KR101731109B1 - 다중시각 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중시각 표시장치 및 그 제조 방법에 관련된 것이다. 본 발명에 따른 다중시각 표시장치는, 박막트랜지스터, 화소전극, 블랙매트릭스 및 컬러필터를 구비한 제1 기판; 시차장벽, 그리고 상기 시차장벽과 상기 컬러필터 사이의 간격을 유지하기 위한 후막을 구비한 제2 기판; 그리고 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 본 발명에 의한 다중시가 표시장치는 제조 단가가 절감되고, 공정이 간단하여 제품의 신뢰도를 높일 수 있다.

Description

다중시각 표시장치 및 그 제조방법 {MULTI DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME}

본 발명은 다중시각 표시장치 및 그 제조 방법에 관련된 것이다. 특히, 본 발명은 단순한 구조로 제작이 용이하고 신뢰성이 높은 다중시각 표시장치 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지고 있다. 이에 따라 기존의 표시장치인 브라운관(Cathod Ray Tube: CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판 디스플레이 장치(Flat Panel Display: FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.

이러한 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 전계발광장치 (Electroluminescence Device, EL) 등이 있다. 이와 같은 평판표시장치는 2차원 디스플레이 장치로 여러 사용자에 의해 동시에 볼 수 있도록 설계되어 왔다. 평판표시장치의 특성은 화면 전면의 여러 위치에서도 동일한 양질의 영상 정보를 볼 수 있도록 발전되어 왔다.

이와 같은 표시장치는 개인용 장치로서 원하는 취향대로 원하는 영화나 영상 프로그램을 볼 수 있다는 장점이 있다. 더구나 자동차에 장착하는 경우, 운행중 도로를 표시하여 목적지까지 도로를 안내하거나 운행도중 탑승자가 영화나 TV 프로그램을 시청함으로써 지루함을 달랠 수 있다. 이와 같이, 하나의 표시장치를 이용하는 경우, 여러 사용자들이 동일 표시장치로부터 서로 상이한 정보를 볼 수 있도록 하는 것이 요구되는 경우도 많이 있다. 예를 들면, 자동차에서 운전하는 네비게이션 데이터를 보고 싶어할 수 있지만, 동승자는 영화를 보고 싶어할 수 있다. 다른 예로서, 2인용 이상의 컴퓨터 게임에서 각각의 플레이어는 자신만의 시각으로 게임을 보고 싶어한다. 이러한 상충되는 요구사항은 두 개의 개별적인 디스플레이를 제공함으로써 충족될 수 있지만, 이는 과도한 공간을 차지하게 되며 비용 역시 증대한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 근래 제안된 것이 다중시각 표시장치이다. 다중시각 표시장치는 하나의 표시장치를 다른 방향에서 볼 때 다른 영상을 구현하도록 고안된 것이다. 도 1은 다중 시각 표시장치의 예를 보여주는 도면이다.

예를 들어, 다중시각 표시장치(10)는 3개의 다른 방향에서 각각의 이미지를 볼 수 있다. 이는 시야각을 제어하는 방법으로 하나의 표시장치(10)에서 가운데(A), 왼쪽(B), 그리고 오른쪽(C) 부분에서 각각 서로 다른 이미지를 표시하는 시야각 제어형 표시장치이다. 이와 같은 다중시각 표시장치(10)는 시차장벽을 이용하여 백 라이트로부터 입사된 광을 중앙, 왼쪽, 그리고 오른쪽 화소의 3개 광 경로로 분리하여 3개의 서로 다른 이미지를 동시에 표시하게 된다.

액정표시장치를 이용하여 다중시각 표시장치를 제조하는 방법이 있다. 도 2a 내지 2c는 액정표시장치를 이용한 다중시각 표시장치를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 2a 내지 2c를 참조하여, 다중시각 표시장치를 제조하는 방법을 설명한다.

