KR100326579B1 - 광-유도 액정 분자 배향막을 갖는 액정 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
액정 디스플레이 장치는 한 쌍의 대향 기판 - 적어도 하나는 투명함 -, 대향 기판 사이에 샌드위치된 액정막, 액정막내에 전계를 생성하기 위하여 적어도 하나의 대향 기판 상에 배치된 복수의 전극, 각각이 액정막과 접촉하도록 대향 기판 상에 배치된 배향막 - 상기 배향막은 액정막내의 액정 분자의 배향을 유도하도록 선형 분극 광선으로 조사된 유기막임 - , 및 액정 디스플레이 장치의 가용 디스플레이 영역내의 복수의 전극의 적어도 모서리를 덮도록 배치된 반사 감소막을 포함한다.
Description
본 발명은 액정 디스플레이 장치, 특히 광-유도 액정 분자 배향막(alignment film)을 이용하는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치는 엔벨로프를 형성하는 한 쌍의 대향 투명 기판, 상기 대향 기판 사이에 샌드위치된 액정막, 및 상기 액정막과 동일 공간상의 복수의 픽셀을 포함한다. 각각의 픽셀은 액정 분자의 배향을 변경시키도록 픽셀과 관련된 액정막의 일부분에 전계를 생성하기 위한 전극을 구비하여, 액정막 부분을 통해 광 투과율을 변화시킨다.
각각의 투명 기판은 액정 분자와 대향하는 그 측면에 액정 분자의 초기 배향을 정의하기 위하여 액정 분자 배향막을 구비한다. 그러므로 배향막은 일반적으로 액정막내의 전계를 발생시키기 위한 전극보다 상부에 층으로 배치되어, 액정 분자와 직접 접촉한다.
최근에, 종래의 막을 러빙하는 방법 대신에 특정막 상에 요구된 방향으로 선형적으로 분극된 광을 조사함에 의해 제조되는 광-유도 액정 분자 배향막(아래부터 광-유도 배향막이라 칭함)이 공지된다. 이는 요구된 방향으로 선형 분극시킨 광을 배향막 상에 조사하는 것이 배향막에 의해 액정 분자의 배향 방향을 제어하는 것에 이용됨을 의미한다.
광-유도 배향막의 상세한 설명이 1998년 8월 11일 토코(Toko)에게 공고된 미국 특허 번호 제5,793,459호에 개시되어 있다. 이 토코의 발명은 본 명세서에 참조된다.
다른 문헌으로는 W. M. Gibbons 등의 "분극 레이저 광을 이용한 네마틱 액정의 표면-매개 정렬", 네이쳐지, 351호, 1991년 5월 2일자, 49-50페이지, M. Schadt 등의 "선형 폴리 중합 광중합체에 의한 액정의 표면-유도 병렬 정렬", Jpn. J.Appl. Phys, 31호 (1992) 페이지 2155-2164, H. Endo 등의 "감광 폴리이미드 막 상에 네마틱 액정의 광-제어 정렬", AM-액정 디스플레이 장치 '96/IDW '96 페이지 341-344호, 및 일본 특허 출원 공개 평 9-318939호(1997년 12월 12일 공개)로서, 이들 문헌은 또한 종래 기술의 설명을 목적으로 본 명세서에 참조된다.
그러나, 광-유도 배향막을 이용하는 액정 디스플레이 장치에 의한 디스플레이의 콘트라스트 비는 충분하지 않다고 지적되고 있다. 본 발명자는 이러한 문제를 연구하여 아래의 사실들을 발견하였다.
선형 분극 광을 전극 등을 코팅하는 배향 재료막 상에 조사하는 경우, 조사된 선형 분극 광의 일부는 배향 재료막에 조사된 이후에 전극 등에 의해 반사되고, 다시 배향 재료막 상에 조사되는 현상이 발생한다.
전극 주위에 전극 모서리의 슬로프와 같은 슬로프가 있고 선형 분극광의 반사가 이 슬로프에 의해 야기되는 경우, 선정 방향의 원래의 선형 분극광은 상술한 반사에 의해 선정 방향으로부터 상이한 방향으로 종종 분극된다.
