KR20060098585A

KR20060098585A - 액정표시장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20060098585A
Application number: KR1020050017762A
Authority: KR
Inventors: 남대현
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2006-09-19

Abstract

본 발명은 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상부에 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트 및 데이터 배선과; 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되며 각 화소별로 독립 구성된 화소전극과; 상기 화소전극 상부에 형성된 제 1 배향막과; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 내측면에 구비되며 순차반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과; 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 하부 전면에 구성된 제 2 배향막과; 상기 제 1 , 2 배향막과 동시에 접촉하여 접착 고정되며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 경계에 구비된 제 1 블랙매트릭스와; 상기 제 1, 2 배향막 사이의 영역을 채우며 구성된 액정층을 포함하는 구성됨으로써 상기 제 1 블랙매트리스가 상기 제 1, 2 기판 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

플렉서블한 액정표시장치, 셀갭, 접착 특성 블랙매트릭스

Description

액정표시장치 및 그 제조 방법{Liquid crystal display device and method of fabricating the same}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부영역에 대한 입체도.

도 2는 일반적인 액정표시장치의 양측면으로 외력이 가해지는 경우의 상태를 도시한 도면.

도 3은 일반적인 플랙서블한 특성을 갖는 액정표시장치의 양측면으로 외력이 가해지는 경우의 상태를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도.

도 5a 내지 5c는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서의 (제 1 및 테두리)블랙매트릭스의 구성을 간략히 도시한 도면.

도 6a 내지 6e는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서, 컬러필터 패턴을 구비하는 상부기판에 대한 제조 공정 단면도.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어 박막트랜지스터를 구비한 하부기판의 제조 공정 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 하부기판 111, 141 : 투명한 절연 기판

115 : 게이트 전극 117 : 게이트 절연막

120 : 반도체층 120a : 액티브층

120b : 오믹콘택층 122 : 데이터 배선

125, 127 : 소스 및 드레인 전극

130 : 보호층 133 : 드레인 콘택홀

135 : 화소전극 137 : 제 1 배향막

140 : 상부기판 145a, 145b, 145c : 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴

150 : 공통전극 155 : 제 2 배향막

160 : 제 1 블랙매트릭스 170 : 액정층

P : 화소영역 Tr : 박막트랜지스터

본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 플라스틱 기판을 이용한 플렉서블한 특성을 갖는 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.

이러한 액정표시장치 중에서도, 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.

일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 적, 녹, 청색 컬러필터 및 공통전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해, 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이들 두 기판 사이에 액정을 개재하는 셀공정을 거쳐 완성된다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부영역에 대한 입체도로서, 액정이 구동되는 영역으로 정의되는 액티브 영역을 중심으로 도시하였다.

도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는 서로 일정간격 이격되어 상부 및 하부기판(30, 10)이 대향하고 있고, 이 상부 및 하부기판(30, 10) 사이에는 액정층(40)이 개재되어 있다.

상기 하부기판(10) 상부에는 다수 개의 게이트 및 데이터 배선(8, 20)이 서로 교차되어 있고, 이 게이트 및 데이터 배선(8, 20)이 교차되는 지점에 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있으며, 게이트 및 데이터 배선(8, 20)이 교차되는 영역으로 정의되는 화소영역(P)에는 박막 트랜지스터(Tr)와 연결된 화소전극(25)이 형성되어 있다.

그리고 상부기판(30)내에는 컬러필터층(35), 공통전극(40)이 차례대로 형성되어 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 컬러필터층(35)은 특정한 파장대의 빛만을 투과시키는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 구성되며, 상기 컬러필터 패턴의 경계 부에 위치하여 액정의 배열이 제어되지 않는 영역상의 빛을 차단하는 블랙매트릭스(미도시)가 더욱 구성되어 있다.

전술한 액정표시장치의 구성에 있어서, 상기 두 기판(30, 10)간의 일정한 셀갭을 유지하기 위하여 상기 두 기판(30, 10)의 테두리에는 씰패턴(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 두 기판(30, 10) 사이의 내부에는 볼 또는 패턴드 스페이서(ball spacer)가 구비되어 있다.

특히, 셀갭 유지를 위해 구성하는 패턴드 스페이서는 하부의 어레이 기판 또는 상부의 컬러필터 기판 중 어느 하나의 기판에만 형성되고 있으며, 상기 패턴드 스페이서가 형성되는 기판 면에 대향하는 기판면에서는 단지 접촉하고 있을 뿐, 고정되고 있지 않고 있다.