액정표시패널을 제조한다. 제1 기판(11) 위에 박막트랜지스터(TFT) 및 화소전극(PXL)을 포함하는 TFT 기판(TFTS)을 제조한다. 제2 기판(21) 위에 블랙 매트릭스(BM), 컬러 필터(CF) 및 공통전극(COM)을 포함하는 컬러필터 기판(CFS)을 제조한다. 그리고, TFT 기판(TFTS)와 컬러필터 기판(CFS)를 액정층(LC)를 사이에두고 합착한다. 컬러필터 기판(CFS)의 기판인 제2 기판(21)을 식각법 등으로 두께를 얇게(slimming)한다. 도면에 도시한 점선 정도까지를 제거한다. (도 2a)

시차장벽을 구비한 배리어(Barrier) 패널을 제조한다. 제3 기판(31) 위에 배리어 물질을 증착하고 패터닝하여 시차장벽(BARR)을 구비한 배리어 패널(BS)를 제조한다. (도 2b)

액정표시패널에서 두께를 얇게 만든 컬러필터 기판(CFS)의 제2 기판(21)에 합착액(AOH)을 도포한 후, 배리어 패널을 부착한다. (도 2c)

이와 같은 방법으로 제조한 다중시각 표시장치는 컬러필터 기판(CFS)을 얇게 만드는 슬리밍(slimming) 공정에서 유리 기판(21)이 파손되거나, 패드부가 유실되거나, 이물질, 기포 및 얼룩이 발생할 수 있다. 이러한 이유로 액정표시패널을 완성한 후에 정상적이었던 제품이 손상되는 문제가 발생한다. 또한, 슬리밍 공정 후 에 액정표시패널과 배리어 패널을 부착할 때 박형화된 제2 기판이 파손될 가능성도 매우 높다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출 된 발명으로써 슬리밍 공정 및 배리어 기판 합착 공정을 요구하지 않는 다중시각 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 화소와 시차장벽 사이의 거리를 유지 시켜주는 후막 물질이 반복되는 열 변화에 노출되지 않도록 하는 다중시각 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다중시각 표시장치는, 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터 위에 형성된 컬러필터, 상기 컬러필터 위에 형성된 화소전극을 구비한 제1 기판; 시차장벽, 그리고 상기 시차장벽 위에 일정 두께를 갖고 전면 형성된 후막을 구비한 제2 기판; 그리고 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.

상기 제2 기판의 상기 후막 위에 증착된 공통전극을 더 포함한다.

상기 제1 기판에서 상기 화소 전극과 수평면상에서 나란히 형성된 공통전극을 더 포함한다.

상기 제1 기판은, 상기 컬러필터 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함한다.

상기 제2 기판은, 상기 후막 위에서 상기 제1 기판의 컬러필터 사이의 경계에 해당하는 부분에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 다중시각 표시장치 제조 방법은, 제1 기판 위에 형성된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터 위에 형성된 컬러필터, 상기 컬러필터 위에 형성된 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 단계와; 제2 기판 위에 시차장벽, 그리고 상기 시차장벽 위에 일정 두께를 갖는 후막을 포함하는 배리어 기판을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 기판과 상기 배리어 기판을 액정층을 개재하여 합착하는 단계를 포함한다.

상기 배리어 기판을 형성하는 단계는, 상기 후막 위에 공통전극을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 단계는, 상기 화소 전극과 수평면상에서 나란하게 공통전극을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 단계는, 상기 칼라필터 사이에 블랙 매트릭스를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 배리어 기판을 형성하는 단계는, 상기 후막 위에서, 상기 제1 기판의 컬러필터 사이의 경계에 해당하는 부분에 블랙 매트릭스를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 다중시각 표시장치는 박막트랜지스터와 컬러필터를 같은 기판 위에 형성하고, 화소와 시차장벽 사이의 거리를 유지 시켜주는 후막 및 공통전극을 대향 기판에 형성하여, 시차 장벽을 별도의 기판에 형성하지 않는다. 따라서, 제조 단가가 절감되고, 공정이 간단하여 제품의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 화소와 시차장벽 사이의 거리를 유지 시켜주는 후막 물질이 반복되는 열 변화에 노출되지 않는다. 따라서, 후막 물질의 색상이 누르스름하게 변질되는 문제가 발생하지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다중시각 표시장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시 예 1에 의한 다중시각 표시장치를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 3a 내지 3c를 참조하여, 실시 예 1에 의한 수직전계 방식의 액정표시패널을 이용하여 다중시각 표시장치를 제조하는 방법을 설명한다.

