KR20110103219A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110103219A
KR20110103219A KR1020100022442A KR20100022442A KR20110103219A KR 20110103219 A KR20110103219 A KR 20110103219A KR 1020100022442 A KR1020100022442 A KR 1020100022442A KR 20100022442 A KR20100022442 A KR 20100022442A KR 20110103219 A KR20110103219 A KR 20110103219A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
alignment
liquid crystal
electrode
layer
substrate
Prior art date
Application number
KR1020100022442A
Other languages
English (en)
Inventor
김재훈
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020100022442A priority Critical patent/KR20110103219A/ko
Publication of KR20110103219A publication Critical patent/KR20110103219A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133345—Insulating layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133707—Structures for producing distorted electric fields, e.g. bumps, protrusions, recesses, slits in pixel electrodes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133773—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers the alignment material or treatment being different for the two opposite substrates
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133788—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판, 상기 제1 기판에 형성되어 있는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 협지되어 있는 액정층, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 액정층과 접촉하는 제1 배향막을 포함하고, 상기 제1 배향막은 제1 배향 기저막과 제1 배향 조절제를 포함하고, 상기 제1 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제1 배향 조절제는 상기 제1 배향 기저막의 내부로부터 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 IPS 모드 액정 표시 장치에서 액정이 선경사를 가지면, 선형 공통 전극과 선형 화소 전극이 위치하지 않는 대향 기판에 인접한 액정이 선경사를 따라 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 매우 빠르다. 따라서, 동화상의 잔상 문제를 해소할 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 다양한 종류의 평판 표시 장치가 개발되어 사용되고 있다. 그 중에서도 액정 표시 장치는 가장 다양한 용도로 널리 사용되는 평판 표시 장치이다.
액정 표시 장치에는 액정의 배열 상태와 구동 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 표시 장치, VA(Vertically Aligned) 모드 액정 표시 장치, IPS(In Plane Switching) 모드 액정 표시 장치, OCB(Optically Compensated Bend) 모드 액정 표시 장치 등이 있다. 이들 액정 표시 장치들은 배향막의 영향이나 액정 자체의 성질에 의해 액정이 초기에 소정의 배열을 이루고 있다가 전계가 인가되면 액정의 배열이 바뀌게 되는데, 액정의 광학적 이방성으로 인해 액정을 통과하는 빛의 편광 상태가 액정의 배열 상태에 따라 달라지고 이를 편광판을 이용하여 투과 광량의 차이로 나타나도록 함으로써 화상을 표시한다.
특히, IPS 모드 액정 표시 장치는 어느 한 기판에 공통 전극과 화소 전극이 모두 형성되므로 개구율이 작아져 휘도가 저하되는 문제가 있다. 또한, IPS 모드 액정 표시 장치는 전압이 인가되는 공통 전극 및 화소 전극이 위치하는 기판의 맞은 편에 위치하는 다른 기판 근처의 액정은 전기장 인가에 대해 빠르게 반응하지 못하므로 응답 속도가 낮다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 응답 속도, 휘도 및 시야각이 향상된 IPS 모드 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판, 상기 제1 기판에 형성되어 있는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 협지되어 있는 액정층, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 액정층과 접촉하는 제1 배향막을 포함하고, 상기 제1 배향막은 제1 배향 기저막과 제1 배향 조절제를 포함하고, 상기 제1 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제1 배향 조절제는 상기 제1 배향 기저막의 내부로부터 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 것이 바람직하다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 복수개의 띠 모양이고, 서로 교대로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역은 복수개의 도메인으로 분리되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 평행하며, 가운데가 굴절되어 있는 것이 바람직하다.
상기 복수개의 도메인은 제1 영역과 제2 영역으로 분리되며, 상기 제1 영역에 위치한 상기 제1 배향 조절제의 극각과 상기 제2 영역에 위치한 상기 제1 배향 조절제의 극각은 서로 다른 것이 바람직하다.
상기 제1 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것이 바람직하다.
상기 제2 기판에 형성되어 있으며, 상기 액정층과 접촉하는 제2 배향막을 더 포함하고, 상기 제2 배향막은 제2 배향 기저막과 제2 배향 조절제를 포함하고, 상기 제2 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막의 내부로부터 가지고 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 것이 바람직하다.
상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것이 바람직하다.
상기 제1 영역에 위치한 상기 제2 배향 조절제의 극각과 상기 제2 영역에 위치한 상기 제2 배향 조절제의 극각은 서로 다른 것이 바람직하다.
상기 제1 배향막 및 제2 배향막은 광배향막인 것이 바람직하다.
상기 제1 전극은 복수개의 띠 모양이고, 상기 제2 전극은 화소 영역 내에서 연속적인 면으로 이루어져 있는 것이 바람직하며, 상기 제2 전극은 투명 도전체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역은 복수개의 도메인으로 분리되어 있는 것이 바람직하고, 상기 제1 전극은 가운데가 굴절되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 복수개의 도메인은 제1 영역과 제2 영역으로 분리되며, 상기 제1 영역에 위치한 상기 제1 배향 조절제의 극각과 상기 제2 영역에 위치한 상기 제1 배향 조절제의 극각은 서로 다른 것이 바람직하다.
상기 제1 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 것이 바람직하다.
상기 제2 기판에 형성되어 있으며, 상기 액정층과 접촉하는 제2 배향막을 더 포함하고, 상기 제2 배향막은 제2 배향 기저막과 제2 배향 조절제를 포함하고, 상기 제2 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막의 내부로부터 가지고 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 것이 바람직하다.
상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것이 바람직하다.
상기 제1 영역에 위치한 상기 제2 배향 조절제의 극각과 상기 제2 영역에 위치한 상기 제2 배향 조절제의 극각은 서로 다른 것이 바람직하다.
상기 제1 배향막 및 제2 배향막은 광배향막인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 기판 위에 액정을 수직 배향시키는 제1 배향 기저 물질과 상기 제1 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제1 배향막을 형성하는 단계, 제2 기판을 형성하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 액정을 도입하는 단계, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제1 전압을 인가하고, 광을 조사하여 상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하는 제1 중합 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 복수개의 띠 모양이고, 서로 교대로 배치하는 것이 바람직하다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역은 복수개의 도메인으로 분리되는 것이 바람직하다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 평행하며, 가운데가 굴절되는 것이 바람직하다.
상기 복수개의 도메인은 제1 영역과 제2 영역으로 분리되며, 상기 제1 중합 단계는 조사하여 상기 제1 영역에 위치하는 상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하고, 광 마스크로 상기 제2 영역을 가리는 단계, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제2 전압을 인가하고, 광을 조사하여 상기 제2 영역에 위치하는 상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 전압과 제2 전압은 서로 다른 것이 바람직하다.
상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계 이전에 상기 제2 기판 위에 상기 액정을 수직 배향시키는 제2 배향 기저 물질과 상기 제2 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제2 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하여 제1 배향 조절제를 형성하는 동시에 상기 제2 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하여 제2 배향 조절제를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1 전극은 복수개의 띠 모양이고, 상기 제2 전극은 화소 영역 내에서 연속적인 면으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 기판 위에 액정을 수직 배향시키는 제1 배향 기저 물질과 상기 제1 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제1 배향막을 형성하는 단계, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역은 복수개의 도메인으로 분리되며, 상기 복수개의 도메인은 제1 영역과 제2 영역으로 분리되며, 상기 제1 영역에 제1 광을 조사하여 상기 배향 기저 물질을 광배향시켜 배향 기저막을 형성하고, 광중합성 모노머 및 올리고머를 중합하여 배향 조절제를 형성하는 단계, 상기 제2 영역에 제2 광을 조사하여 상기 배향 기저 물질을 광배향시켜 배향 기저막을 형성하고, 광중합성 모노머 및 올리고머를 중합하여 배향 조절제를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 광의 조사량과 상기 제2 광의 조사량은 서로 다른 것이 바람직하다.
상기 제1 영역에 위치하는 상기 배향 조절제의 극각은 상기 제2 영역에 위치하는 상기 배향 조절제의 극각과 서로 다른 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성하는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 형성되어 있으며, 화소 영역을 복수개의 도메인으로 분할하는 도메인 분할 수단을 가지는 제어 전극, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며, 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성하는 공통 전극, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 협지되어 있는 액정층, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 액정층과 접촉하는 제1 배향막을 포함하고, 상기 제1 배향막은 제1 배향 기저막과 제1 배향 조절제를 포함하고, 상기 제1 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제1 배향 조절제는 상기 제1 배향 기저막의 내부로부터 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 것이 바람직하다.
상기 제어 전극과 상기 화소 전극 사이에 형성되어 있는 층간 절연막을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 도메인 분할 수단은 절개부인 것이 바람직하다.
상기 절개부에 위치하는 액정층의 액정 분자는 상기 제어 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전계에 의해 미리 정렬되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제어 전극은 ITO 또는IZO로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 것이 바람직하다.
상기 제2 기판에 형성되어 있으며, 상기 액정층과 접촉하는 제2 배향막을 더 포함하고, 상기 제2 배향막은 제2 배향 기저막과 제2 배향 조절제를 포함하고, 상기 제2 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막의 내부로부터 가지고 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 것이 바람직하다.
상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성하는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 화소 영역을 복수개의 도메인으로 분할하는 도메인 분할 수단을 가지는 제어 전극을 형성하는 단계, 상기 제어 전극 위에 액정을 수직 배향시키는 제1 배향 기저 물질과 상기 제1 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제1 배향막을 형성하는 단계, 제2 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 액정을 도입하는 단계, 상기 제어 전극과 상기 공통 전극 사이에 제1 전압을 인가하고, 광을 조사하여 상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하는 제1 중합 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어 전극과 상기 화소 전극 사이에 층간 절연막을 더 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 도메인 분할 수단은 절개부인 것이 바람직하다.
