KR20120055360A - 액정표시장치 및 그 제조 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 어레이 기판과 컬러필터 기판 및 액정층을 포함하는 액정패널과; 상기 어레이 기판 외면에 부착된 제1편광판과; 상기 제1편광판의 외면에 위치하는 백라이트 유닛과; 상기 컬러필터 기판의 외면에 부착된 제2편광판과; 상기 제2편광판의 외면에 형성된 다층 구조의 선택 반사층을 포함하는 액정표시장치용 제조 장비에 있어서, 챔버와; 상기 챔버 내부의 하단 일측에 위치하는 전자빔 증발원과; 상기 챔버 내부의 상단에 위치하며 처리될 기판을 지지 및 회전시키기 위한 기판지지수단과; 상기 전자빔 증발원과 상기 기판지지수단 사이에 위치하며, 직사각형 형태에서 적어도 하나의 모따기 구조를 가지는 제1영역과, 상기 제1영역 내에 다수의 스트라이프 타입의 다수의 개구부를 가지는 제2영역을 포함하는 제1쉴드를 포함하는 액정표시장치용 제조 장비를 제공하여, 증착되는 박막의 두께 편차 발생을 줄이고 두께 균일도를 개선할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 그 제조 장비{Liquid crystal display device and apparatus for fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히, 백라이트 오프 시에도 표시영역에 단색 컬러를 구현할 수 있어 외관이 미려한 액정표시장치 및 이의 제조 장비에 관한 것이다.
액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 디스플레이(display) 소자로 각광받고 있다.
이러한 액정표시장치 중에서도 각 화소(pixel)별로 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 포함한 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 널리 이용되고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이들 두 기판 사이에 액정을 개재하는 셀 공정을 거쳐 완성된다.
도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는, 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20) 및 이들 두 기판(10, 20) 사이에 개재된 액정층(도시하지 않음)을 포함한다.
하부의 어레이 기판(10)은 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선과 데이터 배선을 포함하며, 이들 두 배선의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되고, 각 화소영역에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 화소전극이 형성된다.
또한, 상기 어레이 기판(10)과 일정간격 이격되어 배치되는 상부의 컬러필터 기판(20)은 각 화소영역에 대응하여 개구부를 가지는 블랙매트릭스와 각 개구부에 대응하여 형성된 컬러필터층을 포함하며, 상기 블랙매트릭스와 컬러필터층의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극이 형성된다.
이들 두 기판(10, 20)의 바깥쪽 면에는 서로 직교하는 편광축을 가지는 제1 및 제2편광판(31, 32)이 각각 배치되어 있으며, 상기 어레이 기판(10)의 바깥쪽 면에 위치하는 제1편광판(31)의 바깥쪽, 즉 제1편광판(31)의 하부에는 백라이트 유닛(backlight unit)(40)이 위치한다.
이러한 구성을 갖는 액정표시장치(1)에 있어서, 상기 백라이트 유닛(40)이 온(on) 되었을 때에는, 상기 백라이트 유닛(40)으로부터 나온 빛이 각 화소영역 내에서 액정분자의 구동에 의해 휘도 조절이 되어 컬러필터층을 통과함으로써, 액정표시장치(1)는 컬러풀한 화상을 표시하며, 백라이트 유닛(40)이 오프(off) 되었을 때에는 블랙 화상을 표시하게 된다.
최근, 이러한 액정표시장치(1)는 TV나, 멀티비젼, 노트북, 모니터, 휴대용 전화기, 휴대용 멀티미디어 기기 등 다양한 IT 응용제품 및 가전제품에 이용되고 있다.
한편, 최근의 IT 제품 및 가전제품은 그 자체 고유의 기능과 더불어 디자인 측면이 중요시 되고 있으며, 특히, 이들 IT 제품 및 가전제품이 위치하게 되는 주변 환경과 색감 등의 조화를 이룰 수 있도록 설계되고 있다.
