KR100280932B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
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Abstract

액정표시장치의 표시부분에 위치하는 스페이서에로 인한 빛의 누설을 방지하고 또한 패널갭을 적정하고 균일하게 유지하여, 양호한 화질을 얻는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, (a) 스페이서를 대전시키고, (b) 차광부에 접속하여 전위조정용의 단자를 설치하며, 이 단자로부터 차광부에 전위를 인가하여, 차광부를 스페이서와 역극성으로 대전시킴으로써 차광부 상에 스페이서를 선택배치하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 차광부 이외의 부분은 상기 스페이서와 동극성으로 대전시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 차광부의 저항값이 그 밖의 부분에 비하여 5자리수 이상 다른 것이 바람직하다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법
본 발명은 OA 기기등의 화상이나, 문자정보의 표시장치로서 사용되는 액티브 매트릭스방식의 액정표시장치에 관한 것이다. 특히, 제 1 기판과 제 2 기판의 기판간격[패널갭(panel gap)]을 적정하고 균일하게 하고, 또한 패널간격을 유지하기 위해 사용하는 스페이서로 인한 빛의 누설에 의해 화질이 저하하는 것을 억제하는 구조에 관한 것이다.
유리등의 절연기판상에 박막트랜지스터(이하, TFT라고 한다)를 매트릭스 형태로 형성하고, 이것을 스위칭소자로서 사용하는 액티브 매트릭스형의 액정표시장치(TFT- LCD)는 고화질의 플랫 패널 디스플레이(flat panel display)로서의 기대가 크다.
현재, TFT-LCD 에서는 그 표시품위의 향상이 요구되고 있다. 이 때문에, TFT가 매트릭스 형태로 형성된 제 1 기판인 어레이 기판과, 칼라필터가 형성된 제 2 기판인 칼라필터 기판의 기판간격(패널갭)을 적정하고 균일하게 유지하는 것이 중요하다. 그러기 위해서는, 패널간격을 유지하기 위해서 사용하는 스페이서의 산포밀도를 높게 하는 것이 유효하지만, 스페이서의 산포밀도가 높아짐에 따라서, 스페이서끼리의 응집에 의해 스페이서의 분포가 불균일해짐으로써, 국부적인 갭 얼룩짐의 발생, 표시부분에 산포된 스페이서로 인한 빛의 누설에 의한 콘트라스트 저하등의 영향이 커진다고 하는 문제가 있다. 특히, 스페이서로 인한 빛 굴절 또는 빛 반사 작용으로 인해 생기는 주위에의 빛의 누설이나, 스페이서 주변에서의 액정배향의 흐트러짐에 의해서 생기는 빛의 누설 등, 스페이서로 인한 빛의 누설이 화질에 큰 영향을 준다. 이 문제를 해결하기 위한 일례가, 일본국 특개평 6-34982호 공보에 개시되어 있다. 도 10은 그 산포방법 및 장치를 나타내는 설명도이다. 도 9에 있어서, 17은 스페이서, 30은 평량부, 31은 절연체 압송호스, 32는 절연체 압송호스, 33은 챔버, 34는 가스탱크, 35는 절연노즐, 36은 절연성 매니폴드, 38은 이온화장치, 39는 스테이지, 80은 칼라필터 기판을 각각 나타낸다. 도 10에서는 제 2 기판인 칼라필터 기판에 스페이서를 산포하고 있지만, 제 1 기판인 어레이 기판에서도 마찬가지로 스페이서를 산포할 수가 있다.
이 종래기술은, 스페이서재 입자(17)를 챔버(33)내 에 분출시키기 위한 가스를 이온화장치(38)에 대전시키는 것으로, 스페이서재 입자사이에 전기적인 척력을 생기게 하여, 스페이서의 응집을 방지하는 것을 제안하고 있다. 이와 같이 스페이서 또는, 기판을 대전시키는 등 하여 전기반발력에 의해 스페이서의 균일분산을 도모하는 산포방법을 일반적으로 대전산포방식이라고 부른다.
전술한 종래기술(대전산포방식)에 의하면, 고밀도의 스페이서 산포에 의해서 스페이서의 응집이 방지되어, 패널갭을 적정하고 균일하게 유지할 수 있다. 그러나 본 수법으로서는, 스페이서가 액정패널의 표시면내에 균일하게 산포되기 때문에, 산포밀도의 증가에 따라 액정패널의 표시부분에 위치하는 스페이서로 인한 빛의 누설도 증가하여, 표시화면이 까칠까칠하거나 콘트라스트가 저하해서 표시화질이 떨어지기 때문에, 양호한 표시를 얻을 수 없다.
