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KR101095643B1 - 버퍼층을 포함하는 액정 표시 패널 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

버퍼층을 포함하는 액정 표시 패널 및 이를 갖는 액정표시장치 Download PDF

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KR101095643B1
KR101095643B1 KR1020040065685A KR20040065685A KR101095643B1 KR 101095643 B1 KR101095643 B1 KR 101095643B1 KR 1020040065685 A KR1020040065685 A KR 1020040065685A KR 20040065685 A KR20040065685 A KR 20040065685A KR 101095643 B1 KR101095643 B1 KR 101095643B1
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KR
South Korea
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liquid crystal
substrate
crystal display
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노순준
백홍구
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삼성전자주식회사
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Priority to JP2005238792A priority patent/JP4816889B2/ja
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Abstract

액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치가 개시된다. 상기 액정표시 패널은 제 1 기판, 제 1 기판과 대향하여 배치되는 제 2 기판 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함한다. 제 1 기판 및 제 2 기판은 플루오르함유 다이아몬드상 탄소(F-DLC)로 이루어진 배향막 및 배향막의 접착성 향상을 위한 버퍼층을 포함한다. 상기 버퍼층은 폴리머상 탄소(PLC)박막으로 이루어진다. 상기 배향막은 화학적 특성에 의하여 액정을 비접촉식으로 수직 배향할 수 있는 무기 배향막이며, 상기 버퍼층은 상기 배향막의 박리를 억제하여 배향막의 접착성을 향상시키고 나아가 배향막의 안정성을 확보할 수 있게 한다. 또한 상기 버퍼층은 액정 표시 패널의 광투과성을 저하시키지 않는다.

Description

버퍼층을 포함하는 액정 표시 패널 및 이를 갖는 액정표시 장치{Liquid crystal display panel including buffer layer and liquid crystal display apparatus having the same}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시 패널의 일 단위 화소를 나타내는 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직 배향 액정 표시 패널의 분할 배
향을 위한 개구부 패턴을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'라인의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머상 탄소박막 및 다이아몬드상 탄소박막의 파장에 따른 광투과도를 도시한 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 하부기판 112 : 제 1 베이스기판
114 : 제 1 패턴형성층 132 : 제 1 버퍼층
142 : 제 1 배향막 170 : 제 1 기판
120 : 상부기판 122 : 제 2 베이스기판
123 : 블랙매트릭스 124 : 컬러필터
125 : 보호 절연막 126 : 공통전극
128 : 제 2 패턴형성층 134 : 제 2 버퍼층
144 : 제 2 배향막 180 : 제 2 기판
150 : 액정층 155 : 액정분자
162 : 제 1 개구부 164 : 2 개구부
본 발명은 액정 표시 패널 및 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무기 배향막의 접착성능이 향상된 수직 배향 액정 표시 패널 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 양 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 분자가 주입되어 있는 액정층을 가지고 있어 액정층에 전계(Electric field)를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 광의 양을 조절함으로써 화상신호를 얻는 표시장치이다.
상기 액정층 내의 액정은 소정의 방향으로 배향되어, 상기 공통전극과 화소전극 사이에 형성된 전계에 의하여 상기 액정의 배열이 변화되어 상기 액정층을 투과하는 광의 양을 조절한다.
상기 액정을 배향하기 위하여 종래에는 폴리이미드 또는 폴리머 등의 수지를 기판에 얇은 두께로 코팅하여 배향막을 형성한 후, 벨벳 등의 천이 감긴 롤러를 이용하여 배향막에 배향홈을 형성하는 방법이 주로 사용되어 왔다. 이와 같은 방법은 천이 감긴 롤러와 기판을 마찰시키며 배향막에 배향홈을 형성하므로 러빙(Rubbing) 공정이라 한다.
그러나 러빙 공정은 러빙 과정에서 배향막으로부터 다량의 파티클이 발생하여 기판을 오염시키기 때문에 오염된 기판을 세정하는 세정 공정을 반드시 거처야 한다. 또한 러빙 공정은 마찰에 의하여 배향막에 배향홈을 형성하므로 마찰이 큰 경우에는 매우 높은 전압을 갖는 정전기를 발생시켜 배향막의 하부에 위치한 박막 트랜지스터를 손상시킬 수 있다.
