KR20030037668A - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정의 배향막을 이용하여 블랙 메트릭스 역할을 수행함으로써, 개구율 및 투과율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 화소 영역과 비화소 영역이 정의된 서로 대향하는 상, 하부 기판과, 상기 상, 하부 기판 사이에 개재되는 액정층과, 상기 비화소 영역의 각각의 상, 하부 기판 내측면에 형성된 수직배향막과, 상기 화소 영역의 각각의 상, 하부 기판 내측면에 형성된 수평배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 블랙 매트릭스(Black Matrix)를 제거하여 개구율 및 투과율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 스위칭 소자와 이에 따라 동작하는 화소 전극을갖는 하부 기판을 포함하고, 하부 기판과 대향하며 색 화소와 색 화소간을 분할하는 블랙 매트릭스 및 화소 전극과 함께 액정을 구동시키는 공통 전극을 갖는 상부 기판을 포함한다. 또한, 액정 표시 장치는 상, 하부 기판 사이에 개재되는 액정을 포함한다.

이하, 종래의 액정표시장치의 제조방법을 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 서로 대향하는 상, 하부 기판(1)(9)이 제공된다. 상기 하부 기판(9) 상에는 도면에는 도시하지 않았지만, 하부 기판(9)상에는 게이트 라인과 데이터 라인이 기판상에 교차 배열되어, 단위 화소 공간을 한정한다. 이러한 하부 기판(9)상에 게이트 라인을 활성화하는 박막트랜지스터(TFT)를 형성하며, 박막트랜지스터(TFT)의 소정부분과 연결되어 액정층(7)을 공통전극과 함께 구동시키는 화소전극(8)을 형성한다.

그리고, 상부 기판(1) 상부에 크롬과 같은 불투명 금속막을 증착하고, 소정 부분 패터닝하여, 블랙 매트릭스(2)를 형성한다. 여기서, 블랙 매트릭스(2)는 이후에 형성되는 색 화소간을 분할하고, 단위 화소간의 경계면 역할을 하며, 하부 기판으로부터의 광누설을 방지하는 역할을 한다. 그후, 상부 기판(1)의 블랙 매트릭스(2) 사이에 공지의 방식으로 적(Red), 녹(Green), 청(B)을 갖는 컬러필터(3)를 형성한다. 이어서, 컬러필터(3)가 형성된 상부 기판(1) 상에 절연 및 평탄화 역할을 하는 보호막(4)인 오버코트막을 소정 두께로 도포한다. 보호막(4) 상부에 하부 기판의 화소 전극(8)과 함께 액정층(7)을 동작시키는 공통 전극(5)을 형성한다. 여기서, 공통 전극(5)은 투명한 도전 물질인 ITO로 형성한다.

이러한 구성을 갖는 액정 표시 장치는, 공통 전극(5)과 화소 전극(8)에 소정의 전압이 인가되면, 이들 전극간에 전압차에 의하여 전기장이 형성된다. 이에 따라, 액정 분자들이 동작하게 되어, 액정 표시 장치가 구동된다.

그러나, 종래의 액정표시장치의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 불투명막으로 형성되는 블랙 매트릭스로 인하여 패널의 투과율이 저하되는 단점이 있었다. 특히, 상부 기판(1) 및 하부 기판(9)의 합착시 미스얼라인이 발생될 수 있는데, 이와같이 미스얼라인이 발생되면, 하부 기판의 화소 전극(8) 영역에 블랙 매트릭스(2)가 침범하게 되어, 액정 표시 장치의 개구율이 저하되었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 블랙 매트릭스 대신 배향막을 이용하여 광 차단의 역할을 수행함으로써, 개구율 및 투과율이 향상된 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 액정표시장치를 설명하기 위한 단면도.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 상부 기판 20 : 하부 기판

30 : 색 화소 40 : 수직배향막

50 : 수평배향막 60 : 액정층

a : 비화소 영역 b : 화소 영역

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 액정표시장치는, 화소 영역과 비화소 영역이 정의된 서로 대향하는 상, 하부 기판과, 상기 상, 하부 기판 사이에 개재되는 액정층과, 상기 비화소 영역의 각각의 상, 하부 기판 내측면에 형성되어 상기 액정층을 수직 배향시키는 수직배향막과, 상기 화소 영역의 각각의 상, 하부 기판 내측면에 형성되어 상기 액정층을 수평 배향시키는 수평배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 화소 영역과 비화소 영역이 정의된 상, 하부 기판을 제공하는 단계; 상기 비화소 영역의 상기 상, 하부 각각의 기판상에 액정을 수직 배향시키는 수직배향막을 도포하는 단계; 상기 화소 영역의 상기 상, 하부 각각의 기판상에 액정을 수평 배향시키는 수평배향막을 도포하는 단계; 상기 상, 하부 기판을 합착하는 단계; 및, 상기 상, 하부 기판 사이에 액정층을 개재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 액정표시장치 및 그의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도시된 바와같이, 비화소 영역(a)과 화소 영역(b)이 정의되는 상, 하부 기판(10)(20)을 제공한다. 비화소 영역(a)의 하부 기판(20)상에는 박막 트랜지스터(미도시)가 형성되어 있고, 상기 상, 하부 기판(10)(20) 외측면에는 편광자(미도시)와 검광자(미도시)가 초기 상태를 화이트(white)로 하기 위해 상기 편광자의 투과축과 상기 검광자의 흡수축이 90도로 직교(cross)되어 있다.