따라서, 이러한 경향에 맞추어 액정표시장치도 백라이트 유닛이 오프(off)된 상태에서 블랙 이외에 다른 다양한 컬러를 표시할 수 있는 제품이 연구 및 개발되고 있다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 편광판의 외면에 선택 반사층을 형성하여, 백라이트 유닛의 오프 모드시 블랙이 아닌 컬러 화상의 표시가 가능한 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 선택 반사층의 두께 균일도를 개선할 수 있는 액정표시장치용 제조 장비를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 제조 장비는, 어레이 기판과 컬러필터 기판 및 액정층을 포함하는 액정패널과; 상기 어레이 기판 외면에 부착된 제1편광판과; 상기 제1편광판의 외면에 위치하는 백라이트 유닛과; 상기 컬러필터 기판의 외면에 부착된 제2편광판과; 상기 제2편광판의 외면에 형성된 다층 구조의 선택 반사층을 포함하는 액정표시장치용 제조 장비에 있어서, 챔버와; 상기 챔버 내부의 하단 일측에 위치하는 전자빔 증발원과; 상기 챔버 내부의 상단에 위치하며 처리될 기판을 지지 및 회전시키기 위한 기판지지수단과; 상기 전자빔 증발원과 상기 기판지지수단 사이에 위치하며, 직사각형 형태에서 적어도 하나의 모따기 구조를 가지는 제1영역과, 상기 제1영역 내에 다수의 스트라이프 타입의 다수의 개구부를 가지는 제2영역을 포함하는 제1쉴드를 포함한다.
상기 제1영역은 상기 기판지지수단에 인접하는 상부 양측에 곡선 형태의 모따기 구조를 가진다.
또한, 상기 제1영역은 하부 양측에 직선 형태의 모따기 구조를 가질 수 있으며, 또는 하부 양측에 곡선 형태의 모따기 구조를 가질 수도 있다.
상기 제2영역의 면적은 상기 제1쉴드 면적의 1/2이다.
여기서, 상기 제2영역의 다수의 개구부는 2 mm 내지 3 mm의 폭과 간격을 가진다.
상기 제1쉴드는 상기 챔버 내부의 양측에 각각 위치할 수 있으며, 또는 상기 챔버 내부의 네 영역에 균일한 간격을 가지고 각각 위치할 수도 있다.
상기 챔버 내부의 상단에, 상기 제1쉴드 사이에 위치하는 제2쉴드를 더 포함한다.
상기 선택 반사층은 굴절률이 다른 제1물질의 제1무기막과 제2물질의 제2무기막이 서로 번갈아 적층된 다층 구조를 가지며, 상기 전자빔 증발원은 상기 제1물질과 상기 제2물질을 포함한다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 컬러필터 기판의 외면에 구비되는 편광판의 외면에 다층 구조의 선택 반사층을 형성함으로써, 백라이트 유닛이 오프되더라도 특정 파장대의 외부광을 선택적으로 반사시켜 블랙이 아닌 특정 색을 표시할 수 있어, 외부 환경과의 조화를 이룰 수 있는 장점이 있다.
또한, 편광판을 하드코팅 처리함으로써 선택 반사층의 들뜸 등을 방지하며, 사용자의 터치 시 지문 등이 잘 묻어나지 않도록 하고, 습기의 유입을 차단하는 효과가 있다.
또한, 선택 반사층을 형성하기 위한 전자빔 증발 장비의 쉴드 구조를 변경하여 전자빔을 안정화시킴으로써, 기판의 면적이 넓어지더라도 형성되는 박막의 위치별 두께 편차를 줄이고, 박막의 두께 균일도를 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 표시영역 일부를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자빔 증발 장비를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자빔 증발 장비용 쉴드를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자빔 증발 장비용 쉴드를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자빔 증발 장비를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 표시영역 일부를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 A영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(101)는 제1 기판(110)과 제2 기판(150) 및 이들 두 기판(110, 150) 사이의 액정층(180)을 포함하는 액정패널과, 액정패널의 외면, 즉, 제1 및 제2기판(1101, 150)의 바깥쪽 면에 각각 위치하는 제1 및 제2편광판(185, 187)과, 상기 제2편광판(187) 외면에 형성된 다층구조의 선택 반사층(190), 그리고 상기 제1편광판(185)의 외면에 위치하는 백라이트 유닛으로 구성된다.
앞서 언급한 바와 같이, 액정패널은 제1기판(110)과 제2기판(150) 및 이들 두 기판(110, 150) 사이에 개재된 액정층(180)으로 구성된다.
상기 제1기판(110)의 내면에는 다수의 게이트 배선(도시하지 않음)과 데이터 배선(도시하지 않음)이 형성되고, 게이트 배선과 데이터 배선은 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의한다.
