KR20050079038A

KR20050079038A - 액정표시장치 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20050079038A
Application number: KR1020040007129A
Authority: KR
Inventors: 전백균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-08-09

Abstract

표시특성을 향상시키기 위한 액정표시장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 액정표시패널은 제1 기판, 제1 기판과 대향하는 제2 기판을 구비하고, 셀 갭 유지부재는 제1 기판과 제2 기판 사이에서 표시영역 내의 비유효 표시영역에 대응하여 형성되고, 제1 높이를 가지는 구형부재와, 구형부재를 고정시키도록 제2 높이를 가지는 고정부재를 가지며, 제1 기판과 제2 기판 사이에 제1 높이에 상응하는 셀 갭을 형성한다. 따라서, 잉크젯 분사방식에 의해 셀 갭 유지부재를 형성할 수 있으며, 탄성률이 높은 비즈에 의해 셀 갭을 균일하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 충격을 완화시킬 수 있고, 고정부재에 의해 비즈의 위치를 고정시킬 수 있어 표시특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 이의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 액정표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 공정을 단순화시킬 수 있고, 셀 갭을 균일하게 유지시켜 표시특성을 향상시키기 위한 액정표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널 및 상기 액정표시패널 하부에 위치하여 상기 액정표시패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 어셈블리를 구비한다.

상기 액정표시패널은 상부기판, 하부기판, 상기 두 기판 사이에 형성된 액정으로 구성된다. 또한, 상기 액정표시패널은 외부로부터의 신호에 의하여 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 액정의 배열각이 변화되면서 상기 백라이트 어셈블리로부터 제공된 광의 투과량을 제어하여 영상을 표시한다.

이때, 상기 상부기판과 상기 하부기판과의 사이에 소정의 두께로 형성되는 스페이서(spacer)에 의해 두 기판 사이에 소정 두께의 셀 갭(Cell Gap)이 형성된다. 상기 스페이서는 상기 상부기판과 상기 하부기판과의 사이에 형성된 셀 갭을 일정하게 유지시킴으로써, 두 기판 사이에 형성된 상기 액정의 형태 및 특성을 변형을 방지하고, 더 나아가 액정표시장치의 표시특성이 저하되는 것을 방지한다.

일반적으로 상기 스페이서는 다음과 같이 구분된다. 즉, 볼(ball) 형태로 이루어져 상부기판 또는 하부기판 상에 산포되는 볼 스페이서와, 상부기판 또는 하부기판 상에 유기막을 형성한 후 상기 유기막을 패터닝하여 스페이서를 형성하는 컬럼(column) 스페이서로 구분된다.

상기 볼 스페이서는 무작위로 산포되기 때문에 액정표시장치의 유효 표시영역상에 형성되는 경우가 많아 액정표시장치의 개구율을 저하시키는 문제점이 있다.

또한, 상기 컬럼 스페이서는 유기막 중 액정표시장치의 비유효 표시영역 상에 형성된 유기막을 제외한 나머지를 제거하여 형성되기 때문에 액정표시장치의 개구율을 저하시키기 않고, 셀 갭을 균일하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 상기 컬럼 스페이서는 형성 공정이 복잡하고, 탄성률이 작은 유기막에 의해 형성되어, 외부에서 힘이 가해질 때 탄성력이 부족하여 이를 보상해 주지 못하므로, 액정표시장치가 파손되는 등의 불량이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 형성 공정이 단순하고, 높은 탄성률을 가지는 셀 갭 유지부재를 갖는 액정표시장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 액정표시장치를 제조하기 위한 제조방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 액정표시패널은 제1 기판, 제1 기판과 대향하는 제2 기판을 구비하고, 표시영역과 표시영역을 둘러싸는 주변영역을 갖는다. 셀갭 유지 부재는 제1 기판과 제2 기판 사이에서 표시영역 내의 비유효 표시영역에 대응하여 형성되고, 제1 높이를 가지는 구형부재와, 구형부재의 위치를 고정시키도록 제2 높이를 가지는 고정부재를 갖고서, 제1 기판과 제2 기판 사이에 제1 높이에 상응하는 셀 갭을 정의한다.

또한, 상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 표시영역과 표시영역을 둘러싸는 주변영역을 가지고, 표시영역 상에 형성되는 스위칭 소자를 갖는 제1 기판 및 제2 기판을 형성한다. 이어, 제1 높이를 가지는 구형부재와, 구형부재를 고정시키기 위하여 제2 높이의 고정부재를 가지며, 제1 기판과 제2 기판 사이에 제1 높이에 상응하는 셀 갭을 형성하기 위하여 제1 기판 상의 표시영역 내의 비유효 표시영역에 셀 갭 유지부재를 형성한다. 다음 셀 갭 내에 액정층을 형성한다.