전술한 한쪽 기판에 고정 형성된 스페이스를 갖는 종래의 액정표시장치는 플렉서블한 구조가 아닌 항상 평평한 상태를 유지하는 평판 표시장치로서의 액정표시장치일 경우 셀갭 유지에는 문제가 없다.

하지만, 최근에 휴대성의 편리성 및 외부 충격에 의한 파손 방지에 우수한 특성을 갖는 플렉서블한 표시장치들이 제안되고 있으며, 액정표장치에 있어서도 이러한 추세를 반영하여 플렉서블한 특성을 갖는 액정표시장치를 개발하고 있으며, 일부는 제품화되고 있는 실정이며, 이러한 플렉서블한 액정표시장치를 구현하기 위해서는 액정패널의 유연성 확보가 필요하다.

따라서, 유연성 확보를 위해 통상적으로 사용하던 유리 기판을 유연성 있는 플라스틱 기판으로 대치하고, 내구 구조에 있어서도 유연성이 떨어지는 무기물질을 대신하여 유기물질로써 박막 트랜지스터 등의 내부 요소를 구성하고 있다.

하지만 이러한 기판과 구조를 적용하더라도 액정패널에서는 구부리거나, 또는 휴대가 간편하도록 종이를 말듯 상기 액정패널을 말아 휴대하게 되면, 한쪽면에 고정되지 않는 패턴드 스페이서로 인해, 상기 패턴드 스페이서가 그 역할을 하지 못하게 되어, 즉 상기 액정패널내의 셀갭이 유지되지 않아 표시 화상이 물결쳐 보이거나 또는 색변조 및 시야각의 틀어짐 등의 문제가 발생하게 된다.

일례로써, 기판의 양 측면에서 외력이 가해지게 되면, 비교적 딱딱한 재질인 유리기판(60, 70)을 이용한 액정패널의 경우, 도 2와 같이, 휨이 발생하지 않아 별 문제되지 않지만, 유연성이 뛰어난 플라스틱 기판(80, 90)을 이용한 액정패널의 경우 도 3에서와 같이 양측면에서 외력이 작용할 경우, 기판의 변형에 의해 셀갭이 불균일하게 됨으로써 표시 품질이 급격히 떨어지게 된다.

따라서, 우수한 화상 표시 품질을 갖는 플렉서블한 액정표시장치를 제공하기 위해서는 셀갭을 일정하게 유지시키는 것이 중요한 요소가 되고 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 구부린 상태 또는 양측에서 외력이 가해지더라도 셀갭을 유지할 수 있는 구조를 갖는 플렉서블한 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상부에 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트 및 데이터 배선과; 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되며 각 화소별로 독립 구성된 화소전극과; 상기 화소전극 상부에 형성된 제 1 배향막과; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 내측면에 구비되며 순차반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과; 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 하부 전면에 구성된 제 2 배향막과; 상기 제 1 , 2 배향막과 동시에 접촉하여 접착 고정되며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 경계에 구비된 제 1 블랙매트릭스와; 상기 제 1, 2 배향막 사이의 영역을 채우며 구성된 액정층을 포함하는 구성됨으로써 상기 제 1 블랙매트리스가 상기 제 1, 2 기판 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제 1, 2 배향막 사이에는 제 1, 2 기판의 테두리를 둘러싸며 상기 제 1 블랙매트릭스의 외각으로 구성된 테두리 블랙매트릭스가 더욱 구비된다.

상기 제 1 블랙매트릭스는 스트라이프(strip) 타입으로 구성되며, 이때, 상기 테두리 블랙매트릭스는 스트라이프(strip) 타입의 제 1 블랙매트릭스에 수직한 상기 제 1, 2 기판의 테두리를 제외한 3면의 테두리 영역에 구성되며, 상기 테두리 블랙매트릭스가 구성되지 않은 테두리는 상기 제 1, 2 배향막 사이에 봉지재가 더욱 구성된다.

또는, 상기 제 1 블랙매트릭스는 화소를 둘러싸며 격자 형태로 구성된다.

또한, 상기 제 1 블랙매트릭스와 테두리 블랙매트릭스는 불투명 실리콘 계열 또는 불투명 아크릴 계열의 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1, 2 기판은 플렉서블한 플라스틱인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 2 기판의 제 2 배향막과 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 사이에는 공통전극이 더욱 형성된다.