상기 절개부에 위치하는 액정층의 액정 분자는 상기 제어 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전계에 의해 미리 정렬되는 것이 바람직하다.
상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계 이전에 상기 공통 전극 위에 상기 액정을 수직 배향시키는 제2 배향 기저 물질과 상기 제2 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제2 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하여 제1 배향 조절제를 형성하는 동시에 상기 제2 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하여 제2 배향 조절제를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 IPS 모드 액정 표시 장치에서 액정이 선경사를 가지면, 선형 공통 전극과 선형 화소 전극이 위치하지 않는 대향 기판에 인접한 액정이 선경사를 따라 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 매우 빠르다. 따라서, 동화상의 잔상 문제를 해소할 수 있다.
또한, 선형 공통 전극 및 선형 화소 전극은 ITO나 IZO 등의 투명한 도전막으로 이루어지고, 선형 공통 전극 및 선형 화소 전극 위의 액정도 선경사를 가지고 구동 전압 인가 시 전기장과 나란한 방향으로 즉시 기울어지게 되므로 화상 표시에 기여하는 액정이 증가하는 효과를 가진다. 따라서, 개구율이 향상되어 휘도가 높아진다.
또한, 액정은 양의 유전율 이방성을 가지므로 전기장 인가 시, 액정은 공통 전극부 및 화소 전극부의 변에 수직한 방향으로 형성되는 전기장과 동일한 방향으로 배열된다. 따라서, 제1 내지 제4 도메인 별로 액정이 서로 다른 방향으로 배열되어 다중 배향을 구현할 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 도메인 별로 액정이 서로 다른 선경사를 가지며 배열되어 다중 배향을 구현할 수 있다. 이 때, 액정이 소정 극각의 선경사를 가지므로, 전기장 인가 시 모든 영역의 액정이 선경사를 따라 기울어지게 되므로 도메인간의 경계선 부근에 위치하는 액정의 배향 방향이 도메인별로 확실하게 다르므로 다중 배향을 완벽히 구현할 수 있어서 시야각을 향상시킬 수 있다.
또한, 제조 공정 중 도메인 분할 수단으로 작용하는 절개부(19a)를 가지는 제어 전극(19)과 공통 전극(270) 사이에 제어 전압을 미리 인가하여 배향 조절제(13)가 선경사를 가지게 함으로써 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 구동 전압 인가 시 액정의 기울어지는 방향은 미리 배향된 배향 조절제(13)의 선경사에 의해 즉각적으로 결정되어 응답 속도가 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 액정을 배향하는 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 3은 도 2의 III-III을 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 액정을 1차 배향시키는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 액정을 2차 배향시키는 단계를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 7은 도 6의 VII-VII선을 잘라 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11은 광배향막에서 제1 영역(U1) 및 제2 영역(U2)의 배향 조절제의 극각을 다르게 하는 방법을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 13은 도 12의 XIII-XIII을 잘라 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 15는 도 14의 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 16은 도 14의 액정 표시 장치의 제어 전극 및 제어 전극의 절개부에 위치하는 액정의 배향을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제어 전극과 공통 전극 사이에 제어전압을 인가하여 액정이 선경사를 가지도록 배향시키는 단계를 도시한 단면도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 선경사를 가지는 액정에 UV를 조사하여 배향 조절제가 선경사를 가지도록 배향시키는 단계를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 액정을 배향하는 방법의 흐름도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 먼저, IPS 모드 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 기판을 제조한다(S1). IPS 모드 박막 트랜지스터 기판은 절연 기판 위에 게이트선, 게이트선과 교차하는 데이터선, 게이트선 및 데이터선에 제어 전극과 입력 전극이 각각 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터의 출력 단자에 연결되어 있는 선형 화소 전극, 선형 화소 전극과 마주하는 선형 공통 전극 및 선형 공통 전극에 공통 전압을 인가하는 공통 전극선 등을 형성함으로써 제조한다.
다음, IPS 모드 박막 트랜지스터 기판 위에 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제1 배향막을 형성한다(S2). 제1 배향막은 배향 기저 물질에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 배향 기저 물질을 경화하여 형성할 수 있다. 제1 배향막의 배향 기저 물질은 수직 배향 특성을 가지는 물질로 형성할 수 있다.
따라서 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막은 액정의 배향막으로써 역할을 수행할 수 있고, 배향 기저 물질이 수직 배향 특성을 가지므로 액정의 방향자가 기판 표면에 대하여 수직으로 1차 배향된다.
여기서, 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머와 더불어 중합 개시제를 첨가할 수 있다. 중합 개시제는 반드시 첨가시킬 필요는 없지만, 중합 개시제를 첨가함으로써, 중합을 신속하게 행할 수 있다. 중합 개시제로서는, 메틸에틸케톤퍼록시드 이외에, 예를 들면 벤조일퍼록시드, 큐멘히드로퍼록시드, t-부틸퍼옥토에이트, 디큐밀퍼록시드나, 벤조일알킬에테르계, 아세토페논계, 벤조페논계, 크산톤계 벤조인에테르계, 벤질케탈계의 중합 개시재 등을 사용할 수 있으며, 이를 그대로 사용하거나, 적절하게 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 중합 개시제의 첨가량은, 중합성 화합물에 대하여 10 중량％ 이하일 수 있다. 10 중량％ 보다 많이 첨가하면 중합 개시제가 불순물로서 작용하여 표시 소자의 표시 품질이 저하될 수 있기 때문이다.
한편, IPS 모드 박막 트랜지스터 기판과 마주하도록 조립될 대향 기판을 제조한다(S3). 대향 기판에는 색필터와 차광 부재 등이 형성될 수 있다.
다음, 대향 기판 위에 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제2 배향막을 형성한다(S4). 제2 배향막은 배향 기저 물질에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 배향 기저 물질을 경화하여 형성할 수 있다. 제2 배향막의 배향 기저 물질은 수직 배향 특성을 가지는 물질로 형성할 수 있다. 따라서 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막은 액정의 배향막으로써 역할을 수행할 수 있고, 배향 기저 물질이 수직 배향 특성을 가지므로 액정의 방향자가 기판 표면에 대하여 수직으로 1차 배향된다.
여기서, 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머와 더불어 중합 개시제를 첨가할 수 있다. 중합 개시제는 반드시 첨가시킬 필요는 없지만, 중합 개시제를 첨가함으로써, 중합을 신속하게 행할 수 있다.
이렇게 마련된 IPS 모드 박막 트랜지스터 기판과 대향 기판을 조립하고 두 기판 사이에 액정을 도입한다(S5).
여기서 액정의 도입은 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막을 가지는 두 기판 사이에 액정을 주입하는 등의 방법으로 진행한다. 이 때, 액정에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 첨가하여 주입할 수 있다.
다음, 액정에 전기장을 인가하여 액정의 배향을 변경한다(S6). 액정에 전기장을 인가하는 것은 선형 화소 전극과 선형 공통 전극 사이에 전압을 인가하거나 외부에 설치된 전극 사이에 전압을 인가하는 등의 방법을 사용하여 이루어질 수 있다. 전기장 인가에 따른 액정의 배향 변경은 액정의 유전율 이방성에 따라 이루어지고, 양의 유전율 이방성을 가지는 액정이면 전기장에 나란하게 되는 방향으로 기울어지고, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정이면 전기장에 수직하게 되는 방향으로 기울어진다. 또한 전기장의 세기에 따라 액정의 배향이 변화하는 정도가 달라질 수 있다.
이와 같이 전기장 인가를 통해 액정의 배향이 변경된 상태에서 배향막이 포함하는 모노머 또는 올리고머를 중합하여 배향 조절제를 형성함으로써 액정을 2차 배향한다(S7). 모노머 또는 올리고머의 중합은 모노머 또는 올리고머가 광중합성 물질인 경우에는 자외선 등 광중합성 모노머 또는 올리고머의 중합을 유도하는 광을 조사함으로써 이루어진다. 배향 조절제는 액정의 배향을 따라 배열되며, 인가되어 있던 전기장을 제거한 이후에도 배열을 유지하여 인접한 액정의 배향에 영향을 미친다. 따라서 액정은 2차 배향에 의하여 1차 배향과는 다른 선경사(pre-tilt)를 가지도록 배열될 수 있다.
본 발명의 설명에서 선경사는 각도(angle)와 방향(direction)을 가질 수 있으며, 이하에서는 이를 각각 극각(polar angle, 0-180) 및 방위각(azimuthal angle, 0-360)으로 정의하도록 한다. 즉, 선경사는 방위각(azimuthal angle, 0-360) 및 극각(polar angle, 0-180)을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 여기서, 방위각은 배향막 또는 액정의 기판 면상으로의 투영이 게이트 라인 또는 데이터 라인을 기준으로 하여 기울어진 각도를 의미한다. 극각은 배향 조절제 또는 액정이 기판의 수평면에 대하여 수직을 이루는 선(기판 면의 법선)을 기준으로 기울어진 각도를 의미한다.
이러한 2차 배향은 전기장 인가 시 액정의 동작 방향을 미리 결정해 놓기 위하여 액정이 선경사를 가지도록 하는데 이용할 수 있다. 특히, IPS 모드에서는 극각 방향의 선경사가 중요한 바, 이를 위주로 설명한다.
그러면 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 배향 방법을 적용하여 제조한 IPS 모드 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 3은 도 2의 III-III을 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 기판(100), 대항 기판(200), 액정층(3), 하부 편광판(11), 상부 편광판(21)을 포함한다.
박막 트랜지스터 기판(100)은 절연 기판(110)과 그 위에 형성되어 있는 박막층들을 포함하고, 공통 전극 기판(200)은 절연 기판(210)과 그 위에 형성되어 있는 박막층들을 포함한다.
