KR20180021959A - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20180021959A
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양용훈
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김혜인
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 표시부 및 비표시부로 이루어진 기판; 기판 상에 배치된 청색광 차단 필터; 서로 평면상으로 이격되어 배치된 복수의 컬러 패턴층; 평면 상에서 상기 복수의 컬러 패턴층 사이에 배치된 블랙 매트릭스; 컬러 패턴층 및 상기 블랙 매트릭스 상에 배치된 평탄화층; 및 평탄화층 상에 배치된 편광판을 포함하고, 컬러 패턴층은, 청색광 차단 필터 상에 배치되고, 적색 파장을 갖는 광으로 변환하는 적색 변환부;및 청색광 차단 필터 상에 배치되고, 녹색 파장을 갖는 광으로 변환하는 녹색 변환부;를 포함하고, 적색 변환부 및 녹색 변환부는 파장 변환 입자를 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 상부 패널에 발생하는 단차를 개선할 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중 하나로서 전극이 형성되어 있는 2개의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층을 포함한다.
액정 표시 장치는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다. 이를 위해, 액정 표시 장치는 광을 제공하는 백라이트 유닛을 필요로 한다.
백라이트 유닛으로부터 출광된 광은 액정 표시 장치의 편광판 및 액정층을 통과하여 영상을 표시한다. 이때, 액정 표시 장치의 편광판은 표시 패널 내부에 위치할 수 있다. 이때, 편광판의 편광 효율을 향상시키기 위해서는 편광판 하부층의 평탄도가 우수해야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표시 패널 특히, 편광판의 하부층의 평탄도를 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 표시부 및 비표시부로 이루어진 기판; 기판 상에 배치된 청색광 차단 필터; 서로 평면상으로 이격되어 배치된 복수의 컬러 패턴층; 평면 상에서 상기 복수의 컬러 패턴층 사이에 배치된 블랙 매트릭스; 컬러 패턴층 및 상기 블랙 매트릭스 상에 배치된 평탄화층; 및 평탄화층 상에 배치된 편광판을 포함하고, 컬러 패턴층은, 청색광 차단 필터 상에 배치되고, 적색 파장을 갖는 광으로 변환하는 적색 변환부;및 청색광 차단 필터 상에 배치되고, 녹색 파장을 갖는 광으로 변환하는 녹색 변환부;를 포함하고, 적색 변환부 및 녹색 변환부는 파장 변환 입자를 포함한다.
편광판은 편광자를 포함하며, 상기 편광자는 WGP(Wire Grid Polarizer)일 수 있다.
파장 변환 입자는 형광체, 양자 점 입자 또는 양자 막대 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
청색광을 방출하는 광원부를 더 포함하고, 청색광 차단 필터와 평면상으로 이격되어 기판과 접촉하여 배치된 투명 패턴층을 더 포함할 수 있다.
블랙 매트릭스는 컬러 패턴층과 투명 패턴층 사이에도 배치될 수 있다.
자외선을 방출하는 광원부를 더 포함하고, 컬러 패턴층은 청색광 차단 필터와 평면상으로 이격되어 기판과 접촉하여 배치되고, 청색 파장을 갖는 광으로 변환하는 청색 변환부를 더 포함할 수 있다.
청색광 차단 필터, 컬러 패턴층 및 투명패턴층과 블랙 매트릭스 사이에 배치된 이색 반사층을 더 포함할 수 있다.
청색광 차단 필터, 컬러 패턴층, 투명 패턴층 및 블랙 매트릭스와 평탄화층 사이에 배치된 이색 반사층을 더 포함할 수 있다.
블랙 매트릭스는 금속으로 이루어질 수 있다.
상부 기판의 비표시부에 배치된 더미 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 청색광 차단 필터를 형성하는 단계; 컬러 패턴층 및 투명 패턴층을 형성하는 단계; 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 평탄화층을 형성하는 단계; 및
편광판을 형성하는 단계를 포함하고, 컬러 패턴층은 파장 변환 입자를 포함한다.
평탄화층을 형성하는 단계 전에, 이색 반사층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
편광판을 형성하는 단계 전에, 이색 반사층을 형성하는 단계를 더 포함할 수있다.
블랙 매트릭스를 형성하는 단계는, 블랙 매트릭스 형성 물질을 도포하는 단계; 포토 레지스트를 도포하는 단계; 포토 레지스트를 현상하는 단계; 블랙 매트릭스 형성 물질을 에칭(Etching)하는 단계; 및 포토 레지스트를 스트립(strip)하는 단계;를 포함하고, 블랙 매트릭스 형성 물질은 금속으로 이루어질 수 있다.
상부 기판에 컬러 패턴층 및 투명 패턴층을 형성하는 단계는 더미 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
블랙 매트릭스는 하나의 컬러 패턴층 또는 투명 패턴층을 통과한 광이 다른 컬러 패턴층 또는 투명 패턴층에 입사되는 것을 방지하여 혼색을 방지할 수 있다.
복수의 컬러 패턴층 및 투명 패턴층 사이에 위치하는 블랙 매트릭스에 의해 평탄화층의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
셀프-얼라인(self-align)이 가능하고, 컬러 패턴층의 면적을 증가시켜 출광 효율을 향상시킬 수 있다.
컬러 패턴층으로부터 측면으로 방출된 광이 금속막으로 이루어진 블랙 매트릭스에 의해 반사되어 표시 패널의 전면을 향하여 방출된다. 이에 따라, 출광 효율이 향상될 수 있다.
블랙 매트릭스는 비감광성 유기 물질로 이루어져 노광에 필요한 마스크를 생략할 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 장치의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 표시 패널에 배치된 화소들을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 인접한 세 화소에 대한 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 3의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 패널의 비표시부를 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
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. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 5b를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 표시 패널(10), 구동부(400) 및 백라이트 유닛(500)을 포함한다.
