KR20040083014A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

액정층은, 전압 무인가 시 액티브 에너지선을 기판의 표면에 선택적으로 조사하여, 액정에 존재하는 중합 가능한 성분을 중합함으로써 형성되는 부분을 포함하거나, 상기 액정에 첨가되는 중합 가능한 성분을 중합함으로써 형성되는 배향 제어층 및 돌기를 포함하거나, 서로 대면하는, 수직 배향 제어막을 갖는 제1 전극 및 수평 배향 제어막을 갖는 제2 전극을 포함하고, 이 액정의 배향 제어는, 상기 액정 표시 장치 상의 법선 방향에 대해 경사진 방향으로부터 광을 조사함으로써 수행되는, 액정 표시 장치가 제공된다. 높은 투과율, 고속 응답 및 광시야각을 구현할 수 있는 액정 표시 장치가 제공될 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 높은 투과율, 고속 응답 및 광시야각을 실현할 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 좀 더 상세히는, 본 발명은 액정이 2개의 기판의 사이에 봉입된 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로 특히, 중합 가능한 성분(폴리머 화합물)이 첨가된 액정이 2개의 기판의 사이에 봉입되고, 중합 가능한 성분을 중합시킴으로써 배향 제어층 또는 망상 폴리머가 형성되는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 액정의 동작 모드에서 특성을 갖는 고화질의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 액정 표시 장치는 초박 경량, 저전압 구동 및 저전력 소모와 같은 특성 때문에 다양한 애플리케이션에 이용되고 있다. 현재 그 표시 특성은 CRT와 대등하고, 따라서 통상 CRT가 주로 사용되어왔던 모니터 또는 TV 등의 애플리케이션에 사용된다.
일반적으로 액정 표시 장치는 액정이 2개의 기판의 사이에 봉입되는 구조를 갖는다. 기판들 중 하나에, 박막 트랜지스터(이하 TFT라고 함)와 화소 전극이 형성되고, 다른 기판에 공통 전극, 컬러 필터 등이 형성된다. 이후, TFT 및 화소 전극이 형성되는 기판을 TFT 기판이라고 하고, TFT 기판에 대향하는 기판을 대향 기판이라고 한다.
우수한 시야각 특성 및 콘트라스트 특성을 갖는 액정 표시 장치로서, MVA(Multi-domain Vertical Alignment) 액정 표시 장치가 공지되어 있다(예를 들어, 일본특허번호 2947350). MVA형 액정 표시 장치에서, 전압이 인가되지 않은 경우, 액정은 기판의 표면에 대해 수직 방향으로 배향하고, 전압이 인가된 경우 액정이 경사지는 방위는 기판의 표면에 형성된 돌기 또는 오목부(dents) 또는 전극 상에 형성된 슬릿에 의해 조정된다.
도 1은 MVA형 액정 표시 장치에서의 패터닝된 화소 전극의 예를 도시한다. 이러한 화소 전극은 교차 형상의 메인 영역(1)과 45°, 135°, 225° 및 315° 방위로 선형으로 연장하는 4개의 브랜치 영역을 포함한다. 브랜치 영역에서, 전극부 및 슬릿부의 폭은 각각 대략 3㎛이다. 이것(도시안됨)에 대향하는 기판의 전극은 전면 상에 균일한 일면(one-plane) 전극이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 미세한 슬릿들이 형성된 전극들에 전압이 인가된다면, 액정은 이 슬릿을 따른 방향으로 경사지는 경향이 있다. 도 1의 경우에서, 전압이 인가된다면, 메인 영역의 인접 영역(3)에서의 액정 분자(4)는 도시된 바와 같이 슬릿 방향을 따라 경사지기 시작하여, 이 액정 분자의 동작은 브랜치 영역들에서는 액정 분자들로 전파하고 이어서 슬릿 방향을 따라 경사진다. 그 결과, 액정층은 외부에 존재하는 전극들에 의해 제공된 패턴에 따라 패턴을 형성하고, 액정 분자들이 4개의 브랜치 영역들에서 각각 4개 방위(방향)로 경사지는 4개 영역 배열이 실현된다.
그러나, 전압이 인가된 경우에는, 메인 영역 근방에 있는 액정 분자가 주변 영역으로 퍼지는 양상을 보이기 때문에, 모든 액정 분자들이 최종적으로 경사지는 데는 시간이 소요된다. 또한 브랜치 영역이 길다면, 액정 분자들은 메인 영역의 인접 영역에서 떨어져있는 브랜치 영역에서, 액정 분자들이 경사질 것으로 가정되는 적합한 방위 A의 반대측인 방향 B로 경사질 수 있다. 이것은 아마도 메인 영역의 인접 에리어의 액정 분자들이 주변 영역으로 전파하는 동태를 보이기 이전에 액정 분자들이 경사지기 때문일 것이다. 이 경우, 경계 영역이 A와 B 사이에 형성되어, 전압이 인가된 경우 이러한 경계 영역이 광을 투과하지 않기 때문에 광 투과율을 떨어뜨리게 된다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 배향을 제어하도록 액정과 중합 가능한 성분을 포함하는 액정 화합물을 봉입하고, 이 화합물을 중합하도록 액티브 에너지선을 기판의 표면에 조사함으로써 형성된 액정층에 전압을 인가하기 위한 방법이 MVA형 액정 표시 장치들에 대해 제안되어왔다(일본국 미심사 특허공개 H7-43689(청구항), 일본국 미심사 특허공개 H9-146068(청구항), 및 일본국 미심사 특허공개 H10-147783(청구항) 참조).
액정 및 중합 가능한 성분을 포함하는 액정 화합물을 봉입하는 경우에서, 도 1에 도시된 전극 패턴을 갖는 MVA형 액정 표시 장치에서, 예컨대, 도 1b에서 도시된 바와 같이 반대 방향으로 경사진 액정 분자의 발생은, 상술한 바와 같이, 4개 도메인 배열 구현을 위해 전압 인가 후 인가 전압을 점차 증가시킴으로써 방지될수 있다. 이러한 상태에서 액티브 에너지선을 패널 면에 조사함으로써 화합물이 중합된다. 그러면, 화합물이 중합되고 전압 인가 상태에서의 액정의 경사 방위 또는 경사 방향이 고정된다.
이러한 방법으로 제조된 액정 표시 장치에서는 인가된 전압이 없다고 하더라도, 액정은 수직 방향에 대해 기울어진 방향으로 다소 경사진다. 따라서, 전압이 인가된 경우 응답 속도가 향상되고, 균일하고 일정한 배향 상태가 구현된다. 이러한 타입의 액정 표시 장치는 투과율을 떨어뜨릴 수 있는 돌기 등이 형성될 필요가 없기 때문에 높은 투과율을 갖는 액정 표시 장치로 구현된다. 즉, 이러한 MVA형 액정 장치의 경우 종래의 MVA형 액정 장치와 비교하여, 높은 투과율, 고속 응답 및 균일하고 일정한 배향 상태가 구현될 수 있다.
그러나 이러한 시스템에서, 액정의 경사 방향을 조정하기 위해 전극들을 패터닝할 필요가 있고, 이것은 품질 불안정, 복잡한 프로세싱, 생산성 저하 및 비용 증가의 요인이 될 수 있다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이 미세한 슬릿을 형성하는 경우, 패터닝의 미소한 변동에 의해 투과율이 변화됨으로써 고정밀도의 제조 프로세스가 요구된다.
이제 MVA형 액정 표시 장치를 좀 더 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 종래의 MVA형 액정 표시 장치의 예를 도시하는 단면 모식도이다. 이러한 MVA형 액정 표시 장치는 그 유전율 이방성이 네거티브인 액정(70)이 TFT 기판(50)과 대향 기판(60) 사이에 봉입되는 구조를 갖는다. 편광판(도시안됨)이 TFT 기판(50)과 대향 기판(60) 하에 각각 배치됨으로써 편광축들이 상호 직교한다.
TFT 기판(50)은 유리 기판(51), 유리 기판(51)의 액정(70) 측면(도 2의 상면) 상에 형성된 화소 전극(52), 및 화소 전극(52)의 표면을 덮는 수직 배향 제어막(53)을 포함한다. 화소 전극(52)은 ITO(Indium-Tin Oxide) 등의 투명 도전체와, 폴리이미드, 폴리아미드산(polyamic acid) 등으로 된 수직 배향 제어막(53)으로 이루어진다.
반면, 대향 기판(60)은 유리 기판(61), 유리 기판(51)의 액정(70) 측면(도 2의 바닥면) 상에 형성된 공통 전극(62), 공통 전극(62) 상에 형성된 도메인 조정을 위한 돌기(63), 및 공통 전극(62) 및 돌기(63)의 표면을 덮는 수직 배향 제어막(64)을 포함한다. 공통 전극(62)은 ITO 등의 투명 도전체와, 폴리이미드, 폴리아미드산 등으로 된 수직 배향 제어막(64)으로 이루어진다. 도메인 조정용 돌기(63)는 예컨대 포토레지스트로 형성된다.
도 3a 및 3b는 MVA형 액정 표시 장치의 동작을 도시하는 모식도이다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 화소 전극(52)과 공통 전극(62) 사이에 인가하는 전압이 없는 경우, 액정 분자(70a)는 배향 제어막(53 및 64)의 표면에 대하여 수직으로 대략 배향한다. 이러한 상태에서, TFT 기판(50) 하부에서 편광판을 통해 광이 투과되고 액정층으로 입사된 광이 실제로는 액정층을 통과하고 대향 기판(60) 상의 편광판에 의해 차폐된다. 즉, 이것은 암(dark) 표시의 경우이다.
반면, 도 3b에 도시된 바와 같이 화소 전극(52)과 공통 전극(62) 사이에 충분한 전압이 인가된다면, 액정 분자(70a)는 전기장에 대해 수직 방향으로 대략 배향한다. 이러한 상태에서, TFT 기판(50) 하부에서 편광판을 투과하고 액정층으로입사된 광은 액정 분자의 유전율 이방성 때문에 이중 굴절되고 대향 기판(60) 상의 편광판을 통과한다. 즉, 이것은 명(bright) 표시의 경우이다. 이러한 방법으로, 각 화소에 대한 화소 전극(52)과 공통 전극(62) 사이의 전압을 제어함으로써, 액정 표시 장치 상에 원하는 화상을 표시할 수 있다.
MVA형 액정 표시 장치의 경우, 화소 전극(52)과 공통 전극(62) 사이에 전압이 인가된다면, 액정 분자의 경사 방향은 도 3b에 도시된 바와 같이 돌기(63)의 각 측 사이에서 달라지고, 소위 "배향 구획(다중 도메인)"이 형성된다. 이것에 의해, 기판 표면에 대하여 대각선 방향으로 광이 누설되는 것은 현저히 감소되고, 양호한 시야각 특성 및 콘트라스트 특성이 구현될 수 있다.
상술한 예는 돌기(63)가 도메인 조정 수단으로서 형성된 경우이지만, 화소 전극 및 공통 전극 일방 또는 양방에 슬릿을 형성함으로써 도메인 조정이 실현될 수 있다. 전형적인 MVA형 액정 표시 장치에서, 슬릿들이 TFT 기판과 대향 기판 중 하나의 전극 상에 형성되고, 돌기는 다른 기판 상에 형성된다. 또한, 도메인 조정 수단으로서 돌기 또는 슬릿 대신에 오목부가 형성될 수도 있다.
일본 미심사 특허공개공보 H7-84244 및 일본국 미심사 특허공개공보 H11-343486호는 액정에 첨가된 광 반응성 모노머(photoreactive monomer)를 중합함으로써 액정 도메인 조정을 위한 부재가 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법을 개시한다. 일본국 미심사 특허공개공보 H11-343486호에 개시된 방법에 따르면 종래의 방법에서와 마찬가지로 수직 배향 제어막 형성 공정이 필요하다. 일본국 미심사 특허공개공보 H7-84244호에 개시된 방법에 따르면, 도메인 경계가 될 부분들을 임의의 위치에 설정할 수 없다.
이하에서는 MVA형 액정 표시 장치와 "인-플레인(In-Plane)" 전환(이하에서는 IPS라고 함)이라고 하는 수평 전기장 전환형 액정 표시 장치를 비교하여 설명하기로 한다. 도 4는 종래 기술에 따른 MVA형 수직 배향형 액정 표시 장치를 도시하는 도면이고, 도 5는 종래기술에 따른 수평 전기장 전환형 액정 표시 장치를 도시하는 도면. MVA형 액정 표시 장치 및 IPS 액정 장치는 그 우수한 특성이 잘 알려져 있다.
도 1은 MVA형 액정 표시 장치에서 패터닝된 화소 전극 구조의 예를 도시하는 상부 모형도.
도 2는 종래의 MVA형 액정 표시 장치의 예를 도시하는 모형 단면도.
도 3a는 MVA형 액정 표시 장치의 동작을 도시하는 모식도.
도 3b는 MVA형 액정 표시 장치의 동작을 도시하는 모식도.
도 4는 종래 기술에 따른 MVA형 수직 배향형 액정 표시 장치를 나타내는 다른 도면.
도 5는 종래 기술에 따른 횡전계 스위칭형 액정 표시 장치를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치(MVA형 액정 표시 장치)를 나타내는 평면도.
도 7은 도 6의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절취한 단면도.
도 8a는 돌기 및 배향 제어막을 형성하는 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 8b는 돌기 및 배향 제어막을 형성하는 공정을 설명하기 위한 다른 단면도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는모식도.
도 10a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 모식 단면도.
도 10b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 다른 모식 단면도.
도 10c는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 또다른 모식 단면도.
도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 모식 단면도.
도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 다른 모식 단면도.
도 12a는 액티브 에너지선 조사 처리를 설명하기 위한 모식도.
도 12b는 액티브 에너지선 조사 처리를 설명하기 위한 다른 모식도.
도 13a는 포토레지스트를 나타내는 모식 평면도.
도 13b는 포토레지스트의 개구부에 대응하는 중합 후의 액정 조성물 영역을 나타내는 모식 평면도.
도 13c는 전면에 액티브 에너지선을 조사한 때의 액정 분자의 상태를 나타내는 모식 평면도.
도 14a는 포토레지스트를 나타내는 다른 모식 평면도.
도 14b는 액정 표시 장치에 전압이 인가될 때 액정 배향 상태를 나타내는 모식 평면도.
도 15는 다양한 포토마스크 패턴을 나타내는 도면.
도 16은 다른 포토마스크 패턴을 나타내는 도면.
도 17은 편광 소자 및 1/4 파장판이 배치되는 방식을 나타내는 도면.
도 18a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 구조를 나타내는 평면도.
도 18b는 본 발명에 따른 포토레지스트의 예를 나타내는 모식 평면도.
도 18c는 액정 표시 장치 및 그 위에 중첩된 포토마스크를 나타내는 모식 평면도.
도 19a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 구조를 나타내는 다른 평면도.
도 19b는 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트의 예를 나타내는 다른 모식 평면도.
도 19c는 액정 표시 장치 및 그 위에 중첩된 포토마스크를 나타내는 또다른 모식 평면도.
도 20a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 구조를 나타내는 또다른 평면도.
도 20b는 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트의 예를 나타내는 또다른 모식 평면도.
도 20c는 액정 표시 장치 및 그 위에 중첩된 포토마스크를 나타내는 또다른모식 평면도.
도 21a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 모식도.
도 21b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 다른 모식도.
도 21c는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 또다른 모식도.
도 22는 기판에 대하여 침윤성이 높은 수지 및 낮은 수지의 화학식.
도 23a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 모식도.
도 23b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 다른 모식도.
도 23c는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 또다른 모식도.
도 24a는 액정 표시 장치의 배향 상태를 관찰한 결과를 나타내는 도면.
도 24b는 액정 표시 장치의 배향 상태를 관찰한 결과를 나타내는 다른 도면.
도 24c는 액정 표시 장치의 배향 상태를 관찰한 결과를 나타내는 또다른 도면.
도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 모식도.
도 26a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 다른 모식도.
도 26b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 또다른 모식도.
도 27a는 본 발명의 일실시예에 있어서 요철 패턴의 변경예를 나타내는 도면.
도 27b는 본 발명의 일실시예에서 요철 패턴의 변경예를 나타내는 도면.
도 28은 본 발명의 일실시예에서 요철 패턴의 변경예를 나타내는 다른 도면.
도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조에 사용되는 포토마스크를 나타내는 모식도.
도 30a는 포토레지스트 막의 표면에 자외선이 조사될 때 UV 조사 에너지 밀도와 표면 에너지 간의 관계를 나타내는 그래프.
도 30b는 수직 배향 제어막의 표면에 자외선이 조사될 때 UV 조사 에너지 밀도와 표면 에너지 간의 관계를 나타내는 그래프.
도 31은 본 발명의 일실시예에 따른 제공되는 액정 표시 장치의 상태를 나타내는 도면.
도 32는 망상 폴리머(polymer network)를 갖지 않는 액정 표시 장치의 화소 점등시의 과도 응답 특성을 나타내는 도면.
도 33은 도 32에서 사용되는 액정 표시 장치의 화소 전극에 설치된 슬릿의 형상을 나타내는 모식도.
도 34는 도 32에서 사용되는 액정 표시 장치의 최종 점등 상태를 나타내는 도면.
도 35a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 공정순으로 나타내는 모식도.
도 35b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 공정순으로 나타내는 다른 모식도.
도 36은 중합 가능한 성분으로서 2관능(bifunctional) 모노머를 0.5중량%, 1중량% 및 3중량% 첨가한 경우의 액정 표시 장치의 T-V 특성을 나타내는 그래프이다.
도 37은 중합 가능한 성분으로서 단관능(monofunctional) 모노머를 1중량% 및 2중량% 첨가한 경우의 액정 표시 장치의 T-V 특성을 나타내는 그래프.
