KR20050053159A - 액정 표시 패널, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정 표시 장치 - Google Patents

액정 표시 패널, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20050053159A
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Abstract

공정이 단순화되는 액정 표시 패널, 그 제조방법 및 이를 가지며 크기 및 무게가 감소된 액정 표시 장치가 개시된다. 액정 표시 패널은 제1 기판, 제2 기판, 액정층 및 투명 필름을 포함한다. 상기 제1 기판은 상부 투명 기판을 포함한다. 상기 제2 기판은 하부 기판 및 상기 하부 기판 상에 배치된 스위칭 소자를 포함하고 상기 제1 기판에 대향한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 배치된다. 상기 투명 필름은 상기 상부 투명 기판과 상기 하부 기판 사이에 배치되며 상기 하부 기판의 면을 기준으로 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 갖는다. 따라서, 공정이 단순화되고 액정 표시 장치의 크기 및 무게가 감소된다.

Description

액정 표시 패널, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 패널, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정 표시 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 공정이 단순화되는 액정 표시 패널, 그 제조방법 및 이를 가지며 크기 및 무게가 감소된 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 박막 트랜지스터가 형성된 어레이 기판(Array Substrate) 및 컬러 필터 기판(Color Filter Substrate) 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(Electric Field)를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 광의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다.
이상적인 액정 표시 장치의 액정층은 λ/4 또는 λ/2의 위상차를 가져서 두장의 편광판과 함께 투과되는 광의 양을 조절한다. 그러나, 실제로 액정층 내의 액정은 일정한 두께를 가지며 프리틸트각을 갖기 때문에 소정의 위상차가 발생한다.
따라서, 일반적인 액정 표시 장치는 상기 위상차를 보상하기 위한 위상차 필름을 포함한다.
종래의 액정 표시 장치는 액정 표시 패널, 상부 광학 필름 어셈블리 및 하부 광학 필름 어셈블리를 포함한다.
상기 액정 표시 패널은 컬러 필터 기판, 어레이 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 컬러 필터 기판은 공통 전극 및 컬러 필터를 포함한다. 상기 어레이 기판은 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함하며, 상기 컬러 필터 기판에 대향한다. 상기 액정층은 상기 컬러 필터 기판과 상기 어레이 기판의 사이에 개재된다.
상기 상부 광학 필름 어셈블리는 상부 위상차 필름 및 상부 편광판을 포함한다. 상기 상부 위상차 필름은 상기 컬러 필터 기판의 상부 표면상에 배치되어 투과하는 광의 위상을 지연시킨다. 상기 상부 편광판은 상기 상부 위상차 필름 상에 배치되어 투과하는 광 중에서 흡수축에 수직한 광만을 통과시킨다.
상기 하부 광학 필름 어셈블리는 하부 위상차 필름 및 하부 편광판을 포함한다. 상기 하부 위상차 필름은 상기 어레이 기판의 하부 표면상에 배치되어 투과하는 광의 위상을 지연시킨다. 상기 하부 편광판은 상기 하부 위상차 필름의 하부에 배치되어 투과하는 광 중에서 흡수축에 수직한 광만을 통과시킨다. 상기 상부 위상차 필름 및 상기 하부 위상차 필름의 재질은 플라스틱 중합체이다.
상기 상부 위상차 필름 및 상기 하부 위상차 필름이 상기 액정 표시 패널의 외부에 배치되는 경우, 공정이 복잡하여 제조비용이 상승하는 문제점이 발생한다.
또한, 상기 상부 위상차 필름과 상기 컬러 필터 기판의 사이 또는 상기 하부 위상차 필름과 상기 어레이 기판의 사이에 접착이 불량한 경우, 외부의 충격에 의해 상기 상부 위상차 필름 또는 상기 하부 위상차 필름과 함께 상기 상부 편광판 또는 상기 하부 편광판이 박리되는 문제점이 발생한다.
또한, 상기 플라스틱 중합체로 이루어진 필름은 두께가 수십㎛ 이상이므로 액정 표시 장치의 크기 및 무게가 증가하는 문제점이 발생한다. 더우기, 다양한 종류의 위상차 필름을 포함하는 액정 표시 장치의 경우 그 크기 및 무게가 더욱 증가한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은, 공정이 단순화되는 액정 표시 패널을 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제2 목적은, 상기 액정 표시 패널의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제3 목적은, 상기 액정 표시 패널을 가지며 크기 및 무게가 감소된 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 패널은 제1 기판, 제2 기판, 액정층 및 투명 필름을 포함한다. 상기 제1 기판은 상부 투명 기판을 포함한다. 상기 제2 기판은 하부 기판 및 상기 하부 기판 상에 배치된 스위칭 소자를 포함하고 상기 제1 기판에 대향한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 배치된다. 상기 투명 필름은 상기 상부 투명 기판과 상기 하부 기판 사이에 배치되며 상기 하부 기판의 면을 기준으로 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 갖는다.
