KR19990036816A - 액정표시소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 액티브매트릭스 기판에 대하여 강한 접착력을 갖는 주상 스페이서의 도입에 의해, 종래의 기술보다도 액정층의 두께를 기판면내에서 얼룩없이 정확하게 제어하면서, 또한 러빙처리시에 생기는 배향의 흐트러짐을 없게하고, 표시성능이 저하하는 것을 방지하는 것이다. 매트릭스상으로 배치된 스위칭소자군 및 화소전극군을 갖는 액티브매트릭스 기판에서, 스위칭소자에 접속된 게이트배선 또는 소스배선상에서 스위칭소자의 근방 또는 스위칭소자상에 주상 스페이서가 형성된다. 또한, 액티브매트릭스 기판상에 형성된 배향막용 수지막에 대한 러빙처리를 실시함에 있어서, 주상 스페이서의 배후에 생기는 배향 흐트러짐 영역이 화소전극과는 실질적으로 겹치지 않는 방향을 러빙방향으로 설정하여 러빙처리를 행한다.

Description

액정표시소자 및 그의 제조방법

본 발명은 박막 트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor)등을 스위칭소자로서 구비한 액정표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

현재, 일반적인 액정표시소자는, 투명전극을 갖는 2장의 유리기판을 대향시켜, 그 2장의 기판 사이에 액정이 봉입된 구성으로 되어있다. 이 2장의 기판사이의 거리를 일정하게 유지하기 위해서 입경이 균일한 플라스틱비드등의 스페이서를 기판 사이에 산재시키고 있다.

이때, 일반적인 문제로서, 2장의 기판 사이에 산재시킨 스페이서의 주변의 액정의 배향이 흐트러지면, 그 배향이 흐트러진 스페이서의 주변부에서 빛이 누설되어, 콘트라스트가 저하하는 경향이 있다.

또한, 스페이서를 기판면내에 균일하게 분산시키는 것이 곤란하다. 그외에, 기판면내의 배선이나 스위칭소자, 칼라필터 등에 의한 요철이 있기 때문에, 스페이서의 배치위치에 의해, 봉입되어 있는 액정층의 두께가 불균일하게 되어, 이들이 표시불량을 야기함으로써, 제품의 수율 저하를 초래한다.

이러한 문제의 대책으로서, 포토레지스트등으로 주상의 스페이서를 형성하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 주상의 스페이서를 형성한후에, 배향막용 수지막을 도포하고, 러빙포로 배향막용 수지막을 문지르는 것에 의해 배향막용 수지막에 한방향을 따라 다수의 미세한 홈을 형성하는 러빙처리를 행하는 경우에는, 스페이서의 돌기에 의해 러빙되지 않은 부분이 생겨서, 그 부분이 배향 흐트러짐 영역으로 되기 때문에, 표시품위를 저하시켜 버리는 문제가 있다. 또한, 러빙처리에 의해 주상 스페이서가 기판에서 이탈되어 버리는 결함이 발생하는 문제가 있다.

이러한 문제를 감안하여, 일본국 공개 특허 공보 제97-73088호 또는 일본국 공개 특허 공보 제94-175133호에서는, 다음의 방법이 개시되어 있다.

상기 스페이서의 돌기에 의한 배향 흐트러짐에 대해서는, 상기 양 공보에 서, 스페이서를 기점으로 한 배향불량영역이 화소내에 이르지 않는 위치에 스페이서를 배치하여, 기판상의 배선이나 차광영역을 활용하여 화소에 영향을 미치지 않는 부분내에 배향 불량을 수용하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 상기 일본국 공개 특허 공보 제97-73088호에서는, 스페이서 형상을 러빙포가 접촉하는 부분이 최상부로 되고, 완만한 테이퍼 형상을 가지며, 단면형상을 타원형, 삼각형, 마름모꼴 형태등으로 되도록 형성함으로써 러빙포의 털이 받는 저항을 감소시켜, 배향불량을 감소시키는 방법이 개시되어 있다.

또한, 상기 일본국 공개 특허 공보 제97-73088호에서는, 스페이서의 기판에서 이탈하는 결함에 대하여, 스페이서의 형상을 타원기둥으로 하고, 또한 그의 길이방향과 러빙방향을 평행하게 함에 의해 스페이서의 기계적 강도를 유지하면서, 스페이서에 가해지는 부하를 최소한으로 억제하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 상기 2개의 공보에 의한 어떠한 방법에서도, 스페이서의 기판측에 대한 접착강도가 고려되어 있지 않기 때문에, 러빙시의 파일 압압에 의해 스페이서가 이탈되는 경우가 있다.

특히, 상기 일본국 공개 특허 공보 제97-73088호에서는 흑색수지로 된 차광층상에 스페이서가 설치되기 때문에, 스페이서의 차광층에 대한 접착강도가 극히 약하고, 러빙공정에서 스페이서가 이탈하기 쉽다는 문제가 있다. 이것은, 흑색수지로 된 차광층의 상부 표면이 일반적으로 평탄하고 스페이서의 접착강도가 약하기 때문이다. 또한, 스페이서를 완만한 형상으로 함에 의해, 스페이서에 가해지는 러빙포의 부하를 최소한으로 억제하려고 노력하고 있지만, 스페이서의 기판면에 대한 접착성이 개선되지 않고, 근본적인 문제 해결에는 이르지 못한다. 또한, 스페이서의 단면 형상을 타원형, 삼각형, 마름모꼴 형태등으로 하기 위해서는, 포토리소그라피 공정 또는 에칭 공정등의 치밀하고 복잡한 작업을 수반하기 때문에, 비용 상승이나 수율 저하가 문제로 되고 있다.