최근, 액정 표시 장치가 40인치 이상의 대형 디스플레이 분야로 급속히 영역을 넓혀 가고 있다. 이러한 대형화 추세를 고려할 때, 종래의 배향막 형성 기술은 대면적을 균일한 두께로 인쇄도포를 해야 하기 때문에 공정상에 문제가 있고 위에서 설명한 바와 같이 러빙 공정상의 마찰에 의한 문제점 등이 존재하여 새로운 배향막 형성 기술이 필요하였다.
상기와 같은 접촉시 배향 기술을 보완하기 위하여 최근에는 광배향법 등의 비접촉식 배향막 형성 기술이 지속적으로 연구되고 있다.
액정 표시 장치가 대형화되면서 시야각, 잔상, 응답 속도 등과 같은 특성이 문제점으로 제기되고 있다. 시야각 특성은 삼성전자의 특허기술인 PVA(Paterned vertical alignment) 모드와 같은 구조적인 방법을 이용하여 문제점을 해결하고 있다. 또한 잔상 문제는 여러 가지 요인에 의하여 발생될 수 있으나 액정 내부에 존 재하는 불순물 이온이 배향막 표면에 흡착하여 발생되는 것으로 알려져 있다. 응답 속도의 개선을 위해서는 여러 요인을 고려할 수 있으나, 초기 액정 배향시 약간의 선경사각을 형성하므로써 액정이 전계에 의해서 움직이는 속도를 개선할 수 있다. 특히, 상기 PVA 모드에 의한 액정 배향을 위해서는 수직 배향막이 필수적으로 요구된다. 배향막의 형성 방법은 전계가 인가되지 않은 초기 상태의 액정 배향 방향에 따라 크게 TN(Twisted nematic)모드, IPS(In Plane Switch)모드 등의 수평배향 방법 및 VA(Vertical Alignment)모드 또는 PVA(Paterned Vertical Alignment)모드 등의 수직 배향 방법으로 분류된다.
최근에는 TN 모드 또는 IPS 모드 등의 수평 배향막을 형성할 수 있는 비접촉식 무기 배향막이 개발 된 바 있다. 상기 비접촉식 무기 배향막으로서 다이아몬드상 탄소(Diamond-Like Carbon; DLC) 박막을 사용하였다.
그러나 비접촉식 무기 배향막을 이용한 수직 배향막은 아직 실용화 된 바 없다. 또한 일반적인 무기 배향막의 경우 박막의 접착성이 우수하지 못한 단점이 존재하여 이를 극복하기 위하여 기판과 배향막 사이에 접착부재를 사용하기도 한다. 그러나 추가적으로 삽입되는 접착부재의 광투과도가 낮을 경우 액정 표시 장치의 밝기가 현저히 낮아지므로 접착부재의 사용시 광투도를 향상시키는 것이 매우 중요하다.
액정 표시 장치가 대형화되는 추세에서 비접촉식 무기 배향막의 개발이 필요한 반면 무기 배향막의 박리에 의한 접착성의 저하는 배향막의 안정성 측면에서 매우 심각한 문제가 될 수 있다.
따라서 이러한 배향막의 안정성 확보를 위한 수단이 요구되며 나아가 추가적인 접착수단에 의한 광투과도의 저하 현상이 발생되어서는 않되므로 무기 배향막의 접착성 향상을 위하여 사용되는 부재는 광투과도가 매우 높아야만 한다.
본 발명은 광투과도의 저하를 방지할 수 있는 비접촉식 무기 수직 배향막을 갖는 액정 표시 패널을 제공한다.
본 발명은 상기 액정 표시 패널을 갖는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 액정 표시 패널은 제 1 기판, 제 2 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 제 1 기판은 하부기판 및 상기 하부기판 상에 형성되고 폴리머상 탄소(Polymer-Like carbon; PLC)박막으로 이루어진 제 1 버퍼층 및 상기 제 1 버퍼층 상에 형성되고 플로오르함유 다이아몬드상 탄소(F-DLC)박막으로 이루어진 제 1 배향막을 포함한다. 상기 제 2 기판은 제 1 기판에 대향하여 배치된다. 상기 제 2 기판은 상부기판, 상기 상부기판 아래에 형성된 플로오르함유 다이아몬드상 탄소박막으로 이루어진 제 2 배향막 및 상기 제 2 배향막 아래에 형성되고 폴리머상 탄소박막으로 이루어진 제 2 버퍼층을 포함하는 제 2 기판을 포함한다. 상기 액정층은 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 개재되고 상기 제 1 배향막 및 제 2 배향막의 수직방향과 액정분자의 장축사이에 선경사각을 형성하는 액정층을 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 액정 표시 장치는 제 1 기판, 제 2 기판, 액정층 및 백라이트 어셈블리를 포함한다. 상기 제 1 기판은 하부기판 및 상기 하부기판 상에 형성되고 폴리머상 탄소 박막으로 이루어진 제 1 버퍼층 및 상기 제 1 버퍼층 상에 형성되고 플로오르함유 다이아몬드상 탄소박막으로 이루어진 제 1 배향막을 포함한다. 상기 제 2 기판은 제 1 기판에 대향하여 배치된다. 상기 제 2 기판은 상부기판, 상기 상부기판 아래에 형성된 플로오르함유 다이아몬드상 탄소박막으로 이루어진 제 2 배향막 및 상기 제 2 배향막 아래에 형성되고 폴리머상 탄소박막으로 이루어진 제 2 버퍼층을 포함하는 제 2 기판을 포함한다. 상기 액정층은 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 개재되고 상기 제 1 배향막 및 제 2 배향막의 수직 방향과 액정분자의 장축사이에 선경사각을 형성하는 액정층을 포함한다.