배향 재료막이 그러한 반사로 인한 선정 방향과는 다른 방향의 선형 분극광에 의해 조사되는 경우, 상이한 방향의 선형 분극광에 의해 조사된 배향막은 국부적으로 불규칙 배향 특성을 보이고, 결과적으로 액정 분자의 배향에 결함을 초래한다.
본 발명은 상술한 사안들을 고려하여 고안되었고, 본원 발명의 목적은 높은 콘트라스트 비 및 높은 등급의 디스플레이의 특성을 갖는 액정 디스플레이 장치를제공하는 것이다.
이 명세서에 개시된 본 발명의 실시예들이 아래에 간략히 설명된다.
상술한 목적을 구현하기 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 한 쌍의 대향 기판 - 상기 한 쌍의 대향 기판 중 적어도 하나는 투명임 -; 상기 한 쌍의 대향 기판 사이에 샌드위치된 액정막; 상기 액정막에 전계를 생성하기 위하여 상기 한 쌍의 대향 기판 중 적어도 하나 상에 배치된 다수의 전극; 각각이 상기 액정막과 접촉하도록 상기 한 쌍의 대향 기판 상에 배치된 배향막 - 상기 배향막은 상기 액정막내의 액정 분자의 배향을 유도하도록 선형적으로 분극된 광선으로 조사되는 유기막을 포함함 -; 및 상기 액정 디스플레이 장치의 가용 디스플레이 영역내의 상기 복수의 전극의 적어도 모서리를 덮도록 배치된 반사 감소막을 포함한다.
이러한 구조로, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 액정 분자의 장애가 없다.
광-유도 배향막을 제조하기 위해서는 유기막에 액정 분자를 배향시키는 특성을 제공하도록 유기막 상에 요구된 방향의 선형 분극 광을 조사할 필요가 있다. 유기막 상으로 입사되는 광은 유기막 아래의 광-반사 층에 의해 반사되고 유기막을 다시 조사한다. 종종 반사광은 반사 위치의 속성 또는 구조에 따라서 입사광의 분극의 원래 방향으로부터 허용할 수 없을 정도로 다른 방향으로 선형 분극된다.
본 발명의 액정 디스플레이 장치에 있어서, 반사 감소막은 의도하지 않은 분극 방향을 갖는 반사된 광이 배향막이 될 유기막을 조사하는 것을 방지한다. 그러므로 배향막이 될 유기막의 전체 영역은 요구된 방향만의 선형 분극 광으로 조사되어 액정 분자의 배향에 장애가 발생하지 않으며, 높은 콘트라스트 및 고 등급의 디스플레이 화상이 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치의 실시예의 필수 부분에 대한 횡단면도.
도 2는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치의 실시예의 등가 회로도.
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치내의 한 픽셀의 예를 도시하는 도면으로서, 도 3a는 픽셀의 평면도, 도 3b는 도 3a의 선 IIIB-IIIB를 따라 절단된 횡단면도, 도 3c는 도 3a의 선 IIIC-IIIC를 따라 절단된 횡단면도.
도 4는 본 발명의 액정 디스플레이 장치내의 배향막과 분광기 사이의 관계를 설명하기 위한 개략도.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d는 본 발명의 액정 디스플레이 장치내의 픽셀 전극과 카운터 전극 사이의 전계의 존재 유무에 따른 액정 분자의 반응을 도시한 도면으로서, 도 5a 및 도 5b는 픽셀 전극과 카운터 전극 사이의 전계가 존재하는 경우를 도시하고, 도 5c 및 도 5d는 픽셀 전극과 카운터 전극 사이의 전계가 존재하지 않는 경우를 도시함.
도 6은 본 발명의 액정 디스플레이 장치에 이용되는 배향막을 제조하는 방법의 예를 설명하는 도면.
