그 사이에 액정을 주입한 후 액정 주입구(미도시)를 봉지하면 TFT-LCD가 완성된다.
제2도는 상기와 같은 방법에 의해 제조된 DDTN 방식의 TFT-LCD의 하나의 화소 구조를 나타낸 것으로, 상부 칼라 필터 기판(5)에는 프리틸트 각도가 큰 영역(7)인 제2배향막(3)과, 프리틸트 각도가 작은 영역(8)인 제1배향막(2)이 형성되어 있고, 이에 대향하는 TFT 기판(6)에는 프리틸트 각도가 큰 영역(7)인 제2배향막(3)과, 프리틸트 각도가 작은 영역(8)인 제1배향막(2)이 형성되어 있으며, 액정이 상기 기판들 사이에 채워진 상태이다.
여기서, 칼라 필터 기판(5)의 제1,2배향막(2)(3)은 각각 이에 대향하는 TFT 기판(6)의 제1,2배향막(2)(3)과 상호 엇갈리도록 배치되었다.
상기와 같이 구성된 TFT-LCD의 하나인 화소에 있어서, 액정의 배향 방향을 살펴보면 다음과 같다.
제3도는 제2도를 우측에서 바라본 우측면도이고, 제4도는 제2도의 A-A선을 따라 절단한 후 우측에서 바라본 우측면도이다.
먼저, 제3도를 살펴보면, 상부 칼라 필터 기판에는 프리틸트 각도가 큰 영역(7)인 제2배향막(3)이 형성되어 있고, 하부 TFT 기판(1)에는 프리틸트 각도가 작은 영역(10)인 제1배향막(2)이 형성되어 있으며, 그 사이에는 액정이 채워져 있다.
상기 액정은 프리틸트 각도가 큰 영역(7)인 칼라 필터 기판의 지배를 받아 중심에서 TFT 기판을 향하도록 배향되었다.
제4도를 살펴보면, 상부 칼라 필터 기판에는 프리틸트 각도가 작은 영역(8)인 제1배향막(2)이 형성되어 있고, 하부 TFT 기판(5)에는 프리틸트 각도가 큰 영역(9)인 제2배향막(3)이 형성되어 있으며, 그 사이에 액정이 채워져 있다.
이 경우, 액정은 프리틸트 각도가 큰 영역(9)인 TFT 기판의 지배를 받아 중심에서 칼라 필터 기판을 향하도록 배향되었다.
상기 제3도와 제4도에서 살펴본 바와 같이, 각각 프리틸트 각도가 큰 영역이 형성된 칼라 필터 기판과 TFT 기판의 지배를 받아 화소 내에서 액정은 서로 반대로 배향되었다.
또한, 제2도를 정면에서 바라본 제5도를 참조하여 액정의 배향 방향을 살펴보면 다음과 같다.
상부 칼라 필터 기판(5) 우측에는 프리틸트 각도가 큰 영역(7)인 제2배향막(3)이 형성되었고, 좌측에는 프리틸트 각도가 작은 영역(8)인 제1배향막(2)이 형성되었다.
반면, 이에 대향하는 TFT 기판(6)에는 각각 상기 칼라 필터 기판(5)의 제1,2배향막(2)(3)과 대향하여 상호 엇갈리도록 제1,2배향막(2)(3)이 형성되었다.
이와 같이 형성된 상기 기판들 사이에 주입된 액정의 배향 방향은 하나의 화소 중앙에서 서로 반대 방향이 되도록 배향되었다.
상기 제3도와 제4도 및 제5도에서 살펴본 바와 같이, 각각 프리틸트 각도가 다르게 형성된 투광성 기판들 사이에 채워진 액정의 배향 방향은 하나의 화소 내에서 서로 반대 방향을 이룬다.
따라서, 관측자가 하나의 화소를 바라 볼 때, 액정의 방향이 반대인 두 영역의 평균적 광학 특성을 인식하기 때문에 휘도 반전 등이 없는 넓은 시야각의 패널이 실현할 수 있었다.
