KR20070033744A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 액정표시장치는 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판 및 그 사이의 액정층을 포함한다. 상기 제1 기판은 외부면이 투명도전막 패턴으로 덮힌 주변부 스페이서를 포함하며, 이는 제2 기판의 공통전압 인가부에 연결된다. 따라서 상기 공통전압 인가부와 주변부 스페이서를 통하여 제1 기판으로 공통전압이 인가된다.

상기 주변부 스페이서는 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격 유지를 위한 표시부 스페이서와 동시에 형성한다. 또한 주변부 스페이서가 도전성을 갖도록, 제1 기판에 공통전극을 형성하면서 주변부 스페이서의 표면을 투명도전막 패턴으로 덮는다. 따라서 추가 공정없이 공통전극에 공통전압을 인가하는 주변부 스페이서가 형성될 수 있다.

액정, 기판, 절개부, 스페이서, 쇼트 포인트

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Device and Method of Fabricating the Same}

도 1a 내지 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 기판의 제조방법을 설명하는 평면도들이며, 도 1b 내지 도 5b는 상기 평면도들의 A-A'라인을 따라 취해진 단면도들이다.

도 6a 내지 도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 제2 기판의 제조 방법을 설명하는 평면도들이며, 도 6b 내지 도 8b는 상기 평면도들의 B-B'라인을 따라 취해진 단면도들이다.

도 9a는 본 발명의 실시예에 따라 제1 기판과 제2 기판이 합착된 평면도이며, 도 9b는 도 9a의 C-C'라인을 따라 취해진 단면도이다.

도 10a는 본 발명의 실시예에 따른, 절개부 패턴이 형성된 단일 화소에 대한 평면도이고, 도 10b는 도 10a의 D-D' 라인에 대한 단면도이다.

♧도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♧

1 -- 표시부 2 -- 주변부

10,20 -- 기판 11 -- 차광막 패턴

12,13 -- 컬러필터 14,15 -- 스페이서

16,26 -- 투명도전막 패턴 17,27 -- 절개부 패턴

21 -- 게이트 라인 25 -- 데이터 라인

28 -- 밀봉라인 29 -- 공통전압 인가부

30 -- 액정층

본 발명은 평판표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정을 사용하는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 평판표시장치(FPD; Flat Panel Display)란 두께가 얇고 평평한 화면을 제공하는 표시장치로, 대표적으로 노트북 컴퓨터 모니터로 널리 쓰이는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display device)나 대형 디지털 TV로 사용되는 플라즈마 디스플레이(PDP) 또는 휴대전화에 사용되는 유기전계발광디스플레이(OELD) 등이 있다.

이 중 액정표시장치는, 인가 전압에 따라 액체와 결정의 중간 상태 물질인 액정(liquid crystal)의 광투과도가 변화하는 특성을 이용하여, 입력되는 전기 신호를 시각 정보로 변화시켜 영상을 전달한다. 통상의 액정표시장치는, 전극이 구비된 제1 기판과 제2 기판, 그리고 상기 두 개의 기판 사이의 액정층으로 구성된다. 상기 두 개의 기판에는 각각 상이한 전압이 인가되어 액정에 전계를 가하게 되며, 이 때 액정 분자들의 배열이 변경되어 광투과도가 변하게 된다. 이와 같은 액정표시장치는 동일한 화면 크기를 갖는 다른 표시장치에 비하여 무게가 가볍고 부피가 작으며 작은 전력으로 동작하여 최근 널리 보급되고 있다.

상기 제1 기판에는 일정한 공통전압이 인가되는 공통전극이 형성되며, 제2 기판에는 각 화소별로 화소전극이 형성되어 영상에 따라 변동되는 데이터 전압이 인가된다. 이 때, 공통전압 및 데이터 전압을 인가하기 위해 제1 기판과 제2 기판에 따로 구동부가 구비되는 것은, 공정수나 생산 비용적인 면에서 바람직하지 않다. 따라서 통상 단일 구동부에 의해 제2 기판으로 공통전압과 데이터 전압이 인가되도록 하며, 공통전압은 제1 기판과 제2 기판을 연결하는 도전체에 의해 제1 기판의 공통전극으로 인가된다.

구체적으로, 제2 기판에는 가장자리 영역을 따라 공통전압 인가부가 형성되며 상기 공통전압 인가부상에 금(Au)이나 은(Ag)이 포함된 도전체가 복수개로 형성된다. 상기 도전체의 끝단은 제1 기판의 공통전극에 연결되며, 공통전압 인가부와 도전체를 통하여 공통전극에 공통전압이 인가될 수 있다.

그런데 위와 같은 방법으로 공통전극에 전압을 인가하려면, 상기 도전체를 형성하는 별도의 공정(이를 '쇼트 포인트' 공정이라 함.)이 필요하여 많은 시간이 소요되고 금과 같은 귀금속의 사용으로 제조 비용이 증가하는 문제가 있다. 또한 상기 도전체는 페이스트(paste) 형태로 공통전압 인가부상에 도포될 수 있는데, 이 경우 도전체가 퍼지면서 액정표시장치를 오염시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저비용으로 공통전압을 인가할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제 공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 액정표시장치의 기판 제조방법을 제공한다. 본 발명의 제조방법은, 표시부와 상기 표시부를 둘러싸는 주변부를 갖는 기판을 준비하고; 상기 기판의 표시부와 주변부에 각각 표시부 스페이서와 주변부 스페이서를 형성하고; 상기 기판의 전면과 표시부 스페이서 및 주변부 스페이서를 덮도록 투명도전막을 증착하고; 상기 주변부 스페이서를 덮는 투명도전막을 남긴 상태에서 상기 표시부 스페이서를 덮는 투명도전막을 제거하는 것을 포함한다.