다른 일본국 공개 특허 공보 제94-175133호에서는, 스페이서가 화소사이 또는 스위칭소자상의 평탄하지 않은 부분에 형성되어 때문에 접착 면적이 증가되어 접착강도가 향상되지만, 한편으로 스페이서가 배향막상에 형성되기 때문에, 실질적으로는 접착강도가 현저하게 향상되지 않는다. 또한, 스페이서가 설치된 후에 러빙이 행하여지기 때문에, 러빙포의 압압에 의한 스페이서의 이탈이 문제로 되고 있다. 또한, 배향막표면은 스페이서 형성공정에서 스페이서 형성용의 액상 약품에 의해 바래지기 때문에, 액정분자의 배향규제력의 저하, 인화 잔상과 같은 표시품위의 저하등의 심각한 문제가 발생한다. 또한, 상기 공보에서는 스페이서 형상에 관하여 아무런 조치도 실시되지 않기 때문에, 러빙불량에 따르는 배향불량을 피할 수 없다.

본 발명은 액티브매트릭스 기판에 대하여 강한 접착력을 가지며, 그의 제조가 간단한 주상 스페이서의 도입에 의해, 종래의 기술보다도 액정층의 두께를 기판면내에서 얼룩이 없고 정확하게 제어하면서, 또한 러빙처리에 있어서 생기는 배향의 흐트러짐을 없게하고, 표시성능이 저하하는 것을 방지하는 것을 목적으로 하고있다.

본 발명의 제 1 양태에서는, 액정층 및 상기 액정층이 사이에 삽입되어 있는 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 구비하는 액정표시소자로서, 상기 액티브매트릭스 기판이 액정층측에 적어도 매트릭스상으로 배치된 스위칭소자군 및 화소전극군을 갖는 액정표시소자에 있어서,

상기 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면의 부분에 요철을 갖는 단면이 대략 테이퍼 형상의 부분상에 접착되어, 기판 사이의 갭을 제어하는 주상 스페이서를 포함하고,

상기 주상 스페이서가, 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면의 상기 테이퍼 형상에 대응하는 테이퍼 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자를 제공한다.

본 발명의 제 2 양태에서는, 상기 액티브매트릭스 기판이 액정층측에, 스위칭소자에 접속되는 배선을 더 포함하고,

상기 주상 스페이서는 상기 배선상에서, 스위칭소자의 근방에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 양태에서는, 상기 주상 스페이서가 스위칭소자상에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 배선의 단면형상이 일반적으로 볼록형상으로 되어 있거나, 또는 화소 내부의 화소가 제거된 패턴에서는 오목 형상으로 되는데, 어느 것도 테이퍼를 가진 것이 많고, 주상 스페이서의 단면적 이상의 접착면적을 갖게 되어, 주상 스페이서가 러빙공정에서 이탈하기 어렵게 됨과 동시에, 볼록 또는 오목 형상의 부분으로 형성되는 주상 스페이서의 테이퍼는 기본 형상의 테이퍼를 반영하여 완만하게 되기 쉽고, 러빙에 의한 배향 흐트러짐이 감소된다. 또한, 주상 스페이서를 스위칭소자상에 형성하는 경우에는, 스위칭소자가 비교적 복잡한 요철형상을 갖기 때문에, 마찬가지로 접착강도가 향상되고 테이퍼 각도가 완만하게 될 수 있다. 또한, 주상 스페이서가 일정한 높이의 위치에 한정되어 형성됨에 의해, 액정층의 두께가 정확하게 제어된다.

본 발명의 제 4 양태에서는, 상기 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면상에 형성된 배향막으로서, 상기 주상 스페이서에서 스위칭소자로 향하는 방향을 따라 러빙처리가 실시된 배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제 5 양태에서는, 상기 배향막상의 주상 스페이서 근방에 형성된 영역으로서, 주상 스페이서에서 러빙방향으로 향하는 방향으로 형성된 배향 흐트러짐 영역이 화소전극과 실질적으로 겹치지 않도록, 상기 러빙방향이 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 배향막상에서 주상 스페이서의 배후에 생기는 배향 흐트러짐 영역이 화소전극과는 실질적으로 겹치지 않기 때문에, 배향 흐트러짐 영역은 액정표시소자의 표시품위에 전혀 영향을 주지 않고, 고품위의 표시를 가능하게 한다.

본 발명의 제 6 양태에서는, 상기 주상 스페이서의 최상부와 대향기판을 접착하는 접착층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 주상 스페이서의 최상부와 대향기판이 접착제를 통해 접착되어 있기 때문에, 액티브매트릭스 기판과 대향기판이 강하게 접착되어, 액정층의 두께가 균일하게 되며, 표시얼룩이 없어지고, 표시품위가 향상된다.

본 발명의 제 7 양태에서는, 상기 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 기판 주변부에서 접합시키는 시일부를 포함하며,

상기 주상 스페이서는 상기 시일부에 대향하는 액티브매트릭스 기판상에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 주변부의 시일부에 해당하는 개소에서도 주상 스페이서가 액티브매트릭스 기판에 형성되며, 이 주변부의 주상 스페이서를 사이에 삽입시킨 상태에서 시일부를 통해 액티브매트릭스 기판과 대향기판이 접합되어 있음으로써, 액정층의 두께가 더욱 균일하게 되어, 표시얼룩이 없어지고, 표시품위가 더욱 향상된다.