또한, 상기 다수의 각 화소영역(P) 내에는, 상기 게이트 배선(도시하지 않음) 및 데이터 배선(도시하지 않음)과 연결되며 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 이때, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 순차적으로 적층된 게이트 전극(115)과, 게이트 절연막(117)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a) 및 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 반도체층(120)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 포함한다. 상기 게이트 전극(115)은 상기 게이트 배선(도시하지 않음)과 연결되며, 상기 소스 전극(133)은 상기 데이터 배선(도시하지 않음)과 연결된다.
박막트랜지스터(Tr) 상부에는 보호층(140)이 형성된다. 보호층(140)은 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 제1기판(110)의 전면에 형성되어, 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 가진다. 상기 보호층(140) 상부의 각 화소영역(P)에는, 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 드레인 전극(136)과 접촉하는 화소전극(145)이 형성된다.
게이트 배선과 데이터 배선, 박막트랜지스터(Tr) 및 화소전극(145)이 형성된 제1기판(110)은 어레이 기판이라고 일컬어진다.
이러한 구성을 갖는 어레이 기판에 대응하여 어레이 기판의 상부에 제2기판(150)이 위치하고, 제2기판(150)의 내면에는 상기 게이트 배선(도시하지 않음)과 데이터 배선(도시하지 않음) 및 박막트랜지스터(Tr)을 가리도록 각 화소영역(P)의 가장자리를 둘러싸며, 각 화소영역(P)에 대응하여 개구부를 가지는 격자 형상의 블랙매트릭스(153)가 형성된다. 이러한 블랙매트릭스(153)의 개구부 내에는 컬러필터층(155)이 형성되어 있으며, 컬러필터층(155)은 각 화소영역(P)에 대응하여 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(155a, 155b, 155c)을 포함한다. 도시한 바와 같이, 컬러필터층(155)은 블랙 매트릭스(153)을 덮으며, 컬러필터 패턴(155a, 155b, 155c)의 경계가 블랙매트릭스(153) 상부에 위치할 수 있다.
또한, 상기 컬러필터층(155)을 덮으며, 제2기판(150) 전면에 투명한 공통전극(158)이 형성된다.
블랙매트릭스(153)와 컬러필터층(155) 그리고 공통전극(158)이 형성된 제2기판(150)은 컬러필터 기판이라고 일컬어진다.
도 2에서는, 화소전극(145)이 제1기판(110) 상에 형성되고, 공통전극(158)이 제2기판(150) 상에 형성된 구조, 일례로, 비틀림 네마틱(twisted nematic: TN) 모드 액정표시장치에 대하여 설명하였으나, 화소전극과 공통전극이 제1기판(110) 상에 형성되는 구조, 일례로, 수평전계(in-plane switching: IPS) 모드 액정표시장치가 사용될 수도 있으며, 다른 모드의 액정표시장치가 사용될 수도 있다.
이러한 IPS 모드 액정표시장치에서, 화소전극과 공통전극은 제1기판(110)의 각 화소영역에 다수의 바(bar) 모양을 가지고 형성되며, 서로 엇갈리게 배치된다. 이때, 인접한 화소영역의 공통전극을 연결하기 위해 공통배선을 더 포함할 수 있다.
또한, IPS 모드 액정표시장치에서, 제2기판의 컬러필터층 상에는 공통전극이 생략되고 컬러필터층을 덮는 오버코트층이 더 형성될 수 있다.
전술한 구성을 갖는 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에는 액정층(180)이 위치한다. 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 액정층(180)의 누설을 방지하며 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 상태를 유지하도록, 상기 두 기판 사이의 가장자리를 따라 씰패턴이 형성된다.
다음, 전술한 구성을 갖는 액정패널의 바깥쪽 면에는 제1편광판(185)과 제2편광판(187)이 위치한다. 즉, 상기 제1기판(110)의 외면에는 제1방향의 편광축을 갖는 제1편광판(185)이 부착되어 있으며, 제2기판(150)의 외면에는 제2방향의 편광축을 갖는 제2편광파(187)이 부착되어 있다. 제1편광판(185)의 편광축은 제2편광판(187)의 편광축에 대해 수직을 이룬다.
또한, 상기 제1편광판(185)의 바깥쪽, 즉, 도면 상에서 제1편광판(185)의 하부에는 상기 액정패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(189)이 위치한다.