상기 배향막은 플루오르를 함유 다이아몬드 탄소박막으로 이루어져 있어, 별도의 추가적인 공정 없이 배향막 자체의 화학적 성질에 의하여 액정의 수직 배향이 가능하다. 또한 상기 버퍼층은 배향막의 박리를 억제하며 나아가 우수한 광투과성을 갖는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시 패널의 일 단위 화소를 나타내는 수직 단면도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 액정 표시 패널(100)은 제 1 기판(170), 제 2 기 판(180) 및 액정층(150)을 포함한다.
상기 제 1 기판(170)은 하부기판(110), 하부기판(110) 상에 형성된 제 1 버퍼층(132) 및 상기 제 1 버퍼층(132) 상에 형성된 제 1 배향막(142)를 포함한다. 상기 하부기판(110)은 유리로 이루어진 제 1 베이스기판(112) 및 상기 제 1 베이스기판(112) 상에 형성된 제 1 패턴형성층(114)를 포함한다. 제 1 패턴형성층(114)은 제 1 베이스기판 상에 형성되고 서로 교차하는 다수의 게이트선(미도시) 및 데이터선(미도시), 상기 게이트선과 데이터선으로 정의되는 각 영역에 형성되어 각 단위 화소영역을 가리키는 화소전극(미도시) 상기 화소전극을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터(미도시)를 포함한다. 상기 하부기판(110) 상에는 제 1 버퍼층(132)이 형성된다. 상기 제 1 버퍼층(132) 상에는 액정층(150)과 접하는 제 1 기판(170)의 최외각 부분인 제 1 배향막(142)이 형성된다.
상기 제 2 기판(180)은 상부기판(120), 상기 상부기판(120) 아래에 형성된 제 2 버퍼층(134) 및 제 2 버퍼층(134) 아래에 형성된 제 2 배향막(144)을 포함한다. 상기 상부기판(120)은 유리로 이루어진 제 2 베이스기판(122), 제 2 패턴형성층(128)을 포함한다. 제 2 패턴형성층(128)은 제 2 베이스기판(122) 아래에 형성된다. 제 2 패턴형성층(128)은 제 2 베이스기판(122) 아래에 형성되어 단위 화소에 대응하는 영역을 정의하는 복수의 블랙 매트릭스(123), 상기 블랙매트릭스(123) 사이에 개재된 컬러필터(124), 상기 블랙매트릭스(123) 및 컬러필터(124)를 보호하는 보호 절연막(125) 및 상기 절연막(125) 아래에 형성된 공통전극(126)을 포함하는 제 2 패턴형성층(128)을 포함한다. 제 2 버퍼층(134)은 제 2 패턴형성층(128) 아래 에 형성되고 제 2 배향막(144)은 제 2 버퍼층(134)의 아래에 형성된다.
본 실시예에서, 상기 블랙 매트릭스(123)는 금속, 금속 화합물을 증착하고 식각하여 형성된다. 상기 금속은 크롬(Cr) 등을 포함하고, 상기 금속 화합물은 산화 크롬(CrOx), 질화 크롬(CrNx) 등을 포함한다. 이때, 상기 블랙 매트릭스(123)는 포토레지스트(Photoresist) 성분을 포함하는 불투명 물질을 도포한 후에, 사진 공정(Photo Process)을 통해 형성될 수도 있다. 상기 불투명한 유기물은 카본 블랙(Carbon Black), 안료 혼합물, 염료 혼합물 등을 포함한다. 상기 안료 혼합물은 적색, 녹색 및 청색 안료를 포함하고, 상기 염료 혼합물은 적색, 녹색 및 청색 염료를 포함한다. 이때, 복수의 컬러 필터들을 중첩하여 상기 블랙 매트릭스를 형성할 수도 있다.
