KR20120055474A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 어레이 기판과 컬러필터 기판 및 액정층을 포함하는 액정패널과; 상기 어레이 기판 외측면에 부착된 제 1 편광판과; 상기 제 1 편광판의 외측면에 구비된 백라이트 유닛과; 상기 컬러필터 기판의 외측면에 부착되며 하드 코팅 처리된 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 굴절율이 다른 제 1 무기막과 제 2 무기막이 서로 교대하며 적층된 다층 구조의 박막을 포함하며, 상기 다층구조의 박막은 상기 백라이트 유닛 오프(off)시에 외부광을 선택 반사하여 단색광을 표시하는 것이 특징인 액정표시장치 및 이의 제조 방법을 제공한다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid crystal display device and method of fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 백라이트 오프 시에도 표시영역에 단색 컬러를 구현할 수 있어 외관이 미려한 액정표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
이러한 액정표시장치 중에서도 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on),오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 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.
좀 더 자세히, 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도인 도 1을 참조하여 액정표시장치의 구성에 대해 설명한다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는, 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20) 및 이들 두 기판(10, 20) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함하여 구성되고 있다. 이중 하부의 어레이 기판(10)에는 서로 교차 배열하여 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선과 데이터 배선이 구비되고 있으며, 이들 두 배선의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비되어 있으며, 각 화소영역에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 화소전극이 구비되고 있다.
또한, 이러한 구성을 갖는 상기 어레이 기판(10)과 마주하는 상부의 컬러필터 기판(20)의 내측면에는 상기 게이트 배선과 데이터 배선 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 포함하는 컬러필터층이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스와 컬러필터층의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극이 구비되어 있다.
그리고, 이들 두 기판(10, 20)의 외측면에는 각각 서로 직교하는 편광축을 가지며 제 1 및 제 2 편광판(31, 32)이 구비되어 있으며, 상기 어레이 기판(10)의 외측면에 구비된 제 1 편광판(31)의 외측면에는 백라이트(back-light) 유닛(40)이 구비되어 있다.
이러한 구성을 갖는 액정표시장치(10)는 상기 백라이트 유닛(40)이 온(on) 시에는 상기 백라이트 유닛(40)으로부터 나온 빛이 각 화소영역 내에서 액정 구동에 의해 적절히 휘도 조절이 되며 컬러필터층을 통과함으로써 표시영역에 컬러풀한 화상이 구현되며, 백라이트 유닛(40)이 오프(off) 시에는 표시영역은 블랙 상태를 표시하게 된다.
이러한 액정표시장치(1)는 최근에는 TV, 멀티비젼, 노트북, 모니터, 핸드폰, 개인용 휴대기기 등 다양한 IT 응용제품 및 가전제품에 이용되고 있다.
한편, 최근의 IT 제품 및 가전제품은 그 자체 고유의 성능과 더불어 디자인 측면이 중요시 되고 있으며, 특히 이들 IT 제품 및 가전제품의 위치하게 되는 주변 환경과 색감 등의 조화를 이룰 수 있도록 설계되고 있다.
따라서, 이러한 최근에 트렌드에 맞추어 액정표시장치도 백라이트 유닛이 오프(off)된 상태에서도 표시영역이 블랙 이외에 다른 다양한 컬러를 갖는 제품이 요구되고 있는 실정이다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 컬러필터 기판의 외측면에 구비된 제 2 편광판의 외측면에 특수 처리하여 외부광을 선택 반사시켜 백라이트 유닛이 오프(off)인 상태에서 표시영역에서 단색을 표시할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 어레이 기판과 컬러필터 기판 및 액정층을 포함하는 액정패널과; 상기 어레이 기판 외측면에 부착된 제 1 편광판과; 상기 제 1 편광판의 외측면에 구비된 백라이트 유닛과; 상기 컬러필터 기판의 외측면에 부착되며 하드 코팅 처리된 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 굴절율이 다른 제 1 무기막과 제 2 무기막이 서로 교대하며 적층된 다층 구조의 박막을 포함하며, 상기 다층구조의 박막은 상기 백라이트 유닛 오프(off)시에 외부광을 선택 반사하여 단색광을 표시하는 것이 특징이다.
상기 다층 구조의 박막은 2중층 이상인 것이 특징이며, 상기 제 2 편광판 상에 상기 제 1 무기막이 상기 제 2 무기막보다 우선적으로 형성되어 상기 제 2 편광판과 최하부에 위치하는 제 1 무기막이 접촉하도록 구성된 것이 특징이며, 이때, 상기 다층 구조의 박막은 홀수층을 이루며 그 최상층은 상기 제 1 무기막으로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 무기막은 산화티타늄(TiO2)으로 이루어지며, 상기 제 2 무기막은 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 것이 특징이며, 상기 제 1 무기막과 제 2 무기막은 그 두께가 각각 수 nm 내지 수백 nm인 것이 특징이다.
