KR20080047806A - Array substrate, liquid crystal display using the same and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.1 and 2 are schematic diagrams of a liquid crystal display according to the related art.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이다.3 is a schematic exploded perspective view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 개략적인 단면도이다.4A and 4B are schematic cross-sectional views of FIG. 3, respectively.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판의 평면도이다.5 is a plan view of an array substrate according to an embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 나타낸 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the line II ′ of FIG. 5.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어레이 기판의 평면도이다.7 is a plan view of an array substrate according to another embodiment of the present invention.
도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ'라인을 나타낸 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the II-II ′ line of FIG. 7.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정별 사시도이다.9A to 9D are perspective views illustrating processes of manufacturing a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10a 내지 도 10e는 도 9a의 일부 단계를 세분화한 공정별 단면도이다.10A through 10E are cross-sectional views of processes in detail by dividing some steps of FIG. 9A.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
100: 어레이 기판 110: 게이트 라인100: array substrate 110: gate line
121, 120: 데이터 라인 130: 하부 편광판121, 120: data line 130: lower polarizer
PXL: 픽셀 RC: 표시 영역PXL: Pixel RC: Display Area
RV: 시야각 제어 영역 200: 컬러 필터 기판RV: viewing angle control area 200: color filter substrate
210: 컬러 필터층 220: 블랙 매트릭스210: color filter layer 220: black matrix
230: 광 제어층 240: 상부 편광판230: light control layer 240: upper polarizing plate
300: 액정층300: liquid crystal layer
본 발명은 시야각 제어가 가능한 어레이 기판, 그 어레이 기판을 이용한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an array substrate capable of viewing angle control, a liquid crystal display device using the array substrate, and a method of manufacturing the same.
액정 표시 장치는 투명 절연 기판인 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정층을 형성한 후, 액정층에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 표시면인 컬러 필터 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다.The liquid crystal display device forms a liquid crystal layer having anisotropic dielectric constant between the array substrate and the color filter substrate, which are transparent insulating substrates, and then adjusts the intensity of the electric field formed in the liquid crystal layer to change the molecular arrangement of the liquid crystal material, thereby displaying the liquid crystal layer. It is a display device which expresses a desired image by adjusting the amount of light transmitted to a color filter substrate which is a surface.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 구성도로서, 특히, 시야각 제어가 가능한 형태의 액정 표시 장치가 광시야각 모드로 구동되는 경우와 협시야각 모드로 구동되는 경우를 각각 도시하고 있다.FIG. 1 and FIG. 2 are schematic diagrams of a liquid crystal display according to the related art. In particular, FIGS. 1 and 2 illustrate a case in which a liquid crystal display having a view angle control mode is driven in a wide viewing angle mode and a narrow viewing angle mode, respectively. .
도 1 및 도 2에 나타난 시야각 제어 방식의 기본적인 원리는 다음과 같다.Basic principles of the viewing angle control method shown in FIGS. 1 and 2 are as follows.
우선, 화상 표시를 위하여 광시야각을 갖는 횡전계 구조의 액정 패널을 구성 하고, 이 액정 패널의 상부 또는 하부에 시야각 조절을 위한 액정 패널을 추가한 후, 추가된 액정 패널을 구동하여 광시야각과 협시야각 모드를 조절하는 것이다. 시야각 조절을 위하여 추가되는 액정 패널은 기본적으로 화상을 표시하는 액정 패널이 갖는 광시야각 특성을 저해하지 않는 기능과 보안이나 사생활적인 측면에서 필요한 협시야각을 유도하는 기능을 가진다.First, a liquid crystal panel having a transverse electric field structure having a wide viewing angle is configured for image display, a liquid crystal panel for adjusting the viewing angle is added to the upper or lower portion of the liquid crystal panel, and then the added liquid crystal panel is driven to narrow the wide viewing angle. To adjust the viewing angle mode. The liquid crystal panel added for adjusting the viewing angle basically has a function of not inhibiting the wide viewing angle characteristic of the liquid crystal panel displaying an image and a function of inducing a narrow viewing angle necessary in terms of security or privacy.
도 1 및 도 2에서, 제1 액정층(80)을 포함하는 액정 패널은 시야각을 조절하는 패널이며, 제2 액정층(90)을 포함하는 액정 패널은 광시야각을 갖도록 화상을 표시하는 패널이다. 제1 액정층(80)에 전압을 가하지 않으면, 액정 분자(81)가 두 기판(10, 21) 사이에 평행하게 배열되어 본래의 광시야각을 유지하므로 광시야각 모드가 되고, 제1 액정층(80)에 전압을 가하면, 액정 분자(81)가 두 기판(10, 21) 사이에 수직하게 배열되면서 시야각이 감소하므로 협시야각 모드가 된다.1 and 2, the liquid crystal panel including the first
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1, 제2, 제3 및 제4 기판(10, 21, 22, 30)이 서로 평행하게 배치되어 있고, 제1 기판(10)과 제2 기판(21) 사이의 안쪽 면에는 각각 투명 전극(70, 60)이 형성되어 서로 마주보며, 제3 기판(22)의 상부 면에는 두 개의 선형 전극(40, 50)이 서로 평행하게 형성되어 있다.1 and 2, the first, second, third, and
그리고, 제1 기판(10)과 제2 기판(21) 및 제3 기판(22)과 제4 기판(30) 사이에는 각각 제1 및 제2 액정층(80, 90)이 형성되어 있다.The first and second
제1 및 제2 기판(10, 21)과 두 기판(10, 21)의 사이에 있는 제1 액정층(80)을 포함하는 액정 패널은 광시야각 및 협시야각을 조절할 수 있는 시야각 제어용 액정 패널이다.The liquid crystal panel including the first and
전계를 인가하지 않은 상태에서는 도 1과 같이, 제1 액정층(80)의 액정 분자(81)가 제1 및 제2 기판(10, 21)에 평행하게 배향된다. 도 1과 같은 광시야각 모드에서는 제2 액정층(90)의 액정 분자(91) 역시 동일한 방향으로 배향되므로, 액정 패널이 하나인 일반적인 횡전계 구조의 액정 표시 장치가 갖는 광시야각과 동일한 시야각을 갖게 되며, 횡전계 구조가 갖는 다른 특성에도 영향을 미치지 않는다.In the state in which no electric field is applied, as shown in FIG. 1, the
제1 기판(10)과 제3 기판(30)의 바깥 면에는 통과하는 빛을 편광시키는 두 장의 편광판(11, 31)이 각각 부착되어 있다. 이때, 편광판(11, 31)의 투과축 방향은 액정 분자(81, 91)의 배향 방향에 대하여 수직하거나 평행하도록 배치된다.On the outer surfaces of the
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 협시야각 모드로 사용하는 경우를 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates a case where the liquid crystal display of FIG. 1 is used in the narrow viewing angle mode.