상기 컬러 필터(124)는 상기 화소에 대응하는 상기 상부 플레이트(100) 상에 배치되어 소정의 파장을 갖는 광만을 선택적으로 투과시킨다. 상기 컬러 필터(124)는 적색 컬러 필터부, 녹색 컬러 필터부 및 청색 컬러 필터 중 어느 하나이다. 상기 컬러 필터(124)는 광중합 개시제, 모노머, 바인더, 안료, 분산제, 용제, 포토레지스트 등을 포함한다. 이때, 상기 컬러 필터(124)가 상기 하부기판(110) 상에 배치될 수도 있다.
상기 화소전극(미도시) 및 공통전극(126)은 투명한 도전성 물질인 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide, ITO), 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide, IZO), 산화 주석(Tin Oxide, TO), 산화 아연(Zinc Oxide, ZO) 등을 포함한다. 이때, 상기 화소전극(미도시) 및 공통전극(126)은 상기 투명한 도전성 물질을 갖는 투명 전극 및 반 사율이 높은 물질을 갖는 반사 전극을 포함할 수도 있다. 상기 화소전극(미도시) 및 공통전극(126)은 산화 주석막이나 산화주석을 5% 정도 혼합한 산화 주석 인듐막(Indum tin oxide; ITO)로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 액정층(150)은 제 1 기판(170) 및 제 2 기판(180) 사이에 형성된다. 상기 액정층(150)내의 액정 분자(155)는 전계가 가해지지 않은 상태에서 액정 분자(155)의 장축이 배향막의 수직인 방향으로 배향되거나 약간의 선경사각(θ)을 갖도록 배향되어 있다. 따라서 본 발명의 배향막은 추가적인 공정을 거치치 않고 배향막의 화학적 특성에 의하여 수직 배향막을 형성할 수 있다.
상기 제 1 배향막(142) 및 제 2 배향막(144)은 플로오르함유 다이아몬드상 탄소박막(F-DLC)으로 이루어진다. 플로오르 함유 다이아몬드상 탄소박막은 소스가스로 탄화수소(CnHn), 불활성 기체로서 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar) 및 플로오르 제공 가스로 사플루오르화 탄소(CF4) 등의 가스를 주입하여 화학 강화 기상 증착법(Plazma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)에 의하여 제 1 버퍼층(132) 및 제 2 버퍼층(134)에 증착된다.
상기 플루오르는 막 표면의 접촉각을 증가시켜 막 표면의 소수성을 증가시키므로써 액정 분자의 장축 말단에 있는 소수성 작용기와의 인력에 의하여 액정을 수직 배향 시키게 된다. 따라서 배향막 내의 플루오르 함량이 많을수록 선경사 각이 작아져 수직에 근접하게 된다. 아래 표 1은 사플루오르화 탄소의 유량에 따른 선경사각도 및 막 표면의 접촉각에 대하여 나타낸 것이다.
CF4유량(sccm) 5 10 20 30
선경사각(도) 85 86 88 89.5
접촉각(도) 85.8 108.9 105.8 105.7

따라서 액정의 선경사각(θ)은 플루오르 함량을 조절하여 변화시킬 수 있다. 또한 선경사각(θ)은 이온빔을 조사하여도 형성시킬 수 있다. 상기 선경사각(θ)은 바람직하게는 0 내지 10 도이다. 선경사각(θ)이 10 도를 초과하면 콘트라스트 비가 현저히 감소되므로 바람직하지 않다.
상기 플로오르함유 다이아몬드상 탄소박막은 화학적 강화 기상 증착법 외에 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD), 증발법(evaporation), 스퍼터링법(Sputtering) 등 기타의 증착법을 사용하여 박막을 형성할 수 있다.
