KR20080028035A

KR20080028035A - 표시 기판 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20080028035A
Application number: KR1020060093313A
Authority: KR
Inventors: 이신두; 김연태
Original assignee: 삼성전자주식회사; 재단법인서울대학교산학협력재단
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-03-31
Also published as: KR101297234B1

Abstract

표시 품질 및 생산성을 향상시킨 표시 기판 및 이의 제조방법이 개시된다. 표시 기판은 복수의 화소 영역들을 포함하는 베이스 기판 및 베이스 기판 상에 형성되고, 액정층의 액정 분자들을 배향시키는 미세 패턴과, 액정층의 셀 갭을 유지시키는 셀 갭 유지 패턴이 형성된 폴리머층을 포함한다. 이에 따라, 미세 패턴에 의해 시야각을 향상시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있고, 미세 패턴 및 셀 갭 유지 패턴을 동시에 형성함으로써 제조 공정의 단순화 및 제조 비용의 절감을 통해 생산성을 향상시킬 수 있다.

임프린팅, 플라스틱 기판, 미세구조, 배향, 스페이서

Description

표시 기판 및 이의 제조 방법{DISPLAY SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.

도 2는 도 1 의 I-I’라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.

도 5a 내지 도 5c는 미세 패턴 및 셀 갭 유지 패턴을 확대한 도면들이다.

도 6a 내지 도 6d는 전압에 따른 액정 텍스츄어 사진들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

500, 502 : 제1, 제2 표시 패널 P : 화소 영역

100, 102 : 제1, 제2 어레이 기판

200, 202 : 제1, 제2 대향 기판

170a, 250a, 170b, 250b, 630 : 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 폴리머층

172, 251, 175, 252, 632 : 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 미세 패턴

174, 254, 634 : 제1, 제2, 제3 셀 갭 유지 패턴

610 : 제3 베이스 기판 620 : 어레이층

700 : 마스터

본 발명은 표시 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시 품질 및 생산성을 향상시킨 표시 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정표시패널 및 액정표시패널을 구동시키기 위한 구동부를 포함하는 디스플레이 유닛과, 디스플레이 유닛으로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다. 액정표시패널은 스위칭 소자를 포함하는 어레이 기판과, 어레이 기판과 대향하고 컬러필터들을 포함하는 대향 기판과, 어레이 기판 및 대향 기판 사이에 개재되어 형성된 액정층을 포함한다.

액정표시장치는 1970년대부터 손목시계, 전자 계산기 등의 소형 액정표시장치에 채용된 이후에, 현재까지 컴퓨터의 모니터, 텔레비전 등으로 응용 분야를 넓혀가고 있다. 액정표시장치는 가볍고 소비 전력이 낮아 휴대용 정보 표시장치로 이용되고 있으며, 특히 깨어지지 않고 자유롭게 모양의 변형이 가능한 기판, 예를 들면 플라스틱 기판을 이용한 플렉시블 표시장치가 각광받고 있다.

한편, 액정표시패널은 표시 품질을 향상시키기 위한 구성 요소들, 예를 들면, 액정층의 액정 분자들을 배향시키기 위한 배향막과, 액정층의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서와, 시야각을 향상시키기 위한 전극 패턴이나 보상 필름 등의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 각각 표시 기판 상에 배향막을 형성하는 단계, 스페 이서를 형성하는 단계들을 더 거쳐야하므로 추가적인 시간과 비용이 들게되고, 개별 공정을 수행하는 동안 표시 기판의 손상이 발생하는 문제점이 있다. 특히, 기존의 배향막을 형성하는 공정은 고온 처리 공정이 요구되기 때문에 플라스틱 기판을 이용한 표시 기판을 형성하는 경우에는 플라스틱 기판 자체의 손상을 가져오는 문제점이 있다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 표시 품질 및 생산성을 향상시킨 표시 기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 표시 기판은 복수의 화소 영역들을 포함하는 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 형성되고, 액정층의 액정 분자들을 배향시키는 미세 패턴과, 상기 액정층의 셀 갭을 유지시키는 셀 갭 유지 패턴이 형성된 폴리머층을 포함한다. 상기 베이스 기판과 상기 폴리머층 사이에는 게이트 배선, 소스 배선 및 스위칭 소자를 포함하는 어레이층이나, 차광 패턴 및 컬러필터를 포함하는 컬러필터층이 형성될 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 표시 기판의 제조 방법은 복수의 화소 영역들을 포함하는 베이스 기판 상에 폴리머층을 형성하는 단계 및 상기 폴리머층을 패터닝하여 액정층의 액정 분자들을 배향시키는 미세 패턴과, 상기 액정층의 셀 갭을 유지시키는 셀 갭 유지 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

