KR100796490B1 - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패턴드 은 패이스트를 구비한 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로서, 본 발명의 액정표시소자 제조방법은 박막트랜지스터를 구비하는 제 1 기판 또는 칼라 필터층을 구비하는 제 2 기판의 가장자리 부분에 형성된 실런트의 외곽에 패턴드 은 패이스트를 규칙적이고 정확하게 위치시킴으로써 포토리소그래피 공정을 통하여 한번에 형성시킬 수 있기 때문에 제조공정 시간을 단축하여 생산성을 향상시키고, 어떠한 모양과 크기에 따라 자유로운 적용이 가능한 최적 형태의 은 패이스트 제작이 가능하고, 은 패이스트 불량율을 없애기 때문에 경제성이 높은 액정 표시소자의 획득이 가능하다.
은 패이스트(Ag paste), 씰제(Sealant)

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display devices and Method for Manufacturing using the same}
도 1은 액정표시소자의 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅰ∼Ⅰ'의 단면도.
도 3은 종래 기술의 액정표시소자 제조 평면도.
도 4는 본 발명의 액정표시소자 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 제 1 기판 32 : 제 2 기판
37 : 씰제(sealant)
38 : 패턴드 은 페이스트 39 : 게이트 절연막
40 : 반도체층 43a :소오스 전극
43b : 드레인 전극 45 : 보호막
46 : 화소 전극 47a, 47b : 배향막
48 : 차광막 49 : 컬러필터층
51 : 공통전극 52 : 스페이서
53 : 액정
본 발명은 액정표시소자 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 박막트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판으로부터 공통전극이 형성된 제 2 기판에 공통전압을 인가하기 위한 패턴드 은 패이스트의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 박막트랜지스터 액정표시소자 공정은 기판 제작공정, 셀 제조공정 및 모듈 공정의 세가지 공정으로 나눌 수 있다.
먼저, 기판 제작공정은 세정된 유리 기판을 사용하여 각각 박막트랜지스터 제작과 칼라필터 제작 공정으로 나눈다. 따라서, 상기 박막트랜지스터 제작공정은 제 1 기판 상에 복수의 박막트랜지스터와 화소전극을 제작하는 공정을 말하는 것이며, 칼라필터 제조공정은 차광막이 형성된 제 2 기판 상에 염료나 안료를 사용하여 R. G. B 색상의 칼라필터층을 형성하여 공통전극(ITO)를 형성하는 공정을 일컫는다.
또한, 셀 공정은 박막트랜지스터 및 화소전극 공정이 완료된 상기 제 1 기판과 칼라필터 및 공통전극 공정이 완료된 상기 제 2 기판을 두 기판 사이에 일정한 간격이 유지되도록 합착하고 액정을 주입하여 액정표시소자 셀을 제조하는 공정이며, 마지막으로 모듈 공정은 신호처리를 위한 회로부를 제작하고 박막트랜지스터 액정표시소자 패널과 신호처리 회로부를 연결시켜 모듈을 제작하는 공정이다.
여기서, 상기 셀 공정은 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착시키는 공정뿐만 아니라 전기적인 신호에 따라 두 기판의 전압차를 만들기 위해서 접지시키는 공정 이 필요하다. 따라서, 이러한 접지는 상기 제 2 기판의 공통전극을 제 1 기판에 접지시킴으로써 가능하다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술의 액정표시소자의 제조 방법을 설명한다.
도 1은 액정표시소자의 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시소자는 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)에 형성된 복수개의 게이트 라인(3)과 상기 각 게이트 라인(3)에 수직한 방향으로 복수개의 데이터 라인(5)이 매트릭스 형태로 배열되어 복수개의 화소영역(6)으로 이루어진 액티브(Active) 영역(12)이 있고, 상기 액티브 영역(12) 내의 액정(도시하지 않음)을 보호하기 위해 상기 액티브 영역(12)의 외곽을 둘러싸도록 형성되어 상기 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)을 합착시키는 씰제(7)(sealant)가 있고, 상기 씰제(7)의 외곽에 형성된 은 패이스트(8)(Ag paste)가 있다.
이때, 상기 은 패이스트(8)는 일정간격을 갖고 형성되어 도전성 물질인 은을 이용하여 상기 제 1 기판(1)과 상기 제 2 기판(2)을 접지 시킨다. 따라서, 이와 같은 은 패이스트(8)의 형성방법에 대하여 살펴보자.
