KR19990011016A - 액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명 액정표시소자의 화소는 2개의 평행사변형이 합쳐진 갈매기형상을 하고 있다. 게이트배선과 데이터배선은 71.565°의 각도로 배열되며 화소영역 사이의 경계를 차단하는 블랙매트릭스는 평행사변형의 경계와 각 사변형의 대각선상에 형성되어 있다. 광배향시 배향막에 조사되는 광은 극각 θ와 블랙매트릭스와의 상대방위각 φ1으로 조사되어 광의 조사에 의한 오배향영역을 감소시킨다. 게이트배선과 데이터배선의 교차점에 형성되는 박막트랜지스터는 블랙매트릭스 아래에 배치된다.

Description

액정표시소자
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 화소모양을 갈매기형상으로 하여 각 도메인을 삼각형 형상으로 형성함으로써 개구율을 향상시킨 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재까지 주로 사용되고 있는 액정표시소자(liquid crystal display device)는 트위스트네메틱(Twisted Nematic) LCD로서, 이 TNLCD는 시야각에 따라 각 계조표시(gray level)에서의 광투과도가 달라지는 특성을 보유한다. 특히, 좌우방향의 시야각에 대해서는 광투과도가 대칭적으로 분포하지만, 상하방향에 대해서는 광투과도가 비대칭적으로 분포하기 때문에 상하방향의 시야각에서는 이미지가 반전되는 범위가 발생되어 시야각이 좁아지는 문제가 있었다.
상기한 문제를 해결하기 위해, TDTN(Two Domain TN, IDRC 91 DIGEST, P.68(1991)) LCD, DDTN(Domain Divided TN, SID 92 DIGEST, p.798(1992)) LCD와 같은 멀티도메인(multi-domain) TNLCD가 제안되고 있다.
TDTN LCD는 각 화소(pixel)가 프리틸트방향(pretilted direction)이 서로 반대인 2개의 액정방향자(LC directiors) 배열 도메인을 보유하여 이 셀에 계조표시전압을 인가할 때 이 두개의 도메인에서의 액정방향자가 서로 반대방향으로 경사지게 되어 상하방향으로의 평균 광투과도가 보상됨으로써 시야각이 넓어지게 된다. DDTN LCD는 각 도메인에서의 평균 프리틸트방향을 반대로 되게 하여 시야각을 보상한다.
도 1은 상기한 4-도메인 LCD를 나타내는 도면이다. 도면에서 실선의 화살표는 제1기판(상판)의 배향방향을 나타내며 점선의 화살표는 제2기판(하판)의 배향방향을 나타낸다. 또한, 화살표 위의 점은 각 도메인에서의 주시야각 방향을 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이, 각 도메인의 주시야각방향은 인접 도메인과 서로 다른 방향으로 되어 있다. 특히, 상하의 인접 도메인은 주시야각방향이 서로 반대로 되어 있기 때문에 평균 광투과도가 서로 보상되어 시야각특성이 향상된다.
일반적으로 배향막에 프리틸트방향을 결정하기 위해서는 배향막을 기계적으로 처리하는 러빙방법과 배향막에 광을 조사하는 광배향방법이 있다.
도 2는 러빙방법을 나타내는 도면이다. 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 기판(1)에 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 배향막(10)을 도포한 후, 러빙포(13)로 기계적인 마찰을 실시하여, 도 2(b)와 같이 상기한 배향막(10) 표면에 일정한 프리틸트각(θp)을 가진 균일한 미세홈(microgrooves)(14)을 형성하는 것이다. 미세홈(14)이 형성된 폴리이미드 배향막(10) 표면과 액정분자 간의 상호작용으로 배향막(10) 전표면에 걸쳐 원하는 방향으로 액정분자들을 일정하게 배향시키게 된다.
그러나 상기한 러빙법은 러빙포(13)의 마찰강도에 따라 배향(10)막에 형성되는 미세홈(14)의 형태가 달라지게 되어, 이 미세홈(14)에 의해 배열되는 액정분자의 배열이 일정하지 않으므로, 불규칙한 위상왜곡(random phase distortion)과 광산란(light scattering)이 발생하게 되어 액정표시소자의 성능을 저하시킬 우려가 있다. 또한, 러빙처리시 먼지 및 정전기가 발생하여 기판에 영향을 미치고 수율이 저하되는 문제점이 발생한다.
