KR20050017640A - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬럼 스페이서의 변형을 방지할 수 있는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 액정표시장치의 기판에 형성된 배향막의 불량을 수정하기 위한 공정에 있어서, 기판상에 제 1 배향막을 형성하는 공정과; 상기 제 1 배향막에 불량이 발생한 경우, 상기 제 1 배향막상에 제 2 배향막을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것이다.

Description

액정표시장치의 제조방법{The method for fabricating liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 배향막의 불량 수정시 컬럼 스페이서의 변형을 방지할 수 있는 액정표시장치의 제조방법에 대한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정표시패널과 상기 액정표시패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정표시패널은 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막트랜지스터가 형성되어 있다.

그리고, 제 2 유리 기판(컬러필터 기판)에는, 상기 화소영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러필터층과 화상을 구현하기 위한 공통전극이 형성되어 있다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 시일재(sealant)에 의해 합착되고 상기 두 기판 사이에 액정이 형성된다.

상기 스페이서는 크게, 둥근 형태를 가지는 원형 스페이서와 사다리꼴의 형태를 가지는 컬럼 스페이서로 구분할 수 있다.

일반적으로 상기 원형 스페이서는 스페이서 스프레이와 같은 공급수단을 이용하여 기판의 배향막상에 골고루 산포되며, 상기 컬럼 스페이서는 포토 및 식각 공정을 통하여 상기 배향막과 공통전극 사이에 형성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 일반적인 액정표시장치의 구조를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.

액정표시장치는, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(1)에는 화소영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)이 배열되고, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열되며, 상기 각 화소영역(P)에는 화소전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에는 상기 게이트 라인(4)의 구동신호에 따라 온/오프되어 상기 데이터 라인(5)의 영상신호를 각 화소전극(6)에 인가하는 복수개의 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 제 2 기판(2)에는 상기 화소영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스층(7)과 상기 각 화소영역(P)에 대응되어 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라필터층(8)과, 화상을 구현하기 위한 공통전극(9)이 형성되어 있다.

또한, 상기와 같이 구성된 제 1, 제 2 기판(1,2)의 서로 마주보는 면에 각각 배향막(도면에 도시되지 않음)이 형성되고 액정층(3)을 배향시키기 위해 러빙처리된다.

여기서, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트 배선(4)으로부터 돌출된 게이트 전극과, 전면에 형성된 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음)과 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막위에 형성된 액티브층과, 상기 데이터 라인(5)으로부터 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극에 대향되는 드레인 전극을 구비하여 구성된다.

상기 화소전극(6)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.

이와 같이 구성된 액정표시장치에서 상기 제 2 기판의 제조방법을, 도면을 첨부하여, 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2g는 종래의 액정표시장치의 제 2 기판의 제조방법을 나타낸 것이다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제 2 기판(21)상에 불투명수지 또는 크롬 등의 불투명금속을 증착한 후 패터닝함으로써, 블랙매트릭스층(22)을 형성된다.

이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스층(22)이 형성된 제 2 기판(21)상에 백색광원을 흡수하여 특정파장(적색, 녹색, 또는 청색)의 광만을 투과시키는 물질을 도포한 후 패터닝함으로써, 삼원색의 칼라필터층(20)을 형성한다.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스층(22) 및 칼라필터층(30)이 형성된 제 2 기판(21)상에 투명금속층을 증착함으로써, 공통전극(28)을 형성한다.

이 후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 공통전극(28)이 형성된 제 2 기판(21)상에 용매, 바인더, 모노머(monomer), 광 개시제(photoinitiator)를 혼합한 물질을 인쇄하고 건조하면 용매가 증발되어 바인더, 모노머 및 광 개시제가 혼합된 페이스트(26a)가 형성된다.

이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 페이스트(26a)가 형성된 제 2 기판(21)상에 차단부(38a)와 투과부(38b)를 갖는 포토마스크(38)를 사용하여 자외선광을 페이스트(26a)상에 선택적으로 조사하여 노광한다.

이 때, 상기 포토마스크(38)를 통해 광을 조사하면 상기 광 개시제가 분해되어 라디칼이 형성되며, 상기 라디칼은 바인더사이에 분포된 모노머의 결합들을 중합하여 상기 페이스트(26a)의 노광된 영역의 점도를 유지하게 된다.

다음으로, 도 2f에 도시된 바와 같이, 페이스트(26a)를 현상액으로 현상한다. 이 때, 상기 페이스트(26a)의 노광되지 않은 영역은 제거되고 노광된 영역은 제거되지 않고 남아있게 되며, 상기 남아있는 페이스트(26a)를 소성하면 약 5㎛의 길이를 갖는 컬럼 스페이서(26)가 형성된다.