본 발명은, 이러한 종래기술에 의해서 제조된 액정표시장치의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 액정표시장치의 표시부분에 위치하는 스페이서에 기인한 빛의 누설을 방지하고, 또한 패널갭을 적정하고 균일하게 유지하여, 양호한 화질을 얻을 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 관계되는 액정표시장치의 부분단면 설명도.
도 2는 본 발명에 관계되는 스페이서 차광부 상의 선택배치의 원리를 나타내는 설명도.
도 3은 본 발명에 관계되는 스페이서의 차광부 상의 선택배치의 원리를 나타내는 설명도.
도 4는 본 발명에 관계되는 액정표시장치에 사용하는 칼라필터 기판의 평면설명도.
도 5는 본 발명에 관계되는 액정표시장치에 사용하는 칼라필터 기판의 부분확대평면설명도.
도 6은 본 발명에 관계되는 스페이서 산포방법 및 그 장치를 나타내는 설명도.
도 7은 본 발명에 관계되는 액정표시장치에 사용하는 어레이 기판의 평면 설명도.
도 8은 본 발명에 관계되는 스페이서 산포방법 및 그 장치를 나타내는 설명도.
도 9는 본 발명에 관계되는 액정표시장치의 부분단면 설명도.
도 10은 종래의 스페이서 산포방법 및 그 장치를 나타내는 설명도.
도 11은 비교예에서의 종래의 액정표시장치의 부분단면 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하부 투명유리기판 11 : 소스 버스라인
12 : 게이트 버스라인 16 : 배향막
17 : 스페이서 20 : 상부 투명유리기판
21 : 블랙 매트릭스 23 : 착색층
24 : 배향막 25 : 액정분자
26 : 오버코드층 27 : 전하인출 단자부
28 : 전하인출 단자부 29 : 쇼트링
30 : 평량부 31,32 : 절연체 압송호스
33 : 챔버 34 : 가스 탱크
35 : 절연체 노즐 36 : 절연체 매니폴드
37 : 전하공급용 핀 38 : 이온화장치
39 : 스테이지 40a : 제 1 빗형 전극
40b : 제 2 빗형 전극 51 : 주변 블랙매트릭스
52 : 비도포부 70 : 어레이 기판
80 : 칼라필터 기판 90 : 편광판
본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치된 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치된 제 2 배향막과, 제 1 및 제 2 기판사이에 삽입지지된 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 산포된 복수의 스페이서와, 제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인 및 복수의 소스 버스라인과, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 아루어진 복수의 화소부 각각에 설치된 스위칭소자와, 제 2 기판 상에 설치된 블랙 매트릭스로 구성되고, 제 2 기판에는 표시용 전극이 없으며, 블랙 매트릭스가 차광부에 해당하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
(a) 스페이서를 대전시키고,
(b) 상기 차광부에 접속하여 전위조정용의 단자를 설치하고, 이 단자로부터 차광부에 전위를 인가하여, 차광부를 스페이서와 역극성으로 대전시킴으로서 차광부 상에 스페이서를 선택배치하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 상기 제 2 기판의 차광부 이외의 부분은 상기 스페이서와 동일 극성으로 대전시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 상기 차광부의 저항값이 기타 부분에 비해 다섯자리수 이상 다른 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치된 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치된 제 2 배향막과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 삽입지지된 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 산포된 복수의 스페이서와, 제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인 및 복수의 소스 버스라인, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 이루어진 복수의 화소부 각각 설치된 스위칭소자와, 제 2 기판 상에 설치된 블랙 매트릭스로 구성되고, 제 2 기판에는 표시용 전극이 없으며, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인이 차광부에 해당하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
(a) 상기 스페이서를 대전시키고,
(b) 상기 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 접속하여 전위조정용의 단자를 설치하고, 이 단자로부터 전위를 차광부에 인가하여, 차광부를 스페이서와 역극성으로 대전시킴으로써 차광부 상에 스페이서를 선택배치하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 상기 차광부 이외의 제 1 기판 상의 부분은 상기 스페이서와 동일 극성으로 대전시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 상기 차광부의 저항값이 기타 부분에 비해 5자리수 이상 다른 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치된 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치된 제 2 배향막과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 삽입지지된 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 산포된 복수의 스페이서와, 제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인 및 복수의 소스 버스라인과, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 이루어진 복수의 화소부 각각 설치된 스위칭소자와, 제 2 기판 상에 설치된 블랙 매트릭스로 구성되고, 제 2 기판에 표시용 전극이 없으며, 블랙 매트릭스가 차광부에 해당하며, 이 차광부 상에 스페이서가 선택배치된 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 상기 제 2 기판 상의 차광부의 저항값이 가타 부분에 비해 5자리수 이상 다른 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치된 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치된 제 2 배향막과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 삽입지지된 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 산포된 복수의 스페이서와, 제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인 및 복수의 소스 버스라인과, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 이루어진 복수의 화소부 각각에 설치된 스위칭소자와, 제 2 기판 상에 설치된 블랙 매트릭스로 구성되고, 제 2 기판에 표시용 전극이 없으며, 상기 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인이 차광부에 해당하며, 이 차광부 상에 스페이서가 선택배치된 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 상기 차광부의 저항값이 기타 부분에 비해 5자리수 이상 다른 것이다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 있어서는, 패널간격을 유지하기 위해 사용되는 스페이서를 차광부 상에 선택적이면서 고밀도로 배치함으로써, 스페이서에 기인한 빛의 누설이 없기 때문에 콘트라스트가 높고, 또한 패널갭이 적정하면서 균일하기 때문에 우수한 표시품위를 얻는다.
