KR20010019832A - Method of formming polarizer used in a TFT LCD - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for forming a polarizing plate of a thin film transistor liquid crystal display device is provided so that the liquid crystal display device can be miniaturized and obtain high luminance, by removing a protecting layer and a glue layer. CONSTITUTION: A transparent electrode layer composing a pixel electrode(221) and a common electrode(222) is formed on the two substrates(250,200). Polarizing plates(211,212) are formed on the transparent electrode layer. In addition, orientation films(231,232) are stacked on the polarizing plates(211,212). A spacer(260) is positioned therebetween. On the other hand, when the transparent electrode layer is formed on the two substrates, the polarizing plate may be formed on the common electrode layer. In this case, the orientation films are stacked on the polarizing layer and the pixel electrode. The spacer is positioned therebetween. Accordingly, it is possible to remove a protecting layer which occupies a large area of the polarizing plate and reduces optical transmissivity, and a glue layer which is used to adhere the polarizing plate to the substrate. Therefore, the liquid crystal display device can be miniaturized. In addition, it is not necessary to perform a re-operation due to a foreign substance when adhering the polarizing plate. Moreover, air bubbles are not generated, thus omitting an autoclave process for removing the air bubbles.

Description

박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법{Method of formming polarizer used in a TFT LCD}Method of forming a polarizing layer of a thin film transistor liquid crystal display device {Method of formming polarizer used in a TFT LCD}

본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광판을 판넬 외벽에 부착하는 형태가 아닌 성막공정을 통해 편광층을 형성하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a polarizing layer of a thin film transistor liquid crystal display, and more particularly, to a method of forming a polarizing layer through a film forming process rather than attaching a polarizing plate to an outer wall of a panel. It is about.

액정표시장치는 두 기판 사이에 액정을 주입하고 두 기판 사이에 화소마다 형성된 전극 사이의 전위차에 의해 액정에 전장을 인가하여 배열에 영향을 줌으로써 기판에 구비된 편광판과의 관계에서 빛이 통과하거나 차단되도록 하여 판면 전체로는 화면을 구현하게 하는 화면표시장치이다.The liquid crystal display injects a liquid crystal between two substrates and applies an electric field to the liquid crystal by the potential difference between electrodes formed between pixels between the two substrates, thereby affecting the arrangement, so that light passes or blocks in relation to the polarizing plate provided in the substrate. It is a screen display device to implement a screen as a whole plate surface.

따라서 일반적인 액정표시장치에서 빛의 차단과 통과에 직접 연관된 편광판의 존재는 필수적인 것이다. 반사형 액정표시장치의 경우 빛은 한 편광판을 입사할 때와 반사된 뒤에 모두 두번 통과하게 되므로 하나의 편광판이 편광자와 검광자의 역할도 하지만 투광형의 경우는 양 기판에 편광판이 각자 설치되어 편광자와 검광자의 역할을 하게 된다.Therefore, the existence of a polarizer directly related to the blocking and passing of light is essential in a general liquid crystal display. In the case of a reflective liquid crystal display, the light passes through both the incident light and the reflected light twice, so that one polarizer acts as both a polarizer and an analyzer. It will act as an investigator.

편광판에서 중요한 것은, 빛을 편광화시키는 것 자체가 빛의 세기를 감소시키는 역할을 하지만, 가능하면 빛의 세기 감소를 줄여 고투과율을 유지하는 것이다. 편광판이 고투과율을 갖도록 하기 위해서 편광막 자체의 특성을 개선하는 방법과 주변재료를 개선하는 방법이 있는데, 주변재료의 개선은 편광판에 부가되는, 시인성을 향상시키는 눈부심 방지(anti-grayer) 코팅, 투과율을 높이는 무반사(anti-reflection) 코팅 등을 통해 할 수 있다.What is important in polarizers is that polarizing light itself serves to reduce the light intensity, but to reduce the light intensity reduction if possible to maintain high transmittance. In order to make the polarizing plate have a high transmittance, there are a method of improving the characteristics of the polarizing film itself and a method of improving the peripheral material. The improvement of the peripheral material is added to the polarizing plate to improve visibility, anti-grayer coating, It can be through an anti-reflection coating to increase the transmittance.

