KR20100133108A - 액정표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

액정표시장치 및 이의 제조 방법이 개시된다. 액정표시장치는 제 1 기판; 상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하며, 상기 액정층은 쌍안정성을 가지는 메모리 영역 및 단안정성을 가지는 다이나믹 영역을 포함한다.
네마틱, 쌍안정성, bistable, 듀얼, 단안정성

Description

액정표시장치 및 이의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 액정표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
정보처리기술이 발달함에 따라서, LCD, AMOLED 및 PDP 등과 같은 표시장치들이 사용되고 있다.
이러한 표시장치들 중 LCD는 자체적으로 발광하지 않고, 액정의 광학적 특성을 변화시켜서, 주변광 또는 후면광을 이용하여 영상을 표시한다.
이때, LCD에 포함된 액정이 다양한 안정특성을 가지도록 LCD가 구동될 수 있다.
실시예는 낮은 소비전력 및 향상된 야외 시인성을 가지고, 빠른 응답속도에 의한 동영상을 구현할 수 있는 액정표시장치 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 액정표시장치는 제 1 기판; 상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하며, 상기 액정층은 쌍안정성을 가지는 메모리 영역 및 단안정성을 가지는 다이나믹 영역을 포함한다.
일 실시예에 따른 액정표시장치는 제 1 기판; 상기 제 1 기판 상에 배치되는 TFT층; 상기 TFT층 상에 배치되며, 상기 제 1 기판에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 제 1 배향막; 상기 제 1 배향막에 인접하여 배치되는 제 2 배향막; 상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 상에 배치되는 액정층; 및 상기 액정층 상에 배치되는 제 2 기판을 포함한다.
일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 제 1 기판 상에 TFT층을 형성하는 단계; 상기 TFT층 상에 홈 패턴을 포함하는 제 1 배향막을 형성하는 단계; 상기 TFT층 상에 상기 제 1 배향막에 인접하여, 평평한 상면을 가지는 제 2 배향막을 형성하는 단계; 상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 상에 액정층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판 상에 제 2 기판을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 액정표시장치는 메모리 영역 및 다이나믹 영역을 포함하는 액정층을 포함한다. 이에 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 액정층을 두 가지 방식으로 구동할 수 있다. 더 자세하게, 실시예에 따른 액정표시장치는 하나의 픽셀을 두 가지 방식으로 구동할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 액정표시장치는 다양한 방식으로 액정층을 구동하여 영상을 표시할 수 있다.
특히, 메모리 영역은 쌍안정성을 가지기 때문에, 액정층에 전계를 인가하지 않아도, 메모리 영역은 특정한 광학적 특성을 유지할 수 있다. 즉, 메모리 영역은 전극들에 전압이 공급되지 않아도, 화이트 또는 블랙을 구현할 수 있다.
또한, 다이나믹 영역은 단안정성을 가지기 때문에, 다양한 광학적 특성을 구현할 수 있다. 즉, 다이나믹 영역은 액정층에 인가되는 전계의 크기에 의해서, 다양한 광학적 특성을 구현할 수 있고, 다양한 영상을 구현할 수 있다.
또한, 다이나믹 영역은 빠른 응답속도를 구현할 수 있고, 이에 따라서 동영상을 구현할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 전력 소모를 감소시킬 수 있는 메모리 구동방식 및 다양한 영상(예를 들어, 넓은 그레이 스케일) 및 동영상을 구현할 수 있는 다이나믹 구동방식에 의해서 구동될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 전력 소모를 감소시키면서, 다양한 영상 및 동영상을 구현할 수 있고, 다양한 장치에 사용될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 액정표시장치는 액정층을 두 가지 방식으로 구동하기 위해서, 각각의 영역에 대응하여, 다른 배향막을 사용한다. 즉, 배향막에 따라서, 액정층의 구동방식이 달라진다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 동일한 액정을 포함하는 메모리 영역 및 다이나믹 영역을 두 가지 방식으로 구동한다. 즉, 액정층은 서로 다른 액정을 포함하지 않고, 각각의 영역별로 다른 구동 방식을 가진다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 전체적으로 동일한 액정을 주입하거나, 적하하여 액정층을 형성할 수 있다. 즉, 두 가지 방식으로 구동되는 액정층이 용이하게 형성될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 액정표시장치는 메모리 영역에 대응하는 반사층을 포함하고, 메모리 영역은 반사모드로 구동될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 메모리 영역을 화이트 모드로 구현하고, 야외에서 시인성을 향상시킬 수 있다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 영역, 배선 또는 전극 등이 각 기판, 층, 영역, 배선 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판을 도시한 평면도이다. 도 2는 액정표시장치의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 경사 배향막을 도시한 사시도이다. 도 4는 경사 배향막의 단면을 도시한 단면도이다. 도 5 및 도 6은 메모리 영역이 쌍안정성 모드로 구동되는 과정을 도시한 도면이다. 도 7은 메모리 영역이 블랙 모드로 구동될 때, 경사 배향막 및 액정의 방향자를 도시한 도면이다. 도 8은 메모리 영역이 화이트 모드로 구동될 때, 경사 배향막 및 액정의 방향자를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 액정표시장치는 하부기판(100), 상부기판(200) 및 액정층(300)을 포함한다.