두 투명 전극(70, 60)에 전압을 인가하여 제1 및 제2 기판(10, 21) 사이에 수직 방향의 전기장을 형성했을 때, 제1 액정층(80)의 액정 분자(81)들은 전기장의 방향을 따라 두 기판(10, 21)에 수직하게 배열된다. 이때, 두 기판(10, 21)에 인접한 액정 분자(82)들은 전기장이 미치는 힘보다는 러빙에 따른 배향력이 크기 때문에 두 기판(10, 21)에 평행하게 배열된다.When a voltage is applied to the two
이러한 협시야각 모드에서는, 두 기판(10, 21)에 수직하게 배열된 액정 분자(81)들은 두 기판(10, 21)의 정면으로 진행하는 빛에 대한 지연(retardation)에 영향을 미치지 않는다.In this narrow viewing angle mode, the
그러나, 선편광된 빛이 액정 분자(81)로 이루어진 제1 액정층(80)을 통과하면서 지연에 의해 편광 상태가 바뀌게 되는데, 편광 상태가 바뀌는 비율의 차이가 정면에서 멀리 벗어날수록 심하게 발생하기 때문에 대비비가 감소하게 되어 시야각이 좁아지게 된다.However, as the polarized light passes through the first
즉, 시야각 제어를 목적으로 추가된 제1 액정층(80)에 전기장을 인가함으로써, 액정 표시 장치의 시야각이 떨어지게 되어 협시야각화가 이루어진다.That is, by applying an electric field to the first
이와 같이, 하나의 액정 표시 장치를 통해 협시야각과 광시야각 모드의 전환이 가능하므로, 필요에 따라 융통성 있는 시야각 특성을 보일 수 있다.As described above, since the narrow viewing angle and the wide viewing angle mode may be switched through one liquid crystal display, a flexible viewing angle characteristic may be exhibited as needed.
그런데, 이러한 구조를 통하여 액정 표시 장치의 시야각 특성을 조절하게 되면, 화상을 표시하는 액정 패널 이외에 시야각 조절을 위한 별도의 액정 패널이 사용된다.However, when the viewing angle characteristic of the liquid crystal display device is adjusted through such a structure, a separate liquid crystal panel for adjusting the viewing angle is used in addition to the liquid crystal panel displaying an image.
그러므로, 액정 표시 장치의 전체 두께가 과도하게 증가하고, 그에 따른 비용이나 제조 공정이 추가적으로 발생하며, 러빙(rubbing)이나 스크라이브(scribe), 기판의 합착 등의 공정 수행이 어려워지는 문제점이 있다.Therefore, the overall thickness of the liquid crystal display device is excessively increased, a cost and a manufacturing process are additionally generated, and it is difficult to perform a process such as rubbing, scribing, or bonding the substrate.
또한, 도 1 및 도 2와 같이 두 개의 액정 패널을 이용하여 시야각 특성을 제어하는 기술 이외에도 시야각 조절을 위한 필름을 부착하여 필름의 탈부착 여부에 따라 광/협시야각 모드를 손쉽게 전환시키는 방식이 사용되고 있다.In addition to the technology for controlling viewing angle characteristics using two liquid crystal panels as shown in FIGS. 1 and 2, a method of easily changing the wide / narrow viewing angle mode according to whether the film is attached or detached by attaching a film for adjusting the viewing angle is used. .
이러한 방식은 필름 부착 시 필름이 측면의 경사 방향으로 지나가는 빛을 흡수하여 협시야각 모드를 구현하고, 필름 탈착 시 정면 방향과 측면 방향의 빛을 모두 투과시켜 광시야각 모드를 구현하는 원리를 이용한다.This method uses the principle of absorbing the light passing in the oblique direction of the side when the film is attached to implement a narrow viewing angle mode, and implements a wide viewing angle mode by transmitting both the front and side light when the film is detached.
그러나, 필름을 이용한 방식의 경우에도 필름이 부착되는 협시야각 모드에서는, 부착된 필름에 의하여 정면 휘도까지 저하되는 단점이 있다.However, even in the case of the method using the film, in the narrow viewing angle mode to which the film is attached, there is a disadvantage that the front brightness is lowered by the attached film.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이중의 액정 패널을 이용하는 방식에 비하여 제조 공정이 용이하고, 비용이 절감되는 범위 내에서 빛의 차단/투과와 시야각 특성을 제어할 수 있는 어레이 기판, 그 어레이 기판을 이용한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an array substrate capable of controlling light blocking / transmission and viewing angle characteristics within a range in which a manufacturing process is easier and a cost is lower than a method using a double liquid crystal panel, and an array thereof. A liquid crystal display using a substrate and a method of manufacturing the same are provided.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 시야각 조절 시 정면 휘도나 기타 다른 동작 특성의 저하를 최소화할 수 있는 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display and a method of manufacturing the same capable of minimizing degradation of front luminance and other operating characteristics when adjusting the viewing angle.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 표시 영역과 시야각 제어 영역이 정의된 복수의 픽셀로 이루어지며, 상기 표시 영역에 인가되는 데이터 전압과 상기 시야각 제어 영역에 인가되는 시야각 제어 전압을 제어하는 어레이 기판과, 상기 어레이 기판과 마주보도록 배치되며, 상기 시야각 제어 영역과 대응하는 영역에 광 제어층이 형성되어 있는 컬러 필터 기판과, 상기 어레이 기판과 상기 컬러 필터 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, 빛이 출사되 는 방향을 조절하는 상기 광 제어층과 상기 시야각 제어 전압이 인가되는 상기 시야각 제어 영역에 의해 시야각이 가변되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a liquid crystal display device includes a plurality of pixels in which a display area and a viewing angle control area are defined, and a data voltage applied to the display area and a viewing angle control voltage applied to the viewing angle control area. An array substrate for controlling the light source, a color filter substrate disposed to face the array substrate, and having a light control layer formed in a region corresponding to the viewing angle control region, and a liquid crystal layer formed between the array substrate and the color filter substrate. It includes, characterized in that the viewing angle is changed by the light control layer for controlling the direction in which light is emitted and the viewing angle control region to which the viewing angle control voltage is applied.
일 측면에서, 본 발명에 따른 어레이 기판은 기판 상에 형성된 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차 배치되어 상기 픽셀을 정의하며, 상기 픽셀의 좌우 외곽부에 서로 평행하게 형성된 제1 및 제2 데이터 라인과, 상기 픽셀의 표시 영역에 서로 평행하게 형성된 제1 화소 전극 및 제1 공통 전극과, 상기 픽셀의 시야각 제어 영역에 서로 평행하게 형성된 제2 화소 전극 및 제2 공통 전극과, 상기 제1 데이터 라인에 접속되며, 상기 제1 화소 전극에 데이터 전압을 공급하는 제1 박막 트랜지스터와, 상기 제2 데이터 라인에 접속되며, 상기 제2 화소 전극에 시야각 제어 전압을 공급하는 제2 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 데이터 전압과 상기 시야각 제어 전압의 변화에 의해 시야각이 가변되어 광시야각 모드와 협시야각 모드 간 전환이 이루어지도록 동작한다.In one aspect, an array substrate according to the present invention includes a gate line formed on a substrate, and first and second data lines intersecting with the gate line to define the pixel, and parallel to each other at left and right outer portions of the pixel. And a first pixel electrode and a first common electrode formed parallel to each other in the display area of the pixel, a second pixel electrode and a second common electrode formed parallel to each other in the viewing angle control area of the pixel, and the first data line. A first thin film transistor connected to the first pixel electrode and supplying a data voltage to the first pixel electrode, and a second thin film transistor connected to the second data line and supplying a viewing angle control voltage to the second pixel electrode. The viewing angle is changed by the change of the data voltage and the viewing angle control voltage to switch between wide viewing angle mode and narrow viewing angle mode. do.
