KR20020080862A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 단위화소를 구성하는 하부기판 및 상부기판과, 상기 양 기판 사이에 개재되고 일정각으로 프리틸트된 액정분자로 이루어진 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시장치 및 그 제조방법에 있어서, 상기 하부기판 내측에는 수평배향막을 형성하고, 상기 상부기판 내측에는 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막을 형성하는 것이며, 별도로 와이드뷰 필름을 사용치 않고도 광시야각을 확보할 수 있고, 종래의 트위스틱 네마틱 모드 액정표시장치에 비해 빠른 응답시간을 얻을 수 있으며, 종래의 공정단계를 그대로 사용하므로 별도의 공정장비 수정이나 추가없이 본 발명을 제조할 수 있고, 마스크 공정이 생략되므로 가격단가를 낮추는데 유리한 것이다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Apparatus for liquid crystal display and method for manufacturing the same}

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부기판에는 수평배향막을 형성하고, 상부기판에는 수평배향막과 수평배향막을 적절히 혼합한 배향막을 형성하여 별도로 와이드뷰 필름을 사용치 않고도 광시야각을 확보할 수 있고, 빠른 응답시간을 얻을 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 액정표시장치는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성된 하부기판과, 적녹청(RGB)의 3가지의 컬러필터층이 반복 배열되어 있는 상부기판과, 양 기판사이에 개재된 액정층 및 상하 편광판을 포함하여 구성되어 있다.

이러한 액정표시장치에 있어서 상하 편광판 사이에 트위스트 배향된 액정셀에 전압을 인가하여 상을 구현하는 트위스트 네마틱(TN)모드 액정표시장치는 시야각에 따라 각 계조표시에서의 광투과율이 달라지는 특성을 보유하므로 대면적화에 제한이 되고 있다.

또한, 좌우방향의 시야각에 대해서는 광투과율이 비교적 대칭적으로 분포하지만 상하방향에 대해서는 광투과율이 비대칭적으로 분포하기 때문에 상하방향의 시야각에서는 상이 반전되는 범위가 발생하여 시야각이 좁아지는 단점이 있었다.

이에 시야각 개선을 위하여 각 화소내에서 주시야각 방향을 달리하여 시야각의 보상효과을 내는 멀티도메인 액정셀이 제안되었다.

도 1a 내지 1f는 종래 기술에 따른 2도메인 액정셀의 제조방법을 도시한 각 공정별 단면도이다.

종래 2도메인 액정셀의 제조방법은, 기판(10)상에 배향막(12)을 도포하는 단계(도1a)와, 상기 도포된 배향막(12)을 일방향으로 러빙하는 단계(도1b)와, 상기 러빙된 배향막(12)을 감광막(14)으로 도포하는 단계(도1c)와, 상기 감광막(14)을 마스크 공정으로 노광 및 인화하는 단계(도1d)와, 상기 감광막(14)이 제거된 부분의 배향막(12)을 상기 일방향과 반대방향으로 러빙하는 단계(도1e)와, 상기 감광막(14)을 제거하는 단계(도1f)로 이루어져 있다.

상기 종래 방법으로 형성된 2도메인 액정셀은 각 화소 도트(dot)내에서 프리틸트 각의 방향이 서로 반대가 되도록 배향처리를 한 것으로 각 도트를 2개로 분할하게 된다. 따라서, 한 화소 도트에서 2개의 도메인을 보유하여 이러한 셀에 계조표시 전압을 인가하면 2도메인의 액정방향이 서로 반대방향으로 경사지게 되어 시야각에 따른 광투과율이 보상하게 되고 결국은 시야각이 넓어지게 되는 것이다.

한편, 이러한 2도메인 액정셀 뿐만 아니라 한 화소의 도트를 4개로 분할하는 4도메인 액정셀의 제조방법도 이와 같다. 이러한 4도메인 액정셀은, 도2에 도시된 바와 같이, 도메인이 4개로 분할되어 있으므로 시야각의 보상효과가 2도메인 액정셀보다 크다. 이때, 도면의 화살표는 배향방향을 나타낸다.

그러나, 상기와 같은 종래의 2도메인을 비롯한 멀티도메인 액정셀의 제조방법은 도포된 배향막을 러빙하고, 포토레지스트를 마스크로 사용하여 첫 번째 러빙을 한 후, 재차 포토레지스트를 제거하는등 공정이 복잡하게 되어 공정시간 및 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.

