KR20030037826A - 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20030037826A
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Abstract

본 발명은 콘트라스트 및 잔상을 개선하기 위한 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명에 의한 멀티도메인 액정표시소자는 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되어 정의된 화소에 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성되고 상기 화소가 제 1 ,제 2 도메인으로 분할된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판에 대향하며 컬러필터층이 형성된 제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 형성된 액정층과, 상기 제 1 ,제 2 기판의 내측면에 형성된 제 1 ,제 2 배향막이 구비된 멀티도메인 액정표시소자에 있어서, 상기 액정의 배향방향과 전계방향이 반대방향인 지점이 제 1 도메인에서는 스토리지 전극 측에 위치하고, 제 2 도메인에서는 상기 박막트랜지스터 측에 위치하도록 상기 제 1 ,제 2 배향막이 배향처리된 것을 특징으로 한다.

Description

멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법{Multi-domain Liquid Crystal Display Device And Fabricating The Same}
본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 한 화소를 여러 도메인으로 분할하여 시야각을 보상하는 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 액티브 매트릭스 액정표시소자의 성능이 급속하게 발전함에 따라, 액티브 매트릭스 액정표시소자가 평판 TV 시스템 또는 휴대용 컴퓨터 및 고-정보량의 모니터와 같은 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다.
특히, 액티브 매트릭스 액정표시소자의 TN(TN : twisted nematic) 표시 모드는, 두 기판에 각각 전극을 형성하고 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 다음, 전극에 전압을 가하여 액정 방향자를 구동하는 방식으로 많이 이용되고 있다.
그러나, TN모드 액정표시소자는 좁은 시야각 특성과 늦은 응답 특성, 특히 그레이 스케일 동작에서의 늦은 응답특성 등과 같은 근본적인 문제점을 갖는다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 액정표시소자의 새로운 다양한 개념이 제안되었다.
예를 들면, 화소를 여러 도메인으로 나눠 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리하여 시야각을 보상하는 멀티도메인 모드(Multi-Domain Mode), 하나의 평면에 두 전극을 위치시켜 횡전계를 인가하는 IPS(In-Plane Switching)모드, 유전율 이방성이 음인 네가티브형 액정과 수직배향막을 이용하는 VA(Vertical Alignment)모드, 보상 필름으로 시야각을 보상하는 필름보상형 모드(Film-compensated mode) 등이있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법을 설명한다.
도 1a 내지 도 1e는 종래의 제 1 실시예에 의한 TDTN 액정표시소자의 제조 공정 단면도이고, 도 2는 종래의 제 1 실시예에 의한 TDTN 액정셀의 러빙방향을 나타낸 평면도이고, 도 3은 종래의 제 1 실시예에 의한 TDTN 액정표시소자의 단면도이다.
그리고, 도 4는 빛샘을 막기 위한 블랙 매트릭스의 구조를 나타낸 액정표시소자의 평면도이고, 도 5는 빛샘을 막기 위한 스토리지 배선의 구조를 나타낸 액정표시소자의 평면도이다.
상기 TN 모드에서의 좁은 시야각 문제를 해결하기 위해 도입된 멀티도메인 모드는 하나의 화소를 여러 개의 서브 화소로 나누어 각 서브 화소의 취약한 시야각 방향을 상호 보상하는 방법으로서, 한 화소를 2도메인으로 분할하는 TDTN(Two Domain TN)과, 한 화소를 4도메인으로 분할하는 FDTN(Four Domain TN) 등이 있다.
이중, TDTN의 도메인 분할 방법은 도 1a에서와 같이, ITO전극(11)을 포함한 여러 다양한 패턴이 구비된 기판(10) 상에 고분자 물질을 도포하고 경화시켜 배향막(12)을 형성하고 러빙롤(13)을 이용하여 제 1 방향으로 러빙 처리한 다음, 도 1b 내지 도 1d에서와 같이, 제 1 방향으로 러빙 처리된 배향막(12) 전면에 감광막(15)을 도포하고 사진식각공정을 수행하여 제 Ⅱ 영역에만 감광막(15)이 남도록 한 뒤, 노출된 배향막(12)에 대해 제 2 방향으로 러빙공정을 수행한다. 이후, 도 1e에서와같이, 제 Ⅱ 영역의 감광막(15)을 제거하면 한 화소에 배향 방향이 다른 제 1 ,제 2 방향의 2-도메인이 형성된다.