도 38은 본 발명의 일실시예에서 액정 표시 장치의 비점등 상태로부터 점등 상태로의 과도 응답 특성을 조사한 결과를 나타낸 도면.
도 39는, 화소가 점등될 때, 망상 폴리머를 갖지 않는 MVA형 액정 표시 장치(비교예)의 비점등 상태로부터 점등 상태로의 과도 응답 특성을 조사한 결과를 나타낸 도면.
도 40은 전극 간에 전압을 인가한 상태에서, 자외선을 조사함으로써 형성된 망상 폴리머를 갖는 MVA형 액정 표시 장치(종래예)의 비점등 상태로부터 점등 상태로의 과도 응답 특성을 조사한 결과를 나타낸 도면.
도 41a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법의 단계들을 나타내는 도면.
도 41b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법의 단계들을 나타내는 다른 도면.
도 42a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널의 전극 구성을 나타내는 도면.
도 42b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널의 전극 구성을 나타내는 다른 도면.
도 42c는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널의 전극 구성을 나타내는 또다른 도면.
도 43은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널의 제조 단계들을 나타내는 흐름도.
도 44a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 나타내는 도면.
도 44b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 나타내는 다른 도면.
도 44c는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 나타내는 또다른 도면.
도 45는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널의 제조 단계들을 나타내며, (Ⅰ)는 제1 경사 방향으로부터 제1 도메인을 제외한 패널 표면의 3/4을 광으로 마스크를 통하여 조사하는 단계를 나타내고, (Ⅱ)는 제2 경사 방향으로부터제2 도메인을 제외한 패널 표면의 3/4을 마스크를 통해 광으로 조사하는 단계를 나타내며, (Ⅲ)는 제3 경사 방향으로부터 제3 도메인을 제외한 패널 표면의 3/4을 마스크를 통해 광으로 조사하는 단계를 나타내고, (Ⅳ)는 제4 경사 방향으로부터 제4 도메인을 제외한 패널 표면의 3/4을 마스크를 통해 광으로 조사하는 단계를 나타낸다.
도 46a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 나타내는 도면.
도 46b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 나타내는 다른 도면.
도 46c는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 나타내는 또다른 도면.
도 47a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 나타내는 도면.
도 47b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 나타내는 다른 도면.
도 47c는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 나타내는 또다른 도면.
도 48a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도.
도 48b는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 다른 단면도.
도 49는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 다른 평면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
50, 110, 310 : TFT 기판
51, 111, 121 : 유리 기판
52, 117, 317 : 화소 전극
53, 64, 313, 323 : 수직 배향 제어막
60, 120, 320 : 대향 기판
62, 123, 321 : 공통 전극
63, 124, 140, 211, 221, 312, 322 : 돌기
70, 130, 330 : 액정
100, 200, 300 : 패널
112a : 게이트 버스 라인
112b : 보조 용량 버스 라인
113a : 데이터 버스 라인
113b : 보조 용량 전극
114 : TFT
116 : 절연막
118, 125, 212, 222 : 배향 제어층
122 : 컬러 필터
136 : 스페이서
이러한 우수한 액정 표시 패널들은 아직 완벽하지는 않지만, 전자의 경우 계조(gradation)가 변하는 경우 시야각 특성이 충분하지 않을 수 있고, 후자의 경우 전면 콘트라스트가 충분하지 않을 수 있다.
전자 즉, MVA의 경우 계조-관련 시야각 특성에서, 하프톤으로 표시된 이미지가 대각선 시야각으로부터 좀 더 희게 보일 수 있고, 대각선 방향으로 보여진 톤들은 전면에서 보여진 것과는 달라질 수 있다. 반면 후자 즉, IPS의 경우, 수평 배향 때문에 전면 콘트라스트는 200-300으로 제한된다. 대각선 45°로부터의 콘트라스트는 MVA와 비교해서 충분치 않으며, 투과율을 위해서는 개선되는 것이 바람직하다. 대각선 방향에서 보여진 경우 블랙 상태에서의 컬러링 또한 문제가 된다. 이러한 방법으로, 상기 2개의 우수한 액정 동작 모드에서 조차 즉, 배향 제어에 의해 특징지어지는 MVA 모드, 및 전극 배치에 의해 특징지어지는 IPS 모드는 둘다 장단점을 갖는다.
전술한 내용을 참조할 때, 본 발명의 목적은 높은 투과율, 고속 응답, 광시야각 특성 등에서 우수한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따르면, 한쌍의 기판에, 액정층과 상기 액정층의 양측에 배치되어 액정에 전압을 인가하기 위한 한쌍의 전극이 협지된 액정 장치에 있어서, 상기 액정층은, 전압 무인가 상태에서 액티브 에너지선을 선택적으로 기판면에 조사하여, 액정의 공존하에 중합 화합물을 중합하여 형성된 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 장치가 제공된다. 상기한 본 발명의 실시예에 따르면, 높은 투과율, 고속 응답, 광시야각 특성 등에서 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
상기한 본 발명의 일 태양에 따른 실시예에서는, 상기 액정층은 액티브 에너지선의 선택적 조사 후, 전압 인가 상태에서 기판의 전면에 액티브 에너지선을 조사하여 중합된 부분을 구비하고; 상기 2개의 액티브 에너지선의 조사 중 적어도 하나는, 기판면의 법선 방향에 대하여 경사진 방향으로부터 실시되고; 상기 액티브 에너지선의 조사 후의 전압 인가 시에, 상기 액정층은 소정의 액정 배향에 따른 차광 패턴을 나타내며; 상기 소정의 액정 배향에 따른 차광 패턴은, 격자형 패턴, 또는 십자형의 메인 영역과 주변 방향으로 선형으로 연장된 브랜치 영역으로 이루어진 패턴을 구비하고; 상기 액정은 음의 유전율 이방성을 가지며, 상기 액티브 에너지선의 조사 후의 전압 무인가 시에 기판면에 대하여 수직 방향으로 배향하며; 상기 한쌍의 기판의 양측에, 흡수축이 서로 직교하도록 제1 및 제2 편광 소자가 배치되며, 상기 기판의 일방과 상기 제1 편광소자의 사이에 제1의 1/4 파장판이 배치되며, 상기 기판의 다른 일방과 상기 제2 편광 소자의 사이에 제2의 1/4 파장판이 배치되며, 상기 제1 편광 소자의 흡수축과 상기 제1의 1/4 파장판의 지상축은 45°를 이루며, 상기 제2 편광 소자의 흡수축과 상기 제2의 1/4 파장판의 지상축은 45°를 이루며, 상기 제1의 1/4 파장판과 상기 제2의 1/4 파장판의 지상축은 서로 직교하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기한 일 태양에 따르면, 한쌍의 기판에, 액정층과 상기 액정층의 양측에 배치되어 액정에 전압을 인가하기 위한 한쌍의 전극이 협지된 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 액정층을 액정과 중합성 화합물을 포함하는 액정 조성물로부터 형성하고, 전압 무인가 상태에서, 액티브 에너지선을 선택적으로 기판면에 조사하여, 상기 중합성 화합물의 일부를 중합한 다음, 전압 인가 상태에서, 상기 기판의 전면에 액티브 에너지선을 조사하여 상기 중합성 화합물의 나머지 부분을 중합하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법이 제공된다. 상기한 본 발명의 실시예에서는, 제조 공정의 간소화를 실현할 수 있으며, 품질의 열화나 프로세싱의 복잡화나 수율의 저하 및 비용 증대와 같은 종래기술의 문제점을 해소할 수 있다.
상기한 본 발명의 일 태양에 따른 실시예에서는, 상기 액티브 에너지선의 선택적 조사에 포토마스크를 사용하며; 상기 포토마스크의 차광부의 폭과 개구부의 폭은 각각 2 내지 100㎛의 범위내이며; 상기 액티브 에너지선은 자외선이며; 상기 액티브 에너지선의 조사는, 액티브 에너지선의 조사 후의 전압 인가 시에, 상기 액정층이 소정의 액정 배향에 따라 차광 패턴을 나타내도록 실시되며; 상기 2개의 액티브 에너지선의 조사 중 적어도 하나는, 기판면의 법선 방향에 대하여 경사진 방향으로부터 실시되는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 일 태양에 따르면, 높은 투과율, 고속 응답, 광시야각 특성 등에서 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 또한, 그 제조 방법도 간소화할 수 있다.
MVA형 액정 표시 장치에서는, 전압 인가 시에 액정 분자의 경사 방향이 돌기 또는 전극의 슬릿 등에 의해 결정되므로, 배향막(53 및 64)에 배향 처리를 실시할 필요가 없다. 그러나, 여전히 TFT 기판 및 대향 기판의 표면에 배향막(53 및 64)은 형성할 필요가 있다.
상기한 배향막은, 일반적으로 기판의 표면에 폴리이미드 또는 폴리아믹 산을 인쇄한 후, 200℃ 정도의 온도에서 소성함으로써 형성된다. 최근의 액정 표시 장치의 대형화에 따라서, 배향막의 형성에 대형의 인쇄기나 소성노가 필요할 뿐만 아니라, 인쇄판의 교환에도 매우 많은 비용이 발생하므로, 이것이 제조 비용의 상승 원인이 되고 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여, 배향막을 도포하는 공정을 생략할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법이 제안된 바 있다(예를 들어, 일본 특허출원 제2002-40721호 참조). 상기한 방법에서는, 예컨대 한쌍의 기판의 사이에 2관능 모노머와 광중합 개시제를 혼합한 액정을 봉입한다. 그러면, 기판 표면(ITO 막 또는 절연막의 표면)에 모노머가 흡착되어 성장하게 된다. 그 위에 자외선을 조사하면 모노머가 중합됨과 동시에 상기 기판의 표면에 화학적으로 결합하여, 안정한 배향 제어층이 형성되게 된다. 이 배향 제어층은 기판면에 대하여 거의 수직한 방향으로 액정 분자를 배향시키는 규제력을 갖는다. 그러나, 단순히 모노머를 중합하여 배향 제어층을 형성하는 것만으로는 전압 인가 시에 액정 분자의 경사 방향이 결정되지 않기 때문에, 랜덤한 배향(schlieren 배향)으로 되게 된다.
또한, 종래의 MVA형 액정 표시 장치에서는, TN(Twisted Nematic)형 액정 표시 장치에 비하여 콘트라스트 특성이 양호하지만, 도 3a에 도시한 바와 같이, 전압이 인가되지 않은 때에 돌기(63)의 근방에서 액정 분자가 기판면에 대하여 경사 방향으로 배향하기 때문에, 이 부분에서 광의 누출이 발생하고, 콘트라스트 특성을 저하시키는 원인이 된다.
또한, 종래의 MVA형 액정 표시 장치에서는, 돌기나 슬릿의 윗부분이 배향 분할의 경계로 되어 암선이 발생하고, 백 표시(밝은 표시)시의 투과율 저하의 원인이 된다. 돌기나 슬릿의 간격을 충분히 넓게 하면 투과율을 향상시킬 수는 있지만, 돌기나 슬릿으로부터 떨어져 있는 부분에서는 전극 사이에 전압을 인가한 후부터 액정 분자의 배향이 안정되기까지 오랜 시간이 걸리게 되어, 응답 속도가 현저히 저하된다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, TFT 기판과 대향 기판의 사이에 모노머 또는 올리고머 등의 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하고, 전극 사이에 전압을 인가하여 액정 분자의 배향 방향을 안정시킨 후에, 자외선을 조사하여 중합 가능한 성분을 중합함으로써 폴리머 네트워크를 형성한 액정 표시 장치가 제안된다. 이러한 종류의 액정 표시 장치를 폴리머 안정(polymer stabilized) 액정 표시장치라고 한다. 상기한 폴리머 안정 액정 표시 장치에서는, 액정 분자가 전압의 인가와 동시에 상기한 폴리머 네트워크에 의해 결정된 방향으로 경사지므로, 응답 특성이 향상된다.
그러나, 종래의 폴리머 안정 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점을 갖는 것으로 생각된다.
즉, 상기한 폴리머 안정 액정 표시 장치의 경우, 전극이 TFT 기판 즉 반대편 기판 상에 배치되고 외부 구동 회로가 전기적으로 접속된 후, 화소 전극과 공통 전극 사이에 전압을 인가하는 동안 자외선이 조사되므로, 처리 단계가 복잡하고 대량 생상 능력이 떨어진다. 또한, TFT가 구동될 때 자외선이 조사되면, TFT의 특성은 자외선에 의해 변경될 수 있으며, 정상 전압이 화소 전극에 인가되지 않을 수 있다. 중합 가능한 성분(polymerizable compound)이 이 상태에서 중합되면, 폴리머 네트워크(polymer network)에 의한 배향 제어 능력은 화소에 따라 상이하게 되며, 액정 셀의 T-V(투과율-전압) 특성은 분산된다. 이는 디스플레이 불균일성과 같은 디스플레이 결합을 야기한다.
상기 사항을 고려하여, 본 발명의 목적은, 도메인 조절용 돌기와 배향 제어층을 구비하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것으로서, 이에 의해, 종래 기술과 비교하여 제조 단계가 보다 단순화될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 명암 특성이 종래기술보다 우수한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 대량 생산 능력을 높이고, 화소에 따라 T-V 특성이 분산되지 않는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 문제점은 본 발명의 일 태양, 즉, 서로 대향하여 배치된 제1 및 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판의 사이에 봉입된 액정, 상기 제1 기판의 상기 액정측의 면상에 형성된 제1 전극, 상기 제2 기판의 상기 액정측의 면상에 형성된 제2 전극, 상기 제1 및 제2 전극의 표면을 덮고 전압 무인가 시의 액정 분자의 배향 방향을 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하는 배향 제어층, 및 상기 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나의 표면에 형성되어, 전압 인가 시의 액정 분자의 경사 방향을 결정하는 돌기를 구비하고, 상기 배향 제어층과 상기 돌기는 모두 상기 액정에 첨가된 중합 가능한 성분을 중합하여 형성되고, 전압 무인가 시의 상기 돌기 근방의 액정 분자의 배향 방향은 상기 기판면에 대하여 대략 수직인 액정 표시 장치에 의해 해결된다.
상기 제1 및 제2 기판과 상기 제1 및 제2 전극은 모두 투명하고, 상기 돌기들 중 적어도 일부는 상기 제1 및 제2 기판과 접촉하는 것이 바람직하다.
상기 돌기들 중 적어도 일부는 상기 제1 및 제2 기판과 접촉하는 것이 바람직하다.
상기 문제점은, 본 발명의 이러한 태양의 다른 실시예, 즉, 제1 및 제2 기판의 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계; 상기 액정 중에 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계; 전압 무인가 시의 상기 액정 분자의 배향 방향을 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하는 배향 제어층을 상기 제1 및 제2 기판의 표면에 형성하는 단계; 및 상기 액정 측으로 돌출한 돌기를 형성하는단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법에 의해 또한 해결된다.
본 발명에서, 배향 제어층뿐만 아니라 도메인 조절용 돌기도 중합 가능한 성분(또는 올리고머)을 중합하여 형성된다. 예를 들어, 다른 영역 상에 조사된 에너지보다 높은 에너지로 돌기 형성 영역 상에 자외선을 조사함으로써 액정에 첨가된 모노머가 중합된다. 이에 의해, 돌기 형성 영역 내의 모노머 분자는 중합되어 바람직하게는 돌기를 형성하며, 다른 영역에서는, 박막 두께를 갖는 배향 제어층이 형성된다. 이 경우, 액정 분자는 돌기 형성의 초기 단계에서 기판면에 대하여 수직으로 배향된다. 이 배향 상태를 유지하면서 돌기가 성장하기 때문에, 돌기 근방의 액정 분자는 전압 무인가 시 돌기가 완성된 후에도 기판면에 대하여 대략 수직이 된다. 이에 의해, 종래의 MVA형 액정 표시 장치와 비교하여 광의 누설이 훨씬 더 제어되어, 명암 특성이 향상된다.
중합 가능한 성분은 광에 의해 중합되고, 돌기를 형성하는 데 있어서 다른 영역 보다 돌기 형성 영역 상에서 보다 높은 에너지 밀도에서의 광의 조사가 행해지며, 상기 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나의 돌기 형성 영역의 표면 에너지를 상기 다른 영역보다 높도록 하는 처리를 행한 후에 상기 제1 및 제2 기판의 사이에 상기 액정이 봉입되고, 상기 제1 및 제2 기판의 사이의 상기 돌기 형성 영역에 스페이서가 선택적으로 배치되고, 상기 돌기는 상기 스페이서를 핵으로서 사용하여 형성되며, 상기 돌기들 중 적어도 일부는 상기 제1 및 제2 기판으로부터 성장하여 상기 다른 기판과 접촉할 수 있게 되는 것이 바람직하다.
상기 문제점은, 본 발명의 이러한 태양의 또다른 실시예, 즉, 서로 대향하여배치된 제1 및 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판의 사이에 봉입된 액정, 상기 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나에 배치되어 전압 인가 시 상기 액정의 경사 방향을 결정하는 경사 제어부, 및 상기 제1 및 제2 기판의 액정측의 면에 형성되고 전압 무인가 시 상기 액정의 배향 방향이 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하는 배향 제어층을 구비하고, 상기 배향 제어층은 상기 액정에 첨가된 중합 가능한 성분을 중합하여 형성되는 액정 표시 장치에 의해 해결된다.
