KR20070071798A - 액정 표시장치와 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카본 나노튜브(Carbon Nano Tube)를 이용하여 정전기 방지용 금속층을 형성하여 박형화 및 정전기 방지용 금속층의 형성공정을 단순화시킬 수 있도록 한 액정 표시장치와 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시장치는 컬러필터 어레이가 형성된 상부기판과, 박막 트랜지스터와 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부기판과, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 액정이 형성되도록 상기 상부기판과 상기 하부기판을 합착하는 밀봉재와, 상기 상부기판의 전면에 탄소 나노튜브에 의해 형성된 정전기 제거용 금속층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하여 본 발명은 스크린 인쇄법을 통해 탄소 나노튜브를 이용하여 상부기판의 전면에 정전기 방지용 금속층을 형성함으로써 정전기 방지용 금속층의 전기전도도 및 열전도를 향상시킬 수 있으며, 정전기 방지용 금속층의 형성시간을 감소시킬 수 있다.
탄소 나노튜브, 금속층, 정전기

Description

액정 표시장치와 그의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND FABRICATION METHOD THEREOF}
도 1은 종래기술에 의한 IPS 방식의 액정 표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 방식의 액정 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 방식의 액정 표시장치의 제조방법을 단계적으로 나타낸 순서도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >
124 : 상부기판 129 : 정전기 제거용 금속층
131 : 하부기판 135 : 밀봉재
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 카본 나노튜브(Carbon Nano Tube)를 이용하여 정전기 방지용 금속층을 형성하여 박형화 및 정전기 방지용 금속층의 형성공정을 단순화시킬 수 있도록 한 액정 표시장치와 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판 표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정 표시장치가 각광을 받고 있다.
이러한 액정 표시장치는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시모드가 존재하지만, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점 때문에 주로 TN(Twisted Nematic) 방식의 액정 표시장치가 사용되고 있다. 이러한 TN Q방식의 액정 표시장치에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절율 이방성(Refractive Anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.
이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정 표시장치가 제안되고 있지만, 그 중에서도 횡전계(In Plane Switching; 이하, "IPS"라 함) 방식의 액정 표시장치가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 IPS 방식의 액정 표시장치는 화소 내에 평행으로 배열된 적어도 한 쌍의 전극을 형성하여 기판과 실질적으로 평행한 횡전계 를 형성함으로써 액정분자를 평면상으로 배향시키는 것이다.
도 1은 종래의 IPS 방식의 액정 표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, IPS 방식의 액정 표시장치는 투명한 하부기판(31) 상에 화소영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수의 게이트 배선(22)이 배열되고, 게이트 배선(22)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수의 데이터 배선(21)이 배열된다.
게이트 배선(22)과 평행하게 화소영역(P) 내에 공통배선(25)이 배열되고, 게이트 배선(22)과 데이터 배선(21)이 교차되어 정의된 각 화소영역(P)에는 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
화소영역(P) 내에 데이터 배선(21)과 평행하게 일정한 간격을 갖고 서로 연결되면서 일측단이 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(38)에 연결되는 복수개의 화소전극(39)이 형성되어 있고, 화소영역(P) 내에 공통배선(25)으로 돌출되는 복수개의 공통전극(41)이 형성되어 있다.
여기서 박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(22)으로부터 돌출되어 형성되는 게이트 전극(40)과, 전면에 형성된 게이트 절연막(도시되지 않음)과, 게이트 전극(40) 상측의 게이트 절연막 위에 형성되는 액티브층(33)과, 데이터 배선(21)으로부터 돌출되어 형성되는 소오스 전극(37)과 상기 소오스 전극(37)과 일정한 간격을 갖고 형성되는 드레인 전극(38)으로 구성된다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2를 도 1과 결부하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 투명한 하부기판(31) 상 의 일정영역에 게이트 배선(도 1의 22)으로부터 돌출되어 형성되는 게이트 전극(40) 및 게이트 전극(40)과 일정한 간격을 갖는 공통전극(41)과, 게이트 전극(40)을 포함한 하부기판(31)의 전면에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 형성되는 게이트 절연막(32)과, 게이트 전극(40)과 대응되면서 게이트 절연막(32) 상에 아일랜드 형태로 형성되는 액티브층(33)과, 액티브층(33)에 일정부분이 오버랩되면서 데이터 배선(도 1의 25)으로부터 돌출되어 형성되는 소오스 전극(37)과 소오스 전극(37)과 일정한 간격을 갖고 형성되는 드레인 전극(38) 및 화소전극(39)과, 하부기판(31)의 전면에 SiNx 또는 SiOx로 이루어진 물질로 형성되는 보호막(34)으로 구성된다.
