KR100427500B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR100427500B1
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마쯔모토키미카즈
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엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
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Abstract

인-플레인 스위치형(in-plane switching type) 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 매트릭스용 어레이 기판 구조체(8)와, 대응하는 박막 트랜지스터를 통해 데이터선(5) 및 공통 전극(4)에 접속 가능한 화소 전극(2)과, 블랙 매트릭스(12) 및 컬러 필터(13)에 대한 대향 기판 구조체(9), 및 어레이 기판 구조체(8)와 대향 기판 구조체(9) 사이의 틈을 채우는 액정(20)을 포함하며, 스페이서 컬럼(26)과 스페이서 벽(27a/27b)은 화상 생성 영역(F)과 프레임 영역(G)에서 각각 형성되고, 상기 스페이서 벽(27a/27b)은 기판 구조체를 서로 부착하는데 사용되는 밀봉제(24)보다 세정 용액 내에서 부식성이 덜한 내부식성 물질로 형성되고 그에 따라, 액정(20)을 산성 세정 용액에 기인한 오염물질로부터 막아준다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY UNIT AND PROCESS FOR FABRICATION THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 스페이서를 구비한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 서로 일정한 공간을 두고 배치된 한 쌍의 투명 기판 구조체를 구비하고, 액정은 상기 투명 기판 구조체 사이의 틈에 채워진다. 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 널리 보급되어 있는 것으로서 이하의 구조를 갖는다. 화소 전극은 매트릭스 형상으로 투명성 기판의 하나의 상부에 배치되고, 박막 트랜지스터는 데이터 선과 화소 전극 사이에 접속된다. 화소 전극은 예컨대 산화인듐주석 (Indium Tin Oxide)으로 형성된다. 공통 전극은 전계가 각각의 화소 전극과 공통 전극 사이에서 생기도록 제공된다. 한 쌍의 편광판은 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 짜 넣어져 있다. 블랙 광(black light)은 액정으로 입사하기 전에 하나의 편광판을 통과하고 화상은 액정을 통과한 후에 다른 편광판을 통해 생성된다. 화소 전극, 공통 전극 및 액정의 일부가 조합되어 용량 화소(capacitive pixel)를 형성한다. 상기 일부 액정은 캐패시터의 유전층으로 작용한다. 일부 액정의 투명성은 용량 화소에서 생성된 전계의 강도에 따라 다음과 같이 변화한다.
박막 트랜지스터는 온 상태로 순차적으로 변동되고, 데이터 선은 박막 트랜지스터를 통해 대응하는 화소 전극에 전기적으로 접속된다. 화상 운반 신호는 화소 전극의 선택과 동기하여 데이터 선에 공급되고, 화소 전극상의 전위 레벨을 변경시킨다. 전계는 화소 전극과 공통 전극 사이에서 생성되고, 화소 전극 전면상의 일부의 액정은 선택적으로 뒤틀어져 화소의 투명성을 변경한다. 오직 소정 편광만이 선택된 화소를 통과한다. 화소 매트릭스는 부분적으로 블랙 광을 전달하고, 부분적으로 이를 차단한다. 그 결과, 화상(picture)이 화소 매트릭스상에 형성된다. 따라서, 화상은 전기 광학적 이방성에 의해 화소의 매트릭스 상에 생성된다.
화소의 매트릭스는 기판 구조의 대부분의 주표면을 차지한다. 그러나, 주변 영역은 화상(image) 생성을 위해 이용할 수 없다. 이하에서는 매트릭스에 할당된 영역과 주변 영역을 각각 "화상 생성 영역"과 "프레임"이라고 한다. 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 블랙 매트릭스 및 컬러 필터를 포함한다. 블랙 매트릭스는 콘트라스트의 향상을 위해 제공된다. 화소는 블랙 매트릭스에 의해 둘러쌓여 있고, 블랙 매트릭스는 화소가 광을 누출하는 것을 방지한다. 컬러 필터는 화소 전극 및 박막 트랜지스터에 대한 투명 기판에 대향하는 투명 기판상에 보통 제공된다. 적색(red) 필터, 녹색(green) 필터, 및 청색(blue) 필터는 3개의 화소 전극과 각각 대응하고, 컬러 화상은 컬러 필터의 도움을 받아 화소의 매트릭스상에 생성된다.
액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 두가지 카테고리로 분류된다. 제1의 카테고리는 화소 전극과 박막 트랜지스터가 형성되는 다른 투명 기판에 대향하는 투명 기판상에 공통전극이 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 제1의 카테고리의 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 "트위스트 네마틱형 액정 표시 장치"라고 한다. 반면에 제2의 카테고리는 화소 전극과 박막 트랜지스터와 함께 투명 기판상에 공통전극이 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 제2의 카테고리의 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 "인-플레인 스위치형 액정 표시 장치"라고 한다. 전기 광학적 이방성은 화상을 형성하기 위해서 트위스트 네마틱형 및 인-플레인 스위치형의 액정 표시 장치에서 사용된다.
전술한 바와 같이, 화소 전극, 공통 전극 및 액정의 일부는 조합되어 용량 화소를 형성하고, 투명성은 용량 화소에서 생성된 전계의 강도에 따라 변동된다. 만일, 액정층이 저항 및/또는 두께가 변동되면, 화소의 용량이 변동되고 매트릭스상의 화상(picture)은 선명도가 떨어진다. 반면에, 액정층이 장기간에 걸쳐 저항 및 두께가 일정하다면, 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 화소의 매트릭스상에 양호한 화상(image)을 계속 생성한다.
액정층의 두께는 두개의 기판 구조체 사이의 틈(gap)과 동일하다. 만일, 상기 틈이 일정하다면, 액정층은 그 두께가 변경되지 않는다. 반면에, 만일 상기 틈이 변한다면 액정층 또한 그 두께가 변경된다. 상기의 이유 때문에, 상기 틈을 일정하게 유지하기 위해 스페이서가 기판 구조체 사이에 제공된다.
스페이서는 예컨대, 소정 밀도로 기판 구조내에서 분산된 미세한 펄(micor-pearl)에 의해 실현된다. 다른 스페이서는 컬럼(column)의 형상으로 되어 있다. 감광(photo-sensitive) 합성수지가 기판 구조체상에 도포되고, 상기 감광 합성수지는 선택적으로 노광된다. 잠상이 상기 감광 합성수지층에 생성된다. 상기 잠상이 현상되면, 컬럼 형상의 스페이서가 기판 구조체상의 소정 위치에 형성된다. 다른 스페이서는 액정 표시 장치의 조립 스테이지에서 제조된다. 상기 미세한 펄(pearl)은 밀봉제와 혼합된다. 상기 밀봉제는 기판 구조체의 주변 및 소정의 영역상에 도포된다. 상기 미세한 펄이 밀봉제와 함께 발라진다. 다른 기판 구조체가 상기 기판 구조체와 정렬되고 그와 함께 조립된다. 상기 미세한 펄은 틈을 만들기 위해 기판 구조체가 서로 공간을 두도록 한다.