표시 패널(10)은 하부 패널(100), 상부 패널(200) 및 액정층(미도시)을 포함한다.
구동부(400)는 게이트 드라이버(410) 및 데이터 드라이버(420)를 포함한다. 게이트 드라이버(410)는 하부 패널(100)의 비표시부(NDA)에 위치한다. 게이트 드라이버(410)는 타이밍 컨트롤러(도시되지 않음)로부터 제공된 게이트 제어신호에 따라 게이트 신호들을 생성하고, 그 게이트 신호들을 복수의 게이트 라인들에 차례로 공급한다. 게이트 드라이버(410)는, 예를 들어, 게이트 쉬프트 클럭에 따라 게이트 스타트 펄스를 쉬프트 시켜 게이트 신호들을 발생시키는 쉬프트 레지스터로 구성될 수 있다. 쉬프트 레지스터는 복수의 구동 트랜지스터들로 구성될 수 있다.
데이터 드라이버(420)는 복수의 데이터 구동 집적회로(421)들을 포함한다. 데이터 구동 집적회로(421)들은 타이밍 컨트롤러로부터 디지털 영상 데이터 신호들 및 데이터 제어신호를 공급받는다. 데이터 구동 집적회로(421)들은 데이터 제어신호에 따라 디지털 영상 데이터 신호들을 샘플링한 후에, 매 수평기간마다 한 수평 라인에 해당하는 샘플링 영상 데이터 신호들을 래치하고 래치된 영상 데이터 신호들을 후술할 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)에 공급한다. 즉, 데이터 구동 집적회로(421)들은 타이밍 컨트롤러로부터의 디지털 영상 데이터 신호들을 전원 공급부(도시되지 않음)로부터 입력되는 감마전압을 이용하여 아날로그 영상 신호들로 변환하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 공급한다.
각 데이터 구동 집적회로(421)는 캐리어(422)에 실장된다. 캐리어(422)들은 인쇄회로기판(423)과 표시 패널(10) 사이에 접속된다. 인쇄회로기판(423)에 전술된 타이밍 컨트롤러 및 전원 공급부가 위치할 수 있는 바, 캐리어(422)는 타이밍 컨트롤러 및 전원 공급부로부터의 각종 신호들을 데이터 구동 집적회로(421)로 전송하는 입력 배선들과 그 데이터 구동 집적회로(421)로부터 출력된 영상 데이터 신호들을 해당 데이터 라인들로 전송하는 출력 배선들을 포함한다. 한편, 적어도 하나의 캐리어(422)는 타이밍 컨트롤러 및 전원 공급부로부터의 각종 신호들을 게이트 드라이버(410)로 전송하기 위한 보조 배선들을 더 포함할 수 있는 바, 이 보조 배선들은 하부 패널(100)에 위치한 패널 배선들에 연결된다. 이 패널 배선들은 보조 배선들과 게이트 드라이버(410)를 서로 연결한다. 패널 배선들은 라인-온-글라스(line-on-glass) 방식으로 하부 패널(100)에 형성될 수 있다.
백라이트 유닛(500)은 광원부(510), 반사판(520), 도광판(530) 및 광학 시트(540)를 포함한다.
광원부(510)는 광을 생성한다. 광원부(510)에서 생성된 광은 도광판(530) 및 광학 시트(540)를 통해 표시 패널(10)로 제공한다.
광원부(510)는 적어도 하나의 광원(511) 및 광원회로기판(512)을 포함할 수 있다. 광원(511)은 자외선 및 근자외선(rear ultraviolet) 등을 방출할 수 있다. 예를 들어, 광원(511)은 자외선 또는 청색광을 후술할 도광판(530)을 통해 표시 패널(10)로 방출할 수 있다.
광원회로기판(512)의 일면은, 도시되지 않았지만, 적어도 하나의 실장(mounting, 實裝) 영역과 배선 영역으로 구분된다. 광원(511)이 두 개 이상일 경우 각 실장 영역에 광원(511)이 하나씩 설치되고, 그리고 배선 영역에 그 광원(511)들로 구동전원을 전송하기 위한 복수의 배선들이 설치된다. 전술된 구동전원은 외부의 전원 공급부(도시되지 않음)에서 생성된 후, 별도의 커넥터(도시되지 않음)를 통해 위의 복수의 배선들로 공급된다.
도광판(530)은 광원부(510)로부터 제공된 광을 표시 패널(10)로 안내한다. 도광판(530)은 복수의 광원부(510) 사이에 위치한다. 도광판(530)에 포함된 복수의 면들 중 광원(511)과 마주보는 하나의 면이 입광면으로 설정된다.
광원(511)으로부터 방출된 광은 입광면에 입사된 후, 도광판(530)의 내부로 진행한다. 도광판(530)은 그 내부로 들어온 광을 전반사시켜 표시 패널(10)의 표시 영역 측으로 안내한다. 한편, 도시되지 않았지만, 도광판(530)의 반사율을 향상시키기 위해, 이 도광판(530)의 하부 외측면에 다수의 산란 패턴들이 더 형성될 수도 있다.
도광판(530)은 광을 효율적으로 안내할 수 있도록 투광성을 가지는 재료, 예를 들어 PMMA(PolyMethylMethAcrylate)와 같은 아크릴 수지, 폴리카보네이트(PC: PolyCarbonate)와 같은 재료로 이루어질 수 있다.
반사판(520)은 도광판(530) 하부에 위치한다. 반사판(520)은 도광판(530)의 하부 외측면을 통과하여 외부로 유출되는 광을 다시 반사시켜 도광판(530)측으로 되돌림으로써 광 손실률을 최소화한다.