여기서, 화소영역 내의 공통전극(39)은 공통배선(25)에 접속되며, 화소전극(39)은 액티브층(33) 상에 형성된 박막 트랜지스터의 드레인 전극(38)에 연결된다.
또한, 보호막(34) 상에는 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 배향막(도시되지 않음)을 형성되어 있다.
또한, 상기와 같이 형성된 하부기판(31)과 대응하는 상부기판(24)에는 빛의 누설을 방지하기 위한 블랙 매트릭스층(26) 및 색을 구현하기 위한 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터 소자로 이루어진 컬러 필터층(27) 및 오버 코트층(28)이 차례로 적층되어 있다.
이러한, 상부기판(24)과 하부기판(31)은 액정공간을 가지도록 도시하지 않은 밀봉재에 의해 합착된다. 이때, 액정공간에는 두 기판(24, 31) 사이에 도시하지 않은 액정층이 형성된다.
한편, IPS 방식의 액정 표시장치에서는 상부기판(24)의 전면(액정층과 닿지 않고 외부로 노출되는 면)에 형성되는 정전기에 의해 수직전계가 생성된다는 사실이 알려져 있다. 이러한 정전기는 제조 공정 중의 외부환경 또는 사람의 손과의 접촉 등에 의해 발생될 수 있다.
이와 같은 정전기를 제거하기 위해, 종래의 IPS 방식의 액정 표시장치는 상부기판(24)의 전면에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같이 투명한 도전물질로 이루어진 정전기 제거용 금속층(29)을 포함하여 구성된다.
정전기 제거용 금속층(29)은 화학기상증착(CVD) 등의 증착공정을 통해 형성된다. 이러한, 정전기 제거용 금속층(29)은 도시하지 않은 도전성 테이블을 통해 외부 케이스에 전기적으로 접속된다.
한편으로, 표시장치의 박형화 추세에 따라 액정 표시장치를 박형화하기 위하여 종래의 IPS 방식의 액정 표시장치는 상부기판(24) 및 하부기판(31)의 합착 후 상부기판(24)의 전면과 하부기판(31)의 배면(액정층과 닿지 않고 백 라이트 유닛과 대향하는 면) 각각을 식각하게 된다.
이러한, 식각공정을 통해 합착된 상부/하부기판(24, 31)의 두께를 감소시켜 액정 표시장치를 박형화하게 된다.
그러나, 액정 표시장치를 박형화하기 위한 식각공정시 상부기판(24)의 전면에 형성된 정전기 제거용 금속층(29)이 식각되기 때문에 종래의 IPS 방식의 액정 표시장치에서는 식각공정을 선행한 후 정전기 제거용 금속층(29)을 형성해야만 한다.
또한, 종래의 IPS 방식의 액정 표시장치는 증착공정을 통해 정전기 제거용 금속층(29)을 형성함으로써 공정시간의 많이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 카본 나노튜브(Carbon Nano Tube)를 이용하여 정전기 방지용 금속층을 형성하여 박형화 및 정전기 방지용 금속층의 형성공정을 단순화시킬 수 있도록 한 액정 표시장치와 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 컬러필터 어레이가 형성된 상부기판과, 박막 트랜지스터와 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부기판과, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 액정이 형성되도록 상기 상부기판과 상기 하부기판을 합착하는 밀봉재와, 상기 상부기판의 전면에 탄소 나노튜브에 의해 형성된 정전기 제거용 금속층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 탄소 나노튜브는 스크린 인쇄법에 의해 상기 상부기판의 전면에 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
상기 정전기 제거용 금속층은 상기 스크린 인쇄법에 의한 인쇄, 소성 및 건조 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 정전기 제거용 금속층은 식각공정에 의해 두께가 감소된 상기 상부기판의 전면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 컬러필터 어레이가 형성된 상부기판을 마련하는 단계와, 박막 트랜지스터와 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부기판을 마련하는 단계와, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 액정이 형성되도록 상기 상부기판과 상기 하부기판을 합착하는 단계와, 상기 상부기판의 전면에 탄소 나노튜브를 이용하여 정전기 제거용 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액정 표시장치의 제조방법은 식각공정을 통해 상기 합착된 상부기판과 하부기판의 각각의 두께를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정전기 제거용 금속층을 형성하는 단계는 스크린 인쇄법에 의해 상기 두께가 감소된 상부기판의 전면에 상기 탄소 나노튜브를 인쇄하는 단계와, 상기 인쇄되는 탄소 나노튜브를 소성 및 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 횡전계(In Plane Switching; 이하, "IPS"라 함) 방식의 액정 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 방식의 액정 표시장치는 컬러필터 어레이가 형성된 상부기판(124)과, 박막 트랜지스터와 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부기판(131)과, 두 기판(124, 131) 사이에 액정이 형성되도록 두 기판(124, 131)을 합착하는 밀봉재(135)와, 상부기판(124)의 전면에 탄소 나노튜브에 의해 형성된 정전기 제거용 금속층(129)을 포함하여 구성된다.
