KR20030013955A - 멀티 도메인 액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 멀티 도메인 액정표시소자는 대향하는 제 1기판 및 제 2기판 사이에 형성된 고정 스패이서(spacer)로서, 상기 스패이서는 각 픽셀(pixel)의 도메인(domain)경계에 해당하는 데이터(data) 배선 상에 위치하도록 상기 제 1 기판 상에 패터닝(patterning)하여 형성되며, 2개 이상의 도메인을 가지는 구조에서 차광막(Black Matrix)으로 가려지는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 도메인 액정표시소자{Multi-domain liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히, 패턴드 스패이서(Patterned spacer)를 이용하여 도메인 경계의 이탈을 방지한 멀티 도메인 액정표시소자에 관한 것이다.
일반적으로, 대면적 고화질의 액정표시장치(Liquid Crystal Display device)로서 주로 사용되는 TN(Twisted Nematic)-LCD 액정 배향막의 계면에 있어서, 액정 분자의 배향은 액정배향막의 일축연신 방법에 의한 액정분자의 일축배향성과 액정배향막과 액정분자가 이루는 프리틸트각(pretilt angle)으로 표현이 가능하다.
액정배향막에 일축연신 처리를 하는 수단으로서 이용되는 종래의 러빙법(rubbing method)은 고분자를 코팅한 기판을 천으로 문지르는 간단한 방법으로 대면적화와 고속처리가 가능하여 공업적으로 널리 이용되고 있는 방법이다.
하지만, TN-LCD는 좌우방향의 시야 각에 대해서는 광투과도가 비대칭적으로 분포하기 때문에, 상하방향의 시야 각에서는 이미지가 반전되는 범위가 발생되어 시야 각이 좁아지는 문제점이 있다. 또한, 단일 도메인(domain) 수직정렬(vertical alignment) 모드는 계조 반전, color shift, 휘도 비대칭 등의 단점이 발생한다.
따라서, 이러한 액정의 비등방성을 보완하기 위해 TDTN(Two Domain TN)-LCD와 같은 멀티 도메인(multi-domain) 액정표시소자가 제안되고 있다. 멀티 도메인 액정표시소자의 제조공정은 러빙(rubbing)과 사진식각(photolithography)으로 특징지어질 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 종래 일반적인 멀티 도메인 액정표시소자와 그 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 1a는 종래 기술에 의한 액정표시소자의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 I∼I'에 대한 단면도이다.
일반적인 멀티 도메인 액정표시소자는 도 1a에서와 같이, 복수개의 게이트 라인(1)과 복수개의 데이터 라인(3)으로 정의되는 복수의 화소영역과, 상기 화소영역에 상응하는 화소전극(8)과, 상기 각 화소영역에 형성되어 서로 다른 배향 방향을 갖는 배향막(17)과 상기 게이트 라인(1)의 신호에 따라 스위칭 되어 상기 데이터 라인(3)의 신호를 상기 화소전극(8)에 인가하는 박막 트랜지스터(7)를 구비하여구성된다. 여기서, 상기 화소전극(8)에 상응하는 상기 화소영역 내에 서로 다른 방향을 갖는 배향막(17)과, 상기 배향막과 배향막의 경계에 의하여 생기는 배향 경계(4)와, 상기 배향막에 따라 배열된 액정의 ??향이 일정한 부분의 도메인(domain)과, 제 1 도메인(5a)과 제 2 도메인(5b)의 경계부분의 도메인 경계(5)가 있다.