상기 제2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 패널의 제조방법에 있어서, 먼저 상부 투명 기판을 포함하는 제1 기판을 형성한다. 이어서, 하부 기판 및 상기 하부 기판 상에 배치된 스위칭 소자를 포함하고 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 형성한다. 계속해서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 액정층을 형성한다. 마지막으로, 상기 상부 투명 기판과 상기 하부 기판 사이에 배치되며 상기 하부 기판의 면을 기준으로 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 가지는 투명 필름을 형성한다.
상기 제3 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널 및 편광판을 포함한다. 상기 액정 표시 패널은 상부 투명 기판을 포함하는 제1 기판과, 하부 기판 및 상기 하부 기판 상에 배치된 스위칭 소자를 포함하고 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 배치된 액정층과, 상기 상부 투명 기판과 상기 하부 기판 사이에 배치되며 상기 하부 기판의 면을 기준으로 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 가지는 투명 필름을 포함한다. 상기 편광판은 상기 액정 표시 패널 상에 배치된다.
상기 위상차 필름은 디스플레이되는 영상의 시야각을 증가시키는 필름, 투과하는 광의 휘도를 균일하게 하는 필름, 투과하는 광의 위상을 지연시키는 필름을 포함한다.
따라서, 하부 기판의 면을 기준으로 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 가지는 위상차 필름을 상부 투명 기판과 하부 기판의 사이에 배치하여 공정이 단순화되고 액정 표시 장치의 크기 및 무게가 감소된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 액정 표시 패널, 상부 편광판(134) 및 하부 편광판(138)을 포함한다. 상기 액정 표시 장치는 제1 기판(170), 제2 기판(180) 및 액정층(108)을 포함한다. 상기 제1 기판(170)은 상부 투명 기판(100), 블랙 매트릭스(Black Matrix, 102), 컬러 필터(Color Filter, 104), 위상차 필름(Retardation Film, 130a), 공통 전극(Common Electrode, 106) 및 스페이서(Spacer, 110)를 포함한다. 상기 제2 기판(180)은 하부 기판(120), 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 119), 소오스 라인(118a'), 게이트 라인(118b'), 게이트 절연막(126), 패시베이션막(116), 유기막(114), 투명 전극(112) 및 반사 전극(113)을 포함한다. 상기 제2 기판(170)은 화소 영역(140) 및 주변 영역(145)을 포함한다.
상기 화소 영역(140)은 액정의 배열을 조절하여 영상을 표시할 수 있는 영역이다. 상기 컬러 필터(104), 상기 공통 전극(106) 등은 상기 화소 영역(140) 내에 배치된다. 상기 주변 영역(145)은 액정의 배열을 조절 할 수 없는 영역으로 광이 차단된다. 상기 블랙 매트릭스(102)는 상기 주변 영역(145) 내에 배치된다.
상기 상부 투명 기판(100) 및 상기 하부 기판(120)은 광을 통과시킬 수 있는 투명한 재질의 유리를 사용한다. 상기 유리는 무알칼리 특성이다. 상기 유리가 알칼리 특성인 경우, 상기 유리에서 알칼리 이온이 액정 셀 중에 용출되면 액정 비저항이 저하되어 표시 특성이 변하게 되고, 상기 씰과 유리와의 부착력을 저하시키고, 스위칭 소자의 동작에 악영향을 준다.
이때, 상기 상부 투명 기판(100) 및 상기 하부 기판(120)이 트리아세틸셀룰로오스 (Triacetylcellulose; TAC), 폴리카보네이트 (Polycarbonate; PC), 폴리에테르설폰 (Polyethersulfone; PES), 폴리에틸렌테라프탈레이트 (Polyethyleneterephthalate; PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (Polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리비닐알콜 (Polyvinylalcohol; PVA), 폴리메틸메타아크릴레이트 (Polymethylmethacrylate; PMMA), 싸이클로올핀 폴리머 (Cyclo Olefin Polymer; COP) 등을 포함할 수도 있다.
상기 상부 투명 기판(100) 및 상기 하부 기판(120)은 광학적으로 등방성이다.
상기 블랙 매트릭스(102)는 상기 주변 영역(145)에 대응하는 상기 상부 투명 기판(100)의 일부에 형성되어 광을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(102)는 액정을 제어할 수 없는 영역을 통과하는 광을 차단하여 화질을 향상시킨다. 상기 블랙 매트릭스(102)는 불투명 물질을 증착하고 식각하여 형성된다. 이때, 포토레지스트를 포함하는 차광 물질을 상기 상부 투명 기판(100) 상에 코팅한 후에 사진 공정(Photo Process)을 이용하여 상기 블랙 매트릭스(102)를 형성할 수도 있다.
상기 컬러 필터(104)는 상기 블랙 매트릭스(102)가 형성된 상기 상부 투명 기판(100) 상에 형성되어 소정의 파장의 광만을 선택적으로 투과시킨다. 이때, 상기 컬러 필터(104)가 상기 하부 기판(120) 상에 배치될 수도 있다.
