KR20100024751A

KR20100024751A - 액정표시장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20100024751A
Application number: KR1020080083454A
Authority: KR
Inventors: 김종성; 윤민호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-08
Also published as: US20100053535A1

Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 복수의 화소가 형성된 제1 기판과 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 포함한 표시장치에 있어서 상기 두 기판 중 적어도 어느 하나의 기판에 상기 기판과 일체로 요철부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 요철부가 형성된 기판은 가요성 기판으로 형성된다. 상기 요철부가 일체로 형성된 기판은 섬유강화플라스틱에 전사의 방법을 이용하여 제조한다.

섬유강화플라스틱, FRP, 가요성(flexible), 스페이서, 컬럼 스페이서

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 요철부가 일체로 형성된 가요성 기판을 포함하는 표시장치에 관한 것이다.

근래 정보화 사회의 발전에 따라 다양한 표시장치에 대한 요구가 증대되면서 액정표시장치(liquid crystal display, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP) 등의 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 표시장치 중 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다.

액정표시장치는 투명한 두 기판 사이에 액정층이 형성된 형태로, 상기 액정층을 구동하여 화소별로 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.

기존의 액정표시장치의 경우에는 상기 두 기판 사이의 거리, 즉 셀 갭(cell gap)을 유지하기 위해서 사용되는 볼 스페이서나 컬럼 스페이서를 사용하고 있다.

그런데, 기존의 볼 스페이서의 경우에는 배향막과 액정에 대한 계면 특성이 달라 스페이서가 뭉치는 현상이 발생하며 결국 배향불량을 일으키며, 이후 액정표시장치 조립시 스페이서에 가해지는 압력에 의해 표면 변형이 발생하는 문제가 있다.

이러한 불량을 개선하기 위해서 컬럼 스페이서가 개발되었으나 컬럼스페이서를 형성하기 위해서는 포토리소그래피 공정이나, 전사필름과 같은 필름을 부착하고 노광을 통해 컬럼 스페이서를 형성하는 공정 등 별도의 추가 공정이 필요한 문제점이 있다.

또한, 스페이서 이외에도 투과광의 색을 결정하는 컬러필터를 형성하기 위해서는 컬러필터를 둘러싸는 격벽을 형성해야만 하였는바, 상기 격벽 또한 포토리스그래피 공정을 이용해야만 하는 문제점이 있었다.

그 외에도, 기존의 액정표시장치는 평판표시장치이기는 하나 가요성(flexible)이 부족하여 그 쓰임새에 한계가 있는 바, 다양한 분야에서 사용될 수 있도록 가요성 액정표시장치에 대한 요구 또한 증가하고 있는 추세이다.

따라서, 기존의 스페이서에 의한 결함을 해결하고, 컬러필터를 형성하기 위한 별도의 공정을 생략함으로써 공정을 단순화시킬 뿐만 아니라 가요성 액정표시장치에 대한 요구 또한 동시에 만족시킬 수 있는 효율적인 액정표시장치가 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 별도의 추가 공정 없이 가요성 기판에 요철부를 일체로 형성함으로써 제조 공정을 단순화하고 원가를 절감할 수 있으며 결함을 최소화한 고품질의 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시장치는 복수의 화소가 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판 및 상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 하나에 일체로 형성된 요철부를 포함한다.

상기 요철부가 형성된 기판은 가요성 기판이다. 상기 가요성 기판은 플라스틱 기판이 바람직하며, 굴절율과 온도팽창계수가 작은 섬유강화플라스틱(FRP; fiber reinforced plastic)이 더욱 바람직하다.

상기 요철부는 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 스페이서일 수 있다. 이 경우, 상기 스페이서들은 제1 기판과 제2 기판 어느 기판에도 형성될 수 있으나, 박막트랜지스터가 형성되지 않은 기판에 형성된 것이 바람직하다. 상기 스페이서들이 기판과 일체로 돌출되어 형성되기 때문에 이후 타 구조물과의 단차를 고려하여 상대적으로 공정의 적용회수가 적은 기판에 구비된다. 따라서, 제1 기판이 박막트랜지스터가 형성된 기판이고 제2 기판이 컬러필터가 형성된 기판의 경우 제2 기판에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 스페이서는 2가지의 서로 다른 높이를 갖는 듀얼 스페이서(dual spacer)의 경우를 포함하여 다양한 높이로 형성 가능하며 원기둥 사각기둥 등을 포함한 다양한 모양으로 높이 2~10㎛, 폭 2~20㎛로 형성된다.

상기 스페이서는 임의의 위치에 복수 개 구비될 수 있다. 예를 들어 반투과형식의 액정표시장치의 경우에는 블랙매트릭스로 차단되는 부분이나 반투과 방식의 액정표시장치의 반사부 영역 등에 한정하여 구비될 수도 있다.

