KR100956337B1 - 시야각이 개선된 액정 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

시야각이 개선된 액정 표시 장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

제1 기판, 제1 기판의 저면에 형성되어 있는 내부 및 외부 블랙 매트릭스, 색 필터 및 기준 전극, 기준 전극의 저면의 소정영역에 형성되어 있는 유기 절연막, 제1 기판과 소정간격 이격되어 하부에 위치하는 제2 기판, 제2 기판 위에 형성되어 있는 화소 전극, 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정을 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법.
액정 표시 장치, 시야각, 측면 시인성, 유기 절연막

Description

시야각이 개선된 액정 표시 장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING IMPROVED VIEWING ANGLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 액정 표시 장치의 단면도로서, 각각 전압이 인가되지 않은 상태와 전압이 인가된 상태에서의 액정 분자의 배열을 나타내며,
도 2는 인가된 전압(Voltage)에 대한 투과율(Transmittance)의 관계곡선이며,
도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 간략한 배치도이며,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색 필터 기판을 제조하는 방법을 공정 순서에 따라 나타낸 단면도이고,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 제2 실시예의 액정 표시 장치의 단면도로서, 각각 전압이 인가되지 않은 상태와 전압이 인가된 상태에서의 액정 분자의 배열을 나타내며,
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색 필터 기판을 제조하는 방법을 공정 순서에 따라 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3 ; 액정 50 ; 유기 절연막
110; 제2 기판 190 ; 화소 전극
191 ; 화소 절개 패턴 210 ; 제1 기판
220a ; 외부 블랙 매트릭스 220b ; 내부 블랙 매트릭스
230 ; 색 필터 250 ; 오버 코트막
270 ; 기준 전극 271 ; 기준 절개 패턴
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 시야각 및 측면 시인성이 향상된 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 기준 전극과 색 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과, 화소 전극과 박막 트랜지스터 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 기준 전극과 화소 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.
그런데 액정 표시 장치는 시야각 및 측면 시인성이 나쁜 것이 중요한 단점이다. 이러한 단점을 극복하고자 시야각을 넓히기 위한 다양한 방안이 개발되고 있는데, 그 중에서도 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하고 화소 전극과 그 대향 전극인 기준 전극에 일정한 절개 패턴을 형성하거나 돌기를 형성하는 방법이 유력시되고 있다.
절개 패턴을 형성하는 방법은 화소 전극과 기준 전극에 각각 절개 패턴을 형성하여 이들 절개 패턴으로 인하여 형성되는 프린지 필드(fringe field)를 이용하여 액정의 기우는 방향을 4방향으로 고르게 분산시킴으로써 시야각을 확보하는 방법이다.
돌기를 형성하는 방법은 상하 기판 위에 형성되어 있는 화소 전극과 기준 전극 위에 각각 돌기를 형성하여 둠으로써 돌기에 의하여 왜곡되는 전기장을 이용하여 액정 분자의 눕는 방향을 조절하는 방식이다.
그러나 절개 패턴을 형성하는 경우에는 색 필터 위에 형성되어 있는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide)로 이루어진 기준 전극을 사진 식각(photolithography) 공정을 사용하여 패터닝(patterning)해야 하므로 사진 식각 공정이 추가된다.
또한, 색 필터 위에 스퍼터링(sputtering)으로 증착된 ITO와 색 필터 수지(color filter resin)와의 접착력이 좋지 않아서 기준 전극의 식각에 있어서 정밀도가 떨어진다. 또한, ITO 식각시 색 필터가 노출되면서 손상을 입는 문제가 있어서 이를 방지하기 위하여는 색 필터 위에 신뢰성 있는 유기 절연막(overcoat 막)을 코팅(coating)해야 하는데 이 오버코트막의 가격이 비싼 문제점이 있다. 오버코트막을 형성하면 기준 전극이 크롬(Cr) 등으로 형성되는 블랙 매트릭스(black matrix)와 직접 접촉하지 못하므로 저항이 증가하여 플리커(flicker) 불량이 심해지는 등의 문제도 발생한다. 그리고, 기준 전극에 절개 패턴이 형성되므로 기준 전극의 저항 증가가 가중된다.