상기 위상차 필름(130a)은 상기 블랙 매트릭스(102) 및 상기 컬러 필터(104)가 형성된 상기 상부 투명 기판(100) 상에 형성된다. 상기 위상차 필름(130a)은 폴리 비닐 알콜(Poly-Vinyl Alcohol; PVA), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 싸이클로 올레핀 폴리머(Cyclo-Olefin Polymer; COP), 광중합성 액정고분자 화합물 등을 포함한다. 상기 폴리 비닐 알콜, 폴리카보네이트, 싸이클로 올레핀 폴리머를 포함하는 필름은 두께가 60∼80㎛ 정도이고, 상기 필름 상에 배치된 접착층을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 위상차 필름(130a)은 상기 광중합성 액정고분자 화합물을 포함한다. 상기 광중합성 액정고분자 화합물을 이용한 필름의 두께는 10㎛이하이며, 상기 접착층이 생략된다. 상기 광중합성 액정고분자 화합물은 액정, 광개시제, 첨가제 등을 포함하여 광이 조사되면 경화되는 특성을 갖는다. 상기 광중합성 액정고분자 화합물 내의 액정은 네마틱 액정(Nematic Liquid Crystal) 또는 디스코틱 액정(Discotic Liquid Crystal)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 광중합성 액정고분자 화합물로 머크(Merck) 사의 알엠엠(Reactive Mesogen Mixture; RMM)을 사용하였다. 이때, 상기 위상차 필름(130a)이 열에 의해 경화되는 특성을 갖는 액정고분자 화합물을 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 상기 위상차 필름(130a)은 상기 상부 투명 기판(100) 상의 단차(Step)를 제거하는 오버코팅층(Overcoating Layer)의 기능을 한다.
일반적인 위상차 필름은 포지티브 에이-플레이트(Positive A-Plate), 네가티브 에이-플레이트(Negative A-Plate), 포지티브 씨-플레이트(Positive C-Plate), 네가티브 씨-플레이트(Negative C-Plate), 포지티브 바이엑시얼 플레이트(Positive Biaxial Plate) 등이 있다.
필름의 면에 수직한 방향을 z방향이라 하고, 상기 필름의 면과 동일한 평면상에서 서로 수직한 두 방향을 각각 x방향 및 y방향이라고 정의하면, 상기 포지티브 에이-플레이트에서는, y 방향 및 z 방향의 굴절률은 동일하고, x 방향의 굴절률은 상기 y 방향 또는 상기 z 방향의 굴절률보다 크다. 상기 네가티브 에이-플레이트에서는, x 방향 및 z 방향의 굴절률은 동일하고, y 방향의 굴절률은 상기 x 방향 또는 상기 z 방향의 굴절률보다 작다.
상기 포지티브 씨-플레이트에서는, x 방향 및 y 방향의 굴절률은 동일하고, z 방향의 굴절률은 상기 x 방향 또는 상기 y 방향의 굴절률보다 크다. 상기 네가티브 씨-플레이트는 x 방향 및 y 방향의 굴절률은 동일하고 z 방향의 굴절률은 상기 x 방향 또는 상기 y 방향의 굴절률보다 작다.
상기 오-플레이트는 상기 액정의 장축과 필름의 면이 이루는 각이 연속적으로 변화하도록 배열된 액정을 갖는다.
상기 포지티브 바이엑시얼 필름에서는, z 방향의 굴절률이 x 방향의 굴절률보다 크고, 상기 x 방향의 굴절률이 y 방향의 굴절률보다 크다. 상기 네가티브 바이엑시얼 필름에서는, x 방향의 굴절률이 y 방향의 굴절률보다 크고, 상기 y 방향의 굴절률이 z 방향의 굴절률보다 크다.
바람직하게는, 상기 포지티브 바이엑시얼 필름은 상기 포지티브 씨-플레이트를 x 방향으로 연신하거나 상기 광중합성 액정고분자 화합물을 일정한 방향으로 배향된 상기 컬러 필터(104)의 표면상에 또는 별도의 배향막 상에 코팅하여 제조된다. 이때, 상기 광중합성 액정고분자 화합물을 배향되지 않은 상기 컬러 필터(104)의 표면상에 직접 코팅하여 상기 포지티브 바이엑시얼 필름을 제조할 수도 있다.
상기 위상차 필름(130a)은 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 갖는다. 상기 위상차 필름(130a)이 상기 굴절률들을 가져서 상기 포지티브 에이-플레이트, 상기 네가티브 에이-플레이트, 상기 포지티브 씨-플레이트, 상기 네가티브 씨-플레이트 등을 둘 이상 적층한 것과 동일한 효과를 갖는다. 바람직하게는, 상기 위상차 필름(130a)은 상기 포지티브 바이엑시얼 필름이다. 상기 포지티브 바이엑시얼 필름은 상기 네가티브 에이-플레이트 및 상기 포지티브 씨-플레이트가 적층된 필름과 동일한 광학적 특성을 갖는다.