본 발명에 따르면, 표시부 스페이서를 형성하면서 동시에 주변부 스페이서를 형성한다. 상기 주변부 스페이서는 그 표면이 도전체인 투명도전막 패턴으로 덮히게 되며, 상기 투명도전막 패턴은 제1 기판에서 공통전극을 구성한다. 따라서 별도의 쇼트 포인트 공정을 생략하더라도 상기 주변부 스페이서를 이용하여 공통전극에 공통전압이 인가될 수 있다.

상기 주변부 스페이서의 끝단은 상기 기판(이를 '제1 기판'이라 함.)외에 별도로 구비되는 기판(이를 '제2 기판'이라 함.)상에 형성되는 공통전압 인가부에 연결되며, 제1 기판의 공통전압 인가부 및 주변부 스페이서를 통하여 공통전극에는 공통전압이 인가된다.

본 발명은 상기한 제1 기판과 제2 기판을 포함하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 제조방법은, 표시부와 상기 표시부를 둘러싸는 주변부를 갖는 제1 기판과 제2 기판을 준비하고; 상기 제1 기판의 표시부와 주변부에 각각 표시부 스페이서와 주변부 스페이서를 형성하고; 상기 제1 기판의 전면과 표시부 스페이서 및 주변부 스페이서를 덮도록 투명도전막을 증착하고; 상기 투명도전막의 일부를 제거하여 공통전극을 형성하면서, 상기 주변부 스페이서를 덮는 투명도전막을 남긴 상태에서 상기 표시부 스페이서를 덮는 투명도전막을 제거하고; 상기 제2 기판의 주변부에 상기 공통전극으로 전압을 인가하는 공통전압 인가부를 형성하고; 상기 주변부 스페이서가 상기 공통전압 인가부와 연결되도록 정렬하여 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 것을 포함한다.

상기 제2 기판상에는 서로 교차하면서 화소를 한정하는 복수의 게이트 라인과 데이터 라인을 형성하고, 상기 각 화소에 상기 공통전극과 마주보도록 화소전극을 형성한다. 이 때 상기 공통전극과 화소전극은 서로 중첩되지 않는 제1 절개부 패턴과 제2 절개부 패턴을 갖도록 형성할 수 있다. 이 경우 상기 제1 절개부 패턴과 제2 절개부 패턴에 의해 액정표시장치의 시야각이 증대될 수 있다. 그런데, 이러한 절개부 패턴을 형성하면서, 주변부 스페이서가 도전성을 갖도록 상기 표시부 스페이서를 제외한 주변부 스페이서의 표면에 투명도전막 패턴을 형성하는 공정을 병합하여 전체 공정수를 단축시킬 수 있다.

본 발명은 위와 같은 방법 등에 따라, 공통전압 인가를 위한 주변부 스페이서가 형성되는 액정표시장치를 제공한다. 본 발명의 액정표시장치는, 제1 기판과 제2 기판 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성된 액정층; 상기 제1 기판의 소정 영역에 형성된 컬러필터; 상기 컬러필터상에 형성된 공통전극; 상기 제2 기판상 에서 서로 교차하면서 화소를 정의하는 복수의 게이트 라인과 데이터 라인; 상기 각 화소마다 구비되며 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자; 상기 스위칭 소자에 연결된 화소전극; 상기 제2 기판의 화소가 형성된 영역 외부에 형성되며, 상기 공통전극으로 공통전압을 인가하는 공통전압 인가부; 그리고 상기 제1 기판과 제2 기판을 일정 간격으로 유지하는 복수의 스페이서를 포함하며; 상기 복수의 스페이서 중 일부는 상기 화소가 형성된 영역 외부에 배치된다.

이 때, 상기 공통전극은 화소가 형성된 영역 외부에 배치된 스페이서를 덮도록 형성되며, 상기 화소가 형성된 영역 외부에 배치된 스페이서는 상기 공통전압 인가부와 전기적으로 연결되어 공통전극에 공통전압을 인가하는 수단으로 사용된다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴보기로 한다. 다만 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 아래의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한 하기 실시예와 함께 제시된 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 크기는 명확한 설명을 강조하기 위해서 간략화되거나 다소 과장되어진 것이며, 도면상에 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1a 내지 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 기판의 제조방법을 설명하는 평면도들이며, 도 1b 내지 도 5b는 상기 평면도들의 A-A'라인을 따라 취해진 단면도들이다. 여기서 설명의 편의상, 제1 기판은 공통전극이 형성되는 기판을 나타내며 제2 기판은 화소전극이 형성되는 기판을 의미한다. 다만 도 1a 내지 도 5a 및 도 1b 내지 도 5b는, 제1 기판의 제조방법에 관한 것이므로, 상기 도면과 관련된 설명에서 특별한 설명없이 '기판'이라 함은 '제1 기판'을 나타낸다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 표시부(1)와 주변부(2)를 갖는 기판(10)상에 차광막이 형성된다. 상기 기판(10)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등의 절연 기판이 사용될 수 있다. 상기 차광막은 크롬 박막이나 크롬 박막에 형성된 크롬 산화막이 사용되거나 또는 블랙 유기막이 사용될 수 있다. 상기 차광막은 복수의 개구부(11a)를 갖도록 패터닝되는데, 이를 위해 차광막상에 포토레지스트 패턴이 형성되며 상기 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 부분이 제거되어 개구부(11a)가 형성된다. 또한 블랙 유기막이 사용되는 경우에는 유기막에 포토레지스트 성분이 포함되어, 노광 및 현상 공정을 통하여 차광막 패턴(11)이 형성될 수 있다.

