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KR100487425B1 - 멀티도메인 액정표시소자 - Google Patents

멀티도메인 액정표시소자 Download PDF

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KR100487425B1
KR100487425B1 KR10-1999-0063312A KR19990063312A KR100487425B1 KR 100487425 B1 KR100487425 B1 KR 100487425B1 KR 19990063312 A KR19990063312 A KR 19990063312A KR 100487425 B1 KR100487425 B1 KR 100487425B1
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KR
South Korea
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liquid crystal
crystal display
substrate
domain liquid
display device
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KR10-1999-0063312A
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이준호
고두현
박정기
Original Assignee
엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 상에 제1방향으로 형성된 복수의 게이트배선 및 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 형성된 복수의 데이터배선과, 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차부분에 형성된 복수의 박막트랜지스터와, 이웃하는 상기 게이트배선 및 이웃하는 상기 데이터배선 사이에 형성된 복수의 화소영역과, 상기 각각의 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결되도록 형성된 복수의 화소전극과, 상기 화소전극 내부에 복수의 특정방향으로 적어도 하나 이상 형성된 일련의 전계유도창과, 상기 제1기판 및 제2기판 중 적어도 한 기판 상에 형성된 배향막과, 그리고 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.

Description

멀티도메인 액정표시소자{MULTI-DOMAIN LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히, 게이트배선과 동일 층에서 화소영역의 주위 및 내부에 공통보조전극을 형성하고, 화소영역 내에 상기 공통보조전극과 더불어 전계를 왜곡시키는 전계유도창 및 유전체 구조물을 형성한 멀티도메인 액정표시소자(multi-domain liquid crystal display device)에 관한 것이다.
최근, 액정을 배향하지 않고, 화소전극과 전기적으로 절연된 보조전극에 의해 액정을 구동하는 액정표시소자가 제안된 바 있다. 도 1은 상기한 종래 액정표시소자의 단위화소의 단면도이다.
종래의 액정표시소자는, 제1기판 및 제2기판과, 제1기판 위에 종횡으로 형성되어 제1기판을 복수의 화소영역으로 나누는 복수의 데이터배선 및 게이트배선과, 제1기판 상의 화소영역 각각에 형성되고 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층, 오믹콘택층(Ohmic contact layer) 및 소스/드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)와, 상기한 제1기판 전체에 걸쳐 형성된 보호막(37)과, 상기한 보호막(37) 위에서 드레인전극과 연결되도록 형성된 화소전극(13)과, 상기한 게이트절연막 위로 화소전극(13)의 일부와 겹쳐지도록 형성된 보조전극(21)으로 이루어진다.
그리고, 상기한 제2기판 위에 상기한 게이트배선, 데이터배선, 및 박막트랜지스터에서 누설되는 빛을 차단하는 차광층(25)과, 상기한 차광층(25) 위에 형성된 컬러필터층(23)과, 상기한 컬러필터층(23) 위에 형성된 공통전극(17)과, 그리고, 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.
화소전극(13)의 둘레에 형성된 보조전극(21)과 공통전극(17)의 오픈영역(27)은 상기한 액정층에 인가되는 전기장을 왜곡시켜 단위 화소 내에서 액정분자를 다양하게 구동시킨다. 이것은 상기한 액정표시소자에 전압을 인가할 때, 왜곡된 전기장에 의한 유전 에너지가 액정 방향자를 원하는 방향으로 위치시킴을 의미한다.
그러나, 상기한 액정표시소자는, 멀티도메인 효과를 얻기 위해 공통전극(17)에 오픈영역(27)이 필요하며, 이를 위해서 액정표시소자의 제조공정 중 공통전극(17)을 패터닝하는 공정이 추가된다.
