KR100849096B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 돌출되어 형성된 블랙 매트릭스 상에 스페이서를 형성함으로써 제작공정 수를 단축하고 재료비를 절감할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 상판과 하판을 구비하며, 상판과 하판 중 어느 한 기판 상에 돌출되도록 형성되는 블랙 매트릭스와, 돌출된 블랙 매트릭스 상에 형성되는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은 상판과 하판을 구비하며, 상판과 하판 중 어느 한 기판 상에 적색필터, 녹색필터, 청색필터의 패턴으로 구성된 칼라필터를 형성하는 단계와, 칼라필터 상에 돌출되도록 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와, 돌출된 블랙 매트릭스 상에 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
도 1은 종래의 액정표시장치를 나타내는 단면도.
도 2는 패턴 스페이서의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 3a 내지 도 3c는 패턴 스페이서 형성과정을 단계적으로 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에서 스페이서가 형성된 위치를 나타내는 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 6a 내지 도 6d는 도 4에 도시된 액정표시장치의 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정표시장치에서 스페이서가 형성된 위치를 나타내는 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 9a 내지 도 9d는 도 7에 도시된 액정표시장치의 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 스페이서를 나타내는 단 면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 하부기판 6 : 게이트절연막
8 : 보호막 10,12 : 배향막
11,41 : 상부기판 14,44 : 공통전극
16,46 : 컬러필터 20,60 : 블랙 매트릭스
22 : 화소전극 23 : 컨택홀
24,64 : 스페이서 25 : 게이트전극
26 : 활성층 27 : 오믹접촉층
28 : 소스전극 30 : 드레인전극
50 : 잉크젯분사장치
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 기판 상에 돌출되어 형성된 블랙 매트릭스 상에 스페이서를 형성함으로써 제작공정 수를 단축하고 재료비를 절감할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 비디오신호에 따 라 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널에 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정표시장치는 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된 액티브 영역과 액티브 영역의 액정셀들을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하게 된다.
도 1을 참조하면, 통상적인 액정표시장치는 상부기판(11) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(20)와, 컬러필터(16)와, 공통전극(14) 및 배향막(12)으로 구성되는 상판(2)과, 하부기판(1) 상에 순차적으로 형성된 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)와, 화소전극(22) 및 배향막(10)으로 구성되는 하판(3)과, 상판(2) 및 하판(3) 사이에 형성된 스페이서(24)와, 상판(2) 및 하판(3) 사이의 내부공간에 주입되는 액정(도시되지 않음)을 구비한다.
하판(3)에서 TFT는 게이트라인(도시하지 않음)에서 돌출된 게이트전극(25)과, 데이터라인(도시하지 않음)에서 돌출된 소스전극(28)과, 컨택홀(23)을 통해 화소전극(22)에 접속된 드레인전극(30)을 구비한다. 또한, TFT는 게이트전극(25)과 소스전극(28) 및 드레인 전극(30)을 절연시키는 역할을 하는 게이트절연막(6)과, 게이트전극(25)에 공급되는 게이트전압에 의해 소스전극(28)과 드레인전극(30)간에 채널을 형성하기 위한 활성층(26)과, 활성층(26) 위에 형성되며 소스전극(28) 및 드레인전극(30)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(27)을 더 구비한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(22)에 공급한다. TFT를 통해 공급되는 데이터신호와 공통전극(14)에 공급되는 공통전압(Vcom)의 전압차에 의해 액정이 회전하게 되며 액정의 회전 정도에 따라서 광투과량이 결정된다. 화소전극(22)은 데이터라인과 게이트라인에 의해 분할된 셀영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 화소전극(22)은 하부기판(1) 전면에 도포되는 보호막(8) 위에 형성되며, 보호막(8)에 형성된 컨택홀(23)을 통해 드레인전극(30)과 전기적으로 접속된다. 화소전극(22)이 형성된 하부기판(1) 상부에 배향막(10)을 도포한 후 러빙공정을 수행하여 하판(3)이 완성된다.
