KR100306800B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 러빙 공정을 배제하면서도 멀티 도메인을 형성하여 컬러 쉬프트를 제거하는 액정 표시 장치 및 그 제조방법을 개시한다.

개시된 본 발명은, 상 하부 기판은 액정을 사이에 두고 대향 배치된다. 상부 기판과 액정 사이 및 하부 기판과 액정 사이에 각각 수직 배향막이 개재된다. 하부 기판 상부에는 액티브 매트릭스 형태로 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인이 배열되어, 단위 화소 공간을 한정한다. 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부분에 박막 트랜지스터가 형성된다. 단위 화소 공간에는 사각틀 형상의 제 1 전극과, 게이트 버스 라인과 평행하면서, 상기 제 1 전극의 내부를 분할하는 적어도 하나 이상의 제 2 전극을 포함하는 카운터 전극이 형성된다. 박막 트랜지스터 턴온시 카운터 전극과 전계를 형성하며, 데이터 버스 라인 방향으로 제 1 전극 내부를 분할하는 제 1 브렌치와, 상기 제 1 브렌치와 교차되면서, 상기 제 1 전극 중 게이트 버스 라인과 평행하는 부분과 제 2 전극 사이에 배치되는 제 2 브렌치를 포함하는 화소 전극을 형성한다. 그리고, 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인간 및 카운터 전극과 화소 전극간에는 게이트 절연막이 형성된다. 여기서, 카운터 전극의 제 1 전극의 내부는 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 브렌치에 의하여 한 방향을 취하는 전계 형성 공간이 한정된다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조방법

본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display device,이하 LCD라 칭함) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 러빙 공정없이도 멀티 도메인을 형성하여, 컬러 쉬프트를 제거할 수 있는 LCD 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 IPS-LCD는 TN(twist nematic)-LCD의 좁은 시야각 특성을 개선하기 위하여 제안된 구조로서, 상판에 형성되었던 상대 전극을 화소 전극이 형성되는 하판에 형성하는 구조이다.

종래에는 이러한 IPS-LCD에서 보는 방향에 따라 색상이 발현되는 컬러 쉬프트를 제거하고자, 하나의 단위셀 공간에 "X"자 형태의 전계를 형성하는 기술이 본 출원인에 의하여 특허 출원번호 97-65588 호로 출원된 바 있다.

이를 도면을 참조하여 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 기판(10) 상부에는 게이트 버스 라인(11)과 데이터 버스 라인(12)이 서로 직교되도록 격자 형태로 배열되어, 단위 화소를 한정한다. 이때, 게이트 버스 라인(11)과 데이터 버스 라인(12) 사이에는 게이트 절연막(도시되지 않음)이 개재되어 있다.

게이트 버스 라인(11)과 데이터 버스 라인(12)의 교차점 부근 각각에는 박막 트랜지스터(13)가 배치된다.

단위 화소 공간내에는 카운터 전극(14)이 배치된다. 이때, 카운터 전극(14)은 사각틀 형태로 형성되고, 사각틀 내부를 소정개로 등분하기 위하여, 게이트 버스 라인(11)과 평행한 방향의 바(14a)가 카운터 전극(14)내에 설치된다. 도면에서는 카운터 전극(14)내에 2개의 바(14a)가 설치되어, 카운터 전극(14)의 내부를 3등분하였다.

화소 전극(15)은 카운터 전극(14)이 형성된 단위 화소 공간에 배치된다. 이 화소 전극(15)은 데이터 버스 라인(12)과 평행하는 방향으로 연장되면서 카운터 전극 내부의 공간을 분할하는 제 1 브렌치(15a)와, 제 1 브렌치(15a)와 각각 직교하면서 바(14a)와 게이트 전극과 평행하는 카운터 전극(14)의 외곽 부분 사이에 배치되는 제 2 브렌치(15b)를 포함한다.

이와같이, 카운터 전극의 바(14a)와, 화소 전극(15)의 제 1 브렌치(15a) 및 화소 전극(15)의 제 2 브렌치(15b)에 의하여 카운터 전극(14)의 내부가 12등분된다. 이때, 등분되어진 카운터 전극(14)의 내부 공간은 액정 표시 장치에 있어서, 입사되는 빛이 투과되는 개구 공간이 된다. 그리고, 화소 전극(15)의 소정 부분은 박막 트랜지스터(13)와 콘택되어, 데이터 버스 라인(12)의 신호를 인가받는다.

그리고, 하부 기판(10)상에는 상부 기판(도시되지 않음)이 대향,배치되며, 상하 기판 사이에는 액정(도시되지 않음)이 개재된다.