먼저, 박막 트랜지스터 기판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)과 공통 전극선(131)이 가로 방향으로 뻗어 있다. 공통 전극선(131)에는 선형 공통 전극(133, 134)이 연결되어 있다. 게이트선(121)에는 주사 신호가 전달되고, 공통 전극선(131)에는 공통 전압이 전달된다. 선형 공통 전극(133, 134)은 공통 전극선(131)에 직접 연결되어 있는 공통 전극부(133)와 공통 전극부(133)의 나머지 일단을 연결하는 공통 연결부(134)를 포함한다. 공통 전극부(133)는 가운데가 굴절되어 있다. 선형 공통 전극(133, 134)은 ITO(Indium Tin Oxide)나IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전막으로 이루어질 수 있다.
게이트선(121)과 공통 전극선(131) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 등으로 만들어진 진성 반도체(151, 154, 157)가 형성되어 있고, 진성 반도체(151, 154, 157) 위에 실리사이드(silicide) 또는n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 이루어지는 저항성 접촉 부재(161, 163, 165, 167)가 형성되어 있다. 진성 반도체(151, 154, 157)와 저항성 접촉 부재(161, 163, 165, 167)는 편의상 반도체로 통칭될 수 있고, 반도체라 하면 진성 반도체와 저항성 접촉층으로 이루어진 것 이외에 다결정 규소 반도체나 산화물 반도체 등을 의미할 수도 있다.
저항성 접촉 부재(161, 163, 165, 167) 위에는 복수의 소스 전극(173)을 가지는 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 드레인 전극(175)과 연결되어 있는 선형 화소 전극(177, 178, 179)이 형성되어 있다. 데이터선(171)에는 화상 신호 전압이 인가된다. 드레인 전극(175)은 게이트 전극(124) 위에서 소스 전극(173)과 서로 마주한다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 진성 반도체(154)의 채널부는 노출된다. 선형 화소 전극(177, 178, 179)은 공통 전극부(133)와 나란하게 뻗은 화소 전극부(177), 드레인 전극(175)과 직접 연결되어 있고 화소 전극부(177)들의 일단을 연결하는 제1 화소 연결부(179) 및 화소 전극부(177)들의 나머지 일단을 연결하는 제2 화소 연결부(178)를 포함한다. 화소 전극부(177)는 공통 전극부(133)과 마찬가지로 가운데가 굴절되어 있다. 또한 데이터선(171)도 화소 전극부(177) 및 공통 전극부(133)의 모양에 맞춰 구부러져 있다. 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 드레인 전극(175)과 연결되어 있는 선형 화소 전극(177, 178, 179)은 ITO(Indium Tin Oxide)나IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전막으로 이루어질 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 선형 화소 전극(177, 178, 179)은 그 아래의 저항성 접촉 부재(161, 163, 165, 167)와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가질 수 있고, 진성 반도체(151, 154, 157)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이로 노출된 부분을 제외하고, 저항성 접촉 부재(161, 163, 165, 167)와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가질 수 있다. 이와 달리 저항성 접촉 부재와 진성 반도체는 섬형으로 형성되어 게이트 전극(124) 주변에만 배치될 수도 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 진성 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 진성 반도체(154)의 채널부에 형성된다.
공통 전극부(133)와 화소 전극부(177)은 도메인 분할 수단으로 작용하며, 복수의 띠 모양으로 게이트선(121)에 대해 소정 각도를 가지며 형성되어 있고, 서로 교대로 배치되어 있다. 공통 전극부(133)와 화소 전극부(177)사이의 영역은 제1 경계선(P1) 및 제2 경계선(P2)을 중심으로 제1 도메인(D1), 제2 도메인(D2), 제3 도메인(D3) 및 제4 도메인(D4)으로 나누어진다. 제1 경계선(P1)은 공통 전극부(133)와 화소 전극부(177) 사이의 중간에 위치하며 공통 전극부(133)와 화소 전극부(177)와 평행하고, 제2 경계선(P2)는 인접한 게이트선(121) 사이의 중간에 위치하며 게이트선(121)과 평행하다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 선형 화소 전극(177, 178, 179) 위에는 하부 배향막(1)이 형성되어 있다. 하부 배향막(1)은 배향 기저막(12)과 배향 조절제(13)를 포함한다. 배향 기저막(12)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide) 또는 레시틴(lecithin)등의 액정 수직 배향막으로서, 배향 기저막(12)에 의해 액정은 기판에 수직한 방향으로 기초 배향되어 있다.배향 조절제(13)는 배향 기저막(12)의 내부로부터 선경사 특히, 극각을 가지고 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다.
광중합성 모노머 또는 올리고머로는 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등이 있다. 리액티브 메조겐(RM)은 중합성 메조겐성 화합물을 의미한다. "메조겐성 화합물" 또는 "메조겐성 물질"은 하나 이상의 막대 모양, 판 모양 또는 디스크 모양 메조겐성 기, 즉 액정상 거동을 유도할 수 있는 능력을 가진 기를 포함하는 물질 또는 화합물을 포함한다. 막대 모양 또는 판모양 기를 가진 액정 화합물은 캘라미틱(calamitic) 액정으로서 당분야에 공지되어 있고, 디스크 모양 기를 가진 액정 화합물은 디스코틱 액정으로서 당분야에 공지되어 있다. 메조겐성 기를 포함하는 화합물 또는 물질은 필수적으로 그 자체로서 액정상을 나타낼 필요는 없다. 또한, 다른 화합물과의 혼합물에서만, 또는 메조겐성 화합물 또는 물질, 또는 그들의 혼합물의 중합 시 액정상 거동을 나타내는 것이 가능하다.
리액티브 메조겐은 자외선 등의 광에 의하여 중합되며, 인접한 물질의 배향 상태에 따라 배향되는 물질이다. 리액티브 메조겐의 예로는 아래의 식으로 표현되는 화합물을 들 수 있다:
P1-A1-(Z1-A2)n-P2,
여기서, P1과 P2는 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy) 및 에폭시(epoxy) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이고, A1과 A2는 1,4-페닐렌(phenylen)과 나프탈렌(naphthalene)-2,6-다일(diyl) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이며, Z1은 COO-, OCO- 및 단일 결합 중의 하나이고, n은 0, 1 및 2 중의 하나이다.
좀 더 구체적으로는 아래의 식 중 하나로 표현되는 화합물을 들 수 있다:
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
여기서, P1과 P2는 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy) 및 에폭시(epoxy) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이다.
하부 배향막(1)의 배향 기저막(12)은 수직 배향 특성을 가지는 물질로 형성되어 있으므로 초기에 액정은 수직 배향되어 있으나, 하부 배향막(1)의 배향 조절제(13)가 절연 기판(110)의 표면에 수직한 방향을 기준으로 소정 극각의 선경사를 가지므로 배향 조절제(13)의 배향력에 의하여 액정의 배향이 변경되어 액정은 절연 기판(110, 210) 표면에 수직한 방향을 기준으로 소정의 극각을 가지며 기울어져 있다.
도시하지는 않았으나, 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 선형 화소 전극(177, 178, 179)과 하부 배향막(1)의 사이에는 진성 반도체(154)의 채널부 보호를 위한 절연막이 더 형성될 수 있다.
다음, 대향 기판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있고, 차광 부재(220)가 구획하는 각 영역에는 색필터(230)가 형성되어 있다.
색필터(230)와 차광 부재(220)는 박막 트랜지스터 기판(100)에 형성될 수도 있다.
색필터(230) 위에는 상부 배향막(2)이 형성되어 있다. 상부 배향막(2)도 배향 기저막(22)과 배향 조절제(23)를 포함한다. 배향 기저막(22)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide) 또는 레시틴(lecithin)등의 액정 수직 배향막으로서, 배향 기저막(12)에 의해 액정은 기판에 수직한 방향으로 기초 배향되어 있다. 배향 조절제(23)는 배향 기저막(22)의 내부로부터 선경사 특히, 극각을 가지고 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다.
광중합성 모노머 또는 올리고머로는 앞서 설명한 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의NOA series 등이 있다.
상부 배향막(2)의 배향 기저막(22)은 수직 배향 특성을 가지는 물질로 형성되어 있으므로 초기에 액정은 수직 배향되어 있으나, 상부 배향막(2)의 배향 조절제(23)는 소정 방향으로 기울어져 있으므로 배향 조절제(23)의 배향력에 의하여 액정의 배향이 변경되어 액정의 방향자는 기판(110, 210) 표면에 대하여 소정의 극각을 가지며 기울어져 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정을 포함하고, 배향 조절제(13, 23)는 기판(110, 210) 표면에 대하여 소정의 극각을 가지며 기울어져 있고, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정은 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)의 배향 조절제(13, 23)의 영향으로 기판(110, 210) 표면에 대하여 소정의 극각을 가지며 기울어져 있다.
이와 같이, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정이 소정 극각의 선경사를 가지면, 전기장 인가 시 모든 영역의 액정이 선경사를 따라 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 빠르다. 특히, 선형 공통 전극과 선형 화소 전극이 위치하지 않는 대향 기판에 인접한 액정이 선경사를 따라 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 빠르다. 따라서, 동화상의 잔상 문제를 해소할 수 있다.
또한, 선형 공통 전극(133, 134) 및 선형 화소 전극(177, 178, 179)은 ITO나 IZO 등의 투명한 도전막으로 이루어지고, 선형 공통 전극(133, 134) 및 선형 화소 전극(177, 178, 179) 위의 액정도 선경사를 가지고 구동 전압 인가 시 전기장과 나란한 방향으로 즉시 기울어지게 되므로 화상 표시에 기여하는 액정이 증가하는 효과를 가진다. 따라서, 개구율이 향상되어 휘도가 높아진다.