상기 개구부(11a)는 각 화소에 대응되며, 행과 열 방향으로 규칙적으로 배열된다. 개구부(11a)가 형성되는 영역을 제외한 나머지 영역에서는 차광막 패턴(11)에 의해 빛의 투과가 차단된다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(10)상에 컬러를 나타내기 위한 컬러필터(12,13)가 형성된다. 컬러필터(12,13)는 빛의 삼원색에 해당하는 적색/녹색/청색 으로 구성되며, 색에 따라 일정한 순서로 형성된다. 도면에서는 먼저 적색필터(R)가 형성되는 실시예가 도시되었다.

적색필터(R)는 안료입자(pigment)가 함유된 적색 포토레지스트를 기판(10)의 전면에 도포하고, 포토 마스크를 사용하여 노광한 후 현상을 통하여 포토레지스트의 소정 영역을 제거하여 형성된다. 컬러필터(12,13)는 다양한 방식으로 배열될 수 있으며, 최근 많이 사용되는 스트라이프 방식에서는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 적색필터(R)가 일방향의 개구부(11a)를 따라 형성된다.

본 발명에 의하면, 적색필터(R)는 표시부(1)외에 주변부(2)에도 형성된다. 컬러필터(12,13)는 컬러를 나타내기 위한 것이므로 표시부(1)외에는 불필요하나, 상기 주변부(2)의 적색필터(R)는 본 발명에 따른 별도의 목적을 위해 형성된다. 이하 설명의 편의상, 표시부(1)의 컬러필터(12,13)를 표시부 컬러필터(12)라 하고 주변부(2)의 컬러필터(12,13)를 주변부 컬러필터(13)라 한다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 적색필터(R)와 동일한 방법으로 녹색필터(G)와 청색필터(B)가 형성된다. 즉, 녹색의 포토레지스트를 기판(10)의 전면에 도포한 후, 소정 영역의 개구부(11a)를 제외한 나머지 부분의 포토레지스트를 제거하면 녹색필터(G)가 형성된다. 이 경우 표시부(1) 및 주변부(2)의 적색필터(R)상에도 녹색의 포토레지스트가 도포되지만, 이들은 노광 및 현상을 거치면서 모두 제거된다. 위와 같은 과정을 반복하여 청색필터(B) 또한 형성된다.

이 때, 주변부 컬러필터(13)는 반드시 적색필터(R)로 형성되어야 하는 것은 아니며, 삼색의 컬러필터 중 어느 하나로 형성되어도 무방하다. 또한 반드시 첫번 째로 형성되는 색으로 주변부 컬러필터(13)가 형성되어야 하는 것은 아니다. 예컨대, 표시부 컬러필터(12)가 청색/녹색/적색의 순서로 형성되는 경우 녹색필터(G)로 주변부 컬러필터(13)가 형성되어도 무방하다. 나아가 필요한 경우 삼색의 컬러필터 중 이색 이상을 적층하여 주변부 컬러필터(13)가 형성될 수도 있다.

표시부 컬러필터(12)는 색에 따라 상하 높이가 상이하게 형성될 수 있는데, 높이 편차가 큰 경우에는 표시부 컬러필터(12)을 형성하는 색을 임의로 선택하기 보다는 색에 따른 높이를 고려하여 선택하는 것이 바람직하다. 이에 대해서는 후속 공정에서 상술하도록 한다.

제1 기판(10)에 대한 컬러필터(12,13) 형성 단계는 필수적인 것은 아니다. 통상의 액정표시장치에 있어서는, 도면에 도시된 제1 기판(10)외에 이와 대향되는 별도의 제2 기판이 필요하며, 상기 컬러필터(12,13)는 제2 기판에 형성되어도 무방하다. 이와 같은 구조를 COA(Color filter On Array)라 하는데, COA 구조가 적용되는 경우 제2 기판에 컬러필터를 형성하는 단계가 추가되며 제1 기판(10)에서의 컬러필터(12,13) 형성 단계는 생략된다.

도면에 도시하지 않았지만, 컬러필터(12,13)상에 보호막으로서 오버코트막(overcoat layer)이 형성될 수 있다. 상기 오버코트막은 아크릴 수지 등을 이용하여 스핀 코팅의 방법으로 형성될 수 있다. 오버코트막은 컬러필터(12,13)를 보호하며 또한 컬러필터(12,13)나 차광막 패턴(11) 등으로 인하여 기판(10)의 상부면이 굴곡지게 된 것을 평탄화하는 역할을 한다. 오버코트막은 필요에 따라 선택적으로 사용된다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기판(10)상에 스페이서(14,15)가 형성된다. 상기 스페이서(14,15)는 기판(10)상에 포토레지스트 성분의 박막을 도포한 후 사진 공정을 통하여 필요한 영역에만 상기 박막이 잔류하도록 하여 형성된다. 스페이서(14,15)는 위치에 따라, 표시부(1)에 형성되는 표시부 스페이서(14)와 주변부(2)에 형성되는 주변부 스페이서(15)로 구분되며, 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다.

표시부 스페이서(14)는 셀 갭을 유지하는 역할을 수행한다. 셀 갭이란 액정층의 폭으로서 액정표시장치를 구성하는 제1 기판(10)과 제2 기판 사이의 간격을 나타낸다. 상기 셀 갭은 응답속도, 대비비, 시야각, 휘도 균일성 등 액정표시장치의 전반적인 동작 특성에 영향을 미친다. 만약 셀 갭이 일정하지 않으면 화면 전체에 걸쳐 균일한 영상이 표시되지 못하여 화질 불량을 초래한다. 따라서 기판(10)의 전 영역에 걸쳐서 균일한 셀 갭이 유지되어야 하며, 이를 위해 표시부 스페이서(14)가 사용된다.

주변부 스페이서(15)는 셀 갭을 유지하는 용도외에 종래의 쇼트 포인트 공정을 대신하여 기판(10)으로 전압을 인가하기 위한 통로로 사용된다. 앞서 살핀 바와 같이, 스페이서(14,15)는 포토레지스트 성분의 절연체로 형성되므로, 전압이 인가되는 통로로 사용되기 위해서는 주변부 스페이서(15)가 도전성을 갖도록 하는 별도의 후속 공정이 필요하다.