더구나, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 제 1 기판 또는 제 2 기판의 차광부와 기타 부분의 전위차를 생기게 함으로써, 패널간격을 유지하기 위해 사용되는 스페이서가 표시부에 배치되는 것을 억제하여, 차광부 상에 선택적으로 배치하는 제조방법이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 스페이서 차광부상에의 선택배치 원리를 나타내는 설명도이다. 도 2 및 도 3의 설명에서는, 칼라필터가 형성된 제 2 기판인 칼라필터 기판에의 스페이서 산포를 예로 들었으나, 스페이서의 산포는 제 1 기판 또는 제 2 기판중의 어디에서 행하더라도 상관없다. 도 2 및 도 3에 있어서 17은 스페이서, 20은 상부 투명유리기판, 21은 차광부인 블랙 매트릭스(BM), 23은 착색층, 24는 배향막, 26은 오버코드(overcoat)층을 각각 나타낸다. 또, 스페이서의 대전극성은 정부(+ -) 어느 쪽의 경우도 있을 수 있지만, 본 설명에서는 정(+) 대전인 경우를 사용한다.
도 2에 있어서, 스페이서에는 정(+)의 전하가 주어지고, 상부 투명유리기판(20)에는 스페이서의 산포장치에 구비되어 있는 스테이지를 통해 정(+)의 전하가 주어지며, 도전성 금속막으로 형성한 BM(21)는 전위조정용의 단자를 통해 접지되어 있다.
따라서 스페이서(17)는, 배향막을 도포하고 있는 칼라필터 기판상에 중력에 의해 락하해오지만 차광부가 정(+)극성으로 대전하고 있기 때문에, 스페이서는 도 3에 나타낸 바와 같이 차광부인 BM상에 선택적이고 고밀도로 배치되어, 스페이서끼리의 응집은 발생하지 않고, 또한 표시부분에 낙하하기가 어렵다.
또, 스페이서를 차광부인 BM상에 효율적으로 배치하기 위해서는, 스페이서 산포때에 칼라필터의 BM과 그 외 부분의 전위에 차이가 큰 편이 바람직하다. 그것을 위한 칼라필터의 BM과 그 외 부분의 저항값의 차가 5자리수이상 다른 구조로 하는 것이 바람직하다. 그 차가 그 이하가 되면, 스페이서가 표시부분에도 분산되게 되어 발명의 효과를 얻을 수 없다.
[실시예]
이하, 본 발명에 관계되는 실시예를 첨부도면을 참조하면서 설명한다. 또, 도면에서 종래기술을 나타낸 도면에 사용한 참조부호와 동일한 부호는, 종래의 것과 동일하거나 그에 상당하는 것을 나타낸다.
(실시예 1)
도 4는 본 발명의 실시예 1의 액정표시장치에 사용하는 제 2 기판인 칼라필터 기판의 평면도이며, 도 5는 그 부분의 확대설명도이다. 도 4 및 도 5에 있어서, 21은 차광부인 BM, 23은 각각 파랑(B), 초록(G) 또는 빨강(R)의 착색층, 26은 폴리아크릴계 보호막인 오버코드층, 27은 전하인출 단자부(전위조정용의 단자), 51은 주변 블랙 매트릭스, 52는 비도포부를 각각 나타낸다.
본 발명에서는 투명유리기판상에 금속막인 Cr을 포토리소그래피로 격자형으로 패터닝하여 BM(21)를 형성하고 있다. 다시 BM(21)에 접속하여 전하인출 단자부(27)를 설치한다. 착색층 및 BM을 덮어 오버코드막을 형성하고, 또한 오버코드막상에 배향막(제 2 배향막)을 형성하지만, 전하인출 단자부상에는 이들 막을 설치하지 않는다. 따라서, 투명유리기판의 4개의 다리부(角部)에서 오버코드막 및 배향막이 없는 부분으로 전하인출 단자부(27)를 통해 BM(21)을 접속시킨다. 전하인출 단자부(27)로부터 전압을 인가하여 차광부의 전위를 조정하고, 그 밖의 부분과 전위차가 생기게 한 후, 대전시킨 스페이서를 산포함으로써 스페이서를 BM(21)상에 선택배치하였다.
