KR101296899B1

KR101296899B1 - 액정표시장치와 그 제조방법

Info

Publication number: KR101296899B1
Application number: KR1020080117590A
Authority: KR
Inventors: 김석; 이창덕; 신형범
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2013-08-14
Also published as: US8279381B2; US20100128209A1; CN101738775A; KR20100058985A

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 서브 픽셀들 내에 시야각을 제한하기 위한 격벽들이 형성된 상판; 상기 상판과 대향하는 하판; 및 상기 상판과 상기 하판 사이에 형성되는 액정층을 구비한다. 상기 상판은 상부 기판 상에 형성되고 상기 격벽들이 매립되는 유기 절연막; 및 상기 유기 절연막 상에 형성되는 컬러필터를 포함한다.

Description

액정표시장치와 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND FABRICATING METHOD THEREOF}

본 발명은 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.

액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 음극선관을 빠르게 대체하고 있다.

이러한 액정표시장치는 휴대폰, 노트북 등과 같은 휴대 정보기기, 각종 사무기기, ATM(Auto Teller Machine), 티켓 자동발매기 등에서 비디오 데이터를 출력하는 디스플레이소자로 적용되고 있다. 개인 휴대 정보기기, ATM, 티켓 자동 발매기 등은 개인 정보의 보호가 필요하므로 높은 보안성이 요구된다. 이를 위하여, 액정표시장치의 시야각을 제한하기 위한 기술이 개발되고 있다.

시야각 제한 기술은 국제출원 PCT/US2006/040684 (2006.10.13)에서 제안된 바와 같이 별도의 시야각 제한 필름을 제작하여 필요시에 액정표시장치의 표시면 앞에 탈부착하는 방법이나, 대한민국 공개특허공보 KR 2007-0032192A(2007. 03. 21)에서 제안된 바와 같이 액정표시패널 내에 시야각 제어를 위한 픽셀을 형성하는 방법 등이 있다. 그런데, 전자의 방법은 시야각 제한 필름의 제조방법이 어렵고 고가의 문제점 뿐 아니라, 좁은 시야각을 구현할 필요가 있을 때마다 시야각 제한필름을 액정표시패널 앞에 탈부착하는 것을 반복하여야 하므로 사용자의 불편함을 가중시키는 문제점이 있다. 후자의 방법은 전자의 방법에 비하여 많은 장점이 있으나 시야각 제어를 위한 픽셀로 인하여 광 투과율이 낮아질 수 있다.

본 발명은 시야각 제한 필름이나 시야각 제한 픽셀 없이 협 시야각을 구현할 수 있는 액정표시장치와 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 액정표시장치는 서브 픽셀들 내에 시야각을 제한하기 위한 격벽들이 형성된 상판; 상기 상판과 대향하는 하판; 및 상기 상판과 상기 하판 사이에 형성되는 액정층을 구비한다. 상기 상판은 상부 기판 상에 형성되고 상기 격벽들이 매립되는 유기 절연막; 및 상기 유기 절연막 상에 형성되는 컬러필터를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 서브 픽셀들 내에 배치되도록 시야각을 제한하기 위한 격벽들을 상부 기판 상에 형성하는 단계; 상기 격벽들이 매립되는 유기 절연막을 상기 상부 기판에 형성하는 단계; 상기 유기 절연막 상에 컬러 필터를 형성하는 단계; 및 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명은 액정 표시장치의 상판에 블랙 매트릭스 재료로 격벽들을 형성하고, 격벽 내에 투명유기 절연막을 채워넣음으로써 협 시야각을 구현할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 8b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 및 게이트 구동회로(13)를 구비한다. 데이터 구동회로(12)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 게이트 구동회로(13)는 다수의 게이트 드라이브 IC들을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(15)에 빛을 조하는 백라이트 유닛(15)과, 백라이트 유닛(15)의 광원을 구동하기 위한 인버터 회로(16)를 구비한다.

액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 액정표시패널(10)은 데이터라인들(14)과 게이트라인들(15)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정셀들(Clc)을 포함한다.

