KR20040017729A - 액정표시장치 제조방법 - Google Patents

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KR20040017729A
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Abstract

본 발명은 제작공정 수를 단축하고 재료비를 절감할 수 있도록 한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은 기판 상에 일정한 간격으로 다수의 격벽재를 형성하는 단계와, 격벽재에 의해 구획된 영역 내에 잉크젯분사장치를 이용하여 액정을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 제조방법{METHOD OF FABRICATING LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정표시장치 제조방법에 관한 것으로, 특히 제작공정 수를 단축하고 재료비를 절감할 수 있도록 한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 비디오신호에 따라 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(1) 상에 블랙매트릭스(20), 컬러필터(16), 공통전극(14) 및 배향막(12)을 포함한 상판과, 하부기판(2) 상에 구동회로층(12) 및 배향막(10)을 포함한 하판과, 상판과 하판 사이에 형성된 볼스페이서(ball spacer : 24)와, 상판 및 하판(24) 사이의 셀에 주입되는 액정(13)을 구비한다.
하부기판(2)에 형성된 구동회로층(12)은 셀마다 형성된 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)와, TFT에 접속된 화소전극(22)과, 모든 셀의 TFT 각각에 데이터신호 및 게이트신호를 전달하도록 TFT에 접속되는 데이터라인(도시하지 않음) 및 게이트라인(도시하지 않음)으로 구성된다. 도시하지 않은 데이터라인 및 게이트라인의 교차부에 형성된 TFT는 게이트라인에 접속된 게이트전극(25), 데이터라인에 접속된 소스전극(28) 및 접촉홀(23)을 통해 화소전극(22)에 접속된 드레인전극(30)을 구비한다. 또한, TFT는 게이트전극(25)과 소스전극(28) 및 드레인 전극(30)의 절연을 위한 게이트절연막(6)과, 게이트전극(25)에 공급되는 게이트전압에 의해 소스전극(28)과 드레인전극(30) 간의 채널을 도통시키기 위한 반도체층(26, 27)을 더 구비한다. 여기서, 반도체층(26, 27)은 게이트절연막(6) 상에 형성되는 활성층(26)과, 활성층(26)과 소스/드레인전극(28, 30) 사이에 형성되며 불순물이 도핑된 오믹접촉층(27)을 포함한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(22)에 공급한다. 즉, 게이트라인으로부터 TFT의 게이트전극(25)에 공급되는 스캔펄스와 같은 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터 TFT의 소스전극(28)에 공급되는 데이터전압과 같은 데이터신호가 화소전극(22)에 공급되는 것이다. 여기서, TFT를 통해 화소전극(22)에 공급되는 데이터신호와 공통전극(14)에 공급되는 공통전압(Vcom)의 전압차에 의해 셀 내에 존재하는 액정이 회전하게 된다. 이 때, 액정의 회전 정도에 따라 광투과량이 결정되어 화면이 표시된다. 화소전극(22)은 데이터라인과 게이트라인에 의해 분할된 셀영역에 위치하며 광투과율이 높고 전도성을 가지는 투명전도성물질로 이루어진다. 화소전극(22)은 하부기판(1)의 전면에 도포되는 보호막(8) 위에 형성되며, 보호막(8)에 형성된 접촉홀(23)을 통해 드레인전극(30)과 전기적으로 접속된다. 화소전극(22)이 형성된 하부기판(1) 상부에 배향막(10)을 도포한 후 러빙공정을 수행하여 하판이 완성된다.
상판의 블랙매트릭스(20)는 하판의 TFT 영역과 게이트라인들 및 데이터라인들 영역에 대응되어 상부기판(11) 상에 형성되며, 컬러필터(16)가 형성될 셀영역을 구획한다. 블랙매트릭스(20)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 컨트라스트비(Contrast ratio : 명암비)를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(16)는 상기 블랙매트릭스(20)에 의해 분리된 셀영역에 형성된다. 이 컬러필터(16)는 특정파장의광을 선택적으로 투과시킴으로써 적(R), 녹(G), 청(B)의 색상을 구현한다. 공통전극(14)에는 액정의 움직임을 제어하기 위한 공통전압(Vcom)이 공급된다. 배향막(12)은 공통전극(14) 상에 폴리이미드 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.