상기 제 1 버퍼층(132) 및 제 2 버퍼층(134)은 폴리머상 탄소(Polymer-Like carbon; PLC)박막으로 이루어진다. 다이아몬드상 탄소와 폴리머상 탄소는 수소원자의 함량비에 따라 구분될 수 있다. 즉, 탄소의 함량비가 많아지면 다이아몬드상 탄소에 가까워 지고 수소의 함량비가 많아지면 폴리머상 탄소에 가까워진다. 배향막 상에 증착된 상기 폴리머상 탄소박막 내에 탄소는 수소와의 결합에 의하여 탄화수소(CnHn) 형태로 존재하고 상기 폴리머상 탄소박막은 비결정질체를 형성한다. 또한 상기 폴리머상 탄소박막 내의 수소는 탄소와의 공유결합 또는 수소와의 공유결합 형태로 존재한다. 즉, C-H 또는 H-H 결합 형태로 존재한다. 본 발명에서 폴리머상 탄소는 대략 박막내 수소원자 함량이 30 원자% 이상인 것으로 정의된다. 바람직하 게는, 박막내 수소원자 함량은 30 내지 60 원자%가 바람직하다. 박막내 수소원자 함량이 60원자%를 초과하게 되려면 증착 과정시 증착속도보다 에칭속도가 커져서 정상적인 증착이 이루어질 수 없다.
폴리머상 탄소는 다이아몬드 탄소에 비하여 증착시 낮은 에너지가 필요하므로 증착 후 형성된 플리머상 탄소박막은 잔류 응력 또는 잔류 스트레스가 다이아몬드 탄소에 비하여 작기 때문에 배향막의 박리 현상이 현저하게 감소된다. 결국 배향막의 접착성능이 향상되게 된다. 또한 다이아몬드상 탄소에 비하여 밀도가 낮은 장점을 갖으므로 내부 응력이 상대적으로 낮은 장점이 있다.
또한 폴리머상 탄소는 다이아몬드상 탄소에 비하여 광학적 밴드갭 에너지가 크기 때문에 광에 대한 투과도가 매우 우수하다. 광학적 밴드갭 에너지가 크기 때문에 가시광선 영역의 파장을 갖는 광은 일반적으로 에너지가 낮은 상기 폴리머상 탄소박막의 전자를 전이시키지 못하고 그냥 막을 투과하게 된다. 반면에 다이아몬드상 탄소는 밴드갭 에너지가 상대적으로 작기 때문에 광은 투과되지 못하고 전자 전이를 위한 에너지로 흡수되게 되어 광에 대한 투과도가 낮다.
도 5를 참조하면, 폴리머상 탄소박막은 가시광선의 블루영역에서 투과도가 거의 100%에 가까우나, 다이아몬드상 탄소박막은 블루영역에서 급격한 광학적 특성의 저하가 발생된다. 도 5에서, DLC(1) 은 DLC(2) 에 비하여 상대적으로 밴드갭 에너지가 높은 다이아몬드상 탄소박막이다. 버퍼층은 배향막과 기판사이에 박막의 접착 안정성 확보를 위하여 추가적으로 삽입되는 층이므로 매우 우수한 광학적 특성을 가져야 하므로 버퍼층으로 폴리머상 탄소박막이 사용된다.
폴리머상 탄소박막의 밴드갭 에너지는 2.0 내지 4.0 eV가 바람직하다. 광학적 밴드갭 에너지가 2.0 eV 미만이면 가시광선의 블루영역에서 급격한 광투과도의 저하가 발생할 수 있고 광학적 밴드갭 에너지가 4.0 eV를 초과하면 폴리머상 탄소박막 내에 수소가 너무 많이 포함되어야 하는 문제점이 있다.
또한 상기 폴리머상 탄소박막 내의 sp3 혼성결합된 탄소원자의 수가 전체 탄소 원자수 대비 40 내지 60%인 것이 바람직하다. sp3 혼성결합된 탄소원자 수가 40% 미만이 되려면 포화된 탄화 수소 내의 수소가 이탈하여 sp2 혼성결합을 이루게 되어 수소수가 감소하고 나아가 광투과도가 저하되는 문제가 있고 sp3 혼성결합된 탄소원자 수가 60%를 초과하면 밴드갭 에너지가 높아 광투과도가 상승하는 이점이 있는 반면 수소 수가 너무 많아지는 문제가 있어 버퍼층의 기능적인 유효효과를 나타내는 임계점을 초과하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기 제 1 배향막(134) 및 제 2 배향막(144)의 두께는 30 내지 1000 Å이 바람직하다. 두께가 30 Å 미만이면 수직 배향을 형성하기 곤란하며 두께가 1000 Å을 초과하는 경우에는 가시광선 영역에서의 광투과도가 급격히 저하되는 문제가 발생하여 바람직하지 않다.