또한, 하드 코팅 처리된 상기 제 2 편광판은 편광자를 구비한 PVA층과, 상기 PVA층 양측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 TAC층과, 상기 제 1 TAC 층 외측면에 구비된 점착층과, 상기 제 2 TAC층 외측면에 구비된 보호필름으로 이루어지며, 상기 보호필름은 UV경화형 아크릴계 물질로 이루어지며, 상기 보호필름의 외측면에 콜로이드 실리카 입자를 포함하는 여러 가지 유기 또는 무기 코팅액이 도포되어 경화성을 향상시키는 역할을 하는 코팅막이 구비된 것이 특징이다.
그리고 상기 제 2 편광판은 그 표면에 굴곡된 부분이 없는 평활 특성을 갖는 것이 특징이다.
또한, 상기 UV 경화형 아크릴게 물질은, 폴리에스테르, 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 및 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나인 것이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 어레이 기판과 컬러필터 기판 및 액정층을 포함하는 액정패널을 제조하는 단계와; 상기 어레이 기판 외측면에 제 1 편광판을 부착하는 단계와; 상기 컬러필터 기판의 외측면에 하드 코팅 처리된 제 2 편광판을 부착하는 단계와; 상기 제 1 편광판과 스테이지 상면이 접촉하도록 상기 제 1 및 제 2 편광판이 부착된 액정패널을 화학기상증착장치의 진공 챔버내의 상기 스테이지 상에 위치시키고 상기 진공 챔버내의 반응 가스 분위기를 교번시키며 굴절율이 다른 제 1 무기막과 제 2 무기막을 순차 교번하며 적층시켜 다층 구조의 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 다층 구조의 박막이 형성된 상기 액정패널의 상기 제 1 편광판 외측면에 백라이트 유닛을 실장하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 무기막의 증착은 진공챔버 내부의 온도 분위기가 상온 내지 80℃의 범위에서 진행하는 것이 특징이며, 상기 다층 구조의 박막은 2중층 이상인 것이 특징이며, 상기 제 2 편광판 상에 상기 제 1 무기막이 상기 제 2 무기막보다 우선적으로 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 다층 구조의 박막은 홀수층을 이루며 그 최상층은 상기 제 1 무기막으로 이루어지도록 상기 다층 구조의 박막을 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 무기막은 산화티타늄(TiO2)으로 이루어지며, 상기 제 2 무기막은 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 무기막과 제 2 무기막은 그 두께가 각각 수 nm 내지 수백 nm가 되도록 형성하는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 컬러필터 기판의 외측면에 구비되는 편광판의 외측면에 다층의 박막을 형성함으로서 표시영역에서 특정 파장대의 외부광을 선택적으로 반사시킴으로서 다양한 컬러의 중 단색을 표시할 수 있도록 하여 외부 환경과의 조화를 이룰 수 있도록 하는 장점이 있다.
나아가 편광판을 하드코팅 처리함으로써 다층의 박막의 들뜸 등을 방지하도록 하였으며, 사용자의 터치 시 지문 등이 잘 묻어나지 않도록 하며, 투습을 차단하는 효과가 있다.
그리고, 상기 편광판은 저온 제조공정을 통해 제조됨으로써 그 표면에 굴곡없이 평탄한 상태를 이룸으로써 외부광 반사시 빛의 왜곡 등이 없어 반사 표시품질이 우수한 장점이 있다.
또한, 다층의 박막 형성 시 들뜸 방지를 위한 별도의 강화 글라스 등을 필요로 하지 않으므로 재료비 저감에 의한 제조비를 저감시키는 효과가 있으며, 강화 글라스 생략을 통해 경량 박형의 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 단면도.
도 3은 비교예에 따른 액정표시장치의 표시영역에 대한 개략적인 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제 1 제조방법을 도시한 제조 공정 단면도.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제 2 제조방법을 도시한 제조 공정 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 사용되는 평활 특성을 갖는 편광판에 다층의 박막을 형성한 후, 이를 통해 반사된 것을 찍은 사진.
도 7은 비교예로서 일반적인 편광판에 다층의 박막을 형성한 후 이를 통해 반사된 것을 찍은 사진.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(101)는 크게 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(150) 및 액정층(180)을 포함하는 액정패널과(105), 상기 액정패널(105)의 외측면에 구비된 제 1 및 제 2 편광판(185, 187)과, 상기 제 2 편광판(187) 외측면에 구비된 다층구조의 박막 및 상기 제 1 편광판(185)의 외측면에 구비된 백라이트 유닛으로 구성되고 있다.
