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KR100848282B1 - 액정표시장치의 제조 방법 - Google Patents

액정표시장치의 제조 방법 Download PDF

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KR100848282B1
KR100848282B1 KR1020020052881A KR20020052881A KR100848282B1 KR 100848282 B1 KR100848282 B1 KR 100848282B1 KR 1020020052881 A KR1020020052881 A KR 1020020052881A KR 20020052881 A KR20020052881 A KR 20020052881A KR 100848282 B1 KR100848282 B1 KR 100848282B1
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박진석
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삼성전자주식회사
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Abstract

광 효율을 향상시킬 수 있으면서 생산성을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 제조 방법이 개시된다. 스위칭 소자가 형성된 제1 기판 상에 다수의 제1 볼록부를 갖는 절연막을 형성하면, 절연막을 특정 방향으로 러빙하여 제1 볼록부를 특정 방향으로 치우친 피치를 갖는 제2 볼록부로 변경한다. 이후, 절연막 상에 균일한 두께로 반사전극을 형성하여 반사전극은 절연막과 동일한 표면 구조를 갖고 형성된다. 이때, 반사전극을 외부로부터 입사된 광이 특정 방향으로 특히 반사하여 특정 방향으로 출사되는 광의 양을 증가시켜 특정 방향으로 시야각을 확장시킬 수 있다. 따라서, 액정표시장치의 광 효율을 향상시킬 수 있으면서 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

액정표시장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치를 구체적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반사 전극의 표면에 형성된 비대칭 볼록부를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3m은 도 1에 도시된 반투과형 액정표시장치의 제조 공정을 나타낸 도면들이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조 공정을 나타낸 도면들이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조 공정을 나타낸 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : TFT 기판 110 : 제1 기판
120 : TFT 130 : 유기 절연막
140 : 투명전극 150 : 반사전극
160 : 제1 배향막 170 : 러빙 롤러
200 : C/F 기판 300 : 액정층
400 : 반투과형 액정표시장치
본 발명은 액정표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 효율을 향상시킬 수 있으면서 생산성을 향상시킬 수 있는 반사형 및 반투과형 액정표시장치의 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날과 같은 정보화 사회에 있어서 전자 디스플레이 장치(electronic display device)의 역할은 갈수록 중요해지며, 각종 전자 디스플레이 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 전자 디스플레이 장치는 각종 전가 기기로부터 출력되는 전기적 정보 신호를 인간의 시각으로 인식 가능한 광 정보 신호로 변환하는 장치라고 정의할 수 있다.
최근 들어, 반도체 기술의 급속한 진보에 의해 각종 전자 장치의 고체화, 저 전압 및 저 전력화와 함께 전자 기기의 소형 및 경량화에 따라 새로운 환경에 적합한 평판 디스플레이 장치에 대한 요구가 급격히 증대하고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치 중 액정표시장치는 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖추고 있어 광범위하게 사용되고 있다.
액정표시장치는 광의 이용방법에 따라 투과형, 반사형 및 반투과형으로 구분된다. 즉, 투과형 액정표시장치는 액정패널의 후면에 광 발생 장치를 구비하여 액 정 패널을 투과하는 자체광에 의해 영상을 표시하고, 반사형 액정표시장치는 외부로부터 제공되는 외부광을 반사하여 영상을 표시한다. 반투과형 액정표시장치를 외부 광양에 따라 적절하게 반응하여 광 발생 장치로부터 발생된 자체광 또는 외부광을 이용하여 영상을 표시한다.
여기서, 액정패널은 스위칭 소자와 화소전극이 형성된 제1 기판, 컬러필터와 공통전극이 형성된 제2 기판, 및 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다. 이때, 반사형 및 반투과형 액정표시장치는 외부 광양을 반사하는 구조이기 때문에 제1 기판에 형성된 화소전극으로써 반사 특성을 갖는 반사전극을 이용한다.
최근에는 외부로부터 입사되는 광을 효율적으로 반사하기 위하여 반사 전극은 오목부를 사이에 두고 형성되는 다수의 볼록부를 갖는다. 즉, 반사전극은 요철 구조로 형성된다. 이러한 요철구조는 스위칭 소자와 반사전극과의 사이에 개재되는 유기 절연막의 표면을 포토레지스터 공정에 의해 요철구조로 형성한 후, 그 위에 반사전극을 균일한 두께로 형성함으로써 요철구조를 갖는 반사전극이 형성된다. 따라서, 반사전극의 표면적을 증가시킴으로써 반사전극으로 입사되는 광양을 증가시킨다.