하부 기판(10)의 결과물 표면과 상부 기판의 결과물 표면에는 액정의 초기 배향 상태를 결정하는 배향막(도시되지 않음)이 형성된다. 이때, 배향막 각각은 프리틸트각이 6°이하 바람직하게는 1°이하인 수평 배향막으로, 하부 기판에 형성되는 배향막의 러빙축이 게이트 버스 라인(11)과 평행하거나, 또는 데이터 버스 라인(12)과 평행하도록 러빙된다. 그리고, 상부 기판측의 배향막은 하부 배향막과 러빙축과 비병렬(anti-parallel) 즉 180° 각도차를 갖도록 러빙된다.

상, 하부 기판의 외측면 각각에는 편광판(도시되지 않음)이 구비된다. 여기서, 상, 하 편광판의 편광축은 서로 교차되고, 하부 편광판의 편광축은 하부 기판의 배향막의 러빙축과 동일한 방향을 갖는다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 IPS-LCD는, 전계가 인가되기 이전에는 상하부 기판의 대향면에 형성된 배향막의 배향축의 방향에 따라, 기판들에 대하여 수평으로 누워있게 된다. 즉, 액정 분자의 장축이 게이트 버스 라인(11) 또는 데이터 버스 라인(12)와 평행하게 배치된다. 그러면, 액정 분자의 장축이 편광판의 편광축과 일치하여, 광을 편광시키고, 편광된 광은 상부의 직교되어진 편광판에 의하여 차단되어, LCD 화면은 다크 상태가 된다.

한편, 게이트 버스 라인(11)이 선택되고, 데이터 버스 라인(12)에 신호가 전달되면, 박막 트랜지스터(13)가 턴온되고, 데이터 버스 라인(12)의 신호가 화소 전극(15)에 전달된다. 이때, 카운터 전극(14)에는 화소 전극(15)의 신호와 일정한 전압차를 갖는 공통 신호가 인가되어, 카운터 전극(14)과 화소 전극(15) 사이에는 도 1에 도시된 것과 같은 전계(도면에서 화살표로 형성됨)가 형성된다.

여기서, 카운터 전극(14)과 화소 전극(15) 사이에 형성되는 전계는, 모서리 부분에서 부터 형성되는 유효 전계(effective field)로서, 도면에서와 같이, 게이트 버스 라인(11:또는 데이터 버스 라인(12))과 사선을 이루도록, 바람직하게는 게이트 버스 라인(11:또는 데이터 버스 라인(12))과 상하 좌우로 45도 각도를 이루도록 형성된다.

이와같은 전계는 상하 좌우 대칭인 형상을 취하므로, 액정 분자(16)들은 게이트 버스 라인(11):또는 데이터 버스 라인(12))과 평행하게 배열되다가 전계와 평행하도록 틀어지게 되어, 광을 누설하게 된다. 이때, 게이트 버스 라인(11:또는 데이터 버스 라인(12))과 전계가 약 45도 각도차를 이루므로, 화면은 하기의 투과율 공식(식 1)에 의하여 최대 투과율을 만족시키면서, 광을 누설하게 된다.

T≒T₀sin²(2χ)·sin²(π·Δnd/λ)..............(식 1)

T: 투과율

T₀: 참조(reference)광에 대한 투과율

χ: 액정 분자의 광축과 편광자의 편광축이 이루는 각

Δn : 굴절율 이방성

d : 상하 기판사이의 거리 또는 갭(액정층의 두께)

λ: 입사되는 광 파장

이때, 액정 분자(16)들은 전계에 의하여 상하 좌우 대칭적으로 배열되므로, 액정내 멀티 도메인이 구축된다. 이에따라, 액정 분자의 굴절율 이방성이 보상되어, 컬러 쉬프트가 발생되지 않는다.

상기한 종래 기술에 따르면, 전계 인가시, 액정 분자들이 상하 좌우 방향으로 45도 만큼씩 틀어져서 멀티 도메인이 형성될 수 있도록, 배향막에 초기 러빙 공정을 실시하여 준다.

그러나, 상기한 러빙 공정은 액정 표시 장치의 제조면에서는, 공정을 번거럽게 하고, 배향막에 손상을 가할 수 있는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 러빙 공정없이도 더 많은 수의 멀티 도메인을 형성하여 컬러 쉬프트 현상을 없앨 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 액정 표시 장치의 하부 기판의 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판 평면도.