광배향방법은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, SID 95 DIGEST, 877페이지(고바야시외) 및 본 출원인이 출원한 한국특허 출원번호 96-44455, 96-52665, 97-4280 등에 개시되어 있다.
도 3 ∼ 도 6은 각각 상기한 광배향방법을 나타내는 도면으로, 도 3은 고바야시가 제안한 광배향방법을 나타내고, 도 4 ∼ 도 6는 본 출원인이 출원한 광배향방법을 나타낸다. 상기한 두가지 광배향방법의 차이점은, 고바야시의 광배향방법은 자외선을 수직 및 경사조사하여 배향방향을 결정하는 반면에 본 출원인의 광배향방법은 자외선을 1회만 경사조사하여 배향방향을 결정하는 것이다.
이하, 상기한 두가지 배향방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 고바야시 등이 제안한 광배향방법이다. 이 광배향방법에서는 배향막으로 PVCN (polyvinycinnamate)계 고분자의 광배향막을 사용하여 상기한 배향막에 자외선을 수직 및 경사조사하여 배향막 표면의 프리틸트방향을 결정한다. 즉, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 배향막에 편광방향이 y축과 평행한 자외선을 수직조사하면, 고분자의 y축 측쇄(side chain)가 이합반응(dimerization)하여 x-z평면의 측쇄만이 남게 된다. 이때, 도 3(a)에서 점선의 화살표는 고분자의 이합반응의 방향을 나타내고 실선의 화살표는 자외선 조사시 남는 측쇄의 방향을 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기한 자외선의 수직조사에 의해 x-z평면의 광학상수는 이방성을 나타내지만, y-z평면의 광학상수는 z축으로 방향지어진다. 그후, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 편광방향이 x-z평면에 있는 자외선을 기판에 경사조사하면, 상기한 편광방향과 일치하는 방향의 측쇄가 이합반응하여 자외선의 입사방향과 평행한 측쇄만이 남게 된다. 이 남은 측쇄가 액정분자와 상호작용하여 액정분자에 배향방향이 부여된다. 이때, 배향막과 자외선의 조사각도를 변화시켜 배향막 표면의 프리틸트각을 결정한다. 그 예로서, 2번째 자외선의 조사에서 배향막 표면에 자외선이 조사되는 각도를 30°, 45°, 60°로 변화시킬 때, 생성되는 프리틸트각은 약 0.15°, 0.26°, 0.30°이다.
도 4 ∼ 도 6은 본 출원인이 출원한 광배향방법을 나타내는 도면으로, 이때의 배향막(10)으로는 폴리실록산계물질(polysiloxane based material)이나 PVCN-F(polyvinylfluorocinnamate) 등과 같은 광반응성물질을 사용한다. 다음의 화학식은 각각 폴리실록산계물질과 PVCN-F를 나타내는 것으로서, 화학식 1은 PVCN-F를 나타내며, 화학식 2 및 화학식 3은 폴리실록산계물질의 예로서 폴리실록산 신나메이트I(polysiloxane cinnamate I)과 폴리실록산 신나메이트II를 나타낸다.
n = 300∼6000
Z = OH, CH3또는 OH 및 CH3혼합물,
m = 10∼100,
ℓ = 1∼11,
K = 0 또는 1,
L = 0 또는 1,
X, X1, X2, Y = H, F, Cl, CN, CF3, CnH2n+1또는OCnH2n+1(n = 1∼10)
우선, 도 4는 편광된 자외선의 1회 경사조사에 의한 배향막(10)의 배향처리공정을 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이 편광된 자외선을 배향막(10)에 경사조사할 때, 3차원에서의 실제의 편광방향은 도면에서 점선으로 나타낸 바와 같다. 자외선이 조사됨에 따라 자외선의 편광방향과 평행한 고분자의 측쇄가 이합반응(실선의 화살표)하여 자외선의 진행방향과 대략 평행한 측쇄(점선의 화살표)만이 남게 된다. 따라서, 상기한 고분자의 측쇄와 액정분자가 반응하여 액정분자가 일정한 방향, 즉 자외선의 진행방향으로 배열된다. 이때, θ는 배향막(10)의 표면에 대한 측쇄의 프리틸트각으로, 배향막(10)이 액정분자와 반응할 때 액정분자와 배향막(10) 사이의 틸트각(tilt angle)이 된다.
