KR19980031800A - 평면 구동 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도전성 스페이서(spacer)를 이용한 평면 구동 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상부 기판 위에 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 상부 기판과 대응되는 하부 기판 위에는 화소 전극이 블랙 매트릭스와 마주보는 위치에 형성되어 있으며, 블랙 매트릭스와 마주보는 위치에 화소 전극과 나란히 같은 평면 상에 공통 전극이 형성되어 있다. 블랙 매트릭스와 화소 전극 및 공통 전극의 사이에는 스페이서가 형성되어 있고, 상부 기판과 하부 기판의 사이에는 액정 물질이 주입되어 있다. 또한, 본 발명에 따른 평면 구동 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 화소 전극 및 공통 전극을 동시에 형성하는 단계, 화소 전극 및 공통 전극 위에 스페이서를 선택적으로 도포하는 단계, 제2 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정을 주입하여 조립하는 단계를 포함한다. 이러한 평면 구동 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에서는 화소 전극과 공통 전극 사이에 도전성 스페이서를 도포함으로써 광 누설을 방지하고 고개구율과 광시야각을 동시에 실현하며, 도전성 스페이서를 전극 위에만 선택적으로 도포하여 불필요하게 스페이서가 분포하는 것을 방지함으로써 대비비를 향상시킨다.

Description

평면 구동 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 평면 구동(in-plane switching : IPS) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도전성 스페이서(spacer)를 이용한 평면 구동 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 평판 표시 소자로서의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 경량화, 박형화, 저 소비전력 등 CRT(cathode-ray tube) 모니터를 대체할 수 있는 많은 장점을 가지고 있다. 그러나, 기판의 각 화소에 인가되는 전압과 대향 기판의 공통 전극에 인가되는 공통 전압의 전압차에 의해 액정 물질이 구동되는 비틀린 네마틱(TN : twisted nematic) 방식의 액정 표시 장치는 액정 분자들의 장축이 전계 방향을 향하기 때문에 액정 분자들은 두 기판 면에 수직하게 정렬되어 시야 특성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 앞 선 장점들에도 불구하고 그 적용에 한계를 드러내고 있다. 이러한 문제점의 해결을 위해 여러 각도에서 시야각 개선이 시도되고 있으며, 그러한 것 중 하나가 평면 구동 방식 액정 표시 장치이다.
평면 구동 액정 표시 방식은 한 기판 내에 소스-드레인 전극과 공통 전극을 동시에 형성시켜 평면상에 전위차가 생기도록 함으로써 기판의 표면 근처의 액정 분자가 기판에 평행하게 정렬되도록 하는 방식이다. 이러한 평면 구동 방식에서는 시야각이 개선되며 대부분의 방향에서 일정한 대비비를 나타낸다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 평면 구동 액정 표시 장치에 대하여 설명한다,
도 1은 종래의 기술에 따른 평면 구동 액정 표시 장치의 단면도이다.
하부 기판(1) 면에 화소 전극(12)와 공통 전극(13)이 같은 평면 상에 형성되어 있다. 또한, 하부 기판(1)은 컬러 필터(도시하지 않음)가 형성되어 있는 상부 기판(3)과 대응되며, 두 기판(1, 3) 사이에는 액정(6)이 주입되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 각 전극(12, 13)에 전압이 인가되면 액정 분자(6)들의 장축은 전계 방향으로 배열된다. 두 전극(12, 13) 사이의 영역의 대부분은 기판(1, 3)면과 평행한 전계가 형성되지만, 화소 전극(12)과 공통 전극(13)의 가장자리 부근에서의 전계는 기판(1, 3)과 평행하지 않다. 따라서, 이 부근의 액정 분자(6)들은 기판(1, 3)면과 어느 정도 각도를 갖고 있는 이상 광 누설의 발생이 필연적이고, 광 누설을 막기 위해 이러한 디스클리네이션(disclination) 영역에 해당하는 폭으로 블랙 매트릭스(7)를 형성해야 하기 때문에 개구율이 저하된다.
본 발명의 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광 누설의 발생을 차단하고 고개구율과 광시야각을 실현하는 데에 있다.