한편, 절개 패턴이나 돌기에 의하여 분할되는 도메인은 액정이 눕는 방향에 따라 몇가지 종류로 나뉜다. 일반적으로는 4방향 각각에 대하여 한 종류씩 4종류로 구분된다. 이 경우 하부 기판과 경사지게 누운 액정의 장축이 이루는 각을 경사각 (tilt angle)이라 할 때, 동일한 인가 전압에 대해 서로 다른 도메인에서 액정분자의 경사각은 동일하기 때문에 도메인의 광학적 특성의 보상율이 낮아서 측면 시인성에 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시야각 및 측면 시인성이 개선된 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정 표시 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판의 저면에 형성되어 있는 내부 및 외부 블랙 매트릭스, 색 필터 및 기준 전극, 상기 기준 전극의 저면의 소정영역에 형성되어 있는 유기 절연막, 상기 제1 기판과 소정간격 이격되어 하부에 위치하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 화소 전극, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정을 포함한다.
또한, 상기 유기 절연막은 하나의 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역에만 형성되어 있다.
또한, 상기 유기 절연막이 형성되어 있는 영역의 액정의 장축의 경사각은 유기 절연막이 형성되어 있지 않은 영역의 액정의 경사각보다 작다.
또한, 상기 유기 절연막의 두께는 3.0㎛ 이하이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판의 저면에 형성되어 있는 내부 및 외부 블랙 매트릭스, 상기 내부 블랙 매트릭스를 노출하는 홈을 가지며 상기 제1 기판을 덮고 있는 색 필터, 상기 색 필터와 노출된 상기 내, 외부 블랙 매트릭스를 덮고 있는 기준 전극, 상기 기준 전극의 소정 영역을 덮고 있는 유기 절연막, 상기 제1 기판과 소정 간격 이격되어 배치되어 있는 제2 기판, 상기 제2 기판의 상면에 형성되어 있으며, 화소 절개 패턴을 가지며 상기 화소 절개 패턴은 상기 내부 블랙 매트릭스와 교대로 배치되어 있는 화소 전극, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정을 포함한다.
또한, 상기 유기 절연막은 하나의 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역에만 형성되어 있다.
또한, 상기 유기 절연막이 형성되어 있는 영역의 액정의 장축의 경사각은 유기 절연막이 형성되어 있지 않은 영역의 액정의 경사각보다 작다.
또한, 상기 유기 절연막은 상기 내부 블랙 매트릭스와 중첩되는 기준 전극을 덮는다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 내부 및 외부 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 상기 내부 블랙 매트릭스를 노출하는 홈을 가지는 색 필터를 형성하는 단계, 상기 색 필터와 노출된 내부 및 외부 블랙 매트릭스를 덮는 기준 전극을 형성하는 단계, 상기 기준 전극을 덮는 유기 절연막을 형성하는 단계, 상기 유기 절연막을 패터닝하여 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역을 덮는 유기 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 유기 절연막 패턴은 상기 내부 블랙 매트릭스와 중첩되는 부분을 가진다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판, 상기 제1 기판의 저면에 형성되어 있는 내부 및 외부 블랙 매트릭스, 상기 내부 및 외부 블랙 매트릭스의 저면에 형성되어 있으며 상기 내부 블랙 매트릭스를 덮고 있는 색 필터, 상기 색 필터를 덮고 있는 오버 코트막, 상기 오버 코트막을 덮고 있으며, 상기 내부 블랙 매트릭스와 중첩하는 기준 절개 패턴을 가지는 기준 전극, 상기 기준 전극의 저면의 소정 영역에 형성되어 있는 유기 절연막, 상기 제1 기판과 소정 간격 이격되어 배치되어 있는 제2 기판, 상기 제2 기판의 상면에 형성되어 있으며, 상기 기준 절개 패턴과 교대로 배치되어 있는 화소 절개 패턴을 가지는 화소 전극, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정을 포함한다. 또한, 상기 유기 절연막은 하나의 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역에만 형성되어 있다.
또한, 상기 유기 절연막이 형성된 영역의 액정의 장축의 경사각은 유기 절연막이 형성되지 않은 영역의 액정의 경사각보다 작다.