다른 측면에서, 본 발명에 따른 어레이 기판은 기판 상에 형성된 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차 배치되어 픽셀을 정의하며, 상기 픽셀의 외곽부에 서로 평행하게 형성된 제1 및 제2 데이터 라인과, 상기 픽셀의 표시 영역에 서로 평행하게 형성된 제1 화소 전극 및 공통 전극과, 상기 픽셀의 시야각 제어 영역에 형성된 제2 화소 전극과, 상기 제1 데이터 라인에 접속되며, 상기 픽셀의 상기 표시 영역에 위치한 상기 제1 화소 전극에 데이터 전압을 공급하는 제1 박막 트랜지스터와, 상기 제2 데이터 라인에 접속되며, 상기 픽셀의 상기 시야각 제어 영역에 위치한 상기 제2 화소 전극에 시야각 제어 전압을 공급하는 제2 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 데이터 전압과 상기 시야각 제어 전압의 변화에 의해 시야각이 가변되어 광시야각 모드와 협시야각 모드 간 전환이 이루어지도록 동작한다.In another aspect, an array substrate according to the present invention includes a gate line formed on a substrate, first and second data lines intersecting with the gate line to define a pixel, and parallel to each other at an outer portion of the pixel; A first pixel electrode and a common electrode formed in parallel with each other in the display area of the pixel, a second pixel electrode formed in the viewing angle control area of the pixel, and connected to the first data line and positioned in the display area of the pixel; A first thin film transistor supplying a data voltage to the first pixel electrode, and a second thin film connected to the second data line and supplying a viewing angle control voltage to the second pixel electrode positioned in the viewing angle control region of the pixel. And a transistor, the viewing angle of which is varied by the change of the data voltage and the viewing angle control voltage to narrow the wide viewing angle mode. Yagak between modes and operates so that conversion is made.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 a) 표시 영역과 시야각 제어 영역이 정의된 복수의 픽셀로 이루어지며, 상기 표시 영역에 인가되는 데이터 전압과 상기 시야각 제어 영역에 인가되는 시야각 제어 전압을 제어하여 시야각을 가변하는 어레이 기판을 형성하는 단계와, b) 상기 시야각 제어 영역과 대응하는 영역에 광 제어층이 형성되어 있는 컬러 필터 기판을 형성하는 단계와, c) 상기 어레이 기판 또는 상기 컬러 필터 기판 상에 액정층을 형성한 후, 상기 액정층을 사이에 두고 상기 어레이 기판과 상기 컬러 필터 기판을 합착하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a liquid crystal display according to the present invention includes a) a plurality of pixels in which a display area and a viewing angle control area are defined, and controlling a data voltage applied to the display area and a viewing angle control voltage applied to the viewing angle control area. Forming an array substrate having a variable viewing angle; b) forming a color filter substrate having a light control layer formed in a region corresponding to the viewing angle control region; and c) the array substrate or the color filter substrate. Forming a liquid crystal layer on the substrate; and bonding the array substrate and the color filter substrate with the liquid crystal layer interposed therebetween.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판, 그 어레이 기판을 이용한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an array substrate, a liquid crystal display using the array substrate, and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic exploded perspective view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B are schematic cross-sectional views of FIG. 3, respectively.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 일 정한 간격을 두고 서로 마주보도록 합착된 어레이 기판(100) 및 컬러 필터 기판(200)과 두 기판(100, 200) 사이에 형성된 액정층(300)으로 구성된다.In the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the
도 3 내지 도 4b를 참조하면, 컬러 필터 기판(200)에는 픽셀(PXL) 내의 서로 다른 두 영역(RV, RC)에서 나오는 빛을 정면 혹은 시야각 방향으로 분리하는 광 제어층(230)이 위치한다.3 to 4B, a
그리고, 어레이 기판(100) 상의 한 픽셀(PXL) 내에는, 표시 영역(RV)에 정면 화상을 입력하기 위한 제1 박막 트랜지스터(TFT1)와 시야각 제어 영역(RC)에 정면 화상과 다른 화상을 입력하여 시야각을 제어하기 위한 제2 박막 트랜지스터(TFT2)가 배치된다. In one pixel PXL on the
이러한 픽셀(PXL) 구조를 갖는 어레이 기판(100)과 합착되는 컬러 필터 기판(200)에 두 영역(RV, RC)에서 출사한 빛을 정면 방향 또는 시야각 방향으로만 나갈 수 있도록 조절하는 광 제어층(230)이 도 4a와 같이 배치된다.The light control layer adjusts the light emitted from the two regions (RV, RC) to the
광 제어층(230)에 의해 표시 영역(RV)에서 출사된 빛은 항상 정면 방향으로만 나가게 되고, 시야각 제어 영역(RC)에서 출사된 빛은 항상 시야각 방향으로만 나가게 된다.Light emitted from the display area RV by the
여기서, 표시 영역(RV)에 일정한 화상을 표시하기 위한 데이터 전압을 입력하고, 시야각 제어 영역(RC)에 데이터 전압과 같은 값을 갖는 시야각 제어 전압을 입력하게 되면, 정면 방향과 시야각 방향에서 같은 화상이 표시되어 광시야각이 구현된다.Here, when a data voltage for displaying a constant image is input to the display region RV, and a viewing angle control voltage having the same value as the data voltage is input to the viewing angle control region RC, the same image in the front direction and the viewing angle direction is inputted. This is indicated so that a wide viewing angle is implemented.
그러나, 시야각 제어 전압이 데이터 전압과 다른 값으로 입력되는 경우, 예 를 들면, 시야각 제어 전압이 공통 전압이나 블랙 레벨의 감마 전압과 같은 값으로 입력될 경우에는, 시야각 제어 영역(RC)이 표시 영역(RV)과는 달리 블랙이나 블랙에 가까운 화상을 표시하게 되므로, 정면 방향에서만 제대로 된 화상을 볼 수 있는 협시야각이 구현된다.However, when the viewing angle control voltage is input at a value different from the data voltage, for example, when the viewing angle control voltage is input at the same value as the common voltage or the gamma voltage of the black level, the viewing angle control area RC is the display area. Unlike (RV), a black or near black image is displayed, so that a narrow viewing angle that can see a correct image only in the front direction is realized.