도 4은 도 3의 하나의 개구 공간을 확대하여 나타낸 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

20: 하부 기판 21 : 게이트 버스 라인

22 : 데이터 버스 라인 24 : 카운터 전극

25 : 화소 전극 30,42 : 수직 배향막

35 : 편광자 40 : 상부 기판

45 : 검광자 50 : 액정

50a : 액정 분자

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일견지에 따르면, 액정을 사이에 두고 대향 배치되는 상 하부 기판, 상부 기판과 액정 사이 및 하부 기판과 액정 사이에 각각 형성되는 수직 배향막, 하부 기판에 액티브 매트릭스 형태로 배열되어, 단위 화소 공간을 한정하는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인, 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부분에 형성되는 박막 트랜지스터, 단위 화소 공간에 각각 형성되는 카운터 전극, 박막 트랜지스터 턴온시 상기 카운터 전극과 전계를 형성하는 화소 전극 및 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인간을 절연시키면서, 상기 카운터 전극과 화소 전극간을 절연시키는 게이트 절연막을 포함하며, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 형성되는 전계는, 게이트 버스 라인과 45도 각도를 이루는 전계가 상하 좌우 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 액정을 사이에 두고 상하 대향 배치되는 상 하부 기판, 상기 상부 기판과 액정 사이 및 하부 기판과 액정 사이에 각각 형성되는 수직 배향막, 하부 기판에 액티브 매트릭스 형태로 배열되어, 단위 화소 공간을 한정하는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인, 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부분에 형성되는 박막 트랜지스터, 상기 단위 화소 공간에 각각 형성되는 카운터 전극으로, 사각틀 형상의 제 1 전극과, 상기 게이트 버스 라인과 평행하면서, 상기 제 1 전극의 내부를 분할하는 적어도 하나 이상의 제 2 전극을 포함하는 카운터 전극, 상기 박막 트랜지스터 턴온시 상기 카운터 전극과 전계를 형성하는 화소 전극으로, 상기 카운터 전극의 제 2 전극과 교차하는 방향으로 제 1 전극 내부를 분할하는 제 1 브렌치와, 상기 제 1 브렌치와 교차되면서, 상기 제 1 전극 중 게이트 버스 라인과 평행하는 부분과 제 2 전극 사이에 배치되는 제 2 브렌치를 포함하는 화소 전극 및 상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인간을 절연시키면서, 상기 카운터 전극과 화소 전극간을 절연시키는 게이트 절연막을 포함하며, 상기 카운터 전극의 제 1 전극의 내부는 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 브렌치에 의하여 한 방향을 취하는 전계 형성 공간이 한정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 액정을 사이에 두고 상하 대향 배치되는 상 하부 기판, 상기 상부 기판과 액정 사이 및 하부 기판과 액정 사이에 각각 형성되는 수직 배향막, 상기 하부 기판에 액티브 매트릭스 형태로 배열되어, 단위 화소 공간을 한정하는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인, 상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부분에 형성되는 박막 트랜지스터, 단위 화소 공간에 각각 형성되며, 사각틀 형상의 제 1 전극과, 상기 게이트 버스 라인과 평행하면서, 상기 제 1 전극의 내부를 분할하는 적어도 하나 이상의 제 2 전극을 포함하는 카운터 전극, 상기 박막 트랜지스터 턴온시 상기 카운터 전극과 전계를 형성하는 화소 전극으로, 상기 카운터 전극의 데이터 버스 라인과 평행하면서, 제 1 전극 내부를 분할하는 제 1 브렌치와, 상기 제 1 브렌치와 교차되면서 상기 제 1 전극 중 게이트 버스 라인과 평행하는 부분과 카운터 전극의 제 2 전극 사이에 배치되는 제 2 브렌치를 포함하는 화소 전극 및 상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인간을 절연시키면서, 상기 카운터 전극과 화소 전극간을 절연시키는 게이트 절연막, 하부 기판의 외측면에 배치되는 편광자, 상부 기판의 외측면에 배치되는 검광자 및 상기 상부 기판과 검광자 사이에 개재되는 위상 보상 필름을 포함하며, 상기 카운터 전극의 제 1 전극의 내부는 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 브렌치에 의하여 한 방향을 취하는 전계 형성 공간이 한정되고, 상기 편광자의 편광축과 검광자의 편광축은 교차되는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 편광자의 편광축은 상기 게이트 버스 라인 또는 데이터 버스 라인과 평행하게 배치된다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 하부 기판상에 x 방향으로 연장되는 게이트 버스 라인을 형성하고, 사각틀 형상의 제 1 전극 및 상기 x 방향을 향하면서, 제 1 전극을 분할하는 제 2 전극을 포함하는 카운터 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 버스 라인 및 카운터 전극이 형성된 하부 기판 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 버스 라인의 소정 부분에 채널층을 형성하는 단계와, 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 데이터 버스 라인을 형성하고, 상기 데이터 버스 라인과 평행하면서 제 1 전극 내부를 분할하는 제 1 브렌치와, 상기 제 1 브렌치와 교차되면서, 상기 제 1 전극 중 게이트 버스 라인과 평행하는 부분과 제 2 전극 사이에 배치되는 제 2 브렌치를 포함하는 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 하부 기판 상부에 수직 배향막을 형성하는 단계와, 상부 기판 구조물을 준비하는 단계와, 상기 상부 기판 구조물 상부에 수직 배향막을 형성하는 단계와, 상기 수직 배향막간이 대향되도록, 상하 기판을 소정 거리를 두고 합착하는 단계와, 상기 상하 기판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전계 형성시, 배향막의 러빙처리 없이도, 단위 화소내에 편광판의 편광축에 대하여 대각선 형태의 전계가 형성되도록 하여, 멀티 도메인을 형성한다.