상기 칼라필터 기판의 제작방법을 설명한다. 투명유리기판상에 Cr의 금속막(두께 300nm)을 스퍼터법으로 형성하고, 포토리소그래피로 격자형으로 패터닝하여 BM(21)을 형성하였다. 이 개구부상에 안료분산형 레지스트를 사용하여 1. 5㎛ 두께의 빨강, 파랑 또는 초록의 착색층(23)을 설치하였다. 착색층은, 각 빛깔사이에 BM을 배치하고 파랑, BM, 초록, BM, 빨강, BM, 파랑, BM, 초록, BM, 빨강과 같이 순차로 배열되어 있다. 다음에, 그 위에 아크릴계수지의 보호막인 오버코드층(26)을 스핀코트로 도포하여 칼라필터 기판으로 하였다. 다시 그 상층에 폴리이미드 박막을 두께 100nm로 형성하여 배향막으로 한 뒤, 이 배향막의 표면에 러빙에 의한 배향처리를 시행하였다. 또, BM의 재료로서는 Cr 외에 차광성을 가지는 것이면 무엇이든지 사용할 수 있는 것은 물론이지만, 그 때 BM의 비저항이 그 밖의 부분보다 낮은 편이 바람직하다.
이와 같이 하여 제작한 제 2 기판에 스페이서의 산포를 행하였다.
도 6은 스페이서 산포방법 및 그 장치를 나타내는 설명도이다. 도 6에 있어서, 30은 평량부, 31은 절연체 압송호스, 32도 절연체 압송호스, 33은 챔버, 34는 가스 탱크, 35는 절연노즐, 36은 절연체 매니폴드, 37은 전하공급용 핀, 38은 이온화장치, 41은 전하공급배선이다. 노즐(35)의 하단부에서 정(+)의 극성으로 대전시킨 스페이서(17)를 분출하고, BM은 전하공급용 핀(37)을 통해 접지시키며, 또한 스테이지(39)에서 배향막(24)을 도포한 칼라필터 기판(80)에 스페이서와 동일극성의 정(+)의 전하를 부여했다. 압출공기의 압력은 2kg/cm2, 장치내의 온도는 50℃, 분출시간은 15초로 하고, 유리기판은 한 변이 30cm인 정방형의 것을 사용하며, 스테이지에는 1100V의 전위를 주었다.
사용한 유리기판의 저항값을 측정한 바, 10의 18승 이상의 저항값이었다. 또한 마찬가지로 칼라필터 기판에 형성한 BM의 저항값을 측정한 결과 10Ω 이었다.
다음에, 어레이 기판의 제작방법을 설명한다. 투명유리기판상에 스퍼터링법으로 Cr 등으로 이루어지는 금속막을 두께 250 nm로 성막한 후, 2개의 서로 쌍으로 된 빗형 전극을, 전극폭 84m, 전극간격 128m로서 통상의 패터닝법으로 형성하였다. 또한 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인을 형성한다. 복수의 게이트 버스라인은 서로 평행하고 일정간격을 유지하고, 복수의 소스 버스라인도 서로 평행하고 일정간격을 유지하며, 소스 버스라인은 게이트 버스라인에 직각으로 교차하도록 배설되어 있다. 게이트 버스라인과 소스 버스라인의 교차점의 각각의 근방에 스위칭소자로서 TFT를 매트릭스 형태로 형성하여 어레이 기판을 제작하였다. 이 어레이 기판상의 빗형 전극이나 스위칭소자등을 덮어, 폴리이미드박막을 두께 100nm으로 형성하여 배향막(제 2 배향막)으로 한 후, 이 배향막의 표면에 러빙에 의한 배향처리를 시행하였다. 면내응답형 액정표시장치에서는, 칼라필터 기판(제 2 기판)에는 표시용 전극은 설치되지 않는다. 제작한 액정표시장치는 동일기판상에 한쌍의 전극을 일정거리를 떼어서 배설하고, 해당 전극사이에 인가된 기판면에 거의 평행인 전계에 의해 일정방향으로 배향시킨 액정분자를 기판면에 거의 평행하게 응답시키는 면내응답형 액정표시장치이다. 상술한 스페이서 산포를 한 제 2 기판인 칼라필터 기판을 제 1 기판인 어레이 기판과 겹쳐서, 칼라필터 기판과 어레이 기판의 사이에 액정조성물을 삽입지지시켜 액정표시장치를 제작하였다. 이때, 제 1 배향막은 제 1 기판의 제 2 기판측에 위치하고, 제 2 배향막은 제 2 기판의 제 1 기판측에 위치하고 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 액정표시장치 1화소부분의 부분단면 설명도이다.