먼저, 박막트랜지스터 기판을 완성한다. 제1 기판(101) 위에 능동 스위치 소자인 박막트랜지스터(TFT)를 형성한다. 박막트랜지스터(TFT) 위에 보호막(PASSI)을 전면 도포한다. 이 때 보호막(PASSI)은 유기물질로 두껍게 형성하여 표면을 평탄화 시키는 것이 바람직하다. 보호막(PASSI)위에 블랙 매트릭스(BM)를 형성한다. 블랙 매트릭스(BM)는 박막트랜지스터(TFT), 데이터 배선(도시하지 않음) 및 게이트 배선(도시하지 않음) 위에 형성하는 것이 바람직하다. 블랙 매트릭스(BM)들 사이에는 RGB 배열을 갖도록 컬러필터(CF)를 형성한다. 컬러필터(CF) 위에는 화소전극(PXL)을 형성한다. 화소전극(PXL)은 컬러필터(CF) 및 보호막(PASSI)를 관통하는 콘택홀을 통해 박막트랜지스터(TFT)와 연결한다. 혹은 블랙 매트릭스(BM)과 보호막(PASSI)를 관통하는 콘택 홀을 통해 박막트랜지스터(TFT)와 접속할 수도 있다. (도 3a)

다음에, 배리어 기판을 완성한다. 제2 기판(201) 위에 배리어 물질을 증착하고 패터닝하여 시차장벽(BARR)을 형성한다. 시차장벽(BARR)이 형성된 기판 위에 시차장벽이 좌우 영상을 분리하는 기능을 수행할 수 있도록 제1 기판(101)의 화소전극(PXL)에 의해 정의된 화소를 통과한 빛의 경로를 확보하기 위한 후막(GAP)을 형성한다. 즉, 후막(GAP)은 제2 기판(201)에서 화소전극(PXL)에 대응하도록 가상적으로 정의된 화소와 시차장벽(BARR)과의 간격을 유지해주는 역할을 한다. 후막(GAP) 위에 공통전극(COM)을 전면 도포한다. (도 3b)

그리고, 박막트랜지스터 기판과 배리어 기판을 합착한다. 제1 기판(101)와 제2 기판(201) 사이에 액정층(LC)을 개재하여 합착하여, 다중시각 표시장치를 완성한다. 액정층(LC)의 두께 즉, 제1 기판(101)과 제2 기판(201)의 합착 간격을 일정하게 유지하기 위해 스페이서를 형성할 수도 있다. 본 실시 예 1에서 스페이서를 컬럼(column) 스페이서로 형성할 경우에는, 제1 기판(101)의 블랙 매트릭스(BM) 위에 컬럼 스페이서를 더 형성할 수도 있다. 실시 예 1에 의한 다중시각 표시장치는 화소전극 (PXL)과 공통전극(COM)이 수직으로 마주보고 배치함으로써 액정 구동을 위해서는 수직전계를 이용하는 액정표시패널을 이용한 것이다.(도 3c)

이하, 수평전계 방식의 액정표시 패널을 이용한 다중시각 표시장치를 제조하는 방법을 설명한다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예 2에 의한 다중시각 표시장치를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.