이러한, 액정표시장치 및 이의 제조방법에 따르면, 잉크젯 분사방식에 의해 셀 갭 유지부재를 형성할 수 있으며, 탄성률이 높은 비즈에 의해 셀 갭을 균일하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 충격을 완화시킬 수 있고, 고정부재에 의해 비즈의 위치를 고정시킬 수 있어 표시특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 셀 갭 유지부재를 구체적으로 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 상부기판(200), 하부기판(300), 상부기판(200)과 하부기판(300) 사이에 형성된 액정층(400)으로 이루어져 영상을 표시하는 액정표시패널(500)을 포함한다. 또한, 액정표시장치(100)는 액정표시패널(500)의 하부에 구성되어 액정표시패널(500)에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리(도시되지 않음)를 더 포함한다.

상기 상부기판(200)은 제1 유리기판(210) 상에 R(Red), G(Green), B(Blue) 색화소로 이루어지고, 상기 광에 의해 소정의 색으로 발현되는 컬러필터층(220), 상기 색화소들 사이 또는 컬러필터층(220)을 둘러싸도록 외곽 둘레에 형성되어 색화소들로부터 누설된 광을 차단하여 대비비(Contrast Rate; C/R)를 향상시키기 위한 차광층(230)(이하, 블랙 매트릭스(Black Matrix; BM)층이라 칭함)을 포함한다.

이후, 컬러필터층(220)과 블랙 매트릭스층(230)이 형성된 제1 유리기판(210) 상에는 평탄화막(240)이 형성되고, 상기 평탄화막(240) 상부에는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; 이하, IZO)로 이루어진 공통전극(250)이 형성된다. 또한, 공통전극(250) 상부에는 제1 배향막(260)이 형성된다.

한편, 하부기판(300)은 제2 유리기판(310) 상에 박막 공정에 의해 매트릭스 형태로 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT)(320), 상기 박막 트랜지스터(320)의 일부분 즉, 드레인 전극(도시되지 않음)을 노출시키기 위한 콘택홀(330)을 가지고 형성된 유기 절연막(340) 및 유기 절연막(340) 상에 ITO 또는 IZO 형성된 화소전극(350)을 포함한다.

또한, 제2 유리기판(310)상에는 컬럼(column) 방향으로 연장된 다수의 데이터 라인(도시되지 않음)과 로우(row) 방향으로 연장된 다수의 게이트 라인(도시되지 않음)이 형성된다. 이때, TFT(320)의 소오스 전극은 상기 데이터 라인에 연결되고, TFT(320)의 게이트 전극은 상기 게이트 라인에 연결된다. 또한, TFT(320)의 드레인 전극은 콘택홀(330)을 통해 상부의 화소전극(350)과 연결된다. 이어, 화소전극(350)이 형성된 제2 유리기판(310) 상에는 제2 배향막(360)이 형성된다. 여기서, 상기 TFT(320), 상기 다수의 데이터 라인 및 게이트 라인, 상기 화소전극(350)이 형성된 영역이 영상이 디스플레이되는 표시영역이다.

또한, 상기 상부기판(200)과 하부기판(300) 사이에는 두 기판(200,300)을 소정 간격 이격시켜 셀 갭(Cell Gap)을 형성하고, 상기 셀 갭을 균일하게 유지시키기 위한 셀 갭 유지부재(600)가 형성된다. 이때, 상기 셀 갭 유지부재(600)에 의해 형성된 상기 셀 갭 내에 액정층(400)이 형성된다.

상기 셀 갭 유지부재(600)는 제2 유리기판(310)의 제2 배향막(360) 상부에서 상기 컬러필터층(220)의 색화소들 사이에 형성되는 블랙 매트릭스층(230)에 대응하는 영역에 형성되므로, 컬럼 방향으로 연장된 스트라이프(Stripe) 형상을 갖는다. 이때, 상기 색화소들 사이에 형성되는 블랙 매트릭스층(230)에 대응하는 영역은 영상이 표시영역 중 비유효 표시영역이고, 상기 셀 갭 유지부재(600)는 상기 비유효 표시영역에 형성된다.