또한, 반사전극에 형성된 볼록부들은 피치를 중심으로 상하 방향 및 좌우 방향으로 대칭을 이루도록 형성된다. 즉, 볼록부들은 균일한 곡률을 갖고 형성되기 때문에 반사전극으로 입사된 광을 모든 방향으로 균일하게 반사한다. 따라서, 반사전극은 액정표시장치의 시야각을 모든 방향으로 균일하게 확장시킬 수 있다.
그러나, 사용자가 액정표시장치의 화면을 바라보는 시각이 일측에 치우칠 경우 종종 발생한다. 이럴 경우 사용자의 주요 시각에 따라 광의 진행 방향을 적절하게 조절할 수 있는 구조가 필요하다. 즉, 사용자가 주요 시각 방향이 하측인 경우에는 하측으로 진행하는 광양을 다른 방향보다 더욱 증가시켜 하측에서의 시야각을 더욱 확장시킬 필요가 있다.
따라서, 최근에는 사용자의 시각에 따라 입사광의 반사각을 적절하게 조절하여 사용자의 주요 시각방향으로 더 많은 광을 출사시켜 광을 효율적으로 이용할 수 있는 구조가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광 효율을 향상시키면서 생산성을 향상시키기 위한 액정표시장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 제1 기판 상에 오목부를 사이에 두고 형성된 다수의 제1 볼록부를 갖는 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 특정 방향으로 러빙하여 상기 제1 볼록부를 상기 특정 방향으로 치우친 피치를 갖는 제2 볼록부로 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 균일한 두께로 반사전극을 형성하는 단계; 제2 기판 상에 공통전극을 형성하는 단계; 상기 반사전극과 공통전극이 마주보도록 상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 제1 기판 상에 오목부를 사이에 두고 형성된 다수의 제1 볼록부를 갖는 반사전극을 형성하는 단계; 상기 제1 볼록부를 특정 방향으로 치우친 피치를 갖는 제2 볼록부로 변경하는 단계; 제2 기판 상에 공통전극을 형성하는 단계; 상기 반사전극과 공통전극이 마주보도록 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 결합시키는 단계; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.
이러한 액정표시장치의 제조 방법에 따르면, 다수의 제1 볼록부를 갖는 절연막을 특정 방향으로 러빙하여 제1 볼록부를 특정 방향으로 치우친 피치를 갖는 제2 볼록부로 변경한다. 따라서, 외부로부터 입사된 광을 특정 방향으로 강하게 반사하여 특정 방향으로 시야각을 확장시킴으로써 광 효율을 향상시킬 수 있고, 제2 볼록부를 형성하는 공정이 간편하여 제조 공정에 드는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 반사전극의 표면에 형성된 비대칭 볼록부를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반투과형 액정표시장치(400)는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT) 기판(100), TFT 기판(100)과 대향하여 구비되는 C/F 기판(200), 및 TFT 기판(100)과 C/F 기판(200)과의 사이에 형성된 액정층(300)을 포함한다.
TFT 기판(100)은 제1 기판(110), 제1 기판(110) 상에 형성된 TFT(120), TFT(120)가 형성된 제1 기판(110) 상에 형성된 유기 절연막(130), 유기 절연막(130) 상에 형성된 투명전극(140), 투명전극(140)을 부분적으로 개구시키면서 형성된 반사전극(150), 및 반사전극(150) 상에 형성된 제1 배향막(160)으로 이루어진다.
TFT(120)는 게이트 전극(121), 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(126)을 갖는다. 이때, 게이트 전극(121)은 게이트 절연막(122)에 의해 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(126)과 절연 상태를 유지한다. 게이트 절연막(122) 상에는 게이트 전극(121)에 전원이 인가됨에 따라 소오스 전극(125)으로부터 드레인 전극(126)으로 전원을 인가하기 위한 액티브 패턴(123) 및 오믹 콘택 패턴(124)이 형성된다. 오믹 콘택 패턴(124) 상에서 소정의 간격으로 이격되는 소오스 및 드레인 전극(125, 126)이 형성된다.
이후, TFT(120) 상에는 드레인 전극(126)을 노출시키는 콘택홀(131)이 형성된 유기 절연막(130)이 적층된다. 콘택홀(131)은 드레인 전극(126)과 유기 절연막(130) 상에 형성되는 투명전극(140)과 반사전극(150)을 전기적으로 연결시킨다. 한편, 유기 절연막(130)의 표면에는 다수의 제1 비대칭 볼록부(130a)가 형성된다.