도1은 종래의 기술에 따른 평면 구동 액정 표시 장치의 단면도이고,
도2는 본 발명에 따른 평면 구동 액정 표시 장치의 단면도이고,
도3은 본 발명에 따른 선택적 스프레이 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 평면 구동 액정 표시 장치는 상부 기판 위에 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 상부 기판과 대응되는 하부 기판 위에는 화소 전극이 블랙 매트릭스와 마주보는 위치에 형성되어 있으며, 블랙 매트릭스와 마주보는 위치에 화소 전극과 나란히 같은 평면 상에 공통 전극이 형성되어 있다. 블랙 매트릭스와 화소 전극 및 공통 전극의 사이에는 스페이서가 형성되어 있고, 상부 기판과 하부 기판의 사이에는 액정 물질이 주입되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 평면 구동 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 화소 전극 및 공통 전극을 동시에 형성하는 단계, 화소 전극 및 공통 전극 위에 스페이서를 선택적으로 도포하는 단계, 제2 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정을 주입하여 조립하는 단계를 포함한다.
여기서, 블랙 매트릭스와 화소 전극 및 공통 전극은 서로 마주보도록 조립하며, 스페이서로는 도전성 입자를 사용한다. 스페이서를 선택적으로 도포하기 위해서 화소 전극과 공통 전극에 전압을 인가한 후, 스페이서는 화소 전극 및 공통 전극과 다른 극성으로 대전시켜 도포하는 단계를 더 포함한다.
이러한 평면 구동 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에서는 화소 전극과 공통 전극 사이에 도전성 스페이서를 도포함으로써 광 누설을 방지하고 고개구율과 광시야각을 동시에 실현하며, 도전성 스페이서를 전극 위에만 선택적으로 도포하여 불필요하게 스페이서가 분포하는 것을 방지함으로써 대비비를 향상시킨다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 평면 구동 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 평면 구동 액정 표시 장치의 단면도이다.
먼저, 하부 박막 트랜지스터의 기판을 살펴보면, 하부 기판(1) 위에 게이트 전극(8)이 형성되어 있고 그 상부에는 절연막(10)이 전면적으로 형성되어 있다. 게이트 전극(8)이 형성되어 있는 절연막(10) 상부에는 소스-드레인 전극(11)이 게이트 전극(8)의 일부와 중첩되도록 형성되어 있고, 소스 드레인 전극(11)과 연결된 화소 전극(12)이 한 방향으로 형성되어 있으며, 같은 평면 상에 화소 전극(12)과 나란히 공통 전극(13)이 형성되어 있다.
또한, 상부 컬러 필터 기판을 살펴보면, 상부 기판(3) 면에 블랙 매트릭스(7)가 형성되어 있고, 그 위에 컬러 필터(4)가 형성되어 있다. 이때, 블랙 매트릭스(7)의 폭은 화소 전극(12) 또는 공통 전극(13)의 폭 정도로 형성하면 충분하다.
이러한 상부 기판(3)과 하부 기판(1)의 사이에는 액정 물질(6)이 주입되고, 상부의 블랙 매트릭스(7)와 하부의 화소 전극(12) 및 공통 전극(13)이 서로 마주보도록 정렬(align)되어 있으며, 블랙 매트릭스(7)와 화소 전극(12) 및 공통 전극(13) 사이에는 도전성 스페이서(5)가 위치하고 있다.
도2와 같은 구조의 평면 구동 액정 표시 장치에 전압이 인가되면, 화소 전극(12)에 인가된 전압이 도전성 스페이서(5)에 인가되고 공통 전극(13)에 인가된 전압도 접하고 있는 도전성 스페이서(5)에 인가되므로 스페이서(5) 사이에는 기판(1, 3) 면에 평행한 전계가 형성된다. 따라서, 액정 분자(6)의 장축은 기판(1, 3) 면에 평행하게 배열된다. 본 발명에 따른 구조에서는 디스클리네이션(disclination)이 발생하지 않아 광 누설이 일어나지 않는다.
그러면, 이러한 구조 특히, 하부 기판을 형성하는 방법을 살펴보자.
