KR100592329B1 - 횡전계방식 컬러 액정표시장치 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 IPS(In Plane Switching)모드를 채용한 횡전계방식 컬러 액정표시장치에 관한 것으로, 제조공정 중 컬러필터기판에 발생하는 정전기를 방지하기 위해, 상기 컬러필터기판의 배면에 배면전극 형성을 생략하고 대신 도전성을 갖는 편광판을 부착함으로써, 배면전극을 형성할 때에 비해 오염물질에 의한 불량이 없는 액정표시장치를 제작할 수 있다.

Description

횡전계방식 컬러액정표시장치 제조방법{method for fabricating In plain switching color liquid crystal display}

도 1은 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판의 일부평면도이고,

도 2는 종래의 횡전계방식 액정표시장치의 개략적인 단면도이고,

도 3a 내지 도 3e는 종래에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 공정단면도이고,

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 컬러필터기판의 공정단면도이고,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 컬러필터기판을 포함한 횡전계방식 액정표시장치의 개략적인 공정 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

111 : 상부기판 215 : 투명전극

217 : 도전성 편광판 219 : 도전성 배선

본 발명은 컬러액정표시장치에 관한 것으로, 특히 횡전계방식을 사용한 액정표시장치의 컬러필터기판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 상부기판과 하부기판이 합착되고, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 액정을 주입하여 형성한다.

그리고, 상기 상부기판과 하부기판의 바깥 면에는 편광판(polarizer)과 위상차판(retardation film) 등을 부착한다. 이러한 다수의 구성요소를 선택적으로 구성함으로써 빛의 진행상태를 바꾸거나 굴절률을 변화시켜 높은 휘도(brightness)와 콘트라스트(contrast)특성을 가지는 액정표시장치가 구성된다.

액정표시장치로서 근래에 사용되는 액정은 통상 트위스트 네마틱액정(twist nematic LC)을 채택하고 있으며, 상기 트위스트 네마틱액정은 시야각에 따라서 계조표시에서의 광투과율이 달라지는 특성을 보유하므로 그 대면적화에 제한이 있다.

상기 트위스트 네마틱액정을 포함한 액정셀은 좌우방향의 시야각에 광투과율이 넓은 범위에서 대칭적으로 분포하지만, 상/하 방향에서는 광투과율이 비대칭적으로 분포하기 때문에 상/하 방향에서는 이미지가 반전되는 범위가 발생하여 시야각이 좁아지는 문제가 있었다.

평행한 전기장을 이용하는 횡전계 방식 모드(in plane switching : 이하 "IPS 모드"라 칭함)는 종래의 상기 트위스트네마틱 액정 모드에 비해 콘트라스트(contrast), 그레이인버젼(gray inversion), 컬러시프트(color shift) 등의 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 도 1을 참조하여 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판의 개략적인 구성을 설명한다.

도시한 바와 같이, 어레이기판은 기판 상에 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 형성되며, IPS모드는 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 화소영역(P)상에 화소전극(17)과 공통전극(19)이 동일 평면 상에 형성되는 형태이며, 액정(21)은 동일기판 상에 구성된 화소전극(17)과 공통전극(19)의 수평전계(23)에 의해 동작한다.

이때, 상기 공통전극(19)과 화소전극(17) 사이에 위치한 액정(21)은 상기 공통전극(19)과 화소전극(17) 사이에 분포하는 수평전계(23)에 의해 동일한 방향으로 배열되어 하나의 도메인을 이루며, 횡전계방식에서는 도시한 바와 같이 단일 화소영역에 다수의 멀티도메인을 구성할 수 있음으로 보다 넓은 시야각을 갖는 액정표시장치 제작이 가능하다.

도 2는 전술한 바와 같은 구조를 포함하는 어레이기판인 하부기판과 컬러필터가 형성된 상부기판이 합착되어 완성된 횡전계방식 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치(31)는 블랙매트릭스(29b)와 상기 블랙매트릭스(29b)사이에 형성된 적/녹/청의 각 컬러필터층(29a)을 포함하는 컬러필터(29)가 형성된 상부기판(25)과 전술한 어레이기판(33)이 합착되어 형성되며, 상기 컬러필터(29)가 형성되지 않은 상기 상부기판(25)의 배면에는 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide)와 같은 투명한 도전성 금속층을 증착하여 배면전극(27)을 형성한다.