우선, 액정패널(105)의 구성에 대해 설명한다.
액정패널(105)은 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(150) 및 이들 두 기판 사이에 개재된 액정층(180)으로 구성되고 있다. 상기 어레이 기판(110)의 내측면에는 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하며 형성되고 있다.
또한, 상기 다수의 각 화소영역(P) 내에는 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)과 동시에 연결되며 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되고 있다. 이때, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 순차 적층된 형태로 게이트 전극(115)과, 게이트 절연막(117)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 반도체층(120)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 포함하여 구성되고 있으며, 상기 게이트 전극(115)은 상기 게이트 배선(미도시)과 연결되며, 상기 소스 전극(133)은 상기 데이터 배선(미도시)과 연결되고 있다.
또한, 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 상기 표시영역 전면에 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 보호층(140)이 형성되고 있으며, 상기 보호층(140) 상부로 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 드레인 전극(136)과 접촉하며, 화소전극(145)이 형성되고 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 화소전극(145)이 각 화소영역(P) 내에서 판 형태를 하고 있는 것을 일례로 도시하고 있지만, 상기 화소전극(145)은 다수의 바(bar) 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 화소전극(145)이 다수의 바(bar) 형태를 가지며 형성되는 경우, 상기 다수의 바(bar) 형태의 화소전극과 교대하며 다수의 바(bar) 형태의 공통전극이 형성되며, 상기 다수의 바(bar) 형태의 공통전극과 연결되며 공통배선이 더욱 형성된다.
또는 상기 판 형태의 화소전극(145) 상부로 절연층을 개재하여 상기 각 화소영역(P) 내의 판 형태의 화소전극(145)에 대응하여 바(bar) 형태의 다수의 개구를 갖는 형태로 표시영역 전면에 공통전극이 형성될 수도 있다.
상기 어레이 기판(110)상의 각 화소영역(P) 내에 판 형태의 화소전극(145)만을 형성하는 것을 TN모드 액정패널(105)을 이루며, 상기 바(bar) 형태의 화소전극과 공통전극이 교대하며 형성되는 경우 횡전계 모드 액정패널(미도시)을 이루며, 상기 판 형태의 화소전극과 개구를 갖는 공통전극이 형성되는 경우는 프린지 필드 스위칭 모드 액정패널(미도시)을 이루게 된다.
도면에 있어서는 일례로 어레이 기판(110)에는 각 화소영역(P) 내에 판 형태의 화소전극(145)이 형성된 TN모드 액정패널(105)을 도시하였다.
전술한 구성을 갖는 어레이 기판(110)에 대응하여 이의 상부에 위치하는 컬러필터 기판(150)의 내측면에는 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시) 및 박막트랜지스터(Tr)을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(153)가 형성되어 있으며, 이들 블랙매트릭스(153)로 둘러싸인 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(155a, 155b, 155c)을 포함하는 컬러필터층(155)이 형성되어 있다.
또한, 상기 컬러필터층(155)을 덮으며, 상기 표시영역 전면에 투명한 공통전극(158)이 구비되어 있다.
한편, 변형예로서 상기 어레이 기판(110)에 다수의 바(bar) 형태의 화소전극과 공통전극이 구비되는 경우와, 상기 어레이 기판(110)에 판 형태의 화소전극과 이의 상부에 절연층을 개재하여 다수의 바(bar) 형태의 개구를 갖는 공통전극이 구비된 경우, 상기 컬러필터 기판(150)에 상기 투명한 공통전극(158)은 생략되며, 상기 컬러필터층(155)을 덮으며 오버코트층(미도시)이 형성될 수 있다.
전술한 구성을 갖는 상기 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(150) 사이에는 액정층(180)이 구비되고 있으며, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 액정층(180)의 누설을 방지하며 상기 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(150)이 합착된 상태를 유지하여 패널을 이루기 위해 상기 두 기판 사이의 가장자리를 따라 씰패턴(미도시)이 구비되고 있다.
다음, 전술한 구성을 갖는 액정패널(105)의 상기 컬러필터 기판(150)의 외측면에는 제 1 방향의 편광축을 갖는 제 1 편광판(185)이 구비되어 있으며, 상기 제 1 편광판(185)의 하부에는 상기 액정패널(105)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(189)이 구비되고 있다.
다음, 상기 어레이 기판(110)의 외측면에는 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 편광축을 갖는 제 2 편광판(187)이 구비되고 있다.