이 때, 상기 액정표시소자의 상부기판은 도2의 실선과 같은 방향으로 러빙 처리하고, 하부기판은 도 2의 점선과 같은 방향으로 러빙처리하여, 주시야각 방향(ㆍ)을 보상한다.
그리고, 상기 배향막은 러빙 배향막으로서, 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide) 등의 고분자 물질을 사용한다.
계속하여, 도 3에서와 같이, 러빙에 의해 도메인이 분할된 상,하부 기판(10a,10b)을 대향 합착하고 그 사이에 액정층(14)을 형성하면, 액정 분자의 배향방향이 도메인마다 다르게 형성된다.
이 때, 상부기판(10a)에는 ITO전극인 공통전극(11a) 외에 빛샘 차단을 위한 블랙 매트릭스(미도시)와, 색상구현을 위한 R,G,B의 컬러필터층(미도시)이 더 형성되어 있고, 하부기판(10b)에는 ITO전극인 화소전극(11b) 외에, 교차 형성되어 복수의 화소를 정의하는 게이트 배선(도 4의 "16") 및 데이터 배선(도 4의 "17)과, 상기 두 배선의 교차 지점에 형성되어 상기 화소전극(11b)에 선택적으로 전압을 인가해주는 박막트랜지스터(도 4의 "18")가 더 형성되어 있다.
이와 같이 형성된 TDTN 액정표시소자는 한 화소 내의 도메인이 제 I ,제 Ⅱ 영역으로 분할되어, 제 I 영역의 액정분자 배열에 의한 주시야각 방향과 제 Ⅱ 영역의 액정분자 배열에 의한 주시야각 방향이 서로 보상되어 종래의 좁은 시야각 문제를 해결할 수 있다.(도 2참고)
이 때, 도메인과 도메인의 경계 영역에서는 빛샘을 유발하는 액정 배향의 불연속선인 전경선(disclination line)이 발생하는데, NW(Normally White) 모드에서는 암상태(dark state)에서 전경선이 생기므로 전경선이 생기는 부분을 블랙 매트릭스 또는 스토리지 배선으로 가려서 누설광을 차단한다.
자세하게, 상부기판의 블랙 매트릭스(19)를 도 4에서와 같이, 액정배열을 제어할 수 없는 영역인 하부기판의 주사선(16), 신호선(17), 박막트랜지스터(18)와 오버랩되도록 형성함은 물론, 도메인 경계부분에서의 누설광을 차단하기 위해 도메인의 경계부분에까지 연장하여 형성한다. 블랙 매트릭스(19)는 반사율이 높은 Cr, CrOx 등의 금속을 사용하여 형성한다.
또는, 별도의 블랙 매트릭스를 추가로 형성하지 않고 도 5에서와 같이, 스토리지 배선(29)을 형성하여 도메인 경계 부분에서의 누설광을 차단할 수 있다.
그러나, 러빙만으로 멀티도메인을 형성하는 것은 사진식각기술에 의해 공정이 매우 복잡해지고 그에 따른 배향막의 손상이나 콘트라스트비가 떨어지는 단점이 있어서, 자외선과 러빙을 조합하여 프리틸트각을 제어하는 TDTN(Two-Domain TN)모드가 도입되었다.
이하의 도 6a 내지 6d는 종래의 제 2 실시예에 의한 TDTN 모드 액정표시소자의 제조 공정 단면도이고, 도 7은 종래의 제 2 실시예에 의한 TDTN 모드 액정표시소자의 평면도이며, 도 8은 슬릿에 의해 도메인이 분할된 액정표시소자의 단면도이다.