이에따라, 러빙 공정이 배제되므로, 러빙으로 인한 배향막의 손상을 방지하고, 공정이 단순화된다.

또한, 멀티 도메인이 형성되므로, 컬러 쉬프트 현상이 발생되지 않는다.

(실시예)

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

첨부한 도면 도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판 평면도이고, 도 4은 도 3의 하나의 개구 공간을 확대하여 나타낸 도면이다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여, 하부 기판(20)과 상부 기판(40)은 소정 거리를 두고 대향 배치된다. 하부 기판(20)과 상부 기판(40)은 투명한 소재의 절연 기판이다. 하부 기판(20)과 상부 기판(40) 사이에는 수개의 액정 분자(50a)를 포함하는 액정(50)이 개재된다. 여기서, 액정(50)내 분자들은 봉 형태로서, 굴절율 이방성(Δn)을 지니고, 유전율 이방성(Δε)이 음 또는 양인 물질이 선택적으로 사용될 수 있으며(본 실시예에서는 유전율 이방성이 양인 물질을 사용함), 이 액정층(50)의 두께, 즉, 상하 기판간의 거리인 셀갭(d)은 3.8 내지 4.2㎛ 정도이다. 바람직하게는, 액정 분자(50a)의 굴절율 이방성(Δn)과 액정(50)의 두께 이하 셀갭(d)의 곱이 0.2 내지 0.6 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.27 내지 0.38㎛ 정도로 한다.

하부 기판(20) 상부에는 도 3에 도시된 바와 같이, x 방향으로 연장되는 다수개의 게이트 버스 라인(21)과 y 방향으로 연장되는 다수개의 데이터 버스 라인(22)이 액티브 매트릭스 형태로 교차 배열되어, 단위 화소(sub pixel)를 한정한다. 도면에서는 한 쌍의 게이트 버스 라인(21)과 한 쌍의 데이터 버스 라인(22)만을 도시하였다. 이때, 게이트 버스 라인(11)과 데이터 버스 라인(12) 사이에는 게이트 절연막(도시되지 않음)이 개재되어, 둘 사이를 절연시킨다.

단위 화소(sub pixel) 공간내에는 카운터 전극(24)이 배치된다. 이때, 카운터 전극(24)은 사각의 틀 형상의 제 1 전극(24a)과, 제 1 전극(24a)의 내부를 소정개로 등분하는 바 형태의 제 2 전극(24b)을 포함한다. 여기서, 제 1 전극(24a)은 게이트 버스 라인(21) 및 데이터 버스 라인(22)과 각각 소정 거리 이격되어 있고, 제 2 전극(24b)은 x 방향으로 연장되며, 제 1 전극(24a)내에 소정개 예를들어, 2개가 설치된다. 이러한 제 2 전극(24b)에 의하여, 제 1 전극(24a)으로 둘러싸여 있는 공간을 3개로 분할한다.

화소 전극(25)은 카운터 전극(24)이 형성된 단위 화소 공간에 배치된다. 이 화소 전극(25)은 y 방향을 취하며, 카운터 전극(24)의 제 1 전극(24a) 내부를 분할하는 제 1 브렌치(25a)와, x 방향을 취하면서 제 1 브렌치(25a)와 교차되며, x 방향의 제 1 전극(24a)과 제 2 전극(24b)의 사이에 배치되는 제 2 브렌치(25b)를 포함한다. 이때, 제 2 브렌치(25b)의 수는 3개로서, 3개로 분할된 제 1 전극(24a)내의 공간에 각각 설치된다. 그러므로, 화소 전극(25)의 전체적인 형태는 "╋"자 형태를 갖는다. 이때, 카운터 전극(24)의 제 1 전극(24a)내의 공간은 제 2 전극(24b), 화소 전극(25)의 제 1 브렌치(25a) 및 제 2 브렌치(25b)에 의하여 12개의 개구 공간(AP)이 한정된다. 여기서, 개구 공간(AP)들은 최대 투과율을 만족시키기 위하여, 정사각형 형상이 되도록, 전극들을 배치시켜야 한다.

여기서, 카운터 전극(24)과 화소 전극(25)은 게이트 절연막(도시되지 않음)을 사이에 두고 오버랩된다. 이때, 카운터 전극(24)과 화소 전극(25)이 오버랩되는 부분에서 보조 용량 캐패시턴스가 발생된다.

