KR20050011289A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 복수의 화소영역을 갖는 제1글라스기판 상에 게이트라인 및 데이터라인을 형성하고, 상기 각 화소영역에 상기 게이트라인 및 상기 데이터라인과 연결되는 스위칭소자를 형성하고, 상기 스위칭소자와 연결되는 콘택부를 롤프린팅 방식에 의해 형성하고, 상기 각 화소영역에 복수 색상의 컬러필터를 롤프린팅 방식에 의해 형성하고, 상기 콘택부를 통해 상기 스위칭소자와 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하여 제1기판을 제조하는 단계와; 제2글래스기판의 상기 제1글래스기판과 마주하는 면에 공통전극을 형성하여 제2기판을 형성하는 단계와; 상기 제1기판과 상기 제2기판과의 사이에 액정을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 표시품질을 향상시키고, 제조공정의 간소화 및 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시품질을 향상시키고, 제조공정의 간소화 및 제조비용을 절감할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 TN(Twisted Nematic)형 TFT(Thin Film Transistor) LCD(Liquid Crystal Display)(이하, "액정표시장치"라 함)는 제1기판 및 제2기판 사이에 액정을 주입하고, 화소별로 판면에 형성된 공통전극과 화소전극 사이에 전계가 인가되어, 액정의 배열을 변화시켜 빛을 통과시키거나 차단시킴으로써 화면을 구성하는 장치이다.
액정표시장치는 상기의 제1기판, 제2기판 및 액정으로 구성된 액정표시패널과, 액정표시패널의 후방에 배치되어 액정표시패널에 빛을 조명하는 백라이트유니트와, 액정표시패널 및 백라이트유니트 등을 수용지지하는 프런트 및 리어 커버를 포함한다.
액정표시패널은 상호 마주하도록 배치되는 제1기판(first substrate) 및 제2기판(second substrate)과, 이들 제1기판 및 제2기판 사이에 개재되는 액정을 포함한다.
제1기판에는 데이터라인 및 게이트라인에 의해 정의되어지는 복수의 화소영역이 형성되어 있고, 각 화소영역에는 데이터라인 및 게이트라인과 연결된 TFT 등의 스위칭소자가 마련된다. 스위칭소자는 스위칭소자와 절연막을 사이에 두고 배치된 화소전극과 전기적으로 연결되는데, 절연막의 형성시 마스킹 기법을 통해 콘택홀을 형성하여 스위칭소자를 외부로 노출시키고, 그 상부에 화소전극을 도포함으로써, 스위칭소자와 화소전극이 연결된다.
제2기판은 스위칭소자, 데이터라인 및 게이트라인과 대응되는 부분에 매트릭스 상으로 형성되어 광을 차단하는 블랙매트릭스와, 화소전극에 대응하는 부분에 형성된 컬러필터와, 제2기판의 전면에 형성되는 공통전극을 포함한다.
그런데, 이러한 종래의 액정표시패널의 경우 화소전극과 신호선 사이에 발생되는 기생 캐패시터의 용량을 줄이기 위해서 화소전극과 신호선들 사이의 간격을 넓게 형성하기 때문에 화소영역의 개구율이 작아져 액정표시패널의 해상도가 저하된다.
또한, 액정표시패널의 제1기판과 제2기판을 부착시킬 때 블랙매트릭스와 스위칭소자, 데이터라인 및 게이트라인을 정확히 일치시키기 어려워 얼라인 미스(Align Miss)가 많이 발생되고, 이로 인해 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점을 갖는다.
