KR20160107376A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가요성을 갖는 기판, 상기 기판 위에 형성된 복수의 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 형성된 미세 공간 내부에 충전된 액정층, 상기 미세 공간을 지지하는 지붕층, 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막, 상기 덮개막 위에 형성된 가요성을 갖는 편광판을 포함하는 액정 패널, 및 상기 편광판 위에 형성된 색 변환층을 포함하며, 상기 색 변환층은 상기 미세 공간에 대응되는 위치에 형성된 복수의 색 변환 매개층, 상기 색 변환 매채층 사이에 형성되어 상기 색 변환 매개층을 구획짓는 상부 차광 부재를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 한 장의 기판을 사용하여 제조되는 액정 표시 장치 표면에 유연한 와이어 그리드 편광자 및 색 변환 매개체를 형성하여 색재현성이 우수하면서도 유연한 장점이 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 배치되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판(이하 '박막 트랜지스터 표시판'이라 한다)에는 복수의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 다른 표시판(이하 '공통 전극 표시판'이라 한다)에는 적색, 녹색 및 청색의 색 필터가 배치되어 있고 그 전면을 공통 전극이 덮고 있는 구조가 주류이다.
하지만, 이러한 액정 표시 장치는 편광판과 색 필터에서 광 손실이 발생한다. 이러한 광 손실을 줄이고 고 효율의 액정 표시 장치를 구현하기 위하여 색 필터 대신 색 변환 재료를 적용한 PL-액정 표시 장치(Photo-Luminescent LCD)가 제안되고 있다.
PL-액정 표시 장치는 색 필터 대신 색 변환 매개체(Color Conversion Media, CCM)을 사용하는데, 광원으로부터 발광한 광이 색 변환 매개체에 공급될 때, 광원으로부터 발광한 광의 일부는 경사 방향으로 확산되어 인접한 화소에 공급될 수 있다. 이러한 현상을 광학적 크로스토크라고 칭하며, 이에 따라 색재현성이 떨어지게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 한 장의 기판을 사용하여 제조되는 액정 표시 장치 표면에 유연한 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer) 및 색 변환 매개체를 형성하여 색재현성이 우수하면서도 유연한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따르면, 가요성을 갖는 기판, 상기 기판 위에 형성된 복수의 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 형성된 미세 공간 내부에 충전된 액정층, 상기 미세 공간을 지지하는 지붕층, 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막, 상기 덮개막 위에 형성된 가요성을 갖는 편광판을 포함하는 액정 패널, 및 상기 편광판 위에 형성된 색 변환층을 포함하며, 상기 색 변환층은 상기 미세 공간에 대응되는 위치에 형성된 복수의 색 변환 매개층, 상기 색 변환 매채층 사이에 형성되어 상기 색 변환 매개층을 구획짓는 상부 차광 부재를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
상기 편광판은 상기 덮개막 위에 접착되어 형성되고, 상기 색 변환층은 상기 편광판 위에 접착되어 형성될 수 있다.
상기 복수의 화소 전극 사이에 형성된 하부 차광 부재를 포함할 수 있다.
상기 색 변환 매개층은 형광체 또는 퀀텀닷(quantum dot)을 포함할 수 있다.
상기 하부 차광 부재 및 상기 상부 차광 부재는 상호 중첩되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 색 변환 매개층은 적색 색 변환 매개층 및 녹색 색변환 매개층을 포함할 수 있다.
상기 색 변환 매개층은 상기 적색 색 변환 매개층 및 상기 녹색 색변환 매개층과 동일한 층에 배치되어 있는 투명층을 더 포함할 수 있다.
상기 백라이트 어셈블리는 청색 광을 발광하는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 색 변환 매개층은 청색 색 변환 매개층을 더 포함할 수 있다.
상기 편광판은 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer)일 수 있다.