10은 하부 투명유리기판, 11은 소스 버스라인, 16 및 24는 폴리이미드 박막인 배향막, 17은 스페이서, 20은 상부 투명유리기판, 21은 Cr의 금속막을 포토리소그래피로 격자형으로 패터닝한 BM, 23은 착색층이며, 각각 빨강(R), 초록(G) 또는 파랑(B)의 3원색의 착색층, 25는 액정조성물인 액정분자, 26은 아크릴계수지의 보호막인 오버코드층, 40a는 제 1 빗(comb)형 전극, 40b는 제 2 빗형 전극, 70은 어레이 기판, 80은 칼라필터 기판, 90은 편광판이다.
본 실시예에서는, 패널간격을 유지하기 위해서 주로 사용하는 스페이서는 BM(21)상에 선택배치하였다.
따라서, 본 액정표시장치에서는, 제 1 기판인 어레이 기판과 제 2 기판인 칼라필터 기판의 기판간격(패널갭)을 적정 또한 균일하게 유지하기 위해서, 스페이서의 산포밀도를 높게 하더라도 표시부분에는 스페이서는 거의 존재하지 않는다. 따라서, 스페이서로 인한 빛의 누설이 적고, 표시품위가 높은 액정표시장치를 얻을 수 있게 되었다다. 또, 본 실시예에서는 통상의 스페이서 산포량으로 종래와 동등이상의 표시품위가 얻어졌지만, 더욱 많은 량의 스페이서 산포를 하더라도 표시부분에는 스페이서는 거의 배치되지 않았다. 이상과 같이 하여 스페이서 주변에서의 빛의 누설에 의한 저하를 원인으로 하는 표시품위의 저하는 발생하지 않았다.
(비교예 1)
다음에, 본 발명의 액정표시장치에 대한 비교예 1에 관해서 설명한다.
본 비교예에서는, 전술한 실시예 1에서의 액정표시장치와 같이 제작한 칼라필터 기판, 어레이 기판을 이용하였다. 단, 본 비교예에서는 대전산포방식에 의한 스페이서 산포에 있어서, 본 발명의 실시예 1과 같이 BM을 대전시키는 일 없이, 스페이서에만 정(+)의 전하를 주고 스테이지는 접지로 하였다. 그 밖의 구성은 실시예 1과 마찬가지이다.
도 11은 본 발명의 비교예 1의 액정표시장치의 단면설명도이다. 도 11에 있어서 10은 하부 투명유리기판, 11은 소스 버스라인, 16 및 24는 폴리이미드박막인 배향막, 17은 스페이서, 20은 상부 투명유리기판, 21은 금속막인 Cr를 포토리소그래피로 격자형으로 패터닝한 BM, 23은 착색층이며, 각각 빨강(R), 초록(G) 또는 파랑(B)의 3원색의 착색층, 25는 액정분자, 26은 아크릴계수지의 보호막인 오버코드층, 70은 제 1 기판인 어레이 기판, 80은 제 2 기판인 칼라필터 기판, 90은 편광판이다.
본 비교예의 액정표시장치의 관찰을 한 바, 칼라필터 기판상의 스페이서의 반수이상이 표시부분에 위치하고, 그 결과로서 스페이서로 인한 빛의 누설을 원인으로 하는 표시품위의 저하가 발생하여, 양호한 표시를 얻을 수 없었다.
(실시예 2)
도 7은 본 발명의 실시예 2의 액정표시장치에 사용하는 제 1 기판인 어레이 기판을 나타내는 평면설명도이다.
도 7에 있어서, 11은 소스 버스라인, 12는 게이트 버스라인, 28은 전하인출부, 29는 쇼트링(short ring)을 나타낸다.
본 실시예에서는 어레이 기판(70)상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인(12)과 복수의 소스 버스라인(11)이 차광부이다. 제조공정에서의 정전기에 의한 각 신호선사이에서의 정전방전등에 의한 신호선이나 TFT 등의 파괴를 방지하기 위해서 소스 버스라인과 게이트 버스라인이 동전위가 되도록 쇼트링이 설치된다. 이 쇼트링을 통해, 소스 버스라인과 게이트 버스라인의 각각 또는 양쪽에 접속하도록 전하인출부(28)를 설치한다. 이 전하인출부에서 게이트 버스라인과 소스 버스라인과 전압을 인가하여 차광부인 게이트 버스라인과 소스 버스라인상의 전위를 조정하고, 그 밖의 부분에 전위를 생기게 하여 대전시킨 스페이서를 산포함으로써 스페이서(17)를 차광부상에 선택배치하였다.
