KR100687343B1

KR100687343B1 - 액정표시장치 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100687343B1
Application number: KR1020040001497A
Authority: KR
Inventors: 송성훈
Original assignee: 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2007-02-27
Also published as: KR20050073658A

Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법를 개시한다. 본 발명의 액정표시장치는 서로 대향하여 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의된 매트릭스(Matrix) 화소 영역을 갖도록 하는 제 1 기판 및 제 2 기판에 있어서, 상기 제 1 기판의 게이트 라인 또는 데이터 라인 상부쪽에 형성된 팁 형상의 구조물과, 상기 제 2 기판에 상기 팁 형상의 구조물과 대응되는 부분에 위치하는 지주 형상의 스페이서를 포함하며, 합착시, 상기 팁 형상의 구조물과 상기 지주 형상의 스페이서가 결합됨을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 액정이 중력에 의해 하부로 쌓일려고 하는 움직임을 막을 수 있어 중력 불량을 방지할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME }

도 1은 종래의 진공주입법을 적용한 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 사시도.

도 2는 종래의 적하주입법을 적용한 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 제조공정도.

도 3은 본 발명의 LCD의 제조방법을 설명하기 위해 TFT 기판의 일정 단면을 자른 단면도.

도 4는 종래의 지주 형상의 스페이서를 갖는 액정패널과 본 발명의 실시예에 따른 팁 형상의 구조물을 갖는 액정패널과의 비교도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1 : 제 1 기판 2 : 게이트 라인

3 : 절연막 4 : 보호막

5 : 제 2 기판 6 : 블랙 메트릭스

7 : 컬러필터층 8 : 오버코트층

9 : 지주 형상의 스페이서 10 : 팁 형상의 구조물

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액정 적하 방식을 적용한 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD) 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD, PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 브라운관(Cathode Ray Tube)을 대체하는 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 텔레비전 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이러한 LCD는 서로 마주 보도록 결합되어 있는 두 기판과 그 사이에 주입되는 액정으로 이루어져 있다.

상기 액정은 액체의 유동성과 고체의 장거리 질서(Long Range Order) 성질을 가지는 액체와 고체의 중간 성질을 갖는 물질이다. 즉, 고체인 결정이 녹아서 액체가 되기 전에 고체결정이나 액체가 아닌 중간 상태로 되는 것을 말하며, 빛을 쪼이거나 전계 또는 자계를 부가시키면 광학적인 이방성 결정에 특유한 복굴절성을 나 타내고, 어떠한 온도 범위내에서는 액체와 결정의 쌍방의 성질을 나타낸다.

이러한 LCD를 만들 때에는 전극이 형성되어 있는 두 기판을 결합하여 빈 액정 셀(Cell)을 만든 다음, 액정주입구를 통하여 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

액정 셀 공정 중 액정 주입 프로세스(Process)에서는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)가 형성된 TFT 기판과, 그것과 대향하는 컬러필터(Color Filter) 기판을 씨일(Seal)재를 통하여 접합한 후, 씨일재를 경화시키는 합착공정을 수행한다. 그 다음, 액정과 서로 합착된 기판을 진공조에 넣고 씨일재로 개구한 주입구를 액정에 침지한 후, 조내를 대기압으로 복원함으로써 기판 사이에 액정을 봉입하는 진공주입법을 사용하고 있다.

도 1은 종래의 진공주입법을 이용한 액정 셀 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정(25)을 용기(30)에 담은 다음, 챔버(20) 속에 용기(30)를 집어넣고 챔버(20) 안의 압력을 진공상태로 유지하여 액정(25) 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포한다.

이어, 여러 장의 패널(Panel)(40)의 액정주입구를 액정(25)에 담그거나 접촉시킨 다음, 챔버(20) 안의 압력을 진공 상태로부터 질소(N₂) 가스를 외부에서 유입하여 대기압 상태까지 높이면, 패널(40) 안의 압력과 챔버(20)의 압력 사이의 차이에 의하여 액정주입구를 통하여 액정(25)이 주입된다.