도면에 나타내지 않았지만, 제1편광판(185)과 제2편광판(187) 각각은, 일정한 방향으로 진동하는 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광자인 PVA(Poly vinyl alcohol)층과, 상기 PVA층 양측에 상기 PVA층 보호를 위해 구비된 제1 및 제2 TAC(Tri-Acetate Cellulose)층을 포함한다.
여기서, 제1 및 제2편광판(185, 187) 각각은 베이스를 이루는 보호필름과 점착층을 더 포함할 수 있다. 상기 보호필름은 폴리에스테르, 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 및 에폭시 아크릴레이트와 같은 UV경화형 아크릴계 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제2편광판(187)은 하드 코팅된 구성을 가질 수 있다. 즉, 표면 경도 및 내마모성을 향상시키기 위해, 상기 제2편광판(187)의 상기 보호필름 상에 콜로이드 실리카 입자를 포함하는 코팅 액을 도포하여 코팅막을 형성할 수 있다.
또한, 이러한 코팅막은, 제2편광판(187)의 상부에 형성되는 다층구조의 선택 반사층(190)이 제2편광판(187)으로부터 들뜨는 것을 방지하는 역할을 한다. 제2편광판(187)의 외면, 즉, 제2편광판(187)의 보호필름 상에 선택 반사층(190)을 직접 형성할 경우, 제2편광판(187)의 보호필름과 선택 반사층(190) 사이의 접합력이 좋지 못하여, 시간이 지남에 따라 제2편광판(187)의 끝단으로부터 선택 반사층(190)이 들뜨는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 선택 반사층(190)의 들뜸을 방지하기 위해, 선택 반사층(190) 상부에 별도의 보호용 기판을 형성할 수 있으나, 이로 인해 액정표시장치(101)의 두께 및 무게가 증가하며, 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.
따라서, 제2편광판(187) 표면을 하드 코팅 처리하여 선택 반사층(190)의 들뜸을 방지함으로써, 액정표시장치(101)의 경량 박형을 구현하고 제조 비용의 상승을 방지할 수 있다.
다음, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 제2편광판(187)의 바깥쪽 면에는 다층구조의 선택 반사층(190)이 형성되어 있다. 선택 반사층(190)은 무기절연물질인 산화티타늄(TiO2)과 산화실리콘(SiO2)으로 각각 이루어진 제1무기막(190a)과 제2무기막(190b)이 번갈아 적층된 구조를 가진다. 여기서, 선택 반사층(190)은 제1무기막(190a)과 제2무기막(190b)이 적어도 1회씩 적층되어 최소 2중층 이상의 적층 구조를 가지며, 바람직하게는 제1 및 제2무기막(190a, 190b)이 2회 이상 적층되어 4중층 이상의 적층 구성을 갖는 것이 특징이다. 일례로, 도 2에서는 선택 반사층(190)이 제1무기막(190a)과 제2무기막(190b), 제1무기막(190a), 제2무기막(190b) 및 제1무기막(190a)의 순으로 적층된 5중층 구조를 가진다.
상기 선택 반사층(190)은 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제1무기막(190a)이 상기 제2편광판(187)과 접촉하고, 제1무기막(190a)과 제2무기막(190b)이 번갈아 형성되며, 상기 선택 반사층(190)의 최상층은 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제1무기막(190a)인 것이 바람직하다.
이와 같이, 제2편광판(187) 상에 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제1무기막(190a)을 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 제2무기막(190b)보다 먼저 형성하는 것은, 산화티타늄(TiO2)과 상기 제2편광판(187) 사이의 접합력이 산화실리콘(SiO2)과 상기 제2편광판(187) 사이의 접합력보다 우수하므로, 선택 반사층(190)의 들뜸을 더욱 방지하기 위함이다.
또한, 상기 선택 반사층(190)의 최상층을 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제1무기막(190a)으로 형성하는 것은, 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 막이 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 막보다 내지문성 특성이 우수하므로, 사용자가 표시영역을 터치할 경우 얼룩 등이 발생되는 것을 최소화하기 위함이다.
한편, 상기 제2편광판(187) 상부에 형성되는 선택 반사층(190)은 그 두께와 제1 및 제2무기막(190a, 190b)의 적층 수를 적절히 조절함으로써, 외부로부터 입사된 광을 선택적으로 흡수 및 반사시키며, 이러한 특성에 의해 특정 파장대의 빛만을 반사하여, 백라이트 유닛(189)이 오프 상태일 때 단색광을 표시하게 된다.
