KR101108387B1 - 티엔 모드 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나의 단위 화소 영역에서 각각 두 개의 대칭적인 액정 배향이 형성되도록 하여 화면 품위를 개선한 티엔 모드 액정표시장치 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상에 러빙된 제 1 배향막과, 상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판 상에 상기 1 전극 영역을 이분할하도록 패터닝된 제 2 전극과, 상기 제 2 전극 상에 러빙된 제 2 배향막과, 상기 제 1, 2 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 시야각이 서로 대칭이 되도록 액정 분자들을 배열함으로써, TN 모드 액정표시장치에서의 시야각 특성을 개선한 효과가 있다.
LCD, 투도메인, 액정, 배향막, 러빙, 시야각, 대칭

Description

티엔 모드 액정표시장치 및 그 제조방법{TWISTED NEMATIC MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING LCD}
도 1은 일반적인 TN 모드 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 I～I' 선상에서의 단면도.
도 3은 종래 기술에 따른 TN 모드 액정표시장치의 액정 배향 상태를 도시한 도면.
도 4a는 TN 모드 액정표시장치에서 시야각에 따라 위상 지연이 발생하는 모습을 도시한 도면.
도 4b는 TN 모드 액정표시장치에서 시야각에 따라 그레이 인버젼 불량이 발생하는 모습을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 도면.
도 6은 상기 도 6의 K-K' 선상에서의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치의 컬러필터 기판 상에 형성되는 공통 전극의 구조를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치에서의 액정 배향 모습을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치에 프리틸트 액정 배향을 적용 하는 경우와 프리틸트 액정 배향을 적용하지 않는 경우의 액정 분자들의 배향 방향을 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치의 액정 배향에 따라 비대칭적인 위상 지연 현상을 보상하는 것을 설명하기 위한 도면.
도 11은 종래 TN 모드 액정표시장치와 본 발명의 TN 모드 액정표시장치에서의 그레이 곡선을 비교한 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100a: 하부기판 100b: 상부기판
109: 화소전극 111: 게이트 절연막
113: 보호막 115: 컬러필터층
116a: 제 1 공통전극 116b: 제 2 공통전극
117a: 제 1 배향막 117b: 제 2 배향막
118: 액정층 150: 액정배열 경계선
본 발명은 하나의 단위 화소 영역에서 각각 두 개의 대칭적인 액정 배향(two domain)이 형성되도록 하여 화면 품위를 개선한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 정보통신 분야의 급속한 발전으로 말미암아, 원하는 정보를 표시해 주 는 디스플레이 산업의 중요성이 날로 증가하고 있으며, 현재까지 정보 디스플레이 장치중 CRT(Cathod Ray Tube)는 다양한 색을 표시할 수 있고, 화면의 밝기도 우수하다는 장점 때문에 지금까지 꾸준한 인기를 누려왔다.
하지만, 대형, 휴대용, 고해상도 디스플레이에 대한 욕구 때문에 무게와 부피다 큰 CRT 대신에 평판디스플레이(flat panel display) 개발이 절실히 요구되고 있다.
이러한 평판 디스플레이는 컴퓨터 모니터에서 항공기 및 우주선 등에 사용되는 디스플레이에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
현재 생산 혹은 개발된 평판 디스플레이는 액정 디스플레이(liquid crystal display: LCD), 전계 발광 디스플레이(electro luminescent display: ELD), 전계 방출 디스플레이(field emission display: FED), 플라즈마 디스플레이(plasma display panel: PDP) 등이 있으며, 이상적인 평판 디스플레이가 되기 위해서는 경중량, 고휘도, 고효율, 고해상도, 고속응답특성, 저구동전압, 저소비전력, 저 코스트(cost) 및 천연색 디스플레이 특성 등이 요구된다.
이와 같은 평판 디스플레이 중 상기 액정표시장치는 상기와 같이 평판 디스플레이들의 요구 조건들뿐만 아니라, 내구성 및 휴대성이 뛰어난 특징이 있다.