그리고, 도 9a 및 도 9b는 종래의 문제점을 설명하기 위한 액정표시소자의평면도 및 단면도이고, 도 10은 종래의 문제점을 설명하기 위한 단위 화소에서의 빛샘을 나타낸 사진도이다.
러빙과 광조사를 조합하여 도메인 분할된 TDTN 모드는 도 6a 및 도 6b에서와 같이, ITO전극(31)을 포함한 여러 다양한 패턴이 구비된 기판(30) 상에 배향막(32)을 형성하고 러빙롤(33)을 이용하여 일방향으로 러빙 처리하여 고 프리틸트각을 형성한 뒤, 도 6c에서와 같이, 상기 배향막(32)의 제 Ⅱ 영역만 차광되도록 마스크(35)를 씌우고 자외선(UV:Ultra-Violet Ray)을 조사하여 제 Ⅰ 영역에 에너지를 가함으로써 저 프리틸트 영역을 만들어 준다. 따라서, 도 6d에서와 같이, 하나의 화소 내에 고 프리틸트 영역과 저 프리틸트 영역이 존재하는 2-도메인이 형성된다.
이 때, 상기 배향막(32)은 폴리이미드 등의 고분자 물질을 사용한다.
그리고, 광조사시 사용되는 마스크는 한 화소의 절반에 해당하는 영역이 차광부이고 나머지 절반에 해당하는 영역이 투광부인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 형성된 TDTN 모드 액정표시소자는 도 7에서와 같이 한 화소 내의 도메인이 두 영역으로 나누어져, 제I영역에서는 액정분자(32a)가 상부기판의 고 프리틸트 배향막에 의해 배열되고 제Ⅱ영역에서는 하부기판의 고 프리틸트 배향막에 의해 배열된다. 이로써 시야각이 서로 보상된다.
상기의 제작과정을 통해 형성된 액정표시소자는 1회의 러빙공정과 1회의 UV조사로 이루어지므로 공정이 보다 간소화되고 고휘도의 장점을 가진다.
이후에는, 러빙공정을 수행하지 않는 방법으로 VA모드와 전계왜곡수단을 마련하는 방법이 도입되었다.
먼저, 도시하지는 않았지만, VA 모드 액정표시소자는 유전율 이방성이 음인 네가티브형 액정과 수직배향막을 이용하는 모드로서, 액정 분자의 장축을 배향막 평면에 수직하도록 초기 배열시킨 뒤, 문턱 전압 이상의 전압을 가하여 액정 분자의 장축이 배향막 평면의 수직 방향에서 배향막 평면 쪽으로 움직이도록 함으로써 빛을 선택적으로 투과시킨다.
이때, 네가티브형 액정분자는 전기장에 대해 수직방향으로 틸트되는 성질을 가지며, 수직배향막은 별도의 러빙 처리가 요구되지 않는 배향막으로서, 액정 분자가 배향막 평면 쪽으로 움직일 때 여러 방향으로 무질서하게 눕지 않도록 한다.
VA모드는 액정 분자의 배향 방향을 다수의 방향으로 분할해 주고 보상 필름을 사용하는 경우, 더욱 효과적으로 광시야각을 구현할 수 있다.
한편, 기판 상에 부수전극(side-electrode), 돌기(rib) 등의 구조물 또는 슬릿(slit)을 형성함으로써 액정층에 인가되는 전기장을 왜곡시켜 액정분자의 방향자를 원하는 방향으로 위치시키기도 한다.
이하의 도 8은 전계왜곡수단인 슬릿(49)에 의해 도메인이 분할된 액정표시소자의 단면도로서, 상기 슬릿(49)은 화소전극(48)을 일부 제거하여 형성한 것이다.
구체적으로, 전계왜곡수단을 포함하는 액정표시소자는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 두 배선의 교차지점에 형성된 박막트랜지스터가 형성된 제 1 기판(40) 상에 투명한 도전물질인 ITO를 증착하여 화소전극(48)을 형성하고, 상기 화소전극(48)의 일부를 선택적으로 제거하여 상기 게이트 배선과 평행하는 일직선형태의 슬릿(49)을 형성한다. 이후, 상기 제 1 기판(40)에 대향하도록 블랙 매트릭스(미도시), 컬러필터층(미도시), 공통전극(44)이 구비된 제 2 기판(41)을 합착하고, 제 1 ,제 2 기판(40,41) 사이에 TN 액정을 봉입하여 액정층(42)을 형성한다.