광학 시트(540)는 도광판(530)으로부터 전달되는 광을 확산 및 집광한다. 광학 시트(540)는 도광판(530)과 표시 패널(10) 사이에 위치할 수 있다. 광학 시트(540)는 확산 시트(541), 집광 시트(542) 및 보호 시트(543)를 포함할 수 있다. 확산 시트(541), 집광 시트(542) 및 보호 시트(543)는 순차적으로 도광판(530) 상에 적층될 수 있다.
확산 시트(541)는 도광판(530)으로부터 전달된 광을 분산시켜서 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다.
집광 시트(542)는 확산 시트(541) 상에 위치하여 그 확산 시트(541)로부터 확산된 광을 표시 패널(10)에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 이 집광 시트(542)의 일면에 삼각기둥 모양의 프리즘들이 일정한 배열을 갖고 배치될 수 있다.
보호 시트(543)는 집광 시트(542) 상에 위치하여 그 집광 시트(542)의 표면을 보호하고, 광을 확산시켜 광의 분포를 균일하게 한다. 보호 시트(543)를 통과한 광은 표시 패널(10)로 제공된다.
도 2는 표시 패널에 배치된 화소들을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 패널(10)은 복수의 게이트 라인들(GL1 내지 GLi) 및 복수의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)을 포함한다. 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)은 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)과 교차한다. 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)은 비표시부(NDA)로 연장되어 게이트 드라이버(410)에 접속되고, 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)은 비표시부(NDA)로 연장되어 데이터 드라이버(420)에 접속된다.
화소(PX)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 표시 패널(10)의 표시부(DA)에 위치한다. 인접하여 위치한 복수의 화소(PX)들은 하나의 단위 화소를 이룰 수 있다. 예를 들어, 동일한 게이트 라인에 접속되며 인접한 복수의 화소(PX)들은 하나의 단위 화소를 이룰 수 있다.
인접한 화소(PX)들은 서로 다른 데이터 라인에 접속될 수 있다. 도 2에 도시된 하나의 예와 같이, 한 화소(PX)는 홀수 번째 데이터 라인에 접속되고, 이 화소와 인접한 다른 한 화소(PX)는 짝수 번째 데이터 라인에 접속될 수 있다.
제 n 수평라인(n은 1 내지 i 중 어느 하나)을 따라 배열된 j개의 화소들(이하, 제 n 수평라인 화소들)은 제 1 내지 제 j 데이터 라인들(DL1 내지 DLj) 각각에 개별적으로 접속된다. 아울러, 이 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 라인에 공통으로 접속된다. 이에 따라, 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 신호를 공통으로 공급받는다. 즉, 동일 수평라인 상에 배열된 j개의 화소들은 모두 동일한 게이트 신호를 공급받지만, 서로 다른 수평라인 상에 위치한 화소들은 서로 다른 게이트 신호를 공급받는다. 예를 들어, 제 1 수평라인(HL1)에 위치한 화소(PX)는 모두 제 1 게이트 신호를 공급받는 반면, 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 화소(PX)는 제 1 게이트 신호와 다른 타이밍을 갖는 제 2 게이트 신호를 공급받는다.
하나의 화소(PX)는 박막 트랜지스터(TFT), 액정용량 커패시터(Clc) 및 보조용량 커패시터(Cst)를 포함한다.
도 2에 확대하여 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GLi)으로부터의 게이트 신호에 따라 턴-온된다. 턴-온된 박막 트랜지스터(TFT)는 데이터 라인(DL1)으로부터 제공된 아날로그 영상 데이터 신호를 액정용량 커패시터(Clc) 및 보조용량 커패시터(Cst)로 공급한다.
액정용량 커패시터(Clc)는 서로 대향하여 위치한 화소 전극과 대향 전극을 포함한다. 여기서, 대향 전극은 전단 게이트 라인 또는 공통 전압을 전송하는 공통 라인이 될 수 있다.
도 3은 도 2의 인접한 세 화소에 대한 평면도이다. 도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 3의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 패널(10)은 도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 하부 편광판(130), 하부 기판(101), 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3), 화소 전극(PE1, PE2, PE3), 게이트 절연막(111), 보호막(115), 액정층(300), 공통 전극(CE), 상부 편광판(230), 평탄화층(211), 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253), 투명 패턴층(255), 이색 반사층(257), 블랙 매트릭스(270), 및 상부 기판(201)을 포함한다.
하부 패널(100)은 하부 기판(101), 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3), 게이트 절연막(111), 보호막(115), 화소 전극(PE1, PE2, PE3) 및 하부 편광판(130)을 포함한다.
하부 기판(101)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진다.
박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3)는 각각 반도체층(SM1, SM2, SM3), 게이트 전극(GE1, GE2, GE3), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)을 포함한다.
게이트 전극(GE1, GE2, GE3)은 게이트 라인(GL1)과 일체로 구성된다. 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)은 하부 기판(101) 상에 위치한다. 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1, GE2, GE3) 중 적어도 하나는 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 계열의 금속, 또는 은(Ag)이나 은 합금과 같은 은 계열의 금속, 또는 구리(Cu)나 구리 합금과 같은 구리 계열의 금속, 또는 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금과 같은 몰리브덴 계열의 금속으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1, GE2, GE3) 중 적어도 하나는, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1, GE2, GE3) 중 적어도 하나는 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
한편, 도 3에서의 GL0은 더미 게이트 라인이며, 게이트 라인(GL1)과 동일한 층상에 위치한다. 더미 게이트 라인(GL0)은 제 1 게이트 라인(GL1)에 접속된 화소(PX1, PX2, PX3)의 화소 전극들(PE1, PE2, PE3)과 중첩한다. 더미 게이트 라인(GL0)과 화소(PX1, PX2, PX3)의 각 화소 전극(PE1, PE2, PE3) 사이에 각각 전술된 보조용량 커패시터(Cst)가 형성된다. 더미 게이트 라인(GL0)은 게이트 라인(GL1)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
게이트 절연막(111)은 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)을 포함한 하부 기판(101)의 전면(全面)에 위치한다. 게이트 절연막(111)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 절연막(111)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층들을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
반도체층(SM1, SM2, SM3)은 게이트 절연막(111) 상에 위치한다. 이때 반도체층(SM1, SM2, SM3)은 게이트 절연막(111)의 하부에 위치한 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)과 중첩한다. 반도체층(SM1, SM2, SM3)은 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어질 수 있다.
