KR100294197B1 - 평활막을구비한액정표시소자및그형성방법 - Google Patents

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Abstract

액정표시소자의 단차의 제로(zero)화 실현에 관한 기술인 본 발명은 표시의 고품위화에 대한 사용자의 요구에 부응하도록 ITO 전극과 배향막의 엄격한 평활화를 실현하여 소자의 해상도를 향상시키고, 나아가서는 단차 극복을 위한 평활막으로서 정전기 대전 수단을 구비한 금속박막을 사용하여 러빙시의 정전기 발생으로 부터 소자를 보호함으로써, 액정표시소자가 최대의 연구과제중의 하나로 삼고 있는 고해상도 및 표시의 고품위화에 매우 유용하게 적용될 수 있다.

Description

평활막을 구비한 액정표시소자 및 그 형성방법
산업상의 이용분야
본 발명은 액정표시소자의 배향막 평활화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대전효율이 높은 금속의 평활막을 구비한 액정표시소자 및 이 액정표시소자의 평활막 형성방법에 관한 것이다.
발명의 배경 및 종래기술의 문제점
화상 정보시대에 있어서, 정보전달의 매개인 화상 표시장치에 많은 관심이 모아지고 있다. 이로인해 지금까지의 음극선관을 대신한 각종 평판형 표시장치가 개발되어 급속히 보급되기 시작하고 있다.
그중에서도 박형, 경량, 저전압 구동, 저소비전력 등의 특징을 갖는 액정표시장치의 기술진전은 현저하여, 랩 톱 컴퓨터(LAP TOP COMPUTER)나 포켓 컴퓨터의 표시외에 차량 적재용, 컬러 TV 화상용으로 그 용도를 확대하고 있다.
이러한 액정표시소자는 유전 이방성을 갖는 물질이 전계상에 놓일 때 배향되는 성질을 이용하여 화상표시를 하게 한 것으로, 그 일반적인 구조는 제1도에 도시한 바와같다.
제1도에 도시한 바와같이, 액정표시소자는 그 가장자리에 각각 도포된 실링제(5)에 의해 접착되어 액정이 주입되는 소정의 폐쇄 공간을 형성하는 전면판(1a) 및 배면판(1b)과, 상기 전면판(1a) 및 배면판(1b)의 내면에 소정의 패턴으로 형성된 투명전극(2a)(2b)과, 상기 투명전극(2a)(2b)의 상부에 위치되며 상기 폐쇄공간에 주입될 액정의 분자를 소정의 방향으로 배향시키는 배향막(4a)(4b)을 구비한다. 상기 투명전극(2a)(2b)과 배향막(4a)(4b) 사이에는 절연막(3a)(3b)이 형성되며, 폐쇄공간에는 전면 및 배면판(1a)(1b)의 간격 유지와 갭 제어를 위한 스페이서(6)가 형성된다.
여기에서 상기 투명전극(2a)(2b)의 상부에 형성된 배향막(4a)(4b)의 형성방법은 투명전극(2a)(2b)이 소정의 패턴으로 형성된 전면판(1a) 및 배면판(1b)의 내면에 스피너(spinner)나 옵셋트 프린트 방식을 이용하여 배향막을 적층시키고 이 배향막을 소정의 온도에서 열처리한 후, 액정분자를 소정의 방향으로 배향시킬 수 있도록 상호 대향되는 각각의 표면을 소정의 각도로 러빙(rubbing) 하여 형성한다.
이때, 상기 전면판(1a)의 절연막(3a) 또는 배향막(4a) 표면은 이들을 확대도시한 제2도에 도시한 바와같이, 전극패턴이 있는 부분과 전극패턴이 없는 부분에 의해 단차가 생김으로써 균일하지 않게 된다. 이와같이, 배향막(4a)의 표면이 균일하지 않게 되면, 상기 전면판(1a)과 배면판(1b)을 실링재(5)에 의해 접착할 경우 액정이 주입되는 전면판(1a)과 배면판(1b)의 간격이 일정하지 않아 화면의 해상도가 떨어지는 문제점이 야기된다.
이러한 전극간의 단차문제는, 향후 표시소자의 고품위화 추세에 따라 더욱 심각한 문제점으로 대두되고 있는 실정이다. 그 이유는 소자가 대면적화 및 고정세화되어감에 따라 액정 구동용 ITO 투명전극의 저항값은 5∼15Ω/㎠ 정도의 저저항 전극이 필요하게 되고, 이러한 ITO막의 저저항화에 따라 전극은 2000Å 이상의 막 두께를 갖게 된다. 따라서, 이러한 전극위에 도포되는 배향제의 배향성이 단차에 따라 차이를 보여 액정의 표시품질을 저하시키는 요인이 되고 있다. 더욱이, 화소의 수가 고밀도화 되어감에 따라 피치(pitch)간 ITO 전극(2a)의 높이와 길이와의 단차는 더욱 증대하여 ITO 전극과 배향막은 더욱 엄격한 평탄화를 요구하게 되었다.