더욱이, 상기한 오픈영역이 없거나 그 폭이 작으면 도메인 분할에 필요한 전기장 왜곡 정도가 약하므로, 액정의 방향자(director)가 안정한 상태에 이르는 시간은 상대적으로 길어진다는 문제점이 있다. 또한, 화소전극(13)과 보조전극(21) 간의 전계가 강하게 걸림으로써 휘도가 증가하고, 응답속도가 증가하는 문제점도 발생하였다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 게이트배선과 동일 층에서 화소영역의 주위 및 내부에 공통보조전극을 형성하고, 화소영역 내에 상기 공통보조전극과 더불어 전계를 왜곡시키는 전계유도창 및 유전체 구조물을 형성하여, 액정층의 응답시간(response time)을 줄이고 휘도를 개선하며, 시야각의 향상을 도모한 멀티도메인 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는, 본원 출원인이 출원한 특허출원번호 1999-05587에 기재된 발명과 상응하는 내용이며, 게이트배선과 동일 층에서 화소영역의 주위에 공통보조전극을 형성하고, 화소전극 내에 복수의 특정방향으로 일련의 전계유도창을 형성한 것을 개량한 발명으로서, 그 기술적 사상과 맥락을 같이한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자는, 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 상에 제1방향으로 형성된 복수의 게이트배선 및 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 형성된 복수의 데이터배선과, 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차부분에 형성된 복수의 박막트랜지스터와, 이웃하는 상기 게이트배선 및 이웃하는 상기 데이터배선 사이에 형성된 복수의 화소영역과, 상기 각각의 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결되도록 형성된 복수의 화소전극과, 상기 화소전극 내부에 복수의 특정방향으로 적어도 하나 이상 형성된 일련의 전계유도창과, 상기 제1기판 및 제2기판 중 적어도 한 기판 상에 형성된 배향막과, 그리고 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.
상기한 멀티도메인 액정표시소자는, 상기 각각의 화소영역 주위 및 내부에 형성된 공통보조전극과, 상기 제2기판 상에 상기 전계유도창과 더불어 인가되는 전계를 제어하는 유전체 구조물을 추가로 포함한다.
상기 화소전극의 일부는 상기 공통보조전극과 오버랩되고, 상기 유전체 구조물의 형성방향은 상기 전계유도창의 형성방향과 평행하다.
또한, 상기한 멀티도메인 액정표시소자는, 상기 제1기판 또는 제2기판 상에 제1위상차 필름(일축성 또는 이축성 필름)과, 상기 제1위상차 필름 상에 제2위상차 필름(일축성 또는 이축성 필름)을 추가로 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자를 상세하게 설명한다.
도 2a 및 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 평면도이고, 도 2b는 상기 도 2a의 II-II'선에 따른 단면도이고, 도 2d는 상기 도 2c의 III-III'선에 따른 단면도이다. 그리고, 도 3a 및 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 평면도이며, 도 4a 및 4b는 본 발명의 제3실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 평면도이다.
상기한 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는, 제1기판(31) 및 제2기판(33)과, 상기한 제1기판 위에 종횡으로 형성되어 제1기판을 복수의 화소영역으로 나누는 복수의 데이터배선(3) 및 게이트배선(1)과, 상기한 게이트배선과 동일 층에 상기 화소영역의 주위 및/또는 내부에 형성된 공통보조전극(15)과, 제1기판 상의 화소영역 각각에 형성되고 게이트전극(11), 게이트절연막(35), 반도체층(5), 오믹콘택층(6) 및 소스/드레인전극(7, 9)으로 구성된 박막트랜지스터와, 상기한 제1기판 전체에 걸쳐 형성된 보호막(37)과, 상기한 보호막 위에서 드레인전극(9)과 연결된 화소전극(13)으로 이루어진다.
도 2a 및 도 2b와 같이, 상기 화소전극(13)내에는 복수의 특정방향으로 적어도 하나 이상 전계유도창(51)이 형성되며, 상기 전계유도창(51)은 공통보조전극(15)으로 형성되는 전계를 보완하는 역할을 한다. 한편, 도 2c 및 도 2d와 같이, 상기 화소전극(13)의 일부분을 상기 공통보조전극(15)과 오버랩되도록 형성하여, 공통보조전극(15)과 화소전극(13)에서 인가되는 불균일한 전계로 인해 발생하던 디스클리네이션(disclination)을 제거하도록 한다.
그리고, 상기한 제2기판(33) 상에, 상기한 제1기판(31) 상의 게이트배선(1), 데이터배선(3), 및 박막트랜지스터에서 누설되는 빛을 차단하는 차광층(25)과, 상기한 차광층(25) 위에 형성된 컬러필터층(23)과, 상기한 컬러필터층 상에 형성된 공통전극(17)과, 그리고, 제1기판(31)과 제2기판(33) 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.
상기 도 2a, 3a 및 4a는 화소전극(13) 내에 복수의 특정방향으로 적어도 하나 이상 형성된 일련의 전계유도창(51)과 화소영역 주위에 형성된 공통보조전극(15)과 화소영역 내부에 형성된 유전체 구조물(53)로 이루어진 구조이다.