또한, 본 발명의 제 8 양태에서는, 액정층 및 상기 액정층이 사이에 삽입되어 있는 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 구비하는 액정표시소자로서, 상기 액티브매트릭스 기판이 액정층측에 적어도 매트릭스상으로 배치된 스위칭소자군, 상기 스위칭소자에 접속되는 배선, 및 화소전극군을 갖는 액정표시소자의 제조방법에 있어서,

상기 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면에 감광성수지를 도포하여, 스위칭소자 또는 배선상의 감광성수지면에 있는 요철면을 노광하고, 현상하고, 소성하여, 패터닝함으로써 주상의 스페이서를 형성하는 공정, 및

스페이서가 형성된 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면에 배향막으로 되는 수지막을 도포한후, 주상 스페이서 근방에 형성된 배향 흐트러짐 영역이 화소전극과 실질적으로 겹치지 않도록 된 러빙방향으로, 상기 수지막에 대해 러빙처리를 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 제 9 양태에 따르면, 상기 러빙처리 공정후에, 주상 스페이서의 최상부에 접착제를 도포하는 공정, 및

액티브매트릭스 기판과 대향기판을 기판의 주변부에서 접착하고, 주상 스페이서의 최상부를 도포된 상기 접착제를 통해 대향기판에 접착하여, 시일부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제 10 양태에서는, 상기 주상 스페이서의 형성 공정에서는, 기판주변부상의 감광성수지면에 있는 요철면을 노광하여 주상 스페이서를 형성하고,

상기 러빙처리 공정후에, 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 주상 스페이서를 삽입시킨채, 기판의 주변부에서 접착하여, 시일부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기한 바와같은 액정표시소자를 실현할 수 있는 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예 1의 액정표시소자(9a)를 나타낸 평면도,

도 2a 및 도 2b는 주상 스페이서(5,51)를 나타낸 측면도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예 2의 액정표시소자(9b)를 나타낸 평면도, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 3의 액정표시소자(9c)를 나타낸 평면도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예 4의 액정표시소자(9d)를 나타낸 평면도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예 5의 액정표시소자(9e)를 나타낸 평면도,

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예 6의 액정표시소자(9f)를 나타낸 평면도,

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예 7의 액정표시소자(9g)를 나타낸 평면도,

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예 8의 액정표시소자(9h)를 나타낸 평면도,

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예 9의 액정표시소자(9i)를 나타낸 평면도,

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예 10의 액정표시소자(9j)를 나타낸 평면도,

도 12a∼도 12e는 본 발명의 액정표시소자(9k)의 제조방법을 나타낸 측면도, 및

도 13a∼도 13e는 본 발명의 액정표시소자(9m)의 다른 제조방법을 나타낸 측면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 실시예 1의 액정표시소자(9a)를 나타낸 평면도이다.

우선, 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 매트릭스상으로 배치된 박막 트랜지스터(TFT)등의 스위칭소자(1), 이 스위칭소자(1)에 결선되는 게이트배선(2), 소스배선(3), 및 화소전극(4)이 형성된 액티브매트릭스 기판을 성막과 패터닝을 되풀이하는 등에 의해 형성한다.

다음에, 주상(柱狀) 스페이서로 되는 감광성수지를 스피너에 의해 액티브매트릭스 기판상에 도포하였다. 본 실시예에서는, 포지티브 아크릴계 감광성수지를 사용한다. 감광성수지로는, 그 밖에도 폴리이미드계등을 이용할 수 있다. 주상 스페이서는 표시영역외에 형성되므로, 수지의 색을 고려할 필요가 없고, 노광에 의해 경화되는 것만이 주된 수지의 선정 조건으로 된다. 배향막 형성공정이 주상 스페이서 형성공정 전에 실행되는 경우에는, 주상 스페이서의 패터닝을 위한 노광이 배향막에 영향을 주기 때문에 감광성수지로서 네가티브형밖에 사용할 수 없지만, 본 실시예의 경우에는, 주상 스페이서 형성공정 후에 배향막 형성공정이 실행되므로, 감광성수지로서 포지티브 또는 네가티브형에 관계없이 사용할 수 있어서, 수지의 선택 폭이 넓어진다.

감광성수지의 도포량에 따른 감광성수지의 막두께에 의해 주상 스페이서의 높이가 결정된다. 따라서, 수지의 농도 또는 스피너의 회전수를 제어하는 것이 중요하다. 본 실시예에서는, 액정층의 두께로서 4.5μm가 필요하고, 게이트배선이 0.9μm의 두께를 가지므로, 3.6μm의 수지두께로 되도록 스핀코트한다. 이를 위해서는, 스핀의 회전수를 초당 580회전으로 하여 12초간의 스핀코트가 적절하다.

다음에, 자외선에 의한 노광에 의해, 게이트배선(2)상에 주상 스페이서(5)로 될 형상을 패터닝한다(도 1a 참조). 주상 스페이서(5)의 형성위치는, 게이트배선(2)상의, 스위칭소자(1)의 게이트보다 소스배선(3)에서 적게 떨어진 위치이다. 그후, 현상액에 의해 불필요한 수지를 제거하여, 액티브매트릭스 기판을 가열함으로써, 수지에 의해 형성된 주상 스페이서(5)를 경화시킨다.

소성온도 및 소성시간을 제어함으로써, 수지의 용매의 휘발속도 또는 수지의 경화속도를 조정할 수 있기 때문에, 이들을 적당하게 함으로써 주상 스페이서(5)의 테이퍼 형상을 제어한다. 본 실시예에서는, 40℃로 40분간의 전 소성을 행하고, 그후, 200℃로 67분간에 걸쳐 본 소성을 행한다.

이와 같이 게이트배선(2)상에 주상 스페이서(5)를 형성한 액티브매트릭스 기판에 대하여 폴리이미드 타입의 배향막용 수지막을 일반적으로 잘 알려져 있는 인쇄법에 의해 도포한다. 한편, 이와 같이 돌기상의 스페이서가 형성된 기판상에 인쇄법으로 배향막용 수지막을 도포하여도, 본 발명의 스페이서는 충분히 완만한 테이퍼 형상을 갖기 때문에, 스페이서 주위에 배향막용 수지막의 인쇄 얼룩 또는 그것에 기인하는 배향불량은 전혀 관찰되지 않는다.