이러한 표시 기판 및 이의 제조 방법에 따르면, 미세 패턴을 형성함으로써 시야각을 향상시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 미세 패턴 및 셀 갭 유지 패턴을 동시에 하나의 폴리머층을 패터닝하여 형성함으로써 제조 공정의 단순화 및 제조 원가의 절감을 통해 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시패널의 평면도이다.

도 2는 도 1 의 I-I’라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 표시 패널(500)은 제1 미세 패턴(172) 및 제1 셀 갭 유지 패턴(174)을 포함하는 제1 폴리머층(170a)이 형성된 제1 어레이 기판(100)과, 제1 어레이 기판(100)과 대향하고 제2 폴리머층(250a)의 표면에 제2 미세 패턴(251)이 형성된 제1 대향 기판(200)과, 제1 어레이 기판(100) 및 제1 대향 기판(200) 사이에 개재되어 형성된 제1 액정층(300)을 포함한다.

제1 어레이 기판(100)은 제1 베이스 기판(110) 상에 제1 방향(D1)으로 복수개가 배열되고 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(D2)으로 연장되어 형성된 게이트 배선(GL)과, 제2 방향(D2)으로 복수개가 배열되고 제1 방향(D1)으로 연장되어 형성된 소스 배선(DL)을 포함한다. 게이트 배선(GL)과 소스 배선(DL)이 교차하여 화소 영역(P)을 구획하고, 화소 영역(P) 상에 형성된 화소 전극(PE)이 스위칭 소자(TFT)와 전기적으로 연결된다.

구체적으로, 제1 베이스 기판(110)은 유연성이 있는 기판, 예를 들어 합성 수지로 이루어진 플라스틱 기판이다. 제1 베이스 기판(110) 상에는 게이트 배선(GL)과, 게이트 배선(GL)과 연결되어 게이트 배선(GL)과 동일한 게이트 금속층으로 이루어진 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극(G)이 형성된다. 게이트 배선(GL) 및 게이트 전극(G)을 포함하는 제1 베이스 기판(110) 상에는 게이트 절연층(120)이 형성되고, 게이트 절연층(120) 상에는 반도체층(132) 및 오믹 콘택층(134)이 순차적으로 적층된다.

반도체층(132) 및 오믹 콘택층(134)이 형성된 제1 베이스 기판(110) 상에 소스 배선(DL)과, 소스 배선(DL)과 연결되고 소스 배선(DL)과 동일한 소스 금속층으로 이루어진 스위칭 소자(TFT)의 소스 전극(S)과, 소스 전극(S)과 이격되고 상기 소스 금속층으로 이루어진 드레인 전극(D)이 형성된다. 소스 배선(DL), 스위칭 소자(TFT)의 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함하는 제1 베이스 기판(110) 상에 패시베이션층(150) 및 유기층(160)이 순차적으로 적층되며, 패시베이션층(150) 및 유기층(160)은 드레인 전극(D)의 일단부를 노출시키는 콘택홀(CNT)을 포함한다.

유기층(160) 상에는 화소 전극(PE)이 형성되고, 콘택홀(CNT)을 통해 드레인 전극(D)의 일단부와 접촉하여 스위칭 소자(TFT)와 화소 전극(PE)이 전기적으로 연결된다. 화소 전극(PE)은 투명하고 도전성 있는 물질, 예를 들어 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO)로 이루어진다.

제1 폴리머층(170a)은 화소 전극(PE)을 포함하는 제1 베이스 기판(110) 상에 형성된다. 제1 폴리머층(170a)은 제1 미세 패턴(172)과 제1 셀 갭 유지 패턴(174) 을 포함한다. 제1 폴리머층(170a)은 박막을 형성할 수 있는 중합체(Polymer)와, 광감응제(sensitizer)를 포함하는 광경화성 물질로 이루어진다.