이때, 상기 제 2 편광판(187)은 평활성 특성을 가지며 그 표면이 하드 코팅된 구성을 갖는 것이 특징이다. 즉, 상기 제 2 편광판(187)은 도면에 나타내지 않았지만, 일정한 방향으로 진동하는 빛만을 선택적으로 투과시키는 역할을 하는 편광자가 구비된 PVA층과 상기 PVA층 양 외측으로 상기 PVA층 보호를 위해 구비된 제 1 및 제 2 TAC층과 베이스를 이루는 보호필름과 점착층으로 이루어지고 있다.
이때, 상기 제 2 편광판(187)은 평활성 특성 확보를 위해 상기 제 1 및 제 2 TAC 층과 상기 PVA층을 점착물질을 개재하여 라미네이팅한 후 가열을 통한 1차 에이징(aging) 처리를 실시하고 있으며, 라미네이팅 된 상태의 제 1 TAC층, PVA층 및 제 3 TAC층과 상기 보호필름과도 점착물질을 개재하여 라미네이팅 진행 후 2차 에이징 처리를 하고 있는데, 이러한 1차 및 2차 에이징 처리 시 통상적인 편광판을 제조 시 가하는 가열 온도보다 낮은 온도 분위기에서 상기 제 1 및 제 2 차 에이징을 실시함으로써 상기 보호필름 또는 제 1, 2 TAC 표면에 굴곡 현상이 발생하는 것을 억제한 평활성 특성을 갖도록 제조된 것이 특징이다.
이렇게 보호필름 또는 제 1, 2 TAC층 표면에 굴곡이 발생하는 것은 라미네이팅시 제 1, 2 TAC 층과 상기 PVA층 사이, 제 1, 2 TAC 층중 어느 한 TAC층과 보호필름 사이에 개재되는 점착물질이 에이징 시 가해지는 열에 의해 수축이 발생되기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 제 2 편광판의 외측면에 하드코팅 처리 및 다층의 박막이 구비됨으로써 상기 다층의 박막이 반사판의 역할을 하도록 함으로써 입사되는 외부광에 대해 특정 파장대의 빛만을 선택적으로 반사시켜 주변에 배치된 기구 등의 색깔과 잘 어울리는 단색을 표시하도록 하는 것이 특징인데, 상기 제 2 편광판의 표면에 굴곡이 발생되는 경우, 반사되는 빛이 왜곡되어 얼룩과 같이 표시될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 있어서는 이러한 문제를 원천적으로 방지하기 위해 전술한 바와같이, 상대적으로 저온의 분위기에서 제 1 및 제 2 에이징 처리되어 표면 굴곡 현상이 없는 평활성 특성을 갖는 제 2 편광판을 구비한 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 TAC 층과 상기 PVA층의 라미네이팅 시 개재되는 점착물질과, 상기 라미네이팅 된 상태의 제 1 TAC층, PVA층 및 제 3 TAC층과 상기 보호필름과의 라미네이팅 시 개재되는 점착물질은 상대적으로 저온의 분위기에서 에이징을 진행시에도 점착된 상태를 잘 이루는 물질로 이루어진 것이 특징이다.
도 6에는 본 발명의 실시예에 사용되는 평활 특성을 갖는 편광판에 다층의 박막을 형성한 후, 이를 통해 반사된 것을 찍은 사진이며, 도 7은 비교예로서 일반적인 편광판에 다층의 박막을 형성한 후 이를 통해 반사된 것을 찍은 사진이다.
도 6을 참조하면, 평활 특성을 갖는 편광판 상에 다층의 박막을 구비한 경우 특히 밝은 부분과 어두운 부분의 경계에서 매끈하게 잘 반사됨을 보이고 있지만, 일반적은 편광판 상에 다층의 박막을 구비한 경우 특히 밝은 부분과 어두운 부분의 경계가 매우 거칠게 표현되고 있음을 알 수 있다.
따라서, 반사 이미지 구현에 있어서 평활 편광판을 구비한 것이 일반적인 편광판을 구비한 비교예 대비 우수한 표시품질을 가짐을 알 수 있다.
한편, 상기 보호필름은 폴리에스테르, 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 및 에폭시 아크릴레이트와 같은 UV경화형 아크릴계 물질로 이루어지는 것이 특징이다. 이때, 상기 제 2 편광판(187)의 상기 보호필름은 도면에 나타내지 않았지만, 고경도 및 내마모성을 더욱 향상시키고자 콜로이드 실리카 입자를 포함하는 여러 가지 유기 또는 무기 코팅액이 도포되어 경화성을 향상시키는 역할을 하는 코팅막이 구비되고 있는 것이 특징이다.