그러나, 기판 구조체의 내부 표면은 신호선, 전극 및 컬러 필터 때문에 평탄하지 않다. 즉, 기판 구조체는 기복있는 내부 표면을 구비한다. 만일 기판 구조체가 서로에 대해 기복이 있는 내부 표면에 대향하도록 조립된다면, 그 틈이 변하고 따라서 액정층의 두께가 변하게 된다. 내부 표면을 평평하게 하기 위해, 연한 코팅층이 기판 구조체의 기복있는 내부 표면의 전면에 걸쳐 도포진다. 신호선, 전극 및 컬러 필터는 상기 연한 코팅층으로 피복되고 기판 구조체의 내부 표면은 평평하게 된다. 그 결과 틈이 일정하게 된다.
도 1 및 도 2는 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치의 전형적인 예를 도시한다. 종래 기술에 따른 액정 표시 장치는 한 쌍의 기판 구조체와 하위 기판 구조체와 상위 기판 구조체 사이에 넣어진 액정으로 분해된다. 박막 트랜지스터는 하위 기판 구조체에 형성되고, 컬러 필터는 상위 기판 구조체에 형성된다.
하위 기판 구조체는 투명 기판(100)을 기초로 하여 제조된다. 게이트 전극(3) 및 공통 전극(4)은 투명 기판(100)상에 형성되고, 절연층(10)으로 피복된다. 데이터선(5), 드레인 전극(7), 소스 전극(6) 및 화소 전극(2)은 절연층(4)상에서 패터닝되고, 패시베이션층(8)으로 피복된다. 상기 게이트 전극(2)은 데이터선(6)에 수직으로 연장되고, 박막 트랜지스터는 게이트 전극(2)이 데이터선(6)을 교차하는 영역에 배치된다. 비정질 실리콘층(1)은 절연층(10)상의 영역내에 형성된다. 비정질 실리콘층(1)은 드레인 영역, 소스 영역 및 채널 영역을 구비하고, 드레인 전극(7) 및 소스 전극(6)은 드레인 영역 및 소스 영역과 접한 상태로 각각 유지된다. 상기 드레인 전극(7)은 대응하는 데이터선(5)과 합체되고, 소스 전극(6)과 공간을 두고 배치된다. 소스 전극(6)은 화소 전극(2)과 합쳐진다. 화소 전극(2)과 공통 전극(4)은 서로 편위(offset)된 상태에서 평행하다. 배향층(11)은 패시베이션층(22)상에 형성되고, 편광판(18)은 투명 기판(100)의 하위 표면에 부착된다. 상기 데이터선(5), 드레인 전극(7), 소스 전극(6) 및 화소 전극은 다른 전극과 구별하기 쉽도록 도 1에서 검은색으로 표시되어 있다.
반면에, 상위 기판 구조체는 투명 기판(200)을 구비하고, 블랙 매트릭스(12) 및 컬러층(13)은 투명 기판(200)의 하위 표면상에 형성된다. 개구(H)는 블랙 매트릭스(12)내에서 정의되고, 컬러 필터(13)로 피복된다. 블랙 매트릭스(12) 및 컬러층(13)은 평탄층(15)으로 피복되고, 배향층(11)은 평탄층(15)의 하위 표면상에 형성된다. 투명 기판(200)의 상위 표면은 도전층(16)에 의해 피복되고, 편광판(17)은 도전층(16)의 상위 표면에 부착된다.
상위 기판 구조체는 배향층(11)이 서로 대향하고 액정(20)이 배향층(11) 사이의 틈을 채우도록 하위 기판 구조체와 공간을 두고 배치되다. 배향층(18)은 화소 전극(2)의 길이 방향에 대해 일정한 각도로 마찰되고, 액정(20)은 화살표(19)에 의해 지시된 방향으로 배향된다.
스페이서는 종래 기술에 따른 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치내에 포함된다. 도 3은 스페이서를 도시한다. 스페이서는 마이크로 로드(micro-rod ; 23) 및 마이크로 펄(micro-pearl ; 25)에 의해 실현된다. 마이크로 로드(23)는 밀봉제(24)내서에 혼합되고, 그에 따라 프레임 하부에 제공된다. 밀봉제(24)는 에폭시 수지로 형성된다. 반면에, 마이크로-펄(25)은 화상 생성 영역에 할당된다.
마이크로-펄(25)은 유리로 형성되며, 구면의 형상을 갖는다. 조립하기 이전에, 마이크로-펄(25)은 기판 구조체 중의 하나의 배향층(11)에 전면상에 스캐터링된다. 기판 구조체는 서로 조립된다. 그 후, 마이크로-펄(25)은 화상 형성 영역내의 배향층(11) 사이에 끼워져서 기판 구조들을 공간이 생기도록 한다. 마이크로 로드(23)는 밀봉제(24)와 혼합되어 기판 구조체의 주변 영역에 도포된다. 기판 구조체가 서로 조립되면, 상기 마이크로 로드(23)는 상기 기판 구조체들 사이에 공간이을 생기도록 한다. 따라서, 마이크로-펄(25)은 마이크로 로드(23)와 서로 협력하게 되며, 상기 틈은 상기 기판 구조체 사이에 형성된다. 액정(20)이 상기 틈속으로 주입되는 경우에 밀봉제(24)는 액정(20)이 흘러나가는 것을 막아준다.
도 4는 종래의 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치에 대해 이용가능한 다른 스페이서를 도시하고 있다. 상기 예에서, 스페이서는 마이크로 로드(23)와 스페이서 컬럼(spacer column ; 26)에 의해 실현된다. 마이크로 로드(23)는 밀봉제(24)에서 혼합되며, 기판 구조체의 주변 영역이 도 3에 도시된 것과 유사하게 공간을 갖도록 한다. 스페이서 컬럼(26)은 화상 생성 영역에 할당된다. 스페이서 컬럼(26)은 블랙 매트릭스(12)의 하부에 형성되며, 실질적으로 데이터선(5)과 정렬된다. 스페이서 컬럼(26)은 아크릴 수지로 형성되는 것으로서 평탄층(15)에 사용된다. 아크릴 수지층은 포토리소그라피 기술을 사용함으로써 스페이서 컬럼(26)속으로 패턴화된다. 평탄층(15) 및 스페이서 컬럼(26)은 배향층(11)에 의해 피복된다. 기판 구조체는 함께 조립되고, 스페이서 컬럼(26)은 화상 생성 영역내에서 기판 구조체들 사이에 제공되어 기판 구조체가 공간을 두도록 한다.
종래의 액정 표시에서의 문제점은 화상 생성 영역상에서 생성된 화상의 불균일도가 쉽게 발생한다는 점이다.
따라서, 본 발명의 목적은 오염물질에 대항하는 효과적인 밀봉층을 구비한 액정 표시 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명자는 종래의 액정 표시 장치상의 문제점을 고려하였다. 본 발명자는 오염에 대해 조사하였고 불규칙성은 액정 표시 장치의 오염에 기인한 것이라는 것을 알아냈다.
본 발명자는 오염의 메커니즘을 또한 연구하여 오염의 오염원을 알아내었다.