제1 미세 패턴(172)은 제1 방향(D1)으로 스트라이프 형태로 연장되고, 제2 방향(D2)으로 요철 형상이 반복적으로 배치된다. 상기 액정 분자들을 제1 어레이 기판(100) 및 제1 대향 기판(200) 사이에 끼우는 것만으로는 일정한 방향으로 배향시키는 것이 어려우므로 제1 미세 패턴(172)을 형성함으로써 상기 액정 분자들을 배향시킬 수 있다.

제1 셀 갭 유지 패턴(174)은 화소 영역(P)의 모서리 부분, 즉 게이트 배선(GL)과 소스 배선(DL)의 교차점에 대응하여 형성된다. 제1 셀 갭 유지 패턴(174)은 상기 교차점과 대응하고, 상기 교차점으로부터 게이트 배선(GL) 및 소스 배선(DL)으로 일부가 연장된 십자 형상으로 형성된다. 제1 셀 갭 유지 패턴(174)은 제1 미세 패턴(172)과 동일한 제1 폴리머층(170)으로 이루어지고, 제1 액정층(300)의 두께를 균일하게 유지시킨다. 제1 셀 갭 유지 패턴(174)은 제1 어레이 기판(100) 상에 복수개가 형성되고, 상기 복수개의 제1 셀 갭 유지 패턴(174)의 두께는 모두 동일하게 형성할 수 있다. 이와 달리, 다중 셀 갭을 갖는 표시 패널, 예를 들어 반투과 모드의 표시 패널을 형성하기 위해서 서로 다른 두께로 형성할 수 있다.

제1 대향 기판(200)은 제2 베이스 기판(210) 상에 형성된 차광 패턴(220), 컬러층(230), 오버 코팅층(240), 공통 전극층(CE) 및 제2 미세 패턴(251)이 형성된 제2 폴리머층(250a)을 포함한다.

플라스틱으로 이루어진 제2 베이스 기판(210) 상에 형성된 차광 패턴(220)은 게이트 배선(GL) 및 소스 배선(DL)과 대응하여 화소 영역(P)을 구획하고, 스위칭 소자(TFT)와 대응하여 외부광이 스위칭 소자(TFT)에 유입되어 누설 전류가 발생하는 것을 방지한다. 컬러층(230)은 차광 패턴(220)이 구획하는 제2 베이스 기판(210)의 화소 영역(P) 상에 형성된다. 컬러층(230)은 예를 들어, 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터를 포함하고, 상기 레드, 그린 및 블루 컬러필터들이 반복적으로 배치되어 다양한 컬러들을 표현한다.

오버 코팅층(240)은 차광 패턴(220) 및 컬러층(230)을 포함하는 제2 베이스 기판(210) 상에 형성되고, 제1 대향 기판(200)을 평탄화한다. 또한, 오버 코팅층(240)은 컬러층(230)의 이온 불순물이 공통 전극층(CE)으로 용출되는 것을 방지한다. 오버 코팅층(240)은 경우에 따라 형성하지 않을 수 있다. 공통 전극층(CE)은 오버 코팅층(240) 상에 형성되고, 화소 전극(PE)과 대향하여 공통 전압을 인가한다. 공통 전극층(CE)은 투명하고 도전성 있는 물질, 예를 들어 ITO, IZO로 이루어진다.

제2 폴리머층(250a)은 제2 미세 패턴(251)을 포함하고, 제2 미세 패턴(251)은 제2 방향(D2)으로 스트라이프 형태로 연장되고, 제1 방향(D1)으로 요철 형상이 반복적으로 배치된다. 제2 미세 패턴(251)의 상기 스트라이프 형태로 연장된 방향은 제1 액정층(300)의 상기 액정 분자들을 일정한 방향으로 배향시키기 위해 제1 미세 패턴(172)의 상기 스트라이프 형태로 연장된 방향과 수직하게 형성되는 것이 바람직하다.