도 5은 비편광된 자외선을 배향막(10)에 1회 조사했을 때의 광배향처리공정을 나타낸다. 도 5(a)의 등방적인 상태의 광고분자로 이루어진 배향막(10)에 도 5(b)와 같이, 입사되는 자외선의 진행방향만 제외하고 모든 방향에 전기장을 가지는 비편광된 자외선을 상기한 배향막(10)과 일정한 각도로 경사지게 조사한다. 전기장에 평행한 모든 방향의 사이드체인을 가지는 광고분자는 이합반응해서 전기장에 평행한 방향의 이방성은 사라지게 되나, 조사되는 자외선의 입사방향으로는 전기장이 없으므로 자외선의 진행방향의 측쇄를 가지는 광고분자의 이방성은 남게된다. 따라서 이 광고분자의 이방성의 방향을 따라 액정분자가 배열하게 된다.
도 6은 1회의 부분 편광된 자외선의 조사에 의한 광배향처리공정을 나타내는 도면이다. 우선, 기판(1) 위에 도포된 배향막(10)에 편광도가 0.67인 부분편광된 자외선을 조사한다. 이때, 자외선이 조사되는 방향은 상기한 기판(1)의 법선과 일정한 각도(θ)로 경사지게 조사하면, 상기한 부분편광된 자외선의 P파 성분(⊙)이 P파의 편광방향과 수직한 방향으로 액정의 배향축 방향을 선택하게 되고, S파 성분(↔)이 경사방향에서 입사하게 되므로서, 자외선이 입사되는 방향의 프리틸트각 방향을 선택하게 된다.
상기한 광배향방법의 특징은 광이 배향막의 표면에 대하여 경사조사된다는 것이다. 다시 말해서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 배향막(도면표시하지 않음)이 x-y평면상에 놓여 있을 경우, 광이 배향막에 θ의 극각(polar angle)과 φ=90°의 방위각(azimuthal angle)으로 조사된다.
일반적으로 배향막의 일부 영역에 배향방향을 결정하기 위해서는, 마스크(mask)를 사용해서 다른 영역을 차단한 상태에서 배향막의 원하는 영역에만 광을 조사해서 배향방향을 결정한다. 그러나, 상기한 바와 같이 마스크를 이용하여 일정 영역의 배향방향을 결정하기 위해 도 8(a)에 나타낸 바와 같이 배향막(10)과 마스크(15)를 정렬시킬 때 배향막(10)과 마스크(15) 사이에는 갭이 발생한다. 이러한 갭은 배향막(10)과 마스크(15) 사이의 정렬의 오차, 배향막(10)과 마스크(15) 표면의 정밀도의 한계 등에 기인한다. 상기한 갭에 의해, 도 8(b)에 나타낸 바와 같이 광이 마스크(15)의 약 Δx 안쪽까지 조사되어 배향막(10)에는 오배향영역이 발생한다. 실제적으로 배향막(10)에는 도 8(a)에 나타낸 바와 같이 마스크(15) 양쪽에 광 조사되기 때문에 2Δx의 오배향영역이 생긴다.
도 9는 방위각이 90°인 광을 조사하여 완성된 종래의 4-도메인 액정셀을 나타내는 도면이다. 도면에 나타낸 바와 같이 액정셀은 x-y 평면에 각 변이 x-축 및 y-축과 평행하게 형성되어 있다. 그러므로, 광은 액정셀의 변에 그 투사(projection)가 수직으로 조사된다. 상기한 4-도메인 액정셀의 각 도메인에 배향방향을 결정하기 위해서는 마스크를 사용해서 각 도메인에 광을 서로 다른 방향으로 조사해야만 한다. 따라서, 각 도메인에 광을 조사할 때, 도 8에 나타낸 배향막과 마스크 사이의 갭에 의해 도 9(a)에 나타낸 바와 같이 Δx의 오배향영역이 발생하게 된다. 도면에서 실선은 원하는 도메인영역을 나타내고 점선은 광조사에 의해 생기는 실제의 도메인영역을 나타낸다. 상기한 4-도메인 액정셀에서 서로 인접한 2개의 도메인에 의해 도메인 사이의 경계에는 2Δx의 오배향영역이 발생하게 된다. 이러한 도메인 사이의 경계에 발생하는 오배향영역은 액정표시소자의 화질에 중대한 문제가 되기 때문에 광이 이 영역을 투과하지 못하도록 블로킹해야만 한다. 도 7(b)는 상기한 영역을 블로킹하기 위해 액정셀에 형성한 차광층인 블랙매트릭스(17)를 나타낸다. 이때, 상기한 오배향영역을 완전히 덮기 위해서는 블랙매트릭스(17)의 폭을 2Δx＋α로 해야만 상기한 오차영역을 완전히 덮을 수 있기 때문에 액정표시소자의 개구율특성이 저하된다.