또한, 상기 유기 절연막은 상기 기준 절개 패턴과 중첩되는 부분을 제외한 소정의 화소 영역을 덮고 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 내부 및 외부 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 상기 내부 블랙 매트릭스를 덮 는 색 필터를 형성하는 단계, 상기 색 필터를 덮는 오버 코트막을 형성하는 단계,상기 오버 코트막 위에 상기 내부 블랙 매트릭스와 대응하는 위치에 배치되어 있는 기준 절개 패턴을 가지는 기준 전극을 형성하는 단계, 상기 기준 전극을 덮는 유기 절연막을 형성하는 단계, 상기 유기 절연막을 패터닝하여 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역에만 위치하는 유기 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 유기 절연막 패턴은 상기 기준 절개 패턴과 중첩하는 부분에서 제거되어 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 액정 표시 장치의 단면도로서, 각각 전압이 인가되지 않은 상태와 전압이 인가된 상태에서의 액정 분자의 배열을 보여 준다.
도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 제2 기판(110) 면에는 투명한 화소 전극(190)이 형성되어 있고, 화소 전극(190)은 ITO (indium-tin-oxide) 또는 IZO (induin-zinc-oxide) 등의 투명 도전막으로 형성되어 있다. 화소 전극(190)에는 그 일부가 제거된 화소 절개 패턴(191)이 형성되어 있다. 제2 기판과 소정 간격 이격되어, 제2 기판(110)과 마주 보도록 제1 기판(210)이 대응되어 있다.
제1 기판(210)의 저면에는 외부 블랙 매트릭스(220a)와 내부 블랙 매트릭스(220b)가 형성되어 있다. 외부 블랙 매트릭스(220a)는 매트릭스 형태로 형성되어 화소 영역(A)을 정의하며, 내부 블랙 매트릭스(220b)는 화소 영역(A) 내 에 소정의 패턴으로 형성되어 있다.
외부 및 내부 블랙 매트릭스(220a, 220b) 위에는 R, G, B 등의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 이 때, 색 필터(230)는 내부 블랙 매트릭스(220b)와 중접하는 부분에서 제거되어 있어서 내부 블랙 매트릭스(220b)를 노출하고 있다. 외부 블랙 매트릭스(220b)도 색과 색 사이의 경계에서는 색 필터(230)에 의하여 덮어지지 않고 노출되어 있다. 색 필터(230)의 일부는 외부 및 내부 블랙 매트릭스(220a, 220b)와 겹쳐져 외부 및 내부 블랙 매트릭스(220a, 220b)와 접촉하고 있고, 색 필터(230)의 나머지 대부분은 제1 기판(210)과 직접 접촉하고 있다.
노출된 외부 및 내부 블랙 매트릭스(220a, 220b)와 색 필터(230)의 저면에는 투명한 기준 전극(270)이 형성되어 있다. 내부 블랙 매트릭스(220b) 아래에서 기준 전극은 홈(291)으로 형성된다. 유기 절연막(50)은 기준 전극(270)의 저면의 소정 영역에 형성되어 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 유기 절연막(50)은 외부 블랙 매트릭스(220a)로 경계 지워 지는 하나의 화소 영역(A)의 소정 영역(B)에 형성되어 있다. 내부 블랙 매트릭스(220b)의 저면에 형성된 기준 전극(270)의 홈(291)을 덮도록 유기 절연막(50)은 형성되어 있다.
제1 기판(210)과 제2 기판(110) 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(3)가 주입되어 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 화소 전극(190)과 기준 전극(270) 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자(3)가 두 기판(110, 210) 면에 대해 수직하게 배열되어 있다.
도 1b에서와 같이, 화소 전극(190)과 기준 전극(270)에 전압이 인가된 상태에서는 제2 및 제1 기판(110, 210) 사이에 전기장(E)이 형성된다. 이 경우, 화소 전극(190)의 화소 절개 패턴(191)과 내부 블랙 매트릭스(220b)와 중첩하는 위치에 형성되는 기준 전극(270)의 홈(291)으로 인하여, 전기장은 두 기판(110, 210)에 대하여 완전히 수직으로 형성되지 않고 기울기를 가지는 곡선 형태의 프린지 필드(fringe field)를 형성한다. 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(3) 들은 전기장의 방향에 수직한 방향으로 배열하려는 경향이 있으므로, 액정 분자(3)는 그 장축이 두 기판(110, 210) 표면에 대하여 기울어진 형태로 재배열하게 된다. 이렇게 되면, 화소 절개 패턴(191)과 기준전극의 홈(291)을 중심으로 하여 양쪽에서 액정 분자(3)의 기울어지는 방향이 반대로 되는 영역들이 생기게 되고 이 들 영역의 광학적 특성이 서로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다. 그러나, 유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B)과 유기 절연막이 덮여 있지 않은 영역(C)간에는 액정의 장축의 경사각(β1, β2)은 서로 다르다.
