KR100691317B1 - liquid crystal injection device and liquid crystal injection method - Google Patents
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Abstract
가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 분야 : 셀갭을 균일하게 유지시키는 기능을 하는 "V"자 형상의 기둥형 스페이서(column spacer)를 갖는 액정 표시장치.
end. FIELD OF THE INVENTION The invention described in the claims belongs to: A liquid crystal display device having a columnar spacer of "V" shape which functions to keep the cell gap uniform.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제 : 종래 기둥형 스페이서는 네모난 형상을 취하고 있으므로, 액정 표시장치에서 상기 스페이서의 주변에 러빙 불량에 의한 빛샘이 발생하여 콘트라스트가 저감되고, 상대적으로 높은 단차의 스페이서 적용으로 인한 스페이서 주위의 배향막 인쇄 불량으로 합착시 상,하판 틀어짐으로 인한 빛샘 불량이 발생할 수 있으며 또한, 액정 주입시 상기 스페이서가 액정의 흐름을 저해하기 때문에 액정의 주입속도가 길어지는 문제를 해결하고자 한다.
I. The technical problem to be solved by the present invention: Since the conventional columnar spacer has a square shape, the light leakage due to poor rubbing occurs around the spacer in the liquid crystal display, the contrast is reduced, and a relatively high stepped spacer is applied. Due to the printing failure of the alignment film around the spacer due to light leakage defects may occur due to the upper and lower plates twisted, and also because the spacer inhibits the flow of the liquid crystal when the liquid crystal is injected to solve the problem that the injection speed of the liquid crystal is long.
다. 그 발명의 해결방법의 요지 : 본 발명에서는 기둥형 스페이서를 "V"자 형상으로 설계함으로서, 러빙방향에 대하여 경사각을 갖고, 액정주입 방향에 대하여 상기 스페이서의 뾰족한 부분이 위치하도록 함으로서, 러빙의 불량을 해결하고 액정주입속도를 개선한다.
All. Summary of the Invention Solution of the Invention: In the present invention, the columnar spacer is designed to have a "V" shape to have an inclination angle with respect to the rubbing direction, and to have a pointed portion of the spacer with respect to the liquid crystal injection direction, thereby deteriorating rubbing. Solve the problem and improve the liquid crystal injection speed.
Description
도 1은 일반적인 액정 셀의 제조공정을 도시한 흐름도.1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a general liquid crystal cell.
도 2는 일반적으로 사용하는 감압식 액정주입방법을 도시한 도면.2 is a view showing a pressure-sensitive liquid crystal injection method commonly used.
도 3은 감압식 액정주입시 시간과 압력에 대한 관계를 도시한 그래프.Figure 3 is a graph showing the relationship between the time and pressure when the pressure-sensitive liquid crystal injection.
도 4는 일반적인 액정 표시장치의 단면을 도시한 도면.4 is a cross-sectional view of a general liquid crystal display device.
도 5는 종래 기둥형 스페이서를 채용한 액정 표시장치의 평면을 도시한 도면.5 is a plan view of a liquid crystal display device employing a conventional columnar spacer.
도 6은 본 발명에 따른 "V"자 기둥형 스페이서를 사용한 액정 표시장치의 개략적인 평면을 도시한 도면.FIG. 6 is a schematic plan view of a liquid crystal display using a "V" columnar spacer according to the present invention; FIG.
도 7은 본 발명에 따른 "V"자형 기둥형 스페이서를 사용한 액정 표시장치에 액정을 주입하는 방법을 도시한 도면.
7 is a view showing a method of injecting liquid crystal into a liquid crystal display using a "V" shaped columnar spacer according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
150 : "V"자 형상의 스페이서 100 : 액티브 매트릭스기판 150: "V" shaped spacer 100: active matrix substrate
200 : 대향기판 200: counter substrate
본 발명은 액정표시장치의 제조공정에 관한 것으로써, 더 상세하게는 액정 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서, 패널에 액정을 주입하는 장치 및 그 장치에 의한 액정 주입방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing process of a liquid crystal display device, and more particularly, to a device for injecting liquid crystal into a panel and a liquid crystal injection method by the device.
일반적으로 액정표시장치는 박막 트랜지스터가 배열된 기판인 하판과, 컬러필터가 인쇄된 상판으로 구성되며, 상기 상판과 하판 사이에는 액정이 위치한다.In general, a liquid crystal display includes a lower plate that is a substrate on which thin film transistors are arranged, and an upper plate on which a color filter is printed, and a liquid crystal is positioned between the upper plate and the lower plate.
상기 액정표시장치에서 액정 셀(Cell)의 간략한 제조공정과 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.A brief manufacturing process of the liquid crystal cell and its operation in the liquid crystal display are as follows.