이렇게 상기 제 2 편광판(187)이 하드코팅 처리됨으로써 이의 상부에 다층의 박막(190)이 구비되더라도 상기 다층의 박막(190)의 들뜸 발생이 억제될 수 있는 것이다.
한편, 도 3(비교예에 따른 액정표시장치의 표시영역에 대한 개략적인 단면도)을 참조하면, 비교예로서 제 1 편광판(185)과 같이 하드코팅 처리되지 않은 일반적인 편광판을 제 2 편광판(287)으로 구성하는 경우, 상기 제 2 편광판(287)의 외측면 상부에 무기절연물질로 이루어진 다층의 박막(290)을 형성하면, 상기 제 2 편광판(287)의 보호필름과 상기 다층의 박막(290)간의 접합력이 좋지 못하여 시간이 지남에 따라 상기 제 2 편광판(287)의 끝단으로부터 들뜸이 발생하는 등의 문제가 발생하므로 이를 방지하기 위해 상기 다층의 박막(290) 상부로 보호용 기판(295)을 더욱 구비하고 있다.
하지만 이러한 구성 즉, 보호용 기판(295)을 더욱 구비하는 비교예에 따른 액정표시장치(201)의 경우, 별도의 투명한 보호용 기판(295)이 추가적으로 구성됨으로써 표시장치의 경량박형의 추세에 반하며, 제조 비용의 상승을 초래하게 됨을 알 수 있다.
따라서, 다층의 박막(290)을 구성한 후 다층의 박막(290)의 들뜸을 방지하기 위해 보호용 기판(295)을 더욱 구비해야 하는 비교예에 따른 액정표시장치(201) 대비 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(101)가 경량박형을 구현하고 제조 비용을 저감하는데 월등히 우수하다 할 것이다.
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(101)에 있어서, 상기 하드코팅 처리된 상기 제 2 편광판(187)의 외측면에는 무기절연물질인 산화티타늄(TiO2)과 산화실리콘(SiO2)으로 각각 이루어진 제 1 무기막(190a)과 제 2 무기막이 교대하며 순차 적층된 다중층 구조의 박막(190)이 형성되고 있는 것이 특징이다. 이때, 상기 다중층 구조의 박막(190)은 적어도 제 1 무기막(190a) 및 제 2 무기막(190b)이 적어도 1회씩 적층되어 최소 2중층 이상의 적층 구조를 가지며, 바람직하게는 제 1 및 제 2 무기막(190a, 190b)이 2회 이상 적층되어 4중층 이상의 적층 구성을 갖는 것이 특징이다.
상기 다층 구조의 박막(190)은 상기 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제 1 무기막(190a)이 상기 제 2 편광판(187)과 접촉하도록 형성되고 있으며, 또한, 이들 제 1 무기막(190a)과 제 2 무기막(190b)이 교대하는 형태를 가지며, 상기 다중층 구조를 갖는 박막(190)의 최상층은 상기 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제 1 무기막(190a)인 것이 바람직하다.
이렇게 제 2 편광판(187) 상에 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제 1 무기막(190a)을 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 제 2 무기막(190b)보다 우선적으로 형성하는 것은 상기 산화티타늄(TiO2)과 제 2 편광판(187)과의 접합력이 산화실리콘(SiO2)과 상기 제 2 편광판(187)과의 접합력보다 우수하므로 들뜸 방지의 효과를 더욱 극대화하기 위함이다.
그리고, 상기 다층의 박막(190)의 최상층을 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제 1 무기막(190a)으로 이루어지도록 하는 것은 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 막이 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 막보다 내지문성 특성이 더욱 우수하므로 사용자가 표시영역을 터치 시 얼룩 등이 발생되는 것을 최소화하기 위함이다.
한편, 상기 제 2 편광판(187) 상부에 형성되는 다층의 박막(190)은 그 박막(190)의 두께와 제 1 및 제 2 무기막(190a, 190b)의 적층 수를 적절히 조절함으로서 외부로부터 입사된 광을 선택적으로 흡수 및 반사시키게 되며, 이러한 특성에 의해 특정 파장대의 빛만을 반사시키게 됨으로써 단색광을 표시하게 된다.
상기 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제 1 무기막(190a)의 굴절율은 2.46이며, 상기 산화실리콘으로 이루어진 제 2 무기막(190b)의 굴절율은 1.49가 되며, 이들 두 무기막(190a, 190b)의 굴절율 차이로 인해, 외부광이 상기 다층 구조의 박막(190)에 입사되는 경우 그 내부적으로 두 물질층간 경계에서 굴절율 차이에 의해 선택적인 흡수 및 반사가 진행됨으로써 최종적으로 특정 파장대를 갖는 빛만을 반사시킬 수 있는 것이다.