또한, 상기 셀 갭 유지부재(600)는 구형의 비즈(Beads)(610) 및 상기 비즈(610)를 고정시키기 위한 고정부재(620)를 포함한다. 즉, 상기 셀 갭 유지부재(600)는 비즈(610)가 포함된 스페이서 형성물질(도시되지 않음)이 잉크젯 노즐(도시되지 않음)을 통해 상기 영역에 분사된 후 상기 스페이서 형성물질이 경화됨에 의해 형성된다. 이때, 상기 스페이서 형성물질은 자외선 등에 의해 경화되는 감광성 수지물질(photo resist)이고, 상기 자외선 등에 의해 경화됨에 의해 상기 비즈(610)의 움직임을 방지하여 고정시키는 고정부재(620)가 된다. 또한, 상기 스페이서 형성물질은 상기 잉크젯 노즐을 통해 상기 비즈(610)가 원활하게 분사될 수 있도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정부재(620)는 비즈(610)의 직경(d1)에 대하여 약 0.7 내지 0.9배의 형성 높이(d2)를 갖도록 형성된다. 그러므로, 비즈(610)의 직경(d1)이 고정부재(620)의 형성 높이(d2)보다 크므로, 탄성률이 큰 비즈(610)가 상부기판(200)과 직접적으로 접촉된다. 따라서, 셀 갭 내의 액정층(400)이 균일하게 형성되지 못한 경우 또는 다른 이유로 액정표시장치(100)에 외부 충격이 가해지더라도 비즈(610)가 상기 외부 충격을 완화시켜 셀 갭 불량 발생 및 액정표시장치(100)의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 상기 셀 갭 유지부재(600)는 제2 배향막(360) 형성 공정 이후에 형성되므로, 제2 배향막(360)의 두께를 균일하게 인쇄하여 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 상기 셀 갭 유지부재(600)의 비즈(610)를 잉크젯 분사방식에 의해 상기 영역에 정확하게 위치시킬 수 있고, 상기 고정부재(620)에 의해 상기 비즈(610)를 고정시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 셀 갭 유지부재는 비즈 스페이서의 장점과 컬럼 스페이서의 장점을 동시에 갖는다.

상기에서 본 발명은 상기 셀 갭 유지부재(600)가 하부기판(300) 상에 형성된 구조를 예로 들어 설명하였으나, 상부기판(200) 상에서 상기 블랙 매트릭스층(230)에 대응하여 형성될 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 액정표시장치의 하부기판과 셀 갭 유지부재의 제조 공정도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 제2 유리기판(310) 상에는 박막 공정에 의해 TFT(320)를 형성하고, TFT(320)가 형성된 제2 유리기판(310)의 전면에는 아크릴계 수지와 같은 유기 절연막(340)을 스핀-코팅 방법을 통해 도포한다.

이어, 상기 유기 절연막(340) 상에 상기 TFT(310)의 드레인 전극의 일부분을 노출시키기 위한 소정 패턴이 형성되어 있는 마스크(도시되지 않음)에 의해 콘택홀(330)을 형성한다. 상기 유기 절연막(340) 및 콘택홀(330) 상에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막을 균일한 두께로 증착하여 화소전극(350)을 형성한다. 상기 화소전극(350) 상에는 균일한 두께의 제2 배향막(360)이 형성된다.

다음 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제2 유리기판(310) 상부에 위치하는 잉크젯 노즐(700)을 통해 상기 블랙 매트릭스층(230)(도 1을 참조)에 대응하는 영역에 비즈(610)가 포함된 스페이서 형성물질(630)이 분사된다. 이때, 스페이서 형성물질(630)은 감광성 수지물질이다.

도 3c를 참조하면, 상기 영역에 비즈(610)가 포함된 스페이서 형성물질(630)이 분사된 제2 유리기판(310) 전면에 자외선(UV)을 조사하여 상기 스페이서 형성물질(630)을 경화시켜 고정부재(620)를 형성한다. 따라서, 상기 비즈(610) 및 상기 비즈(610)를 고정시키는 고정부재(620)를 포함하는 셀 갭 유지부재(600)가 형성된다. 이때, 셀 갭 유지부재(600)의 비즈(610)는 고정부재(620)의 형성 높이보다 큰 직경을 갖는다. 또한, 상기 셀 갭 유지부재(600)는 상기 블랙 매트릭스층(230)에 대응하는 영역 즉, 비유효 표시영역에 형성되므로, 컬럼 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 갖는다.

상기한 공정을 통해 형성된 하부기판 상의 셀 갭 유지부재는 도 4에 도시된 바와 같다.