하부기판(131)은 일정영역에 게이트 배선으로부터 돌출되어 형성되는 게이트 전극(140) 및 게이트 전극(140)과 일정한 간격을 갖는 공통전극(141)과, 게이트 전극(140)을 포함한 하부기판(131)의 전면에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 형성되는 게이트 절연막(132)과, 게이트 전극(140)과 대응되면서 게이트 절연막(132) 상에 아일랜드 형태로 형성되는 액티브층(133)과, 액티브층(133)에 일정부분이 오버랩되면서 데이터 배선으로부터 돌출되어 형성되는 소오스 전극(137)과 소오스 전극(137)과 일정한 간격을 갖고 형성되는 드레인 전극(138) 및 화소전극(139)과, 하부기판(131)의 전면에 SiNx 또는 SiOx로 이루어진 물질로 형성되는 보호막(134)으로 구성된다.
여기서, 화소영역 내의 공통전극(139)은 공통배선(125)에 접속되며, 화소전극(139)은 액티브층(133) 상에 형성된 박막 트랜지스터의 드레인 전극(138)에 연결된다.
또한, 보호막(134) 상에는 폴리이미드(Polyimide)로 이루어진 배향막(도시되지 않음)을 형성되어 있다.
상부기판(124)에는 빛의 누설을 방지하기 위한 블랙 매트릭스층(126) 및 색을 구현하기 위한 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터 소자로 이루어진 컬러 필터층(127) 및 오버 코트층(128)이 차례로 적층된다.
이러한, 상부기판(124)과 하부기판(131)은 액정공간을 가지도록 밀봉재(135)에 의해 합착된다. 이때, 액정공간에는 두 기판(124, 131) 사이에 도시하지 않은 액정층이 형성된다.
한편, 식각 공정을 통해 밀봉재(135)에 의해 합착된 상부기판(124) 및 하부기판(131)의 두께를 일정하게 감소시켜 박형화한다.
정전기 제거용 금속층(129)은 스크린 인쇄법을 이용하여 액체 상태의 탄소 나노튜브를 상부기판(124)의 전면에 인쇄한 후, 소성 및 건조 공정을 통해 형성된다. 이러한, 정전기 제거용 금속층(129)은 상기 식각 공정을 통해 두께가 감소된 상부기판(124)의 전면에 형성된다.
이와 같이, 정전기 제거용 금속층(129)은 탄소 나노튜브에 의해 형성되므로 매우 우수한 전기전도도를 가지게 된다. 여기서, 탄소 나노튜브는 형태 상으로 매우 큰 지름-길이 비(Aspect Ratio:약 1,000)를 갖고 있고, 튜브의 직경과 구조에 따라 도체 또는 반도체의 특성을 보이며, 도체 특성을 갖는 경우 매우 우수한 전기전도도를 갖는다. 또한, 탄소 나노튜브는 매우 강한 기계적 강도(Mechanical Strength), TPa 단위의 영률(Young'smodulus), 우수한 열전도도 등의 특성을 갖는다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 방식의 액정 표시장치는 탄소 나노튜브를 이용하여 상부기판(124)의 전면에 정전기 방지용 금속층(129)을 형성함으로써 정전기 방지용 금속층(129)의 전기전도도 및 열전도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 방식의 액정 표시장치는 스크린 인쇄법으로 정전기 방지용 금속층(129)을 형성함으로써 정전기 방지용 금속층(129)의 형성시간을 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 방식의 액정 표시장치의 제조방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.