상판(2)에는 하부기판(1) 상에 형성된 TFT영역과 대응되도록 상부기판(11) 상에 블랙매트릭스(20)를 형성하여 컬러필터(16)인 적색필터, 청색필터, 녹색필터를 각각 형성할 영역을 마련된다. 블랙매트릭스(20)는 적색, 청색, 녹색필터의 경계부에 위치하도록 형성됨으로써 각 필터 경계부에서의 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 컨트라스트비(Contrast ratio: 명암비)를 높이는 역할을 한다. 이에 의해, 종래 액정표시장치에 있어서 컬러필터(16)는 블랙매트릭스(20)에 의해 분리된 영역에 형성된다. 이러한 컬러필터(16)는 특정파장의 광을 선택적으로 투과시킴으로써 적(R), 녹(G), 청(B) 색상을 구현한다. 컬러필터(16) 상에 형성되는 공통전극(14)은 액정의 움직임을 제어하도록 하는 공통전압(Vcom)이 공급된다. 공통전극(14)이 형성된 상부기판(11) 상부에 배향막(12)을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 상판(2)이 완성된다.
이와 같이, 별도로 만들어진 상판(2)과 하판(3) 중 어느 하나의 기판에 분사노즐을 사용하여 볼스페이서(24)를 산포한다. 이후, 상판(2)과 하판(3)을 정위치시켜 합착한 후 액정을 주입하여 봉함으로써 액정표시장치를 완성하게 된다.
이 때, 볼스페이서(24)는 액정셀의 셀갭(Cell Gap)을 균일하게 유지하도록 상판(2)과 하판(3) 사이의 내부공간에서 균일하게 분사되어야 한다. 그러나, 전술한 바와 같이 분사노즐을 사용하여 분사시킨 볼스페이서(24) 산포방식은 액정표시장치 내에서 볼스페이서(24)를 균일하게 분포시키지 못하는 문제점이 있다. 이에 의해 볼스페이서(24)가 분사된 액정표시장치는 셀갭이 불균일하게 되어 화면에 얼룩이 발생하는 현상이 나타난다. 또한, 볼스페이서(24)를 채용한 액정표시장치는 외부에서 사용자가 화면에 압력을 가할 때 볼스페이서(24)가 상판(2)과 하판(3) 사이에서 이동함으로 인해 화면의 화질이 물결모양으로 어두워지는 리플현상이 발생하는 문제점이 있다.
이를 방지하기 위하여 특정 위치에 고정된 패턴 스페이서가 제안되었다.
도 2 및 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 패턴 스페이서의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 패턴 스페이서가 제조되는 제 1 단계는 도 3a에 도시된 바와 같이 기판(30) 상에 스페이서 물질(36a)이 코팅되는 것이다.(S31단계) 여기서, 기판(30)은 공통전극(14)이 형성된 상판과 TFT가 형성된 하판 중 어느 하나이다.
S31단계에서 스페이서 물질(36a)이 기판(30) 상에 코팅된 후, 스페이서 물질(36a)을 프리 베이킹(Pre-baking)하는 공정이 실시된다.(S32단계) 여기서, 스페이서 물질(36a)은 용매, 바인더, 모노머(monomer)가 광개시제(photoinitiator)로 혼합된 물질로서, 프리 베이킹(Pre-baking) 공정을 통해 스페이서 물질(36a) 내의 용매를 제거하게 된다.
프리 베이킹 공정을 통해 용매가 제거된 스페이서 물질(36a) 상에는 도 3b에 도시된 바와 같이 투과부(37a)와 차단부(37b)를 가지는 포토마스크(37)가 정렬된다.(S33단계) 이후, 자외선(UV)을 조사하면 투과부(37a)에 대응되는 스페이서 물질(36a)이 자외선에 노출된다.