또한, 액정은 양의 유전율 이방성을 가지므로 전기장 인가 시, 액정은 공통 전극부(133) 및 화소 전극부(177)의 변에 수직한 방향으로 형성되는 전기장과 동일한 방향으로 배열된다. 따라서, 제1 내지 제4 도메인 별로 액정이 서로 다른 방향으로 배열되어 다중 배향을 구현할 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 도메인 별로 액정이 서로 다른 선경사를 가지며 배열되어 다중 배향을 구현할 수 있다. 이 때, 액정이 소정 극각의 선경사를 가지므로, 전기장 인가 시 모든 영역의 액정이 선경사를 따라 기울어지게 되므로 도메인간의 경계선 부근에 위치하는 액정의 배향 방향이 도메인별로 확실하게 다르므로 다중 배향을 완벽히 구현할 수 있어서 시야각을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)이 모두 배향 기저막(12, 22)과 배향 폴리머(13, 23)를 가지는 실시예를 설명하였으나, 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2) 중 어느 하나만 배향 기저막과 배향 폴리머를 가지고, 다른 하나는 배향 기저막만으로 이루어지는 것도 가능하다.
또한, 액정에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 첨가하여 주입한 경우에는 액정층(3)에 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 분리되어 있는 배향 조절제가 존재할 수 있고, 또한 광중합되지 않은 광중합성 모노머 또는 올리고머가 잔류할 수도 있다.
하부 편광판(11)과 상부 편광판(21)은 투과축이 서로 직교하도록 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따라 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 액정을 1차 배향시키는 단계를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 액정을 2차 배향시키는 단계를 도시한 단면도이다.
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 각종 배선, 박막 트랜지스터, 선형 공통 전극(133, 134) 및 선형 화소 전극(177, 178, 179)를 포함하는 박막층을 박막 증착, 사진 공정(Photolithography), 사진 식각(Photo-etching) 등의 방법을 사용하여 형성한다. 또한, 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)와 색필터(230) 등을 포함하는 박막층을 박막 증착, 사진 공정(Photolithography), 사진 식각(Photo-etching) 등의 방법을 사용하여 형성한다.
다음, 박막 트랜지스터 기판(100)의 박막층 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 열처리(Curing)하여 배향 기저 물질을 경화함으로써 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 하부 배향막(1a)를 형성한다. 또한 대향 기판(200)의 박막층 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 열처리(Curing)하여 배향 기저 물질을 경화함으로써 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 상부 배향막(2a)를 형성한다.
여기서, 배향 기저 물질은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide) 또는 레시틴(lecithin)등의 액정 수직 배향막으로서, 배향 기저 물질에 의해 액정은 기판에 수직한 방향으로 1차 배향되어 있다. 따라서 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 하부 배향막(1a)과 상부 배향막(2a)은 배향 기저 물질에 의해 액정을 기판(100, 200)에 수직한 방향으로 1차 배향시킬 수 있다. 광중합성 모노머 또는 올리고머로는 앞서 설명한 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등을 사용할 수 있다.
이어서, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200)을 결합한다. 이들 기판(100, 200)의 결합은 두 가지 방법으로 진행할 수 있다.
먼저, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 중의 하나에 실런트(sealant)를 도포하여 액정을 채울 영역을 정의한 다음, 정의된 영역에 액정을 적하(dropping)하여 채우고, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 정렬하여 결합하는 방법이 있다. 이 때, 두 기판(100, 200) 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 액정 적하 전후에 산포할 수도 있다. 스페이서는 박막 형성 공정을 통해 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 위에 미리 형성할 수도 있다. 이 때, 액정에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 첨가하여 적하할 수 있다.
또는, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 중의 하나에 실런트(sealant)를 도포하여 액정을 채울 영역을 정의하되 액정 주입구를 가지도록 형성하고, 두 기판(100, 200)을 정렬하여 결합한다. 이후 진공 상태에서 액정 주입구를 액정 저장조에 담그고 진공을 해제함으로써 액정을 주입한 다음, 액정 주입구를 밀봉하는 방법도 있다. 또, 액정에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 첨가하여 주입할 수도 있다.
다음으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 선형 화소 전극(177, 178, 179)과 선형 공통 전극(133, 134) 사이에 전압을 인가하여 공통 전극부(133)와 화소 전극부(177) 사이에 수평 전계(E)를 형성한다. 액정에 전기장을 인가하는 것은 기판에 미리 형성해 놓은 두 전극 사이에 전압을 인가하거나 외부에 설치된 전극 사이에 전압을 인가하는 등의 방법을 사용하여 이루어질 수 있다. 액정이 양의 유전율 이방성을 가지므로 액정은 전기장과 평행하게 되는 방향으로 기울어진다. 전기장은 기판 표면과 수평한 방향으로 형성되므로 이에 따라 초기에 기판 표면에 수직한 방향으로 1차 배향되어 있던 액정은 이러한 수평 전계(E)에 나란한 방향으로 2차 배향하여 소정의 극각을 가지게 된다.
이어서, 자외선 등의 광을 하부 및 상부 배향막(1, 2)에 조사하여 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합함으로써, 배향 기저막(12, 22) 내부로부터 뻗어 나온 배향 조절제(13, 23)를 형성한다. 배향 조절제(13, 23)는 액정의 2차 배향 상태에 따라 소정 극각의 선경사를 가지게 된다.
여기서 선형 화소 전극(177, 178, 179)과 선형 공통 전극(133, 134) 사이에 인가하는 전압의 크기를 달리함으로써 배향 조절제(13, 23)의 선경사를 조절할 수 있다. 즉, 선형 화소 전극(177, 178, 179)과 선형 공통 전극(133, 134) 사이에 강한 전압을 인가하면 액정이 수평 전계(E)에 나란한 방향으로 배열되고, 이 상태에서 자외선을 조사하면 배향 조절제(13, 23)는 큰 선경사를 가진다. 반대로, 선형 화소 전극(177, 178, 179)과 선형 공통 전극(133, 134) 사이에 약한 전압을 인가하면 액정이 기판(110, 210)의 표면과 수직한 방향을 기준으로 작은 극각을 가지며 배열되고 이 상태에서 자외선을 조사하면 배향 조절제(13, 23)는 작은 선경사를 가진다.
이와 같이, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 배향 기저 물질과 혼합하여 배향막을 형성한 이후에 광중합하여 배향 조절제를 형성하면, 배향 조절제의 선경사 제어가 용이하고, 광중합성 모노머 또는 올리고머가 액정층(3)에 잔류하여 발생할 수 있는 문제도 방지할 수 있다.
이상에서는 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 사이에 액정을 채운 이후에 전압을 인가하고 자외선을 조사하여 배향 조절제(13, 23)를 형성하는 방법을 설명하였으나, 이와 달리 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 사이에 액정을 채우지 않은 상태에서 선형 화소 전극(177, 178, 179)과 선형 공통 전극(133, 134) 사이에 전압을 인가하고 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막(1, 2)에 자외선을 조사하여 배향 조절제(13, 23)를 형성할 수도 있다. 액정은 배향 조절제(13, 23)를 형성한 이후에 주입한다.
이후, 모듈 작업을 진행한다.
한편, 서로 다른 영역에 위치하는 액정의 극각을 다르게 하여 서로 다른 영역간의 광학적 특성의 보상율을 높여 측면 시인성을 개선할 수 있으며, 이를 이하의 다른 실시예에서 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 7은 도 6의 VII-VII선을 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예는 도 2 및 도 3에 도시된 실시예와 비교하여 제1 영역(U1)과 제2 영역의 배향 조절제의 극각의 선경사를 다르게 하여 제1 영역(U1)과 제2 영역에 위치하는 액정의 극각을 다르게 하는 구조만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 공통 전극부(133)와 화소 전극부(177)사이의 영역은 제1 경계선(P1) 및 제2 경계선(P2)을 중심으로 제1 도메인(D1), 제2 도메인(D2), 제3 도메인(D3) 및 제4 도메인(D4)으로 나누어진다. 제1 경계선(P1)은 공통 전극부(133)와 화소 전극부(177) 사이의 중간에 위치하며 공통 전극부(133)와 화소 전극부(177)와 평행하고, 제2 경계선(P2)는 인접한 게이트선(121) 사이의 중간에 위치하며 게이트선(121)과 평행하다.
박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200)을 정렬했을 때, 선형 공통 전극(133, 134)과 선형 화소 전극(177, 178, 179)은 액정층(300) 부분을 복수의 소영역(subregion)으로 구분한다. 이들 소영역은 전기장 인가 시 그 내부에 위치하는 액정의 방향자에 따라 8개의 종류로 분류되며 도메인(domain) 이라고 한다.
이와 같이, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200)을 정렬했을 때 선형 공통 전극(133, 134)과 선형 화소 전극(177, 178, 179)은 화소 영역을 다수의 도메인으로 분할하며, 선형 공통 전극(133, 134)과 선형 화소 전극(177, 178, 179) 사이에 전압 인가 시 형성되는 전기장이 기판(110, 210)에 대하여 수평인 성분을 가지도록 하여 액정의 기울어지는 방향을 제어하는 역할을 한다.
이들 도메인은 그 내부에 위치하는 액정의 방향자에 따라 4개의 종류로 분류되며, 각각의 도메인은 길쭉하게 형성되어 폭과 길이를 가진다. 이들 도메인 내에서는 액정의 배열이 규칙성을 가지므로 액정 표시 장치의 시야각이 확장된다. 도 6에는 4개의 제1 도메인(D1), 4개의 제2 도메인(D2), 4개의 제3 도메인(D3) 및 4개의 제4 도메인(D4)이 도시되어 있으며, 제1 영역(U1)은 어느 하나의 제1 도메인 내지 제4 도메인을 포함하고, 제2 영역(U2)은 다른 하나의 제1 도메인 내지 제4 도메인을 포함한다.