액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 데이터라인들(14), 게이트라인들(15), TFT들, 및 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함한 픽셀 어레이가 형성된다. 액정셀들(Clc)은 TFT에 접속되어 화소전극들(1)과 공통전극(2) 사이의 전계에 의해 구동된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙 매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2)이 형성된다. 컬러필터와 블랙 매트릭스는 US 7,372,524B2 등에서 알려진 바와 같이 COT(Color Filter on TFT) 공정기술을 이용하여 픽셀 어레이와 함께 하부 유리기판 상에 형성될 수 있다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

타이밍 콘트롤러(11)는 데이터 구동회로(12)에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 공급한다. 또한, 타이밍 콘트롤러(11)는 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하여 1 프레임기간과 1 수평기간을 식 별할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(11)에 타이밍신호에는 수직 동기신호(Vsync)와 수평 동기신호(Hsync)가 포함될 수 있다. 구동회로들(12, 13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들은 게이트 구동회로(13)의 동작 타임을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호, 및 데이터 구동회로(12)의 동작 타이밍과 데이터전압의 극성을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호를 포함한다. 게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE1 내지 GOE3) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 발생하는 게이트 드라이브 IC에 인가된다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 드라이브 IC들에 공통으로 입력되는 클럭신호로써 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 드라이브 IC들의 출력을 제어한다. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity : POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동회로(12) 내에서 데이터의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동회로(12)로부터 출력되는 데이터전압의 수직 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동회로(12)의 출력을 제어한다.

데이터 구동회로(12)의 데이터 드라이브 IC들 각각은 쉬프트 레지스터, 래치, 디지털-아날로그 변환기, 출력 버퍼 등을 포함한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 그리고 데이터 구동회로(12)는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 극성제어신호(POL)에 따라 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 데이터라인들(14)에 공급한다.

게이트 구동회로(13)는 쉬프트 레지스터, 레벨 쉬프터, 출력버퍼 등을 포함한다. 이러한 게이트 구동회로(13)는 게이트 타이밍 제어신호들에 응답하여 게이트펄스를 게이트라인들(15)에 순차적으로 공급한다.

백라이트 유닛(15)은 에지형 백라이트 유닛이나 직하형 백라이트 유닛 등으로 구현될 수 있다. 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면과 대향하는 광원, 도광판 아래에 배치되는 반사시트, 도광판 위에 적층된 다수의 광학시트 등을 포함한다. 직하형 백라이트 유닛은 상부가 개방된 보텀 커버 내에 수요된 다수의 광원들, 보텀 커버 위에 배치된 확산판, 확산판 위에 적층된 다수의 광학시트 등을 포함한다. 광학시트들은 확산시트, 프리즘시트 등을 포함한다. 광원은 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL) 등의 형광 램프로 선택될 수 있고, 발광다이오드(Light emitting Diode, LED)로 선택될 수 있다. 또한, 광원은 램프와 발광다이오드의 조합으로 구성될 수도 있다. 인버터 회로(16)는 광원을 점등시키기 위한 전력을 발생한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은 액정표시패널(10)의 기판 세정, 기판 패터닝 공정, 배향막형성/러빙 공정, 기판 합착 및 액정 적하 공 정, 구동회로 실장 공정, 검사 공정, 리페어 공정, 액정표시패널(10)과 백라이트 유닛(15)의 조립 공정 등을 포함한다.

기판세정 공정은 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 표면에 오염된 이물질을 세정액으로 제거한다. 기판 패터닝 공정은 하부 유리기판에 데이터라인 및 게이트라인을 포함한 신호배선, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 화소전극 등의 각종 박막 재료를 형성하고 패터닝하는 하판 제조공정과, 상부 유리기판 상에 블랙 매트릭스, 컬러필터, 및 공통전극 등의 각종 박막 재료를 형성하고 패터닝하는 상판 제조공정을 포함한다. 배향막형성/러빙 공정은 유리기판들 상에 배향막을 도포하고 그 배향막을 러빙포로 러빙하거나 광배향 처리한다. 이러한 일련의 공정을 거쳐 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 비디오 데이터전압이 공급되는 데이터라인들, 그 데이터라인들과 교차되고 스캔신호 즉, 게이트펄스가 순차적으로 공급되는 게이트라인들, 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부에 형성된 TFT들, TFT들에 1 : 1로 접속된 액정셀의 화소전극들 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한 화소 및 TFT 어레이가 형성된다. 스캔신호를 발생하는 게이트 구동회로의 쉬프트 레지스터는 기판 패터닝 공정에서 화소 및 TFT 어레이와 동시에 형성될 수 있다. 액정표시패널의 상부 유리기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 전술한 바와 같이, 블랙매트릭스와 컬러필터는 COT 공정으로 하부 유리기판 상에 형성될 수도 있다. 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판과, 그 위에 편광판 보호필름이 부착된다.

