KR101212159B1 - 액정표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1기판과 제2기판 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 구비된 액정층; 상기 제1기판 상에 서로 종횡으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 형성된 박막트랜지스터; 상기 제1기판 상에 형성되며, 상기 박막트랜지스터로부터 신호를 받아 상기 액정층에 전계를 가하는 화소전극 및 상기 화소전극과 평행하게 형성된 공통전극; 상기 화소전극 및 공통전극 상에 형성되며, 액정성 폴리머로 이루어진 배향막; 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기위해 상기 제2기판 상에 형성된 차광층; 상기 제2기판 상에 형성되며, 상기 화소 영역에 대응되도록 상기 차광층 사이에 형성된 컬러필터층; 및 상기 컬러필터층을 포함한 상기 제2기판 전면에 형성되고, 액정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer)로 이루어진 오버코트층을 포함하며, 상기 오버코트층은 상기 액정층과 접하는 액정표시장치에 관한 것으로서,

본 발명에 따르면, 배향막이 필요하지 않아 배향막 공정 및 러빙 공정에서 발생할 수 있는 핀 홀 불량 등의 불량을 제거할 수 있으며, 불균일한 러빙(rubbing)에 의한 명암비(明暗比, Contrast Ratio)의 감소를 막을 수 있다.

액정성 폴리머

Description

액정표시장치 및 이의 제조방법{Liquid Crystal Display Device and Method of Manufacturing the same}

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 개략적으로 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>

100 : 제1기판 200 : 제2기판

210 : 차광층 220 : 컬러필터층

300 : 오버코트층 350 : 액정성 폴리머

400 : 노즐 500 : 씨일재

600 : 액정층

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 액정성 폴리머를 이용하여 오버코트층을 형성한 액정표시장치에 관한 것이다.

표시화면의 두께가 수 센티미터(cm)에 불과한 초박형의 평판표시소자(Flat Panel Display), 그 중에서도 액정표시장치는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기 까지 응용분야가 넓고 다양하다.

이하에서, 도면을 참조로 종래의 액정표시장치를 설명하기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1에서 알 수 있듯이, 액정표시장치는 하부기판(10), 상부기판(20) 및 상기 양 기판(10, 20) 사이에 형성된 액정층(도시하지 않음)을 포함하여 이루어진다.

상기 하부기판(10)에는 서로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선(11) 및 데이터 배선(12)이 형성되어 있고, 상기 게이트 배선(11) 및 데이터 배선(12)의 교차부바다 박막트랜지스터(13)가 형성되어 있다.

상기 화소영역에는 투명한 전도성 물질로 이루어진 화소전극(14)이 형성되고, 이는 상기 박막트랜지스터(13)와 연결되어 있다.

상기 상부기판(20)에는 상기 게이트 배선(11), 데이터 배선(12) 및 박막트랜지스터(13) 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기위해 차광층(21)이 형성되어 있고, 상기 차광층(21) 사이에는 특정 파장의 광만을 투과시키는 컬러필터층(22)이 형성되어 있다.

상기 컬러필터층(22) 상부에는 상기 컬러필터층(22)에서의 이온(ion) 등의 유출을 막아주고, 상기 컬러필터층(22)의 표면을 평탄화하기 위한 오버코트층(30) 이 형성되어 있다.

상기 오버코트층(30) 상부에는, 액정층의 액정분자가 일정한 방향으로 배열되도록 하기 위해, 배향막(40)이 형성되어 있다.

상기 배향막(40)은 상기 오버코트층(30) 상에 폴리이미드와 같은 유기 고분자 물질을 박막의 형태로 도포한 후, 러빙포가 감겨진 러빙롤을 회전시켜 유기 고분자 물질을 문지름으로써 형성한다.

상기 문지름을 통해 상기 유기 고분자 물질이 일정방향으로 정렬되고, 액정분자는 그 방향에 따라 배열된다.

다만, 상기 배향막(40)을 러빙(rubbing)하는 공정에 있어서, 러빙포와 유기 고분자 물질간의 마찰로 인해 발생되는 정전기 때문에 기판 표면에 먼지 등 오염물질이 부착되어 패널 얼룩이 생길 수 있다.

또한, 러빙포의 배열이 흐트러질 경우, 러빙포에 의해 러빙된 유기 고분자 물질이 정렬하지 못하게 되므로, 액정분자 또한 정렬하지 못하여 그 영역에서 빛샘 불량이 발생할 수 있다.