도 7은 자외선을 유기막에 조사하는 동작에 있어서의 배향막의 장애 발생 매카니즘을 설명하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1A, 1B: 투명 기판
3: 전압 신호선
10: 반사 신호막
14: 카운터 전극
15: 절연막
18: 픽셀 전극
19: 보호막
20, 25: 배향막
21, 26: 편광자
22: 블랙 매트릭스
23: 칼라 필터
24: 평탄화 막
먼저, 소위 액티브 매트릭스형 액정 디스플레이 패널(100)이 도 2와 결부하여 설명된다. 액정 디스플레이 패널(100)의 투명 기판(1A) 만이 도 2에 도시되고, 투명 기판(1A) 및 다른 대향 투명 기판은 그 사이의 액정 재료들을 수용하는 패널(100)의 엔벨로프를 형성한다.
액정 디스플레이 패널(100)은 매트릭스 형태로 정렬된 다수의 픽셀로 구성된 디스플레이부를 가지며, 각각의 픽셀은 다른 픽셀들과는 무관하게 액정 디스플레이 패널(100) 후면에 배치된 백라이트 유닛(도시 없음)으로부터 이들 통과하는 광의 양을 제어하거나 변조할 수 있도록 구성된다.
각 픽셀의 양의 변조는 후술하는 것과 같은 투명 기판과 평행인 한 쌍의 대향 투명 기판들 사이에 샌드위치된 액정 재료의 층내에 전계를 형성하는 소위 평면 스위칭(IPS) 방법에 의해 수행된다.
이러한 유형의 액정 디스플레이 패널(100)은 법선 방향에서 큰 각으로 그 디스플레이 표면을 관측하는 경우라도 선명한(sharp) 화상을 제공하고 결과적으로 이는 광 관측 각으로 공지된다.
주사 신호선(2) 및 카운터 전압 신호 선(counter voltage signal line: 4)은 x 방향(행 방향)으로 연장되고, 대향 투명 기판의 투명 기판(1A)의 액정측 상의 내부 표면 상에서 y 방향(열 방향)으로 서로 평행하게 정렬되며, 그 사이에 액정 재료의 층을 갖는다. 주사 신호선(2)은 Cr로 제조되고 두께가 약 30nm이다.
도 2에서, 주사 신호선(2) 및 카운터 전압 신호선(4)은 투명 기판(1A)의 상부로부터 주사 신호선(2), 상기 신호선(2)로부터 상대적으로 넓은 간격으로 이격된 카운터 전압 신호선(4), 상기 카운터 전압 신호선(4)으로부터 상대적으로 가깝게 이격된 다른 주사 신호선(2), 상기 다른 주사 신호선(2)으로부터 상대적으로 넓은 간격으로 이격된 다른 카운터 전압 신호선(4) 등의 방식으로 투명 기판(1A) 상에 번갈아 정렬된다.
전압 신호선(3)은 y 방향으로 연장되고, x 방향으로 서로 평행하게 정렬되며, 주사 신호선(2) 및 카운터 전압 신호선(4)으로부터 전기적으로 절연된다. 비디오 신호선(3)은 Al로 제조되고 그 두께는 약 200nm이다.
유닛 픽셀은 주사 신호선(2), 카운터 전압 신호선(4) 및 비디오 신호선(3) 중 인접한 것들에 의해 둘러싸인 상대적으로 넓은 직사각형 영역내에 형성되며, 복수의 유닛 픽셀은 매트릭스 형태로 정렬되어 디스플레이 영역을 형성한다.
각각의 픽셀은 주사 신호선(2)으로부터의 주사 신호 전압에 의해 구동되는 박막 트랜지스터(TFT) 및 박막 트랜지스터(TFT)의 구동을 통해 상기 비디오 신호선(3)으로부터의 비디오 신호 전압이 공급되는 픽셀 전극(18)을 구비한다.
픽셀의 상세한 구조가 순차적으로 설명된다. 픽셀 전극(18)은 Al로 제조되며 약 200nm의 두께를 갖는다.
액정 디스플레이 패널(100)은 수직 주사 회로(5)와 비디오 신호 구동회로(6)을 구비한다. 수직 주사 회로(5)는 각각의 주사 신호선(2)에 연속적으로 주사 신호를 공급하고, 비디오 신호 회로(6)는 비디오 신호를 주사 신호와 동기하여 비디오 신호선(3)에 공급한다.