액정은 조립 이후에 기판 구조체 사이의 틈속으로 주입되었다. 조립된 기판 구조체는 과도한 액정으로 오염되는 경향이 있었고, 제조자는 산성 용액으로 상기 과도한 액정을 세정 제거하였다. 그루브(D)는 기판 구조체의 엣지를 따라 형성되었고(도 5를 참조), 산성 세정 용액은 상기 그루브내에 잔류하기가 쉽다. 밀봉제는 에폭시 수지계 내에 있었다. 상기 에폭시 수지는 산성 용액에 손상을 받기가 쉽다. 사실, 크랙(C)은 세정 이후에 발생하였다. 그 결과, 이온성 용액, 예컨대 전해질은 상기 크랙(C)을 통해 액정속까지 침투한다. 이온성 용액 또는 오염물질은 액정의 저항을 감소시켰고, 화소들은 용량이 변하였다. 화소 전극(2)과 공통 전극(4) 사이의 전위차는 짧은 시간내에 없어졌고, 화상 생성 영역상에서 생성된 화상은 급격히 변하였다. 이온성 용액이 액정까지 도달할 수 없을지라도, 그 주위 환경이 장기의 구동시간 후에 습기로 액정을 오염시켰다.
만일, 밀봉제가 더 넓게 제조된다면, 크랙(C)은 액정층까지 도달할 수 없다. 그러나, 밀봉제층의 폭이 넓으면 결과적으로 프레임이 넓게 되고, 폭 넓은 밀봉제층은 협소한 프레임에 대한 요구에 부응하지 못한다. 아크릴 수지계의 밀봉제가 이온성 용액에는 견디지만, 시장에서 현재 구할 수 있는 아크릴 밀봉제의 종류는 단지 몇 종류 밖에 없을 뿐더러 선택된 액정에 대해 항상 적합한 것은 아니다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 주변 영역내에 내부식성 물질로 된 스페이서를 형성하는 것을 제안한다. 내부식성 물질은 밀봉제에 의한 손상 보다는 세정 용액에서 덜 손상된다. 내부식성은 이온 반응을 통한 부식에 효과적일 수 있다. 예로서, 에폭시 수지가 밀봉제로 사용된다. 잔류 액정이 산성 세정 용액을 사용하여 세정 제거되는 경우에 아크릴 수지는 산성 세정 용액에 저항성이 있고 스페이서는 아크릴 수지로 형성될 수 있다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 시각적 화상 생성 영역과 상기 화상 생성 영역 주위의 프레임 영역을 제공하고, 전기 소자를 포함하는 한 쌍의 기판 구조체와, 상기 한 쌍의 기판 구조체 사이의 내부 공간을 형성하는 상기 프레임 영역을 따라 연장되며 제1의 물질로 형성되는 밀봉층과, 상기 내부 공간을 채우고 상기 시각적 화상을 생성하기 위해 상기 전기 소자상의 전기적인 신호에 따라 투명도를 바꾸는 액정과, 상기 기판 구조체를 서로 공간을 두도록 하는 스페이서를 포함하는 화상 생성 영역내에 시각적 화상을 생성하는 액정 표시 장치가 제공되는데, 상기 스페이서는 상기 내부 공간을 에워싸도록 상기 프레임 영역에서 연장되며 상기 한 쌍의 기판 구조체의 외부 표면으로부터 잔류 액정을 세정하는데 사용된 세정 용액내에서 상기 제1의 물질보다 부식성이 덜한 제2의 물질로 형성된 스페이서 벽 구조체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 화상 생성 영역과 상기 화상 생성 영역 주위의 프레임 영역을 구비하고, 적어도 하나의 기판은 상기 프레임 영역 내의 루프 모양의 서브 영역을 따라 연장되는 스페이서 벽 구조체를 포함하며 세정 용액 내에서 밀봉제보다 부식성이 덜한 물질로 형성된 스페이서를 구비한 한 쌍의 기판을 준비하는 단계(a)와, 상기 루프 모양의 서브 영역을 따라 상기 밀봉제로 이루어진 층(24)을 형성하는 단계(b)와, 상기 기판 구조체 사이의 내부 공간에 액정으로 채워진 상기 액정 표시 장치를 완성하는 단계(c)와, 상기 세정 용액을 사용하여 상기 액정 표시 장치의 외부 표면으로부터 잔류 액정을 제거하는 단계(d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법이 제공된다.
도 1은 종래의 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치에 짜 넣어진 전극의 레이아웃을 도시하는 평면도.
도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 종래의 액정 표시 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 3은 종래의 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치에 짜 넣어진 스페이서를 도시하는 단면도.
도 4는 종래의 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치에 짜 넣어진 다른 스페이서를 도시하는 단면도.
도 5는 도 3 및 도 4의 B-B'선에 따른 액정속으로 침투하는 오염물질을 도시하는 평면도.
도 6은 본 발명의 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치에 짜 넣어진 스페이서를 도시하는 평면도.
도 7은 도 6의 E-E'선에 따른 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치를 제조하는 공정을 도시하는 개략도.
도 9는 본 발명의 다른 액정 표시 장치에 짜 넣어진 스페이서의 레이아웃을 도시하는 평면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 11은 본 발명의 또 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 12는 본 발명의 또 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시하는 단면도.
제1의 실시예
도 6 및 도 7에 따르면, 본 발명을 실시하는 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치는 한 쌍의 기판 구조체(8/9) 및 액정(20)을 포함한다. 박막 트랜지스터의 어레이는 도 7의 액정(20)의 하부에 위치한 기판 구조체(8) 내에 형성되고, 컬러 필터(13)는 도 7의 액정(20)의 상부에 위치한 기판 구조체(9) 내에 형성된다. 이하에서 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 기판 구조체(8) 및 컬러 필터가 형성된 기판 구조체(9)를 각각 "어레이 기판 구조체" 및 "대향 기판 구조체"라고 한다.
어레이 기판 구조체(8)는 투명 기판(100)을 기초로 하여 제조된다. 게이트 전극(도시되지 않음) 및 공통 전극(4)은 투명 기판(100)상에 형성되며, 절연층(10)으로 피복된다. 데이터선(5), 드레인 전극(도시되지 않음), 소스 전극(도시되지 않음) 및 화소 전극(2)은 절연층(4)상에 패터닝되며, 패시베이션층(22)으로 피복된다. 게이트 전극은 데이터선(6)에 수직으로 연장되고, 박막 트랜지스터는 화소 전극(2)과 데이터선(6)이 교차하는 영역에 배치된다. 비정질 실리콘층(도시되지 않음)은 절연층(10)의 영영 내에 각각 형성된다. 각각의 비정질 실리콘층은 드레인 정역, 소스 영역 및 채널 영역을 제공하고, 드레인 전극 및 소스 전극은 각각 드레인 영역 및 소스 영역과 접속된 상태로 유지된다. 드레인 전극(7)은 데이터선(5)의 대응하는 하나에 합체되고, 소스 전극으로부터 공간을 두게된다. 소스 전극은 화소 전극(2)과 합체된다. 비정질 실리콘층, 절연층(10), 비정질 실리콘의 하부의 화소 전극(2)의 일부분, 드레인 전극 및 소스 전극은 조합되어 각각의 박막 트랜지스터를 형성하고, 각각의 박막 트랜지스터는 화소 전극(2)의 대응하는 하나에 접속된다.