상기 하부기판(100)은 상기 상부기판(200)에 대향한다. 상기 하부기판(100)은 제 1 투명기판(110), 게이트 배선(120), 데이터 배선(130), 박막트랜지스터(TR), 화소전극(140), 평탄화층(150), 반사층(160), 경사 배향막(170) 및 제 1 수직 배향막(180)을 포함한다.
상기 제 1 투명기판(110)은 투명하며, 절연체이다. 상기 제 1 투명기판(110)은 예를 들어, 유리기판, 플라스틱 기판 또는 석영기판일 수 있다.
상기 게이트 배선(120)은 상기 제 1 투명기판(110) 상에 배치된다. 상기 게이트 배선(120)은 다수 개가 서로 나란히 제 1 방향으로 연장된다. 상기 게이트 배선(120)으로 사용되는 물질의 예로서는 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄 및 이들의 합금 등을 들 수 있다.
상기 데이터 배선(130)은 상기 게이트 배선(120)과 교차한다. 상기 게이트 배선(120) 및 상기 데이터 배선(130)에 의해서, 다수 개의 픽셀들(P)이 정의된다. 즉, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 픽셀들(P)에 의해서 구분된다.
상기 데이터 배선(130)은 다수 개가 서로 나란히 제 2 방향으로 연장된다. 상기 데이터 배선(130)으로 사용되는 물질의 예로서는 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄 및 이들의 합금 등을 들 수 있다.
상기 게이트 배선(120) 및 상기 데이터 배선(130) 사이에는 게이트 절연막(125)이 개재된다. 상기 게이트 절연막(125)은 상기 게이트 배선(120)을 덮으며, 상기 데이터 배선(130)은 상기 게이트 절연막(125) 상에 배치된다.
상기 박막트랜지스터(TR)는 상기 게이트 배선(120) 및 상기 데이터 배선(130)이 교차하는 영역에 배치된다. 상기 박막트랜지스터(TR)는 상기 게이트 배선(120)을 통하여 인가되는 게이트 신호에 의해서 구동된다.
상기 박막트랜지스터(TR)는 상기 데이터 배선(130) 및 상기 화소전극(140)을 선택적으로 연결한다. 즉, 상기 박막트랜지스터(TR)는 상기 게이트 신호에 의해서, 상기 데이터 배선(130) 및 상기 화소전극(140)을 연결하거나 단락시킨다.
상기 박막트랜지스터(TR)는 게이트 전극(121), 채널층(127), 소오스 전극(131) 및 드레인 전극(132)을 포함한다.
상기 게이트 전극(121)은 상기 게이트 배선(120)으로부터 연장된다.
상기 채널층(127)은 상기 게이트 전극(121)에 대응하며, 상기 게이트 절연막(125) 상에 배치된다. 상기 채널층(127)은 반도체층이며, 상기 채널층(127)으로 사용되는 물질의 예로서는 아몰퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘 등을 들 수 있다.
상기 소오스 전극(131)은 상기 데이터 배선(130)으로부터 연장되며, 상기 채널층(127)에 접속된다. 상기 드레인 전극(132)은 상기 소오스 전극(131)과 이격되며, 상기 채널층(127)에 접속된다. 상기 드레인 전극(132)은 상기 화소전극(140)과 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 하부기판(100)은 상기 데이터 배선(130), 상기 소오스 전극(131) 및 상기 드레인 전극(132) 상에는 보호막(133)을 포함한다. 상기 보호막(133)은 절연층이며, 상기 데이터 배선(130) 및 상기 박막트랜지스터(TR)를 보호한다.
상기 화소전극(140)은 상기 보호막(133) 상에 배치된다. 상기 화소전극(140)은 투명하며, 도전체이다. 상기 화소전극(140)은 상기 드레인 전극(132)과 전기적으로 연결된다. 상기 화소전극(140)으로 사용되는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 들 수 있다.
상기 화소전극(140)은 각각의 픽셀(P)에 하나씩 배치된다. 상기 화소전극(140)은 상기 픽셀(P)의 거의 대부분을 덮을 수 있다.
상기 게이트 배선(120), 상기 게이트 절연막(125), 상기 데이터 배선(130), 상기 보호막(133) 및 상기 화소전극(140)은 다수 개의 배선들 및 영상을 표시하기 위한 소자들을 포함하는 TFT층을 구성한다.
상기 평탄화층(150)은 상기 보호막(133) 상에 배치된다. 상기 평탄화층(150)은 상기 화소전극(140)을 덮는다. 상기 평탄화층(150)은 절연층이다. 상기 평탄화층(150)으로 사용되는 물질의 예로서는 광경화성 수지 또는 열경화성 수지 등을 들 수 있다.