상기 와이어 그리드 편광판은 가요성을 갖는 편광 기판, 상기 편광 기판 위에 형성된 금속 격자를 포함할 수 있다.
상기 색 변환 매개층과 대응되는 부분의 상기 금속 격자는 미세한 복수의 패턴으로 형성되며, 상기 상부 차광 부재와 대응되는 부분의 상기 금속 격자는 하나의 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 금속 격자는 상기 색 변환 매개층과 대응되는 부분에만 형성되고, 상기 금속 격자는 미세한 복수의 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 편광판은 금속 격자를 포함하며, 상기 금속 격자는 상기 덮개막 위에 직접적으로 접촉되어 형성될 수 있다.
상기 금속 격자는 상기 색 변환 매개층과 중첩된 위치에만 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가요성을 갖는 기판 위에 복수의 화소 전극 및 상기 복수의 화소 전극 사이에 하부 차광 부재를 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 희생층 및 지붕층을 순서대로 형성하는 단계, 상기 지붕층의 일부를 식각하고 희생층을 제거하여 미세 공간을 형성하는 단계, 상기 미세 공간에 액정 물질을 충전하여 액정층을 형성하는 단계, 상기 액정층이 충전된 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 형성하는 단계, 상기 덮개막 위에 가요성을 갖는 편광판을 형성하는 단계, 상기 편광판 위에 상기 하부 차광 부재와 중첩되는 위치에 상부 차광 부재를 형성하는 단계, 및 상기 상부 차광 부재 사이에 형광체 또는 퀀텀닷(quantum dot)을 포함하는 색 변환 매개층을 형성하여 색변환층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 한 장의 기판을 사용하여 제조되는 액정 표시 장치 표면에 유연한 와이어 그리드 편광자 및 색 변환 매개체를 형성하여 색재현성이 우수하면서도 유연한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 나타낸 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이고, 편의상 도 1에는 일부 구성 요소만 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 플라스틱, 고분자 등과 같은 재료로 만들어진 가요성 재질의 기판(110) 및 기판(110) 위에 형성되어 있는 지붕층(106)을 포함한다.
기판(110)은 복수의 화소(PX)를 포함한다. 복수의 화소(PX)는 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있다. 각 화소(PX)는 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)를 포함할 수 있다. 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)는 상하로 배치될 수 있다.
제1 부화소(PXa)와 제2 부화소(PXb) 사이에는 화소 행 방향을 따라서 제1 골짜기(V1)가 위치하고 있고, 복수의 화소 열 사이에는 제2 골짜기(V2)가 위치하고 있다.
지붕층(106)은 화소 행 방향으로 형성되어 있다. 이때, 제1 골짜기(V1)에서는 지붕층(106)이 제거되어 지붕층(106) 아래에 위치하는 구성 요소가 외부로 노출될 수 있도록 주입구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
각 지붕층(106)은 인접한 제2 골짜기(V2) 사이에서 기판(110)으로부터 떨어져 형성됨으로써, 미세 공간(105)이 형성된다. 또한, 각 지붕층(106)은 제2 골짜기(V2)에서는 기판(110)에 부착되도록 형성됨으로써, 미세 공간(105)의 양 측면을 덮도록 한다.
상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 예시에 불과하며, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 화소(PX), 제1 골짜기(V1), 및 제2 골짜기(V2)의 배치 형태의 변경이 가능하고, 복수의 지붕층(106)은 제1 골짜기(V1)에서 서로 연결될 수도 있으며, 각 지붕층(106)의 일부는 제2 골짜기(V2)에서 기판(110)으로부터 떨어져 형성됨으로써 인접한 미세 공간(105)이 서로 연결될 수도 있다.
이어서, 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 액정 패널(1000)은 플라스틱, 고분자 등과 같은 재료로 만들어진 가요성 재질의 기판(110), 복수의 게이트선(도시하지 않음), 복수의 반도체(154), 복수의 데이터선(171) 및 보호막(180)을 포함한다.