상기 어레이 기판의 제작방법을 설명한다.
투명유리기판상에 스퍼터링법으로 Cr, Ta, Ti 등의 금속막을 성막한 후, 2개의 서로 쌍으로 되는 빗형 전극(40), 소스 버스라인(11), 게이트 버스라인(12), 쇼트링(29)등의 접속배선을 통상의 패터닝법으로 형성하였다. 또한, 스위칭소자로서 TFT(도시하지 않음)를 매트릭스 형태로 형성하여 어레이 기판으로 하였다. 또한 폴리이미드박막을 두께 100 nm으로 형성하여 배향막(16)으로 하고, 그 표면에 러빙에 의한 배향처리를 시행하였다. 또, 소스 버스라인, 게이트 버스라인, 쇼트링등의 접속배선의 재료로서 Cr, Ta, Ti 등의 다른 도전성을 가지는 것은 무엇이나 사용할 수 있는 것은 물론이지만, 그 때 접속배선의 비저항이 그 밖의 부분보다 낮은 편이 바람직하다.
이렇게 해서 제작한 제 1 기판에 스페이서의 산포를 행하였다.
도 8은 스페이서 산포방법 및 그 장치를 나타내는 설명도이다. 도 8에 있어서 30은 평량부, 31은 절연체 압송호스, 32는 절연체 압송호스, 33은 챔버, 34는 가스 탱크, 35는 절연노즐, 36도 절연체 매니폴드, 37은 전하공급용 핀, 38은 이온화장치, 41은 전하공급배선이다. 노즐(35)의 하단부에서 정(+)의 극성으로 대전시킨 스페이서(17)를 분출하여, 전하공급용 핀(37)보다 쇼트링(도시하지 않음)을 통해 차광부를 접속하고, 또한 스테이지(39)에서 배향막(16)을 도포한 어레이 기판(70)에는 스페이서와 동일극성인 정(+)의 전하를 주었다.
또 본 실시예에서는, 전술한 실시예 1의 액정표시장치와 같은 조건의 대전산포방식에 의한 스페이서 산포를 행하였다. 단지, 본 실시예에서는 스페이서를 어레이 기판의 차광부에 선택배치할 수 있도록 산포하였다. 사용한 유리기판의 저항값을 측정한 바, 10의 18승 Ω 이상의 저항값이었다. 또 마찬가지로 어레이 기판의 차광부인 쇼트링으로부터 소스 버스라인, 게이트 버스라인과 이어지는 배선의 저항값을 측정한 결과, 3 MΩ이었다.
도 9는, 본 발명의 실시예 2의 액정표시장치의 단면설명도이다. 도 9에 있어서, 10은 하부 투명유리기판, 11은 소스 버스라인, 16 및 24는 폴리이미드박막인 배향막, 17은 스페이서, 20은 상부 투명유리기판, 21은 금속막인 Cr를 포토리소그래피로 격자형으로 패터닝한 BM, 23은 착색층이며, 빨강(R), 초록(G) 또는 파랑(B)의 3원색의 착색층, 25는 액정분자, 26은 아크릴계수지의 보호막인 오버코트층, 70은 어레이 기판, 80은 칼라필터 기판, 90은 편광판이다. 제작된 액정표시장치는 동일기판상에 한 쌍의 전극을 일정거리를 떼어 배설하고, 해당 전극간에 인가되는 기판면에 거의 평행한 전계에 의해 일정방향으로 배향시킨 액정분자를 기판면에 거의 평행하게 응답시키는 면내응답형 액정표시장치이다.
본 실시예에서는, 패널간격을 유지하기 위해서 사용하는 스페이서는, 어레이 기판(70)에서의 차광부인 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인(12)과 복수의 소스 버스라인(11) 상에 선택배치하였다.
따라서, 본 액정표시장치에서는, 제 1 기판인 어레이 기판과 제 2 기판인 칼라필터 기판의 기판간격(패널갭)을 적정하고 균일하게 유지하기 때문에, 스페이서의 산포밀도를 높게 하더라도 표시부분에는 스페이서는 거의 존재하지 않는다. 따라서, 스페이서에 기인하는 빛의 누설이 적고, 표시품위가 높은 액정표시장치를 얻을 수 있었다. 또, 이번에는 통상의 스페이서 산포량으로 종래와 동등이상의 표시품위가 얻어졌지만, 다량의 스페이서 산포를 하더라도 표시부분에는 스페이서는 거의 배치되지 않는다. 이상과 같이 하여 스페이서 주변에서의 빛의 누설에 의한 저하를 원인으로 하는 표시품위의 저하는 발생하지 않았다.