상기 경사 제어부는 상기 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나에 설치되는 돌기 또는 오목부이고, 상기 경사 제어부는 상기 배향 제어층의 베이스에 연마 처리를 하여 형성되며, 상기 경사 제어부는 상기 배향 제어층의 베이스의 상기 표면 에너지를 변화시켜 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 문제점은, 본 발명의 이러한 태양의 또다른 실시예, 즉, 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나에 돌기 또는 오목부를 형성하는 단계; 상기 돌기 또는 오목부가 형성되는 면을 내측으로 하여 상기 제1 및 제2 기판을 서로 대향하도록 배치하는 단계; 상기 기판들 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계; 상기 액정 중의 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계; 및 전압 무인가 시 상기 액정 분자의 배향 방향을 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하기 위해서, 배향 제어층을 상기 제1 및 제2 기판 상부에 그리고 상기 돌기 또는 오목부의 표면에 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법에 의해 해결된다.
본 발명에서, 전압이 인가될 때 액정 분자가 경사지는 방향을 결정하는 돌기또는 오목부와 같은 경사 제어부는 상기 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나에 형성된다.
배향 제어층이 단지 액정에 첨가된 반응성 모노머에 의해서만 형성되면, 전압이 인가될 때 액정 분자의 방향은 결정되지 않으며, 배향 방향과 동일한 일련의 액정 분자로부터 형성되는 복수의 작은 도메인이 액정 내에 형성된다. 인접 도메인의 배향 방향은 동일하지 않기 때문에, 배향 이상(alignment abnormality)으로 인한 도메인 경계부에서 암선이 생성된다. 그리고, 암선이 생성되는 위치는 일정하지 않다. 이는 디스플레이 품질 저하의 원인이 된다.
그러나, 본 발명에서, 경사 제어부가 제1 및 제2 기판의 적어도 하나에 배치되므로, 전압이 인가될 때 액정 분자가 경사지는 방향은 경사 제어부에 의해 결정된다. 이에 의해, 양호한 디스플레이 특성이 구현된다.
경사 제어부는 상술한 돌기 또는 오목부에 국한되는 것은 아니라, 예를 들어, 배향 제어층의 베이스 상부를 연마 처리하여 형성된 것, 또는 기판의 표면에 표면 에너지를 부분적으로 변화시키는 처리를 이행하여 형성되는 것일 수 있다. 이러한 처리가 수행되면, 베이스에 수행된 처리는 전압이 인가될 때 액정 분자가 경사지는 방향을 제어할 수 있는 배향 제어층에 영향을 미친다.
따라서, 상술한 문제점은 본 발명의 이러한 태양의 또다른 실시예, 즉, 제1 및 제2 기판 상에 연마 처리를 수행하는 단계; 상기 연마 처리가 내부에 수행되는 면을 갖는 상기 제1 및 제2 기판을 서로 대향하도록 배치하는 단계; 상기 기판들 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계; 상기 액정 중의 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계; 및 전압 무인가 시 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하기 위해서, 배향 제어층을 상기 제1 및 제2 기판 상에 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법에 의해 해결된다.
또한, 상술한 문제점은 본 발명의 이러한 태양의 또다른 실시예, 즉, 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나의 표면의 표면 에너지를 부분적으로 변화시키는 단계; 상기 제1 및 제2 기판의 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계; 상기 액정 중의 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계; 및 전압 무인가 시 상기 액정 분자의 배향 방향이 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하기 위해서, 배향 제어층을 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나에 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법에 의해 해결된다.
상기 기판 표면의 표면 에너지의 부분적 변경 시에, 광이 마스크를 통하여 상기 기판의 표면에 선택적으로 조사되는 것이 바람직하다.
상술한 문제점은 본 발명의 이러한 태양의 또다른 실시예, 즉, 표면 배향 제어막이 서로 대향하여 내부에 형성되는 한쌍의 기판을 배치하는 단계; 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 이들 기판의 사이에 봉입하는 단계; 전압 무인가 시 UV선을 조사하여 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계; 및 배향 제어막의 표면 근방에 폴리머 네트워크를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 기판 표면 상의 상기 액정 분자에 대한 앵커링 에너지(anchoring energy)는 상기 중합 가능한 성분의 조성, 첨가량, 및 중합 조건을 제어하여 조절되는 액정 표시 장치 제조 방법에 의해 해결된다.
본 발명에서, 액정에 첨가된 중합 가능한 성분은 어떤 전압도 전극 사이에 인가되지 않을 때 중합되어, 폴리머 네트워크를 형성한다. 이 폴리머 네트워크에 의해, 액정 분자를 수직 방향으로 제어하는 성능(앵커링 에너지)이 강해진다.
돌기 또는 슬릿 근방의 액정 분자는 전압이 인가될 때와 거의 동시에 돌기 또는 슬릿에 의해 결정되는 특정 방향으로 배향된다. 이들 액정 분자의 배향 방향은 주변 액정 분자에 영향을 미쳐서, 주변 액정 분자의 배향 방향이 결정된다. 이러한 방식으로, 액정 분자의 배향 방향이 전파되어, 돌기 또는 슬릿에서 먼 특정 위치에서의 액정 분자의 배향 방향이 결정된다.
폴리머 네트워크를 갖지 않는 MVA형 액정 장치의 경우, 돌기 또는 슬릿에서 먼 위치의 액정 분자는 전압이 인가될 때와 거의 동시에 임의의 방향으로 배향되고, 돌기 또는 슬릿 근방의 액정 분자의 배향 방향이 전파될 때, 배향 방향의 방향을 변경한다. 그러나, 이미 다른 방향으로 배향된 액정 분자의 배향 방향을 변화시키는 데는 시간이 걸리므로, 폴리머 네트워크를 갖지 않는 액정 표시 장치의 반응 특성은 열악하게 된다.
액정 분자의 수직 방향으로의 배향 제어 성능이 본 발명에서와 같이 향상되면, 액정 분자는 돌기 또는 슬릿 근방의 액정 분자의 배향 방향이 전파될 때까지 수직 배향되고, 배향 방향이 전파된 후 액정 분자가 특정 방향으로 배향되므로, 폴리머 네트워크를 갖지 않는 액정 표시 장치와 비교하여 반응 시간이 감소된다. 또한, 본 발명에 따르면, 폴리머 네트워크는 어떤 전압도 인가되지 않을 때 전극 사이에서 폴리머 네트워크가 형성되므로, T-V 특성의 섭동이 방지될 수 있다.
다시 말하면, 종래의 폴리머 안정 액정 디스플레이는, 전압이 인가될 때 액정 분자의 프리틸트각(pre-tilt angle) 및 경사 방향을 제어하여 연마 처리 없이 수직 배향된 액정을 구현하는 기술인 반면, 본 발명은 앵커링 강도를 제어하기 위한 것으로 수직 배향형 액정 표시 장치와 수평 배향형 액정 표시 장치 모두에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 연마 처리를 포함하는 액정 표시 장치에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 태양에 따르면, 배향 제어층뿐만 아니라 도메인 조절용 돌기도 중합 가능한 성분을 중합하여 형성된다. 예를 들어, 액정에 첨가된 모노머가 중합되면, 다른 영역에서 사용되는 에너지보다 높은 에너지를 갖는 자외선이 돌기 형성 영역 상으로 조사된다. 이에 의해, 모노머는 돌기 형성 영역에서 중합되는 것이 바람직하며, 다른 영역에서는 얇은 배향 제어층이 형성된다. 이 경우, 돌기 형성의 초기 단계에서, 액정 분자는 기판의 표면에서 수직으로 배향된다. 돌기는 이 배향 상태를 유지하면서 성장하므로, 돌기 근방의 액정 분자는 어떤 전압도 인가되지 않을 때, 심지어 돌기가 완성된 후에도 기판 표면에 대하여 거의 수직으로 배향된다. 이로 인하여, 광 누설이 보다 제어되어, 종래의 MVA형 액정 장치에 비해 명암 특성이 향상된다.
본 발명의 이러한 태양에 따르면, 전압이 인가될 때 액정 분자가 경사지는 방향을 결정하는 돌기 또는 오목부와 같은 경사 제어부는 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나에 배치된다.
액정에 첨가된 반응성 모노머에 의해 배향 제어층을 단지 형성함으로써, 전압이 인가될 때 액정이 경사지는 방향이 결정되지 않으며, 동일 배향 방향을 갖는 일련의 액정 분자로부터 복수의 소형 도메인이 액정에 각각 형성된다. 인접 도메인의 배향 방향이 동일하지 않으므로, 배향 이상으로 인한 도메인의 경계부에 암선이 생성된다. 또한, 암선의 생성 위치가 일정하지도 않다. 이는 디스플레이 품질을 저하시킨다.
그러나, 경사 제어부가 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나 상에 배치되는 본 발명에서, 전압이 인가될 때 액정 분자가 기울어지는 방향은 경사 제어부에 의해 결정된다. 그러므로, 양호한 디스플레이 특성이 구현된다. 또한 액정 셀의 임계 값 및 T-V 특성이 중합 가능한 성분의 조성, 첨가량 및 중합 조건을 제어함으로써 제어될 수 있다.
상기 앵커링 에너지가 각각의 화소에서 제어되고, 상이한 앵커링 에너지를 갖는 복수의 영역이 한 화소 내에 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 다른 태양을 결합하는 것이 또한 가능하다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 제1 태양에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 서로 대향하여 배치되는 제1 및 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판의 사이에 봉입된 액정, 상기 제1 기판의 상기 액정측의 면에 형성된 제1 전극, 상기 제2 기판의 상기 액정측의 면에 형성된 제2 전극, 상기 제1 및 제2 전극의 표면을 덮고, 상기 기판면에 대하여 대략 수직으로 전압이 인가되지 않을 때 상기 액정 분자의 배향 방향을 제어하는 배향 제어층, 및 상기 제1 및 상기 제2 기판의 적어도 하나의 표면에 형성된 돌기를 포함하며, 상기배향 제어층 및 상기 돌기 모두 상기 액정에 첨가되는 중합 가능한 성분을 중합시킴으로써 형성되고, 전압이 인가되지 않을 때 상기 돌기 근방의 상기 액정 분자의 배향 방향은 상기 기판면에 대하여 대략 수직인 액정 표시 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 본 발명의 제1 태양에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 제1 및 제2 기판의 사이에, 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계, 상기 액정 중에 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계, 상기 기판면에 대하여 대략 수직으로 전압이 인가되지 않을 때 상기 액정 분자의 배향 방향을 제어하기 위하여, 상기 제1 및 제2 기판의 표면에 배향 제어층을 형성하는 단계, 및 상기 액정측으로 돌출되는 돌기를 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 본 발명의 제1 태양에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 서로 대향하여 배치되는 제1 및 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판의 사이에 봉입된 액정, 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나에 배치되고, 전압이 인가될 때 상기 액정 분자의 틸트 방향을 결정하는 경사 제어부, 및 상기 제1 및 제2 기판의 상기 액정측의 면에 형성되어, 상기 기판면에 대하여 대략 수직으로 전압이 인가되지 않을 때 상기 액정 분자의 배향 방향을 제어하는 배향 제어층을 포함하며, 상기 배향 제어층은 상기 액정에 첨가되는 중합 가능한 성분을 중합시킴으로써 형성되는 액정 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명의 제1 태양에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 그 표면에 배향 제어막이 형성되고, 내측의 상기 배향 제어막이 서로 대항하는 한쌍의 기판을 배치하는 단계, 상기 기판들 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계, 전압이 인가되지 않을 때 자외선을 조사하여 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계, 및 상기 배역 제어막의 표면 근방에 망상 폴리머를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 기판 표면 상의 상기 액정 분자에 대한 앵커링 에너지가 상기 중합 가능한 성분의 조성, 첨가량 및 중합 조건을 제어함으로써 제어되는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또다른 태양의 목적은, 전술한 종래기술의 문제점을 해결하여, 종래기술에 따른 액정 표시 장치와는 다른 새로운 액정 동작 모드를 가지며, 종래 기술에 따른 액정 표시 장치와 비교하여 휘도가 우수하고 색 계조 특성이 우수한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 본 태양에 따른 액정 표시 장치는, 그 표면에 수직 배향 제어막을 갖는 제1 전극이 형성된 제1 기판, 및 그 표면에 수평 배향 제어막을 갖는 제2 기판이 상기 배향 제어층측에서 서로 대향하여 형성되고, 상기 대향 기판이 그 사이에 스페이스로 봉입되고, 관능 모노머를 포함하는 액정이 상기 스페이스 내에 봉입되며, 상기 제1 전극으로 이루어진 복수의 대략 직사각형 화소 전극이 상기 제1 기판 상에 배열되어, 상기 모노머를 중합하기 위하여 상기 액정 표시 장치 상에 법선 방향에서 기울어진 한 방향으로부터 광을 조사함으로써 상기 액정의 배향 제어를 수행하고, 상기 제1 기판은, 상기 화소 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가될 때 상기 액정 중의 상기 액정 분자의 배향을 제어하기 위한 구조물을 갖는 액정 표시 장치이다.
전술한 액정 표시 장치에서, 상기 구조물은 상기 화소 전극 내에 형성된 미세 ITO 패턴인 것이 바람직하다.
전술한 액정 표시 장치에서, 상기 구조물은 상기 화소 전극 상에 형성된 절연 패턴인 것이 바람직하다.
전술한 액정 표시 장치에서, 상기 관능 모노머는 2개 이상의 작용기를 갖는 것이 바람직하다.
전술한 액정 표시 장치에서, 자외선이 상기 광 조사에 이용되는 것이 바람직하다.
전술한 액정 표시 장치에서, 상기 관능 폴리머는 아크릴레이트인 것이 바람직하다.
전술한 액정 표시 장치에서, 상기 관능 모노머는 메틸아크릴레이트인 것이 바람직하다.
전술한 액정 표시 장치에서, 상기 광 조사는, 상기 액정 표시 장치면 상의 법선 방향에서 기울어진 제1 방향으로부터 광을 상기 화소 전극면의 부분적인 영역 상에 조사하고, 상기 화소 전극의 각각에 대하여 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로부터 다시 광을 상기 전극면의 전체 영역 상에 조사함으로써 수행되는 것이 바람직하다.
전술한 액정 표시 장치에서, 상기 액정은 네거티브 타입인 것이 바람직하다.
전술한 액정 표시 장치에서, 상기 액정은 포지티브 타입인 것이 바람직하다.
전술한 액정 표시 장치에서, 상기 액정은 정상적으로 블랙 모드이고, 상기액정 분자의 배향은 전압을 인가함으로써 상기 광 조사의 방향으로 스위치하도록 제어되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 다른 태양을 결합하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 또한 제1 태양에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 그 표면에 수직 배향 제어막을 갖는 제1 전극이 형성된 제1 기판, 및 그 표면에 수평 배향 제어막을 갖는 제2 기판이 상기 배향 제어층측에서 서로 대향하여 형성되고, 상기 대향 기판이 그 사이에 스페이스로 봉입되고, 관능 모노머를 포함하는 액정이 상기 스페이스 내에 봉입되며, 상기 제1 전극으로 이루어진 복수의 대략 직사각형 화소 전극이 상기 제1 기판 상에 배열되어, 상기 모노머를 중합하기 위하여 상기 액정 표시 장치 상에 법선 방향에서 기울어진 한 방향으로부터 광을 조사함으로써 상기 액정의 배향 제어를 수행하고, 상기 제1 기판은, 상기 화소 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가될 때 상기 액정 중의 상기 액정 분자의 배향을 조절하기 위한 구조물을 갖는 액정 표시 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 제1 태양에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 광 조사는, 상기 액정 표시 장치면 상의 법선 방향에서 기울어진 제1 방향으로부터 광을 상기 화소 전극면의 부분적인 영역 상에 조사하고, 상기 화소 전극의 각각에 대하여 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로부터 다시 광을 상기 전극면의 전체 영역 상에 조사함으로써 수행되는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 상기 태양에 따르면, 종래 기술에 따른 액정 표시 장치와는 다른 새로운 액정 동작 모드를 갖고, 종래 기술에 따른 액정 표시 장치와 비교하여 휘도가 우수하고 색 계조 특성이 우수한 액정 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들을 다음의 설명을 참조하여 좀 더 명확하게 설명하기로 한다.
바람직한 실시예의 설명
도면, 화학식, 예 등을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 이러한 도면, 화학식, 예 및 이하의 설명은 단지 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 다른 실시예가 본 발명의 사상에 부합하는 한 이러한 다른 실시예도 본 발명의 범위에 포함되는 것은 당연하다. 도면에서, 동일 부호는 동일 소자를 가리킨다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 액정층 및 전압을 액정에 인가하도록 액정층의 양측에 설치된 한쌍의 전극을 구비하며, 이들은, 전극 간에 인가되는 전압이 없는 상태에서 기판 표면을 액티브 에너지선으로 선택적으로 조사함으로써, 액정에서 중합 가능한 성분을 중합하여 얻어지는 부분을 액정층이 갖는 한쌍의 기판의 사이에 협지된다. 이러한 액티브 에너지선에 의한 선택적 조사를 "선택적 액티브 에너지선 조사"라 칭한다. 이 선택적 액티브 에너지선 소자를 위해 소위 포토마스크를 이용하는 것이 간편하며, 신뢰성이 높다. 또한, 사용되는 액티브 에너지선 종류는 특별히 한정되지 없다. 자외선과 같은 다양한 에너지선을 알맞게 이용할 수 있다. 열과 같은 다른 종류의 에너지를 함께 이용할 수 있다.
액티브 에너지선이 기판 상으로 조사되기 전에 액정층은, 액정층 및 폴리머 화합물을 포함하는 조성물(액정 조성물)로 구성되며, 여기서 액정 및 중합 가능한성분이 공존한다. 이와는 달리, 액정층에서 중합 가능한 성분이 선택적으로 중합될 때, 기판에 수직한 방향으로부터 관찰하면, 노출 영역의 패턴을 반영하는 부분은 중합 액정 조성물로 되고, 차폐 영역의 패턴을 반영하는 부분은 비중합 액정 조성물로서 유지된다.