이하에서 상세히 설명한다.
유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B)과 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않은 영역(C)간에는 동일한 전압이 인가되어도 형성되는 전기장의 세기에는 차이가 발생한다. 예컨대, 유기 절연막(50)의 유전율이 액정의 유전율보다 큰 경우에는 유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B)에 비하여 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않은 영역(C)에 보다 강한 전기장이 발생한다. 이는 유전율이 액정 물질보다 큰 유기 절연막(50)에 상대적으로 높은 전압이 분배되기 때문에 유기 절연막(50)이 있는 영역 의 액정에 걸리는 전압이 유기 절연막(50)이 없는 영역의 액정에 걸리는 전압보다 낮아지기 때문이다. 그러므로, 유기 절연막(50)이 덮여있는 영역의 액정의 장축의 경사각(β1)은 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않은 영역의 액정의 경사각(β2)보다 작게 된다.
유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B)과 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않는 영역(C)간에는 액정 분자의 경사각이 서로 다르기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 인가된 전압(Voltage)에 대한 투과율(Transmittance)의 관계곡선, 즉, V-T 곡선은 서로 차이가 난다. 따라서, 두 영역(B, C)의 광학적 특성이 서로 효과적으로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다. 이 경우 유기 절연막의 유전율은 1.5 내지 7.5사이이고, 두께는 3.0㎛ 이하인 것이 바람직하다. 유기 절연막의 두께가 3.0㎛ 이상이 되면 투과율에 문제가 발생하기 때문이다.
또한, 도면에서는 두 영역중 하나의 영역에 유기 절연막이 덮이는 것으로 설명하였으나, 하나의 화소 영역을 구분하는 다수개의 도메인 중 적어도 하나의 도메인에 유기 절연막이 덮이는 경우도 가능하다. 즉, 유기 절연막 패턴은 본 발명의 실시예에서의 형태에만 국한되지는 않으며, 화소를 네 영역 즉, 네 도메인으로 분할하는 다양한 패턴 형태 및 배열에 적용될 수 있다.
도 3에는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 간략한 배치도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 화소 절개 패턴(191)과 기준 전극의 홈(291)은 서로 엇갈려서 형성된다. 하나의 화소 영역(A)은 유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B)과 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않은 영역(C)으로 나뉜다. B 영역과 C 영 역은 복수의 도메인으로 나뉜다. 이 들 도메인의 광학적 특성이 서로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다.
그러면, 도 4a 내지 도 4d를 참고로 하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색 필터 기판을 제조하는 방법을 공정 순서에 따라 나타낸 단면도이다.
액정 표시 장치는 기준 전극이 형성되어 있는 색 필터 기판, 화소 전극이 형성되어 있는 박막 트랜시스터 기판, 색 필터 기판과 박막 트랜시스터 기판의 사이에 주입되어 있는 액정을 포함한다.
색 필터 기판(200)의 제조 방법은 내, 외부 블랙 매트릭스 및 색 필터 형성 단계, 기준 전극 형성 단계, 유기 절연막 형성 단계, 유기 절연막 패터닝 단계를 포함한다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 내, 외부 블랙 매트릭스 및 색 필터 형성 단계는 제1 기판(210) 위에 화소 영역의 가장자리를 가리기 위한 그물 형태의 외부 블랙 매트릭스(220a)와 화소 영역의 내부에 내부 블랙 매트릭스(220b)를 형성한다. 다음으로 블랙 매트릭스(220a, 220b) 위에 안료가 첨가된 감광제를 도포하고 노광 및 현상하는 과정을 3회 되풀이하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 색 필터를 형성한다. 이 때, 화소 영역 내부에 위치하는 내부 블랙 매트릭스(220b) 상부에서도 색 필터(230)를 제거하여 내부 블랙 매트릭스(220b)가 노출될 수 있도록 한다.