그러나, 하나의 화소의 절반이 분할되어 프리틸트 각도가 큰 영역과 프리틸트 각도가 작은 영역이 형성된 투광성 기판을 각각 칼라 필터 기판과 이에 대향하는 TFT 기판으로 하여 상기 프리틸트 각도가 다른 영역이 각각 상호 엇갈리도록 형성함으로써 TFT-LCD의 좌우 시야각을 확장할 수 있었으나, 상,하 각도에서 그레이 인버젼(Gray Inversion) 현상이 발생되어 상하 시야각이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 프리틸트 각도가 다른 화소의 분할 경계선에서 액정의 배향 방향이 반대 방향을 됨으로써 상기 경계선에서 원하지 않는 광이 누설되어 화상 표시에 악영향을 미치는 디스클리네이션(Disclination)이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 좌우 시야각 및 상하 시야각을 개선하고, 화상 표시에 악영향을 미치는 디스클리네이션을 감소시켜 향상시킨 시야각이 확장된 TFT-LCD를 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 시야각이 확장된 TFT-LCD는 배향막이 형성된 투광성 기판을 각각 칼라 필터 기판과 상기 칼라 필터 기판에 대향하는 TFT 기판으로 하고 그 사이에 액정이 주입된 TFT-LCD에 있어서, 상기 투광성 기판 상에 형성된 배향막은 제1배향막과 상기 제1배향막의 상부에 형성된 제2배향막으로 구성되고, 상기 제2배향막은 일정 폭을 가지며 대각선 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 시야각이 확장된 TFT-LCD를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 시야각이 확장된 TFT-LCD의 제조 방법을 제6도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제6(a)도를 참조하면, 투광성 기판(1)상에 UV경화성 폴리이미드인 제1배향막(2)을 도포하고 UV 조사 공정을 실시한 후, 상기 제1배향막보다 프리틸트 각도가 훨씬 크고 식각 공정에서만 제거되는 제2배향막(3)을 도포하고, 각각 하나의 화소에 해당하는 영역으로 분할한 이후에 통상적인 사진 식각 공정을 통해 제2배향막(3)이 일정 폭을 가지며 대각선 방향으로 형성되도록 식각한다. 이어서, 제6(b)도를 참조하면, 상기 제1배향막(2)과 제2배향막(3)의 경계선에 평행하게 러빙 롤러(4)를 위치시켜 러빙을 실시하면, 제2배향막(3)은 프리틸트 각도가 큰 영역이 되고, 제1배향막(2)은 프리틸트 각도가 작은 영역이 된다.
다음에, 상기와 같이 프리틸트 각도가 큰 영역인 제2배향막(3)이 대각선 방향으로 형성된 투광성 기판(1)을 칼라 필터 기판과 TFT 기판으로 하여 그 사이에 액정을 주입한 후 액정 주입구(미도시)를 봉지하면 TFT-LCD가 완성된다.
제7도는 상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 시야각이 확장된 TFT-LCD의 하나인 화소 구조를 나타낸 것으로, 상부 칼라 필터 기판(5)에는 프리틸트 각도가 큰 영역(7)인 제2배향막(3)이 우측 전면에서 좌측 후면으로 대각선 방향으로 형성되어 있고, 그 이외의 영역에는 프리틸트 각도가 작은 영역(8)인 제1배향막(2)이 형성되어 있으며, 상기 제2배향막(3)은 우측 전면에서 좌측 후면으로 대각선 방향 러빙이 실시되어 있다.
반면, 이에 대향하는 TFT 기판(6)은 프리틸트 각도가 큰 영역(9)인 제2배향막(3)이 우측 후면에서 좌측 전면으로 대각선 방향으로 형성되어 있고, 그 이외의 영역에는 프리틸트 각도가 작은 영역(10)인 제1배향막(2)이 형성되어 있으며, 상기 제2배향막(3)은 우측 후면에서 좌측 전면으로 대각선 방향 러빙이 실시되어 있다.
여기서, 상기 칼라 필터 기판(5)의 제2배향막(3)은 상기 TFT 기판(6)의 제2배향막(3)과 엇갈리도록 대향되어 있으며, 상기 투광성 기판들 사이에는 액정을 일정 방향으로 꼬이도록 하는 도펀트가 첨가된 액정이 채워진 상태이다.
상기와 같이 구성된 화소의 액정 배향 방향을 첨부된 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
제8도는 제7도의 한 화소를 B-B선을 따라 절단한 후 정면에서 바라본 정면도이고, 제9도는 C-C선을 따라 절단한 후 우측에서 바라본 우측면도이다.