또한, 종래 기술에 의한 액정표시소자의 단면 구조는 상기 도 1b와 같이, 제 1 기판(9) 및 제 2 기판(10)과, 상기 제 1 기판(9) 위에 일방향으로 형성된 게이트 라인(1)과 상기 게이트 라인(1)에서 돌출된 게이트 전극(2)과, 상기한 게이트 라인(1)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(11)과, 상기 게이트 전극에 상측의 게이트 절연막(11)위에 반도체층(12)과, 상기 반도체층(12)과 금속의 접촉 저항을 줄이기 위해 양측으로 형성된 오믹콘택층(도면에는 도시하지 않음)과, 상기한 데이터 라인(3)을 포함한 소스/드레인전극이 형성되고, 따라서, 상기 게이트전극(2), 반도체층(12) 및 소스/드레인으로 이루어진 박막 트랜지스터(7)(Thin Film Transistor ; TFT)의 구조를 이룬다. 그리고, 상기한 박막트랜지스터를 포함한 제 1 기판 전체에 걸쳐 형성된 보호막(13)과, 상기한 보호막(13) 위에서 드레인 전극과 연결되어 형성된 화소전극(8)과 액정의 규칙적인 배열을 위한 상기 배향막(17)으로 이루어진다.
그리고, 상기 제 2 기판(10) 위에 상기한 게이트 라인(1), 데이터 라인(3), 및 박막 트랜지스터(7)에 상응하는 부분의 빛을 차단하는 차광막(14)과, 상기한 차광막(14) 위에 색상을 구현하기 위해 형성된 컬러필터층(15)과, 상기 제 1 기판의화소 전극으로부터 전위차를 갖기 위해 형성된 공통전극(16)과, 상기 공통전극(16) 위에 액정의 규칙적인 배열을 위한 상기 배향막(17)이 차례로 형성된다. 또한 제 1 기판(9)과 제 2 기판(10)을 일정공간을 유지하게 합착 되고 사이에 액정층(23)이 형성된다. 여기서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제 1 기판(9)과 제 2 기판(10) 사이에 일정공간을 갖도록 하기 위해 스패이서(6)가 산포되어 있다.
상기의 순서에 따른 액정표시장치의 공정에서, 도 2a 및 2b는 제 1 기판의 일반적인 멀티 도메인 액정표시소자의 배향방법을 설명하기 위한 도 1a의 Ⅱ∼Ⅱ' 선상의 공정단면도이고, 도 3은 도 1a의 Ⅱ∼Ⅱ'의 개략적인 단면도이다.
배향막의 제조방법을 살펴보면, TFT 어레이 공정과 화소 전극 공정을 마친 제 1 기판(도 1b의 9)과 공통전극이 형성된 제 2 기판(도 1b 10) 상에 각각 폴리이미드(polyimide)와 같은 배향물질을 도포한 후, 러빙(rubbing)을 실시하여 일방향 배향막(17)을 형성한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 같은 제조 공정을 끝낸 상기 제 1 기판(9)을 상기 도 1a의 제 2 도메인(5b)(domain)이 이루어질 부분에 상응하는 위치에 포토마스크(20)(photomask)를 이용하여 가린 다음, 자외선(19)을 조사하여 자외선(19)으로부터 노출된 제 1 도메인(5a)은 배향막(17)의 프리틸트각을 줄인다. 반면, 상기 공정을 모두 마친 제 2 기판(10)은 제 1 도메인(5a)이 이루어질 부분에 상응하는 위치에 포토마스크(20)로 가리고, 자외선을 조사하여 제 2 도메인 영역 배향막의 프리틸트각을 줄인다. 이러한 각각의 기판에 대한 단위 공정을 마치고 상기 제 1 기판(9) 또는 상기 제 2 기판(10)에 스패이서(6)를 산포하고, 상기 제 1기판과 상기 제 2 기판을 합착한 후 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 액정(18)을 주입한다.
즉, 각 도메인에서 프리틸트각이 큰 기판이 서로 바뀜에 따라, 각 도메인 별로 평균 액정분자의 방향이 서로 반대방향이 되도록 분포하게 된다. 이로부터, 전기장 인가 시 두 도메인의 주 시야각 방향이 서로 반대가 되도록 함으로써, 시야각을 보상할 수가 있다.