기판 합착 및 액정 적하 공정은 액정표시패널의 상부 및 하부 유리기판 중 어느 하나에 실런트를 드로잉하고 다른 기판에 액정을 적하(Dropping)한다. 하부 유리기판에 액정이 적하된 경우를 예를 들어 설명하면, 상부 유리기판에 자외선 경화성 실런트가 형성되고, 실런트가 형성된 상부 유리기판을 반전시켜 상부 스테이지에 고정하고, 액정이 적하된 하부 유리기판을 하부 스테이지에 고정한다. 이어서, 기판 합착 및 액정 적하 공정은 상부 유리기판과 하부 유리기판을 정렬한 후에, 진공펌프를 구동시켜 진공상태에서 상부 및 하부 유리기판 중 어느 하나에 압력을 가하여 상부 유리기판과 하부 유리기판을 합착한다. 이 때, 액정층의 셀갭은 설계치의 셀갭보다 크게 설정된다. 이어서, 질소(N₂)를 투입하여 대기압으로 압력을 조정하면 합착된 유리기판들 내의 압력과 외부 대기압의 압력차에 의해 셀갭은 설계치의 셀갭으로 조정된다. 이 상태에서 기판 합착 및 액정 적하 공정은 자외선 광원을 점등시켜 상부 유리기판을 통해 실런트에 자외선(UV)을 조사하여 실런트를 경화시킨다.

구동회로 실장공정은 COG(Chip On Glass) 공정이나 TAB(Tape Automated Bonding) 공정을 이용하여 데이터 구동회로의 집적회로(Integrated Circuit, IC)를 액정표시패널의 하부 유리기판 상에 실장한다. 게이트 구동회로 IC는 전술한 바와 같이 액정표시패널의 하부 유리기판 상에 형성될 수 있고, 구동 회로 실장공정에서 TAB 공정으로 하부 유리기판 상에 부착될 수도 있다. 이어서 구동회로 실장공정은 집적회로(IC)와 PCB(printed circuit board)를 FPC(Flexible Printed Circuitboard) 또는 FFC(Flexible Flat Cable)로 연결한다.

검사 공정은 집적회로에 대한 검사, 하부 유리기판에 형성된 데이터라인과 게이트라인 등의 신호배선 검사, 화소전극이 형성된 후에 실시되는 검사, 기판 합착 및 액정 적하 공정 후에 실시되는 검사, 점등 검사를 포함한다. 리페어 공정은 검사 공정에 의해 리페어가 가능한 것으로 판정된 신호배선 불량, TFT 불량에 대한 복원 공정을 실시한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 이러한 일련의 공정을 거친 후에 각종 샤시 부재들을 이용하여 액정표시패널(10)과 백라이트 유닛(15)을 하나의 모듈로 조립한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 상판 제조공정을 단계적으로 나타내는 도면이다.

상판 제조공정은 도 2a와 같이 유리기판(GLS) 상에 다수의 블랙 매트릭스(BM)을 형성함과 동시에, 블랙 매트릭스들(BM) 사이에 다수의 격벽들(BAR)을 형성하는 공정을 포함한다. 블랙 매트릭스들(BM)은 컬러필터들 사이에 형성되어 빛을 차단하는 역할을 한다. 블랙 매트릭스(BM)는 RGB 서브 픽셀들의 경계와, 픽셀들 간의 경계에 형성된다. 반면에, 블랙 매트릭스(BM)는 RGB 서브 픽셀들의 경계와, 픽셀들 간의 경계에 형성되는 반면, 격벽들(BAR)은 서브 픽셀들 내에 형성된다. 격벽들(BAR)은 서브 픽셀들 내에 형성된다. 격벽들(BAR) 사이의 간격은 블랙 매트릭스들(BM) 사이의 간격보다 좁다. 격벽(BAR)의 높이는 블랙 매트릭스(BM)의 패턴 높이와 실질적으로 동일하고, 격벽(BAR)의 폭은 블랙 매트릭(BM)의 패턴 폭보다 좁다. 격벽들(BAR)은 시야각을 제한하는 역할을 한다. 격벽들(BAR)로 인한 시 야각 제한 원리에 대하여는 도 5를 결부하여 상세히 설명하기로 한다.