이어서, 배향막용 수지막을 소성하고, 그 배향막용 수지막을 러빙한다. 이 경우에, 도 1b에서 화살표로 도시한 바와 같이, 주상 스페이서(5)에서 스위칭소자(1)를 잇는 방향이 러빙방향(6)으로 설정된다. 일반적인 트위스트 네마틱 액정표시소자의 러빙방향이 게이트 배선방향에 대하여 45°의 각도를 이루는 방향이기 때문에, 러빙방향(6)으로서 45°의 방향을 선택한다. 이때 주상 스페이서(5)가 존재하기 때문에 러빙포의 파일의 접촉이 약하게 되는 위치에 배향 흐트러짐 영역(7)(도 1b에서 사선부 참조)이 발생되지만, 배향 흐트러짐 영역(7)은 화소전극(4)과는 실질적으로 전혀 겹치지 않고, 표시에는 관계가 없는 영역이기 때문에, 표시품위의 저하를 초래하지 않는다. 따라서, 새롭게 차광부를 마련할 필요는 없고, 개구율의 저하도 초래하지 않는다.

이것은, 바꿔 말하면, 주상 스페이서(5)의 형성위치는, 액정의 배향을 결정하는 러빙방향(6)에 의해 결정된다는 것이 된다. 즉, 스위칭소자(1)의 위치를 통해 45°의 러빙방향(6)을 따라 연장된 직선이 게이트배선(2)과 교차하는 점을 주상 스페이서(5)의 형성위치로 하고 있다.

게이트배선(2)상에 형성된 주상 스페이서(5)가 러빙 공정에서 액티브매트릭스 기판으로부터 이탈하거나 사용환경에 의해 주상 스페이서(5)가 이탈하여, 표시영역으로 이동함으로써 표시품위의 저하를 초래하는 것이 염려되지만, 본 실시예에서는 실제로 그와 같은 일은 없다. 이것은, 도 2a 및 도 2b를 비교하면, 본 실시예에서의 주상 스페이서(5)의 액티브매트릭스 기판으로의 접착강도가, 주상 스페이서를 대향기판의 차광부의 평탄부에 설치하는 것보다도 강한 것으로 이해할 수 있다. 도 2b는 평탄한 부분(8)에 주상 스페이서(51)를 형성한 경우를 나타내며, 도 2a는 게이트배선(2)상에 주상 스페이서(5)를 형성한 경우를 나타낸다. 배선의 부분은 일반적으로 단면이 테이퍼 형상을 가지며, 또한 다층구조로 되어 있는 경우가 많고, 결과적으로 배선의 부분의 단면은 대체로 완만한 테이퍼 형상을 갖는 볼록 형상을 하고 있다. 도 2a의 경우는, 게이트배선(2)의 이러한 볼록 형상이 반영된 결과, 도 2b의 경우에 비교해서 주상 스페이서(5)의 기부의 접착면적이 증가하며, 또한 주상 스페이서(5)의 테이퍼가 더욱 완만하게 되어 있음을 알 수 있다. 상기 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 일반적으로 대향기판에 설치되는 차광막은 표면 형상이 평탄하기 때문에, 그의 차광막상에 주상 스페이서를 형성한 경우에는, 접착강도를 향상시키거나, 테이퍼 각도를 완만하게 하는 것은 불가능하다. 본 실시예의 경우는, 주상 스페이서(5)의 기부의 접착 면적을 크게함으로써, 강한 접합이 가능해지는 것이다.

러빙 공정 후는, 일반적인 액정표시소자의 제조방법의 경우와 마찬가지로, 표시부의 주변에 셀두께를 유지하기 위한 유리섬유가 혼입된 에폭시 접착제로 된 시일부를 통해 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 접합시킨다. 그리고, 액티브매트릭스 기판과 대향기판의 빈틈에 액정을 봉입하여, 액정표시소자(9a)를 제조한다.

주상 스페이서(5)의 패터닝의 위치로는, 그 밖에 도 3a∼도 7b에 나타낸 바와 같은 위치라도 좋다. 상기 도면들에서, (1)은 박막 트랜지스터등의 스위칭소자, (2)는 게이트배선, (3)은 소스배선, (4)는 화소전극, (5)는 주상 스페이서, (6)은 러빙방향, (7)은 배향 흐트러짐 영역이다.

도 3a 및 도 3b의 액정표시소자(9b)의 경우는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 게이트배선(2)상에서, 스위칭소자(1)의 게이트에 대응하는 위치에 주상 스페이서(5)를 형성하고, 그 후에 액티브매트릭스 기판상에 배향막용 수지막을 형성하여, 도 3b에 도시된 바와 같이, 그의 배향막용 수지막에 대하여 화살표와 같이 소스배선(3)과 평행하게 주상 스페이서(5)에서 스위칭소자(1)로 향하는 러빙 방향(6)으로 러빙처리를 실시한다. 주상 스페이서(5)에 의해 러빙방향(6)의 하류측에 배향 흐트러짐 영역(7)이 생기지만, 이 배향 흐트러짐 영역(7)은 스위칭소자(1)에 겹치는 것으로서, 화소전극(4)과는 실질적으로 전혀 겹치지 않게 되어, 표시에는 관계하지 않는 영역이기 때문에, 표시품위의 저하를 초래하지 않는다.

도 4a 및 4b의 액정표시소자(9c)의 경우는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 소스배선(3)상에서, 스위칭소자(1)의 소스에 대응하는 위치에 주상 스페이서(5)를 형성하고, 그 후에 액티브매트릭스 기판상에 배향막용 수지막을 형성하여, 도 4b에 도시된 바와 같이 그의 배향막용 수지막에 대하여 화살표와 같이 게이트배선(2)과 평행하게 주상 스페이서(5)에서 스위칭소자(1)로 향하는 러빙방향(6)으로 러빙처리를 실시한다. 주상 스페이서(5)에 의해 러빙방향(6)의 하류측에 배향흐트러짐 영역(7)이 생기지만, 이 배향 흐트러짐 영역(7)은 스위칭소자(1)와 겹치는 것으로서, 화소전극(4)과는 실질적으로 전혀 겹치지 않고, 표시에는 관계하지 않는 영역이기 때문에 표시품위의 저하를 초래하지 않는다.

