KR20010077571A - 광시야각을 가지는 액정표시장치 및 제조방법 - Google Patents

광시야각을 가지는 액정표시장치 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 내에서 액정배향을 쉽게 조절함으로써 시야각을 향상시키는 액정표시장치 및 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 액정표시장치는 상부기판과 하부기판상에 형성된 배향막과, 배향막들 사이에서 적어도 두 가지 이상의 다른 방향으로 경사지게 형성된 격벽들을 구비한다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 격벽형상을 변형하여 형성함으로써 액정배향을 조절하는 것이 용이하다. 따라서 시야각을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

광시야각을 가지는 액정표시장치 및 제조방법{Liquid Crystal Display Apparatus With Wide Viewing Angle and Fabricating Method For Same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정배향의 조절이 용이한 액정표시장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동화상을표시하고 있다. 이러한 액정표시장치는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하여 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터(Note Book Computer)는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다.
도 1은 종래의 패널을 나타내는 사시도이고 A-A´방향으로 절단하면 도 2와 같은 단면도가 된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 패널은 실(seal)제에 의해 합착된 상/하부기판(2,4)과, 각각의 액정셀(16)들을 분리하는 격벽(8)과, 하부기판(4)상에서 필요에 따라 형성된 수지 블랙 매트릭스(10)와, 액정셀(16) 중앙의 하부기판(4)상에 위치한 화소전극(14)과, 화소전극(14)상의 중앙부에 위치한 돌기(12)와, 상부 기판(2)상에 형성된 공통전극(6)을 구비한다. 액정과 광반응성 고분자 폴리머의 혼합재료를 패널의 상/하부기판(2,4) 사이에 주입한다. 혼합재료가 주입된 패널의 상부기판(2)상에 일정한 패턴을 가지는 마스크를 대고 자외선을 수직으로 조사한다. 이때 자외선에 노출된 부분의 혼합재료는 액정과 고분자 폴리머 사이에서 상분리가 일어난다. 액정과 폴리머간에 상분리가 일어나면 폴리머는 격벽(8)이 되어 액정분자들을 배향시키는 역할을 한다. 따라서 도 1의 패널을 B-B´방향으로 절단하여 나타낸 도 3의 평면도에서 사면의 크기가 같고 격벽(8)으로 둘러싸인 액정셀(16)의 액정분자들은 사방으로 대칭적인 배향을 하게 된다. 이렇게 배향된 액정분자들은 공통전극(6)과 화소전극(14)에 전압이 인가될 경우, 배향된 액정분자들이 전계에 의해 사방으로 대칭적인 방향으로 움직이게 된다. 이것은 곧 시야각 개선 효과를 의미한다. 화소전극(14)상에 위치한 돌기(12)는 데이터 전압이 인가될 때에 발생할 수 있는 액정분자들의 배향혼란을 방지한다. 즉, 패널의 상/하부기판(2,4)에 수직배향막이 형성되면 음의 유전율 이방성을 가진 액정분자들은 수직배향을 하게 된다. 그러나 화소전극(14)에 전압이 인가될 때에 액정셀(16)의 중앙에서 수직배향된 분자들이 중심을 잃고 눕혀지는 경우가 발생한다. 이렇게 눕혀진 액정분자들을 수직으로 세우기 위해서 화소전극(14)상에 중심점 역할을 하는 돌기(12)를 형성한다. 블랙 매트릭스(10)는 하부기판(4)상에서 형성되어 액정분자를 배향함과 아울러 광차단 역할을 하게 된다.
그러나 이런 구조를 가진 패널은 고분자 격벽에 포함된 액정 폴리머만으로 액정분자들의 배향을 조절하기가 어려운 단점이 있다. 또한 제작과정에서 전압을 인가하고 고온으로 가열하면서 자외선을 조사해야 하는 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 패널내에서 액정분자들의 배향을 쉽게 조절함으로써 시야각을 향상시키는 액정표시장치 및 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 패널을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 패널의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 패널의 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 패널을 나타내는 단면도.
도 5a 내지 도 5c는 도 4에 도시된 패널의 격벽들을 형성하는 방법을 단계적으로 나타내는 단면도.
도 6a 및 도 6b는 액정셀이 격벽에 의해 사방으로 둘러싸인 형태를 나타내는 평면도.
도 7은 도 6a 및 도 6b에 도시된 액정셀들로 이루어진 패널의 평면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패널격벽들의 직선형태를 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 패널격벽들의 지그재그 형태를 나타내는 단면도.