이때, 상기 제 1 및 제 1 무기막(190a)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, 전술한 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 예를들면 적, 녹, 청 또는 은색을 표시하게 됨으로써 주변에 배치된 기구 등의 색깔과 잘 어울리는 것이 큰 장점이라 할 것이다.
이후에는 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 이때, 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(150) 및 액정층(180)으로 구성되는 액정패널(105)의 제조 방법은 일반적인 방법과 동일하므로 이러한 액정패널을 제조하는 방법에 대해서는 생략하였다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제 1 제조방법을 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제 1 제조방법에서는 도 4a에 도시한 바와 같이, 일반적인 제조 방법에 의해 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(150)을 제조하고, 상기 두 기판(110, 150) 사이에 액정층(180)을 개재한 후, 씰패턴(미도시)을 상기 두 기판(110, 150)의 가장자리를 따라 형성한 후, 상기 두 기판(110, 150)을 합착함으로써 액정패널(105)을 완성한다.
이후, 도 4b에 도시한 바와같이, 일반적인 방법에 의해 제조된 상기 액정패널(105)의 어레이 기판(110)의 외측면에 일반적인 구성을 갖는 제 1 편광판(185)을 라미네이팅을 통해 부착한다.
다음, UV경화형 아크릴계 물질 예를들면 폴리에스테르, 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 및 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나의 물질로 이루어짐으로서 고경도 및 고 내마모성을 가지며, 더욱더 고경도 및 고 내마모성 특성을 향상시키기 위해 상기 보호필름의 외측면에 콜로이드 실리카 입자를 포함하는 여러 가지 유기 또는 무기 코팅 코팅막이 코팅된 것을 특징으로 하는 보호필름을 구비한 하드 코팅 처리된 제 2 편광판(187)을 준비한다. 이때, 상기 제 2 편광판(187)은 저온 에이징 처리되어 표면에 굴곡이 없는 평활 특성을 갖는 편광판인 것이 특징이다.
이후, 도 4c에 도시한 바와같이, 그 표면이 평활 특성을 가지며 하드 코팅된 상기 제 2 편광판(187)을 화학기상증착 장치의 진공 챔버(195)의 스테이지(197) 상에 위치시키고 상기 보호 필름의 외측면 상에 수 nm 내지 수백 nm 정도의 두께를 갖는 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 제 1 무기막(190a)을 형성하고, 연속하여 상기 진공 챔버(195) 내부의 분위기를 가스 분위기를 바꾸어 수 nm 내지 수백 nm 정도의 두께를 갖는 산화실리콘으로 이루어진 제 2 무기막(190b)을 형성한다.
이후, 전술한 바와같은 상기 진공 챔버(195) 내에서 반응 가스만을 바꾸어 가며, 상기 제 1 및 제 2 무기막(190a, 190b)을 교차 적층시킴으로써 다층 구조의 박막(190)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 무기막(190a, 190b)의 형성은 상기 제 2 편광판(187)의 보호필름이 유기재질로 이루어짐으로서 상온 내지 50℃ 정도의 온도 분위기에서 진행되는 것이 특징이다.
이 경우, 상기 다중층 구조의 박막(190)은 내 지문성 특성 향상을 위해 산화티타늄으로 이루어진 상기 제 1 무기막(190a)이 최상층에 구비되는 것이 바람직하므로 전술한 제 1 및 제 2 무기막(190a, 190b)을 교차하여 1회 이상 순차 적층시킨 후 최종적으로는 제 1 무기막(190a)을 형성함으로써 그 최하층과 최상층이 모두 산화티타늄의 제 1 무기막(190a)으로 이루어진 다중층 구조의 박막(190)을 형성한다. 이 경우 상기 다중층 구조의 박막(190)은 홀수개의 층으로 이루어지게 되며, 내 지문 특성을 고려하지 않는다면, 상기 제 1 및 제 2 무기막(190a, 190b)이 교차 적층되도록 하여 최상층이 제 2 무기막(190b)이 되도록 형성할 수도 있으며 이 경우 상기 다중층 구조의 박막(190)은 짝수개의 층으로 이루어지게 된다.
이때, 다수의 제 1 및 제 2 무기막(190a, 190b)은 그 증착 시간과 진공 챔버 내부의 반응 가스의 밀도 및 공급되는 가스의 유량 등을 조절함으로써 그 두께를 수 nm 내지 수 백 nm를 갖도록 조절할 수 있다.