보호막(180) 위에는 복수의 하부 차광 부재(220) 및 층간 절연막(160)이 배치되어 있다. 하부 차광 부재(220)는 각 데이터선(171)과 중첩되어 있다. 층간 절연막(160)은 하부 차광 부재(220)를 덮고 있으며, 상부면이 평탄하게 되어 있다.
층간 절연막(160) 위에는 화소 전극(191)이 배치되어 있고, 화소 전극(191) 위에는 제1 배향막(11)이 배치되어 있고, 제1 배향막(11)과 마주하는 부분에 제2 배향막(21)이 배치되어 있고, 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21) 사이에는 미세 공간(305)이 배치되어 있다.
미세 공간(305)에는 액정 분자를 포함하는 액정 물질이 주입되어 있고, 미세 공간(305)은 액정 물질이 주입되는 액정 주입구(도시하지 않음)를 갖는다. 액정 주입구(도시하지 않음)는 미세 공간(305)의 측면에 위치할 수 있다.
제2 배향막(21) 위에는 공통 전극(270)이 배치되어 있다. 공통 전극(270)은 공통 전압을 인가 받고, 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)과 함께 전기장을 생성하여 두 전극 사이의 미세 공간(305)에 위치하는 액정 분자가 기울어지는 방향을 결정한다. 공통 전극(270)은 화소 전극(191)과 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
한편, 본 실시예에서는 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 위에 형성되는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예로 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 하부에 형성되어 수평 전계 모드에 따른 액정 구동도 가능하다.
공통 전극(270) 위에는 지붕층(106)이 배치되어 있다. 지붕층(106)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 사이 공간인 미세 공간(305)이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 지붕층(106)은 포토 레지스트 또는 그 밖의 유기 물질을 포함할 수 있다.
지붕층(106) 위에는 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 이루어진 절연층(107)이 배치되어 있고, 절연층(107) 위에는 덮개막(108)이 배치되어 있다.
덮개막(108)은 액정 주입구(도시하지 않음)가 형성되는 부분을 채우면서 노출된 미세 공간(305)의 액정 주입구를 덮는다. 덮개막(108)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다.
덮개막(108) 위에는 편광판(22)이 배치되어 있다.
편광판(22)은 가요성을 가지는 재질로 형성된 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer)일 수 있으나, 가요성을 가지는 재료라면 이에 한정되지 않는다.
와이어 그리드 편광판은 가요성을 가지는 편광 기판(23) 위에 금속 격자(24)를 포함할 수 있는데, 편광 기판(23)은 폴리이미드(PI)로 형성될 수 있고, 금속 격자(24)는 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 크롬(Cr) 중 선택된 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 이와 다르게 덮개막(108) 위에 덮개막(108)을 와이어 그리드 편광판의 편광 기판(23)으로 이용하여, 덮개막(108) 위에 바로 금속 격자(24)가 형성될 수도 있다.
금속 격자(24)는 색 변환 매개층(330R, 330G, 330B) 및 투명층(340)에 대응되는 부분에서는 미세한 패턴으로 촘촘하게 형성되고, 상부 차광 부재(320)와 대응되는 부분에서는 하나의 큰 패턴으로 형성될 수 있다.
즉, 다르게 설명하면, 금속 격자(24)는 미세 공간(105)에 대응되는 부분에서는 미세한 패턴으로 촘촘하게 형성되며, 하부 차광 부재(220)와 대응되는 부분에서는 하나의 큰 패턴으로 형성될 수 있다.
하부 차광 부재(220) 또는 상부 차광 부재(320)와 대응되는 부분에서 하나의 패턴으로 형성되어 제1 및 상부 차광 부재(220, 320)와 함께 빛을 차단하는 역할을 추가로 할 수 있다.