도 2는 도 1의 Ⅰ∼Ⅰ'에 대한 단면도로서, 액정표시소자는 제 1 기판(1) 내측면에 게이트 전극(4)을 구비하여 일방향으로 형성된 게이트 라인(도시하지 않음)과, 상기 게이트 전극(4)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(9)과, 상기 게이트 전극(4) 상측의 게이트 절연막(9) 상에 섬 모양으로 형성된 반도체층(10)과, 상기 반도체층(10) 상의 양측에 소오스/드레인 전극(13a)(13b)들로 구성되는 박막트랜지스터(도시하지 않음)와, 상기 소오스/드레인 전극(13a)(13b)를 포함한 제 1 기판(1) 전체에 걸쳐 형성된 보호막(15)과, 상기 보호막(15) 상에서 드레인 전극(13b)과 연결되도록 형성된 화소전극(16)과, 액정의 규칙적인 배열을 위한 제 1 배향막(17a)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제 2 기판(2) 위에 상기한 게이트 라인, 데이터 라인, 및 박막 트랜지스터에 상응하는 부분의 빛을 차단하기 위한 차광막(18)과, 상기 화소전극(16)의 상응하는 부분에 색상을 구현하기 위한 컬러필터층(19)과, 상기 차광막(18)과 상기 컬러필터층(19) 상에 상기 제 1 기판(1)의 화소 전극(16)으로부터 전위차를 갖기 위해 형성된 공통전극(21)과, 상기 공통전극(21) 위에 액정의 규칙적인 배열을 위한 제 2 배향막(17b)을 더 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제 1 기판(1)과 상기 제 2 기판(2)의 사이에 상기 제 1 및 제2배향막(17a)(17b)에 의해 방향성을 부여받는 액정(도시하지 않음)과, 상기 제 1 기판(1)과 상기 제 2 기판(2)간의 간격을 유지하는 플라스틱 재질의 스페이서(22)와, 상기 액정(도시하지 않음)내부로 습기나 기타 물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 상기 액티브 영역(도 1의 12) 외곽을 접착/밀봉하는 씰제(7)(sealant)와, 상기 씰제(7) 외곽부에서 상기 공통전극을 상기 제 1 기판과 전기적으로 접지시키기 위한 은 페이스트(8)(Ag-paste)를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 구성된 종래 액정표시장치에서 상기 셀 공정에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 박막트랜지스터 어레이 공정 및 화소 전극(16)의 형성 공정을 마친 제 1 기판(1)과 칼라필터층(19) 및 공통전극(21)의 형성 공정을 마친 제 2 기판(2)의 일정한 간격을 유지하기 위해 상기 제 2 기판 상에 스페이서(22)가 산포되고, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 액티브 영역(도 1의 12) 외곽의 테두리 부분에 열경화형 또는 자외선 경화형 에폭시(epoxy)수지 등의 씰제(7)가 인쇄되고, 상기 제 2 기판(2) 상의 공통전극(21)(ITO)을 접지시키기 위해 은 패이스트(8)가 형성된다.
이때, 상기 은 패이스트(8)의 형성은 스크린 마스크(screen mask)를 사용하는 인쇄법 또는 디스펜서(dispenser)를 이용한 도팅(dotting)법으로 은 패이스트(8)가 형성된다.
상기 인쇄법은 미리 제작된 상기 스크린 마스크를 상기 제 2 기판(2) 상에 놓고 상기 은 패이스트(8)을 인쇄시켜 재료인 은(Ag)를 낭비하기 때문에 비경제적인 단점이 있다. 반면, 상기 도팅법은 상기 은 패이스트(8)를 하나씩 형성함으로써 알맞은 양의 은(Ag)을 이용하여 원하는 위치에 은 패이스트(8)를 형성할 수 있다.
도 3은 종래 방법의 도팅법을 이용한 액정표시소자의 제조 평면도로서, 공통전극과 배향막 형성을 마친 제 2 기판(2)과, 상기 제 2 기판(2) 상에 있는 복수개의 액정표시소자 셀(25)과, 상기 셀(25) 내에서 액티브 영역(12)의 가장자리 부분을 둘러싸고 있는 씰제(7)(sealant)와, 상기 씰제(7)의 외곽에 도팅(dotting)된 은 패이스트(8)가 있다.