기판(10)의 전 영역에 걸쳐 셀 갭을 유지하려면, 표시부 스페이서(14)는 표시부(1)에서 적정 수로 균일하게 분포되어야 한다. 표시부 스페이서(14)를 균일하게 분포하는 일 방법은, 표시부 스페이서(14)를 특정 색의 표시부 컬러필터(12)가 형성된 위치에 배치하는 것이다. 예컨대, 스트라이프 타입의 컬러필터(12)에서는 적색필터(R)와 녹색필터(G) 및 청색필터(B)가 일방향으로 서로 번갈아가면서 규칙적으로 배열되므로, 어느 하나의 색에 맞추어 표시부 스페이서(14)가 위치하도록 하면 전체 영역에서 표시부 스페이서(14)가 균일하게 분포될 수 있다. 예컨대, 도 4a의 실시예와 같이, 표시부 스페이서(14)는 적색필터(R)가 형성된 위치를 따라 배치될 수 있다.

표시부 스페이서(14)는, 적색필터(R)를 따라 배치되되 또한 적색필터(R)와 녹색필터(G)의 경계가 되는 차광막 패턴(11)과 중첩되게 형성됨이 바람직하다. 즉, 표시부 스페이서(14)는 빛의 진행을 차단하여 기판(10)의 개구율을 낮출 수 있으므로, 표시부 스페이서(14)는 셀 갭을 유지하면서 동시에 개구율 저하를 방지할 수 있는 위치에 형성됨이 바람직하다. 이러한 관점에서 도 4a 및 도 4b와 같이, 표시부 스페이서(14)는 기판(10)에서 빛이 차단되는 차광막 패턴(11)과 중첩되게 형성되어, 표시부 스페이서(14)에 의해 별도로 빛의 투과가 차단되는 부분의 면적이 증가되는 것을 방지함이 좋다. 다만, 차광막 패턴(11)의 좌우폭과 표시부 스페이서(14)의 좌우폭이 상이하므로, 표시부 스페이서(14)는 차광막 패턴(11)과 일부 만 중첩될 수 있다. 실제 표시부 스페이서는, 차광막 패턴(11)상의 표시부 컬러필터(12)의 끝단 부분의 상부에 형성된다.

만약 표시부 스페이서(14)가 적색필터(R)상에 형성된 경우, 주변부 컬러필터(13) 또한 적색으로 선택함이 바람직하다. 적색필터(R)/녹색필터(G)/청색필터(B)는 필요에 따라 그 수직 방향의 높이가 다르게 형성될 수 있다. 색에 따라 높이의 편 차가 큰 경우, 만약 표시부 스페이서(14)가 적색필터(R)상에 형성되고 주변부 스페이서(15)가 녹색필터(G)상에 형성된다면, 표시부 스페이서(14)와 주변부 스페이서(15)를 동일한 높이로 형성하더라도 그 상부면의 위치는 서로 상이하게 된다. 그런데 주변부 스페이서(14) 또한 주변부(2)에서 그 끝단이 제2 기판에 닿게 되므로, 표시부 스페이서(14)와 주변부 스페이서(15)의 상부면 위치가 크게 차이난다면 제1 기판(10)과 제2 기판 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 없다. 따라서 주변부 컬러필터(13)의 색은 표시부 스페이서(14)가 형성되는 표시부 컬러필터(12)의 색과 동일한 것으로 선택함이 바람직하다. 이 때, 스페이서(14,15)의 높이를 최소로 할 수 있도록, 스페이서(14,15)는 높이가 가장 크게 형성되는 색의 컬러필터(12,13)상에 형성할 수 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 기판(10)상에 투명도전막이 증착된다. 상기 투명도전막은 산화아연인듐이나 산화주석인듐을 이용하여 스퍼터링 등의 방법으로 기판(10)의 전면에 형성되며, 표시부 스페이서(14) 및 주변부 스페이서(15)의 외부면을 덮게 된다.

이어서 투명도전막이 패터닝된다. 이 때 주변부 스페이서(15)의 외부면에 증착되었던 투명도전막은 그대로 잔류하며, 표시부 스페이서(14)의 외부면에 증착되었던 투명도전막은 모두 제거된다. 주변부 스페이서(15)는 외부면이 도전성의 투명도전막으로 덮힌 상태이므로 기판(10)에 공통전압을 인가하는 통로로 사용될 수 있다. 이에 비해 표시부 스페이서(14)는 외부면에 증착되었던 투명도전막이 모두 제거되어 도전성을 갖지 않으며 셀 갭을 유지하도록 작용한다. 한편, 기판(10)상의 투명도전막 패턴(16)은 주변부 스페이서(15)를 통하여 공통전압이 인가되는 공통전극으로 작용한다. 상기 공통전극은 시야각를 넓히기 위해 절개부 패턴(미도시)이나 돌출 패턴(미도시)을 가질 수 있으며, 상기 절개부 패턴은 투명도전막을 패터닝하는 과정에 병합되어 형성될 수 있다. 상기 절개부 패턴과 관련한 상세 설명은 후술한다.

이상으로 셀 갭을 유지하기 위한 표시부 스페이서를 형성하면서, 동시에 공통전극에 전압이 인가될 수 있도록 주변부 스페이서를 형성하여 별도의 쇼트 포인트 공정이 생략되는 제조 과정에 대해 살펴보았다. 상기 제조 과정은, 공통전극이 구비되는 제1 기판을 중심으로 살펴보았으나, 본 발명은 제1 기판 및 이에 대향되는 제2 기판까지 확장되어 적용된다.