도 4는 하부기판 상에 형성된 셀 갭 유지부재를 구체적으로 나타낸 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 셀 갭 유지부재(600)는 하부기판(300) 상에서 블랙 매트릭스층(230)에 대응하는 영역에 형성되므로, 컬럼 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 갖는다.

즉, 상기 셀 갭 유지부재(600)는 스트라이프 형상의 고정부재(620) 내에 비즈(610)가 포함된 형상을 갖는다. 이때, 상기 비즈(610)는 고정부재(620)의 형성높이 보다 큰 직경을 가지므로, 상기 고정부재(620)에서 돌출된 형상을 갖는다. 따라서, 상기 비즈(610)의 높은 탄성률에 의해 액정표시장치에 가해지는 외부 충격을 완화하고, 상기 고정부재(620)는 상기 비즈(610)의 위치를 고정시켜 비즈(610)가 이동되는 것을 방지한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 셀 갭 유지부재는 상대적으로 큰 탄성률을 가지는 구형의 비즈 및 상기 비즈를 고정시키는 고정부재를 포함한다. 이때, 상기 셀 갭 유지부재는 상기 비즈를 포함한 상기 고정부재 형성물질을 잉크젯 분사하여 형성되고, 상기 비즈는 상기 고정부재의 형성 높이보다 큰 직경을 가진다.

따라서, 본 발명은 큰 탄성률을 가지는 비즈에 의해 셀 갭을 균일하게 유지하고, 고정부재에 의해 상기 비즈의 위치를 고정할 수 있어 표시특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 비즈에 의해 외부에서 가해지는 충격을 완화시킬 수 있어, 액정표시장치가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 비즈를 포함한 고정부재 형성물질을 잉크젯 분사한 후 경화시키는 단순한 공정에 의해 셀 갭 유지부재를 형성할 수 있어, 제조원가를 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

본 발명은 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 셀 갭 유지부재를 구체적으로 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 액정표시장치 200 : 상부기판

230 : 블랙 매트릭스층 300 : 하부기판

360 : 제2 배향막 500 : 액정표시패널

600 : 셀 갭 유지부재 610 : 비즈

620 : 고정부재

Claims

제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판을 구비하고, 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 주변영역을 가지는 액정표시패널; 및

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에서 상기 표시영역 내의 비유효 표시영역에 대응하여 형성되고, 제1 높이를 가지는 구형부재와, 상기 구형부재의 위치를 고정시키도록 제2 높이를 가지는 고정부재를 갖고서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 제1 높이에 상응하는 셀 갭을 정의하는 셀 갭 유지부재를 포함하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 셀 갭 유지부재는 잉크젯 방식에 의해 분사되고, 상기 구형부재가 포함된 상기 고정부재 형성물질이 경화된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제2항에 있어서, 상기 구형부재는 비즈(beads)이고, 상기 고정부재 형성물질은 감광성 수지물질(Photo resist)인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 높이는 상기 제1 높이의 약 0.7 내지 0.9배인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 기판은

다수의 색화소가 형성된 컬러필터층; 및

상기 색화소들 사이에 형성되어 상기 색화소들로부터 누설되는 광을 차단하는 차광층을 포함하고,

상기 비유효 표시영역은 상기 차광층에 대응하는 영역인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 기판은

스위칭 소자;

상기 스위칭 소자에 연결된 화소전극; 및

상기 화소전극 상에 형성된 배향막을 포함하고,

상기 셀 갭 유지부재는 상기 배향막 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
(a) 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 주변영역을 가지고, 상기 표시영역 상에 형성되는 스위칭 소자를 갖는 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 형성하는 단계;

(b) 상기 제1 기판 상의 상기 표시영역 내의 비유효 표시영역에 제1 높이를 가지는 구형부재와, 상기 구형부재의 위치를 고정시키도록 제2 높이를 가지는 고정부재를 가지며, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 제1 높이에 상응하는 셀 갭을 형성하는 셀 갭 유지부재를 형성하는 단계; 및

(c) 상기 셀 갭 내에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 제1 기판을 형성하는 단계는

기판 상에 상기 스위칭 소자를 형성하는 단계;

상기 스위칭 소자에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계; 및

상기 화소전극이 형성된 상기 기판 상에 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 단계(b)는

상기 배향막 상의 상기 영역에 상기 고정부재 형성물질에 상기 구형부재가 포함된 혼합물을 잉크젯 분사하는 단계; 및

상기 고정부재 형성물질을 경화시켜 상기 고정부재를 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 구형부재는 비즈이고, 상기 고정부재는 감광성 수지물질인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.