블랙 매트릭스들(BM)과 격벽들(BAR)은 동일한 재료를 포함하며, 동일한 공정으로 동시에 형성된다. 블랙 매트릭스들(BM)과 격벽들(BAR)은 Cr, Cr/CrOx 등과 같은 금속 블랙 매트릭스 재료를 포함할 수 있으며 또한, 광중합개시제, 바인더수지, 고분자모노머, 용매 등을 포함한 포토레지스트에 Cr 계열의 금속재료 또는 카본계열의 유기재료 등이 혼합된 수지 블랙 매트릭스 재료를 포함할 수 있다. 이외에도 블랙 매트릭스들(BM)과 격벽들(BAR)는 블랙 매트릭스들(BM)과 격벽들(BAR)은 카본블랙을 포함하는 유기물, 혼합금속산화물을 이용한 블랙 매트릭스 수지재료, 무기물을 이용한 블랙매트릭스 수지 등 알려진 어떠한 블랙 매트릭스 재료를 포함할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스들(BM)과 격벽들(BAR)은 그 재료에 따라 포토리소그래피(Photolithography) 공정이나 리프트-오프(Lift-off) 공정으로 형성될 수 있다.

상판 제조공정은 블랙 매트릭스들(BM)과 격벽들(BAR)을 형성한 후에 도 2b와 같이 그 블랙 매트릭스들(BM)과 격벽들(BAR) 상에 투명한 유기 절연막(ORG)을 형성하는 공정을 포함한다. 이 공정에서 격벽들(BAR)은 유기 절연막(ORG)에 매립된다. 유기 절연막(ORG)의 재료로는 폴리 이미드 계 유기 화합물, 아크릴(acryl)계 유기 화합물, BCB(benzo-cyclo-butene) 또는 PFCB(perfluorocyclobutane) 등에서 선택되 수 있다. 유기 절연막(ORG)은 스핀 코팅이나 공지의 유기물 인쇄방법으로 블랙 매트릭스들(BM)과 격벽들(BAR) 상에 형성될 수 있다. 유기 절연막(ORG)은 빛을 투과시키며, 격벽들(BAR)을 견고하게 지지하는 역할을 한다. 또한, 유기 절연막(ORG) 은 후술하는 컬러필터 공정에서 형성될 컬러필터가 균일하게 형성되도록 표면을 평탄화하는 역할을 한다.

상판 제조공정은 유기 절연막(ORG)을 형성한 후에, 도 2c와 같이 RGB 컬러필터들(CFR, CFG, CFB)을 유기 절연막(ORG) 상에 형성한다. 컬러필터들(CFR, CFG, CFB)은 RGB 염료 또는 안료를 포함한 수지를 포함하며, 염색법, 전착법, 안료분산법, 인쇄법 등으로 형성될 수 있다.

이어서, 상판 제조공정은 도 2d와 같이 스퍼터링 방법과 같은 증착 방법으로 공통전극(COM)을 컬러필터들(CFR, CFG, CFB) 상에 형성한 다음, 공통전극(COM) 위에 유기절연재료를 인쇄한 후에 포토리소그래피 공정으로 그 유기절연재료를 패터닝하여 컬럼 스페이서(SP)를 형성한다. 공통전극(COM)은 ITO(Indium Tin Oxide : ITO), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전재료를 포함하고, 공통전압(Vcom)이 공급된다. 컬럼 스페이서(SP)는 액정층의 셀 갭을 유지하는 구조체이다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 상판 제조공정을 단계적으로 나타내는 도면이다. 이 상판 제조공정은 COT 공정기술에 의해 컬러필터와 블랙 매트릭스가 상부 유리기판에 형성되지 않고 픽셀 어레이와 함께 하부 유리기판 상에 형성되는 액정표시패널에 적용될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 상판 제조공정은 유리기판(GLS) 상에 다수의 격벽들(BAR)을 형성하는 공정을 포함한다. 블랙 매트릭스(BM)는 RGB 서브 픽셀들의 경계와, 픽셀들 간의 경계에 형성된다. 반면에, 블랙 매트릭스(BM)는 RGB 서브 픽셀들의 경계와, 픽셀들 간의 경계에 형성되는 반면, 격벽들(BAR)은 서브 픽셀들 내에 형성된다. 격벽들(BAR) 사이의 간격은 블랙 매트릭스들(BM) 사이의 간격보다 좁다. 격벽(BAR)의 높이는 하부 유리기판에 형성되는 블랙 매트릭스(BM)의 패턴 높이와 실질적으로 동일하고, 격벽(BAR)의 폭은 블랙 매트릭(BM)의 패턴 폭보다 좁다. 격벽들(BAR)은 시야각을 제한하는 역할을 한다. 격벽들(BAR)로 인한 시야각 제한 원리에 대하여는 도 5를 결부하여 상세히 설명하기로 한다. 격벽들(BAR)은 블랙 매트릭스 재료로 포함하며, 그 재료에 따라 포토리소그래피나 리프트-오프 공정으로 형성될 수 있다.