도 6a 내지 도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 제2 기판의 제조 방법을 설명하는 평면도들이며, 도 6b 내지 도 8b는 상기 평면도들의 B-B'라인을 따라 취해진 단면도들이다. 상기 도면은 표시부의 단일 화소를 도시하였으며, 주변부에 관한 것은 생략되었다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제2 기판(20)의 전면에 게이트 라인(21)과 게이트 전극(21a) 및 게이트 절연막(22)이 형성된다. 게이트 라인(21)과 게이트 전극(21a)은 크롬이나 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등을 이용한 스퍼터링 방법으로 금속막을 증착한 후 이를 패터닝하여 형성된다. 게이트 라인(21)은 행방향과 같이 일방향으로 신장되며, 게이트 전극(21a)은 게이트 라인(21)이 일측으로 연장되어 형 성된다. 게이트 절연막(22)은 게이트 라인(21) 등을 절연시키며, 플라즈마 화학기상증착 방법으로 실리콘 질화막 등을 이용하여 형성될 수 있다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 게이트 절연막(22)상에 반도체 패턴(23)이 형성된다. 반도체 패턴(23)은 게이트 절연막(22)상에 비정질 실리콘막/n+ 비정질 실리콘막을 증착한 후 이를 패터닝하여 게이트 전극(21a)과 중첩되는 위치에 형성된다.

반도체 패턴(23)을 포함하는 제2 기판(20)상에 게이트 라인(21) 등을 형성하였던 공정과 유사한 방법으로, 데이터 라인(25)과 소오스 전극(25a) 및 드레인 전극(25b)이 형성된다. 데이터 라인(25)은 게이트 라인(21)과 상호 교차하도록 형성되며, 이들이 교차하면서 구분되는 영역이 각 화소에 해당된다. 소오스 전극(25a)은 데이터 라인(25)의 일측이 연장되어 형성되며, 드레인 전극(25b)은 소오스 전극(25a)과 이격되어 서로 대향되게 형성된다. n+ 비정질 실리콘으로 된 반도체층 패턴(23)의 상층 부분은 소오스 전극(25a)과 드레인 전극(25b)을 마스크로 패터닝되며, 그 결과 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 완성된다. 이 후, 박막트랜지스터(T) 등을 보호하기 위한 보호막(24)이 형성된다.

한편, 게이트 라인(21)과 데이터 라인(25)의 일측 끝단으로는 주변부(2)에 형성된 패드(미도시)를 통하여 게이트 온 신호나 데이터 신호가 인가된다. 또한 상기 패드와 이에 연결된 공통전압 인가부(미도시)를 통하여 공통전극으로 공통전압이 인가되는데, 상기 공통전압 인가부는 데이터 라인(25) 등과 함께 형성될 수 있다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 보호막(24)상에 각 화소별로 분리되는 투명도전 막 패턴(26)이 형성된다. 이하 설명의 편의상, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)이 투명도전막 패턴(16,26)을 구분하여 각각 제1 투명도전막 패턴(16)과 제2 투명도전막 패턴(26)이라 명명한다. 제1 투명도전막 패턴(16)에 의해 공통전극이 형성되듯, 제2 투명도전막 패턴(26)에 의해 각 화소별로 화소전극이 형성되며, 화소전극은 드레인 전극(25b)과 연결된다.

제2 투명도전막 패턴(26)은, 산화주석인듐 등을 이용한 투명도전막을 증착한 후 이를 패터닝하여 형성된다. 이 때, 제2 투명도전막 패턴(26)은 소정 영역이 절개되어 절개부 패턴(미도시)을 갖도록 형성될 수 있다. 여기서 각 투명도전막 패턴(16,26)의 절개부 패턴은 상호 중첩되지 않게 형성되며, 이들은 액정표시장치의 시야각을 증대시키는 역할을 한다.

위와 같이, 제1 기판과 제2 기판이 제조되면, 서로 마주보도록 정렬된 후 합착된다. 도 9a는 본 발명의 실시예에 따라 제1 기판과 제2 기판이 합착된 평면도이며, 도 9b는 도 9a의 C-C'라인을 따라 취해진 단면도이다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)은 서로 마주보도록 상하로 합착되며 그 사이에 액정층(30)이 형성된다. 이를 위해, 먼저 액정(31)이 원하는 방향으로 배열되도록 제1 기판(10)과 제2 기판(20)에 배향막(미도시)을 도포하고, 그 표면을 천으로 문지르는 러빙이 진행된다. 그런데, 배향막은 폴리이미드(polyimide) 등의 절연막으로 형성되므로, 쇼트 포인트로 작동하는 주변부 스페이서(15)상에는 배향막이 도포되지 않도록 하며 표시부(1)에만 도포된다.

다음으로 제2 기판(20)에 밀봉라인(28)이 형성된다. 밀봉라인(28)은 제2 기판(20)의 가장자리를 따라 형성된 열경화성의 밀봉재로 이루어지며, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)이 합착되도록 작용한다. 상기 밀봉라인(28)의 내부로는 액정(31)이 적하되어 액정층(30)이 형성된다. 상기 밀봉라인(28)은, 주변부 스페이서(15)가 형성되는 영역에 최대한 근접한 상태로 상기 영역을 우회하도록 형성될 수 있다. 이는 자체적으로 접착력을 갖지 않는 주변부 스페이서(15)에 대해, 밀봉라인(28)에 의한 접착력이 최대한 발휘되도록 하여 제1 기판(10)과 제2 기판(20)이 안정적으로 합착될 수 있도록 하기 위함이다. 마찬가지로, 표시부(1)의 내부 압력을 대기압 보다 낮게 유지한 상태로 액정층(30)을 형성하여, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)이 안정적으로 압착되도록 할 수 있다.