상기 평탄화층(150)은 상기 화소전극(140) 및 상기 보호막(133)의 단차를 보상하며, 평평한 상면을 가진다. 또한, 상기 평탄화층(150)은 상기 화소전극(140)을 절연한다. 즉, 상기 평탄화층(150)은 상기 화소전극(140) 및 상기 반사층(160) 사이에 개재되어, 상기 화소전극(140) 및 상기 반사층(160) 사이를 절연한다.
상기 반사층(160)은 상기 평탄화층(150) 상에 배치된다. 상기 반사층(160)은 높은 반사율을 가진다. 상기 반사층(160)은 금속층일 수 있다. 상기 반사층(160)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄, 은 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다.
상기 반사층(160)은 다수 개가 상기 제 1 방향으로 연장된다. 상기 반사층(160)은 상기 게이트 배선(120)을 덮는다. 더 자세하게, 상기 반사층(160)은 두 개의 게이트 배선(120)들 중 하나를 덮는다. 예를 들어, 상기 반사층(160)은 짝수 번째 게이트 배선(120) 만을 덮거나, 홀수 번째 게이트 배선(120) 만을 덮는다.
상기 경사 배향막(170)은 상기 반사층(160) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 경사 배향막(170)은 상기 반사층(160)을 덮을 수 있다. 상기 경사 배향막(170)은 상기 반사층(160)에 대응하여 배치된다. 더 자세하게, 상기 경사 배향막(170)의 외곽영역은 상기 반사층(160)의 외곽영역과 일치할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 경사 배향막(170)은 상기 제 1 투명기판(110)에 대하여 경사지는 경사면(171)을 포함한다. 상기 경사 배향막(170)은 일 방향으로 형성되는 다수 개의 돌기들(172)을 포함한다. 상기 돌기들(172)에 상기 경사면(171)이 형성된다. 상기 돌기들(172)의 표면은 다음의 식으로 기술될 수 있다.
y(x) = h/2 sin (2πx/w + B sin (2πx/w))
상기에서 h는 돌기(172)의 높이이고, w는 피치이며, B는 비대칭인자이다. 상기 돌기(172)의 형상은 비대칭 또는 대칭일 수 있다. 예를 들어, B는 0일 수 있고, 0이 아닐 수 있다.
예를 들어, B=0.5이고, h/w=0.6일 수 있다. 또한, w는 약 0.05㎛ 내지 약 0.15㎛일 수 있다. 또한, h는 약 0.025㎛ 내지 약 0.09㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 제 1 투명기판(110)의 상면에 대한 상기 경사면(171)의 각도(A)(이하, 경사면(171) 또는 액정 방향자의 각도는 제 1 투명기판(110)의 상면을 기준으로 설명한다)가 약 80°인 경우, 상기 경사면(171) 상에 배치되는 액정은 약 89.5°로 릴렉스될 수 있다.
또한, 상기 경사면(171)의 각도(A)가 약 23°인 경우, 상기 경사면(171) 상에 배치되는 액정은 약 30°의 각도로 릴렉스 될 수 있다.
실제로, 두 개의 액정의 방향자의 각도는 어느 쪽으로 릴렉스될 액정의 최저의 전체 뒤틀림 에너지와 관련된다. 즉, 상기 경사면(171)의 각도(A) 및 피치비(h/w)에 대한 뒤틀림 에너지에 따라서 액정의 릴렉스 방향이 결정된다.
예를 들어, 저 피치비에서, 최저 뒤틀림 에너지를 가지기 위해, 액정의 방향자는 높은 각도로 릴렉스된다. 또한, 고 피치비에서, 최저 뒤틀림 에너지를 가지기 위해서, 액정의 방향자는 낮은 각도로 릴렉스된다.
따라서, 적당한 피치비에서는 액정의 방향자는 어느 한쪽으로, 즉, 높은 각 도 또는 낮은 각도로 릴렉스되지 않고, 상기 경사 배향막(170)은 액정을 쌍안정성 상태로 배향할 수 있다.
예를 들어, h/w = 0.52일 때, 또는 피치비가 이에 근접할 때, 상기 경사 배향막(170)은 배향되는 액정의 쌍안정성을 구현할 수 있다.
상기 제 1 수직 배향막(180)은 상기 경사 배향막(170)이 배치되지 않는 영역에 형성된다. 상기 제 1 수직 배향막(180)은 상기 반사층(160) 옆에 배치된다. 또한, 상기 제 1 수직 배향막(180)은 상기 평탄화층(150) 상에 배치된다.
상기 제 1 수직 배향막(180)은 평평한 상면을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 수직 배향막(180)은 상기 제 1 투명기판(110)의 상면과 평행한 상면을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 수직 배향막(180)의 상면은 러빙처리되어, 미세한 홈 패턴이 형성될 수 있다.
상기 제 1 수직 배향막(180)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리이미드계 수지 등을 들 수 있다.