상판 제조공정은 격벽들(BAR)을 형성한 후에 도 3b와 같이 그 격벽들(BAR) 상에 유기 절연막(ORG)을 형성한다. 이 공정에서 격벽들(BAR)은 유기 절연막(ORG)에 매립된다. 유기 절연막(ORG)은 빛을 투과시키며, 격벽들(BAR)을 견고하게 지지하는 역할을 한다. 또한, 유기 절연막(ORG)은 후술하는 컬러필터 공정에서 형성될 공통전극(COM)이 균일하게 형성되도록 표면을 평탄화하는 역할을 한다.

상판 제조공정은 유기 절연막(ORG)을 형성한 후에, 도 3c와 같이 그 유기 절연막(ORG) 상에 투명 도전재료로 공통전극(COM)을 형성한 다음, 공통전극(COM) 위에 유기절연재료를 패터닝하여 컬럼 스페이서(SP)를 형성한다.

도 4는 하나의 픽셀에서 선 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절취한 단면도, 평면도 및 격벽의 확대 단면도를 보여 주는 도면이다. 격벽(BAR)과 상부기판(GLS) 사이의 각도(BAR_θ)는 상부 유리기판(GLS)을 통과한 광의 휘도 저하를 최소화하면서 시야각을 제한하는 구조로 가능한 얇고 상부 유리기판(GLS)에 대하여 수직으로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 현재의 공정 장비와 공정 오차를 고려하여 격벽(BAR)과 상부기판(GLS) 사이의 각도(BAR_θ)는 도 4와 같이 90°~150°사이의 각도로 되어야 한다.

도 5는 격벽들(BAR)로 인한 시야각 제한 원리를 설명하기 위한 도면이다.

격벽(BAR)의 높이를 'H', 격벽(BAR)의 폭을 'W', 격벽들(BAR) 간의 간격을 'L'이라 할 때, 아래의 수학식 1과 같이 H, L 값에 따라 상부 유리기판(GLS)을 통해 진행하는 광의 각도 즉, 시야각(θ)을 조정할 수 있다. H와 W가 동일한 때, 액정표시장치의 시야각(θ)은 45°가 된다. 한편, 격벽이 투명한 유기 절연막(ORG)에 매립되지 않고 컬러필터(CFR, CFG, CFB)에 매립되면 어느 방향의 단면에서도 색을 띄는 컬러필터가 보이기 때문에 시야각을 좁게 조절할 수 없으며, 액정층을 무시할 때 시야각(θ)이 180°가 된다. 따라서, 시야각을 좁게 조절하기 위해서는 격벽들(BAR)이 투명한 매질 내에 매립되어야 한다.