이와는 다르게, 하부 차광 부재(220)와 중첩되는 위치에는 금속 격자(24)가 형성되지 않을 수 있다. 이는 하부 차광 부재(220)가 형성된 위치에서는 백라이트 어셈블리(700)에서 공급된 광이 투과되어 나오지 않기 때문에 금속 격자(24)를 통한 편광 처리가 불필요하기 때문이다.
편광판(22) 위에는 색변환층(300)이 형성되어 있다.
색변환층(300)은 복수의 상부 차광 부재(320), 복수의 적색 색 변환 매개층(330R), 복수의 녹색 색 변환 매개층(330G), 복수의 투명층(340)을 포함한다.
색변환층(300)은 편광판(22) 상부면에 직접 접촉되어 있다.
여기서, 각 상부 차광 부재(320)는 하부 차광 부재(220)와 중첩되어 있다. 또한, 각 상부 차광 부재(320)는 적색 색 변환 매개층(330R), 녹색 색 변환 매개층(330G) 및 투명층(340)이 배치되는 영역을 구획하며, 적색 색 변환 매개층(330R), 녹색 색 변환 매개층(330G) 및 투명층(340)은 상부 차광 부재(320) 사이에 배치되어 있다.
적색 색 변환 매개층(330R)은 백라이트 어셈블리(700)에서 공급된 청색광을 적색으로 변환한다. 적색 색 변환 매개층(330R)은 적색 형광체로 이루어져 있으며, 적색 형광체로는 (Ca, Sr, Ba)S, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8, 카즌(CaAlSiN3), CaMoO4, Eu2Si5N8 중 적어도 하나의 물질을 사용할 수 있다.
녹색 색 변환 매개층(330G)은 백라이트 어셈블리(700)에서 공급된 청색광을 녹색으로 변환한다. 녹색 색 변환 매개층(330G)은 녹색 형광체로 이루어져 있으며, 녹색 형광체로는 이트륨 알루미늄 가닛(yttrium aluminum garnet, YAG), (Ca, Sr, Ba)2SiO4, SrGa2S4, BAM, 알파 사이알론(α-SiAlON), 베타 사이알론(β-SiAlON), Ca3Sc2Si3O12, Tb3Al5O12, BaSiO4, CaAlSiON, (Sr1 - xBax)Si2O2N2 중 적어도 하나의 물질을 사용할 수 있다.
또한, 적색 색 변환 매개층(330R) 및 녹색 색 변환 매개층(330G)은 크기에 따라 색이 변화하는 퀀텀닷(Quantum Dot)으로 이루어질 수 있다.
퀀텀닷(Quantum Dot)은 II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이 때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 퀀텀닷이 다른 퀀텀닷을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
퀀텀닷은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있다. 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다.
또한, 퀀텀닷의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
투명층(340)은 투명 폴리머로 이루어져 있으며, 백라이트 어셈블리(700)에서 공급된 청색광이 투과되어 청색을 표시한다. 한편, 투명층(340)은 백라이트 어셈블리(700)에서 공급된 청색광을 확산시키는 복수의 공극을 포함할 수 있다.
도 3을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 도 2에 도시된 본 발명의 실시예와 비교하여 색변환층(300)만을 제외하고는 동일한 바, 반복되는 설명은 생략한다.
색 변환층(300)은 복수의 상부 차광 부재(320), 복수의 적색 색 변환 매개층(330R), 복수의 녹색 색 변환 매개층(330G) 및 복수의 청색 색 변환 매개층(330B)을 포함한다.
색변환층(300)은 편광판(22) 상부면에 직접 접촉되어 있다.
여기서, 각 상부 차광 부재(320)는 각 하부 차광 부재(220)와 중첩되어 있다. 또한, 각 상부 차광 부재(320)는 적색 색 변환 매개층(330R), 녹색 색 변환 매개층(330G) 및 청색 색 변환 매개층(330B)이 배치되는 영역을 구획하며, 적색 색 변환 매개층(330R), 녹색 색 변환 매개층(330G) 및 청색 색 변환 매개층(330B)은 상부 차광 부재(320) 사이에 배치되어 있다.