도 3과 같이, 상기와 같은 멀티 도메인 액정표시소자는 프리틸트각이 틀려지는 경계 즉, 배향 경계(4)와, 상기 상이한 프리틸트각에 의해 방향성을 갖게 되는 액정의 도메인 경계(5)가 일치되어야 하나, 도 1a에 도시한 바와 같이, 배향 경계(4)와 도메인 경계(5)가 반드시 일치하지는 않는데 그 이유는 다음과 같다.
액정방향자가 일정하거나 또는 연속적으로 달라져 불연속성이 없는 부분을 도메인이라고 하고 도메인간의 경계를 도메인 경계(5)라 하면, 도메인 경계에서는 액정 배향이 비연속적으로 변하는 전경선(disclination line)이 생긴다. 이러한 전경선은 고체 결정의 단층면(dislocation)과 비슷하며 배향막의 러빙 조건 등 여러 가지 조건에 의하여 발생한다.
상기 전경선은 도메인과 도메인의 경계영역에서는 액정(18) 배향의 불연속선으로, NW(Normally White)모드에서는 빛이 차단되는 상태에서 전경선이 생기므로 명암 대비율(contrast ratio)이 낮아진다. 이점을 개선하기 위해 전경선이 생기는 부분을 차광막(Black Matrix)으로 가린다. 하지만 NB(Normally Black) 모드는 밝은 상태어서 전경선이 생기므로 명암 대비율 감소가 적어 굳이 차광막으로 전경선을가리지 않는다. 전경선이 인접 신호선이나 주사전의 전압 변화에 움직이지 않도록 설계한다. 전경선이 움직여 이동속도가 완만해질 때까지는 1∼3초가 걸린다. 때문에, 전경선이 움직임으로 인하여 전 프레임의 잔상이 남을 수 있다. 그 주요한 요인 중에 하나가 스패이서(spacer)(11)에 의한 것이다.
한편, 액정 표시 장치는 TFT 기판과 Color Filter 기판 상의 일정한 Gap에 주입된 액정 분자에 전압을 인가하여 구동시키는 전기 광학소자이다. 따라서 두 기판을 일정한 간격으로 유지시키는 것이 대단히 중요하다. Cell Gap이 일정하지 않으면 그 부분을 통과하는 빛의 투과도가 달라져 공간적으로 불균일한 밝기를 나타내는 균일도(Uniformity) 불량을 나타낸다.
이와 같은 문제는 액정 패널(panel)의 크기가 점차 대형화 추세로 나감에 따라 그 중요성이 부각되고 있다. 일반적으로 패널이 대형화됨에 따라 일정한 셀 갭(Cell Gap)을 유지하기 위해서는 사이드(Side)의 실(Seal)에 스패이서(도 1a의 6)를 넣는 것으로 충분치 않고, 구동되는 패널 전면에 일정하게 스패이서(6)를 뿌리는 공정이 필요하다.
스패이서(6)의 배치 방법은 희망하는 구경을 가진 플라스틱 볼(plastic ball)이나 실리카(silica)구를 기판에 산포하는 방법이 이용되고 있다. 유기 용매에 스패이서(6)구를 분산시켜 공기압을 용하여 스패이서(6)와 용매를 기판 면에 들어 붙이는 방법을 취하고 있다. 예전에는 유기용매로써 플론(Flon)을 사용하였으나 지구 환경보호라는 차원에서 사용이 제한되고 있어 대체용매의 개발과 유기용매를 사용하지 않는 건조산포법이 개발되고 있다. 제품의 대형화나 조정도화에 더불어면내에서의 스패이서(6) 분포밀도의 균일향상과 합착(合着) 방지, 상하판 접착력 강화가 과제로 되고 있다.
또한 액정투영기와 같이 화소의 피치가 20∼30 μm인 패널에서는 스패이서(6)가 들어간 부분에서 빛의 누설로 명암대비가 떨어지기 때문에 검은 색의 수지 스패이서(6)를 쓰기도 한다.
