KR100753567B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법은 다수개의 TFT(100)들이 하부 기판(101)의 상면에 종횡으로 형성되어 있는 하판(104)과, 상부 기판(106)의 하면에 컬러 필터(107) 및 블랙 매트릭스(108)가 형성되는 상판(111)이 실런트(105)에 의하여 일정공간부와 갭이 유지되도록 접합되며, 그 공간부에 액정(112)이 주입되어 있는 액정표시장치에서, 상기 하판(104)의 상면 가장자리에 돌출부(130)가 형성되도록 한쌍의 요입부(131)(131')를 길이방향으로 형성하여, 상판(111)의 실런트(105)의 하단부가 하판(104)에 형성된 돌출부(130)의 상면에 부착됨과 아울러 요입부(131)(131')의 저면에 부착되도록 실런트(105)의 하단부에 접착돌부 (132)(132')가 형성되어짐에 따라 접착면적의 증대에 따라 접착강도가 증가되고, 그에 따라 수분 및 오염원의 내부유입이 확실하게 차단되어 진다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 종래 액정표시장치를 보인 종단면도.

도 2는 종래 TFT의 구조를 보인 종단면도.

도 3은 종래 상,하판의 합착과정을 보인 사시도.

도 4는 종래 액정표시장치의 다른예를 보인 종단면도.

도 5는 종래 액정표시장치의 또다른 예를 보인 종단면도.

도 6은 본 발명의 액정표시장치를 보인 단면도.

도 7은 본 발명 액정표시장치의 제조순서를 보인 단면도.

도 8은 본 발명의 변형예를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : TFT 101 : 하부 기판

102 : 유기절연막 104 : 하판

105 : 실런트 106 : 상부 기판

107 : 칼라필터 108 : 블랙 매트릭스

109 : 공통전극 111 : 상판

112 : 액정 127 : 화소전극

128 : 콘택홀 130 : 돌출부

131,131' : 요입부 132,132' : 접착돌부

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 상판과 하판의 접합시 실런트의 하단부에 2개의 접착돌부가 형성되도록 하여 외부의 수분 또는 오염물질이 액정표시장치의 내부로 유입되는 것이 차단되어지도록 한 것을 특징으로 하는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치(LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE)는 상판과 하판 사이에 액정이 주입되어 있어서, 화소별로 판면에 형성된 공통전극과 화소전극 사이에 전계를 인가하여 액정의 배열을 변화시켜 빛을 통과시키거나 차단시킴으로써 화면을 구성하는 장치이다.

상기 하판은 유리 기판에 여러공정을 거쳐서 다수개의 TFT(THIN FILM TRANSISTOR)와 픽 셀(PIXEL) 및 그 픽 셀 상면에 형성되는 화소전극들이 형성되고, 상판에는 유리기판에 공통전극, RGB를 이용한 컬러 필터(COLOR FILTER) 및 색겹침방지를 위한 블랙 매트릭스(BLACK MATRIX)가 형성되도록 별도의 공정에 의해서 제작되어 진다.

그리고, 그와 같이 제작된 상판과 하판은 내면에 배향을 한 후 양 판의 간격을 유지시키기 위해 스페이서(SPACER)를 산포하고 유리 기판 가장자리에 실링(SEALING)을 위한 실런트(SEALENT)를 형성한 후 상판과 하판을 합착하여 내부에 일정공간부를 가지는 패널조립체를 형성한 다음, 그 패널 조립체의 내부 공간에 액정을 주입하고, 주입구를 밀봉한 후, 상판 혹은 상,하판에 액정과 닿지 않는 외측으로 편광판(POLARIZER)을 부착하여 액정표시장치를 완성하게 된다.