도 4를 도 3과 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 방식의 액정 표시장치의 제조방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 하부기판(131) 상에 박막 트랜지스터 어레이를 형성한다. 또한, 상부기판(124) 상에 컬러필터 어레이를 형성한다. 제 1 단계(S1-1, S1-2)
박막 트랜지스터 어레이는 하부기판(131)의 일정영역에 게이트 배선으로부터 돌출되어 형성되는 게이트 전극(140) 및 게이트 전극(140)과 일정한 간격을 갖는 공통전극(141)과, 게이트 전극(140)을 포함한 하부기판(131)의 전면에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 형성되는 게이트 절연막(132)과, 게이트 전극(140)과 대응되면서 게이트 절연막(132) 상에 아일랜드 형태로 형성되는 액티브층(133)과, 액티브층(133)에 일정부분이 오버랩되면서 데이터 배선으로부터 돌출되어 형성되는 소오스 전극(137)과 소오스 전극(137)과 일정한 간격을 갖고 형성되는 드레인 전극(138) 및 화소전극(139)과, 하부기판(131)의 전면에 SiNx 또는 SiOx로 이루어진 물질로 형성되는 보호막(134)으로 구성된다.
컬러필터 어레이는 상부기판(124)에 빛의 누설을 방지하기 위한 블랙 매트릭스층(126) 및 색을 구현하기 위한 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터 소자로 이루어진 컬러 필터층(127) 및 오버 코트층(128)이 차례로 적층된다.
이어, 상부기판(124) 및 하부기판(131) 사이에 액정이 형성되도록 밀봉재(135)를 이용하여 두 기판(124, 131)을 합착한다. 제 2 단계(S2)
이어, 식각 공정을 통해 밀봉재(135)에 의해 합착된 상부기판(124) 및 하부 기판(131) 각각의 두께를 일정하게 감소시켜 박형화한다. 제 3 단계(S3)
이어, 스크린 인쇄법을 이용하여 상부기판(124)의 전면에 액체 상태의 탄소 나노튜브를 인쇄한다. 제 4 단계(S4)
구체적으로, 제 4 단계(S4)에서는 미세패턴이 형성된 실크 망사 위에 액체 상태의 탄소 나노튜브를 도포하고 스퀴지(Squeeze) 또는 스크린 고무칼 등을 이용하여 액체 상태의 탄소 나노튜브를 실크 스크린을 통과시켜 상부기판(124)의 전면에 인쇄한다.
이어, 상부기판(124)의 전면에 인쇄된 탄소 나노튜브를 소성 및 건조하여 상부기판(124)의 전면에 정전기 제거용 금속층(129)을 형성한다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 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 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 방식의 액정 표시장치는 스크린 인쇄법을 통해 탄소 나노튜브를 이용하여 상부기판의 전면에 정전기 방지용 금속층을 형성함으로써 정전기 방지용 금속층의 전기전도도 및 열전도를 향상시킬 수 있으며, 정전기 방지용 금속층의 형성시간을 감소시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 컬러필터 어레이가 형성된 상부기판과,
    박막 트랜지스터와 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부기판과,
    상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 액정이 형성되도록 상기 상부기판과 상기 하부기판을 합착하는 밀봉재와,
    상기 상부기판의 전면에 탄소 나노튜브에 의해 형성된 정전기 제거용 금속층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브는 스크린 인쇄법에 의해 상기 상부기판의 전면에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정전기 제거용 금속층은 상기 스크린 인쇄법에 의한 인쇄, 소성 및 건조 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전기 제거용 금속층은 식각공정에 의해 두께가 감소된 상기 상부기판 의 전면에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 컬러필터 어레이가 형성된 상부기판을 마련하는 단계와,
    박막 트랜지스터와 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부기판을 마련하는 단계와,
    상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 액정이 형성되도록 상기 상부기판과 상기 하부기판을 합착하는 단계와,
    상기 상부기판의 전면에 탄소 나노튜브를 이용하여 정전기 제거용 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    식각공정을 통해 상기 합착된 상부기판과 하부기판의 각각의 두께를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정전기 제거용 금속층을 형성하는 단계는,
    스크린 인쇄법에 의해 상기 두께가 감소된 상부기판의 전면에 상기 탄소 나노튜브를 인쇄하는 단계와,
    상기 인쇄되는 탄소 나노튜브를 소성 및 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
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