이 때, 슬릿(49)을 형성하지 않고 돌기와 같은 구조물을 형성하여도 된다.
이와같은 액정표시소자에 문턱 전압 이상의 전압을 걸어주면, 상기 슬릿(49), 돌기 등의 전계왜곡수단에 의해 전기장이 왜곡되어 액정분자(42a)가 상기 전계왜곡수단을 중심으로 서로 다른 방향으로 기울어진다.
이로 인해, 액정 방향자가 서로 마주보게 되어 시야각이 보상됨으로써 넓은 시야각을 확보할 수 있다.
상기 액정의 배향방향이 나뉘어지는 도메인 경계부분에는 전술한 바와 같이, 블랙 매트릭스 또는 스토리지 배선을 오버랩시켜 빛샘을 방지한다. 전계가 불안정하여 액정의 배향을 제어하기가 어려운 도메인 경계부분에서 빛이 누설되어 버리면, 콘트라스트비가 저하되고 화상의 간섭이 일어나는 등 화상품질이 떨어지기 때문이다.
상기와 같은 다양한 모드를 도입하여 시야각 개선이 이루어져 왔는데, 이 중 러빙과 광조사를 조합하는 방식으로 도메인 분할된 멀티도메인 액정표시소자에 대해 일실시예를 들어 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 9a는 러빙과 광조사를 조합하는 방식으로 도메인 분할된 멀티도메인 액정표시소자의 일예로서, "T"방향으로 러빙처리하고 제 Ⅰ 영역에 대해 광조사한 상부기판과, "B"방향으로 러빙처리하고 제 Ⅱ 영역에 대해 광조사한 하부기판과, 상기상,하부 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된다.
즉, 상부기판은 고 프리틸트 영역인 제 Ⅱ 영역과 저 프리틸트 영역인 제 Ⅰ 영역으로 이루어지고, 하부기판은 고 프리틸트 영역인 제 Ⅰ 영역과 저 프리틸트 영역인 제 Ⅱ 영역으로 이루어지며, 상부기판의 고 프리틸트 영역과 저 프리틸트 영역은 하부기판의 저 프리틸트 영역과 고 프리틸트 영역에 각각 대응된다.
이 때, 액정분자는 상,하부 기판의 고 프리틸트 배향막에 의해 제어, 배열된다. 제 Ⅰ 영역의 액정분자는 하부기판의 배향막에 의해 배열되며, 제 Ⅱ 영역의 액정분자는 상부기판의 배향막에 의해 배열된다. 이로써, 액정 방향자가 서로 마주보게 되어 시야각이 보상됨으로써 넓은 시야각을 확보할 수 있다.
이러한 TDTN 액정표시소자는 상,하부 기판 사이에 전계가 인가되지 않을 때에는 도 9a에서와 같이, 액정분자가 초기 배향되어 있어 어느 방위에서나 빛이 투과되어 화이트 레벨이 표시되고, 문턱치 이상의 전계가 인가될 때에는 액정분자가 화살표 방향으로 스위칭되어 하부기판의 편광판에 의해 선편광된 입사광이 상부기판의 편광판을 투과하지 못하여 블랙 레벨로 표시된다. 즉, 화이트 바탕 모드(nomally white mode)가 된다.
그러나, 상기 멀티도메인 액정표시소자는 도메인 경계부분에서 빛샘이 발생하는 외에, 도 10에서와 같이, 데이터 배선 측의 화소 가장자리에서도 발생한다. 이는 명상태에서 암상태로 스위칭한 직후의 빛샘을 나타낸 것으로, 이러한 빛샘에 의해 그 위치에서의 휘도가 수초동안 밝아 보인다.