또한, 스위칭소자와 화소전극을 콘택시키기 위해 절연막에 콘택홀을 형성하기 위해 마스크 기법을 적용함에 따라, 고가의 마스크, 노광기 및 현상기를 사용하게 되어 제조공정이 복잡해지고, 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 표시품질을 향상시키고, 제조공정의 간소화 및 제조비용을 절감할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 일 영역을 개념적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 일 영역에 대한 단면도이고,
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조과정을 도시한 도면이고,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터의 형성과정을 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 제1기판 110 : 제1글래스기판
111 : 데이터라인 112 : 게이트라인
113 : 스위칭소자 131,132,133 : 컬러필터
140 : 콘택부 150 : 화소전극
170 : 블랙매트릭스 200 : 제2기판
210 : 제2글래스기판 220 : 공통전극
310,312,314 : 인쇄판 320,322,324 : 잉크롤러
330,332,334 : 잉크 340 : 전사롤러
G : 게이트 전극부 C : 채널층
D : 드레인 전극부 PA : 화소영역
상기 목적은, 본 발명에 따라, 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 복수의 화소영역을 갖는 제1글라스기판 상에 게이트라인 및 데이터라인을 형성하고, 상기 각 화소영역에 상기 게이트라인 및 상기 데이터라인과 연결되는 스위칭소자를 형성하고, 상기 스위칭소자와 연결되는 콘택부를 롤프린팅 방식에 의해 형성하고, 상기 각 화소영역에 복수 색상의 컬러필터를 롤프린팅 방식에 의해 형성하고, 상기 콘택부를 통해 상기 스위칭소자와 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하여 제1기판을 제조하는 단계와; 제2글래스기판의 상기 제1글래스기판과 마주하는 면에 공통전극을 형성하여 제2기판을 형성하는 단계와; 상기 제1기판과 상기 제2기판과의 사이에 액정을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 콘택부는 도전성 페이스트(Conductive Paste)와 수지를 포함하는 콘택재로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 콘택재는 Ni-Au 도금된 볼을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 컬러필터는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue) 컬러필터를 포함하며, 상기 제1기판을 제조하는 단계에서의 상기 복수 색상의 컬러필터를 롤프린팅 방식에 의해 형성하는 단계는 상기 각 화소영역에 상기 레드, 그린 및 블루 컬러필터를 동시에 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1기판을 제조하는 단계는, 상기 컬러필터를 형성하기 전에 롤프린팅 방식에 의해 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 컬러필터는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue) 컬러필터를 포함하며, 상기 제1기판을 제조하는 단계에서 상기 레드, 그린 및 블루 컬러필터와, 상기 블랙매트릭스는 롤프린팅 방식에 의해 동시에 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 액정표시장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1기판(100), 제2기판(200) 및 액정(300)을 포함한다.
제1기판(100)은 제1글래스기판(110)과, 데이터라인(111) 및 게이트라인(112)과, 각 화소영역(PA)에 마련된 스위칭소자와, 복수 색상의 컬러필터(131,132,133)를 포함한다.
제1글래스기판(110)은 광투과율이 높은 투명 유리기판으로, 복수의 화소영역(PA)(Pixel Area)을 갖는다. 화소영역(PA)은 화상을 표시하는데 필요한 기본 단위영역을 의미한다. 예를 들어, 액정표시장치의 해상도가 1024×768 일 경우, 화소영역(PA)은 제1글래스기판(110)에 1024×768×3 개가 형성된다. 여기서, 각 화소영역(PA)을 통과한 광은 모자이크 형태로 조합되고, 사용자는 각화소영역(PA)을 통과한 광에 의하여 화상을 인식한다.
각 화소영역(PA)에는 게이트라인(112), 데이터라인(111) 및 스위칭소자(113)가 형성된다.
게이트라인(112)은 제1글래스기판(110)에서 제1방향으로 연장되고, 화소영역(PA)의 안쪽으로 형성된다. 데이터라인(111)은 제1글래스기판(110)에서 제1방향과 직교하는 제2방향으로 연장되며, 화소영역(PA)들의 사이에 형성된다. 여기서, 액정표시장치의 해상도가 1024×768일 때, 게이트라인(112)은 제1글래스기판(110)에 768개가 나란하게 형성되고, 데이터라인(111)은 제1글래스기판(110)에 1024×3 개가 나란하게 형성된다.