본 발명은 격벽들(BAR)을 이용하여 액정표시장치의 협시야각을 구현할 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 일반적인 TN 모드의 좌우/상하 시야각을 보여 주는 시야각 대 투과율의 관계를 보여 주는 그래프들이다. 도 7a 및 도 7b에서 종래 기술은 -75°~75° 정도의 좌우 시야각과, -40°~75° 정도의 상하 시야각을 가진다. 이에 비하여, 본원의 발명자들은 시야각 대 투과율 실험 결과, 도 8a 및 도 8b와 같이 기존 TN 모드에 비하여 좌우/상하 시야각 모두를 현저히 좁힐 수 있음을 확인하였다. 도 8a는 도 6a 구조를 적용하고, H=L=0.5W 조건에서 좌우 시야각 투과율 실험 결과 그래프이며, 도 8a와 같이 본 발명은 -40°~40° 정도로 좁은 좌우 시야각을 구현할 수 있다. 도 8b는 도 6b 구조를 적용하고, H=L=0.5W 조건에서 상하 시 야각 투과율 실험 결과 그래프이며, -25°~40° 정도로 좁은 상하 시야각을 구현할 수 있다. 도 8a 및 도 8b의 시야각은 격벽들(BAR)의 높이(H)와 폭(L)을 조정함으로써 더 좁힐 수도 있다.

도 6a 내지 도 6f는 격벽들(BAR)의 다양한 패턴 형상을 보여 주는 평면도들이다.

격벽들(BAR)은 도 6a와 같이 세로 방향의 스트라이프(stripe) 패턴, 도 6b와 같이 가로 방향의 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있으며 시야각을 제한하고자 하는 방향에 따라 그 스트라이프 패턴들 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 또한, 격벽들(BAR)은 도 6c와 같은 격자형 격벽, 도 6d와 같은 경사진 격자형 격벽, 도 6e 및 도 6f와 같은 벌집형 격벽으로 형성되어 어느 방향에서도 협시야각을 구현할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치와 그 제조방법은 상부 유리기판(GLS)에 블랙 매트릭스 재료로 격벽들을 형성하여 별도의 시야각 제한 필름이나 시야각 제한을 위한 픽셀없이 협시야각을 구현할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니 라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도이다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 상판 제조공정

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 상판 제조공정

도 4는 하나의 픽셀에서 선 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절취한 단면도, 평면도 및 격벽의 확대 단면도를 보여 주는 도면이다.

도 5는 격벽들로 인한 시야각 제한 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 6a 내지 도 6f는 격벽들의 다양한 패턴 형상을 보여 주는 평면도들이다.

도 7a 및 도 7b는 기존 TN 모드의 액정표시장치에서 시야각 대 투과율 특성을 보여 주는 그래프들이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 시야각 대 투과율 특성 실험 결과를 보여 주는 그래프들이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

BM : 블랙 매트릭스 BAR : 격벽

Claims

서브 픽셀들 내에 시야각을 제한하기 위한 격벽들이 형성된 상판;

상기 상판과 대향하는 하판; 및

상기 상판과 상기 하판 사이에 형성되는 액정층을 구비하고,

상기 상판은,

상부 기판 상에 형성되고 상기 격벽들이 매립되는 유기 절연막; 및

상기 유기 절연막 상에 형성되는 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 유기 절연막 상에 형성된 공통전극; 및

상기 공통전극 상에 형성된 스페이서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 상판은,

상기 상부 기판 상에서 상기 격벽들과 동일한 재료로 상기 격벽들과 동일 층에 형성되는 블랙 매트릭스를 더 구비하고,

상기 격벽의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 패턴 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
서브 픽셀들 내에 시야각을 제한하기 위한 격벽들이 형성된 상판;

상기 상판과 대향하는 하판; 및

상기 상판과 상기 하판 사이에 형성되는 액정층을 구비하고,

상기 상판은 상부 기판 상에 형성되고 상기 격벽들이 매립되는 유기 절연막을 포함하고,

상기 하판은 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
서브 픽셀들 내에 배치되도록 시야각을 제한하기 위한 격벽들을 상부 기판 상에 형성하는 단계;

상기 격벽들이 매립되는 유기 절연막을 상기 상부 기판에 형성하는 단계;

상기 유기 절연막 상에 컬러 필터를 형성하는 단계; 및

상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
삭제
제 6 항에 있어서,

상기 유기 절연막 상에 공통전극을 형성하는 단계; 및

상기 공통전극 상에 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 격벽들과 동일한 재료로 상기 격벽들과 동일 층에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함하고,

상기 격벽의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 패턴 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
서브 픽셀들 내에 배치되도록 시야각을 제한하기 위한 격벽들을 상부 기판 상에 형성하는 단계;

상기 격벽들이 매립되는 유기 절연막을 상기 상부 기판에 형성하는 단계;

하부 기판 상에 컬러필터를 형성하는 단계; 및

상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.