이는 도 9b에서와 같이, 제 2 화소전극(51b) 가장자리에서의 측면 전계가 생기는 방향과 그 지점에서의 액정이 서는 방향이 상이하여 전경선("L":disclination line)이 생기고, 전경선을 따라 빛샘이 발생하기 때문이다.
여기서, 도 9b는 제 1 화소전극(48a)과, 그에 이웃하는 제 2 화소전극(48b)과, 상기 제 1 ,제 2 화소전극(48a,48b)과 절연되어 그 사이에 형성된 데이터 배선(47)을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이러한 빛샘을 방지하기 위해 빛을 차단하는 차광층을 형성하는데, 액정의 배향 방향이 나뉘어지는 도메인 경계부분에는 전술한 바와 같이, 블랙 매트릭스(55) 또는 스토리지 배선을 오버랩시켜 빛샘을 방지하지만, 화소 가장자리 부분에서는 빛샘이 발생한다.
이와같이 빛이 누설되어 버리면, 콘트라스트비가 저하되고 화상의 간섭이 일어나는 등 화상품질이 떨어진다.
즉, 상기와 같은 종래의 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
화소전극에 전압을 인가하게 되면 화소전극과 이웃하는 화소전극 사이에서 전계가 형성되는데, 이러한 전계가 근접한 액정배향의 방향과 반대일 경우, 화소 외곽부에서의 액정분자가 역-틸트(reverse tilt) 효과를 일으켜 화소 외곽부 안쪽에 전경선이 형성된다.
따라서, 화소의 가장자리 부분에서 빛샘이 발생하여 소자의 콘트라스트비를 저감시켜 화질을 떨어뜨리는 요인으로 작용한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 빛샘 영역을 최소화하여 콘트라스트 및 잔상을 개선하기 위한 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1e는 종래의 제 1 실시예에 의한 TDTN 액정표시소자의 제조 공정 단면도.
도 2는 종래의 제 1 실시예에 의한 TDTN 액정셀의 러빙방향을 나타낸 평면도.
도 3은 종래의 제 1 실시예에 의한 TDTN 액정표시소자의 단면도.
도 4는 빛샘을 막기 위한 블랙 매트릭스의 구조를 나타낸 액정표시소자의 평면도.
도 5는 빛샘을 막기 위한 스토리지 배선의 구조를 나타낸 액정표시소자의 평면도.
도 6a 내지 6d는 종래의 제 2 실시예에 의한 TDTN 모드 액정표시소자의 제조 공정 단면도.
도 7은 종래의 제 2 실시예에 의한 TDTN 모드 액정표시소자의 단면도.
도 8은 슬릿에 의해 도메인이 분할된 액정표시소자의 단면도.
도 9a 및 도 9b는 종래의 문제점을 설명하기 위한 액정표시소자의 평면도 및 단면도.
도 10은 종래의 문제점을 설명하기 위한 단위 화소에서의 빛샘을 나타낸 사진도.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시소자의 평면도 및 단면도.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시소자의 빛샘 영역을 나타낸 평면도.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시소자의 평면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
140 : 하부기판 141 ; 상부기판
142 : 액정층 144 : 공통전극
145a : 제 1 배향막 145b : 제 2 배향막
146 : 게이트 배선 146a : 게이트 전극
147 : 데이터 배선 147a : 소스전극
147b : 드레인 전극 148 : 화소전극
149 : 반도체층 150 : 스토리지 전극
151 : 빛샘영역
B*: 하판 러빙방향 T*: 상판 러빙방향
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 멀티도메인 액정표시소자는 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되어 정의된 화소에 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성되고 상기 화소가 제 1 ,제 2 도메인으로 분할된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판에 대향하며 컬러필터층이 형성된 제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 형성된 액정층과, 상기 제 1 ,제 2 기판의 내측면에 형성된 제 1 ,제 2 배향막이 구비된 멀티도메인 액정표시소자에 있어서, 상기 액정의 