스위칭소자(113), 예컨대 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)는 화소영역(PA) 중 게이트라인(112) 및 데이터 라인이 교차하는 영역에 형성된다. 스위칭소자(113)는 게이트 전극부(G), 채널층(C), 소오스 전극부(S) 및 드레인 전극부(D)를 포함한다. 게이트 전극부(G)는 게이트라인(112)으로부터 제2방향을 따라 각 화소영역(PA)으로 연장된다. 채널층(C)은 게이트 전극부(G)와 절연된 상태로 게이트 전극부(G)의 상면에 배치된다. 채널층(C)은 바람직하게 비정질 실리콘 박막(amophous silicon film) 및 비정질 실리콘 박막의 상면에 배치된 n+비정질 실리콘 박막(n+amophous silicon film)에 의해 형성된다. n+비정질 실리콘 박막은 비정질 실리콘 박막의 표면에 2 개로 나뉘어져 형성된다. 소오스 전극부(S)는 각 데이터라인(111)으로부터 각 화소영역(PA)을 향해 1개씩 연장된다. 각 소오스 전극부(S)는 2 개로 나뉘어진 n+비정질 실리콘 박막 중 하나에 접촉된다. 드레인 전극부(D)는 2 개로 나뉘어진 n+비정질 실리콘 박막 중 나머지 하나에 접촉된다.
컬러필터(131,132,133)는 각 화소영역(PA)에 형성되며, 각 컬러필터(131,132,133)들 사이에는 화소영역(PA)의 사이로 누설되는 광을 차단하기 위한 블랙매트릭스(170, 도 3a 내지 도 3f 참조)가 형성된다. 여기서, 각 컬러필터(131,132,133)의 에지부위를 화소영역(PA) 사이에서 상호 오버랩시키는 경우, 오버랩된 영역은 화소영역(PA)의 사이로 누설되는 광을 차단하게 되는바, 이 경우 별도의 블랙매트릭스(170)를 형성할 필요는 없게 된다.
컬러필터(131,132,133)는 레드 컬러필터(131), 그린 컬러필터(132) 및 블루 컬러필터(133)를 포함한다. 레드 컬러필터(131)는 레드 파장의 광을 통과시키는 물질을 포함하고, 그린 컬러필터(132)는 그린 파장의 광을 통과시키는 물질을 포함하며, 블루 컬러필터(133)는 블루 파장의 광을 통과시키는 물질을 포함한다. 여기서, 각 화소영역(PA) 중 임의의 n 번째(단, n은 자연수) 화소영역(PA)은 레드 컬러필터(131)를 포함하고, n+1 번째 화소영역(PA)은 그린 컬러필터(132)를 포함하며, n+2 번째 화소영역(PA)은 블루 컬러필터(133)를 포함한다.
화소전극(150)은 화소영역(PA)에 형성되며, 컬러필터(131,132,133)의 상면에 배치된다. 화소 전극은 투명하면서 도전성인 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide, 이하, "ITO"라 함) 패턴 또는 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide, 이하, "IZO"라 함) 패턴으로 이루어진다.
화소전극(150)은 콘택부(140)을 통해 스위칭소자(113)의 드레인 전극부(D1)와 연결되어, 스위칭소자(113)로부터 구동전압을 인가받는다. 본 발명에 따른 콘택부(140)는 컬러필터(131,132,133)의 형성 전 단계에서, 롤프린팅 방식에 의해 형성된다. 여기서, 롤프린팅 방식이란, 인쇄용 롤의 표면에 기판 상에 막을 형성하기 위한 물질을 패턴 도포한 후, 인쇄용 롤을 제1글래스기판 상에서 일정 압력 및 속도로 회전시킴으로서, 막 형성 및 패터닝을 동시에 행하는 방식이다. 또한, 롤프린팅 방식은 인쇄물질의 접착력과 패턴형성의 정확성을 향상시키기 위해, 인쇄물질에 양(+) 또는 음(-)의 특성를 부여하고, 인쇄할 대상면에 반대 극성을 부여함으로써, 전기적 힘에 의해 인쇄물질을 전사시킬 수 있다.
여기서, 콘택부(140)는 실버 페이스트(Ag Paste)와 같은 전도성 페이스트(Conductive Paste)와 수지를 혼합하거나, 니켈-금(Ni-Au) 도금 볼(Ball)과 수지를 혼합하여 형성된 콘택재를 롤프린팅 방식에 의해 스위칭소자(113)의 드레인 전극부(D1)에 인쇄하여 형성된다.
제2기판(200)은 제2글래스기판(210) 및 공통전극(220)을 포함한다. 공통전극(220)은 제2글래스기판(210)의의 전면적에 걸쳐 형성되며, ITO 또는 IZO로 이루어진다.
제1기판(100) 및 제2기판(200)은 화소전극(150) 및 공통전극(220)이 상호 마주하도록 도시되지 않은 밀봉부재에 의해 결합된다.