상술한 바와 같은 과정을 통하여 제작되어진 종래 액정표시장치의 구조를 첨부된 도 1을 참고하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 종래의 액정표시장치는 다수개의 TFT(1)들이 형성되어 있는 하부 기판(2)의 내측면에 배향막(3)이 형성되어 이루어진 하판(4)과, 그 하판(4)의 상면 가장자리에 일정 두께와 높이를 가지도록 부착된 실런트(5)와, 그 실런트(5)의 상부에 부착되며 상부 기판(6)의 하면에 컬러를 구현할 수 있도록 RGB가 형성되는 컬러 필터(7)와 색겹침을 방지할 수 있도록 블랙 매트릭스(8)가 형성되어 있고 그 하면에 상부 배향막(9)이 형성되어 있는 상판(10)과, 그 상판(10)과 하판(4) 사이의 공간부에 주입되어 인가되는 전원에 따라 빛을 통과시키거나 차단하기 위한 액정(11)과, 상기 상판(10)과 하판(4) 사이에 액정(11)과 함께 위치되며 셀 갭(CELL GAP)을 유지할 수 있도록 하판(4)의 상면에 산포되는 스페이서(12) 및 상기 상판(10)과 하판(4)의 외측면에 부착되어 빛을 편광시키는 편광판(13)으로 구성되어 있다.

도 2는 상기 하부 기판의 상면에 형성되는 TFT의 구조를 보인 단면도로서, 도시된 바와 같이, 하부 기판(2)의 상면에 게이트 전극(GATE ELECTRODE)(21)이 형성되어 있고, 그 게이트 전극(21)의 상부에는 게이트 절연막(GATE INSULATOR FILM)(22)에 의하여 절연됨과 아울러 a-Si층과 n+ a-Si층이 적층되어 이루어진 액티브층(ACTIVE LAYER)(23)이 형성되어 있으며, 그 액티브층(23)의 상면 양측에는 일정간격을 두고 소오스 전극(SOURCE ELECTRODE)(24)과 드레인 전극(DRAIN ELECTRODE)(25)이 마주보도록 형성되어 있다.

그리고, 그 드레인 전극(25)의 상측에는 보호막인 유기절연막(26)에 의하여 절연이 이루어지는 상태로 콘택홀(CONTACT HOLE)을 통해 드레인 전극(25)에 연결됨과 아울러 픽셀(PIXEL)을 이루는 화소전극(27)이 형성되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래의 액정표시장치는 하부 기판(2)의 상면에 여러공정을 거쳐서 다수개의 TFT(1)들을 종횡으로 형성하고, 그 상면에 유기절연막(26)을 형성한 후, 유효영역의 내측면에 하부 배향막(3)을 형성하여 하판(4)을 제작한다.

그리고, 별도의 제작공정으로 상부 기판의 하면에 RGB가 형성되어 있는 컬러 필터(7)와 블랙 매트릭스(8)를 형성한 후, 그 하면에 상부 배향막(9)을 형성하고, 그 상면에 스페이서(12)를 산포하여 상판(10)을 제작한다.

그런후, 도 3에 도시된 바와 같이, 상판(10)의 하면 가장자리에 스크린 프린팅법으로 일정 높이와 두께를 가지는 실런트(5)를 형성한 다음, 그 상부에 하판(4)을 합착하여 상,하판(10)(4) 사이에 일정공간부가 형성되도록 합착시킨 후, 주입구를 통하여 액정(11)을 주입하고 주입구를 봉지하여 액정표시장치를 완성한다.

종래에는 보호막으로서 무기절연막인 실리콘 산화막(SiO_X)이나 실리콘 질화막(SiN_X)을 사용하였다. 종래의 액정패널에서는 무기보호막의 유전율이 크기 때문에 무기보호막을 사이에 둔 화소전극과 데이터 라인 간의 기생용량에 의한 커플링효과 가 증가되는 문제점을 가지고 있었다. 이를 최소화하기 위하여 화소전극의 면적을 작게 형성하여야만 하였다. 이에 따라, 종래의 액정패널에서는 화소전극의 면적에 따라 좌우되는 개구율이 그만큼 작아지게 된다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 BCB(BENZOCYCLOBUTENE) 등과 같이 비교적 유전율이 낮은 유기막을 보호막으로 이용하게 되었다. 이 유기보호막의 유전율은 약 3정도의 낮은 유전율을 가짐에 따라 화소전극과 데이터 라인을 중첩시킬 수 있으므로 그만큼 화소전극의 면적을 증가시켜 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같이 제작되어진 종래의 액정표시장치는 실런트(5)의 하단부가 접착되는 유기절연막(26)이 상당히 큰 분자로 이루어진 분자구조를 가지는 액상 폴리머가 경화된 상태이기 때문에 이온이 결합되는 화학기상증착(CVD:CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)나 메탈 이온이 적층되는 스퍼터링증착(SPUTTERING DEPOSITION)에 의하여 형성되는 무기절연막에 비하여 상대적으로 접착력이 떨어지고, 이와 같은 접착력 저하 현상은 하부의 게이트 절연막(22)과의 사이에서도 발생하여 외부 스트레스에 의한 버퍼영역이 좁아서 막 들뜸이나 뜯김 등이 쉽게 발생됨에 따라 그와 같이 손상된 부위를 통하여 외부의 수분이나 오염원이 내부로 유입되어 봉지제 주변에 얼룩이 발생되는 등의 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.