상기 상부기판(200)은 상기 하부기판(100)과 이격되며, 상기 하부기판(100)에 대향하여 배치된다. 상기 상부기판(200)은 제 2 투명기판(210), 컬러필터층(220), 공통전극층(230) 및 제 2 수직 배향막(240)을 포함한다.
상기 제 2 투명기판(210)은 투명하며, 절연체이다. 상기 제 2 투명기판(210)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 석영기판일 수 있다.
상기 컬러필터층(220)은 상기 제 2 투명기판(210) 아래에 배치된다. 상기 컬 러필터층(220)은 블랙매트릭스 패턴, 적색 컬러필터들, 녹색 컬러필터들 및 청색 컬러필터들을 포함한다.
상기 블랙매트릭스 패턴은 상기 픽셀들(P)에 대응하는 다수 개의 개구들을 포함하고, 상기 개구들에 상기 적색 컬러필터들, 상기 녹색 컬러필터들 및 상기 청색 컬러필터들이 각각 배치된다.
상기 공통전극층(230)은 상기 컬러필터층(220) 아래에 배치된다. 상기 공통전극층(230)은 상기 화소전극(140)과의 사이에서 전계를 형성하는 공통전극을 포함한다. 상기 공통전극 및 상기 화소전극(140) 사이에서 형성되는 전계는 상기 액정층(300)에 인가된다.
상기 제 2 수직 배향막(240)은 상기 공통전극층(230) 아래에 배치된다. 상기 제 2 수직 배향막(240)은 상기 공통전극층(230)의 하면 전체에 배치되며, 상기 공통전극층(230)을 덮는다.
상기 제 2 수직 배향막(240)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리이미드계 수지 등을 들 수 있다. 상기 제 2 수직 배향막(240)은 레시틴으로 코팅된 평 레지스트 표면을 포함할 수 있다.
상기 액정층(300)은 상기 하부기판(100) 및 상기 상부기판(200) 사이에 개재된다. 상기 액정층(300)은 액정을 포함한다. 예를 들어, 상기 액정층(300)은 네마틱 액정 또는 콜레스테릭 액정을 포함할 수 있다.
상기 액정층(300)에 포함된 액정은 상기 경사 배향막(170), 상기 제 1 수직 배향막(180) 및 상기 제 2 수직 배향막(240)에 의해서 정렬된다. 이에 따라서, 상 기 액정층(300)은 상기 경사 배향막(170) 및 상기 제 2 수직 배향막(240)에 의해서 상기 액정이 정렬되는 메모리 영역(MR) 및 상기 제 1 수직 배향막(180) 및 상기 제 2 수직 배향막(240)에 의해서 상기 액정이 정렬되는 다이나믹 영역(DR)을 포함한다.
즉, 상기 메모리 영역(MR)은 상기 경사 배향막(170)에 대응하고, 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 제 1 수직 배향막(180)에 대응한다.
또한, 상기 메모리 영역(MR)은 상기 경사 배향막(170)에 의해서 쌍안정성을 가지고, 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 제 1 수직 배향막(180) 및 상기 제 2 수직 배향막(240)에 의해서, 단안정성을 가진다.
즉, 상기 메모리 영역(MR)은 쌍안정성을 가지기 때문에, 상기 공통전극 및 상기 화소전극(140) 사이에 전계가 형성되지 않더라도, 상기 메모리 영역(MR)은 화이트 및 블랙을 구현하는 쌍안정성 모드로 구동될 수 있다.
또한, 상기 다이나믹 영역(DR)에 포함된 액정은 상기 제 1 투명기판(110)의 상면에 대하여 수직한 방향으로 배향되고, 상기 다이나믹 영역(DR)은 VA(vertical alignment)모드로 구동될 수 있다.
실시예에 따른 액정표시장치는 상기 하부기판(100) 아래 및 상기 상부기판(200) 상에 배치되는 편광시트를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 액정층(300)의 광학적 특성 변화 및 상기 편광시트에 의해서, 상기 메모리 영역(MR)은 화이트 및 블랙을 구현하고, 상기 다이나믹 영역(DR)은 그레이 스케일의 다양한 광 투과율을 구현할 수 있다.
더 자세하게, 도 5는 상기 메모리 영역(MR)이 쌍안정성 상태에서의 블랙 모드를 도시한 도면이고, 도 6은 상기 메모리 영역(MR)이 스위칭되어 화이트 모드를 구현하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이, 포지티브 유전체의 이방성을 가지는 네마틱 액정은 상기 경사 배향막(170) 및 상기 제 2 수직 배향막(240) 사이에 개재된다. 더 자세하게, 상기 네마틱 액정은 상기 경사 배향막(170)의 상면인 쌍안정성 경사면(171) 및 상기 제 2 수직 배향막(240)의 하면인 단일안정성 수직배향 표면 사이에 수용된다.