게이트 버스 라인(21)과 데이터 버스 라인(22)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(27)가 구비된다. 여기서, 박막 트랜지스터(27)는 공지된 바와 같이, 해당하는 게이트 버스 라인(21)의 선택시, 화소 전극(25)에 데이터 버스 라인(22)의 신호를 전달하는 것이다. 이때, 게이트 버스 라인(21)이 박막 트랜지스터(27)의 게이트 전극이 되고, 데이터 버스 라인(22)에서 소정부분 연장된 부분이 드레인 전극이 되며, 화소 전극(25)으로부터 연장된 부분이 소오스 전극이 되며, 이 박막 트랜지스터(27)는 채널층(27a)을 포함한다.

이러한 구조물이 형성된 하부 기판(20) 및 상부 기판(40)의 내측면에는 각각 액정(50)내의 분자들(50a)을 초기 배향시키기 위한 수직 배향막(30,42)이 배치된다. 여기서, 수직 배향막(30,42)들에는 액정 분자(50a)의 장축이 향하는 방향을 지정하기 위한 별도의 러빙 공정이 실시되지 않는다. 그리고, 이 수직 배향막(30,42)은 공지된 바와 같이, 기판(20,40) 표면과 액정 분자(50)의 장축이 이루는 각이 거의 90도를 이루도록 한다.

하부 기판(20)의 외측면에는 하부 기판(20)의 저면으로부터 입사되는 광을 1차 편광시키기 위한 편광자(35)가 설치되고, 상부 기판(40)의 외측면에는 액정(50)을 통과한 광을 2차적으로 편광시키는 검광자(45)가 설치된다.

여기서, 편광자(35)의 편광축은 x 방향 또는 y 방향을 향하도록 배치되고, 검광자(45)의 흡수축은 편광축과는 반대 방향으로 배치된다. 이는 상술한 바와 같이, 상기와 같은 전극 구조를 취하면, 유효전계 즉, 사선 형태의 전계가 형성되는 것을 고려하여, 편광축과 전계(또는 전계의 투영면)가 이루는 각이 45도가 되도록 하기 위함이다.

또한, 상부 기판(40)과 검광자(45) 사이에는 액정 분자의 굴절율 이방성(Δn)을 보상하면서, 전계 형성 이전시, 어느 방향에서나 완전한 다크를 얻을 수 있도록 하는 위상 보상 필름(48)이 개재된다. 여기서, 상기 위상 보상 필름(48)은 디스크 타입의 액정 분자로 이루어지거나, 이축 연신된 필름으로 이루어지며, 위상 지연값 즉, 위상 보상 필름(48)을 이루는 액정 분자의 굴절율 이방성과 위상 보상 필름의 두께의 곱은 액정(50)의 굴절율 이방성과 셀갭(d)의 곱과 동일하도록, 즉, 0.2 내지 0.6㎛ 정도가 되도록 설정함이 바람직하다.

상기한 액정 표시 장치는 다음과 같은 동작을 한다.

먼저, 게이트 버스 라인(21)이 선택되지 않으면, 박막 트랜지스터(27)가 턴온되지 않아, 화소 전극(25)에 데이터 버스 라인(22)의 신호가 전달되지 않는다. 이에따라, 화소 전극(25)과 카운터 전극(24) 사이에는 전압차가 존재하지 않아, 전계가 형성되지 않는다. 그러면, 액정 분자(50a)들은 수직 배향막들(30,42)만의 영향으로, 기판(20,40)과 액정 분자(50a)의 장축이 수직을 이루도록 배열된다.

그러면, 하부 기판(20) 저부로부터 편광자(35)에 입사되는 광은 수직 배향막(30,42)의 영향으로 일률적으로 배치된 액정 분자(50)의 광축중의 하나인 단축을 지나게 되어, 액정(50)을 통과한 광은 편광자(35)의 편광상태를 유지하게 된다. 이에따라, 액정(50)을 통과한 광은 편광자(35)와 편광 상태가 반대인 즉, 편광축과 수직인 흡수축을 갖는 검광자(45)를 통과하지 못하게된다. 따라서, 화면은 다크 상태가 된다. 이때, 위상 보상 필름(48)의 영향으로, 봉 형태의 액정 분자(50a)가 등방성(isotropic)으로 보이게 되어, 화면의 어떠한 방향에서도 완전한 다크를 이룬다.

한편, 게이트 버스 라인(21)이 선택되면, 해당 박막 트랜지스터(27)가 턴온되어, 화소 전극(25)에 데이터 버스 라인(22)의 신호가 전달된다. 이에따라, 화소 전극(25)과 카운터 전극(24) 사이에 소정의 전압차가 발생되어, 전계(E)가 형성된다. 이때, 전계(E)는 도 4에 도시된 것과 같이, 근거리에 위치되는 전극간에 유효 전계가 형성된다. 즉, 전극들끼리 교차되는 모서리 부분에서 전계가 형성되어, 전계(E 또는 전계의 투영면)의 형태는 x 방향 및 y 방향에 대하여 대각선 형태를 취한다. 이때, 전계(E : 또는 전계의 투영면)는 x 방향 및 y 방향과 각각 45도를 이루도록 하여, 상기 식 1에 비추어볼 때, 최대 투과율을 얻을 수 있도록 하기위하여는 개구 공간(AP)이 정사각형 형상이 되어야 한다.

