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KR20060131256A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060131256A
KR20060131256A KR1020050051543A KR20050051543A KR20060131256A KR 20060131256 A KR20060131256 A KR 20060131256A KR 1020050051543 A KR1020050051543 A KR 1020050051543A KR 20050051543 A KR20050051543 A KR 20050051543A KR 20060131256 A KR20060131256 A KR 20060131256A
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liquid crystal
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organic
organic layer
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손지원
황보상우
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삼성전자주식회사
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Abstract

액정 표시 장치를 제공한다. 이 장치는 화소 전극이 형성된 제 1 절연 기판과 상기 제 1 절연 기판에 대향하고 공통 전극이 형성된 제 2 절연 기판을 포함하고, 상기 제 2 절연 기판의 공통 전극 상에 유기막 산구조가 형성되어 있고, 불순물 차단층이 상기 유기막 산구조를 덮고 있다. 따라서, 상기 산구조를 이루는 유기막으로부터 가스방출된 불순물은 상기 불순물 차단층에 흡착되어 상기 제 1 절연 기판과 상기 제 2 절연 기판 사이에 주입되어 있는 액정 물질로 불순물이 확산되는 것을 방지할 수 있다.
액정, 유기막, 불순물차단층

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 유기막 산구조를 갖는 종래 액정 표시 장치를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1의 I-I을 따라 취해진 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 불순물차단막의 단면을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 불순물차단막의 단면을 나타낸 도면.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로 유기막을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 여기에 가하는 전장의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하는 구조로 되어 있다. 이중, 수직 배향(vertically aligned; VA) 방식의 액정 표시 장치는 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자가 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있어 직교하는 편광판을 사용할 경우 전계가 인가되지 않은 상태에서 완전히 빛을 차단할수 있다.
통상적으로, 액정 표시 장치는 좁은 시야각을 넓히기 위하여 하나의 픽셀 (pixel)이 여러 개의 도메인들(domains)로 구분되는 다중 도메인 픽셀을 채택하고 있다. 도메인들을 분할하기 위하여 픽셀 전극 또는/및 공통 전극에 절개부 또는 돌기를 형성하는 방법이 널리 알려져 있다. 이로써, 액정 표시 장치의 시야각을 넓힐수 있다. 한편, 액정 표시 장치의 주목해야할 특성은 응답속도라 할 수 있다. 종래에 액정 표시 장치의 응답속도를 증가시키기 위하여 도메인을 분할하는 새로운 수단으로써, 유기막 산구조가 공지된 바 있다.
도 1은 유기막 산구조를 갖는 종래 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I을 따라 취해진 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 하부 기판(10) 상에 형성된 픽셀 전극(17)은 복수개의 절개부들(20)에 의해 복수개의 소 전극들(15)로 분할된다. 상기 하부 기판(10)에 대향하여 상부 기판(30)에 공통 전극(35)이 배치된다. 유기막 산구조(40)는 상기 공통 전극(35) 위에 형성되고, 상기 유기막 산구조(40)의 정상부(45)는 상기 픽셀 전극(17)을 향한다. 상기 정상부(45)가 상기 소 전극(15)의 중앙부 상부(over)를 지나도록 상기 유기막 산구조(40)가 연장된다.
액정 분자들은 상기 배향막 패턴들(40)의 표면에 대해 수직으로 배열된다. 상기 배향막 패턴(40)은 상기 정상부(45)를 기준으로 서로 대칭적인 경사진 양측벽들을 갖는다. 따라서, 상기 정상부(45) 일측의 액정 분자들은 상기 정상부(45) 타측의 액정 분자들과 서로 대칭적으로 배열되어 상기 배향막 패턴(40)에 의해 도메인들이 분할된다.