이러한 구조를 통해, 도 4a에 도시된 것처럼, 시야각 방향으로 빛이 출사되는 영역(RC)의 화상을 정면 방향의 화상과 다르게 입력하여 시야각 방향에서의 빛을 제어함으로써 광/협시야각 모드 간 전환을 이룰 수 있다.Through this structure, as shown in FIG. 4A, switching between light / narrow viewing angle modes is performed by inputting an image of the area RC where light is emitted in the viewing angle direction differently from the image in the front direction to control light in the viewing angle direction. Can be achieved.
컬러 필터 기판(200)은 두 영역(RV, RC)에서 나온 빛을 정면 방향과 시야각 방향으로 분리시켜 주는 광 제어층(230)을 이용하여 시야각 방향에서 나온 빛을 조절함으로써 광시야각 모드와 협시야각 모드를 선택적으로 구현한다.The
어레이 기판(100)과 마주보는 컬러 필터 기판(200)의 일면에는 도 3에 도시된 것처럼, 컬러 필터층(210)과 블랙 매트릭스(220)가 형성된다.As shown in FIG. 3, the
컬러 필터층(210)은 복수의 픽셀(PXL) 각각에 대응하도록 배치되어 색상을 표현하는 적색, 녹색, 청색, 백색의 컬러 필터(R, G, B, W)로 이루어지며, 블랙 매트릭스(220)는 인접하는 컬러 필터들의 사이 사이에 위치하여 빛샘을 차단한다.The
여기서, 컬러 필터층(210)은 적색, 녹색, 청색(R, G, B)의 컬러 필터만으로 구성될 수도 있으나, 백색의 컬러 필터(W)를 포함하는 경우 개구율 측면에서 보다 향상된 효과를 낼 수 있다.Here, the
컬러 필터 기판(200)의 다른 면에는 협시야각 모드에서 측면 방향의 빛을 차단하기 위한 광 제어층(230)이 형성된다.On the other side of the
어레이 기판(100)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 픽셀(PXL)을 포함하며, 각 픽셀(PXL)은 표시 영역(RV)과 시야각 제어 영역(RC)으로 이루어지고, 표시 영역(RV)에 인가되는 데이터 전압과 시야각 제어 영역(RC)에 인가되는 시야각 제어 전압이 제어됨으로써 시야각이 가변된다.The
한 픽셀(PXL) 내에는 두 개의 영역(RV, RC)에 각각 접속된 2개의 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)가 포함된다. 각 픽셀(PXL)은 2개의 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)를 통해 서로 다른 영역(RV, RC)에 두 종류의 전압, 즉, 시야각 가변을 위한 시야각 제어 전압과 화상 표시를 위한 데이터 전압을 인가할 수 있는 구조를 가진다.In one pixel PXL, two thin film transistors TFT1 and TFT2 connected to two regions RV and RC, respectively, are included. Each pixel PXL applies two kinds of voltages to the different regions RV and RC through two thin film transistors TFT1 and TFT2, that is, a viewing angle control voltage for varying the viewing angle and a data voltage for displaying images. It has a structure that can
이러한 어레이 기판(100)에는 픽셀(PXL)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 배치되는 복수 개의 게이트 라인(110, 110')과 게이트 라인(110)에 수직한 방향으로 배열되는 복수 개의 데이터 라인(120, 121)이 형성된다.The
여기서, 임의의 N번째 픽셀(PXL)을 기준으로 하면, N번째 픽셀(PXL)의 하부에 수평 방향의 N번째 게이트 라인(110)이 위치하고, 수직 방향으로 배치되는 2N번째, 2N+1번째 데이터 라인(120, 121)이 N번째 픽셀(PXL)의 좌우 외곽부에 서로 평행하게 형성된다.Here, based on the arbitrary Nth pixel PXL, the
어레이 기판(100)을 이루는 각 픽셀(PXL)은 중앙부의 표시 영역(RV)과 표시 영역(RV)의 좌우 양측에 위치하는 시야각 제어 영역(RC)으로 구성된다. 픽셀(PXL)의 표시 영역(RV)은 데이터 전압을 수신하여 그에 대응하는 화상을 디스플레이하고, 시야각 제어 영역(RC)은 시야각 제어 전압을 수신하여 수신된 전압의 크기에 따라 빛의 투과/차단 여부를 조절한다.Each pixel PXL constituting the
하나의 픽셀(PXL)을 기준으로 할 때, 어레이 기판(100)의 시야각 제어 영역(RC)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 것처럼, 컬러 필터 기판(200)의 광 제어층(230)이 형성된 부분과 대응하는 영역이고, 어레이 기판(100)의 표시 영역(RV)은 광 제어층(230)이 형성된 부분을 제외한 개구부와 대응하는 영역이다.Based on one pixel PXL, the viewing angle control region RC of the
컬러 필터 기판(200)의 상부와 어레이 기판(100)의 하부에는 도 3에 도시된 것처럼, 서로 수직한 방향으로 광축이 구성되는 상부 편광판(240)과 하부 편광판(130)이 각각 배치된다.As shown in FIG. 3, an
이와 같이, 컬러 필터 기판(200)에는 픽셀(PXL) 내의 서로 다른 두 영역(RV, RC)에서 나오는 빛을 정면 방향 혹은 시야각 방향으로 분리하는 광 제어층(230)이 배치된다. 그리고, 어레이 기판(100)의 한 픽셀(PXL) 내에는 표시 영역(RV)에 적용되는 정면의 화상을 입력하기 위한 제1 박막 트랜지스터(TFT1) 이외에 시야각 제어 영역(RC)에 적용되는 다른 화상을 입력하기 위한 제2 박막 트랜지스터(TFT2)가 추가로 배치된다.As such, the
협시야각 모드에서, 시야각 방향으로 빛이 출사되는 시야각 제어 영역(RC)의 시야각 제어 전압이 표시 영역(RV)의 데이터 전압과 다르게 입력되면, 시야각 방향에서의 빛이 제어되면서 협시야각 모드가 구현된다.In the narrow viewing angle mode, when the viewing angle control voltage of the viewing angle control region RC in which light is emitted in the viewing angle direction is input differently from the data voltage of the display region RV, the narrow viewing angle mode is realized while the light in the viewing angle direction is controlled. .
컬러 필터 기판(200)의 광 제어층(230)이 컬러 필터 기판(200)과 맞닿는 상부 편광판(240)의 내측에 위치하여 컬러 필터 기판(200) 상에 구성되는 경우에는 픽셀(PXL)에서 광 제어층(230)까지의 거리를 보다 용이하게 설계할 수 있다.When the
도 4b를 참조하여, 픽셀(PXL)에서 광 제어층(230)까지의 거리 d를 수식으로 표현하면 수학식 1 및 수학식 2와 같다.Referring to FIG. 4B, the distance d from the pixel PXL to the
여기서, Φ는 원하는 시야각, n은 기판의 굴절률, A는 한 픽셀(PXL)의 개구부의 크기이다.Where? Is the desired viewing angle, n is the refractive index of the substrate, and A is the size of the opening of one pixel PXL.