먼저, 제8도를 참조하면, 화소의 중앙에는 프리틸트 각도가 큰 영역(7)(9)인 제2배향막(3)이 상호 대향되어 있고, 그 사이에는 투광성 기판의 우측 상부와 우측 하부에서 액정층의 좌측 중심으로 틸트되어 있는 액정이 채워진 제2배향영역(12)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제2배향영역(12)의 좌측과 우측에는 프리틸트 각도가 작은 영역(8)(10)인 제2배향막(3)이 상호 대향되어 있고, 그 사이에는 투광성 기판(1)의 우측 상부와 우측 하부에서 액정층의 좌측 중심으로 틸트되어 있는 액정이 채워진 제1배향영역(11)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 제2배향영역(12)의 액정 틸트 각도는 프리틸트 각도의 차이에 의해 상기 제1배향영역(11)의 액정 틸트 각도보다 큰 각도로 틸트되어 있다.
제9도를 참조하면, 화소의 중앙에는 프리틸트 각도가 작은 영역(8)(10)인 제1배향막(2)이 상호 대향되어 있고, 그 사이에는 투광성 기판의 좌측 상부와 우측 하부에서 액정층의 중심을 향하도록 틸트되어 있는 액정이 채워진 제1배향영역(11)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제1배향영역(11)의 좌측에는 프리틸트 각도가 큰 영역(7)인 제2배향막(3)이 상부 칼라 필터 기판(5)에 형성되어 있고, 이에 대향하여 프리틸트 각도가 작은 영역(10)인 제1배향막(2)이 TFT 기판(6)에 형성되어 있으며, 그 사이에는 프리틸트 각도가 큰 영역(7)인 제2배향막(3)이 형성된 칼라 필터 기판(5)의 지배를 받아 칼라 필터 기판(5)의 좌측을 시점으로 하고 TFT 기판(6)의 좌측을 종점으로 하여 액정층의 중심에서 하부의 TFT 기판(6)을 향하도록 틸트되어 액정이 채워진 제3배향영역(13)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 제1배향영역(11)의 우측에는 프리틸트 각도가 작은 영역(8)인 제1배향막(2)이 상부 칼라 필터 기판(5)에 형성되어 있고, 이에 대향하여 프리틸트 각도가 큰 영역(9)인 제2배향막(3)이 TFT 기판(6)에 형성되어 있으며, 그 사이에는 프리틸트 각도가 큰 영역(9)인 제2배향막(3)이 형성된 TFT 기판(6)의 지배를 받아 TFT 기판(6)의 우측을 시점으로 하고 칼라 필터 기판(5)의 우측을 중심으로 하여 액정층의 중심에서 상부 칼라 필터 기판(5)을 향하도록 틸트되어 있는 액정이 채워진 제4배향영역(14)이 형성되어 있다.
상기와 같이 칼라 필터 기판(5)과 TFT 기판(6) 사이에 액정이 주입된 경우, 액정층의 중심을 기점으로 각각의 액정 배향 방향을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1배향영역(11)과 제3배향영역(13) 경계의 상부 액정을 살펴보면, 각각의 영역에서 액정은 각각 좌측 상부에서 액정층의 중심으로 틸트되어 있고, 제3배향영역(13)의 액정은 상기 제1배향영역(11)의 액정보다 큰 각도로 틸트되어 있다.
이어서, 제1배향영역(11)과 제3배향영역(13) 경계의 하부 액정을 살펴보면, 상기 제1배향영역(11)의 액정은 우측 하부에서 액정층의 중심으로 틸트되어 있고, 상기 제3배향영역(13)의 액정은 액정층의 중심에서 좌측 하부로 틸트되어 있으며, 상기 액정의 틸트 방향을 서로 반대 방향으로 되어 있다.
계속해서, 제1배향영역(11)과 제4배향영역(14) 경계의 상부 액정을 살펴보면, 상기 제1배향영역(11)의 액정은 좌측 상부에서 액정층의 중심으로 틸트되어 있고, 상기 제4배향영역(14)의 액정은 액정층의 중심에서 우측 상부로 틸트되어 있으며, 상기 액정의 틸트 방향은 서로 반대 방향으로 되어 있다.
이어서, 제1배향영역(11)과 제4배향영역(14) 경계의 하부 액정을 살펴보면, 각각의 액정에서 액정은 각각 우측 하부에서 액정층의 중심으로 틸트되어 있고, 제4배향영역(14)의 액정은 상기 제1배향영역(11)의 액정보다 큰 각도로 틸트되어 있다.
상기 제8도에서 살펴본 바와 같이, 제1배향영역(11)과 제2배향영역(12)의 경계에서 프리틸트 각도에 의해 액정의 틸트 각도의 차이가 발생되어 관측자가 하나의 화소를 바라볼 때, 상기 액정의 틸트 각도 차이가 발생된 영역의 평균적 광학 특성을 인식하기 때문에 좌우 시야각을 확장할 수 있다.