구체적으로, 제1 비대칭 볼록부(130a)의 피치(p)는 특정 방향으로 치우쳐 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 비대칭 볼록부(130a)는 피치(p)를 중심으로 비대칭적으로 형성된다. 즉, 제1 비대칭 볼록부(130a)는 피치(p)를 중심으로 분할된 제1 영역(A)에서는 제1 곡률을 갖고, 제1 영역(A)과 반대인 제2 영역(B)에서는 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는다.
다음, 유기 절연막(130) 상에는 투명전극(140), 제1 및 제2 반사막(151, 152)으로 이루어진 반사전극(150)이 형성된다.
구체적으로, 유기 절연막(130)에는 투명하면서 도전성을 갖는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; 이하, IZO)로 이루어진 투명전극(140)이 형성된다. 투명전극(140) 상에는 제1 및 제2 반사막(151, 152)이 순차적으로 적층되어 이중막 구조를 갖는 반사전극(150)이 형성된다. 이때, 제1 반사막(151)은 몰리브덴 텅스텐(MoW)으로 이루어지고, 제2 반사막(152)은 알루미늄-네오디뮴(AlNd)으로 이루어진다.
또한, 제1 및 제2 반사막(151, 152)에는 투명전극(140)을 부분적으로 개구시키는 투과창(155)이 형성되어 있다. 여기서, 투명전극(140), 제1 및 제2 반사막(151, 152)은 유기 절연막(130) 상에 균일한 두께로 형성되기 때문에 유기 절연막(130)과 동일한 표면 구조를 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반사전극(150)의 표면에도 피치(p)가 특정 방향으로 치우쳐 있는 제2 비대칭 볼록부(150a)가 형성된다. 즉, 제2 비대칭 볼록부(150a)는 피치(p)를 중심으로 분할된 제1 영역(A)에서는 제1 곡률을 갖고, 제1 영역(A)과 반대인 제2 영역(B)에서는 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는다.
따라서, 반사전극(150)은 입사된 광의 출사각을 조절하여 특정 방향으로 출사되는 광양을 증가시킨다. 여기서, 제1 영역(A)은 사용자가 반투과형 액정표시장 치(400)의 화면을 정면으로 바라보는 것을 기준으로 할 때 하측 영역이고, 제2 영역(B)은 상측 영역이다. 이러한 구조를 갖는 반사전극(150)은 상측보다 하측으로 진행되는 광양을 증가시켜 반투과형 액정표시장치(400)의 하측 시야각을 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 제1 곡률은 반사전극(150)으로 입사된 광을 하측 방향으로 진행시킬 수 있도록 적절하게 조절되는 것이 바람직하다. 제1 곡률을 조절하는 것에 대해서는 이후, 제조 공정 과정에서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에서는 제1 영역(A)을 하측 영역으로 정의하고, 제2 영역(B)을 상측 영역으로 정의하였지만, 제1 영역(A)은 하측 방향에 고정된 것이 아니고 사용자의 시각에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 즉, 사용자의 주요 시각이 상측인 경우에는 제1 영역(A)은 상측 영역에 형성되어 반투과형 액정표시장치(400)의 상측 시야각을 향상시킨다.
도 3a 내지 도 3m은 도 1에 도시된 반투과형 액정표시장치를 제조하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조 공정을 나타낸 도면들이다.
먼저 도 3a를 참조하면, 제1 기판(110) 상에 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW)으로 이루어진 제1 금속막(미도시)을 증착한 후, 제1 금속막을 패터닝하여 게이트 전극(121)을 형성한다. 이어서, 게이트 전극(121)이 형성된 제1 기판(110)의 전면에 실리콘 질화물을 증착하여 게이트 절연막(122)을 형성한다.
게이트 절연막(122) 상에 액티브층(미도시)으로서, 예컨대 비정질실리콘막을 증착하고, 그 위에 오믹 콘택층(미도시)으로서, 예컨대 n+ 도핑된 비정질실리콘막을 증착한다. 이어서, 오믹 콘택층 및 액티브층을 차례로 패터닝하여 게이트 전극(121) 윗부분의 게이트 절연막(122) 상에 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(123) 및 n+ 도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택층 패턴(124)을 형성한다.
결과물의 전면에 크롬(Cr)과 같은 제2 금속막(미도시)을 증착한 후, 제2 금속막을 패터닝하여 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(126)을 형성한다. 따라서, 게이트 전극(121), 액티브 패턴(123), 오믹 콘택층 패턴(124), 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(126)을 포함하는 TFT(120)가 완성된다.
