KR100565737B1 - 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액정표시소자는 액정셀을 게재하고 있는 투명기판 및 대향기판과, 액정셀을 구동하는 스위칭소자와, 상기 두 기판 위에 형성된 배향막과, 상기 스위칭소자 영역에 형성되어 빛의 누설을 방지하는 동시에 상기 액정셀의 두께를 일정하게 유지하는 산형상의 패턴된 스페이서를 포함하여 이루어지고, 상기한 패턴된 스페이서의 패턴은 상기 배향막의 러빙방향과 동일한 방향에서 그 표면이 상기 기판의 표면에 수직한 법선에 대하여 완만하게 기울어져 있고, 러빙방향과 수직한 방향에서 상기 기판의 표면에 수직한 법선에 대하여 급격하게 기울어져 있다.

Description

액정표시소자{liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히, 패턴된 스페이서에 의해 액정셀의 갭을 유지하는 액정표시소자에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시소자에서 액정셀의 셀갭을 일정하게 유지하기 위해서는 스페이서(spacer)라 불리우는 작은 입자를 하나의 기판(스위칭소자가 형성된 기판) 위에 산포기를 통해 일정한 간격으로 산포한다. 이러한 스페이서는 두 기판이 서로 밀착되는 것을 방지하는 것으로서, 두 기판을 봉합시켜주는 실재(sealant)와 혼합되어 사용된다. 봉합 후 두 기판 사이에는 스페이서의 간격만큼 공간이 형성되고 이 공간을 통하여 액정이 주입된다.

스페이서로는 유리와 같은 재질로 원통형으로 제작된 것과, 신축성이 있는 수지로 원형으로 제작된 것이 있으며, 액정셀의 종류와 제조공정에 적합하게 선택된다.

최근에는 상기한 스페이서를 대신하여 셀갭을 유지할 수 있도록 하는 방법이 여러 가지 방향에서 연구되고 있으며, 그 중 차광막, 일명 블랙매트릭스(black matrix)를 이용하여 스페이서의 기능을 갖도록 한 경우도 있다.

그러나, 상기한 종래의 액정표시소자는 박막트랜지스터 위에 형성된 패턴된 스페이서 패턴의 크기가 4㎛ 이상일 경우 패턴의 경사가 급격하면 배향막의 러빙시 긁힘자국이 남고, 반대로 패턴의 경사를 완만하게 하면 4㎛ 이상의 높은 패턴을 얻기가 곤란하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 스위칭소자 위에 형성되어 스페이서를 사용하지 않고 패턴된 스페이서를 갖는 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 패턴된 스페이서의 패턴을 비대칭으로 하는 것으로 러빙방향과 동일한 방향에서는 완만한 경사를 형성하여 러빙시 긁힘을 방지하고, 러빙방향과 수직한 방향에서는 급격한 경사를 형성하여 액정셀의 갭을 일정하게 유지하도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시소자는 그 사이에 액정층을 개재하고 있는 투명기판 및 대향기판과, 투명기판 위에 형성된 게이트배선과, 그 위에 형성된 절연막과, 상기 절연막 위에 연속적층된 반도체층과, 상기 반도체층 위에 형성된 데이터배선 및 그것과 전기적으로 연결된 소스전극 및 드레인전극과, 그 위에 기판 전체에 걸쳐 형성된 무기 또는 유기보호막과, 상기 보호막의 컨택홀을 통하여 상기 드레인전극에 접속되는 화소전극과, 상기 화소 위에 형성되어 상기 두 기판의 간격을 일정하게 유지하는 패턴된 스페이서와, 상기 패턴된 스페이서 위에 형성된 제1배향막으로 이루어진다.

또한, 대향기판 위에는 차광막, 컬러필터층, 대향전극 및 제2배향막이 형성되어 있다.

상기 패턴된 스페이서는 대향기판의 제2배향막 위에도 형성될 수 있으며. 이 경우에도 상기 두 기판의 간격을 일정하게 유지하는 역할을 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1a는 본 발명에 따른 액정표시소자의 평면도를 나타내는 도면으로서, 도면의 액정표시소자는 기판 위에 형성된 게이트배선(90) 및 데이터배선(91)에 의해 화소영역이 정의되고, 각 화소영역의 일단에는 박막트랜지스터(도시하지 않음)와 같은 스위칭소자가 형성되어 있다. 상기한 각 화소영역의 스위칭소자 위에는 수지제의 패턴된 스페이서가 형성되어 상기한 기판과 대향기판과의 간격(액정셀의 갭)을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

도 1b는 도 1a의 A-A'선 단면도를 나타내는 도면으로서, 투명기판(100a) 위에는 Al, Ta 또는 Mo와 같은 금속으로 이루어진 게이트전극(101)이 형성되어 있고, 그 위를 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기물 절연막(103)이 덮고 있다. 상기 절연막(103) 위에는 비정질실리콘 및 불순물비정질실리콘이 연속적층되어 각각 채널층(105) 및 오믹컨택층(107)으로서의 기능을 한다. 상기 채널층(105) 및 오믹컨택층(107) 위에는 데이터배선과 전기적으로 연결된 소스전극(109a) 및 드레인전극(109b)이 형성되어 있으며, 그 위를 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기물 보호막(111)이 기판 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 상기 보호막(111) 위에는 컨택홀을 통하여 드레인전극(109b)에 접속되는 데이터전극(113)이 형성되어 있으며, 데이터전극(113) 및 박막트랜지스터의 보호막(111) 위에는 제1배향막(115a)이 형성되어 있다.