또한, 제9도에서 살펴본 바와 같이, 제1배향영역(11)과 제3배향영역(13)의 경계의 하부와 제1배향영역(11)과 제4배향영역(14) 경계의 상부에서 액정의 방향이 서로 반대로 틸트되어 있고, 각각의 상부와 하부에는 프리틸트 각도가 달라 액정의 틸트 각도 차이가 발생되어 관측자는 상기 영역의 평균적 광학 특성을 인식하기 때문에 상하 시야각을 확장할 수 있다.
한편, 상기와 같이 액정의 방향이 반대로 틸트됨에 따라 상기 경계선에서 누설되는 원하지 않는 누설광은 액정층의 1/2부분에서만 발생함으로 종래의 DDTN 방식의 TFT-LCD와 비교하면, 누설광의 세기는 폭이 반감되어 디스클리네이션 차단 블랙 매트릭스이 폭을 대폭 줄일 수 있어 개구율의 향상 및 화질의 향상을 가져온다.
상기에서는 칼라 필터 기판의 러빙 방향을 기준으로 이에 대향하는 TFT 기판의 러빙 시점이 우측에 위치하도록 상기 투광성 기판들을 대향시킨 우선식 러빙 방식으로 되어 있고, 그 사이에는 좌선식 액정이 채워진 경우에 대하여 상술하였지만, 우선식 러빙 방식 이외의 다른 러빙 방식으로 칼라 필터 기판과 TFT 기판을 대향시키고, 그 사이에 액정을 일정 방향으로 꼬이도록 하는 도펀트가 첨가된 액정을 주입한 경우에 있어서도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 액정의 틸트 정도가 다른 영역을 관측자가 바라볼 때, 그 영역의 평균적인 광학 특성을 인식하기 때문에 좌우 및 상하 각도에서 휘도 반전 등의 현상이 없는 넓은 시야각을 갖는 TFT-LCD을 실현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 액정의 방향이 반대가 되도록 함으로써 발생되었던 디스클리네이션을 감소시킬 수 있어 화소와 화소 사이에서 누설되는 누설광을 차단하는 블랙 메트릭스의 폭을 축소시킬 수 있어 개구율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 배향막이 형성된 투광성 기판을 각각 칼라 필터 기판과 상기 칼라 필터 기판에 대향하는 TFT 기판으로 하고, 상기 칼라 필터 기판과 상기 TFT 기판 사이에 액정이 주입된 TFT-LCD에 있어서, 상기 각각의 투광성 기판 상에 형성된 상기 배향막은 제1배향막과, 상기 제1배향막의 상부에 형성된 제2배향막으로 구성되고, 상기 제2배향막은 일정폭을 가지며, 상기 제1배향막에 대하여 대각선 방향으로 형성되어, 단위 화소영역을 삼분할 배향하는 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 TFT-LCD.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정은 나선형 도펀트가 첨가된 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 TFT-LCD.
  3. 제2항에 있어서, 상기 도펀트가 우선식 도펀트인 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 TFT-LCD.
  4. 제2항에 있어서, 상기 도펀트가 좌선식 도펀트인 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 TFT-LCD.
  5. 제2항에 있어서, 상기 TFT 기판의 상기 제2배향막은 제1대각선 방향으로 형성되고, 상기 칼라 필터 기판의 상기 제2배향막은 상기 제1대각선 방향과 엇갈린 제2대각선 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 TFT-LCD.
  6. 제5항에 있어서, 상기 TFT 기판의 상기 제2배향막의 러빙방향이 제1대각선 방향인 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 TFT-LCD.
  7. 제5항에 있어서, 상기 칼라 필터 기판의 상기 제2배향막의 러빙방향이 제2대각선 방향인 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 TFT-LCD.
  8. 투광성 기판상에 UV 경화성 폴리이미드인 제1배향막을 도포하는 단계와, 상기 제1배향막에 UV를 조사하는 UV 조사 단계와, 상기 UV 조사된 제1배향막 상부에 상기 제1배향막과 프리틸트 각도가 다른 제2배향막을 도포하는 단계와, 각각 하나의 화소에 해당하는 영역에 대하여 상기 제2배향막이 일정폭을 가지며 대각선 방향으로 형성되도록 식각하는 단계와, 상기 식각된 제2배향막과 상기 제1배향막을 러빙하는 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 TFT-LCD.
  9. 제8항에 있어서, 상기 러빙의 방향이 대각선 방향인 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 TFT-LCD.
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