도 5a∼도 7b는, 주상 스페이서(5)를 스위칭소자(1)상에 형성하는 경우를 나타낸다. 도 5a 및 도 5b의 액정표시소자(9d)의 경우는, 먼저, 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 매트릭스상으로 배치된 스위칭소자(1), 이 스위칭소자(1)에 결선되는 게이트배선(2), 소스배선(3), 화소전극(4)이 형성된 액티브매트릭스 기판을 성막과 패터닝을 되풀이 하는 등에 의해 형성한다.

다음에, 주상 스페이서로 되는 감광성수지를 스피너에 의해 액티브매트릭스 기판상에 도포한다. 본 실시예에서도, 포지티브형 아크릴계 감광성수지를 사용한다. 도포량, 즉 감광성수지의 막두께에 의해 주상 스페이서(5)의 높이가 결정된다. 본 실시예에서는, 액정층의 두께로서 4.5μm가 필요하고, 스위칭소자(1)가 1.6μm의 두께를 가지므로, 2.9μm의 수지 두께로 되도록 스핀코트한다. 이를 위해서는, 스핀의 회전수를 초당 640회전으로 하여 12초간의 스핀코트가 적절하다.

다음, 자외선에 의한 노광에 의해, 스위칭소자(1)상에 주상 스페이서(5)로 되는 형상을 패터닝한다(도 5a 참조). 그 후, 현상액에 의해 불필요한 수지를 제거하고, 액티브 매트릭스기판을 가열함으로써, 수지에 의해 형성된 주상 스페이서(5)를 경화시킨다. 소성온도 및 소성시간을 제어함에 의해, 수지의 용매의 휘발속도 또는 수지의 경화속도를 조정할 수 있기 때문에, 이들을 적당하게 함에 의해 주상 스페이서(5)의 테이퍼 형상을 제어한다. 본 실시예에서는, 40℃에서 10분간의 전 소성을 행하고, 그 후, 200℃로 67분간에 걸쳐 본 소성을 행한다.

이와 같이 스위칭소자(1)상에 주상 스페이서(5)를 형성한 액티브 매트릭스기판에 대하여 폴리이미드타입의 배향막용 수지막을 일반적으로 잘 알려져 있는 인쇄법에 의해 도포한다. 배향막용 수지막을 180℃로 소성하고, 그 배향막용 수지막을 러빙한다. 이 경우에, 도 5b에서 화살표로 도시한 바와 같이, 게이트배선(2) 및 소스배선(3)에 대하여 기울기 45°로 주상 스페이서(5)에서 게이트배선(2) 및 소스배선(3)의 교점으로 향하는 러빙방향(6)으로 러빙처리를 실시한다. 이 45°의 방향은 전술한 바와 같이, 일반적인 트위스트 네마틱형 액정표시소자의 러빙방향이다. 주상 스페이서(5)의 존재 때문에 러빙포의 털접촉이 약해지는 경우에 배향 흐트러짐 영역(7)이 생기지만, 이 배향 흐트러짐 영역(7)은 게이트배선(2) 및 소스배선(3)에 겹치는 것으로, 화소전극(4)과는 실질적으로 전혀 겹치지 않고, 표시에는 관계가 없는 영역이기 때문에, 표시품위의 저하를 초래하지 않는다. 따라서, 새롭게 차광부를 설치할 필요가 없고, 개구율의 저하도 초래하지 않는다.

도 6a 및 도6b의 액정표시소자(9e)의 경우는, 도 6a에 도시된 바와 같이, 스위칭소자(1)상에 주상 스페이서(5)를 형성하고, 그 후에 액티브매트릭스 기판상에 배향막용 수지막을 형성하여, 도 6b에 도시한 바와 같이 그의 배향막용 수지막에 대하여 화살표와 같이 소스배선(3)과 평행하게 주상 스페이서(5)에서 게이트배선(2)으로 향하는 러빙방향(6)으로 러빙처리를 실시한다. 주상 스페이서(5)에 의해 러빙방향(6)의 하류측에 배향 흐트러짐 영역(7)이 생기지만, 이 배향흐트러짐 영역(7)은 게이트배선(2)에 겹치는 것으로, 화소전극(4)과는 실질적으로 전혀 겹치지 않고, 표시에는 관계하지 않는 영역이기 때문에 표시품위의 저하를 초래하지 않는다.

도 7a 및 도 7b의 액정표시소자(9f)의 경우는, 도 7a에 도시한 바와 같이, 스위칭소자(1)상에 주상 스페이서(5)를 형성하고, 그 후에 액티브매트릭스 기판상에 배향막용 수지막을 형성하여, 도 7b에 도시한 바와 같이 그의 배향막용 수지막에 대하여 화살표와 같이 게이트배선(2)과 평행하게 주상 스페이서(5)에서 소스배선(3)으로 향하는 러빙 방향(6)으로 러빙처리를 실시한다. 주상 스페이서(5)에 의해 러빙방향(6)의 하류측에 배향 흐트러짐 영역(7)이 생기지만, 이 배향 흐트러짐 영역(7)은 소스배선(3)에 겹치는 것으로, 화소전극(4)과는 실질적으로 전혀 겹치지 않고, 표시에는 관계하지 않는 영역이기 때문에 표시품위의 저하를 초래하지 않는다.

또한, 이밖에도, 도 8a 내지 도 11b에 나타낸 바와 같은 부분에 주상 스페이서를 배치할 수 있다.