제1 액정층(300)은 전압을 인가하게 되면 양의 유전율 값을 가지는 복수의 네마틱 액정 분자들을 포함한다. 이에 따라, 제1 폴리머층(170a)의 제1 미세 패턴(172)과, 제2 폴리머층(250a)의 상기 제2 미세 패턴이 서로 수직하게 형성되어 화소 전극(PE)과 공통 전극층(CE) 사이에 전압이 인가되기 전에는 상기 액정 분자들이 꼬인 TN(Twisted Nematic) 상태를 가지게 되어 광을 투과시킨다. 전압이 인가되면서 광 축에 대하여 수직한 방향으로 상기 액정 분자들이 재배열하게 되어 광이 투과되지 않는다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 제2 표시 패널(502)은 제3 미세 패턴(175)을 포함하는 제3 폴리머층(170b)이 형성된 제2 어레이 기판(102)과, 제4 미세 패턴(252)과 제2 셀 갭 유지 패턴(254)을 포함하는 제4 폴리머층(250b)이 형성된 제2 대향 기판(202)과, 제2 어레이 기판(102) 및 제2 대향 기판 사이에 개재되어 형성된 제2 액정층(302)을 포함한다.

이하, 제2 표시 패널(502)의 구성 요소 중, 제1 표시 패널(500)과 동일한 부분에 대한 도면 번호는 동일하게 표시하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 제1 및 제2 베이스 기판(110, 210)은 유연성이 좋은 기판인 것이 바람직하고, 예를 들어 플라스틱으로 이루어진 플라스틱 기판이다.

제2 어레이 기판(102)은 제1 베이스 기판(110) 상에 형성된 게이트 배선(GL)과, 게이트 배선(GL)과 교차하는 소스 배선(미도시)이 복수의 화소 영역을 구획한다. 각 화소 영역에는 게이트 배선(GL) 상에 형성된 게이트 절연층(120)과, 게이트 절연층(120) 상에 형성된 상기 소스 배선 상에 형성된 패시베이션층(150)과, 패시베이션층(150) 상에 형성된 유기층(160)과, 유기층(160) 상에 형성된 화소 전극(PE)을 포함한다.

제3 폴리머층(170b)은 화소 전극(PE)이 형성된 제1 베이스 기판(110) 상에 형성되고, 제3 미세 패턴(175)을 포함한다. 제3 미세 패턴(175)은 제1 방향(D1)으로 연장된 스트라이프 형태로, 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(미도시)으로 요철 형상이 반복적으로 배치된다. 도 3의 단면도에서는 제1 방향(D1)으로 절단한 단면도를 도시하여 제3 미세 패턴(175)의 단면은 제1 방향(D1)으로 평행하게 나타난다.

제2 대향 기판(202)은 제2 베이스 기판(210) 상에 형성된 차광 패턴(220)과, 상기 화소 영역 상에 형성된 컬러층(230)과, 차광 패턴(220) 및 컬러층(230) 상에 순차적으로 적층된 오버 코팅층(240), 공통 전극층(CE) 및 제4 폴리머층(250b)을 포함한다.

제4 폴리머층(250b)은 공통 전극층(CE)이 형성된 제2 베이스 기판(210) 상에 형성되고, 제4 미세 패턴(252)과, 제2 셀 갭 유지 패턴(254)을 포함한다. 제4 미세 패턴(252)은 상기 제2 방향으로 연장된 스트라이프 형태로 형성되고, 제1 방향(D1)으로 요철 형상이 반복적으로 배치된다. 제2 셀 갭 유지 패턴(254)은 도 1에 도시된 제1 셀 갭 유지 패턴(174)의 형상과 같이 십자 형상으로 형성된다. 도 3의 단면도에서는 제1 방향(D1)으로 절단한 단면도를 도시하여 제4 미세 패턴(252)의 단면은 제1 방향(D1)으로 요철 형상이 반복된다.