전압이 인가되지 않은 상태에서 선택적 액티브 에너지선 조사를 수행한다. 이에 따라, 선택적 에너지선 조사를 받은 액정 조성물에서의 중합 가능한 성분은, 액정이 수직으로 배향되어 있는 동안 크로스 링크(경화)되며, 이것은 액정층에서 액정의 배좌(conformation) 및 최종 배향에 기여한다. 중합된 액정 조성물에 의해 야기되는 이러한 패턴이 액정 조성물에 존재하며, 액정은 그 패턴을 따른 방향으로 경사지도록 배향된다는 것을 알게 되었다.
이러한 점을 이용하여, 전극 패터닝, 불균일 부분 설치, 및 배향 제어막 러빙과 같은 알려져 있는 기술없이도, 중합된 액정 조성물에 의해 패터닝된 도메인이 아닌 도메인에서 액정의 경사 방향을 조절할 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술은 전극 패턴, 불균일 부분 설치, 및 배향 제어막 러빙 등과 함께 이용될 수 있다.
미중합 액정 조성물의 중합은, 선택적 액티브 에너지선 조사 이후 전압 인가 시에 기판의 전면을 액티브 에너지선으로 조사(전면 액티브 에너지선 조사)함으로써 수행될 수 있다. 따라서, 미중합 액정 조성물이 중합되고 중합 액정 조성물의 패턴을 따른 방향으로 경사를 갖는 배향이 구현된다.
중합 가능한 성분은 중합이 가능하다면 특별히 제한되지 않는다. 소위 모노머 및 올리고머는 허용가능하다. 본 발명에서, "모노머"라는 용어는 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 한 중합 가능한 성분으로 구성될 수 있다.
이러한 중합은 대부분 크로스-링킹을 갖는 중합이다. 그러나, 다른 종류의 중합도 이용할 수 있다. 중합 가능한 성분은 여러 종류의 화합물의 화합물이어도 된다. 촉매 및 다른 첨가제가 필요하면, 이들을 액정 조성물의 성분으로서 이용할 수 있다.
액정 조성물이 중합되었는지 여부, 및 필요한 패턴을 얻었는지 여부는, 미중합 액정 조성물이 후에 중합될 때 액정이 특정 패턴을 따른 방향으로 경사진 배향을 나타내는지 여부를 관찰함으로써 결정될 수 있다. 이러한 "액정이 특정 패턴을 따른 방향으로 경사진 배향을 나타내는지 여부"는, 액티브 에너지선으로 조사된 후 액정층이 전압 인가 시에 특정한 액정 분자의 배향에 의해 야기되는 광 차폐 패턴을 나타내는지 여부를 관찰함으로써 결정될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에서, 즉, 서로 수직하는 흡수 각으로 한쌍의 기판의 양측 표면에 제1 편광 소자 및 제2 편광 소자가 설치된 구조를 갖는 액정 표시 장치에서, 네거티브 유전 일정 이방성을 갖는 액정을 액정층에 이용하고, 액정은 전압 미인가 시에 기판의 표면에 수직하는 방향으로 배향되고, 제1 편광기를 통과한 광은 제2 편광기에 의해 차폐되어, 전압 미인가 시에 기판의 표면에 수직하는 방향으로 액정이 배향되어 있기 때문에 액정 표시 장치를 통해 어떠한 광도 통과하지 못한다. 반면에, 전압이 인가될 때, 액정이 기판의 표면에 대하여 적절한 방향으로 경사져 배향되는 부분은 복굴절을 형성하여, 광이 액정 표시 장치를 통과할 수 있다.
이 경우, 전면 액티브 에너지선 조사에 의해 중합된 부분에서는 액정 분자가 중합된 조성물의 패턴 측으로 향하여 경사져 배향된다. 이에 따라, 중합된 조성물의 패턴이 적절하면, 적절한 방향으로 향하는 경사진 배향은 광을 투과하는 한편, 선택적 액티브 에너지선 조사에 의해 중합된 영역에서는, 상이한 경사 방향을 갖는 액정 분자 부분이 랜덤하게 존재하며, 액정 분자가 진행하도록 하는 패턴이 존재하지 않기 때문에, 광은 투과되지 못한다. 이러한 방식으로, 선택적 액티브 에너지선 조사에 대응하는 영역 및 전면 액티브 에너지선 조사에 대응하는 그 영역의 일부에서 광을 투과하지 않는 패턴(액정 배향에 의해 야기되는 광 차폐 패턴))이 보이게 될 것이다.
액정층에서 액정 배향에 의해 그러한 광 차폐 패턴을 야기하는 전압 인가를 위한 조건은, 액정이 파지티브 또는 네거티브 절연 일정 이방성을 갖는지 여부, 및 배향 제어막이 수직 또는 수평 배향 제어막인지 여부 등에 의해 결정된다. 예를 들어, 액정이 네거티브 절연 일정 이방성을 갖고 배향 제어막이 수직 배향 제어막이라면, 액정 배향에 의해 야기되는 액정층의 광 차폐 패턴은, 전압이 상기한 바와 같이 인가될 때 보이게 된다. 이 명세서에서는, 네거티브 절연 일정 이방성을 갖는 액정이 사용되고, 수직 배향 제어막 등의 설치에 의해 전압 미인가 시에 기판에 대한 수직 배향이 발생하는, 바람직한 실시예에 대하여 예를 들고 있다.
이러한 액티브 에너지선 조사 처리는, 한쌍의 기판(21, 22) 간에 협지된, 액정층(23)과 이 액정층의 양 측면에 설치된 한쌍의 전극(도시하지 않음)을 구비한 액정 표시 장치를 제조하는 경우, 도 12a에 도시한 바와 같이 액정과 중합 가능한성분을 함유하는 액정 조성물을 기판 간의 공간내에 밀폐하여 액정층을 형성하고 중합 가능한 성분의 일부를 중합하도록 전압 미인가 시에 그 기판 표면을 액티브 에너지선으로 선택적으로 조사하고, 도 12b에 도시한 바와 같이 중합 가능한 성분을 중합하도록 전압 인가 시에 액티브 에너지선으로 전체 기판 표면을 조사함으로써 수행될 수 있다.
본 발명에 따라, 품질 요동, 복잡한 프로세스, 저하된 수율 및 고 비용의 요인은, 미세폭 전극 패턴을 이용함으로써 간단한 제조 방법에 의해 제거될 수 있다.
자외선은 다루기에 편리하며 바람직하게는 액티브 에너지선이다. 예를 들어, 선택적 액티브 에너지선 조사용으로 포토마스크(24)를 이용하는 것이 효율적이다.
예를 들어, 선택적 에너지선 조사는, 도 13a에 도시한 광 차폐 패턴(31)과 개구(32)를 갖는 포토마스크(24)를 통해 기판 표면 상으로 수행된다. 이에 따라, 포토레지스트의 개구(32)에 대응하는 영역에서의 화합물은 중합되고 중합된 액정 조성물의 영역(33)은 도 13b에 도시한 바와 같이 형성된다.
이후, 전압이 인가되면, 액정은, 광 차폐 패턴 아래에 위치한 영역, 즉, 중합되지 않은 액정 조성물의 영역(34)보다 중합 액정 조성물의 영역(33)에서 기울어지기 힘들다. 화합물이 중합되지 않은 영역에서의 액정 분자(4)은, 도 13c에 도시한 바와 같이 대부분 광 차폐 패턴에 대칭하여 경사진다. 화합물은 전면 액티브 에너지선 조사에 의해 이 상태에서 중합 반응하게 된다.
액정 표시 장치는, 실제로 도 14a에 도시된 포토마스크를 이용해서 본 발명에 따라 제조된다. 도 14b는, 전압이 액정 표시 장치에 인가될 때의 액정의 배향 상태를 도시한다. 제1 및 제2 편광 소자가 인스톨되어, 흡수각은 서로 직각이 된다. 블랙 영역(41)은 액정 배향에 의해 발생하는 액정층의 광 차폐 패턴에 상응한다.
포토마스크 패턴은 다양한 변경이 가능하고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 마스크는 격자 패턴을 가지며, 액정 배향에 의한 액정층의 광 차폐 패턴은 유사한 격자 패턴을 갖는 것이 양호하다. 또한, 도 16에 도시된 바와 같이, 마스크는, 십자형의 기본부 및 주변에 선형으로 확장된 브랜치부로 구성되는 미세한 슬릿(slit) 패턴을 가지며, 액정 배향에 의한 액정층의 광 차폐 패턴은 유사한 패턴을 갖는 것이 양호하다. 이 패턴은 종래의 MVA형 액정 장치에서 전극의 패터닝용으로 사용된다. 어두운 부분은 광 차폐 패턴이고, 밝은(화이트) 부분은 도 15 및 16의 개구부이다.
전압이 액티브 에너지선 조사 후에 인가될 때, 액정층이 액정 배향에 의한 상술된 특정 광 차폐 패턴을 나타내도록, 상술된 선택적 액티브 에너지선 조사의 조건들을 선택하는 것이 양호하다. 특정 패턴이 실제 상황에 따라서 적절하게 선택될 수 있지만, 격자 패턴 및/또는 십자형의 기본부 및 주변에 선형으로 확장된 브랜치부로 구성되는 패턴을 갖는 패턴이 액정 배향에 의해 발생되는 액정층의 양호한 광 차폐 패턴으로서 고려된다. 액정 배향에 의해 발생되는 액정층의 이러한 특정 광 차폐 패턴을 얻기 위한, 선택적 액티브 에너지선 조사의 조건으로서, 액티브 에너지선의 형태, 액티브 에너지선의 강도, 액티브 에너지선의 조사각, 액티브에너지선의 조사 기간, 포토마스크의 패턴 형태, 포토마스크의 인스톨될 위치 등이 고려될 수 있다.
액티브 에너지선이 자외선인 경우, 선택적 액티브 에너지선 조사에 대해서는 0.5-10 J/cm2의 강도가 양호하고, 전면 액티브 에너지선 조사에 대해서는 2-40 J/cm2의 강도가 양호하다. 이러한 방식으로, 특정 경사 방향의 배향이 신속하고 정확하게 실현된다.
광 차폐 패턴 및 포토마스크의 개구부의 폭은 각각 2 내지 100㎛의 범위에 있는 것이 양호하다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 적절한 경사 방향의 배향이 실현된다.
액티브 에너지선의 조사가 기판의 법선 방향에 대해 반대로 경사진 방향으로 수행되면, 액정은 액티브 에너지선 조사의 방향을 따라서 휘어지는 경향이 있다. 상술한 액티브 에너지선 조사가 기판의 법선 방향에 대해 반대로 경사진 특정 방향으로 수행되면, 액정의 경사 방향은 보다 쉽게 조정되고, 보다 양호하게 될 것이다. 이렇게 경사진 특정 방향은 실제 상황에 따라서 임의로 설정될 수 있다. 특정 경사 방향에 따른 액티브 에너지선 조사는, 전면 액티브 에너지선 조사 뿐만 아니라 선택적 액티브 에너지선 조사에도 적용될 수 있다.
저하된 광 투과율을 갖는 영역이 특정 경사 방향 또는 유사한 방향에 따라 액티브 에너지선 조사에 의해 나타나는 경우가 있다. 그러나, 저하된 광 투과율은 도 17에서 도시된 바와 같이, 한 쪽 기판(21)과 제1 편광 소자(71) 사이에 제1의1/4 파장판(wavelength plate;72)을 인스톨하고, 다른 쪽 기판(22)과 제2 편광 소자(73) 사이에 제2의 1/4 파장판(74)을 인스톨하고, 서로에 대해 45°의 각을 형성하도록 제1 편광 소자(71)의 흡수축 및 제1의 1/4 파장판(72)의 지상축을 인스톨하고, 서로에 대해 45°의 각을 형성하도록 제2 편광 소자(73)의 흡수각 및 제2의 1/4 파장판(74)의 지상축을 인스톨하고, 서로에 대해 직각이 되도록 제1의 1/4 파장판(72)의 지상축 및 제2의 1/4 파장판(74)의 지상축을 인스톨함으로써 개선될 수 있고(이와키, 토고, 및 이무라, 2000년 일본 액정 가카이, 토론카이, 요코-슈, PCa02, 2,000), 결과적으로, 광 투과율을 전체적으로 개선하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 도 14b에 도시된 쉐이딩된 부분에서와 같이, 낮은 투과율을 갖는 영역의 투과율은 1/4 파장판 등을 적용함으로써 개선될 수 있다.
도 17에 도시된 배향성에서, 입사광의 강도는 Iin이고, 투과광의 강도는 Iout이고, 액정층의 감속도는 RLC이고, 다음의 관계식에 따른다. 즉, 투과광의 강도는 RLC에 의해서만 결정되고, 액정의 경사 방향에는 따르지 않는다.
Iout= 1/2Iinsin2(RLC/2)
본 발명에 따른 액정 구성에서 사용되는 중합 가능한 성분에 대한 특정한 제한은 없으며, 액정 표시 장치에서 액정과 함께 사용될 수 있는 공지된 소정의 중합 가능한 성분이 적용될 수 있다. 크로스로 연결가능한 중합 가능한 성분이 일반적으로 양호하다. 예로서 디아크리레이트(diacrylate) 화합물이 있다.
본 발명에 따른 액정 구성에서 사용되는 액정에 대한 특정한 제한은 없으며, 본 발명의 요점에서 벗어나지 않는 한 소정의 공지된 액정이 사용될 수 있다. 이미 설명된 네거티브 유전 상수 이방성을 갖는 네마틱 액정은 바람직한 액정으로 예시된다.
따라서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 배향 제어막의 불균일한 부분 삭마, 전극의 패터닝과 같은 종래 기술에 의한 액정 표시 장치와 동일한 레벨 또는 더 높은 레벨의 높은 투과율, 고속 응답 및 광시야각 특성을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 따르면, 단순화된 생산 프로세스가 실현될 수 있고, 품질 변동, 복잡한 프로세스, 저하된 수율, 고비용에 대한 요소들이 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 가장 일반적으로, 드라이브 유닛 등을 부가함으로써 개인용 컴퓨터 및 TV 수신기용의 표시 장치와 같은 액정 표시 장치로서 활용될 수 있다. 액정 표시 장치는 액정을 사용하여 광 투과율을 제어하는 기능이 필요한 기타 소정의 애플리케이션에 대해서 활용될 수 있는 것은 물론이다. 예를 들어, 액정 셔터, 액정 프로젝터, 광색성 유리 및 휴대용 정보 단자용의 표시가 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 본 태양은, 수평 배향 제어막이 사용되고, 포지티브 유전 상수 이방성을 갖는 액정이 사용될 때 또한 효과적이라는 것이 주지되어야 한다.
[예]
다음은 본 발명의 제1 태양에 따른 예들의 상세한 설명이다.
제1 예
도 18a는 본 발명의 제1 태양에 따른 액정 표시 장치의 화소 구조를 도시하는 평면도이다. 게이트 버스 라인(81) 및 데이터 버스 라인(82)은 TFT 소자(83)을 통해 화소 전극에 접속된다. 보조 용량 전극(84)은 화소 전극의 중심을 가로질러 형성된다. 전체 표시 영역을 덮는 컬러 필터 및 공통 전극(둘 다 도시 생략)은 다른 기판(도시 생략)상에 형성된다.
먼저, 수직 배향 제어막은 두 기판 상에서 모두 형성된다. 전극의 패터닝, 불균일한 부분의 인스톨, 및 배향 제어막의 삭마는 채용되지 않는다.
다음에, 두 기판은 그 사이에 있는 스페이서로 함께 접합되고, 네거티브 유전 상수 이방성을 갖는 네마틱 액정에 디아크리레이트 중합 가능한 성분을 0.3중량% 혼합함으로써 얻어지는 액정 구성이 액정 표시 장치를 형성하도록 스페이스에 도입된다.
다음으로, 도 18b에 도시된 포토마스크는 도 18c에 도시된 바와 같이 액정 표시 상에 배치되고, 자외선은 2J/cm2에서 포토마스크를 통해 기판의 표면에 선택적으로 조사되고, 액정층에는 전압이 인가되지 않아, 중합 가능한 성분 부분을 중합한다.
이후에, 포토마스크는 제거되고, 자외선은 4J/cm2에서 전체 기판의 표면에 조사되고, 20V의 전압이 액정층에 인가되어, 중합 가능한 성분을 중합한다.
중합 소자는 액정 표시 장치의 양 측상에 배치되어, 그 흡수축이 서로 직각이 되고, 1/4 파장판은 액정 표시 장치와 각 중합 소자 사이에 배치되어, 1/4 파장판의 각 지상축과, 인접한 중합 소자의 각 흡수축이 45°가 되며, 1/4 파장판의 지상각은 둘 다 서로 직각이 된다.
제2 예
도 19a의 화소 구조가 도 18a의 화소 구조 대신에 채용되고, 도 19b의 포토마스크가 도 18b의 포토마스크를 대신해서 채용되고, 도 19c에 따른 오버레이가 도 18c에 따른 오버레이 대신에 수행되는 것을 제외하고, 제1 예와 동일한 실험이 수행되어, 액정 표시 장치를 형성한다.
제3 예
도 20a의 화소 구조가 도 18a의 화소 구조 대신에 채용되고, 도 20b의 포토마스크가 도 18b의 포토마스크를 대신해서 채용되고, 도 20c에 따른 오버레이가 도 18c에 따른 오버레이 대신에 수행되는 것을 제외하고, 제1 예와 동일한 실험이 수행되어, 액정 표시 장치를 형성한다. 도 20b에 도시된 포토마스크는 3㎛/3㎛의 광 차폐부 폭/개구 폭을 갖는다.