편광판의 편광기능막은 대개 폴리비닐 알코올(poly vinyl alchol)의 얇은 막을 가열시키면서 늘어뜨려 요오드 산(iodic acid)을 다량 함유한 H.ink라고 불리는 용액에 침적시키면서 만들어진다. 이때 폴리비닐 알코올은 요오드 산을 흡수하면서 편광기능을 가지게 된다. 기타 폴리비닐 알코올 외에 폴리비닐 프치랄막에 요오드 산을 흡수시키거나, 1축 늘림 폴리비닐 알코올막에 2색 염료를 흡수시킨 것이 많이 사용되고 있다. 그리고 이렇게 형성된 편광막(50)은 판이라기 보다는 막의 성격이며 자체로는 손상되기 쉽기 때문에 앞뒤로 보호층(10)을 형성하고 기판에 부착하기 위한 접착제층(20)을 형성하여 일반적인 편광판을 이루게 된다. 도1은 편광판의 기본적인 구조를 나타내는 도면이다. 제일 위층과 아래층의 표면 보호층(40)과 인터 라이너(interliner:30)층은 부착 사용시에는 제거하여 사용하게 된다.The polarizing film of the polarizing plate is usually formed by heating a thin film of polyvinyl alcohol while depositing it in a solution called H.ink containing a large amount of iodic acid. At this time, the polyvinyl alcohol has a polarizing function while absorbing iodine acid. In addition to other polyvinyl alcohols, iodine acid is absorbed into a polyvinyl phthalic film or a two-color dye is absorbed into a uniaxially stretched polyvinyl alcohol film. The polarizing film 50 formed as described above is a film rather than a plate and is easily damaged by itself. Thus, the protective layer 10 is formed back and forth, and an adhesive layer 20 is attached to the substrate to form a general polarizing plate. 1 is a view showing the basic structure of a polarizing plate. The surface protection layer 40 and the interliner 30 of the upper and lower layers are removed and used when the adhesive is used.

그런데 이런 구조는 기능이란 면을 고려할 때 기능을 갖춘 구조물에 비해 보조적인 구조물이 더 두껍게 형성되어 능률적이지 못한 면이 있다. 그리고 이런 면은 액정표시장치의 중요한 과제 가운데 하나인 초박형 액정표시장치 생산을 어렵게 하고 있다. 보조적인 구조물이 차지하는 두께는 편광판 2개를 사용할 경우 일반적인 제품을 기준으로 기판 하나의 두께인 약 0.5mm에 달하는 것으로 본다. 그리고 이런 보조적인 구조물은 편광판의 필요한 특성인 광투과율을 낮추는데, 각 층마다 4% 전후의 투과율 감소로 액정표시장치 화면의 휘도를 저하시킨다.However, this structure is inefficient because the auxiliary structure is formed thicker than the structure having a function considering the function. This aspect makes it difficult to produce ultra-thin liquid crystal displays, which are one of the important problems of liquid crystal displays. The thickness of the auxiliary structure is assumed to be about 0.5mm, which is the thickness of one substrate based on a general product when two polarizers are used. In addition, such an auxiliary structure lowers the light transmittance, which is a necessary characteristic of the polarizing plate, and reduces the luminance of the LCD screen by reducing the transmittance around 4% in each layer.

더욱이 도1과 같은 편광판을 액정표시장치 기판 외면에 부착하여 사용할 경우 부착시 이물이 개재되어 편광판을 떼어내고 다시 작업을 해야할 가능성이 많아 공정상 부담이 된다. 이러한 부담은 판넬의 대형화 경향에 따라 가속되며, 판넬의 대형화는 편광판 비용의 상승도 가져온다.In addition, when the polarizing plate as shown in FIG. 1 is attached to the outer surface of the liquid crystal display device substrate, foreign matter may be interposed when the polarizing plate is attached, and thus the polarizing plate may be removed and reworked. This burden is accelerated by the trend toward larger panels, which in turn leads to higher polarizer costs.

본 발명에서는 이러한 문제를 개선하기 위하여 편광의 기능을 발휘하면서도 두께증가의 부담이 없고, 부착작업시의 이물질에 의한 재작업의 염려가 없는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve such a problem, the present invention provides a polarizing layer forming method of a thin film transistor liquid crystal display device which exhibits a function of polarization but does not have a burden of increasing thickness, and does not cause rework due to a foreign material during an attaching operation. It is done.

도1은 종래의 편광판의 기본적인 구조를 나타내는 사시단면도이다.1 is a perspective cross-sectional view showing the basic structure of a conventional polarizing plate.