이때, 상기 위상차 필름(130a)이 시야각을 향상시키는 보상 필름의 기능을 할 수도 있다. 또한, 상기 위상차 필름(130a)이 상기 상부 투명 기판(100)과 상기 컬러 필터(104)의 사이 또는 상기 하부 기판(120) 상에 배치될 수도 있다.
상기 공통 전극(106)은 상기 위상차 필름(130a)의 전면에 형성된다. 상기 공통 전극(106)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZO(Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질을 포함한다. 이때, 상기 공통 전극(106)이 상기 하부 기판(120) 상에 상기 투명 전극(112) 및 상기 반사 전극(113)과 나란히 배치될 수도 있다.
상기 스페이서(110)는 상기 블랙 매트릭스(102), 상기 컬러 필터(104), 상기 위상차 필름(130a) 및 상기 공통 전극(106)이 형성된 상기 상부 기판(100) 상에 형성된다. 상기 스페이서(110)에 의해 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180) 사이의 셀 갭이 일정하게 유지된다. 바람직하게는, 상기 스페이서(110)는 상기 블랙 매트릭스(102)에 대응하여 배치된다. 상기 스페이서(110)는 컬럼 스페이서(Column Spacer), 볼 스페이서(Ball Spacer) 또는 상기 컬럼 스페이서와 상기 볼 스페이서가 혼합된 스페이서를 포함한다. 이때, 상기 스페이서(110)는 상기 박막 트랜지스터(119)에 대응하여 배치될 수도 있다.
상기 박막 트랜지스터(119)는 상기 하부 기판(120) 상에 형성되며 소오스 전극(118a), 게이트 전극(118b), 드레인 전극(118c) 및 반도체층 패턴을 포함한다. 구동회로(도시되지 않음)는 데이터 전압을 출력하여 소오스 라인(118a')을 통해서 상기 소오스 전극(118a)에 전달하고, 선택 신호를 출력하여 게이트 라인(118b')을 통해서 상기 게이트 전극(118b)에 전달한다.
상기 반도체층 패턴은 상기 게이트 절연막(126) 상에 상기 게이트 전극(118b)에 대응하여 배치된다. 상기 게이트 전극(118b)에 상기 선택 신호가 인가되면, 상기 소오스 전극(118a)과 상기 드레인 전극(118c) 사이에 상기 반도체층 패턴을 통해 전류가 흐른다.
스토리지 커패시터(도시되지 않음)는 상기 하부 기판(120) 상에 형성되어 상기 공통 전극(106a)과 상기 화소 전극(113) 사이의 전위차를 유지시켜준다. 상기 스토리지 캐패시터(도시되지 않음)는 전단 게이트 방식 또는 독립 배선 방식이다.
상기 게이트 절연막(126)은 상기 게이트 전극(118b) 및 상기 게이트 라인(118b')이 형성된 상기 하부 기판(120)의 전면에 배치되어 상기 게이트 전극(118b)을 상기 소오스 전극(118a) 및 상기 드레인 전극(118c)과 전기적으로 절연한다. 상기 게이트 절연막(126)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다.
상기 패시베이션막(116)은 상기 박막 트랜지스터(119)가 형성된 상기 하부 기판(120) 상의 전면에 형성되고, 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 콘택홀을 포함한다. 상기 패시베이션막(126)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다.
상기 유기막(114)은 상기 패시베이션막(116)의 전면에 배치되고, 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 비어홀 및 상기 화소 영역(140)의 일부를 노출하는 투과창(129)을 포함한다. 상기 패시베이션막(126) 및 상기 유기막(114)은 상기 박막 트랜지스터(119)를 상기 투명 전극(112) 및 상기 반사 전극(113)과 절연한다. 상기 유기막(114)에 의해 상기 액정층(108)의 두께가 조절되어, 상기 투과창(129)에 대응하는 부분 및 상기 반사 전극(113)에 대응하는 부분이 서로 다른 셀 갭을 갖는 상기 액정층(108)을 형성한다. 상기 유기막(114)은 상기 박막 트랜지스터(119), 상기 소오스 라인(118a'), 상기 게이트 라인(118b') 등이 배치되어 서로 다른 높이를 갖는 상기 하부 기판(120)의 표면을 평탄화하는 역할도 한다.
바람직하게는, 상기 유기막(114)의 상부 표면은 다수의 오목부(Recess) 및 볼록부(Protrusion)를 가질 수도 있다. 상기 오목부 및 볼록부는 상기 반사 전극(113)의 반사 효율을 증가시킨다. 이때, 상기 유기막(114)의 상부 표면은 오목부 및 볼록부가 없는 평탄한 면일 수도 있다.
상기 투명 전극(112)은 상기 패시베이션막(116) 상의 상기 투과창(129), 상기 유기막(114)의 일부 및 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 콘택홀의 내면 상에 형성되어 상기 드레인 전극(118c)과 전기적으로 연결된다. 상기 투명 전극(112)은 상기 공통 전극(106)과의 사이에 인가된 전압에 의해 상기 액정층(108) 내의 액정을 제어하여 광의 투과를 조절한다. 상기 투명 전극(112)은 투명한 도전성 물질인 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide, ITO), 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide, IZO), 산화 아연(Zinc Oxide, ZO) 등을 포함한다.
