KR20010064382A - 액정표시장치용 스페이서 산포방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스페이서를 균일하게 산포하여 액정셀 간격을 일정하게 유지함으로써 화질 및 시야각특성이 향상된 액정표시장치를 제공하기 위한 액정표시장치용 스페이서 산포방법으로, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 및 컬러필터(Color Filter)의 배열(array)을 이용하여 투명기판의 표면에 전계를 형성하고 이를 조절함으로써 산포실 내의 상부에 설치된 노즐에서 공기 중으로 분산된 스페이서가 용기 하부에 배치된 투명기판 위에 균일하게 분포되도록 한다.

Description

액정표시장치용 스페이서 산포방법{METHOD OF SCATTERING SPACERS FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치용 스페이서 산포방법에 관한 것으로, 특히 균일하게분포된 스페이서에 의해 액정셀 간격을 일정하게 유지하기 위한 액정표시장치용 스페이서 산포방법에 관한 것이다.
일반적으로 두 개의 기판과 상기한 두 기판 사이에 주입된 액정으로 이루어지는 액정표시장치는, 높은 콘트라스트비(high contrast ratio), 넓은 시야각특성 (wide viewing angle characteristic)을 구현하고 색변화(color change)를 방지하기 위해 정확하게 액정셀 간격이 유지될 필요가 있다. 특히, TN 모드(twisted nematic mode)와 같은 특정한 모드를 이용한 액정표시장치에서는 광학적 특성에 맞춰 액정셀 간격을 정확하게 유지하지 않으면, 높은 콘트라스트비를 얻을 수가 없을 뿐만 아니라 화면에 표시얼룩이 발생하게 된다. 따라서, 액정표시장치에서 정확한 액정셀 간격을 유지하는 것을 고화질의 액정표시장치를 생산하는데 있어서 필수적인 요소이다.
이러한 액정셀 간격, 즉 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위한 방법으로, 플라스틱 볼(plastic ball)이나 탄성체 플라스틱 미립자로 형성된 스페이서 (spacer)라 불리는 작은 입자를 스위칭소자가 형성된 하나의 기판 위에 산포기를 통해 일정한 간격으로 산포하는 것이 있다. 여기에서 스페이서는 두 기판이 서로 밀착되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 두 기판을 봉합시켜주는 실재(sealant)와 혼합되어 사용되기도 한다. 봉합 후 두 기판 사이에는 스페이서 간격만큼의 공간이 형성되게 되고 이 공간을 통하여 액정을 주입함으로써 액정표시장치를 구성하게 되는 것이다 .
이러한 액정표시장치용 스페이서의 산포는, 도 1에서 나타낸 바와 같이, 산포실(1) 내에 기판(5)을 수평으로 설치한 상태에서 상부에 설치된 노즐(3)을 통해 액정표시장치용 스페이서(6)가 양으로 대전된 상태로 공기 중으로 분산되어 기판 (5) 상에 산포되는 건식산포방법에 의해 실시되었다. 그러나, 이와 같은 종래의 스페이서 산포방법은 스페이서(6)의 대전상태에만 의존하고 있으며, 기판(5) 표면의 대전상태와는 무관하게 스페이서가 산포되므로 기판(5)의 불균일한 표면 전하(도 2a 참조)에 의해 도 2b에 나타낸 바와 같이, 기판(5) 표면에는 스페이서의 밀도가 고르지 않게 분포되므로(즉, 스페이서가 부족한 부분(7a)과 뭉친 부분(7b)이 생기게 된다.) 결과적으로 액정셀 간격이 불균일하게 되어 액정셀 화면에 전경 (disclination)이 발생하는 등의 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 투명기판 표면에 일정한 전계를 형성시켜 스페이서가 균일하게 분포되어 일정한 액정셀 간격이 유지될 수 있도록 하는 액정표시장치용 스페이서 산포방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 산포실 내의 상부에 설치된 노즐에서 액정표시장치용 스페이서를 산포하여 공기 중으로 분산시킴에 의해, 용기 하부에 배치된 액정표시장치의 투명기판 위에 상기한 액정표시장치용 스페이서를 균일하게 산포하는 액정표시장치용 스페이서의 산포방법에서, 상기한 투명기판 위의 전극 부분에 전압을 인가하여 전계가 형성되도록 하기 위해 박막트랜지스터 및 컬러필터에 전원을 연결한다.