상기 요철부는 또한 상기 제2 기판의 일면에 형성되어, 상기 복수의 화소들 각각의 둘레에 형성된 돌출부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 돌출부로 둘러싸인 화소 상에는 컬러필터가 형성될 수 있다.

상기 요철부는 상기 제2 기판의 양면에 형성될 수도 있으며, 일면에는 상기 복수의 화소들 각각의 둘레에 형성된 돌출부가 형성되고, 상기 양면 중 다른 면에는 상기 격벽에 대응하는 오목부가 형성될 수 있다. 상기 오목부에는 화소를 제외한 영역에서 불필요한 광을 차단하는 블랙 매트릭스가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시장치로는 특별히 한정되지 않으며, 액정표시장치를 비롯하여 LED(light emitting diode), OLED(organic LED), PDP(plasma display panel) 등이 있다. 그리고 상기한 구조 이외에도 가요성 기판으로부터 돌출되어 일정한 기능을 하는 구조물을 가진 표시장치 또한 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명은 상기한 표시장치를 제조하는 방법을 포함한다. 본 발명에 따른 액정표시장치를 제조하기 위해서는 먼저 복수의 화소가 형성된 제1 기판과 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 준비한다. 여기서, 상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 하나는 예비 기판을 준비한 후 상기 예비 기판에 전사(transfer)를 이용하여 일체로 요철부들을 형성하여 준비한다. 이 때, 상기 스페이서는 가요성 기판에 형성한다.

상기 요철부는 상기 예비 기판의 일면 또는 양면에 형성할 수 있으며, 일면에는 상기 화소 각각의 둘레를 둘러싸는 돌출부를, 다른 면에는 상기 화소의 둘레가 오목한 오목부를 형성한다.

상기 돌출부로 둘러싸인 화소 영역에는 컬러필터를 잉크젯 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 오목부에는 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다.

상기 요철부를 형성하기 위해서는 일면에 요철이 형성된 프레스플레이트로 상기 예비 기판을 압착하여 상기 패턴을 예비 기판에 전사하고, 상기 예비기판을 열을 이용하여 경화한다. 상기 전사와 경화는 동시에 수행될 수 있다.

상기 제1 기판에는 박막트랜지스터를, 제2 기판에는 컬러필터를 더 형성할 수 있으며, 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착하여 표시장치를 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 표시장치는 두 기판 사이의 간격을 유지하는 스페이서나, 컬러필터를 둘러싸는 격벽 등으로 쓰일 수 요철부가 적절한 위치에, 적절한 크기와 모양으로, 그리고 적절한 개수로 배치될 수 있다. 따라서, 표시장치로서 액정표시장치를 예로 들어 보면, 스페이서나 격벽을 형성하기 위한 별도의 공정 없이 간단하게 기판을 준비하는 과정에서 곧바로 상기 구조물을 형성할 수 있다.

또한, 상기 요철부가 스페이서일 경우, 스페이서의 높이를 조절함으로써 터치스크린패널과 같은 방식에도 적용할 수 있으며, 스페이서의 위치를 조절함으로써 반투과 액정표시장치와 같은 표시방식에도 용이하게 적용할 수 있다.

그리고 스페이서가 기판과 일체로 형성되므로, 기존의 볼 스페이서의 결함, 예를 들면 국부적인 배향불량이나 액정표시장치 조립시의 압력에 의한 표면 변형 등의 결함을 극복할 수 있을 뿐만 아니라 신뢰성 테스트시에 가압 또는 타격에 의한 내구성이 증가한다.

기존의 컬럼스페이서나 컬러필터용 격벽은 포토리소그래피를 이용하여 제조하는 경우가 대부분이었는데, 이 경우, 포토레지스트의 박리 과정이나 이어지는 식각과정에 의해 스페이서의 측면이 설계값과 달리 형성되지 않은 경우가 많으며 특히 상면의 폭보다 기판에 가까운 하면의 폭이 넓게 형성되는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 액정표시장치의 스페이서는 전사의 방법으로 형성하므로 설계한 형태 그대로의 요철부의 형성이 가능하다.

무엇보다도, 본 발명에 따른 표시장치의 스페이서는 섬유강화플라스틱 기판을 제조하는 단계에서 동시에 형성할 수 있으므로, 기존의 요철부 형성 과정에서 필요한 포토리소그래피공정 등의 추가 공정이 필요하지 않다.

상기한 바와 같이 본 발명은 고품질의 표시장치를 제공하며, 제조공정이 단순해지고 제조효율이 높아지며 원가 또한 절감되는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 설명한다.

본 명세서의 실시예들에 대해 참조된 도면은 도시된 형태로 한정하도록 의도된 것이 아니며, 그와는 달리, 청구항에 의해 정의된 본 발명의 원리 및 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물, 및 대안들을 포함하도록 의도된 것이다. 본 발명의 실시 예로는 LED, OLED, PDP 등의 다양한 표시장치가 포함되나, 설명의 편의상 액정표시장치를 실시예로 설명하기로 한다.