그러나, 실제적으로 상기한 개구율저하의 문제가 상기한 광배향에 국한되는 것은 아니다. 러빙방법에 의해 멀티도메인 LCD를 제조하는 경우에 있어서도, 비록 광배향방법과 같은 오배향영역은 존재하지 않지만, 각 도메인이 인접도메인과 서로 다른 배향방향 혹은 서로 반대 방향의 배향방향을 갖기 때문에 그 경계에서 빛이 새는 현상이 일어난다. 따라서, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 일정폭의 블랙매트릭스(17)를 형성해야만 한다. 결국, 멀티도메인 LCD에서의 개구율저하 문제는 모든 모드의 액정셀에 공통되는 것이다.
도 10은 실제의 멀티도메인 LCD를 제조했을 때, 블랙매트릭스(17)에 의한 개구율저하를 나타내는 도면으로, 도 10(a)는 단일 도메인을 갖는 화소를 나타내는 도면이고, 도 10(b)는 4-도메인을 가진 화소를 나타내는 도면이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 기판 위에는 게이트배선(5)과 데이터배선(6)이 교차하여 화소영역을 정의하며, 그 교차점에는 박막트랜지스터(thin film transistor)가 도시되어 있다. 도면에는 설명의 편의를 위해 한 화소만이 도시되어 있지만, 실제의 LCD에 있어서는 n개의 게이트배선(5)과 m개의 데이터배선(6)으로 이루어진 n×m개의 화소가 존재한다. 도면부호 a 및 b는 각각 화소의 폭을 나타내는 것으로, a＝307.5㎛이고 b=102.5㎛이다. 또한, c와 d는 각각 게이트배선(5)과 데이터배선(6)의 폭을 나타내는 것으로, c=22㎛이고 d=22㎛이다. 따라서, 상기한 게이트배선(5)과 데이터배선(6)을 형성하기 전의 이상적인 화소영역의 면적은 307.5㎛×102.5㎛=31518.75㎛2이 된다. 반면에 도 10(a)에 나타낸 바와 같은 단일 도메인을 갖는 실제의 화소영역은 게이트배선(5)과 데이터배선(6)의 영역을 제외시켜야만 하기 때문에, (307.5-22)㎛×(102.5-22)㎛=22982.75㎛2이 된다. 따라서, 단일 도메인을 갖는 화소의 경우, 실제 빛이 투과하는 개구율은 31518.75㎛2/22982.75㎛2×100=72.92%가 된다.
도 10(b)와 같은 4-도메인 경우에는 각 도메인의 경계에 블랙매트릭스(17)가 형성되어 있다. 상기한 블랙매트릭스(17)의 폭을 게이트배선(5) 및 데이터배선(6)과 동일한 e=22㎛로 할 경우, 각 도메인의 폭 f, g는 각각 f=131.75㎛, g=29.25㎛가 된다. 따라서, 한화소로 빛이 실제 투과하는 영역은 15414.75㎛2가 되어, 투과율이 15414.75㎛2/31518.75㎛2×100=48.91%가 된다.
상기한 바와 같이, 4-도메인 LCD는 단일 도메인 LCD에 비해 개구율이 72.92%에서 48.91%로 대폭 줄어 들었음을 알 수 있다. 더욱이, 화소영역내에 형성된 TFT 역시 광을 차단하기 때문에 개구율특성이 더욱 저하된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 화소의 형상을 2개의 평행사변형이 합쳐진 갈매기형상으로 형성함으로써 개구율특성이 향상된 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 액정표시소자는 기판과, 상기한 기판 위에 형성되어 2개의 평행사변형이 합쳐진 갈매기 형상의 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 상기한 게이트배선 및 데이터배선의 교차점에 형성된 박막트랜지스터와, 상기한 2개의 평행사변형 사이 및 평행사변형의 대각선을 따라 형성되어 도메인을 구획하는 차광층인 블랙매트릭스와, 상기한 기판 전체에 걸쳐 도포된 배향막으로 구성된다.