제2 액정층(302)은 양의 유전율 값을 가지는 복수의 네마틱 액정 분자들을 포함한다. 제2 액정층(302)은 제2 셀 갭 유지 패턴(254)에 의해 균일한 두께를 유지할 수 있다. 제2 액정층(302)은 제3 폴리머층(170b)의 제3 미세 패턴(175)과, 제4 폴리머층(250b)의 제4 미세 패턴(252)이 서로 수직하게 형성됨으로써 화소 전극(PE)과 공통 전극층(CE) 사이에 전압이 인가되기 전에는 상기 액정 분자들이 꼬인 TN(Twisted Nematic) 상태를 가지게 되어 광을 투과시킨다. 전압이 인가되면서 광 축에 대하여 수직한 방향으로 상기 액정 분자들이 재배열하게 되어 광이 투과되지 않는다.

이상에서 설명한 바에 의하면, 제1 셀 갭 유지 패턴(174)을 제1 미세 패턴(172)과 동시에 제1 베이스 기판(110) 상에 형성하거나, 제2 셀 갭 유지 패턴(254)을 제4 미세 패턴(252)과 동시에 제2 베이스 기판(210) 상에 형성한다. 제1 또는 제4 미세 패턴(172, 252)은 시야각을 확보할 수 있고, 제1 및 제2 셀 갭 유지 패턴(174, 254)은 각각 제1 및 제2 액정층(300, 302)의 두께를 일정하게 유지함으로써 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 미세 패턴 및 셀 갭 유지 패턴의 제조 방법을 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.

도 4a를 참조하면, 제3 베이스 기판(610) 상에 어레이층(620)을 형성하고, 어레이층(620) 상에 제5 폴리머층(630)을 형성한다.

제3 베이스 기판(610)은 유연성이 있는 기판으로서, 예를 들어 플라스틱으로 이루어진다. 제3 베이스 기판(610) 상에 형성된 어레이층(620)은 게이트 배선, 소스 배선, 스위칭 소자 및 화소 전극을 포함한다. 상기 화소 전극 상에 제5 폴리머층(630)을 형성한다.

이와 달리, 도면으로 도시하지 않았으나 플라스틱으로 이루어진 제4 베이스 기판 상에 차광 패턴 및 컬러필터를 포함하는 컬러필터층을 형성하고, 상기 컬러필터층 상에 형성된 제6 폴리머층을 임프린팅하여 패터닝할 수 있다. 상기 컬러필터층은 상기 제4 베이스 기판 상에 차광층을 형성하고, 상기 차광층을 패터닝하여 상기 차광 패턴을 형성한 후, 상기 차광 패턴이 구획하는 화소 영역에 상기 컬러필터를 형성하는 단계를 거친다. 상기 컬러필터층 상에는 공통 전극층이 더 형성된다.

이하, 제3 베이스 기판(610) 상에 형성된 제5 폴리머층(630)은 상기 제4 베이스 기판 상에 형성된 상기 제6 폴리머층과 대동 소이하므로, 상기 제6 폴리머층과 상기 제6 폴리머층을 패터닝하는 공정에 대한 설명은 제3 베이스 기판(610) 상에 형성된 제5 폴리머층(630) 및 제5 폴리머층(630)을 패터닝하는 공정에 대한 설명으로 대신한다.

제5 폴리머층(630)은 박막을 형성할 수 있는 중합체(Polymer)와, 광감응제(sensitizer)를 포함하는 광학적으로 투명한 광경화성 물질, 예를 들어 NOA65(Norland Products Inc.)으로 형성할 수 있다. 일례로, 제5 폴리머층(630)은 상기 NOA65를 어레이층(620)상의 일정 영역에 도포하고, 어레이층(620) 상에 도포된 상기 NOA65를 5000 r.p.m의 속도로 500초 동안 스핀 코팅하여 5㎛ 두께로 형성할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 제5 미세 패턴(632) 및 제3 셀 갭 유지 패턴(634)이 디자인된 마스터(700)를 이용하여 제5 폴리머층(630)에 제5 미세 패턴(632) 및 셀 갭 유지 패턴(634)을 패터닝한다.

마스터(700)는 광 투과 특성이 좋은 재질, 예를 들어 자외선의 투과 특성이 좋은 폴리디메틸실리옥산(Polydimethyl silioxane)으로 제작할 수 있다. 마스터(700)의 패턴 디자인은 제5 폴리머층(630)에 형성될 제5 미세 패턴(632) 및 제3 셀 갭 유지 패턴(634)의 디자인과 반대 형상으로 형성된다. 구체적으로, 마스터(700) 요 형상과, 제5 미세 패턴(632) 및 제3 셀 갭 유지 패턴(634)의 철 형상이 대응된다.