또한 상기 은 패이스트(8)를 도팅(dotting)하기 위해 사용되는 디스펜서(dispenser)(도시되지 않음)로부터 다수개의 노즐(24)이 구비되어 있다.
이때, 상기 디스펜서는 0.1∼1MPa 정도의 공압을 이용한 압출방식의 노즐(24)을 구비하며, 상기 노즐(24)은 프로그래밍이 되어있는 로봇 암(Robot arm)이 상기 제 2 기판(2)의 원하는 위치에 상기 은 패이스트(8)를 도팅(dotting)한다. 이때, 상기 액정표시소자 셀 공정에서 은 패이스트(8)는 생산성 향상을 위해서 상기 제 2 기판 액정표시소자 셀의 상기 씰제(7) 주위에 일정한 크기와 간격을 갖도록 위치시켜야만 한다.
그러나, 이와 같은 종래 기술의 액정표시소자에 있어서 다음과 같은 문제점이 있다.
종래 기술의 액정표시소자는 상기 제 2 기판(2) 상에 상기 은 패이스트(8)의 정밀한 도포가 어려울 뿐만 아니라, 상기 디스펜서 노즐(24)의 막힘과 공압의 이상으로 인하여 상기 은 패이스트(8)의 부재 또는 미달 상태를 야기하는데, 이들로부터 상기 제 1 기판(도 2의 1)과 상기 제 2 기판(2)의 단락을 유발할 수 있다.
더욱이, 이와 같은 은 패이스트(8)의 형성 시 상기 은 패이스트(8)의 불량 발생은 상기 제 1 기판(1)과 상기 제 2 기판(2)이 통전되지 않아 플릭커(Flicker) 불량 등을 유발하기도 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 박막트랜지스터를 포함하는 제 1 기판 또는 칼라 필터층을 포함하는 제 2 기판의 가장자리 부분의 씰제 외곽 부분에 적당한 크기와 간격을 갖는 패턴드 은 패이스트를 형성함으로써 은 패이스트 불량율을 낮추고, 생산성을 향상시키기 위한 액정표시소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자는 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대향하여 칼라필터층 및 공통전극이 형성된 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 접지 시키기 위한 패턴드 은 패이스트를 포함하는 것을 특징으로한다.
또한, 본 발명의 또다른 특징은 박막트랜지스터 공정을 마친 제 1 기판 또는 칼라필터 공정을 마친 제 2 기판 상에 셀갭의 유지를 위해 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 제 2 기판의 가장자리에 씰제를 형성하는 공정과, 상기 씰제의 외곽을 따라 일렬로 일정한 크기의 모양과 간격으로 배열되어 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 접지시키는 패턴드 은 패이스트를 형성하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명에 따른 액정표시소자의 패턴드 은 패이스트(patterned Ag paste)는 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 규칙적이고 정확하게 위치하고, 또한 어떠한 크기를 가지는 모양이라도 자유로운 형태의 제작이 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 특징은 포토리소그래피(photolithography) 방법을 이용함으로써, 종래 기술의 디스펜서(dispenser) 장치에 따르는 은(Ag)의 부재 또는 미량 등으로 인한 단락에 따른 은 패이스트 불량을 없앨 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시소자의 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시소자는 제 1 기판(31) 상에 게이트 전극(34)를 구비하여 일방향으로 형성된 게이트 라인(도시하지 않음)과, 상기 게이트 전극(34)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(39)과, 상기 게이트 전극(34) 상측의 게이트 절연막(39) 상에 형성된 반도체층(40)과, 상기 반도체층(40) 상의 양측과 그 일부에 형성된 데이터 라인(도시하지 않음)을 포함한 소오스/드레인 전극(43a)(43b)을 포함하여 구성된다. 따라서, 상기 게이트전극(34), 반도체층(40) 및 소오스/드레인 전극(43a)(43b)으로 이루어진 박막 트랜지스터(도시하지 않음)의 구조를 이룬다.