상기 반사 전극(113)은 상기 유기막(114)의 일부 및 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 콘택홀에 대응하는 상기 투명 전극의 일부에 대응하여 배치되어 외부광을 반사시킨다. 바람직하게는, 상기 반사 전극(113)은 상기 유기막(114)의 상부 표면상에 형성된 오목부 및 복록부의 형상을 따라서 배치되어 외부광을 일정한 방향으로 반사시킨다. 상기 반사 전극(113)은 상기 투명 전극(112) 및 상기 콘택홀을 통해서 상기 드레인 전극(118c)과 전기적으로 연결된다.
상기 구동 회로(도시되지 않음)는 상기 박막 트랜지스터(119)를 통해서 상기 투명 전극(112) 및 상기 반사 전극(113)에 데이터 전압을 제공하여 상기 공통 전극(106)과 상기 투명 전극(112) 및 상기 반사 전극(113)의 사이에 전계를 형성한다.
상기 액정층(108)은 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180) 사이에 배치되어 씰(Seal, 도시되지 않음)에 의해 밀봉된다. 상기 액정층(108) 내의 액정은 수직 배향(Vertical Alignment, VA), 트위스트 배향(Twisted Nematic, TN), 엠티엔 배향(Mixed Twisted Nematic, MTN), 호모지니우스(Homogeneous) 배향 모드 등으로 배열된다.
상기 액정을 배향하기 위하여 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180)의 표면에 배향막(도시되지 않음)을 배치하고, 상기 배향막(도시되지 않음)의 표면을 일정한 방향으로 러빙(Rubbing)한다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 먼저 상기 하부 기판(120)에 영상을 표시할 수 있는 화소 영역(140) 및 광이 차단되는 상기 주변 영역(145)을 정의한다.
이어서, 상기 하부 기판(120) 상에 도전성 물질을 증착한다. 계속해서, 상기 도전성 물질의 일부를 제거하여 상기 게이트 전극(118b) 및 상기 게이트 라인(118b')을 형성한다. 이후에, 상기 게이트 전극(118b) 및 상기 게이트 라인(118b')이 형성된 하부 기판(120)의 전면에 상기 게이트 절연막(126)을 증착한다. 상기 게이트 절연막(126)은 투명한 절연물질을 포함한다. 바람직하게는, 상기 게이트 절연막(126)은 실리콘 질화막(SiNx)을 포함한다.
계속해서, 아몰퍼스 실리콘 및 N+ 아몰퍼스 실리콘을 증착하고 식각하여 상기 게이트 전극(118b)에 대응하는 상기 게이트 절연막(126) 상에 상기 반도체층을 형성한다. 이어서, 상기 반도체층이 형성된 상기 게이트 절연막(126) 상에 도전성 물질을 증착한다. 이후에, 상기 도전성 물질의 일부를 식각하여 상기 소오스 전극(118a), 상기 소오스 라인(118a') 및 상기 드레인 전극(118c)을 형성한다. 따라서, 상기 소오스 전극(118a), 상기 게이트 전극(118b), 상기 드레인 전극(118c) 및 상기 반도체층을 포함하는 상기 박막 트랜지스터(119)가 형성된다.
이어서, 상기 박막 트랜지스터(119)가 형성된 상기 하부 기판(120) 상에 투명한 절연물질을 증착하여 패시베이션 막을 형성한다. 바람직하게는, 상기 투명한 절연물질은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다. 이후에, 상기 패시베이션막의 일부를 제거하여 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 콘택홀을 갖는 패시베이션 막(116)을 형성한다. 이때, 상기 유기막(114)을 형성한 이후에 상기 콘택홀을 형성할 수도 있다.
계속해서, 상기 패시베이션 막(116) 상에 유기물질을 도포하여 유기막을 형성한다. 바람직하게는, 상기 유기물질은 포토레지스트(Photoresist) 성분을 포함한다.
이후에, 상기 유기막을 노광 및 현상하여 상기 화소 영역(140)의 일부를 노출하는 상기 투과창(129), 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 비아홀 및 상부 표면에 배치된 상기 오목부와 볼록부를 갖는 유기막(114)을 형성한다. 상기 노광 및 현상 공정은 하나의 마스크를 이용한 한번의 공정 또는 복수의 마스크를 갖는 복수회의 공정을 포함한다. 상기 하나의 마스크를 이용한 한번의 공정을 통해 상기 투과창(129) 및 상기 오목부와 볼록부를 형성하는 경우, 상기 하나의 마스크는 슬릿이나 반투명한 부분을 갖는다. 이때, 상기 슬릿이나 반투명한 부분은 상기 오목부와 볼록부에 대응하고 상기 비아홀 및 상기 투과창(129)은 투명한 부분에 대응한다.