배향방향과 전계방향이 반대방향인 지점이 제 1 도메인에서는 스토리지 전극 측에 위치하고, 제 2 도메인에서는 상기 박막트랜지스터측에 위치하도록 상기 제 1 ,제 2 배향막이 배향처리된 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의한 멀티도메인 액정표시소자의 제조방법은 제 1 기판 상에 게이트 배선 및 데이터 배선을 교차 형성하여 화소를 정의하고 그 교차 지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선 상부에 tm토리지 전극을 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 화소전극을 포함한 전면에 제 1 배향막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판 상에 제 2 배향막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 ,제 2 배향막을 선택적으로 러빙 또는 광조사하여 화소를 분할함과 동시에 빛샘 영역이 상기 스토리지 전극 또는 박막트랜지스터 측에 위치하도록 하는 단계와, 상기 제 1 ,제 2 기판을 합착하고, 그 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 러빙방향과 광조사 영역을 다양하게 변형, 조합하여 빛샘의 위치를 스토리지 전극이나 TFT측으로 바꾸어주거나 또는 도메인 분할비를 서로 다르게 하여 상대적으로 면적이 작은 도메인에 빛샘이 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 DDTN 모드 액정표시소자의 평면도 및 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시소자는 러빙방향과 광조사영역을 하기와 같이 설정하여 빛샘의 위치를 스토리지 전극 측이나 TFT 측으로 바꾸어 주는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 11a 및 도 11b에서와 같이, "T*"방향으로 러빙되고 저 프리틸트 영역인 제 Ⅰ 영역과 고 프리틸트 영역인 제 Ⅱ 영역을 가지는 상부기판과, "B*"방향으로 러빙되고 고 프리틸트 영역인 제 Ⅰ 영역과 저 프리틸트 영역인 제 Ⅱ 영역을 가지는 하부기판과, 상기 상,하부 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된 본 발명에 의한 액정표시소자는, 그 화상이 명상태에서 암상태로 전환될 때 빛샘이 스토리진 전극 측이나 TFT 측에 위치하도록 한다.
구체적으로, 하부기판(140) 상에 게이트 배선(146) 및 데이터 배선(147)을 교차 형성하여 복수의 화소를 정의하고, 상기 각 화소에 게이트 전극(146a), 반도체층(149), 소스/드레인 전극(147a, 147b)으로 이루어진 박막트랜지스터 및 상기 드레인 전극(147b)에 연결되는 ITO 재질의 화소전극(148)을 형성한다.
이 때, 상기 게이트 배선(146) 상부에 위치하도록 상기 게이트 배선(146)과 절연된 스토리지 전극(150)을 더 형성한다.
상기 스토리지 전극(150)은 상기 데이터 배선(147)과 동시에 형성할 수 있고, 상기 화소전극(148)과 전기적으로 연결되어 소자 구동시 전계가 인가된다. 전계가 인가되면 전하가 흐르는 게이트 배선과 더불어 커패시터를 구성하여 보조 용량을 축적한다.
계속하여, 상기 화소전극(148)을 포함한 전면에 폴리이미드계와 같은 고분자 물질을 도포하고 경화시켜 제 1 배향막(145a)을 형성한 다음, "B*"방향으로 러빙 처리하여 고 프리틸트를 형성한 뒤, 제 Ⅰ 영역을 마스킹하고 UV를 조사하여 제 Ⅱ 영역을 저 프리틸트 영역으로 형성한다.
다음, 상부기판(141)에는 색상 구현을 위한 컬러필터층(미도시) 및 상기 화소전극(148)과 대응되는 ITO재질의 공통전극(144)을 형성한다. 컬러필터층을 형성하기 전에, 액정을 제어할 수 없는 영역의 빛샘을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(미도시)를 더 형성하는데, 블랙 매트릭스는 그 면적이 넓어짐에 따라 소자의 개구율을 감소시키므로 빛샘을 차단하는 범위내에서 최소한의 면적을 가지도록 한다.
이어서, 상기 공통전극(144) 상에 제 2 배향막(145b)을 형성하고 "T*"방향으로 러빙 처리하여 고 프리틸트를 형성한 뒤, 제 Ⅱ 영역을 마스킹하고 UV를 조사하여 제 Ⅰ 영역을 저 프리틸트 영역으로 만든다.