한 픽셀(PXL)의 개구부의 크기 A는 픽셀(PXL)의 좌우 크기에 해당하는 피치(Pitch) P에 대하여 1/2 내지 1/4 수준인 것이 효율적이다.It is effective that the size A of the opening of one pixel PXL is about 1/2 to 1/4 of the pitch P corresponding to the left and right sizes of the pixel PXL.
개구부의 크기가 픽셀(PXL)의 전체 크기 P의 1/4보다 작으면, 개구율이 저하되어 표시 특성이 나빠질 수 있고, 1/2보다 크면 시야각 제어 영역(RC)의 크기가 지나치게 작아져 시야각 제어 특성이 나빠질 수 있다.If the size of the opening is smaller than 1/4 of the total size P of the pixel PXL, the aperture ratio may be lowered and display characteristics may deteriorate. If the size of the opening is larger than 1/2, the size of the viewing angle control area RC may be too small to control the viewing angle. The characteristics may deteriorate.
대략적으로, 한 픽셀(PXL)의 좌우 크기에 해당하는 피치 P에 대하여 해당 픽셀(PXL)의 개구부의 크기 A가 A ≒ P/3으로 구성하는 경우라면, 어레이 기판(100)의 픽셀(PXL)에서 컬러 필터 기판(200)의 광 제어층(230)까지의 거리 d는 수학식 3을 만족한다If the size A of the opening of the pixel PXL is A ≒ P / 3 with respect to the pitch P corresponding to the left and right sizes of one pixel PXL, the pixel PXL of the
예를 들어, 설계자가 원하는 협시야각의 각도 Φ(시야각이 최소화되는 협시야각 모드에서의 시야각)를 약 20˚로 하고, 15" 패널의 1 픽셀(PXL)의 피치 P를 약 100㎛, 기판의 굴절률 n을 약 1.48로 계산하면, 픽셀(PXL)부터 광 제어층(230)까지의 거리 d는 약 70㎛가 된다.For example, let the designer designate the desired narrow viewing angle Φ (the viewing angle in the narrow viewing mode in which the viewing angle is minimized) to about 20 °, and the pitch P of 1 pixel (PXL) of the 15 "panel to about 100 µm. When the refractive index n is calculated as about 1.48, the distance d from the pixel PXL to the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판의 평면도이고, 도 6은 도 5의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 나타낸 단면도이다.5 is a plan view of an array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a line II ′ of FIG. 5.
도 5를 참조하면, 하나의 픽셀(PXL)은 중앙부의 표시 영역(RV)과 표시 영역(RV)의 양측에 위치하는 시야각 제어 영역(RC)으로 구성된다.Referring to FIG. 5, one pixel PXL includes a display area RV in the center and a viewing angle control area RC positioned at both sides of the display area RV.
표시 영역(RV)에는 평행을 이루는 복수의 제1 화소 전극(151)과 복수의 제1 공통 전극(141)이 서로 엇갈리도록 형성되며, 제1 화소 전극(151)에 인가되는 데이터 전압과 제1 공통 전극(141)에 인가되는 공통 전압의 전압 차에 의하여 생성되는 수평 전계에 따라 화상이 표시된다.In the display area RV, the plurality of
데이터 전압은 제1 데이터 라인(120)을 통해 공급되며, 제1 데이터 라인(120)에 접속된 제1 박막 트랜지스터(TFT1)의 온/오프 동작에 따라 표시 영역(RV)의 제1 화소 전극(151)으로 전달된다.The data voltage is supplied through the
제1 박막 트랜지스터(TFT1)는 픽셀(PXL) 하부의 게이트 라인(110)과 제1 데 이터 라인(120)의 교차 지점에 위치하며, 게이트 라인(110)으로부터 공급되는 스캔 신호에 응답하여 제1 데이터 라인(120)의 데이터 전압을 제1 화소 전극(151)으로 인가한다.The first thin film transistor TFT1 is positioned at the intersection of the
시야각 제어 영역(RC)에는 평행을 이루는 제2 화소 전극(161) 및 제2 공통 전극(142)이 서로 엇갈리도록 형성된다. 시야각은 제2 공통 전극(142)에 인가되는 공통 전압과 제2 화소 전극(161)에 인가되는 시야각 제어 전압의 전압 차에 의하여 생성되는 수평 전계에 따라 가변된다.In the viewing angle control region RC, the
시야각 제어 전압은 제2 데이터 라인(121)을 통해 공급되며, 제2 데이터 라인(121)에 접속된 제2 박막 트랜지스터(TFT2)의 온/오프 동작에 따라 시야각 제어 전압이 시야각 제어 영역(RC)의 제2 화소 전극(161)으로 전달된다.The viewing angle control voltage is supplied through the
제2 박막 트랜지스터(TFT2)는 전단 게이트 라인(110')과 제2 데이터 라인(121)이 교차되는 부분에 위치하며, 전단 게이트 라인(110')으로부터 공급되는 스캔 신호에 응답하여 제2 데이터 라인(121)의 시야각 제어 전압을 제2 화소 전극(161)으로 인가한다.The second thin film transistor TFT2 is positioned at a portion where the
제1 및 제2 공통 전극(141, 142)은 공통 라인(140)을 통해 서로 연결되고, 제1 화소 전극(151)은 제1 인출 라인(150)을 통해, 제2 화소 전극(161)은 제2 인출 라인(160)을 통해 서로 연결된다.The first and second
이러한 픽셀(PXL)의 수직 단면 구조는 도 6과 같다.The vertical cross-sectional structure of the pixel PXL is shown in FIG. 6.