이어서, 상기 유기막(114)이 형성된 상기 하부 기판(120) 상에 투명한 도전성 물질을 증착한다. 상기 투명한 도전성 물질은 ITO, IZO, ZO 등을 포함한다. 계속해서, 상기 투명한 도전성 물질의 일부를 식각하여 상기 투명 전극(112)을 형성한다.
이후에, 상기 유기막(114) 및 상기 투명 전극(112) 상에 반사율이 높은 도전체를 증착한다. 바람직하게는, 상기 반사율이 높은 도전체는 알미늄(Al) 및 네드뮴(Nd)을 포함한다. 계속해서, 상기 반사율이 높은 도전체의 일부를 식각하여 상기 반사 전극(113)을 형성한다.
이때, 상기 반사 전극(113)은 다층 구조를 가질 수 있다. 상기 반사 전극이 다층 구조를 갖는 경우, 바람직하게는 상기 반사 전극(113)은 몰리브덴(Mo)-텅스텐(W) 합금층 및 상기 몰리브덴(Mo)-텅스텐(W) 합금층 상에 형성된 알루미늄(Al)-네드뮴(Nd) 합금층을 포함한다. 상기 반사 전극(113)은 상기 투명 전극(112) 및 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(118c)에 전기적으로 연결된다.
이때, 상기 반사 전극(113)을 먼저 형성한 후에 상기 투명 전극(112)을 형성하여 상기 반사 전극(113)이 상기 투명 전극(112)의 하부에 배치될 수도 있다.
따라서, 상기 하부 기판(120), 상기 스위칭 소자(119), 상기 소오스 라인(118a'), 상기 게이트 라인(118b'), 상기 유기막(114), 상기 투명 전극(112) 및 상기 반사 전극(113)을 포함하는 상기 제2 기판(180)이 형성된다.
도 4b를 참조하면, 이어서 상기 상부 투명 기판(100) 상에 불투명한 물질을 증착한다. 계속해서, 상기 불투명한 물질의 일부를 제거하여 상기 블랙 매트릭스(102)를 형성한다.
이후에, 상기 블랙 매트릭스(102)가 형성된 상기 상부 투명 기판(100) 상에 컬러 필터(104)를 형성한다. 상기 컬러 필터(104)는 특정한 파장의 광만을 선택적으로 투과시킨다. 이때, 상기 컬러 필터(104)가 상기 상부 투명 기판(100)이 아닌 상기 하부 기판(120) 상에 형성될 수도 있다. 상기 컬러 필터(104)가 상기 하부 기판(120) 상에 형성되는 경우 상기 컬러 필터는 상기 유기막(114)을 형성하기 전에 형성하는 것이 바람직하다.
도 4c를 참조하면, 이어서 상기 블랙 매트릭스(102) 및 상기 컬러 필터(104)가 형성된 상기 상부 투명 기판(100) 상에 광중합성 액정고분자 화합물을 도포하여 상기 위상차 필름(130a)을 형성한다. 상기 광중합성 액정고분자 화합물은 스핀 코팅(Spin Coating) 방법, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방법, 그리비아 코팅(Gravure Coating) 방법, 잉크 젯 코팅(Ink Jet Coating) 방법, 콤마 코팅(Comma Coating) 방법, 캐필러리 코팅(Capillary Coating) 방법 등에 의해 도포된다. 바람직하게는, 상기 상부 투명 기판(100)의 상부 표면을 진공 흡착시킨 후에 상기 상부 투명 기판(100)의 하부 표면상에 상기 광중합성 액정고분자 화합물을 도포한다.
상기 그라비아 코팅(Gravure Coating) 방법에 의해 상기 광중합성 액정고분자 화합물을 도포하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 회수 용기 내에 배치된 유동성 물질을 상기 회수 용기의 상부에 배치된 회전하는 롤러의 외주면에 공급한다. 이어서, 상기 롤러의 표면에 인접하게 배치된 닥터 블레이드에 의해 상기 롤러의 외주면에 배치된 유동성 물질의 일부를 제거한다. 마지막으로, 상기 롤러의 상부에 인접하게 배치되며 상기 롤러의 외주면의 접선 방향으로 이동하는 기판의 하부면에, 상기 롤러의 외주면에 잔류하는 유동성 물질을 코팅한다.
상기 캐필러리 코팅(Capillary Coating) 방법에 의해 상기 광중합성 액정고분자 화합물을 도포하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 회수 용기 내에 배치된 유동성 물질을 상기 회수 용기의 상부에 배치된 원료 공급부로 삼투압을 이용하여 이동시킨다. 이어서, 상기 원료 공급부 내에 배치된 상기 유동성 물질을 상기 원료 공급부의 상부에 배치된 기판의 하부면에 삼투압을 이용하여 코팅한다.
상기 상부 투명 기판(100) 상에 상기 블랙 매트릭스(102) 및 상기 컬러 필터(104)에 의해 형성된 단차는 상기 위상차 필름(130a)에 의해 제거된다.