이 후, 도 2g에 도시된 바와 같이, 상기 컬럼 스페이서(26)가 형성된 제 2 기판(11) 상에 폴리이미드를 전면 도포하여 배향막(24)을 형성하게 된다.

여기서, 상기 배향막(24)을 형성하는 과정에서, 상기 배향막(24)에 핀홀(pin hole)(29)과 같은 불량이 발생할 수 있는데, 종래에는 상기 배향막(24)의 불량이 발생하면 드라이 애싱(dry ahing) 방법을 사용하여 상기 불량이 발생한 배향막(24)을 제거하고, 다시 상기 제 2 기판(21)상에 새로운 배향막을 형성하는 재 공정을 실시하게 된다.

그러나, 종래 기술에 따른 배향막의 불량 수정방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

도 3은 종래의 배향막의 불량 수정방법에 의한 컬럼 스페이서의 변형을 설명하기 위한 컬럼 스페이서의 단면도이다.

종래에는 배향막의 불량을 수정하기 위하여, 전술한 바와 같이, 드라이 애싱법을 이용하여 상기 불량 배향막을 제거하고 다시 새로운 배향막을 형성하게 되는데, 상기 불량 배향막을 제거하는 과정에서, 상기 불량 배향막의 하부에 형성되어 있는 컬럼 스페이서의 윗부분이 같이 애싱되어 제거되게 된다.

이와 같이 상기 컬럼 스페이서의 윗부분이 제거되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 컬럼 스페이서의 높이가 낮아지게 되며, 이에 따라 상기 컬럼 스페이서에 의해 유지되는 상부기판과 하부기판의 셀갭에 변화가 생기고, 결국 상기 기판간에 형성되는 액정 또한 영향을 받게 되어, 액정표시패널의 화면품질이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 상기 불량 배향막상에 다시 배향막을 재 도포함으로써, 상기 컬럼 스페이서의 높이 변화에 따른 셀갭의 변형을 방지할 수 있고, 공정을 단순화할 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 액정표시장치의 기판에 형성된 배향막의 불량을 수정하기 위한 공정에 있어서, 기판상에 제 1 배향막을 형성하는 공정과; 상기 제 1 배향막에 불량이 발생한 경우, 상기 제 1 배향막상에 제 2 배향막을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

여기서, 상기 제 2 배향막의 두께는 제 1 배향막의 두께보다 더 가늘게 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 배향막을 일방향으로 배향처리하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 배향막의 하부에는 컬럼 스페이서 및 유전체 구조물 중 어느 하나가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 첨부하여 본 발명에 따른 배향막의 불량 수정방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 배향막 인쇄장치의 단면도이고, 도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 배향막의 불량 수정방법을 나타낸 공정단면도이다.

먼저, 화소영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스층(56)과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라필터층(50)과, 화상을 구현하기 위한 공통전극(58)과, 기판간의 간격을 일정하게 유지시켜 주기 위한 컬럼 스페이서(56)을 포함하여 형성된 기판(51)을 준비한다.

이 후, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 기판(51)의 컬럼 스페이서(26)의 상부에 제 1 배향막(54)을 도포한다.

상기 제 1 배향막(54) 재료로는 폴리아미드(Polyamide), 폴리 이미드계 화합물, PVA(Poly Vinyl Alchol), 폴리아믹산(Polyamic Acid)과 같은 물질을 사용하여 배향막(402)을 형성할 수 있으며, PVCH(Poly Vinyl Cinnamate), PSCN(Poly Siloxane Cinnamate) 또는 CelCN(Cellulose Cinnamate)계 화합물과 같은 광반응성 물질을 사용할 수 있다.

전술한 물질의 배향막은 러빙 공정을 통하여 배향되고, 후술한 광 반응성 물질의 배향막은 광 배향 공정을 통하여 배향된다.

여기서, 상기 제 1 배향막(54)을 형성하는 방법에는 스핀, 스프레이, 딥 및 인쇄 방식등의 여러 가지가 있지만, 본 발명에서는 통상적으로 많이 사용되는 인쇄 방식으로 상기 배향막(54)을 형성하기로 한다.

상기 인쇄 방식은, 배향막 인쇄장치를 사용하여 상기 제 1 배향막(54)을 형성하는 방법이다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 배향막 인쇄 장치의 원료공급 용기(47)내에 저장된 배향막 원료용액인 폴리이미드액(41)이 원료 공급관(42)을 통하여 이송되고, 상기 폴리이미드액(41)은 디스펜서(43)를 통하여 상호 회전하고 있는 닥터 롤(44)과 아닐록스 롤(45)의 접촉면에 적하 공급된다.

이어, 상기 닥터 롤(44)과 아닐록스 롤(45)의 접촉면에 적하 공급된 폴리이미드액(41)은 상기 닥터 롤(44)과 아닐록스 롤(45) 사이에서 균일하게 개어지고, 그 결과 인쇄 롤(46)의 표면에는 균일하게 개어진 폴리이미드액(41)이 도포된다.