두 매의 기판 즉, 상판과 하판이 마주보는 각 내측의 한쪽 면에는 공통전극 을 형성하고, 다른 한쪽 면에는 화소전극을 형성한 후, 각 전극이 서로 대향하도록 배열한 후, 상기 상판과 하판 사이의 간격에 액정을 주입시키고 주입구를 봉합한다. 그리고 상기 상판과 하판의 외측에 각각 편광판을 붙임으로써, 액정 셀은 완성되게 된다.Two substrates, namely, a common electrode is formed on one side of each inner side facing the upper plate and the lower plate, and a pixel electrode is formed on the other side, and the electrodes are arranged to face each other, and then between the upper plate and the lower plate. The liquid crystal is injected at the interval of and the inlet is sealed. The liquid crystal cell is completed by attaching polarizing plates to the outer side of the upper plate and the lower plate, respectively.
또한, 상기 액정 셀의 광 투과량을 각 전극(화소전극, 공통전극)에 인가하는 전압으로 제어하고, 광 셔터(Shutter) 효과에 의해 문자/화상을 표시하게 된다.In addition, the light transmittance of the liquid crystal cell is controlled by a voltage applied to each electrode (pixel electrode, common electrode), and the characters / images are displayed by the optical shutter effect.
액정 셀 공정은 박막 트랜지스터(Thin film transistor ; TFT) 공정이나 컬러 필터(Color filter)공정에 비해 상대적으로 반복되는 공정이 거의 없는 것이 특징이라 할 수 있다. 전체 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성 공정과 셀 갭(Cell gap) 형성공정, 셀 컷팅(Cell cutting)공정 등으로 크게 나눌 수 있다.The liquid crystal cell process may be characterized in that the process is relatively few compared to the thin film transistor (TFT) process or the color filter process. The overall process may be roughly divided into an alignment layer forming process for forming liquid crystal molecules, a cell gap forming process, a cell cutting process, and the like.
이하, 앞서 설명한 액정표시장치의 제조공정을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the manufacturing process of the liquid crystal display device described above will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적으로 적용되는 액정 셀의 제작 공정을 도시한 흐름도로써, st1 단계에서는 먼저 하판을 준비한다. 상기 하판에는 스위칭 소자로 다수개의 박막 트랜지스터(TFT)가 배열되어 있고, 상기 TFT와 일대일 대응하게 화소전극이 형성되어 있다. FIG. 1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a liquid crystal cell that is generally applied. In the st1 step, a lower plate is first prepared. A plurality of thin film transistors (TFTs) are arranged in the lower plate as switching elements, and pixel electrodes are formed in one-to-one correspondence with the TFTs.
st2 단계는 상기 하판 상에 배향막을 형성하는 단계이다.The st2 step is to form an alignment layer on the lower plate.
상기 배향막 형성은 고분자 박막의 증착과 러빙(Rubbing) 공정을 포함한다. 상기 고분자 박막은 통상 배향막이라 하며, 하판 상의 전체에 균일한 두께로 증착되어야 하고, 러빙 또한 균일해야 한다. The alignment layer formation includes deposition and rubbing of a polymer thin film. The polymer thin film is commonly referred to as an alignment layer, and should be deposited with a uniform thickness over the entire lower plate, and rubbing should also be uniform.
상기 러빙은 액정의 초기 배향방향을 결정하는 주요한 공정으로, 상기 배향막의 러빙에 의해 정상적인 액정의 구동이 가능하고, 균일한 디스플레이(Display)특성을 갖게 한다.The rubbing is a main process of determining the initial alignment direction of the liquid crystal. The rubbing of the alignment layer enables normal driving of the liquid crystal and has uniform display characteristics.
일반적으로 배향막은 유기질의 유기배향막이 주로 쓰이고 있다.In general, an organic layer of organic alignment is mainly used for the alignment layer.
러빙공정은 천을 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러주는 것을 말하며, 러빙 방향에 따라 액정 분자들이 정렬하게 된다.The rubbing process refers to rubbing the alignment layer in a predetermined direction using a cloth, and the liquid crystal molecules are aligned according to the rubbing direction.
st3 단계는 씰 패턴(seal pattern)을 인쇄하는 공정을 나타낸다.The st3 step represents a process of printing a seal pattern.
액정 셀에서 씰 패턴은 액정 주입을 위한 갭을 형성하고, 주입된 액정의 누설을 방지하는 두 가지 기능을 한다. The seal pattern in the liquid crystal cell forms a gap for injecting the liquid crystal, and serves to prevent leakage of the injected liquid crystal.
