KR100483524B1 - 균일한기판간격을갖는액정표시장치및그제조방법 - Google Patents

Abstract

박막 트랜지스터 기판에 유지하고자 하는 기판의 간격과 동일한 정도로 두껍게 보호막을 형성한 후 컬러 필터 기판의 블랙 매트릭스에 의해 가려지는 부분을 제외하고 보호막을 식각하여 얇게 만든다. 이렇게 하면, 식각되지 않고 기판 간격과 동일한 두께로 남아 있는 보호막이 기판 간격을 유지하는 지지대로서의 역할을 할 수 있게 된다. 다만, 이후의 액정 주입을 위해서 보호막 지지대는 화소 단위로 끊어진 막대 형태로 형성한다. 보호막의 단차로 인한 러빙의 불균일 문제를 해결하기 위해서는 광배향을 이용하는 것이 바람직하다.

Description

균일한 기판 간격을 갖는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

이 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

액정 패널에 대하여는 여러 가지 성능이 요구되는데, 이 가운데 응답 속도나 대비비, 시야각 등은 액정층의 두께와 밀접한 관계가 있다. 따라서 액정층의 두께를 일정하게 유지하는 것이 필요하다.

종래 기술에 따르면, 액정 표시 장치의 두 장의 기판의 간격(gap)을 규제하고 적당한 액정층의 두께를 유지하기 위하여 기판 간격제(spacer)를 사용한다. 기판 간격제로는 일반적으로 하중부의 영향에 따라 크기가 가변하는 탄성체 플라스틱을 주로 사용하고 있으나, 이를 이용한 균일한 간격 형성에는 상당한 기술이 필요하다. 따라서 보다 쉽게 간격을 안정시킬 수 있는 진사구를 사용하는 경우도 많다.

도 1 및 도 2는 종래의 기술에 따른 기판 간격제가 포함된 액정 표시 장치를 나타내고 있다. 도 1은 기판 간격제가 포함된 비틀린 네마틱 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 2는 역시 기판 간격제가 포함된 IPS(in-plane switching) 모드 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 투명 기판(1, 2) 사이에 액정 물질이 주입되어 있으며, 하판(1)에는 박막 트랜지스터(4)가 형성되어 있고, 상판(2)에는 컬러 필터(5)와 블랙 매트릭스(6)가 형성되어 있다. 도 1에 나타난 비틀린 네마틱 액정 표시 장치의 경우, 박막 트랜지스터(4)가 형성되어 있는 하판(1) 위에 보호막(10)이 형성되어 있고, 보호막(10) 위에 투명 도전막으로 이루어진 화소 전극(7)이 형성되어 있으며, 이 화소 전극(7)은 보호막(10)에 뚫린 접촉 구멍을 통하여 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 접촉되어 있다. 그리고 상판에는 공통 전극(8)이 형성되어 있다. 도 2의 IPS 모드 액정 표시 장치는 화소 전극(7)과 공통 전극(8)이 모두 하판에 형성되어 있고, 그 위를 보호막(10)이 덮고 있다. 기판 간격제(9)는 액정층(3) 내에 산포되어 있으며, 이에 의해 적당한 기판 간격을 유지하고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 기판 간격제를 이용하여 액정 셀의 간격을 유지하는 경우, 기판 간격제를 산포하는 별도의 공정이 필요하게 되며, 기판 간격제가 고르게 분포되지 않고 뭉치거나 진동에 의해 이동하는 등의 문제점이 있다. 특히 최근 광시야각 확보를 위해 많이 사용되고 있는 IPS 모드 액정 표시 장치의 경우 기판 간격제에 의해 기판 간격제 주위의 액정 배향이 불량해지게 되고, 이로 인한 빛샘 현상이 나타나게 되어 대비비를 현저히 감소시키고 있다.

본 발명에서는 액정 표시 장치에서 종래 기술과 같은 기판 간격제를 사용하지 않고 기판의 간격을 규제하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 박막 트랜지스터 기판에 형성되는 보호막을 이용하여 기판의 간격을 유지한다. 즉, 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 기판에 유지하고자 하는 기판 간격과 동일한 높이로 보호막을 적층한 다음, 블랙 매트릭스 부분을 제외한 나머지 부분의 보호막을 일부 식각하여 두께를 줄인다. 이 때, 식각되지 않고 남는 부분은 화소의 각 행 사이 또는 각 열 사이에 막대 모양으로 형성하는 것이 바람직하며, 단차로 인한 러빙 불량을 제거하기 위해서 자외선 조사로 배향막에 선경사 방향을 주는 것이 좋다.

이제 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 3a 내지 도 3c에 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 공정이 도시되어 있다. 본 발명의 첫번째 실시예는 비틀린 네마틱 액정 표시 장치에서 기판 간격을 유지하기 위해 두껍게 형성된 보호막을 사용하는 것이다.

먼저, 박막 트랜지스터(4)가 형성되어 있는 기판(1)의 전면에 보호막(10)을 4 - 5μm 두께로 형성한다. 이 때 보호막으로는 SiNx 또는 유기 절연막을 이용한다. 보호막의 두께는 유지하고자 하는 기판의 간격과 동일하게 형성하는데, 보통 사용되는 액정 셀의 경우 기판의 간격은 4 - 5μm 정도이다(도 3a).