S33단계에서 자외선에 노출되지 않은 스페이서 물질(36a)은 식각되어 도 3c에 도시된 바와 같이 스페이서 물질(36a)가 패터닝된다.(S34단계) 이는, 자외선에 노출되지 않은 스페이서 물질만이 현상액과 반응하여 쉽게 식각되어 제거되고, 자외선에 노출된 스페이서 물질은 잔류하게 되므로 패턴 스페이서(36)가 형성된다.
S34단계에서 형성된 패턴 스페이서(36)를 소성하면 소정의 높이를 가지는 스페이서(36)가 완성된다.(S35단계)
그런데, 액정표시장치에 있어서 필요한 스페이서(36)의 형성영역은 전체 면적의 2% 정도에 불과하다. 이에 의해, 전술한 바와 같은 포토리쏘그래피 (photo- lithography) 방법으로 형성된 패턴 스페이서(36)를 채용한 액정표시장치는 기판(30) 상에 코팅된 스페이서 물질(36a)의 95% 이상이 제거되게 된다. 따라서, 패턴 스페이서(36)를 채용한 액정표시장치는 스페이서의 이동이 억제되어 종래 사용된 볼스페이서(24)를 채용한 액정표시장치에 비해 화면얼룩현상이나 리플현상이 방지되지만 대부분의 스페이서 물질이 식각되어 버려지므로 재료의 낭비에 따른 경제성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 패턴 스페이서를 채용한 액정표시장치는 스페이서 형성을 위한 포토리쏘그래피 공정이 더 추가됨으로써 공정이 복잡해짐과 아울러 공정시간이 증가하여 제품수율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판 상에 돌출되어 형성된 블랙 매트릭스 상에 스페이서를 형성함으로써 제작공정 수를 단축하고 재료비를 절감할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치는 상판과 하판을 구비하며, 상판과 하판 중 어느 한 기판 상에 돌출되도록 형성되는 블랙 매트릭스와, 돌출된 블랙 매트릭스 상에 형성되는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 상기 상판과 하판 중 어느 한 기판 상에 형성되며 적색필터, 녹색필터, 청색필터의 패턴으로 구성된 칼라필터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 칼라필터 및 블랙 매트릭스를 덮도록 형성되는 공통전극을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 블랙 매트릭스는 칼라필터의 각 색필터 사이의 경계부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 스페이서는 공통전극으로 덮힌 블랙 매트릭스 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 칼라필터를 덮도록 형성되는 공통전극을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 블랙 매트릭스는 칼라필터의 각 색필터 사이의 경계부에 위치하도록 공통전극 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은 상판과 하판을 구비하며, 상판과 하판 중 어느 한 기판 상에 적색필터, 녹색필터, 청색필터의 패턴으로 구성된 칼라필터를 형성하는 단계와, 칼라필터 상에 돌출되도록 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와, 돌출된 블랙 매트릭스 상에 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법에 있어서, 스페이서는 잉크젯분사장치로부터 분사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법에 있어서, 스페이서를 형성하기 전에 상기 칼라필터 및 상기 블랙 매트릭스를 덮도록 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법에 있어서, 블랙 매트릭스는 칼라필터의 각 색필터 사이의 경계부에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법에 있어서, 블랙 매트릭스를 형성하기 전에 칼라필터를 덮도록 형성되는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법에 있어서, 블랙 매트릭스는 칼라필터 의 각 색필터 사이의 경계부에 위치하도록 공통전극 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 및 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정표시장치의 상판을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정표시장치는 상부기판(41)의 컬러필터(46) 상에 형성된 블랙 매트릭스(60)와, 블랙 매트릭스(60) 상에 형성된 공통전극(44)과, 공통전극(44)으로 덮힌 블랙 매트릭스(60) 상에 위치하도록 형성된 스페이서(64)를 구비한다.
컬러필터(46)는 상부기판(41) 상에 형성되어 특정파장의 광을 선택적으로 투과시킴으로써 적, 녹, 청의 색상을 구현한다.