다음, 액정(25)이 각 패널(40)에 다 충진되면, 주입구를 밀봉하는 봉지 공정을 수행한 후, 각각의 패널(40)을 세정한다.

그러나, 이러한 액정 주입 방법은 단위 패널로 절단(Cutting)한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정주입구를 액정 물질에 담그거나 접촉시켜 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다. 또한, 대면적의 LCD를 제조할 경우, 패널 내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 될 수 있다.

이에 대해 최근, 어레이 기판 주위에 프레임(Frame)상으로 형성된 메인 실링(Main Sealing)의 프레임 내의 기판면 상에 규정량의 액정을 적하하고, 진공 중에서 어레이(Array) 기판과 컬러필터 기판을 접합하여 액정봉입을 하는 적하주입법이 주목되고 있다.

상기 적하주입법을 이용한 액정 셀 공정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, TFT 기판 및 컬러필터 기판 상에 배향물질을 도포한 후 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하는 배향 공정(1S)을 진행하고, TFT 기판 및 컬러필터 기판을 각각 세정(2S)한다.

상기 세정된 컬러필터 기판을 씨일 디스펜싱(Seal Dispensing) 장치에 로딩(Loading)하여 각 패널 영역의 주변부에 씨일재를 도포(3S)한다. 상기 씨일재는 광 및 열 경화성 수지를 이용하고 액정주입구를 만들 필요가 없다. 상기 씨일재는 TFT 기판상에 도포할 수도 있다.

한편, 상기 세정된 TFT 기판을 은(Ag) 디스펜싱 장치에 로딩하여 상기 TFT 기판 상의 공통 전압 공급 라인에 은(Ag) 도트(Dot)를 형성하고(5S), 상기 TFT 기판을 액정 디스펜싱(LC Dispensing) 장치에 로딩하여 각 패널의 액티브 어레이 (Active Array) 영역상에 액정을 적하한다(6S).

그런 다음, 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 진공 합착기 챔버에 로딩하여 상기 적하된 액정이 균일하게 각 패널에 채워지도록 TFT 기판과 컬러필터 기판을 합착 및 가압하여 액정을 충진시키고, 상기 씨일재를 경화시켜 액정 원판을 형성한다(7S).

상기 액정 원판을 각 패널 별로 절단한다(8S).

절단된 각 패널을 연마 가공하고 최종 검사(9S)하여 LCD를 완성한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 LCD의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

LCD를 이루는 기판과 기판 사이의 내압차로 인한 중력 불량(스페이서와 액정의 고온에 의한 팽창률이 다름으로 인한 불량)을 종래의 진공주입법에서는 가압, 봉지의 공정으로 중력 불량의 발생을 억제하고, 적하주입법에서는 적하되는 액정량을 조절하여 억제하였지만, 이를 조절하기가 어려운 것이 현실이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 중력 불량의 문제를 간단한 구조를 통해 방지할 수 있는 LCD 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 LCD는, 서로 대향하여 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의된 매트릭스(Matrix) 화소 영역을 갖도록 하는 제 1 기판 및 제 2 기판에 있어서, 상기 제 1 기판의 게이트 라인 또는 데이터 라인 상부쪽에 형성된 팁 형상의 구조물과, 상기 제 2 기판에 상기 팁 형상의 구조물과 대응되는 부분에 위치하는 지주 형상의 스페이서를 포함하며, 합착시, 상기 팁 형상의 구조물과 상기 지주 형상의 스페이서가 결합됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 LCD의 제조방법은, 제 1 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판상에 게이트 라인을 형성하는 단계; 상기 게이트 라인 상부에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 테이터 라인을 형성하여 TFT를 형성하는 단계; 상기 TFT 상에 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상에 게이트 라인과 대응되는 상부에 팁 형상의 구조물을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 기판과 대향하게 되는 제 2 기판에 상기 게이트 라인과 대응되는 부분에 지주 형상의 스페이서(spacer)를 구비하여 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 합착 공정 시, 상기 팁 형상의 구조물이 상기 지주 형상의 스페이서와 결합되도록 하여 상기 지주 형상의 스페이서를 고정시키도록 한다.