이와 같이, 별도로 만들어진 상판과 하판 사이의 갭을 유지하는 볼스페이서(24)는 상판과 하판 중 어느 하나의 기판 상에 분사장치를 이용하여 산포된다.
이 때, 볼스페이서(24)는 액정셀의 셀갭(Cell Gap)을 균일하게 유지하기 위해 고르게 분사되어야 한다. 그러나, 종래 산포방식으로 분사되는 볼스페이서(24)는 산포방식의 한계에 의해 고르게 산포되기가 어렵다. 이에 따라, 볼스페이서(24)가 불균일하게 산포되어 셀갭이 불균일하게 되면 화면에 얼룩이 발생하는 현상이 나타난다. 또한, 볼스페이서(24) 사용시 액정표시장치의 외부에서 사용자가 화면에 압력을 가하게 되면 상판과 하판 사이에서 볼스페이서(24)가 이동함으로 인해 화면의 화질이 물결모양으로 어두워지는 리플현상이 발생한다.
최근에는 볼스페이서(24)와 그 산포방식의 단점을 해결할 수 있는 한 방법으로서 특정 위치에 패터닝되어 고정되는 스페이서를 액정표시장치에 채용하려는 시도가 이루어지고 있다.
도 2를 참조하면, 이러한 패턴 스페이서를 채용한 액정표시장치의 단면이 도시되어 있다. 이러한 액정표시장치의 제조방법을 도 3 내지 도 4를 참조하여 단계적으로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 액정표시장치가 제조되는 제 1 단계는 하부기판(2) 상에 구동회로층(12)을 형성하는 것이다.(S41단계) 하부기판(2) 상에 구동회로층(12)이 형성된 단면은 도 4a에 도시되어 있다.
S41단계에서 형성된 하부기판(2) 상에 스페이서(24)를 형성한다.(S42단계) 이러한 스페이서(24)는 상판(31)과 하판(32) 중 어느 하나의 기판에 형성할 수 있으며 도 4b에 도시된 바와 같이 기판 상에 일정한 패턴으로 형성된 스페이서(24)는 상판(31)과 하판(32)을 소정거리로 이격시켜 액정(13)이 구동될 수 있는 공간인 셀 갭을 일정하게 유지시키게 된다. 여기서, 스페이서는 상판(31)의 블랙 매트릭스(20)와 같이 포토리쏘그래피 기법에 의해 형성된 패턴 스페이서이다.
S42단계에서 패턴 스페이서(24)가 형성되면 하부기판(2)의 외곽에 실런트(11) 패턴을 형성하게 된다.(S43단계) 이러한 실런트 패턴은 도 4b에 도시된 바와 같이 기판의 외곽에 스크린 인쇄기법 또는 디스펜싱(dispensing)기법으로 형성된다. 실런트(11)는 유리섬유와 유기물바인더가 혼합된 물질로서 소성공정을 통해 유기물바인더가 제거되면 후공정 중 상판(31)과 하판(32)을 합착시킬 수 있게 된다.
S42단계에서 형성된 스페이서(24) 상에 액정이 분사된다.(S44단계) 이 공정은 이물질이 액정표시장치에 주입되는 것을 방지하기 위해 진공상태에서 실시된다. 이 때, 액정은 도 4c에 도시된 바와 같이 디스펜서(43)로부터 일정한 간격으로 분사되어 여러 셀에 걸쳐 퍼지게 된다.
S44단계에서 액정이 기판상에 분사되면 미리 제작된 상판(31)과 하판(32)은실런트(11)에 의해 합착되어 액정이 밀봉된다.(S45단계)
전술한 바와 같은 액정표시장치에서 패턴 스페이서의 형성방법은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 패턴 스페이서가 제조되는 제 1 단계는 기판(40) 상에 스페이서 물질(42a)을 코팅하는 것이다.(S31단계) 기판(40)상에 스페이서 물질(42a)이 코팅된 단면은 도6a에 도시되어 있다.
S31단계에서 스페이서 물질(42a)이 기판 상에 코팅된 후, 스페이서 물질(42a)을 프리 베이킹(Pre-baking)하는 공정이 실시된다.(S32단계) 여기서, 스페이서 물질(42a)은 용매, 바인더, 모노머(monomer)가 광개시제(photoinitiator)로 혼합된 물질로서, 프리 베이킹(Pre-baking) 공정을 통해 스페이서 물질(42a) 내의 용매를 제거하게 된다.