블랙 매트릭스(60)는 컬러필터(46) 위에 스크린인쇄를 통해 적색필터(R), 녹색필터(G), 청색필터(B)의 각 경계부에 위치하도록 패터닝되어 컬러필터(46) 위에서 돌출되도록 형성된다.
공통전극(44)은 공통전압(Vcom)을 공급받아 도시하지 않은 하부기판과 상부기판 사이에 형성되는 내부공간에 주입되는 액정의 움직임을 제어하는 역할을 한다.
스페이서(64)는 도시하지 않은 하판 및 상판(62) 사이의 내부공간을 균일하게 유지시키는 역할을 한다. 이 때, 공통전극(44)에 덮힌 블랙 매트릭스(60) 상에 위치하는 스페이서(64)는 잉크젯(Ink-jet)분사방식으로 형성된다.
잉크젯분사방식으로 형성되는 스페이서(64)의 제조방법은 도 5 및 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 단계적으로 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에서 스페이서를 형성하는 제 1 단계는 도 6a에 도시된 바와 같이 기판(41) 상에 컬러필터(46) 패턴을 형성하는 것이다.(S51단계) 여기서, 기판(41)은 공통전극(44)이 형성된 상판과 TFT가 형성된 하판 중 어느 하나이다. 컬러필터(46)는 적색, 녹색, 청색의 빛을 각각 선택적으로 투과시키는 적색필터페이스트, 녹색필터페이스트, 청색필터페이스트 각각을 도시하지 않은 하판에 형성된 셀영역에 대응하도록 각각 도포한 후 패터닝하여 형성된다. 이에 의해, 적색필터(R), 녹색필터(G), 청색필터(B)가 위치하는 영역의 셀들이 모여 하나의 화소를 구성하게 된다.
S51단계에서 컬러필터(46)가 기판(41) 상에 형성되면, 도 6b에 도시된 바와 같이 컬러필터(46) 위에 적색 및 녹색필터, 녹색 및 청색필터, 청색 및 적색필터의 경계부에 위치하도록 블랙 매트릭스(60)가 형성된다.(S52단계) 블랙 매트릭스(60)는 각 색필터의 경계부에서 발생하는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 액정표시장치의 컨트라스트를 높이는 등 액정표시장치의 표시품질을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 블랙 매트릭스(60)는 블랙 매트릭스 레진을 컬러필터(46) 상에 도포한 후 패터닝하여 형성된다.
S52단계에서 블랙 매트릭스(60)가 셀경계부인 각 색필터의 경계부 상에 형성되면, 도 6c에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(60) 및 컬러필터(46)를 덮도록 공통전극(44)이 형성된다.(S53단계) 공통전극(44)은 공통전압(Vcom)이 공급되어 액정의 움직임을 제어하게 된다.
S53단계에서 공통전극(44)이 형성되면, 도 6d에 도시된 바와 같이 공통전극(44)으로 덮힌 블랙 매트릭스(60) 상에 스페이서(64)가 형성된다.(S54단계) 이 때, 스페이서 물질(64a)은 기판(41)에서 스페이서(64)가 형성될 위치에 대응하도록 정렬된 잉크젯분사장치(50)로부터 분사된다.