도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 어떤 막(층)이 다른 막(층)의 '상에' 형성되어(위치하고) 있다는 것은, 두 막(층)이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 막(층) 사이에 다른 막(층)이 존재하는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(100)의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도로, 요철부가 스페이서로 사용된 경우를 나타내었다.

이다. 또한, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 상기 도 1에 도시된 기판의 II-II' 선에 따른 단면을 나타낸 것이다.

이때, 실제의 액정표시장치에는 복수의 게이트라인(111)과 복수의 데이터라인(112)이 교차하여 복수의 화소가 존재하지만 설명을 간단히 하기 위해 하나의 화소를 예를 들어 나타내고 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(100)는 투명한 절연기판으로 이루어지며 서로 대향하여 배치된 제1 기판(110)과 제2 기판(130)을 포함하여 구성된다. 상기 제2 기판(130)에는 기판과 일체로 형성된 스페이서(140)가 형성되어 있다. 상기 두 기판(110, 130) 사이에는 액정층(150)이 형성되어 있다.

상기 제1 기판(110) 상에는 종횡으로 배열되어 화소 각각을 정의하는 게이트 라인(111)과 데이터라인(112)이 형성되어 있다. 상기 게이트라인(111)과 데이터라인(112)의 교차 영역에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있으며 상기 화소 내에는 상기 박막트랜지스터(T)에 연결되어 제2 기판(130)의 공통전극(133)과 함께 액정을 구동시키는 화소전극(127)이 형성되어 있다.

상기 박막트랜지스터(T)는 게이트라인(111)에 연결된 게이트전극(113), 데이터라인(112)에 연결된 소스전극(121) 및 상기 화소전극(127)에 연결된 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트전극(113)과 소스/드레인전극(121, 123)의 절연을 위한 게이트절연막(115) 및 상기 게이트전극(113)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소스전극(121)과 드레인전극(123) 간에 전도채널을 형성하는 액티브층(117) 및 오믹콘택층(119)을 포함한다.

상기 박막트랜지스터 상에는 보호층(125)이 형성되어 있으며 상기 보호층에는 드레인전극의 일부를 노출시키는 콘택홀(129)이 형성되어 화소전극이 상기 콘택홀(129)을 통해 드레인전극(123)과 연결된다.

제2 기판(130) 상에는 화소별로 빨강, 초록, 파랑 등의 색을 나타내는 컬러필터(131)와, 상기 컬러필터(131) 상에 형성되어 제1 기판(110)의 화소전극(127)과 함께 두 기판 사이에 전계를 형성하는 공통전극(133)이 구비된다. 상기 공통전극(133)은 상기 화소전극(127)과 접촉하지 않도록 후술할 스페이서(140)을 제외한 영역에 형성된다.

본 발명에 따른 실시예에서 공통전극(133)은 다양하게 패터닝될 수 있는 바, 도 2에 도시된 바와 같이 스페이서(140)를 제외한 부분에 형성될 수도 있으며, 공 통전극(133)이 스페이서(140)의 측면에 형성되도록 패터닝할 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 제 2실시예를 나타낸 것이다. 본 실시예에서 공통전극을 제외한 부분은 도 2와 동일하며, 공통전극(133)이 스페이서(140)의 측면에도 형성된 것에 차이가 있다. 본 실시예에서도 화소전극(127)과 공통전극(133)은 서로 접촉하지 않도록 형성되어야 하므로 도시한 바와 같이 스페이서(140)가 제1 기판(110)의 상면에 직접적으로 접촉하는 곳에서는 공통전극(133)이 구비되지 않는다.

다만, 도면에 도시하지는 않았지만 화소전극(127)이 구비되지 않은 제1 기판(110)의 상면에 상기 스페이서(140)가 구비된 경우에는 상기 공통전극(133)과 화소전극(127)이 접촉할 우려가 없으므로 상기 공통전극(133)이 제거되지 않을 수 있다. 이 경우에는 스페이서(140)를 포함한 제2 기판(130)의 전면에 상기 공통전극(133)이 형성된다.

상기 구조를 갖는 액정표시장치(110)는 액정구동시 상기 공통전극(133)에 기준이 되는 공통전압을 공급하고, 상기 박막트랜지스터(T) 게이트라인(111)으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 화소신호를 화소전극(127)에 공급함으로써 구동된다. 이 결과 공통전극(133)과 화소전극(127) 사이에는 전계가 형성되며, 상기 전계에 의해 액정이 회전하게 되어 투광량을 변화시킴으로써 화상을 나타낸다.