또한, 전극들(24,25)의 배치 역시 제 1 브렌치(25a) 및 제 2 브렌치(25b)을 기준으로 볼 때, 상하 좌우로 대칭된 형태를 취한다. 이에따라, 전계 역시 상하 좌우 대칭적인 형태를 취하며, 본 실시예에서는 화면의 정면에서 볼 때, 하나의 단위 화소에는 반복되는 "X" 자 형태의 전계가 형성된다.

이러한 전계가 형성되면, 수직으로 배열되어 있던 액정 분자(50a)들은 전계와 액정 분자(50a)의 장축이 평행이 될 수 있도록, 틸트되어 진다. 이때, 전계의 정중앙에 위치하는 액정 분자(50b)는 그것 양측의 액정 분자(50a)들로 부터 동일한 크기를 갖으며, 방향은 반대인 힘을 받으므로 초기 상태 즉 수직 배향 상태를 유지한다. 아울러, 배향막(30,42)의 표면에 존재하는 액정 분자 역시 판데르 발스 인력에 의하여 초기 상태를 유지하게 된다. 상기 전계의 정중앙에 위치하는 액정 분자(50a)들은 편광축과 액정 분자의 단축이 일치하므로, 빛의 누설을 차단하여, 화면에서 디스클리네이션 라인(disclination line)으로 나타내어 진다. 이때, 디스클리네이션 라인은 동일한 방향으로 배열되는 액정 분자들의 그룹 즉, 도메인(domain)을 경계짓는 역할을 한다. 그리고, 이 디스클리네이션 라인은 전압과 반비례하는 특성을 지닌다. 상기 전계(E)에 따라 액정 분자(50a)가 배열되면, 편광자(35)의 편광축과 액정 분자의 장축(또는 기판에 투영된 액정 분자의 장축)이 45도를 이루게 되므로, 최대 투과율을 보이며 광을 누설하게 된다. 따라서, 화면은 화이트 상태가 된다.

이때, 액정 분자(50a)들은 각 개구 공간별로 대칭적으로 배열되고, 또한 하나의 개구 공간내에서도 각각 이중 도메인이 형성되므로, 하나의 단위 화소(Pixel) 공간에는 종래의 모드 보다 더많은 수의 멀티 도메인이 형성된다.

이에따라, 전계 인가시, 즉, 화이트 상태에서는, 어느 방향에서 보나 액정 분자(50a)의 장축 및 단축이 동시에 보이게 되어, 컬러 쉬프트가 발생되지 않는다.

또한, 별도의 러빙 공정없이도, 멀티 도메인을 형성할 수 있으므로, 러빙 공정으로 인한 배향막 손상을 방지하고, 공정이 단순화된다.

아울러, 종래의 IPS 원리를 이용하는 경우보다 수직 배향 원리를 이용하므로, 응답속도가 개선된다.

이어서, 상기한 구조의 액정 표시 장치의 제조방법을 설명한다.

먼저, 하부 기판(20) 상부에 도 3에 도시된 바와 같이, 금속막을 증착한다. 이 금속막으로 전도 특성이 우수한 Cr, Al, Mo, MoW 등이 이용될 수 있다. 금속막을 소정 부분 패터닝하여, 게이트 버스 라인(21)과 카운터 전극(24) 및 카운터 전극 신호선(16)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트 버스 라인은 x 방향으로 연장되도록 패터닝되고, 카운터 전극(24)은 사각틀 형상의 제 1 전극(24a) 및 바 형태의 제 2 전극(24b)으로 패터닝된다.

이어서, 게이트 버스 라인(21) 및 카운터 전극(24)이 형성된 하부 기판(20) 상부에 게이트 절연막(도시되지 않음)을 형성한다.

그후, 게이트 절연막 상부에 비정질 또는 폴리 실리콘층을 증착한다음, 게이트 버스 라인(21)의 소정 부분에 배치되도록 패터닝하여, 채널층(27a)을 형성한다.

그리고나서, 채널층(27a)이 형성된 게이트 절연막 상부에 다시 금속막을 형성한다. 이때, 금속막으로는 게이트 버스 라인(21)과 마찬가지로, Cr, Mo, Al, Mo/Al/Mo의 적층막 등과 같은 금속막이 이용될 수 있다. 그후, 이 금속막을 소정 부분 패터닝하여, 상술한 형태의 데이터 버스 라인(21)과 화소 전극(25)을 형성한다.

그후, 결과물 상부에 수직 배향막(30)을 형성한다. 이 수직 배향막(30)을 형성한후, 종래와 같은 러빙 공정은 진행되지 않는다.