이어서, 도 4b에 도시한 바와 같이, 기준 전극 형성 단계는 ITO 또는 IZO막 등을 노출된 내부 및 외부 블랙 매트릭스(220b, 220a) 및 색 필터(230) 위에 증착하여 기준 전극(270)을 형성한다. 이 때, 내부 블랙 매트릭스(220b) 위에 형성된 기준 전극(270)은 홈(291) 형태로 형성된다.
이어서, 도 4c에 도시한 바와 같이, 유기 절연막 형성 단계는 기준 전극(270)을 덮는 유기 절연막(50)을 형성한다.
이어서, 도 4d에 도시한 바와 같이, 유기 절연막 패터닝 단계는 유기 절연막(50)을 패터닝하여 화소 영역 내의 복수의 영역 중 일부 영역 내에만 유기 절연막(50)을 남긴다.
이러한 색 필터 기판의 제조 방법에 의하면, 제1 기판에 형성된 기준 전극(270)에 절개 패턴을 형성하지 않으므로, 절개 패턴을 형성하기 위한 사진 식각 공정이나, 색 필터 상부에 색 필터를 식각액으로부터 보호하기 위한 버퍼층인 오버 코트막을 형성하는 단계가 필요치 않아 공정이 단순해 진다. 또한, 절개 패턴이 있는 경우에 기준 전극(270)의 저항이 증가되는 단점을 해결할 수 있으며, 절개 패턴이 과식각 되거나 언더 컷(undercut)되어 발생하는 불량을 제거할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도가 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.
도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 제2 기판(110) 면에는 투명한 화소 전극(190)이 형성되어 있고, 화소 전극(190)은 ITO (indium-tin-oxide) 또는 IZO (induin-zinc-oxide) 등의 투명 도전막으로 형성되어 있다. 화소 전극(190)에는 그 일부가 제거된 화소 절개 패턴(191)이 형성되어 있다. 제2 기판과 소정 간격 이격되어, 제2 기판(110)과 마주 보도록 제1 기판(210)이 대응되어 있다.
제1 기판(210)의 저면에는 외부 블랙 매트릭스(220a)와 내부 블랙 매트릭스(220b)가 형성되어 있다. 외부 블랙 매트릭스(220a)는 매트릭스 형태로 형성되어 화소 영역(A)을 정의하며, 내부 블랙 매트릭스(220b)는 화소 영역(A) 내에 소정의 패턴으로 형성되어 있다.
외부 및 내부 블랙 매트릭스(220a, 220b) 위에는 R, G, B 등의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 이 때, 색 필터(230)는 내부 블랙 매트릭스(220b)를 덮고 있다. 외부 블랙 매트릭스(220b)는 색과 색 사이의 경계에서는 색 필터(230)에 의하여 덮어지지 않고 노출되어 있다. 색 필터(230)의 일부는 외부 블랙 매트릭스(220a)와 겹쳐져 외부 블랙 매트릭스(220a)와 접촉하고 있고, 색 필터(230)의 나머지 대부분은 제1 기판(210)과 직접 접촉하고 있다.
색 필터(230)의 저면에는 색 필터를 보호하기 위한 오버 코트막(250)이 형성되어 있다. 오버 코트막(250)의 저면에는 투명한 기준 전극(270)이 형성되어 있다. 기준 전극(270)에는 기준 절개 패턴(271)이 형성되어 있다. 여기에서, 제1 기판(210)과 제2 기판(110)은 각각의 기준 절개 패턴(271)과 화소 절개 패턴(191)이 서로 대응되지 않도록 엇갈려서 위치한다.
기준 전극(270)의 저면의 소정 영역에는 유기 절연막(50)이 형성되어 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 유기 절연막(50)은 외부 블랙 매트릭스(220a)로 경계 지워 지는 하나의 화소 영역(A)의 소정 영역(B')에 형성되어 있어 화소 영 역을 두 개의 영역으로 나눈다. 유기 절연막(50)은 기준 전극(270)의 기준 절개 패턴(271)을 덮지 않도록 형성되어 있다.
제1 기판(210)과 제2 기판(110) 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(3)가 주입되어 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 화소 전극(190)과 기준 전극(270) 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자(3)가 두 기판(110, 210) 면에 대해 수직하게 배열되어 있다.