상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 액정표시소자의 상하 판을 일정 높이로 유지하기 위해 스패이서(6)를 산포 하는데, 이 산포된 스패이서(6)가 멀티 도메인 액정표시소자에 있어서의 배향 경계(4)에 정확히 일치하지 않는다. 이로 인해, 액정의 방향자가 상기 스패이서(6)에 영향을 받아 도메인 경계(5)가 상기 배향 경계(4)와 일치하지 않는 문제점이 발생한다.
즉, 상기 방법으로 제작된 배향막(17)을 사용할 경우 배향 경계(4)와 화소 전극에서 도메인 경계(5)가 일치되어야 한다. 그러나 도 1a에서와 같이 상기 실험 결과 상기 배향 경계(4)와 도메인 경계(5)가 어긋나 있는 것을 볼 수 있다. 도메인 경계가 스패이서(6) 주위에 걸쳐서 형성되는 것이 나타난다. 일반적으로 사용되는 스패이서(6)를 상기 제 1 기판(9) 또는 제 2 기판(10)에 뿌린 경우 도메인 경계(5)가 배향 경계(4)와 일치하지 않고, 스패이서(6) 주위에 걸쳐서 형성되므로 화소의 명암 대비율이 떨어지게 된다. 이것은 산개한(random) 스패이서(6)가 배향 경계(4)에 영향을 미쳐 상기 도메인 경계가 어긋났음을 의미한다. 이를 극복하기 위해서는 규칙적으로 배열되고, 화소전극에 영향을 최소화할 수 있는 스패이서(6)가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 상기 배향 경계에 패턴드 스패이서를 형성함으로써 도메인 경계가 배향 경계에 벗어나지 않는 멀티 도메인 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 멀티 도메인 액정표시소자의 평면도.
도 1b는 도 1a의 I∼I'의 단면도.
도 2a는 도 1a의 Ⅱ∼Ⅱ' 공정단면도.
도 2b는 도 1a의 Ⅱ∼Ⅱ' 공정단면도.
도 3은 도 1a의 Ⅱ∼Ⅱ'의 단면도.
도 4a는 본 발명에 제 1 실시 예에 따른 멀티 도메인 액정표시소자의 평면도.
도 4b는 도 4a의 Ⅲ∼Ⅲ'의 단면도
도 4c는 본 발명의 제 2 실시 예의 러빙 단계를 도시한 멀티 도메인 액정표시소자의 평면도.
도 5는 도 4의 예에 따른 멀티 도메인을 가진 멀티 도메인 액정표시소자의 평면도.
*도면의 주요부분에 대한 설명*
1 : 게이트 라인(gate line) 2 : 게이트 전극
3 : 데이터 라인(data line) 4 : 배향 경계
5 : 도메인 경계 5a : 제 1 도메인(domain)
5b : 제 2 도메인(domain) 6 : 스패이서(spacer)
7 : 박막 트랜지스터 8 : 화소전극
9 : 제 1 기판 10 : 제 2 기판
11 : 게이트 절연막 12 : 반도체층
13 : 보호막 14 : 차광막(black matrix)
15 : 컬러필터층 16 :공통전극
17 : 배향막 17a : 제 1 배향막
17b : 제 2 배향막 18 : 액정(liquid crystal)
19 : 자외선(ultraviolet) 20 : 포토마스크(photomask)
21 : 컬럼 스패이서(Patterned spacer)22 : 러빙 불량영역
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 도메인 액정표시소자는 복수개의 데이터 라인 및 복수개의 게이트 라인으로 정의되는 화소영역과 상기 화소영역 내에 형성된 복수개의 박막트랜지스터를 구비하는 제 1 기판과, 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인 및 상기 박막트랜지스터에 상응하는 부분 빛의 투과를 막는 차광막과 상기 차광막 위에 형성된 칼라필터층으로 구성되는 제 2 기판을 갖는 액정표시소자에 있어서, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 대향하는 전면 상기 각 화소 영역 내에서 배향경계를 중심으로 제 1 도메인과 제 2 도메인으로 나누어지는 제 1배향막 및 제 2 배향막과, 상기 배향 경계에 상응하는 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 고정된 패턴드 스패이서를 특징으로 한다.