상술한 실험의 결과로서, 모든 경우에, 화이트 컬러 및 블랙 컬러 사이의 상승/하강시의 스위칭 응답 속도는 20 밀리초이고, 전극의 패터닝이 채용되는 종래의 MVA 시스템의 25 밀리초와 비교해서, 종래 시스템의 값보다 전체 투과율이 1.3배가 되며, 광시야각 특성은 동일한 레벨 또는 그 이상이 된다. 즉, 액정 표시 장치는, 배향 제어막의 불균일한 부분 삭마, 전극의 패터닝과 같은 종래 기술에 의한 액정 표시 장치와 동일한 레벨 또는 더 높은 레벨의 높은 투과율, 고속 응답 및 광시야각 특성을 갖는 것으로 실현될 수 있다.
본 발명의 제2 태양의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 다음에서 기술될 것이다.
제1 실시예
도 6은 본 발명의 제2 태양의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치(MVA형 액정 장치)를 도시하는 평면도이고, 도 7은 도 6의 I-I 라인에 따른 단면도이다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 MVA형 액정 장치는 TFT 기판(110) 및 대향 기판(120)으로 구성되고, 그 사이에는 유전 상수 이방성이 네거티브인 액정(130)이 봉입된다. TFT 기판(110) 아래와 대향 기판(120) 위에는 편광판(도시 생략)이 각각 배치되고, 편광축은 서로 직각이 된다.
TFT 기판(110)은, 유리 기판(111), 게이트 버스 라인(112a), 보조 용량 버스 라인(112b), 데이터 버스 라인(113a), 보조 용량 전극(113b), TFT(114) 및 화소 전극(117)으로 구성되고, 이들은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 유리 기판(111) 상에 형성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트 버스 라인(112a)은 수평 방향으로 확장되고, 데이터 버스 라인(113a)은 수직 방향으로 확장된다. 게이트 버스 라인(112a) 및 데이터 버스 라인(113a)은 이들 사이에 존재하는 게이트 절연막(도시 생략)에 의해 전기적으로 분리된다. 게이트 버스 라인(112a) 및 데이터 버스 라인(113a)에 의해 분리되는 영역은 각 서브-화소가다. 다음에서 설명하는 바와 같이, 1개의 컬러 필터, 적(R), 녹(G) 청(B)은 1개의 서브-화소에 배치되고, 1개의 화소는 3개의 인접한 적, 녹, 청의 서브-화소로 구성된다.
보조 용량 버스 라인(112b)은 게이트 버스 라인(112a)과 같은 배선층상에 형성되어, 화소의 중심부를 가로지르게 된다.
각 화소에서는, TFT(114), 화소 전극(117), 및 보조 용량 전극(113b)이 형성된다. TFT(114)는, 게이트 버스 라인(112a) 및 데이터 버스 라인(113a)이 교차하는 부분에 인접해서 배치되고, 그 소스 전극은 콘텍트 홀을 통해서 화소 전극(117)에 전기적으로 접속되고, 드레인 전극은 데이터 버스 라인(113a)에 전기적으로 접속된다.
보조 용량 전극(113b)은 데이터 버스 라인(113a)과 같은 배선층상에 형성되고, 절연막을 통해 보조 용량 버스 라인(112b)상에 배치된다. 보조 용량 전극(113b)은 또한 콘텍트 홀을 통해서 화소 전극(117)에 접속된다.
화소 전극(117)은 ITO와 같은 투명 도전체로 이루어지고, 절연막(116)상에 형성되며, 이는 도 7에 도시된 바와 같이, 게이트 버스 라인(112a), 데이터 버스 라인(113a), 보조 용량 전극(113b), 및 TFT(114)를 덮는다. 이 화소 전극(117)상에, 도메인 조정을 위한 슬릿(117a)이 형성된다. 이러한 슬릿(117a)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트 버스 라인(112a) 및 보조 용량 버스 라인(112b) 상의 지그재그 라인을 따라서 형성된다. 화소 전극(117)의 표면은 배향 제어층(118)으로 덮여지고, 이는 액정(130)에 첨가되는 반응성 모노머를 반응시키고 중합시킴으로써 형성된다.
한편, 대향 기판(120)은 유리 기판(121), 블랙 매트릭스(도시 안됨), 컬러 필터(122), 및 도 7에 도시된 바와 같이 유리 기판(121) 밑에 형성된 공통전극(123)으로 이루어진다. 컬러 필터(122)에는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 3가지 타입이 있으며, 컬러 필터들(122), 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)중 하나는 각각의 화소에 배치된다.
컬러 필터(122)의 표면은 ITO와 같은 투명 도체로 이루어지는 공통 전극으로 덮어진다. 공통 전극(123) 밑에는, 도메인 규정용 돌기(124)가 형성된다. 이들 돌기(124)는 도 6에서 실선 및 점선으로 도시된 바와 같이 화소 전극(117)의 슬릿들(117a)의 행들간에 배치된다.
공통 전극(123)의 표면은 배향 제어층(125)으로 덮어진다. 돌기(124) 및 배향 제어층(125)은 액정(130)에 부가된 반응성 모노머를 중합시킴에 의해 모두 형성된다.
이하 본 실시예의 액정 표시 장치의 제조 방법이 설명된다. 먼저, TFT 기판(110)의 생성이 설명된다.
초기에, 유리 기판(111)(예컨대, Nipppn Electric Glass Co.Ltd.에 의해 제조된 OA-2)은 예컨대 0.7㎜ 두께를 가지면서 제공된다. 제1 금속막은 PVD(Physical Vapor Deposituin) 방법에 의해 유리 기판(111)상에 형성되며, 제1 금속막은 포토리소그래피법에 의해 패터닝되어 게이트 버스 라인(112a) 및 보조 용량 버스 라인(112b)을 형성한다. 게이트 절연막은 유리 기판(111)의 상면 전체에 형성되고, 이 상부에서 TFT(114)의 동작층이 될 제1 실리콘막과 채널 보호막이 될 SiN막이 연속해서 형성된다. SiN막은 포토리소그래피법에 의해 패터닝되어 게이트 버스 라인(112a) 상부의 특정 영역에서 TFT(114)의 채널을 보호하기 위한 채널 보호막을 형성한다.
유리 기판(111)의 전체 상면상에서, 불순물이 고밀도로 도입되는 오믹 콘텍트층이 될 제2 실리콘막이 형성되고, 제2 실리콘막상에서 제2 금속막이 형성된다. 포토리소그래피법에 의해, 제2 금속막, 제2 실리콘막 및 제1 실리콘막은 패터닝되어 TFT(114)의 동작층이 될 실리콘막의 형상을 정의하고 데이터 버스 라인(113a), 보조 용량 전극(113b)와 TFT(114)의 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한다.
절연막(116)은 유리 기판(111)의 전체 상면상에 형성되며, 보조 용량 전극(113b) 및 TFT(114)의 소스 전극에 도달하기 위해 콘텍트 홀은 절연막(116)의 특정 위치에 각각 형성된다. 유리 기판(111)의 전체 상면상에는, ITO와 같은 투명 도체로 이루어진 막이 형성된다. 이런 투명 도체막을 패터닝함에 의해, 콘텍트 홀을 통해 보조 용량 전극(113b) 및 TFT(114)의 소스 전극에 전기적으로 연결되는 화소 전극(117)이 형성된다. 이 때, 도메인 규정용 슬릿(117a)은 화소 전극(117)에 또한 형성된다. 이런 식으로, TFT 기판(110)이 완성된다.
이하 대향 기판(120)의 제조 방법이 설명된다. 먼저, 예컨대 Cr로 이루어진 금속막은 예컨데 두께가 0.7㎜인 유리 기판상에 형성되고, 이런 금속막은 블랙 매트릭스를 형성하기 위해 패터닝된다. 컬러 필터들(122)은 유리 기판(121)상에 형성된다. 이 때, 컬러 필터들(122), 적색, 녹색 및 청색중 하나가 각각의 화소에 배치되도록 설계된다.
이들 컬러 필터들(122)상에서, 공통 전극(123)은 ITO와 같은 투명 도체를 이용하여 형성된다. 이런 식으로, 대향 기판(120)이 완성된다.
액정 배향 능력을 구비한 광 반응성 모노머가 부가되는 음의 유전 상수 이방성을 갖는 액정(130)은 진공 주입 방법 또는 드롭핑(dropping) 주입 방법에 의해 TFT 기판(110)과 대향 기판(120) 사이에 도입된다. 이 경우, 예컨대 직경이 4㎛인 수지 스페이서는 TFT 기판(110)과 대향 기판(120) 사이에 놓여, TFT 기판(110)과 대향 기판(120) 사이에서 일정한 공간(셀 갭)을 유지하게 된다.
액정 배향 능력을 구비한 반응성 모노머에 있어서, 알킬계(alkyl side) 체인 또는 불소 그룹을 갖는 광 반응성 아크릴레이트(acrylate) 또는 메타크레이트(methacrylate)가 사용될 수 있다. 액정 배향 능력을 갖는 반응성 모노머의 부가량은 중량으로 수 퍼센트(예컨대, 2중량%)이다. 액정(130)에서, 수직 배향 능력을 갖지 못한 광중합 개시제(photopolymerization initiator) 또는 모노머가 사용될 수 있다. 본 명세서에서, TFT 기판과 대향 기판을 본딩하여 형성한 구조를 "패널"이라고 한다.
이하, 돌기(124) 및 배향 제어층(118, 125)을 형성하는 단계가 도 8a, 8b 및 9를 참고로 설명된다. 도 8a, 8b 및 9에서, 절연막(116) 및 컬러 필터(122)는 생략된다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 반응성 모노머가 부가되는 액정(130)이 패널(100)에 봉입된 후, 자외선은 예컨대 폭이 10㎛이고 피치가 25㎛인 스트라이프 패턴을 갖는 광 투과 부분이 형성된 필터(마스크)(135)를 이용하여 500mJ/cm2에서 패널(100)상에 조사된다. 이렇게 함에 의해, UV선이 조사되는 부분에서의 모노머분자는 바람직하게 중합되며 성장되고, 도 8b에 도시된 돌기(124)가 형성된다.
이 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 액정 분자(130a)는 돌기(124) 형태의 초기 스테이지에서 기판면에 대하여 대략 수직하게 배향되며, 돌기(124)는 이런 배향 상태를 유지하면서 성장한다. 따라서, 돌기(124)가 완성된 후라 할지라도, 돌기(124) 근방의 액정 분자(130a)는 기판면에 대하여 대략 수직하게 배향된다.
UV선은 제1 조사 보다 약한 에너지에서 패널(100)의 전체면상으로 조사된다. 이렇게 함에 의해, 액정(130)에 남아 있는 모노머 분자는 중합되고, 얇은 배향 제어층들(118, 125)은 TFT 기판(110) 및 대향 기판(120)의 전체면상에 형성된다.
모노머에 종속해서, 배향 제어층은 시간에 따라 자연적으로 중합되기 때문에, UV선을 조사함이 없이 형성되어, 제2 UV선 조사가 필수적인 단계가 되지 않는다. 필터(135) 대신에, 돌기 형성 영역에 대응하는 부분이 투명하며 그 나머지가 반투명인 필터가 사용되어, 돌기(124) 및 배향 제어층(118, 125)이 동시에 형성되게 된다.
상기 실시예에서, TFT 기판(110)과 대향 기판(120) 사이에서 반응성 모노머가 부가되는 액정이 봉입된 후, 돌기(124)는 상술한 바와 같이 UV선을 선택적으로 조사함에 의해 특정 영역에 형성되어, 포토레지스트를 이용하여 돌기를 형성하는 종래 기술에 비해 제조 단계가 단순화된다. 또한, 돌기(124) 근방의 액정 분자(130a)는 어떠한 전압도 인가되지 않을 때 기판면에 대하여 대략 수직한 방향으로 배향되어, 광 누출이 현저하게 감소될 수 있게 된다. 이로 인해, 콘트라스트 특징이 더욱 개선될 수 있다.
본 실시예에 따른 MVA형 액정 장치의 경우에, 배향 분할(멀티-도메인)은 액정(130)과 돌기(124) 사이의 유전 상수의 차이를 이용하여 구현된다. 달리 말하자면, 전압이 인가되지 않을 때, 돌기(124) 근방의 액정 분자는 기판면에 대하여 대략 수직하게 배향되나, 만약 전압이 화소 전극(117)과 공통 전극(123) 사이에 인가된다면, 돌기(124) 표면 근방의 전계는, 액정(130)과 돌기(124) 사이에 유전 상수가 다르기 때문에, 왜곡되고, 전계의 방향은 기판면에 대해 대각선 방향이 된다. 돌기(124)의 단면이 그 중심선에 대해 대략 대칭적이기 때문에, 액정 분자의 경사 방향은 액정 분자가 어느 돌기(130) 측에 존재하는지에 따라 다르게 되며, 배향 분할(멀티-도메인)이 구현된다. 그 결과, 본 실시예의 액정 표시 장치는 종래의 MVA형 액정 표시 장치와 유사한 양호한 뷰잉 각 특징을 제공할 수 있다.
제2 실시예
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제2 태양의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 모델도이다.
먼저, 제1 실시예와 같이, TFT 기판(110) 및 대향 기판(120)이 형성된다. 도 10a에 도시된 바와 같이, UV선은 고 에너지 밀도에서 TFT 기판(110) 및 대향 기판(120)(도 10a에는 단지 대향 기판만이 도시된다)의 돌기 형성 영역상에 조사된다. 본 실시예에서는, 중심 파장이 254㎚인 UV선이 5000 mJ/cm2에너지 밀도에서 돌기 형성 영역상에 조사된다고 가정한다. 이로 인해, UV선이 조사되는 영역에서 표면 에너지(표면 장력)는 다른 영역의 표면 에너지 보다 높게 된다.
그 후, 도 10b에 도시된 바와 같이, 패널(100)은 제1 실시예과 같이 그 사이에 스페이서를 갖는 TFT 기판(110) 및 대향 기판(120)을 배치하고, 기판들 사이에서 반응성 모노머가 부가되는 음의 유전 상수 이방성을 갖는 액정(130)을 봉입함에 의해, 형성된다. 패널(100)의 전면상에서, 중심 파장이 365nm인 UV선이 예컨대 500mJ/cm2에서 조사된다.
이로 인해, 도 10c에 도시된 바와 같이, 액정(130)에서 모노머는 TFT 기판(110) 및 대향 기판(120)의 표면에 놓이고, UV선에 의해 중합되며, 배향 제어층(118, 125)이 형성된다. 이 경우, 모노머의 증착(deposition)량은 표면 에너지가 다른 영역에 비해 높은 영역에서 높게되며, 그 결과 돌기(124)는 배향 제어층(118, 125)상에서 동시에 형성된다. 본 실시예에서는 또한 제1 실시예과 동일한 효과가 구현될 수 있다.
상기 예에서, UV선은 높은 에너지 밀도로 조사되어, 기판의 돌기 형성 영역의 표면 에너지가 다른 영역의 표면 에너지 보다 높게 되게 하나, 돌기 형성 영역의 표면 에너지는 다른 방법에 의해 변경될 수 있다. 예컨대, 돌기 형성 영역의 표면 에너지는 플라즈마를 이용하는 방법 또는 산(acid)과 같은 화학물질을 접촉시킴에 의해 다른 영역 보다 높게 될 수 있다.
제3 실시예
도 11a 및 11b는 본 발명의 제2 태양의 제3 실시예에 따른 액정 디스플레이의 제조 방법을 도시한 모델 단면도이다.
본 실시예에서, 수지 스페이서(136)는 도 11a에 도시된 바와 같이 돌기 형성 영역에 선택적으로 배치된다. 예컨대, 돌기 형성 영역의 패턴 형상에서 전극이 기판(TFT 기판(110) 또는 대향 기판(120)) 밑에 배치되고, 스페이서들이 이들 전극에 전압을 인가할 때 기판들상에 분산된다면, 스페이서(136)는 정전기에 의해 전극부에만 배치될 수 있다.
또한, 스페이서(136)는 잉크에 부가되어, 스페이서(136)가 이 잉크를 잉크젯 프린터의 헤드로부터 기판(TFT 기판(110) 또는 대향 기판(120))의 표면으로 분사함에 의해 특정부에 배치된다. 또한, 접착제가 기판상의 특정 패턴에 코딩되어, 스페이서(136)가 분산되게 하고, 접착제에 고정되지 않은 스페이서는 제거된다.
이런 식으로, 스페이서(136)는 돌기 형성 영역에 배치되고, 패널(100)은 제1 실시예과 같이 TFT 기판(110) 및 대향 기판(120) 사이에서 반응성 모노머가 부가되는 액정(130)을 봉입함에 의해 형성된다. 중심 파장이 365㎚인 UV선은 예컨대 500 mJ/cm2에너지 밀도에서 전체 패널상에 조사된다. 반응성 모노머가 수지 스페이서의 표면에 용이하게 부착되는 속성을 가지기 때문에, 도 11b에 도시된 바와 같이 모노머는 핵으로서 스페이서(136)로 중합되고, 돌기(137)가 형성된다. UV선을 조사함에 의해, 얇은 배향 제어층(118, 125)은 화소 전극(117) 및 공통 전극(123)의 표면에 형성된다. 본 실시예에서도 물론 제1 실시예과 동일한 효과가 구현된다.
제4 실시예
도 48, 48b 및 49는 본 발명의 제2 태양의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 예시한다.