도 5b에서와 같이, 화소 전극(190)과 기준 전극(270)에 전압이 인가된 상태에서는 하부 및 제1 기판(110, 210) 사이에 전기장(E)이 형성된다. 이 경우, 화소 전극(190)의 화소 절개 패턴(191) 과 기준 전극(270)의 기준 절개 패턴(192)으로 인하여 전기장은 두 기판(110, 210)에 대하여 완전히 수직으로 형성되지 않고 기울기를 가지는 곡선 형태의 프린지 필드(fringe field)를 형성한다. 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(3) 들은 전기장의 방향에 수직한 방향으로 배열하려는 경향이 있으므로, 액정 분자(3)는 그 장축이 두 기판(110, 210) 표면에 대하여 기울어진 형태로 재배열하게 된다. 이렇게 되면, 화소 절개 패턴(191) 및 기준 절개 패턴(192)을 중심으로 하여 양쪽에서 액정 분자(3)의 기울어지는 방향이 반대로 되는 영역들이 생기게 되고 이들 영역의 광학적 특성이 서로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다. 그러나, 유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B')과 유기 절연막이 덮여 있지 않은 영역(C')간에는 액정의 장축의 경사각(β1, β2)은 서로 다르다.
이하에서 상세히 설명한다.
유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B')과 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않은 영역(C')간에는 동일한 전압이 인가되어도 형성되는 전기장의 세기에는 차이가 발생한다. 예컨대, 유기 절연막(50)의 유전율이 액정의 유전율보다 큰 경우에는 유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B')에 비하여 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않은 영역(C')에 보다 강한 전기장이 발생한다. 이는 유전율이 액정 물질보다 큰 유기 절연막(50)에 상대적으로 높은 전압이 분배되기 때문에 유기 절연막(50)이 있는 영역의 액정에 걸리는 전압이 유기 절연막(50)이 없는 영역의 액정에 걸리는 전압보다 낮아지기 때문이다. 그러므로, 유기 절연막(50)이 덮여있는 영역의 액정의 장축의 경사각(β1)은 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않은 영역의 액정의 경사각(β2)보다 작게 된다.
유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B')과 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않는 영역(C')간에는 액정 분자의 경사각이 서로 다르기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 인가된 전압(Voltage)에 대한 투과율(Transmittance)의 관계곡선, 즉, V-T 곡선은 서로 차이가 난다. 따라서, 두 영역(B', C')의 광학적 특성이 서로 효과적으로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다. 이 경우 유기 절연막의 유전율은 1.5 내지 7.5사이이고, 두께는 3.0㎛ 이하인 것이 바람직하다. 유기 절연막의 두께가 3.0㎛ 이상이 되면 투과율에 문제가 발생하기 때문이다.
또한, 도면에서는 두 영역중 하나의 영역에 유기 절연막이 덮이는 것으로 설명하였으나, 하나의 화소 영역을 구분하는 다수개의 도메인 중 적어도 하나의 도메인에 유기 절연막이 덮이는 경우도 가능하다. 즉, 유기 절연막 패턴은 본 발명의 실시예에서의 형태에만 국한되지는 않으며, 화소를 네 영역 즉, 네 도메인으로 분할하는 다양한 패턴 형태 및 배열에 적용될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 화소 절개 패턴(191)과 기준 전극의 기준 절개 패턴(271)은 서로 교대로 배치되어 있다. 하나의 화소 영역(A)은 유기 절연막(50)이 덮여 있는 영역(B)과 유기 절연막(50)이 덮여 있지 않은 영역(C)으로 나뉜다. B 영역과 C 영역은 복수의 도메인으로 나뉜다. 이 들 도메인의 광학적 특성이 서로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다.
그러면, 도 6a 내지 도 6d를 참고로 하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색 필터 기판을 제조하는 방법을 공정 순서에 따라 나타낸 단면도이다.
액정 표시 장치는 기준 전극이 형성되어 있는 색 필터 기판, 화소 전극이 형성되어 있는 박막 트랜시스터 기판, 색 필터 기판과 박막 트랜시스터 기판의 사이에 주입되어 있는 액정을 포함한다.