본 발명에 따른 멀티 도메인 액정표시소자는 프리틸트각이 틀려지는 배향 경계에 형성된 패턴드 스패이서가 도메인 경계의 확정을 도와주는 역할을 하며, 배향 경계와 도메인 경계가 일치함으로써 액정이 반대로 꼬이지 않게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 멀티 도메인 액정표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 멀티 도메인 액정표시소자의 구조 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 멀티 도메인 액정표시소자의 단면도이고, 도 4c는 본 발명의 제 1 실시 예에서 러빙 단계를 도시한 멀티 도메인 액정표시소자의 평면도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 멀티 도메인 액정표시소자는 제 1 기판(도 1b의 9) 상에 복수개의 게이트 라인(1) 및 데이터 라인(3)에 의해 정의되는 화소영역이 구비되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 전기적 신호를 스위칭 하는 게이트 전극(2) 및 전기적 신호를 인가하는 소스/드레인을 포함하는 박막 트랜지스터(7)와 액정에 전기적 신호를 인가하는 화소전극(8)이 형성되어 있다. 또한, 도면에 도시하지 않았지만 상기 화소전극(8)을 포함한 상기 제 1 기판(9)과 상기 제 2 기판(도 1b의 10) 전면에 액정의 방향성을 부여하는 제 1 배향막(도 3의 17a)과 제 2 배향막(도 3의 17b)이 있고, 상기 각 배향막(17a, 17b)은 배향 경계(4)를 중심으로 서로 다른 두 개의 방향성을 갖게 구성되고, 상기 배향 경계(도 3의 4)와 상기 제 1 기판(9)의 상기 데이터 라인(3)이 교차하는 부분에 패턴드 스패이서(21)가 형성되어 있고, 상기 패턴드 스패이서(21)를 포함하는 배향 경계를 중심으로 상기 제 1 배향막과 제 2 배향막으로 구현된 제 1 도메인(5a)과 제 2도메인(5b)으로 형성되어 있다.
상기 멀티 도메인 구조의 액정표시소자의 제조공정을 살펴보면 다음과 같다. 상기 제 1 기판(9)과 상기 제 2 기판(10)의 제조공정과 TFT 어레이를 형성하는 공정은 실리콘 반도체 제조공정과 유사하여 박막 증착(Thin Film Deposition),사진(Photolithography), 식각(Etching)과 같은 단위공정으로 이루어진다.
먼저, 제 1 기판(9)은 세정된 유리 기판 위에 게이트 라인(1)과 게이트 전극(2)을 형성하기 위해 스퍼트링 방법을 이용한 상기 단위공정을 하고, 상기 게이트 라인(1) 및 게이트 전극(2)을 절연시키는 절연막(14)을 형성하기 위해 상기 단위공정 되고, 상기 게이트 전극(2)으로 제어되는 반도체층(12)을 형성하기 위해 상기 단위공정 되고, 상기 반도체층(12)의 전기적인 접촉 저항을 작게 하기 위한 오믹콘택층(Ohmic contact layer)(표시되지 않음) 및 소스/드레인 전극으로 구성된 박막 트랜지스터(7)를 형성하기 위해 상기 단위공정 된다. 또한, 이 때 상기 소스/드레인 전극공정과 동시에 형성된 데이터 라인(3)의 절연과 평탄화를 위하여 상기한 제 1 기판 전체에 걸쳐 보호막(13)을 단위공정 되고, 상기 보호막 위에 상기 드레인 전극과 연결되도록 화소전극(8)(ITO)을 형성하는 상기 단위공정 된다.