이러한 잉크젯분사방식은 서멀(Thermal) 방식과 압력 차이에 의해 잉크가 노즐로부터 분사되는 피에조(Piezoelectric) 방식이 있으며 그 중 피에조 방식이 주로 사용된다. 이 피에조 방식의 잉크젯분사장치(50)는 분사시키고자 하는 물질이 담긴 용기(52)와, 이 용기(52)로부터 물질을 외부로 분사시키기 위한 헤드(54)로 구성된다. 용기(52)에는 스페이서 물질(64a)이 채워지며, 헤드(54)에는 압전소자와 용기(52) 내에 포함된 스페이서 물질(64a)을 분사하는 노즐(nozzle ; 56)이 형성된다. 압전소자에 전압이 인가되면 물리적인 압력이 발생되어 용기(52)와 노즐(56) 사이의 유로가 수축, 이완을 반복하는 모세관 현상이 나타난다. 이 모세관 현상에 의해 스페이서 물질(64a)은 노즐(56)을 통해 분사된다. 이러한 방식으로 스페이서(64)는 도 6d에 도시된 바와 같이 잉크젯분사장치(50)의 노즐(56)을 통해 분사된 후, 소성되어 도 10에 도시된 바와 같이 일정한 폭(W)과 높이(H)를 가지도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 블랙 매트릭스(60)가 균일하게 고정되도록 형성되므로 그 위에 형성되는 스페이서(64)도 역시 액정표시장치 내에서 균일하게 분산되게 된다. 이에 의해, 종래 볼스페이서를 채용한 액정표시장치에서 나타난 바와 같은 화면의 얼룩 현상이나 리플현상이 방지된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 스페이서(64)가 형성될 부분에만 잉크젯분사방식으로 도포되므로 종래 패턴 스페이서를 채용한 액정표시장치에서 스페이서 제작도중 스페이서 물질의 대부분이 식각되어 버리는 것에 비해 스페이서(64) 재료를 절약할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에서는 블랙 매트릭스(60)의 패턴에 따라 스페이서(64)의 크기를 제어할 수 있게 된다. 즉, 스페이서(64)는 공통전극(44)에 덮힌 블랙 매트리스(60) 위에만 형성되므로 블랙 매트릭스(60) 패턴의 폭과 높이를 조절하여 액정표시장치의 상판과 하판의 이격폭인 셀갭을 조절할 수 있게 된다. 아울러, 잉크젯분사장치에 담긴 스페이서 물질의 점도를 높임으로써 스페이서(64)를 좀더 높은 높이(H)로 형성할 수 있다. 이와 같이 스페이서 물질의 점도는 높이는 것은 분사된 스페이서 물질이 블랙 매트릭스(60)의 벽면을 타고 흘러 내리지 못하게 하는 효과도 제공한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정표시장치의 상판을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정표시장치는 기판(41) 의 컬러필터(46) 상에 형성된 공통전극(44)과, 공통전극(44) 위에 형성된 블랙 매트릭스(60)와, 블랙 매트릭스(60) 상에 위치하도록 형성된 스페이서(64)를 구비한다.
컬러필터(46)는 상부기판(41) 상에 형성되어 특정파장의 광을 선택적으로 투과시킴으로써 적, 녹, 청의 색상을 구현한다.
공통전극(44)은 공통전압(Vcom)을 공급받아 도시하지 않은 하부기판과 상부기판 사이에 형성되는 내부공간에 주입되는 액정의 움직임을 제어하는 역할을 한다.
블랙 매트릭스(60)는 컬러필터(46) 위에 스크린인쇄를 통해 적색필터(R), 녹색필터(G), 청색필터(B)의 각 경계부에 위치하도록 패터닝되어 컬러필터(46) 위에서 돌출되도록 형성된다.
스페이서(64)는 도시하지 않은 하판 및 상판(62) 사이의 내부공간을 균일하게 유지시키는 역할을 한다. 이 때, 공통전극(44) 위에 형성된 블랙 매트릭스(60) 상에 위치하는 스페이서(64)는 잉크젯(Ink-jet)분사방식으로 형성된다.