상기 제 1 버퍼층(132) 및 제 2 버퍼층(134)의 두께는 10 내지 500 Å이 바람직하다. 상기 두께는 광투과도를 고려하여 결정 된 값으로서, 상기 바람직한 광학적 밴드갭 에너지 범위 안에서 가시광선의 광투과도의 저하가 발생되지 않는 두 께 범위이다. 상기 폴리머상 탄소박막으로 이루어진 버퍼층은 광투과도가 우수하기 때문에 얇은 두께를 형성해야 하는 공정상의 경비를 절감할 수 있는 부가적인 이점이 있다.
상기 제 1 버퍼층(132) 및 제 2 버퍼층(134)은 폴리머상 탄소(DLC)박막은 소스가스로 탄화수소(CnHn), 불활성 기체로서 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar) 등의 가스를 주입하여 화학적 강화 기상 증착법(Plazma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)에 의하여 화소전극(미도시) 및 제 공통전극(126) 표면에 증착된다. 이때 인가되는 고주파 전원은 비교적 낮은 에너지이더라도 폴리머상 탄소 박막이 형성될 수 있는 데, 이때 가해지는 에너지는 1 내지 30 W 이다. 가해지는 고주파 전원이 1 W 미만이면 박막 형성이 곤란하고 반면에 30 W를 초과하면 폴리머상 탄소박막 이 형성될 수 없고 다이아몬드상 탄소 박막이 형성될 가능성이 높아진다.
실시예 2
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직 배향 액정 표시 패널의 분할 배향을 위한 개구부 패턴을 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2의 I-I'라인의 단면도이다. 본 실시예에 의한 액정 표시 패널은 제 1 기판(170) 의 화소전극(118) 및 제 2 기판의 공통전극(126)에 각각 제 1 개구부(162) 및 제 2 개구부(164)를 형성하는 것을 제외하면 제 1 실시예의 액정 표시 패널(100)과 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 제 1 실시예에서와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직 배향 액정 표시 패널의 분할 배향을 위한 개구부 패턴을 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2의 I-I'라인의 단면도이다. 액정 표시 패널(200)은 제 1 기판(170) 의 화소전극(115) 및 제 2 기판의 공통전극(126)에 각각 제 1 개구부(162) 및 제 2 개구부(164)를 형성하는 것을 제외하면 제 1 실시예의 액정 표시 패널(100)과 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 제 1 실시예에서와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 화소전극(118) 및 공통전극(126)은 그 일부를 제거하여 각각 제 1 개구부(162) 및 제 2 개구부(164)를 형성하고 이에 따라 전계가 인가되면 개구부(162,164)에 의하여 프린지 필드(Fringe field)가 형성되도록 되어 있다. 프린지 필드란 상기 개구부(162,164)와 같이 오픈된 부분 근처에서 형성된 휘어진 전기장을 말한다. 액정이 음의 유전율 이방성을 가지므로 액정분자(155)의 배열 방향은 전기장과 수직하게 된다. 따라서, 상기 프린지 필드에 의해 오픈된 부분 근처의 액정분자(155)의 장축은 두 기판(170,180) 표면에 대하여 기울어진 채로 비틀리게 된다. 이렇게 되면 화소전극(118) 및 공통전극(126)이 개구된 부분의 중심선을 기준으로 양쪽에서 액정 분자의 기울어지는 방향이 반대로 되는 두 영역이 생기게 되고 두 영역의 광학적 특성이 서로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다. 상기 제 1 개구부(162) 및 제 2 개구부(164)는 제 1 기판(170)과 제 2 기판(180)에서 교대로 형성된다.
개구부(162,164)의 형태는 도 3에 도시한 바 같이 제 1 기판 및 제 2 기판을 위에서 바라보았을 때, 제 2 기판에는 사선모양 내지 V자형의 개구부(164)가 형성되고 제 1 기판(170)에는 사선모양의 개구부(162)가 형성된다.
상기와 같은 배향 방법을 수행하기 위해서는 수직 배향이 필수적이므로 본 실시예에 따른 액정 표시 패널은 제 1 실시예와 동일한 배향막과 버퍼층을 포함하며 그 화학적 및 광학적 특징들도 제 1 실시예와 동일하다.
제 1 패턴형성층(115) 은 화소전극(118) 및 도시하지는 않았지만 제 1 하부기판 상에 형성되고 서로 교차하는 다수의 게이트선(미도시) 및 데이터선(미도시) 및 상기 화소전극(118)을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터(미도시)를 포함하는 층(117)이 형성된다.