다음으로, 상판(2)의 블랙 매트릭스(6)에 의해 가려지는 부분을 제외하고 보호막(10)을 식각하여, 드레인 전극(11)의 일부가 노출되고 상판(2)의 컬러 필터(5)가 형성되어 있는 부분에 대응하고 실제 화면을 표시하게 되는 영역의 보호막(10)은 일반적으로 사용되는 보호막의 경우와 동일한 얇은 두께가 되도록 한다(도 3b). 그러면, 상판(2)의 블랙 매트릭스(6)에 의해 가려지는 하판(1) 영역에는 유지하고자 하는 기판의 간격과 같은 두께의 보호막층(10)이 형성되어 기판 간격을 유지하는 지지대의 역할을 한다. 다만, 이 기판 간격 유지용 보호막 지지대는 블랙 매트릭스 패턴과 동일한 그물 형태로 형성하지 않고, 화소의 각 행 또는 각 열 사이에만, 각 화소 단위로 끊어지도록 형성한다. 도 4는 위와 같은 공정에 따라 형성된 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판의 사시도이다. 도 4에 나타난 바와 같이 기판 간격 유지용 보호막 지지대는 화소의 각 열 사이에 각 화소 단위로 끊어진 짧은 막대 형태로 형성되어 있다. 이는 액정 주입 공정에서 각 화소 영역에 액정을 주입할 수 있게 하기 위해서이다. 도 4의 화살표는 액정이 주입되는 경로를 예시하고 있다.

다음, 투명 도전막을 이용하여 화소 전극(7)을 형성한다(도 3c).

도 5a 및 도 5b에는 본 발명의 두번째 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 공정이 도시되어 있다. 본 발명의 두번째 실시예는 본 발명의 첫번째 실시예와 동일한 보호막층을 IPS 모드 액정 표시 장치에 적용하는 것이다.

박막 트랜지스터(4)와 화소 전극(7) 및 공통 전극(8)이 형성되어 있는 기판(1)에 보호막(10)을 두껍게 형성하고(도 5a), 보호막(10)을 식각한다(도 5b). IPS 모드 액정 표시 장치의 경우 화소 전극(7)은 보호막 공정 이전에 형성되어 있으므로, 비틀린 네마틱 액정 표시 장치와 달리 보호막 형성 이후에 화소 전극을 형성할 필요가 없다. 이 경우도 기판 간격 유지용 보호막 지지대를 간격을 두고 형성하는 것은 본 발명의 첫번째 실시예와 동일하다.

본 발명의 실시예에서와 같이 보호막을 기판 간격 유지용으로 사용하는 경우, 보호막 지지대를 막대 형태로 다수 형성하면, 두 기판을 조립하는 공정에서도 가열 압착시 압력을 분산시킬 수 있으므로, 경도가 비교적 낮은 유기 절연막을 보호막 재료로 사용하더라도 기판의 뒤틀림이 없이 공정이 수행될 수 있다.

다만, 본 발명의 실시예와 같이 기판의 각 부분에서 다른 두께를 갖도록 보호막을 형성하면, 보호막의 단차로 인해 기판을 러빙하는 공정에서 러빙이 불균일하게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 그러나, 이 문제는 러빙이 가능한 정도로 지지대의 두께를 줄임으로써 해결할 수 있고, 이렇게 하면 구동 전압 및 응답 속도에서 오히려 유리하게 된다. 한편, 러빙 대신 광배향을 이용하게 되면 단차에 의한 러빙 불균일의 문제는 발생하지 않는다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 기판 간격제를 산포하는 별도의 공정 없이 보호막 형성 공정에서 기판 간격 유지용 보호막 지지대를 형성함으로써 기판의 간격을 적절히 규제할 수 있고, 종래의 기판 간격제 산포에 따른 문제점인 광누설 전류나 기판 간격제의 뭉침 등의 현상도 발생하지 않는다.

도 1은 종래 기술에 따른 비틀린 네마틱 액정 표시 장치의 단면도이고,

도 2는 종래 기술에 따른 IPS(in-plane switching) 모드 액정 표시 장치의 단면도이고,

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 과정 중의 액정 표시 장치의 단면도이고,

도 4는 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 액정 표시 장치의 사시도이고,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 두번째 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 과정 중의 액정 표시 장치의 단면도이다.

Claims (8)

1. 서로 마주하는 두 투명 기판,

   상기 두 투명 기판 중 하나의 상부에 형성되어 있는 박막 트랜지스터,

   상기 두 개의 투명 기판 중 나머지 다른 하나의 상부에 형성되어 있는 블랙 매트릭스,

   상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호막,

   상기 블랙 매트릭스에 대응하는 영역에 형성되어 있으며, 상기 두 절연 기판 사이의 간격을 균일하게 유지하는 기판 간격재를 포함하며,

   상기 기판 간격재는 보호막과 동일한 물질로 이루어진 액정 표시 장치.
2. 제1항에서, 상기 기판 간격재는 상기 블랙 매트릭스에 의해 구분되는 화소를 단위로 끊어져 있는 액정 표시 장치.
3. 제2항에서, 상기 기판 간격재는 상기 화소 단위로 끊어져 막대 형상인 액정 표시 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서, 상기 기판 간격재는 질화 규소 또는 유기 절연막인 액정 표시 장치.
5. 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 제1 기판의 상부에 설정된 기판의 간격과 동일한 높이로 보호막을 형성하는 단계,

   상기 보호막 일부를 식각하여 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판에 형성되어 있는 블랙 매트릭스로 가리지 않는 상기 보호막의 두께를 줄이는 단계,

   를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
6. 제5항에서, 상기 보호막은 질화 규소 또는 유기 절연막으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
7. 제5항에서, 상기 보호막이 형성되어 있는 기판의 전면에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
8. 제7항에서, 상기 배향막에 자외선 조사하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

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