화소영역은 4개의 도메인으로 구성되어 있다. 게이트배선과 데이터배선은 71.565°의 각도를 이루고 있으며, 2개의 평행사변형을 사이에 형성되는 블랙매트릭스는 게이트배선의 연장방향과 동일한 방향으로 배치되어 있고 각 평행사변형의 대각선에 형성된 블랙매트릭스도 데이터배선과 71.565°의 각도를 이룬다. 배향막은 ITO(indium tin oxide)와 같은 러빙용 배향막, 또는 폴리실록산계물질이나 PVCN-F와 같은 광배향용 광반응성물질로 이루어진다. 광배향시 광은 극각 θ와 블랙매트릭스와의 방위각 φ1으로 조사되어 오배향영역을 차단하는 블랙매트릭스의 폭이 줄어든다.
본 발명에 의한 4-도메인 액정표시소자의 개구율은 약 55.15%로서 약 48.91%의 개구율을 갖는 종래의 액정표시소자에 비해 약 6.24%의 개구율이 향상된다.
도 1은, 일반적인 4-도메인 액정셀을 나타내는 도면.
도 2는, 러빙방법에 의한 배향처리방법을 나타내는 도면.
도 3은, 2회의 광조사에 의한 배향처리방법을 나타내는 도면.
도 4는, 편광된 광의 1회 경사조사에 의한 배향처리방법을 나타내는 도면.
도 5는, 비편광된 광의 1회 경사조사에 의한 배향처리방법을 나타내는 도면.
도 6은, 부분편광된 광의 1회 경사조사에 의한 배향처리방법을 나타내는 도면.
도 7은, 종래의 광배향시 광의 조사방향을 나타내는 도면.
도 8(a)는, 종래의 광배향시 배향막과 마스크 사이의 갭에 의해 발생하는 오배향영역을 나타내는 도면.
도 8(b)는, 도 8(a)의 A부분 확대도.
도 9(a)는, 종래의 4-도메인 액정셀의 오배향영역을 나타내는 도면.
도 9(b)는, 오배향영역을 차단하기 위한 블랙매트릭스가 적용된 액정셀을 나타내는 도면.
도 10은, 종래의 4-도메인 액정표시소자를 나타내는 도면.
도 11(a)는, 본 발명에 따른 4-도메인 액정표시소자를 나타내는 도면.
도 11(b)는, 도 11(a)의 제2도메인의 확대도.
도 12는, 본 발명의 액정표시소자에서 광조사시 발생하는 오배향영역을 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자를 상세히 설명한다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시소자를 나타내는 도면이다. 실제의 액정표시장치에서는 n개의 게이트배선(55)과 m개의 데이터배선(56)에 의해 n×m개의 화소가 존재하지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 한 화소만을 나타내었다. 도 11(a)에 나타낸 바와 같이, 상기한 화소는 게이트배선(55)과 갈지장형상의 데이터배선(56)에 의해 2개의 평행사변형이 합쳐진 갈매기형상으로 형성된다. 상기한 게이트배선(55)과 데이터배선(56)은 ψ의 각도를 이루고 있으며, 각 도메인 사이의 경계면을 차단하는 차광층인 블랙매트릭스(67)는 상기한 2개의 평행사변형의 경계와 평행사변형의 대각선에 각각 형성되어 삼각형모양의 도메인이 4개 형성된다. 이때, 제3도메인(III)과 제4도메인(IV) 경계의 블랙매트릭스(67)는 게이트배선(55)과 ψ의 각도를 이루고 있다. 따라서, 제2도메인(II)과 제3도메인(III) 경계의 블랙매트릭스(67) 역시 데이터배선(56)과 ψ의 각도를 이루게 된다. 각 도메인은 모두 동일한 면적으로 이등변삼각형을 이룬다. 블랙매트릭스(67)는 제1기판(상판)에 Cr이나 CrOx 등과 같은 금속을 적층하여 형성하거나, 검은색 수지 등을 제2기판(하판)의 어레이(array) 위에 적층하여 형성한다. 게이트배선(55)과 데이터배선(56)의 교차의 X영역에는 게이트전극이 게이트배선(55)과 접속되고 소스 및 드레인전극이 데이터배선(56)에 접속된 박막트랜지스터(TFT)가 형성되는데, TFT는 블랙매트릭스(67) 아래에 배치되어 이 영역으로 빛이 투과되는 것을 방지한다. 게이트배선(55)의 폭 c와 데이터배선(56)의 폭 d는 22㎛의 동일한 폭으로 되어 있으며, 인접하는 게이트배선(55) 사이의 길이 a는 a=307.5㎛이고 데이터배선(b) 사이의 길이 b는 b=102.5㎛이다. 따라서, 한 화소의 전체 면적은 종래의 화소 면적과 동일한 31518.75㎛2이 된다. 화소내의 블랙매트릭스(67)의 폭 e도 게이트배선(55) 및 데이터배선(56)과 동일하게 22㎛로 형성된다.