상기 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제1무기막(190a)의 굴절률은 2.46이고, 상기 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 제2무기막(190b)의 굴절률은 1.49이다. 따라서, 외부광이 상기 선택 반사층(190)에 입사되는 경우, 제1 및 제2무기막(190a, 190b)의 경계에서 굴절률 차이에 의해 선택적인 흡수 및 반사가 진행됨으로써 최종적으로 특정 파장대를 갖는 빛만을 반사시킬 수 있는 것이다.
이때, 상기 제1 및 제2무기막(190a, 190b)은 수 nm 내지 수 백 nm 정도의 두께를 가지며, 모두 동일한 수준의 두께를 가질 수도 있으며, 또는 전술한 범위에서 서로 다른 두께를 가질 수도 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(101)는 백라이트 유닛(189)을 온(on) 상태로 하여 구동하는 경우에는 풀 컬러의 화상을 구현하며, 상기 백라이트 유닛(189)을 오프(off) 상태로 한 경우, 상기 액정표시장치(101)의 표시영역으로 입사되는 외부광에 대해 특정 파장대의 빛만을 선택적으로 반사시켜 단색, 예를 들면 적, 녹, 청 또는 은색 중의 어느 하나를 표시함으로써, 액정표시장치와 주변에 배치된 기구 등의 색깔과 잘 어울리도록 할 수 있다.
이러한 선택 반사층(190)은 제2편광판(187)을 액정패널에 부착하기 전 형성할 수 있다. 즉, 선택 반사층(190)을 제2편광판(187) 상에 형성한 후, 선택 반사층(190)이 형성된 제2편광판(187)을 액정패널에 부착할 수 있다. 또는, 제2편광판(187)을 액정패널에 부착한 후, 액정패널에 부착된 제2편광판(187) 상에 선택 반사층(190)을 형성할 수도 있다. 그런데, 전자의 경우, 선택 반사층(190)을 제2편광판(187)에 형성하는 과정 중, 제2편광판(187)이 휘는 현상이 발생할 수 있어, 선택 반사층(190)을 포함하는 제2편광판(187)을 액정패널에 부착하는데 어려움이 있을 수 있다. 이에 반해, 후자의 경우, 제2편광판(187)이 액정패널에 부착된 상태에서 선택 반사층(190)을 형성하므로, 제2편광판(187)의 휨이 억제될 수 있다.
한편, 선택 반사층(190)은 전자빔 증발법(e-beam evaporation method)을 통해 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자빔 증발 장비(e-beam evaporator)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5a와 도 5b는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자빔 증발 장비용 쉴드(shield)를 도시한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 전자빔 증발 장비는 밀폐된 반응 공간을 제공하는 진공 챔버(210)를 포함하며, 챔버(210) 내부의 하단 일측에는 전자빔 증발원(220)이 위치한다. 여기서, 전자빔 증발원(220)은 도가니와 같은 용기에 담겨 있으며, 본 발명과 같이 서로 다른 제1 및 제2무기막(도 2의 190a, 190b)을 형성하기 위해, 증발원(220)은 각각의 포트(도시하지 않음)에 담긴 제1 및 제2물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2물질을 선택적으로 증착하기 위해, 셔터(도시하지 않음)가 포트 상부에 위치하여 제1 또는 제2물질이 담긴 포트를 선택적으로 개폐할 수 있다. 따라서, 제1물질만을 증착하고자 할 경우, 셔터는 제2물질이 담긴 포트를 가리고, 제2물질만을 증착하고자 할 경우, 셔터는 제1물질이 담기 포트를 가린다.
한편, 도시하지 않았지만, 전자빔 증발원(220)에 인접하여 전자빔을 방출하는 전자빔 소스가 위치하며, 전자빔 증발원(220)은 전자빔 소스로부터 방출되는 전자빔에 의해 용융 및 증발된다.
챔버(210)의 하벽 또는 측벽에는 챔버(210) 내부의 기체를 배출하기 위한 배기구(도시하지 않음)가 형성되어 있으며, 가스의 주입 등을 위한 가스 주입구(도시하지 않음)가 형성되어 있을 수도 있다.
챔버(210) 내부의 상단에는 기판 지지대(230)가 위치한다. 기판 지지대(230)는 하면에 놓이는 기판(240)을 지지하면서, 중심을 가로지르는 회전축(232)을 기준으로 회전하여, 기판(240)이 처리되는 동안 기판(240)을 회전시킨다.