발명의 목적
이 발명은 상기와 같은 기술적 배경하에서 표시의 고픔위화에 대한 사용자의 요구에 부응하도록 안출된 것으로서, 그 제1목적은 배향막의 엄격한 평탄화를 실현하여 단차를 최소화시킬 수 있는 평활막을 구비한 액정표시소자를 제공하는데 있다.
이 발명의 제2목적은 평활막을 구비한 액정표시소자를 효율적으로 형성할 수있는 액정표시소자의 평활막 형성방법을 제공하는데 있다.
제1도는 종래 액정표시소자를 도시한 단면도,
제2도는 제1도의 전면판을 부분적으로 확대 도시한 일단면도,
제3도는 본 발명에 의한 평활막을 구비한 액정표시소자를 도시한 단면도,
제4(A)∼(D)도는 본 발명에 따른 액정표시소자의 평활막 형성방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 평활막을 구비한 액정표시소자는 전면판의 내면에 소정의 패턴으로 형성된 액정구동용 전극군과, 상기 전극패턴이 형성된 전면판의 상부에 형성되어 전면판의 글래스 성분인 소듐이온들을 매입 차폐하기 위한 수단인 무기절연막과, 상기 전극패턴에 의해 형성된 상기 절연막의 단차부위에 매입되어 평활화 및 정전기 방지를 위한 수단인 금속 평활막과, 상기 평활막에 의해 평활화된 절연막 상부에 형성된 배향막으로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징은 하기 단계들을 포함하는 액정표시소자의 평활막 형성방법을 기술하고 있다:
(a) 전면판의 내면에 소정 패턴의 전극군을 형성하는 공정,
(b) 상기 전극군의 패터닝시 발생하는 글래스 성분들의 이온들이 액정으로 주입되는 것을 차폐하기 위하여, 상기 전극패턴이 형성된 전면판 상부에 절연막을 형성하는 공정,
(c) 상기 전극패턴에 의해 형성되는 절연막의 단차부위에 평활막을 형성하는 공정, 및
(d) 상기 평활막에 의해 평활화된 절연막 상부에 배향막을 형성하는 공정.
본 발명의 또 다른 특징은 표시의 고품위화에 대한 소비자의 요구에 부응하기 위한 상기 평활막 재료로서, 박막 형성이 가능할 뿐만 아니라 러빙 공정시 마찰에 의해 발생되는 정전기 제거 효과까지 구비한 Cr 금속을 사용하는 것이다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
제3도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 단면도를 도시한 것으로서, 이 발명의 액정표시소자의 배면판(1b) 구조는 제1도와 크게 다를바가 없다. 다만, 전면판(1a)의 구조에 있어서는, 액정 구동용 전극패턴(2a)이 형성된 전면판(1a) 상부에 전면판(1a)의 글래스(glass) 성분인 이온들이 액정층으로 주입되는 것을 차단하기 위하여 절연층(3a)을 먼저 형성한 후, 상기한 전극패턴(2a)들에 의해 형성되는 절연층(3a)의 단차부위에 박막 형성이 가능하고 정전기에 대한 대전 효과가 큰 금속의 평활막(9)을 형성하여 이 절연층(3a) 상부에 적층되는 배향막(4a)을 평활화시켜 단차를 제로(zero)화시키고 배향막(4a) 러빙시 마찰열에 의한 정전기를 제거시킨다는 것이 다른점이다.
따라서, 본 발명을 설명함에 있어, 공통된 설명과 서술은 생략될 것이다. 더욱이, 앞선 도면들의 대응되는 부분들과 동일하게 구성된 부분들은 동일 참조부호가 부여되며, 그의 설명은 생략될 것이다.
이러한 구성을 갖는 액정표시소자의 평활막 형성방법을 이 발명과 관련한 제3도 및 제4도 (A) 내지 (D)를 참조하여 설명한다.
제1공정은 글래스 전면판(1a)위에 소정 패턴의 전극군(2a)을 형성하는 공정으로서, 투명유리의 전면판(1a) 상에 ITO막을 스퍼터링등의 증착방법을 이용하여 약 2000Å 정도의 두께로 증착하고, 그 결과적인 구조를 사진식각(photolithograpy) 공정으로 패터닝하여 ITO 전극패턴(2a)을 형성한다(제4A도).
제2공정은 상기 공정을 통하여 전극패턴(2a)이 형성된 전면판(1a) 상부에 약 1000Å 정도의 절연막(3a)을 형성하는 공정이다 (제4B도). 이때, 상기 제1공정의 ITO 전극패턴(2a) 형성을 위한 에칭시, 전면판(1a)의 글래스 성분인 소듐이온들 (Na+, Ca+)이 활성화되어 액정층에 치명적인 영향을 주어 경시성 불량을 일으키는 주요인이 되고 있다. 따라서, 본 발명에서는 글래스에서 용출되는 소듐이온들의 액정으로의 주입을 차폐하기 위하여, 에칭후 즉시 무기절연막(3a)을 코팅, 소성한다.