도면에는 표시하지 않았지만, 기판 전체에는 ITO(indium tin oxide)와 같은 러빙용 배향막, 혹은 폴리실록산계물질이나 PVCN-F와 같은 광배향용 광반응성물질이 도포되어 있다.
도 11(b)는 제2도메인(II)의 모양을 나타내는 확대도이다. 삼각형의 안쪽변은 실제로 빛이 투과하는 개구면적을 나타내며, 바깥쪽의 변은 데이터배선(56)과 블랙매트릭스(67)의 중앙선을 나타낸다. 변 AB와 BC 사이의 각도 ψ는 ψ=tan-1(a/2／b/2)=71.565°가 되며, 변 AG는 AG=34.78㎛가 된다. 또한, 변 HC은 HC=11.595㎛이 되며 변 EF는 EF=79.31㎛이 된다. 따라서, 상기한 제2도메인(II)의 실제 개구면적은 4281.55㎛2이 된다. 그러므로, 실제 한 화소의 개구면적은 4×4281.55㎛2=17126.2014㎛2이 된다. 개구율은 (실제 빛이 투과하는 개구면적)/(화소전체의 면적)×100=17126.2014㎛2×100/31518.75㎛2=54.34%가 된다. 그러므로, 개구율이 48.91%이던 종래의 액정표시소자에 비해 개구율이 5.43% 증가됨을 알 수 있다.
상기한 개구율의 증가는 화소의 모양, 즉 화소의 각 도메인을 분할하는 블랙매트릭스의 모양에 기인하다. 블랙매트릭스(67)의 폭을 게이트배선(55) 및 데이터배선(56)의 폭과 동일하게 형성한 것은 절대적인 값이 아니라 배향막과 마스크의 갭에 의해 발생하는 오배향영역을 감안하여 형성한 것이다. 따라서, 광배향 대신 ITO로 이루어진 배향막에 러빙을 실시하면, 오배향영역이 발생하지 않기 때문에 블랙매트릭스(67)의 폭을 줄일 수 있게 된다. 그러나, 이러한 러빙에 의한 배향처리방법은 기판의 파손이라는 문제가 있기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 각 도메인의 광조사시 배향막과 마스크 사이의 정렬의 오차를 감소시키고 배향막과 마스크 표면의 정밀도를 향상시키면, 개구율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
상기의 개구면적의 계산에서는 제1도메인(I)과 제2도메인(II) 경계의 블랙매트릭스(67) 및 제3도메인(III)과 제4도메인(IV) 경계의 블랙매트릭스(67)의 폭을 제2도메인(II)과 제3도메인(III) 경계의 블랙매트릭스(67)와 동일한 폭으로하여 계산했지만 이 계산이 정확한 것은 아니다. 즉, 본 실시예에서는 각 도메인에 서로 다른 주시야각방향을 갖는 배향방향을 결정하기 위해서는 도 7에 나타낸 바와 같이 극각 θ와 방위각 φ의 각도로 광이 광반응성물질이 도포된 상판 및 하판(도면표시하지 않음)에 서로 90°의 각도로 조사되어야만 한다. 따라서, 배향막과 마스크의 정렬오차에 의한 오배향영역이 제2도메인(II) 및 제3도메인(III) 사이의 경계에서는 2Δx 만큼 발생한다. 한편, 광이 방위각 φ=90°로 조사된다는 것은, 광의 투사방향이 게이트배선(55)의 연장방향과 동일하다는 것을 의미한다. 따라서, 게이트배선(55)과 데이터배선(56)이 ψ의 각도로 배치되고 각 화소의 형상이 이등변 삼각형이기 때문에, 광이 제1도메인(I)과 제2도메인(II) 사이의 경계 및 제3도메인(III)과 제4도메인(IV) 사이의 경계와 상대 방위각 φ1=ψ의 각도로 조사된다. 그러므로, 이들 경계에서 발생하는 오배향영역은 2Δxsinφ1이 된다.