수직 주사 회로(5) 및 비디오 신호 구동 회로(6)는 CPU 등으로부터 디스플레이 정보를 수신한다. 카운터 전압 신호는 카운터 전압 신호 소스(9)로부터 각각의 카운터 전압 신호선(4)에 공급된다.
픽셀의 구조
도 3a는 도 2의 파선에 의해 둘러싸인 영역에 대당하는 상술한 유닛 픽셀의 예의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 선 IIIB-IIIB를 따라 절단한 횡단면도이고, 도 3c는 도 3a의 선 IIIC-IIIC를 따라 절단한 횡단면도이다.
도 3a에서, 카운터 전압 신호선(4)은 투명 기판(1A)의 주 표면 상에서 x 방향으로 연장하고, 주사 신호선(2)은 네가티브 y 방향의 카운터 전압 신호선(4)으로부터 상대적으로 큰 간격으로 이격되며 카운터 전압 신호선(4)과 평행하게 연장된다.
3개의 카운터 전극(14)은 카운터 전압 신호선(4)과 일체적으로 형성된다. 카운터 전극 및 카운터 전압 신호선은 Cr로 제조되며 그 두께는 약 200nm이다. 3개의 카운터 전극(14) 중 2개는 주사 신호선(2) 쪽으로 네가티브 y 방향으로 향하야 하나의 픽셀 영역을 정의하는 한 쌍의 인접 비디오 신호선(3)을 인접하게 따라 연장하고, 3개의 카운터 전극(14) 중 나머지 하나는 2개의 카운터 전극(14) 사이에서 평행하게 연장한다.
예를 들면, 실리콘 질화물로 제조된 절연막(15)은 투명 기판(1A)의 표면, 주사 신호선(2), 카운터 전압 신호선(4) 및 투명 기판(1A) 상에 형성된 카운터 전극(14)을 덮도록 형성된다(도 3b 및 3c 참조). 절연막(15)은 비디오 신호선(3)과 주사 신호선(2) 사이 및 그 교차점에서의 비디오 신호선(3)과 카운터 전압 신호선(4) 사이에서 층간 절연막으로서 작용하며, 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하는 영역에서는 게이트 절연막으로서 작용하며, 저장 커패시터(Cstg)를 형성하는 영역에서는 유전체로서 작용한다.
초기에 반도체층(16)은 절연막(15) 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하기 위한 영역에 형성된다. 반도체막(16)은 예를 들면 비정질 실리콘으로 제조되며, 비디오 신호선 주변의 주사 신호선(2) 상에 배치되며, 결과적으로 주사 신호선(2)의 일부는 또한 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극으로서 작용한다.
도 3a에 도시된 것처럼, y 방향으로 연장하는 복수의 비디오 신호선(3)은 절연막(15) 상의 x 방향으로 배치된다. 드레인 전극(3A)은 비디오 신호선(3)과 일체로 형성되어 드레인 전극(3A)은 박막 트랜지스터(TFT)의 반도체층(16)의 표면의 일부 상에서 연장한다.
픽셀 전극(18)은 픽셀 영역내의 절연막(15)의 표면 상에 형성된다. 픽셀 전극(18)은 카운터 전극들(14) 사이로 뻗어있다. 픽셀 전극(18)의 일 단부는 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(18A)으로서 작용하고, 그곳으로부터 픽셀 전극(18)은 포지티브 y 방향으로 연장하며, 다음으로 카운터 전압 신호선(4) 상에서 x 방향으로 연장하며, 다음으로 픽셀 전극(18)의 다른 단부에서 네가티브 y 방향으로 연장해서 마감하여, 직각의 U자를 형성한다.
카운터 전압 신호선(4)를 중첩하는 픽셀 전극(18)의 일부는 카운터 전압 신호선(4)과 함께 저장 커패시터(Cstg)를 형성하고 그 사이의 절연막(15)은 유전체로 작용한다. 저장 커패시터(Cstg)는 예를 들면 박막의 스위칭 오프 이후에 오랫동안 픽셀 전극(18)내의 화상 정보를 저장하는 효과를 제공한다.