이와 같이 형성된 액정표시소자는 도 12에서와 같이, 그 빛샘 영역(151)이 스토리지 전극(150) 또는 TFT 측으로 유도되어 스토리지 전극(150)이나 TFT에 의해 차광된다.
물론, 상기 방법에 한정하지 않고, 러빙 방향과 광조사 영역을 다양하게 변형, 조합하여 빛샘 영역을 스토리지 전극 측이나 TFT 측으로 유도할 수 있다.
참고로, 상기 제 1 ,제 2 배향막(145a, 145b)으로는 폴리이미드 외에 광배향막인 폴리비닐신나메이트(polyvinylcinnamate)계, 폴리아조벤젠(polyazobenzene)계 및 폴리실록산신나메이트(polysiloxane-cinnamate)등을 사용할 수 있다.
그리고, 광조사시 사용되는 광으로는 선형편광, 비편광, 부분편광, 무편광, 딥(deep) UV, 미드(mid) UV 등을 사용할 수 있다.
마지막으로, 상기 상,하부기판(141,140)을 대향합착하고, 그 사이에 액정(142)을 주입하면 2도메인의 액정표시소자가 완성된다. 이 때, 제 Ⅰ 영역의 액정은 하부기판의 고 프리틸트 배향막에 의해 제어되고, 제 Ⅱ 영역의 액정은 상부기판의 고 프리틸트 배향막에 의해 제어된다.
상기 액정에는 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 첨가할 수도 있다.
또한, 상기 액정은 주입방법이 아닌 디스펜서(dispensor) 방식으로 적하하여 형성할 수도 있다.
한편, 도 11a의 미설명부호인 "142a"는 하부기판에 근접한 액정분자이고 "142b"는 상부기판에 근접한 액정분자이다.
상기의 액정표시소자에 문턱치 이상의 전계가 인가되면, 도 11a에서와 같이, 초기 배향되어 있던 액정분자가 화살표 방향으로 스위칭된다.
즉, 상,하부 기판 사이에 전계가 인가되지 않을 때에는 어느 방위에서나 빛이 투과되어 화이트 레벨이 표시되고, 문턱치 이상의 전계가 인가될 때에는 하부기판의 편광판에 의해 선편광된 입사광이 상부기판의 편광판을 투과하지 못하여 블랙 레벨로 표시되어 화이트 바탕 모드(nomally white mode)가 된다.
이 때, 화이트 레벨에서 블랙 레벨로 스위칭될 때, 수초간 제 Ⅰ 영역의 상부쪽과 제 Ⅱ 영역의 왼쪽에서 빛샘 영역(151)이 형성된다.(도 12 참고)
이 중, 제 Ⅰ 영역의 상부쪽에서의 빛샘은 스토리지 전극으로 차광하고, 제 Ⅱ 영역 왼쪽의 빛샘은 박막트랜지스터로 차광함으로써, 빛샘을 가리기 위해 추가되는 블랙 매트릭스의 면적을 감소시킬 수 있다.
따라서, 러빙 방향과 광조사 영역을 선택적으로 선별하여 빛샘의 발생 위치가 박막트랜지스터, 스토리지 전극 등의 차광특성을 가진 패턴에 가려지게 함으로써 블랙 매트릭스의 면적을 최소화할 수 있고 이로써, 개구율 및 콘트라스트비가 향상된다.
한편, 상기 실시예에서 제 Ⅱ 영역의 왼쪽 빛샘 면적을 더욱 최소화할 수 있는데, 이는 도메인 분할비를 다르게 함으로써 가능하다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 DDTN 모드 액정표시소자의 평면도인데, 도 13에서와 같이, 제 Ⅱ 영역 대비 제 Ⅰ 영역의 면적비를 r로 하여 제 Ⅱ 영역의 면적을 줄이면 된다. 여기서, 러빙방향과 광조사 영역은 상기 실시예에서와 동일하다.