상기 네마틱 액정 분자는 두 개의 안정 상태로 존재할 수 있다. 도 5 및 도 7의 상태, 즉, 블랙 모드에서, 상기 양 표면은 상기 네마틱 액정 분자를 수직한 방향으로 정열시킨다. 반면에, 도 6 및 도 8의 상태, 즉, 화이트 모드에서 상기 쌍안정성 경사면(171)은 바깥쪽으로 벌어진(스플레이:splay) 구조로 유도하여, 상기 네마틱 액정 분자를 수평 방향으로 정렬시킨다.
이에 따라서, 상기 네마틱 액정의 바깥쪽으로 벌어진 또는 휘어진 변형은 거시적인 플랙소일렉트릭(flexoelectric) 편광을 유도한다. DC 펄스에 의해서, 상기 네마틱 액정 분자의 정렬 방향은 스위칭되어, 그 신호에 따라서 호의적이거나 비호의적인 형상이 형성된다.
블랙 모드에서, 포지티브 펄스의 적용은 포지티브 유전체 이방성에도 불구하고, 상기 네마틱 액정의 수직 정렬 구조에 파동(fluctuation)을 야기한다. 이러한 파동은 두 개의 정렬 상태를 분리하는 에너지 장벽을 넘어서 상기 네마틱 액정을 구동하는데 충분하다.
이에 따라서, 포지티브 펄스에 의해서, 상기 네마틱 액정은 도 6의 화이트 모드 상태로 스위칭되고, 플렉소일렉트릭 편광을 구현한다.
또한 도 6 및 도 8의 화이트 모드에서, 네가티브 신호의 펄스가 적용될 때, 다시 네마틱 액정의 수직 정렬 상태를 방해하고, 플렉소일렉트릭 편광의 형성을 방해한다. 이에 따라서, 상기 네마틱 액정은 도 5 및 도 7의 상태로 릴렉스될 것이다.
수직 정렬 상태(도 5 및 도 7)에서, 쌍안정성 표면에서의 액정 방향자는 90°보다 약간 작게 경사질 것이다. 또한, 이러한 각도는 스플레이 상태로 스위칭 될 때, 스플레이 방향을 조절하기에 충분하다.
상기 액정층(300)의 두께는 예를 들어, 약 3㎛일 수 있다. 상기 편광필름들은 서로에 대해 교차되며, 돌기들(172)에 대해 ±45°의 각도의 편광축을 가질 수 있다. 이러한 편광 필름에 의해서, 상기 메모리 영역(MR)은 블랙 및 화이트를 구현할 수 있다.
또한, 상기 다이나믹 영역(DR)은 단일 안정성의 제 1 수직 배향막(180) 및 제 2 수직 배향막(240)에 의해서 배향되므로, 단일 안정성을 가진다. 이에 따라서, 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 화소전극(140) 및 상기 공통전극 사이에 형성되는 전계의 세기에 따라서, 다양한 그레인 스케일을 구현할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 메모리 영역(MR) 및 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 픽셀들(P)을 동일한 비율로 분할하도록 배치된다. 즉, 상기 픽셀 들(P)은 동일한 비율로 상기 메모리 영역(MR) 및 상기 다이나믹 영역(DR)으로 구분된다.
상기 메모리 영역(MR)은 상기 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가지며 배치된다, 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 메모리 영역(MR) 옆에 상기 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가지며 배치된다.
상기 픽셀들(P)은 열 및 컬럼을 지어 매트릭스 형태로 배치될 수 있고, 상기 메모리 영역(MR)은 두 열들의 픽셀들(P)을 덮으며 배치될 수 있다. 또한, 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 메모리 영역(MR) 옆에, 두 열들의 픽셀들(P)을 덮으며 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 메모리 영역(MR)은 제 1 열 및 제 2 열의 픽셀들을 덮으며 배치되고, 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 제 2 열 및 제 3 열의 픽셀들을 덮으며 배치될 수 있다.
이와 같은 구조로, 상기 반사층(160) 및 상기 경사 배향막(170)은 큰 패턴으로 용이하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 반사층(160) 및 상기 경사 배향막(170)은 번갈아 가면서, 두 열의 픽셀들(P)을 덮기 때문에, 모든 픽셀들(P)에 걸쳐서 배치될 수 있다.
이에 따라서, 모든 픽셀들(P)에 상기 메모리 영역(MR) 및 상기 다이나믹 영역(DR) 배치되고, 모든 픽셀들(P)은 쌍안정성 모드 및 VA모드를 동시에 구현할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 실시예에 따른 액정표시장치는 하나의 픽셀(P)을 두 가지 방식으로 구동할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 액정표시장치는 다양한 방식으로 상기 액정층(300)을 구동하여 영상을 표시할 수 있다.
특히, 상기 메모리 영역(MR)은 쌍안정성을 가지기 때문에, 액정층(300)에 전계를 인가하지 않아도, 상기 메모리 영역(MR)은 특정한 광학적 특성을 유지할 수 있다. 즉, 상기 메모리 영역(MR)은 상기 화소전극(140) 및 상기 공통전극에 전압이 공급되지 않아도, 상기 편광필름과 함께 화이트 또는 블랙을 구현할 수 있다.