다음, 도 4d에 도시한 바와같이, 상기 제 1 편광판(185)이 부착된 액정패널(105)의 상기 컬러필터 기판(150)의 외측면에 하드 코팅 처리된 보호필름을 구비하며, 상기 보호필름의 외측면에 다층 구조의 박막(190)이 형성된 상기 제 2 편광판(187)을 라미네이팅 처리하여 부착한다.
이후, 상기 제 1 편광판(185)의 외측면에 백라이트 유닛(189)을 실장함으로써 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 완성한다.
하지만, 전술한 바와 같이 진행되는 제 1 제조 방법에 있어서, 하드 코팅 처리된 상기 제 2 편광판(187)의 외측면에 다중층 구조의 박막(190)을 형성하는 단계에서 상기 제 2 편광판(187) 자체의 휨 현상이 발생되어 상기 다중층 구조의 박막(190)이 형성된 제 2 편광판(187)을 상기 액정패널(105)에 부착하는데 어려움이 있다.
이러한 문제를 해결한 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제 2 제조 방법을 제안한다.
도 5a 내지 5E는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제 2 제조방법을 도시한 단면도이다.
우선, 도 5a에 도시한 바와같이, 일반적인 방법으로 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(150) 및 액정층(180)으로 포함하는 액정패널(105)을 형성한다.
다음, 도 5b에 도시한 바와같이, 상기 액정패널(105)의 상기 어레이 기판(110)의 외측면에 제 1 편광판(185)을 라미네이팅을 실시하여 부착한다.
이후, 도 5c에 도시한 바와같이, 상기 액정패널(105)의 상기 컬러필터 기판(150)의 외측면에 그 표면이 평활 특성을 가지며 하드코팅 처리된 제 2 편광판(187)을 상기 제 1 편광판(185)의 편광축과 직교하도록 라미네이팅을 실시하여 부착한다. 이때 상기 제 2 기판의 하드코팅 처리는 제 1 제조 방법에서 이미 설명하였으므로 이에 대해서는 그 설명을 생략한다.
다음, 도 5d에 도시한 바와같이, 상기 제 1 및 제 2 편광판(185, 187)이 부착된 상태의 상기 액정패널(105)을 화학기상증착장비의 진공챔버(195)내의 스테이지(197) 상에 상기 제 2 편광판(187)이 노출되도록 위치시킨다.
이후, 상기 진공 챔버(195) 내부가 상온 내지 80℃의 온도를 갖도록 한 상태에서 산화티타늄(TiO2)을 증착을 위한 제 1 반응가스를 공급함으로써 상기 제 2 편광판(187) 더욱 정확히는 상기 제 2 편광판(187)의 하드 코팅처리된 보호필름의 외측면 상에 제 1 무기막(190a)을 형성한다.
다음, 상기 진공챔버(195)가 제 1 반응가스 분위기에서 제 2 반응가스 분위기가 되도록 한 후 화학기상증착을 실시함으로써 상기 제 1 무기막(190a) 위로 산화실리콘을 증착하여 제 2 무기막(190b)을 형성한다.
이후, 전술한 동일한 방법으로 상기 제 1 및 제 2 반응가스를 순차적으로 바꾼 상태에서 화학기상증착을 실시함으로써 상기 제 1 및 제 2 무기막(190a, 190b)이 순차 교번하는 다중층 구조의 박막(190)을 형성한다.
이때, 본 발명의 제 2 제조 방법의 경우, 상기 액정패널(105)에 제 1 및 제 2 편광판(185, 187)이 부착된 상태에서 상기 다중층 구조의 박막(190)을 형성함으로써 상기 제 1 편광판(185) 외측으로 노출된 어레이 기판(110) 상의 게이트 및 데이터 패드부에도 상기 제 1 및 제 2 무기막(190a, 190b)이 형성될 가능성이 있으므로 상기 제 1 편광판(185)의 외측으로 노출된 게이트 및 데이터 패드부에 대해서는 절연 테이프 또는 코일 등의 증착 방지 수단으로 가린 상태에서 상기 화학기상증착이 진행되는 것이 바람직하다.
이러한 증착 방지수단은 상기 제 2 편광판(187)의 외측면에 다중층 구조의 박막(190)이 형성된 이후 작업자에 의해 간단히 제거된다.
다음, 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 다중층 구조의 박막(190)이 형성되고 상기 증착 방지수단이 제거된 상태에서 상기 제 1 편광판(185)의 외측면에 백라이트 유닛(189)을 실장함으로써 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(101)를 완성한다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제 2 제조 방법은, 제 2 편광판(187)이 액정패널(105)에 부착된 상태에서 상기 제 2 편광판(187)의 외측면 상에 다중층 구조의 박막(190)을 형성하게 됨으로써 상기 제 2 편광판(187)의 휨 현상이 발생이 억제되는 것이 특징이다.