상기 도 2c, 3b 및 4b는 화소전극(13) 내에 복수의 특정방향으로 적어도 하나 이상 형성된 일련의 전계유도창(51)과 화소영역 주위 및/또는 내부에 형성된 공통보조전극(15)과 화소영역 내부에 형성된 유전체 구조물(53)로 이루어진 구조이다. 상기 도면에서 유전체 구조물(53)은 홀(hole) 또는 슬릿(slit)과 같은 전계유도창으로 형성할 수도 있다.이상에서 기술된 본 발명의 제1실시예는, 상기 스토리지전극(43)이 게이트배선(1) 상에 형성된 구조이고, 본 발명의 제2실시예는, 상기 스토리지 전극(43)이 게이트배선(1) 및 공통보조전극(15)상에 형성된 구조이며, 본 발명의 제3실시예는, 상기 스토리지 전극(43)이 공통보조전극(15) 상에 형성된 구조로서, 오버랩되는 배선 및/또는 전극과 스토리지 캐패시터를 이루도록 형성된 것이다.
도 5a ~ 5e는 상기한 도 3a의 I-I'선에 따른 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자의 제조공정을 나타내는 단면도이고, 도 6a ~ 6d는 제2기판 상에 일축성(nx = ny > nz 또는 nx > ny = nz) 또는 이축성(nx - nz > nx - ny) 필름을 형성한 실시예의 단면도이고, 도 7a ~ 7h는 제1기판 및 제2기판 상에 일축성 또는 이축성 필름을 동일하게 형성하거나 각 기판 상에 서로 다른 필름을 한 장씩 형성한 실시예의 단면도이며, 도 8a ~ 8d는 제2기판 상에 일축성 또는 이축성 필름을 2장 형성한 실시예의 단면도이고, 도 9a 내지 9d는 제2기판 상에 일축성 및 이축성 필름을 각각 한 장씩 형성한 실시예의 단면도이다.
상기한 구조의 멀티도메인 액정표시소자를 제조하기 위해서는, 우선, 제1기판(31)의 화소영역 각각에 게이트전극(11), 게이트절연막(35), 반도체층(5), 오믹콘택층(6) 및 소스/드레인전극(7, 9)으로 이루어진 박막트랜지스터를 형성한다. 이 때, 제1기판(31)을 복수의 화소영역으로 나누는 복수의 게이트배선(1) 및 데이터배선(3)이 형성된다.
도 5a와 같이, 상기한 게이트전극(11), 게이트배선(1)은 Al, Mo, Cr, Ta, Al합금, 또는 이들의 이중층으로 이루어진 금속을 스퍼터링(sputtering)방법으로 적층한 후 패터닝(patterning)하여 형성하고, 동시에 공통보조전극(15)을 화소영역의 주위 및 내부에 형성한다. 상기한 공통보조전극(15)은 한 화소에서 적어도 하나 이상의 전극으로 형성되며, 연결부를 통해 이웃 화소의 공통보조전극과 도통된다.(도 5a)
상기한 공통보조전극(15)은, 상기한 게이트배선(1)과 동일 물질로 사용하여 형성할 때는 동일 마스크로 상기한 게이트배선(1)과 동일 층에 형성하여 상기한 공통전극(17)과 전기적으로 연결시키며, 추가 마스크를 사용하여 다른 금속으로 구성하거나, 서로 다른 이중 층으로 할 수도 있다.
도 5b와 같이, 상기한 게이트전극, 공통보조전극 및 게이트배선 위에 게이트절연막(35)을 SiNX 또는 SiOX를 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법으로 적층한다. 개구율 향상을 위해서, 상기 게이트절연막(35)을 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴 수지(acrylic resin) 또는 PI(polyimide) 화합물 등을 사용하여 형성할 수도 있다.
계속해서, 반도체층(5) 및 오믹콘택층(6)은 각각 a-Si 및 n+ a-Si을 PECVD방법으로 적층한 후, 상기한 a-Si 및 n+ a-Si을 패터닝하여 형성한다.(도 5b) 또 다른 방법으로는 SiNX 또는 SiOX, a-Si 및 n+ a-Si를 연속적으로 적층하여, 게이트절연막(35)을 형성하고, a-Si 및 n+ a-Si을 패터닝하여 반도체층(5) 및 오믹콘택층(6)을 형성하기도 한다.