계속해서, 소오스 전극(125)과 드레인 전극(126) 사이에 노출된 오믹 콘택 패턴(124)을 반응성 이온 식각(reactive ion etching; RIE) 방법에 의해 제거해낸다. 그러면, 소오스/드레인 전극(125, 126) 사이의 노출된 액티브 패턴 영역이 TFT(120)의 채널 영역으로 제공된다.
도 3b를 참조하면, TFT(120)가 형성된 제1 기판(110)의 전면에는 아크릴계 수지와 같은 감광성 제1 유기 절연층(132)이 형성된다. 이후, 제1 유기 절연층(132) 상에 콘택홀 패턴이 형성되어 있는 제1 마스크(133)를 형성하고 제1 유기 절연층(132)을 노광하는 제1 노광 공정을 수행한다. 구체적으로, 제1 마스크(133)는 콘택홀이 형성될 영역에 대응하여 개구부(C)가 형성되어 있다. 따라 서, 제1차 노광 공정시 개구부(C)에 의해서 노출되는 제1 유기 절연층(132)이 노광된다.
이후, 도 3c를 참조하면, 제1 유기 절연층(132) 상에 엠보싱 패턴이 형성되어 있는 제2 마스크(134)를 형성하여 제1 유기 절연층(132)을 다시 한번 노광하는 제2 노광 공정을 수행한다. 구체적으로, 제2 마스크(134)에는 볼록부에 대응하고 광을 차단하는 차광부(D)와 볼록부들 사이에 대응하고 광을 투과하는 투과부(E)가 형성되어 있다. 따라서, 제2차 노광 공정시 투과부에 의해서 노출되는 제1 유기 절연층(132)이 노광된다.
제1 및 제2 노광 공정에 의해서 노광된 제1 유기 절연층(132)을 현상액과 반응시켜 노광된 부분을 제거한 후 가열하면, 도 3d에 도시된 바와 같이 드레인 전극(126)을 노출시키는 콘택홀(131)과 일정한 곡률을 갖고 오목부(135b)를 사이에 두고 다수의 볼록부(135a)가 형성된 제2 유기 절연층(135)이 완성된다.
제2 유기 절연층(135)은 제1 방향(D1)으로 이동하는 러빙 롤러(170)에 의해서 러빙된다. 러빙 롤러(170)는 봉 형상을 갖는 몸체부(171)와 몸체부(171)를 커버하고 다수의 파일(pile)(173a)이 형성되어 있는 러빙천(173)으로 이루어진다. 이때, 러빙 롤러(171)는 제1 방향(D1)으로 이동하고, 제1 기판(110)은 제1 방향(D1)과 반대 방향인 제2 방향(D2)으로 이동하면서 볼록부(135a)들을 제1 방향(D1)으로 쏠리게 한다. 따라서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 표면에 제1 방향(D1)으로 쏠려서 비대칭적으로 형성된 제1 비대칭 볼록부(130a)가 형성된 유기 절연막(130)이 완성된다.
이때, 제1 비대칭 볼록부(130a)의 형태는 러빙 공정에서 러빙 롤러(170)의 러빙 강도에 따라 달라진다. 여기서, 러빙 강도(L)는 다음 수학식으로 정의된다.
Figure 112002028842145-pat00001
단, N은 러빙 횟수이고, I는 파일(173a)이 제2 유기 절연층(135)에 닿는 길이이며, r은 러빙 롤러(170)의 반지름이고, n은 러빙 롤러(170)의 회전 속도이며, v는 제1 기판(110)의 이동속도이다.
이때, 제1 비대칭 볼록부(130a)의 곡률을 조절하기 위하여 러빙 공정은 다음과 같은 조건 하에서 이루어지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 러빙 횟수(N)는 1회에 한정되며, 러빙 롤러(170)는 60㎜이하의 반지름(r)을 갖고 제1 기판(110) 상에 배치된다. 이때, 파일(173a)이 제2 유기 절연층(135)에 접촉되는 길이(I)는 0.13㎜ 내지 0.17㎜ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 러빙 롤러(170)의 회전속도(r)는 700rpm 내지 800rpm이고, 제1 기판(110)의 이동속도(v)는 45㎜/s 내지 50㎜/s인 것이 바람직하다.
다음, 도 3f를 참조하면, 제1 비대칭 볼록부(130a)가 형성된 유기 절연막(130) 상에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 투명전극(140)이 균일한 두께로 형성되고, 도 3g에 도시된 바와 같이 투명전극(140) 상에는 제1 반사막(151)과 제2 반사막(152)으로 순차적으로 적층되어 이중막 구조를 갖는 반사전극(150)을 형성한다. 여기서, 제1 반사막(151)은 몰리브덴 텅스텐(MoW)으로 이루어지고, 제2 반사막(152)은 알루미늄-네오디뮴(AlNd)으로 이루어진다.