이 때, 박막트랜지스터의 경우, 투명기판에서 게이트배선 및 데이터배선으로 전류를 흘려주면 화소전극에 전류가 인가되고, 그 결과 화소표면으로부터 특정한 거리까지 전기장이 형성될 것이다. 그리고, 컬러필터의 경우에는, 안료 위층에 형성되어 있는 ITO전극을 연장하여 전압인가 단자에 연결한 다음 ITO전극에 전류를 흘려주면 박막트랜지스터에서와 같은 효과(투명기판 표면에 전계 형성)를 얻을 수 있게 된다.
이러한 구조에서는 전류의 세기를 조정하는 것이 가능하여 표면의 전계상태를 균일하게 할 수 있으므로 결과적으로 스페이서가 투명기판 상에 균일하게 산포되는 것이 가능하게 되는 것이다.
상기 노즐은, 산포실 외부에 설치되어 액정표시장치용 스페이서와 기체를 혼합하고 분산시키는 역할을 하는 스페이서 공급상자와 연결관(pipe)에 의해 연결되어 있으며, 기체를 밀어내는 작용을 통해 액정표시장치용 스페이서를 토출함으로써 투명기판 위에 산포하게 된다.
도 1은 종래의 액정표시장치용 스페이서 산포방법을 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2(a)는 종래의 액정표시장치용 스페이서 산포방법을 적용했을 때 투명기판 표면의 전하밀도 분포를 나타내는 도면.
도 2(b)는 종래의 액정표시장치용 스페이서 산포방법을 적용했을 때 스페이서의 분포 상태를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 스페이서 산포방법을 개략적으로 나타내는 구성도.
도 4(a)는 본 발명에 따른 액정표시장치용 스페이서 산포방법을 적용할 때 액정표시장치의 평면도.
도 4(b)는 도 4(a)의 A-A'선 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 스페이서 산포방법 및 액정표시장치를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 스페이서 산포방법의 실시형태를 나타내는 개략도이다.
액정표시장치용 스페이서를 산포하는 장치는 도 3에 나타낸 바와 같이, 산포실(101) 내에 산포실(101) 하부와 평행하게 설치된 투명기판(105: 이 때, 투명기판(105) 위에는 게이트배선(203) 및 데이터배선(204)에 의해 화소영역이 정의되고, 각 화소영역의 일단에는 박막트랜지스터와 같은 스위칭소자가 형성되어 있다.)이 있고, 상기한 투명기판(105) 위에 전계가 형성되도록 하기 위해 박막트랜지스터에 전압을 공급해 주는 전원(108)이 있다. 이 때, 투명기판(105)에서 게이트배선(203) 및 데이터배선(204)으로 전류를 흘려주면 화소전극에 전류가 인가되고(데이터전극 및 게이트전극은 각각 even 및 odd로 묶여 있으므로 각 단자에 신호를 인가하면 화소전극에 전류가 흐를 수 있다.), 그 결과 화소표면으로부터 특정거리(R)까지 스페이서(106)와 반대되는 극성을 갖는 전기장이 형성될 것이다.
그런 다음, 스페이서 공급상자(102)로부터 기체와 혼합된 액정표시장치용 스페이서(106)를 연결관(104)을 거쳐 산포실(101) 내의 상부에 설치된 노즐(103)을 통해 산포하여 공기 중으로 분산시킴에 의해, 용기 하부에 배치된 액정표시장치의 투명기판(105) 위에 상기한 액정표시장치용 스페이서(106)를 산포한다.
추가적으로, 컬러필터에 전압을 공급하여 투명기판(105)의 표면에 전기장을 인가하고자 할 경우에는 안료 위층에 형성되어 있는 ITO전극을 연장(단, ITO 두께는 균일하다고 가정)하여 전압인가 단자에 연결한 다음 ITO전극에 전류를 흘려주면 박막트랜지스터에서와 같은 효과(투명기판(105) 표면에 전계 형성)를 얻을 수 있게 된다.