상기 스페이서는 제1 기판과 제2 기판 어느 기판에도 형성될 수 있으나, 일반적으로 박막트랜지스터 실장 공정은 컬러필터 공정보다 더 많은 단계의 성막 및 패터닝 공정 등이 필요한데, 이러한 과정은 기판 표면의 단차에 영향을 받으므로 상대적으로 적은 공정이 수행되는 제2 기판(130)에 스페이서(140)가 형성되는 것이 바람직하다. 그러나 박막트랜지스터(T)와 컬러필터(131) 및 이외의 구조물들의 위치가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 실시예와 다른 위치에 형성될 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서 두 기판은 모두 가요성 기판이다. 가요성 기판으로는 플라스틱 기판이 사용된다. 그러나, 일부 플라스틱의 경우 온도팽창계수(coefficient of thermal expansion)와 복굴절률이 높아 기판으로 적절치 않은 경우도 있다. 온도팽창계수가 큰 경우에는 공정 중에 기판의 신축/팽창이 과도하여 오배치나 휨 등의 공정문제를 일으키며, 복굴절율이 크면 액정이 정상구동되더라도 빛샘현상을 야기하여 표시품질이 저하되기 때문이다. 따라서, 유리 섬유(fiber) 또는 유리 섬유를 이용한 방적사(yarn)나 직물(cloth)를 에폭시 수지와 같은 유기물 수지에 함침하여 제조하는 섬유강화플라스틱(FRP; fiber reinforced plastic)을 기판의 재료로 사용하는 것이 바람직하다.

섬유강화플라스틱은 일반 플라스틱보다 온도팽창계수와 복굴절율이 낮은 값을 갖는다. 특히 유리 섬유로 E-글라스를 사용할 경우 온도팽창계수는 20 ppm 이하이며, 이보다 이산화규소(SiO₂)의 함량이 높은 S-글라스를 사용할 경우 그 이하의 온도팽창계수를 갖는다. 상기 E-글라스나 S-글라스를 함유한 FRP 기판은 연신공정을 거치지 않음으로써 지연(retardation)값이 5nm 이하가 되며, 액정표시장치에 적합하다.

제1 기판(110)과 제2 기판(130) 모두가 가요성 기판일 경우에 완성된 액정표시장치의 가요성이 가장 크지만, 다른 실시예에 있어서는 상기 제1 기판(110)과 제2 기판(130) 중 어느 하나의 기판만 가요성 기판일 수도 있다. 두 기판 중 어느 한 기판만 가요성 기판을 사용하는 경우에는 대향하는 기판을 기존의 유리나 석영 등의 구부러지지 않는 소재의 경성(hard) 기판을 사용하며, 스페이서(140)는 제1 기판(110)과 제2 기판(130) 중 가요성 기판에 해당하는 기판에 일체로 구비된다.

본 실시예에서 상기 스페이서(140)는 제2 기판(130) 상에 복수 개로 구비된다. 다른 실시예에서는 스페이서가 제1 기판에 구비되거나, 제1 기판과 제2 기판 모두에 구비되는 것도 가능하다.

상기 스페이서(140)는 두 기판 사이의 간격, 즉 셀 갭(cell gap)을 유지하기 위한 것이므로 액정표시장치(100)의 방식, 액정의 종류 등에 따라 다양한 높이로 조절이 가능하며, 상기 제2 기판(130)의 상면으로부터 약 2~10㎛로 형성될 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서의 형태를 나타낸 사시도로, 각각 원기둥, 사각기둥, 다각형기둥을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, 스페이서(140)는 원기둥, 타원기둥, 사각기둥 등 기판의 상면과 평행한 면에 따른 단면이 원, 타원, 반원뿐만 아니라, 삼각형, 사각형과 같은 다각형 등의 다양한 형태, 다양한 면적을 가지도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 스페이서(140)의 폭(원의 경우 직경, 다각형의 경우 가장 긴 대각선)은 약 2~20㎛으로 형성된 것이 바람직하다.

제1 실시예 내지 제2 실시예에서의 복수의 스페이서(140)는 일정한 셀 갭을 유지하도록 전 화소에 동일한 높이를 가지도록 형성된다. 그러나, 다른 실시예에 있어서 구역에 따라 서로 다른 높이를 가지는 스페이서로 형성이 가능하다. 도 5는 본 발명에 따른 제3 실시예를 나타낸 것으로, 서로 다른 높이의 스페이서를 갖는 액정표시장치(200) 이다. 이하, 제1 실시예와 다른 실시예에서는 제1 실시예와 다른 특징적인 부분만 발췌하여 설명하며, 설명이 생략된 부분은 상기 제1 실시예에 따른다.

제3 실시예에서는 서로 다른 값을 가지는 제1 높이(H)와 제2 높이(h)의 듀얼 스페이서(dual spacer, 240, 240')를 구비한다. 듀얼 스페이서(240, 240')를 구비한 액정표시장치(200)는 화상패널을 접촉(touch)함으로써 정보를 입력하는 터치스크린패널(touch screen panel)에 사용할 수 있으며, 접촉이 이루어지는 액정표시장치 영역에서는 접촉에 의한 기판의 휘어짐을 고려하여 그 만큼의 마진(M)을 남기고 스페이서가 형성된다.