도 8a 및 도 8b의 액정표시소자(9g)의 경우는, 도 8a에 도시한 바와같이, 게이트배선(2)과 동일 공정에서 형성한 보조용량배선(20)상에 해당하는 부분에 주상 스페이서(5)를 형성하고, 그 후에 액티브매트릭스 기판상에 배향막용 수지막을 형성하여, 도 8b에 도시한 바와 같이 그의 배향막용 수지막에 대하여 화살표와 같이 소스배선(3)과 평행하게 주상 스페이서(5)에서 게이트배선(2)으로 향하는 러빙방향(6)으로 러빙처리를 실시한다. 러빙처리에 의해, 러빙방향(6)의 하류측에 배향 흐트러짐 영역(7)이 생기지만, 이 배향 흐트러짐 영역(7)은 보조용량배선(20)에 겹치는 것으로서, 표시에는 관계하지 않는 영역이기 때문에 표시품위의 저하를 초래하지 않는다.

도 9a 및 도 9b의 액정표시소자(9h)의 경우도, 보조용량배선(20)상에 주상 스페이서(5)를 형성하는 것이지만, 도 9a에 도시된 바와같이, 도 8a 및 도 8b의 구성과는 보조용량배선(20)의 형상이 다르다. 즉, 주상 스페이서를 형성하는 부분을 다른 부분보다도 배선폭을 넓게 하는 것이다. 보조용량배선(20)상에 해당하는 부분에 주상 스페이서(5)를 형성한후, 액티브매트릭스 기판상에 배향막용 수지막을 형성하여, 도 9b에 도시한 바와 같이 그의 배향막용 수지막에 대하여 화살표와 같이, 보조용량배선(20)의 변형부의 에지부에 설치된 주상 스페이서(5)에서, 그에 대향하는 가장 먼 에지부 방향으로 러빙처리를 실시한다. 러빙처리에 의해 러빙방향(6)의 하류측에 배향 흐트러짐 영역(7)이 생기지만, 보조용량배선(20)의 폭을 일부 변경함으로써, 상기 배향 흐트러짐 영역(7)을 보조용량배선(20)에 겹치게 할 수 있어서, 표시에는 관계하지 않는 영역이 되게 함으로써 표시품위의 저하를 초래하지 않는다. 또한, 보조용량배선(20)의 형상은 주상 스페이서(5) 및 배향 흐트러짐 영역(7)에 대응하는 부분만을 변형시키기 때문에, 화소 개구율의 대폭적인 감소를 방지할 수 있다. 또한, 액정표시소자(9h)에서는 표시품위 및 전기적 특성에 영향이 없는 정도로 패턴의 변경을 행한다.

도 10a 및 10b의 액정표시소자(9i)의 경우는, 도 10a에 도시된 바와 같이, 게이트배선(2) 또는 소스배선(3)과 화소전극(4) 사이의 누설을 방지하기 위해 설치된 절연막(게이트절연막 또는 층간 절연막)의 패턴 제거부(21)에 주상 스페이서(5)를 형성한 것이다. 도 10a 및 도 10b의 경우는, 예컨대 게이트배선(2)과 소스배선(3)의 교차부 근방에서, 게이트배선(2) 및 소스배선(3)과 평행하게 설치된 패턴 제거부(21)의 코너부상에 주상 스페이서(5)를 형성한다. 패턴 제거부(21)의 단면 형상은 대략 오목 형상이지만, 그 위에 주상 스페이서(5)를 형성하면, 패턴 제거부(21)의 테이퍼 형상을 반영하여 주상 스페이서(5)의 형상도 완만한 테이퍼를 가지며, 또한 주상 스페이서(5)의 접착강도도 강화된다. 이러한 주상 스페이서(5)를 형성한후, 액티브매트릭스 기판상에 배향막용 수지막을 형성하여, 도 10b에 도시한 바와 같이 그의 배향막용 수지막에 대하여 화살표와 같이, 패턴 제거부(21)상의 주상 스페이서에서 게이트배선(2) 및 소스배선(3)의 교차부 방향으로 러빙처리를 실시한다. 러빙처리에 의해 러빙방향(6)의 하류측에 배향 흐트러짐 영역(7)이 생기지만, 이 배향 흐트러짐 영역(7)은 게이트배선(2) 및 소스배선(3)에 겹치는 것으로서 화소전극(4)과는 실질적으로 전혀 겹치지 않고, 표시에는 관계하지 않는 영역이기 때문에 표시품위의 저하를 초래하지 않는다.

도 11a 및 도 11b의 액정표시소자(9j)의 경우는, 도 11a에 도시한 바와 같이, 게이트배선(2) 또는 소스배선(3)을 형성하는 공정과 동시에 형성된 더미 패턴(22)상에 주상 스페이서(5)를 설치한 것이다. 이러한 주상 스페이서(5)를 형성한후, 액티브매트릭스 기판상에 배향막용 수지막을 형성하여, 도 11b에 도시한 바와 같이 그 배향막용 수지막에 대하여 화살표와 같이 러빙처리를 실시한다. 러빙처리에 의해 러빙방향(6)의 하류측에 배향 흐트러짐 영역(7)이 생기지만, 이 배향 흐트러짐 영역(7)은 게이트배선(2) 및 소스배선(3)에 겹치는 것으로서 화소전극(4)과는 실질적으로 전혀 겹치지 않고, 표시에는 관계하지 않는 영역이기 때문에 표시품위의 저하를 초래하지 않는다. 또한, 액정표시소자(9j)에서는, 표시품위 및 전기적 특성에 영향이 없는 정도로 패턴의 변경을 행한다.

또한, 도 3a 내지 도 11b에서, 주상 스페이서(5)의 배치 및 러빙방향(6)은 이것으로 한정되지 않는다. 또한, 패턴 제거부(21) 및 더미패턴(22)의 형상도 그것으로 제한되지 않는다.