본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 제조 방법은 제 1 기판 상에 서로 교차하는 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 이들 두 배선의 교 차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 상부로 상기 박막트랜지스터와 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 화소전극 위로 제 1 배향막을 형성하는 단계와; 제 2 기판 상에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 형성하는 단계와; 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 상부로 제 2 배향막을 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판상의 상기 제 1, 2 배향막 중 어느 하나의 배향막 상부에 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 경계에 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 또는 제 2 기판의 테두리를 둘러싸는 테두리 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스가 형성된 기판 상의 배향막 위로 액정층을 형성하는 단계와; 상기 액정층이 형성된 기판과 그 외의 기판을 상기 제 1, 2 배향막이 서로 마주보도록 위치시킨 후, 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스가 상기 제 1, 2 배향막에 접착 고정되도록 합착하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 제 1 블랙매트릭스는 스트라이프(strip) 타입으로 형성되거나 또는 상기 제 1 블랙매트릭스는 화소영역을 둘러싸며 격자 형태로 형성되는 것이 바 람직하다.

또한, 상기 액정층의 형성은 노즐 코팅 또는 잉크 젯 프린팅 장치에 의해 액정이 도포 또는 분사되어 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 액정표시장치의 제조 방법은 제 1 기판 상에 서로 교차하는 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 이들 두 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 상부로 상기 박막트랜지스터와 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 화소전극 위로 제 1 배향막을 형성하는 단계와; 제 2 기판 상에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 형성하는 단계와; 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 상부로 제 2 배향막을 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판상의 상기 제 1, 2 배향막 중 어느 하나의 배향막 상부에 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 경계에 스트라이프 타입의 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 또는 제 2 기판의 테두리 중 상기 스트라이프 타입의 제 1 블랙매트릭스와 수직한 테두리를 제외한 3면의 테두리를 둘러싸는 테두리 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 상의 상기 제 1, 2 배향막이 서로 마주보도록 위치시킨 후, 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스가 상기 제 1, 2 배향막에 접착 고정되도록 합착하는 단계와; 상기 테두리 블랙매트릭스가 형성되지 않은 테두리부를 통해 액정을 주입시켜 액정층을 형성하는 단계와; 상기 테두리 블랙매트릭스가 형성되지 않은 테두리부를 봉지하는 단계를 포함한다.

전술한 두 실시예에 의한 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 블랙매트릭스와 테두리 블랙매트릭스는 불투명 실리콘 계열 또는 불투명 아크릴 계열의 물질로 형성 되는 것이 특징이다.

또한, 상기 제 1, 2 기판을 합착하는 단계는 상기 제 1, 2 기판을 가열하여 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스가 접착력이 발현되도록 하는 단계를 더욱 포함한다.

또한, 상기 제 1, 2 기판은 플렉서블한 플라스틱인 것이 특징이다.

또한, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과 제 2 배향막 사이에 공통전극을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.

또한, 상기 화소전극과 제 1 배향막 사이에 보호층을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 플렉서블한 기판을 이용하고 있으며, 상부기판 하부와 하부기판 상부에 각각 구비되는 제 1, 2 배향막 사이에 블랙매트릭스를 구성하고 있으며, 이때, 상기 블랙매트릭스가 셀갭 유지를 위한 볼 또는 패턴드 스페이서를 대신하는 것이 가장 특징적인 것이다.

이때, 상기 블랙매트릭스는 접착력이 우수한 물질로 구성됨으로써 상부 및 하부기판에 단단히 접촉 고정되는 것을 특징으로 한다.

이하 상세히 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면 구조에 대해 설명한다.

우선, 컬러필터 패턴을 구비한 상부기판(140)의 단면구조를 살펴보면, 플렉서블한 특성을 같는 투명한 절연기판(141) 하부에 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 교차하여 정의되는 화소영역(P)에 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(145a, 145b, 145c)이 순차적으로 형성되어 있으며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(145a, 145b, 145c) 하부로 전면에 투명도전성 물질로서 공통전극(150)이 형성되어 있으며, 그 하부로 전면에 제 1 배향막(155))이 형성되어 있다.

또한, 상기 제 1 배향막(155) 하부로 상부의 각 컬러필터 패턴(145a, 145b, 145c)의 경계에 즉, 하부기판(110)에 구비된 데이터 배선(122) 또는 게이트 배선(미도시)에 대응하여 상기 데이터 배선(122) 및 게이트 배선(미도시)을 충분히 가리도록 접착력이 우수한 불투명한 아크릴 계열 또는 실리콘 계열의 고분자 물질로서 제 1 블랙매트릭스(160)가 형성되어 있다.

이때, 상기 제 1 블랙매트릭스(160)는 각 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(122)을 따라 상기 각 컬러필터 패턴(145a, 145b, 145c)의 경계에 스트라이프(strip) 타입으로 형성되거나, 또는 도면에는 나타나지 않았으나, 상기 데이터 배선(122) 이외에 게이트 배선(미도시)을 따라 더욱 형성됨으로써 상기 상부기판(140) 내에서 격자구조를 가지며 형성될 수도 있다.