상기 씰 패턴은 열경화성 수지를 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로써, 스크린 인쇄법이 주류를 이루고 있다.The seal pattern is a step of forming a thermosetting resin in a desired pattern constantly, and screen printing has become mainstream.
st4 단계는 스페이서(Spacer)를 산포하는 공정을 나타낸다.The st4 step represents a process of dispersing a spacer.
액정 셀의 제조공정에서 상판과 하판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다. 따라서, 상기 스페이서 산포시 하판에 대해 균일한 밀도로 산포해야 하며, 산포 방식은 크게 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식 산포법과 스페이서만을 산포하는 건식 산포법으로 나눌 수 있다. In the manufacturing process of the liquid crystal cell, a spacer of a constant size is used to keep the gap between the upper and lower plates precise and uniform. Therefore, the spacer should be dispersed at a uniform density with respect to the lower plate, and the dispersion method can be largely divided into a wet dispersion method in which the spacer is mixed with an alcohol and sprayed and a dry dispersion method in which only the spacer is dispersed.
또한, 건식 산포는 정전기를 이용하는 정전 산포식과 기체의 압력을 이용하는 제전 산포식으로 나뉘는데, 정전기에 취약한 구조를 갖고 있는 액정 셀에서는 제전 산포법이 많이 사용된다.In addition, the dry dispersion is divided into an electrostatic spraying method using static electricity and an antistatic spraying method using gas pressure. The electrostatic scattering method is widely used in a liquid crystal cell having a structure susceptible to static electricity.
상기 스페이서 산포 공정이 끝나면, 컬러 필터 기판인 상판과 박막 트랜지스터 배열 기판인 하판의 합착공정으로 진행된다(st5). After the spacer spreading process is completed, the process of bonding the upper plate as the color filter substrate and the lower plate as the thin film transistor array substrate is performed (st5).
상판과 하판의 합착 배열은 각 기판의 설계시 주어지는 마진(Margin)에 의해 결정되는데, 보통 수 μm의 정밀도가 요구된다. 두 기판의 합착 오차범위를 벗어나면, 빛이 새어 나오게 되어 액정 셀의 구동시 원하는 화질 특성을 기대할 수 없다.The joint arrangement of the top plate and the bottom plate is determined by the margin given in the design of each substrate, and usually a precision of several μm is required. If the two substrates are out of the bonding error range, light leaks out, and thus the desired image quality characteristics cannot be expected when the liquid crystal cell is driven.
st6 단계는 상기 st1 내지 st5 단계에서 제작된 액정 셀을 단위 셀로 절단하는 공정이다. The st6 step is a step of cutting the liquid crystal cell prepared in the st1 to st5 step into a unit cell.
일반적으로 액정 셀은 대면적의 유리기판에 다수의 액정 셀을 형성한 후, 각각 하나의 액정 셀로 분리하는 공정을 거치게 되는데, 이 공정이 셀 절단 공정이 다.In general, the liquid crystal cell is subjected to a process of forming a plurality of liquid crystal cells on a large glass substrate, and then separating them into one liquid crystal cell, which is a cell cutting process.
초기 액정표시장치의 제조공정에서는 동시에 여러 셀에 액정을 주입한 후, 셀 단위로 절단하는 공정을 진행하였으나, 셀 크기가 증가함에 따라 단위 셀로 절단한 후, 액정을 주입하는 방법을 사용하고 있다.In the initial manufacturing process of the liquid crystal display device, a liquid crystal is injected into several cells at the same time, and then a cell unit is cut. However, as the cell size increases, the liquid crystal is injected after cutting into unit cells.
셀 절단 공정은 유리기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(Scribe) 공정과 힘을 가해 절단하는 브레이크(Break) 공정으로 이루어진다.The cell cutting process is made of a diamond pen having a hardness higher than that of a glass substrate, and a scribe process for forming a cutting line on the surface of the substrate and a break process for applying force.
st7 단계는 각 단위 셀로 절단된 액정 셀에 액정을 주입하는 단계이다.The st7 step is a step of injecting liquid crystal into the liquid crystal cell cut into each unit cell.
단위 액정 셀은 수백 cm2의 면적에 수 μm의 갭을 갖는다. 따라서, 이러한 구조의 셀에 효과적으로 액정을 주입하는 방법으로 셀 내외의 압력차를 이용한 진공 주입법이 가장 널리 이용된다.The unit liquid crystal cell has a gap of several μm in an area of several hundred
상기와 같이 압력차를 이용한 액정 주입방법은 액정 셀 공정에서 가장 긴 시간을 요하기 때문에 생산성 측면에서 최적 조건을 설정하는 것이 중요하다.Since the liquid crystal injection method using the pressure difference as described above requires the longest time in the liquid crystal cell process, it is important to set the optimum conditions in terms of productivity.
