KR100700490B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

액정표시장치 및 그 제조방법에 대한 것이다. 대향기판 상에 위치하고, 서로 다른 두께를 가지는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들; 상기 칼라필터들 상에 위치하는 대향전극; 상기 대향기판과 대응되고 화소전극이 위치하는 어레이 기판; 및 상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공한다.
컬러필터, OCB, 액정표시장치, 화이트 밸런스

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LCD and fabricating method of the same}
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *
100 : 기판, 110 : 박막트랜지스터,
120 : 화소 전극, 125, 225 : 배향막,
200 : 대향 기판, 210 : 블랙매트릭스,
215a, 215b, 215c : 칼라필터, 220 : 대향전극
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 두께를 가지는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들을 구비하는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 일반적으로 박막 트랜지스터, 배선들 및 화소전극으로 이루어진 어레이가 형성된 기판 상에 대향전극, 블랙매트릭스 및 컬러필터 등이 형성된 대향기판을 합착하고 그 내부에 액정을 주입함으로써 형성된다.
상기 액정표시장치는 상기 화소 전극과 상기 대향전극 사이에 전계가 인가되고, 상기 전계로 인해 액정이 배열됨으로써 빛의 투과율이 조절되어 이를 통해 개조표시가 이루어진다.
즉, 상기 액정표시장치의 칼라 화면의 색구성은 백라이트에서 발생한 백색광이 단위화소의 액정 셀들을 통과하면서 투과율이 조절되고, 적색, 녹색 및 청색의 칼라 필터(color filter)들을 투과해 나오는 빛의 혼색을 통하여 이루어진다.
OCB 모드의 액정층을 구비하는 액정표시장치에 있어서, OCB 모드의 액정층은 전이단계를 거쳐 밴드구조를 가지게 되고, 상기 밴드구조에서 액정 셀의 최소 동작 전압(Vcr) 이상이 가해짐으로써 온 오프의 개조표시가 이루어지는 특성을 가진다. 상기 OCB 모드의 액정층은 상기 각 액정 셀에 인가되는 구동전압(Vop)값은 서로 동일하지만, 상기 각 단위화소별로 서로 다른 투과율을 가지게 된다. 이로 인해, 화이트 밸런스(white valence) 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 적색, 녹색 및 청색 단위화소 중 하나를 선택하여 칼라 필터의 제조 시 두께를 최적화함으로써, 화이트 밸런스를 향상시키는 것에 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 대향기판 상에 위치하고, 서로 다른 두께를 가지는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들; 상기 칼라필터들 상에 위치하는 대향전극; 상기 대향기판과 대응되고 화소전극이 위치하는 어레이 기판; 및 상 기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
상기 서로 다른 두께를 가지는 칼라필터 중 가장 낮은 두께를 구비하는 것은 적색의 칼라필터일 수 있으며, 또한, 상기 액정층은 OCB 모드의 액정층일 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 대향기판 상에 서로 다른 두께를 가지는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들을 형성하는 단계; 상기 칼라필터들 상에 대향전극을 형성하는 단계; 및 화소전극이 형성된 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 액정을 주입하고 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 대향기판(200)과 어레이 기판(100) 사이에는 액정층(155)이 개재된다. 상기 액정층(155)은 OCB 모드의 액정층일 수 있으며, 상기 액정층(155)의 형태는 구동전압(Vop)을 인가하였을 때의 형태이다.
상기 대향기판(200) 상에는 서로 다른 두께를 가지는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들(215)이 위치한다. 나아가서, 상기 서로 다른 두께를 가지는 칼라필터들(215) 중 가장 낮은 두께를 구비하는 것(215b)은 적색의 칼라필터일 수 있다. 따라서, 다른 단위화소에 비하여 투과율이 낮은 적색 단위화소의 칼라필터 두께를 가장 낮게 형성함으로써 광투과율을 높이고, 그로 인해 화이트 밸런스를 향상시킬 수 있다.