도 4와 도 5는 종래의 다른 예를 보인 것으로, 하판(4)에 형성되는 유기절연막(26)을 일정부분 제거하여 요입부(14)를 형성하고, 그 요입부(14)의 외측 또는 내측 저면에 실런트(5)의 하단부가 일정부분 부착되도록 하여 접착력을 향상시킨 형태이나, 이 또한 외부의 수분이나 오염물질의 침투를 완전히 차단하지는 못하는 것이었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 하판의 상면에 실런트가 강하게 부착되도록 액정표시장치가 조립되어 수분 및 오염원이 액정표시장치의 내부로 유입되는 것을 방지하도록 한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상부 기판의 하면에 공통전극, 칼라필터, 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 상판과 하부 기판의 상면에 TFT, 유기절연막, 화소전극이 형성되어 있는 하판이 일정공간부가 형성되도록 가장자리가 실런트로 접착되고, 그 공간부에 액정이 주입되어 있는 통상의 액정표시장치에 있어서, 상기의 하판의 상면 가장자리에는 돌출부가 형성되도록 한쌍의 요입부가 길이방향으로 따라 형성되고, 그 돌출부의 상부를 감싸도록 부착됨과 아울러 요입부의 하단부에 삽입부착되도록 실런트의 하단부에 한쌍의 접착돌부가 형성되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치가 제공된다.

또한, 하부 기판의 상면에 TFT와 픽 셀을 형성하여 하판을 제작하고, 상부 기판의 하면에 칼라 필터와 블랙 매트릭스를 형성하여 상판을 제작하며, 실런트를 이용하여 상판과 하판을 합착한 후, 액정을 주입하는 순서로 제조되는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 하판의 TFT의 콘택홀형성공정시 동시에 실런트의 하면이 위치되는 부위에 한쌍의 요입부가 길이방향으로 형성되도록 동시에 식각하고, 후공정인 상판과 하판의 합착과정에서 실런트의 하단부가 요입부의 내측으로 각각 유입됨과 아울러 접착되어 실런트의 하단부에 한쌍의 접착돌부가 형성되어지도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법이 제공된다.

따라서, 이와 같이 제작되어지는 본 발명의 액정표시장치는 실런트의 하단부가 양측에 요입부가 형성된 돌출부의 상면에 부착되므로 접착시 돌출부의 상면과 그 양측에 형성된 요입부의 저면에 부착되어, 실런트의 하단부가 넓은 접착면적을 갖게 됨에 따라 접착력을 향상시키게 되고, 따라서, 실런트의 하단부가 부분적으로 떨어져서 그 틈새를 통하여 패널의 내부로 수분이나 오염원이 유입되는 것이 차단되어지게 된다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법을 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 액정표시장치를 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 다수개의 TFT(100)와 픽 셀들이 형성되어 있는 하부 기판(101)의 상면에 보호막인 유기절연막(102)이 코팅되어 이루어진 하판(104)과, 그 하판(104)의 상면 가장자리에 일정 두께와 높이를 가지도록 부착된 실런트(105)와, 그 실런트(105)의 상부에 부착되며 상부 기판(106)의 하면에 컬러를 구현할 수 있도록 RGB가 형성되는 컬러 필터(107)와 색겹침을 방지할 수 있도록 블랙 매트릭스(108)및 공통전극(미도시)이 형성되어 있는 상판(111)과, 그 상판(111)과 하판(104) 사이의 공간부에 주입되어 인가되는 전원에 따라 빛을 통과시키거나 차단하기 위한 액정(112)과, 상기 상판(111)과 하판(104)의 내측면에 부착되어 액정(109)을 일정방향으로 배향하는 배향막(113)(113')과, 상기 액정(112)과 함께 상판(111)과 하판(104)의 사이에 산포되어 있는 스페이서(114) 및 상기 상판(111)과 하판(104)의 외측면에 부착되는 편광판(115)(115')으로 구성되어 있다.