하부 배향막(1)은 배향 기저막(12)과 배향 조절제(13)를 포함한다. 배향 기저막(12)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide) 또는 레시틴(lecithin)등의 액정 수직 배향막으로서, 배향 기저막(12)에 의해 액정은 기판에 수직한 방향으로 기초 배향되어 있다. 배향 조절제(13)는 배향 기저막(12)의 내부로부터 선경사 특히, 극각을 가지고 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다. 이 때, 제1 영역(U1)에 위치하는 배향 조절제(13)의 극각(β1)는 제2 영역(U2)에 위치하는 배향 조절제(13)의 극각(β2)과 다르다.
상부 배향막(2)도 배향 기저막(22)과 배향 조절제(23)를 포함한다. 배향 기저막(22)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide) 또는 레시틴(lecithin)등의 액정 수직 배향막으로서, 배향 기저막(12)에 의해 액정은 기판에 수직한 방향으로 기초 배향되어 있다. 배향 조절제(23)는 배향 기저막(22)의 내부로부터 선경사 특히, 극각을 가지고 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다. 이 때, 제1 영역(U1)에 위치하는 배향 조절제(13)의 극각(β1)는 제2 영역(U2)에 위치하는 배향 조절제(13)의 극각(β2)과 다르다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정을 포함하고, 배향 조절제(13, 23)는 기판(110, 210) 표면에 대하여 소정의 극각을 가지며 기울어져 있고, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정은 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)의 배향 조절제(13, 23)의 영향으로 기판(110, 210) 표면에 대하여 소정의 극각을 가지며 기울어져 있다.
이와 같이, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정이 소정 극각의 선경사를 가지면, 전기장 인가 시 모든 영역의 액정이 선경사를 따라 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 빠르다. 특히, 선형 공통 전극과 선형 화소 전극이 위치하지 않는 대향 기판에 인접한 액정이 선경사를 따라 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 빠르다. 따라서, 동화상의 잔상 문제를 해소할 수 있다.
그리고, 배향 조절제(13, 23)는 인접한 액정의 배향에 영향을 미치고, 제1 영역(U1)의 제1 도메인(D1) 및 제2 도메인(D2)에 위치하는 배향 조절제(13, 23)의 극각(β1)은 제2 영역(U2)의 제1 도메인(D1) 및 제2 도메인(D2)에 위치하는 배향 폴리머(13, 23)의 선경사각(β2)보다 크므로, 제1 영역(U1)의 제1 도메인(D1) 및 제2 도메인(D2)에 위치하는 하부 및 상부 배향막(1, 2)과 인접한 액정의 극각(α2)은 제2 영역(U2)의 제1 도메인(D1) 및 제2 도메인(D2)에 위치하는 하부 및 상부 배향막(1, 2)과 인접한 액정의 극각(α2)보다 크다.
따라서 하부 및 상부 배향막(1, 2)과 인접한 액정의 극각에 따라 전압 인가 시 액정층(3)의 모든 액정이 선경사 방향으로 즉시 기울어지게 되며, 이 때 제1영역(U1)의 제1 도메인(D1) 및 제2 도메인(D2)에 위치하는 액정의 극각은 제2 영역(U2)의 제1 도메인(D1) 및 제2 도메인(D2)에 위치하는 액정의 극각보다 크게 된다. 따라서, 제1 영역(U1)과 제2 영역(U2)간의 감마 곡선은 서로 다르므로 제1 영역(U1)과 제2 영역(U2)간의 광학적 특성이 서로 효과적으로 보상되어 측면 시인성이 개선된다.
이상에서는 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)이 모두 배향 기저막(12, 22)과 배향 폴리머(13, 23)를 가지는 실시예를 설명하였으나, 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2) 중 어느 하나만 배향 기저막과 배향 폴리머를 가지고, 다른 하나는 배향 기저막만으로 이루어지는 것도 가능하다.
도 8 및 도 9에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시하였다.
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 각종 배선, 박막 트랜지스터, 선형 공통 전극(133, 134) 및 선형 화소 전극(177, 178, 179)를 포함하는 박막층을 박막 증착, 사진 공정(Photolithography), 사진 식각(Photo-etching) 등의 방법을 사용하여 형성한다. 또한, 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)와 색필터(230) 등을 포함하는 박막층을 박막 증착, 사진 공정(Photolithography), 사진 식각(Photo-etching) 등의 방법을 사용하여 형성한다.
다음, 박막 트랜지스터 기판(100)의 박막층 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 열처리(Curing)하여 배향 기저 물질을 경화함으로써 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 하부 배향막(1a)를 형성한다. 또한 대향 기판(200)의 박막층 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 열처리(Curing)하여 배향 기저 물질을 경화함으로써 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 상부 배향막(2a)를 형성한다.
여기서, 배향 기저 물질은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide) 또는 레시틴(lecithin)등의 액정 수직 배향막으로서, 배향 기저 물질에 의해 액정은 기판에 수직한 방향으로 1차 배향되어 있다. 따라서 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 하부 배향막(1a)과 상부 배향막(2a)은 배향 기저 물질에 의해 액정을 기판(100, 200)에 수직한 방향으로 1차 배향시킬 수 있다. 광중합성 모노머 또는 올리고머로는 앞서 설명한 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등을 사용할 수 있다.
이어서, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200)을 결합한다.
다음, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 공통 전극부(133)와 화소 전극부(177) 사이에 제1 전기장을 인가하여 액정을 재배열한다. 이 때, 제1 전기장의 세기를 크게 하여 액정의 경사각(α1)도 크게 한다. 이어서, 화소 영역 중 제2 영역(U2)과 동일한 형상의 광 마스크(4)를 제2 영역(U2) 위에 위치시키고 자외선 등의 광을 조사한다. 따라서, 광 마스크(4)에 의해 가려지지 않은 제1 영역(U1)에만 광이 조사된다. 이 때, 하부 및 상부 배향막(1, 2)에 포함되어 있는 모노머 또는 올리고머가 광중합성 물질이므로 자외선 등의 광에 의해 모노머 또는 올리고머가 광중합되어 배향 기저막(12, 22) 내부로부터 배향 조절제(13, 23)가 뻗어 나온다. 이러한 배향 조절제(13, 23)는 제1 영역(U1)에만 형성된다. 제1 영역(U1)에 형성된 배향 조절제(13, 23)는 액정의 배열 상태에 따라 극각을 가지게 된다. 따라서, 큰 세기의 제1 전기장에 의해 액정이 큰 극각을 가지고 있었으므로 제1 영역(U1)에 위치하는 배향 조절제(13, 23)는 큰 극각(β1)을 가지게 된다.
다음으로, 도 7에 도시한 바와 같이, 공통 전극부(133)와 화소 전극부(177) 사이에 제2 전기장을 인가하여 액정을 재배열한다. 제2 전기장의 세기는 제1 전기장보다 작게 하여 액정의 극각(α2)도 제1 전기장을 인가한 경우보다 작게 된다. 이어서, 별도의 광 마스크 없이 자외선 등의 광을 조사하여 제1 영역(U1)과 제2 영역(U2) 모두에 광을 조사한다. 이 때, 하부 및 상부 배향막(1, 2)에 포함되어 있는 모노머 또는 올리고머가 광중합되어 배향 기저막(12, 22) 내부로부터 배향 조절제(13, 23)가 뻗어 나온다. 이러한 배향 조절제(13, 23)는 제2 영역(U2)에만 형성되며 제1 영역(U1)에는 이미 고정된 선경사를 가진 배향 조절제가 형성되어 있다. 제2 영역(U2)에 형성된 배향 조절제(13, 23)는 액정의 배열 상태에 따라 극각의 선경사를 가지게 된다. 따라서, 작은 세기의 제2 전기장에 의해 액정이 작은 경사각(α2)을 가지고 있었으므로 제2 영역(U2)에 위치하는 배향 조절제(13, 23)의 극각(β2)은 제1 영역(U1)에 위치하는 배향 조절제(13, 23)의 선경사각(β1)보다 작게 된다.
이 때, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정은 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)의 배향 조절제(13, 23)의 영향으로 극각을 가지며, 제2 영역(U2)에 위치하는 하부 및 상부 배향막(1, 2)과 인접한 액정의 극각(α2)은 제1 영역(U1)에 위치하는 하부 및 상부 배향막(1, 2)과 인접한 액정의 극각(α1)보다 작게 된다.
따라서, 하부 및 상부 배향막(1, 2)과 인접한 액정의 선경사에 따라 전압 인가 시 액정층의 모든 액정이 선경사 방향으로 즉시 기울어지게 되며, 이 때 제1 영역(U1)에 위치하는 모든 액정의 극각(α1)은 제2 영역(U2)에 위치하는 모든 액정의 극각(α2)보다 크게 된다. 따라서, 제1 영역(U1)과 제2 영역(U2)간의 감마 곡선은 서로 다르므로 서로 다른 영역간의 광학적 특성이 서로 효과적으로 보상되어 측면 시인성이 개선된다.
이후, 편광판(11, 21)을 부착하고 모듈 작업을 진행한다.
상기에서는 광 마스크를 이용하여 서로 다른 영역마다 배향 조절제의 극각을 다르게 함으로써 서로 다른 영역에 위치하는 액정의 극각을 다르게 하여 서로 다른 영역간의 광학적 특성의 보상율을 높여 측면 시인성을 개선하였으나, 광배향막에서 서로 다른 영역마다 배향 조절제의 극각을 다르게 함으로써 서로 다른 영역에 위치하는 액정의 극각을 다르게 하여 서로 다른 영역간의 광학적 특성의 보상율을 높여 측면 시인성을 개선할 수도 있다.
도 10 및 도 11에는 광배향막에서 제1 영역(U1) 및 제2 영역(U2)의 배향 조절제의 극각을 다르게 하는 방법을 도시하였다.