상기 배면전극(27)은 외부로부터 인가되는 정전기를 차단하는 역할을 한다.

즉, 외부의 대전된 물체에 접촉할 경우, 상기 상부기판(25)의 대전으로 상기 상부기판(25)의 하부에 위치하는 액정분자(21)의 배열상태에 영향을 미치게 된다.

상부기판(25)에 대전된 전하는 액정분자(21)에 영향을 미쳐, 상기 액정을 투과하는 빛의 투과량이 데이터전압으로 제어되지 못하게 되어 화질을 약화시키는 요인으로 작용한다.

따라서, 정전기에 의한 화질의 감소를 방지하기 위해 상기 상부기판(25)의 배면에 배면전극(27)을 형성하는 것이다.

도 3a 내지 도 3e는 종래의 횡전계방식 액정표시장치의 상부기판 형성공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 3a에 도시한 바와 같이 먼저 기판(25)을 준비한다.

이때, 추후에 상기 기판(25)의 제 1 면은 컬러필터(29)가 형성되고, 상기 컬러필터(29)가 형성되지 않은 상기 기판(25)의 제 2 면에는 배면전극(27)이 형성된다.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 배면전극(27)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같은 투명 도전성금속을 상기 기판(25) 상에 소정의 두께로 증착하여 형성한다..

다음으로, 상기 배면전극(27)이 형성된 기판(25)은 컬러필터를 형성하기 위한 장치로 운반수단인 캐리어(41)에 의해 운반되는데 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터(도 3의 29)가 형성될 기판 면(25a)이 접촉하게 된다.

따라서, 운반과정에서 상기 캐리어(41)에 소정간격으로 고정되고 회전되는 로더(43)에 접촉된 기판면(25a)에 스크래치(scratch) 또는 얼룩이 발생하는 문제점이 있다.

도 3d는 상기 배면금속(27)과 컬러필터가 형성된 기판의 개략적인 단면을 도시하였다.

도시한 바와 같이, 상기 배면전극(27)이 형성된 기판(25)면의 배면에 먼저 산화크롬(CrO_X)과 크롬(Cr)을 적층하여 동시에 식각하는 과정을 거쳐 블랙매트릭스(black matrix)(29b)를 형성한다.

다음으로, 상기 각 블랙매트릭스(29b) 사이에 일정한 배열을 가지고 위치하는 적/녹/청의 각 컬러필터층(29a)을 형성한다.

상기 각 컬러필터층(29a)은 일반적으로 행해지는 포토리소그라피(photo-lithography)공정으로 형성할 수 있다.

다음으로, 상기 블랙매트릭스(29b)와 컬러필터층(29a)이 형성된 기판(25)에 투명한 고분자 절연물질 또는 이와 유사한 절연물질을 도포하여 보호층(45)을 형성한다.

도 3e에 도시한 바와 같이, 전술한 바와 같은 공정으로 형성한 상부기판(25)과 어레이기판(52)을 실런트(51)(sealant)로 합착하여 액정표시장치(31)를 제작할 수 있다.

다음으로, 완성된 액정표시장치(31)의 배면전극(27)상에 편광판(47)을 부착하게 된다.

이때, 상기 편광판(47)은 상기 상부기판(25)의 배면전극(27)에 직접 접촉하여 부착되는데, 이때 이물질(49)불량이 발생하는 문제점이 있다.