액정(300)은 결합된 제1기판(100) 및 제2기판(200)의 사이에 배치되며, 화소전극(150) 및 공통전극(220) 사이에 형성된 전위차에 의해 배열이 변화하게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을, 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1글라스기판 상에 게이트라인(112), 데이터라인(111) 및 스위칭소자(113)를 형성한다. 도 4a 내지 도 4f의 A 영역은 본 발명의 이해를 돕기 위해 게이트라인(112), 데이터라인(111) 및 스위칭소자(113)가 형성된 영역을 개략적으로 도시한 것이고, 도 4a 내지 도 4f의 B 영역은 스위칭소자(113)의 드레인 전극부(D)를 개략적으로 도시한 것이다.
그런 다음, 제1글래스기판(110) 상에 블랙매트릭스(170)를 형성한다. 본 발명에 따른 블랙매트릭스(170)는 롤프린팅 방식에 의해 인쇄되는 것이 바람직하며, 통상적인 마스크 기법이 적용될 수 있음은 물론이다.
다음, 스위칭소자(113)의 드레인 전극부(D) 상에 콘택부(140)를 인쇄한다. 본 발명에 따른 콘택부(140)는 전술한 바와 같이, 롤프린팅 방식에 의해 인쇄된다.
다음, 각 화소영역(PA)에 컬러필터(131,132,133)를 도포한다. 본 발명에 따른 컬러필터(131,132,133)는 롤프린팅 방식에 의해 각 화소영역(PA)에 인쇄될 수 있다. 이 때, 콘택부(140)는 컬러필터(131,132,133)가 도포된 후에도 그 일측 단부가 외부로 노출된 상태로 유지된다. 여기서, 레드 컬러필터(131), 그린 컬러필터(132) 및 블루 컬러필터(133)는 롤프린팅 방식에 의해 각각 개별적으로 형성될 수 있으며, 레드 컬러필터(131), 그린 컬러필터(132) 및 블루 컬러필터(133)를 동시에 형성할 수 있음은 물론이다.
다음, 일정 압력 및 스피드로 회전하는 도시되지 않은 롤러에 의해 블랙매트릭스(170), 컬러필터(131,132,133) 및 콘택부(140)의 상면을 평판화 한 다음, 컬러필터(131,132,133)의 상부에 화소전극(150)을 형성한다. 여기서, 화소전극(150)은 컬러필터(131,132,133) 상에서 외부로 노출된 콘택부(140)와 연결됨으로써, 스위칭소자(113)와 연결된다.
이상, 상기의 과정을 통해 제1기판(100)이 제조된다.
그런 다음, 제2글래스기판(210) 상에 공통전극(220)을 형성하여 제2기판(200)을 제조하고, 제1기판(100)과 제2기판(200)을 결합한 후, 제1기판(100)과 제1기판(100) 사이에 액정(300)을 주입한 후 밀봉함으로써, 액정(300)표시패널이 제조되며, 도시되지 않은 백라이트유니트 조립, PCB 및 드라이브 IC 실장 등의 공정을 통해 액정표시장치가 제조가 완료된다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조공정 중, 롤프린팅 방식에 의해 레드 컬러필터(131), 그린 컬러필터(132) 및 블루 컬러필터(133)를 동시에 형성하는 과정을 도시한 도면이다.
레드 컬러필터(131), 그린 컬러필터(132) 및 블루 컬러필터(133)를 롤프린팅 방식에 의해 동시에 형성하는 과정은, 먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 레드, 그린 및 블루 각 색상에 대응하는 잉크롤러(320,322,324) 상에 일정량의 막두께로 각 색상에 대응하는 잉크(330,332,334)를 도표한다. 그런 다음, 잉크롤러(320,322,324)가 각 색상에 대응하는 인쇄판(310,312,314) 상에서 회전하면서 잉크롤러(320,322,324)에 도포된 잉크(330,332,334)가 인쇄판(310,312,314)에 전사된다. 여기서, 인쇄판(310,312,314)에는 제1글래스기판(110)의 각 컬러필터의형성 패턴에 대응하는 도시되지 않은 패턴이 형성되어 있으며, 잉크롤러(320,322,324)로부터 전사되는 잉크(330,332,334)는 인쇄판(310,312,314)에 형성된 패턴에 도포된다.