프리 베이킹 공정을 통해 용매가 제거된 스페이서 물질(42a) 상에는 포토마스크(44)가 정렬된다.(S33단계) 포토마스크(44)는 도 6b에 도시된 바와 같이 투과부(44a)와 차단부(44b)를 가지므로 자외선(UV)을 조사하면 투과부(44a)에 대응되는 스페이서 물질(42a)이 자외선에 노출된다.
S33단계에서 자외선에 노출되지 않은 스페이서 물질(42a)은 식각되어 스페이서 물질(42a)이 패터닝된다.(S34단계) 이는, 자외선에 노출되지 않은 스페이서 물질만이 현상액과 반응하여 쉽게 식각되어 제거되고, 자외선에 노출된 스페이서 물질은 잔류하게 되므로 도 6c에 도시된 바와 같이 패턴 스페이서(24)가 형성된다. 이러한 포토리쏘그래피(photo-lithography)공정은 자외선에 노출되지 않은 영역이식각되는 포지티브(positive)타입 포토레지스트(photo-resist; 이하 "PR"이라함)를 채용한 포토리쏘그래피공정이다. 때로는 자외선에 노출된 영역이 식각되는 네거티브(negative) 타입 PR을 채용한 포토리쏘그래피공정도 실시된다.
S34단계에서 형성된 패턴 스페이서(24)를 소성하면 소정의 높이를 가지는 스페이서(24)가 완성된다.(S35단계)
따라서, 종래 액정표시장치를 제조하는 방법으로는 패턴 스페이서 및 블랙 매트릭스를 형성하기 위한 포토리쏘그래피 공정이 순차적으로 각각 실시되게 된다. 이러한 종래 액정표시장치 제조방법은 동일한 공정이 반복되는 단점이 있다. 그리고, 액정표시장치에 있어서 필요한 스페이서(24)의 형성영역은 전체 면적의 2% 정도에 불과하다. 이에 의해, 전술한 바와 같은 포토리쏘그래피 방법으로 형성된 패턴 스페이서(24)를 채용한 액정표시장치는 기판(40) 상에 코팅된 스페이서 물질(42a)의 95% 이상이 제거되게 된다. 따라서, 패턴 스페이서(24)를 채용한 액정표시장치는 초기에 도포된 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.
또한, 액정이 상판(31) 및 하판(32) 사이에 주입되는 공간은 도 4d에 도시된 바와 같이 정해져 있다. 이에 따라, 디스펜서(43)로부터 분사될 액정의 높이와 양을 정확하게 제어하지 않으면 기판 내부에 액정이 채워지지 않은 빈공간이나 기포가 생길 수 있다. 또는, 필요 이상으로 분사된 액정이 상판(31) 및 하판(32)의 합착시 넘쳐 액정이 버려지므로 재료를 낭비하게 될 수 있다. 즉, 액정이 다수의 셀을 덮도록 디스펜서로부터 분사되면 액정재료를 낭비하게 되는 문제점과 셀내에 빈 공간이나 기포를 발생시켜 액정표시장치의 불량을 야기할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 제작공정 수를 단축하고 재료비를 절감할 수 있도록 한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래 다른 형태의 스페이서를 채용한 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 액정표시장치 제조방법을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시된 종래의 액정표시장치 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 스페이서의 제조방법을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 2에 도시된 스페이서의 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 액정표시장치 제조방법을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 9a 내지 도 9e는 도 7에 도시된 액정표시장치의 제조방법을 단계적으로나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 액정표시장치의 제조방법을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 12a 내지 도 12e는 도 10에 도시된 액정표시장치 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1,41 : 상부기판 2,42 : 하부기판
11 : 실런트12,52 : 구동회로층
13 : 액정16,46 : 컬러필터
20 : 블랙 매트릭스24,44 : 스페이서
43 : 디스펜서51 : 공통전극
50 : 잉크젯분사장치
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은 기판 상에 일정한 간격으로 다수의 격벽재를 형성하는 단계와, 격벽재에 의해 구획된 영역 내에 잉크젯분사장치를 이용하여 액정을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 기판 상에 적색필터, 녹색필터 및 청색필터를 형성하는 단계와, 칼라필터 및 격벽재를 덮도록 기판 상에 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 격벽재는 상호 인접한 두 색의 필터의 경계부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 기판 상에 적색필터, 녹색필터 및 청색필터를 형성하는 단계와, 격벽재를 형성하기 전에 상기 칼라필터 상에 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 격벽재는 상호 인접한 두 색의 필터의 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 7 및 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 통해 제작된 액정표시장치의 단면을 나타낸다. 이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법을 도 8 및 도 9를 참조하여 단계적으로 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정표시장치가 제조되는 제 1 단계는 상부기판(41) 상에 컬러필터(46)를 형성하는 것이다.(S71단계) 컬러필터(46)는 도 9a에 도시된 바와 같이 특정파장의 광을 선택적으로 투과시키는 적색필터, 청색필터, 녹색필터를 각각의 영역에 형성함으로써 적(R), 녹(G), 청(B) 색상을 구현한다.