도메인 분할 수단으로서 절개부 또는 돌기를 가지는 액정 표시 장치와 달리, 유기막 산구조는 유기막이 덮고 있는 면적이 매우 넓어 유기막의 가스방출(outgassing)으로 인해 잔상 발생에 취약한 단점을 가질 수 있다. 즉, 유기막에 함유된 단량체 유기물 및/또는 PAC(Photo Acid Compound) 등의 물질들이 유기막으로부터 가스방출되어 액정분자들이 있는 구동 패널로 유입되어 액정의 구동을 방해하고 일 방향으로 이동하여 잔상이 발생할 가능성이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 시야각을 넓이며 응답시간을 단축하기 위한 유기막 산구조를 채택함에 있어서 유기막으로부터 가스방출되는 물질이 액정으로 확산되는 것을 방지할 수 있는 구조르 가지는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 티나늄산화막을 함유하는 불순물 차단막을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다. 이 장치는 화소 전극이 형성된 제 1 절연 기판과 상기 제 1 절연 기판에 대향하고 공통 전극이 형성된 제 2 절연 기판을 포함하고, 상기 제 2 절연 기판의 공통 전극 상에 유기막 산구조가 형성되어 있고, 불순물 차단층이 상기 유기막 산구조를 덮고 있다. 따라서, 상기 산구조를 이루는 유기막으로부터 가스방출된 불순물은 상기 불순물 차단층에 흡착되어 상기 제 1 절연 기판과 상기 제 2 절연 기판 사이에 주입되어 있는 액정 물질로 불순물이 확산되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설 명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 이 액정 표시 장치는 하부 기판(110) 상에 픽셀 전극(117)이 배치된다. 상기 픽셀 전극(117)은 복수개의 절개부들(120)에 의해 복수개의 소 전극들(115)로 분할된다. 상기 하부 기판(110)에 대향된 상부 기판(130)에 공통 전극(135)이 배치된다. 상기 공통 전극(35) 위에 유기막 산구조(140)가 형성되어 있다. 상기 유기막 산구조(140)의 정상부(145)는 상기 픽셀 전극(117)을 향한다. 상기 정상부(145)가 상기 소 전극(115)의 중앙부 상부(over)를 지나도록 상기 유기막 산구조(140)이 연장되어 있다. 일반적으로, 하나의 픽셀 전극(117)의 상부(over)에는 복수개의 유기막 산구조(140)이 평행하게 배치된다. 이 때, 이웃하는 유기막 산구조(140) 사이의 골짜기 영역(147)은 상기 절개부(120)와 중첩될 수 있다. 상기 하부 기판(110)과 상기 상부 기판(130) 사이에 액정이 주입된다. 상기 유기막 산구 조(140)은 상기 정상부(145)를 기준으로 서로 대칭적인 경사진 양측벽들을 갖도록 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 정상부(145) 일측의 액정 분자들은 상기 정상부(145) 타측의 액정 분자들과 서로 대칭적으로 배열된다. 결과적으로, 상기 유기막 산구조(140)와 상기 픽셀 전극(117)에 의해 도메인들이 분할된다. 예컨대, 도 1에 도시된 것과 같이 상기 픽셀 전극(117)은 3개의 상기 절개부(120)에 의해 4개의 소 전극들(115)로 분할되고, 상기 각 소 전극(115)의 중앙부 상부에 상기 유기막 산구조(140)의 정상부(145)가 배치됨으로써, 상기 픽셀은 8개의 도메인들로 분할될 수 있다.
본 발명에서 상기 유기막 산구조(140)은 불순물 차단층(150)으로 덮인다. 상기 불순물 차단층(150)은 상기 유기막 산구조(140)에 함유된 유기물 또는 PAC 등의 불순물들이 가스방출되어 상기 액정 분자들 내에 확산되는 것을 방지할 수 있는 물질인 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 불순물 차단층(150)은 강한 산화, 환원력에 의해 가스방출된 유기물 또는 PAC 성분들의 수산화기(-OH), 시아노기(-CN), 포르밀기(-CHO) 등을 산화 또는 환원시켜 불순물들을 흡착할 수 있는 산화티타늄(TiO2)을 함유하는 물질인 것이 바람직하다. 가스방출되는 유기막의 PAC성분 또는 미경화된 단량체의 일부분 등의 불순물 성분의 반응기인 수산화기(-OH), 시아노기(-CN), 포르밀기(-CHO) 등은 산화티타늄(TiO2)의 강한 산화, 환원력에 의해 산화, 환원되어 액정 분자들이 충전된 구동영역으로 확산되지 않는다.
산화티타늄(TiO2)는 형성 온도 및 형성 방법에 따라 아나타제(anatase)와 루 타일(rutile) 등의 결정상을 가지는데, 아나타제에 비해 루타일이 더욱 안정된 구조를 이루며 비교적 낮은 온도인 250℃ 부근의 온도에서 스퍼터 또는 화학기상증착법에 의해 루타일 구조의 산화티타늄을 형성할 수 있다. 가스 방출되는 유기막 성분을 더욱 효과적으로 산화, 환원되도록 하기 위해서는, 상기 산화티타늄을 포함하는 불순물 차단층(150)의 표면적이 넓은 것이 바람직하다.