먼저, 박막 트랜지스터 기판을 완성한다. 제1 기판(101) 위에 능동 스위칭 소자인 박막트랜지스터(TFT)를 형성한다. 박막트랜지스터(TFT) 위에 보호막(PASSI)을 전면 도포한다. 보호막(PASSI)은 유기물질로 두껍게 형성하여 표면을 평탄화하는 것이 바람직하다. 보호막(PASSI) 위에 블랙매트릭스(BM)를 형성한다. 블랙 매트릭스(BM)는 박막트랜지스터(TFT), 데이터 배선(도시하지 않음) 및 게이트 배선(도시하지 않음) 위에 형성한다. 블랙 매트릭스(BM)들 사이에는 RGB 배열을 갖도록 컬러필터(CF)를 형성한다. 컬러필터(CF) 위에 화소전극(PXL) 및 공통전극(COM)을 형성한다. 화소전극(PXL)은 컬러필터(CF) 및 보호막(PASSI)를 관통하는 콘택홀을 통해 박막트랜지스터(TFT)와 연결한다. 혹은 블랙 매트릭스(BM)과 보호막(PASSI)를 관통하는 콘택 홀을 통해 박막트랜지스터(TFT)와 접속할 수도 있다. 또한, 화소전극(PXL)과 공통전극(COM)은 교대로 형성되어 수평전계를 형성할 수 있다. (도 4a)

다음에, 배리어 기판을 완성한다. 제2 기판(201) 위에 배리어 물질을 증착하고 패터닝하여 시차장벽(BARR)을 형성한다. 시차장벽(BARR)이 형성된 기판 위에 시차장벽이 좌우 영상을 분리하는 기능을 수행할 수 있도록 제1 기판(101)의 컬러필터(CF)에 의해 정의된 화소를 통과한 빛의 경로를 확보하기 위한 후막(GAP)을 형성한다. 즉, 후막(GAP)은 제2 기판(201)에서 컬러필터(CF)에 대응하도록 가상적으로 정의된 화소와 시차장벽(BARR)과의 간격을 유지해주는 역할을 한다. (도 4b)

그리고, 박막 트랜지스터 기판과 배리어 기판을 합착한다. 제1 기판(101)와 제2 기판(201) 사이에 액정층(LC)을 개재하여 합착하여, 다중시각 표시장치를 완성한다. 액정층(LC)의 두께 즉, 제1 기판(101)과 제2 기판(201)의 합착 간격을 일정 하게 유지하기 위해 스페이서를 형성할 수도 있다. 본 실시 예 2에서 스페이서를 컬럼(column) 스페이서로 형성할 경우에는, 제1 기판(101)의 블랙 매트릭스(BM) 위에 컬럼 스페이서를 더 형성할 수도 있다.실시 예 2에 의한 다중시각 표시장치는 화소전극 (PXL)과 공통전극(COM)이 동일 평면 상에서 서로 마주보고 배치함으로써 액정 구동을 위해서는 수평전계를 이용하는 액정표시패널을 이용한 것이다.(도 4c)

본 발명에서는 기판을 박형화하기 위한 슬리밍(slimming) 공법을 사용하지 않는다. 따라서, 슬리밍 공정에서 발생할 수 있는 기판 파손 및 손상이 발생할 확률이 전혀 없다. 또한, 화소와 시차장벽 사이의 일정 두께를 확보하기 위한 후막(GAP)을 형성한 후의 공정이 공통전극(COM)을 형성하는 정도의 공정만을 더 포함한다. 따라서, 후막(GAP)이 반복되는 열 변화에 의한 스트레스를 거의 받지 않는다. 그러므로 후막(GAP)의 색상이 변화하는 문제가 발생하지 않는다.