상기 제 1 기판의 마지막 공정으로서, 배향막 제조 공정을 설명하기 위하여 상기 종래 기술을 이용하여 설명한다. 상기 제 1 기판은 상기 액정의 규칙적인 배열을 위해 제 1 배향막(17a)을 형성하는데, 상기 제 1 배향막(17a)은 주로 폴리이미드(Polyimide)가 사용된다. 상기 폴리이미드를 상기 제 1 기판 전면에 도포하고 러빙 처리를 하여 균일하게 배향된 배향막을 형성한다. 그리고 포토마스크(도 2의 20)를 상기 제 1 기판 상에 놓고 자외선(도 2의 19)을 조사하면, 자외선(19)이 노출된 영역과 노출되지 않은 영역의 프리틸트각이 서로 달라진다.
반면, 상기 제 2 기판(10)에 상기 제 1 기판에 형성된 게이트 라인(1), 데이터 라인(3), 및 박막 트랜지스터(7)의 상응하는 부분 및 도메인 경계(5) 부분에 누설되는 빛을 차단하기 위한 차광막(도 1b의 14)을 형성하고, 상기 차광막(14)사이의 화소 영역에 상응한 부위에 R. G. B 셀로 구성되는 컬러필터층(도 1b의 15)을 형성한다. 이때, 평탄화를 위해 스핀코팅을 사용하여 오버코트층을 형성할 수도 있다. 상기 컬러필터층(15) 각각의 색상에 대하여 포토 공정을 이용하여 상기 칼러필터층을 형성하는데, 상기 포토 공정 시 포토리지스터 대신 칼라리지스터를 사용하여 상기 제 2 기판에 고른 두께로 스핀 코팅 방식을 택한다. 상기 컬러필터층(15)의 위에 상기 제 1 기판(9)의 박막 트랜지스터(7)에 의해 구동되는 화소영역의 전압차를 유도하기 위해 공통전극(도 1b의 16)을 스퍼터링 방법으로 형성한다.
상기 공통전극(16)위에 PR(Photoresistor), BCB(Benzocyclobutene)와 같은 유기절연물 또는 SiNx와 같은 무기절연물을 이용하여 상기 제 1 기판(9)의 상기 배향 경계(4)와 상기 데이터 라인(3)이 교차하는 부분에 상응하는 차광막(14) 상에 패턴드 스패이서(21)(Patterned spacer)를 형성하고, 마지막으로 제 2 기판의 공통전극의 전면에 상기 제 1 기판(9)과 같이 제 2 배향막(17b)을 형성한다. 여기서, 상기 패턴드 스패이서(21)는 상기 제 1 기판(9) 또는 상기 제 2 기판(10) 상에 제작할 수 있지만 대체로 제 2 기판(10)에 용이하게 형성 될 수 있기 때문에 상기 패턴드 스패이서(21)는 상기 차광막(14) 형성 후 형성되거나, 또는 공통전극(16)의 형성 후에도 형성되어질 수도 있다.
상기 제 2 배향막(17b) 형성과정을 살펴보면, 상기 공통전극(16)과 상기 패턴드 스패이서(21)가 형성된 상기 제 2 기판(10) 전면에에 폴리이미드계 화합물의배향물질을 도포한 후에 액정(18)의 규칙적인 배열을 위해 일방향으로 러빙을 실시한다. 이때, 상기 제 1 배향막(17a)을 게이트라인에 평행한 방향으로 배향 처리했다면, 제 2 배향막(17b)은 데이터 라인에 평행한 방향으로 배향 처리한다. 물론, 45도와 135도의 배향처리도 가능하다.