이하 상기 본 발명의 액정 표시 패널을 포함하는 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시 패널의 일 단위 화소를 나타내는 수직 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 액정 표시 장치는 제 1 실시예에 따른 액정 표시 패널(100) 및 백라이트 어셈블리(300)를 포함한다.
상기 액정 표시 패널(100)은 제 1 기판(170), 제 2 기판(180) 및 액정층(150)을 포함한다. 상기 액정 표시 패널은 제 1 실시예의 액정 표시 패널(100)과 동일하므로 설명을 생략하도록 하겠다.
상기 백라이트 어셈블리(300)는 반사판(340), 제1 램프(310a), 제1 램프 커버(312a), 제2 램프(310b), 제2 램프 커버(312b), 도광판(330), 광학 시트(320)를 포함한다.
상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)는 광을 발생시킨다. 상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)는 냉음극선관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), LED(Light Emitting Diode) 등을 포함한다. 상기 제1 램프 커버(312a) 및 상기 제2 램프 커버(312b)는 상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)를 보호하고, 상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)에서 발생된 광을 상기 도광판(330) 쪽으로 반사시킨다. 상기 도광판(330)은 상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)에서 발생된 광을 평면광으로 변경시켜 상기 광학 시트(320) 쪽으로 가이드한다. 본 실시예에서, 상기 도광판(330)은 폴리메틸메타아크릴레이트 (Polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함한다. 상기 반사판(340)은 상기 도광판(330)의 하부에 배치되어 상기 도광판(330)의 하부로 누설된 광을 상기 도광판(330) 쪽으로 반사시킨다. 상기 광학 시트(320)는 상기 도광판(330)으로부터 공급된 광의 휘도를 균일하게 하여 상기 액정 표시 패널(100)로 공급한다.
도시 하지는 않았지만 상기 액정 표시 패널(100) 과 백라이트 어셈블리(300)의 사이 및 상기 액정 표시 패널(100)의 상부에는 편광판 및 위상차 필름이 배치되어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직 배향 액정 표시 패널의 분할 배
향을 위한 개구부 패턴을 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2의 I-I'라인의 단면도이 다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제 1 실시예에 따른 액정 표시 패널 대신 제 2 실시예에 따른 액정표시패널(200)을 포함하는 것을 제외하면 전술한 액정 표시 장치와 동일하므로 설명을 생략하도록 하겠다
실시예 3
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시 패널의 일 단위 화소를 나타내는 수직 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 액정 표시 장치는 제 1 실시예에 따른 액정 표시 패널(100) 및 백라이트 어셈블리(300)를 포함한다.
상기 액정 표시 패널(100)은 제 1 기판(170), 제 2 기판(180) 및 액정층(150)을 포함한다. 상기 액정 표시 패널은 제 1 실시예의 액정 표시 패널(100)과 동일하므로 설명을 생략하도록 하겠다.
상기 백라이트 어셈블리(300)는 반사판(340), 제1 램프(310a), 제1 램프 커버(312a), 제2 램프(310b), 제2 램프 커버(312b), 도광판(330), 광학 시트(320)를 포함한다.
상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)는 광을 발생시킨다. 상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)는 냉음극선관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), LED(Light Emitting Diode) 등을 포함한다. 상기 제1 램프 커버 (312a) 및 상기 제2 램프 커버(312b)는 상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)를 보호하고, 상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)에서 발생된 광을 상기 도광판(330) 쪽으로 반사시킨다. 상기 도광판(330)은 상기 제1 램프(310a) 및 상기 제2 램프(310b)에서 발생된 광을 평면광으로 변경시켜 상기 광학 시트(320) 쪽으로 가이드한다. 본 실시예에서, 상기 도광판(330)은 폴리메틸메타아크릴레이트 (Polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함한다. 상기 반사판(340)은 상기 도광판(330)의 하부에 배치되어 상기 도광판(330)의 하부로 누설된 광을 상기 도광판(330) 쪽으로 반사시킨다. 상기 광학 시트(320)는 상기 도광판(330)으로부터 공급된 광의 휘도를 균일하게 하여 상기 액정 표시 패널(100)로 공급한다.
도시 하지는 않았지만 상기 액정 표시 패널(100) 과 백라이트 어셈블리(300)의 사이 및 상기 액정 표시 패널(100)의 상부에는 편광판 및 위상차 필름이 배치되어질 수 있다.