왜냐하면, 상기 배면전극(27)을 형성하는 투명도전성 금속은 일반적인 유리기판에 비해 상기 이물질의 부착 가능성이 크기 때문에 부착된 편광판(47)과 배면전극(27) 사이에 이물질이 위치하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 새로운 편광판을 사용하여 배면전극을 형성하지 않고도 정전기를 방지할 수 있고, 얼룩불량이나 이물질불량을 방지할 수 있는 횡전계방식 액정표시장치를 제작하는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치 제조방법은 제 1 기판의 제 1 면에 컬러필터층을 형성하는 단계와; 제 2 기판 상에 소정간격 이격되어 형성되는 공통전극과 화소전극과 스위칭 소자를 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계와; 상기 제 1 기판의 제 2 면의 가장자리에 투명한 도전성 패턴을 형성하는 단계와; 상기 가장자리에 도전성 패턴이 형성된 제 1 기판의 전면에 도전성 편광판을 부착하는 단계를 포함한다.

상기 도전성 패턴은 인듐-틴-옥사이드인 것을 특징으로 한다.

상기 도전성 패턴은 제 1 기판의 상부에 마스크를 배치하고, 도전성 물질을 증착하여, 상기 마스크에 의해 보호되지 않은 상부 기판에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따른 횡전계방식 액정표시장치는 제 1 면에 컬러필터층이 형성되는 제 1 기판과; 상기 컬러필터층과 마주보는 면에 화소전극이 형성되고, 상기 제 1 기판과 합착되는 제 2 기판과; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진되는 액정과; 상기 제 1 기판의 제 2 면의 가장자리에 형성된 투명전극 패턴과; 상기 투명전극 패턴이 형성된 제 1 기판의 제 2 면에 부착되는 도전성 편광판을 포함한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명은 횡전계방식 액정표시장치의 상부기판에 정전기를 방지하기 위해 투명 도전성금속이 아닌 도전성을 띄는 편광판을 부착하는 방법을 제안한다.

이때, 상기 도전성 편광판과 기판 사이에 도전성물질을 형성함으로써 상기 편광판에 대전된 전하가 상기 도전성물질을 통해 외부로 흐르도록 유도한다.

따라서, 본 발명에서는 액정패널을 제작한 후, 기판의 양측에 도전성 금속을 증착하고 상기 도전성 편광판을 부착하여 횡전계방식 액정표시장치를 제작할 수 있다.

이하 도 4a 내지 도 4d와 도 5a 내지 도 5c를 각각 참조하여 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 제조공정을 설명한다.

액정표시장치를 제작하기 위해서는 컬러필터가 형성되는 상부기판과 스위칭 소자와 어레이배선이 형성되는 하부기판을 각각 제작해야 한다.

도 4a 내지 도 4d는 상부기판에 컬러필터가 형성되는 공정을 도시한 개략적인 공정단면도이다.

먼저 4a에 도시한 바와 같이, 기판(111)에 산화크롬(CrO_x)과 크롬(Cr)을 연속으로 증착한 후, 이를 소정의 방법으로 동시에 식각하여 블랙매트릭스(113)를 형성한다.

다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(113) 사이에 적/녹/청의 컬러필터층(115)을 형성하게 되는데, 이때 상기 적/녹/청 컬러패턴을 구현하기 위해서는 앞서 설명한 바와 같이, 포토리소그라피(photo-lithography)공정을 이용하면 된다.

통상적으로, 상기 적/녹/청 컬러패턴은 동일 마스크(Mask)를 사용하여, 이를 이동(shift)시켜 형성한다.

전술한 바와 같이, 블랙매트릭스(113)와 각각의 적/녹/청 컬러필터층(115)을 형성한 후, 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 각 컬러필터층(115)과 블랙매트릭스(113)를 보호하고 평탄화할 목적으로 아크릴계(Acryl)또는 폴리이미드(polyimid)계 수지를 사용하여 평탄화막(overcoat)(117)을 형성한다.

이러한 방법으로 액정표시장치의 상부기판에 컬러필터를 형성할 수 있다.

다음으로, 도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터층(115)이 형성된 상부기판(111)과, 스위칭소자(미도시)와 공통전극 배선과 화소전극 배선과 데이터배선 등의 어레이배선이 소정간격 이격하여 형성된 하부기판(123)을 실런트 (sealant)(125)를 이용하여 합착한다.

이러한 방법으로 컬러 액정패널(131)을 제작할 수 있다.

다음으로, 상기 컬러액정패널(131)의 상부에 편광판을 형성하는 공정을 진행하게 된다.