도 2는 일반적으로 셀에 액정을 주입하는 공정을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a process of injecting liquid crystal into a cell in general.
일반적으로 셀(2)에 액정을 주입하기 위해서는 셀(2)이 장착될 수 있는 진공장치(6)와 액정(10)이 담긴 용기(8)가 필요하다.In general, in order to inject liquid crystal into the
먼저, 상기 진공장치(6)에서 상기 셀(2) 내부에 존재하는 공기를 제거한다.First, the air existing in the
이 때, 상기 액정(10) 속의 미세한 공기방울이 셀(2)에 주입되어 시간이 지남에 따라, 이들끼리 결합하여 기포를 형성하면 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 액정 내에 존재하는 미세한 공기방울을 제거하기 위해 장시간 진공에 방치하여 액 정(10) 내에 존재하는 기포를 제거하는 탈포(脫泡) 과정이 필요하다.At this time, fine air bubbles in the
상기와 같은 탈포 과정은 셀(2)의 진공을 뽑는 과정에서 액정을 동시에 로딩(Loading)하여 해결하기도 한다.The defoaming process as described above may be solved by simultaneously loading the liquid crystals in the process of extracting the vacuum of the
액정을 주입하기 위해서는 보통 수 mTorr 정도의 진공도가 필요하다.In order to inject the liquid crystal, a vacuum degree of several mTorr is usually required.
또한, 공정 시간을 감소시키기 위해 압력을 급격히 변화시키는 경우 액정의 변성과 셀(2)의 변형 및 파손이 생길 수 있기 때문에, 공정 조건의 설정시 이에 대한 검증이 요구된다.In addition, when the pressure is rapidly changed in order to reduce the process time, the liquid crystal may be deformed and the
액정 주입은 액정 트레이(tray)에 단위 셀을 담그는 디핑(dipping) 방식이 일반적이지만, 액정의 소비가 많기 때문에 주입구(4)만을 액정(10)에 접촉시키는 터치(touch) 방식이 도입되고 있다. 이하에서는 터치방식에 관해 설명한다.Liquid crystal injection is generally a dipping method of dipping a unit cell in a liquid crystal tray. However, since a large amount of liquid crystal is consumed, a touch method of contacting only the
상기 진공장치(6)에 의해 상기 셀(2) 내지 액정(10)에 존재하는 공기를 충분히 제거하면, 상기 셀(2)의 액정 주입구(4)를 상기 액정(10)이 담긴 용기(8)에 담근다. When the air existing in the
이 때, 상기 액정(10)과 상기 셀(2) 내부의 압력차는 없으므로, 액정 주입 초기에는 모세관 현상에 의해 상기 액정(10)이 상기 셀(2) 내부로 주입되고, 이후 상기 진공장치(6) 내부에 질소를 주입하면, 상기 셀(2) 내부와 상기 진공장치(6) 내부의 압력차에 의해 상기 액정(10)은 셀(2) 내부로 빨려들어 가면서 액정 주입이 되는 것이다.At this time, since there is no pressure difference between the
도 3은 진공장치(6)의 시간에 따른 진공도를 도시한 그래프로서, A 구역은 상기 진공장치(6)에서 진공을 뽑는 시간이고, B 구역은 액정이 주입되는 시간이 된 다. 3 is a graph showing the degree of vacuum with respect to the time of the
액정주입이 완료된 셀(2)은 액정 주입구(4)로 주입된 액정이 흘러나오지 않도록 막아주는 공정이 필요하다. 보통 디스펜서(dispensor)를 이용하여 자외선 경화수지를 도포한 후, 자외선을 조사하여 상기 액정 주입구(4)를 밀봉한다.The
상술한 바와 같이 종래의 액정 표시장치는 한 쌍의 기판 사이의 간격(셀 갭)을 균일하게 유지하기 위하여 스페이서들이 이용되고 있다. 그런 스페이서들은 전형적으로 미세한 입자 직경을 갖는 비드(bead)들 또는 파이버(fiber)들이며, 액정 장치의 제조시 한쪽의 기판 상에 산포(sprinkle)된다. 예를 들면, 스페이서들로서 비드들을 산포하는 것을 포함하는 액정 표시장치 제조 방법은, 상당히 간단하여, 대부분의 종래의 액정 표시장치들을 위한 스페이서들로서 비드들 또는 파이버들이 이용되어 왔다.As described above, in the conventional liquid crystal display, spacers are used to uniformly maintain a gap (cell gap) between a pair of substrates. Such spacers are typically beads or fibers with a fine particle diameter and are sprinkled on one substrate in the manufacture of the liquid crystal device. For example, a method of manufacturing a liquid crystal display comprising distributing beads as spacers is quite simple, and beads or fibers have been used as spacers for most conventional liquid crystal displays.