도 5c와 같이, Al, Mo, Cr, Ta 또는 Al합금, 또는 이들의 이중층으로 이루어진 금속을 스퍼터링방법으로 적층한 후 패터닝하여 데이터배선(3) 및 소스/드레인전극(7, 9)을 형성한다.이 때, 상기한 게이트배선(1) 및/또는 공통보조전극(15)과 오버랩되도록 스토리지전극(43)을 동시에 형성하며, 상기한 스토리지전극(43)은 상기한 게이트배선(1) 및/또는 공통보조전극(15)과 스토리지 캐패시터 역할을 한다.
상기 스토리지 캐패시터를 형성하는 방법은 기술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 달라진다.즉, 도 2a 및 도 2c와 같이, 상기 스토리지전극(43)을 상기 게이트배선(1) 상에 형성하거나, 도 3a 및 도 3b와 같이, 상기 스토리지전극(43)을 상기 게이트배선(1) 및 공통보조전극(15) 상에 형성하거나, 도 4a 및 도 4b와 같이, 상기 스토리지전극(43)을 상기 공통보조전극(15) 상에 형성함으로써, 오버랩되는 배선 및/또는 전극과 스토리지 캐패시터를 형성한다.
도 5d와 같이, 제1기판(31) 전체에 걸쳐 BCB(BenzoCycloButene), 아크릴수지(acrylic resin), 폴리이미드(polyimide) 화합물, SiNX 또는 SiOX 등의 물질로 보호막(37)을 형성하고, ITO(indium tin oxide)를 스퍼터링방법으로 적층한 후 패터닝하여 화소전극(13)을 형성한다.
상기 도 5d는, 상기 보호막(37)이 SiNX 또는 SiOX인 경우를 나타내며, BCB(BenzoCycloButene), 아크릴수지(acrylic resin) 또는 폴리이미드(polyimide) 화합물을 사용하여 보호막을 형성한 경우는 표면의 평탄화를 도모할 수 있으며, 동시에 개구율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 5d와 같이, 상기한 화소전극(13)에는 상기한 스토리지전극(43)이 연장되어 오버랩되는 부분이 존재하고, 상기한 오버랩되는 영역 아래의 보호막을 제거하여 콘택홀(39)을 형성하므로써 스토리지 전극(43)과 전기적으로 연결된다. 또한, 동일한 방법으로 상기한 드레인전극(9) 상의 보호막을 선택적으로 제거하여 콘택홀(39)을 형성하고, 상기한 콘택홀(39)을 통해 드레인전극(9)과 연결된다.
이와 동시에, 상기 화소전극(13) 내에 복수의 특정방향으로 일련의 전계유도창(51)을 적어도 하나 이상 형성하고, 상기 전계유도창은 상기 게이트배선(1)에 대해 45° 또는 135°를 이루도록 한다.
상기 전계유도창은, 상기 공통보조전극(15)으로 형성되는 전계를 보완하는 역할을 하여 액정표시소자의 구동시에 액정조직의 안정화를 얻을 수 있으며, 이로써 액정표시소자의 응답속도가 10 ~ 20msec 정도 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
또는, 상기 화소전극(13)의 일부분을 상기 공통보조전극(15)과 오버랩되도록 형성하여 스토리지 캐패시터를 확장하고, 따라서 불균일한 전계의 강도를 제어하여, 디스클리네이션을 제거하는 효과를 얻을 수 있다.
추가하여, 상기한 화소전극(13) 위에 배향막(도면에 나타내지 않음)을 형성할 수 있다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시소자에 따른 실시예들은 고개구율 박막트랜지스터(L-lined Thin Film Transistor) 구조로서, 상기한 L자 TFT는 게이트배선(1) 상에 L자 형상으로 TFT를 형성하므로써, 종래의 액정표시소자에 비해 개구율이 향상되는 효과가 있으며, 게이트배선(1)과 드레인전극(9) 사이에서 발생하는 기생용량(parasitic capacitance)을 줄일 수 있다.
제2기판(33) 위에는 차광층(25)을 형성하고, R, G, B(Red, Green, Blue) 소자가 화소마다 반복되도록 컬러필터층(23)을 형성한다. 이어서, 공통전극(17)을 화소전극(13)과 마찬가지로 ITO 등과 같은 투명전극으로 형성하며, 상기한 공통전극(17) 위에 감광성 물질을 적층한 후, 포토리소그래피(photolithography)로 패터닝하여 여러 가지 형상으로 유전체 구조물(53)을 형성한다.