이때, 상기 구조물은 할프 톤 마스크를 이용하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 LCD의 제조방법은, 제 1 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판상에 게이트 라인을 형성하는 단계; 상기 게이트 라인 상부에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 테이터 라인을 형성하여 TFT를 형성함과 동시에 상기 게이트 라인 상에 팁 형상의 구조물을 형성하는 단계; 및 상기 TFT와 전기적 접촉을 하는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 LCD의 제조방법을 설명하기 위해 TFT 기판의 일정 단면을 자른 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 서로 대향하는 제 1 기판(TFT 기판) 및 제 2 기판(Color Filter 기판)이 제공된다.

제 1 기판(1)에는 일정간격을 갖고 일 방향으로 배열된 복수개의 게이트 라인(2)과 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 각 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의된 매트릭스(Matrix) 화소 영역에 각각 형성되는 복수개의 박막 트랜지스터 및 화소 전극들이 형성되어 있다.

상기 게이트 라인(2)과 데이터 라인 사이에는 절연막(3)이 개재되어 있으며, 또한, 화소 전극들을 보호하는 보호막(4)이 형성되어 있다.

제 2 기판(5)에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(Black Matrix)층(6)과, 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 삼원색으로 이루어지는 컬러 필터층(7)과, 컬러 필터층(7)을 덮는 오버코트층(8) 및 상기 화소 전극들과 함께 액정을 구동시키는 공통전극(도시되지 않음) 등이 형성되어 있다. 또한, 상기 제 2 기판(5) 상에는 LCD의 대면적화에 유리한 지주 형상의 스페이서(Spacer)(9)가 약 3.5㎛의 높이로 제 1 기판(1)상의 게이트 라인(2)에 대응하는 면에 형성되어 있다. 상기 지주 형상의 스페이서(9)는 데이터 라인에 대응되는 면에 형성되어 있을 수도 있다.

이러한 지주 형상의 스페이서(9)는 종래의 볼 스페이서의 단점, 즉 노말리 다크(dark)를 구현하는 광시야각 모드에서 스페이서 주변의 배향 문제로 빛샘 불량 발생률이 증가하는 문제점을 방지할 수 있는 구조로서, 네가티브 레지스트 감광성 수지를 이용하여 스핀 코팅 등의 방법으로 막을 형성시킨 후, 마스크를 이용하여 지주 형상의 패턴을 형성한다.

그리고, 제 1 기판(1)의 보호막(4) 상에 상기 게이트 라인(2)에 대응되는 부분 상에 팁 형상의 구조물(10)이 형성되어 있어, 셀(Cell) 공정인 합착 공정시, 상기 팁 형상의 구조물(10)과 상기 지주 형상의 스페이서(9)가 결합되도록 한다. 이때, 상기 팁 형상의 구조물(10)은 상기 지주 형상의 스페이서(9) 보다 열팽창율이 적으며, 경도가 높은 구조물임이 바람직하며, 상기 팁 형상의 구조물은 팁 형태를 다양하게 하기 위해 할프 톤 마스크를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 팁 형상의 구조물(10)은 게이트 라인의 폭을 넘어가지 않는 범위 내에서는 여러가지로 형성이 가능하다.

상기 지주 형상의 스페이서(9)는 탄성력(복원력)이 종래의 볼 스페이서 보다 좋지 못하며, 점착 특성이 없지만, 지주 형상의 스페이서(9)와 맞닿는 부분에 상기 팁 형상의 구조물(10)에 의해 지주 형상의 스페이서(9)가 눌려져 제 1 기판(1)과 제 2 기판(5)의 접착력을 가지게 한다.

본 발명은 통상의 액정적하 공정의 셀 공정에서 합착 공정 후, 씨일제 경화 및 갭 유지를 위해 고온 및 압력이 가해지면서 지주 형상의 스페이서의 부피가 축소되게 되고, 팁 형상의 구조물을 단단히 지지하게 된다. 따라서, 본 발명의 의한 팁 형상의 구조물이 적용된 액정 패널을 수직으로 세워둘 경우에도, 지주 형상의 스페이서와, 팁 형상의 구조물이 단단히 지지하고 있기 때문에 액정이 중력에 의해 하부로 쌓일려고 하는 움직임을 충분히 막을 수 있게 된다.