(비교예 2)
다음에, 본 발명의 액정표시장치에 대한 비교예 2에 관해서 설명한다.
본 비교예에서는, 전술한 실시예 2에서의 액정표시장치와 같이 제작한 칼라필터 기판, 어레이 기판을 이용하였다. 단, 본 비교예에서는 대전산포방식에 의한 스페이서 산포에 있어서, 본 발명의 실시예 2와 같이 차광부를 대전시키지 않고 스페이서에만 정(+)의 전하를 주고 스테이지를 접지로 행하였다.
본 비교예의 액정표시장치를 관찰한 바, 어레이 기판상의 스페이서의 반수 이상이 표시부분에 위치하고, 그 결과 스페이서로 인한 빛의 누설을 원인으로 하는 표시품위의 저하가 발생하여 양호한 표시를 얻을 수 없었다.
(비교예 3)
다음에, 본 발명의 액정표시장치에 대한 비교예 3에 관해서 설명한다.
본 비교예에서는, 전술한 실시예 1에서의 액정표시장치와 마찬가지로 제작한 대전산포방식에 의한 스페이서 산포를 행하였다. 단, 본 비교예에서는 스페이서를 산포하는 칼라필터 기판에서, BM으로서 Cr 등의 금속막이 아닌 검은색 유기안료의 절연막을 사용하였다. 컬러필터기판의 BM의 저항값을 측정한 결과, 10의 11승 Ω 이었다.
본 비교예의 액정표시장치를 관찰한 바, 칼라필터 기판상의 스페이서의 반수이상이 표시부분에 위치하고, 그 결과로서 스페이서로 인한 빛의 누설을 원인으로 하는 표시품위의 저하가 발생하여 양호한 표시를 얻을 수 없었다.
본 발명의 한 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치되는 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치되는 제 2 배향막과, 제 1 및 제 2 기판사이에 삽입지지되는 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판사이에 산포되는 복수의 스페이서와, 제 1 기판상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 된 복수의 화소부에 각각 설치되는 스위칭소자 및, 제 2 기판상에 설치되는 블랙 매트릭스로 이루어지고, 제 2 기판에는 표시용 전극이 없고, 블랙 매트릭스가 차광부인 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법으로서,
(a) 스페이서를 대전시키고,
(b) 상기 차광부에 접속하여 전위조정용의 단자를 설치하며, 해당 단자로부터 차광부에 전위를 인가하여, 차광부를 스페이서와 역극성으로 대전시킴에 의해 차광부상에 스페이서를 선택배치하는 공정을 포함함으로써, 차광부상에 스페이서를 선택배치하여 제 1 기판 및 대향하는 제 2 기판간격을 적정하고 균일하게 유지하므로, 스페이서의 산포밀도를 높게 하더라도 표시부분에는 스페이서는 거의 배치되지 않기 때문에, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트 저하가 적고, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 상기 제 2 기판의 차광부이외의 부분은 상기 스페이서와 동극성으로 대전시킴으로써, 다량의 스페이서 산포를 행하더라도 표시부분에 스페이서가 배치되는 일이 없고, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트저하가 적으며, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 상기 차광부의 저항값이 그 밖의 부분에 비하여 5자리수 이상 다름으로써, 다량의 스페이서 산포를 하더라도 표시부분에 스페이서가 배치되는 일이 없고, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트 저하가 적고, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치되는 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치되는 제 2 배향막과, 제 1및 제 2 기판사이에 삽입지지되는 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판사이에 산포되는 복수의 스페이서와, 제 1 기판상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 된 복수의 화소부에 각각 설치되는 스위칭소자 및 제 2 기판상에 설치되는 블랙 매트릭스로이루어지고, 제 2 기판에는 표시용 전극이 없으며, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인이 차광부인 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
(a) 상기 스페이서를 대전시키고,
(b) 상기 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 접속하여 전위조정용의 단자를 설치하며, 해당 단자로부터 전위를 차광부에 인가하여, 차광부를 스페이서와 역극성으로 대전시킴으로써 차광부상에 스페이서를 선택배치하는 공정을 포함하는 것에 의해, 차광부상에 스페이서를 선택배치하여 제 1 기판 및 대향하는 제 2 기판간격을 적정하고 균일하게 유지하므로, 스페이서의 산포밀도를 높게 하더라도 표시부분에는 스페이서는 거의 배치되지 않기 때문에, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트 저하가 적고, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 상기 차광부이외의 제 1 기판상의 부분은 상기 스페이서와 동극성으로 대전시킴으로써, 다량의 스페이서 산포를 행하더라도 표시부분에 스페이서가 배치되는 일 없이, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트 저하가 적고, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 상기 차광부의 저항값이 그 밖의 부분과 비교하여 5자리수 이상 다른 것에 의해, 다량의 스페이서 산포를 하더라도 표시부분에 스페이서가 배치되는 일 없이, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트 저하가 적고, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치되는 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치되는 제 2 배향막과, 제 1 및 제 2 기판사이에 삽입지지되는 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판사이에 산포되는 복수의 스페이서와, 제 1 