도 6을 참조하면, 제1 박막 트랜지스터(TFT1)는 어레이 기판(100) 상의 제1 게이트 전극(111)과 그 상부의 게이트 절연막(101), 제1 반도체층(120_3), 제1 반 도체층(120_3)의 양측으로 이격 형성된 제1 소스 전극(120_1)과 제1 드레인 전극(120_2), 제1 소스 전극(120_1) 및 제1 드레인 전극(120_2)과 제1 반도체층(120_3) 사이에 개재되는 제1 저항성 접촉층(120_4)으로 구성된다.Referring to FIG. 6, the first thin film transistor TFT1 includes the
제1 게이트 전극(111)은 게이트 라인(110)의 일부 영역이며, 제1 소스 전극(120_1)은 제1 데이터 라인(120)에서 연장 형성된 부분이고, 제1 드레인 전극(120_2)은 제1 소스 전극(120_1)에서 일정한 거리만큼 이격 형성되는 부분이다.The
마찬가지로, 제2 박막 트랜지스터(TFT2)는 어레이 기판(100) 상의 제2 게이트 전극(111')과 그 상부의 게이트 절연막(101), 제2 반도체층(121_3), 제2 데이터 라인(121)에서 연장된 제2 소스 전극(121_1)과 제2 소스 전극(121_1)에서 일정한 거리만큼 이격된 제2 드레인 전극(121_2), 제2 소스 전극(121_1) 및 제2 드레인 전극(121_2)과 제2 반도체층(121_3) 사이에 개재되는 제2 저항성 접촉층(121_4)으로 구성된다. 제2 게이트 전극(111')은 전단 게이트 라인(110')의 일부 영역이다.Similarly, the second thin film transistor TFT2 may be formed on the
제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)의 상부에는 보호막(102)이 덮이고, 보호막(102) 상에는 제1 및 제2 콘택홀(H1, H2)이 형성되어 있다. 제1 화소 전극(151)은 제1 콘택홀(H1)에 연결된 제1 인출 라인(150)을 통해 제1 드레인 전극(120_2)에 전기적으로 접촉되고, 제2 화소 전극(161)은 제2 콘택홀(H2)에 연결된 제2 인출 라인(160)을 통해 제2 드레인 전극(121_2)에 전기적으로 접촉된다.The
게이트 전극(111, 111')이 형성되는 어레이 기판(100) 상에는 제1 및 제2 화소 전극(151, 161)과 서로 엇갈리면서 평행을 이루는 제1 및 제2 공통 전극(141, 142)이 함께 형성된다.On the
도 6에서는, 제1 및 제2 공통 전극(141, 142)이 게이트 전극(111, 111')과 동일 평면 상에 형성되는 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 포함되는 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다.6 illustrates a case where the first and second
예를 들면, 제1 및 제2 공통 전극(141, 142)과 복수의 제1 및 제2 공통 전극(141, 142)을 서로 연결하는 공통 라인(140)이 제1 및 제2 화소 전극(151, 161)과 함께 보호막(102) 상에 형성될 수도 있을 것이다.For example, the
한편, 표시 영역(RV)의 제1 화소 전극(151)으로 공급되는 데이터 전압과 시야각 제어 영역(RC)의 제2 화소 전극(161)으로 공급되는 시야각 제어 전압이 조절되면, 시야각이 가변되면서 광시야각 모드와 협시야각 모드 간의 전환이 가능해진다.On the other hand, when the data voltage supplied to the
제1 박막 트랜지스터(TFT1)에 연결된 제1 화소 전극(151)과 제2 박막 트랜지스터(TFT2)에 연결된 제2 화소 전극(161)은 서로 다른 영역(RV, RC)에 형성된다. 도 5에서, 제1 화소 전극(151)은 픽셀(PXL)의 중앙부에 위치하는 표시 영역(RV)에, 제2 화소 전극(161)은 픽셀(PXL)의 외곽부에 위치하는 시야각 제어 영역(RC)에 각각 형성되어 있다.The
또한, 한 픽셀(PXL) 내에 제1 데이터 라인(120)과 제2 데이터 라인(121)이 각각 존재한다. 그러므로, 도 5와 같은 표시 영역(RV)과 시야각 제어 영역(RC)에 같은 전압을 공급하여 광시야각 모드를 구현하거나, 서로 다른 전압을 인가하여 두 영역(RV, RC)에 서로 다른 화상을 표시함으로써 협시야각 모드를 구현할 수 있다.In addition, the
광시야각 모드에서, 제2 화소 전극(161)에 인가되는 시야각 제어 전압은 제1 화소 전극(151)에 인가되는 표시 전압과 동일한 값이 된다. 그러므로, 정면/측면의 모든 방향에서 정상 상태의 화상이 표시된다.In the wide viewing angle mode, the viewing angle control voltage applied to the
협시야각 모드에서는, 제1 화소 전극(151)에 인가되는 표시 전압과 제2 화소 전극(161)에 인가되는 시야각 제어 전압이 다른 값이 된다. 그러므로, 정면 방향에서만 정상 상태의 화상이 표시되고, 측면 방향에서는 시야각 제어 전압에 대응하는 다른 화상이 표시된다.In the narrow viewing angle mode, the display voltage applied to the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어레이 기판의 평면도이고, 도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ'라인을 나타낸 단면도이다.7 is a plan view of an array substrate according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the II-II ′ line of FIG. 7.
도 7을 참조하면, 한 픽셀(PXL)의 영역은 수평 방향의 게이트 라인(110), 게이트 라인(110)과 교차 배치되는 수직 방향의 제1 및 제2 데이터 라인(120, 121)에 의해 정의된다.Referring to FIG. 7, an area of one pixel PXL is defined by a
제1 및 제2 데이터 라인(120, 121)은 픽셀(PXL)의 좌우 외곽부에 서로 평행하게 형성되며, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT3, TFT4)와 각각 접속된다.The first and
각 픽셀(PXL)은 서로 평행하게 엇갈리는 제1 화소 전극(181)과 공통 전극(171)이 형성되어 있는 표시 영역(RV)과 제2 화소 전극(183)이 형성되어 있는 시야각 제어 영역(RC)으로 구성된다.Each pixel PXL includes a display area RV in which the
제1 박막 트랜지스터(TFT3)는 제1 데이터 라인(120)에 접속되어 픽셀(PXL)의 표시 영역(RV)에 위치한 제1 화소 전극(181)으로 데이터 전압을 공급한다.The first thin film transistor TFT3 is connected to the
제2 박막 트랜지스터(TFT4)는 제2 데이터 라인(121)에 접속되어 픽셀(PXL)의 시야각 제어 영역(RC)에 위치한 제2 화소 전극(183)에 시야각 제어 전압을 공급한다.The second thin film transistor TFT4 is connected to the
도 8은 도 7에 나타난 픽셀의 수직 단면 구조를 도시하고 있다.FIG. 8 illustrates a vertical cross-sectional structure of the pixel shown in FIG. 7.
도 8을 참조하면, 제1 박막 트랜지스터(TFT3)는 게이트 라인(110)의 일부 영역에 해당하는 게이트 전극(111), 게이트 절연막(101), 제1 반도체층(190), 제1 저항성 접촉층(191), 소스 전극(120_5) 및 드레인 전극(120_6)을 포함한다.Referring to FIG. 8, the first thin film transistor TFT3 includes a
이러한 제1 박막 트랜지스터(TFT3)는 제1 콘택홀(H3)을 통해 제1 인출 라인(180)과 제1 화소 전극(181)에 접속된다.The first thin film transistor TFT3 is connected to the
마찬가지로, 제2 박막 트랜지스터(TFT4)는 게이트 라인(110)의 다른 영역에 해당하는 게이트 전극(112), 게이트 절연막(101), 제2 반도체층(192), 제2 저항성 접촉층(193), 소스 전극(121_5) 및 드레인 전극(121_6)을 포함한다.Similarly, the second thin film transistor TFT4 may include the
이러한 제2 박막 트랜지스터(TFT4)는 제2 콘택홀(H4)을 통해 제2 화소 전극(183)에 접속된다.The second thin film transistor TFT4 is connected to the
어레이 기판(100)이 도 7 및 도 8과 같은 픽셀(PXL) 구조를 갖는 경우, 도 5 및 도 6의 픽셀(PXL) 구조를 갖는 경우와는 반대로 표시 영역(RV)의 제1 화소 전극(181)에 인가되는 데이터 전압이 시야각 제어 영역(RC)의 제2 화소 전극(183)에 인가되는 시야각 제어 전압과 다른 값이면 정면/측면에서 같은 화상을 볼 수 있는 광시야각 모드가 된다. 예를 들면, 광시야각 모드에서, 시야각 제어 전압으로서 공통 전압이나 블랙 레벨의 감마 전압과 같은 값이 인가된다.When the
그리고, 픽셀(PXL) 외곽부의 시야각 제어 영역(RC)에 인가되는 시야각 제어 전압이 픽셀(PXL) 중앙부의 표시 영역(RV)에 인가되는 데이터 전압과 같은 값이 되는 경우, 측면 방향에서는 블랙이나 그에 가까운 화상이 구현되어 협시야각 모드가 된다.When the viewing angle control voltage applied to the viewing angle control region RC of the outer portion of the pixel PXL is equal to the data voltage applied to the display region RV of the center portion of the pixel PXL, black or the like in the lateral direction may be used. A near picture is implemented to enter the narrow viewing angle mode.