이하, 도 5a 내지 도 5c의 개략적인 공정단면도를 참조하여 이를 설명한다.

도 5a는 먼저, 액정패널(131)의 상부 가장자리에 도전성 금속을 증착하여, 외부로부터 추후에 형성되는 편광판에 대전된 전하가 흐르도록 그라운드를 잡아주기 위한 도전성 금속을 형성하는 공정이다.

상기 도전성금속은 인듐-틴-옥사이드와 같은 투명 도전성물질을 사용한다.

도시한 바와 같이, 상부기판(111)의 가장자리에 상기 도전성금속을 형성하기 위해, 도전성금속을 형성하려는 부분을 제외한 상부 중앙부가 가려지도록 상기 상부기판(111)의 상부 중앙부에 근접하여 마스크(213)를 배치한다.

상기 마스크(213)는 금속 또는 셰도우(shadow) 마스크를 사용하여도 좋다.

상기 마스크를 배치한 후, 전술한 투명도전성 금속을 증착하게 되면, 결과적으로 상기 상부기판(111)의 가장자리에만 상기 투명 도전성 금속을 형성하는 방법을 사용함으로 추가적인 패턴공정은 없다.

이러한 공정이 끝나면 도 5b에 도시한 바와 같이, 상부기판(111)의 상부 가장자리에 투명 도전성 금속(215)이 형성되는 결과를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 도전성 금속(215)이 형성된 상부 기판(111)에 도전성을 띄는 편광판(217)을 부착하고, 상기 기판의 가장자리에서 상기 도전성 금속(215)과 접촉하는 도전성 배선(219)을 부착한다.

이와 같은 구성은 외부 정전기에 의해 대전된 상기 도전성 편광판(217)의 전하가 상기 도전성 금속(215)과 이와 접촉한 도전성 배선(219)을 통해 외부로 바로 흐를 수 있음으로, 정전기 불량을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치는 컬러필터가 형성되는 상부기판에 발생하는 정전기를 방지하기 위해, 별도의 배면전극을 상부 기판의 전면에 증착할 필요없이 도전성을 띄는 편광판을 바로 부착하여 첫째, 이물질에 의한 화면의 화질저감현상을 방지할 수 있다.

둘째, 배면전극을 증착하기 위한 운반과정이 생략되므로, 컬러필터층이 형성되는 기판면에 스크래치나 얼룩불량이 발생하지 않는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 제 1 기판의 제 1 면에 컬러필터층을 형성하는 단계와;

   제 2 기판 상에 소정간격 이격되어 형성되는 공통전극과 화소전극과 스위칭 소자를 형성하는 단계와;

   상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계와;

   상기 제 1 기판의 제 2 면의 가장자리에 투명한 도전성 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 제 1 기판의 제 2 면에 상기 도전성 패턴과 접촉하는 도전성 편광판을 부착하는 단계

   를 포함하는 횡전계방식 액정표시장치 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전성 패턴은 인듐-틴-옥사이드인 횡전계방식 액정표시장치 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전성 패턴은 제 1 기판의 상부에 마스크를 배치하고, 도전성 물질을 증착하여, 상기 마스크에 의해 보호되지 않은 상부 기판에 형성된 횡전계 방식 액 정표시장치 제조방법.
4. 제 1 면에 컬러필터층이 형성된 제 1 기판과;

   상기 컬러필터층과 마주보는 면에 공통전극과 화소 전극과 스위칭 소자가 형성되고, 상기 제 1 기판과 합착되는 제 2 기판과;

   상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진되는 액정과;

   상기 제 1 기판의 제 2 면의 가장자리에 형성된 투명한 도전성 패턴 과;

   상기 제 1 기판의 제 2 면에 상기 도전성 패턴과 접촉하는 도전성 편광판

   을 포함하는 횡전계방식 액정표시장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 도전성 패턴은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 횡전계방식 액정표시장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전성 패턴에 부착된 도전성 배선을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치 제조방법.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 도전성 패턴에 부착된 도전성 배선을 더욱 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치.

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