기판상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인과, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 된 복수의 화소부에 각각 설치되는 스위칭소자 및 제 2 기판상에 설치되는 블랙 매트릭스로 이루어지고, 제 2 기판에 표시용 전극이 없으며, 블랙 매트릭스가 차광부이고, 해당 차광부상에 스페이서가 선택배치되어 있기 때문에, 차광부상에 스페이서를 선택배치함에 의해, 제 1 기판 및 대향하는 제 2 기판간격을 적정하고 균일하게 유지하므로, 스페이서의 산포밀도를 높게 하더라도 표시부분에는 스페이서는 거의 배치되지 않기 때문에, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트 저하가 적고, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 상기 제 2 기판상의 차광부의 저항값이 그 밖의 부분과 비교하여 5자리수 이상 다르기 때문에, 다량의 스페이서 산포를 하더라도 표시부분에 스페이서가 배치되는 일 없고, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트 적으며, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치되는 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치되는 제 2 배향막과, 제 1및 제 2 기판사이에 삽입지지되는 액정조성물과, 제 1및 제 2 기판사이에 산포되는 복수의 스페이서와, 제 1 기판상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 된 복수의 화소부에 각각 설치되는 스위칭소자 및 제 2 기판상에 설치되는 블랙 매트릭스로 이루어지고, 제 2 기판에 표시용 전극이 없으며, 상기 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인이 차광부이고, 해당 차광부상에 스페이서가 선택배치되어 있기 때문에, 차광부상에 스페이서를 선택배치함으로써 제 1 기판 및 대향하는 제 2 기판간격을 적정하고 균일하게 유지하므로, 스페이서의 산포밀도를 높게 하더라도 표시부분에는 스페이서는 거의 배치되지 않아, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트 저하가 적고, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 형태에 관계되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 상기 차광부의 저항값이 그 밖의 부분과 비교하여 5자리수이상 다른 것으로, 다량의 스페이서 산포를 하더라도 표시부분에 스페이서가 배치되는 일이 없고, 스페이서주변에서의 빛의 누설에 의한 콘트라스트 저하가 적으며, 표시품위가 높은 액정표시장치가 얻어진다고 하는 효과를 나타낸다.

Claims (3)

  1. 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치된 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치된 제 2 배향막과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 삽입지지되는 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 산포된 복수의 스페이서와, 제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인 및 복수의 소스 버스라인과, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 이루어진 복수의 화소부 각각에 설치된 스위칭소자와, 제 2 기판 상에 설치된 블랙 매트릭스로 구성되고, 제 2 기판에는 표시용 전극이 없으며, 블랙 매트릭스가 차광부에 해당하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    (a) 스페이서를 대전시키고,
    (b) 상기 차광부에 접속하여 전위조정용의 단자를 설치하고, 이 단자로부터 차광부에 전위를 인가하여, 차광부를 스페이서와 역극성으로 대전시킴으로서 차광부 상에 스페이서를 선택배치하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치된 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치되는 제 2 배향막과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 삽입지지된 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 산포된 복수의 스페이서와, 제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인 및 복수의 소스 버스라인과, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 이루어진 복수의 화소부 각각에 설치된 스위칭소자와, 제 2 기판 상에 설치된 블랙 매트릭스로 구성되고, 제 2 기판에 표시용 전극이 없으며, 블랙 매트릭스가 차광부에 해당하고, 이 차광부 상에 스페이서가 선택배치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  3. 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판의 제 2 기판측에 설치된 제 1 배향막과, 제 2 기판의 제 1 기판측에 설치된 제 2 배향막과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 삽입지지된 액정조성물과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 산포된 복수의 스페이서와, 제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 게이트 버스라인 및 복수의 소스 버스라인과, 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인에 의해 둘러싸여 이루어진 복수의 화소부 각각에 설치된 스위칭소자와, 제 2 기판 상에 설치된 블랙 매트릭스로 구성되고, 제 2 기판에 표시용 전극이 없으며, 상기 복수의 게이트 버스라인과 복수의 소스 버스라인이 차광부에 해당하고, 이 차광부 상에 스페이서가 선택배치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
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