도 10에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 각종 배선, 박막 트랜지스터, 선형 공통 전극(133, 134) 및 선형 화소 전극(177, 178, 179)를 포함하는 박막층을 박막 증착, 사진 공정(Photolithography), 사진 식각(Photo-etching) 등의 방법을 사용하여 형성한다. 그리고, 박막 트랜지스터 기판(100)의 박막층 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고 배향 물질(400)을 형성한다. 그리고, 제1 영역(U1)에 UV를 조사하여 배향 기저 물질을 광배향시켜 배향 기저막(13)을 형성하고, 광중합성 모노머 및 올리고머를 중합하여 배향 조절제(12)을 형성한다. 여기서, 제1 영역(U1)에 UV를 조사할 때, 제2 영역(U2)은 광 마스크(600)를 이용하여 UV를 차단한다. 이 때, 제1 영역(U1)에 위치하는 배향 조절제(13)의 극각(β1)은 UV 양을 조절하여 크게 형성한다.
다음으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 제2 영역(U2)에 UV를 조사하여 배향 기저 물질을 광배향시켜 배향 기저막(13)을 광배향하고, 광중합성 모노머 및 올리고머를 중합하여 배향 조절제(12)을 형성하여 하부 배향막(1)을 완성한다. 여기서, 제2 영역(U2)에 UV를 조사할 때, 제1 영역(U2)은 광 마스크(600)를 이용하여 UV를 차단한다. 이 때, 제2 영역(U2)에 위치하는 배향 조절제(13)의 극각(β2)은 UV 양을 조절하여 제1 영역(U1)에 위치하는 배향 조절제(13)의 극각(β1)보다 작게 형성한다.
다음으로, 대향 기판(200)도 상기 박막 트랜지스터 기판(100)과 동일한 방법으로 상부 배향막(2)을 형성하고, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200)을 결합한다.
이 때, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정은 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)의 배향 조절제(13, 23)의 영향으로 극각을 가지며, 제2 영역(U2)에 위치하는 하부 및 상부 배향막(1, 2)과 인접한 액정의 극각(α2)은 제1 영역(U1)에 위치하는 하부 및 상부 배향막(1, 2)과 인접한 액정의 극각(α1)보다 작게 된다.
따라서, 하부 및 상부 배향막(1, 2)과 인접한 액정의 선경사에 따라 전압 인가 시 액정층의 모든 액정이 선경사 방향으로 즉시 기울어지게 되며, 이 때 제1 영역(U1)에 위치하는 모든 액정의 극각(α1)은 제2 영역(U2)에 위치하는 모든 액정의 극각(α2)보다 크게 된다. 따라서, 제1 영역(U1)과 제2 영역(U2)간의 감마 곡선은 서로 다르므로 서로 다른 영역간의 광학적 특성이 서로 효과적으로 보상되어 측면 시인성이 개선된다.
상기에서는 IPS 모드 액정 표시 장치에 대해 본 발명을 적용하고 있으나, FFS(Fringe Field Switching) 모드 액정 표시 장치에 대해서도 본 발명은 적용 가능하다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 13은 도 12의 XIII-XIII을 잘라 도시한 단면도이다.
도 12 및 도 13의 액정 표시 장치는 도 2 및 도 3의 액정 표시 장치와 비교하여 대부분의 구조는 동일하며, 공통 전극의 구조만이 서로 구별된다. 이러한 차이점을 위주로 설명한다.
절연 기판(110) 위에 공통 전극(130)이 형성되어 있으며, 공통 전극(130)은 화소 영역 내에서 분리된 부분없이 연속적인 면으로 이루어져 있다. 공통 전극(130)은 화소 전극(190)과 중첩하고, 데이터선(171)과 중첩하는 부분에서는 개구부(132)를 가진다. 공통 전극(130)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
복수의 소스 전극(173)을 가지는 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 드레인 전극(175) 위에는 보호막(180)이 형성되어 있으며, 보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 일부를 노출하는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다. 이러한 접촉 구멍(185)을 통해 화소 전극(190)은 드레인 전극(175)의 일부와 연결되어 있다. 화소 전극(190)은 복수의 띠 모양으로 세로 방향으로 길게 형성되어 있다. 공통 전극(130)과 화소 전극(190)은 도메인 분할 수단으로 작용하며, 공통 전극(130)과 화소 전극(190) 사이의 영역은 제1 및 제2 경계선(P1, P2)을 중심으로 제1 도메인(D1) 내지 제4 도메인(D4)으로 나누어진다. 화소 전극(190) 위에는 하부 배향막(1)이 형성되어 있다. 하부 배향막(1)은 배향 기저막(12)과 배향 조절제(13)를 포함한다. 배향 기저막(12)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide) 또는 레시틴(lecithin)등의 액정 수직 배향막으로서, 배향 기저막(12)에 의해 액정은 기판에 수직한 방향으로 기초 배향되어 있다. 배향 조절제(13)는 배향 기저막(12)의 내부로부터 선경사 특히, 극각을 가지고 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다.
하부 배향막(1)의 배향 기저막(12)은 수직 배향 특성을 가지는 물질로 형성되어 있으므로 초기에 액정은 수직 배향되어 있으나, 하부 배향막(1)의 배향 조절제(13)가 절연 기판(110)의 표면에 수직한 방향을 기준으로 소정 극각의 선경사를 가지므로 배향 조절제(13)의 배향력에 의하여 액정의 배향이 변경되어 액정은 절연 기판(110, 210) 표면에 수직한 방향을 기준으로 소정의 극각을 가지며 기울어져 있다.
또한, 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있고, 차광 부재(220)가 구획하는 각 영역에는 색필터(230)가 형성되어 있다.
색필터(230)와 차광 부재(220)는 박막 트랜지스터 기판(100)에 형성될 수도 있다.
색필터(230) 위에는 상부 배향막(2)이 형성되어 있다. 상부 배향막(2)도 배향 기저막(22)과 배향 조절제(23)를 포함한다. 배향 기저막(22)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide) 또는 레시틴(lecithin)등의 액정 수직 배향막으로서, 배향 기저막(12)에 의해 액정은 기판에 수직한 방향으로 기초 배향되어 있다. 배향 조절제(23)는 배향 기저막(22)의 내부로부터 선경사 특히, 극각을 가지고 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다.
상부 배향막(2)의 배향 기저막(22)은 수직 배향 특성을 가지는 물질로 형성되어 있으므로 초기에 액정은 수직 배향되어 있으나, 상부 배향막(2)의 배향 조절제(23)는 소정 방향으로 기울어져 있으므로 배향 조절제(23)의 배향력에 의하여 액정의 배향이 변경되어 액정의 방향자는 기판(110, 210) 표면에 대하여 소정의 극각을 가지며 기울어져 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정을 포함하고, 배향 조절제(13, 23)는 기판(110, 210) 표면에 대하여 소정의 극각을 가지며 기울어져 있고, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정은 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)의 배향 조절제(13, 23)의 영향으로 기판(110, 210) 표면에 대하여 소정의 극각을 가지며 기울어져 있다.
이와 같이, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정이 소정 극각의 선경사를 가지면, 전기장 인가 시 모든 영역의 액정이 선경사를 따라 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 빠르다.
IPS 모드 액정 표시 장치의 경우, 공통 전극과 화소 전극 사이의 영역에 위치하는 전기장이 공통 전극과 화소 전극으로부터 멀어질수록 작아지기 때문에, 문턱 전압이 높아 소비 전력이 크며, 공통 전극과 화소 전극이 모두 하나의 기판에 형성되어 있어서 개구율이 작아지는 문제점이 있다. FFS(Fringe Field Switching) 모드 액정 표시 장치는 이러한 문제점을 개선하기 위해 공통 전극을 화소 영역 내에서 연속적인 면으로 형성함으로써 전기장의 세기를 강화시키고, 공통 전극을 투명한 도전체로 형성함으로써 개구율을 향상시킨다.
한편, 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 배향 방법을 수직 배향 모드의 액정 표시 장치에 적용한 실시예에 대하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도15는 도 14의 액정 표시 장치의 단면도이며, 도 16은 도 14의 액정 표시 장치의 제어 전극 및 제어 전극의 절개부에 위치하는 액정의 배향을 도시한 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 기판(100), 공통 전극 기판(200), 액정층(3), 하부 편광판(11), 상부 편광판(21) 및 보상 필름(24)을 포함한다.
박막 트랜지스터 기판(100)은 절연 기판(110)과 그 위에 형성되어 있는 박막층들을 포함하고, 공통 전극 기판(200)은 절연 기판(210)과 그 위에 형성되어 있는 박막층들을 포함한다.
먼저, 박막 트랜지스터 기판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 게이트 전극(124)이 형성되어 있다. 게이트 전극(124)은 게이트선(121)을 통하여 주사 신호를 전달받는다.
게이트 전극(124) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있고, 게이트절연막(140) 위에는 비정질 규소 등으로 만들어진 진성 반도체(154)가 형성되어 있고, 진성 반도체(154) 위에 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 이루어지는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 진성 반도체(154)와 저항성 접촉 부재(163, 165)는 편의상 반도체로 통칭될 수 있고, 반도체라 하면 진성 반도체와 저항성 접촉층으로 이루어진 것 이외에 다결정 규소 반도체나 산화물 반도체 등을 의미할 수도 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 위에는 복수의 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 소스 전극(173)은 데이터선(171)으로부터 화상 신호 전압을 인가받는다. 드레인 전극(175)은 게이트 전극(124) 위에서 소스 전극(173)과 서로 마주한다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 진성 반도체(154)의 채널부는 노출된다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 진성 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 진성 반도체(154)의 채널부에 형성된다.