상기 액정표시장치는 액정의 광학적 이방 특성을 이용한 화상표시장치로서, 전압의 인가 상태에 따라 분극 특성을 보이는 액정에 빛을 조사하게 되면, 상기 전압인가에 따른 액정의 배향 상태에 따라 통과되는 빛의 양을 조절하여 이미지를 표현할 수 있는 장치이다.
이와 같이, 상기 액정표시장치를 구성하기 위해서는, 두 기판 사이에 액정이 게재된 액정패널과, 상기 액정패널의 주변에 구비되어 상기 액정패널에 신호를 인가하고 이러한 신호를 제어하는 구동회로가 필요하다.
이하, 도면을 참조하여 일반적인 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 TN 모드 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 I～I' 선상에서의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치의 화소 구조는 게이트 라인(1)과 데이터 라인(3)이 교차 배열되어 단위 화소 영역을 한정하고, 상기 게이트 라인(1)과 데이터 라인(3)이 교차되는 영역에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다.
상기 단위 화소 영역 상에는 상기 데이터 라인(3)과 평행한 방향으로 화소 전극(9)이 배치되어 있다.
그리고 상기 화소 전극(9)과 대향하는 컬러필터기판 상에는 R, G, B 컬러필터층이 형성되어 있다.
도 2를 참조하면, 액정표시장치는 컬러필터기판과 TFT 기판이 액정층(Twisted Nematic 모드의 액정: 18)을 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있는데, 상기 TFT 기판은 하부기판(10a) 상에 게이트 전극(2)이 형성되어 있고, 상기 게이트 전극(2) 상에 게이트 절연막(11)이 형성되어 있다.
상기 게이트 절연막(11)이 형성된 하부기판(10a) 상에는 채널층(12), 오믹 콘택층, 소스/드레인 전극(6a, 6b) 및 데이터 라인(3)이 형성되어 있다.
그리고 상기 소스/드레인 전극(6a, 6b)이 형성된 하부기판(10a) 상에 보호막(13)이 형성되어 있고, 상기 보호막(13) 상에는 화소 전극(9)이 형성되어 있고, 상기 화소 전극(9)이 형성된 하부기판(10a) 상에는 제 1 배향막(17a)이 형성되어 있다.
그리고 상기 TFT 기판과 대응되는 컬러필터 기판의 구조는 상부기판(10b) 상에 블랙 매트릭스(Black Matrix: 14)가 형성되어 있고, 상기 블랙 매트릭스(14)가 형성된 상부기판(10b) 상에는 R, G, B 컬러필터층(15)이 형성되어 있다.
또한, 상기 컬러필터층(15)이 형성된 상부기판(10b) 상에는 투명 금속으로된 공통전극(16)이 상기 상부기판(10b)의 전 영역 상에 형성되어 있고, 상기 공통전극(16) 상에는 제 2 배향막(17b)이 형성되어 있다.
상기와 같이, 액정층(18)을 사이에 두고 컬러필터 기판과 TFT 기판이 합착된 액정표시장치는 상기 TFT 기판의 화소전극(9)과 컬러필터 기판의 공통전극(16) 사이에 전계를 형성하여 액정층(18)의 액정 분자를 트위스트 시켜 투과율을 조절하는 방식으로 구동된다.
도 3은 종래 기술에 따른 TN 모드 액정표시장치의 액정 배향 상태를 도시한 도면이다.
도 3에서는 화소전극과 공통전극 사이에 전계를 인가하지 않은 오프 상태(Off State) 모드(a)와, 상기 화소전극과 공통전극 사이에 전계를 인가한 온 상태(On State) 모드(b)를 도시하였다.
(a)의 오프 상태는 컬러필터 기판과 TFT 기판 사이에 게재되는 액정 분자들 이 기판사이의 중심 영역에서 소정의 각도로 틸트(PreTilt)되도록 액정 분자들이 배향되어 있다.