상기 스페이서들은 기판 상의 임의의 위치에 무작위로(random) 위치하나, 다른 실시예에서는 특정 장소에 위치할 수 있다. 도 6는 본 발명에 따른 제4 실시예에 있어서의 스페이서의 위치를 나타내고 있다.

도면을 참조하면, 본 실시예는 반투과 방식의 액정표시장치(300)이다. 액정은 자체적으로 발광하지 않으므로 별도의 빛을 백라이트로 제공하여야 하는데, 반투과 방식의 액정표시장치(300)는 백라이트의 빛과 외부의 자연 광원 또는 인조 광원을 모두 이용할 수 있다. 반투과 방식의 액정표시장치(300)는 각 화소가 반사 부(R)와 투과부(T)로 구분되어 있고, 반사부(R)에만 반사 전극(326)이 형성되어 있다. 화소 전극(327)은 상기 화소의 투과부(T)와 반사부(R)에 걸쳐 구비된다. 본 방식의 액정표시장치(300)에서는 백라이트에서 출사된 빛(b)의 경우에만 투과부(T)를 통과하며, 외부로부터의 빛(a)은 반사부(R)에 반사된다.

본 실시예에서는 스페이서(340)가 반사부(R)에 구비되는 것을 특징으로 한다. 투과부(T)에 스페이서가 형성되면 투과광을 가리게 되어 휘도가 낮아지지만, 반사부(R)에 형성되는 경우 휘도의 감소가 상대적으로 적기 때문이다.

그리고 도시하지는 않았으나 또 다른 실시예에서는 스페이서가 불필요한 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(미도시)가 형성된 영역에 위치할 수 있다.

다음으로, 도 1 내지 2를 참조하여 상기한 실시예의 액정표시장치(100)를 제조하는 방법을 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 방법은 복수의 화소가 형성된 제1 기판(110)과 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판(130)을 준비하는 단계와 상기 제1 기판(110)과 제2 기판(130) 사이에 액정층(150)을 형성하는 단계를 포함하여 된다. 상기 두 기판은 가요성 기판으로서, 바람직하게는 섬유강화플라스틱으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

제2 기판(130)을 준비하는 단계는 예비 기판을 준비하고, 상기 예비 기판에 전사 방법을 이용하여 일체로 복수의 스페이서(140)를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 제2 기판(130)에 일체로 스페이서(140)를 형성하기 위해서는 먼저 유리 섬유, 방적사, 직조물 등을 에폭시와 같은 유기물 수지에 함침하여 프리프레 그(prepreg)로 이루어진 예비 기판을 형성한다. 이때 섬유를 바로 이용하는 것 보다는 방적사의 형태로 직조하여 사용하는 것이 바람직하다. 형성된 예비 기판은 적절한 크기로 절단한다.

다음으로, 일면에 요철 패턴이 형성된 프레스플레이트(press plate)로 상기 예비 기판을 압착하여 상기 패턴을 예비 기판 표면에 전사한다. 프레스플레이트는 프리프레그를 압착하는 데 사용하는 프레스 도구이며, 일면에 프리프레그와 접촉하게 되는 면에 형성하고자 하는 패턴에 대응하는 전사 패턴을 구비한다.

도 7a 내지 도 7b는 스페이서(140)가 형성된 제2 기판(130)을 준비하기 위해 거쳐야 하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 7a 내지 도 7c에서 사용된 기판(430)은 제1 실시예의 제2 기판(130)에 대응되며, 상기 볼록부(Q)는 제2 기판(130)의 스페이서(140)에 해당한다.

도면을 참조하면, 요철, 즉 홈(B)과 돌출면(A)으로 이루어진 패턴이 형성된 프레스플레이트(460)를 제1 예비 기판(430')의 상부에 이격시켜 위치시킨다(도 7a).

다음으로, 상기 프레스플레이트(460)를 상기 제1 예비 기판(430')의 상면에 접촉시키고, 상기 프레스플레이트(460)를 상기 제1 예비 기판(430')의 표면에 일정 압력(P)으로 압착한다(도 7b). 이에 따라 상기 제1 예비 기판(430')과 상기 프레스플레이트(460)의 접촉부에서 액상인 수지부분이 상기 프레스플레이트(460)의 홈(A)부분으로 이동하게 되며, 프레스플레이트(460)에 형성된 홈(A)과 돌출면(B) 패턴 모양이 제1 예비 기판(430')의 표면에 대응하여 전사되게 된다. 이와 동시에 압 력(P)에 의해 제1 예비 기판(430')의 부피가 전체적으로 감소하면서 편평한 형태의 제2 예비 기판(430")이 형성된다.