도2는 본 발명에서 투과형 액정표시장치에서의 편광층 형성공정의 한 예를 개략적으로 나타내는 공정순서도이다.FIG. 2 is a process flowchart schematically showing an example of a polarizing layer forming process in a transmissive liquid crystal display according to the present invention.

도3은 도2와 같은 편광층 형성공정을 통해 판넬을 이루는 양 기판에 투명전극층 위로 편광층을 형성한 액정표시장치 판넬의 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view of a liquid crystal display panel in which a polarizing layer is formed on a transparent electrode layer on both substrates forming a panel through a polarizing layer forming process as shown in FIG. 2.

도4는 본 발명에서 반사형 액정표시장치에서의 편광층 형성공정의 한 예에 따라 이루어진 액정표시장치 판넬의 측단면도이다.4 is a side cross-sectional view of a liquid crystal display panel made according to one example of a polarizing layer forming process in a reflective liquid crystal display device in the present invention.

※도면 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing

10: 보호층 20: 접착제층10: protective layer 20: adhesive layer

30: 인터 라이너 40: 표면 보호층30: interliner 40: surface protective layer

50: 편광막 200,250,400,460: 기판50: polarizing film 200,250,400,460: substrate

211,212,412: 편광층 221,421: 화소전극211, 212, 412: polarization layer 221, 421: pixel electrode

222,422: 공통전극 231,232,431,432: 배향막222, 422: common electrode 231, 232, 431, 432: alignment layer

260: 스페이서 240,440: 액정층260: spacer 240, 440: liquid crystal layer

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법은 박막트랜지스터 액정표시장치 판넬의 조립 전에 컬러 필터 기판 및 박막트랜지스터 기판 제작과정에서 상기 기판 내면에 편광층을 형성하는 것을 특징으로 한다.The polarizing layer forming method of the thin film transistor liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object is to form a polarizing layer on the inner surface of the color filter substrate and the thin film transistor substrate before the assembly of the thin film transistor liquid crystal display panel. do.

본 발명에서 편광층의 형성상의 한계를 고려하여 편광층은 각 기판에서 투명전극이 형성된 다음에 투명전극 위로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 트랜지스터 구조의 형성이나 컬러 필터의 투명전극 형성 중에는 온도가 높기 때문에 열에 의해 형성된 편광층의 편광특성이 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다.In consideration of the limitations in the formation of the polarizing layer in the present invention, the polarizing layer is preferably formed on the transparent electrode after the transparent electrode is formed on each substrate. This is to prevent the polarization characteristic of the polarization layer formed by heat from deteriorating because the temperature is high during the formation of the transistor structure or the transparent electrode of the color filter.

본 발명에서 편광층을 이루는 물질은 코팅방법이나 인쇄기법으로 형성할 수 있으며, 두께 수 내지 수십 μm로 하고 베이크 공정은 50 내지 250℃로 하여 막을 경화시키면 된다. 편광층은 하나의 막으로 이루거나 디스코틱 폴리머(discotic polymer)층 다수를 복층으로 형성하여 복굴절의 필름 역할을 하도록 할 수도 있다. 편광특성은 편광층을 이룰 물질을 막으로 형성하는 공정만으로, 형성된 막 자체의 물성에 의해 얻어지기도 하며, 대개는 막 형성 후 연신공정과 베이크 공정을 통해 얻어지는데 연신공정은 배향막을 형성한 다음 러빙 깊이를 더하는(압력을 높이는) 것으로 대체될 수도 있다.In the present invention, the material constituting the polarizing layer may be formed by a coating method or a printing method, and may be a thickness of several to several tens of micrometers and a baking process of 50 to 250 ° C. The polarizing layer may be formed of one film or a plurality of discotic polymer layers may be formed as a multilayer to serve as a birefringent film. The polarization characteristic is a process of forming a film of a polarizing layer into a film, which is obtained by the physical properties of the film itself. Usually, the film is obtained through a stretching process and a baking process after the film is formed. It may be replaced by adding depth (increasing pressure).