도 4d를 참조하면, 이후에 상기 위상차 필름(130a) 상에 투명한 도전성 물질을 증착하여 공통 전극(106)을 형성한다. 상기 투명한 도전성 물질은 ITO, IZO, ZO 등을 포함한다.
계속해서, 상기 공통 전극(106) 상에 유기물을 도포한다. 바람직하게는, 상기 유기물은 포토 레지스트 성분을 포함한다. 이후에, 상기 유기물을 노광 및 현상하여 상기 블랙 매트릭스(102)에 대응하는 상기 공통 전극(106)의 일부 상에 스페이서(110)를 형성한다. 이때, 상기 공통 전극(106) 상에 스페이서(110)를 형성하지 않고 상기 볼 스페이서를 배치할 수도 있다.
따라서, 상기 상부 기판(100), 상기 블랙 매트릭스(102), 상기 컬러 필터(104), 상기 공통 전극(106) 및 상기 스페이서(110)를 포함하는 상기 제1 기판(170)이 형성된다.
도 4e를 참조하면, 이어서 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180)을 대향하여 결합한다. 계속해서, 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180) 사이에 액정을 주입한 후에 씰(Seal, 도시되지 않음)에 의해 밀봉하여 상기 액정층(108)을 형성한다. 이때, 상기 씰(도시되지 않음)이 형성된 상기 제1 기판(170) 또는 상기 제2 기판(180) 상에 액정을 적하한(Drop) 후에 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180)을 대향하여 결합하여 상기 액정층(108)을 형성할 수도 있다.
따라서, 상기 제1 기판(170), 상기 제2 기판(180) 및 상기 액정층(108)을 포함하는 상기 액정 표시 패널이 형성된다.
도 4f를 참조하면, 이후에 상기 상부 투명 기판(100)의 상부 표면상에 상기 상부 편광판(134)을 형성한다. 이어서, 상기 하부 기판(120)의 하부 표면상에 상기 하부 편광판(138)을 형성한다. 바람직하게는, 상기 상부 투명 기판(100)과 상기 상부 편광판(134)의 사이 및 상기 하부 기판(120)과 상기 하부 편광판(138)의 사이에는 접착층(도시되지 않음)이 배치된다.
따라서, 상기 네가티브 에이-플레이트 및 상기 포지티브 씨-플레이트가 적층된 필름과 동일한 광학적 특성을 갖는 상기 포지티브 바이엑시얼 필름인 상기 위상차 필름(130a)을 상기 컬러 필터(104)와 상기 공통 전극(106)의 사이에 배치하여 공정이 단순화되고 상기 액정 표시 장치의 크기 및 무게가 감소한다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서 위상차 필름을 제외한 나머지 구성 요소들은 실시예 1과 동일하므로 중복된 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 위상차 필름(130b)은 블랙 매트릭스(102) 및 컬러 필터(104)가 형성된 상부 투명 기판(100) 상에 형성된다.
상기 위상차 필름(130b)은 네가티브 바이엑시얼 필름(Negative Biaxial Film)이다.
필름의 면에 수직한 방향을 z방향이라 하고, 상기 필름의 면과 동일한 평면상에서 서로 수직한 두 방향을 각각 x방향 및 y방향이라고 정의하면, 상기 네가티브 바이엑시얼 필름에서는, x 방향의 굴절률이 y 방향의 굴절률보다 크고, 상기 y 방향의 굴절률이 z 방향의 굴절률보다 크다. 상기 네가티브 바이엑시얼 필름은 포지티브 에이-플레이트 및 네가티브 씨-플레이트가 적층된 필름과 동일한 광학적 특성을 갖는다.
바람직하게는, 상기 네가티브 바이엑시얼 필름은 네가티브 씨-플레이트를 x 방향으로 연신하거나 광중합성 액정고분자 화합물을 일정한 방향으로 배향된 컬러 필터(104)의 표면상에 또는 별도의 배향막 상에 코팅하여 제조된다. 이때, 상기 광중합성 액정고분자 화합물을 배향되지 않은 상기 컬러 필터(104)의 표면상에 직접 코팅하여 상기 네가티브 바이엑시얼 필름을 제조할 수도 있다.
따라서, 상기 포지티브 에이-플레이트 및 상기 네가티브 씨-플레이트가 적층된 필름과 동일한 광학적 특성을 갖는 상기 네가티브 바이엑시얼 필름인 상기 위상차 필름(130b)을 상기 컬러 필터(104)와 상기 공통 전극(106)의 사이에 배치하여 공정이 단순화되고 상기 액정 표시 장치의 크기 및 무게가 감소한다.
실시예 3
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 위상차 필름을 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서 위상차 필름을 제외한 나머지 구성 요소들은 실시예 1과 동일하므로 중복된 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
위상차 필름(130c)은 블랙 매트릭스(102) 및 컬러 필터(104)가 형성된 상부 투명 기판(100) 상에 형성된다.