본 발명에서는 기판 지지대(230) 하면에, 기판(240)과 이에 부착된 편광판(242)이 배치되는데, 기판(240)과 편광판(242)은 편광판(242)이 증발원(220)을 향하도록 놓인다. 여기서, 기판(240)은 도 2의 액정 패널일 수 있으며, 편광판(242)은 도 2의 제2편광판(187)에 해당한다.
전자빔 증발원(220)과 기판 지지대(230) 사이의 거리는 기판(240)의 면적과 챔버(210)의 크기 및 증착률에 따라 달라질 수 있다.
증발원(220)과 기판 지지대(230) 사이, 보다 상세하게는, 증발원(220)과 편광판(242) 사이에는 쉴드(shield)(250)가 위치한다. 쉴드(250)는 챔버(210) 내부의 일측에 위치하며, 챔버(210) 하벽에 고정된 쉴드 지지부(252)에 의해 챔버(210)의 하벽에 대해 비스듬하게 배치된다. 쉴드 지지부(252)는 챔버(210)의 측벽에 고정될 수도 있다.
쉴드(250)는 전자빔의 난반사를 억제하기 위한 것으로, 편광판(242)에 증착되는 박막 두께를 균일하게 하기 위해 배치된다.
이러한 쉴드(250)는, 도 5a에 도시한 바와 같이, 개구부를 포함하지 않는 직사각형 형태이거나, 도 5b에 도시한 바와 같이, 내부에 개구부(250a)를 가지는 직사각형 형태일 수 있다.
따라서, 이러한 구조를 가지는 장비를 이용하여 선택 반사층(도 2의 190)을 형성하는 공정은 다음과 같다.
먼저, 제1 및 제2물질이 각각 담긴 포트를 포함하는 전자빔 증발원(220)을 챔버(210) 내부에 배치하고, 편광판(242)이 전자빔 증발원(220)을 향하도록 편광판(242)이 부착된 기판(240)을 기판 지지대(230) 하면에 놓는다. 여기서, 제1물질은 산화티타늄(TiO2)이고, 제2물질은 산화실리콘(SiO2)일 수 있으며, 두 개의 기판(240)이 기판 지지대(230) 하면에 놓일 수 있다.
다음, 챔버(210)를 밀폐하고, 배기구(도시하지 않음) 통해 내부 공기를 배출하여 챔버(210) 내부를 진공 상태로 만든다.
다음, 기판 지지대(230)를 회전시켜 기판(240)을 회전하면서, 전자빔에 의해 전자빔 증발원(220)을 용융 및 증발시켜 편광판(242) 표면에 선택 반사층을 형성한다. 이때, 셔터를 이용하여 제2물질이 담긴 포트를 가리도록 함으로써, 편광판(242) 상에 제1물질로 이루어진 제1무기막을 형성하고, 이어, 셔터를 이용하여 제1물질이 담긴 포트를 가리도록 함으로써, 제1무기막 상에 제2물질로 이루어진 제2무기막을 형성한다. 이러한 과정을 반복함으로써, 제1무기막과 제2무기막이 번갈아 증착된 선택 반사층을 형성할 수 있다.
그런데, 최근 액정표시장치의 크기가 대면적화 됨에 따라, 도 4의 전자빔 증발 장비를 이용하여, 예를 들어, 32인치 이상의 대면적 기판 상에 박막을 형성할 때, 전자빔 증발 장비 내의 전자빔이 균일하게 안정화되지 못하여, 성막되는 박막의 균일도가 저하될 수 있다. 특히, 선택 반사층은 산화티타늄(TiO2)의 제1무기막과 산화실리콘(SiO2)의 제2무기막이 번갈아 적층되어, 이들의 적층 수 및 두께에 의해 반사되는 색이 제어되므로, 위치별 두께 편차가 발생할 경우, 반사되는 색이 변형되어 색감 불량이 발생할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에서는 대면적 기판 상에 형성되는 박막의 균일도를 개선할 수 있는 전자빔 증발 장비 및 쉴드의 구조를 제시한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자빔 증발 장비용 쉴드를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 쉴드(350)는 직사각형 형태에서 적어도 하나의 모따기 구조를 가지는 제1영역(350a)과, 제1영역(350a) 내에 스트라이프 타입의 다수의 개구부를 가지는 제2영역(350b)을 포함한다. 제2영역(350b)의 면적은 제1쉴드(350) 면적의 약 1/2인 것이 바람직하다. 여기서, 쉴드(350)의 길이(L)는 기판(340) 길이의 약 2/3이고, 쉴드(350)의 폭(W)은 쉴드(350) 길이(L)의 약 1/2일 수 있다. 또한, 제2영역(350b)의 다수의 개구부는 2 mm 내지 3 mm의 폭과 간격을 가질 수 있다.