왜냐하면, 초기 상태(오프 상태)에서 액정 분자들이 틸트되지 않고 상기 컬러필터 기판과 TFT 기판에 평행한 방향으로 배향되면 화소전극과 공통전극 사이에 전계가 형성될 때, 수평 방향으로 배향된 액정 분자들이 일정한 방향으로 틸트되지 못해 디스크리네이션(disclination) 불량이 발생되기 때문이다.
그래서, 이를 개선하기 위하여 최초 액정 분자들이 배향되는 상태(오프 상태)에서 액정 분자들이 기판 사이에서 소정의 각도로 틸트되도록 배향하여(PreTilt) 전계 인가시 틸트된 방향으로 일정하게 틸트될 수 있도록 하였다.
(b)에서와 같이, 컬러필터기판과 TFT 기판의 상하 방향으로 전계가 형성되면 최초 틸트된 방향으로 액정 분자들이 일정하게 틸트됨을 볼 수 있다.
일반적으로 TN 모드에서는 TFT 기판의 제 1 배향막과 컬러필터 기판의 제 2 배향막의 배향 방향을 각각 45°또는 135°방향으로 러빙하여 기판 사이에 액정 분자들에 프리틸트가 형성되도록 한다.
도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 제 1 및 제 2 배향막의 러빙 방향으로 편광자가 형성되는 복수개의 편광판이 상기 두 기판의 외부에 각각 배치된다.
그러나, 상기와 같은 종래 TN 모드 액정표시장치에서는 전원이 인가되어 온 상태일 때 하시야각 방향과 상시야각 방향에서 각각 비대칭적인 위상 지연(retardation)이 발생하는 문제가 있다.
도 4a는 TN 모드 액정표시장치에서 시야각에 따라 위상 지연이 발생하는 모 습을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 정면에서 바라봤을 경우에는 위상 지연값이 δ 값이라고 하면, 하시야각 방향에서는 위상지연값이 δ보다 작은 δ1 값을 갖고 상시야각 방향에서는 위상 지연값이 δ보다 큰 δ2 값을 갖는다.
즉, 하시야각 방향과 상시야각 방향에서 위상 지연값이 서로 비대칭이 된다.
또한, 도 4b는 TN 모드 액정표시장치에서 시야각에 따라 그레이 인버젼 불량이 발생하는 모습을 도시한 도면을 참조하면, (a)는 낮의 그레이(low gray) 값을 가질 때의 모습이고 (b)는 높은 그레이(high gray) 값을 가질 때의 모습이다.
상기 (a)를 참조하면, 정시야각 방향에서의 위상 지연값이 δ1이고, 하시야각 방향의 위상 지연값이 δ1 값보다 큰 δ1'값을 갖는다.
그리고 (b)에서는 높은 그레이 값에서 정시야각 방향의 위상지연값이 δ2이고, 하시야각 방향의 위상 지연값이 δ2 값보다 작은 δ2' 값을 갖는다.
즉, δ1<δ2가 되지만, 하시야각 방향에서는 δ1'>δ2' 값이 되어 위상지연의 역전 현상이 발생되는 문제가 있다(gray inversion).
따라서, 높은 그레이 상태에서 낮은 그레이 상태에서보다 낮은 휘도가 나타나 화면 품위를 저하시키는 문제가 발생된다.