도 6을 참조하면, 상기 위상차 필름(130c)은 오-플레이트(O-Plate)이다.
필름의 면에 수직한 방향을 z방향이라 하고, 상기 필름의 면과 동일한 평면상에서 서로 수직한 두 방향을 각각 x방향 및 y방향이라고 정의하면, 상기 오-플레이트는 상기 액정의 장축과 필름의 면이 이루는 각이 연속적으로 변화하도록 배열된 액정을 갖는다. 바람직하게는, 상기 오-플레이트는 막대형 액정(Nematic Liquid Crystal)을 포함한다. 이때, 상기 오-플레이트가 디스코틱 액정(Discotic Liquid Crystal)을 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 상기 오-플레이트는 광중합성 액정고분자 화합물을 일정한 방향으로 배향된 면상에 코팅하여 제조된다. 이때, 상기 광중합성 액정고분자 화합물을 배향되지 않은 면상에 직접 코팅하여 제조할 수도 있다.
따라서, 상기 오-플레이트인 상기 위상차 필름(130c)을 상기 컬러 필터(104)와 상기 공통 전극(106)의 사이에 배치하여 공정이 단순화되고 상기 액정 표시 장치의 크기 및 무게가 감소한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 하부 기판의 면을 기준으로 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 가지는 위상차 필름을 상부 투명 기판과 하부 기판의 사이에 배치하여 공정이 단순화되고 액정 표시 장치의 크기 및 무게가 감소한다.
또한, 복수의 필름들을 적층한 것과 동일한 효과를 갖는 하나의 필름을 이용하여 공정이 단순화되고 액정 표시 장치의 크기 및 무게가 감소한다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 위상차 필름을 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 상부 투명 기판 102 : 블랙 매트릭스
104 : 컬러 필터 106 : 공통 전극
108 : 액정층 110 : 스페이서
112 : 투명 전극 113 : 반사 전극
114 : 유기막 116 : 패시베이션막
118a : 소오스 전극 118a' : 소오스 라인
118b : 게이트 전극 118b' : 게이트 라인
118c : 드레인 전극 119 : 박막 트랜지스터
120 : 하부 기판 126 : 게이트 절연막
129 : 투과창 130a, 130b, 130c : 위상차 필름
134 : 상부 편광판 138 : 하부 편광판
140 : 화소 영역 145 : 주변 영역
170 : 제1 기판 180 : 제2 기판

Claims (9)

  1. 상부 투명 기판을 포함하는 제1 기판;
    하부 기판 및 상기 하부 기판 상에 배치된 스위칭 소자를 포함하고 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 배치된 액정층; 및
    상기 상부 투명 기판과 상기 하부 기판 사이에 배치되며 상기 하부 기판의 면을 기준으로 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 가지는 투명 필름을 포함하는 액정 표시 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명 필름의 면에 수직한 방향을 z 방향이라 하고, 상기 투명 필름의 면에 평행하며 서로 수직하는 두 방향을 각각 x 방향 및 y 방향이라 할 때, 상기 투명 필름은 상기 z 방향의 굴절률이 상기 x 방향의 굴절률보다 작고 상기 y 방향의 굴절률이 상기 x 방향의 굴절률보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 투명 필름의 면에 수직한 방향을 z 방향이라 하고, 상기 투명 필름의 면에 평행하며 서로 수직하는 두 방향을 각각 x 방향 및 y 방향이라 할 때, 상기 투명 필름은 상기 x 방향의 굴절률이 상기 y 방향의 굴절률보다 작고 상기 y 방향의 굴절률이 상기 z 방향의 굴절률보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투명 필름은 오-플레이트인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 투명 필름은 광중합성 액정고분자 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  6. 제1항에 있어서, 상기 투명 필름은 폴리 비닐 알콜, 폴리카보네이트 또는 싸이클로 올레핀 폴리머를 포함하고, 상기 액정 표시 장치는 상기 투명 필름 상에 배치된 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  7. 상부 투명 기판을 포함하는 제1 기판을 형성하는 단계;
    하부 기판 및 상기 하부 기판 상에 배치된 스위칭 소자를 포함하고 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 형성하는 단계;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 액정층을 형성하는 단계; 및
    상기 상부 투명 기판과 상기 하부 기판 사이에 배치되며 상기 하부 기판의 면을 기준으로 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 가지는 투명 필름을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 패널의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 투명 필름을 형성하는 단계는 광중합성 액정고분자 화합물을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법.
  9. 상부 투명 기판을 포함하는 제1 기판과,
    하부 기판 및 상기 하부 기판 상에 배치된 스위칭 소자를 포함하고 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 배치된 액정층과,
    상기 상부 투명 기판과 상기 하부 기판 사이에 배치되며 상기 하부 기판의 면을 기준으로 서로 직교하는 세 방향에 대해 서로 다른 굴절률을 가지는 투명 필름을 포함하는 액정 표시 패널; 및
    상기 액정 표시 패널 상에 배치된 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
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