또한, 상기 다이나믹 영역(DR)은 단안정성을 가지기 때문에, 다양한 광학적 특성을 구현할 수 있다. 즉, 상기 다이나믹 영역(DR)은 액정층(300)에 인가되는 전계의 크기에 의해서, 상기 편광필름과 함께 다양한 그레이 스케일을 구현할 수 있다.
또한, 상기 다이나믹 영역(DR)은 빠른 응답속도를 구현할 수 있고, 이에 따라서 동영상을 구현할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 전력 소모를 감소시킬 수 있는 메모리 구동방식 및 다양한 영상(예를 들어, 넓은 그레이 스케일) 및 동영상을 구현할 수 있는 다이나믹 구동방식에 의해서 구동될 수 있다.
특히, 실시예에 따른 액정표시장치는 문자 등을 표시할 때, 상기 메모리 영역(MR)을 구동하고, 동영상 등을 표시할 때, 상기 다이나믹 영역(DR)을 구동할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 전력 소모를 감소시키면서, 다양한 영상 및 동영상을 구현할 수 있고, 다양한 장치에 사용될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 액정층(300)을 두 가지 방식으로 구동하기 위해서, 각각의 영역에 대응하여, 다른 배향막을 사용한다. 즉, 배향막에 따라서, 액정층의 구동방식이 달라진다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 동일한 액정을 포함하는 상기 메모리 영역(MR) 및 상기 다이나믹 영역(DR)을 두 가지 방식으로 구동한다. 즉, 상기 액정층(300)은 서로 동일한 액정을 포함하면서도, 각각의 영역별로 다른 구동 방식을 가진다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 전체적으로 동일한 액정을 주입하거나, 적하하여 상기 액정층(300)을 형성할 수 있다. 즉, 두 가지 방식으로 구동되는 액정층(300)이 용이하게 형성될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 메모리 영역(MR)에 대응하는 반사층(160)을 포함하고, 상기 메모리 영역(MR)은 반사모드로 구동될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 메모리 영역(MR)을 화이트로 구동하고, 야외에서 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 9 내지 도 13은 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예를 참조하고, 앞서 설명한 액정표시장치에 대한 설명은 본 제조방법에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제 1 투명기판(110) 상에 게이트 배선(120) 및 게이트 전극(121)이 마스크 공정에 의해서 형성된다. 이후, 상기 게이트 배선(120) 및 상기 게이트 전극(121)을 덮는 게이트 절연막(125)이 화학기상증착(chemical vapor deposition;CVD) 공정에 의해서 형성된다.
이후, 상기 게이트 절연막(125) 상에 아몰퍼스 실리콘층이 형성되고, 상기 아몰퍼스 실리콘층은 마스크 공정에 의해서 패터닝되어, 상기 게이트 절연막(125) 상에 액티브층이 형성된다.
이후, 상기 게이트 절연막(125) 상에 마스크 공정에 의해서, 데이터 배선(130), 소오스 전극(131) 및 드레인 전극(132)이 형성된다.
이후, 상기 데이터 배선(130), 소오스 전극(131) 및 드레인 전극(132)을 덮는 보호막(133)이 형성되고, 상기 보호막(133) 상에 상기 드레인 전극(132)과 전기적으로 연결되는 화소전극(140)이 형성된다.
이후, 상기 보호막(133) 상에 유기물질이 코팅되고, 상기 화소전극(140)을 덮는 평탄화층(150)이 형성된다.
도 10을 참조하면, 상기 평탄화층(150) 상에 알루미늄, 은 또는 이들의 합금을 포함하는 금속층이 증착되고, 상기 금속층은 마스크 공정에 의해서 패터닝된다. 이로써, 상기 평탄화층(150) 상에 반사층(160)이 형성된다.
이후, 상기 반사층(160) 상에 유기막이 코팅되어, 예비 배향막(173)이 형성된다. 상기 예비 배향막(173)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 폴리이미드계 수지 또는 이미드계 단량체 등을 들 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 제 1 투명기판(110) 상에 성형틀(10)이 배치되고, 상기 성형틀(10)에 의해서, 상기 예비 배향막(173)의 상면에 돌기 패턴이 형성된 다. 상기 돌기 패턴은 상기 제 1 투명기판(110)의 상면에 대하여 경사지는 경사면(171)을 포함한다.
이때, 상기 성형틀(10)은 상기 돌기 패턴에 대응하는 홈 패턴을 포함한다. 상기 성형틀(10)을 통하여, 상기 예비 배향막(173)에 열 및/또는 압력이 가해지고, 상기 돌기 패턴이 형성된다. 상기 예비 배향막(173)은 상기 열 및/또는 압력에 의해서 경화될 수 있다.
이로써, 상기 반사층(160) 상에 상기 경사면(171)을 포함하는 경사 배향막(170)이 형성된다.