제1 기판(10)과 제2 기판(20)은 상호 정렬된 후 열압착에 의해 밀봉재가 경화됨으로서 압착된다. 제2 기판(20)에는 공통전압에 대한 신호가 전달되는 공통전압 인가부(29)가 형성되며, 이는 주변부 스페이서(15)의 끝단과 접촉하게 된다. 따라서 상기 주변부 스페이서(15)를 통해 제1 기판(10)의 공통전극을 구성하는 제1 투명도전막 패턴(16)으로 공통전압이 인가된다.

본 발명에 따르면, 표시부 스페이서(14)와 함께 주변부 스페이서(15)가 형성되고, 또한 공통전극과 함께 주변부 스페이서(15)의 표면에 제1 투명도전막 패턴(16)이 형성되므로, 공통전극에 전압을 인가하기 위한 쇼트 포인트 공정이 생략될 수 있다. 따라서 공정 수가 단축되고 쇼트 포인트에 사용되는 재료비가 절감될 수 있는 효과가 있다. 특히, 제1 투명도전막 패턴(16)은 표시부(1)의 공통전극에서 절 개부 패턴을 갖도록 할 수 있는데, 이러한 절개부 패턴 형성 과정은 주변부 스페이서(15)가 도전성을 갖도록 그 표면에 투명도전막 패턴(16)을 형성하는 공정과 동시에 병합되어 진행될 수 있다.

상기 공통전극과 화소전극의 절개부 패턴은 액정표시장치의 시야각을 증대시키는 역할을 한다. 이하에서는, 상기 절개부 패턴의 효과와 함께 위와 같은 제조방법으로 제조되는 액정표시장치의 구조를 살펴보도록 한다. 다만 앞서 제조 과정을 살펴보면서 언급되었던 것과 중복되는 부분에 대한 상세 설명은 생략한다.

도 9a 및 9b를 재차 참조하면, 제1 기판(10)에는 개구부(11a)를 갖는 차광막 패턴(11)이 형성되며, 제2 기판(20)에는 서로 교차하면서 상기 개구부(11a)와 중첩되게 화소를 정의하는 게이트 라인(21)과 데이터 라인(25)이 형성된다. 제2 기판(20)의 각 화소에는 박막트랜지스터(미도시)와 제2 투명도전막 패턴(26)으로 된 화소전극이 구비되며, 이와 마주보는 제1 기판(10)에는 제1 투명도전막 패턴(16)으로 된 공통전극이 형성된다. 제1 기판(10)에는 기판(10,20) 사이의 간격 유지를 위해 스페이서가(14,15)가 형성되는데, 상기 스페이서(14)는 화소가 형성되는 영역뿐만 아니라 그 외부에도 형성된다. 즉, 화소가 형성되는 영역인 표시부(1)에 표시부 스페이서(14)가 형성되며, 그 외부의 주변부(2)에는 주변부 스페이서(15)가 형성된다. 후자는 기판(10,20) 사이의 간격 유지외에 공통전극에 공통전압을 인가하기 위한 용도로 사용된다. 이를 위해, 제2 기판(20)에는 데이터 라인(25) 등과 함께 별도의 공통전압 인가부(29)가 형성되며, 이는 주변부 스페이서(15)와 전기적으로 연결된다. 이와 같은 구조의 액정표시장치는 다음과 같이 동작한다.

게이트 라인(21)으로 게이트 온 신호가 인가되면 박막트랜지스터가 턴온된다. 이 때 데이터 라인(25)으로는 화상 정보에 따른 데이터 신호가 인가되며, 이는 박막트랜지스터의 동작으로 화소전극에 인가된다. 이 때 공통전압 인가부(29)에 접촉하는 주변부 스페이서(15)를 통하여 공통전극에도 공통전압이 인가되며, 이로 인하여 상기 액정층(30)에는 양 전극의 전압차에 의한 전계가 작용한다. 상기 전계에 따라 액정(31)의 배열 방향이 변경되며, 액정(31)의 빛에 대한 투과율이 달라져서 데이터 신호에 해당하는 영상이 외부에 표시된다.

한편, 상기 화소전극과 공통전극에는 서로 중첩되지 않게 소정 영역이 절개된 절개부 패턴이 형성될 수 있는데, 이에 대해서는 도면을 참조하여 살펴본다.

도 10a는 본 발명의 실시예에 따라 절개부 패턴이 형성된 단일 화소에 대한 평면도이고, 도 10b는 도 10a의 D-D' 라인에 대한 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 공통전극과 화소전극은 각각 서로 중첩되지 않는 제1 절개부 패턴(17)과 제2 절개부 패턴(27)을 갖는데, 이로 인하여 액정표시장치의 시야각이 증대될 수 있다.

액정(31)은 굴절률 이방성을 가지며, 이로 인하여 액정(31)의 배열 상태에 따라 빛에 대한 투과도가 달라진다. 그런데 이러한 액정(31)의 굴절률 이방성은 액정표시장치에 있어서 시야각이 좁아지는 문제를 초래한다. 즉, 액정(31)이 정면에 대해 경사지게 배열된 경우, 정면에서는 일정한 빛이 투과되어 올바른 영상이 나타나더라도, 액정(31)의 굴절률 이방성으로 인해 액정(31)이 경사진 측면 방향으로는 빛이 투과되지 못하고 영상이 왜곡될 수 있다. 이러한 액정표시장치의 시야각 문제 를 해소하기 위해, 단일 화소를 영역별로 구분하여 다중 도메인을 형성하여 각 영역에서 액정(31)이 상이한 방향으로 경사지게 배열되도록 한다. 가령, 제1 영역의 액정(31)은 제1 방향으로 경사지게 배열되고 제2 영역의 액정(31)은 제2 방향으로 경사지게 배열되면, 일측면에서 보았을 때 제1 영역의 액정(31)으로 빛이 투과되지 못하더라도 제2 영역의 액정(31)으로는 빛이 투과될 수 있으므로, 액정표시장치의 시야각이 증대될 수 있게 된다.