제 1 및 제 2 저항성 접촉층들(113a, 113b)은 반도체층(SM1, SM2, SM3) 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 저항성 접촉층들(113a, 113b)은 반도체층(SM1, SM2, SM3)의 채널 부분을 제외한 부분에 대응되게 반도체층(SM1, SM2, SM3) 상에 위치한다. 제 1 저항성 접촉층(113a)과 제 2 저항성 접촉층(113b)은 서로 분리되어 있다. 제 1 및 제 2 저항성 접촉층들(113a, 113b) 각각은 인(phosphorus) 과 같은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
소스 전극(SE)은 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)과 일체로 구성된다. 소스 전극(SE)은 제 1 저항성 접촉층(113a) 상에 위치한다.
드레인 전극(DE1, DE2, DE3)은 제 2 저항성 접촉층(113b) 상에 위치한다. 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)은 화소 전극(PE1, PE2, PE3)에 연결된다.
데이터 라인(DL1, DL2, DL3), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3) 중 적어도 하나는 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 데이터 라인(DL1, DL2, DL3, DL4), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3) 중 적어도 하나는 내화성 금속막과 저저항 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴(또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 중간막과 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 이와 달리, 데이터 라인(DL1, DL2, DL3, DL4), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3) 중 적어도 하나는 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
보호막(115)은 데이터 라인(DL1, DL2, DL3), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)을 포함한 하부 기판(101)의 전면에 위치한다. 보호막(115)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 보호막(115)은 무기 절연물로 만들어질 수도 있는 바, 이와 같은 경우 그 무기 절연물로서 감광성(photosensitivity)을 가지며 유전 상수(dielectric constant)가 약 4.0인 것이 사용될 수 있다. 보호막(115)은 또한, 유기막의 우수한 절연 특성을 가지면서도 노출된 반도체층(SM1, SM2, SM3) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다. 보호막(115)의 두께는 약 5000Å 이상일 수 있고, 약 6000 Å 내지 약 8000 Å 일 수 있다.
화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 보호막(115) 상에 위치한다. 이때, 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 보호막(115)의 콘택홀(CNT)을 통해 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)에 접속된다. 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 이때, ITO는 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있으며, 또한 IZO 역시 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있다.
하부 편광판(130)은 하부 기판(101)의 배면에 위치한다.
상부 패널(200)은 상부 기판(201), 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253), 투명 패턴층(255), 블랙 매트릭스(270), 평탄화층(211), 상부 편광판(230) 및 공통 전극(CE)을 포함한다.
상부 기판(201)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진다.
청색광 차단 필터(251)는 상부 기판(201) 상에 후술할 투명 패턴층(255)과 평면상으로 이격되어 위치한다. 구체적으로, 청색광 차단 필터(251)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 두 화소(PX1, PX2)에 대응하여 위치할 수 있다. 청색광 차단 필터(251)는 스트라이프(stripe) 형태일 수 있다. 또는, 청색광 차단 필터(251)는 아일랜드(island) 형태일 수 있다.
컬러 패턴층(253)은 백라이트 유닛(500)으로부터 입사된 광의 파장을 변환하여 다른 파장의 광을 방출한다.
복수의 컬러 패턴층(253)은 평면상으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 컬러 패턴층(253)은 적색 변환부(253a) 및 녹색 변환부(253b)를 포함하고, 적색 변환부(253a) 및 녹색 변환부(253b)는 청색광 차단 필터(251) 상에 평면상으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
복수의 컬러 패턴층(253)은 스트라이프(stripe) 형태일 수 있다. 또는 컬러패턴층(253)은 아일랜드(island) 형태일 수 있다.
컬러 패턴층(253)은 파장 변환 입자(미도시)를 포함한다. 예를 들어, 파장 변환 입자는 양자 점(Quantum dot) 입자를 포함할 수 있다. 양자 점 입자는 광의 파장을 변환하여 특정 파장의 광을 방출한다. 양자 점 입자의 크기에 따라 컬러 패턴층(253)으로부터 방출되는 광의 파장이 달라진다. 다시 말하여, 양자 점의 직경에 따라 컬러 패턴층(253)으로부터 각각 다른 색 파장을 가진 광광이 방출된다.
양자 점 입자는 2nm 이상 10nm 이하의 직경을 가질 수 있다. 일반적으로, 양자 점 입자가 작은 직경을 가지면 방출되는 빛의 파장이 짧아져 청색 계열의 광이 발생되며, 양자 점의 크기가 커지면 방출되는 빛의 파장이 길어져 적색 계열의 광이 발생된다. 예를 들어, 10nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 적색광을 방출하며, 7nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 녹색광을 방출하며, 그리고 5nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 청색광을 방출할 수 있다.
양자 점 입자는 일반적인 형광 염료에 비해 높은 흡광계수(extinction coefficient) 및 높은 양자효율(quantum yield)을 가져, 매우 강한 형광을 발생한다. 특히, 양자 점 입자는 짧은 파장의 빛을 흡수하여 더 긴 파장의 광 방출할 수 있다.