제3공정은 상기 공정을 통하여 형성된 절연막(3a)의 단차부위에 평활화를 실현하기 위한 평활막(9) 형성 공정 (제4C도)으로서, Cr 금속박막을 간단한 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 대략 2000Å 정도의 두께로 증착하여 평활막(9)을 형성한다. 본 발명의 실시예에서 평활막 재료로서, Cr 박막을 사용한 또 다른 이유는 Cr의 비저항값이 대략 0.3Ω/㎠로 낮아 대전효율이 높기 때문이다. 다시 말해, 본 발명의 Cr 금속은 평활화에 더하여 정전기 제거 효과까지 갖는다. 후속되는 배향막 형성후 실시되는 러빙 공정은 접촉에 의한 마찰형으로서, 이때 발생될 수 있는 정전기를 평활막(9)으로 사용된 Cr 금속의 그리드 패턴(도시 안됨)으로 대전시킴으로써 배향막의 손상을 막을 수 있다.
제4공정은 상기 공정을 통하여 균일한 평탄성을 유지하는 상기 절연막(3a)과 평활막(9) 위에 스피너나 옵셋트 프린트 방식을 이용하여 폴리이미드 (polyimide)를 약 500Å 정도의 두께로 적층시키고, 이 폴리이미드를 180∼250℃에서 열처리하여 배향막(9)을 형성하는 공정이다(제4D도).
이러한 공정을 통하여 형성된 평활화된 배향막(9) 표면을 임의의 배향성을 부여하기 위해 소정의 각도로 러빙 처리하여 전면판을 형성하고, 유사한 공정으로 배면판을 형성한후, 이 양판을 어셈블리(assembly), 스크라이브(scribe), 액정 주입, 및 봉지 공정을 차례로 수행하면 액정표시 패널이 완성된다.
상술한 바와 같은 방법으로 전면판(1a)에 평활막(9)을 형성하여 조립된 액정표시소자는 제3도에 도시된 바와같이, 양 배향막(4a)(4b)의 표면이 평활하므로 이들의 사이를 균일하게 유지할 수 있어 표시특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 액정표시소자는 복굴절성의 원리를 이용하기 때문에 배향막 사이의 간격에 따라 표시색상이 달라지는데, 본 발명은 그 간격이 균일하므로 시인성 향상 및 항상 균일한 색상을 유지할 수 있다.
이상 설명한 바와같이 본 발명은, 표시의 고품위화에 대한 사용자의 요구에 부응하도록 ITO 전극과 배향막의 엄격한 평활화를 실현하여 소자의 해상도를 향상시키고, 단차 극복을 위한 펑활막으로서 정전기 대전 수단을 구비한 금속박막을 사용하여 러빙시의 정전기 발생으로 부터 소자를 보호함으로써, 액정표시소자가 최대의 연구과제 중의 하나로 삼고 있는 고해상도 및 표시의 고품위화에 매우 유용하게 적용시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 투명글래스로 된 전면판 및 배면판이 실링재에 의해 접착되어 액정이 주입되는 소정의 폐쇄공간을 형성하는 액정표시소자에 있어서,
    상기 전면판의 내면에 소정의 패턴으로 형성된 액정구동용 전극군과,
    상기 전극패턴이 형성된 전면판의 상부에 형성되어 전면판의 글래스 성분인 소듐이온들의 매입 차폐 수단인 무기절연막과,
    상기 전극패턴에 의해 형성된 상기 절연막의 단차부위에 매입되어 평활화 및 정전기 방지를 위한 수단인 금속 평활막과,
    상기 평활막에 의해 평활화된 절연막과 평활막 상부에 형성된 배향막으로 구성됨을 특징으로 하는 금속 평활막을 구비한 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평활막은 러빙(rubbing) 공정시 발생되는 정전기를 대전시키기 위하여 Cr 금속박막으로 된 것을 특징으로 하는 평활막을 구비한 액정표시소자.
  3. 전면판 및 배면판이 실링재에 의해 접착되어 액정이 주입되는 소정의 폐쇄공간을 형성하는 액정표시소자의 제조방법에 있어서,
    상기 전면판의 내면에 소정 패턴의 전극군을 형성하는 공정,
    상기 전극군의 패터닝시 발생하는 글래스 성분들의 이온들이 액정으로 주입되는 것을 차폐하기 위하여, 상기 전극패턴이 형성된 전면판 상부에 절연막을 형성하는 공정,
    상기 전극패턴에 의해 형성되는 절연막의 단차부위에 평활화 및 정전기 대전을 위하여, 평활막을 형성하는 공정, 및
    상기 평활막에 의해 평활화된 절연막 상부에 배향막을 형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 평활막 형성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 평활막은 대전효율이 높은 Cr 금속막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 평활막 형성방법.
  5. 제3항 및 4항에 있어서, 상기 금속 평활막 형성공정은 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용함을 특징으로 하는 액정표시소자의 평활막 형성방법.
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