상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 적, 녹, 청색의 다수의 화소 영역으로 정의되는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 형성된 어레이 소자와; 상기 적, 녹, 청색의 고분자로 이루어져 각 화소 영역별로 구획을 짓는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판에 의해 구획지어진 각 화소 내에 형성된 액정층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 기판은 광경화성 컬러 필터 레진 모노머와 지지층 모노머를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 각 화소 내에 형성된 액정층은 서로 분리되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 적, 녹, 청색의 화소 영역의 경계부에 시드(seed)가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 기판 상에 적, 녹, 청색의 컬러 화소 영역을 구분하며 어레이 소자를 형성하는 단계와; 상기 기판 상에 액정과 광경화성 컬러 고분자의 혼합물을 형성하는 단계와; 상기 컬러 화소 영역의 경계부에 시드(seed)를 형성하는 단계와; 상기 컬러 화소 영역을 노광하는 단계와; 상기 컬러 고분자가 광경화되어 상기 액정과 상분리된 컬러 고분자 상판을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러 고분자는 적, 녹, 청색 컬러 필터 레진 모노머(red color filter resin monomer)와 지지층 모노머(binder monomer)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러 고분자 상판은 적, 녹, 청색 화소 영역별로 구획되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 시드는 혼합물 형성 전에 상기 컬러 화소 영역의 경계부에 스탬프로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 보여주는 평면도 및 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(201) 위에 게이트 절연막(212)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(202) 및 데이터 라인(204)과, 그 교차부마 다 형성된 박막 트랜지스터(230)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(222)과, 게이트 라인(202)과 스토리지 전극(228)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(240)와, 게이트 라인(202)과 접속된 게이트 패드(250)와, 데이터 라인(204)과 접속된 데이터 패드(260)를 구비한다.
게이트 신호를 공급하는 게이트 라인(202)과 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인(204)은 교차 구조로 형성되어 화소 영역(205)을 정의한다.
상기 박막 트랜지스터(230)는 게이트 라인(202)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(204)의 화소 신호가 화소 전극(222)에 충전되어 유지되게 한다.
이를 위하여, 상기 박막 트랜지스터(230)는 게이트 라인(202)에 접속된 게이트 전극(206)과, 데이터 라인(204)에 접속된 소스 전극(208)과, 화소 전극(222)에 접속된 드레인 전극(210)을 구비한다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(230)는 게이트 전극(206)과 게이트 절연막(212)을 사이에 두고 중첩되면서 소스 전극(208)과 드레인 전극(210) 사이에 채널을 형성하는 활성층(214)을 더 구비한다.
그리고, 상기 활성층(214)은 데이터 라인(204), 데이터 패드 하부 전극(262) 미치 스토리지 전극(228)과도 중첩되게 형성된다.
이러한 활성층(214) 위에는 데이터 라인(204), 소스 전극(208), 드레인 전극(210), 데이터 패드 하부전극(262) 및 스토리지 전극(228)과 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층(216)이 더 형성된다.
상기 화소 전극(222)은 보호막(218)을 관통하는 제 1 콘택홀(220)을 통해 박 막 트랜지스터(230)의 드레인 전극(210)과 접속되어 화소 영역(205)에 형성된다.
이에 따라, 상기 박막 트랜지스터(230)를 통해 화소 신호가 공급된 화소 전극(222)과 기준 전압이 공급된 공통 전극(도시하지 않음) 사이에는 전계가 형성된다.
이러한 전계에 의해 하부 어레이 기판과 상부 기판 사이의 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다.
그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역(205)을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.
상기 스토리지 캐패시터(240)는 게이트 라인(202)과, 그 게이트 라인(202)과 게이트 절연막(212)을 사이에 두고 중첩되는 스토리지 전극(228)으로 구성된다.
여기서, 상기 스토리지 전극(228)은 보호막(18)에 형성된 제 2 콘택홀(242)을 통해 화소 전극(222)과 접속된다.
이러한 스토리지 캐패시터(240)는 화소 전극(222)에 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 한다.
게이트 패드(250)는 게이트 드라이버(도시하지 않음)와 접속되어 게이트 라인(202)에 게이트 신호를 공급한다.
이러한 게이트 패드(250)는 게이트 라인(202)으로부터 연장되는 게이트 패드 하부 전극(252)과, 게이트 절연막(212) 및 보호막(218)을 관통하는 제 3 콘택홀(256)을 통해 게이트 패드 하부 전극(252)과 접속된 게이트 패드 상부 전극(254)으로 구성된다.
데이터 패드(260)는 데이터 드라이버(도시하지 않음)와 접속되어 데이터 라인(204)에 데이터 신호를 공급한다.