상기 패널 얼룩과 빛샘 불량으로 인하여 명암비(明暗比, Contrast Ratio)가 감소되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로,

본 발명의 제1목적은 액정성 폴리머를 이용하여 오버코트층을 형성함으로써, 배향막 없이도 액정분자가 일정한 방향으로 배열되는 액정표시장치를 제공하는 것 이고,

본 발명의 제2목적은 상기 액정표시장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 제1목적을 달성하기 위해서, 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 상에 서로 종횡으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 형성된 박막트랜지스터; 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기위해 상기 제2기판 상에 형성된 차광층; 상기 화소영역에 대응되도록, 상기 차광층 사이에 형성된 컬러필터층; 및 상기 컬러필터층 상에 형성되고, 액정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer)로 이루어진 오버코트층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

본 발명의 첫 번째 특징은 액정성 폴리머를 이용하여 오버코트층을 형성함으로써, 배향막 없이도 액정층의 액정분자가 일정한 방향으로 배열하도록 하는 데 있다.

액정성 폴리머를 이용하여 오버코트층을 형성하는 경우, 상기 액정성 폴리머는 컬러필터층 표면을 평탄하게하고 상기 컬러필터층에서의 이온(ion) 등의 유출을 방지하는 오버코트층의 역할뿐만 아니라, 액정분자를 일정한 방향으로 배향시키는 배향막의 기능도 함께한다.

상기 오버코트층을 구성하는 액정성 폴리머는 폴리머의 말단기에 액정성 말 단기를 가지고 있는 측쇄형 액정성 폴리머뿐만 아니라 폴리머 자체에 광학적 이방성을 띄는 기를 가지는 주쇄형 액정성 폴리머를 이용할 수도 있다.

또한, 상기 액정성 폴리머는 상온에서 스메틱(smectic) 상을 가지는 것뿐만 아니라 네마틱(nematic) 상을 가지는 액정성 폴리머를 이용할 수 있다.

상기 제1기판 상에는 상기 박막트랜지스터로부터 신호를 받아 액정층에 전계를 가하는 화소전극 및 상기 화소전극과 평행하게 형성되어 상기 화소전극과 함께 액정층에 전계를 가하는 공통전극이 추가로 포함될 수 있다.

상기와 같이, 화소전극과 공통전극이 같은 기판 상에 형성된 경우를 IPS(In Plane switching)모드라고 한다.

공통전극이 화소전극과 다른 기판에 형성되는 VA(Vertical Alignment)모드의 경우, 액정성 폴리머로 이루어진 오버코트층이 공통전극 하에 형성되어, 상기 액정성 폴리머가 액정층의 배향에 영향을 줄 수 없으므로, 액정성 폴리머로 오버코트층을 형성하는 것은 VA모드보다 IPS모드에 적당하다.

이 때, 상기 화소전극 및 공통전극 상에 배향막이 형성될 수 있다.

액정성 폴리머는 액정분자를 일정한 방향으로 배향시킬 수 있으므로, 상기 제1기판 상에 형성된 배향막은 액정성 폴리머로 이루어질 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 제2목적을 달성하기 위해서, 제1기판 및 제2기판을 준비하는 공정; 상기 제1기판 상에 서로 종횡으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하는 공정; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 박막트랜지스터를 형성하는 공정; 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기위해 상기 제2기판 상에 차광층을 형성하는 공정; 상기 화소영역에 대응되도록, 상기 차광층 사이에 컬러필터층을 형성하는 공정; 및 상기 컬러필터층 상에 노즐로 액정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer)를 도포하여 오버코트층을 형성하는 공정; 및 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법을 제공한다.

본 발명의 두 번째 특징은 배향막 공정 및 러빙공정이 필요하지 않아 공정이 단순해진다는 데 있다. 공정이 단순해짐에 따라 제조비용의 절감이 기대된다.

상기 컬러필터층 상에 액정성 폴리머를 도포하는 공정은 노즐을 이용하여 이루어질 수 있다.

노즐을 이용하여 액정성 폴리머를 도포하는 경우, 상기 액정성 폴리머는 노즐에 의해 외력을 받아 노즐의 진행방향으로 배열된다.

상기 액정표시장치 제조방법은 상기 박막트랜지스터로부터 신호를 받아 액정층에 전계를 가하는 화소전극을 상기 제1기판 상에 형성하는 공정 및 상기 화소전극과 평행하도록 상기 제1기판 상에 공통전극을 형성하는 공정을 추가로 포함하여 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 제2기판에 액정성 폴리머를 이용하여 오버코트층을 형성하는 것은, VA모드 보다는 IPS모드에서 그 실효성이 훨씬 크기 때문이다.

이 때, 상기 화소전극 및 공통전극 상에는 배향막이 형성될 수 있고, 상기 배향막은 액정분자를 일정한 방향으로 배향시킬 수 있는 액정성 폴리머로 이루어질 수 있다.