게이트 절연막(140), 소스 전극(173), 드레인 전극(174) 및 진성 반도체(154)의 채널부 위에는 접촉 구멍(185)을 가지는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화 규소 또는 산화 규소 등의 무기 절연 물질이나 수지 등의 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
보호막(180) 위에는 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성하는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 연결되어 있고, ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전막으로 이루어질 수 있다. 화소 전극(190)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
화소 전극(190) 위에는 층간 절연막(183)이 형성되어 있다. 층간 절연막(183)은 화소 전극(190)과 제어 전극(19)이 단락되는 것을 방지하기 위해 화소 전극(190)과 제어 전극(19) 사이에 형성되며, 층간 절연막(183)은 질화 규소 또는 산화 규소 등의 무기 절연 물질이나 수지 등의 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
층간 절연막(183) 위에는 제어 전극(19)이 형성되어 있다. 제어 전극(19)은ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전막으로 이루어진다.
그리고, 제어 전극(19)은 도메인 분할 수단으로 작용하는 절개부(19a)를 가진다. 절개부(19a)는 제조 공정 중 제어 전극(19)과 공통 전극(270) 사이에 제어 전압 인가 시 형성되는 전계가 기판(210)에 대하여 수평인 성분을 가지도록 하여 배향 조절제(13)의 방위각 방향의 선경사를 미리 제어하며, 극각 방향의 선경사도 미리 제어한다.
따라서, 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 구동 전압 인가 시 액정의 기울어지는 방향은 미리 배향된 배향 조절제(13)의 선경사에 따라 즉각적으로 결정되어 응답 속도가 향상된다. 또한, 배향 조절제(13)에 의해 제어 전극(19)의 절개부(19a)는 액정층(3)을 미리 여러 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역에서 액정의 배열이 규칙성을 가지도록 하여 액정 표시 장치의 시야각을 확장시킨다. 화소 전극(190) 위에는 하부 배향막(1)이 형성되어 있다. 하부 배향막(1)은 배향 기저막(12)과 배향 조절제(13)를 포함한다. 배향 기저막(12)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 레시틴(lecithin), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되고 있는 물질들 중의 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서 배향 기저막(12)의 성질에 따라 액정은 기초 배향되어 있다. 배향 조절제(13)는 배향 기저막(12)의 내부로부터 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것일 수 있다.
하부 배향막(1)의 배향 조절제(13)는 제어 전극(19)의 절개부(19a)로부터 멀어지는 방향으로 기울어진 선경사(pre-tilt)를 가질 수 있다.
다음, 공통 전극 기판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있고, 차광 부재(220)가 구획하는 각 영역에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230) 위에는 덮개막(250)이 형성되어 있고, 덮개막(250) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
공통 전극(270)은 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성한다.
덮개막(250)은 생략될 수 있고, 색필터(230)와 차광 부재(220)는 박막 트랜지스터 기판(100)에 형성될 수도 있다.
공통 전극(270) 위에는 상부 배향막(2)이 형성되어 있다. 상부 배향막(2)도 배향 기저막(22)과 배향 조절제(23)를 포함한다. 배향 기저막(22)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 레시틴(lecithin), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되고 있는 물질들 중의 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서 배향 기저막(22)의 성질에 따라 액정은 기초 배향되어 있다. 배향 조절제(23)는 배향 기저막(22)의 내부로부터 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것일 수 있다.
광중합성 모노머 또는 올리고머로는 앞서 설명한 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등이 있다.
상부 배향막(2)의 배향 조절제(23)는 대응하는 위치의 하부 배향막(1)의 배향 조절제(13)과 같은 방향으로 기울어진 선경사(pre-tilt)를 가진다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정을 포함하고, 기판(110, 210)에 대하여 배향 기저막(12, 22)의 배향력에 의하여 수직으로 배열되고, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정은 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)의 배향 조절제의 영향으로 선경사(pre-tilt)를 가진다.
이와 같이, 액정이 선경사를 가지면, 전계 인가 시 모든 영역의 액정이 선경사 방향으로 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 매우 빠르다. 따라서, 동화상의 잔상 문제를 해소할 수 있다.
한편, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 제어 전극(19) 위에 위치하는 액정 분자(31a), 절개부(19a)에 위치하는 액정 분자(31b), 제어 전극(19)과 절개부(19a)의 경계에 위치하는 액정 분자(31c)를 포함한다.
화소 전극이 절개부를 가지는 경우 화소 전극의 절개부에 위치하는 액정 분자(31)에는 전계가 잘 작용하지 않으므로 절개부에 위치하는 액정 분자(31)는 전계의 방향대로 정렬되지 않아 텍스쳐(texture)가 발생하며 전체적인 투과율의 저하로 이어진다. 그러나, 본 실시예와 같이, 화소 전극(190) 위에 절개부(19a)를 가지는 제어 전극(19)을 형성하고, 제어 전극(19)과 공통 전극(270) 사이에 제어 전압을 인가하여 제어 전극(19) 위에 위치하는 액정 분자(31a)뿐만 아니라, 절개부(19a)에 위치하는 액정 분자(31b)와 제어 전극(19)과 절개부(19a)의 경계에 위치하는 액정 분자(31c)도 배향 조절제(13)에 의해 선경사를 가지게 된다. 따라서, 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 구동 전압 인가 시 절개부(19a)에 위치하는 액정 분자(31b)와 제어 전극(19)과 절개부(19a)의 경계에 위치하는 액정 분자(31c)도 전계와 나란한 방향으로 즉시 기울어지게 되므로 화상 표시에 기여하는 액정이 증가하는 효과를 가진다. 따라서, 개구율이 향상되어 휘도가 높아진다.
이상에서는 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)이 모두 배향 기저막(12, 22)과 배향 폴리머(13, 23)를 가지는 실시예를 설명하였으나, 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2) 중 어느 하나만 배향 기저막과 배향 폴리머를 가지고, 다른 하나는 배향 기저막만으로 이루어지는 것도 가능하다.
하부 편광판(11)과 상부 편광판(21)은 투과축이 서로 직교하도록 배치될 수 있다.
보상 필름(24)은 1/4파장 지연 필름 또는 1/2파장 지연 필름 등의 위상 지연 필름일 수 있다. 보상 필름(24)은 2개 이상이 포함될 수도 있고, 생략될 수도 있다.
도 17 및 도 18을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 14 및 도 15의 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 설명한다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제어 전극과 공통 전극 사이에 제어전압을 인가하여 액정이 선경사를 가지도록 배향시키는 단계를 도시한 단면도이고, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 선경사를 가지는 액정에 UV를 조사하여 배향 조절제가 선경사를 가지도록 배향시키는 단계를 도시한 단면도이다.
먼저, 도 17에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 각종 배선, 박막 트랜지스터, 절개부(19a)를 가지는 제어 전극(19) 및 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성하는 화소 전극(190)를 포함하는 박막층을 박막 증착, 사진 공정(Photolithography), 사진 식각(Photo-etching) 등의 방법을 사용하여 형성한다. 또한, 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220), 색필터(230) 및 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성하는 공통 전극(270)을 포함하는 박막층을 박막 증착, 사진 공정(Photolithography), 사진 식각(Photo-etching) 등의 방법을 사용하여 형성한다.
다음, 박막 트랜지스터 기판(100)의 박막층 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 열처리(Curing)하여 배향 기저 물질을 경화함으로써 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 하부 배향막(1)를 형성한다. 또한 대향 기판(200)의 박막층 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 열처리(Curing)하여 배향 기저 물질을 경화함으로써 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 상부 배향막(2)를 형성한다.
여기서, 배향 기저 물질은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide) 또는 레시틴(lecithin)등의 액정 수직 배향막으로서, 배향 기저 물질에 의해 액정은 기판에 수직한 방향으로 1차 배향되어 있다. 따라서 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)은 배향 기저 물질에 의해 액정을 기판(100, 200)에 수직한 방향으로 1차 배향시킬 수 있다. 광중합성 모노머 또는 올리고머로는 앞서 설명한 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등을 사용할 수 있다.
이어서, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200)을 결합한다. 이들 기판(100, 200)의 결합은 두 가지 방법으로 진행할 수 있다.
먼저, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 중의 하나에 실런트(sealant)를 도포하여 액정을 채울 영역을 정의한 다음, 정의된 영역에 액정을 적하(dropping)하여 채우고, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 정렬하여 결합하는 방법이 있다. 이 때, 두 기판(100, 200) 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 액정 적하 전후에 산포할 수도 있다. 스페이서는 박막 형성 공정을 통해 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 위에 미리 형성할 수도 있다. 이 때, 액정에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 첨가하여 적하할 수 있다.
또는, 박막 트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 중의 하나에 실런트(sealant)를 도포하여 액정을 채울 영역을 정의하되 액정 주입구를 가지도록 형성하고, 두 기판(100, 200)을 정렬하여 결합한다. 이후 진공 상태에서 액정 주입구를 액정 저장조에 담그고 진공을 해제함으로써 액정을 주입한 다음, 액정 주입구를 밀봉하는 방법도 있다. 또, 액정에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 첨가하여 주입할 수도 있다.
그리고, 제어 전극(19)과 공통 전극(270) 사이에 제어 전압(V)을 인가하여 제어 전극(19)의 절개부(19a)와 공통 전극(270) 사이에 전계를 형성한다. 액정이 양의 유전율 이방성을 가지므로 액정은 전기장과 평행하게 되는 방향으로 기울어지며 액정은 선경사를 가지게 된다.
다음으로, 도 18에 도시한 바와 같이, 자외선 등의 광을 하부 및 상부 배향막(1, 2)에 조사하여 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합함으로써, 배향 기저막(12, 22) 내부로부터 뻗어 나온 배향 조절제(13, 23)를 형성한다. 배향 조절제(13, 23)는 액정의 2차 배향 상태에 따라 소정 극각의 선경사를 가지게 된다.
이와 같이, 액정이 선경사를 가지면, 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전계 인가 시 모든 영역의 액정이 선경사 방향으로 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 매우 빠르다. 따라서, 동화상의 잔상 문제를 해소할 수 있다.