본 발명은 액정표시장치의 단위 화소 전극에 대응되는 공통 전극을 이분할함으로써, 단위 화소 영역에 각각 두 개의 서로 다른 액정 배향(two domain)이 형성되도록 함으로써, TN 모드에서의 비대칭적인 위상 지연 현상을 제거한 액정표시장 치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 액정표시장치는,
제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과,
상기 제 1 전극 상에 러빙된 제 1 배향막과,
상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판 상에 상기 1 전극 영역을 이분할하도록 패터닝된 제 2 전극과,
상기 제 2 전극 상에 러빙된 제 2 배향막과,
상기 제 1, 2 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 액정표시장치는,
제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과,
상기 제 1 전극 상에 러빙된 제 1 배향막과,
상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판 상에 상기 1 전극 영역을 이분할하도록 패터닝된 제 2 전극과,
상기 제 2 전극 상에 러빙된 제 2 배향막과,
상기 제 1, 2 기판 사이에서 프리틸트각이 형성되지 않도록 액정 분자들이 배열된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은,
기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 공정과,
상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 순차적으로 R, G, B 컬러필터층을 형성하는 공정과,
상기 R, G, B 컬러필터층이 형성된 기판 상에 투명 금속막을 증착하고, 식각하여 단위 화소 영역을 이분할하도록 공통전극을 형성하는 공정과,
상기 공통 전극이 형성된 기판 상에 배향막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 액정표시장치는,
제 1 기판 상에 형성되어 화소 전극과,
상기 제 1 기판에 대응되는 제 2 기판 상에 상기 화소 전극과 마주하도록 형성된 제 1, 제 2 공통 전극과,
상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 게재된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치는,
제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과,
상기 제 1 전극 상에 러빙된 제 1 배향막과,
상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판 상에 상기 1 전극 영역을 이분할하도록 패터닝된 제 2 전극과,
상기 제 2 전극 상에 러빙된 제 2 배향막과,
상기 제 1, 2 기판 사이에서 프리틸트각이 형성되지 않도록 액정 분자들이 배열된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액정표시장치의 단위 화소 전극에 대응되는 공통 전극을 이분할함으로써, 단위 화소 영역에 각각 두 개의 서로 다른 액정 배향(two domain)이 형성되도록 함으로써, TN 모드에서의 비대칭적인 위상 지연 현상을 제거한 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 도면이고, 도 6은 상기 도 5의 K-K' 선상에서의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 액정표시장치의 화소 구조는 게이트 라인(101)과 데이터 라인(103)이 교차 배열되어 단위 화소 영역을 한정하고, 상기 게이트 라인(101)과 데이터 라인(103)이 교차되는 영역에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다.
상기 단위 화소 영역 상에는 상기 데이터 라인(103)과 평행한 방향으로 화소전극(109)이 배치되어 있다.
상기 화소전극(109)과 대향하는 컬러필터기판 상에는 R, G, B 컬러필터층이 형성되어 있다.
그리고 본 발명에서는 액정배열 경계선(150)을 기준으로 좌우측 영역의 액정 분자들 배향이 서로 대칭적인 구조가 되도록 하여 투도메인(two domain) 구조가 나타나도록 형성하여 상하시야각의 비대칭성과 그레이 인버젼 불량을 개선하였다.
자세한 액정 배향 모습은 도 6을 참조한다.
도 6을 참조하면, (a)는 액정표시장치가 오프 상태(off state)인 경우이고 (b)는 액정표시장치가 온 상태(on state)인 경우이다.
상기 액정표시장치는 컬러필터기판과 TFT 기판이 액정층(Twisted Nematic 모드의 액정: 118)을 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있는데, 상기 TFT 기판은 하부 기판(100a) 상에 게이트 절연막(111), 보호막(113), 화소전극(109) 및 제 1 배향막(117a)이 형성되어 있다.
그리고 상기 TFT 기판과 대응되는 컬러필터 기판은 상부기판(100b) 상에 R, G, B 컬러필터층(115)이 형성되어 있고, 상기 컬러필터층(115)이 형성된 상기 상부기판(100b) 상에 액정배열 경계선(150)을 중심으로 좌우로 분할되도록 제 1 공통전극(116a)과 제 2 공통전극(116b)이 형성되어 있다.
그리고 상기 액정배열 경계선(150)을 따라 블랙매트릭스를 형성함으로써, 상기 제 1 공통전극(116a)과 제 2 공통전극(116b) 사이에서 발생되는 빛샘 불량을 제거하였다.