즉, 제1 화소 전극(181)에 인가되는 데이터 전압과 제2 화소 전극(183)에 인가되는 시야각 제어 전압의 전위 차가 없는 경우 협시야각 모드가 구현된다. 그리고, 제1 화소 전극(181)에 인가되는 데이터 전압과 제2 화소 전극(183)에 인가되는 시야각 제어 전압이 서로 달라져 두 전압 간의 전위차가 발생하는 경우 광시야각 모드가 구현된다. 이때, 제2 화소 전극(183)에 인가되는 시야각 제어 전압으로는 공통 전압이나 화이트 레벨의 감마 전압 등을 인가할 수 있다.That is, when there is no potential difference between the data voltage applied to the
한편, 도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정별 사시도이다.9A to 9D are perspective views illustrating processes of manufacturing a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 9a에 도시된 것처럼, 어레이 기판(100) 상에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀(PXL)이 형성된다. 어레이 기판(100)을 이루는 각 픽셀(PXL)은 표시 영역(RV)과 시야각 제어 영역(RC)으로 구성되며, 표시 영역(RV)에 인가되는 데이터 전압과 시야각 제어 영역(RC)에 인가되는 시야각 제어 전압을 제어하여 시야각을 가변할 수 있도록 구성된다.First, as illustrated in FIG. 9A, a plurality of pixels PXL arranged in a matrix form is formed on the
다음으로, 도 9b에 도시된 것처럼, 컬러 필터 기판(200) 상에 적색, 녹색, 청색, 백색의 컬러 필터를 포함하는 컬러 필터층(210), 블랙 매트릭스(220), 광 제어층(230) 등을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 9B, the
여기서, 컬러 필터층(210)과 블랙 매트릭스(220)는 이후 합착 공정에서 어레이 기판(100)과 마주보게 되는 컬러 필터 기판(200)의 일면에 형성되고, 광 제어층(230)은 컬러 필터 기판(200)의 다른 면에 형성된다. 그리고, 광 제어층(230)은 어레이 기판(100)의 시야각 제어 영역(RC)과 대응하는 영역에 형성된다.Here, the
다음으로, 도 9c 및 도 9d에 도시된 것처럼, 어레이 기판(100) 상에 액정 물질(LC)을 적하하여 액정층(300)을 형성한 후, 액정층(300)을 사이에 두고 컬러 필터 기판(200)과 어레이 기판(100)을 합착한다. 이때, 액정 물질(LC)을 적하하는 기판은 컬러 필터 기판(200)이어도 무관한다.Next, as shown in FIGS. 9C and 9D, after the liquid crystal material LC is dropped on the
여기서, 시야각이 최소화되는 협시야각 모드에서의 시야각 Φ, 기판의 굴절률 n, 픽셀(PXL)의 개구부의 크기 A, 픽셀의 피치 P에 대하여, 전술한 수학식 1 내지 수학식 3을 만족하도록 구성하는 것이 효율적이다.Here, the viewing angle Φ in the narrow viewing angle mode in which the viewing angle is minimized, the refractive index n of the substrate, the size A of the opening of the pixel PXL, and the pitch P of the pixel are configured to satisfy the above-described equations (1) to (3). Is efficient.
또한, 픽셀(PXL)의 개구부의 크기 A는 픽셀(PXL)의 피치 P의 1/2 내지 1/4이 되도록 구성하여 개구율 확보 측면과 시야각 제어 측면의 균형을 맞출 수 있도록 한다.In addition, the size A of the opening of the pixel PXL is configured to be 1/2 to 1/4 of the pitch P of the pixel PXL so that the opening ratio securing side and the viewing angle control side can be balanced.
이후, 컬러 필터 기판(200)의 상부와 어레이 기판(100)의 하부에 광축이 서로 수직하게 형성된 상, 하부 편광판(240, 130)을 각각 부착한다.Subsequently, upper and
도 10a 내지 도 10e는 도 9a의 일부 단계를 세분화한 공정별 단면도로서, 도 9a의 어레이 기판(100)이 도 5 및 도 6과 같은 픽셀(PXL) 구조를 갖는 경우 어레이 기판(100)의 제조 단계를 보다 세부적으로 예시하고 있다.10A to 10E are cross-sectional views illustrating the process of subdividing some steps of FIG. 9A. When the
먼저, 마스크를 이용하는 사진 공정과 식각 공정으로 어레이 기판(100)의 상 부에 증착된 게이트 금속층을 패터닝하여 도 10a에 도시된 것처럼, 제1 및 제2 게이트 전극(111, 111')을 형성한다.First, the gate metal layer deposited on the
여기서, 도 5에 도시된 것처럼, 픽셀(PXL)의 상하로 이격되는 제1 및 제2 게이트 라인(110, 110')이 형성되고, 제1 및 제2 게이트 라인(110, 110')의 일부 영역이 제1 및 제2 게이트 전극(111, 111')으로 정의된다.Here, as shown in FIG. 5, first and
이때, 제1 및 제2 공통 전극(141, 142)과 이러한 공통 전극(141, 142)을 서로 접속시키는 공통 라인(140)을 함께 형성된다.In this case, the first and second
다음으로, 도 10b에 도시된 것처럼, 그 상부에 게이트 절연막(101)을 전면 증착한다.Next, as shown in FIG. 10B, the
그리고, 게이트 절연막(101)의 상부에 도핑되지 않은 비정질 실리콘층(ACT layer)과 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 비정질 실리콘층(Ohmic contact layer), 소스/드레인 금속층(S/D layer)을 차례로 증착한다.In addition, an undoped amorphous silicon layer (ACT layer) and an n + amorphous silicon layer (Ohmic contact layer) and a source / drain metal layer (S / D layer) doped with a high concentration of n-type impurities are formed on the
다음으로, 마스크 공정을 통해 도 10c에 도시된 것처럼, 게이트 절연막(101) 상에 제1 및 제2 반도체층(120_3, 121_3), 제1 및 제2 저항성 접촉층(120_4, 121_4)을 포함하는 반도체 패턴이 형성된다. 그리고, 제1 및 제2 데이터 라인(120, 121), 제1 및 제2 소스 전극(120_1, 121_1), 제1 및 제2 드레인 전극(120_2, 121_2)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴군이 형성된다.Next, as shown in FIG. 10C through the mask process, the first and second semiconductor layers 120_3 and 121_3 and the first and second ohmic contact layers 120_4 and 121_4 are formed on the
여기서, 제1 소스 전극(120_1)과 제2 소스 전극(121_1)은 도 5에 도시된 것처럼, 픽셀(PXL)의 좌우로 서로 평행하게 이격 배치된 제1 및 제2 데이터 라인(120, 121)으로부터 연장 형성된다.Here, the first source electrode 120_1 and the second source electrode 121_1 are first and
보다 세부적으로 살펴보면 다음과 같다.In more detail,
먼저, 소스/드레인 금속층(S/D layer) 위에 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 포토 레지스트 패턴을 형성하게 된다. 이 경우 마스크로는 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)의 채널부(CH)에 회절 노광부를 갖는 회절 노광 마스크를 이용함으로써, 채널부(CH)의 포토 레지스트 패턴이 다른 부분보다 낮은 높이를 갖게 한다.First, a photoresist pattern is formed on a source / drain metal layer by a photolithography process using a mask. In this case, by using a diffraction exposure mask having a diffraction exposure portion in the channel portions CH of the first and second thin film transistors TFT1 and TFT2 as a mask, the height of the photoresist pattern of the channel portion CH is lower than that of other portions. To have.