그 다음, 제1 예비 기판(430')가 가압된 형태의 상기 제2 예비 기판(430")을 열을 가하여 경화(curing)시킨다. 상기 경화 과정은 상기 제1 예비 기판(430')를 가압함과 동시에 하나의 공정에서 함께 수행될 수도 있다. 이때, 만들고자 하는 기판의 강도, 투명도 등 여러 가지 요인을 고려하여 제1 예비 기판에 가하는 압력과 온도를 조절한다. 바람직하게는 전체 부피의 20% 정도가 되도록 가압한 후 경화시키는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 상기 경화된 기판(430)을 프레스플레이트(460)로부터 분리한다(도 7c). 이때, 상기 기판(430)을 상기 프레스플레이트(460)로부터 분리하기 용이하도록 상기 프레스플레이트(460)의 재질을 변경시킬 수 있으며, 또는 상기 프레스플레이트(460)의 표면에 전처리를 할 수 있다. 예를 들어 에폭시 수지가 프리프레그에 사용될 경우 에폭시 수지로부터 쉽게 분리되도록 소수성 물질을 프레스플레이트 표면에 도포할 수 있다.

상기 경화된 기판(430)은 가요성 액정표시장치에 사용할 수 있을만큼 유연해야 하며 파쇄에 대한 적절한 신뢰성을 제공할 정도의 두께를 가져야 하는 바, 약 80㎛ 두께로 형성하는 바람직하다. 상기한 방법으로 약 80㎛의 기판으로 형성하는 경우, 표면 부분은 상대적으로 유기물 수지의 밀도가 높고, 방적사 등의 섬유 부분은 표면 쪽 보다는 내부쪽에서 밀도가 높게 형성된다. 즉, 기판의 연장면에 수직한 방향으로 실질적으로는 수지층-수지와 섬유의 혼합층-수지층의 형태로 경화된 기판 을 얻을 수 있으며, 표면에 가까운 수지층은 약 10㎛, 내부의 수지와 섬유 혼합층은 40~60㎛ 가량의 두께로 형성 가능하다. 볼록부(Q)는 수지의 밀도가 높은 표면 부분 수지층 상에 형성된다.

본 발명의 제1 실시예에서 스페이서를 형성하지 않은 제1 기판(110)은 홈과 돌출부 등의 패턴이 형성되지 않은 프레스플레이트를 이용하여 가압하고 고온으로 경화시켜 기판을 준비한다.

그 다음, 준비된 제1 기판(110)과 제2 기판(130)에는 각각 박막트랜지스터 어레이공정과 컬러필터공정을 수행한다. 어레이 공정은 제1 기판(110) 상에 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인(111)과 데이터라인과, 상기 게이트라인(111)과 데이터라인의 교차 영역에 박막트랜지스터(T) 및 상기 박막트랜지스터(T)와 전기적으로 연결된 화소전극(127)을 형성하는 것을 포함한다. 컬러필터공정은 상기 제2 기판(130)에 컬러필터(131)를 형성하고 상기 컬러필터(131) 상에 공통전극(133)을 형성하는 것을 포함한다. 상기 공통전극(133)을 형성하는 경우, 상기 스페이서(140)이 형성된 부분에는 상기 공통전극(133)이 구비되지 않도록 패터닝한다. 상기 공통전극(133)의 패터닝을 위해서는 별도의 포토리소그래피 공정을 이용할 수 있다. 또는 수직배향(Vertical Alignment) 방식의 액정표시장치에서와 같이 공통전극을 패터닝하는 공정이 포함된 경우에는 공통전극을 패터닝하는 과정에서 상기 스페이서가 형성된 영역의 공통전극을 동시에 패터닝할 수 있다.

상기 제2 기판(130)에 컬러필터(131) 및 공통전극(133)을 형성하는 공정에 있어서, 필요에 따라 스페이서(140)의 높이를 조절하기 위한 연마 공정을 더 수행 할 수 있다.

다음으로, 준비된 제1 기판(110)과 제2 기판(130) 사이에 액정층(150)을 형성함으로써 액정표시장치(100)를 제조하게 된다.

본 발명은 전술한 바와 같이 요철부가 스페이서로 쓰인 실시예에 한정되는 것은 아니며, 상기한 개시 내용을 감안하여 다양하게 변경이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 실시예는 상기한 스페이서 뿐만 아니라 다양한 구조물을 포함하고 있으며, 도 8은 본 발명에 따른 제5 실시예를 나타내고 있다. 상기 제5 실시예는 요철부가 제2 기판(530)의 일면에 형성되어 컬러필터(531)의 격벽으로 사용된 예이다.