따라서, 본 발명에 따른 컬러필터 기판은 화소 영역을 횡단하는 블랙매트릭스가 추가로 형성되고, 추가된 블랙매트릭스는 상기 제 1 공통전극(116a)과 제 2 공통전극(116b) 사이에 위치하게 된다.
상기 공통전극의 구조와 그 제조방법은 도 7에서 상세히 설명한다.
그리고 상기 제 1 공통전극(116a)과 제 2 공통전극(116b)이 형성된 상기 상부기판(100b) 상에는 제 2 배향막(117b)이 형성되어 있다.
(a)와 같이 오프(off) 상태에서는 액정배열 경계선(150)을 중심으로 좌우 액정 분자들이 프리틸트각 없이 배열되어 있다.
종래 TN 모드 액정표시장치에서 액정 분자들에 프리틸트를 형성하기 위하여 TFT 기판 상의 배향막을 기판에 수평한 기준선을 기준으로 반시계 방향으로 45˚로 러빙하고, 컬러필터 기판 상의 배향막을 135˚ 방향으로 러빙하였다.
하지만, 본 발명에서는 액정분자들에 프리틸트를 형성하기 않기 때문에 TFT 기판 상의 배향막을 기판에 수평한 기준선을 기준으로 반시계 방향으로 45˚로 러빙하면, 컬러필터 기판 상의 배향막을 315˚ 방향으로 러빙한다.
즉, 본 발명에서는 종래 TN 모드 액정표시장치에서 프리틸트를 형성하기 위한 배향막 러빙 방향을 기준으로 TFT 기판 또는 컬러필터 기판의 어느 하나의 배향막 러빙 방향을 반대 방향으로 러빙하여 액정 분자들에 프리틸트가 형성되지 않도록 하였다.
그래서 (b)와 같이 액정표시장치가 온(on) 상태가 되면 상기 제 1 공통전극(116a)과 제 2 공통전극(116b) 각각에 형성되는 전계에 의해서 서로 다른 방향으로 액정 분자들이 배열되어(two domain) 상기 액정배열 경계선(150)을 중심으로 좌우 대칭적 구조가 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 액정층(118)의 액정 분자들을 초기 배향시 프리틸트 시키지 않는 상태에서 두 개의 서로 다른 방향으로 액정 분자들을 배열시켜 상하 시야각 대칭구조를 구현하기 때문이다.(자세한 구동 설명은 도 8을 참조한다)
이와 같이 본 발명에서는 단위 화소당 각각 두 개의 서로 다른 방향의 액정 배열이 시야각 대칭구조가 되도록 함으로써, 하시야각 방향과 상시야각 방향에서의 위상 지연 비대칭 현상을 방지하도록 하였다.
도 7은 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치의 컬러필터 기판 상에 형성되 는 공통전극의 구조를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상부기판 상에 블랙 매트릭스와 R, G, B 컬러필터층이 형성되면, 투명 금속막을 증착하여 공통전극(115)을 형성한다.
상기 블랙매트릭스를 형성하는 과정에서 본 발명은 화소 영역을 횡단하는 기준선, 즉, 상기 공통전극(115)이 분할되는 영역과 대응하는 영역에 블랙매트릭스를 형성하여 두도메인 형성으로 인한 빛샘 불량을 방지하도록 한다.
이때, 본 발명에서는 투명 금속막을 증착한 다음, 단위 화소 영역(사각 점선 부분)을 중심으로 좌우측으로 공통전극들이 분할되도록 식각한다.
즉, 도 5에서 도시한 액정배열 경계선 방향으로 투명 금속막에 식각패턴(120)을 형성하여 TFT 기판과 컬러필터 기판이 합착될 때, 단위 화소 영역에 대하여 분리된 두 개의 공통전극과 하나의 화소전극이 서로 마주보도록 한다.