상기 TFT(100)는 하부 기판(121)의 상면에 게이트 전극(122)이 형성되어 있고, 그 게이트 전극(122)의 상부에는 게이트 절연막(123)에 의하여 절연이 되도록 a-Si과 n+ a-Si으로 이루어진 액티브층(124)이 형성되어 있으며, 그 액티브층(124)의 상면 양측에는 일정간격을 두고 소오스 전극(125)과 드레인 전극(126)이 마주보도록 형성되어 있다.

그리고, 그 드레인 전극(126)의 상측에는 유기절연막(102)에 의하여 절연이 이루어지는 상태로 콘택홀(128)을 통해 드레인 전극(126)에 연결되도록 화소전극(127)이 형성되어 있다.

또한, 상기의 하판(104)의 상면 가장자리에는 유기절연막(102)과 게이트 절연막(123)의 일정부분이 제거되어 돌출부(130)가 형성되도록 일정 간격을 두고 한쌍의 요입부(131)(131')가 형성되어 있고, 그 돌출부(130)의 상부를 감싸도록 부착됨과 아울러 요입부(131)(131')의 하단부에 삽입되어 부착되도록 실런트(105)의 하단부 내외측에 한쌍의 접착돌부(132)(132')가 길이방향으로 형성되어 부착되어 있다. 상기한 유기절연막(102)으로는 BCB(BENZOCYCLOBUTENE)나 아크릴 수지 등을 사용한다.

상기와 같이 구성되어 있는 액정표시장치의 제조 방법은 하판(104)의 제작, 상판(111)의 제작, 상판(111)과 하판(104)의 합착 및 액정(109) 주입 과정을 통하 여 제작되어진다.

먼저, 하판(104)의 제조방법은 도 7에 도시되어 있다.

먼저, 하부 기판(121)의 상면에 도 7a와 같이 금속을 도포하여 게이트 전극(122)을 패터닝하고, 그 게이트 전극의 상부에 도 7b와 같이 게이트 절연막(123)을 증착하며, 그 게이트 절연막(123)의 상면에 도 7c와 같이 a-Si와 n+ Si이 적층되어 이루어진 액티브층(124)을 형성한 다음, 그 액티브층(124)의 상면에 도 7d와 같이 전극물질을 증착시킨 후 패터닝하여 일정간격을 두고 마주보도록 소오스 전극(125)과 드레인 전극(126)을 형성하여 TFT(100)를 형성한다.

그런 후, 그와 같이 형성된 TFT(100)의 상면에 유기절연막(102)을 코팅한 다음 포토레지스트(127)를 도포하고 노광 및 현상을 하여 도 7e와 같이 콘택홀이 형성될 위치의 포토레지스트(127)를 제거한 후, 드라이 에칭을 하여 도 7f와 같이 점선으로 표시된 부분을 제거하여 도 7g와 같이 콘택홀(128)을 형성하는데, 이때 실런트(105)가 접착되는 위치도 동일한 마스크를 이용하여 동시에 노광/현상 및 건식각(DRY ETCHING)을 하여 유기절연막(102)이 제거되도록 함으로써, 가장자리에 돌출부(130)가 형성되록 한쌍의 요입부(131)(131')를 길이방향으로 형성하고, 그와 같이 형성된 요입부(131)(131')의 내측에 배향막(113)을 형성하여 하판(104)을 제작한다.

상기 보호막으로 유기절연막(102) 외에 종래의 무기막인 SiO_X, SiN_X를 사용하는 것도 가능하고, 상기 유기절연막(102) 위에는 수소처리와 같은 처리를 하여 다 른 보호막을 형성할수도 있고, 추가로 SiN_X와 같은 무기막을 추가로 표면에 적층할 수 있고, 또한 추가로 배향막이나 고분자 같은 막을 형성할수도 있다.

그리고, 별도의 제작공정으로 상부 기판(106)의 하면에 공통전극(109)을 형성하고, 컬러 필터(107)와 블랙 매트릭스(108)를 형성한 후, 그 하면에 배향막(113)을 형성하여 상판(108)을 제작한다.