투명전극(140), 제1 및 제2 반사막(151, 152)은 유기 절연막(130) 상에 균일한 두께로 적층되기 때문에 유기 절연막(130)과 동일한 표면 구조를 갖는다. 즉, 제1 및 제2 반사막(151, 152)의 표면에도 제2 비대칭 볼록부(150a)가 다수 형성된다.
구체적으로, 반사전극(150)에는 피치(p)가 특정 방향(D1)으로 치우쳐 있는 제2 비대칭 볼록부(150a)가 형성된다. 즉, 제2 비대칭 볼록부(150a)는 피치(p)를 중심으로 분할된 제1 영역(A)에서는 제1 곡률을 갖고, 제1 영역(A)과 반대인 제2 영역(B)에서는 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는다.
도 3h를 참조하면, 제1 및 제2 반사막(151, 152)에는 포토레지스터 공정에 의해 투명전극(140)을 개구시키는 투과창(155)이 형성된다. 따라서, 반사전극(150)에서는 외부로부터 입사되는 광을 반사하고, 투과창(155)에서는 후면으로부터 입사되는 자체적인 광을 투과한다.
이때, 반사전극(150)을 이중막으로 형성함으로써, 투과창(155)을 형성하기 위하여 반사전극(150)과 투명전극(140)이 반응하여 반사전극(150)이 언더컷 되는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 투명전극(150)과 반응하는 제2 반사막(152)은 제1 반사막(151) 상에 형성함으로써, 제1 반사막(151)은 투명전극(140)과 제2 반사막(152)이 반응하지 않도록 한다.
이후, 도 3i를 참조하면, 제2 반사막(152)과 투과창(155)에 의해 노출된 투명전극(140) 상에는 폴리-이미드(Poly-imide) 계열로 이루어진 제1 배향층(미도시) 이 형성된다. 제1 배향층은 일정 방향으로 러빙되어 일정 방향으로 연장된 제1 배향홈(161)이 형성된 제1 배향막(160)으로 완성된다. 이로써, TFT 기판(100)이 완성된다.
한편, 도 3j에 도시된 바와 같이, 제2 기판(210) 상에는 RGB 색화소 중 어느 하나로 이루어진 컬러필터(220)가 형성된다. RGB 색화소 각각은 하나의 화소에 대응하기 때문에 도 3j에서는 R 색화소만을 도시하였다. 그러나, RGB 색화소는 제2 기판(210) 상에 연속적으로 형성된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 각 색화소들 사이에는 차광막이 존재하여 각 색화소들의 색 재현성을 향상시킨다.
이후, 도 3k를 참조하면, 컬러필터(220) 상에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 공통전극(230)이 균일한 두께로 형성된다. 또한, 공통 전극(230) 상에는 폴리-이미드 계열로 이루어진 제2 배향층(미도시)이 형성된다. 제2 배향층은 제1 배향홈(161)이 연장된 방향과 직교하는 방향으로 러빙되어 제2 배향홈(241)이 형성된 제2 배향막(240)으로 완성된다. 이로써, C/F 기판(200)이 완성된다.
다음, 도 3m을 참조하면, TFT 기판(100)과 C/F 기판(200)은 반사전극(150)과 공통전극(230)이 서로 마주보도록 결합한다. 이후, 도 3n에 도시된 바와 같이 TFT 기판(100)과 C/F 기판(200)과의 사이에는 액정층(300)이 형성된다. 이로써, 액정표시장치(400)가 완성된다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조 공정을 설명하기로 한다. 이때, C/F 기판(200)은 일 실시예와 동일한 공정으로 이루어지기 때문에 도 4a 내지 도 4d에서는 C/F 기판(200)에 대한 설명은 생략하고 TFT 기판(100)의 제조 공정만을 설명한다.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 반투과형 액정표시장치를 제조하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조 공정을 나타낸 도면들이다.
도 4a를 참조하면, 게이트 전극(121), 액티브 패턴(123), 오믹 콘택층 패턴(124), 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(126)을 포함하는 TFT(120)가 형성된 제1 기판(110)의 전면에는 아크릴계 수지와 같은 감광성 제1 유기 절연층(미도시)이 형성된다. 이후, 제2 유기 절연층(135)을 노광 및 현상하여 TFT(120)의 드레인 전극(126)을 노출시키는 콘택홀 공정과 엠보싱 패턴을 형성하는 엠보싱 공정을 수행한다. 이후, 드레인 전극(126)을 노출시키는 콘택홀(131)과 일정한 곡률을 갖고 오복부를 사이에 두고 다수의 볼록부(135a)가 형성된 제2 유기 절연층(135)이 완성된다.