도면에서와 같이 단위 화소 영역을 양분하도록 상기 공통전극 상에 식각패턴이 형성되어 있다.
도 8은 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치에서의 액정 배향 모습을 도시한 도면이다.
도 8의 (a)는 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치가 오프 상태 일 때의 액정분자들의 배열 방향을 도시한 도면으로서, 종래 TN 모드 액정표시장치와 달리 중심 영역의 액정 분자들에 프리틸트를 주지 않았다.
그리고 TFT 기판 상의 제 1 배향막의 배향 방향은 45˚방향으로 러빙되어 있고, 컬러필터 기판 상의 제 2 배향막의 배향 방향은 종래 TN 모드와 달리 반대 방 향인 315˚의 방향으로 러빙함으로써 기판 사이의 중심 영역에서의 액정 분자들이 프리틸트 되지 않도록 하였다.
즉, 본 발명에서는 종래 TN 모드 액정표시장치에서 프리틸트 형성을 위하여 상하 배향막에 형성한 러빙 방향중, 어느 하나의 배향막 러빙 방향을 반대로 하여 프리틸트가 형성되지 않도록 하였다.
하지만, 상기에서 설명한 것과 같이 하부기판의 러빙방향은 45°, 상부기판의 러빙방향은 315°로 고정된 것이 아니라, 하부 기판과 상부기판의 러빙 방향 차이가 270°를 유지하도록 하면서 상기 하부기판 또는 상부기판의 러빙 방향을 다양하게 할 수 있다.
예를 들어, 하부기판의 러빙방향을 0°로하면, 상부기판은 270°로 러빙하여 프리틸트각이 발생하지 않도록 한다.(하부기판이 90°이면, 상부기판은 0°로 러빙하는등)
(b)는 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치가 온 상태 일 때의 액정 분자들의 배열 방향을 도시한 도면으로서, 컬러필터 기판 상에 형성된 분할된 공통 전극들과 화소전극 사이에 전계가 형성되면, 액정 분자들이 서로 다른 방향으로 배열된다.
즉, 본 발명에서는 화소 영역의 중심으로부터 좌우측 방향으로 서로 대칭되도록 액정 분자들이 배치되어, 하시야각 방향과 상시야각 방향의 위상 지연 값이 서로 동일한 값을 갖게 된다.
따라서, 종래 TN 모드 액정표시장치에서는 화소전극과 공통전극 사이에서 발 생되는 전계에 의하여 액정 분자들이 틸트되면, 하시야각 방향과 상시야각 방향에 따라 위상 지연 값이 상이해져서 화면 품위가 저하되는 문제가 있었지만, 본 발명에서는 이와 같은 비대칭 시야각 특성을 제거하였다.
또한, 이와 같이 하나의 화소 영역에서 액정 분자들을 대칭적으로 배열함으로써, 로우 그레이(low gray)와 하이 그레이(high gray)에서 그레이 인버젼이 발생하던 문제들도 제거하였다.
그리고 본 발명에서는 화소 영역에 투 도메인을 형성함으로써, 경계 영역에서 발생되는 빛샘 불량을 방지하기 위해서 분할된 공통전극 사이에 블랙매트릭스가 형성하였다.
도 9는 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치에 프리틸트 액정 배향을 적용하는 경우와 프리틸트 액정 배향을 적용하지 않는 경우의 액정 분자들의 배향 방향을 도시한 도면이다.
도 9의 (a)는 화소 전극에 대응되는 공통전극을 두개로 분할하는 액정표시장치에서 프리틸트를 적용할 경우에 좌우 대칭적인 액정 분자 배열이 나타나지 않는 문제점을 도시하였다.
즉, 하나의 화소전극에 대응되는 두개의 공통전극 구조로 하더라도 기판 사이의 액정 분자들이 프리틸트 되면 두개의 서로 다른 도메인 영역에서 액정 분자들이 비대칭 구조가 된다.