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 살펴보기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에서 투과형 액정표시장치에서의 편광층 형성공정의 한 예를 개략적으로 나타내는 공정순서도이다. 컬러 필터 기판과 박막트랜지스터 기판 모두에 투명전극으로 공통전극이나 화소전극을 형성한 다음 그 위에 코팅방법이나 인쇄 등의 방법으로 편광막 형성한다. 투명전극은 주로 ITO를 사용하며, 편광막은 주로 PPMA(Poly Methyl MethAcrylate), PC(Poly Carbonate), Iodine, dye 등을 솔벤트를 첨가하여 액상 혹은 졸(sol)로 형성한 다음 스핀 코팅이나 인쇄로 층을 형성하고 연신과 베이크를 통해 균질화, 경화하여 형성한다. 또한 재료적으로 공지된 방법인 T die push 법을 통해서도 형성이 가능하다. 편광층의 두께는 대개 수 내지 수십μm로 형성될 것이며, 베이크 온도는 50 내지 250℃로 한다.FIG. 2 is a process flowchart schematically showing an example of a polarizing layer forming process in a transmissive liquid crystal display according to the present invention. A common electrode or a pixel electrode is formed on both the color filter substrate and the thin film transistor substrate using a transparent electrode, and then a polarizing film is formed thereon by a coating method or a printing method. The transparent electrode mainly uses ITO, and the polarizing film is mainly formed of PPMA (Poly Methyl Meth Acrylate), PC (Poly Carbonate), Iodine, dye, etc. by adding solvent to form liquid or sol, and then spin coating or printing It is formed by homogenization and curing through drawing and baking. It is also possible to form through the T die push method, a materially known method. The thickness of the polarizing layer will usually be formed from several to several tens of micrometers, and the baking temperature is set to 50 to 250 ° C.

연신공정이나 베이크 공정은 선택적인 사항이 될 수 있으며, 이상적으로는 가령 디스코틱 폴리머 같은 편광물질막을 도포 형성하는 것만으로도 편광층 형성을 완료할 수 있다. 경우에 따라서는 연신공정은 베이크 다음에 혹은 베이크 공정 없이 배향막을 형성한 다음 러빙 압력을 증가시킨 러빙을 통해서 대체될 수 있다.The stretching process or the baking process may be optional, and ideally, the polarizing layer may be completed by applying a polarizing material film such as a discotic polymer. In some cases, the stretching process may be replaced by rubbing after the baking or without the baking process to form an alignment layer and then increase the rubbing pressure.

도3은 도2와 같은 편광층 형성공정을 통해 판넬을 이루는 양 기판에 투명전극층 위로 편광층을 형성한 액정표시장치 판넬의 측단면도이다. 두 기판(250,200)에 화소전극(221)과 공통전극(222)을 이루는 투명전극층이 형성되어 있고 투명전극층 위로 편광층(211,212)이 형성되어 있다. 편광층 위로는 배향막(231,232)이 적층되어 있고 스페이서(260)를 사이에 두고 압착되어 판넬로 조립되어 있다.3 is a side cross-sectional view of a liquid crystal display panel in which a polarizing layer is formed on a transparent electrode layer on both substrates forming a panel through a polarizing layer forming process as shown in FIG. 2. The transparent electrode layers forming the pixel electrode 221 and the common electrode 222 are formed on the two substrates 250 and 200, and the polarization layers 211 and 212 are formed on the transparent electrode layer. The alignment layers 231 and 232 are stacked on the polarization layer, and are compressed and assembled into a panel with a spacer 260 interposed therebetween.

도4는 본 발명에서 반사형 액정표시장치에서의 편광층 형성공정의 한 예에 따라 이루어진 액정표시장치 판넬의 측단면도이다. 두 기판(460,400)에 화소전극(421)과 공통전극(422)을 이루는 투명전극층이 형성되어 있고 공통전극층 위로 편광층(412)이 형성되어 있다. 편광층(412)과 화소전극(421) 위로는 배향막(432,431)이 적층되어 있고 스페이서(260)를 사이에 두고 압착되어 판넬로 조립되어 있다.4 is a side cross-sectional view of a liquid crystal display panel made according to one example of a polarizing layer forming process in a reflective liquid crystal display device in the present invention. The transparent electrode layers forming the pixel electrode 421 and the common electrode 422 are formed on the two substrates 460 and 400, and the polarization layer 412 is formed on the common electrode layer. The alignment layers 432 and 431 are stacked on the polarization layer 412 and the pixel electrode 421, and are compressed and assembled into a panel with the spacer 260 interposed therebetween.