상기 칼라필터들(215) 사이에는 블랙매트릭스(210)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 칼라필터(215) 상에는 대향전극(220)이 위치하며, 상기 대향전극(220) 상에는 배향막(225)이 위치한다.
상기 어레이 기판(100) 상에는 화소전극(120)과 배향막(125)이 위치한다. 그리고 상기 화소전극(120)은 하부에 위치하는 박막트랜지스터(110)와 연결된다. 상기 박막트랜지스터(110)는 반도체층(101), 게이트 전극(102), 소스전극(103) 및 드레인전극(104)로 구성된다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다. 상기 도면들을 참조하여 액정표시장치의 제조방법을 하기와 같이 설명한다.
도 1을 참조하면, 단위화소영역(A, B, C)을 구비하는 기판(100) 상에 상기 각각의 단위화소영역(A, B, C)에 대응하는 박막트랜지스터(110)를 형성한다.
즉, 상기 기판(100) 상에 비정질 실리콘막을 적층 후 패터닝하거나, 또는 다결정 실리콘막으로 결정화한 후 패터닝하여 상기 각각의 단위화소영역(A, B, C)에 대응하는 반도체층(101)을 형성한다. 상기 반도체층(101) 상에 게이트 절연막(105)을 형성하고, 도전막을 적층 후 패터닝함으로써 게이트 전극(102)을 형성한다. 상기 게이트 전극(102) 상에 층간 절연막(106)을 형성하고, 상기 층간 절연막(106) 상에 도전막을 적층 후 패터닝하여 소스 전극(103) 및 드레인 전극(104)을 형성함으로써 상기 각각의 단위화소영역(A, B, C)에 대응하는 박막트랜지스터(110)를 형성한다. 상기 박막트랜지스터(110)는 상기의 과정으로 제조되는 탑게이트형 박막트랜지스터(top gate TFT)일 수 있고, 또한 바텀게이트형 박막트랜지스터(bottom gate TFT)일 수 있다.
상기 박막트랜지스터(110)가 형성된 기판(100) 상에 패시베이션막(115)을 형성하고 상기 패시베이션막(115) 내에 상기 소스 전극(103) 또는 상기 드레인 전극(104)을 노출하는 비아홀을 형성한다. 상기 패시베이션막(115)은 무기막일 수 있으며, 나아가서 실리콘질화막(SiNx)일 수 있다.
상기 패시베이션막(115) 상에 도전막을 적층 후 패터닝하여 상기 박막트랜지스터(110)의 소스 전극(103) 또는 드레인 전극(104)과 연결되는 화소전극(120)을 형성한다. 그리고, 상기 화소전극(120)이 형성된 기판 상에 배향막(125)을 형성함으로써 어레이 기판을 완성한다.
도 2를 참조하면, 상기 도 1의 어레이 기판과 대향되는 대향 기판(200) 상에 칼라필터(215)를 형성한다. 상기 칼라필터(215)를 형성하기 전에 상기 대향 기판(200) 상에 블랙 매트릭스(210)를 형성할 수 있다. 즉, 블랙매트릭스(210)가 형성된 대향 기판(200) 상에 상기 칼라필터(215)를 형성한다. 상기 블랙매트릭스(210) 는 상기 칼라필터들(215) 사이에 위치한다.
상기 칼라필터(215)를 형성하는 것은 서로 다른 두께를 가지도록 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들(215a, 215b, 215c)을 형성하는 것일 수 있다. 나아가서, 상기 서로 다른 두께를 가지도록 칼라필터들(215a, 215b, 215c)을 형성하는 것은 적색의 칼라필터(215b)의 두께가 가장 낮도록 형성하는 것일 수 있다. 적색 단위화소의 빛의 투과율은 다른 단위화소에 비해 낮으므로, 적색 단위화소의 칼라필터의 두께를 가장 낮도록 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 다른 단위화소에 비해 낮은 투과율을 지니는 적색의 단위화소를 선택하여 칼러필터의 두께를 가장 낮게 형성함으로써, 투과율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 다른 단위화소들의 투과율과의 차이를 감소시킬 수 있으며, 그로 인해 화이트 밸런스를 향상시킬 수 있게 된다.