잉크젯분사방식으로 형성되는 스페이서(64)의 제조방법은 도 8 및 도 9a 내지 도 9d를 참조하여 단계적으로 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에서 스페이서를 형성하는 제 1 단계는 도 9a에 도시된 바와 같이 기판(41) 상에 컬러필터(46) 패턴을 형성하는 것이다.(S71단계) 여기서, 기판(41)은 공통전극(44)이 형성된 상판과 TFT가 형성된 하판 중 어느 하나이다. 컬러필터(46)는 적색, 녹색, 청색의 빛을 각각 선택 적으로 투과시키는 적색필터페이스트, 녹색필터페이스트, 청색필터페이스트 각각을 도시하지 않은 하판에 형성된 셀영역에 대응하도록 각각 도포한 후 패터닝하여 형성된다. 이에 의해, 적색필터(R), 녹색필터(G), 청색필터(B)가 위치하는 영역의 셀들이 모여 하나의 화소를 구성하게 된다.
S71단계에서 컬러필터(46)가 기판(41) 상에 형성되면, 도 9b에 도시된 바와 같이 컬러필터(46) 위에 공통전극(44)이 형성된다.(S72단계) 공통전극(44)은 공통전압(Vcom)이 공급되어 액정의 움직임을 제어하게 된다.
S72단계에서 공통전극(44)이 형성되면, 도 9c에 도시된 바와 같이 공통전극(44) 상에 컬러필터(46)의 적색 및 녹색필터, 녹색 및 청색필터, 청색 및 적색필터의 경계부 위에 위치하도록 블랙 매트릭스(60)가 형성된다.(S73단계) 블랙 매트릭스(60)는 각 색필터의 경계부에서 발생하는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 액정표시장치의 컨트라스트를 높이는 등 액정표시장치의 표시품질을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 블랙 매트릭스(60)는 블랙 매트릭스 레진을 공통전극(44) 상에 도포한 후 패터닝하여 형성된다.
S73단계에서 공통전극(44)이 형성되면, 도 9d에 도시된 바와 같이 공통전극(44) 위에 형성된 블랙 매트릭스(60) 상에 스페이서(64)가 형성된다.(S74단계) 이 때, 스페이서 물질(64a)은 기판(41)에서 스페이서(64)가 형성될 위치에 대응하도록 정렬된 잉크젯분사장치(50)로부터 분사된다.
이러한 잉크젯분사방식은 서멀(Thermal) 방식과 압력 차이에 의해 잉크가 노즐로부터 분사되는 피에조(Piezoelectric) 방식이 있으며 그 중 피에조 방식이 주 로 사용된다. 이 피에조 방식의 잉크젯분사장치(50)는 분사시키고자 하는 물질이 담긴 용기(52)와, 이 용기(52)로부터 물질을 외부로 분사시키기 위한 헤드(54)로 구성된다. 용기(52)에는 스페이서 물질(64a)이 채워지며, 헤드(54)에는 압전소자와 용기(52) 내에 포함된 스페이서 물질(64a)을 분사하는 노즐(nozzle ; 56)이 형성된다. 압전소자에 전압이 인가되면 물리적인 압력이 발생되어 용기(52)와 노즐(56) 사이의 유로가 수축, 이완을 반복하는 모세관 현상이 나타난다. 이 모세관 현상에 의해 스페이서 물질(64a)은 노즐(56)을 통해 분사된다. 이러한 방식으로 스페이서(64)는 도 9d에 도시된 바와 같이 잉크젯분사장치(50)의 노즐(56)을 통해 분사된 후, 소성되어 도 10에 도시된 바와 같이 일정한 폭(W)과 높이(H)를 가지도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 블랙 매트릭스(60)가 균일하게 고정되도록 형성되므로 그 위에 형성되는 스페이서(64)도 역시 액정표시장치 내에서 균일하게 분산되게 된다. 이에 의해, 종래 볼스페이서를 채용한 액정표시장치에서 나타난 바와 같은 화면의 얼룩 현상이나 리플현상이 방지된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 스페이서(64)가 형성될 부분에만 잉크젯분사방식으로 도포되므로 종래 패턴 스페이서를 채용한 액정표시장치에서 스페이서 제작 도중 스페이서 물질의 대부분이 식각되어 버리는 것에 비해 스페이서(64) 재료를 절약할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에서는 블랙 매트릭스(60)의 패턴에 따라 스페이서(64)의 크기를 제어할 수 있게 된다. 즉, 스페이서(64)는 블랙 매트릭스(60) 위에만 형성되므로 블랙 매트릭스(60) 패턴의 폭과 높이를 조절하여 액정표시장치의 상판과 하판의 이격폭인 셀갭을 조절할 수 있게 된다. 아울러, 잉크젯분사장치에 담긴 스페이서 물질의 점도를 높임으로써 스페이서(64)를 좀더 높은 높이(H)로 형성할 수 있다. 