그러면, 상기 인쇄 롤(46)에 균일하게 도포된 폴리이미드액(41)은 인쇄 테이블)에 안치되어 있는 기판(51)의 전면에 인쇄되고, 상기 인쇄된 폴리이미드액(41)을 소정 온도에서 경화 처리함으로써 제 1 배향막(54)이 형성된다.

여기서, 이와 같은 제 1 배향막(54)을 형성하는 공정 과정에서, 상기 제 1 배향막(54)에 핀홀(59)과 같은 불량이 발행하였다고 가정하기로 한다.

이와 같은 경우, 종래에는, 상술한 바와 같이, 상기 불량이 발생한 제 1 배향막(54)을 제거하기 위하여 별도의 드라이 애싱 공정이 더 추가되는데, 본 발명에서는 상기 불량이 발행한 제 1 배향막(54)을 제거하기 위한 별도의 공정을 실시할 필요가 없으며, 따라서, 상기 드라이 애싱 공정에 의한 컬럼 스페이서(56)의 변형을 방지할 수 있다.

즉, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 불량이 발생한 제 1 배향막(54)상에 제 2 배향막(57)을 재 도포하여, 상기 제 2 배향막(57)이 상기 제 1 배향막(54)을 완전히 덮도록 한다.

따라서, 상기 제 2 배향막(57)은 상기 제 1 배향막(54)에 발생한 불량(핀홀)을 완전히 가리게 된다.

이 때, 상기 제 2 배향막(57)의 두께는 상기 제 1 배향막(57)의 두께보다 두께가 더 얇게 도포함이 바람직하다.

물론, 상기 제 2 배향막(57)도, 전술한 바와 같이, 상기 제 1 배향막(54)과 동일한 재료로 이루어져 있으며, 상기 제 1 배향막(54)의 형성과정과 동일하게 이루어진다.

이렇게 함으로써, 상기 기판(51)상에는 제 1 배향막(54) 및 제 2 배향막(57)으로 이루어진 새로운 배향막이 형성된다.

이 후, 상기 제 2 배향막(57)을 러빙하거나 광 조사함으로써, 상기 제 2 배향막(57)이 일방향으로 배향처리되도록 한다.

본 발명의 실시예에서는 상기 컬럼 스페이서의 변형을 방지하는 것에 한하여 설명하였지만, 전계를 왜곡하여 시야각을 향상시킬 목적으로 기판상에 다수의 유전체 구조물을 구비한 각종 액정표시장치에도, 본 발명의 방법이 적용될 수 있다.

즉, 상기 유전체 구조물위에 형성되는 배향막에 불량이 발생하더라도, 상기 유전체 구조물의 변형없이 상기 불량 배향막의 불량을 간단하게 수정할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 불량이 발생한 배향막상에 다시 배향막을 형성하는 것만으로 핀홀과 같은 불량을 수정할 수 있으므로, 종래에 비하여 공정이 단순화될 수 있다.

둘째, 종래에는 불량이 발생한 배향막을 제거하기 위한 공정 과정에서, 상기 배향막의 하부에 위치한 컬럼 스페이서의 변형을 유발하였지만, 본 발명에 따른 배향막의 불량 수정방법에서는, 상술한 바와 같이, 상기 불량이 발생한 배향막을 제거할 필요가 없으므로 상기 컬럼 스페이서의 변형을 방지할 수 있으며, 더불어 액정표시장치의 셀갭 변형을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해 사시도.

도 2a 내지 도 2g는 종래의 액정표시장치의 제 2 기판의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도 3은 종래의 배향막의 불량 수정방법에 의한 컬럼 스페이서의 변형을 설명하기 위한 컬럼 스페이서의 단면도

도 4는 배향막 인쇄장치의 단면도

도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 배향막의 불량 수정방법을 나타낸 공정단면도

＊도면의 주요부에 대한 부호 설명

50 : 칼라필터층 51 : 기판

52 : 블랙매트릭스층 54 : 제 1 배향막

56 : 컬럼 스페이서 57 : 제 2 배향막

58 : 공통전극 59 : 핀홀

Claims (4)

1. 액정표시장치의 기판에 형성된 배향막의 불량을 수정하기 위한 공정에 있어서,

   기판상에 제 1 배향막을 형성하는 공정과;

   상기 제 1 배향막에 불량이 발생한 경우, 상기 제 1 배향막상에 제 2 배향막을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 배향막을 일방향으로 배향처리하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 배향막의 두께는 제 1 배향막의 두께보다 더 가늘게 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 배향막의 하부에는 컬럼 스페이서 및 유전체 구조물 중 어느 하나가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.