색 필터 기판(200)의 제조 방법은 내, 외부 블랙 매트릭스 및 색 필터 형성 단계, 오버 코트막 형성 단계, 기준 전극 형성 단계, 유기 절연막 형성 단계, 유기 절연막 패터닝 단계를 포함한다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 내부 및 외부 블랙 매트릭스 및 색 필터 형성 단계는 제1 기판(210) 위에 화소 영역의 가장자리를 가리기 위한 그물 형태의 외부 블랙 매트릭스(220a)와 화소 영역의 내부에 내부 블랙 매트릭스(220b)를 형성한다. 다음으로 블랙 매트릭스(220a, 220b) 위에 안료가 첨가된 감광제를 도포하고 노광 및 현상하는 과정을 3회 되풀이하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 색 필터를 형성한다. 즉, 내부 블랙 매트릭스(220b)을 덮는 색 필터(230)를 형성한다.
이어서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 오버 코트막 형성 단계는 ITO 또는 IZO막 등을 노출된 외부 블랙 매트릭스(220a) 및 색 필터(230) 위에 증착하여 오버 코트막(250)을 형성한다.
그리고, 도 6c에 도시한 바와 같이, 기준 전극 형성단계는 오버 코트막(250) 위에 기준 전극(270)을 덮고, 내부 블랙 매트릭스(220b)에 대응되는 위치에 기준 절개 패턴(271)을 형성한다.
이어서, 도 6d에 도시한 바와 같이, 유기 절연막 형성 단계는 기준 전극(270)을 덮는 유기 절연막(50)을 형성한다.
이어서, 도 6f에 도시한 바와 같이, 유기 절연막 패터닝 단계는 유기 절연막(50)을 패터닝하여 기준 전극(270)의 기준 절개 패턴(271)을 덮지 않도록 형성한다. 이 경우, 유기 절연막(50)을 패터닝하여 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역 내에만 유기 절연막을 남긴다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법은 화소 영역내의 소정부분에 유기 절연막을 형성함으로써 전계의 세기를 약화시켜, 동일한 화소 영역내에서 동일한 전압에 대해 서로 다른 투과율을 갖는 다수개의 영역을 형성할 수 있기 때문에 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상 시킬 수 있다.
또한, ITO나 IZO로 이루어진 기준전극에 절개 패턴이 형성되지 않고, 따라서, ITO 식각시 색 필터가 노출되는 문제를 방지하기 위한 오버코트막의 형성이 불필요하다. 그러므로, 기준 전극이 크롬(Cr) 등으로 형성되는 블랙 매트릭스(black matrix)와 직접 접촉하므로, 저항 증가에 의한 플리커(flicker) 불량이나 크로스 톡(crosstalk) 등의 문제가 발생하지 않는다.

Claims (16)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판의 저면에 형성되어 있으며 화소 영역을 정의하는 외부 블랙 매트릭스,
    상기 제1 기판의 저면에 형성되어 있으며 상기 화소 영역 내에 위치하는 내부 블랙 매트릭스,
    상기 외부 블랙 매트릭스 및 내부 블랙 매트릭스를 덮고 있는 색 필터,
    상기 색필터를 덮고 있는 기준 전극,
    상기 기준 전극의 저면의 소정영역에 형성되어 있는 유기 절연막,
    상기 제1 기판과 소정간격 이격되어 하부에 위치하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며, 화소 절개 패턴을 가지며 상기 화소 절개 패턴은 상기 내부 블랙 매트릭스와 교대로 배치되어 있는 화소 전극,
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정을 포함하고,
    상기 화소 절개 패턴은 상기 화소 전극을 복수의 도메인으로 분할하는 도메인 분할 수단인 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 유기 절연막은 하나의 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역에만 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 유기 절연막이 형성되어 있는 영역의 액정의 장축의 경사각은 유기 절연막이 형성되어 있지 않은 영역의 액정의 경사각보다 작은 액정 표시 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에서,
    상기 유기 절연막의 두께는 3.0㎛ 이하인 액정 표시 장치.