상기 칼라필터(215) 상에 대향 전극인 대향전극(220)을 형성한다. 상기 대향전극(220)은 ITO일 수 있다. 상기 대향전극(220) 상에는 배향막(225)을 형성함으로써 대향기판을 완성한다.
도 3을 참조하면, 도 1의 어레이 기판과 도 2의 대향 기판을 상기 배향막들(125, 225)이 마주보도록 대향시켜 봉지하고, 액정층(155)을 주입함으로써 액정표시장치를 완성한다.
상기 액정층(155)은 OCB 모드로 형성할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 하기 실험예를 통해 설명하겠는 바, 하기 실험예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 본 발명이 이에 한 정되는 것은 아니다.
실험예 1
본 발명에 따른 액정표시장치를 제작하기 위하여 대향 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하였다. 상기 블랙매트릭스가 형성된 대향 기판 상에 MC-005(마이크로 기연사)의 제품을 사용하여 단위화소별로 칼라필터를 형성하였다. 이때, 적색 단위화소의 칼라필터는 1.2㎛, 녹색 단위화소 및 청색 단위화소의 칼라필터는 1.5㎛의 두께가 되도록 형성하여, 적색의 단위화소 칼라필터의 두께를 가장 낮도록 형성하였다. 상기 칼라필터들이 형성된 대향 기판 상에 대향전극 및 배향막을 형성하였고, 상기 배향막이 형성된 대향 기판과 어레이 기판을 합착한 후 액정층을 주입하고 봉지함으로써 OCB 모드의 액정표시장치를 완성하였다. 이때, 상기 적색 단위화소의 셀갭은 5.0 ㎛, 녹색 단위화소 및 청색 단위화소의 셀갭은 4.7㎛의 두께가 되었다.
실험예 2
적색 단위화소의 칼라필터는 1.2㎛, 녹색 단위화소 및 청색 단위화소의 칼라필터는 1.5㎛의 두께가 되도록 형성하고, 상기 적색 단위화소의 셀갭은 5.8㎛, 녹색 단위화소 및 청색 단위화소의 셀갭은 5.5㎛의 두께 형성한 것을 제외하고 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 액정표시장치를 제조하였다.
비교예 1
대향 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하였다. 상기 블랙매트릭스가 형성된 대향 기판 상에 MC-005(마이크로 기연사)의 제품을 사용하여 적색, 녹색 및 청색 단위화소 모두 1.5㎛의 두께로 칼라필터를 형성하였다. 상기 칼라필터가 형성된 대향 기판 상에 대향전극 및 배향막을 형성하고, 상기 배향막이 형성된 대향 기판과 어레이 기판을 합착한 후 OCB 모드의 액정층을 주입하고 봉지함으로써 액정표시장치를 완성하였다. 상기 각 단위화소의 셀갭은 모두 4.7㎛의 두께가 되었다.
비교예 2
적색, 녹색 및 청색 단위화소 모두 1.5㎛의 두께로 칼라필터를 형성하고, 상기 적색 단위화소의 셀갭은 5.8㎛, 녹색 단위화소 및 청색 단위화소의 셀갭은 5.5㎛의 두께 형성한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 액정표시장치를 제조하였다.
시험예 1
상기 실험예 1 및 비교예 1 에서 얻어진 액정표시장치의 적색, 녹색 및 청색 단위화소별 투과율에 대해 하기와 같은 결과를 얻었다. 이때, 각 액정 셀에는 1.7V의 구동전압(Vop)을 걸어주었다.