제5 폴리머층(630)이 형성된 제3 베이스 기판(610) 상에 마스터(700)를 대응시키고, 마스터(700)에 균일한 힘을 가하면 제5 폴리머층(630)에 제5 미세 패턴(632)과 제3 셀 갭 유지 패턴(634)이 형성된다. 이어서, 마스터(700)가 제5 폴리머층(630)과 결합된 상태에서 광을 조사하면 제5 폴리머층(630)은 완전히 경화되고, 마스터(700)를 제5 폴리머층(630)이 형성된 제3 베이스 기판(610)으로부터 분리시킨다.

이에 따라, 제3 베이스 기판(610) 상에 제5 미세 패턴(632) 및 제3 셀 갭 유지 패턴(634)이 형성된다. 기존의 미세 패턴 및 셀 갭 유지 패턴을 개별 공정으로 각각 형성하던 제조 방법과 달리, 본 발명에 따르면 제3 셀 갭 유지 패턴(634)은 별도의 제조 공정에 의하지 않고 제5 미세 패턴(632)을 형성하는 공정에서 동시에 임프린팅 하여 형성할 수 있어 제조 공정을 단순화시킬 수 있고, 원가를 절감할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

특히, 열 처리 공정을 거치지 않고, 제5 폴리머층(630)에 광을 조사하여 경화시켜 제5 미세 패턴(632) 및 제3 셀 갭 유지 패턴(634)을 형성함으로써 상기 열에 의한 상기 플라스틱으로 이루어진 제3 베이스 기판(610)의 손상을 최소화할 수 있어 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 미세 패턴 및 셀 갭 유지 패턴의 SEM(Scanning Electronic Microscope)사진들이고, 도 5c는 미세 패턴 및 셀 갭 유지 패턴의 확대도이다. 도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b의 공정을 거쳐 형성된 제5 미세 패턴(632) 및 제3 셀 갭 유지 패턴(634)을 나타낸 SEM사진이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제5 미세 패턴(632)의 높이는 제3 셀 갭 유지 패턴(634)의 높이보다 낮게 형성된 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 도 5c를 참조하면, 제5 미세 패턴(632)의 높이(d)는 1㎛이고, 서로 인접한 제5 미세 패턴(632) 간의 거리는 4㎛이다. 요철 형상으로 형성되는 제5 미세 패턴(632)의 요 형상의 너비 및 철 형상의 너비는 각각 2㎛으로 형성될 수 있다.

제3 셀 갭 유지 패턴(634)의 높이(h)는 5㎛이고, 제3 셀 갭 유지 패턴(634)의 너비(s)는 15㎛로 형성된다. 제3 셀 갭 유지 패턴(634)의 너비(s)는 게이트 배선 및 소스 배선의 폭과, 차광 패턴의 폭을 고려하여 정해지고 상기 게이트 배선, 소스 배선 및 차광 패턴의 폭보다 좁은 것이 개구율을 향상시키는 측면에서 유리하다.

도 6a 내지 도 6c는 전압에 따른 액정 텍스츄어 사진들이다.

도 6a 내지 도 6c는 도 1 및 도 2에 도시된 제1 표시 패널(500)에 전압을 가하고, 상기 전압을 증가시킴에 따라 변화하는 제1 액정층(300)의 액정 분자들의 배향을 나타낸 사진들이다.

도 6a를 참조하면, 제1 액정층(300)에 전압이 인가되지 않은 상태, 즉 액정분자들이 제1 미세 패턴(172) 및 제2 미세 패턴(251)에 평행하게 배향된 비틀린 (Twist)구조를 나타낸다. 이에 따라, 직교 편광현미경으로 관찰하면 액정 시편은 광이 투과되어 나오는 상태를 가지게 된다.