양자 점 입자는 코어 나노 결정 및 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 양자 점 입자는 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있고, 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수도 있다.
껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 껍질 나노 결정은 코어 나노 결정의 표면에 배치된다.
양자 점 입자는 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 및 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 양자 점 입자를 구성하는 코어 나노 결정은 PbSe, InAs, PbS, CdSe, InGaP, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 및 HgS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 껍질 나노 결정은 CuZnS, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 및 HgS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 코어 나노 결정이 CdSe를 포함하고, 양자 점 입자의 직경이 1nm이상 3nm이하 일 때 청색광을 발생시킬 수 있고, 양자 점 입자의 직경이 3nm이상 5nm이하 일 경우 녹색광을 발생시킬 수 있고, 양자 점 입자의 직경이 7nm이상 10nm이하 일 경우 적색광을 발생시킬 수 있다.
양자 점 입자는 화학적 습식방법에 의해 형성될 수 있다. 화학적 습식방법은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법이다.
이와 달리, 컬러 패턴층(253)은 전술된 양자 점 입자 대신 양자 막대(quantum rod) 입자를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 적색 변환부(253a)는 백라이트 유닛(500)으로부터 입사된 청색광의 파장을 변환하여 적색 파장을 가진 광을 방출하고, 녹색 변환부(253b)는 백라이트 유닛(500)으로부터 입사된 청색광의 파장을 변환하여 녹색 광을 방출한다. 구체적으로, 적색 변환부(253a)는 적색 파장 변환 입자를 포함하여 백라이트 유닛(500)으로부터 입사된 청색광을 적색 파장을 갖는 광으로 변환한다. 적색 파장을 갖는 광은 620nm이상 750nm이하의 파장을 가질 수 있다. 또한, 녹색 변환부(253b)는 녹색 파장 변환 입자를 포함하여 백라이트 유닛으로부터 입사된 청색광을 녹색 파장을 갖는 광으로 변환한다. 녹색 파장을 갖는 광은 495nm이상 570nm이하의 파장을 가질 수 있다. 이에 따라, 적색 변환부(253a)는 적색 화소에 대응될 수 있고, 녹색 변환부(253b)는 녹색 화소에 대응될 수 있다.
투명 패턴층(255)은 청색광 차단 필터(251)와 이격되어 상부 기판(201)과 접촉되어 배치될 수 있다. 또한, 투명 패턴층(255)은 한 화소(PX3)에 대응하여 위치할 수 있다.
투명 패턴층(255)은 스트라이프(stripe) 형태일 수 있다. 또는, 투명 패턴층(255)은 아일랜드(island) 형태일 수 있다. 투명 패턴층(255)은 광이 투과될 수 있는 투명한 재료로 이루어질 수 있다.
투명 패턴층(255)은 파장 변환 입자를 포함하지 않는다. 투명 패턴층(255)을 통과하는 광은 파장이 변하지 않는다. 예를 들어, 투명 패턴층(255)은 백라이트 유닛(500)으로부터 입사된 청색광의 파장을 변환하지 않는다. 이때, 투명 패턴층(255)은 청색 화소에 대응될 수 있다.
도시되지 않았지만, 백라이트 유닛(500)이 자외선을 방출하는 경우, 컬러 패턴층(253)은 청색 변환부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 청색 변환부는 전술한 투명 패턴층(255)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 구체적으로, 청색 변환부는 청색광 차단 필터(251)와 이격되어 상부 기판(201)과 접촉되어 배치될 수 있다. 또한, 청색 변환부는 한 화소(PX3)에 대응하여 위치할 수 있다.
청색 변환부는 파장 변환 입자를 포함한다. 구체적으로, 청색 변환부는 청색 파장 변환 입자를 포함하여 백라이트 유닛(500)으로부터 입사된 자외선을 청색 파장을 갖는 광으로 변환한다. 청색 파장을 갖는 광은 450nm이상 495nm이하의 파장을 가질 수 있다. 이에 따라, 청색 변환부는 청색 화소에 대응될 수 있다.
이색 반사층(257)은 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255)을 포함하는 상부 기판(201)의 전면에 위치할 수 있다. 구체적으로, 이색 반사층(257)은 상부 기판(201), 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255)과 블랙매트릭스(270) 사이에 위치할 수 있다. 이색 반사층(257)은 이색 반사 필터(dichroic filter)의 역할을 한다. 이색 반사 필터는 입사된 광 중 특정 파장을 갖는 광을 투과시키고 그 외의 파장을 갖는 광을 반사시키는 필터이다.
예를 들어, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이색 반사층(257)은 청색광을 투과시키고 청색광 이외의 광을 반사할 수 있다. 이 경우, 백라이트 유닛(500)으로부터 입사되는 광은 이색 반사층(257)을 통과한다. 반면, 컬러 패턴층(253)에 의하여 파장 변환된 적색광과 녹색광은 이색 반사층(257)에서 반사된다. 따라서, 이러한 이색 반사층(257)을 황색 반사 필터(YRF)라고도 한다.
구체적으로, 적색광과 녹색광이 이색 반사층(257)에서 반사되기 때문에, 색 변환층(253)에서 생성된 적색광과 녹색광 중 액정층(300) 쪽으로 방사된 광은 이색 반사층(257)에 의해 상부 기판(201) 쪽으로 반사되어 외부로 출광된다. 그 결과, 액정 표시 장치의 광효율이 향상될 수 있다.
이색 반사층(257)은 교대로 적층된 복수개의 고굴절층과 복수개의 저굴절층을 포함한다. 복수개의 고굴절층과 복수개의 저굴절층에 의한 다층막 간섭 현상에 의해 이색 반사층(257)에서 선택적 광투과가 이루어질 수 있다. 저굴절층은 MgF2 및 SiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 고굴절층은 Ag, TiO2, Ti2O3 및 Ta2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 각 층의 두께는 투과되는 광의 파장의 1/8 내지 1/2의 범위에서 설계될 수 있다.