그런 다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 잉크(330,332,334)가 도포된 각 인쇄판(310,312,314) 상에 전사롤러(340)를 차례로 회전시켜 통과시킴으로서, 각 인쇄판(310,312,314)에 도포된 잉크(330,332,334)가 전사롤러(340)에 전사된다. 이 때, 각 색상에 대응하는 인쇄판(310,312,314)에 도포된 잉크(330,332,334)를 전사롤러(340)에 차례로 전사시킴으로써, 최종적으로 전사롤러(340)에는 레드, 그린 및 블루 색상의 잉크(330,332,334) 패턴이 형성된다.
그런 다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 레드, 그린 및 블루 색상의 잉크(330,332,334) 패턴이 형성된 전사롤러(340)를 제1글래스기판 상에서 일정한 속도와 압력으로 회전시킴으로서, 전사롤러(340)에 형성된 잉크(330,332,334) 패턴이 제1글래스기판(110)에 전사되며, 이에 따라, 레드 컬러필터(131), 그린 컬러필터(132) 및 블루 컬러필터(133)가 제1글래스기판(110)에 동시에 형성된다.
전술한 실시예에서는, 블랙매트릭스(170)가 제1글래스기판(110) 상에 형성되는 것을 일예로 하여 설명하였으나, 제2글래스기판(210) 상에 블랙매트릭스를 형성하여도 동일한 효과를 가질 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서는 레드 컬러필터(131), 그린 컬러필터(132) 및 블루 컬러필터(133)가 롤프린팅 방식에 의해 동시에 형성되는 것을 일 예로 설명하였으나, 레드 컬러필터(131), 그린 컬러필터(132) 및 블루 컬러필터(133)와 블랙매트릭스(170)가 전술한 바와 같은 롤프린팅 방식에 의해 동시에 형성될 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 화소영역(PA)을 포함하는 제1기판(100)에 데이터라인(111), 게이트라인(112), 스위칭소자(113), 컬러필터(131,132,133) 및 화소전극(150)을 형성하고, 제2기판(200)에 공통전극(220)을 형성함으로써, 제1기판(100)과 제2기판(200)의 결합이 용이하고, 미스 얼라인(Miss Align)에 의한 제품의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1글래스기판(110) 상에 콘택부(140)와 컬러필터(131,132,133)를 롤프린팅 방식에 의해 형성함으로써, 종래의 마스크 방식에 의하는 경우에 비해 제조공정이 간소화되고, 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 표시품질을 향상시키고, 제조공정의 간소화 및 제조비용을 절감할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법이 제공된다.

Claims (7)

  1. 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    복수의 화소영역을 갖는 제1글라스기판 상에 게이트라인 및 데이터라인을 형성하고, 상기 각 화소영역에 상기 게이트라인 및 상기 데이터라인과 연결되는 스위칭소자를 형성하고, 상기 스위칭소자와 연결되는 콘택부를 롤프린팅 방식에 의해 형성하고, 상기 각 화소영역에 복수 색상의 컬러필터를 롤프린팅 방식에 의해 형성하고, 상기 콘택부를 통해 상기 스위칭소자와 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하여 제1기판을 제조하는 단계와;
    제2글래스기판의 상기 제1글래스기판과 마주하는 면에 공통전극을 형성하여 제2기판을 형성하는 단계와;
    상기 제1기판과 상기 제2기판과의 사이에 액정을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘택부는 도전성 페이스트(Conductive Paste)와 수지를 포함하는 콘택재로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 콘택재는 Ni-Au 도금된 볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 컬러필터는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue) 컬러필터를 포함하며,
    상기 제1기판을 제조하는 단계에서의 상기 복수 색상의 컬러필터를 롤프린팅 방식에 의해 형성하는 단계는 상기 각 화소영역에 상기 레드, 그린 및 블루 컬러필터를 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판을 제조하는 단계는,
    상기 컬러필터를 형성하기 전에 롤프린팅 방식에 의해 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 컬러필터는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue) 컬러필터를 포함하며,
    상기 제1기판을 제조하는 단계에서 상기 레드, 그린 및 블루 컬러필터와, 상기 블랙매트릭스는 롤프린팅 방식에 의해 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 액정표시장치.
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