도 12를 참조하면, 상기 경사 배향막(170)이 형성되지 않는 영역에 상기 평탄화층(150) 상에 폴리이미드계 수지가 잉크젯 방식에 의해 도포되어, 제 1 수직 배향막(180)이 형성된다.
이후, 상기 제 1 수직 배향막(180)은 러빙처리될 수 있고, 또한, 열 및/또는 광 등에 의해서 경화될 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 하부기판(100) 상에 네마틱 액정 등과 같은 액정이 적하되고, 상기 하부기판(100)에 상부기판(200)이 밀봉부재 등에 의해서 접합된다.
이와는 다르게, 상기 하부기판(100)에 상기 상부기판(200)이 접합된 후, 상기 액정이 주입되어 상기 액정층(300)이 형성될 수 있다.
상기 상부기판(200)은 다음과 같은 공정에 의해서 형성될 수 있다.
제 2 투명기판(210) 상에 마스크 공정에 의해서 매트릭스 패턴이 형성되고, 상기 매트릭스 패턴의 개구들에 마스크 공정 또는 잉크 젯 공정에 의해서 컬러필터 들이 형성된다.
이후, 상기 컬러필터 및 상기 블랙매트릭스 패턴 상에 도전물질이 증착되어, 공통전극이 형성된다.
이후, 상기 공통전극 상에 폴리이미드계 수지 등과 같은 유기물질이 코팅되어, 제 2 수직 배향막(240)이 형성된다. 상기 제 2 수직 배향막(240)은 러빙처리될 수 있으며, 또한, 열처리될 수 있다.
이로써, 상기 액정층(300)은 상기 경사배향막 및 상기 제 1 수직 배향막(180)에 의해서, 메모리 영역(MR) 및 다이나믹 영역(DR)으로 구분된다. 이에 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 쌍안정성 모드 및 VA모드를 하나의 픽셀(P)로 구동하는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판을 도시한 평면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예들을 참조하고, 반사층, 경사 배향막, 메모리 영역 및 다이나믹 영역에 대해서 추가로 설명한다. 앞서 설명한 실시예는 변형된 부분을 제외하고, 본질적으로 본 실시예의 설명에 결합될 수 있다.
도 14를 참조하면, 반사층(160) 및 경사 배향막(170)은 데이터 배선(130)과 나란히 형성된다. 즉, 상기 반사층(160) 및 상기 경사 배향막(170)은 제 2 방향으로 연장되는 형상을 가진다.
이에 따라서, 상기 메모리 영역(MR) 및 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 제 2 방향으로 연장되는 형상을 가진다.
또한, 상기 메모리 영역(MR)은 두 컬럼들의 픽셀들(P)을 덮으며 배치될 수 있다. 또한, 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 메모리 영역(MR) 옆에, 두 컬럼들의 픽셀들(P)을 덮으며 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 메모리 영역(MR)은 제 1 컬럼 및 제 2 컬럼의 픽셀들을 덮으며 배치되고, 상기 다이나믹 영역(DR)은 상기 제 2 컬럼 및 제 3 컬럼의 픽셀들을 덮으며 배치될 수 있다.
이와 같은 구조로, 상기 반사층(160) 및 상기 경사 배향막(170)은 큰 패턴으로 용이하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 반사층(160) 및 상기 경사 배향막(170)은 번갈아 가면서, 두 열의 픽셀들(P)을 덮기 때문에, 모든 픽셀들(P)에 걸쳐서 배치될 수 있다.
이에 따라서, 모든 픽셀들(P)에 상기 메모리 영역(MR) 및 상기 다이나믹 영역(DR) 배치되고, 모든 픽셀들(P)은 쌍안정성 모드 및 VA모드를 동시에 구현할 수 있다.
도 15는 다른 실시예에 따른 경사 배향막을 도시한 사시도이다. 도 16은 다른 실시예에 따른 경사배향막의 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예들을 참조하고, 경사 배향막에 대해서 추가적으로 설명한다. 앞서 설명한 실시예는 변형된 부분을 제외하고, 본질적으로 본 실시예의 설명에 결합될 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 경사면(191)은 평평하다. 즉, 돌기들(192)은 두 개의 경사면(191)들을 가지고, 삼각 기둥 형상을 가질 수 있다. 즉, 두 개의 경사면(191)들은 서로 직접적으로 교차한다.
또한, 상기 경사면(191)은 전체적으로 제 1 투명기판(110)의 상면과 일정한 각도로 경사진다.
본 실시예에 따른 경사 배향막(190)은 전체적으로 일정한 각도로 경사지는 경사면(191)을 포함하기 때문에, 상기 경사 배향막(190)의 표면의 액정의 방향자를 정확하게 제어할 수 있다.
즉, 상기 경사 배향막(190)은 상기 경사면(191) 상에 접하여 액정의 방향자를 전체적으로 일정한 방향으로 배향할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 메모리 영역(MR)의 쌍안정성을 더 효율적으로 제어할 수 있다.
