KR20020057023A - 편광판기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 및그 제조방법 - Google Patents

편광판기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 및그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 백 라이트에서 나온 광을 편광축 방향으로 편광시키는 하부 편광판; 하부 편광판 위에 형성하는 유리 기판; 유리 기판 위에 각 화소에 하나씩 배치되고 화소에 인가되는 전압을 조절하는 TFT; 각 화소의 TFT와 연결되어 하측광을 통과시키는 화소 전극(ITO); 액정을 배향시키기 위한 배향막; 상측 기판의 배향막 위에 형성하며 광이 통과되는 공통 전극(ITO); 각 화소의 TFT와 화소 전극(ITO) 위에 마스크 작업을 통해 R,G,B 칼라 필터를 형성하는 칼라 필터; 상부 기판과 하부 기판 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 산포되는 스페이스; 상부 기판과 하부 기판의 두 배향막 사이에 배향막 사이에 일정한 방향으로 배향되어 있는 액정; 및 액정에 의하여 편광 방향이 바뀐 광을 차단하는 상부 편광판을 포함한다. 따라서, 하측 유리기판 상에 각 화소의 TFT와 화소 전극 위에 칼라 필터를 동시에 형성함으로써 두 장의 유리 기판이 합착시 발생하는 개구율 저하 콘트라스트 저하를 방지하고, 상부 기판은 유리 기판 없이 편광판을 사용하여 LCD를 제작함으로써 편광판 부착 공정을 제거함으로 제품의 중량을 줄이고 원가를 절감할 수 있다.

Description

편광판기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 및 그 제조방법 {Thin film transistor liquid crystal display using polarizer film and method for fabricating the same}
본 발명은 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT-LCD)에 관한 것으로, 특히 다양한 모드의 LCD에 활용할 수 있는 편광판 기판을 이용한 박막트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)를 나타낸다. 하부 기판에는 각 화소에 TFT(3)와 화소 전극(ITO)(4)이 형성되어 있고, 상부 기판에는 각 화소 전극(ITO)(4)에 대응하여 R, G, B 칼라 필터(7)와 공통 전극용 ITO(6)가 구성되어 있다.
그리고, 상부기판과 하부기판 사이에 액정을 배향하기 위하여 각각 배향막(5)이 형성되어 있고, 두 배향막 기판 사이에 액정(9)이 주입되어 있다. 이러한 상태에서 상하 기판 위에 유리 기판(2)과 편광판(1,10)을 붙여 LCD를 구성한다.
종래의 LCD 구조에 있어서 상기 유리 기판(2)과 상기 편광판(1,10)을 이중으로 사용함으로 제품상에 여러가지 단점이 존재한다.
상하 유리 기판(2)과 편광판(1,10)을 이중으로 사용함에 따른 LCD의 무게가 크게 증가하므로, 경량 박형의 요구 조건을 만족해야 하는 휴대형 기기에 있어서는 많은 제약이 된다.
둘째로, 제작 과정에 있어서도 상하 유리 기판(2)을 합착한 후에 다시 상부와 하부의 편광판(1,10)을 부착하는 공정이 필요하므로 불량을 유발시켜 제조 원가의 상승을 초래하는 원인이 된다.