이상의 도 3a 내지 도 11b까지의 경우, 즉 게이트배선(2), 소스배선(3), 스위칭소자(1), 보조용량배선(20), 패턴 제거부(21), 또는 더미패턴(22)상에 형성된 주상 스페이서(5)는 어떠한 경우에도, 러빙 공정에서 액티브매트릭스 기판으로부터 이탈되지 않는다. 예컨대, 스위칭소자(1)는 일반적으로 단면이 테이퍼 형상을 가지며, 또한 다층구조로 되어 있는 경우가 많고, 결과적으로 스위칭소자의 부분의 단면은 복잡한 요철형상을 하고있다. 이 형상이 반영되어 접착면적이 증가하고, 평탄부에 설치하는 경우보다 접착강도가 강화된다. 게이트배선(2), 소스배선(3), 보조용량배선(20) 또는 그것들을 사용한 더미패턴(22)등의 배선상에도 표면에 요철을 갖는 단면이 대략 테이퍼형상인 경우가 많고, 이 형상이 반영되어 접착면적이 증가하고, 평탄부에 설치하는 경우보다 접착강도가 강화된다. 또한, 절연막등의 패턴을 일부 제거한 패턴 제거부(21)에서도 마찬가지로 접착면적이 증가하고, 평탄부에 설치하는 경우보다 접착강도가 강화된다. 또한, 스페이서에 있어서는, 적어도 어떠한 경우에도 러빙방향의 상류측에 해당하는 부분이 완만한 테이퍼를 갖고 있으면 러빙처리에 있어서 스페이서가 이탈하는 결함이 감소될 수 있다.

러빙공정 후는, 일반적인 액정표시소자의 제조방법의 경우와 마찬가지로, 표시부의 주변에 셀두께를 유지하기 위한 유리섬유가 혼입된 에폭시 접착제로 된 시일부를 통해 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 접합시킨다. 그리고, 액티브매트릭스 기판과 대향기판의 빈틈에 액정을 봉입하여, 액정표시소자를 제조한다.

다음에, 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 접합시키는 경우에 주상 스페이서의 최상부에서 접착하는 방식의 실시예에 관해서 설명한다.

도 12a에 도시된 바와 같이, 주상 스페이서(5)가 설치되고 러빙처리가 실시된 액티브매트릭스 기판(10) 및 원재료 유리(11)에 접착제(12)를 도포한 것을 준비한다. 액티브매트릭스 기판(10)으로서는, 도 1a, 도1b 및 도 3a∼도 11b중 어느 것이라도 좋다. 또한, 도 12a∼12e에서는, 이해를 쉽게 하도록, 주상 스페이서(5)를 강조하여 크게 도시한다(그 결과, 주상 스페이서(5)의 인접 간격이 극단적으로 작아지게 된다). 접착제(12)로서는, 2액 타입의 에폭시계 접착제를 부틸 셀로솔브로 희석한 것을 준비한다. 액티브매트릭스 기판(10)과 같은 사이즈의 원재료 유리(11)에 희석된 접착제(12)를 스핀 캐스트법에 의해 도포한다. 다음에, 도 12b에 도시된 바와 같이, 접착제(12)가 도포된 면이 주상 스페이서(5)가 있는 면과 마주 향하는 상태에서 원재료 유리(11)를 액티브매트릭스 기판(10)에 중첩시킨 다음, 이어서 원재료 유리(11)를 제거한다. 그 결과, 도 12c에 도시된 바와 같이, 각 주상 스페이서(5)의 최상부에 접착제(12)가 전사된다.

한편으로, 도 12d에 도시된 바와 같이, 투명 대향전극을 갖는 투명한 대향기판(13)의 주변부에 대해 스크린 인쇄법에 의해 셀두께를 유지하기 위한 유리섬유(14)가 혼입된 에폭시계의 접착제(15)를 도포한다. 그리고, 도 12e에 도시된 바와 같이, 전술한 주상 스페이서(5)의 최상부에 접착제(12)가 전사된 액티브매트릭스 기판(10)과 주변부에 접착제(15)가 도포된 대향기판(13)을 접합시키고, 접착제(15)를 가열에 의해 경화시켜 유리섬유가 혼입된 시일부(16)를 형성하고, 이 시일부(16)에서 액티브매트릭스 기판(10)과 대향기판(13)을 접착한다. 이 때, 각 주상 스페이서(5)의 최상부의 접착제(12)를 통해 각 주상 스페이서(5)와 대향기판(13)이 접착된다. 다음에, 액티브매트릭스기판(10)과 대향기판(13) 사이의 빈틈에 액정을 봉입하여, 액정표시소자(9k)를 제조한다.

이렇게 하여 제조된 액정표시소자(9k)는, 일반적인 주변부의 시일부에서만 액티브매트릭스 기판과 대향기판이 접합되어 있는 액정표시소자에 비해서, 각 주상 스페이서(5)의 최상부가 접착제(12)를 통해 접착되어 있는 만큼 강하게 액티브매트릭스 기판(10)과 대향기판(13)이 접착되어, 결과적으로, 액정층의 두께가 균일하게 되어, 표시얼룩이 없어지고, 표시품위가 향상된다. 또한, 제품 수율도 개선된다.

다음과 같은 실시예도 있다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 주상 스페이서(5)가 각 화소전극(4)에 대해 1개씩 설치됨과 동시에 시일부(18)(도 13e 참조)에 해당하는 개소에도 설치되어 러빙처리가 실시된 액티브매트릭스 기판(10) 및 원재료 유리(11)에 접착제(12)를 도포한 것을 준비한다. 액티브매트릭스 기판(10)으로서는, 도 1a, 도 1b 및 도 3a∼도 11b중 어느 것이라도 좋다. 다음에, 도 13b에 도시된 바와 같이, 원재료 유리(11)를 액티브매트릭스 기판(10)에 중첩시키고, 이어서 원재료 유리(11)를 제거하면, 도 13c에 도시된 바와 같이, 주변부를 포함하여 각 주상 스페이서(5)의 최상부에 접착제(12)가 전사된다.