도 10은 도 9에 도시된 지그재그 형태의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 상부기판 4 : 하부기판
6 : 공통전극 8,19,28,30 : 격벽
10 : 블랙 매트릭스 12 : 돌기
14 : 화소전극 16,21,29,31,35,44,47,49 : 액정셀
18 : 배향막 20 : 액정분자
22 : 액정과 폴리머의 혼합재료 24 : 자외선
26,27 : 마스크 32 : 제 1 격벽
34 : 제 2 격벽 36 : 제 3 격벽
38 : 제 4 격벽 40 : 액정셀의 밑면
41 : 액정셀의 윗면 42,43 : 직선형태의 격벽
45,46 : 지그재그 형태의 격벽 48 : 마름모형태의 격벽
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정표시장치는 상부기판과 하부기판상에 형성된 배향막과, 배향막들 사이에서 적어도 두 가지 이상의 다른 방향으로 경사지게 형성된 격벽들을 구비한다.
그리고 본 발명의 액정표시장치를 제조하는 방법은 광중합체가 혼합된 액정을 대면된 기판들 사이에 주입하는 단계와, 소정 형태의 패턴을 가지는 마스크 패턴을 기판 상에 설치하는 단계와, 소정 경사각으로 광이 입사되게끔 마스크 패턴을 노광함으로써 경사각을 가지는 격벽을 형성하는 단계와, 소정 경사각과 다른 경사각으로 광이 입사되게끔 마스크 패턴을 노광함으로써 다른 경사각을 가지는 격벽을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패널의 내부구조를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 패널은 실(seal)제에 의해 합착된 상/하부기판(2,4)과, 상/하부기판(2,4)상에 형성된 배향막(18)과, 배향막(18)들 사이에서 적어도 두 가지 이상의 서로 다른 방향으로 형성된 격벽(19)들을 구비한다. 상/하부기판(2,4) 사이에 형성되어진 액정분자(20)들은 전압이 인가되지 않으면 수직방향으로 배향이 되고, 전압이 인가되면 고분자 격벽(19)의 경사방향을 따라 눕게 된다. 한 액정셀에서 대칭적인 기울기를 가지는 격벽(19)들은 액정셀(21)들을 분리함과 아울러 공통전극과 화소전극에 전압이 인가될 때 액정분자(20)들을 격벽 기울기로 배향시킨다. 이렇게 배향된 액정분자(20)들로 인하여 시야각이 넓어지게 된다. 상기 액정은 음의 유전율 이방성을 가진 것을 사용하며, 배향막으로는 수직 배향막을 사용한다. 그러나, 양의 유전율 이방성을 사용하여도 되고, 액정에 카이랄 도펀트를 첨가하여도 무방하다. 상기 격벽(19)들을 형성하는 방법은 도 5a 내지 도 5c를 결부하여 설명하기로 한다.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 배향막(18)이 형성된 상/하부기판(2,4)사이에 액정과 고분자 폴리머의 혼합재료(22)를 주입한다. 혼합재료(22)가 주입된 패널의 상부기판(2)상에 도 5b와 같이 일정한 패턴을 가진 마스크(26)를 대고 자외선(24)을 경사지게 조사한다. 이때 자외선(24)에 노출된 부분의 혼합재료(22)는 경사지게 경화되어 격벽(28)이 되고 마스크(26)로 가린 부분은 액정셀(29)이 형성된다. 반면에 이와 상반된 기울기를 가진 격벽(30)을 형성하기 위해서는 도 5c에 도시된 바와 같이 일정한 패턴을 가진 마스크(26)를 상부기판(2)상에 대고 자외선(24)을 경사지게 조사한다. 이때 자외선(24)의 조사 기울기는 도 5b에 도시된 조사 기울기와 반대로 조사한다.
이러한 격벽을 형성하는 방법에 의해 액정셀(35)은 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 격벽으로 둘러싸인 형태로 형성된다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 액정부분의 밑면(40)이 윗면(41)보다 작은 형상이 되도록 사면의 격벽들이 경사지게 형성된다. 제 1 격벽(32)과 제 2 격벽(34)은 서로 대향되는 위치에서 상반된 기울기로 형성된다. 마찬가지로 제 3 격벽(36)과 제 4 격벽(38)도 서로 대향되는 위치에서 상반된 기울기로 형성된다. 이러한 네 개의 격벽들에 의해 액정셀(35)은 육면체가 된다.