  5. 제1 기판,
    상기 제1 기판의 저면에 형성되어 있으며 화소 영역을 정의하는 외부 블랙 매트릭스,
    상기 제1 기판의 저면에 형성되어 있으며 상기 화소 영역 내에 위치하는 내부 블랙 매트릭스,
    상기 내부 블랙 매트릭스를 노출하는 홈을 가지며 상기 제1 기판을 덮고 있는 색 필터,
    상기 색 필터와 노출된 상기 내부 블랙 매트릭스를 덮고 있는 기준 전극,
    상기 기준 전극의 소정 영역을 덮고 있는 유기 절연막,
    상기 제1 기판과 소정 간격 이격되어 배치되어 있는 제2 기판,
    상기 제2 기판의 상면에 형성되어 있으며, 화소 절개 패턴을 가지며 상기 화소 절개 패턴은 상기 내부 블랙 매트릭스와 교대로 배치되어 있는 화소 전극,
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정을 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 유기 절연막은 하나의 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역에만 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 유기 절연막이 형성되어 있는 영역의 액정의 장축의 경사각은 유기 절연막이 형성되어 있지 않은 영역의 액정의 경사각보다 작은 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 유기 절연막은 상기 내부 블랙 매트릭스와 중첩되는 기준 전극을 덮는 액정 표시 장치.
  9. 기판 위에 화소 영역을 정의하는 외부 블랙 매트릭스 및 상기 화소 영역 내에 위치하는 내부 블랙 매트릭스를 형성하는 단계,
    상기 내부 블랙 매트릭스를 노출하는 홈을 가지는 색 필터를 형성하는 단계,
    상기 색 필터와 노출된 내부 블랙 매트릭스를 덮는 기준 전극을 형성하는 단계,
    상기 기준 전극을 덮는 유기 절연막을 형성하는 단계,
    상기 유기 절연막을 패터닝하여 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역을 덮는 유기 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 유기 절연막 패턴은 상기 내부 블랙 매트릭스와 중첩되는 부분을 가지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제1 기판,
    상기 제1 기판의 저면에 형성되어 있으며 화소 영역을 정의하는 외부 블랙 매트릭스,
    상기 제1 기판의 저면에 형성되어 있으며 상기 화소 영역 내에 위치하는 내부 블랙 매트릭스,
    상기 내부 및 외부 블랙 매트릭스의 저면에 형성되어 있으며 상기 내부 블랙 매트릭스를 덮고 있는 색 필터,
    상기 색 필터를 덮고 있는 오버 코트막,
    상기 오버 코트막을 덮고 있으며, 상기 내부 블랙 매트릭스와 중첩하는 기준 절개 패턴을 가지는 기준 전극,
    상기 기준 전극의 저면의 소정 영역에 형성되어 있는 유기 절연막,
    상기 제1 기판과 소정 간격 이격되어 배치되어 있는 제2 기판,
    상기 제2 기판의 상면에 형성되어 있으며, 상기 기준 절개 패턴과 교대로 배치되어 있는 화소 절개 패턴을 가지는 화소 전극,
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정을 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 유기 절연막은 하나의 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역에만 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 유기 절연막이 형성된 영역의 액정의 장축의 경사각은 유기 절연막이 형성되지 않은 영역의 액정의 경사각보다 작은 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 유기 절연막은 상기 기준 절개 패턴과 중첩되는 부분을 제외한 소정의 화소 영역을 덮고 있는 액정 표시 장치.
  15. 기판 위에 화소 영역을 정의하는 외부 블랙 매트릭스 및 상기 화소 영역 내에 위치하는 내부 블랙 매트릭스를 형성하는 단계,
    상기 내부 블랙 매트릭스를 덮는 색 필터를 형성하는 단계,
    상기 색 필터를 덮는 오버 코트막을 형성하는 단계,
    상기 오버 코트막 위에 상기 내부 블랙 매트릭스와 대응하는 위치에 배치되어 있는 기준 절개 패턴을 가지는 기준 전극을 형성하는 단계,
    상기 기준 전극을 덮는 유기 절연막을 형성하는 단계,
    상기 유기 절연막을 패터닝하여 화소 영역내의 복수의 영역 중 일부 영역에만 위치하는 유기 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 유기 절연막 패턴은 상기 기준 절개 패턴과 중첩하는 부분에서 제거되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법.
KR1020020069112A 2001-11-22 2002-11-08 시야각이 개선된 액정 표시 장치 및 그 제조방법 KR100956337B1 (ko)

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