도 9의 (b)는 화소전극에 대응되는 공통전극을 두개로 분할하는 액정표시장치에서 프리틸트를 적용하지 않은 경우(도 8과 참조)에는 좌우 대칭적인 액정 분자 배열이 형성되고 있음을 도시하였다.
즉, 하나의 화소전극에 대응되는 두개의 공통전극 사이에서 각각 독립적으로 전계가 형성될 경우에 액정 분자들은 좌우측 서로 대칭적 구조로 배열되기 때문에 하시야각 방향과 상시야각 방향의 위상 지연 값이 동일한 값을 갖게 된다.
이에 대한 보다 구체적인 설명은 도 10에서 하기로 한다.
도 10은 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치의 액정 배향에 따라 비대칭적인 위상 지연 현상을 보상하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 화소전극에 대응되는 분할된 두개의 공통전극 사이에 전계가 형성되면, 각각의 공통전극과 화소전극 사이의 액정 분자들이 서로 대칭적으로 배열된다.
즉, 좌측의 액정 분자 배열들과 우측의 액정 분자 배열들이 서로 대칭적인 구조를 하고 있기 때문에 하시야각 방향의 위상 지연 값은 첫번째 영역(좌측 큰점선원)에서의 액정 분자에서는 작은 위상 지연 값을 갖고, 두번째 영역(우측 작은 점선원)에서는 큰 위상지연값을 갖아 전체적으로 δ2 값을 갖는다.
이와 대응되게 상시야각 방향의 위상 지연 값은 먼저 두번째 영역(우측)에서의 액정 분자에서는 작은 위상 지연 값을 갖고, 첫번째 영역(좌측)에서는 큰 위상 지연 값을 갖아 전체적으로 δ1 값을 갖는다.
상기 δ1과 δ2 값은 서로 동일한 위상 지연 값을 갖기 때문에 하시야각과 상시야각의 특성이 동일하다.
따라서, 본 발명과 같은 구조를 갖는 액정표시장치에서는 위상 보상을 위하 여 컬러필터 기판 외측면과 TFT 기판의 외측면 상에 추가적인 보상 필름을 부착할 필요가 없다.
도 11은 종래 액정표시장치와 본 발명의 액정표시장치에서의 그레이 곡선을 비교한 그래프이다.
도 11의 (a)는 종래 노말리 TN 모드 액정표시장치에서의 그레이 곡선을 도시한 그래프로서, 상하 10˚ 영역에서 전압 하강에도 불구하고 투과율이 상승하는 그레이 인버젼이 발생함을 볼 수 있다.
(b)는 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치의 투도메인 방식에서 그레이 곡선을 도시한 그래프로서, 상하 50˚ 영역에서 전압 하강에도 불구하고 투과율이 상승하는 그레이 인버젼이 발생함을 볼 수 있다.