본 실시예에서, TFT 기판 및 대향 기판(120)은 그 사이에 스페이서가 배치된다. 반응성 모노머가 첨가된 네거티브 유전 상수 이방성을 갖는 액정은 기판(110)과 (120) 사이에 채워진다. 그리고 도 9a 및 도 9b에 나타난 바와 같이, 돌기(140)는 기판들 중 어느 하나로부터 성장되어 다른 기판에 접촉된다. 예를 들면, 기판들 중 일방으로부터 성장되어 드롭핑 주입 방법에 의해 타방의 기판에 접촉하는 돌기를 갖는 대향 기판(110)과 TFT 기판사이에 액정(130)이 봉입될 때, 액정(130)은 돌기(140)의 내부에 봉입될 수 있다. 이로써, 봉입제를 도포하는 단계 및 봉입제를 경화시키는 단계는 생략될 수 있기 때문에, 제조 단계가 간략하게 될 수 있다.
제5 실시예
도 21a 내지 도 21c는 본 발명의 제2 태양의 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한 도면들이다. 도 21a 내지 도 21c에서, 설명의 간략화를 위해 TFT 기판 및 대향 기판의 주요 부분들만이 도시되었음에 유의하여야 한다. TFT 기판과 대향 기판의 실제 구조는 기본적으로 제1 실시예에서 설명된 것과 동일하다.
우선, TFT 기판(110)과 대향 기판(120)은 제1 실시예에서와 동일한 방식으로 도 21a에 나타난 바와 같이 형성된다. 이 실시예에서, 배향 제어층은 또한 액정에 첨가된 모노머에 의해 형성되기 때문에, 전극들(화소 전극(117) 또는 공통 전극(123))은 TFT 기판(110) 및 대향 기판(120)의 표면에 노출된다. 게다가, 본실시예에서, 도메인 조절용 돌기들(또는 돌기들)(211, 221)은 도 21a에 나타난 바와 같이, 각기 TFT 기판(110)과 대향 기판(120)에 형성된다. 이들 돌기들(211, 221)은 예를 들면, 포토레지스트를 이용하여 선택적인 노광 및 현상 처리를 수행하여 형성될 수 있다.
다음으로, TFT 기판(110)과 대향 기판(120)은 이들 사이의 스페이서가 서로 대향하도록 배치되고, 반응성 모노머(UV-경화 수지) 및 중합 이니시에이터(polymerization initiator)가 첨가된 네거티브 유전 상수 이방성을 갖는 액정(130)이 기판들 사이의 공간에 유입되어 패널(200)을 형성한다. 액정을 유입시키기 위한 방법으로서, 도롭핑 주입 방법 및 진공 주입 방법이 있다. 이들 중 어느 한 방법이 사용될 수 있다.
액정(130)내에는, 적어도 2가지 타입 수지, 즉, 기판에 대해 높은 습윤성을 갖는 수지(즉, 특성을 제어하는 낮은 수직 배향을 가짐)와 기판에 대해 낮은 습윤성을 갖는 수지(즉, 특성을 제어하는 높은 수직 배향을 가짐)가 첨가된다. 도 22는 기판에 대해 높은 습윤성을 갖는 수지와 기판에 대해 낮은 습윤성을 갖는 수지의 화학식을 나타낸다. 도 22에서, 수지(1)는 기판에 대해 낮은 습윤성을 가지고 화학식의 A 부분에서 수직 배향을 나타내는 그룹을 갖는다. 수지(2)는 기판에 대해 높은 습윤성을 가지고 화학식의 B 부분에서 수직 배향을 나타내지 않는 그룹을 갖는다. 이들 수지들은 아크릴 산염 및 메타아크릴레이트와 같은 포토펑션얼 그룹(photofunctional groups)을 포함한다.
반응성 모노머가 첨가된 액정(130)이 패널(200)내에 유입된 후, 수은 램프를이용한 UV-선 조사는 전체 패널 상에 수행되었다. 이 경우, 유리 기판을 통해 액정에 광이 조사되기 때문에, 더 짧은 파장을 갖는 자외선은 유리 기판에 의해 차단된다. 따라서, 유리 기판을 관통하는 광에 반응할 수 있는 중합 이니시에이터를 사용할 필요가 있다. 구체적으로 말하자면, 300㎚ 이상의 흡수 길이를 갖는 중합 이니시에이터가 사용된다.
이 UV-조사에 의해, 액정(130)내의 모노머는 TFT 기판(110)과 대향 기판(120)의 표면에서 중합되어 TFT 기판(110)과 대향 기판(120)의 표면에 배향 제어층(212, 222)을 형성한다. 따라서, 주입후 거의 수평하게 또는 랜덤 방향으로 배향되는 액정 분자들은 도 21c에 나타난 바와 같이, 거의 수직하게 배향된다.
본 실시예에서, 돌기들(211, 221)은 상술한 TFT 기판(110)과 대향 기판(120)의 표면들 상에 형성된다. 또한, 반응성 모노머가 첨가된 액정(130)은 TFT 기판(110)과 대향 기판(120) 사이의 공간에 유입되고, 이어서 UV선 조사를 행하여 TFT 기판(110)과 대향 기판(120)의 표면들 상에 배향 제어층(212, 222)을 형성한다. 이것을 통해, 돌기(211, 221) 근방의 액정 분자들은 돌기들(211, 221)의 표면에 수직한 방향으로 배향되고, 다른 영역내에 있는 액정 분자들은 기판 표면들에 거의 수직한 방향으로 배향된다. 따라서, 전압을 인가하지 않을 시 광 누설(light leakage)은 거의 없다. 게다가, 전압이 인가될 때, 돌기(211 또는 221)의 측면들 중 하나에 대한 액정 분자들의 경사 방향은 돌기(211 또는 221)의 타측면에 관한 액정 분자들의 경사 방향과는 상이하고, 배향 분할(멀티-도메인)이 달성된다. 이로써, 양호한 콘트라스트 및 시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치가 취득된다.
액정 표시 장치는 상술한 절차에 따라 준비되었고, 표시 특성이 결정되었다. 그 결과, 콘트라스트 비는 300:1 이상이었고, 응답 속도(블랙→화이트→블랙)는 30㎳이었으며, 투과율은 5％이었다. 시야각은 수직 및 측면(수평) 방향 양측에서 종래의 MVA형 액정 표시 장치와 동일한 성능 또는 더 나은 성능인, 170도 이상이었으며, 배향 제어 막은 프린팅에 의해 형성되었다.
상술한 실시예에서, 조절 도메인용으로 돌기들(돌기들)을 이용하는 것에 대해 설명되었다. 그러나, 도메인 조절은 돌기 대신에 오목부를 설치함으로써 가능할 수 있음에 유의하여야 한다.
게다가, 상술한 실시예에서, 본 발명을 더욱 간결하게 하기 위하여 폴리이미드 및 폴리아믹 산(polyamic acid)이 전혀 사용되지 않은 경우에 관하여 설명되었다. 그러나, UV-경화 수지에 폴리이미드 및 폴리아믹 산을 혼합하거나 UV-경화 수지의 부분으로서 폴리이미드 및 폴리아믹 산을 사용할 수 있다.
제6 실시예
도 23a 내지 도 23c는 본 발명의 제2 태양의 제6 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한 도면들이다. 우선, TFT 기판(110)과 대향 기판(120)은 제1 실시예에서와 같은 방식으로 도 23a에서 나타난 바와 같이 형성된다(TFT 기판(110)만이 도 23a에 나타나 있음). 본 실시예에서, 배향 제어층이 액정에 첨가된 UV-경화 수지에 의해 형성되기 때문에, 전극(화소 전극(117) 또는 공통 전극(123))은 TFT 기판(110)과 대향 기판(120)의 표면들 상에 노출된다. 이들 전극은 SiN 또는 다른 절연막들로 피복될 수도 있다. 게다가, 제5 실시예와는 달리, 돌기들은 본 실시에에서 형성되지 않는다.
이후, 도 23b에 나타난 바와 같이 TFT 기판(110)과 대향 기판(120)의 표면들 상에 러빙(rubbing) 처리가 수행된다. 러빙은 예를 들면, 클로쓰 롤러(cloth roller)(204)를 이용하여, 일측 방향을 따라 TFT 기판(110)과 대향 기판(120)의 표면들을 러빙(rubbing)함으로써 달성된다.
다음으로, TFT 기판(110)과 대향 기판(120)은 도 23c에 나타난 바와 같이, 그 사이에 스페이서를 가지고 서로 대향하도록 배치되며, 광반응성 모노머(UV-경화 수지)가 첨가된 액정(130)은 기판들 사이의 공간에 유입된다. 이후, UV-조사를 행하여 TFT 기판(110) 및 대향 기판(120)의 표면들 상에 배향 제어층들(212, 222)을 형성한다.
도 24a 내지 도 24c는 본 실시예에 의해 준비된 액정 표시 장치의 배향 상태를 보여주기 위한 조사 결과를 나타낸다. 도 24a는 전압이 인가되지 않았을 때의 상태를 나타내고, 도 24b는 2V의 전압이 인가되었을 때의 상태를 나타낸다. 이들 도면에 나타난 바와 같이, 전압이 변함에 따라 투과율이 변화하였고, 이에 따라 액정 분자들의 배향 방향이 러빙 방향에 의해 조절됨이 확인되었다. 러빙의 강도가 지나치게 강한 경우에 아마도 생성되었던 줄무늬가 도 24b에서 관측되었다는 것에 유의하여야 한다. 이러한 종류의 디스플레이 이상은 적당한 러빙 조건을 설정함으로써 회피되는 것으로서 고려될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 러빙처리된 표면들이 액정과 직접적으로 접촉하지 않기 때문에, 러빙에 의해 생성된 미소한 입자들(러빙 먼지)은 액정(130)내로 유입되지않고 액정을 오염시킨다. 따라서, 액정 표시 장치의 신뢰도가 향상될 수 있다.
프린팅에 의해 배향 제어막이 형성되는 종래의 방법에 따르면, 배향 제어막에 대한 베이스층(base layer)이 러빙 처리된다고 할지라도, 러빙시 형성된 미소한 울퉁불퉁함은 프린팅동안 매립되고, 이에 따라 러빙 방향으로 액정 분자들을 배향할 수 없다. 그러나, 배향 액정층이 본 실시예에서와 같이 액정(130)에 첨가된 수지를 중합함으로써 형성되는 경우, 만일 러빙 처리가 베이스층 상에서 수행된다면, 러빙 방향으로 액정 분자들을 배향할 수 있다.
제7 실시예
도 25, 도 26a 및 도 26c는 본 발명의 제2 태양의 제7 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한 도면이다.
우선, TFT 기판 및 대향 기판은 제1 실시예에서와 같은 방식으로 형성되고, SiN과 같은 절연 재료로 이루어진 3㎛ 두께 절연층이 TFT 기판 및 대향 기판 중 적어도 한 기판(본 실시예에서는 TFT 기판) 상에 형성된다. 다음으로, 절연막을 포토리소그라피에 의해 패터닝하여 도 25에서 블랙으로 표시한 미세한 스트라이프 패턴(요철 패턴)을 형성한다. 다음으로, TFT 기판(110)과 대향 기판은 이들 사이에 스페이서를 가지고 서로 대향하도록 배열되며, 이 기판들 사이의 공간에 광반응성 모노머(UV-경화 수지)가 첨가된 네거티브 유전 상수 이방성을 갖는 액정이 유입된다. 다음으로, UV 조사가 제1 실시예에서와 같은 방식으로 수행되어 TFT 기판과 대향 기판의 표면 상의 모노머를 중합하여서 배향 제어층을 형성한다. 본 실시예에서, 액정 분자들의 경사 방향은 전압 인가 시 TFT 기판상에 설정되는 미세한 불균일성에 의해 제어될 수 있다.
도 26a는 본 실시예에 따라 준비된 액정 표시 장치의 전압 인가 시 전송된 광의 상태를 나타낸다. 이에 비해, 도 26b는 상술한 실시예에서와 같은 요철 패턴을 형성하고 프린팅에 의해 배향 제어막을 형성함으로써 준비된 액정 표시 장치의 전압 인가 시 전송된 광의 상태를 나타낸다. 도 26a로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 관련하여, 액정 배향은 요철 패턴에 의해 제어되는 반면, 도 26b로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예에 따른 액정 표시 장치에 관련하여, 미소한 불균일 부분들은 요철 패턴들의 두께가 0.03㎛ 이하인 경우 배향 제어막으로 매립되고, 이에 따라 전압 인가 시 액정 분자들의 배향 방향을 조절할 수 없으며, 광이 전송되지 않는 영역들을 랜덤하게 생성한다.
도 27a, 도 27b 및 도 28에 나타난 것으로 요철 패턴들을 변경하여, 양호한 디스플레이 특성이 취득되었음에 유의하여야 한다. 도 25 및 도 27a의 패턴들을 이용하여, 180도 만큼 배향 방향이 변화된 도메인들이 형성되고, 도 27b의 패턴들을 이용함으로써, 90도 만큼 배향 방향이 변화된 도메인들이 형성된다. 이들 2가지 경우에, 일정한 배향 제어는 항상 가능하였다. 또한, 패턴들의 팁들이 뾰족해지는 경우(도 25 및 도 27b)는 물론 패턴들의 팁들이 뾰족해지지 않는 경우에도(도 27a 및 도 28), 프리틸팅의 제공이 가능하였다.
제8 실시예
본 발명의 제2 태양에 따른 제8 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서, 하나의 화소 영역은 복수의 미세 영역들로 분할되고, 배향 제어층은 각 미세 영역에 대한 인터페이스에서 표면 에너지를 변경함으로써 형성된다.
따라서, TFT 기판 및 대향 기판은 제1 실시예에서와 같은 방식으로 형성된다. 다음으로, TFT 기판 및 대향 기판 중 적어도 한 기판(본 실시예에서는 TFT 기판) 상에 포토레지스트를 피복하고나서 120℃에서 베이킹함으로써 레지스트막을 형성한다.
다음에, 도 29에 흑색으로 도시된 마스크를 이용하여 레지스트막 상에 자외광(UV 광)을 조사한다. 이에 의해, 자외선이 조사된 영역의 표면 에너지가 다른 영역들보다 더 높게 된다.
도 30a는, 포토레지스트막 상에 UV 조사가 행해졌을 때, UV 조사 에너지 밀도와 표면 에너지 간의 관계를 표시하는 그래프로서, 세로 좌표는 UV 조사 에너지 밀도를 나타내고, 가로 좌표는 표면 에너지를 나타낸다. 도 30a가 나타내는 바와 같이, 포토레지스트막에 자외선을 조사함으로써 표면 에너지가 향상될 수 있다. 도 30b는 수직 배향 제어막의 표면에 자외선을 조사했을 때의 UV 조사 에너지 밀도와 표면 에너지 간의 관계를 도시한다.
이런 방식으로 레지스트막에 UV 조사를 행한 후에, TFT 기판과 대향 기판이 그 사이의 스페이서를 두고 서로 본딩되며, 감광성 모노머가 첨가된 네거티브 유전율 이방성을 갖는 액정이 도입되어 패널을 형성한다. 그런 다음, 패널의 전면에 UV 조사를 행하여, TFT 기판과 대향 기판의 표면에 모노머를 중합함으로써 배향 제어층을 형성한다. 이러한 프로세스에서는, 수직 배향의 정도가 표면 에너지가 높은 영역보다는 표면 에너지가 낮은 영역에서 더 약하다. 즉, 전압 인가 시에, 액정 분자가 UV 조사시에 사용되는 마스크의 패턴을 따라 수평 방향을 향해 경사된다.
도 31은 화소가 조명되는 때의 본 실시예에 따라 준비된 액정 표시 장치의 상태를 도시한다. 도 31에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 제7 실시예와 유사한 표시 특징을 나타낼 수도 있다.
전술한 설명은, 레지스트에 자외선을 조사함으로써 표면 에너지가 수정되는 경우에 대한 것이다. 그러나, 다른 방법에 의해서도 표면 에너지가 수정될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 예를 들면, ITO의 존재/부재에 의해 미세한 영역의 표면 에너지를 변경할 수가 있다.
제9 실시예
본 발명의 제2 태양에 따른 제9 실시예에 대하여 설명한다. 이전에 설명한 바와 같이, 종래의 MVA형 액정 표시 장치에서는, 돌기부 및 슬릿 위의 영역들이 배향 분할의 경계를 만든다는 이유로 다크 라인이 나타나게 되고, 그 결과 백색 표시시에에 투과율이 낮아진다. 그렇지만, 투과율은, 돌기부나 슬릿 간의 공간이 충분히 넓히면 투과율이 상승될 수 있어, 이러한 행위에 의해 전극들 간의 전압 인가 시작에서 액정 분자의 배향이 안정되는 시간까지의 시간 주기가 돌기부나 슬릿에서 거리가 있는 영역에 대해서는 더 길어질 것이고, 그에 따라 응답 속도가 느려지게 될 것이다.
도 32는 화소가 조명되었을 때 폴리머 네트워크를 갖지 않는 액정 표시 장치의 천이 응답 특징을 도시하는 도면의 집합이다. 액정 표시 장치는 도 33에 도시된 형상을 갖는 슬릿을 갖는 화소 전극(317)을 갖는다.
이 액정 표시 장치는 도 34에 도시된 바와 같이 결국 우수한 조명 상태를 도시하였다. 그러나, 장치가 도 32에 도시된 바와 같은 정적인 상태로 되는데까지 긴 시간이 걸렸다. 화소 전극의 슬릿의 에지 부근의 액정 분자가 거의 전압 인가 시에 슬릿에 의해 결정된 방향을 따라 배향되는 동안, 슬릿의 에지로부터 떨어진 액정 분자가 안정적인 방식으로 배향되는데 시간이 걸린다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, TFT 기판과 대향 기판 간의 공간에 모노머 및 올리고머 등의 중합 가능한 성분(중합 성분)를 첨가한 액정을 도입하고, 액정 분자의 배향 방향을 안정화한 후에 자외선을 조사하고, 전극들 간에 전압을 인가하여 중합 가능한 성분을 중합함으로써 폴리머 네트워크를 형성하여 얻어지는 액정 표시 장치가 제안된다. 이러한 타입의 액정 표시 장치를 폴리머-안정화 타입의 액정 표시 장치라고 부른다. 폴리머 안정화 타입의 액정 표시 장치에서는, 전극들 간의 액정 분자가 전압 인가와 동시에 폴리머 네트워크에 의해 결정된 방향으로 경사되어, 응답 특성을 향상시킨다.