또한, 상기 박막트랜지스터를 포함한 제 1 기판(31) 전체에 걸쳐 형성된 보호막(45)과, 상기 보호막(45) 상에서 드레인 전극(43b)과 연결되도록 형성된 화소전극(46)과, 액정의 규칙적인 배열을 위한 제 1 배향막(47a)을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제 2 기판(30) 상에 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 상응하는 부분의 빛을 차단하는 차광막(48)과, 상기 화소전극(46)의 상응하는 부분의 색상을 구현하기 위한 컬러필터층(49)과, 상기 컬러필터층(49) 및 상기 차광막(48) 상에 상기 제 1 기판(31)의 화소 전극(46)으로부터 전위차를 만들기 위해 형성된 공통전극(51)과, 상기 공통전극(51) 위에 액정(53)의 규칙적인 배열을 위한 제 2 배향막(47b)으로 구성된다.
마지막으로, 상기 제 1 기판(31)과 상기 제 2 기판(32) 사이는 상기 배향막(47a)(47b)에 의해 방향성을 갖는 액정(53)과, 상기 제 1 기판(31)과 상기 제 2 기판(32)간의 간격을 유지하는 플라스틱 재질의 스페이서(52)와, 상기 액정(53)을 보호하기 위해 상기 제 1 기판(31)과 제 2 기판(32)의 가장자리를 접착/밀봉하는 씰제(37)(sealant)와, 상기 씰제(37)의 외곽에서 상기 공통전극(51)을 상기 제 1 기판(31)과 접지시키는 패턴드 은 패이스트(38)(Ag-paste)로 이루어져 있다.
여기서, 상기 패턴드 은 패이스트(38)는 상기 제 2 기판(32)뿐만 아니라, 상기 제 1 기판(31)에도 형성되어질 수 있는데, 제조과정의 효율을 위해 바람직하게는 상기 제 2 기판(32) 상에 위치한다.
또한, 상기 패턴드 은 패이스트(38)의 모양은 〓 또는 ∼ 컬럼 모양 또는 ○, △, □, 오각형 등과 같은 도형 모양으로 자유로이 선택할 수 있고, 상기 패턴드 은 패이스트(38) 높이는 셀갭 유지를 위해 약 0.1∼10㎛ 정도이고, 폭이 0.1∼7㎜ 정도로 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 액정표시소자는 상기 패턴드 은 패이스트(38)를 형성하고자하는 위치에 정확하게 형성할 수 있고, 필요에 따라 자유로운 모양과 최소치의 크기를 택할 수 있다.
이와 같이 구성된 상기 액정표시소자의 제조공정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제 1 기판(31)은 세정된 유리 기판 위에 게이트 전극(34)를 구비한 게이트 라인(도시하지 않음)이 형성되고, 상기 게이트 라인 및 게이트 전극(34)을 절연시키기 위해 게이트 절연막(39)이 형성되고, 상기 게이트 전극(34)에 상응하는 상기 게이트 절연막(39) 상에 반도체층(40)이 형성되고, 상기 반도체층(40) 상의 양측에 소오스/드레인 전극(43a)(43b)이 형성되어 박막트랜지스터 구조를 완성한 다.
또한, 상기 소오스/드레인 전극(43a)(43b)공정과 동시에 형성된 데이터 라인(도시하지 않음))의 절연과 평탄화를 위하여 상기 제 1 기판(31) 전체에 걸쳐 보호막(45)이 형성되고, 상기 보호막(45) 상에 상기 드레인 전극(43b)과 연결되도록 화소전극(46)(ITO)이 형성되고, 상기 화소전극(46) 상에 제 1 배향막(47a)이 형성된다.
반면, 상기 제 2 기판(32)에 상기 제 1 기판(31)에 형성된 게이트 라인, 데이터 라인 및 상기 박막 트랜지스터에 상응하는 부분에 누설되는 빛을 차단하기 위한 차광막(48)이 형성되고, 상기 차광막(48)사이의 화소전극(46)에 상응한 부위에 R. G. B의 단위셀로 구성되는 컬러필터층(49)을 형성되고, 상기 컬러필터층(49)과 상기 차광막(48)의 상에 상기 제 1 기판(31)의 박막 트랜지스터에 의해 구동되는 화소전극(46)의 전압차를 유도하기 위해 공통전극(51) ITO(Indium Tin Oxide)이 형성되고, 상기 공통전극(51)의 접지를 위해 상기 제 2 기판(32)의 외곽 가장자리 부분에 패턴드 은 패이스트(38)가 형성되고, 상기 패턴드 은 패이스트(38)가 형성된 상기 제 2 기판(32) 전면에 액정(53)의 방향성을 부여하기 위해 제 2 배향막(47b)이 형성될 수도 있다.