추가하여, 상기한 유전체 구조물(53) 위에 배향막(도면에 나타내지 않음)을 형성할 수 있다.
그리고, 상기한 제1기판(31)과 제2기판(33) 사이에 액정을 주입하므로써 멀티도메인 액정표시소자를 완성한다. 상기한 액정층을 구성하는 액정은 양 또는 음의 유전율 이방성을 가진 액정을 사용하며, 카이랄 도펀트를 포함하는 것도 가능하다.
상기한 유전체 구조물(53)을 구성하는 물질은 상기한 액정층의 유전율(dielectric constant)과 동일하거나 작은 유전율을 가진 것이 좋으며, 3이하가 바람직하고, 아크릴(photoacrylate) 또는 BCB(BenzoCycloButene)와 같은 물질을 들 수 있다.
상기한 공통보조전극(15)에 전압(Vcom)을 인가하는 방법은, 제1기판(31) 상에서 액정표시소자의 구동영역의 각 모서리에 Ag-Dotting부를 형성하므로써, 제2기판(33)에 전계를 인가하여 상하 전위차에 의해 액정을 구동시킨다. 상기 각 모서리의 Ag-Dotting부와 공통보조전극(15)을 연결하여 전압(Vcom)을 인가하며, 이 공정은 상기한 공통보조전극(15)을 형성함과 동시에 이루어진다.
추가하여, 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는 상기한 제1기판(31) 또는 제2기판(33) 중 적어도 한 기판 상에 고분자를 연신하여 위상차필름(29)을 형성한다.
상기한 위상차필름(29)은 음성일축성 필름(negative uniaxial film)으로서 광축이 하나인 일축성 물질로 형성하며, 기판에 수직인 방향과 시야각 변화에 따른 방향에서 사용자가 느끼는 위상차를 보상해 주는 역할을 한다. 따라서, 계조반전(gray inversion)이 없는 영역을 넓히고, 경사방향에서 콘트라스트비(contrast ratio)를 높이며, 하나의 화소를 멀티도메인으로 형성하는 것에 의해 더욱 효과적으로 좌우방향의 시야각을 보상할 수 있다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시소자에 있어서, 상기한 음성일축성 필름 이외에, 광축이 둘인 이축성 물질로 구성되는 이축성 필름을 형성하여도 되며, 상기 이축성 필름은 상기한 일축성 필름에 비해 넓은 시야각(viewing angle) 특성을 얻을 수 있다.
또한, 제1위상차 필름(29) 및 제2위상차 필름(59)으로 형성하여 부착시키는 구조도 가능하다. 이러한 구조는 단일 필름을 형성할 때의 크로스 연신 등과 같은 작업이 필요없는, 필름 구성 물질의 고유 굴절률 차이를 이용한 것으로서, 단일 필름 보다 균일한 리타데이션(retardation: Δnd)을 구현할 수 있다.
도 10a ~ 10e는 본 발명의 위상차 필름의 리타데이션에 따른 계조반전을 나타내는 시뮬레이션이고, 도 11a ~ 11e는 본 발명의 위상차 필름의 리타데이션에 따른 콘트라스트비를 나타내는 시뮬레이션이며, 도 12a ~ 12e는 본 발명의 위상차 필름의 리타데이션에 따른 컬러시프트를 나타내는 시뮬레이션이다. 상기 시뮬레이션들은 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자에 카이랄도펀트를 첨가한 액정을 사용했을 때 위상차 필름 적용시의 도면이며, 상기 액정의 리타데이션은 0.42㎛이다. 도펀트를 첨가하지 않은 액정을 사용할 경우 액정의 리타데이션은 0.31~0.32㎛일 때 최적의 조건이 된다.
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도 10a, 도 11a 및 도 12a에서의 위상차 필름의 리타데이션은 320nm이고, 도 10b, 도 11b 및 도 12b에서의 위상차 필름의 리타데이션은 370nm이며, 도 10c, 도 11c 및 도 12c에서의 위상차 필름의 리타데이션은 420nm이고, 도 10d, 도 11d, 도 12d에서의 위상차 필름의 리타데이션은 470nm이고 , 도 10e, 도 11e 및 도 12e에서의 위상차 필름의 리타데이션은 210+210nm이다.