다음 도 4b를 참조하면, 제2 유기 절연층(135) 상에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 투명전극층(145)이 균일한 두께로 형성되고, 투명전극층(145) 상에는 제3 및 제4 반사막(153, 154)이 순차적으로 적층됨으로써 반사전극층(156)이 형성된다. 투명전극층(145)과 반사전극층(1560)은 제2 유기 절연층(135) 상에 균일한 두께로 적층되기 때문에 제2 유기 절연층(135)과 동일한 표면 구조를 갖는다. 이후, 제3 및 제4 반사막(153, 154)에는 포토레지스터 공정에 의해 투명전극층(145)을 개구시키는 투과창(155)이 형성된다.
이후, 반사전극층(156)은 제1 방향(D1)으로 이동하는 러빙 롤러(170)에 의해 서 러빙된다. 러빙 롤러(170)는 봉 형상을 갖는 몸체부(171)와 몸체부(171)를 커버하고 다수의 파일(173a)이 형성되어 있는 러빙천(173)으로 이루어진다. 이때, 러빙 롤러(170)는 제1 방향(D1)으로 이동하고, 제1 기판(110)은 제1 방향(D1)과 반대 방향인 제2 방향(D2)으로 이동하면서 볼록부(135a)를 제1 방향(D1)으로 쏠리게 한다. 따라서, 도 4c에 도시된 바와 같이 투명전극(140), 제1 및 제2 반사막(151, 152)으로 이루어진 유기 절연막(130)과 반사전극(150) 각각의 표면에 제1 방향(D1)으로 쏠려서 비대칭적으로 형성된 제1 및 제2 비대칭 볼록부(130a, 150a)가 형성된다.
구체적으로, 제2 비대칭 볼록부(150)는 특정 방향(D1)으로 치우쳐 있는 피치(p)를 갖고 피치(p)를 중심으로 비대칭적으로 형성된다. 즉, 제2 비대칭 볼록부(150a)는 피치(p)를 중심으로 분할된 제1 영역(A)에서는 제1 곡률을 갖고, 제1 영역(A)과 반대인 제2 영역(B)에서는 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는다. 따라서, 반사전극(150)은 입사된 광의 출사각을 조절하여 특정 방향으로 출사되는 광양을 증가시킨다.
이때, 제2 비대칭 볼록부(150a)의 형태는 러빙 공정에서 러빙 롤러(170)의 러빙 강도(L)에 따라 달라진다. 수학식에 나타난 바와 같이, 러빙 강도(L)는 러빙 횟수(N), 파일이 반사전극(150)에 닿는 길이(I), 러빙 롤러(170)의 반지름(r), 러빙 롤러(170)의 회전 속도(n) 및 제1 기판(110)의 이동속도(v)에 따라 그 정도가 달라진다.
여기서, 제2 비대칭 볼록부(150a)의 곡률을 조절하기 위하여 러빙 공정은 다음과 같은 조건 하에서 이루어지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 러빙 횟수(N)는 1회에 한정되며, 러빙 롤러(170)는 60㎜이하의 반지름(r)을 갖고 제1 기판(110) 상에 배치된다. 이때, 파일(173a)이 반사전극(150)에 접촉되는 길이(I)는 0.17㎜ 내지 0.21㎜ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 러빙 롤러(170)의 회전속도(n)는 800rpm 내지 900rpm이고, 제1 기판(110)의 이동속도(v)는 45㎜/s 내지 50㎜/s인 것이 바람직하다. 따라서, 제1 영역(A)에서 비대칭 볼록부(150a)는 제1 곡률을 갖고, 제2 영역(B)에서 비대칭 볼록부(150a)는 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는다.
도 4d를 참조하면, 반사전극(150)과 투과창(155)에 의해 노출된 투명전극(140) 상에는 폴리-이미드 계열로 이루어진 제1 배향층(미도시)이 형성된다. 제1 배향층은 러빙 롤러에 의해 러빙되어 제1 배향홈(161)이 형성된 제1 배향막(160)으로 완성된다. 이로써, TFT 기판(100)이 완성된다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조 공정을 설명하기로 한다. 이때, C/F 기판(200)은 일 실시예와 동일한 공정으로 이루어지기 때문에 도 5a 내지 도 5d에서는 C/F 기판(200)에 대한 설명은 생략하고 TFT 기판(100)의 제조 공정만을 설명한다.