또한, 절개부(19a)를 가지는 제어 전극(19)에 의해 액정이 소정 방위각의 선경사도 가지므로 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전계 인가 시 절개부(19a)에 위치하는 액정 분자(31b)와 제어 전극(19)과 절개부(19a)의 경계에 위치하는 액정 분자(31c)도 소정 방위각 방향으로 즉시 기울어지게 되므로 화상 표시에 기여하는 액정이 증가하는 효과를 가진다. 따라서, 개구율이 향상되어 휘도가 높아진다.
이상 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 하부 배향막 2: 상부 배향막
12, 22: 배향 기저막 13, 23: 배향 조절제
19: 제어 전극 19a: 절개부
133: 공통 전극부 177: 화소 전극부
190: 화소 전극 270: 공통 전극

Claims (44)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판,
    상기 제1 기판에 형성되어 있는 제1 전극 및 제2 전극,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 협지되어 있는 액정층,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 액정층과 접촉하는 제1 배향막
    을 포함하고,
    상기 제1 배향막은 제1 배향 기저막과 제1 배향 조절제를 포함하고, 상기 제1 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제1 배향 조절제는 상기 제1 배향 기저막의 내부로부터 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 복수개의 띠 모양이고, 서로 교대로 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역은 복수개의 도메인으로 분리되어 있는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 평행하며, 가운데가 굴절되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 복수개의 도메인은 제1 영역과 제2 영역으로 분리되며,
    상기 제1 영역에 위치한 상기 제1 배향 조절제의 극각과 상기 제2 영역에 위치한 상기 제1 배향 조절제의 극각은 서로 다른 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 제2 기판에 형성되어 있으며, 상기 액정층과 접촉하는 제2 배향막을 더 포함하고,
    상기 제2 배향막은 제2 배향 기저막과 제2 배향 조절제를 포함하고, 상기 제2 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막의 내부로부터 가지고 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 영역에 위치한 상기 제2 배향 조절제의 극각과 상기 제2 영역에 위치한 상기 제2 배향 조절제의 극각은 서로 다른 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 배향막 및 제2 배향막은 광배향막인 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 전극은 복수개의 띠 모양이고, 상기 제2 전극은 화소 영역 내에서 연속적인 면으로 이루어져 있는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 전극은 투명 도전체로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역은 복수개의 도메인으로 분리되어 있는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 전극은 가운데가 굴절되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 복수개의 도메인은 제1 영역과 제2 영역으로 분리되며,
    상기 제1 영역에 위치한 상기 제1 배향 조절제의 극각과 상기 제2 영역에 위치한 상기 제1 배향 조절제의 극각은 서로 다른 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 제2 기판에 형성되어 있으며, 상기 액정층과 접촉하는 제2 배향막을 더 포함하고,
    상기 제2 배향막은 제2 배향 기저막과 제2 배향 조절제를 포함하고, 상기 제2 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막의 내부로부터 가지고 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 영역에 위치한 상기 제2 배향 조절제의 극각과 상기 제2 영역에 위치한 상기 제2 배향 조절제의 극각은 서로 다른 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 배향막 및 제2 배향막은 광배향막인 액정 표시 장치.
  21. 제1 기판 위에 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판 위에 액정을 수직 배향시키는 제1 배향 기저 물질과 상기 제1 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제1 배향막을 형성하는 단계,
    제2 기판을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 액정을 도입하는 단계,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제1 전압을 인가하고, 광을 조사하여 상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하는 제1 중합 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 복수개의 띠 모양이고, 서로 교대로 배치하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제22항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역은 복수개의 도메인으로 분리되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제23항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 평행하며, 가운데가 굴절되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제23항에서,
    상기 복수개의 도메인은 제1 영역과 제2 영역으로 분리되며,
    상기 제1 중합 단계는 조사하여 상기 제1 영역에 위치하는 상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하고,
    광 마스크로 상기 제2 영역을 가리는 단계,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제2 전압을 인가하고, 광을 조사하여 상기 제2 영역에 위치하는 상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제1 전압과 제2 전압은 서로 다른 액정 표시장치의 제조 방법.
  26. 제25항에서,
    상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계 이전에
    상기 제2 기판 위에 상기 액정을 수직 배향시키는 제2 배향 기저 물질과 상기 제2 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제2 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  27. 제26항에서,
    상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하여 제1 배향 조절제를 형성하는 동시에 상기 제2 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하여 제2 배향 조절제를 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  28. 제21항에서,
    상기 제1 전극은 복수개의 띠 모양이고, 상기 제2 전극은 화소 영역 내에서 연속적인 면으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  29. 제1 기판 위에 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판 위에 액정을 수직 배향시키는 제1 배향 기저 물질과 상기 제1 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제1 배향막을 형성하는 단계,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역은 복수개의 도메인으로 분리되며, 상기 복수개의 도메인은 제1 영역과 제2 영역으로 분리되며,
    상기 제1 영역에 제1 광을 조사하여 상기 배향 기저 물질을 광배향시켜 배향 기저막을 형성하고, 광중합성 모노머 및 올리고머를 중합하여 배향 조절제를 형성하는 단계,
    상기 제2 영역에 제2 광을 조사하여 상기 배향 기저 물질을 광배향시켜 배향 기저막을 형성하고, 광중합성 모노머 및 올리고머를 중합하여 배향 조절제를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 광의 조사량과 상기 제2 광의 조사량은 서로 다른 액정 표시 장치의 제조 방법.
  30. 제29항에서,
    상기 제1 영역에 위치하는 상기 배향 조절제의 극각은 상기 제2 영역에 위치하는 상기 배향 조절제의 극각과 서로 다른 액정 표시 장치의 제조 방법.
  31. 제1 기판,
    상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성하는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 형성되어 있으며, 화소 영역을 복수개의 도메인으로 분할하는 도메인 분할 수단을 가지는 제어 전극,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며, 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성하는 공통 전극,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 협지되어 있는 액정층,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 액정층과 접촉하는 제1 배향막
    을 포함하고,
    상기 제1 배향막은 제1 배향 기저막과 제1 배향 조절제를 포함하고, 상기 제1 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제1 배향 조절제는 상기 제1 배향 기저막의 내부로부터 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 액정 표시 장치.
  32. 제31항에서,
    상기 제어 전극과 상기 화소 전극 사이에 형성되어 있는 층간 절연막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  33. 제31항에서,
    상기 도메인 분할 수단은 절개부인 액정 표시 장치.
  34. 제33항에서,
    상기 절개부에 위치하는 액정층의 액정 분자는 상기 제어 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전계에 의해 미리 정렬되어 있는 액정 표시 장치.
  35. 제31항에서,
    상기 제어 전극은 ITO 또는IZO로 형성되는 액정 표시 장치.
  36. 제31항에서,
    상기 제1 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
  37. 제31항에서,
    상기 제2 기판에 형성되어 있으며, 상기 액정층과 접촉하는 제2 배향막을 더 포함하고,
    상기 제2 배향막은 제2 배향 기저막과 제2 배향 조절제를 포함하고, 상기 제2 배향 기저막은 상기 액정층의 액정을 수직 배향시키는 물질이고, 상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막의 내부로부터 가지고 뻗어 나와 있고 상기 액정에 배향력을 제공하는 액정 표시 장치.
  38. 제37항에서,
    상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
  39. 제1 기판 위에 절개부를 가지지 않고 연속적인 면을 형성하는 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 화소 영역을 복수개의 도메인으로 분할하는 도메인 분할 수단을 가지는 제어 전극을 형성하는 단계,
    상기 제어 전극 위에 액정을 수직 배향시키는 제1 배향 기저 물질과 상기 제1 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제1 배향막을 형성하는 단계,
    제2 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 액정을 도입하는 단계,
    상기 제어 전극과 상기 공통 전극 사이에 제1 전압을 인가하고, 광을 조사하여 상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하는 제1 중합 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  40. 제41항에서,
    상기 제어 전극과 상기 화소 전극 사이에 층간 절연막을 더 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  41. 제40항에서,
    상기 도메인 분할 수단은 절개부인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  42. 제41항에서,
    상기 절개부에 위치하는 액정층의 액정 분자는 상기 제어 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전계에 의해 미리 정렬되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  43. 제42항에서,
    상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계 이전에
    상기 공통 전극 위에 상기 액정을 수직 배향시키는 제2 배향 기저 물질과 상기 제2 배향 기저 물질과 다른 물질로 이루어진 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제2 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  44. 제43항에서,
    상기 제1 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하여 제1 배향 조절제를 형성하는 동시에 상기 제2 배향막에 포함되어 있는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하여 제2 배향 조절제를 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
KR1020100022442A 2010-03-12 2010-03-12 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 KR20110103219A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100022442A KR20110103219A (ko) 2010-03-12 2010-03-12 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100022442A KR20110103219A (ko) 2010-03-12 2010-03-12 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110103219A true KR20110103219A (ko) 2011-09-20

Family

ID=44954536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100022442A KR20110103219A (ko) 2010-03-12 2010-03-12 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110103219A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5715058B2 (ja) 液晶表示装置およびその製造方法
US20110261295A1 (en) Liquid crystal display and manufacturing method of the same
US8542336B2 (en) Liquid crystal display and manufacturing method thereof
KR101725997B1 (ko) 중합된 메조겐을 함유하는 배향 조절막을 구비하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20120042169A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
US8514357B2 (en) Alignment material, alignment layer, liquid crystal display device and manufacturing method thereof
US7771613B2 (en) Liquid crystal display and method for manufacturing the same
JP5439077B2 (ja) 液晶表示装置及びその製造方法
KR20150047398A (ko) 표시 장치 및 이의 제조방법
KR101158735B1 (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20100129023A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20110059509A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR101032951B1 (ko) 액정 표시 장치의 제조 방법
KR20110103219A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
US11829021B2 (en) Polymer dispersed liquid crystal display device comprising a polymer network having a helical structure and method for manufacturing the same
KR20110060777A (ko) 다중 도메인 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
WITB Written withdrawal of application