그리고, 상기한 위상차필름을 부착한 후 양 기판에는 편광자(polarizer)(71)를 부착하며, 이 때, 상기한 편광자는 상기한 위상차필름과 일체로 형성하여 부착할 수 있다.
도 6a, 6c, 7a, 7c, 7e, 7g, 8a, 8c, 9a, 9c는 상기한 공통전극(17) 상에 유전체 구조물(53)을 형성한 실시예이고, 도 6b, 6d, 7b, 7d, 7f, 7h, 8b, 8d, 9b, 9d는 상기한 공통전극(17) 내에 전계유도창(51)을 형성한 실시예이다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는, 상기한 화소전극 및/또는 공통전극 상에 유전체 구조물(53)을 형성하거나, 상기한 화소전극, 보호막, 게이트절연막, 컬러필터층, 오버코트층 및/또는 공통전극을 패터닝하여, 그 내부에 홀(hole) 또는 슬릿(slit)과 같은 전계유도창(51)을 형성하므로써 전계 왜곡 효과 및 멀티도메인을 구현할 수도 있다.
상기한 전계유도창(51) 또는 유전체 구조물(53)은, 4도메인 및 멀티도메인으로 분할한 효과를 구현하고, 상기한 제1 및 제2기판 중 적어도 한 기판 상에 형성하거나, 양 기판 상에 독립적으로 또는 혼용하여 적용하는 것도 가능하다.
추가하여, 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는 상기한 제1기판 및/또는 제2기판 전체에 걸쳐 배향막(도면에 나타내지 않음)을 형성한다. 이 때, 상기한 배향막을 구성하는 배향물질로서는 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)계 화합물, PVA(polyvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid) 또는 SiO2 등의 물질을 사용하며, 러빙법을 사용하여 배향방향을 결정하는 경우, 그 밖의 러빙처리에 적합한 물질이라면 어떤 것이라도 적용 가능하다.
또한, 상기한 배향막을 광반응성이 있는 물질, 즉, PVCN(polyvinylcinnamate), PSCN(polysiloxanecinnamate), 또는 CelCN(cellulosecinnamate)계 화합물 등의 물질로 구성하여 광배향막을 형성할 수 있으며, 그 밖의 광배향처리에 적합한 물질이라면 어떤 것이라도 적용 가능하다. 상기한 광배향막에는 광을 적어도 1회 조사하여, 액정분자의 방향자가 이루는 프리틸트각(pretilt angle) 및 배향방향(alignment direction) 또는 프리틸트방향(pretilt direction)을 동시에 결정하고, 그로 인한 액정의 배향 안정성을 확보한다. 이와 같은, 광배향에 사용되는 광은 자외선 영역의 광이 적합하며, 비편광, 선편광, 및 부분편광된 광 중에서 어떤 광을 사용하여도 무방하다.
그리고, 상기한 러빙법 또는 광배향법은 제1기판 또는 제2기판 중 어느 한 기판에만 적용하거나 양 기판 모두에 처리하여도 되며, 양 기판에 서로 다른 배향처리를 하거나, 배향막만 형성하고 배향처리를 하지 않는 것도 가능하다.
또한, 상기한 배향처리를 함으로써 적어도 두 영역으로 분할된 멀티도메인 액정표시소자를 형성하여, 액정층의 액정분자가 각 영역 상에서 서로 상이하게 배향하도록 할 수 있다. 즉, 각 화소를 ＋자 또는 ×자와 같이 네 영역으로 분할하거나, 가로, 세로 또는 양 대각선으로 분할하고, 각 영역에서와 각 기판에서의 배향처리 또는 배향방향을 다르게 형성하므로써 멀티도메인 효과를 구현한다. 분할된 영역 중 적어도 한 영역을 비배향 영역으로 할 수 있으며, 전 영역을 비배향 영역으로 하는 것도 가능하다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시소자는 게이트배선과 동일 층에서 화소영역의 주위 및 내부에 공통보조전극을 형성하고, 화소영역 내에 상기 공통보조전극과 더불어 전계를 왜곡시키는 전계유도창 및 유전체 구조물을 형성하여, 액정표시소자의 응답시간을 줄이며, 시야각을 개선하여 멀티도메인 효과를 극대화하는 효과가 있다.
또한, 위상차 필름을 굴절률이 서로 다른 2장의 필름으로 형성하여, 균일한 보상 구조를 얻음으로서 표시소자의 얼룩문제를 해결할 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시소자의 단면도.