본 발명의 액정 표시 패널 및 액정 표시 장치는 비접촉식 수직 무기 배향막으로서 플루오르함유 다이아몬드상 탄소박막을 제공함으로써 추가적인 공정없이 무기 박막 자체의 화학적 특성에 의하여 액정의 수직 배향을 수행할 수 있다. 액정 표시 장치가 대형화 되는 추세에서, 특히 광시야각을 개선할 수 있는 PVA 모드로 액정을 배향할 때 유효하게 적용되어 질 수 있다.
또한 본 발명의 액정 표시 패널은 상기 플루오르함유 다이아몬드상 탄소박막으로 이루어진 배향막의 접촉성을 향상시킬 수 있도록 버퍼층을 포함하고 있어 배 향막의 박리 가능성을 감소시켜 무기 배향막의 안정성을 확보할 수 있다. 나아가 버퍼층의 가시광선 영역의 광투과도가 매우 높아 추가적인 버퍼층을 포함하므로 인한 광투과도의 저하현상이 발생하지 않는다.
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 (21)

  1. 하부기판, 상기 하부기판 상에 형성되고 플로오르함유 다이아몬드상 탄소박막으로 이루어진 제 1 배향막, 및 상기 제1 배향막과 상기 하부 기판 사이에 개재되고 폴리머상 탄소 박막으로 이루어진 제 1 버퍼층을 포함하는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판에 대향하여 배치되고, 상부기판, 상기 상부기판 아래에 형성된 플로오르함유 다이아몬드상 탄소박막으로 이루어진 제 2 배향막, 및 상기 제 2 배향막과 상기 상부기판 사이에 개재되고 폴리머상 탄소박막으로 이루어진 제 2 버퍼층을 포함하는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 개재되고 상기 제 1 배향막 및 제 2 배향막의 수직방향과 액정분자의 장축사이에 선경사각을 형성하는 액정층을 포함하는 액정 표시 패널.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머상 탄소박막 내의 수소원자의 개수 함량비가 폴리머상 탄소박막 내의 총 원자수 대비 30 내지 60 원자%인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머상 탄소박막 내의 수소가 C-H결합 또는 H-H결 합 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머상 탄소 내의 sp3 혼성결합된 탄소원자의 수가 전체 탄소 원자수 대비 40 내지 60%인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층의 광학적 밴드갭 에너지는 2.0 eV 내지 4.0 eV인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막, 제 2 배향막, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층은 플라즈마 화학적 강화 기상 증착법에 의하여 증착되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 선경사각은 플로오르 함유 다이아몬드 탄소박막 내의 플로오르 함량이 증가될수록 작아지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 선경사각은 0 도 내지 10 도인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  9. 제 1 항에 있어서, 제 1 배향막 및 제 2 배향막의 두께가 30 Å 내지 1000 Å인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  10. 제 1 항에 있어서, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층의 두께가 10 Å 내지 500 Å인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 하부기판은 제 1 베이스기판 및 상기 제 1 베이스기판 상에 형성되고 서로 교차하는 다수의 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선과 데이터선으로 정의되는 각 영역에 형성되어 각 단위 화소영역을 가리키는 화소전극 및 상기 화소전극을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터를 포함하는 제 1 패턴형성층을 포함하고,
    상기 상부기판은 제 2 베이스기판 및 상기 제 2 베이스기판 아래에 형성되어 단위 화소에 대응하는 영역을 정의하는 블랙 매트릭스, 상기 블랙매트릭스 사이에 개재된 컬러필터, 상기 블랙매트릭스 및 컬러필터를 보호하는 보호 절연막 및 상기 절연막 아래에 형성된 공통전극을 포함하는 제 2 패턴형성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 화소전극 및 상기 공통전극은 인듐 틴 옥사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 화소전극은 제 1 개구부를 갖고, 상기 공통전극은 제 2 개구부를 갖으며, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 위에서 바라볼 때 상기 제 1 개구부 및 제 2 개구부에 의하여 액정층에 형성되는 전계 영역을 다수의 미소 도메인으로 분할하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 기판 상에 폴리머상 탄소 박막을 포함하는 버퍼층을 형성하는 단계; 및
    상기 버퍼층이 형성된 기판 상에, 상기 버퍼층과 접촉하도록 플로오르함유 다이아몬드상 탄소 박막을 포함하는 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시패널용 기판의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 버퍼층을 형성하는 단계는
    반응 가스로서 탄화수소계 가스, 불활성 가스로서 헬륨 가스 또는 아르곤 가스를 주입하여 1 W 내지 30 W의 고주파 전원을 가하여 플라즈마 강화 화학 기상 증착법을 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널용 기판의 제조 방법.
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