또한, 액정의 응답시간을 20 내지 30 msec이하로 개선하려고 오.씨.비 모드(OCB mode; Optically Compensative Band mode)가 제안되고 있으나 아직 기술적으로 셀갭이나 보상판 문제점이 있다. 한편, 시야각 개선을 위하여 인플레인 스위칭 모드(IPS mode; In Plane Switching mode)나 와이드뷰 필름(WV film: Wide View film)을 부착하고 있으나, 와이드뷰 필름은 고가이고 인플레인 스위칭 모드는 시야각은 개선되나 구동전압이 높으며 응답시간이 느리다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 별도로 와이드뷰 필름을 사용치 않고도 광시야각을 확보할 수 있고, 빠른 응답시간을 얻을 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

도 1a 내지 1f는 종래의 2도메인 액정셀의 제조방법을 나타내는 공정별 단면도.

도 2는 종래의 4도메인 화소분할을 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정의 배열상태를 도시한 사시도.

도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예 1에 따른 하부기판의 배향막 형성공정을 나타내는 단면도.

도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예 1에 따른 상부기판의 배향막 형성공정을 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 화소 분할을 나타내는 평면도.

도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 하부기판(상부기판)의 배향막 형성공정을 나타내는 단면도.

<도면의 주요부분에 따른 부호의 설명>

30; 하부기판32; 수평배향막

40; 상부기판42; 혼합배향막

50, 52; 액정분자54; 액정층

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예 1에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은, 단위화소를 구성하는 하부기판 및 상부기판과, 상기 양 기판 사이에 개재되고 일정각으로 프리틸트된 액정분자로 이루어진 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시장치 및 그 제조방법에 있어서, 상기 하부기판 내측에는 수평배향막을 형성하고, 상기 상부기판 내측에는 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정의 배열상태를 도시한 사시도이고, 도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예 1에 따른 하부기판의 배향막 형성공정을 나타내는 단면도이고, 도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예 1에 따른 상부기판의 배향막 형성공정을 나타내는 단면도이고, 도 6는 본 발명의 실시예 1에 따른 화소분할을 나타내는 평면도이다.

본 발명의 실시예 1에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 단위화소를 구성하는 하부기판(30) 및 상부기판(40)과, 상기 양 기판(30)(40) 사이에 개재되고 일정각으로 프리틸트된 액정분자(50)(52)로 이루어진 액정층(54)을 포함하여 구성되는 액정표시장치 및 그 제조방법에 있어서, 상기 하부기판(30) 내측에는 수평배향막(32)을 형성하고, 상기 상부기판(40) 내측에는 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막(42)을 형성한다.

여기서, 액정분자들의 배열상태을 살펴보면, 하부기판(30)상의 수평배향막(32)과 상부기판(40)상의 혼합된 배향막(42)중 수직배향막성분 사이에 개재된 액정들(50)은 수평배향된 하부기판(30)쪽에서부터 수직배향된 상부기판(40)쪽으로 갈수록 수직하게 배열되려는 경향이 점점 강해짐을 알 수 있다.

한편, 하부기판(30)상의 수평배향막(32)과 상부기판(40)상의 혼합된 배향막(42)중 수평배향막성분 사이에 개재된 액정들(52)은 상기 하부기판(30)쪽에 배열된 액정의 장축방향(A)과 상기 상부기판(40)쪽에 배열된 액정의 장축방향(B)은 90도 차이가 나게끔 배열되어 있다.

상기 수평배향막(32)이 형성된 하부기판(30)은, 도 4a에 도시된 바와 같이,먼저 하부기판(30)상에 수평배향제(32)를 도포한다. 그 다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 배향제(32)에 대하여 러빙을 행하면 수평배향막(32)이 형성된다.