즉, 액정표시장치에 있어서 스페이서(106)는 두 기판 중 어느 기판 위에도 산포될 수 있으며, 두 기판의 간격을 일정하게 유지하는 역할을 하게 된다.
도4(a)는 본 발명의 액정표시장치용 스페이서 산포방법을 적용한 액정표시장치의 평면도이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 기판에는 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트배선(203) 및 데이타배선(204)이 배열되어 있으며, 그 교차점에는 복수의 TFT가 형성되어 있다. 일반적으로 액정패널은 대단히 많은 수의 화소로 이루어져 있지만, 도면에서는 한 화소만을 나타내었다. 화소에는 투명전극(211)이 적층되어, TFT의 소스/드레인전극(207)이 상기한 투명전극(211)과 데이타배선(204)에 전기적으로 접속되며 게이트전극(206)이 게이트배선(203)과 전기적으로 접속된다.
도 4(b)는 도 4(a)의 A-A'선 단면도로서, 게이트배선(203) 및 스페이서(106)의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 제1기판(201)에는 게이트배선(203) 및 게이트절연층(214)이 형성되어 있다. 게이트배선(203)은 Al, Ta, Al합금 등과 같은 금속을 스퍼터링(sputtering) 방법으로 적층한 후 포토에칭 (photo -etching)하여 TFT의 게이트전극(206)과 동시에 형성되며, 게이트절연층(214)은 SiNx나 SiOx 등을 플라즈마 CVD(plasma Chemical Vapor Deposition) 방법으로 적층된다. 게이트절연층(214) 위에는 플라즈마 CVD 방법에 의해 보호막(215)이 형성된다. 제1투명전극(211a)은 ITO(Indium Tin Oxide)로서, 스퍼터링 방법에 의해 적층된다.
제2기판(202)에는 블랙매트릭스(220)와 컬러필터층(221)이 형성되어 있다. 도면에는 표시하지 않았지만, 상기한 블랙매트릭스(220)와 컬러필터층(221) 위에는 표면의 안정성을 높이고 컬러필터층(221)의 단차에 의한 평탄성을 향상시키기 위해 오버코트층(overcoat layer)을 형성하는 것도 가능하다.
블랙매트릭스(220)는 게이트배선(203) 근처, 데이타배선(204) 근처 및 TFT 근처로 빛이 새는 것을 방지하기 위한 것으로, Cr 또는 CrOx 박막으로 형성된다. 컬러필터층(221)은 기판(202) 전체에 걸쳐서 형성된 R층과 블랙매트릭스(220) 위에 적층된 G층 및 B층으로 화소마다 반복 형성되어 있으며, 상기한 블랙매트릭스(220)와 컬러필터층(221) 위에는 제2투명전극(211b) 및 제2배향막(218b)이 형성된다. 그리고 제1기판(201) 및 제2기판(202)이 합착된 후 기판 사이에 액정이 주입되어 액정층(222)이 형성됨으로써 액정표시장치가 구현되는 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 스페이서 산포방법은, 제1기판에 위치한 박막트랜지스터에 전압을 인가하여 제1기판 위에 전계를 형성하여 적용할 수도 있고, 제2기판의 컬러필터층 위에 적층된 제2투명전극(ITO)에 전압을 인가하여 제2기판 위에 전계를 형성하여 적용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 스페이서 산포방법에 따르면, 투명기판 표면에 일정한 전계를 형성하여 스페이서가 투명기판 표면에 균일하게 산포되어 액정셀 간격을 일정하게 유지함으로써 화질 및 시야각특성이 향상된 액정표시장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 한 쌍의 투명기판을 제공하는 단계와;
    상기 한 쌍의 투명기판 중 하나의 기판을 선택하여 기판의 전극부분에 전압을 공급함으로써 기판 표면에 전계를 형성하는 단계와;
    상기 전계가 형성된 기판 표면에 스페이서를 산포하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 스페이서 산포방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선택된 기판이 박막트랜지스터기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 스페이서 산포방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선택된 기판이 컬러필터기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 스페이서 산포방법.
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