화소 전극(2)은 공통 전극(4)으로부터 편위되어 있으며, 이와 평행하다. 배향층(11)은 패시베이션층(22)상에 형성되고, 편광판(18)은 투명 기판(100)의 하위 표면에 부착된다.
반면에, 대향 기판 구조체(9)는 투명 기판(200)을 구비하고, 블랙 매트릭스(12) 및 컬러 필터(13)가 투명 기판(200)의 하위 표면상에 형성된다. 개구(H)들이 상기 블랙 매트릭스(12)에 형성되고, 각각 컬러 필터(13)에 의해 덮혀진다. 개구(H)는 화소 전극(2) 및 공통 전극(4)의 대응하는 부분의 상부에 위치하고, 그에 따라 컬러 필터(13)가 화소 전극(2)과 공통 전극(4)의 대응하는 부분과 정렬되게 된다. 화소 전극(2), 공통 전극(4)의 대응하는 부분 및 컬러 필터(13)는 화소로서 작용한다. 컬러 필터(13)는 적, 녹, 청이고, 삼원색 컬러 필터(13)를 갖는 3개의 화소는 화소군의 매트릭스상에 완전한 컬러 화상의 점(dot)을 형성한다. 화소군의 매트릭스에 할당된 영역 및 그 외측의 영역을 각각 "화상 생성 영역" 및 "프레임 영역"이라고 한다. 화상 생성 영역 및 프레임 형성 영역은 각각 "F" 및 "G"라고 표시된다.
블랙 매트릭스(12) 및 컬러층(13)가 평탄층(15)으로 피복되고, 배향층(11)은 평탄층(15)의 하위 표면상에 형성된다. 상기 배향층(11)을 화소 전극(2)의 길이 방향에 대해 소정의 각도로 마찰시켜 액정(20)을 화소 전극(2)의 길이 방향으로 배향시킨다. 투명 기판(200)의 상위 표면은 도전층(16)으로 피복되고, 편광판(17)은 도전층(16)의 상위 표면에 부착된다. 블랙 매트릭스(12)는 프레임 영역(G)속으로 침투하고, 컬러층(13a)은 그 상부에 적층된다. 컬러층(13a)은 컬러 필터(13)와 함께 컬러화된 수지층으로부터 패턴화된다. 프레임 영역(G) 및 컬러층(13a) 내의 블랙 매트릭스(12)는 틈 조절 패턴(30)으로서 작용한다. 틈 조절 패턴(30)은 화상 형성 영역(F)에서의 틈과 프레임 영역(G)의 최외각 주변에서의 틈의 차이를 줄여준다. 상기 차이는 0까지 감소될 수 있다.
인-플레인 스위치형 액정 표시 장치는 스페이서(26/27a/27b)와 밀봉층(24)을 더 포함한다. 상기 스페이서는 스페이서 컬럼(26)과 스페이서 벽(27a/27b)에 의해 실현된다. 스페이서 컬럼(26)은 화상 생성 영역(F), 및 도 6에 도시된 상기 화상 생성 영역(F)과 상기 프레임 영역(G) 사이의 경계 부분에 배치된다. 스페이서 컬럼(26)은 평탄층(15)의 하위 표면상에 형성되며, 데이터선(5)의 상부 및 블랙 매트릭스(12)의 하부에, 예컨대 데이터선(5)과 블랙 매트릭스(12) 사이에 위치된다(도 7을 참조). 이 경우, 스페이서 컬럼(26)은 감광 아크릴 수지로 형성된다.
반면에, 스페이서 벽(27a/27b)은 밀봉층(24)내에 형성되며, 프레임 영역(G)의 최외각 주변을 따라 평행하게 연장된다. 비록 외부 스페이서 벽(27a)이 내부 스페이서 벽(27b)과 가능한 넓게 떨어져 배치되더라도, 내부 스페이서 벽(27b)과 외부 스페이서 벽(27a) 양쪽 모두는 밀봉층(24) 내측에 있게 된다. 즉, 외부 스페이서 벽(27a)의 외측 표면 및 내부 스페이서 벽(27b)의 내측 표면은 밀봉제로 피복된다. 스페이서 벽(27a/27b)은 서로 중첩되는 단부를 구비한다. 상기 중첩된 부분은 주입 포트(31)를 형성한다. 상기 주입 포트(31)는 일반적으로 L자 형상으로 되어 있으며 액정(20)에 주입 통로를 제공한다. 따라서, 주입 포트(31)는 길게 연장되고, 주입 통로는 주입 포트(31)의 폭보다 훨씬 더 길게 된다. 어레이 기판 구조체(8)와 대향 기판 구조체(9)이 조립되면, 내부 공간은 주입 포트(31)를 통해 외부와 연결된다. 밀봉층(24)은 에폭시 수지로 형성되고, 스페이서 벽(27a/27b)은 스페이서 컬럼(26)와 같이 감광 아크릴 수지로 형성된다.
대향 기판 구조체(9)는 두개의 배향층(11)이 서로 대향되도록 어레이 기판 구조체(8)로부터 공간을 두고 떨어져 배치된다. 액정(20)은 주입 포트(31)를 통해 내부 공간속으로 주입되어 배향층(11) 사이의 내부 공간을 채운다. 액정(20)의 주입 이후에 주입 포트(31)는 밀봉제(32)로 틀어막혀지고, 상기 밀봉제는 응고된다. 밀봉제가 응고되면, 내부 공간은 패쇄된 벽 구조체(27a/27b/32)로 에워싸인다.
상기 밀봉제는 액정 표시 장치의 외측 뿐만 아니라 액정(20)으로 채워진 내부 공간에 노출된다. 즉, 어떠한 스페이서 벽도 주입 통로내에는 형성되어 있지 않다. 상기 예에서, 밀봉제(32)는 밀봉층(24)에 사용되는 에폭시 수지로 형성된다. 비록 에폭시 수지가 산성의 세정 용액에 쉽게 손상을 받더라도, 주입 통로의 길이가 주입 포트(31)의 폭보다 훨씬 길기 때문에, 크랙이 내부 스페이서까지는 거의 도달하지 못한다.
제1의 실시예를 실현하는 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치는 이하와 같이 제조된다. 도 8a 내지 도 8e는 본 발명에 따른 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치를 제조하는 공정을 도시한다.