상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은 상기 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나의 기판에 주입구 없는 씨일재를 형성하고, 상기 씨일재가 형성된 기판에 액정을 적하한 후, 상기 양 기판을 합착하는 공정으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은 상기 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나의 기판에 주입구가 형성되도록 씨일재를 형성하고, 상기 양 기판을 합착한 후, 상기 액정 주입구에 액정을 주입하는 공정으로 이루어질 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

1. 액정표시장치

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 서로 대향되는 제1기판(100) 및 제2기판(200)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1기판(100) 상에는, 도시하지는 아니하였으나, 게이트 배선, 데이터 배선, 박막트랜지스터, 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있고, 상기 제2기판(200) 상에는 차광층(210), 컬러필터층(220) 및 오버코트층(300)이 형성되어 있다.

상기 오버코트층(300)은 액정성 폴리머(350, Liquid Crystal Polymer)로 이 루어져 있다.

상기 액정성 폴리머(350)와 액정분자간의 반데르발스의 힘(van der Waals' force) 때문에 배향막 없이도, 액정분자가 액정성 폴리머 방향으로 배향하게 된다.

상기 오버코트층(300)을 구성하는 액정성폴리머(350)로는 폴리머의 말단기에 액정성 말단기를 가지고 있는 측쇄형 액정성 폴리머뿐만 아니라 폴리머 자체에 광학적 이방성을 띄는 기를 가지는 주쇄형 액정성 폴리머를 이용할 수도 있다.

또한, 상기 액정성 폴리머는, 상온에서 액정분자가 한 방향으로 서고 중심이 층상으로 분포하고 있는 스메틱(smectic) 상을 가지는 액정성 폴리머뿐만 아니라, 액정분자가 일정 방향으로 이어져 있으나 이웃끼리 배치가 같지 않은 네마틱(nematic) 상을 가지는 액정성 폴리머를 이용할 수도 있다.

상기 제1기판(100) 상에 형성된 게이트 배선은 게이트 구동회로로부터 펄스신호를 받아 상기 박막트랜지스터에 공급하고, 상기 데이터 배선은 데이터 구동회로로부터 받은 데이터를 상기 박막트랜지스터에 공급한다.

상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선으로부터 받은 펄스신호에 응답하여 상기 데이터 배선으로부터 받은 데이터 신호를 상기 화소전극으로 공급한다.

상기 화소전극은 투명한 전도성 물질로 이루어지고, 상기 박막트랜지스터로부터 받은 데이터 신호에 의해 액정층에 전계를 인가한다.

이 때, 상기 게이트 배선, 데이터 배선, 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성된 제1기판(100) 전면에 배향막이 형성될 수 있다.

다만, 이 경우에도 배향막의 러빙공정시 문제점을 감안한다면, 상기 배향막 도, 러빙공정이 필요 없고 액정분자를 일정한 방향으로 배향시킬 수 있는 액정성 폴리머(350)로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 제2기판(200) 상에 형성된 차광층(210)은 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기위한 것으로, 광이 투과되지 않는 물질로 이루어진다.

상기 컬러필터층(220)은 상기 화소영역에 대응되도록 상기 차광층(210) 사이에 형성되며, 특정 파장의 광만을 투과시키는 물질들로 이루어져 있다.

2. 액정표시장치 제조방법

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 3a에서 알 수 있듯이, 제1기판(100)을 준비한다.

도시하지 아니하였으나, 상기 제1기판(100) 상에는 게이트 배선, 데이터 배선, 박막트랜지스터, 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있다.

이 때, 상기 제1기판(100) 상에 배향막을 형성하는 공정이 추가로 포함될 수 있다.

다만, 배향막의 러빙공정시 문제점을 감안한다면, 상기 배향막도, 러빙공정이 필요 없고 액정분자를 일정한 방향으로 배향시킬 수 있는 액정성 폴리머로 형성하는 것이 바람직하다.

도 3b에서 알 수 있듯이, 제2기판 상에는 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기위해 차광층(210)을 형성한 다.

상기 차광층(210) 사이에는 화소영역에 대응되도록 컬러필터층(220)을 형성한다.

다만, 필드 순차 구동방식(Field Sequential Driving System)을 이용하는 경우에는 상기 컬러필터층을 형성하지 않을 수도 있다.

도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 컬러필터층(220)의 상부에는 노즐(400)을 이용하여 액정성 폴리머(350)로 이루어진 오버코트층(300)을 형성함으로써 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 완성한다.

상기 액정성 폴리머(350)로 오버코트층(300)을 형성할 때, 상기 노즐(400)을 이용하면, 노즐(400)의 진행방향으로 상기 액정성 폴리머(350)에 물리적인 외력이 가해지므로, 상기 액정성 폴리머(350)가 상기 노즐(400)의 진행방향과 동일 방향으로 배향된다.