S71단계에서 형성된 컬러필터(46) 상에 블랙 매트릭스(44)를 형성한다.(S72단계) 블랙 매트릭스(44)는 도 9b에 도시된 바와 같이 전단계에서 형성된 컬러필터(46)의 적색, 청색, 녹색필터의 경계부에 위치하도록 형성됨으로써 각 필터 경계부에서의 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 컨트라스트비를 높이는 역할을 한다. 이 때, 각 색 필터의 경계부는 각 셀의 경계부에 해당하므로 블랙 매트릭스(44)는 각 셀의 경계부에 위치하는 것과 마찬가지가 된다. 이러한, 블랙 매트릭스(44)는 스페이서로서의 기능도 수행할 수 있도록 포토리쏘그래피 기법을 통해 소정의 높이를 가지도록 형성된다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(44)는 상판(61)과 하판(62)을 소정거리로 이격시켜 액정(13)이 구동될 수 있는 공간을 마련하게 된다.
S72단계에서 형성된 블랙 매트릭스(44) 위에 공통전극(51)이 형성된다.(S73단계) 공통전극(51)은 도 9c에 도시된 바와 같이 컬러필터(46)와 블랙 매트릭스(44)를 덮도록 형성된다. 이러한 공통전극(51)에는 공통전압(Vcom)이 공급되며 하부기판 상의 TFT를 통해 화소전극에 공급되는 데이터신호와 공통전압(Vcom)의 전압차에 의해 액정을 회전시켜 회전 정도에 따라서 광투과량을 변화시키게 된다.
전단계를 통해 형성된 블랙 매트릭스(44)가 위치하지 않는 오목한 부분에는 액정(13)이 잉크젯방식으로 주입된다.(S74단계) 이 공정은 이물질이 액정표시장치에 주입되는 것을 방지하기 위해 진공상태에서 실시된다. 이 때, 액정(13)은 도 9d에 도시된 바와 같이 주입될 위치에 대응하도록 정렬된 잉크젯분사장치(50)로부터 분사된다. 이러한 잉크젯 방식은 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 위한헤드(54)로 구성된다. 용기(52)에는 액정(13)이 채워지며, 헤드(54)에는 압전소자와 용기(52) 내에 포함된 액정(13)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 액정(13)은 노즐(56)을 통해 분사되어 한 셀 내에 주입되게 된다. 블랙 매트릭스(44)는 전술한 바와 같이 각 셀의 경계부에 위치하게 되므로 그 사이에 잉크젯 방식으로 분사되는 액정(13)은 하나의 셀영역에만 주입된다. 잉크젯 방식에 사용되는 잉크젯분사장치(50)는 종래 액정표시장치 제조방법에서 액정 분사시 사용되던 디스펜서(43)보다 미세 제어가 가능한 장점이 있다. 따라서, 잉크젯 방식을 통해서는 일정량의 액정(13)을 한 셀 내에 분사할 수 있으므로 종래 제조방법에서 발생하던 문제점인 액정표시장치 내부에 빈 공간의 발생이나 기포의 발생이 방지되며 액정(13)이 넘쳐 버려지는 것이 방지된다.