도 6b 내지 도 6d를 참조하면, 상기 액정 분자들의 양의 유전율 값을 가지는 특성 때문에 전압을 가하게 되면, 전기장 방향에 평행하게 재배열된다. 따라서, 도 6d에서와 같이 액정 시편에 15V의 전압을 인가하게 되면 직교 편광자 사이에서 어두운 상태의 텍스츄어를 가지게 된다.

전압에 따라 변화하는 광학적 상태로부터 알 수 있듯이 일반적인 배향막을 사용할 때와 동일하게 균일한 배향 특성을 보이고 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제작된 액정 시편의 Azimuthal Anchoring Energy 값은 이론치 값과 실제 측정치 값이 매우 유사한 1.47*10^(-5) J/m2 와 1.40*10^(-5) J/m2 을 얻을 수 있었다. 상기 에너지 값은 액정을 배향시키기에 충분히 강한 Azimuthal Anchoring Energy 값이다.

한편, 제1 미세 패턴(172) 및 제1 셀 갭 유지 패턴(174)의 두께와, 다소 낮은 물질 유전율 값으로 인해 일반적인 액정 시편보다 다소 높은 전압이 인가되었으 나, 이러한 문제는 간단히 코팅 두께를 조절하거나 폴리머층을 구성하는 광경화성 물질의 유전율 값을 조절함으로써 해결할 수 있다.

이와 같은 표시 기판 및 이의 제조 방법에 따르면, 미세 패턴에 의해 시야각을 향상시키고 셀 갭 유지 패턴에 의해 액정층의 두께를 균일하게 유지시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

상기 미세 패턴 및 셀 갭 유지 패턴은 하나의 폴리머층을 패터닝하여 형성함으로써 제조 공정을 단순화시키고, 제조 비용을 절감함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 광경화 물질로 이루어진 상기 폴리머층을 임프린팅하여 상기 미세 패턴 및 셀 갭 유지 패턴을 형성함으로써 플라스틱 등으로 이루어진 베이스 기판이 열에 의해 손상되는 것을 방지하여 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상 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.

Claims

복수의 화소 영역들을 포함하는 베이스 기판; 및

상기 베이스 기판 상에 형성되고, 액정층의 액정 분자들을 배향시키는 미세 패턴과, 상기 액정층의 셀 갭을 유지시키는 셀 갭 유지 패턴이 형성된 폴리머층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
제1항에 있어서, 상기 화소 영역들은 상기 베이스 기판과 상기 폴리머층 사이에 형성된 어레이층의 게이트 배선들 및 상기 게이트 배선들과 교차하는 소스 배선들에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
제1항에 있어서, 상기 화소 영역들은 상기 베이스 기판과 상기 폴리머층 사이에 형성된 컬러필터층의 차광 패턴들에 의해 구획되고,

상기 컬러필터층은 각 화소 영역에 형성된 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
복수의 화소 영역들을 포함하는 베이스 기판 상에 폴리머층을 형성하는 단계; 및

상기 폴리머층을 패터닝하여 액정층의 액정 분자들을 배향시키는 미세 패턴과, 상기 액정층의 셀 갭을 유지시키는 셀 갭 유지 패턴을 형성하는 단계를 포함하 는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 셀 갭 유지 패턴을 형성하는 단계는

상기 폴리머층을 마스터를 이용하여 임프린팅하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 셀 갭 유지 패턴을 형성하는 단계는

상기 마스터를 이용하여 상기 폴리머층을 가압하는 단계; 및

상기 폴리머층을 상기 마스터가 가압한 상태에서 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 폴리머층은 광경화성 물질로 이루어지고,

상기 마스터는 상기 광을 투과시키는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 베이스 기판은 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 베이스 기판 상에 상기 화소 영역들을 정의하는 어레이층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 어레이층을 형성하는 단계는

상기 베이스 기판 상에 게이트 배선들을 형성하는 단계;

상기 게이트 배선들과 교차하는 소스 배선들을 형성하는 단계; 및

각 게이트 배선 및 소스 배선과 연결된 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 형성하는 단계을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 베이스 기판과 상기 폴리머층 사이에 컬러필터층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 컬러필터층을 형성하는 단계는

상기 화소 영역들을 구획하는 차광 패턴을 형성하는 단계; 및

각 화소 영역에 컬러필터들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.