한편으로, 도 13d에 도시된 바와 같이, 투명 대향전극을 갖는 투명한 대향기판(13)의 주변부에 대해 스크린 인쇄법에 의해 에폭시계의 접착제(17)를 도포한다. 이 접착제(17)에는 유리섬유는 혼입되어 있지 않다. 그리고, 도 13e에 도시된 바와 같이, 전술한 주변부의 것을 포함하여 각 주상 스페이서(5)의 최상부에 접착제(12)가 전사된 액티브매트릭스 기판(10)과 주변부에 접착제(17)가 도포된 대향기판(13)을 접합시키고, 접착제(17)를 가열에 의해 경화시켜 시일부(18)로 형성하고, 이 시일부(18)에서 액티브매트릭스 기판(10)과 대향기판(13)을 접착한다. 이 때, 각 주상 스페이서(5)의 최상부의 접착제(12)를 통해 각 주상 스페이서(5)와 대향기판(13)이 접착된다. 또한, 시일부(18)에는 주변부의 주상 스페이서(5)가 내재된 상태로 된다. 다음에, 액티브매트릭스 기판(10)과 대향기판(13) 사이의 빈틈에 액정을 봉입하여, 액정표시소자(9m)를 제조한다.

이렇게 하여 제조된 액정표시소자(9m)는, 일반적인 주변부의 시일부에서만 액티브매트릭스 기판과 대향기판이 접합되어 있는 액정표시소자에 비해서, 각 주상 스페이서(5)의 최상부가 접착제(12)를 통해 접착되어 있고, 주변부의 시일부(18)에서도 주상 스페이서(5)가 존재하여 액티브매트릭스 기판(10)과 대향기판(13) 사이의 간격 규제를 행하고 있기 때문에, 액정층의 두께가 더욱 균일하게 되어, 표시얼룩이 없어지고, 표시품위가 더욱 향상되며, 제품 수율도 더욱 개선된다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 주상 스페이서(5)를 게이트배선(2), 소스배선(3) 또는 스위칭소자(1)상에 배치하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니라, 스위칭소자(1)를 드레인전극에 대해 화소전극(4)과 병렬로 접속된 축적 콘덴서의 배선인 공통배선 상에 주상 스페이서(5)를 설치할 수 있다. 이 경우에도, 배향막용 수지막에 대한 러빙처리에 의해 주상 스페이서(5)의 러빙방향의 하류측에서 생기는 배향 흐트러짐 영역(7)이 화소전극(4)에 겹치지 않도록 러빙방향(6)을 설정한다.

본 발명은 그의 정신 또는 주요한 특징으로부터 벗어나지 않고, 다른 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 상기한 실시예는 단순한 예시적인 것에 불과하고, 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 나타낸 것으로서, 명세서 본문 내용에 구속되지 않는다.

또한, 특허청구의 범위와 균등 범위에 속하는 변형 또는 변경은 본 발명의 범위내의 것이다.

Claims (10)

1. 액정층 및 상기 액정층이 사이에 삽입되어 있는 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 구비하는 액정표시소자로서, 상기 액티브매트릭스 기판이 액정층측에 적어도 매트릭스상으로 배치된 스위칭소자군 및 화소전극군을 갖는 액정표시소자에 있어서,

   상기 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면의 부분에 요철을 갖는 단면이 대략 테이퍼 형상의 부분상에 접착되어, 기판 사이의 갭을 제어하는 주상 스페이서를 포함하고,

   상기 주상 스페이서가, 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면의 상기 테이퍼 형상에 대응하는 테이퍼 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 액티브매트릭스 기판은 액정층측에, 스위칭소자에 접속되는 배선을 더 포함하고,

   상기 주상 스페이서는 상기 배선상에서, 스위칭소자의 근방에 설치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 주상 스페이서는 스위칭소자상에 설치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면상에 형성된 배향막으로서, 상기 주상 스페이서에서 스위칭소자로 향하는 방향을 따라 러빙처리가 실시된 배향막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 배향막상의 주상 스페이서 근방에 형성된 영역으로서, 주상 스페이서에서 러빙방향으로 향하는 방향으로 형성된 배향 흐트러짐 영역이 화소전극과 실질적으로 겹치지 않도록, 상기 러빙방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 주상 스페이서의 최상부와 대향기판을 접착하는 접착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 기판 주변부에서 접합시키는 시일부를 포함하며,

   상기 주상 스페이서는 상기 시일부에 대향하는 액티브매트릭스 기판상에 설치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
8. 액정층 및 상기 액정층이 사이에 삽입되어 있는 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 구비하는 액정표시소자로서, 상기 액티브매트릭스 기판이 액정층측에 적어도 매트릭스상으로 배치된 스위칭소자군, 상기 스위칭소자에 접속되는 배선, 및 화소전극군을 갖는 액정표시소자의 제조방법에 있어서,

   상기 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면에 감광성수지를 도포하여, 스위칭소자 또는 배선상의 감광성수지면에 있는 요철면을 노광하고, 현상하고, 소성하여, 패터닝함으로써 주상의 스페이서를 형성하는 공정, 및

   스페이서가 형성된 액티브매트릭스 기판의 액정층측 표면에 배향막으로 되는 수지막을 도포한후, 주상 스페이서 근방에 형성된 배향 흐트러짐 영역이 화소전극과 실질적으로 겹치지 않도록 된 러빙방향으로, 상기 수지막에 대해 러빙처리를 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 러빙처리 공정후에, 주상 스페이서의 최상부에 접착제를 도포하는 공정, 및

   액티브매트릭스 기판과 대향기판을 기판의 주변부에서 접착하고, 주상 스페이서의 최상부를 도포된 상기 접착제를 통해 대향기판에 접착하여, 시일부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 주상 스페이서의 형성 공정에서는, 기판 주변부상의 감광성수지면에 있는 요철면을 노광하여 주상 스페이서를 형성하고,

    상기 러빙처리 공정후에, 액티브매트릭스 기판과 대향기판을 주상 스페이서를 삽입시킨채, 기판의 주변부에서 접착하여, 시일부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.