도 4는 그런 종래의 액정 표시장치들의 일례를 도시하고 있다. 이 액정 표시장치는, 박막 트랜지스터(TFT)(20)들 및 화소 전극(21)들이 형성된 기판(19)(이하, 액티브 매트릭스 기판이라 함)과, 대향 전극(22)들이 형성된 기판(18)(이하, 대향 기판이라 함)을 포함하며, 상기 기판들은 대향하여 배치된다. 대향 전극(18)과 액티브 매트릭스 기판(19) 사이에 액정층(26)이 배치된다. 액티브 매트릭스 기판(19) 및 대향 기판(18)의 표면들 상에는 각각 액정 배향막들(23 및 24)이 액정층(26)에 면하여 형성된다. 대향 기판(18)과 액티브 매트릭스 기판(19) 사이에는 셀갭을 균일하게 유지하기 위해 스페이서(25)들이 제공된다.4 shows an example of such conventional liquid crystal displays. The liquid crystal display includes a substrate 19 (hereinafter referred to as an active matrix substrate) on which thin film transistors (TFTs) 20 and
상기 비드들 또는 파이버들 이외의 스페이서들을 이용하는 액정 장치는, 예 를 들면, 일본 특허 제6-67135호 공보에 제안되어있다. A liquid crystal device using spacers other than the beads or fibers is proposed, for example, in Japanese Patent No. 6-67135.
이 공보에 개시된 기술은, 사전 패터닝된 기둥형 스페이서(column spacer)들을 전사(transcribe)하는 것을 포함한다. 보다 구체적으로, 이 기술은, 액티브 매트릭스 기판 및 대향 기판의 표면들 상에 배향막들을 형성하고; 그 배향막들에 러빙(rubbing) 처리를 하고; 액티브 매트릭스 기판도 대향 기판도 아닌 기판의 소정의 위치에 흑색 수지로 이루어진 기둥형 스페이서들을 형성하고; 이 스페이서들을 대향 기판의 비화소부들(예를 들면, 게이트선과 데이터 선 위의 부분들)에 전사하고; 액티브 매트릭스 기판 및 스페이서들이 전사된 대향 기판을 대향하여 배치하고; 상기 기판들 사이의 간격을 액정 물질로 충전하여 액정층을 형성하는 것을 포함한다.
The technique disclosed in this publication involves transcribing pre-patterned column spacers. More specifically, the technique forms the alignment films on the surfaces of the active matrix substrate and the opposing substrate; Rubbing treatment on the alignment films; Forming columnar spacers made of black resin at predetermined positions of the substrate, neither the active matrix nor the opposing substrate; Transfer these spacers to non-pixel portions of the opposing substrate (eg, portions above the gate line and the data line); An opposite substrate to which the active matrix substrate and the spacers are transferred are disposed opposite; Filling the gap between the substrates with a liquid crystal material to form a liquid crystal layer.
그러나, 상기 종래의 기술들은 다음의 문제를 갖고 있다. However, these conventional techniques have the following problem.
스페이서들로서 비드들 또는 파이버들을 산포하는 것을 포함하는 방법은 간단하지만, 산포된 스페이서들의 밀도가 위치에 따라 변하는 경향이 있다. 이는, 셀갭을 균일하게 유지하는 것을 곤란하게 하며, 스페이서들의 응집에 기인하는 표시 불량을 발생시킨다. The method involving scattering beads or fibers as spacers is simple, but the density of scattered spacers tends to vary with location. This makes it difficult to keep the cell gap uniform and causes display defects due to aggregation of the spacers.
또한, 패터닝된 기둥형 스페이서들을 전사하는 것을 포함하는 방법에서는, 불충분한 얼라인먼트 정도 및 기판의 수축 때문에 소정의 위치에 정확히 스페이서들을 형성하는 것이 곤란하다. In addition, in a method involving transferring patterned columnar spacers, it is difficult to form the spacers precisely at a predetermined position because of insufficient degree of alignment and shrinkage of the substrate.