쉴드(350)의 제1영역(350a)의 모따기 구조는 곡선 형태를 가질 수 있으며, 또는 직선 형태를 가질 수도 있다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 쉴드(350)의 제1영역(350a)은 기판 지지대(도시하지 않음)에 인접하는 상부 양측에만 곡선 형태의 모따기 구조(350c)를 가질 수 있다. 또는, 도 6b에 도시한 바와 같이, 쉴드(350)의 제1영역(350a)은 기판 지지대에 인접하는 상부 양측에 곡선 형태의 모따기 구조(350c)를 가지며, 하부 양측에 직선 형태의 모따기 구조(350d)를 가져, 부채꼴 모양을 이룰 수 있다. 또는, 도 6c에 도시한 바와 같이, 쉴드(350)의 제1영역(350a)은 상하부 양측 모두 곡선 형태의 모따기 구조(350c, 350d)를 가질 수도 있다.
따라서, 이러한 구조의 쉴드를 이용하여 대면적 기판 상에 박막을 형성함으로써, 위치별 박막 두께의 편차 발생을 줄이고 균일도를 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자빔 증발 장비를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 전자빔 증발 장비는 밀폐된 반응 공간을 제공하는 진공 챔버(310)를 포함하며, 챔버(310) 내부의 하단 일측에는 전자빔 증발원(320)이 위치한다. 여기서, 전자빔 증발원(320)은 도가니와 같은 용기에 담겨 있으며, 본 발명과 같이 서로 다른 제1 및 제2무기막(도 2의 190a, 190b)을 형성하기 위해, 증발원(320)은 각각의 포트(도시하지 않음)에 담긴 제1 및 제2물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2물질을 선택적으로 증착하기 위해, 셔터(도시하지 않음)가 포트 상부에 위치하여 제1 또는 제2물질이 담긴 포트를 선택적으로 개폐할 수 있다. 따라서, 제1물질만을 증착하고자 할 경우, 셔터는 제2물질이 담긴 포트를 가리고, 제2물질만을 증착하고자 할 경우, 셔터는 제1물질이 담기 포트를 가린다.
한편, 도시하지 않았지만, 전자빔 증발원(320)에 인접하여 전자빔을 방출하는 전자빔 소스가 위치하며, 전자빔 증발원(320)은 전자빔 소스로부터 방출되는 전자빔에 의해 용융 및 증발된다.
챔버(310)의 하벽 또는 측벽에는 챔버(310) 내부의 기체를 배출하기 위한 배기구(도시하지 않음)가 형성되어 있으며, 가스의 주입 등을 위한 가스 주입구(도시하지 않음)가 형성되어 있을 수도 있다.
챔버(310) 내부의 상단에는 기판 지지대(330)가 위치한다. 기판 지지대(330)는 하면에 놓이는 기판(340)을 지지하면서, 중심을 가로지르는 회전축(332)을 기준으로 회전하여, 기판(340)이 처리되는 동안 기판(340)을 회전시킨다.
본 발명에서는 기판 지지대(330) 하면에, 기판(340)과 이에 부착된 편광판(342)이 배치되는데, 기판(340)과 편광판(2342)은 편광판(342)이 증발원(320)을 향하도록 놓인다. 도 7에서는 기판 지지대(330) 하면에 두 개의 기판(340)이 동시에 장착된 구조를 보이나, 3개 또는 4개의 기판(340)이 기판 지지대(330) 하면에 동시에 장착될 수도 있다. 여기서, 기판(340)은 도 2의 액정 패널일 수 있으며, 편광판(342)은 도 2의 제2편광판(187)에 해당한다.
전자빔 증발원(320)과 기판 지지대(330) 사이의 거리는 기판(340)의 면적과 챔버(310)의 크기 및 증착률에 따라 달라질 수 있다.