이러한 데이터 패드(260)는 데이터 라인(204)으로부터 연장되는 데이터 패드 하부 전극(262)과, 보호막(218)을 관통하는 제 4 콘택홀(266)을 통해 데이터 패드 하부 전극(262)과 접속된 데이터 패드 상부 전극(264)으로 구성된다.
상기와 구성을 가지는 액정 표시 장치의 어레이 기판 상에 배향막(도시되지 않음)이 형성되며, 상기 어레이 기판(201) 상에 화소 영역별로 컬러 필터용 기판(291)이 형성되어 있으며, 상기 컬러 필터용 기판(291)과 상기 어레이 기판(201) 사이에는 액정층이 형성되어 있다.
상기 컬러 필터용 기판(291)은 적색 서브 컬러 필터용 기판(291r)과 녹색 서브 컬러 필터용 기판(291g)과 청색 서브 컬러 필터용 기판(291b)으로 이루어지며, 상기 어레이 기판(201)과 일정 간격 이격하여 대향하며, 고분자 폴리머 재질로 이루어진다.
그리고, 상기 컬러 필터용 기판(291)은 각 화소 영역별로 격벽(299)에 의해 분리되는 구조를 가진다.
이때, 상기 격벽(299)은 적, 청, 녹의 화소 구조에 따라 스트라이프, 스퀘어, 다이아몬드, 트라이앵글 등 다양한 구조로 응용될 수 있다.
상기 컬러 필터용 기판(291)은 적, 청, 녹의 컬러를 가지는 기판이므로 별도의 컬러 필터층을 구비하지 않는다.
또한, 상기 컬러 필터용 기판(291)은 어레이 기판(201) 상에서 액정층과 동 시에 형성되므로 어레이 기판(201)을 제조하면서 액정 패널을 완성할 수 있으므로 제조 수율 및 공정의 단순화 및 편리성을 증대시킨다.
이러한 구성을 가지는 액정 패널의 제조 방법을 상세히 설명하면 도 4a 내지 도 4h에 도시된 바와 같다.
여기서, 앞서 설명한 박막 트랜지스터 공정에 대해서는 생략하고, 적, 녹, 청의 각 화소별로 액정층 및 컬러 필터용 기판 형성 공정에 대해서 상세히 설명한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(201) 상에 게이트 절연막(212)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(212) 상에 적, 녹, 청의 화소 영역을 구별하는 데이터 배선(204)이 형성된다.
그리고, 상기 데이터 배선(204) 상에 보호막(218)이 형성되고 있다.
상기 보호막(218) 상에는 배향막이 형성될 수 있다.
그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판(201) 상에 광경화성 적색 컬러 필터 레진 모노머(red color filter resin monomer)(282r)와 액정(LC)(281)과 지지층 모노머(binder monomer)(도시되지 않음)를 혼합한 적색 혼합물(280r)을 형성한다.
여기서, 상기 적색 컬러 필터 레진 모노머(282r) UV 조사시에 고분자로 경화되는 특성을 가진다.
이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 적색 혼합물(280r)이 형성된 기판 (201)상에 마스크(296)를 씌우고 적색 화소 영역(R)의 경계부를 먼저 노광한다.
상기 마스크(296)는 투과부(296a)와 차단부(296b)를 구비하며, 상기 투과부 (296)는 상기 기판(201) 상의 적색 화소 영역(R)의 경계부에 대응하여 형성된다.
따라서, 상기 마스크(296) 상에서 UV를 조사하면, 상기 투과부(296a)를 통과한 UV는 상기 적색 혼합물(280r)의 광경화성 적색 컬러 필터 레진 모노머(282r)를 경화시켜 시드(seed)로서 격벽(299a)을 형성한다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 격벽(299a)이 형성된 기판(201) 상에 마스크(295)를 씌우고 적색 화소 영역(R)을 노광한다.
상기 마스크(295)는 투과부(295a)와 차단부(295b)를 구비하며, 상기 투과부(295a)는 상기 기판(201) 상의 적색 화소 영역(R)에 대응하여 형성된다.
따라서, 상기 마스크(295) 상에서 UV를 조사하면, 상기 마스크(295)의 투과부(295a)를 통과한 UV는 상기 적색 화소 영역(R) 상에 형성된 적색 혼합물(280r)의 광경화성 적색 컬러 필터 레진 모노머(282r)를 경화한다.
이때, 광경화에 의한 적색 컬러 필터 레진 모노머(282r)의 고분자화에 의해 액정(281)과 고분자가 상분리되므로 상기 적색 컬러 필터 레진 모노머(282r)와 지지층 모노머는 상기 격벽(299a)에서부터 상부 기판인 컬러 필터용 기판(291r)을 형성하게 된다.
따라서, 상기 기판의 적색 화소 영역(R)에는 액정(281) 및 컬러 필터용 기판(291r)이 형성된다.