이어서, 포토 레지스트 패턴을 이용한 습식 식각 공정으로 소스/드레인 금속층(S/D layer)이 패터닝된다. 그럼으로써, 제1 및 제2 데이터 라인(120, 121), 제1 및 제2 소스 전극(120_1, 121_1), 제1 및 제2 드레인 전극(120_2, 121_2)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴군이 형성된다.Subsequently, the source / drain metal layer (S / D layer) is patterned by a wet etching process using a photoresist pattern. Thus, the source / drain metal pattern group including the first and
이후, 동일한 포토 레지스트 패턴을 이용한 건식 식각 공정으로 n+ 비정질 실리콘층(Ohmic contact layer)과 비정질 실리콘층(ACT layer)이 동시에 패터닝됨으로써 제1 및 제2 저항성 접촉층(120_4, 121_4)과 제1 및 제2 반도체층(120_3, 121_3)을 포함한 반도체 패턴이 형성된다.Subsequently, the n + ohmic contact layer and the amorphous silicon layer (ACT layer) are simultaneously patterned by a dry etching process using the same photoresist pattern so that the first and second ohmic contacts 120_4 and 121_4 and the first and second The semiconductor pattern including the second semiconductor layers 120_3 and 121_3 is formed.
그리고, 애싱(Ashing) 공정을 통해 채널부(CH)에서 상대적으로 낮은 높이를 갖는 포토 레지스트 패턴이 제거된 후 건식 식각 공정으로 채널부(CH)의 소스/드레인 금속 패턴 및 채널부(CH)와 대응하는 제1 및 제2 저항성 접촉층(120_4, 121_4)의 일부 영역이 식각된다.The photoresist pattern having a relatively low height is removed from the channel portion CH through an ashing process, and then the source / drain metal pattern and the channel portion CH of the channel portion CH are removed by a dry etching process. Some regions of the corresponding first and second ohmic contacts 120_4 and 121_4 are etched.
채널부(CH)에서 제1 저항성 접촉층(120_4)의 일부 영역이 식각됨에 따라, 제1 소스 전극(120_1)과 제1 드레인 전극(120_2)이 분리된다. 그리고, 제2 저항성 접 촉층(121_4)이 채널부(CH)에서 일부 식각됨에 따라, 제2 소스 전극(121_1)과 제2 드레인 전극(121_2)이 서로 분리된다.As a portion of the first ohmic contact layer 120_4 is etched in the channel portion CH, the first source electrode 120_1 and the first drain electrode 120_2 are separated. As the second resistive contact layer 121_4 is partially etched in the channel portion CH, the second source electrode 121_1 and the second drain electrode 121_2 are separated from each other.
이어서, 스트립 공정으로 소스/드레인 금속 패턴군 위에 남아 있던 포토 레지스트 패턴이 제거된다.Subsequently, the photoresist pattern remaining on the source / drain metal pattern group is removed by a stripping process.
다음으로, 도 10d에 도시된 것처럼, 어레이 기판(100)의 전면을 덮는 보호막(101)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 10D, a
다음으로, 도 10e에 도시된 것처럼, 어레이 기판(100)의 전면을 덮는 보호막(101)을 형성한 후 보호막(101)을 관통하여 제1 및 제2 드레인 전극(120_2, 121_2)을 노출시키는 제1 및 제2 콘택홀(H1, H2)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 10E, after forming the
그리고, 투명 도전층을 증착한 후 식각하여 도 10e에 도시된 것처럼, 보호막(101) 상에 제1 및 제2 화소 전극(151, 161)을 형성하고, 복수의 제1 화소 전극(151)을 서로 연결하는 제1 인출 라인(150)과 제2 화소 전극(161)을 서로 연결하는 제2 인출 라인(160)을 형성한다.After depositing the transparent conductive layer and etching, the first and
제1 화소 전극(151)과 제1 공통 전극(141)은 픽셀(PXL)의 표시 영역(RV) 상에 서로 나란하게 형성되며, 제1 화소 전극(151)은 제1 콘택홀(H1)을 통해 제1 박막 트랜지스터(TFT1)의 제1 드레인 전극(121_1)에 접속되어 제1 데이터 라인(120)으로부터 시야각 제어 전압을 공급받는다.The
제2 화소 전극(161)과 제2 공통 전극(142)은 픽셀(PXL)의 시야각 제어 영역(RC) 상에 서로 평행하게 형성되며, 제2 화소 전극(161)은 제2 콘택홀(H2)을 통해 제2 박막 트랜지스터(TFT2)의 제2 드레인 전극(121_2)에 접속되어 제2 데이터 라인(121)으로부터 시야각 제어 전압을 공급받는다.The
이상 첨부된 도면을 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.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limited. The invention is only defined by the scope of the claims.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 어레이 기판, 그 어레이 기판을 이용한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법은 이중의 액정 패널을 이용하는 방식에 비하여 제조 공정이 용이하고, 비용이 절감되는 범위 내에서 빛의 차단/투과와 시야각 특성을 제어할 수 있다.The array substrate according to the present invention, the liquid crystal display device using the array substrate, and the manufacturing method thereof according to the present invention made as described above are easier to manufacture compared to the method using a double liquid crystal panel, and the light is blocked within a range where cost is reduced. Can control transmission and viewing angle characteristics.
또한, 본 발명에 따른 어레이 기판, 그 어레이 기판을 이용한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법은 시야각 조절 시 정면 휘도나 기타 다른 동작 특성의 저하를 최소화할 수 있다.In addition, the array substrate according to the present invention, the liquid crystal display device using the array substrate, and a method of manufacturing the same can minimize the degradation of the front brightness or other operating characteristics when adjusting the viewing angle.
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