도 2a 및 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 평면도.도 2b 및 도 2d는 각각 도 2a의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 단면도 및 도 2c의Ⅲ~Ⅲ' 선상의 단면도.
도 3a 및 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 평면도.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제3실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 평면도.
도 5a ~ 5e는 상기한 도 3a의 I-I'선에 따른 본 발명의 멀티도메인 액정표시소자의 제조공정을 나타내는 단면도.
도 6a ~ 6d는 제2기판 상에 일축성 또는 이축성 필름을 형성한 실시예의 단면도.도 7a ~ 7h는 제1기판 및 제2기판 상에 일축성 또는 이축성 필름을 동일하게 형성하거나 각 기판 상에 서로 다른 필름을 한 장씩 형성한 실시예의 단면도. 도 8a ~ 8d는 제2기판 상에 일축성 또는 이축성 필름을 2장 형성한 실시예의 단면도.도 9a 내지 9d는 제2기판 상에 일축성 및 이축성 필름을 각각 한 장씩 형성한 실시예의 단면도.
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도 10a ~ 10e는 본 발명의 위상차 필름의 리타데이션에 따른 계조반전을 나타내는 시뮬레이션.
도 11a ~ 11e는 본 발명의 위상차 필름의 리타데이션에 따른 콘트라스트비를 나타내는 시뮬레이션.
도 12a ~ 12e는 본 발명의 위상차 필름의 리타데이션에 따른 컬러시프트를 나타내는 시뮬레이션.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 게이트배선 3 : 데이터배선
5 : 반도체층 6 : 오믹콘택층
7 : 소스전극 9 : 드레인전극
11 : 게이트전극 13 : 화소전극
15 : 공통보조전극 17 : 공통전극
21 : 보조전극 23 : 컬러필터층
25 : 차광층 27 : 오픈영역
29 : 제1위상차 필름 31 : 제1기판
33 : 제2기판 35 : 게이트절연막
37 : 보호막 39 : 콘택홀
43 : 스토리지 전극 51 : 전계유도창
53 : 유전체 구조물 59 : 제2위상차 필름
71 : 편광자

Claims (15)

  1. 제1기판 및 제2기판과,
    상기 제1기판 상에 제1방향으로 형성된 복수의 게이트배선 및 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 형성된 복수의 데이터배선과,
    상기 게이트배선과 데이터배선의 교차부분에 형성된 복수의 박막트랜지스터와,
    이웃하는 상기 게이트배선 및 이웃하는 상기 데이터배선 사이에 형성된 복수의 화소영역과,
    상기 각각의 화소영역 주위 및 내부에 형성된 공통보조전극과,
    상기 각각의 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결되도록 형성된 복수의 화소전극과,
    상기 화소전극 내부에 복수의 특정방향으로 적어도 하나 이상 형성된 일련의 전계유도창과,
    상기 제1기판 및 제2기판 중 적어도 한 기판 상에 형성된 배향막과, 그리고
    상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 멀티도메인 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전계유도창의 형성방향이, 상기 제1방향에 대해 45° 또는 135°를 이루는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공통보조전극이, 상기 화소영역과 이웃하는 화소영역의 공통보조전극과 연결된 연결부를 가지는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화소전극의 일부가, 상기 공통보조전극과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2기판 상에 상기 전계유도창과 더불어 인가되는 전계를 제어하는 유전체 구조물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유전체 구조물의 형성방향이, 상기 전계유도창의 형성방향과 평행한 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1기판 또는 제2기판 상에 제1위상차 필름(일축성 또는 이축성 필름)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1위상차 필름 상에 제2위상차 필름(일축성 또는 이축성 필름)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 화소영역이, 적어도 두 영역으로 분할되어 상기 액정층의 액정분자가 각 영역 상에서 서로 상이한 구동 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  10. 제4항에 있어서, 상기 공통보조전극 상에 전계유도창이 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  11. 제1항에 있어서, 상기 공통보조전극은 상기 화소영역의 경계 및 상기 제1방향을 따라 상기 화소영역 내의 복수의 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 부분은 제1방향에서 전계유도창과 오버랩됨을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  13. 제1항에 있어서, 상기 게이트배선에 오버랩된 스토리지전극이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 게이트배선 및 공통보조전극에 연결된 스토리지 전극이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 공통보조전극에 연결된 스토리지 전극이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자.
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