증발원(320)과 기판 지지대(330) 사이, 보다 상세하게는, 증발원(320)과 편광판(342) 사이에는 제1쉴드(350)가 위치한다. 여기서, 제1쉴드(350)는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 구조를 가진다. 제1쉴드(350)는 챔버(310) 하벽에 고정된 쉴드 지지부(352)에 의해 챔버(310)의 하벽에 대해 비스듬하게 배치되는데, 쉴드 지지부(352)는 챔버(310)의 측벽에 고정될 수도 있다. 도시한 것처럼, 제1쉴드(350)는 챔버(310) 내부의 양측에 각각 위치할 수 있으며, 또는 균일한 간격을 가지고 챔버(310) 내부의 네 영역에 각각 하나씩 위치하여 총 네 개가 배치될 수도 있다.
또한, 챔버(310) 내부의 회전축(360) 일단에는 제2쉴드(360)가 위치한다. 제2쉴드(360)는 두 개의 제1쉴드(350) 사이에 놓이며, 제1쉴드(350)보다 작은 면적을 가진다. 제2쉴드(360)의 일측은 회전축(360)에 고정되어, 제2쉴드(360)는 박막 증착시 회전하지 않고 고정되어 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 전자빔 증발 장비는 두 개의 제1쉴드(350)와 하나의 제2쉴드(360)를 포함하여, 기판 지지대(330)의 회전에 의한 두께 균일도 효과를 보다 극대화할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
101 : 액정표시장치 110 : 제1기판
115 : 게이트 전극 117 : 게이트 절연막
120 : 반도체층 120a : 액티브층
120b : 오믹콘택층 133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극 140 : 보호층
143 : 드레인 콘택홀 145 : 화소전극
150 : 제2기판 153 : 블랙매트릭스
155 : 컬러필터층 158 : 공통전극
180 : 액정층 185 : 제1편광판
187 : 제2편광판 189 : 백라이트 유닛
190 : 선택 반사층 190a : 제1무기막
190b : 제2무기막 Tr : 박막트랜지스터
P : 화소영역

Claims (10)

  1. 어레이 기판과 컬러필터 기판 및 액정층을 포함하는 액정패널과; 상기 어레이 기판 외면에 부착된 제1편광판과; 상기 제1편광판의 외면에 위치하는 백라이트 유닛과; 상기 컬러필터 기판의 외면에 부착된 제2편광판과; 상기 제2편광판의 외면에 형성된 다층 구조의 선택 반사층을 포함하는 액정표시장치용 제조 장비에 있어서,
    챔버와;
    상기 챔버 내부의 하단 일측에 위치하는 전자빔 증발원과;
    상기 챔버 내부의 상단에 위치하며 처리될 기판을 지지 및 회전시키기 위한 기판지지수단과;
    상기 전자빔 증발원과 상기 기판지지수단 사이에 위치하며, 직사각형 형태에서 적어도 하나의 모따기 구조를 가지는 제1영역과, 상기 제1영역 내에 다수의 스트라이프 타입의 다수의 개구부를 가지는 제2영역을 포함하는 제1쉴드
    를 포함하는 액정표시장치용 제조 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 기판지지수단에 인접하는 상부 양측에 곡선 형태의 모따기 구조를 가지는 액정표시장치용 제조 장비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1영역은 하부 양측에 직선 형태의 모따기 구조를 가지는 액정표시장치용 제조 장비.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1영역은 하부 양측에 곡선 형태의 모따기 구조를 가지는 액정표시장치용 제조 장비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2영역의 면적은 상기 제1쉴드 면적의 1/2인 액정표시장치용 제조 장비.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2영역의 다수의 개구부는 2 mm 내지 3 mm의 폭과 간격을 가지는 액정표시장치용 제조 장비.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1쉴드는 상기 챔버 내부의 양측에 각각 위치하는 액정표시장치용 제조 장비.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 챔버 내부의 상단에, 상기 제1쉴드 사이에 위치하는 제2쉴드를 더 포함하는 액정표시장치용 제조 장비.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1쉴드는 상기 챔버 내부의 네 영역에 균일한 간격을 가지고 각각 위치하는 액정표시장치용 제조 장비.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 반사층은 굴절률이 다른 제1물질의 제1무기막과 제2물질의 제2무기막이 서로 번갈아 적층된 다층 구조를 가지며, 상기 전자빔 증발원은 상기 제1물질과 상기 제2물질을 포함하는 액정표시장치용 제조 장비.
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