나아가 편광판 자체의 휨 현상이 억제됨으로써 박막(190) 증착 진행 시 진공챔버 내부 온도를 제 1 제조 방법보다 높은 상태에서 진행할 수 있으며, 증착 특성 상 공정 온도 상향에 의해 보다 빠른 속도로 진행될 수 있는 것이 특징이다.
101 : 액정표시장치 110 : 어레이 기판
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 : 컬러필터 기판 153 : 블랙매트릭스
155 : 컬러필터층 158 : 공통전극
180 : 액정층 185 : 제 1 편광판
187 : 하드 코팅 처리된 제 2 편광판
189 : 백라이트 유닛 190 : 다층구조 박막
190a : 제 1 무기막 190b : 제 2 무기막
P : 화소영역 Tr : 박막트랜지스터

Claims (15)

  1. 어레이 기판과 컬러필터 기판 및 액정층을 포함하는 액정패널과;
    상기 어레이 기판 외측면에 부착된 제 1 편광판과;
    상기 제 1 편광판의 외측면에 구비된 백라이트 유닛과;
    상기 컬러필터 기판의 외측면에 부착되며 하드 코팅 처리된 제 2 편광판과;
    상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 굴절율이 다른 제 1 무기막과 제 2 무기막이 서로 교대하며 적층된 다층 구조의 박막
    을 포함하며, 상기 다층구조의 박막은 상기 백라이트 유닛 오프(off)시에 외부광을 선택 반사하여 단색광을 표시하는 것이 특징인 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층 구조의 박막은 2중층 이상인 것이 특징이며, 상기 제 2 편광판 상에 상기 제 1 무기막이 상기 제 2 무기막보다 우선적으로 형성되어 상기 제 2 편광판과 최하부에 위치하는 제 1 무기막이 접촉하도록 구성된 것이 특징인 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다층 구조의 박막은 홀수층을 이루며 그 최상층은 상기 제 1 무기막으로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 무기막은 산화티타늄(TiO2)으로 이루어지며, 상기 제 2 무기막은 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 무기막과 제 2 무기막은 그 두께가 각각 수 nm 내지 수백 nm인 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    하드 코팅 처리된 상기 제 2 편광판은 편광자를 구비한 PVA층과, 상기 PVA층 양측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 TAC층과, 상기 제 1 TAC 층 외측면에 구비된 점착층과, 상기 제 2 TAC층 외측면에 구비된 보호필름으로 이루어지며, 상기 보호필름은 UV경화형 아크릴계 물질로 이루어지며, 상기 보호필름의 외측면에 콜로이드 실리카 입자를 포함하는 여러 가지 유기 또는 무기 코팅액이 도포되어 경화성을 향상시키는 역할을 하는 코팅막이 구비된 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 UV 경화형 아크릴게 물질은, 폴리에스테르, 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 및 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나인 것이 특징인 액정표시장치.
  8. 어레이 기판과 컬러필터 기판 및 액정층을 포함하는 액정패널을 제조하는 단계와;
    상기 어레이 기판 외측면에 제 1 편광판을 부착하는 단계와;
    상기 컬러필터 기판의 외측면에 하드 코팅 처리된 제 2 편광판을 부착하는 단계와;
    상기 제 1 편광판과 스테이지 상면이 접촉하도록 상기 제 1 및 제 2 편광판이 부착된 액정패널을 화학기상증착장치의 진공 챔버내의 상기 스테이지 상에 위치시키고 상기 진공 챔버내의 반응 가스 분위기를 교번시키며 굴절율이 다른 제 1 무기막과 제 2 무기막을 순차 교번하며 적층시켜 다층 구조의 박막을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다층 구조의 박막이 형성된 상기 액정패널의 상기 제 1 편광판 외측면에 백라이트 유닛을 실장하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 무기막의 증착은 진공챔버 내부의 온도 분위기가 상온 내지 80℃의 범위에서 진행하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다층 구조의 박막은 2중층 이상인 것이 특징이며, 상기 제 2 편광판 상에 상기 제 1 무기막이 상기 제 2 무기막보다 우선적으로 형성하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다층 구조의 박막은 홀수층을 이루며 그 최상층은 상기 제 1 무기막으로 이루어지도록 상기 다층 구조의 박막을 형성하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 무기막은 산화티타늄(TiO2)으로 이루어지며, 상기 제 2 무기막은 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 무기막과 제 2 무기막은 그 두께가 각각 수 nm 내지 수백 nm가 되도록 형성하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 편광판은 그 표면에 굴곡된 부분이 없는 평활 특성을 갖는 것이 특징인 액정표시장치.
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