S74단계에서 액정이 각 셀에 주입되면 미리 제작된 하판(62)이 상판(61) 상에 적층되어 합착된다.(S75단계) 하판(62)과 상판(61)이 합착되면 잉크젯분사장치를 이용하여 정확한 양으로 분사된 액정이 도 9e에 도시된 바와 같이 상판(61)과 하판(62) 사이 셀 영역에 꽉 채워지게 된다. 이 공정은 이물질이 액정표시장치에 주입되는 것을 방지하기 위해 진공상태에서 실시된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법은 스페이서 역할을 겸하도록 블랙 매트릭스를 형성함으로써, 종래 액정표시장치 제조방법 중 스페이서 및 블랙 매트릭스 형성을 위한 포토리쏘그래피 공정이 반복 실시되던 것이 통합되어 공정 수를 줄이게 된다.
또한, 스페이서 형성을 위한 포토리쏘그래피 공정이 없어짐으로써 종래 스페이서 물질 95% 이상 버려지던 스페이서 형성과정이 없어지게 된다. 이에 의해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법은 재료의 낭비를 줄임으로써 재료비를 절감할 수 있게 되어 경제성을 갖게 된다.
나아가, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법은 미세조정이 가능한 잉크젯 장치를 통해 액정을 분사하게 되므로 원하는 영역에 필요한 양의 액정만 사용하게 된다. 이는, 종래 디스펜서를 이용하여 액정을 분사하는 방법에서 상판과 하판을 합착할 시 액정이 고르게 분사되지 않는 것과 액정이 넘쳐 버려지던 것을 방지하게 된다. 이에 따라, 액정의 낭비를 줄일 수 있으며 액정이 일부분에 주입되지 않아 빈공간과 기포가 발생함으로써 야기된 액정표시장치의 불량을 방지할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정표시장치 제조방법을 통해 제작된 액정표시장치의 단면을 나타낸다. 이하, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법을 도 11 및 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정표시장치가 제조되는 제 1 단계는 상부기판(41) 상에 컬러필터(46)를 형성하는 것이다.(S91단계) 컬러필터(46)는 도 12a에 도시된 바와 같이 특정파장의 광을 선택적으로 투과시키는 적색필터, 청색필터, 녹색필터를 각각의 영역에 형성함으로써 적(R), 녹(G), 청(B) 색상을 구현한다.
S91단계에서 형성된 컬러필터(46) 상에는 공통전극(51)이 형성된다.(S92단계) 이러한 공통전극(51)은 도 12b에 도시된 바와 같이 컬러필터(46)를 덮도록 컬러필터(46) 전면에 형성된다. 하부기판 상의 TFT를 통해 화소전극에 공급되는 데이터신호와 공통전극(51)에 공급되는 공통전압(Vcom)의 전압차에 의해 액정을 회전시키게 되며 액정의 회전 정도에 따라서 광투과량을 변화시키게 된다.
S92단계에서 공통전극(51)이 형성되면 그 위에 컬러필터(46)의 패턴에 대응하도록 블랙 매트릭스(44)를 형성한다.(S93단계) 블랙 매트릭스(44)는 도 12c에 도시된 바와 같이 전단계에서 형성된 컬러필터(46)의 적색, 청색, 녹색필터의 경계부에 위치하도록 형성됨으로써 각 필터 경계부에서의 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 컨트라스트비를 높이는 역할을 한다. 이 때, 각 색 필터의 경계부는 각 셀의 경계부에 해당하므로 블랙 매트릭스(44)는 각 셀의 경계부에 위치하는 것과 마찬가지가 된다. 이러한, 블랙 매트릭스(44)는 스페이서로서의 기능도 수행할 수 있도록 포토리쏘그래피 기법을 통해 소정의 높이를 가지도록 형성된다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(44)는 상판(61)과 하판(62)을 소정거리로 이격시켜 액정(13)이 구동될 수 있는 공간을 마련하게 된다.