박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(3A) 및 소스 전극(18A)를 형성하는 반도체층(16)의 표면은 인과 도핑되어 대량 도핑된 층(16A)을 형성하고 드레인 전극(3A) 및 소스 전극(18A)에서 오믹 접촉을 구현한다. 이러한 경우, 초기에 대향 도핑된층(16A)은 반도체층(16)이 전 표면 영역에 걸쳐 형성되며, 드레인 전극(3A) 및 소스 전극(18A)은 대량 도핑된 층(16A) 상에 형성된다. 대량 도핑된 층(16A)은 마스크로 작용하는 드레인 전극(3A) 및 소스 전극(18A)에 의해 덮히지 않은 대량 도핑된 층(16A)의 부분을 에칭함에 의해 패터닝된다.
픽셀 전극(18) 및 카운터 전극(14)을 덮는 반사 감소막(10)은 픽셀의 충분한 어퍼츄어 비율을 확보하도록 형성되며, 그러므로 반사 감소막의 영역은 픽셀 전극과 평행한 평면 상에 그 투사 영역을 최소화하기에 충분할 만큼 크게 형성된다.
반사 감소막은 입사광의 주요부를 흡수하는 재료로 제조되고, 입사광의 미량을 반사한다. 반사 감소막(10)은 아래에 상세히 설명된다.
예를 들면 실리콘 질화물로 제조된 보호막(19)은 도 3b 및 3c에 도시된 것처럼 박막 트랜지스터(TFT)를 갖는 절연막(15), 비디오 신호선(3), 픽셀 전극(18), 저장 커패시터(Cstg) 및 그 위에 형성된 반사 감소막 상에 형성되며, 액정 분자 배향막(20)은 보호막(19) 상에 형성되어, 액정 디스플레이 패널(100)의 투명 기판(1A)을 완성한다. 도 1은 도 3b의 횡단면도를 좀더 자세히 설명하기 위한 횡단면도로서, 투명 기판(1A)와 액정층(LC)가 상면하도록 배치되는 다른 투명 기판을 또한 도시한다. 편광자(polarizer: 21)는 액정층(LC)와 대향하는 측 상의 투명 기판(1A)의 표면에 배치된다.
블랙 매트릭스(광 차폐막)(22)은 각각의 픽셀 영역 주위의 경계에 대응하는 액정층(LCL)과 대향하는 측 상의 투명 기판(1B)의 부분 상에 형성된다. 블랙 매트릭스(22)는 광이 박막 트랜지스터(TFT)를 직접 조사하는 것을 방지하고 디스플레이 콘트라스트를 개선하는 기능을 갖는다. 블랙 매트릭스(22)는 도 3의 파선으로 표시된 창이 기판 픽셀 영역을 한정하도록 구성된다.
컬러 필터(23)는 블랙 매트릭스(22)내이 창을 덮도록 형성된다. x 방향으로 인접한 2개의 픽셀 영역내의 임의의 2개의 칼라 필터(23) 각각은 서로 다른 2개의 칼라를 가지며, 블랙 매트릭스(22) 상의 2개의 칼라 필터 사이에 경계를 갖는다. 예를 들면 수지로 제조된 평탄화 막(24)은 칼라 필터 상에 형성되며 액정 분자 배향막(25)은 평탄화 막(24) 상에 형성된다.
편광자(26)는 액정층(LCL)으로부터 대향하는 측 상의 투명 기판(1B)의 표면에 부착된다.
배향막과 편광자의 관계
투명 기판(1A) 상에 형성된 배향막(20)과 편광자(21) 사이 및 투명 기판(1B) 상에 형성된 배향막(25)과 편광자(26) 사이의 관계가 도 4를 참조로 설명된다.
배향막(20 및 25) 모두의 초기 배향의 방향은 픽셀 전극(18)과 카운터 전극(14) 사이에 인가된 전계의 방향(130)에 대해 각(ΦLC)의 관계이다. 다른 평광자(26)의 분극 축은 편광자(21)이 분극축(120)에 수직이다. 이러한 경우 ΦLC = ΦP이다.
액정층(LCL)은 1kHz에서 포지티브 유전체 이방성(Δε)이고, 589nm의 파장 및 20℃에서 0.073의 복굴절률(Δn)을 가는 조성의 네마틱 액정으로 구성된다.