근년에는, 각 화소의 크기가 100μm × 100μm 이하가 되도록 액정 장치들에 대하여 매우 미세한 기술이 요구되었다. 그 결과, 약 5μm의 직경을 갖는 스페이서들 또는 그 스페이서들에 인접한 액정 분자들로부터의 광 산란이 해결되어야 할 문제가 되었다. 스페이서들로부터의 광 산란을 저감하기 위하여 스페이서들을 착색하는 것을 포함하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이 방법은, 스페이서들로부터 액정층으로의 불순물의 용출에 기인하는 액정 장치의 신뢰도 및 표시 특성의 저하와 같은 문제들을 갖고 있으며, 따라서 현시점에서는 실용화되지 않고 있다.In recent years, very fine technology has been required for liquid crystal devices such that the size of each pixel is 100 μm × 100 μm or less. As a result, light scattering from spacers having a diameter of about 5 μm or liquid crystal molecules adjacent to the spacers has been a problem to be solved. A method has been proposed that includes coloring spacers to reduce light scattering from the spacers. However, this method has problems such as deterioration of the reliability and display characteristics of the liquid crystal device due to the elution of impurities from the spacers to the liquid crystal layer, and thus has not been put to practical use at present.
한편, 상기 패터닝된 기둥형 스페이서를 전사하여 셀갭을 유지하는 방법에서 발전하여, 대향 기판(18) 또는 액티브 매트릭스 기판(19)의 배향막 상부에 스페이서를 사진현상에 의해 형성하는 방법이 제시되었다.Meanwhile, a method of transferring the patterned columnar spacers to maintain a cell gap has been developed, and a method of forming a spacer on the alignment layer of the opposing
그러나, 상기 사진 형상에 의한 기둥형 스페이서 형성 구조를 도시하고 있는 도 5에 도시한 바와 같이 기둥형 스페이서(25')는 실질적으로 사각형 형상으로 구성됨으로, 상기 기둥형 스페이서(25')사 형성되는 대향기판(18) 또는 액티브 매트릭스 기판(19)을 러빙처리 할 때, 상기 스페이서(25')의 가장자리부에는 러빙불량이 발생하게 되며, 러빙불량된 부분에서는 액정분자들이 동작을 재대로 하지 못하게 되어 표시불량이 발생하게 되며, 액정의 주입에 있어서도, 액정의 주입 방향과 상기 스페이서(25')의 일 면이 수직으로 배치되기 때문에 주입속도가 현저히 떨어지는 문제점을 안고 있다.However, as shown in FIG. 5 showing the columnar spacer formation structure according to the photographic shape, the columnar spacer 25 'is formed in a substantially rectangular shape, and thus the columnar spacer 25' is formed. When rubbing the opposing
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 기둥형 스페이서(column spacer)를 갖는 액정 표시장치에 있어서, 러빙불량을 해결하고, 액정 주입속도가 향상되는 스페이서의 구조를 갖는 액정 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a structure of a spacer in which a rubbing defect is solved and a liquid crystal injection speed is improved in a liquid crystal display device having a columnar spacer. It is done.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 액정주입구를 가지며, 서로 마주보며 간극을 두고 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 간극을 유지하기 위해, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 어느 하나에 패턴되어 배치되는 다수개의 "V" 형상의 스페이서와; 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 사이에 위치하는 액정과; 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 각각과 상기 액정 사이에 각각의 배향방향을 가진 제 1 배향막 및 제 2 배향막;을 포함하는 액정 표시장치를 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the first substrate and the second substrate having a liquid crystal injection hole, bonded to each other with a gap; A plurality of “V” shaped spacers arranged in a pattern on any one of the first substrate and the second substrate to maintain a gap between the first substrate and the second substrate; A liquid crystal positioned between the first substrate and the second substrate; A first alignment layer and a second alignment layer each having an alignment direction between each of the first substrate and the second substrate and the liquid crystal are provided.
바람직하게 상기 스페이서는 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 차단부에 위치하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the spacer is positioned at the blocking portion of the first substrate and the second substrate.
바람직하게 상기 스페이서는 아크릴레이트(acrylates) 재질인 것을 특징으로 한다.Preferably, the spacer is characterized in that the acrylate (acrylates) material.