세째로, 상부 기판의 컬러 필터(7)와 하부 기판의 화소와의 정렬이 정확하게 일치하지 않은 경우에는 LCD의 화질을 떨어뜨리는 원인이 된다. 즉, 칼라 필터 부분과 화소 부분이 일치하지 않으면 빛샘 발생시 콘트라스트(Contrast) 감소의 원인이 되며, 빛샘 개선시에는 개구율(Aperture ratio) 감소의 원인이 되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하측 유리 기판(Glass substrate) 상에 칼라 필터(Color filter)를 형성하여 합착시의 상하판 정렬 불일치에 기인한 빛샘을 크게 개선할 수 있는 편광판기판을 이용한 박막트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 화소와 칼라 필터기판을 합착할 때 발생하는 정렬 불일치를 개선하고, 상부기판은 칼라필터가 없으므로 유리기판 대신 편광판을 사용할 수 있어 편광판 부착 공정 감소 및 LCD의 무게를 크게 줄일 수 있는 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정표시장치.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 FFS 모드 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정표시장치.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1: 하부 편광판2: 유리 기판
3: TFT 4: 화소 전극(ITO)
5: 배향막 6: 공통 전극(ITO)
7: 컬러 필터8: 스페이스
9: 액정 10: 상부 편광판
11: 절연막 12: 공통 전극
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 백 라이트에서 나온 광을 편광축 방향으로 편광시키기 위한 하부 편광판과 상부편광판; 상기 하부 편광판상에 배치되는 절연기판과 상부 편광판아래에 배치된 공통전극; 상기 절연기판상에 각 화소에 하나씩 배치되는 트랜지스터; 상기 절연기판상에 배치되고 상기 트랜지스터와 연결되는 화소전극; 상기 트랜지스트와 화소전극상에 배치된 칼라필터층;상기 절연기판의 노출된 부분을 포함한 칼라필터층과 상기 상부 공통전극아래에 배치된 배향막; 상기 상,하부의 배향막사이에 배치된 스페이서와 이 스페이서사이에 삽입되는 액정층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
또한, 본 발명에 따른 편광판을 이용한 박막트랜지스터 액정표시장치는, 백 라이트에서 나온 광을 편광축 방향으로 편광시키기 위한 하부 편광판과 상부편광판; 상기 하부 편광판상에 배치된 절연기판; 상기 절연기판상에 배치된 다수개의 공통전극; 상기 공통전극과 절연기판상에 형성된 절연막; 상기 절연막상에 형성되고 각 화소에 하나씩 배치되는 트랜지스터; 상기 절연기판상에 배치되고 상기 트랜지스터와 연결되는 슬릿형태의 화소전극; 상기 트랜지스트와 화소전극상에 배치된 칼라필터층; 상기 절연막의 노출된 부분을 포함한 칼라필터층과 상부편광판아래에 각각 배치된 배향막; 상기 상,하부의 배향막사이에 배치된 스페이서; 및 상기 스페이서사이에 삽입되는 액정층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
그리고, 본 발명에 따른 편광판을 이용한 액정표시장치의 제조방법은, 백 라이트에서 나온 광을 편광축 방향으로 편광시키기 위한 하부 편광판과 상부편광판을 배치하는 단계; 상기 하부 편광판상에 배치되는 절연기판과 상부 편광판아래에 공통전극을 배치하는 단계; 상기 절연기판상에 각 화소에 하나씩 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 절연기판상에 상기 트랜지스터와 연결되는 화소전극을 형성하는 단계; 상기 트랜지스트와 화소전극상에 칼라필터층을 형성하는 단계; 상기 절연기판의 노출된 부분을 포함한 칼라필터층과 상기 상부 공통전극아래에 배향막을 배치하는 단계; 상기 상,하부의 배향막사이에 스페이서를 배치하고, 상기 스페이서사이에 액정층을 삽입하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
또한, 본 발명에 따른 편광판 기판을 이용한 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법은 백 라이트에서 나온 광을 편광축 방향으로 편광시키기 위한 하부 편광판과 상부편광판을 배치하는 단계; 상기 하부 편광판상에 절연기판을 배치하는 단계; 상기 절연기판상에 공통전극을 형성하는 단계; 상기 공통전극과 절연기판상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막상에 각 화소에 하나씩 배치되는 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 절연기판상에 상기 트랜지스터와 연결되는 슬릿형태의 화소전극을 형성하는 단계; 상기 트랜지스트와 화소전극상에 칼라필터층을 형성하는 단계; 상기 절연막의 노출된 부분을 포함한 칼라필터층과 상부편광판아래에 배향막을 각각 배치하는 단계; 상기 상,하부의 배향막사이에 스페이서를 배치하는 단계; 및 상기 스페이서사이에 액정층을 삽입하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT-LCD)이다.