적색 색 변환 매개층(330R)은 적색 형광체로 이루어져 있으며, 적색 형광체로는 Y2O2S, La2O2S, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8, 카즌(CaAlSiN3), (La, Eu)2W3O12, (Ca, Sr, Ba)3MgSi2O8, Li(Eu, Sm)W2O8 중 하나의 물질을 사용한다. 적색 형광체는 자외선을 공급 받아 적색을 발광하고, 확산시킨다.
녹색 색 변환 매개층(330G)은 녹색 형광체로 이루어져 있으며, 녹색 형광체로는 (Ca, Sr, Ba)2SiO4, BAM, 알파 사이알론(α-SiAlON), Ca3Sc2Si3O12, Tb3Al5O12, LiTbW2O8 중 하나의 물질을 사용한다. 녹색 형광체는 자외선을 공급 받아 녹색을 발광하고, 확산시킨다.
청색 색 변환 매개층(330B)은 청색 형광체로 이루어져 있으며, 청색 형광체로는 BaMgAl10O17, (Mg, Ca, Sr, Ba)5(PO4)3Cl, EuSi9Al19ON31, La1 - xCexAl(Si6 - zAlz)(N10 - zOz) 중 하나의 물질을 사용한다. 청색 형광체는 자외선을 공급 받아 청색을 발광하고, 확산시킨다.
또한, 적색 색 변환 매개층(330R), 녹색 색 변환 매개층(330G) 및 청색 색 변환 매개층(330B)은 크기에 따라 색이 변화하는 퀀텀닷(Quantum Dot)으로 이루어질 수도 있다.
퀀텀닷(Quantum Dot)은 II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이 때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 퀀텀닷이 다른 퀀텀닷을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
퀀텀닷은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있다. 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다.
또한, 퀀텀닷의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해서 순서대로 설명한다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 나타낸 단면도이다.
먼저 도 4를 참고하면, 플라스틱, 고분자 등과 같은 재료로 만들어진 가요성 재질의 기판(110) 위에 게이트선(도시하지 않음)을 형성하고, 게이트선을 포함한 기판(110) 위의 전면에 게이트 절연막(140)을 형성한다.
이어, 게이트 절연막(140) 위에 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등과 같은 반도체 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 반도체(154)를 형성한다.
이어, 금속 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 타방향으로 뻗어있는 데이터선(171)을 형성하고, 데이터선(171)으로부터 돌출되어 형성되는 소스, 드레인 전극(도시하지 않음)을 형성하여 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 형성한다.
반도체(154) 및 데이터선(171) 위에 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성된 보호막(180)을 형성한다.
이어, 보호막(180) 위의 각 화소(PX)의 경계부 및 박막 트랜지스터 위에 하부 차광 부재(220)를 형성한다. 제1 부화소(PXa)와 제2 부화소(PXb)의 사이에 위치하는 제1 골짜기(V1)에도 하부 차광 부재(220)를 형성할 수 있다.
하부 차광 부재(220) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 등과 같은 무기 절연 물질로 층간 절연막(160)을 형성한다.
층간 절연막(160) 위에 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질을 증착한 후 패터닝하여 화소 전극(191)을 형성한다.
화소 전극(191) 위에 감광성 유기 물질을 도포하고, 포토 공정을 통해 희생층(도시 하지 않음)을 형성하고, 희생층(300) 위에 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질을 증착하여 공통 전극(270) 및 지붕층(106)을 형성한다.
지붕층(106)을 마스크로 이용하여 제 공통 전극(270)을 패터닝하고, 지붕층(106) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 등과 같은 무기 절연 물질로 절연층(107)을 형성할 수 있다.