또한, 상기 제 2 기판(32) 상에 상기 셀 갭(Gap)을 유지시키기 위한 스페이서(52)가 산포되고, 액정(53)을 보호하기 위해 상기 제 2 기판(32)의 가장자리 부분에 씰제(47)(sealant)가 형성되고, 상기 제 1기판(31)과 상기 제 2 기판(32)이 합착된 후 상기 제 1 기판(31)과 상기 제 2 기판(32) 사이에 액정(53)이 주입된다.
이때, 상기 제 1 기판(31) 및 제 2 기판(32)을 접지하는 상기 패턴드 은 패이스트(38)는 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통하여 형성되기 때문에 정확하고 다양한 크기와 모양을 가지며, 각각의 상기 패턴드 은 패이스트(38)는 일정한 거리를 두고 형성된다. 또한, 상기 제 2 기판(32)의 공통전극(51) 상에 형성된 상기 패턴드 은 패이스트(38)는 제 1 기판(31)과의 용착을 개선하기 위해 상기 공통전극(51)의 형성 전에 먼저 형성되어질 수도 있다.
이와 같은 패턴드 은 패이스트(38)의 형성에 대하여 자세히 살펴보면, 공통전극(51)이 형성된 상기 제 2 기판(32) 가장자리의 상기 씰제(37)의 높이에 준하여 셀 갭(Cell gap) 유지를 위한 높이 이상으로 은(Ag)을 코팅(coating)한 후, 준비된 패턴을 갖는 마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 실시하여 패턴드 은 패이스트(38)를 형성한다.
따라서, 상기 패턴드 은 패이스트(38)는 상기 포토리소그래피 이용하여 제 1 기판(31) 또는 제 2 기판(32) 상에 규칙적이고 정확하게 위치될 수 있고, 어떠한 크기를 가지는 모양이라도 자유로운 적용이 가능하여 최적의 형태로 제작이 가능하고, 높이의 차이를 갖지 않으므로써 은 패이스트 불량을 없앨 수 있기 때문에 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 패턴드 은 패이스트는 액정표시소자의 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 규칙적이고 정확하게 위치시킬 수 있고, 액정표시소자 제조공정 시간을 단축할 수 있어 생산성 향상을 가져올 수 있다.
또한, 어떠한 모양과 크기에 따라 자유로운 적용이 가능한 최적 형태의 은 패이스트 제작이 가능하고, 은 패이스트 불량을 없애기 때문에 생산성 및 경제성이 높은 액정표시소자의 획득이 가능하다.

Claims (8)

  1. 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성된 제 1 기판과,
    상기 제 1 기판과 대향하여 칼라필터층 및 공통전극이 형성된 제 2 기판과,
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 형성된 액정층과, 그리고
    상기 공통전극과 상기 제 1 기판을 전기적으로 접지시키기 위해 형성된 복수개의 패턴드 은 패이스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴드 은 패이스트는 상기 제 2 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴드 은 패이스트는 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 용착을 위해 상기 2 기판의 상기 공통전극보다 먼저 형성된 것을 특징으로 한는 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴드 은 패이스트는 일정한 두께를 갖는 〓 또는 ∼ 컬럼 모양으로 기판의 가장자리에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴드 은 패이스트는 ○, △, □, 오각형과 같은 도형 모양으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 박막트랜지스터 및 화소 전극 형성 공정을 마친 제 1 기판 또는 칼라필터 및 공통전극 형성 공정을 마친 제 2 기판상에 제 1 항 내지 제 5 항 중 적어도 한 항을 만족하는 패턴드 은 패이스트를 형성하는 공정과,
    상기 패턴드 은 패이스트가 형성된 상기 기판 상에 배향막을 형성하는 공정과,
    상기 패턴드 은 패이스트가 형성된 상기 기판 상에 셀갭의 유지를 위해 스페이서를 형성하는 공정과,
    상기 스페이서가 형성된 상기 기판의 가장자리에 씰제를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 패턴드 은 패이스트는 포토리소그래피 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 기판 상에 상기 패턴드 은 패이스트가 형성된 후 상기 공통전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
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