그러나, 폴리머 안정화 타입 액정 표시 장치에서는, TFT 기판 또는 대향 기판 상에 형성된 전극과 외부 구동 회로를 접속한 후에, 화소 전극과 공통 전극 간에 전압을 인가하면서 자외선에 의한 조사가 행해지기 때문에, 제조 단계가 복잡하고, 따라서 대량 생산에는 적당하지가 않다. 또한, TFT 구동 중에 조사를 행하는 경우, 자외선에 의해 그 특성이 변화하여, 그 결과 화소 전극에 정상적인 전압이 인가되지 않을 수 있다. 중합 가능한 성분이 이 상태에서 중합되면, 폴리머 네트워크에 의해 배향 조절 전력이 화소마다 다르게 되어, 액정 셀의 T-V (전송 전압) 특성의 변동이 야기되고, 표시 변동 등의 표시 결함으로 이어진다.
따라서, 본 실시예에서는, 전극들 간에 전압이 인가되지 않았을 때 액정에 첨가된 중합 가능한 성분을 중합함으로써 폴리머 네트워크가 형성된다. 따라서, 액정 분자를 수직으로 배향하기 위한 조절 전력이 강화된다.
돌기부 또는 슬릿 부근의 액정 분자는 전압 인가와 거의 동시에 돌기부 또는 슬릿에 의해 결정된 방향으로 배향된다. 이러한 액정 분자의 배향은 그들을 둘러싸고 있는 액정 분자에 영향을 주고, 액정 분자를 둘러싸고 있는 배향 방향을 결정한다. 이러한 방식으로, 배향 방향이 전달되어, 돌기부 또는 슬릿으로부터 거리를 두고 액정 분자의 배향 방향을 결정한다.
폴리머 네트워크를 갖지 않는 MVA형 액정 표시 장치에서는, 돌기부 또는 슬릿으로부터 떨어져 있는 액정 분자가 전압 인가 시에 거의 동시에 랜덤하게 배향되고, 돌기부 또는 슬릿 부근의 액정 분자의 배향 방향이 전달되는 경우, 배향 방향을 방향으로 바꾼다. 한 번 배향되었던 액정 분자의 배향 방향을 바꾸기 위해서는 시간이 다소 걸려, 폴리머 네트워크가 없는 액정 표시 장치의 응답 속도를 열화시킨다.
본 실시예에서는, 액정 분자의 수직 배향 조절 전력이 향상된다. 이에 의해, 액정 분자는, 돌기부 또는 슬릿 부근의 액정 분자의 배향 방향이 전달될 때까지 수직으로 배향되고, 이들은 배향 방향이 전파된 후에 특정 방향으로 배향된다. 따라서, 폴리머 네트워크가 없는 액정 표시 장치에 비해 응답 시간이 단축된다.
도 35a 및 도 35b는 본 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 단계별로 도시하는 모델도이다.
먼저, 도 35a에 도시된 바와 같이, 화소 전극(311), TFT 등을 갖는 TFT 기판(310)과 공통 전극(321)을 갖는 대향 기판(320)이 제1 실시예에 대한 것과 동일한 방식으로 형성된다. 그러나, 돌기부(312, 322) 및 수직 배향 제어막(313, 323)이 TFT 기판(310)과 대향 기판(320)의 액정측 표면에 형성된다. 예를 들면, 돌기부(312, 322)는 포토레지스트를 이용하고, 선택적인 노광 처리 및 현상 처리를 행함으로써 형성되고, 수직 배향 제어막(313, 323)이 폴리이미드를 첨가함으로써 형성된다.
다음으로, 도 35b에 도시된 바와 같이, TFT 기판(310)과 대향 기판(320)이 스페이서를 두고 대향 배치되며, 중합 가능한 성분이 첨가된 네거티브 유전율 이방성을 갖는 액정(330)이 2개의 기판의 사이에 도입되어 패널(300)을 형성한다. 이 경우, 중합 가능 화합물에 첨가되는 조성, 혼합율 및 양이 원하는 T-V 특성 및 이후에 설명하는 임계값에 따라 정해진다.
다음으로, 전극 간에 전압이 인가되지 않았을 때 패널(300) 상으로 UV 조사를 행하고, 중합 화합물을 중합하여 폴리머 네트워크를 형성한다. 이에 의해, 액정 분자가 전압을 인가하지 않았을 때 배향 제어막(313, 323)의 표면에 수직 배향되게 된다. 이런 방식으로, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치가 완성된다.
도 36은 중합 가능한 성분의 용량에 2관능 모노머가 0.5, 1 및 3중량%로 첨가된 액정 표시 장치의 T-V 특성을 도시하는 그래프이다. 또한, 도 37은 중합 가능한 성분의 용량에 단관능 모노머가 1 및 2중량% 첨가된 액정 표시 장치를 도시하는 그래프이다. 도 36 및 도 37에서, 종래의 MVA형 액정 표시 장치의 T-V 특성(그래프에 "Ref.로 표시됨) 또한 비교를 위해 도시된다.
도 36 및 37은, 중합 가능한 성분의 용량에 다관능 모노머가 액정층(330)에 대량 첨가되었을 때, 배향 제어막(313, 323)에 2 또는 3차원의 폴리머 네트워크가 형성되어, 액정 분자에 대한 제한이 향상되고, 임계 전압이 크게 변하는 것을 도시한다. 한편, 중합 가능한 성분의 용량에 단관능 모노머가 대량 첨가되는 경우에도, 폴리머 네트워크가 단지 1차원적으로 형성되어, 액정 분자에 대한 제한이 약하고, 임계 전압이 변하기가 어려워지며, T-V 특성이 변한다. 따라서, 중합 가능한 성분의 조성을 제어함으로써 첨가되는 양 및 중합 조건(UV 조사량, 등)을 제어함으로써, 앵코 에너지 또는 수직 배향 능력이 크게 변화하고, 그 결과 T-V 특성 및 액정 표시 장치의 임계값을 제어하는 것이 가능하게 된다.
전술한 실시예에서는, 자외선에 의해 중합 가능한 모노머가 사용되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 자외선에 의해 중합 가능한 올리고머 또는 모노머 또는 열에 의해 중합 가능한 올리고머가 사용될 수 있다. 또한, 각 R 화소, G 화소 및 B 화소의 각 그룹에 대한 UV 조사 에너지를 변화시킴으로써, 화소의 각 그룹에 따른 T-V 특성 임계값을 최적화하는게 가능해 진다. 또한, 1 화소 내의 서로 다른 중합 정도(앵커링 에너지)를 갖는 복수의 영역을 형성함으로써 T-V 특성 및 임계값을 최적화할 수 있다.
도 38은 실제로 생산된 본 실시예의 액정 표시 장치(본 발명의 예)의 조사되지 않은 상태에서 조사된 상태로의 천이 응답 특성을 도시하는 도면의 집합이다. 또한, 도 39는 화소가 조사되었을 때, 폴리머 네트워크를 갖지 않는 MVA형 액정 표시 장치(비교예)의 조사되지 않은 상태에서 조사된 상태로의 천이 응답 특성을 도시하는 도면의 집합이다. 도 40은 전극들 간에 전압이 인가된 동안, 자외선을 조서함에 폴리머 네트워크가 형성된 MVA형 액정 표시 장치(종래의 장치예)의 미조사 상태에서 조사 상태로의 천이 응답 특성을 도시하는 도면의 집합이다.
도 38 내지 도 40에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 미조사 상태에서 조사 상태로의 응답 속도는 종래의 장치예의 MVA형 액정 표시 장치보다도 작으나 폴리머 네트워크가 없는 비교예의 액정 표시 장치에 비해 충분히 향상된다.
이런 방식으로, 미조사 상태에서 조사 상태로의 응답 특성만을 고려하면, 종래 장치예의 MVA형 액정 표시 장치가 최상이다. 그러나, 종래의 장치예의 MVA형 액정 표시 장치의 경우에, 자외선에 의한 조사 중에 전극들 간에 전압을 인가할 필요가 있다. 이는 대량 생산을 열화시키는 결함으로 이어진다. 또한, TFT 구동을 갖는 UV 조사에 의해 폴리머 네트워크 형성에 의해 야기되는 T-V 특성 변동의 또 다른 결함이 있다.
한편, 본 실시예에서는, 망상 폴리머가 전극간에 전압 인가 없이 UV 조사에 의해 형성되므로, 우수한 대량-생산이 실현되고, T-V 특성내에의 변동이 방지될 수 있다. 또한, 종래의 MVA형 액정 표시 장치보다 작을지라도, 비점등 상태로부터 점등 상태로로의 응답 특성이 양호하다.
종래의 장치예의 MVA형 액정 표시 장치의 비점등 상태로부터 점등 상태로의 응답 속도가 큰 이유는, 액정 분자가 망상 폴리머에 의해 전압 인가 없이 특정 방향으로 경사지게 되기 때문이다. 그러나, 점등 상태로부터 비점등 상태로의 응답 속도는 이러한 망상 폴리머로 인해 더 작아지고, 전면 콘트라스트비는 열화될 수 있다. 이에 반해, 본 실시에의 액정 표시 장치에서는, 망상 폴리머에 의해 액정 분자를 수직으로 배향하기 위한 앵커링(anchoring) 에너지는 증가된다. 이에 따라 점등 상태로부터 비점등 상태로의 응답 속도가 커지는 효과가 나타나고, 전면 콘트라스트비는 더욱 개선된다.
다음에, 본 발명의 제3 태양에 대한 설명이 첨부 도면을 참조하여 기술된다.
도 41a 및 41b는 본 태양의 제1 예의 액정 표시 장치를 제조하는 단계를 도시한다. 도 41a는 마스크로 비스듬한 광 조사를 하는 단계를 도시하고, 도 41b는 마스크 없이 비스듬한 광 조사를 하는 단계를 도시한다.
도 41a 및 41b에 도시된 바와 같이, 제1 예의 액정 표시 장치에서는, 미세 (ITO) 전극(82)이 제1 기판(81)상에 설치되고, 1-평면 (ITO) 기판(82)이 제2 기판(83)상에 설치된다. 수직 배향 처리된 수직 정열 제어 막(85)이 제1 기판(81)의 미세 전극(82)의 측면에 부착되고, 프리틸팅(pretilting) 각이 가능한 작게 되도록 수평 배향 처리된 수평 배향 제어 막(86)이 제2 기판(83)의 1-평면 전극(84)의 측면에 부착된다.
다음에, 이러한 2개의 전극(81 및 83)은 서로 마주보며 그들의 배향 제어 막으로 세팅되고, 그 사이는 빈 공간으로 실링되어, 블랭크 패널을 형성한다.
반응성 모노머(monomer)(액정 조성물)(87)를 포함하는 액정이 도입된다. 이 액정은 통상 블랙 모드 상태에 있다. 다음 예에서 이용되는 액정은 통상 블랙 모드에 있다는 것을 유의해야 한다.
다음에, 광에 의한 조사가 비스듬하게 수행되고, 이것은 제1 기판(81) 또는 제2 기판(82)의 표면의 법선 방향으로 기울어진 방향이다. 광으로서, 예컨대, 자외선이 조사된다. 액정 분자(88)는 1-평면 전극(84)의 액정(87) 측면상에서 광 조사 방향으로 프리틸팅되고, 미세 전극(82)과 1-평면 전극(84)간에 전압이 인가될 때, 미세 전극(82)의 슬릿 스트라이프의 세로방향으로 스위칭이 발생한다. 다음에, 이와 같은 점에 대해 설명한다.
도 42a, 42b, 및 42c는 본 발명의 일 태양에 따른 액정 디스플레이 패널의 전극 구성 및 제1 예의 액정 분자의 동작을 도시한다. 도 42a는 1-평면 전극을 도시하고, 도 42b는 미세 슬릿 전극을 도시하며, 도 42c는 전극간에 전압 인가 상태에서 액정 분자의 동작을 도시한다.
도 42a에 도시된 바와 같이, 1-평면 전극(84)은 제2 기판(83) 전체에 걸쳐 균일하게 형성된 ITO 전극이다. 도 42b에 도시된 바와 같이, 미세 전극(82)은 미세 슬릿을 갖도록 처리된 ITO 전극이다. 미세 전극(82)과 1-평면 전극(84)간에 생성된 미세 및 정규 전기장 왜곡으로 인해, 액정 분자(88)의 방향은 도 42c에 도시된 바와 같이 미세 전극(82)의 슬릿 스트라이프의 세로 방향(도 42c의 화살표 방향으로 기울어진)을 따른 방향으로 스위칭된다. 이러한 방식의 동작을 하는 액정 디스플레이 패널은 새로운 것이며, 이러한 패널이 적용될 때, 고 성능의 액정 표시장치가 제조될 수 있다.
전술한 구성에서, 제1 예의 액정 디스플레이 패널은 미세 슬릿을 갖도록 처리된 미세 전극(82)을 이용하여, 액정 분자(88)의 방향을 미세 전극(82)의 슬릿 스트라이프의 세로 방향을 따른 방향으로 스위칭한다.
또한, 본 발명의 제1 예는 다른 실시예로서 구현될 수 있으며, 이러한 실시예에서는, 그 위에 형성된 미세 슬릿을 갖는 ITO 전극의 미세 전극(112) 대신에, 그 위에 도 42b에 도시된 바와 같은 패턴의 형상으로 미세 절연 돌기를 갖는 1-평면 전극상에 수직 배향 처리를 수행하여 제1 기판이 형성된다.
도 43은 본 발명의 일 태양의 제1 예의 액정 디스플레이 패널을 제조하는 단계를 도시하는 순서도이다. 액정 디스플레이 패널의 구조는 광(예컨대, 자외선) 조사를 두번 수행(제1 조사에서는 마스크를 이용하고, 제2 조사에서는 마스크를 이용하지 않음)하여 실현될 수 있다. 광으로서 자외선이 주로 사용되지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 단계(S1)에서, 배향 제어 막(85)이 제1 기판(81)상에 형성되고, 그 위에 미세 전극(82)이 형성되며, 수평 배향 제어 막(86)이 1-평면 전극(84)을 갖는 제2 기판(83)상에 형성된다.
단계(S2)에서, 단계(S1)에서 준비된 기판이 서로 마주 보며 위치하게 되고, 그 사이에 공간이 실링되어 블랭크 패널을 형성한다.
단계(S3)에서, 중합 가능한 모노머가 액정과 혼합된 액정 조성물이 블랭크 패널의 공간으로 도입되고, 실링이 수행된다.
단계(S4)에서, 도 41a에 도시된 바와 같이, 마스크를 이용한 광 조사가, 실링된 중합 가능 모노머를 포함하는 액정 조성물을 갖는 액정 디스플레이 패널의 표면의 법선 방향으로 기울어진 방향으로 수행된다.
단계(S5)에서, 도 41b에 도시된 바와 같이, 마스크를 이용하지 않은 광 조사가, 실링된 중합 가능 모노머를 포함하는 액정 조성물을 갖는 액정 디스플레이 패널의 표면의 법선 방향으로 기울어진 방향으로 수행된다.
다음에, "액정 디스플레이 패널의 표면의 법선 방향으로 기울어진 방향으로 광 조사"는 간단히 "기울어진 방향으로 공 조사"로서 참조된다. 기울어진 방향으로의 광 조사가 이러한 방식으로 수행될 때, 액정 분자의 배향은 기울어진 방향으로 조절된다.
여기서, 네거티브 타입(△ε= -3.6) 액정이 액정으로서 이용되고, 2관능의 아크릴레이트(acrylate)가 반응성 모노머로 이용된다. 유사할 결과를 보여주는 실험 결과가 메타크릴레이트(methacrylate) 시스템에서도 얻어진다. 0.5% 레벨에서의 값이 충분한 배향 특성을 얻기 위해 액정내의 모노머의 레이트를 위해 필요하기 때문에, 가용성의 관점에서 액정 물질과 유사한 화학 구조를 갖는 모노머를 이용하는 것이 바람직하다.
실험예에서, 0.3-0.5%의 모노머가 액정과 혼합될 때도 유사한 양호한 결과가 얻어졌다. 0-40도 범위의 광 조사각이 가장 효율적인 프리틸팅 각을 제공하기 위해 이용된다. 화소의 절반에 대응하는 마스크가 액정 층 절반의 배향을 조절하기 위해 제1 광 조사(단계 S4)에서 이용되었고, 그 다음에, 제2 광 조사(S5)에서, 제1광 조사 방향과 반대 방향인 광 조사가 패널 전체에 걸쳐 수행된다. 이 경우에, 배향 제어를 위한 제1 광 조사가 수행되었던 영역은 제2(전체에 걸친) 광 조사에 의해서는 영향을 받지 않는다. 그 이유는 대응하는 절반부내의 반응성 모노머(아크릴레이트)의 양이 작고, 따라서 그 효과가 약해지기 때문이라고 생각된다.
도 43에 도시된 바와 같은 처리 단계를 지나는 이러한 방식에서, 각각의 화소에 전압이 인가될 때 상이한 배향 조절 방향을 나타내는 2개의 도메인을 갖는 액정 디스플레이 패널을 구현하는 것이 가능하다.