희생층(도시 하지 않음)이 노출된 기판(110) 위에 현상액 또는 스트리퍼 용액 등을 공급하여 희생층(도시 하지 않음)을 전면 제거하거나, 애싱(ashing) 공정을 이용하여 희생층(도시 하지 않음)을 전면 제거하여, 미세 공간(105)을 형성한다.
이어, 배향액을 주입하여 제1 및 제2 배향막(11, 21)을 형성하고, 액정 물질을 미세 공간(105) 내부로 주입한 다음 덮개막(108)을 형성하여 미세 공간(305)을 밀봉하여 액정 패널(1000)을 완성한다.
다음으로, 도 5를 참고하면 액정 패널(1000) 표면에 편광판(22)을 형성한다.
편광판(22)은 가요성을 가지는 편광판일 수 있고, 예를 들어 와이어 그리드 편광판일 수 있으나, 가요성을 가질 수 있다면 이에 한정되지 않는다.
와이어 그리드 편광판인 경우, 가요성을 가지는 편광 기판(23) 위에 금속 격자(24)를 포함할 수 있는데, 편광 기판(23)은 폴리이미드(PI)로 형성될 수 있고, 금속 격자(24)는 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 크롬(Cr) 중 선택된 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 와이어 그리드 편광판은 이 기술 분야에 일반적으로 알려져 있는 어떠한 방법으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 임프린팅(imprinting) 또는 블록 공중합체(block copolymer)를 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 이와 다르게 덮개막(108) 위에 덮개막(108)을 와이어 그리드 편광판의 편광 기판(23)(23)으로 이용하여, 덮개막(108) 위에 바로 금속 격자(24)가 형성할 수도 있다.
금속 격자(24)는 색 변환 매개층(330R, 330G, 330B) 및 투명층(340)에 대응되는 부분에서는 미세한 패턴으로 촘촘하게 형성하고, 상부 차광 부재(320)와 대응되는 부분에서는 하나의 큰 패턴으로 형성할 수 있다.
다르게 설명하면, 금속 격자(24)는 미세 공간(105)에 대응되는 부분에서는 미세한 패턴으로 촘촘하게 형성하며, 하부 차광 부재(220)와 대응되는 부분에서는 하나의 큰 패턴으로 형성할 수 있다.
하부 차광 부재(220) 또는 상부 차광 부재(320)와 대응되는 부분에서 하나의 패턴으로 형성함으로써, 제1 및 상부 차광 부재(220, 320)와 함께 빛을 차단하는 역할을 추가로 할 수 있다.
이와는 다르게, 하부 차광 부재(220)와 중첩되는 위치에는 금속 격자(24)가 형성하지 않을 수 있다. 이는 하부 차광 부재(220)가 형성된 위치에서는 백라이트 어셈블리(700)에서 공급된 광이 투과되어 나오지 않기 때문에 금속 격자(24)를 통한 편광 처리가 불필요하기 때문이다.