본 발명에 따른 편광판을 이용한 액정표시장치 및 그 제조방법은, 도 2에 도시된 바와같이, 하측 유리기판(Glass substrate)(2) 위에 종래와 마찬가지로 TFT(3)와 화소전극(투명전극:ITO)(4)를 형성한다.
상기 TFT(3)와 화소 전극(4) 위에 칼라를 구현하기 위하여 마스크 작업을 통하여 각 화소위에 R, G, B 칼라 필터(7)를 형성한 후, 액정(9)을 배향하기 위한 배향막(5)을 형성한다.
그다음, 상부 기판으로 상부 편광판(10) 아래에 투명전극(공통전극)(6)과 배향막(5)을 형성한다. 여기서, 상기 투명전극은 IXO(In-Zn-Oxide)나 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 재질을 사용할 수 있다. 편광판(습기 보호층 + 편광자)의 편광자 위에 투명 전극을 형성할 경우 편광판의 편광 특성을 습기로부터 보호할 수 있기 때문에 편광판의 특성을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다. 여기서, 두 장의 편광판의 방향은 액정의 동작모드에 따라 서로 수직이거나 수평으로 배치시킨다.
이러한 상태에서 하부기판과 상부기판은 갭(Gap)을 유지하기 위하여 스페이스(spacer)(8)를 산포하여 두 기판을 합착한 후 주입구를 통하여 액정(9)을 주입하고 난 뒤, 주입구를 봉지하고 LCD를 제작한다.
본 발명에 있어서 화소전극(4)위에 칼라 필터(7)를 형성함으로써 두 장의 유리 기판의 합착시 발생하는 개구율(Aperture ratio)의 손실을 최대한 억제할 수 있고 또한, 편광판을 상부 기판으로 사용함으로써 상부 편광판 부착 공정을 제거할 수 있으며, 동시에 상부 유리 기판을 사용하지 않음으로 원가를 절감할 수있다.
특히, LCD 제품의 중량을 줄임으로써 휴대형 LCD에 있어서 제품 경쟁력을 확보할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 FFS(Fringe Field Switching) 모드 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT-LCD)이다. 하측 유리기판위에는 절연막을 사이에 두고 TFT 및 화소용의 스릿(Slit)형 투명 전극과 공통 전극을 형성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 칼라를 구현하기 위하여 상기 TFT 및 상기 화소용의 스릿(Slit)형 투명 전극 위에 마스크 작업을 통하여 각 화소 위에 R, G, B 칼라 필터(7)를 형성한 후, 액정(9) 배향을 위한 배향막(5)을 형성한다.
그리고 나서, 상부 기판인 상기 공통 전극(투명전극)(6) 아래에 배향막(5)을 형성한다. 즉, FFS(Fringe Field Switching)나 IPS(In-Plane-Switching) 모드의 LCD는 상부 기판에 전극을 형성하지 않고 하부기판에만 전극을 형성하여 액정을 동작시키기 때문에 상부 전극이 필요 없다. 두 장의 편광판의 방향은 액정의 동작모드에 따라 서로 수직이거나 수평으로 배치시킨다.
이러한 상태에서, 하부 기판과 상부 기판의 갭(gap)을 유지하기 위하여 스페이스(spacer)(8)를 산포하여, 두 기판을 합착한 후 주입구를 통하여 액정을 주입 및 봉지하여 LCD를 제작한다.
따라서, 하측 유리기판상에 각 화소의 TFT와 화소 전극 위에 칼라 필터를 동시에 형성함으로써 두 장의 유리 기판이 합착시 발생하는 개구율 저하 콘트라스트 저하 등을 방지하고, 상부 기판은 유리 기판 없이 편광판을 사용하여 LCD를 제작함으로써 편광판 부착 공정을 제거함으로써 LCD의 무게를 줄이고 원가를 절감할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 화소 전극 위에 칼라 필터를 형성함으로써 두 장의 유리 기판의 합착시 발생하는 개구율(Aperture ratio) 손실을 최대한 억제할 수 있고, 편광판을 상부 기판으로 사용함으로써 상부 편광판 기판을 제거할 수 있으며. 상부 유리 기판을 사용하지 않음으로 원가 절감을 달성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제품의 중량을 줄임으로써 휴대형 LCD에 있어서 제품 경쟁력을 확보할 수 있으며, 두 기판의 합착 불일치에 기인한 개구율 저하 및 콘트라스트 저하 등을 방지함으로써 화질을 개선할 수 있다.