조건 비교예 1 실험예 1
파장별 투과율(%) 적색(610nm) 61.4 75.8
녹색(550nm) 70.8 84.8
청색(480nm) 83.0 94.8
평균 투과율 71.7 85.1
상기 표를 참조하면, 적색 단위화소 칼라필터의 두께를 다른 단위화소에 비해 낮은 두께로 형성함으로써 적색 단위화소의 투과율이 10% 이상 개선되었음을 알 수 있다. 따라서, 다른 단위화소의 투과율과의 차이를 감소시켰음을 알 수 있으며, 이로 인해 화이트 밸런스는 향상될 수 있다.
시험예 2
상기 실험예 2 및 비교예 2에서 얻어진 액정표시장치의 적색, 녹색, 청색 및 화이트에 대한 색좌표와 휘도에 대해 하기와 같은 결과를 얻었다. 이때, 각 액정 셀에는 1.7V의 구동전압(Vop)을 걸어주었다.
칼라필터두께(㎛) 색좌표 휘도(Cd/m2)
x y
비교예 2 적색 1.5 0.634 0.336 18.084
녹색 1.5 0.312 0.555 52.465
청색 1.5 0.135 0.147 17.398
백색 0.299 0.330 29.316
실험예 2 적색 1.2 0.602 0.342 21.579
녹색 1.5 0.312 0.555 52.465
청색 1.5 0.135 0.147 17.398
백색 0.303 0.331 33.481
비교예 2에서는 각 액정 셀에 인가되는 구동전압(Vop)값이 서로 동일하더라도, 적색 단위화소의 투과율이 다른 단위화소들에 비해 낮음을 알 수 있으며, 상기 실험예 2에서는 적색 단위화소의 칼라 필터 두께를 조절함으로써 적색 단위화소의 투과율이 향상되었음을 것을 알 수 있다.
즉, 적색 단위화소의 칼라 필터의 두께를 가장 낮도록 형성하여, 적색 단위화소의 휘도가 10% 이상이 증가되었음을 알 수 있다. 따라서, 다른 단위화소와의 투과율의 차이를 감소시켜줌으로써, 화이트 밸런스를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 백색광의 휘도도 함께 향상되었음을 알 수 있다.
기존과 동일 휘도를 유지하도록 액정표시장치를 제조할 경우, 상기의 휘도 증가 결과로 볼 때, 종래보다 낮은 전압으로 휘도를 유지할 수 있으므로, 백라이트의 소비전류를 감소시킬 수 있다. 따라서, 액정표시장치의 소비전력을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 적색, 녹색 및 청색 단위화소의 칼라 필터의 제조 시 각각의 두께를 조절함으로써, 각 단위화소의 투과율의 차이를 감소시켜, 화이트 밸런스를 개선시키는 효과가 있다.
또한, 백색광의 투과율 및 휘도를 개선함으로써, 액정표시장치의 소비전력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 대향기판 상에 위치하고, 서로 다른 두께를 가지는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들;
    상기 칼라필터들 상에 위치하는 대향전극;
    상기 대향기판과 대응되고, 화소전극이 위치하는 어레이 기판;
    상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며,
    상기 서로 다른 두께를 가지는 칼라필터 중 가장 낮은 두께를 구비하는 것은 적색 칼라필터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서로 다른 두께를 가지는 칼라필터 중 가장 낮은 두께를 구비하는 것은 적색의 칼라필터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층은 OCB 모드의 액정층인 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼라필터들 사이에 배치되는 블랙매트릭스를 포함하는 액정표시장치.
  5. 대향기판 상에 서로 다른 두께를 가지도록 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들을 형성하는 단계;
    상기 칼라필터들 상에 대향전극을 형성하는 단계; 및
    화소전극이 형성된 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 액정을 주입하고 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 칼라필터를 형성하는 것은 적색 단위화소의 칼라필터를 다른 단위화소의 칼라필터들보다 낮은 두께로 형성하는 것인 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 액정층은 OCB 모드로 형성하는 것인 액정표시장치의 제조방법.
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