그 다음, 도 6 및 도 7을 참고하면, 편광판(22) 위에 상부 차광 부재(320)를 형성한 후, 상부 차광 부재(320) 사이에 적색 색 변환 매개층(330R), 녹색 색 변환 매개층(330G) 및 투명층(340)을 상부 차광 부재(320) 사이에 형성하여 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 완성한다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 한 장의 기판을 사용하여 제조되는 액정 표시 장치 표면에 유연한 와이어 그리드 편광자 및 색 변환 매개체를 형성하여 색재현성이 우수하면서도 유연한 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 기판 140: 게이트 절연막
154: 반도체 171: 데이터선
180: 보호막 220, 320: 제1, 2 차광 부재
160: 층간 절연막 191: 화소 전극
11, 21: 제1, 2 배향막 270: 공통 전극
105: 미세 공간 106: 지붕층
107: 절연층 108: 덮개막
22: 편광판 1000: 액정 패널
300: 색 변환층 340: 투명층
330R, 330G, 330B: 적색, 녹색, 청색 색 변환 매개층

Claims (20)

  1. 가요성을 갖는 기판,
    상기 기판 위에 형성된 복수의 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 형성된 미세 공간 내부에 충전된 액정층,
    상기 미세 공간을 지지하는 지붕층,
    상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막,
    상기 덮개막 위에 형성된 가요성을 갖는 편광판을 포함하는 액정 패널, 및
    상기 편광판 위에 형성된 색 변환층을 포함하며,
    상기 색 변환층은 상기 미세 공간에 대응되는 위치에 형성된 복수의 색 변환 매개층,
    상기 색 변환 매채층 사이에 형성되어 상기 색 변환 매개층을 구획짓는 상부 차광 부재를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 편광판은 상기 덮개막 위에 접착되어 형성되고,
    상기 색 변환층은 상기 편광판 위에 접착되어 형성된 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 복수의 화소 전극 사이에 형성된 하부 차광 부재를 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 색 변환 매개층은 형광체 또는 퀀텀닷(quantum dot)을 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 하부 차광 부재 및 상기 상부 차광 부재는 상호 중첩되는 위치에 형성된 액정 표시 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 색 변환 매개층은 적색 색 변환 매개층 및 녹색 색변환 매개층을 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 색 변환 매개층은 상기 적색 색 변환 매개층 및 상기 녹색 색변환 매개층과 동일한 층에 배치되어 있는 투명층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 백라이트 어셈블리는 청색 광을 발광하는 청색 발광 다이오드를 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제6항에서,
    상기 색 변환 매개층은 청색 색 변환 매개층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제2항에서,
    상기 편광판은 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer)인 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 와이어 그리드 편광판은 가요성을 갖는 편광 기판,
    상기 편광 기판 위에 형성된 금속 격자를 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 색 변환 매개층과 대응되는 부분의 상기 금속 격자는 미세한 복수의 패턴으로 형성되며,
    상기 상부 차광 부재와 대응되는 부분의 상기 금속 격자는 하나의 패턴으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 금속 격자는 상기 색 변환 매개층과 대응되는 부분에만 형성되고,
    상기 금속 격자는 미세한 복수의 패턴으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  14. 제10항에서,
    상기 편광판은 금속 격자를 포함하며,
    상기 금속 격자는 상기 덮개막 위에 직접적으로 접촉되어 형성된 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 금속 격자는 상기 색 변환 매개층과 중첩된 위치에만 형성된 액정 표시 장치.
  16. 가요성을 갖는 기판 위에 복수의 화소 전극 및 상기 복수의 화소 전극 사이에 하부 차광 부재를 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 희생층 및 지붕층을 순서대로 형성하는 단계,
    상기 지붕층의 일부를 식각하고 희생층을 제거하여 미세 공간을 형성하는 단계,
    상기 미세 공간에 액정 물질을 충전하여 액정층을 형성하는 단계,
    상기 액정층이 충전된 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 형성하는 단계,
    상기 덮개막 위에 가요성을 갖는 편광판을 형성하는 단계,
    상기 편광판 위에 상기 하부 차광 부재와 중첩되는 위치에 상부 차광 부재를 형성하는 단계, 및
    상기 상부 차광 부재 사이에 형광체 또는 퀀텀닷(quantum dot)을 포함하는 색 변환 매개층을 형성하여 색변환층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 색 변환 매개층은 적색 색 변환 매개층 및 녹색 색변환 매개층을 형성하고,
    상기 적색 색 변환 매개층 및 상기 녹색 색변환 매개층과 동일한 층에 투명층 또는 청색 색 변환 매개층을 더 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 편광판은 와이어 그리드 편광판인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 편광판을 형성하는 단계는,
    덮개막 위에 금속 격자를 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제18항에서,
    상기 편광판을 형성하는 단계는,
    상기 덮개막 위에 가요성 기판을 형성하는 단계, 및
    상기 가요성 기판 위에 금속 격자를 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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