이색 반사층(257)에 포함된 각 층의 구성에 따라 투과광과 반사광의 파장이 조정될 수 있다.
블랙 매트릭스(270)는 복수의 컬러 패턴층(253)들 사이에 위치한다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(270)는 적색 변환부(253a)와 녹색 변환부(253b) 사이, 녹색 변환부(253b)와 투명 패턴층(255) 사이, 투명 패턴층(255)과 적색 변환부(253a) 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(270)는 하나의 컬러 패턴층(253) 또는 투명 패턴층(255)을 통과한 광이 다른 컬러 패턴층(253) 또는 투명 패턴층(255)에 입사되는 것을 방지하여 혼색을 방지할 수 있다.
블랙 매트릭스(270)는 백라이트 유닛(500)으로부터 입사된 광이 표시 패널(10)의 전면을 향해 출광하는 것을 차단한다.
블랙 매트릭스(270)는 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255) 사이의 단차를 발생시키는 공간에 위치하여 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255)을 포함하는 상부 기판(201)의 단차를 감소시켜 상부 기판(201)의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
블랙 매트릭스(270)는 비감광성 유기 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 블랙 매트릭스(270)는 현상액에 용해 가능한 물질을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 블랙 매트릭스(270)는 감광성 유기 물질로 이루어질 수도 있다.
평탄화층(211)은 컬러 패턴층(253), 투명 패턴층(255) 및 블랙 매트릭스(270) 상에 위치한다. 평탄화층(211)은 컬러 패턴층(253), 투명 패턴층(255) 및 블랙 매트릭스(270) 등의 하부층 굴곡 표면을 평탄화하거나 하부층으로부터의 불순물의 용출을 방지한다.
상부 편광판(230)은 평탄화층(211) 상에 위치한다. 상부 편광판(230)의 투과축과 하부 편광판(130)의 투과축은 직교하는 바, 이들 중 하나의 투과축은 게이트 라인(GL)에 나란하게 배열된다.
상부 편광판(230)은 편광자(231)를 포함할 수 있다. 편광자(231)는 평탄화층(211)에 나란히 배치된 복수개의 라인 패턴을 포함한다. 각각의 라인 패턴은 한 방향으로 연장된 직선 형태를 가지며, 소정의 폭을 가지며, 소정의 간격으로 서로 이격된다.
라인 패턴은 금속으로 만들어질 수 있다. 금속으로 만들어진 복수개의 라인 패턴을 포함하는 편광자(231)를 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer; WGP)라고도 한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광자(231)는 와이어 그리드 편광자(WGP)이다.
라인 패턴은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
편광자(231)는 몰드를 이용한 임프린트(imprint) 방법, 포토 리소그래피 등의 방법으로 만들어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 편광자(231)는 블록공중합체에 의하여 만들어질 수도 있다.
편광자(231)는 매우 얇고 균일한 라인 패턴으로 이루어지기 때문에, 우수한 평탄도를 갖는 평탄화층(211) 상에 편광자(231)가 배치되어야 우수한 편광 효율을 갖는다.
공통 전극(CE)은 상부 편광판(230) 상에 위치한다. 예를 들어, 공통 전극(CE)은 상부 편광판(230)을 포함한 상부 기판(201)의 전면에 위치할 수 있다. 공통 전극(CE)은, 예를 들어, 직류 전압인 공통 전압을 전송한다. 이와 달리, 공통 전극은 교류 전압을 전송할 수도 있다. 공통 전극(CE)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.
공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 함께 액정층(300)에 전계를 인가한다. 이에 따라, 공통 전극(CE)과 화소 전극(PE) 사이의 액정층(300)에 전계가 형성된다.
액정층(300)은 액정 분자들을 포함하는 바, 이 액정 분자들은 음의 유전율을 가지며 수직 배향된 액정 분자일 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 패널의 비표시부를 자른 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상부 기판(201)의 비표시부(NDA)에 위치한 더미 패턴(255')을 포함할 수 있다. 더미 패턴(255')은 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 더미 패턴(255')은 복수의 더미 패턴(255') 사이 또는 더미 패턴(255')과 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255) 사이에 블랙 매트릭스(270)를 형성하기 위한 물질을 가두어 블랙 매트릭스 잔류 패턴(270a)이 차지하는 넓이를 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 더미 패턴(255')은 높이가 다른 복수 개의 더미 패턴(255')를 포함할 수 있다. 또는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상부 기판(201)의 표시부(DA)에 위치한 투명 패턴층(255)와 동일한 높이로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 더미 패턴(255')의 개수 및 그 높이는 다양하게 적용될 수 있다.
다만, 본 발명의 제 1 실시예는 이에 한정되지 않으며, 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253), 투명 패턴층(255), 블랙 매트릭스(270), 평탄화층(211) 및 상부 편광판(230)은 하부 기판(101)에 위치할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 관련된 설명 가운데 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치와 관련된 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
도 6을 참조하면, 이색 반사층(257)은 컬러 패턴층(253), 투명 패턴층(255) 및 블랙 매트릭스(270)를 포함하는 상부 기판(201) 전면에 위치할 수 있다. 구체적으로, 이색 반사층(257)은 컬러 패턴층(253), 투명 패턴층(255) 및 블랙 매트릭스(270)와 평탄화층(211) 사이에 위치할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치에 관련된 설명 가운데 본 발명의 제 1 내지 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치와 관련된 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
도 7을 참조하면, 블랙 매트릭스(270)는 금속막으로 이루어질 수 있다. 금속막으로 이루어진 블랙 매트릭스(270)는 백라이트 유닛(500)으로부터 입사되는 광이 표시 패널(10)의 전면으로 출광되는 것을 막는다. 또한, 컬러 패턴층(253)로부터 측면으로 방출된 광이 금속막으로 이루어진 블랙 매트릭스(270)에 의해 반사되어 표시 패널(10)의 전면을 향하여 방출될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치는 출광 효율이 향상될 수 있다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제조 공정을 나타낸 단면도이다. 도 8a 내지 도 8e를 참조하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제조 공정에 대해 설명한다.