대향기판(100b) 위에는 차광층(도시하지 않음), 컬러필터층(119), 대향전극(121) 및 제2배향막(115b)이 순서대로 형성되어 있다.

부호 117은 패턴된 스페이서를 나타내는 것으로서 상기한 두 기판(100a, 100b) 사이의 간격을 일정하게 유지하는 역할을 한다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 패턴된 스페이서를 나타내는 개략적인 도면이고, 도 2b는 도 2a의 B-B'선 단면도, 도 2c는 도 2a의 C-C'선 단면도를 나타낸다.

본 발명에 따른 패턴된 스페이서를 제조하기 위해서는 먼저, 도면에 나타내듯이, 투명기판(100a) 위에 Cr 또는 CrOx 등의 금속막 또는 흑색수지(black resin)와 같은 수지막을 도포한 후 마스크로 블록킹하여 패터닝하므로써, 박막트랜지스터 형성 후 그 영역 위에 패턴된 스페이서(117)를 형성한다. 이때, 패턴된 스페이서(117)는 액정표시소자에 요구되는 액정셀의 두께를 유지하도록 패터닝된다.

본 발명에 따른 패턴된 스페이서(117)의 패턴은, 러빙방향 R에 따른 단면은 도 2b에 나타내듯이 완만하게 경사진 형태를 띠고 있고, 러빙방향 R에 수직한 단면은 도 2c에 나타내듯이 급격하게 경사진 형태를 띠고 있다. 다시말하면, 패턴된 스페이서는 산형상으로 패터닝되고, 기판에 수직한 법선(N)에 대하여, 상기 배향막의 러빙방향 R과 동일한 방향에서 그 표면이 상기 법선(N)과 이루는 각을 θ₁이라고 하였을 때 0˚＜θ₁≤45˚이 바람직하고, 러빙방향 R과 수직한 방향에서 상기 법선(N)과 이루는 각을 θ₂라고 하였을 때 45˚≤θ₂＜90˚가 바람직하다.

이러한 형태는 4㎛이상의 패턴된 스페이서 패턴이 요구되는 경우에 있어서, 배향막의 러빙시 러빙방향 R에서의 긁힘을 방지하는 동시에 요구되는 액정셀의 갭을 유지시키는데 바람직하다.

한편, 본 발명에서 기판 위에 적층되어 액정의 배향방향을 결정하는 배향막으로 폴리이미드, 폴리아믹산, SiO₂, PVA(polyvinylalcohol) 또는 폴리아미드 계열의 물질을 사용하는데, 이 경우에는 배향막의 배향방향을 결정하기 위해 러빙(rubbing)과 같은 기계적인 방법을 이용한다.

본 발명에 따른 패턴된 스페이서는 대향기판 위에도 형성될 수도 있으며, 이 경우 그것과 접한 배향막이 러빙처리되어 액정의 배향방향을 결정한다.

본 발명에 따르면, 러빙방향과 동일한 방향의 패턴된 스페이서 패턴은 완만한 경사를 갖게하고, 러빙방향과 수직한 방향의 패턴된 스페이서 패턴은 급격한 경사를 갖게 하므로써 배향막에 대한 러빙처리시 발생하는 긁힘 등과 같은 러빙불량 을 방지할 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 액정표시소자의 평면도, 도 1b는 도 1a의 A-A'선 단면도를 나타낸다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 도면, 도 2b는 도 2a의 B-B'선 단면도, 도 2c는 도 2a의 C-C'선 단면도를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100a, 100b : 기판 101 : 게이트전극

103 : 게이트절연막 105 : 채널층

111 : 보호막 113 : 데이터전극

115a, 115b : 배향막 117 : 패턴된 스페이서

119 : 대향전극

Claims (4)

1. 액정셀을 개재하고 있는 투명기판 및 대향기판과,

   상기 투명기판 위에 형성되고 상기 전극의 온/오프를 제어하는 스위칭소자와,

   상기 스위칭 소자 위에 형성된 패턴된 스페이서와,

   상기 두 기판 위에 형성된 적어도 하나의 배향막으로 이루어지고,

   상기 패턴된 스페이서가 산형상으로 상기 배향막의 러빙방향과 동일한 방향에서 그 표면이 상기 기판의 표면에 수직한 법선에 대하여 0°보다 크고 45°이하의 기울기를 갖고, 러빙방향과 수직한 방향에서 상기 법선에 대하여 45°이상 90°보다 작은 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 패턴된 스페이서가 대향기판 위에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 배향막을 구성하는 물질이 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아믹산, SiO₂, 및 PVA(polyvinylalcohol)로 이루어진 일군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 대향기판 위에 차광층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.