상기 제 1 기판(9)의 화소 영역에 해당하는 상기 제 2 기판(10) 상에 프리틸트각이 상이한 복수개의 영역을 만들기 위해 포토 마스크(20) 공정을 한다. 그러나, 각 도메인별로 액정분자의 방향을 반대방향으로 만들게 하기 위해서는 상기 제 1 배향막(17a)에서 제 1 도메인(5a)영역에 해당하는 부분에 자외선(19)을 노광시켜 상기 배향막(17)의 프리틸트각을 변화시켰다면, 상기 제 2 배향막(17b)은 제 2 도메인(5b)에 해당하는 영역에 자외선(19)을 노광하여 프리틸트각이 다른 배향막(17)을 형성한다. 즉, 상기 화소영역에 대응하는 상기 제 2 기판(10)은 상기 제 1 기판(13)과는 반대의 명암을 가진 포토 마스크(20)를 이용해 공정을 실시해야 한다.
이와 같이, 상기 배향막(17)은 각 화소 내에서 프리틸트각이 상이한 복수개의 영역이 배향 경계(4)로 구분된다. 또한, 상기 프리틸트각이 상이한 복수개의 영역에 의해 평균 액정분자의 방향이 서로 다른 멀티 도메인을 구현할 수 있게 된다.
도 4b는 도 4a의 Ⅲ∼Ⅲ'단면도로서, 상기 배향 경계(4)에 상응하는 위치의 제 1 기판 및 제 2 기판의 대면하는 면상에는 패턴드 스패이서(21)가 형성되어 있고, 상기 패턴드 스패이서(21)를 중심으로 상기 제 1 기판(9) 및 제 2 기판(10) 각각의 양쪽에 서로 다른 프리틸트각을 가진 배향막에 의해 액정분자가 배열된다. 여기서, 상기 패턴드 스패이서(21)는 제 1 기판(9)과 제 2 기판(10)의 합착 시 셀 갭(cell gap)을 유지하는 역할 및 상기 배향 경계(4)에 일치하도록 도메인 경계(5)의 확정을 도와주는 역할을 한다.
따라서, 본 발명에 의한 패턴드 스패이서(21)는, 종래 기술의 산포된 스패이서가 배향 경계(4)에 일치하지 않음으로서 액정의 방향자에 영향을 미치게 되고, 이로 인하여 상기 배향 경계(4)와 상기 도메인 경계(5)가 정확히 일치하지 않는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
또한, 상기 도메인 경계(5)에는 액정(18)의 방향자가 틀려지는 부분이므로 빛샘 현상이 발생하게 된다. 따라서, 이를 막기 위해 NW모드에서는 차광막(14)이 필요한데, 상기 차광막(14)의 형성 시 상기 빛샘 현상을 막기 위해 상기 배향 경계(4) 부분에 해당하는 제 2 기판 상에 일정 폭의 상기 차광막(14)을 형성해야 한다. 일반적으로 상기 차광막(14)의 선폭은 5∼20㎛ 정도이다. 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 상기 배향 경계(4) 상에 패턴드 스패이서(21)를 형성하기 때문에, 상기 배향 경계(4)와 상기 도메인 경계(5)가 일치할 가능성이 커지므로 상기 배향 경계(4)의 빛 차단을 위해 형성하는 상기 차광막(14)의 선폭 두께를 종래의 경우보다 줄일 수 있다.
그러나, 본 발명에서 제안된 상기 패턴드 스패이서(21)를 사용할 경우에도 배향방향에 따라 상기 패턴드 스패이서(21)에 의한 러빙자국이 보여질 수 있다. 그 일례로서, 도 4c를 제 2 실시 예로 도시한다. 45도 배향인 경우에 생긴 러빙 불량영역(22)을 보여준다. 이러한 문제점에 대한 해결 방법은 다음 두 가지 경우로 나누어 해결할 수 있다.
첫째, 러빙이 데이터 라인(3)에 수평 수직 방향으로 이루어질 때, 상기 데이터 라인(3)은 제 2 기판(10)의 차광막(14)에 의해 가려지기 때문에 러빙에 의한 패턴드 스패이서(21) 자국이 발생하더라도 상기 패턴드 스패이서는 데이터 라인(46) 상 또는 배향 경계에 존재하게 함으로써 러빙 자국에 의한 화질 불량을 미연에 방지할 수 있게 된다.