Claims (6)

  1. 백 라이트에서 나온 광을 편광축 방향으로 편광시키기 위한 하부 편광판과 상부편광판;
    상기 하부 편광판상에 배치되는 절연기판과 상부 편광판아래에 배치된 공통전극;
    상기 절연기판상에 각 화소에 하나씩 배치되는 트랜지스터;
    상기 절연기판상에 배치되고 상기 트랜지스터와 연결되는 화소전극;
    상기 트랜지스트와 화소전극상에 배치된 칼라필터층;
    상기 절연기판의 노출된 부분을 포함한 칼라필터층과 상기 상부 공통전극아래에 배치된 배향막;
    상기 상,하부의 배향막사이에 배치된 스페이서와 이 스페이서사이에 삽입되는 액정층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치.
  2. 백 라이트에서 나온 광을 편광축 방향으로 편광시키기 위한 하부 편광판과 상부편광판;
    상기 하부 편광판상에 배치된 절연기판;
    상기 절연기판상에 배치된 다수개의 공통전극;
    상기 공통전극과 절연기판상에 형성된 절연막;
    상기 절연막상에 형성되고 각 화소에 하나씩 배치되는 트랜지스터;
    상기 절연기판상에 배치되고 상기 트랜지스터와 연결되는 슬릿형태의 화소전극;
    상기 트랜지스트와 화소전극상에 배치된 칼라필터층;
    상기 절연막의 노출된 부분을 포함한 칼라필터층과 상부편광판아래에 각각 배치된 배향막;
    상기 상,하부의 배향막사이에 배치된 스페이서; 및
    상기 스페이서사이에 삽입되는 액정층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치.
  3. 백 라이트에서 나온 광을 편광축 방향으로 편광시키기 위한 하부 편광판과 상부편광판을 배치하는 단계;
    상기 하부 편광판상에 배치되는 절연기판과 상부 편광판아래에 공통전극을 배치하는 단계;
    상기 절연기판상에 각 화소에 하나씩 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 절연기판상에 상기 트랜지스터와 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 트랜지스트와 화소전극상에 칼라필터층을 형성하는 단계;
    상기 절연기판의 노출된 부분을 포함한 칼라필터층과 상기 상부 공통전극아래에 배향막을 배치하는 단계;
    상기 상,하부의 배향막사이에 스페이서를 배치하고, 상기 스페이서사이에 액정층을 삽입하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조방법.
  4. 백 라이트에서 나온 광을 편광축 방향으로 편광시키기 위한 하부 편광판과 상부편광판을 배치하는 단계;
    상기 하부 편광판상에 절연기판을 배치하는 단계;
    상기 절연기판상에 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 공통전극과 절연기판상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막상에 각 화소에 하나씩 배치되는 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 절연기판상에 상기 트랜지스터와 연결되는 슬릿형태의 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 트랜지스트와 화소전극상에 칼라필터층을 형성하는 단계;
    상기 절연막의 노출된 부분을 포함한 칼라필터층과 상부편광판아래에 배향막을 각각 배치하는 단계;
    상기 상,하부의 배향막사이에 스페이서를 배치하는 단계; 및
    상기 스페이서사이에 액정층을 삽입하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제3항 또는 제4에 있어서, 상기 칼라 필터는 하측 절연기판상에 각 화소의 상기 트랜지스터와 슬릿(slit) 형태의 상기 화소전극(ITO)위에 마스크 작업을 통해R, G, B의 칼라 필터를 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제3 또는 제4항에 있어서,
    상기 편광판위의 공통전극으로, 저온 증착이 가능한 IXO(In-Zn-Oxide)를 사용하는 것을 특징으로 하는 편광판 기판을 이용한 박막 트랜지스터 액정표시장치의제조방법.
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