도 5a 내지 도 5d는 도 1에 도시된 반투과형 액정표시장치를 제조하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반투과형 액정표시장치의 제조 공정을 나타낸 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 게이트 전극(121), 액티브 패턴(123), 오믹 콘택층 패턴(124), 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(126)을 포함하는 TFT(120)가 형성된 제1 기판(110)의 전면에는 아크릴계 수지와 같은 감광성 제1 유기 절연층(미도시) 이 형성된다. 이후, 제1 유기 절연층을 노광 및 현상하여 TFT(120)의 드레인 전극(126)을 노출시키는 콘택홀 공정과 엠보싱 패턴을 형성하는 엠보싱 공정을 수행한다. 이후, 드레인 전극(126)을 노출시키는 콘택홀(131)과 일정한 곡률을 갖고 오목부(135b)를 사이에 두고 다수의 볼록부(135a)가 형성된 제2 유기 절연층(135)이 완성된다.
다음 도 5b를 참조하면, 제2 유기 절연층(135) 상에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 투명전극층(145)이 균일한 두께로 형성되고, 투명전극층(145) 상에는 제3 및 제3 반사막(153, 154)이 순차적으로 적층되어 반사전극층(156)이 형성된다. 투명전극층(145)과 반사전극층(156)은 제2 유기 절연층(135) 상에 균일한 두께로 적층되기 때문에 제2 유기 절연층(135)과 동일한 표면 구조를 갖는다. 이후, 제3 및 제4 반사막(153, 154)에는 포토레지스터 공정에 의해 투명전극층(145)을 개구시키는 투과창(155)이 형성된다.
이후 도 5c를 참조하면, 반사전극층(156)과 투과창(155)에 의해 노출된 투명전극층(145) 상에는 폴리-이미드 계열로 이루어진 제1 배향층(미도시)이 형성된다. 제1 배향층은 러빙 롤러에 의해 러빙되어 제1 배향홈(161)이 형성된 제1 배향막(165)으로 완성된다.
다음 제1 배향막(165)은 제1 방향(D1)으로 이동하는 러빙 롤러(170)에 의해서 러빙된다. 러빙 롤러(170)는 봉 형상을 갖는 몸체부(171)와 몸체부(171)를 커버하고 다수의 파일(173a)이 형성되어 있는 러빙천(173)로 이루어진다. 이때, 러빙 롤러(170)는 제1 방향(D1)으로 이동하고, 제1 기판(110)은 제1 방향(D1)과 반대 방 향인 제2 방향(D2)으로 이동하면서 볼록부(135a)를 제1 방향(D1)으로 쏠리게 한다.
따라서, 도 5d에 도시된 바와 같이 러빙 롤러(170)에 의해서 러빙되어 표면에 제1 방향(D1)으로 쏠려서 비대칭적으로 형성된 비대칭 볼록부(150a)가 형성된 반사전극(150)이 완성된다. 또한, 제1 배향막(160), 투명전극(140) 및 유기 절연막(130)도 반사전극(150)과 동일한 표면 구조를 갖는다.
구체적으로, 비대칭 볼록부(150a)는 특정 방향(D1)으로 치우쳐 있는 피치(p)를 갖고 피치(p)를 중심으로 비대칭적으로 형성된다. 즉, 비대칭 볼록부((150a)는 피치(p)를 중심으로 분할된 제1 영역(A)에서는 제1 곡률을 갖고, 제1 영역(A)과 반대인 제2 영역(B)에서는 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는다. 따라서, 반사전극(150)은 입사된 광의 출사각을 조절하여 특정 방향으로 출사되는 광양을 증가시킨다.
이때, 비대칭 볼록부(150a)의 형태는 러빙 공정에서 러빙 롤러(170)의 러빙 강도(L)에 따라 달라진다. 수학식에 나타난 바와 같이, 러빙 강도(L)는 러빙 횟수(N), 파일(173a)이 제1 배향막(165)에 닿는 길이(I), 러빙 롤러(170)의 반지름(r), 러빙 롤러(170)의 회전 속도(n) 및 제1 기판(110)의 이동속도(v)에 따라 그 정도가 달라진다.