둘째, 러빙 방향이 45도 135도인 경우에 배향막(17)의 배향 경계(4)를 도 5와 같이 러빙 방향과 거의 같은 방향으로 형성된다. 이때, 배향막(17)의 두 도메인간의 경계(5)는 일자가 아니고 꺾어진 구조가 되며, 더우기 상기 꺾어진 도메인 경계를 가리기 위하여 상기 제 2 기판의 차광막(14)도 꺾인 구조로 만들어 문제점을 극복할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 멀티 도메인 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
상기 패턴드 스패이서를 사용하면 원하는 위치에 스패이서가 위치하도록 할 수 있어 규칙적인 배열이 가능하고, 개구율의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 스패이서의 위치를 배향 경계와 일치시키면 액정분자의 방향자가 이루는 배향방향(alignment direction) 또는 프리틸트각 방향이 일정하여 액정의 배향 안정성이 확보되고, 동시에 도메인 경계가 배향 경계와 일치할 가능성이 높다.
따라서, 종래의 산포된 스패이서 대신 패턴드 스패이서를 배향 경계에 형성시킴으로써, 도메인 경계가 상기 배향 경계에 일치하게 되어 상기 배향 경계를 가려주는 차광막의 선 폭을 줄일 수 있다. 결과적으로, 개구율을 향상시킬 수 있는 효과 및 배향 경계와 도메인 경계가 일치하므로 액정이 반대로 꼬이는 문제점을 줄일 수 있어 액정의 명암 대비율을 높혀 줄 수 있다. 또한, 패턴드 스패이서로 인한 러빙 시 발생 가능한 문제점을 러빙 방향에 따라 배향 경계에 변화를 줌으로써 해결할 수 있다.

Claims (9)

  1. 복수개의 데이터 라인 및 복수개의 게이트 라인으로 정의되는 화소영역과 상기 화소영역 내에 형성된 복수개의 박막트랜지스터를 구비하는 제 1 기판과, 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인 및 상기 박막트랜지스터에 상응하는 부분 빛의 투과를 막는 차광막과 상기 차광막 위에 형성된 칼라필터층으로 구성되는 제 2 기판을 갖는 액정표시소자에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 대향하는 전면 상기 각 화소 영역 내에서 배향경계를 중심으로 제 1 도메인과 제 2 도메인으로 나누어지는 제 1배향막 및 제 2 배향막과,
    상기 배향 경계에 상응하는 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 고정된 패턴드 스패이서를 특징으로 하는 멀티 도메인 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴드 스패이서가 상기 제 1 기판의 상기 배향 경계와 상기 데이터 라인이 교차하는 부분에 상응하는 상기 제 2 기판의 공통전극 상에 형성된 것을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴드 스패이서가 상기 제 1 기판의 상기 배향 경계와 상기 데이터 라인이 교차하는 부분에 상응하는 상기 제 2 기판의 차광막 상에형성된 것을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴드 스패이서는 PR(Photoresist), BCB(Benzocyclobutene) 또는 SiNx을 일군으로 하는 절연물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1 배향막과 제 2 배향막은 서로 수직한 방향으로 배향되고, 상기 제 2 배향막은 데이터 라인에 평행한 방향으로 배향됨을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 배향막과 제 2 배향막은 서로 수직한 방향으로 배향되고, 상기 제 2 배향막은 게이트 라인에 45도의 방향으로 배향됨을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정표시소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막과 상기 제 2 배향막은 각각의 화소영역 내에서 서로 다른 복수 개의 프리틸트각을 갖기 위해 선택적으로 자외선에 의해 노광됨을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정표시소자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 배향 경계가 각각의 상기 화소영역의 중심을 지나고상기 게이트 라인과 평행한 일자로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정표시소자.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 배향 경계는 각각의 상기 화소영역 중앙에서 꺾어진 구조를 가지도록 형성되어지는 것을 특징으로 하는 멀티 도메인 액정표시소자.
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