상기 공정은 기판 구조체(8, 9)를 준비함으로써 시작한다. 어레이 기판 구조체(8)는 대향 기판 구조체(9)의 제조 이전에 제조되거나, 대향 기판 구조체(9)의 제조 이후에 제조되거나, 또는 대향 기판 구조체(9)와 동시에 제조될 수 있다. 하지만 어떤 경우에도, 투명 기판(200)이 먼저 준비된다. 예컨대 알루미늄과 같은 차광재가 투명 기판(200)의 주면상에 적층된다. 포토레지스트 용액이 차광재층의 전면에 도포되고, 소프트 베이킹되어 포토레지스트층을 형성한다. 개구(H)용의 패턴 이미지는 포토 마스크(도시되지 않음)로부터 포토레지스트층으로 전사되고, 잠상이 포토레지스트층에 생성된다. 상기 잠상은 현상된다. 그 후, 포토레지스트는 부분적으로 제거된다. 패턴화된 포토레지스트층은 포스트 베이킹 처리되어 차광재상에 포토레지스트 에칭 마스크를 형성한다. 이렇게, 포토레지스트 에칭 마스크가 포토리소그라피 기술에 의해 차광재의 층상에 형성된다. 포토레지스트 에칭 마스크를 사용하여 차광재의 층은 부분적으로 에칭 제거된다. 그 후, 차광재의 층은 블랙 매트릭스(12)로 패턴화된다. 블랙 매트릭스(12)는 틈 조절 패턴(30)을 위해 일부는 화상 생성 영역(F)에 다른 일부는 프레임 영역(G)에 위치한다. 개구(H)는 화상 생성 영역(F)의 블랙 매트릭스(12) 내에 형성된다.
이어서, 3가지의 컬러 합성 수지가 순차적으로 블랙 매트릭스(12)상에 도포되고 컬러 필터(13)와 컬러층(13a)으로 패턴화된다. 즉, 적색의 합성 수지층, 녹색의 합성 수지층, 및 청색의 합성 수지층이 형성되고, 상기 각 합성 수지층은 다음 합성 수지층의 형성전에 패턴화된다. 개구(H)는 컬러 필터(13), 녹색 필터, 및 청색 필터로 선택적으로 패쇄되고, 컬러층(13a)은 도 8a에 도시된 바와 같이 프레임 영역(G)의 최외각 주변내의 블랙 매트릭스(12)상에 남겨진다.
이어서, 합성 수지의 용액이 예컨대 상기의 결과로 형성된 구조체상에서 스피닝된다. 합성 수지는 열처리로 응고된다. 그 후, 블랙 매트릭스(12), 컬러 필터(13) 및 컬러층(13a)은 도 8b에 도시된 바와 같이 평탄층(15)으로 피복된다.
이어서, 감광성 아크릴 수지 용액이 평탄층(15)상에서 스핀닝되어 감광성 아크릴 수지층(28)을 형성한다. 포지티브형 감광성 아크릴 수지 및 네가티브형 감광성 아크릴 수지가 본 발명에 대해서 사용 가능하다. 상기의 예에서, 포지티브형 감광성 아크릴 수지가 사용되는 것으로 한다.
포지티브형 감광성 아크릴 수지층(28)가 이미지 운반광에 노출된다. 이미지 운반광은 예컨대 포토마스크를 통해 생성된다. 이미지 운반광이 포지티브형 감광성 아크릴 수지층(28)상으로 낙하하고, 잠상(28a, 28b, 28c)이 도 8c에 도시된 바와 같이 포지티브형 감광성 아크릴 수지층(28)에 생성된다. 잠상(28a/28b)의 일부는 외부 스페이서 벽(27a) 및 내부 스페이서 벽(27b)에 각각 대응하고, 화상 생성 영역(F)의 최외각 주변을 따라 루프 모양(loop)을 이룬다. 한편, 잠상(28c)의 일부는 스페이서 컬럼(26)에 대응하고, 화상 생성 영역(F) 및, 상기 화상 생성 영역(F)과 상기 프레임 영역(G) 사이의 경계에 균일하게 위치된다.
상기 잠상은 현상된다. 그 후, 포지티브형 감광성 아크릴 수지층(28)은 도 8d에 도시된 바와 같이, 스페이서 컬럼(26), 내부 스페이서 벽(27b) 및 외부 스페이서 벽(27a)으로 패턴화된다. 스페이서 컬럼(26)은 화상 생성 영역(F)과 프레임 영역(G)에 균일하게 배치된다. 반면에 외부 스페이서 벽(27a) 및 내부 스페이서 벽(27b)은 최외각 주변을 따라 루프 모양(loop)을 이루고, 주입 포트(31)를 형성하기 위해 서로 일부가 겹쳐진다. 스페이서 컬럼(26)의 높이는 투명 기판(200)에 대한 스페이서 벽(27a/27b)의 높이와 개략 동일한데, 그 이유는 모든 스페이서 컬럼(26) 및 스페이서 벽(27a/27b)은 블랙매트릭스(12), 컬러 필터/컬러층(13/13a) 및 평탄층(15)의 적층체상에 서 있기 때문이다. 따라서, 틈 조절 패턴(30)은 스페이서 벽(27a/27b)의 높이가 스페이서 컬럼(26)과 같도록 한다. 더욱이, 두터운 포지티브형 감광성 아크릴 수지층(28)을 형성할 필요가 없는데, 그 이유는 틈 조절 패턴(30)은 스페이서 벽(27a/27b)을 들어올리기 때문이다. 스페이서 벽(27a/27b)은 그렇게 높지 않아 스페이서 벽(27a/27b)은 그리 쉽게 파괴되지 않는다.
이어서, 폴리이미드가 상기의 결과로 생긴 구조체의 전체 표면상에 도포되고 롤러 패턴 전사를 사용하여 액정(20)에 대해 배향된다. 따라서, 그루브가 폴리이미드 배향층(11)내에서 형성된다. 밀봉제는 프레임 영역(G)의 최외각 주변을 따라 스크린 인쇄 또는 페인팅되고, 밀봉층(24)이 내부 스페이서 벽(27b)과 외부 스페이서 벽(27a) 사이의 프레임 영역(G)상에 형성된다. 밀봉층(24)은 스페이서 벽(27a/27b)보다 높다. 밀봉제가 스페이서 벽(27a/27b) 사이의 영역으로부터 부풀어 오를지라도, 밀봉층은 수용 가능하다.
이어서, 어레이 기판 구조체(8)는 대향 기판 구조체(9)와 정렬되고, 어레이 기판 구조체(8)는 도 8e에 도시된 바와 같이 대향 기판 구조체(9)를 향해 나아간다. 어레이 기판 구조체(8)는 먼저 밀봉층(24)과 접하게 된다. 어레이 기판 구조체(8)가 대향 기판 구조체(9)를 향해 접근하는 동안에 밀봉층(24)은 측면으로 팽창하고 스페이서 벽(27a/27b)은 도 8f에 도시된 바와 같이 밀봉층(24)내에 감싸진다.
이어서, 어레이 기판 구조체(8)와 대향 기판 구조체(9) 사이의 틈은 내부 스페이스와 그 외측 사이의 압력차를 이용하여 목표치에 맞게 조절된다. 틈이 목표치에 맞게 조절되면, 밀봉층(24)은 응고되고 어레이 기판 구조체(8)와 대향 기판 구조체(9)는 함께 조립된다.