여기서, 비대칭 볼록부(150a)의 곡률을 조절하기 위하여 러빙 공정은 다음과 같은 조건 하에서 이루어지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 러빙 횟수(N)는 1회에 한정되며, 러빙 롤러(170)는 60㎜이하의 반지름(r)을 갖고 제1 기판(110) 상에 배치된다. 이때, 파일(173a)이 제1 배향막(165)에 접촉되는 길이(I)는 0.21㎜ 내지 0.25㎜ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 러빙 롤러(170)의 회전속도(n)는 900rpm 내지 1000rpm이고, 제1 기판(110)의 이동속도(v)는 45㎜/s 내지 50㎜/s인 것이 바람직하다. 따라서, 제1 영역(A)에서는 제1 곡률로 형성되고, 제2 영역(B)에서는 제1 곡률보다 작은 제2 곡률로 형성된다.
이상, 본 발명의 실시예를 설명하는데 있어서, 반투과형 액정표시장치를 예로 들어 설명하였지만 본 발명은 반사형 액정표시장치에도 적용될 수 있다.
이러한 액정표시장치의 제조 방법에 따르면, 다수의 제1 볼록부를 갖는 절연막을 특정 방향으로 러빙하여 제1 볼록부를 특정 방향으로 치우친 피치를 갖는 제2 볼록부로 변경한다. 따라서, 외부로부터 입사된 광을 특정 방향으로 강하게 반사하여 특정 방향으로 시야각을 확장시킴으로써 광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 볼록부를 형성하기 위하여 배향홈을 형성하기 위하여 배향막을 러빙할 때 이용되는 러빙 공정을 두 번 수행하는 방법을 사용하기 때문에 제조 공정이 간편해진다. 따라서, 제조 시간이 감소시킬 수 있고 제조 비용을 절감시킬 수 있어 액정표시장치의 생산성을 증가시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 기판 상에 오목부를 사이에 두고 형성된 다수의 제1 볼록부를 갖는 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막을 러빙하여 상기 제1 볼록부를 특정 방향으로 치우친 피치를 갖는 제2 볼록부로 형성하는 단계;
    상기 절연막 상에 균일한 두께로 반사전극을 형성하는 단계;
    제2 기판 상에 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 반사전극과 공통전극이 마주보도록 상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연막을 러빙하는 단계는, 봉 형상의 몸체부와 상기 몸체부를 커버하고 다수의 파일을 갖는 러빙천으로 이루어진 러빙 롤러에 의해 수행되며,
    상기 피치의 위치는 상기 러빙 롤러의 러빙 강도에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 러빙 롤러는 60㎜이하의 반지름을 갖고, 상기 파일이 상기 절연막과 0.13㎜ 내지 0.17㎜로 접촉된 상태로 45㎜/s 내지 50㎜/s로 이동하는 상기 제1 기판 상에 배치되어, 700rpm 내지 800rpm의 속도로 이동하면서 상기 절연막을 러빙하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  4. 제1 기판 상에 오목부를 사이에 두고 형성된 다수의 제1 볼록부를 갖는 반사전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 볼록부를 특정 방향으로 치우친 피치를 갖는 제2 볼록부로 변경하는 단계;
    제2 기판 상에 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 반사전극과 공통전극이 마주보도록 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 결합시키는 단계; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 볼록부는 상기 반사전극을 상기 특정 방향으로 러빙하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 반사전극을 러빙하는 단계는, 봉 형상을 갖는 몸체부와 상기 몸체부를 커버하고 다수의 파일을 갖는 러빙천으로 이루어진 러빙 롤러에 의해 수행되고,
    상기 피치의 위치를 상기 러빙 롤러의 러빙 강도에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 러빙 롤러는 60㎜이하의 반지름을 갖고, 상기 파일이 상기 반사전극과 0.17㎜ 내지 0.21㎜로 접촉된 상태로 45㎜/s 내지 50㎜/s로 이동하는 상기 제1 기판 상에 배치되어, 800rpm 내지 900rpm의 속도로 이동하면서 상기 반사전극을 러빙하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제1 볼록부를 상기 제2 볼록부로 변경하는 단계 이전에는 상기 반사전극 상에 배향막을 형성하는 단계를 더 수행하고,
    상기 제2 볼록부는 상기 배향막을 상기 특정 방향으로 러빙하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 배향막을 러빙하는 단계는, 봉 형상을 갖는 몸체부와 상기 몸체부를 커버하고 다수의 파일을 갖는 러빙천으로 이루어진 러빙 롤러에 의해 수행되고,
    상기 피치의 위치는 상기 러빙 롤러의 러빙 강도에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 러빙 롤러는 60㎜이하의 반지름을 갖고, 상기 파일이 상기 배향막과 0.21㎜ 내지 0.25㎜로 접촉된 상태로 45㎜/s 내지 50㎜/s로 이동하는 상기 제1 기판 상에 배치되어, 900rpm 내지 1000rpm의 속도로 이동하면서 상기 배향막을 러빙하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
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