상부 기판(40)이 준비된다. 상부 기판(40)의 표면에는 도면에는 도시되지 않았지만, 컬러 필터가 형성되고, 컬러 필터 상부에도 역시 수직 배향막(42)이 형성된다. 이 수직 배향막(42)도 러빙 공정은 진행하지 않는다.

그후 수직 배향막(30,42)이 소정 거리를 두고 대향되도록 하부 기판(20)과 상부 기판(40)을 합착한다. 그리고나서, 상하 기판 사이에 액정을 주입한다.

이어, 상부 기판(40)의 외측면에 위상 보상 필름(48)을 부착한다. 그리고나서, 하부 기판(20)의 외측면에 편광자(35)를 부착하고, 상기 위상 보상 필름(48)의 외측면에 검광자(45)를 부착한다. 여기서, 편광자(35)의 편광축은 게이트 버스 라인(21) 또는 데이터 버스 라인(22)의 방향을 향하도록 부착되고, 검광자(45)의 흡수축은 편광자(35)의 흡수축과 교차되도록 부착된다.

이러한 제조 공정에 따르면, 배향막(30,42)을 도포한후, 별도의 러빙처리가 진행되지 않으므로, 공정이 단순하여 진다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전계 형성시, 배향막의 러빙처리 없이도, 단위 화소내에 편광축 및 흡수축에 대하여 대각선 형태의 전계가 형성되도록 하여, 멀티 도메인을 형성한다.

이에따라, 러빙 공정이 배제되므로, 러빙으로 인한 배향막의 손상을 방지하고, 공정이 단순화된다.

또한, 멀티 도메인이 형성되므로, 컬러 쉬프트 현상이 발생되지 않는다.

또한, 수직 배향 원리를 이용하므로, 응답 속도가 개선된다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (15)

1. 액정을 사이에 두고 상하 대향 배치되는 상 하부 기판;

   상기 상부 기판과 액정 사이 및 하부 기판과 액정 사이에 각각 형성되는 수직 배향막;

   상기 하부 기판에 액티브 매트릭스 형태로 배열되어, 단위 화소 공간을 한정하는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인;

   상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부분에 형성되는 박막 트랜지스터;

   상기 단위 화소 공간에 각각 형성되는 카운터 전극;

   상기 박막 트랜지스터 턴온시 상기 카운터 전극과 전계를 형성하는 화소 전극; 및

   상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인간을 절연시키면서, 상기 카운터 전극과 화소 전극간을 절연시키는 게이트 절연막을 포함하며,

   상기 카운터 전극과 화소 전극 사이에 형성되는 전계는 게이트 버스 라인과 45도 각도를 이루는 전계가 상하 좌우 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극은 사각틀 형상의 제 1 전극과, 상기 게이트 버스 라인과 평행하면서, 상기 제 1 전극의 내부를 분할하는 적어도 하나 이상의 제 2 전극을 포함하고,

   상기 화소 전극은 상기 카운터 전극의 제 2 전극과 교차하는 방향으로 제 1 전극 내부를 분할하는 제 1 브렌치와, 상기 제 1 브렌치와 교차되면서, 상기 제 1 전극 중 게이트 버스 라인과 평행하는 부분과 제 2 전극 사이에 배치되는 제 2 브렌치를 포함하며,

   상기 카운터 전극의 제 1 전극의 내부는 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 브렌치에 의하여 한 방향을 취하는 전계 형성 공간이 한정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 카운터 전극의 제 2 전극의 수는 2개이고, 상기 카운터 전극의 제 2 브렌치의 수는 3개인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 기판의 외측면에는 편광자가 배치되고, 상기 상부 기판의 외측면에는 검광자가 배치되며, 상기 편광자의 편광축과 검광자의 흡수축은 교차되는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 편광자의 편광축은 게이트 버스 라인 또는 데이터 버스 라인과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 검광자와 상기 상부 기판 사이에는 위상 보상 필름이 개재되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 액정을 사이에 두고 상하 대향 배치되는 상 하부 기판;

   상기 상부 기판과 액정 사이 및 하부 기판과 액정 사이에 각각 형성되는 수직 배향막;

   상기 하부 기판에 액티브 매트릭스 형태로 배열되어, 단위 화소 공간을 한정하는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인;

   상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부분에 형성되는 박막 트랜지스터;

   상기 단위 화소 공간에 각각 형성되는 카운터 전극으로, 사각틀 형상의 제 1 전극과, 상기 게이트 버스 라인과 평행하면서, 상기 제 1 전극의 내부를 분할하는 적어도 하나 이상의 제 2 전극을 포함하는 카운터 전극;