즉, 본 발명과 같이 하나의 화소 영역에서 투도메인 방식에 따라 액정 분자들을 대칭적으로 배열하면, 그레이 인버젼이 개선될 뿐만 아니라 시야각 특성도 개선됨을 볼 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 액정표시장치의 단위 화소 전극에 대응되는 공통 전극을 이분할함으로써, 하나의 화소 전극에 대한 두 개의 서로 다른 액정 배향이 형성되도록 함으로써, TN 모드에서의 비대칭적인 위상 지연 현상을 제거한 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (23)

  1. 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극 상에 러빙된 제 1 배향막과,
    상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판 상에 상기 1 전극 영역을 이분할하도록 패터닝된 제 2 전극과,
    상기 제 2 전극 상에 러빙된 제 2 배향막과,
    상기 제 1, 2 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하고,
    상기 액정층의 액정분자들이 프리틸트각을 갖지 않도록 상기 제1 배향막의 러빙 방향 및 상기 제2 배향막의 러빙 방향 사이는 270°의 차이를 가지는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극의 이분할된 영역은 게이트 배선과 평행한 방향인 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배향막의 러빙 방향이 기판에 수평한 기준선으로부터 반시계 방향으로 45˚이면, 상기 제 2 배향막의 러빙 방향은 315˚인 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 분할된 제 2 전극 사이에는 두개의 도메인이 형성되는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 분할된 제 2 전극 사이에는 시야각 대칭 구조로 액정 분자들이 배열되는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층의 분자 배열은 하시야각 방향과 상시야각 방향의 위상 지연 값이 동일하도록 투도메인 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극의 이분할된 영역에는 블랙매트릭스가 배치되어 빛샘을 방지하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이분할된 제2 전극은,
    제1 영역과 제2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배향막의 러빙 방향과 제 2 배향막의 러빙 방향은 수직한 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 제1 전극에 의해 형성되는 전계 방향과,
    상기 제2 영역 및 제1 전극에 의해 형성되는 전계 방향이 서로 다른 방향인 티엔 모드 액정표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 액정층은 온 상태일 때, 액정 분자들이 상기 제1 영역과 제2 영역에서 각각 독립적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 공정과,
    상기 블랙매트릭스가 형성된 기판 상에 순차적으로 R, G, B 컬러필터층을 형성하는 공정과,
    상기 R, G, B 컬러필터층이 형성된 기판 상에 투명 금속막을 증착하고, 식각하여 단위 화소 영역을 이분할하도록 공통전극을 형성하는 공정과,
    상기 공통 전극이 형성된 기판 상에 제1 배향막을 형성하는 공정과,
    상기 기판과 대향되는 기판에 제2 배향막을 형성하는 공정과,
    상기 제1 및 제2 배향막을 프리틸트가 형성되지 않게 상기 제1 및 제2 배향막의 러빙방향이 270°의 차이를 갖도록 러빙하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스 형성공정에서는 상기 공통전극이 이분할되는 영역에 대응하는 영역에 블랙매트릭스를 형성하여 빛샘 불량을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  14. 제 1 기판 상에 형성되어 화소 전극과,
    상기 제 1 기판에 대응되는 제 2 기판 상에 상기 화소 전극과 마주하도록 형성된 제 1, 제 2 공통 전극과,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 게재된 액정층과,
    상기 화소 전극 상에 러빙된 제1 배향막과,
    상기 제1 및 제2 공통 전극 상에 러빙된 제2 배향막을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 배향막들의 러빙방향 사이를 270°가 되도록 러빙하여 액정층의 액정분자들이 프리틸트각을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 공통 전극 사이의 일정한 영역인 액정배열 경계선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 액정층은 온 상태일 때, 액정 분자들이 상기 제 1 공통 전극과 제 2 공통 전극에서 각각 독립적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 공통 전극 방향으로 배열되는 액정 배열 방향과 상기 제 2 공통 전극 방향으로 배열되는 액정 배열 방향은 서로 대칭적인 구조인 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 액정배열 경계선은 게이트 방향과 평행한 방향인 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 배향막의 러빙 방향이 기판에 수평한 기준선으로부터 반시계 방향으로 45˚이면, 상기 제 2 배향막의 러빙 방향은 315˚인 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 분할된 제1 및 제2 공통 전극 사이에는 두개의 도메인이 형성되는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 분할된 제1 및 제2 공통 전극 사이에는 시야각 대칭 구조로 액정 분자들이 배열되는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 액정층의 분자 배열은 하시야각 방향과 상시야각 방향의 위상 지연 값이 동일하도록 투도메인 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 티엔 모드 액정표시장치.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 액정배열 경계선에는 블랙매트릭스가 배치되어 빛샘을 방지하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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KR20020088731A (ko) * 2001-05-21 2002-11-29 엘지.필립스 엘시디 주식회사 멀티도메인 액정표시장치
KR20030013955A (ko) * 2001-08-10 2003-02-15 엘지.필립스 엘시디 주식회사 멀티 도메인 액정표시소자

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