위와 같은, 다중 도메인을 형성하는 일 방법은, 화소전극 및 공통전극의 소정 영역을 제거하여 절개부 패턴(17,27)을 형성하는 것이다. 즉, 도 10b에 도시된 바와 같이, 절개된 부분으로 인하여 각 전극에서 액정(31)에 작용하는 전계의 방향이 변경되며, 그 결과 절개부 패턴(17,27)을 경계로 액정(31)이 상이하게 배열되는 다중 도메인(D₁,D₂,D₃,D₄)이 형성될 수 있다.

다중 도메인을 형성하기 위해서는, 제1 기판(10)의 절개되는 부분에 돌기와 같은 돌출 패턴(미도시)이 형성되도록 할 수도 있다. 상기 돌출 패턴 또한 액정(31)에 작용하는 전계의 방향을 변경하여 액정(31)의 배열을 변경시키며, 돌기를 경계로 다중 도메인이 형성될 수 있다. 상기 돌출 패턴은 표시부 스페이서(14) 및 주변부 스페이서(15)와 동시에 형성될 수 있어, 돌출 패턴에 대한 추가 공정은 필요하지 않다. 다만 돌출 패턴을 사용하더라도 도전성의 주변부 스페이서(15)와 비도전성의 표시부 스페이서(15)를 형성하려면, 제1 기판(10)상에 투명도전막 패턴(16)을 형성하기 위한 패터닝 공정이 필요하다. 한편, 상기 돌기를 비교적 넓은 영 역에 걸쳐 형성하여 액정(31)의 응답 속도를 증가시킬 수 있는데, 이러한 구조 또한 돌기외에 본 발명에 적용될 수 있다.

본 발명에서는 제1 기판(10)에 대한 쇼트 포인트로서 주변부 스페이서(15)가 사용되지만, 주변부 스페이서(15)외에도 주변부 컬러필터(13)를 이용하여 쇼트 포인트가 형성될 수도 있다. 즉, 적색필터(R)/녹색필터(G)/청색필터(B)의 순서로 표시부 컬러필터(12)를 형성하는 경우, 주변부(2)에 적색필터(R)/녹색필터(G)/청색필터(B)를 적층시키고 그 외부면에 투명도전막 패턴(16)을 형성한다면 이를 이용하여 공통전압이 인가되도록 할 수 있다.

그러나, 도 9b에 도시된 바와 같이, 주변부 스페이서(15) 또한 제2 기판(20)상에 접촉되기 때문에, 주변부 스페이서(15)의 높이는 기판(10,20) 사이의 간격과 동일하게 형성되어야 한다. 본 발명에 따르면, 주변부 스페이서(15)는 표시부 스페이서(14)와 동시에 형성되므로 그 높이가 셀 갭과 동일한 높이를 갖도록 용이하게 형성될 수 있다. 이에 비해, 컬러필터(12,13)를 쇼트 포인트로 사용하는 경우, 컬러필터(12,13)는 각 색에 따라 정해진 높이대로 형성되므로 적색필터(R)/녹색필터(G)/청색필터(B)를 적층하여 셀 갭과 동일한 높이를 갖도록 형성하기가 용이하지 않다. 다만 필요에 따라 표시부 스페이서(14)와 주변부 스페이서(15)의 높이를 상이하게 형성하는 경우, 주변부 스페이서(15)의 하부에 이색 이상의 주변부 컬러필터(13)을 형성하여 높이를 조절한다면, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이의 간격이 전체적으로 일정하게 유지될 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명 액정표시장치 및 그 제조방법에 의하면 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 형성하면서 이를 이용하여 공통전극에 공통전압을 인가하는 수단을 형성할 수 있다. 따라서 공통전압 인가를 위한 별도의 쇼트 포인트 공정이 생략되어 공정수가 단축되고 재료비를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (25)

1. 표시부와 상기 표시부를 둘러싸는 주변부를 갖는 기판을 준비하고;

   상기 기판의 표시부와 주변부에 각각 표시부 스페이서와 주변부 스페이서를 형성하고;

   상기 기판의 전면과 표시부 스페이서 및 주변부 스페이서를 덮도록 투명도전막을 증착하고;

   상기 주변부 스페이서를 덮는 투명도전막을 남긴 상태에서 상기 표시부 스페이서를 덮는 투명도전막을 제거하는 것을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 투명도전막은 상기 표시부에서 절개부 패턴을 갖도록 패터닝되는 액정표시장치의 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 표시부 스페이서 및 주변부 스페이서는 상기 기판상에 포토레지스트 성분의 박막을 도포한 후 패터닝하여 동일한 높이를 갖도록 형성하는 액정표시장치의 제조방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 기판상에 상기 표시부에서 복수의 개구부를 갖는 차광막 패턴을 형성하는 것을 더 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 기판상에 상기 개구부를 채우는 표시부 컬러필터를 형성하고 동시에 상기 주변부 스페이서가 형성될 영역에 주변부 컬러필터를 형성하는 것을 더 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 표시부 컬러필터는 상이한 색을 갖는 컬러필터들이 규칙적으로 배열되도록 형성하고, 상기 주변부 컬러필터는 동일한 색을 갖는 컬러필터로 형성하는 액정표시장치의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 표시부 컬러필터는 각 색에 따라 서로 다른 높이를 가지며, 상기 주변부 컬러필터는 상기 상이한 색의 컬러필터 중 가장 높이가 큰 색의 컬러필터로 형성하는 액정표시장치의 제조방법.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 표시부 컬러필터는 상이한 색을 갖는 컬러필터들이 규칙적으로 배열되 도록 형성하고, 상기 주변부 컬러필터는 상이한 색을 갖는 컬러필터를 2색 이상 적층하여 형성하는 액정표시장치의 제조방법.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 표시부 컬러필터는 상이한 색을 갖는 컬러필터가 규칙적으로 배열되도록 형성하고, 상기 표시부 스페이서는 동일한 색을 갖는 컬러필터상에 형성하는 액정표시장치의 제조방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 주변부 스페이서는 상기 표시부 스페이서가 형성되는 컬러필터와 동일한 색을 갖는 컬러필터상에 형성하는 액정표시장치의 제조방법.
11. 표시부와 상기 표시부를 둘러싸는 주변부를 갖는 제1 기판과 제2 기판을 준비하고;