이때, 상기 제 1 블랙매트릭스(160)는 기판(141) 상에 간략히 블랙매트릭스만 도시한 도 5a와 도 5b에서와 같이 평면적으로 스트라이프 형태(도 5a) 또는 격자형태(도 5b)로 형성된 부분이외에 상기 스트라이프 형태 및 격자형태의 제 1 블랙매트릭스(160)를 테두리하는 테두리 블랙매트릭스(162)를 더욱 구비하고 있다.

또는, 도 5c에 도시한 바와 같이, 스트라이프 타입으로 제 1 블랙매트릭스(160)가 형성된 경우, 상기 스트라이프 형태의 제 1 블랙매트릭스(160)에 대해 직 교하는 방향의 기판(141)의 일 단축면에 대해서는 테두리 블랙매트릭스(162)가 형성되지 않고 그 외의 3면에 대해 테두리 블랙매트릭스(162)가 형성된 구조로 형성될 수도 있다.

다음, 다시 도 4를 참조하여, 하부기판의 단면구조에 대해 설명한다.

하부기판(110)에 있어서는 플렉서블한 특성을 갖는 투명한 절연기판(111) 상에 게이트 전극(115)을 포함하여 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(115) 위로 전면에 유기 또는 무기물질로서 게이트 절연막(117)이 구비되어 있으며, 상기 게이트 절연막(117) 위로 화소영역(P) 별로 상기 게이트 전극(115)에 대응하여 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)으로 구성된 섬형상의 반도체층(120)이 형성되어 있다.

또한, 상기 반도체층(120) 위로 상기 오믹콘택층(120b)과 각각 접촉하며 소스 및 드레인 전극(125, 127)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(117) 상부로는 하부의 게이트 배선(미도시)과 교차하는 데이터 배선(122)이 형성되어 있다.

다음, 상기 소스 및 드레인 전극(125, 127)과 데이터 배선(122) 위로 전면에 상기 드레인 전극(127)을 노출시키는 드레인 콘택홀(133)을 구비한 보호층(130)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(130) 위로 상기 드레인 콘택홀(127)을 통해 상기 드레인 전극(127)과 접촉하며, 각 화소영역(P)별로 독립된 구조의 화소전극(135)이 형성되어 있다.

다음, 상기 화소전극(135) 위로 전면에 액정을 콘트롤하기 위한 제 2 배향막(137)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 배향막(137)은 상부의 상부기판(140)의 제 1 배향막(155) 하부에 형성된 제 1 블랙매트릭스(160) 및 테두리 블랙매트릭스(미도시)와 접촉하여 접착 고정된 상태가 되고 있다.

상기 제 1, 2 배향막(155, 137) 사이에는 액정이 개재되어 액정층(170)이 구비되어 있다.

전술한 구조를 갖는 액정표시장치는 제 1 및 테두리 블랙매트릭스(160, 미도시)를 상부기판(140)에 있어서는 최하부층, 하부기판(110)에 있어서는 최상부층인 제 1, 2 배향막(155, 137) 사이에 형성함으로써 상기 상부 및 하부기판(140, 110)을 합착하여 액정패널을 구성하게 되면, 상기 접착력이 우수한 물질로 형성된 제 1 및 테두리 블랙매트릭스(160, 미도시)가 상부기판(140)과 하부기판(110)에 동시에 접촉하며 접착 고정됨으로써 스페이서를 대신하여 상기 상부기판(140)과 하부기판(110) 사이에 개재된 액정층(170)의 두께인 셀갭을 유지시키게 되며, 더욱이 상기 제 1 블랙매트릭스(160)는 화소영역(P) 단위로 형성됨으로써 상기 플렉서블한 특성을 갖는 액정패널을 구부리더라도 화소영역(P) 별로 상부 및 하부기판(140, 110)에 단단히 접착 고정되어 있으므로 셀갭이 거의 변화없이 유지될 수 있다.

본 발명에 따른 액정표시장치는 전술한 구조 이외에 하부기판에 박막트랜지스터 및 화소전극과 컬러필터 패턴을 모두 구비하는 COT(color filter on TFT)구조 액정표시장치 및 공통전극과 화소전극이 모두 하부기판에 형성되는 횡전계형 액정표시장치에도 적용 가능하다.

다음, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 6a 내지 6e는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서, 컬러필터 패턴을 구비하는 상부기판에 대한 제조 공정 단면도이다.