이어서, 액정(20)이 주입 포트(31)를 통해 내부 공간으로 주입되고, 주입 포트(31)는 밀봉제(32)로 틀어 막아진다. 액정(20)이 어레이 기판 구조체(8)와 대향 기판 구조체(9) 사이의 공간에서 밀봉되는 경우에 과잉의 액정이 외부 표면에 부착될 수 있다. 과잉의 액정은 산성 세정 용액을 사용하여 세정 제거된다. 산성 세정 용액은 에폭시 수지로 된 밀봉층(24)을 쉽게 부식시킨다. 크랙이 산성의 세정 용액에 의해 밀봉층(24)내에 형성된다면, 스페이서 벽(27a/27b)은 오염으로부터 액정(20)을 차단하는데 그 이유는 스페이서 벽(27a/27b)은 산성 세정 용액에 대해 내부식성의 재료로 형성되기 때문이다.
도전층(16) 및 편광판(17/18)은 상기 결과의 구조체에 부착되어 액정 표시패널을 완성한다.
최종적으로, 구동 회로(도시되지 않음) 및 백 라이트 원(back light source ; 도시되지 않음)이 본 발명에 따른 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치를 달성하기 위해 액정 표시 패널과 함께 조립된다.
전술한 설명으로부터 이해되듯이, 내부식성 재료로 된 스페이서 벽(27a/27b)은 프레임 영역(G)내에서 밀봉층(24)과 함께 형성된다. 비록, 밀봉층(24)이 액정(20)과는 친화력이 있지만 세정 용액에는 쉽게 손상을 받는 재료로 형성되더라도, 스페이서 벽(27a/27b)은 크랙이 내부 공간까지 도달하지 않도록 하고, 오염물질은 액정(20)속으로 침투하지 못한다. 따라서, 스페이서 벽(27a/27b)은 액정(20)을 오염으로부터 방어해 주고, 액정(20)의 저항이 변치않도록 해준다. 그 결과 화상 생성 영역에서는 양호한 화상이 생성된다.
더욱이, 스페이서 벽(27a/27b)은 넓은 밀봉층을 전혀 필요로 하지 않는다. 제조자는 밀봉층(24)을 가능한 협소하게 형성한다. 상기와 같은 이유로, 본 발명에 따른 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치는 협소한 프레임 영역(G)을 갖는다.
스페이서 벽(27a/27b)은 스페이서 컬럼(26)과 함께 포지티브형 감광성 아크릴 수지층(28)으로부터 형성된다. 제조자는 단지 신규의 포토 마스만을 필요로 한다. 어떠한 추가적인 단계도 스페이서 벽(27a/27b)을 위해서 필요치 않다. 따라서, 본 발명에 따른 스페이서 벽(27a/27b)은 제조 공정을 복잡하게 하지 않는다.
제2의 실시예
도9에 있어서, 본 발명을 실시하는 다른 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치는 스페이서 벽(27a'/27b')으로 형성된다. 제2의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 스페이서 벽(27a'/27b')을 제외하고는 제1의 실시예와 유사하다. 그러므로, 다른 부분 및 층에는 제1의 실시예를 실현하는 인-플레인 액정 표시 장치의 대응하는 소자 및 층을 나타내는 동일한 도면 부호가 붙어진다..
스페이서 벽(27a'/27b')은 아크릴 수지로 형성되고, 스페이서 벽(27a/27b)과 유사하게 밀봉층(24)내에 위치한다. 상기와 같은 이유로, E-E'선에 따른 단면도는 도 7과 유사하다. 스페이서 벽(27a/27b)이 주입 포트(31)를 형성하더라도, 스페이서 벽(27a'/27b')은 서로 병렬로 완전히 루프 모양(loop)의 형상으로 되어 있고 어떠한 틈도 스페이서 벽(27a'/27b')에 생기지 않는다. 상기 스페이서 벽(27a'/27b')은 오염물질로부터 액정을 완전히 막아준다.
제2의 실시예를 실현하는 인-플레인 스위치형 액정 표시 패널은 제1의 실시예에 대한 공정과 유사한 공정으로 제조된다. 제2의 실시예에 대한 공정은 감광성 아크릴 수지층을 패터닝하는 단계에 사용되는 포토 마스크와 내부 공간속으로 액정을 주입하는 단계에 있어서 제1의 실시예에 대한 공정과 차이가 있다.
잠상(28a/28b/28c)은 제2의 실시예에 대한 공정에서 사용된 포토 마스크를 통한 잠상과는 상이하게 감광성 아크릴 수지층에서 생성된다. 액정이 스페이서 벽(27a'/27b')내의 화상 형성 영역상으로 투하되고, 그 후 어레이 기판 구조체(8)는 대향 기판 구조체(9)와 함께 조립된다. 그럼에도 불구하고, 스페이서 벽(27a'/27b')은 스페이서 컬럼(26)과 동시에 감광성 아크릴 수지로부터 형성되고, 스페이서 벽(27a'/27b')은 공정을 복잡하게 하지 않는다.
스페이서 벽(27a'/27b')은 밀봉층을 증가시키지 않고도 오염물질로부터 액정을 완전히 방어해준다. 따라서, 제2의 실시예를 실현하는 인-플레인 스위치형 액정 표시 장치는 제1의 실시예의 모든 장점을 달성한다.
제3의 실시예
도 10은 본 발명을 실현하는 다른 액정 표시 장치를 도시한다. 제3의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 단일한 스페이서 벽(27C)으로 형성된다. 제3의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 단일 스페이서 벽(27C)을 제외하고는 제1의 실시예와 유사하다. 상기와 같은 이유로, 다른 부분 및 층에는 제1의 실시예를 실현하는 인-플레인 액정 표시 장치의 대응하는 부분 및 층을 나타내는 동일한 도면 부호가 붙어진다.
단일 스페이서 벽(27C)은 아크릴 수지로 형성되며, 스페이서 벽(27a/27b)과 유사하게 밀봉층(24)내에 위치한다. 스페이서 벽(27C)의 양쪽 단부는 서로 겹쳐 주입 포트(port)를 형성한다. 그러나, 액정이 스페이서 벽(27C)내의 공간으로 투하되는 경우에, 스페이서 벽(27C)은 제2의 실시예와 유사하게 루프 모양(loop)으로 된다.
단일 스페이서 벽(27C)은 프레임 영역 폭의 감소에 도움이 된다. 그러나, 단일 스페이서 벽(27C)은 오염물질로부터 액정(20)을 완전히 막아주지는 못한다. 어레이 기판 구조체(8)와 대향 기판 구조체(9) 사이의 틈을 한 쌍의 스페이서 벽(27a/27b) 만큼 안정적으로 유지시키기는 어렵다. 제3의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 감광성 아크릴 수지층에 잠상을 생성하기 위한 포토 마스크만이 제1의 실시예에 대한 공정 또는 제2의 실시예에 대한 공정과 차이가 있는 공정을 통해 제조된다.
제4의 실시예
도 11은 본 발명의 또 다른 액정 표시 장치를 도시한다. 제4의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 한 쌍의 스페이서 벽(27D)으로 형성된다. 제4의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 밀봉층를 제외하고는 제1의 실시예와 유사하다. 상기와 같은 이유로, 다른 부분 및 층에는 제1의 실시예를 실현하는 인-플레인 액정 표시 장치의 대응하는 부분 및 층을 나타내는 동일한 도면 부호가 붙어진다.