한편, 수평배향막과 수직배향막이 혼합된 배향막(42)이 형성된 상부기판(40)은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 상부기판(40)상에 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향제(42)를 도포한다. 그 다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 혼합된 배향제(42)에 대하여 러빙을 행하면 수평배향막과 수평배향막이 혼합된 배향막(42)이 형성된다. 이때, 상기 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막(42)에 있어서, 각각의 배향제의 혼합비율은 수평배향제와 수직배향제가 1:1 내지 1:0.3 의 비율로 혼합되는 것이 최적이다.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 화소분할을 나타내는 평면도이다. 도 6에 도시된 바와 같은 멀티도메인 액정셀을 제조하는데 있어서, 본 발명은 마스크가 필요없고, 단지 1회의 러빙공정만을 수행하면 된다.

또한, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예 2에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은, 단위화소를 구성하는 하부기판 및 상부기판과, 상기 양 기판 사이에 개재되고 일정각으로 프리틸트된 액정분자로 이루어진 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시장치 및 그 제조방법에 있어서, 상기 하부기판 및 상부기판 내측에는 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예 2에 따른 하부기판(상부기판)의 형성공정을 나타내는 단면도이다.

상기 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막(72)이 형성된 하부기판(70)은, 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 하부기판(70)상에 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향제(72)를 도포한다. 그 다음, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 혼합된 배향제(72)에 대하여 러빙을 수행하면 수평배향막과 수직배향막이 혼합된 배향막(72)이 형성된다. 이때, 상기 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막(72)에 있어서, 각각의 배향제의 혼합비율은 수평배향제와 수직배향제가 1:1 내지 1:0.3 의 비율로 혼합되는 것이 최적이다.

한편, 상부기판의 경우도 상기 하부기판의 경우와 동일한 공정을 행한다. 이때에 있어서도, 배향제의 혼합비율은 수평배향제와 수직배향제가 1:1 내지 1:0.3 의 비율로 혼합되는 것이 최적이다.

여기서, 상기 하부기판상의 배향막 혼합비율과 상부기판상의 배향막 혼합비율을 서로 다르게 하여 배향막을 형성할 수도 있다.

상기와 같이 화소를 여러개 분할하면 한 화소 도트에서 다수의 도메인을 보유하며, 이러한 셀에 계조표시 전압을 인가하면 인접도메간의 액정방향이 서로 반대방향으로 경사지게 되어 시야각에 따른 광투과율을 보상한다.

본원에 개시된 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시이지, 본 발명을 이에 한정하려는 의도는 아니다. 기타, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 있어서는 별도로 와이드뷰 필름을 사용치 않고도 광시야각을 확보할 수 있으며, 종래의 트위스틱 네마틱 모드 액정표시장치에 비해 빠른 응답시간을 얻을 수 있다.

또한, 종래 공정단계를 그대로 사용하므로 별도의 공정장비 수정이나 추가없이 본 발명을 제조할 수 있고, 마스크 공정이 생략되므로 가격단가를 낮추는데 유리하다.

Claims (11)

1. 단위화소를 구성하는 하부기판 및 상부기판과, 상기 양 기판 사이에 개재되고 일정각으로 프리틸트된 액정분자로 이루어진 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,

   상기 하부기판 내측에는 수평배향막을 형성하고, 상기 상부기판 내측에는 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 혼합된 배향막은 수평배향제와 수직배향제가 1:1 내지 1:0.3 의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 수평배향막이 형성된 하부기판은, 하부기판상에 배향제를 도포하는 단계와 상기 배향제를 수평방향으로 러빙하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막이 형성된 상부기판은, 상부기판상에 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향제를 도포하는 단계와 상기 혼합된 배향제를 러빙하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항의 방법으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 단위화소를 구성하는 하부기판 및 상부기판과, 상기 양 기판 사이에 개재되고 일정각으로 프리틸트된 액정분자로 이루어진 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시장치에 있어서,

   상기 하부기판 및 상부기판 내측에는 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 혼합된 배향막은 수평배향제와 수직배향제가 1:1 내지 1:0.3 의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 상부기판 내측에 형성되는 혼합된 배향막의 혼합비율과 상기 하부기판상에 형성되는 혼합된 배향막의 혼합비율이 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막이 형성된 하부기판은, 하부기판상에 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향제를 도포하는 단계와 상기 혼합된 배향제를 러빙하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
10. 제6항에 있어서,

    상기 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향막이 형성된 상부기판은, 상부기판상에 수평배향제와 수직배향제가 혼합된 배향제를 도포하는 단계와 상기 혼합된 배향제를 러빙하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
11. 제6항 내지 제10항의 방법으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.