우선, 도 6a에 도시한 바와 같이, 플렉서블한 특성을 갖는 예를들면 플라스틱 재질의 투명한 절연기판(141) 상에 적색 레지스트를 전면에 코팅하고, 마스크를 이용하여 노광한 후, 이를 현상함으로써 소정간격 이격하여 반복되는 적색 컬러필터 패턴(145a)을 형성한다.

다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 적색 컬러필터 패턴(145a)이 형성된 기판(141) 전면에 녹색 레지스트를 전면에 코팅하고, 노광, 현상함으로써 상기 적색 컬러필터 패턴(145a)과 이웃하며 서로 소정간격 이격하는 녹색 컬러필터 패턴(145b)을 형성하고, 청색에 대해서도 상기 녹색 컬러필터 패턴(145b)을 형성한 방법과 동일한 방법으로 진행함으로써 상기 적색 및 녹색 컬러필터 패턴(145a, 145b) 사이에 청색 컬러필터 패턴(145c)을 형성한다. 따라서, 기판(141) 전면적으로는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(145a, 145b, 145c)이 순차반복하는 형태가 된다. 이때, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(145a, 145b, 145c)은 평면적으로 세로방향으로 이웃하는 화소간에는 동일한 색을 갖도록 하기 위해 기판(141) 전면에 대해 세로방향의 스트라이프 타입으로 형성될 수도 있다.

다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(145a, 145b, 145c) 상부로 전면에 투명도전성 물질을 증착함으로써 공통전극(150)을 형성한다. 이때, 도면에는 나타나지 않았으나, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(145a, 145b, 145c)과 공통전극(150) 사이에는 유기절연물질로써 단차보상 및 상기 컬러필터 패턴(145)을 보호하기 위한 오버코트층(미도시)을 더욱 형성 할 수도 있다.

다음, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 공통전극(150) 위로 고분자 물질 예를들면 폴리이미드(polyimide)를 전면에 코팅 또는 전사판을 이용하여 인쇄함으로써 제 1 배향막(155)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 배향막(155)은 광반응제가 포함되어 UV광에 반응함으로써 광배향되는 것이 바람직하다. 또한, 액정표시장치의 모드 특성 예를들면 VA(vertical alignment) 모드인 경우, 또는 액정 특성 예를들면 PDLC(Pigment Dispersed Liquid Crystal)인 경우 배향막없이도 액정이 잘 조절되는 바, 이러한 경우에는 상기 제 1 배향막(155)은 생략될 수도 있다.

다음, 도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 배향막(155) 위로 접촉력이 우수한 불투명 실리콘 계열 또는 불투명 아크릴 계열의 물질을 전면에 도포하고, 마스크 공정을 진행하여 이를 패터닝함으로써 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(145a, 145b, 145c)의 경계에, 도 4에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터(도 4의 Tr)를 구비한 하부기판(도 4의 110)과 합착하여 액정패널을 형성 시, 상기 하부기판(도 4의 110) 내에 구비된 데이터 배선(도 4의 122) 또는 게이트 배선(미도시)을 충분히 가릴 수 있을 정도의 폭을 갖도록 스트라이프 타입 또는 격자형태의 제 1 블랙매트릭스(160) 및 상기 스트라이프 타입 또는 격자형태의 제 1 블랙매트릭스(160)를 최외각으로 둘러싸며 테두리하는 테두리 블랙매트릭스(미도시)를 형성하고, 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스(160, 미도시)가 형성된 기판(141) 전면에 UV를 조사함으로써 광배향하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 상부기판(140)을 완성한다.

전술한 본 발명에 따른 액정표시장치용 상부기판의 제조방법에 있어서, 제 1 및 테두리 블랙매트릭스를 상기 상부기판에 형성한 것을 보이고 있으나, 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스는 이후 설명할 하부기판의 최상층에 형성될 수도 있다.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어 박막트랜지스터를 구비한 하부기판의 제조 공정 단면도이다.

본 발명에 따른 액정표시장치용 하부기판의 제조 공정에 대해 설명하면, 우선 도 7a에 도시한 바와 같이, 플렉서블한 특성을 갖는 예를들면 플라스틱 재질의 투명한 절연기판(111) 상에 금속물질을 증착하고 포토레지스트의 도포, 마스크를 이용한 노광, 포토레지스트의 현상, 식각 등 일련의 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행함으로써 상기 기판(111)상에 증착된 금속물질을 패터닝함으로써 게이트 배선(미도시) 및 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기한 게이트 전극(115)을 형성한다. 이후, 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(115) 위로 전면에 무기절연물질 또는 유기절연물질을 증착 또는 도포하여 게이트 절연막(117)을 형성한다.