도 8a를 참조하면, 상부 기판(201) 상에 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255)을 형성한다. 구체적으로, 상부 기판(201) 상에 청색광 차단 필터(251)가 형성되고, 청색광 차단 필터(251) 상에 적색 변환부(253a) 및 녹색 변환부(253b)가 각각 평면상으로 이격되어 형성된다. 투명 패턴층(255)은 상부 기판(201) 상에 청색광 차단 필터(251)와 평면상으로 이격되어 형성된다.
도 8b를 참조하면, 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255)을 포함하는 상부 기판(201) 전면에 이색 반사층(257)이 형성된다.
도 8c를 참조하면, 복수의 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255) 사이에 블랙 매트릭스(270)가 형성된다. 구체적으로, 유기 물질로 이루어진 블랙 매트릭스 형성 물질이 이색 반사층(257) 상의 적색 변환부(253a)와 녹색 변환부(253b) 사이, 녹색 변환부(253b)와 투명 패턴층(255) 사이, 투명 패턴층(255)과 적색 변환부(253a) 사이, 청색광 차단 필터(251)와 투명 패턴층(255) 사이에 코팅(coating)된다. 코팅된 블랙 매트릭스 형성 물질은 현상액에 의해 용해된다. 여러 단계를 거쳐 블랙 매트릭스 형성 물질은 현상액에 의해 용해되어, 정확하게 셀프-얼라인(self-align)된다. 또한, 광이 방출되는 컬러 패턴층(253)의 면적을 증가시켜 출광 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 블랙 매트릭스(270)는 셀프-얼라인(self-align)이 가능하기 때문에, 마스크를 이용한 제조 공정을 생략할 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 장치의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
도 8d를 참조하면, 이색 반사층(257) 및 블랙 매트릭스(270) 상에 평탄화층(211)이 형성된다. 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 복수의 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255) 사이에 위치하는 블랙 매트릭스(270)에 의해 평탄화층(211)의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
도 8e를 참조하면, 평탄화층(211) 상에 상부 편광판(230) 및 공통 전극(CE)이 형성된다. 구체적으로, 평탄화층(211) 상에 상부 편광판(230)이 형성된다. 상부 편광판(230)은 편광자(231)를 포함한다. 편광자(231)는 몰드를 이용한 임프린트(imprint) 방법, 포토리소그래피 등의 방법으로 만들어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 편광자(231)는 블록공중합체에 의하여 만들어질 수도 있다. 상부 편광판(230) 상에 공통 전극(CE)이 형성된다. 공통 전극(CE)은 공지의 방법으로 만들어질 수 있다. 그에 따라, 상부 패널(200)이 만들어진다.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정을 나타낸 단면도이다. 도 9a 내지 도 9e를 참조하여, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 제조 공정에 대해 설명한다.
도 9a를 참조하면, 상부 기판(201) 상에 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255)을 형성한다. 구체적으로, 상부 기판(201) 상에 청색광 차단 필터(251)가 형성되고, 청색광 차단 필터(251) 상에 적색 변환부(253a) 및 녹색 변환부(253b)가 각각 평면상으로 이격되어 형성된다. 투명 패턴층(255)은 상부 기판(201) 상에 청색광 차단 필터(251)와 평면상으로 이격되어 형성된다.
도 9b를 참조하면, 청색광 차단 필터(251), 복수의 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255) 사이에 블랙 매트릭스(270)가 형성된다. 구체적으로, 유기 물질로 이루어진 블랙 매트릭스 형성 물질이 적색 변환부(253a)와 녹색 변환부(253b) 사이, 녹색 변환부(253b)와 투명 패턴층(255) 사이, 투명 패턴층(255)과 적색 변환부(253a) 사이, 청색광 차단 필터(251)와 투명 패턴층(255) 사이에 코팅(coating)된다. 코팅된 블랙 매트릭스 형성 물질은 현상액에 의해 용해된다. 여러 단계를 거쳐 블랙 매트릭스 형성 물질은 현상액에 의해 용해되어, 정확하게 셀프-얼라인(self-align)된다. 또한, 광이 방출되는 컬러 패턴층(253)의 면적을 증가시켜 출광 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 블랙 매트릭스(270)는 셀프-얼라인(self-align)이 가능하기 때문에, 마스크를 이용한 제조 공정을 생략할 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 장치의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
도 9c를 참조하면, 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253), 투명 패턴층(255) 및 블랙 매트릭스(270)를 포함하는 상부 기판(201) 전면에 이색 반사층(257)이 형성된다.
도 9d를 참조하면, 이색 반사층(257) 상에 평탄화층(211)이 형성된다. 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 복수의 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255) 사이에 위치하는 블랙 매트릭스(270)에 의해 평탄화층(211)의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
도 8e를 참조하면, 평탄화층(211) 상에 상부 편광판(230) 및 공통 전극(CE)이 형성된다. 구체적으로, 평탄화층(211) 상에 상부 편광판(230)이 형성되고, 공통 전극(CE)이 상부 편광판(230) 상에 형성된다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정을 나타낸 단면도이다. 도 10a 내지 도 10f를 참조하여, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 제조 공정에 대해 설명한다.