한 쌍의 스페이서 벽(27D)은 아크릴 수지로 형성된다. 스페이서 벽(27D)은 서로 평행하게 연장되고, 밀봉층(24)은 스페이서 벽(27D) 사이의 틈을 채운다. 즉, 스페이서 벽(27D)의 내부 표면만이 밀봉층(24)과 접하는 상태를 유지한다. 스페이서 벽(27D)의 양쪽 단부는 서로 겹쳐 주입 포트를 형성한다. 그러나, 액정이 스페이서 벽(27D)내에 투하되는 경우에, 스페이서 벽(27D)은 제2의 실시예와 같이 루프 모양(loop)으로 된다.
스페이서 벽(27D)은 스페이서 벽(27a/27b)의 모든 장점을 달성한다. 스페이서 벽(27D)은 가능한 서로 넓게 공간을 두고 배치된다. 상기와 같은 이유로, 기판 구조체(8/9)는 제1의 실시예의 경우 보다는 스페이서 벽(27D)에 의해 보다 안정적으로 지지된다. 그러나, 밀봉층(24)은 정확히 프린트 되어야 한다. 산출량이 떨어질 수도 있다. 제4의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 밀봉층에 대한 공정만이 제2의 실시예에 대한 공정 또는 제1의 실시예에 대한 공정과 다른 공정을 통해 제조될 수 있다.
제5의 실시예
도 12는 본 발명을 실현하는 또 다른 액정 표시 장치를 도시한다. 제5의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 한 쌍의 스페이서 벽(27E)으로 형성된다. 제5의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 스페이서 벽(27E)을 제외하고는 제1의 실시예와 유사하다. 상기와 같은 이유로, 다른 부분 및 층에는 제1의 실시예를 실현하는 인-플레인 액정 표시 장치의 대응하는 부분 및 층을 나타내는 동일한 도면 부호가 붙어진다.
한 쌍의 스페이서 벽(27E)은 아크릴 수지로 형성된다. 스페이서 벽(27E)은 프레임 영역의 주변을 따라 서로 평행하게 연장된다. 그러나, 스페이서 벽(27E) 사이의 틈은 스페이서 벽(27a/27b) 사이의 틈보다는 넓다. 밀봉층(24)은 제1의 실시예에서의 밀봉층(24) 만큼 넓다. 그 결과, 스페이서 벽(27E)의 내부 표면은 도시된 바와 같은 밀봉층(24)으로부터 공간을 두게 된다. 스페이서 벽(27E)의 양쪽 단부는 서로 겹쳐서 주입 포트를 형성한다. 그러나, 액정이 스페이서 벽(27E) 내부의 공간상으로 투하되는 경우에, 스페이서 벽(27E)은 제2의 실시예와 유사하게 루프 모양이 된다.
스페이서 벽(27D)은 스페이서 벽(27a/27b)에 비해 보다 안정적으로 기판 구조체(8/9)를 지지한다. 그러나, 스페이서 벽(27E)은 프레임 영역을 제1의 실시예의 프레임 영역보다는 넓게 한다. 제5의 실시예를 실현하는 액정 표시 장치는 감광성 아크릴 수지층의 잠상을 생성하기 위한 포토 마스크만이 제1의 실시예에 대한 공정 또는 제2의 실시예에 대한 공정과 다른 공정을 통해 제조된다.
전술한 설명으로부터 이해되듯이, 밀봉층은 액정에 가장 적합한 재료로 형성되고, 스페이서 벽 또는 벽들은 상기 재료보다는 부식성이 덜한 다른 종류의 재료로 형성된다. 그 결과, 스페이서 벽 또는 벽들은 세정 용액에 내식성이 있고, 오염 물질이 액정속으로 침투해들어가는 것을 막을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스페이서 벽 또는 벽들은 액정의 내구성을 향상시킨다. 그 결과, 양호한 화상이 장기간의 작동후에도 화상 생성 영역에서 생성된다.
스페이서 벽 또는 벽들은 오염에 효과적이므로, 제조자는 폭이 좁은 밀봉층을 형성할 수 있다. 그 결과 프레임 영역이 작아지게 된다.상기 스페이서 벽 또는 벽들은 기판 구조체 사이의 간격이 주변을 따라 일정하도록 유지시키며, 액정이 화상 생성 영역에서 균일한 두께를 갖도록 한다.
스페이서 벽 또는 벽들은 어떠한 추가의 단계도 필요치 않는다. 스페이서 벽 또는 벽들은 전술한 장점을 제조 공정을 복잡하게 함이 없이 달성한다.
본 발명의 요지는 액정에 가장 적합한 밀봉제보다 부식성이 낮은 종류의 재료로 형성된 스페이서 벽 또는 벽들을 형성함에 있다. 전술한 실시예에서, 스페이서 벽 또는 벽들 및 밀봉층은 아크릴 수지 및 에폭시 수지로 각각 형성된다. 아크릴 수지 및 에폭시 수지는 내식성 재료와 액정에 가장 적합한 재료의 일 예다. 즉, 아크릴 수지 및 에폭시 수지는 본 발명을 한정하지 않는다.
틈 조절 패턴(30)은 튼튼히 제조된 액정 표시 패널에 도움이 되는 것으로서, 그 이유는 스페이서 벽 또는 벽들은 다른 기판 구조체와 접촉 상태를 확고히 유지하고 있기 때문이다. 완전한 컬러 화상을 생성하기 위한 액정 표시 장치는 화상 형성 영역내에 컬러 필터 및 블랙 매트릭스를 필요로 한다. 블랙 매트릭스 및 컬러 필터는 화상 생성 영역과 프레임 영역 사이의 단차(step)를 발생시킨다. 틈 조절 패턴은 화상 생성 영역과 프레임 영역 사이의 경계로부터 단차를 제거하여 스페이서 벽 또는 스페이서 벽들이 높이에 관한 어떠한 조정이 없이도 다른 기판 구조체와 접합 상태를 유지하게 한다. 틈 조절 패턴이 블랙 매트릭스 층 및 컬러 필터와 함께 층들로부터 형성되는 경우에는 제공 공정이 복잡해지지 않는다.
본 발명의 특정 실시예가 도시되었고 기술되었지만, 본 분야의 기술자에게는 본 발명의 본질 및 범위를 벗어남이 없이 여러 변형 실시예 등이 이루어 질 수 있음이 자명할 것이다.
본 발명에 따른 스페이서는 예컨대 트위스트 네마틱형 액정 표시 장치와 같은 다른 종류의 액정 표시 장치에 적용이 가능하다.
본 발명에 따른 스페이서 벽 또는 스페이서 벽들은 어레이 기판 구조체(8) 내에 형성될 수 있다. 스페이서 벽 또는 벽들 및 밀봉제는 기판 구조체 및 다른 기판 구조체 중의 하나에 별도로 형성될 수 있다. 예컨대, 스페이서 벽 또는 벽들은 대향 기판 구조체에 형성될수 있고, 밀봉층은 어레이 기판 구조체에 형성된다.