상기 불순물 차단층(150)의 표면적을 증가시키는 방법으로 도 4에 도시된 것과 같은, 나노 입자 상태의 산화티타늄을 상기 유기막 산구조(140) 상에 도포하여 가스방출되는 불순물과의 접촉면적을 증가시킬 수 있다. 나노 입자 상태의 산화티타늄을 형성하는 방법은 유기티탄산화합물을 졸-겔 방법인 가수분해, 해교, 수열처리를 통해 나노입자를 갖는 산화티타늄 콜로이드를 형성하여 도포하는 방법, 사염화티타늄(TiCl4)을 가수분해하여 얻어진 산화티타늄 나노입자를 도포하여 열처리하는 방법, 플라즈마 하에서 산화가스 및 사염화티타늄을 이용하여 산화티타늄 나노입자를 합성하는 방법 등 다양한 방법을 적용하여 형성할 수 있다.
상기 불순물 차단층(150)의 표면적을 증가시키는 또 다른 방법으로 예컨대, 유기막 산구조(140) 상에 산화티타늄을 원추형상으로 성장시킴으로써 도 5에 도시된 것과 같은 다공질의 산화티타늄층을 포함하는 불순물 차단층(150)을 형성할 수 있다. 다공질의 산화티타늄층을 형성하는 방법은 다양하게 변형할 수 있다. 예컨대, 유기티탄산화합물과 산소를 반응기에 유입시켜 화학치환반응시킴으로써 산화티타늄막을 성장시킬 수 있다. 이 때, 절연 기판의 변형을 방지하기 위하여 250℃ 부 근의 온도 범위에서 산화티타늄막을 성장시키는 것이 바람직하다. 산화티타늄을 다공질 구조로 형성하는 방법은 이 밖에도 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명에서 상기 불순물 차단층(150)은 절연 기판의 변형 뿐만 아니라 상기 유기막 산구조(140)을 구성하는 유기막이 분해되지 않는 온도 범위에서 형성하는 것이 바람직하다. 상기 유기막 산구조(140)를 형성하기 위한 유기막의 분해온도는 적용되는 유기막의 종류에 따라 다양하기 때문에 상기 불순물 차단층(150)의 형성온도는 적절히 조절할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 유기막 산구조에 관하여 논하였으나, 상기 불순물 차단층(150)은 넓은 면적을 덮고 있는 유기막 산구조뿐만 아니라 도메인 규제 수단인 유기물 돌기를 가지는 액정 표시 장치 등, 액정 분자에 대향하는 유기막을 가지는 장치에 적용할 수 있음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명은 유기막 상에 불순물차단층을 형성하되, 상기 불순물차단층은 산화, 환원력이 뛰어난 산화티타늄으로 형성함으로써 유기막으로부터 가스방출되는 불순물이 액정 분자가 충전된 구동영역으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 산화티타늄은 다공질 구조 또는 나노입자 상태로 유기막 상에 덮여질 수 있기 때문에 가스 방출된 불순물과 접촉면적을 높여 불순물을 효과적으로 산화, 환원시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 제 1 절연 기판,
    상기 제 1 절연 기판에 형성된 화소 전극;
    상기 제 1 절연 기판과 대향하는 제 2 절연 기판;
    상기 제 2 절연 기판에 형성된 공통 전극;
    상기 공통 전극 상에 형성된 유기막 패턴;
    상기 유기막 패턴을 덮는 불순물 차단막; 및
    상기 제 1 절연 기판과 상기 제 2 절연 기판 사이에 주입되어 있는 액정 물질을 포함하되, 상기 불순물 차단막은 산화티타늄(TiO2)을 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기막 패턴은 상기 화소 전극의 중앙부 상부에 위치하는 유기물 돌기인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기막 패턴은 상기 상기 화소 전극의 중앙부 상부로부터 상기 화소 전극의 엣지 상부까지 펼쳐진 유기막 산구조인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화티타늄은 아나타제(anatase) 또는 루타일(rutile) 결정상을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 불순물 차단막은 다공질 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 불순물 차단막은 상기 유기막 산구조 상에 도포된 나노입자 산화티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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