    상기 제1 기판의 표시부와 주변부에 각각 표시부 스페이서와 주변부 스페이서를 형성하고;

    상기 제1 기판의 전면과 표시부 스페이서 및 주변부 스페이서를 덮도록 투명도전막을 증착하고;

    상기 투명도전막의 일부를 제거하여 공통전극을 형성하면서, 상기 주변부 스페이서를 덮는 투명도전막을 남긴 상태에서 상기 표시부 스페이서를 덮는 투명도전 막을 제거하고;

    상기 제2 기판의 주변부에 상기 공통전극으로 전압을 인가하는 공통전압 인가부를 형성하고;

    상기 주변부 스페이서가 상기 공통전압 인가부와 연결되도록 정렬하여 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 것을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 투명도전막은 상기 공통전극이 상기 표시부에서 제1 절개부 패턴을 갖도록 패터닝되는 액정표시장치의 제조방법.
13. 제 11항에 있어서,

    상기 표시부 스페이서와 주변부 스페이서를 형성하면서 상기 표시부의 소정 영역에 돌출 패턴을 형성하고, 상기 공통전극을 형성하면서 상기 돌출 패턴을 덮는 투명도전막을 제거하는 것을 더 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,

    상기 제2 기판상에서 서로 교차하면서 화소를 정의하는 복수의 게이트 라인과 데이터 라인을 형성하고, 상기 각 화소에 상기 공통전극과 마주보도록 화소전극을 형성하는 것을 더 포함하되,

    상기 화소전극은 상기 제1 절개부 패턴 또는 상기 돌출 패턴과 중첩되지 않 는 제2 절개부 패턴을 갖도록 하는 액정표시장치의 제조방법.
15. 제1 기판과 제2 기판 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성된 액정층;

    상기 제1 기판의 소정 영역에 형성된 컬러필터;

    상기 컬러필터상에 형성된 공통전극;

    상기 제2 기판상에서 서로 교차하면서 화소를 정의하는 복수의 게이트 라인과 데이터 라인;

    상기 각 화소마다 구비되며 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자;

    상기 스위칭 소자에 연결된 화소전극;

    상기 제2 기판의 화소가 형성된 영역 외부에 형성되며, 상기 공통전극으로 공통전압을 인가하는 공통전압 인가부; 그리고

    상기 제1 기판과 제2 기판을 일정 간격으로 유지하는 복수의 스페이서를 포함하며;

    상기 복수의 스페이서 중 일부는 상기 화소가 형성된 영역 외부에 배치되는 액정표시장치.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 공통전극은 화소가 형성된 영역 외부에 배치된 스페이서를 덮도록 형성되며, 상기 화소가 형성된 영역 외부에 배치된 스페이서는 상기 공통전압 인가부와 전기적으로 연결되는 액정표시장치.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 화소가 형성된 영역과 이를 둘러싸는 영역에 의해 표시부와 주변부로 이루어지고,

    상기 스페이서는 상기 제1 기판상의 표시부에 배치되는 표시부 스페이서와, 상기 제1 기판상의 주변부에 배치되되 상기 공통전압 인가부와 전기적으로 연결되는 주변부 스페이서를 포함하며,

    상기 컬러필터는 상기 표시부 스페이서의 하부에 형성되는 표시부 컬러필터와, 상기 주변부 스페이서의 하부에 형성되는 주변부 컬러필터를 포함하는 액정표시장치.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 표시부 컬러필터 및 주변부 컬러필터상에 형성되는 보호막을 더 포함하는 액정표시장치.
19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,

    상기 표시부 컬러필터는 상이한 색을 갖는 컬러필터들이 규칙적으로 배열되고, 상기 주변부 컬러필터는 동일한 색을 갖는 컬러필터로 형성된 액정표시장치의 제조방법.
20. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,

    상기 표시부 컬러필터는 상이한 색을 갖는 컬러필터들이 규칙적으로 배열되고, 상기 주변부 컬러필터는 상이한 색을 갖는 컬러필터를 2색 이상 적층하여 형성된 액정표시장치의 제조방법.
21. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,

    상기 표시부 컬러필터는 상이한 색을 갖는 컬러필터가 규칙적으로 배열되고, 상기 표시부 스페이서는 동일한 색을 갖는 컬러필터상에 형성하는 액정표시장치의 제조방법.
22. 제 21항에 있어서,

    상기 주변부 스페이서는 상기 표시부 스페이서가 형성되는 컬러필터와 동일한 색을 갖는 컬러필터상에 형성하는 액정표시장치의 제조방법.
23. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,

    상기 공통전극과 화소전극은 각각 서로 중첩되지 않는 제1 절개부 패턴과 제2 절개부 패턴을 갖는 액정표시장치.
24. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,

    상기 공통전극과 화소전극은 각각 서로 중첩되지 않는 돌출 패턴과 절개부 패턴을 갖는 액정표시장치.
25. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,

    상기 제2 기판에 상기 주변부 스페이서가 형성된 영역에 근접하여 우회하도록 형성되는 밀봉라인을 더 포함하는 액정표시장치.

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