배향막(20, 25)과 편광자(21, 26)의 상술한 관계를 갖는 액정 디스플레이 장치는 소위 일반 블랙 모드로 칭하고, 투명 기판(1A)와 평행한 전계(E)가 액정층(LC)내에서 생성되는 경우 액정층(LC)을 통해 광을 전송한다. 그러나 본 발명은 일반 블랙 모드의 액정 디스플레이 장치에만 국한되는 것이 아니라, 액정층(LC)내에 전계가 생성되지 않는 경우 액정층(LC)을 통과하는 광의 양이 최대가 되는 일반 화이트 모드의 액정 디스플레이 장치에도 적용 가능하다.
액정 분자의 반응
도 5a 내지 도 5d는 픽셀 전극(18)과 카운터 전극(14) 사이의 전계의 존재 유무에 따른 액정 분자(LCm)의 반응을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 픽셀 전극(18)과 카운터 전극(14) 사이에 전계가 존재하지 않을 경우를 도시하며, 도 5c 및 도 5d는 픽셀 전극(18)과 카운터 전극(14) 사이에서 참조 번호가 130이고 E로 표시된 전계가 존재할 경우를 도시한다.
액정 분자(LCm) 상에 전계가 인가되지 않을 경우, 액정 분자(LCm)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 같이 배향막(19 및 25)의 배향 방향으로 배향된다.
전계가 액정 분자(LCm) 상에 인가되는 경우, 액정 분자(LCm)는 전계의 강도에 따라 트위스트(twist)되고, 결과적으로 액정을 통하는 광의 투과율을 가변한다.
반사 감소막
이 실시예에서, 도 1 및 도 3a-3c에 도시된 반사 감소막(10)이 카본과 같은 블랙 안료를 포함하느나 감광 유기 혼합물로 제조되고 그 두께는 약 50nm이다. 반사 감소막(10)은 예를 들면 공지된 포토리쏘그라피를 이용함에 의해 픽셀 전극(18)과 카운터 전극(14)의 최상 표면 상에 겹쳐진다.
초기에, 픽셀 전극(18)의 형성 이후에, 픽셀 전극(18)을 포함하는 투명 기판의 전체 표면은 카본과 같은 블랙 안료를 포함하는 감광 유기 혼합물로 균일하게 코팅되어 감광 유기 혼합막은 포토마스크를 이용하여 광에 선택적으로 노출되고, 디벨로프되어 픽셀 전극(18)및 카운터 전극(14)의 최상부 표면을 남긴다.
이 실시예에서, 감광 유기 혼합막은 그 사이에 개재된 절연막(15)을 이용하여 카운터 전극(14) 상에 형성되나, 이러한 절연막(15)의 존재는 본 발명의 목적을 구현하는데 있어 전혀 지장을 주지 않는다.
선형 분극 자외선을 기판 상에 코팅된 수지막 상에 조사하여 액정 분자를 배향시키는 동작에 있어서, 입사 자외선의 분극 상태는 실질적으로 픽셀로서 작용하는 영역내에 정렬된 도전성 픽셀 전극(18)과 도전성 카운터 전극(14)에서의 반사, 특히 픽셀 및 카운터 전극의 모서리에서의 반사에 의해 변화되고, 결과물인 배향막은 결함을 갖는 배향 특성을 가지며 디스플레이된 화상의 품질을 현격히 열화시킨다. 이것이 반사 감소막(10)이 픽셀 전극(18)과 카운터 전극(14) 상에 배치되는이유이다.
반사 감소막은 실질적으로 픽셀로서 작용하지 않는 영역내에 형성된 도전층의 상부 표면으로 연장될 것이다. 예를 들면, 반사 감소막은 픽셀 전극(18), 비디오 신호선(3), 이에 전기적으로 접속된 카운터 전압 신호선(4) 및 주사 신호선(2)의 표면 상에 배치될 수 있다.
상술한 설명에서, 반사 감소막(10)은 카운터 전극(14)이 형성된 이후에 픽셀 전극(18)과 카운터 전극(14)의 상부 표면 위에 형성되고, 그 후 픽셀 전극이 형성된다. 그러나, 본 발명은 이러한 순서의 공정 단계에 제한되지 않는다.