또한, 본 발명에서는, 배향막이 각각 형성되고, 액정 주입구가 정의된 제 1 기판과 제 2 기판을 구비하는 단계와; 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 간격을 유지하기 위하여, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 어느 하나에 상기 배향막 상에 유전물질을 증착하고, 상기 액정주입구의 방향으로 정점이 향하도록 다수개의 "V"자 형상의 스페이서를 패터닝하는 단계와; 상기 배향막을 러빙하는 단계와; 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 합착하는 단계와; 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 사이에 상기 액정주입구를 통해 액정을 주입하는 단계;를 포함하는 액정 표시장치 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of: forming an alignment film, each having a first substrate and a second substrate on which a liquid crystal injection hole is defined; In order to maintain a distance between the first substrate and the second substrate, a dielectric material is deposited on the alignment layer on any one of the first substrate and the second substrate, and a plurality of the dielectric materials are directed toward the vertex in the direction of the liquid crystal injection hole. Patterning two “V” shaped spacers; Rubbing the alignment layer; Bonding the first substrate and the second substrate to each other; And injecting liquid crystal between the first substrate and the second substrate through the liquid crystal injection hole.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 액정 표시장치의 셀갭을 유지하는 기둥형 스페이서(column spacer ; 150)의 형상을 도시한 도면으로, 기본 적으로 "V" 자 형상을 취하고 있다.FIG. 6 illustrates the shape of a
한편, 본 발명에 따른 "V" 자 형상을 취하는 기둥형 스페이서(150)는 액티브 매트릭스 기판(100) 또는 대향 기판(200)에 모두 형성 가능하다.On the other hand, the
또한, 비정질 실리콘(amorphoussilicon) 박막 트랜지스터(a-Si:H)들을 포함하는 액정 표시장치가 본 발명을 구현하는 데 이용된다. 본 발명은, 단순한 액정 표시장치 및 고온 또는 저온 폴리실리콘 등을 이용한 액티브 매트릭스 액정 장치에 의해서도 구현될 수 있다. In addition, a liquid crystal display including amorphous silicon thin film transistors (a-Si: H) is used to implement the present invention. The present invention can also be implemented by a simple liquid crystal display device and an active matrix liquid crystal device using high temperature or low temperature polysilicon.
그리고, 본 발명은 트위스티드 네마틱(TN) 모드뿐만 아니라, 모든 표시 모드(예를 들면, 인플레인 스위칭형(inplane switching ; IPS), 고분자 분산형(polymer dispersed type ; PD), 강유전성 액정형(ferroelectricliquid crystal type ; FLC))의 액정 표시장치에 적용될 수 있다. In addition, the present invention is not only twisted nematic (TN) mode, but also all display modes (eg, inplane switching (IPS), polymer dispersed type (PD), ferroelectricliquid) crystal type (FLC)).
본 발명의 특징 도 6에 도시한 바와 같이 상기 기둥형 스페이서(150)가 러빙 방향에 대하여 소정의 각도로 기울어져서 형성된다는 것이다. 이는 종래의 네모난 모양을 갖는 스페이서에서 발생할 수 있는 러빙불량을 최소화할 수 있는 구조이다.As shown in FIG. 6, the
즉, 본 발명에 따른 기둥형 스페이서(150)는 기본 적으로 "V" 자 형상을 취 하고 있으므로, 스페이서의 면적을 최소화하여 러빙불량을 감소시킬 수 있으며, 단위면적당 견딜 수 있는 하중은 종래와 비슷하게 된다.That is, since the
또한, 본 발명에 따른 "V" 자 형상의 스페이서(150)는 액정의 주입 방향으로 볼록하게 배치되므로, 액정의 주입에 있어서도 액정 주입의 흐름을 방해하지 않기 때문에 액정주입시간을 단축할 수 있다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 액정의 주입시 액정의 흐름방향에 대하여 흐름을 방해하는 스페이서의 수평성분이 미미하기 때문에 종래 네모난 형상의 스페이서와 비교해서 액정의 주입속도가 증가하는 장점이 있다.In addition, since the “V” shaped
한편, 본 발명에 따른 "V" 자 형상을 취하는 기둥형 스페이서(150)는 액티브 매트릭스 기판(100) 또는 대향 기판(200)에 모두 형성 가능하며, 화면 표시영역 즉, 개구부에서 제외되는 블랙 매트릭스영역에 형성되며, 재질로는 예를 들면, 아크릴레이트(acrylates), 환화 이소프렌 고무, 페놀수지, 노볼락 수지 등이 사용되며, 바람직하게는 아크릴레이트를 사용한다.Meanwhile, the
또한, 상기 본 발명에 따른 기둥형 스페이서(150)의 수는 포토마스크의 패턴을 적절히 설계함으로서 제어될 수 있으며, 화소당 1개 내지 다수개가 형성될 수 있다.In addition, the number of the
여기서, 본 발명에 따른 "V"자형 기둥형 스페이서는 일반적인 액정 표시장치의 공정에서 배향막을 형성한 후, 상기 배향막 상에 상기 아크릴레이트를 도포하고 패터닝하여 얻어지며, 상기 스페이서의 형성 후에 상기 배향막을 러빙처리하는 공정을 거치게 된다. Here, the "V" shaped columnar spacer according to the present invention is obtained by forming an alignment layer in a process of a general liquid crystal display device, and then applying and patterning the acrylate on the alignment layer, and forming the alignment layer after formation of the spacer. The rubbing process is performed.
상술한 본 발명에 따른 "V"자 형상을 갖는 기둥형 스페이서의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the columnar spacer having a "V" shape according to the present invention described above are as follows.