도 10a를 참조하면, 상부 기판(201) 상에 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255)을 형성한다. 구체적으로, 상부 기판(201) 상에 청색광 차단 필터(251)가 형성되고, 청색광 차단 필터(251) 상에 적색 변환부(253a) 및 녹색 변환부(253b)가 각각 평면상으로 이격되어 형성된다. 투명 패턴층(255)은 상부 기판(201) 상에 청색광 차단 필터(251)와 평면상으로 이격되어 형성된다.
도 10b를 참조하면, 청색광 차단 필터(251), 복수의 컬러 패턴층(253) 및 투명 패턴층(255)을 포함하는 상부 기판(201)의 전면에 블랙 매트릭스 재료(270')가 도포된다.
이어서, 블랙 매트릭스 재료(270')가 도포된 상부 기판(201)의 전면에 포토 레지스트(PR)가 도포되고, 포토 레지스트(PR) 상에 마스크(1000)가 이격 배치된다. 마스크(1000)는 서로 다른 광 투과도를 갖는 2톤(tone) 마스크이다. 투광부(1100)는 95% 이상의 광 투과도를 가질 수 있고, 차광부(1300)는 5% 이하의 광 투과도를 가질 수 있다. 마스크(1000)의 차광부(1300)는 블랙 매트릭스(270)가 형성될 영역 상부에 위치하고, 투광부(1100)는 나머지 영역 상부에 위치할 수 있다. 마스크(1000)를 이용하여 광을 조사하고, 현상 및 경화시킨다.
이어서, 투광부(1100) 하부에 위치한 포토 레지스트(PR)가 모두 제거되어, 블랙 매트릭스 재료(270')가 노출된다.
도 10c를 참조하면, 식각액을 이용하여 블랙 매트릭스 재료(270')를 식각하여 패터닝하여 블랙 매트릭스(270)을 형성한다.
도 10d를 참조하면, 청색광 차단 필터(251), 컬러 패턴층(253), 투명 패턴층(255) 및 블랙 매트릭스(270)를 포함하는 상부 기판(201) 전면에 이색 반사층(257)이 형성된다.
도 10e를 참조하면, 이색 반사층(257) 및 블랙 매트릭스(270) 상에 평탄화층(211)이 형성된다.
도 10f를 참조하면, 평탄화층(211) 상에 상부 편광판(230) 및 공통 전극(CE)이 형성된다. 구체적으로, 평탄화층(211) 상에 상부 편광판(230)이 형성되고, 공통 전극(CE)이 상부 편광판(230) 상에 형성된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 표시 패널 100: 하부 기판
200: 하부 기판 251: 청색광 차단 필터
253: 컬러 패턴층 255: 투명 패턴층
257: 이색 반사층 270: 블랙 매트릭스

Claims (15)

  1. 표시부 및 비표시부로 이루어진 기판;
    상기 기판 상에 배치된 청색광 차단 필터;
    서로 평면상으로 이격되어 배치된 복수의 컬러 패턴층;
    평면 상에서 상기 복수의 컬러 패턴층 사이에 배치된 블랙 매트릭스;
    상기 컬러 패턴층 및 상기 블랙 매트릭스 상에 배치된 평탄화층; 및
    상기 평탄화층 상에 배치된 편광판을 포함하고,
    상기 컬러 패턴층은,
    상기 청색광 차단 필터 상에 배치되고, 적색 파장을 갖는 광으로 변환하는 적색 변환부;및
    상기 청색광 차단 필터 상에 배치되고, 녹색 파장을 갖는 광으로 변환하는 녹색 변환부;를 포함하고,
    상기 적색 변환부 및 녹색 변환부는 파장 변환 입자를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 편광판은 편광자를 포함하며, 상기 편광자는 WGP(Wire Grid Polarizer) 인 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 파장 변환 입자는 형광체, 양자 점 입자 또는 양자 막대 입자 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 청색광을 방출하는 광원부를 더 포함하고, 상기 청색광 차단 필터와 평면상으로 이격되어 상기 기판과 접촉하여 배치된 투명 패턴층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 컬러 패턴층과 상기 투명 패턴층 사이에도 배치되는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 자외선을 방출하는 광원부를 더 포함하고, 상기 컬러 패턴층은 상기 청색광 차단 필터와 평면상으로 이격되어 상기 기판과 접촉하여 배치되고, 청색 파장을 갖는 광으로 변환하는 청색 변환부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 청색광 차단 필터, 상기 컬러 패턴층 및 상기 투명 패턴층과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 이색 반사층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 청색광 차단 필터, 상기 컬러 패턴층, 상기 투명 패턴층 및 상기 블랙 매트릭스와 상기 평탄화층 사이에 배치된 이색 반사층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 금속으로 이루어진 액정 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 비표시부에 배치된 더미 패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 청색광 차단 필터를 형성하는 단계;
    컬러 패턴층 및 투명 패턴층을 형성하는 단계;
    블랙 매트릭스를 형성하는 단계;
    평탄화층을 형성하는 단계; 및
    편광판을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 컬러 패턴층은 파장 변환 입자를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 평탄화층을 형성하는 단계 전에,
    이색 반사층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 편광판을 형성하는 단계 전에,
    이색 반사층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    블랙 매트릭스를 형성하는 단계는,
    블랙 매트릭스 형성 물질을 도포하는 단계;
    포토 레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포토 레지스트를 현상하는 단계;
    블랙 매트릭스 형성 물질을 에칭(Etching)하는 단계; 및
    상기 포토 레지스트를 스트립(strip)하는 단계;를 포함하고, 상기 블랙 매트릭스 형성 물질은 금속으로 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상부 기판에 컬러 패턴층 및 투명 패턴층을 형성하는 단계는,
    더미 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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