반사 감소막(10)의 한 층은 카운터 전극(14)이 형성된 이후에만 카운터 전극(14) 상에 형성되며, 다음으로 픽셀 전극(18)이 형성되고, 반사 감소막(10)의 다른 층이 픽셀 전극(18) 상에 형성될 수 있다. 반사 감소막을 형성하는 단계 각각에서 포토리쏘그라피가 이용되었지만 이러한 구조로서, 상술한 예와 동일한 이점이 얻어진다.
상술한 예에서, 반사 감소막(10)은 카본과 같은 블랙 안료를 포함하는 감광 유기 혼합물로 제조되나, 본 발명은 이 재료에 국한되지 않는다. 광에 대해 큰 흡수 계수를 갖고 광 반사도가 낮은 임의의 재료라면 상술한 예와 동일한 이점을 제공할 수 있다. 자외선에 대해 0 내지 50%의 반사 계수를 갖는 재료가 본 발명의 이점을 보장하는 차원에서 바람직하다.
배향막
도 1에 도시된 배향막(20 및 25)은 예를 들면 폴리이미드로 제조되며 예를들면 두께가 0.1㎛이다.
원래의 폴리이미드는 배향 액정 분자의 기능을 가지지 않으며, 액정 분자 모듈을 배향시키도록 고압 수은-증기 램프 엑시머 레이저 등으로부터 선형 분극 자외선으로 조사된다. 폴리이미드 막으로의 자외선의 조사가 종래의 소위 러빙 처리를 대신할 수 있다.
배향막의 배향 방향은 조사된 선형 분극 자외선의 분극화의 방향에 의해 결정된다. 이 실시예에서, 파장 365nm의 자외선이 약 400mJ/cm2의 에너지로 폴리이미드 막 상에 조사된다.
도 6은 자외선을 폴리이미드막에 조사함에 의해 배향막의 기능을 갖는 폴리이미드막을 제공하는 방법의 예를 설명하는 개략도이다. 고압 수은-증기 램프(31)가 광원으로 이용된다. 램프(31)로부터의 광선은 분광기(32)에 의해 분해되고, 거울(33)을 통해 편광자(34)로 진입한다. 편광자(34)는 그 표면에 폴리이미드 막을 갖는 투명 기판(1A)에 대향하도록 정렬되어 필요한 방향의 선형 분극된 자외선은 폴리이미드막 상에 조사되어 배향막(20)을 얻는다.
반사 감소막의 효과 연구
반사 감소막(10)이 형성은 상술한 배향막의 배향 손상의 발생을 방지하 f수 있고, 배향막의 손상된 배향 메카니즘이 반사 감소막이 없는 경우에 대해 상세히 설명될 것이다.
자외선(41)이 도 7의 광-반사막(40)에 법선 방향의 광-반사막(40)을 조사한다고 가정하자. 자외광(41)은 도 7에 도시된 것과 같이 자외광의 경유 방향에 대해 필요한 방향으로 선형 분극되고, 광의 분극 방향의 변화량이 광-반사막(40)에서의 반사 이후에 허용 가능한지가 확인된다. 광-반사막(40)이 참조 번호(42)로 표시된 것처럼 경사지는 경우에도 해당된다.
광-반사막의 주 표면이 입사광의 편광 방향과 평행한 경우, 입사 및 반사광의 분극 방향 사이의 차이를 무시하는 것이 가능하지만, 광-반사막의 주 표면이 참조 번호 43으로 표시된 것처럼 입사광의 분극 방향과 평행하지 않는 경우, 입사 및 반사광의 분극의 방향 사이의 차이는 무시할 수 없다.
액정 디스플레이 장치의 제조 동작에서, 선형 분극 광이 픽셀 및 카운터 전극 상에 코팅된 배향 재료막 상에 조사되는 경우, 조사된 선형 분극 광의 일부는 전극에 의해 반사되고 다시 배향 재료막 상에 조사된다.
전극의 모서리의 슬로프와 같은 전극 주위의 슬로프가 있고 선형 분극 광의 반사가 슬로프에 의해 야기되는 경우, 선정 방향으로 선형적으로 분극된 광의 분극 방향은 종종 상술한 반사에 의해서는 무시될 수 없을 정도로 큰 양만큼 변화된다.