전단계를 통해 형성된 블랙 매트릭스(44)가 위치하지 않는 오목한 부분에는 액정(13)이 잉크젯방식으로 주입된다.(S94단계) 이 공정은 이물질이 액정표시장치에 주입되는 것을 방지하기 위해 진공상태에서 실시된다. 이 때, 액정(13)은 도 12d에 도시된 바와 같이 주입될 위치에 대응하도록 정렬된 잉크젯분사장치(50)로부터 분사된다. 이러한 잉크젯 방식은 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 액정(13)이 채워지며, 헤드(54)에는 압전소자와 용기(52) 내에 포함된 액정(13)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 액정(13)은 노즐(56)을 통해 분사되어 한 셀 내에 주입되게 된다. 블랙 매트릭스(44)는 전술한 바와 같이 각 셀의 경계부에 위치하게 되므로 그 사이에 잉크젯 방식으로 분사되는 액정(13)은 하나의 셀영역에만 주입된다. 잉크젯 방식에 사용되는 잉크젯분사장치(50)는 종래 액정표시장치 제조방법에서 액정 분사시 사용되던 디스펜서(43)보다 미세 제어가 가능한 장점이 있다. 따라서, 잉크젯 방식을 통해서는 일정량의 액정(13)을 한 셀 내에 분사할 수 있으므로 종래 제조방법에서 발생하던 문제점인 액정표시장치 내부에 빈 공간의 발생이나 기포의 발생이 방지되며 액정(13)이 넘쳐 버려지는 것이 방지된다.
S94단계에서 액정이 각 셀에 주입되면 미리 제작된 하판(62)이 상판(61) 상에 적층되어 합착된다.(S95단계) 하판(62)과 상판(61)이 합착되면 잉크젯분사장치를 이용하여 정확한 양으로 분사된 액정이 도 12e에 도시된 바와 같이 상판(61)과 하판(62) 사이 셀 영역에 꽉 채워지게 된다. 이 공정은 이물질이 액정표시장치에 주입되는 것을 방지하기 위해 진공상태에서 실시된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법은 스페이서 역할을 겸하도록 블랙 매트릭스를 형성함으로써, 종래 액정표시장치 제조방법 중 스페이서 및 블랙 매트릭스 형성을 위한 포토리쏘그래피 공정이 반복 실시되던 것이 통합되어 공정 수를 줄이게 된다.
또한, 스페이서 형성을 위한 포토리쏘그래피 공정이 없어짐으로써 종래 스페이서 물질 95% 이상 버려지던 스페이서 형성과정이 없어지게 된다. 이에 의해 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법은 재료의 낭비를 줄임으로써 재료비를 절감할 수 있게 되어 경제성을 갖게 된다.
나아가, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법은 미세조정이 가능한 잉크젯 장치를 통해 액정을 분사하게 되므로 원하는 영역에 필요한 양의 액정만 사용하게 된다. 이는, 종래 디스펜서를 이용하여 액정을 분사하는 방법에서 상판과 하판을 합착할 시 액정이 고르게 분사되지 않는 것과 액정이 넘쳐 버려지던 것을 방지하게 된다. 이에 따라, 액정의 낭비를 줄일 수 있으며 액정이 일부분에 주입되지 않아 빈공간과 기포가 발생함으로써 야기된 액정표시장치의 불량을 방지할 수 있게 된다.
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 잉크젯 방식으로 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 매트리스 위에만 형성되므로 블랙 매트릭스 패턴의 폭과 높이를 조절하여 액정표시장치의 상판과 하판의 이격폭인 셀갭을 조절할 수 있게 된다. 아울러, 잉크젯에 담긴 스페이서 물질의 점도를 조절함으로써 스페이서를 원하는 폭과 높이로 형성할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 실시예들에 따른 액정표시장치는 스페이서가 잉크젯 방식으로 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 (5)

  1. 기판 상에 일정한 간격으로 다수의 격벽재를 형성하는 단계와,
    상기 격벽재에 의해 구획된 영역 내에 잉크젯분사장치를 이용하여 액정을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 적색필터, 녹색필터 및 청색필터를 형성하는 단계와,
    상기 칼라필터 및 상기 격벽재를 덮도록 상기 기판 상에 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 격벽재는 상호 인접한 두 색의 필터의 경계부에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 적색필터, 녹색필터 및 청색필터를 형성하는 단계와,
    상기 격벽재를 형성하기 전에 상기 칼라필터 상에 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 격벽재는 상호 인접한 두 색의 필터의 경계부에 위치하도록 상기 공통전극 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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