도면을 참조하면, 제5 실시예에서는 제2 기판(530)의 상기 제1 기판(510)과 마주보는 일면에 요철부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 각 화소의 둘레에는 돌출부(540)가 형성되며 상기 돌출부(540)는 상기 컬러필터(531)를 둘러싼 격벽이 된다. 상기 돌출부(540)은 실질적으로 광이 투과하지 않은 블랙 매트릭스가 형성될 영역에 대응하는 영역, 즉 상기 화소 둘레에 형성된다.

상기 돌출부(540)로 둘러싸인 화소 내에는 투과광이 색을 나타내도록 하는 컬러필터(531)가 구비된다. 상기 돌출부(540)은 상기 컬러필터(531)를 각 화소별로 분리하여 가두는 역할을 한다. 이에 따라 상기 돌출부(540)로 둘러싸인 부분에는 잉크젯 방법을 이용하여 컬러필터 재료를 적하함으로써 곧바로 상기 컬러필터(531)를 형성할 수 있다.

종래에는 포토리소그래피를 복수 회 이용하여 컬러필터를 형성하는 것이 일반적이었으며, 잉크젯 방법을 이용하여 컬러필터를 형성하더라도 기판 상에 화소를 둘러싸는 패턴을 가진 별도의 격벽을 포토리소그래피를 이용하여 별도로 형성한 다음 잉크젯 방법을 이용하였다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 제1 실시예에서의 스페이서 제조방법과 동일한 방법으로, 기판을 준비하는 단일 공정만으로 상기 돌출부(540)을 제조할 수 있다.

상기 컬러필터(531) 및 상기 돌출부(540) 상에는 상기 컬러필터(531)과 상기 돌출부(540)의 표면을 평탄화하기 위한 평탄화층(535)이 형성될 수 있다.

돌출부을 포함한 요철부는 제2 기판의 일면에만 형성될 수 있는 것은 아니며 양면에 형성될 수 있음은 물론이다. 도 9은 본 발명에 따라 양면에 요철부가 형성된 제2 기판을 포함하는 액정표시장치를 도시한 제6 실시예이다.

도면을 참조하면, 상기 제2 기판(630)의 상기 제1 기판(610)과 마주보는 일면과, 상기 일면의 다른 면에는 각각 요철부가 형성되어 있다. 상기 다른 면의 돌출부(640')는 상기 화소의 둘레에 돌출되는 격벽의 형태로 형성된다. 이때, 상기 일면과 다른 면의 요철부는 실질적으로 각각 대응하는 위치에 형성되는 바, 일면의 돌출부(640)에 대응하는 다른 면에는 오목부가, 일면의 오목부에 대응하는 다른 면에는 돌출부(640')가 형성되어 있다.

상기 다른 면의 오목부, 즉 돌출부(640')로 둘러싸인 화소 내부에는 컬러필터(631)가 형성되어 있다. 이에 비해 상기 일면의 오목부, 즉 화소의 둘레에 형성된 오목부에는 블랙매트릭스(637)가 형성되어 있다.

상기 제2 기판(630)의 일면에 형성된 상기 블랙매트릭스(637) 및 상기 돌출부(640)과, 다른 면에 형성된 상기 컬러필터(631) 및 상기 돌출부(640')와, 상에는 표면을 평탄화하기 위한 평탄화층(635, 635')이 각각 형성될 수 있다.

본 실시예와 같은 제2 기판(630)은 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같은 방법을 이용하되, 서로 다른 패턴을 가진 프레스플레이트로 상기 예비 기판의 양면을 압착하여 단일 공정에서 형성할 수 있다. 또한, 컬러필터와 블랙 매트릭스를 잉크젯 방법으로 형성할 수 있도록 격벽을 용이하게 형성할 수 있으므로 제조공정과 소요시간이 획기적으로 줄어드는 장점이 있다.

상기 제6 실시예에서는 블랙 매트릭스가 상기 제2 기판의 일면에, 컬러필터가 상기 제2 기판의 다른 면에 형성된 것을 나타내었으나, 다른 실시예에서는 이와 반대로 상기 제2 기판의 다른 면에 블랙 매트릭스가, 상기 제2 기판의 일면에 컬러필터가 형성될 수도 있다.

전술한 본 발명에 대한 상세한 설명은 예시 및 설명을 위한 목적으로 제공된 것이다. 이것은 본 발명을 배타적으로 혹은 본 발명을 개시된 형태로 한정하고자 의도된 것은 아니다. 상기 개시 내용을 감안하여 다양한 변경이나 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 설명된 박막트랜지스터나 컬러필터는 다른 기판에 또는 같은 기판에 형성될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 나타난 구조나 설계의 상세한 점에 있어서 어떤 한정도 의도된 것이 아니며 본 발명의 범위는 청구항에 의해 보여질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.

도 2는 도 1의 II-II'선에 따른 액정표시장치의 단면도이다.