다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(117) 위로 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층을 전면에 순차 증착한 후, 마스크 공정을 통해 패터닝하여 상기 게이트 전극(115)에 대응하는 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 섬형상의 반도체층(120)을 형성한다.

다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층(120) 위로 금속물질을 전면 증착하고, 패터닝함으로써 상기 반도체층(120)과 각각 접촉하며, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(125, 127)을 형성한다. 이때, 상기 소스 및 드레인 전극(125, 127) 이외에 하부의 게이트 배선(미도시)과 교차함으로써 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(122)을 동시에 형성한다.

이후, 상기 서로 이격하여 형성된 소스 및 드레인 전극(125, 127) 사이로 노출된 반도체층(120) 중 상부의 오믹콘택층(120b)을 상기 소스 및 드레인 전극(125, 127)을 마스크로 하여 식각 제거함으로써 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120b)을 노출시킨다. 이때, 상기 게이트 전극(115)과 게이트 절연막(117)과 반도체층(120)과 소스 및 드레인 전극(125, 127)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 구성하게 된다.

다음, 도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(125, 172) 위로 전면에 유기절연물질 또는 무기절연물질을 도포 또는 증착하여 보호층(130)을 형성하고, 이를 패터닝하여 상기 드레인 전극(127)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(133)을 형성한다.

다음, 도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 보호층(130) 위로 전면에 투명도전성물질을 증착하고 패터닝하여 각 화소영역(P)별로 독립되며, 상기 드레인 콘택홀(133)을 통해 상기 드레인 전극(127)과 접촉하는 화소전극(135)을 형성한다.

다음, 도 7f에 도시한 바와 같이, 상기 화소전극(135) 위로 고분자물질 예를들면 폴리이미드(polyimide)를 코팅하거나 또는 전사판을 이용하여 인쇄함으로써 제 2 배향막(137)을 형성하고, 이때, 상기 제 2 배향막(137)을 러빙(rubbing)법 또는 UV를 조사(이 경우 상기 폴리이미드에는 광반응제를 포함함)하여 배향함으로써 본 발명에 따른 액정표시장치용 하부기판(110)을 형성한다.

이때, 상부기판에 제 1 및 테두리 블랙매트릭스를 형성하지 않았을 경우, 상 기 하부기판의 상기 배향전의 제 2 배향막 위로 상기 상부기판의 제 1 배향막 상부에 제 1 및 테두리 블랙매트릭스를 형성한 방법과 동일하게 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스를 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 제 2 배향막은 UV조사에 의해 광배향 되는 광반응제를 포함하는 UV배향막인 것이 바람직하다.

다음, 전술한 바와 같이 완성된 상부 및 하부기판(140, 110))을 상기 제 1, 2 배향막(155, 137)이 마주보도록 하여 액정을 개재하여 액정층(170)을 형성한 후, 합착함으로써 액정패널을 완성하게 된다.

좀더 상세히 본 발명에 따른 액정패널을 형성하는 방법에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

우선, 제 1 및 테두리 블랙매트릭스(160, 미도시)가 형성된 상부기판(110)에 액정을 도포하여 액정층(160)을 형성한다. 이 경우, 상기 액정은 노즐 코팅 장치 또는 잉크 젯 프린팅 장치를 이용하여 노즐 코팅 또는 잉크 젯 분사함으로써 상기 제 1 블랙매트릭스(160)가 격자형태(도 5b참조)로 형성된 경우 각 화소영역(P)별로 액정층(170)이 형성될 수 있으며, 또는 상기 제 1 블랙매트릭스(160)가 스트라이프 타입(도 5a)인 경우 전술한 노츨 코팅 또는 잉크젯 분사에 의한 액정 도포법을 이용 시, 상기 노즐 또는 잉크 젯 프린팅 장치의 헤드를 스트라이프 형태의 블랙매트릭스 따라 이동시키며 중단없이 연속적으로 액정을 분사함으로써 더욱 용이하게 액정층(170)을 형성할 수 있다.

다음, 액정층(170)이 형성된 상부기판(140) 위로 상기 하부기판(110)을 상기 액정층(170)과 상기 하부기판(110) 내의 제 2 배향막(137)이 마주보도록 위치시키 고, 상기 상부기판(140)상의 제 1 및 테두리 블랙매트릭스(160, 미도시)가 상기 하부기판(110)에 형성된 제 2 배향막(137)과 접촉시킨 후, 소정의 온도로 가열함으로써 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스(160, 미도시)에 접촉력을 발현시켜 상기 하부기판(110)의 제 2 배향막(137)에 단단히 접착 고정시킴으로써 액정패널을 완성한다.