   상기 박막 트랜지스터 턴온시 상기 카운터 전극과 전계를 형성하는 화소 전극으로, 상기 카운터 전극의 제 2 전극과 교차하는 방향으로 제 1 전극 내부를 분할하는 제 1 브렌치와, 상기 제 1 브렌치와 교차되면서, 상기 제 1 전극 중 게이트 버스 라인과 평행하는 부분과 제 2 전극 사이에 배치되는 제 2 브렌치를 포함하는 화소 전극; 및

   상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인간을 절연시키면서, 상기 카운터 전극과 화소 전극간을 절연시키는 게이트 절연막을 포함하며,

   상기 카운터 전극의 제 1 전극의 내부는 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 브렌치에 의하여 한 방향을 취하는 전계 형성 공간이 한정되고,

   상기 각각의 전계 형성공간에 형성되는 전계는 사선 형태를 가지며, 좌 또는 우 및 상 또는 하 방향의 전계 형성 공간에 형성되는 전계와 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 카운터 전극의 제 2 전극의 수는 2개이고, 상기 카운터 전극의 제 2 브렌치의 수는 3개인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 하부 기판의 외측면에는 편광자가 배치되고, 상기 상부 기판의 외측면에는 검광자가 배치되며, 상기 편광자의 편광축과 검광자의 흡수축은 교차되는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 편광자의 편광축은 게이트 버스 라인 또는 데이터 버스 라인과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 검광자와 상기 상부 기판 사이에는 위상 보상 필름이 개재되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
12. 액정을 사이에 두고 상하 대향 배치되는 상 하부 기판;

    상기 상부 기판과 액정 사이 및 하부 기판과 액정 사이에 각각 형성되는 수직 배향막;

    상기 하부 기판에 액티브 매트릭스 형태로 배열되어, 단위 화소 공간을 한정하는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인;

    상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 부분에 형성되는 박막 트랜지스터;

    상기 단위 화소 공간에 각각 형성되는 카운터 전극으로, 사각틀 형상의 제 1 전극과, 상기 게이트 버스 라인과 평행하면서, 상기 제 1 전극의 내부를 분할하는 적어도 하나 이상의 제 2 전극을 포함하는 카운터 전극;

    상기 박막 트랜지스터 턴온시 상기 카운터 전극과 전계를 형성하는 화소 전극으로, 상기 카운터 전극의 제 2 전극과 교차하는 방향으로 제 1 전극 내부를 분할하는 제 1 브렌치와, 상기 제 1 브렌치와 교차되면서, 상기 제 1 전극 중 게이트 버스 라인과 평행하는 부분과 제 2 전극 사이에 배치되는 제 2 브렌치를 포함하는 화소 전극; 및

    상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인간을 절연시키면서, 상기 카운터 전극과 화소 전극간을 절연시키는 게이트 절연막;

    상기 하부 기판의 외측면에 배치되며, 편광축을 갖는 편광자;

    상기 상부 기판의 외측면에 배치되며, 상기 편광축과 교차되는 방향으로 흡수축이 놓이도록 배치되는 검광자; 및

    상기 상부 기판과 검광자 사이에 개재되는 위상 보상 필름을 포함하며,

    상기 카운터 전극의 제 1 전극의 내부는 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 브렌치에 의하여 한 방향을 취하는 전계 형성 공간이 한정되고,

    상기 각각 전계 형성공간에 형성되는 전계는 사선 형태를 가지며, 좌 또는 우 및 상 또는 하 방향의 전계 형성 공간에 형성되는 전계와 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 편광자의 편광축은 상기 게이트 버스 라인 또는 데이터 버스 라인과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
14. 하부 기판상에 x방향으로 연장되는 게이트 버스 라인을 형성하고, 상기 사각틀 형상의 제 1 전극 및 상기 x 방향을 향하면서, 제 1 전극을 분할하는 제 2 전극을 포함하는 카운터 전극을 형성하는 단계;

    상기 게이트 버스 라인 및 카운터 전극이 형성된 하부 기판 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

    상기 게이트 버스 라인의 소정 부분에 채널층을 형성하는 단계;

    상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 데이터 버스 라인을 형성하고, 상기 상기 카운터 전극의 제 2 전극과 교차하는 방향으로 제 1 전극 내부를 분할하는 제 1 브렌치와, 상기 제 1 브렌치와 교차되면서, 상기 제 1 전극 중 게이트 버스 라인과 평행하는 부분과 제 2 전극 사이에 배치되는 제 2 브렌치를 포함하는 화소 전극을 형성하는 단계;

    상기 하부 기판 상부에 수직 배향막을 형성하는 단계;

    상부 기판 구조물을 준비하는 단계;

    상기 상부 기판 구조물 상부에 수직 배향막을 형성하는 단계;

    상기 수직 배향막간이 대향되도록, 상하 기판을 소정 거리를 두고 합착하는 단계; 및

    상기 상하 기판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 게이트 버스 라인과 카운터 전극은 동시에 형성되고, 상기 데이터 버스 라인과 카운터 전극은 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조방법.