도 17은 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예들을 참조하고, 경사 배향막의 제조하는 과정을 추가적으로 설명한다. 앞서 설명한 실시예는 변형된 부분을 제외하고, 본질적으로 본 실시예의 설명에 결합될 수 있다.
도 17을 참조하면, 경사 배향막(170)은 성형틀(10)에서 형성된 후, 스탬프 방식에 의해서, 반사층(160)에 접착된다.
마스크 공정에 의해서, 상기 성형틀(10)에 상기 경사 배향막(170)이 형성될 수 있다. 즉, 소정의 성형 패턴이 형성된 상기 성형틀(10) 상에 폴리이미드계 수지 가 코팅된 후, 상기 수지막은 마스크 공정 등에 의해서 패터닝 될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 반사층(160) 상에 수지막을 배치하고, 이 상태에서 직접 열 및 압력을 가하지 않고, 상기 성형틀(10)에 경사 배향막(170)을 형성한 후, 상기 반사층(160)에 접착시킨다.
이에 따라서, 수지가 오버플로우되는 현상을 방지할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판을 도시한 평면도이다.
도 2는 액정표시장치의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 경사 배향막을 도시한 사시도이다.
도 4는 경사 배향막의 단면을 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 메모리 영역이 쌍안정성 모드로 구동되는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 메모리 영역이 블랙 모드로 구동될 때, 경사 배향막 및 액정의 방향자를 도시한 도면이다.
도 8은 메모리 영역이 화이트 모드로 구동될 때, 경사 배향막 및 액정의 방향자를 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 13은 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판을 도시한 평면도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 경사 배향막을 도시한 사시도이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 경사배향막의 단면을 도시한 단면도이다.
도 17은 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 단면도이다.

Claims (15)

  1. 제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하며,
    상기 액정층은 쌍안정성을 가지는 메모리 영역 및 단안정성을 가지는 다이나믹 영역을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 메모리 영역에 대응하며, 상기 제 1 기판에 대하여 경사지는 경사면을 가지는 배향막을 포함하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 기판 상에 배치되는 게이트 배선;
    상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선; 및
    상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선이 교차하는 영역에 배치되는 박막트랜지스터를 포함하며,
    상기 배향막은 상기 게이트 배선 또는 상기 데이터 배선과 나란한 방향으로 연장되는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 메모리 영역에 대응하는 반사층을 포함하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 메모리 영역은 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가지고,
    상기 다이나믹 영역은 상기 메모리 영역에 인접하며, 상기 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가지는 액정표시장치.
  6. 제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치되는 TFT층;
    상기 TFT층 상에 배치되며, 상기 제 1 기판에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 제 1 배향막;
    상기 제 1 배향막에 인접하여 배치되는 제 2 배향막;
    상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 상에 배치되는 액정층; 및
    상기 액정층 상에 배치되는 제 2 기판을 포함하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 배향막 및 상기 제 1 기판 사이에 개재되는 반사층을 포함하는 액정표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 TFT층은
    상기 제 1 기판 상에 제 1 방향으로 서로 나란히 연장되는 다수 개의 게이트 배선들;
    상기 게이트 배선들과 교차하며, 다수 개의 픽셀들을 정의하는 데이터 배선들;
    상기 게이트 배선들 및 상기 데이터 배선들이 교차하는 영역들에 배치되는 박막트랜지스터들; 및
    상기 박막트랜지스터들과 각각 연결되며, 상기 픽셀들에 각각 대응되는 화소전극들을 포함하고,
    상기 제 1 배향막은 상기 게이트 배선들 또는 상기 데이터 배선들과 같은 방향으로 연장되는 액정표시장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 배향막은 상기 경사면을 가지는 돌기 패턴을 포함하며, 상기 돌기 패턴의 피치는 0.05㎛ 내지 0.15㎛인 액정표시장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 액정층은 쌍안정성을 가지는 메모리 영역 및 단안정성을 가지는 다이나믹 영역을 포함하고,
    상기 메모리 영역 및 상기 다이나믹 영역은 네마틱 액정을 포함하는 액정표시장치.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 배향막은 상기 경사면을 가지는 삼각 기둥 형상의 돌기 패턴을 포함하는 액정표시장치.
  12. 제 1 기판 상에 TFT층을 형성하는 단계;
    상기 TFT층 상에 홈 패턴을 포함하는 제 1 배향막을 형성하는 단계;
    상기 TFT층 상에 상기 제 1 배향막에 인접하여, 평평한 상면을 가지는 제 2 배향막을 형성하는 단계;
    상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 상에 액정층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 기판 상에 제 2 기판을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 배향막을 형성하는 단계는
    상기 TFT층 상에 예비 배향막을 형성하는 단계; 및
    상기 예비 배향막에 압력을 가하여 상기 홈 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 TFT층 상에 상기 제 1 배향막과 대응하도록 반사층을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 배향막을 형성하는 단계는
    홈 패턴이 형성된 성형틀에 상기 제 1 배향막을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 배향막을 상기 반사층 상에 접착시키는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
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