도3은 본 발명에 따른 선택적 스페이서 스프레이 방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 기판(1) 위에 게이트 전극(도시하지 않음)을 형성하고, 다음에 게이트 절연막과 비정질 실리콘과 N+비정질 실리콘을 연속으로 증착하고 소스-드레인 전극을 형성한 다음, 화소 전극(12)과 공통 전극(13)을 기판(1) 면에 동시에 형성하고, 화소 전극(12)과 공통 전극(13)의 끝은 기판(1)의 가장자리 부분에 각각 묶어둔다. 가장자리 부분에 묶여 있는 전극(12, 13)에 전압을 인가한 후, 도전성이 있는 스페이서(5)에 전극(12, 13)과는 다른 극성의 전하를 대전시킨 후 스프레이한다. 이때, 반대 극성 전하의 작용으로 기판(1) 위의 전압이 인가된 부분 즉, 화소 전극(12)과 공통 전극(13)에만 선택적으로 스페이서(5)를 도포할 수 있다.
이러한 방식의 스페이서 스프레이는 다른 스페이서 얼라인 방식과 비교하여 추가 공정이 없으므로 가격적인 장점뿐만 아니라 수율적인 장점도 가지게 된다. 또한, 일정한 높이의 박막에 스페이서를 스프레이 할 수 있기 때문에 균일한 셀(cell) 간격을 얻을 수 있다.
또한, 상부 기판(3)에 블랙 매트릭스(도2의 도면부호 7)를 형성하고 컬러 필터(도시하지 않음)를 형성한 후 앞 선 방법으로 제조된 하부 기판과 조립한다. 이때, 상부 기판(3)의 블랙 매트릭스(7)는 스페이서(5)가 그 위에 도포되어 있는 화소 전극(12) 및 공통 전극(13)과 얼라인된다. 스페이서(5)가 도전성을 띠고 있기 때문에 블랙 매트릭스(7)는 전극(12, 13)의 경계부 또는 그 안쪽으로 형성해도 관계없다.
이러한 방법으로 조립된 평면 구동 액정 표시 장치는 블랙 매트릭스에 스페이서가 얼라인되기 때문에 스페이서에 의한 대비비 저하를 방지한다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 평면 구동 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에서는 상판의 블랙 매트릭스와 하판의 화소 및 공통 전극이 얼라인 되도록 하고 그 사이에 도전성 스페이서를 형성함으로써, 광 누설을 방지의 효과가 있다. 또한, 도전성이 있는 스페이서를 대전시켜 스프레이하여 블랙 매트릭스와 화소 및 공통 전극 사이에만 선택적으로 정렬함으로써, 대비비 저하를 방지하고 셀 간격 균일성을 확보할 수 있으며, 정렬에 있어 추가 공정이 필요없다는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 블랙 매트릭스,
    상기 제1 기판과 대응되는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 한 방향으로 형성되어 있으며 상기 블랙 매트릭스와 마주보는 위치에 형성되어 있는 화소 전극,
    상기 화소 전극과 나란히 형성되어 있으며 상기 블랙 매트릭스와 마주보는 위치에 형성되어 있는 공통 전극,
    상기 블랙 매트릭스와 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극의 사이에 형성되어 있는 스페이서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 주입되어 있는 액정 물질
    을 포함하는 평면 구동 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 스페이서는 도전성 입자인 평면 구동 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 화소 전극 또는 상기 공통 전극의 경계부 또는 그 안쪽으로 형성되어 있는 평면 구동 액정 표시 장치
  4. 제1 기판 위에 화소 전극 및 공통 전극을 동시에 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극위에 스페이서를 선택적으로 도포하는 단계,
    제2 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정을 주입하여 조립하는 단계
    를 포함하는 평면 구동 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 블랙 매트릭스와 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극이 서로 마주하도록 조립하는 평면 구동 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제4항에서,
    상기 스페이서로 도전성 입자를 사용하는 평면 구동 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극의 끝을 상기 제1 기판의 가장자리에 묶어두었다가 외부 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 평면 구동 액정 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 스페이서는 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극과 다른 극성으로 대전시켜 도포하는 평면 구동 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제4항에서,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극의 경계부 또는 그 안쪽으로 형성하는 평면 구동 액정 표시 장치의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR100488952B1 (ko) * 2001-12-31 2005-05-11 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 스페이서 필드 스위칭 모드로 구동하는 액정표시장치

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