따라서, 제 Ⅱ 영역 액정분자의 스위칭에 의한 빛샘의 면적이 줄어들어 화상품질이 향상된다.
단, r은 시야각 특성이 허용되는 범위인 1<r≤1.5로 하며, r=1.2일 경우가 바람직하다.
본 발명의 실시예를 적용할 때, 도메인이 분할되는 도메인 경계부분에 블랙 매트릭스 또는 게이트 BM을 사용하여 차광할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 러빙방향과 광조사 영역을 선택적으로 선별하여 빛샘이 발생 위치가 박막트랜지스터, 스토리지 전극 등의 차광특성을 가지는 패턴에 가려지게 함으로써 블랙 매트릭스의 면적을 최소화하고 이로써, 개구율을 향상시킨다.
둘째, 화소 가장자리의 빛샘을 최소화하여 콘트라스트비를 높인다.
셋째, 명상태에서 암상태로 스위칭할 때 발생할 수 있는 다이나믹 잔상이 제거되므로 화상품질이 향상된다.

Claims (17)

  1. 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되어 정의된 화소에 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성되고 상기 화소가 제 1 ,제 2 도메인으로 분할된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판에 대향하며 컬러필터층이 형성된 제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 형성된 액정층과, 상기 제 1 ,제 2 기판의 내측면에 형성된 제 1 ,제 2 배향막이 구비된 멀티도메인 액정표시소자에 있어서,
    상기 액정의 배향방향과 전계방향이 반대방향인 지점이 제 1 도메인에서는 스토리지 전극 측에 위치하고, 제 2 도메인에서는 상기 박막트랜지스터 측에 위치하도록 상기 제 1 ,제 2 배향막이 배향처리된 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스토리지 전극은 상기 게이트 배선 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스토리지 전극은 차광층인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스토리지 전극은 상기 데이터 배선과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 도메인 경계부에 슬릿을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 도메인 경계부에는 차광층이 오버랩되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 ,제 2 배향막은 러빙과 광조사를 이용하여 배향처리된 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는
    상기 게이트 배선에서 분기된 게이트 전극과,
    상기 게이트 전극 상에 형성된 반도체층과,
    상기 데이터 배선에서 분기되어 상기 반도체층 상에 형성된 소스/드레인 전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  9. 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차되어 정의된 화소에 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성되고 상기 화소가 적어도 2 이상의 도메인들로 분할된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판에 대향하며 컬러필터층이 형성된 제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 형성된 액정층과, 상기 제 1 ,제 2 기판의 내측면에 형성된 제 1 ,제 2 배향막이 구비된 멀티도메인 액정표시소자에 있어서,
    상기 도메인들의 면적비가 서로 다르고, 그 중 면적이 작은 도메인에 빛샘 영역이 위치되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 화소는 제 1 ,제 2 도메인으로 분할된 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 도메인 대비 제 1 도메인의 면적비가 r인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
    (단, r의 범위는 1<r≤1.5이다.)
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 도메인 대비 제 1 도메인의 면적비는 1.2인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 빛샘 영역은 상기 액정의 배향방향과 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 형성된 전계방향이 반대방향인 영역인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  14. 제 1 기판 상에 게이트 배선 및 데이터 배선을 교차 형성하여 화소를 정의하고 그 교차 지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 상부에 스토리지 전극을 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터와 연결된 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 화소전극을 포함한 전면에 제 1 배향막을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판 상에 제 2 배향막을 형성하는 단계;
    상기 제 1 ,제 2 배향막을 선택적으로 러빙 또는 광조사하여 화소를 분할함과 동시에 빛샘 영역이 상기 스토리지 전극 또는 박막트랜지스터 측에 위치하도록 하는 단계;
    상기 제 1 ,제 2 기판을 합착하고, 그 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 화소는 적어도 2이상의 도메인으로 분할하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 화소 분할시, 한 화소 내의 도메인의 면적비가 서로 다른 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 도메인 중, 면적이 작은 도메인에 빛샘이 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자의 제조방법.
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