본 예에서는 편광판이 한 쪽에서만 형성되면 편광자와 검광자의 역할을 할 수 있기 때문에 편광판을 컬러 필터 기판 내면에만 형성하였다. 도면에는 표시되지 않지만 위상차판이 별도로 형성될 수도 있을 것이며 편광판에 다른 기능을 부여하여 부착층을 줄이는 방법도 있다. 편광층의 형성방법은 도2에 대한 설명에서 이루어진 것과 동일한 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 편광층이 기판 내부에 형성된다 할지라도 그 위로 보호층이 형성될 수 있다. 보호층은 실리콘 질화막을 얇게 형성하여 사용할 수 있고, 기존의 편광판에서 보호층으로 사용되는 아크릴레이트로 형성하여 사용할 수도 있다.In this example, since the polarizer is formed on only one side, the polarizer may serve as a polarizer and an analyzer. Thus, the polarizer is formed only on the inner surface of the color filter substrate. Although not shown in the drawings, a retardation plate may be formed separately, and another method may be provided to reduce the adhesion layer by providing another function to the polarizing plate. The method of forming the polarizing layer may be formed in the same form as that made in the description of FIG. 2. And even if the polarizing layer is formed inside the substrate, a protective layer may be formed thereon. The protective layer may be used by forming a thin silicon nitride film, or may be used by forming an acrylate used as a protective layer in a conventional polarizing plate.

본 발명에 따르면, 기존의 편광판에서 편광기능과 상관없이 편광층에 부착되어 많은 두께를 차지하고 광투과율을 저하시키는 보호층과, 편광판을 기판에 부착하는데 사용되는 접착층이 필요없게 되므로 액정표시장치 두께의 박형화를 실현할 수 있으며, 투과율을 높일 수 있다.According to the present invention, regardless of the polarizing function in the existing polarizing plate attached to the polarizing layer occupies a large thickness and reduces the light transmittance, and the adhesive layer used to attach the polarizing plate to the substrate is eliminated, so The thickness can be realized and the transmittance can be increased.

또한 기존의 편광판 부착시 문제가 되는 기판면의 이물질로 인한 재작업의 부담을 없앨 수 있고, 편광판 부착시 발생할 수 있는 기포(air bubble)이 생기지 않으므로 기포를 제거하기 위해 필요했던 오토클레이브(autoclave) 공정이 필요가 없게 되어 공정 단순화에 도움이 된다.In addition, the burden of rework due to foreign matter on the substrate surface, which is a problem when attaching the polarizing plate, can be eliminated, and since the air bubble that can occur when attaching the polarizing plate is not generated, the autoclave required to remove the bubble is required. This eliminates the need for the process and helps simplify the process.

Claims (8)

박막트랜지스터 액정표시장치 판넬의 조립 전에 컬러 필터 기판 및 박막트랜지스터 기판 제작과정에서 상기 기판 내면에 편광층을 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법.A method of forming a polarizing layer of a thin film transistor liquid crystal display device, characterized in that a polarizing layer is formed on the inner surface of the color filter substrate and the thin film transistor substrate before assembling the thin film transistor liquid crystal display panel. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 편광층은 기판에 투명전극층을 형성한 다음에 투명전극층 위로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법.And forming the transparent electrode layer on the substrate and then forming the transparent electrode layer on the transparent electrode layer. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 편광층은 PMMA(Poly Methyl MethAcrylate), PC(Poly Carbonate), Iodine, Dye 가운데 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법.The polarizing layer is formed of one of the poly methyl methacrylate (PMMA), poly carbonate (PC), iodine, Dye polarizing layer forming method of the liquid crystal display device. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 편광층은 스핀 코팅(spin coating) 기법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법.The polarizing layer is formed by using a spin coating (spin coating) method of forming a polarizing layer of a thin film transistor liquid crystal display device. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 편광층은 편광물질막 형성한 다음 연신공정을 거쳐 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법.The polarizing layer is a polarizing layer forming method of a thin film transistor liquid crystal display device, characterized in that the polarizing material film is formed through the stretching process. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 연신공정 다음에는 베이크 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법.And a bake process after the stretching process. A polarizing layer forming method of a thin film transistor liquid crystal display. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 연신공정은 상기 편광물질막 위로 배향막을 형성한 다음 러빙 압력을 증가시킨 러빙공정을 함으로써 대체하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법.And the drawing process is replaced by forming an alignment layer on the polarizing material film and then performing a rubbing process in which the rubbing pressure is increased. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 편광층은 연신공정이나 베이크 공정 없이 편광물질막을 형성하는 공정만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 편광층 형성방법.The polarizing layer is a method of forming a polarizing layer of a thin film transistor liquid crystal display device, characterized in that it comprises only a step of forming a polarizing material film without stretching process or baking process.
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