도 7은 이러한 액정셀(35)들로 이루어진 패널의 평면도를 나타내고 있다.한편, 일정한 패턴을 가진 마스크와 자외선의 조사방향에 따라 직선형태의 격벽과, 지그재그형태의 격벽과, 마름모 형태의 격벽을 형성시킬 수 있다.
도 8은 직선형태의 격벽들을 나타내고 있다.
도 8을 참조하면, 한 가지의 액정 경사방향을 가지게끔 형성된 직선형태의 격벽(42,43)이 기울기가 상호 대칭을 이루면서 패널내부에 차례로 형성되어 있다. 이러한 직선형태의 격벽들(42,43)을 형성하기 위해서 액정과 고분자 폴리머의 혼합재료가 주입된 패널의 상부기판상에 일측부분부터 차례로 직선형태의 패턴을 가지는 마스크를 대고 자외선을 경사지게 조사한다. 자외선에 노출된 혼합재료는 자외선의 조사 기울기와 같은 기울기로 경화되어 격벽(42)이 되고 마스크로 가린 부분은 액정셀(44)이 형성된다. 반면에 이와 상반되는 기울기를 가진 격벽(43)을 형성하기 위해서는 자외선의 조사 기울기만 반대로 하면 된다. 그러나 직선형태의 격벽구조에서는 액정의 경사방향이 두가지로 제한된다. 따라서 이를 개선하는 격벽구조가 도 9에 도시된 지그재그형태의 격벽구조이다.
도 9를 참조하면, 두 가지의 액정 경사방향을 가지게끔 형성된 지그재그 형태의 격벽이 기울기가 상호 대칭을 이루면서 패널내부의 일측부터 평행하게 형성되어 있다.
이러한 지그재그 형태의 격벽들(45,46)을 형성하기 위해서 액정과 고분자 폴리머의 혼합재료가 주입된 패널의 상부기판상에 일측부분부터 차례로 지그재그 형태의 패턴을 가지는 마스크를 대고 자외선을 경사지게 조사한다. 자외선에 노출된 혼합재료는 자외선의 조사 기울기와 같은 기울기로 경화되어 격벽(45)이 되고 마스크로 가린 부분은 액정셀(47)이 형성된다. 반면에 이와 상반되는 기울기를 가진 격벽(46)을 형성하기 위해서는 자외선의 조사 기울기만 반대로 하면 된다. 이러한 지그재그 형태의 패턴을 가지는 마스크를 이용하면 한 번의 자외선의 경사 조사에 의해 격벽을 동시에 두 방향으로 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한 네가지의 액정 경사방향을 가능하게 함으로써 시야각 특성이 향상된다. 도 10은 지그재그 형태의 격벽구조의 다른 실시예이다. 도 10을 참조하면, 각각의 지그재그 형태의 격벽들이 상호 대칭을 이루면서 마름모꼴 형태의 격벽(48)을 형성하고 있다. 이러한 마름모꼴 형태의 격벽(48)을 형성하기 위해서 패널의 상부기판상에 지그재그 형태가 상호 대칭하는 패턴을 가지는 마스크를 사용하며 마스크로 가린 부분은 액정셀(49)이 된다.
이와 같이, 액정표시장치의 패널내에 격벽을 적어도 두 가지 이상의 다른 방향으로 형성함으로써 격벽에 의해 서로 다른 액정배향의 조절이 용이하고 시야각을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 패널은 격벽형상을 변형하여 형성함으로써 액정배향을 조절하는 것이 용이하다. 따라서 시야각을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 격벽에 의해 외부로부터의 물리적 충격에 대한 내구성이 커지는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 액정화소셀들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정화소셀들 간의 경계부 상에 소정 경사각으로 경사지게 형성되는 제1 격벽과,
    상기 제 1 격벽과 다른 경사각으로 경사지게 형성되는 제 2 격벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 격벽은 서로의 경사각이 다르며 기판의 면 방향에서 줄무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 격벽은 기판의 면방향으로 지그재그 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 격벽은 기판의 면방향으로 격자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 광중합체가 혼합된 액정을 대면된 기판들 사이에 주입하는 단계와,
    소정 형태의 패턴을 가지는 마스크 패턴을 상기 기판 상에 설치하는 단계와,
    소정 경사각으로 광이 입사되게끔 상기 마스크 패턴을 노광함으로써 상기 경사각을 가지는 격벽을 형성하는 단계와,
    상기 소정 경사각과 다른 경사각으로 광이 입사되게끔 상기 마스크 패턴을 노광함으로써 상기 다른 경사각을 가지는 격벽을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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