이후, 청색, 녹색 화소 영역 상에 형성되어 있는 적색 혼합물(280r)을 제거한다.
이어서, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 기판(201) 상에 청색 화소 영역(B) 의 경계부에 시드(seed) 역할을 하는 격벽(299b)을 형성한다.
이를 위하여, 먼저, 기판(201) 상에 광경화성 청색 컬러 필터 레진 모노머(blue color filter resin monomer)(282b)와 액정(LC)과 지지층 모노머(binder monomer)(도시되지 않음)를 혼합한 청색 혼합물(280b)을 형성한다.
여기서, 상기 청색 컬러 필터 레진 모노머(282b)은 UV 조사시에 고분자로 경화되는 특성을 가진다.
그리고, 상기 청색 혼합물(280b)이 형성된 기판(201) 상에 마스크(296)를 씌우고 청색 화소 영역(B)의 경계부를 먼저 노광한다.
상기 마스크(296)는 투과부(296a)와 차단부(296b)를 구비하며, 상기 투과부(296a)는 상기 기판(201) 상의 청색 화소 영역(B)의 경계부에 대응하여 형성된다.
따라서, 상기 마스크(296) 상에서 UV를 조사하면, 상기 투과부(296a)를 통과한 UV는 상기 청색 혼합물(280b)의 광경화성 청색 컬러 필터 레진 모노머(282b)를 경화시켜 시드(seed)역할을 하는 격벽(299b)을 형성한다.
도 4f에 도시된 바와 같이, 상기 격벽(299b) 형성된 기판(201) 상에 마스크(295)를 씌우고 청색 화소 영역(B)을 노광한다.
상기 마스크(295)는 투과부(295a)와 차단부(295b)를 구비하며, 상기 투과부(295a)는 상기 기판(201) 상의 청색 화소 영역(B)에 대응하여 형성된다.
따라서, 상기 마스크(295) 상에서 UV를 조사하면, 상기 마스크(295)의 투과부(295a)를 통과한 UV는 상기 청색 화소 영역(B) 상에 형성된 청색 혼합물(280b)의 광경화성 청색 컬러 필터 레진 모노머(282b)를 경화한다.
이때, 광경화에 의한 청색 컬러 필터 레진 모노머(282b)의 고분자화에 의해 액정(281)과 고분자가 상분리되므로 상기 청색 컬러 필터 레진 모노머(282b)와 지지층 모노머는 상기 격벽(299b)에서부터 상부 기판인 청색 컬러 필터용 기판(291b)을 형성하게 된다.
따라서, 상기 기판(201)의 청색 화소 영역(B)에는 액정(281) 및 청색 컬러 필터용 기판(291b)이 형성된다.
이후, 적색, 녹색 화소 영역 상에 형성되어 있는 청색 혼합물(280b)을 제거한다.
그리고, 도 4g에 도시된 바와 같이, 상기 기판(201) 상에 녹색 화소 영역(G)의 경계부에 시드(seed)역할을 하는 격벽(299c)을 형성한다.
먼저, 기판(201) 상에 광경화성 녹색 컬러 필터 레진 모노머(green color filter resin monomer)(282g)와 액정(LC)(281)과 지지층 모노머(binder monomer)를 혼합한 녹색 혼합물(280g)을 형성한다.
여기서, 상기 녹색 컬러 필터 레진 모노머(282g)는 UV 조사시에 고분자로 경화되는 특성을 가진다.
이어서, 상기 녹색 혼합물(280g)이 형성된 기판(201) 상에 마스크(296)를 씌우고 녹색 화소 영역(G)의 경계부를 먼저 노광한다.
상기 마스크(296)는 투과부(296a)와 차단부(296b)를 구비하며, 상기 투과부(296a)는 상기 기판(201) 상의 녹색 화소 영역(G)의 경계부에 대응하여 형성된다.
따라서, 상기 마스크(296g) 상에서 UV를 조사하면, 상기 투과부(296g)를 통 과한 UV는 상기 녹색 혼합물(280g)의 광경화성 녹색 컬러 필터 레진 모노머(282g)를 경화시켜 시드(seed)역할을 하는 격벽(299c)을 형성한다.
도 4h에 도시된 바와 같이, 상기 격벽(299c)0이 형성된 기판(201) 상에 마스크(295)를 씌우고 녹색 화소 영역(G)을 노광한다.
상기 마스크(295)는 투과부(295a)와 차단부(295b)를 구비하며, 상기 투과부(295a)는 상기 기판(201) 상의 녹색 화소 영역(G)에 대응하여 형성된다.
따라서, 상기 마스크(295) 상에서 UV를 조사하면, 상기 마스크(295)의 투과부(295a)를 통과한 UV는 상기 녹색 화소 영역(G) 상에 형성된 녹색 혼합물(280g)의 광경화성 녹색 컬러 필터 레진 모노머(282g)를 경화한다.