이와 같이 스페이서 물질의 점도는 높이는 것은 분사된 스페이서 물질이 블랙 매트릭스(60)의 벽면을 타고 흘러 내리지 못하게 하는 효과도 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 액정표시장치는 컬러필터 상의 셀경계부에 고정되도록 형성되는 블랙 매트릭스 위에 스페이서를 형성하므로 액정표시장치 내에서 스페이서를 균일하게 분산시킬 수 있다. 이에 의해, 종래 볼스페이서를 채용한 액정표시장치에서 나타난 바와 같은 화면의 얼룩 현상이나 리플현상이 방지된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 액정표시장치는 스페이서가 형성될 부분에만 잉크젯분사방식으로 도포되므로 종래 패턴 스페이서를 채용한 액정표시장치에서 스페이서 제작 도중 스페이서 물질의 대부분이 식각되어 버리는 것에 비해 스페이서 재료를 절약할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 액정표시장치에서는 블랙 매트릭스의 패턴에 따라 스페이서의 크기를 제어할 수 있게 된다. 즉, 스페이서는 블랙 매트리 스 위에만 형성되므로 블랙 매트릭스 패턴의 폭과 높이를 조절하여 액정표시장치의 상판과 하판의 이격폭인 셀갭을 조절할 수 있게 된다. 아울러, 잉크젯분사장치에 담긴 스페이서 물질의 점도를 조절함으로써 스페이서를 원하는 폭과 높이로 형성할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 실시예들에 따른 액정표시장치는 스페이서가 잉크젯분사방식으로 형성되므로 종래의 액정표시장치에서 스페이서가 포토리소그래피공정을 통해 형성되던 것에 비해 공정 수를 줄일 수 있게 된다. 그 결과, 본 발명의 실시예들에 따른 액정표시장치는 제조시간이 단축되어 제조수율이 향상된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (13)

  1. 상판과 하판을 구비하는 액정표시장치에 있어서,
    상기 상판과 하판 중 어느 한 기판 상에 돌출되도록 형성되는 블랙 매트릭스와,
    상기 돌출된 블랙 매트릭스 상에 형성되는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판과 하판 중 어느 한 기판 상에 형성되며 적색필터, 녹색필터, 청색필터의 패턴으로 구성된 칼라필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 칼라필터 및 상기 블랙 매트릭스를 덮도록 형성되는 공통전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 칼라필터의 각 색필터 사이의 경계부에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 공통전극으로 덮힌 상기 블랙 매트릭스 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 칼라필터를 덮도록 형성되는 공통전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 칼라필터의 각 색필터 사이의 경계부에 위치하도록 상기 공통전극 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 상판과 하판을 구비하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    상기 상판과 하판 중 어느 한 기판 상에 적색필터, 녹색필터, 청색필터의 패턴으로 구성된 칼라필터를 형성하는 단계와,
    상기 칼라필터 상에 돌출되도록 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와,
    상기 돌출된 블랙 매트릭스 상에 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스페이서는 잉크젯분사장치로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 스페이서를 형성하기 전에 상기 칼라필터 및 상기 블랙 매트릭스를 덮도록 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 칼라필터의 각 색필터 사이의 경계부에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스를 형성하기 전에 상기 칼라필터를 덮도록 형성되는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 칼라필터의 각 색필터 사이의 경계부에 위치하도록 상기 공통전극 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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