이렇게 완성된 액정패널을 모듈공정을 진행시킴으로써 외관 케이스 및 PCB 등이 부착되어 액정표시장치를 완성하게 된다.

또 다른 액정층 형성 방법으로는 도 5c에 도시한 바와 같이, 스트라이프 타입의 제 1 블랙매트릭스(160)가 형성되고, 테두리 블랙매트릭스(162)가 3면만을 테두리 하도록 형성되었을 경우, 상기 우선 상부 및 하부기판(140, 110)을 상기 제 1, 2 배향막(155, 137)이 마주보도록 위치시킨 후, 고온의 분위기에서 합착하여 상기 상부기판(140)에 구비된 제 1 및 테두리 블랙매트릭스(160, 미도시)의 접착력을 발현시켜 상기 하부기판(110) 상의 제 2 배향막(137)에 단단히 접착되도록 한다.

다음, 상기 합착된 상부 및 하부기판(140, 110)을 진공의 분위기에 노출시킴으로써 상기 합착된 상태의 상부 및 하부기판(140, 110) 사이의 영역을 진공상태로 만든 후, 테두리 블랙매트릭스(미도시)가 형성되지 않는 부분의 상기 합착된 상태의 상부 및 하부기판(140, 110)의 끝 부분을 액정이 담겨진 용기에 입수시키고, 상기 상부 및 하부기판(140, 110) 외부의 진공의 분위기를 대기압 분위기로 변환하면 액정이 상기 상부 및 하부기판(140, 110) 사이로 빨려 들어가 상기 상부 및 하부기판(140, 110) 사이에 액정이 채워지게 된다.

이후, 상기 액정이 주입된 부분 즉 테두리 블랙매트릭스가 형성되지 않는 상기 상부 및 하부기판(140, 110) 일끝단부의 상기 제 1, 2 배향막(155, 137) 사이를 UV에 반응하여 경화되는 특성을 갖는 봉지제를 디스펜싱하고 UV를 조사함으로써 봉지하여 액정패널을 완성하게 된다. 이러한 방법은 제 1 블랙매트릭스가 스트라이프 타입으로 형성된 경우에만 가능하다.

전술한 방법으로 완성된 액정표시장치는 셀갭 유지를 위한 스페이서를 대신함으로서 스페이서를 구비할 필요가 없으며, 또한 통상적인 액정표시장시를 상부 및 하부기판을 합착하여 액정패널 상태로 유지시키기 위해 구비하는 접착제인 씰란트로써 제 1, 2 기판 중 어느 하나의 기판의 테두리에 씰패턴을 형성함으로써 액정패널을 완성하는데 반해, 본 발명은 이러한 스페이서 및 씰패턴을 구성하지 않고 액정패널을 형성함으로써 그 구성이 간단하고, 제조 공정 또한 단순화 할 수 있다.

전술한 상부 및 하부기판의 적층구조는 일례로서 보였을 뿐, 접촉력이 우수한 블랙매트릭스로서 셀갭을 유지시키며, 제 1, 2 기판을 접착시키는 구조를 갖는 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한, 다양한 변화가 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 셀갭 유지를 위한 스페이서를 대신함으로서 스페이서를 구비할 필요가 없으며, 또한 통상적인 액정표시장치를 상부 및 하부기판을 합착하여 액정패널 상태로 유지시키기 위해 구비하는 접착제인 씰란트로써 제 1, 2 기판 중 어느 하나의 기판의 테두리에 씰패턴을 형성함으로써 액정 패널을 완성하는데 반해, 본 발명은 이러한 스페이서 및 씰패턴을 구성하지 않고 액정패널을 형성함으로써 그 구성이 간단하므로, 제조 공정을 단순화 할 수 있다.

또한, 제조 공정을 단순화 및 구성요소의 생략으로 인해 제조 비용을 절감시키는 효과가 있다.

또한, 플렉서블한 특성에 의해 액정표시장치를 구부리거나 하는 경우 셀갭 불균일에 의한 표시품질 저하가 발생하는 종래 대비 상부 및 하부기판을 화소단위로 블랙매트릭스에 의해 접착 고정됨으로 구부림 등에 의해 셀갭이 변하는 것을 방지함으로 화상 표시 품질을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

제 1 기판과;

상기 제 1 기판 상부에 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트 및 데이터 배선과;

상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와;

상기 박막트랜지스터와 연결되며 각 화소별로 독립 구성된 화소전극과;

상기 화소전극 상부에 형성된 제 1 배향막과;

상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과;

상기 제 2 기판의 내측면에 구비되며 순차반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과;

상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 하부 전면에 구성된 제 2 배향막과;