전술한 배향 조절 기술을 발전시켜, 전압 인가 시에 4개의 도메인(마이크로구조로 2개의 영역으로 분해되고, 그 다음에 각각의 마이크로구조에 대해 자외선 조사를 하여 2개의 영역으로 분해되어 이에 따라 4개의 영역이 됨)을 갖는 4-분할 배향 구조(제 2예)를 갖는 액정 디스플레이 패널이 구현될 수 있다. 제2 예에 대한 설명이 다음에 기술된다.
도 44a 내지 44c는 본 예에 따른 전극 구조 및 액정 디스플레이 패널내의 액정 분자의 동작을 도시한다. 도 44a는 1-평면 전극을 도시하고, 도 44b는 미세 슬릿을 갖는 전극을 도시하고, 도44c는 전압이 인가되었을 때 액정 분자의 동작을 도시한다. 도 44b의 미세 슬릿을 갖는 전극 및 도 44c에 도시된 액정 분자의 배향 조절 방향은 도 42a 내지 42c에 도시된 제1 예와 상이하다. 다른 특징들은 제1 예와 동일하다.
즉, 제2 예에 따른 액정 디스플레이 패널에서, 도 44b에 도시된 미세 전극의 슬릿의 스트라이프의 세로(4) 방향으로의 액정 분자 방향의 스위칭이 도 44b에 도시된 전극 구조를 설치하여 전압 인가 시에 발생한다.
도 45는 제2 예에 따른 액정 디스플레이 패널의 제조 단계를 도시하며, 여기서 (Ⅰ)는 광으로 마스크를 통해 제1 경사진 방향으로부터의 제1 도메인을 제외한 패널 표면의 3/4를 조사하는 단계를 도시하고, (Ⅱ)는 광으로 마스크를 통해 제2 경사진 방향으로부터의 제2 도메인을 제외한 패널 표면의 3/4를 조사하는 단계를 도시하고, (Ⅲ)는 광으로 마스크를 통해 제3 경사진 방향으로부터의 제3 도메인을 제외한 패널 표면의 3/4를 조사하는 단계를 도시하고, (Ⅳ)는 광으로 마스크를 통해 제4 경사진 방향으로부터의 제4 도메인을 제외한 패널 표면의 3/4를 조사하는 단계를 도시한다.
도 45에 도시된 처리 단계 (Ⅰ), (Ⅱ), (Ⅲ), 및 (Ⅳ)를 지남으로써, 전압이 각각의 화소에 인가되었을 때 배향이 4개의 상이한 방향으로 제어되는 4개의 도메인을 갖는 액정 디스플레이 패널이 구현될 수 있다.
도 46a 내지 46c는 제3 예에 따른 액정 디스플레이 패널에서 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 도시한다. 도 46a는 1-평면 전극을 도시하고, 도 46b는 미세 슬릿을 갖는 전극을 도시하고, 도 46c는 전압이 인가되었을 때 액정 분자의 동작을 도시한다.
제3 예에 따른 액정 디스플레이 패널은, 포지티브 타입 액정 (△ε= 5.0)이 이용된다는 점에서 제1 예와는 다르지만, 다른 특징들은 동일하다. 제3 예의 경우에, 전압이 인가될 때 액정 분자는 상승하고, 2-도메인 구조가 제1 예의 경우와는 반대로 상승기간 동안 구현된다. 도 46a 내지 46c에 도시된 제3 예에 따른 구조는도 41a 및 41b에 도시된 제1 예에 따른 구조와 유사하다. 그러나, 엄격히 말해, 더 큰 셀 두께(△n*d)가 액정에 세팅되어야 한다.
도 47a 내지 47c는 제4예에 따른 액정 디스플레이 패널내의 액정 분자의 동작 및 전극 구조를 도시한다. 도 47a 1-평면 전극을 도시하고, 도 47b는 미세 슬릿을 갖는 전극을 도시하고, 도 47c는 전압이 인가되었을 때 액정 분자의 동작을 도시한다.
제4 예에 따른 액정 디스플레이 패널은, 포지티브 타입 액정 (△ε= 5.0)이 이용된다는 점에서 제2 예와는 다르지만, 다른 특징들은 동일하다. 제4 예의 경우에, 전압이 인가될 때 액정 분자는 상승하고, 4-도메인 구조가 제2 예의 경우와는 반대로 상승기간 동안 구현된다. 도 47a 내지 47c에 도시된 제4 예에 따른 구조는 도 44a 내지 44c에 도시된 제2 예에 따른 구조와 유사하다. 그러나, 엄격히 말해, 더 큰 셀 두께(△n*d)가 액정에 세팅되어야 한다.
전술한 바와 같이, 액정 디스플레이 패널의 각 화소에 대한 멀티-도메인 구조가 본 발명에 따라 형성된다.
본 발명에 따르면, 반응성 모노머 및 전압 인가 시에 액정에서의 주기적 방향 특성을 갖는 전계 분포에 의한 배향 조절을 이용하거나, 더 구체적으로, 프리틸팅 각을 부여하기 위해 경사진 방향으로부터 광(자외선)을 조사하고, 복수의 상이한 조절된 배향 방향을 갖는 화소 도메인네에 설치함으로써, 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 패널에 비해 명백하고 우수하며, 실현되지 않았었던 다양한 특성(시야 각, 콘트라스트, 계조 특성 및 생산성)을 갖는 액정 디스플레이 패널을 제조하기 위해 종래에는 제조하기 어려웠던 새로운 액정 배향 구조를 제조하는 것이 가능해지면, 이에 따라, 이러한 고 품질 패널을 갖는 액정 표시 장치가 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 우수한 계조 특성은, 전극간에 인가된 전압에 의해 야기되는 투과율 변동이 작은 것을 의미한다.
본 발명의 목적은 높은 투과율, 고속 응답, 광시야각 특성 등에서 우수한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 사항을 고려하여, 본 발명의 목적은, 도메인 조절용 돌기와 배향 제어층을 구비하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것으로서, 이에 의해, 종래 기술과 비교하여 제조 단계가 보다 단순화될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 명암 특성이 종래기술보다 우수한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 대량 생산 능력을 높이고, 화소에 따라 T-V 특성이 분산되지 않는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

Claims (37)

  1. 액정 표시 장치에 있어서,
    서로 대향하여 배치된 제1 및 제2 기판;
    상기 제1 및 제2 기판의 사이에 봉입된 액정;
    상기 제1 기판의 상기 액정측의 면상에 형성된 제1 전극;
    상기 제2 기판의 상기 액정측의 면상에 형성된 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극의 표면을 덮고 전압 무인가 시의 액정 분자의 배향 방향을 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하는 배향 제어층; 및
    상기 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나의 표면에 형성되어, 전압 인가 시의 액정 분자의 경사 방향을 결정하는 돌기를 구비하고,
    상기 배향 제어층과 상기 돌기는 모두 상기 액정에 첨가된 중합 가능한 성분을 중합하여 형성되고, 전압 무인가 시의 상기 돌기 근방의 액정 분자의 배향 방향은 상기 기판면에 대하여 대략 수직인 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판과 상기 제1 및 제2 전극은 모두 투명한 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌기들 중 적어도 일부는 상기 제1 및 제2 기판과 접촉하는 액정 표시 장치.
  4. 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    제1 및 제2 기판의 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계;
    상기 액정 중에 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계;
    상기 제1 및 제2 기판의 표면에 전압 무인가 시의 액정 분자의 배향 방향을 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하는 배향 제어층을 형성하는 단계; 및
    상기 액정측에 돌출한 돌기를 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중합 가능한 성분은 광에 의해 중합되는 액정 표시 장치 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판의 사이 공간에 상기 액정을 봉입한 후에, 돌기가 형성되는 영역에 다른 영역보다 높은 에너지 밀도로 광을 조사함으로써, 상기 돌기를 형성하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나의 돌기 형성 영역의 표면 에너지를 상기 다른 영역보다 높게 하는 처리를 행한 후에, 상기 제1 및 제2 기판의 사이에 상기 액정을 봉입하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판의 사이의 상기 돌기 형성 영역에 스페이서가 선택적으로 배치되고, 상기 스페이서를 핵(core)으로서 사용하여 상기 돌기를 형성하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 돌기들 중 적어도 일부는 상기 제1 및 제2 기판 중 하나의 기판으로부터 다른 하나의 기판에 접촉하게 되도록 성장되는 액정 표시 장치 제조 방법.
  10. 액정 표시 장치에 있어서,
    서로 대향하여 배치된 제1 및 제2 기판;
    상기 제1 및 제2 기판의 사이에 봉입된 액정;
    상기 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나에 배치되어, 전압 인가 시에 액정 분자의 경사 방향을 결정하는 경사 제어부; 및
    상기 제1 및 제2 기판의 상기 액정측의 면에 형성되어, 전압 무인가 시의 상기 액정 분자의 배향 방향을 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하는 배향 제어층을 구비하고,
    상기 배향 제어층은 상기 액정에 첨가된 중합 가능한 성분을 중합하여 형성되는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 경사 제어부는 상기 제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나에 설치된 돌기 또는 오목부(dent)인 액정 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 경사 제어부는 상기 배향 제어층의 베이스에 연마(rubbing) 처리를 실시한 부분인 액정 표시 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 경사 제어부는 상기 배향 제어층의 베이스의 표면 에너지를 변화시켜 형성되는 액정 표시 장치.
  14. 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    제1 및 제2 기판 중의 적어도 하나에 돌기 또는 오목부를 형성하는 단계;
    상기 돌기 또는 오목부가 형성되는 면을 내측으로 하여 상기 제1 및 제2 기판을 서로 대향하도록 배치하는 단계;
    상기 기판들 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계;
    상기 액정 중의 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 기판과 상기 돌기 또는 오목부의 표면에 전압 무인가 시의 상기 액정 분자의 배향 방향을 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하는 배향 제어층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  15. 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    제1 및 제2 기판 상에 연마 처리를 수행하는 단계;
    상기 연마 처리가 수행되는 면을 내측으로 하여 상기 제1 및 제2 기판을 서로 대향하도록 배치하는 단계;
    상기 기판들 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계;
    상기 액정 중의 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 기판의 표면에 전압 무인가 시의 액정 분자의 배향 방향을 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하는 배향 제어층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  16. 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    제1 및 제2 기판 중 적어도 하나의 표면의 표면 에너지를 부분적으로 변화시키는 단계;
    상기 제1 및 제2 기판의 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계;
    상기 액정 중의 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나의 표면에 전압 무인가 시의 액정 분자의 배향 방향을 상기 기판면에 대하여 대략 수직이 되도록 제어하는 배향 제어층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기판 표면의 표면 에너지를 부분적으로 변화시키는 경우에, 마스크를 매개로 상기 기판의 표면에 광을 선택적으로 조사하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  18. 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    표면 배향 제어막이 서로 대향하여 내부에 형성되는 한쌍의 기판을 배치하는 단계;
    중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 이들 기판의 사이에 봉입하는 단계;
    전압 무인가 시 UV선을 조사하여 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계; 및
    배향 제어막의 표면 근방에 폴리머 네트워크를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 기판 표면 상의 상기 액정 분자에 대한 앵커링 에너지(anchoringenergy)는 상기 중합 가능한 성분의 조성, 첨가량, 및 중합 조건을 제어하여 조절되는 액정 표시 장치 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 앵커링 에너지(anchoring energy)가 각각의 화소에서 제어되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상이한 앵커링 에너지를 갖는 복수의 영역이 한 화소 내에 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  21. 액정 표시 장치에 있어서,
    서로 대향하여 배치되는 제1 및 제2 기판,
    상기 제1 및 제2 기판의 사이에 봉입된 액정,
    상기 제1 기판의 상기 액정측의 면에 형성된 제1 전극,
    상기 제2 기판의 상기 액정측의 면에 형성된 제2 전극,
    상기 제1 및 제2 전극의 표면을 덮고, 상기 기판면에 대하여 대략 수직으로 전압이 인가되지 않을 때 상기 액정 분자의 배향 방향을 제어하는 배향 제어층, 및
    상기 제1 및 상기 제2 기판의 적어도 하나의 표면에 형성된 돌기
    를 포함하며,
    상기 배향 제어층 및 상기 돌기 모두 상기 액정에 첨가되는 중합 가능한 성분(polymerizable compound)을 중합시킴으로써 형성되고, 전압이 인가되지 않을 때 상기 돌기 근방의 상기 액정 분자의 배향 방향은 상기 기판면에 대하여 대략 수직인 액정 표시 장치.
  22. 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    제1 및 제2 기판의 사이에, 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계,
    상기 액정 중에 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계,
    상기 기판면에 대하여 대략 수직으로 전압이 인가되지 않을 때 상기 액정 분자의 배향 방향을 제어하기 위하여, 상기 제1 및 제2 기판의 표면에 배향 제어층을 형성하는 단계, 및
    상기 액정측으로 돌출되는 돌기를 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 액정 표시 장치에 있어서,
    서로 대향하여 배치되는 제1 및 제2 기판,
    상기 제1 및 제2 기판의 사이에 봉입된 액정,
    상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나에 배치되고, 전압이 인가될 때 상기 액정 분자의 틸트 방향을 결정하는 경사 제어부, 및
    상기 제1 및 제2 기판의 상기 액정측의 면에 형성되어, 상기 기판면에 대하여 대략 수직으로 전압이 인가되지 않을 때 상기 액정 분자의 배향 방향을 제어하는 배향 제어층
    을 포함하며,
    상기 배향 제어층은 상기 액정에 첨가되는 중합 가능한 성분을 중합시킴으로써 형성되는 액정 표시 장치.
  24. 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    그 표면에 배향 제어막이 형성되고, 내측의 상기 배향 제어막이 서로 대항하는 한쌍의 기판을 배치하는 단계,
    상기 기판들 사이에 중합 가능한 성분을 첨가한 액정을 봉입하는 단계,
    전압이 인가되지 않을 때 자외선을 조사하여 상기 중합 가능한 성분을 중합하는 단계, 및
    상기 배향 제어막의 표면 근방에 망상 폴리머를 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 기판 표면 상의 상기 액정 분자에 대한 앵커링 에너지가 상기 중합 가능한 성분의 조성, 첨가량 및 중합 조건을 제어함으로써 제어되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  25. 액정 표시 장치에 있어서,
    그 표면에 수직 배향 제어막을 갖는 제1 전극이 형성된 제1 기판, 및 그 표면에 수평 배향 제어막을 갖는 제2 기판이 상기 배향 제어층측에서 서로 대향하여 형성되고,
    상기 대향 기판이 그 사이에 스페이스로 봉입되고,
    관능 모노머(functional monomer)를 포함하는 액정이 상기 스페이스 내에 봉입되며,
    상기 제1 전극으로 이루어진 복수의 대략 직사각형 화소 전극이 상기 제1 기판 상에 배열되어, 상기 모노머를 중합하기 위하여 상기 액정 표시 장치 상에 법선 방향에서 기울어진 한 방향으로부터 광을 조사함으로써 상기 액정의 배향 제어를 수행하고,
    상기 제1 기판은, 상기 화소 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가될 때 상기 액정 중의 상기 액정 분자의 배향을 제어하기 위한 구조물(structure)을 갖는 액정 표시 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 구조물은 상기 화소 전극 내에 형성된 미세 ITO 패턴인 액정 표시 장치.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 구조물은 상기 화소 전극 상에 형성된 절연 패턴인 액정 표시 장치.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 관능 모노머는 2개 이상의 작용기를 갖는 액정 표시 장치.
  29. 제25항에 있어서,
    자외선이 상기 광 조사에 이용되는 액정 표시 장치.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 관능 폴리머는 아크릴레이트인 액정 표시 장치.
  31. 제25항에 있어서,
    상기 관능 모노머는 메틸아크릴레이트인 액정 표시 장치.
  32. 제25항에 있어서,
    상기 광 조사는, 상기 액정 표시 장치면 상의 법선 방향에서 기울어진 제1 방향으로부터 광을 상기 화소 전극면의 부분적인 영역 상에 조사하고, 상기 화소 전극의 각각에 대하여 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로부터 다시 광을 상기 전극면의 전체 영역 상에 조사함으로써 수행되는 액정 표시 장치.
  33. 제25항에 있어서,
    상기 액정은 네거티브 타입인 액정 표시 장치.
  34. 제25항에 있어서,
    상기 액정은 포지티브 타입인 액정 표시 장치.
  35. 제25항에 있어서,
    상기 액정은 정상적으로 블랙 모드이고, 상기 액정 분자의 배향은 전압을 인가함으로써 상기 광 조사의 방향으로 스위치하도록 제어되는 액정 표시 장치.
  36. 액정 표시 장치에 있어서,
    그 표면에 수직 배향 제어막을 갖는 제1 전극이 형성된 제1 기판, 및 그 표면에 수평 배향 제어막을 갖는 제2 기판이 상기 배향 제어층측에서 서로 대향하여 형성되고,
    상기 대향 기판이 그 사이에 스페이스로 봉입되고,
    관능 모노머를 포함하는 액정이 상기 스페이스 내에 봉입되며,
    상기 제1 전극으로 이루어진 복수의 대략 직사각형 화소 전극이 상기 제1 기판 상에 배열되어, 상기 모노머를 중합하기 위하여 상기 액정 표시 장치 상에 법선 방향에서 기울어진 한 방향으로부터 광을 조사함으로써 상기 액정의 배향 제어를 수행하고,
    상기 제1 기판은, 상기 화소 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가될 때상기 액정 중의 상기 액정 분자의 배향을 조절하기 위한 구조물을 갖는 액정 표시 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 광 조사는, 상기 액정 표시 장치면 상의 법선 방향에서 기울어진 제1 방향으로부터 광을 상기 화소 전극면의 부분적인 영역 상에 조사하고, 상기 화소 전극의 각각에 대하여 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로부터 다시 광을 상기 전극면의 전체 영역 상에 조사함으로써 수행되는 액정 표시 장치.
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