본 발명에 따른 액정 표시장치는, 한 쌍의 기판 사이에 배치된 액정층과 상기 한 쌍의 기판 사이의 간격을 제어하는 "V" 자형 기둥형 스페이서들을 포함한다. 상기 기둥형 스페이서는 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 기판 사이의 계면 측에 배치된다. 본 발명에 따른 액정 표시장치의 스페이서들은 기둥형이기 때문에 스페이서들의 상면과 하면이 상기 기판들과 접촉한다. The liquid crystal display according to the present invention includes a liquid crystal layer disposed between a pair of substrates and "V" shaped columnar spacers for controlling a gap between the pair of substrates. The columnar spacer is disposed at an interface side between at least one of the pair of substrates. Since the spacers of the liquid crystal display according to the present invention are columnar, the upper and lower surfaces of the spacers contact the substrates.
즉, 스페이서들이 기판들과 접촉하는 면적은 기판들과 점들에서 접촉하는 종래의 구형 스페이서(spherical spacer)들의 접촉 면적과 비교하여 크다. 따라서, 기둥형 스페이서들은 셀갭을 안정되고 정확하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 기판들과 스페이서들 간의 접촉 부분들에 대한 응력 집중을 저감한다. 따라서, 본 발명에 따르면 내압성 및 내충격성이 우수한 액정 표시장치를 얻을 수 있다.That is, the area where the spacers contact the substrates is large compared to the contact area of conventional spherical spacers in contact with the substrates in points. Thus, the columnar spacers not only control the cell gap stably and accurately, but also reduce stress concentration on the contact portions between the substrates and the spacers. Therefore, according to the present invention, a liquid crystal display device excellent in pressure resistance and impact resistance can be obtained.
본 발명에 따르면, 양 기판의 갭을 유지하는 기둥형 스페이서가 "V"자 형이고, 러빙방향과 액정의 주입 방향에 각각 소정의 각을 갖는 대각선 방향과 액정 주입방향에 볼록한 배치구조를 갖기 때문에 상기 스페이서의 외주변에서의 러빙불량을 줄일 수 있고, 액정의 흐름방향에 대하여 상기 "V"자형 스페이서의 배치가 볼록한 구조를 취하고 있기 때문에 액정의 주입속도가 향상되는 효과가 있다.
According to the present invention, since the columnar spacers holding the gaps of both substrates are "V" shaped and have a convex arrangement in the diagonal direction and the liquid crystal injection direction, each having a predetermined angle in the rubbing direction and the liquid crystal injection direction, respectively. Since rubbing defects on the outer periphery of the spacer can be reduced and the arrangement of the " V " shaped spacer is convex in the flow direction of the liquid crystal, the injection speed of the liquid crystal can be improved.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 "V"자형 기둥형 스페이서(column spacer) 를 갖는 액정 표시장치는 다음과 같은 특징이 있다.As described above, the liquid crystal display having the "V" columnar spacer according to the present invention has the following features.
첫째, 본 발명에 따른 기둥형 스페이서는 종래 네모난 형상의 스페이서보다 면적은 작게 차지하면서도 동일한 하중을 견딜 수 있는 장점이 있다.First, the columnar spacer according to the present invention has the advantage of being able to withstand the same load while occupying a smaller area than the conventional square spacer.
둘째, 본 발명의 스페이서는 단면적이 상대적으로 기존 기둥형 스페이서 대비 작으므로 스페이서 주위의 러빙 불량으로 인한 영역이 축소되므로 합착 불량으로 인한 빛샘 불량 발생 가능성이 감소된다 . Second, since the cross-sectional area of the spacer of the present invention is relatively small compared to the existing columnar spacers, the area due to poor rubbing around the spacer is reduced, thereby reducing the possibility of light leakage defects due to poor bonding.
셋째, 본 발명에 따른 "V"자형 스페이서의 배치는 러빙방향에 대하여 소정의 각을 두고 대각선으로 배치되기 때문에 스페이서의 외주변에서 생길 수 있는 러빙불량이 최소화되는 장점이 있다.Third, since the arrangement of the "V" shaped spacer according to the present invention is disposed diagonally at a predetermined angle with respect to the rubbing direction, there is an advantage of minimizing rubbing defects that may occur in the outer periphery of the spacer.
넷째, 본 발명에 따른 "V"자형 스페이서는 액정의 주입방향에 대하여 볼록하게 배치되므로, 액정 주입시 액정흐름의 방해를 최소화하기 때문에 액정의 주입속도가 줄어드는 장점이 있다.
Fourth, since the "V" shaped spacer according to the present invention is arranged convex with respect to the injection direction of the liquid crystal, the injection speed of the liquid crystal is reduced because the disturbance of the liquid crystal flow is minimized during the liquid crystal injection.
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