그 후, 도 3d에서 알 수 있듯이, 상기 제1기판(100) 및 제2기판(200) 사이에 액정층(600)을 형성한다.

이 때, 상기 액정층(600)을 형성하는 공정은 제1기판(100) 및 제2기판(200) 중 어느 하나의 기판에 주입구 없는 씨일재(500)를 형성하고, 씨일재(500)가 형성된 기판에 액정을 적하한 후 양 기판(100, 200)을 합착하여 형성할 수 있다.

또한, 상기 액정층(600)을 형성하는 공정은 제1기판(100), 제2기판(200) 중 어느 하나의 기판에 주입구가 형성되도록 씨일재를 형성한 후 양 기판을 합착하고, 그 후에 상기 주입구를 통해 모세관 현상과 압력차를 이용하여 액정을 주입하여 형성할 수 있다.

상기 구성에 의한 본 발명에 따르면,

액정성 폴리머로 이루어진 오버코트층이, 컬러필터층 표면을 평탄하게하고 상기 컬러필터층에서의 이온(ion) 등의 유출을 방지하는 오버코트층 본연의 역할뿐만 아니라 액정분자를 일정한 방향으로 배향시키는 배향막의 기능도 함께한다.

상기 액정성 폴리머로 이루어진 오버코트층으로 인해, 배향막이 필요하지 않으므로 배향막 공정 및 러빙 공정에서 발생할 수 있는 핀 홀 불량 등의 불량을 제거할 수 있으며, 불균일한 러빙(rubbing)에 의한 명암비(明暗比, Contrast Ratio)의 감소를 막을 수 있다. 또한, 러빙포 및 러빙롤의 불균일성으로 인한 패널 얼룩 및 빛샘 불량도 막을 수 있다.

배향막 공정 및 러빙공정이 필요하지 않으므로, 공정이 단순해져서 제조비용이 절감된다.

Claims (13)

1. 제1기판과 제2기판 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 구비된 액정층;

   상기 제1기판 상에 서로 종횡으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선;

   상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 형성된 박막트랜지스터;

   상기 제1기판 상에 형성되며, 상기 박막트랜지스터로부터 신호를 받아 상기 액정층에 전계를 가하는 화소전극 및 상기 화소전극과 평행하게 형성된 공통전극;

   상기 화소전극 및 공통전극 상에 형성되며, 액정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer)로 이루어진 배향막;

   상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기위해 상기 제2기판 상에 형성된 차광층;

   상기 제2기판 상에 형성되며, 상기 화소 영역에 대응되도록 상기 차광층 사이에 형성된 컬러필터층; 및

   상기 컬러필터층을 포함한 상기 제2기판 전면에 형성되고, 상기 액정성 폴리머로 이루어진 오버코트층을 포함하며,

   상기 오버코트층은 상기 액정층과 접하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 액정성 폴리머는

   주쇄형 액정성 폴리머 또는 측쇄형 액정성 폴리머를 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 액정성 폴리머는

   상온에서 스메틱(smectic) 또는 네마틱(nematic) 상을 가지는 액정성 폴리머를 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1기판 및 제2기판을 준비하는 공정;

   상기 제1기판 상에 서로 종횡으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하는 공정;

   상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 박막트랜지스터를 형성하는 공정;

   상기 제1기판 상에 상기 박막트랜지스터와 접속되어 상기 박막트랜지스터의 신호를 받는 화소전극 및 상기 화소전극과 평행하는 공통전극을 형성하는 공정;

   상기 화소전극 및 공통전극 상에 액정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer)를 이용하여 배향막을 형성하는 공정;

   상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기 위해 상기 제2기판 상에 차광층을 형성하는 공정;

   상기 제2기판 상에 상기 화소 영역에 대응되도록 상기 차광층 사이에 컬러필터층을 형성하는 공정;

   상기 컬러필터층을 포함한 상기 제2기판 전면에 상기 액정성 폴리머를 도포하여 오버코트층을 형성하는 공정; 및

   상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정을 포함하며,

   상기 오버코트층은 상기 액정층과 접하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 컬러필터층 상에 상기 액정성 폴리머를 도포하는 공정은

   노즐을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제7항에 있어서,

    상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은

    상기 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나의 기판에 주입구 없는 씨일재를 형성하는 공정; 및

    상기 씨일재가 형성된 기판에 액정을 적하한 후, 상기 양 기판을 합착하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
13. 제7항에 있어서,

    상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은

    상기 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나의 기판에 주입구가 형성되도록 씨일재를 형성하는 공정; 및

    상기 양 기판을 합착한 후, 상기 액정 주입구에 액정을 주입하는 공정을 포 함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.

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