그리고, 상부 기판(10)의 내측면에 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)을 갖는 컬러필터(30)를 형성한다. 이때, 컬러필터(30)를 형성하기 전, 색 화소간을 분할하고, 단위 화소간의 경계면 역할을 하며, 하부 기판으로 부터의 광누설을 방지하는 역할을 수행하는 종래의 블랙 매트릭스를 형성하지 않는 것이 본 발명의 특징이다.

그 다음, 화소 영역(20) 상에 형성된 컬러필터(30)를 구비하는 상부 기판(10) 및 비화소 영역(a)상에 형성된 박막 트랜지스터(미도시)를 구비하는 하부기판(20)의 내측면에 액정을 구동시키는 공통전극(미도시) 및 화소전극(미도시)을 형성하고, 그 상부에 배향막을 도포한다. 이때, 화소 영역(b)과 비화소 영역(a)을 구분하는 마스크를 이용하여 비화소 영역(a)에는 상, 하부 기판(10)(20) 사이에 개재되는 액정층(60)을 수직 배향시키는 수직배향막(40)을 도포하고, 화소 영역(b)에는 상기 액정층(60)을 수평 배향시키는 수평배향막(50)을 도포한다. 이러한 수직, 수평배향막(40)(50)은 러빙이나 UV 광조사에 의해 배향처리를 할 수 있을 뿐 아니라, 상기 배향처리시 마스크를 이용하여 수평배향막(50)만 배향처리를 할 수도 있다. 그런 다음, 상기 상, 하부 기판(10)(20)을 합착한 후 액정층(60)을 형성하거나, 적어도 하나의 기판에 액정을 떨어뜨린 후 합착하여 액정층(60)을 형성함으로써 액정표시장치를 제조한다. 상기 액정층(60)은 유전율 이방성이 양(positive)인 액정을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 구성을 갖는 액정표시장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와같이, 상기 공통전극과 화소전극에 전계가 형성되지 않은 경우, 화소 영역(b)에서는 수평 배향막(50)의 러빙(rubbing) 처리에 의해 액정층(60)이 배향 방향을 가지고 한 방향으로 정렬하게 되지만, 비화소 영역(a)에서는 수직 배향막에 의해 액정층(60)이 기판에 대해 수직 상태를 유지한다.

그 다음, 도 3에 도시된 바와같이, 상기 공통전극과 화소전극에 전계가 형성되는 경우, 화소 영역(b)에서는 TN 모드와 동일하게 동작하여 빛을 통과하지만, 비화소 영역(a)에서는 상하 전계가 걸리더라도 액정층(60)의 유전율이 양이기 때문에, 액정의 움직임은 없다. 따라서, 비화소 영역(a)에서는 상기 전계가 형성되지않을 경우와 마찬가지로 빛이 통과하지 않게 된다.

이러한 비화소 영역(a)에서의 수직배향막(40)을 통해 액정 배향 상태를 조절하여 빛을 통과하지 못하게 함으로써, 종래의 블랙 매트릭스의 역할을 수행할 뿐만 아니라, 개구율 및 투과율이 향상된 액정표시장치를 제작할 수 있다.

상술한 액정표시장치에서는 도면에는 도시하지 않았지만, 액정 패널을 구동시키는 구동부에서 0.5V 정도가 항상 인가되기 때문에, 초기 상태에서의 블랙(black)의 광학 밀도(Optical Density)가 낮아질 수 있으므로, 상, 하부 기판(10)(20) 외측면에 보상필름을 형성할 수도 있다. 상기 보상필름은 일축성 또는 이축성 보상필름을 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상술한 본 발명의 액정표시장치 및 그의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

투과율을 저하시키는 종래의 블랙 매트릭스에 대응되는 위치, 즉 비화소 영역(a)에 수직배향막(40)을 형성하고, 화소 영역(b)에 수평배향막(50)을 형성함으로써, 종래의 블랙 매트릭스의 역할을 수행하여 개구율 및 투과율이 향상된 액정표시장치를 제작할 수 있다.

또한, 블랙 매트릭스의 형성 공정을 생략함으로써 공정 단순화를 이룰 수 있고, 이를 통해 수율 향상 및 생산 비용을 줄일 수 있다.

Claims (8)

1. 화소 영역과 비화소 영역이 정의된 서로 대향하는 상, 하부 기판과,

   상기 상, 하부 기판 사이에 개재되는 액정층과,

   상기 비화소 영역의 각각의 상, 하부 기판 내측면에 형성된 수직배향막과,

   상기 화소 영역의 각각의 상, 하부 기판 내측면에 형성된 수평배향막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 액정층은 유전율 이방성이 양(positive)인 액정층인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 수평, 수직 배향막은 러빙 및 광조사에 의한 배향처리 공정 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 수평 배향막만 러빙 및 광조사에 의한 배향처리 공정 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 화소 영역과 비화소 영역이 정의된 상, 하부 기판을 제공하는 단계;

   상기 비화소 영역의 상기 상, 하부 각각의 기판상에 수직배향막을 형성하는 단계;

   상기 화소 영역의 상기 상, 하부 각각의 기판상에 액정을 수평배향막을 형성하는 단계;

   상기 상, 하부 기판을 합착하는 단계; 및

   상기 상, 하부 기판 사이에 액정층을 개재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 액정층은 유전율 이방성이 양(positive)인 액정층인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 수평, 수직 배향막은 러빙 및 광조사에 의한 배향처리 공정 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 수평 배향막만 러빙 및 광조사에 의한 배향처리 공정 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.