이때, 광경화에 의한 녹색 컬러 필터 레진 모노머(282g)의 고분자화에 의해 액정(281)과 고분자가 상분리되므로 상기 녹색 컬러 필터 레진 모노머(282g)와 지지층 모노머는 상기 격벽(299c)에서부터 상부 기판인 녹색 컬러 필터용 기판(291g)을 형성하게 된다.
따라서, 상기 기판(201)의 녹색 화소 영역(G)에는 액정(281) 및 녹색컬러 필터용 기판(291g)이 형성된다.
이후, 나머지 녹색 혼합물(280g)을 제거한다.
상기와 같이 어레이 기판(201) 상에 화소 영역별로 컬러 필터용 기판(291)이 형성되어 있으며, 상기 컬러 필터용 기판(291)과 상기 어레이 기판(201) 사이에는 액정층이 형성되어 있다. 그리고, 상기 컬러 필터용 기판(291)은 적색 서브 컬러 필터용 기판(291r)과 녹색 서브 컬러 필터용 기판(291g)과 청색 서브 컬러 필터용 기판(291b)으로 이루어지며, 상기 컬러 필터용 기판(291g)은 각 화소 영역별로 격벽에(299) 의해 분리되는 구조를 가진다.
따라서, 본 발명은 액정 패널의 어레이 기판 제조 공정에서 컬러 필터용 기판과 액정층이 상분리에 의해 동시에 형성되므로 액정 패널의 상, 하부 기판을 일체로 형성할 수 있어 제조 수율이 증대되고 공정의 단순화 및 편리성을 증대시킬 수 있는 혁신적인 발명이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 액정 표시 패널의 제조 방법을 설명하는 공정 순서도이다.
여기서, 앞서 도 4a 내지 도 4h에서 도시하여 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는 구체적인 설명은 생략한다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 기판(301) 상의 적색, 녹색, 청색 화소 영역 경계부에 시드(seed)(399)를 형성한다.
이를 위하여, 스탬프(stamp)(398)를 이용하여 상기 화소 영역의 경계부에 고분자 물질로 이루어진 시드(399)를 형성한다.
이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 시드(399)가 형성된 기판(301) 상에 광경화성 적색 컬러 필터 레진 모노머(red color filter resin monomer)(382r)와 액정(LC)(381)과 지지층 모노머(binder monomer)를 혼합한 적색 혼합물(380r)을 형성한다.
그리고, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 시드(399)가 형성된 기판(301) 상에 마스크(395)를 씌우고 적색 화소 영역(R)을 노광한다.
상기 마스크(395)는 투과부(395a)와 차단부(395b)를 구비하며, 상기 투과부(395a)는 상기 기판(301) 상의 적색 화소 영역(R)에 대응하여 형성된다.
따라서, 상기 마스크(395) 상에서 UV를 조사하면, 상기 마스크(395)의 투과부(395a)를 통과한 UV는 상기 적색 화소 영역(R) 상에 형성된 적색 혼합물(380r)의 광경화성 적색 컬러 필터 레진 모노머(382r)를 경화한다.
이때, 광경화에 의한 적색 컬러 필터 레진 모노머(382)의 고분자화에 의해 액정과 고분자가 상분리되므로 상기 적색 컬러 필터 레진 모노머(382r)와 지지층 모노머는 상기 시드(399)에서부터 상부 기판인 적색 컬러 필터용 기판(391r)을 형성하게 된다.
따라서, 상기 기판(301)의 적색 화소 영역(R)에는 액정(381) 및 적색 컬러 필터용 기판(391r)이 형성된다.
이후, 청색, 녹색 화소 영역 상에 형성되어 있는 적색 혼합물(380r)을 제거한다.
그리고, 도 5d에 도시된 바와 같이, 기판(301) 상에 청색 혼합물(380b)을 도포하고 마스크(395)를 씌워 노광하여 상분리에 의해 청색 화소 영역에 청색 컬러 필터용 기판(391b)과 액정(381)을 형성한다.
이후, 다른 영역 상에 형성된 청색 혼합물(380b)을 제거한다.
이어서, 도 5e에 도시된 바와 같이, 기판(301) 상에 녹색 혼합물(380g)을 도포하고 마스크(395)를 씌워 노광하여 상분리에 의해 녹색 화소 영역(G)에 녹색 컬러 필터용 기판(391g)과 액정(381)을 형성한다.
이후, 다른 영역 상에 형성된 녹색 혼합물(380g)을 제거한다.
상기와 같이 공정 초기에 스탬프(398)를 이용하여 각 화소 영역별 경계부에 시드(399)를 기 형성함으로써 공정을 단축할 수 있으므로 제조 수율이 더욱 좋아지는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.