도 4은 본 발명에 따른 제3 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서의 형태를 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 제3 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 6는 본 발명에 따른 제4 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 7a 내지 도 7b는 스페이서가 형성된 제2 기판(130)을 준비하기 위해 거쳐야 하는 과정을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 제5 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 9은 본 발명에 따른 제6 실시예를 나타낸 단면도이다. <도면의 부호에 대한 간단한 설명>

110 : 제1 기판 113 : 게이트전극

121 : 소스전극 123 : 게이트전극

127 : 화소전극 130 : 제2 기판

131 : 컬러필터 133 : 공통전극

140 : 스페이서 150 : 액정

Claims

복수의 화소가 형성된 제1 기판;

상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판; 및

상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 하나에 일체로 형성된 요철부를 포함하며,

상기 요철부가 형성된 기판은 가요성 기판인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 가요성 기판은 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제2항에 있어서,

상기 가요성 기판은 섬유강화플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 기판 상에 서로 교차하여 상기 복수의 화소 각각을 정의하는 게이트라인과 데이터라인; 및

상기 게이트라인과 데이터라인의 교차 영역에 형성된 박막 박막트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제4항에 있어서,

상기 요철부는 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 복수의 스페이서들인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제5항에 있어서,

상기 스페이서들은 상기 제2 기판에 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치.
제6항에 있어서,

상기 제2 기판에 형성되며 색을 나타내는 컬러필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제5항에 있어서,

상기 화소는 반사부와 투과부로 구성되며, 상기 스페이서들은 상기 반사부에 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치.
제4항에 있어서,

상기 스페이서들은 두 개 이상의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제9항에 있어서,

상기 스페이서들은 상기 기판으로부터의 제1 높이와 제2 높이를 가지며, 상 기 제1 높이와 제2 높이는 서로 다른 값인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제4항에 있어서,

상기 스페이서들은 원기둥, 타원기둥, 반원기둥 및 다각형기둥 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제4항에 있어서,

상기 스페이서 각각의 높이는 2~10㎛이고, 폭은 2~20㎛인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제4항에 있어서,

상기 요철부는 상기 제2 기판의 일면에 형성되며, 상기 복수의 화소들 각각의 둘레에 형성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제13항에 있어서,

상기 복수의 화소들 내에 형성되며, 상기 돌출부에 둘러싸인 컬러필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제4항에 있어서,

상기 요철부는 상기 제2 기판의 양면에 형성되며,

상기 양면 중 일면에 형성된 요철부는 상기 복수의 화소들 각각의 둘레에 형성된 돌출부를 포함하며,

상기 양면 중 다른 면에 형성된 요철부는 상기 격벽에 대응하는 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제15항에 있어서,

상기 일면의 돌출부에 둘러싸인 컬러필터; 및

상기 다른 면의 오목부에 형성되며 광을 차단하는 블랙매트릭스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1기판;

상기 제1 기판에 대향하는 제2기판;

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 액정층; 및

상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 하나에 일체로 형성되어 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 복수의 스페이서들을 포함하며,

상기 스페이서들이 형성된 기판은 가요성 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
복수의 화소가 형성된 제1 기판을 준비하는 단계; 및

상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 준비하는 단계를 포함하며,

상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 준비하는 단계는,

예비 기판을 준비하는 단계; 및

상기 예비 기판에 전사를 이용하여 일체로 요철부들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 요철부들을 형성하는 기판은 가요성 기판인 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 예비 기판은 섬유를 수지에 함침하여 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 요철부들을 형성하는 단계는

일면에 요철 패턴이 형성된 프레스플레이트로 상기 예비 기판을 압착하여 상기 패턴을 상기 예비 기판에 전사하는 단계; 및

상기 예비 기판을 열을 이용하여 경화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제21항에 있어서,

상기 전사하는 단계와 상기 경화하는 단계는 하나의 공정에서 함께 수행되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 제1 기판 상에 상기 복수의 화소 각각을 정의하는 게이트라인과 데이터라인 및 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차 영역에 박막트랜지스터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제23항에 있어서,

상기 요철부는 상기 예비 기판의 일면 또는 양면에 형성하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제24항에 있어서,

상기 요철부는 일면에 상기 복수의 화소 둘레를 둘러싸는 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제23항에 있어서,

상기 화소의 돌출부로 둘러싸인 영역에 컬러필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제26항에 있어서,

상기 컬러필터를 형성하는 단계는 잉크젯 방법인 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제24항에 있어서,

상기 요철부는 다른 면에 상기 복수의 화소 둘레가 오목한 오목부를 가지는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제28항에 있어서,

상기 오목부에 광을 차단하는 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 요철부들의 높이를 조절하기 위해 상기 요철부들을 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
제1 기판과 제2 기판을 준비하는 단계; 및

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하며,

상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 준비하는 단계는,

예비 기판을 준비하는 단계; 및

상기 예비 기판에 전사를 이용하여 일체로 요철부들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.