상기 제 1 , 2 배향막과 동시에 접촉하여 접착 고정되며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 경계에 구비된 제 1 블랙매트릭스와;

상기 제 1, 2 배향막 사이의 영역을 채우며 구성된 액정층

을 포함하는 구성됨으로써 상기 제 1 블랙매트리스가 상기 제 1, 2 기판 사이 간격을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1, 2 배향막 사이에는 제 1, 2 기판의 테두리를 둘러싸며 상기 제 1 블랙매트릭스의 외각으로 구성된 테두리 블랙매트릭스가 더욱 구비된 액정표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1 블랙매트릭스는 스트라이프(strip) 타입으로 구성된 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 테두리 블랙매트릭스는 스트라이프(strip) 타입의 제 1 블랙매트릭스에 수직한 상기 제 1, 2 기판의 테두리를 제외한 3면의 테두리 영역에 구성된 액정표시장치.
제 4 항에 있어서,

상기 테두리 블랙매트릭스가 구성되지 않은 테두리는 상기 제 1, 2 배향막 사이에 봉지재가 더욱 구성된 액정표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1 블랙매트릭스는 화소를 둘러싸며 격자 형태로 구성된 액정표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1 블랙매트릭스와 테두리 블랙매트릭스는 불투명 실리콘 계열 또는 불투명 아크릴 계열의 물질로 형성된 액정표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1, 2 기판은 플렉서블한 플라스틱인 액정표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 2 기판의 제 2 배향막과 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 사이에는 공통전극이 더욱 형성된 액정표시장치.
제 1 기판 상에 서로 교차하는 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 이들 두 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;

상기 박막트랜지스터 상부로 상기 박막트랜지스터와 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계와;

상기 화소전극 위로 제 1 배향막을 형성하는 단계와;

제 2 기판 상에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 형성하는 단계와;

상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 상부로 제 2 배향막을 형성하는 단계와;

상기 제 1, 2 기판상의 상기 제 1, 2 배향막 중 어느 하나의 배향막 상부에 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 경계에 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 또는 제 2 기판의 테두리를 둘러싸는 테두리 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;

상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스가 형성된 기판 상의 배향막 위로 액정층을 형성하는 단계와;

상기 액정층이 형성된 기판과 그 외의 기판을 상기 제 1, 2 배향막이 서로 마주보도록 위치시킨 후, 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스가 상기 제 1, 2 배향막에 접착 고정되도록 합착하는 단계

를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 블랙매트릭스는 스트라이프(strip) 타입으로 형성되는 액정표시장치의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 블랙매트릭스는 화소영역을 둘러싸며 격자 형태로 형성되는 액정표시장치의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 액정층의 형성은 노즐 코팅 또는 잉크 젯 프린팅 장치에 의해 액정이 도포 또는 분사되어 이루어지는 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
제 1 기판 상에 서로 교차하는 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 이들 두 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;

상기 박막트랜지스터 상부로 상기 박막트랜지스터와 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계와;

상기 화소전극 위로 제 1 배향막을 형성하는 단계와;

제 2 기판 상에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 형성하는 단계와;

상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 상부로 제 2 배향막을 형성하는 단계와;

상기 제 1, 2 기판상의 상기 제 1, 2 배향막 중 어느 하나의 배향막 상부에 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 경계에 스트라이프 타입의 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 또는 제 2 기판의 테두리 중 상기 스트라이프 타입의 제 1 블랙매트릭스와 수직한 테두리를 제외한 3면의 테두리를 둘러싸는 테두리 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;

상기 제 1, 2 기판 상의 상기 제 1, 2 배향막이 서로 마주보도록 위치시킨 후, 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스가 상기 제 1, 2 배향막에 접착 고정되도록 합착하는 단계와;

상기 테두리 블랙매트릭스가 형성되지 않은 테두리부를 통해 액정을 주입시켜 액정층을 형성하는 단계와;

상기 테두리 블랙매트릭스가 형성되지 않은 테두리부를 봉지하는 단계

를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 제 1 블랙매트릭스와 테두리 블랙매트릭스는 불투명 실리콘 계열 또는 불투명 아크릴 계열의 물질로 형성되는 액정표시장치의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 제 1, 2 기판을 합착하는 단계는

상기 제 1, 2 기판을 가열하여 상기 제 1 및 테두리 블랙매트릭스가 접착력이 발현되도록 하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 제 1, 2 기판은 플렉서블한 플라스틱인 액정표시장치.
제 10 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과 제 2 배향막 사이에 공통전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 화소전극과 제 1 배향막 사이에 보호층을 형성하는 단계를 더욱 포함하 는 액정표시장치의 제조 방법.