그런후, 상기 상판(111)의 내측면에 스페이서(114)를 산포하고, 그 가장자리에 스크린 프린팅법으로 일정 높이와 두께를 가지는 실런트(105)를 형성한 다음, 그 상부에 하판(104)을 합착하여 상판(111)과 하판(104)의 사이에 일정공간부가 형성되도록 합착 시키게 되는데, 이때 하판(104)에 형성된 돌출부(130)의 상면에 실런트(105)의 하단부를 일치시킨 상태에서 합착하면 실런트(105)의 하단부가 돌출부(130)의 상면에 부착됨과 아울러 내외측이 요입부(131)(131')에 삽입되어 저면에 부착되어, 외부의 수분이나 오염원이 침투되지 않도록 실런트(105)의 하단부에 한쌍의 접착돌부(132)(132')가 형성되면서 접착면적이 넓게 형성되어진다.

상기한 실런트(105)는 상기 접착돌부(132)(132')를 모두 덮도록 형성할 수도 있다.

그와 같은 상태에서, 주입구를 통하여 액정(112)을 주입하고 주입구를 봉지하여 액정표시장치(200)를 완성한다.

상기의 실시예에서는 하판(104)의 상면에 형성되는 요입부(131)(131')가 유기절연막(102)의 일정부분을 제거하여 형성된 것을 예로 들어 설명하였으나, 그에 한정하는 것은 아니고, 도 8의 변형예에서 보인 바와 같이, 요입부(131)(131')가 형성된 부분까지 배향막(113')을 형성하고, 그 배향막(113)이 부착된 요입부(131)(131')의 저면까지 실런트(105)의 접착돌부(132)(132')가 부착되도록 형성하는 것도 가능하고, 그밖에 실런트(105)의 접착면적을 넓혀서 접착력을 향상시킬 수 있는 구조라면 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 응용이 가능할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법은 하판의 상면 가장자리에 돌출부가 형성되도록 한쌍의 요입부를 길이방향으로 형성하고, 그 돌출부의 상면에 실런트의 하단부가 부착됨과 아울러 요입부에 요입되어 저면에 부착되면서 돌출단부가 형성되도록 부착되어, 실런트의 접착면적이 넓어짐과 아울러 접착강도가 향상되어짐에 따라 외부의 수분이나 오염물질이 액정표시장치의 내부로 유입되는 것이 차단되어진다.

Claims (6)

1. 상부 기판의 하면에 공통전극, 칼라필터, 블랙 매트릭스가 형성된 상판과;

   상기 상부 기판과 일정간격을 두고 배치되는 하부 기판의 상면에 TFT, 유기절연막, 화소전극이 형성된 하판과;

   상기 상판과 하판사이에 일정 공간부가 마련되도록 가장자리에 접착된 실런트와;

   상기 상판과 하판사이의 공간부내에 주입된 액정과;

   상기 하판의 상면 가장자리에 돌출부가 형성되도록 길이방향으로 형성된 한쌍의 요입부와,

   상기 돌출부의 상부를 감싸고, 상기 요입부의 하단부에 삽입부착되게 실런트의 하단부에 형성된 한쌍의 접착돌부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부와 요입부까지 배향막이 형성되고, 그 돌출부와 요입부의 상면에 실런트가 접착된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 하부 기판의 상면에 TFT와 픽 셀을 형성하여 하판을 제작하는 공정과; 상부 기판의 하면에 칼라 필터와 블랙 매트릭스를 형성하여 상판을 제작하는 공정과; 실런트를 이용하여 상판과 하판을 합착하는 공정과; 이들 상판과 하판사이에 액정을 주입하는 공정순으로 제조되는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,

   상기 하판의 TFT의 콘택홀 형성시에 실런트의 하면이 위치하는 부위에 한쌍의 요입부가 길이방향으로 형성되도록 동시에 식각하는 공정과,

   후공정인 상판과 하판의 합착과정에서 실런트의 하단부가 요입부의 내측으로 각각 유입됨과 아울러 접착되어 실런트의 하단부에 한쌍의 접착돌부를 형성하는 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 요입부는 건식각(DRY ETCHING)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 요입부는 유기절연막을 제거하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
6. 제 3항에 있어서, 상기 요입부는 유기절연막과 게이트 절연막을 동시에 제거하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.

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