배향 재료막이 그러한 반사로 인해 선정 방향과는 상이한 방향으로 선형 분극된 광에 의해 조사되는 경우, 비의도된 방향의 선형적으로 분극된 광에 의해 조사된 배향막의 부분은 국부적으로는 불규칙 배향 특성을 제공하며, 결과적으로 액정 분자의 배향 손상을 초래한다.
상술한 실시예에서, 반사 감소막이 예를 들면 픽셀 및 카운터 전극의 상부 표면 위로 형성되어, 각각의 전극을 덮지만, 반드시 전극의 전체 표면을 덮을 필요는 없고 액정 분자의 불규칙 배향을 초래하는 부분 위에만 반사 감소막을 형성하는 것으로 충분한데, 즉 픽셀 및 카운터 전극의 모서리와 같은 부분에서의 반사에 의한 입사 및 반사광 사이의 분극의 방향의 허용할 수 없는 차이값을 초래하는 전극의 부분 위에 반사 감소막을 형성하는 것을 충분하다.
적층막 및 전극과 그 인접한 층들로 구성된 복잡한 구조로 인해 일부분의 반사에 의한 광의 분극의 방향의 허용할 수 없는 변화량을 초래하는 전극 부분을 정확하게 결정하는 것은 어려우며, 그러므로 비디오 신호선을 포함하는 픽셀 전극 및 카운터 전압 신호선 전체를 포함하는 카운터 전극을 덮는 것이 간단하고 신뢰적이며 효과적이다.
액정 디스플레이 장치의 상술한 실시예는 미세한 전극이 그 액정층 측 상의 한 기판의 표면 상의 상대적으로 큰 영역 위로 형성되는 소위 동일 평면 스위칭 유형으로, 그러므로 의도하지 않은 방향으로 분극된 광의 조사에 의해 야기되는 배향막내의 장애가 있는데, 본 발명은 그러한 동일 평면 스위칭 유형의 액정 디스플레이 장치에 크게 유리하다.
본 발명은 이러한 유형의 액정 디스플레이 장치에 제한되지 않으며, 본 발명은 또한 예를 들면 소위 수직 전계형, 트위스티드 네마틱형의 액정 디스플레이 장치에 적용 가능한데, 이는 2가지 유형 사이의 주요한 차이는 픽셀의 구조에 있고 다른 구조는 실질적으로 동일하게 때문이다.
또한, 수직 전계형의 액정 디스플레이 장치에 있어서, 각각의 픽셀에서의 광의 전송은 대향 투명 기판의 내부 표면 상에 형성된 대향 투명 전극 사이에 샌드위치된 액정 재료의 층의 양단에 인가되는 수직 전계에 의해 제어된다.
상술한 것처럼, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 높은 콘트라스트 비와 높은 등급의 디스플레이 화상을 제공한다.
Claims (5)
- 액정 디스플레이 장치에 있어서,한 쌍의 대향 기판 - 상기 한 쌍의 대향 기판 중 적어도 하나는 투명함 -;상기 한 쌍의 대향 기판 사이에 샌드위치된 액정막;상기 한 쌍의 대향 기판 중 적어도 하나 상에 배치되어, 상기 액정막에 전계를 생성하기 위한 다수의 전극;상기 액정막과 각각 접촉하도록 상기 한 쌍의 대향 기판 상에 배치된 배향막(alignment film) - 상기 배향막은 상기 액정막내의 액정 분자의 배향을 유도하도록 선형적으로 분극된 광선으로 조사되는 유기막을 포함함 -; 및상기 액정 디스플레이 장치의 가용 디스플레이 영역내의 상기 복수의 전극의 적어도 모서리를 덮도록 배치된 반사 감소막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
- 제1항에 있어서, 자외선에 대한 상기 반사 감소막의 반사 계수는 1 내지 50% 범위내인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 전극은 상기 액정막내의 상기 한 쌍의 대향 기판의 주 표면과 평행한 전계를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 유기막은 폴리이미드 수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 선형 분극광선은 선형 분극 자외선인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
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