또한, 본발명의 실시예에 있어서, 공정 단축을 위해 박막 트랜지스터의 패턴 형성시, 데이터 라인 형성과 동시에 동일 마스크를 이용하여 게이트 라인 상부 쪽에 팁 형상의 구조물을 형성할 수도 있다.

도 4는 종래의 지주 형상의 스페이서를 갖는 액정패널과 본 발명의 실시예에 따른 팁 형상의 구조물을 갖는 액정패널을 비교 예시한 도면으로, 액정패널을 수직으로 세운 상태에서 최초 상태 및 장시간 경과뒤의 형상을 나타낸 도면이다.

(A)에 도시된 바와 같이, 종래의 지주 형상의 스페이서를 사용할 경우, 기판을 수직으로 놓은 후 장시간 경과하면, 액정이 하부로 쌓이는 현상인 중력 불량이 나타나게 된다.

반면, (B)에 도시된 바와 같이, 지주 형상의 스페이서와 팁 형상의 구조물을 결합시킨 상태에서, 기판을 수직으로 놓은 후 장시간 경과한다 하도라도, 지주 형상의 스페이서와 팁 형상의 구조물이 단단히 지지하고 있어 중력 불량의 문제를 해소할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

먼저, 본 발명은 지주 형상의 스페이서와 맞닿는 부분에 상기 팁 형상의 구조물에 의해 지주 형상의 스페이서가 눌려져 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판의 접착력을 향상시킨다.

또한, 본 발명은 지주 형상의 스페이서와, 팁 형상의 구조물을 결합시킴으로써, 액정 패널을 수직으로 세워둘 경우에도, 지주 형상의 스페이서와 팁 형상의 구조물이 단단히 지지하고 있기 때문에 액정이 중력에 의해 하부로 쌓일려고 하는 움직임을 충분히 막을 수 있어, 종래의 중력 불량 문제를 해소할 수 있다.

Claims

서로 대향하여 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의된 매트릭스 (Matrix) 화소 영역을 갖도록 하는 제 1 기판 및 제 2 기판에 있어서,

상기 제 1 기판의 게이트 라인 또는 데이터 라인 상부쪽에 형성된 팁 형상의 구조물과,

상기 제 2 기판에 상기 팁 형상의 구조물과 대응되는 부분에 위치하는 지주 형상의 스페이서를 포함하며,

합착시, 상기 팁 형상의 구조물과 상기 지주 형상의 스페이서가 결합됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
삭제
제 1 기판을 제공하는 단계;

상기 제 1 기판상에 게이트 라인을 형성하는 단계;

상기 게이트 라인 상부에 절연막을 형성하는 단계;

상기 절연막 상에 테이터 라인을 형성하여 TFT를 형성하는 단계;

상기 TFT 상에 보호막을 형성하는 단계; 및

상기 보호막 상에 게이트 라인과 대응되는 상부에 팁 형상의 구조물을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판에 상기 게이트 라인과 대응되는 부분에 지주 형상의 스페이서(spacer)를 구비하여 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 합착 공정 시, 상기 팁 형상의 구조물이 상기 지주 형상의 스페이서와 결합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
삭제
제 3 항에 있어서,

상기 팁 형상의 구조물은 할프 톤 마스크를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 1 기판을 제공하는 단계;

상기 제 1 기판상에 게이트 라인을 형성하는 단계;

상기 게이트 라인 상부에 절연막을 형성하는 단계;

상기 절연막 상에 테이터 라인을 형성하여 TFT를 형성함과 동시에 상기 게이트 라인 상에 팁 형상의 구조물을 형성하는 단계; 및

상기 TFT와 전기적 접촉을 하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판에 상기 게이트 라인과 대응되는 부분에 지주 형상의 스페이서(spacer)를 구비하여 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 합착 공정 시, 상기 팁 형상의 구조물이 상기 지주 형상의 스페이서와 결합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
삭제