스페이서 벽 또는 벽들은 코너에서 굽은 형상일 수 있다. 전술한 실시예에서, 단지 하나만의 주입 포트가 스페이서 벽 또는 벽들 내에 형성되었다. 하나 이상의 포트가 형성될 수도 있다. 이 경우, 포트의 하나는 포트로부터 공기를 배기하는데 사용된다.
루프 모양의 스페이서(looped spacer) 벽 또는 벽들은 액정이 주입되는 액정 표시 장치내에 형성될 수 있다. 이 경우, 주입 포트는 스페이서 내에 형성되지 않지만, 기판 구조체에 형성된다.
마이크로 펄(micro-pearl)이 화상 형성 영역내의 스페이서로서 사용될 수 있다. 밀봉제가 기판 구조체를 강력하게 부착할 수 있다면 2개 이상의 스페이서가 프레임 영역의 주변을 따라 형성될 수 있다.

Claims (20)

  1. 화상 생성 영역(F)내에 시각적 화상을 생성하는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 시각적 화상 생성 영역(F) 및 상기 시각적 화상 생성 영역(F) 주위의 프레임 영역(G)을 제공하고, 전기 소자(5; 2; 4)를 포함하는 한 쌍의 기판 구조체(8/9)와,
    상기 한 쌍의 기판 구조체(8/9) 사이의 내부 공간을 형성하기 위해 상기 프레임 영역(G)을 따라 연장되며, 제1의 물질로 형성된 밀봉층(24)과,
    상기 내부 공간을 채우고, 상기 시각적 화상을 생성하기 위해 상기 전기 소자상의 전기적인 신호에 따라 투명도를 바꾸는 액정(20)과,
    상기 내부 공간을 에워싸도록 상기 프레임 영역(G)에서 연장되고, 밀봉 기능은 갖지 않지만 외부 오염 물질의 침투로부터 내부 액정을 상기 제1의 물질보다 효과적으로 보호하는 제2의 물질로 형성된 스페이서 벽 구조체(27a/27b; 27a'/27b'; 27C; 27D; 27E)를 형성하며, 상기 기판 구조체(8/9) 사이의 거리를 유지시키는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서 벽 구조체(27a/27b; 27a'/27b'; 27C; 27D; 27E)는 상기 밀봉층과 접촉 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스페이서 벽 구조체(27a/27b; 27a'/27b'; 27C)는 상기 밀봉층(24)과 양쪽 모두가 접촉 상태를 유지하는 내부표면과 외부 표면을 구비하도록 상기 밀봉층 내에 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서 벽 구조체(27a/27b; 27a'/27b'; 27D; 27E)는 서로 평행하게 연장되는 다수의 스페이서 벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서 벽 구조체(27C)는 단일한 스페이서 벽에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 밀봉층(24)은 상기 스페이서 벽 구조체(27D; 27E)내에서 한정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스페이서 벽 구조체는 평행하게 연장되는 다수의 스페이서 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서 벽 구조체는 상기 액정을 주입하는데 사용되는 적어도 하나의 포트(31)로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 포트(31)는 상기 밀봉층(24)을 형성하는 밀봉제와 동일한 밀봉제(32)의 일부로 틀어막히는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스페이서 벽 구조체는 평행하게 연장되는 다수의 스페이서 벽(27a/27b; 27D; 27E)을 구비하고 상기 다수의 스페이서 벽의 제1의 단부는 상기 적어도 하나의 포트(31)를 형성하기 위해 상기 다수의 스페이서 벽의 제2의 단부와 겹치는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1의 단부는 L자 형상과 닮은 상기 적어도 하나의 포트를 형성하도록 굽은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 기판 구조체(8/9)가 일정한 공간을 두도록 상기 화상 생성 영역내에 형성된 마이크로 스페이서(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 구조체는 상기 화상 생성 영역(F)내의 틈을 상기 프레임 영역(G)내의 틈과 동일하게 하기 위해 상기 프레임 영역(G)내에 틈 조절 패턴(30)을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기판 구조체 중의 하나는 화상 생성 영역(F) 내에서 화소를 정의하는 블랙 매트릭스(12)와, 상기 화소내에 각각 포함되며 상기 블랙 매트릭스(12)와 일부 겹치는 컬러 필터(13)를 포함하고, 상기 블랙 매트릭스(12)와 상기 컬러 필터(13) 각각의 총 두께는 상기 틈 조절 패턴(30)과 개략 동일한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 세정 용액은 산성이고, 상기 제2의 물질은 상기 제1의 물질보다 산성 세정 용액내에서 부식성이 덜한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 물질 및 상기 제2의 물질은 각각 에폭시 수지 및 아크릴 수지인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  17. 액정 표시 장치 제조 방법에 있어서,
    화상 생성 영역(F)과 상기 화상 생성 영역(F) 주위의 프레임 영역(G)을 구비하고, 적어도 그 하나는 상기 프레임 영역(G) 내의 루프 모양의 서브 영역을 따라 연장되고, 밀봉 기능은 갖지 않지만 외부 오염물질의 침투로부터 내부 액정을 밀봉층을 형성하는 제1의 물질보다 효과적으로 보호하는 제2의 물질로 형성된 스페이서 벽 구조체(27a/27b; 27a'/27b'; 27C; 27D; 27E)를 구비한 스페이서를 포함하는 한 쌍의 기판 구조체를 준비하는 단계(a)와,
    상기 루프 모양의 서브 영역을 따라 상기 제1의 물질로 이루어진 밀봉층(24)을 형성하는 단계(b)와,
    상기 기판 구조체(8/9) 사이의 내부 공간에 액정(20)으로 채워진 상기 액정 표시 장치를 완성하는 단계(c)와,
    세정 용액을 사용하여 상기 액정 표시 장치의 외부 표면으로부터 잔류 액정을 제거하는 단계(d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 단계(a)는,
    상기 기판 구조체 중의 적어도 하나에 대해 투명 기판(200)을 준비하는 하위단계(a-1)와,
    상기 투명 기판(200)상에 층들(12/13/13a/15)을 적층하는 하위 단계(a-2)와,
    상기 층들의 상부에 감광층(28)을 적층하는 하위 단계(a-3)와,
    상기 감광층(28)내에서 상기 스페이서를 위한 잠상(28a/28b/28c)을 형성하는 하위 단계(a-4)와,
    상기 루프 모양의 서브 영역내의 상기 스페이서 벽 구조체(27a/27b; 27a'/27b'; 27C; 27D; 27E) 및 상기 화상 생성 영역(F)내의 마이크로 스페이서(26)속으로 상기 감광층(28)을 패터닝하기 위해 잠상(28a/28b/28c)을 현상하는 하위 단계(a-5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 화상 생성 영역내의 상기 블랙 매트릭스(12), 상기 블랙 매트릭스(12)와 일부 겹쳐진 상기 컬러 필터(13), 및 상기 틈 조절 패턴(30)은 상기 단계(a-2)에서 적층된 상기 층들내에 짜 넣어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 틈 조절 패턴(30)은 상기 블랙 매트릭스(12)와 동시에 차광층으로부터 형성된 하위층(12)과, 상기 컬러 필터(13) 중의 선택된 컬러 필터들과 동시에 컬러층으로부터 형성된 상위층(13a)을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
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