또한, 전술한 실시 예에서는 블랙 매트릭스와 칼라필터 또는 컬럼 스페이서 모두를 박막트랜지스터 기판에 형성하는 것에 대해서만 설명하였다. 그러나, 필요에 따라서는 블랙 매트릭스를 배리어 기판의 후막(GAP) 위에 형성할 수도 있다. 또는, 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서를 배리어 기판의 후막(GAP) 위에 형성할 수도 있다. 본 발명의 요지는 컬러필터를 형성하는 공정이 적색, 녹색 및 청색의 안료를 각각 증착, 경화, 패터닝하는 공정에서 반복되는 열 스트레스로 인하여 후막 또는 기판이 손상되는 것을 방지하고자 적어도 컬러필터를 열 스트레스를 덜 받는 박막트랜지스터 기판에 형성하는 것이다. 따라서, 상대적으로 열 스트레스를 덜 발생시키는 블랙매트릭스나 컬럼 스페이서는 후막을 형성한 후에 배리어 기판에 형성할 수도 있다.

이상 실시 예에서는 액정표시패널 모듈을 이용한 경우만 예로 들었으나, 유기발광다이오드 표시패널 모듈을 이용하여 다중시각 표시장치를 제조할 수도 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 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 다중 시각 표시장치의 예를 보여주는 도면.

도 2a 내지 2c는 액정표시장치를 이용한 다중시각 표시장치를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들.

도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시 예 1에 의한 다중시각 표시장치를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예 2에 의한 다중시각 표시장치를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 다중시각 표시장치 A: 중앙 방향 화면

B: 왼쪽 방향 화면 C: 오른쪽 방향 화면

11, 101: 제1 기판 21, 201: 제2 기판

31: 제3 기판 TFT: 박막트랜지스터

PXL: 화소전극 COM: 공통전극

PASSI: 보호막 BM: 블랙 매트릭스

CF: 칼라 필터 LC: 액정층

TFTS: TFT 기판 CFS: 컬러필터 기판

BS: 배리어 기판 AOH: 합착제

BARR: 시차장벽 GAP: 후막

Claims (10)

1. 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 배치된 블랙매트릭스 및 컬러필터, 상기 컬러필터 위에 배치된 화소전극을 구비한 제1 기판;

   액정층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 대향 배치되며, 시차장벽 및 상기 시차장벽 위에 배치된 후막을 구비한 제2 기판을 포함하고,

   상기 후막은,

   상기 시차장벽 위에 일정 두께를 갖고 배치되어, 상기 화소 전극과 상기 시차장벽 사이를 기 설정된 간격만큼 일정하게 유지시키는 다중시각 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 기판의 상기 후막 위에 증착된 공통전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중시각 표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 기판에서 상기 화소 전극과 수평면상에서 나란히 형성된 공통전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중시각 표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 기판은, 상기 컬러필터 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중시각 표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 기판은, 상기 후막 위에서 상기 제1 기판의 컬러필터 사이의 경계에 해당하는 부분에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중시각 표시장치.
6. 제1 기판 위에 형성된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터 위에 형성된 블랙매트릭스 및 컬러필터, 상기 컬러필터 위에 형성된 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 단계와;

   제2 기판 위에 시차장벽, 그리고 상기 시차장벽 위에 일정 두께를 갖는 후막을 포함하는 배리어 기판을 형성하는 단계와;

   상기 박막트랜지스터 기판과 상기 배리어 기판을 액정층을 개재하여 합착하는 단계를 포함하고,

   상기 후막은,

   상기 화소 전극과 상기 시차장벽 사이를 기 설정된 간격만큼 일정하게 유지시키는 다중시각 표시장치 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 배리어 기판을 형성하는 단계는, 상기 후막 위에 공통전극을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 다중시각 표시장치 제조 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 단계는, 상기 화소 전극과 수평면상에서 나란하게 공통전극을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 다중시각 표시장치 제조 방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 단계는, 상기 칼라필터 사이에 블랙 매트릭스를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 다중시각 표시장치 제조 방법.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 배리어 기판을 형성하는 단계는, 상기 후막 위에서, 상기 제1 기판의 컬러필터 사이의 경계에 해당하는 부분에 블랙 매트릭스를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 다중시각 표시장치 제조 방법.

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