이때, 광의 조사시 극각 θ는 θ=0°∼ 60°이고 블랙매트릭스(67)와의 상대 방위각 φ1는 φ1=71.565°이다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위해 편광된 자외선의 1회 조사만을 도시했지만, 경사조사를 이용하여 배향처리를 하는 종래의 광배향방법에 적용되는 모든 종류의 광이 사용될 수 있다. 제2도메인(Ⅱ)과 제3도메인(Ⅲ) 사이의 블랙매트릭스(67)의 폭이 22㎛일 때, 제1도메인(I)과 제2도메인(Ⅱ) 사이의 블랙매트릭스(67)와 제3도메인(Ⅲ)과 제4도메인(Ⅳ) 사이의 블랙매트릭스(67)의 폭은 22㎛×sin71.565°=20.871㎛가 되고 각 도메인의 개구면적은 17383.17㎛2이 된다. 그러므로, 4개의 도메인의 총 개구면적을 합하여 개구율을 계산하면, 55.15%의 개구율을 얻을 수 있게 된다. 따라서, 종래의 액정표시소자에 비해 6.24% 만큼 개구율이 대폭 증가함을 알 수 있게 된다.
더욱이, TFT가 블랙매트릭스(67) 아래에 형성되기 때문에, 상기한 TFT 때문에 생기는 개구율의 저하가 방지되기 때문에 실질적인 개구율특성은 더욱 향상된다.
또한, 본 실시예에서는 상기와 같이 광을 배향막에 θ의 극각과 90°의 방위각, 즉 도메인의 경계면과의 상대방위각 φ로 조사하지만, 개구율을 더욱 향상시키기 위해 방위각 φ= 0°∼ 90°, 즉 상대방위각 φ1를 φ1=0°∼ 90°로 할 수도 있다.
본 발명은 상기한 바와 같이, 화소의 형상이 갈매기 형상으로 되어 있으며, 각 도메인이 삼각형 형상으로 되어 있기 때문에 화소의 구조 자체에 의한 개구면적이 증가되어 개구율이 향상된다. 더욱이, 광배향시 광이 도메인의 경계면과 상대방위각 φ의 각도로 조사되기 때문에, 오배향영역이 감소되어 개구율이 더욱 향상된다.

Claims (15)

  1. 기판과;
    상기한 기판 위에 형성되어 2개의 평행사변형이 합쳐진 갈매기 형상의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트배선 및 데이터배선과;
    상기한 게이트배선 및 데이터배선의 교차점에 형성된 복수의 박막트랜지스터와;
    상기한 2개의 평행사변형 사이 및 평행사변형의 대각선을 따라 형성되어 상기한 화소영역을 복수의 도메인으로 구획하는 차광층으로 구성된 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 게이트배선과 데이터배선이 ψ의 각도를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 박막트랜지스터가 차광층 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 기판 전체에 걸쳐서 도포된 배향막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기한 배향막이 광반응성물질인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기한 광반응성 물질이 폴리실록산계 물질이나 PVCN-F(polyvinylfluorocinnamate)로 이루어진 일군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제5항에 있어서, 상기한 광반응성물질의 배향반응이 광의 조사에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기한 광이 자외선인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  9. 제7항에 있어서, 상기한 광이 극각 θ와 차광층과의 상대방위각 φ1의 각도로 조사되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  10. 제9항에 있어서, θ=0°∼ 60°, φ1=0°∼ 90°인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  11. 기판과;
    상기한 기판 위에 x축을 따라 배열된 복수의 제1금속배선과;
    상기한 기판 위에 y축을 따라 지그재그형상으로 배열되어 상기한 제1금속배선과 함께 갈매기형상의 화소영역을 정의하는 복수의 제2금속배선과;
    상기한 화소영역에 적층된 투명전극으로 구성된 액정표시소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기한 제1금속배선 및 제2금속배선이 각각 게이트배선 및 데이터배선인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  13. 제11항에 있어서, 상기한 제1금속배선 및 제2금속배선의 교차점에 배치된 박막트랜지스터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 액정표시소자.
  14. 제11항에 있어서, 상기한 화소영역에 형성되어 화소영역을 복수의 도메인으로 구획하는 차광층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  15. 제11항에 있어서, 상기한 기판 전체에 걸쳐서 도포된 배향막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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