KR20070080928A

KR20070080928A - 밀봉재 및 이를 포함하는 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20070080928A
Application number: KR1020060012463A
Authority: KR
Inventors: 김연규; 김종오
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-14
Also published as: US20070184211A1

Abstract

본 발명은 서로 마주하는 제1 표시판과 제2 표시판, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판을 접착하여 고정하며 메타크릴산 또는 그 유도체를 경화하여 형성된 고분자 수지를 포함하는 밀봉재 및 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에서 상기 밀봉재에 의해 정의되는 영역에 위치하는 액정을 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

밀봉재, 메타크릴산, 이물질, 잔상, 오염

Description

밀봉재 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{SEALANT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE SAME}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,

도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 3, 도 5, 도 7, 도 9 및 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 차례로 도시한 배치도이고,

도 4는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 6은 도 5의 박막 트랜지스터 표시판을 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 10은 도 9의 박막 트랜지스터 표시판을 X-X 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 12는 도 11의 박막 트랜지스터 표시판을 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 13은 도 11 및 도 12에 이어서 밀봉재 및 액정을 형성한 평면도이고,

도 14는 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 합착한 단면도이고,

도 15a 및 도 15b는 각각 메타크릴산 유도체를 포함하는 밀봉재와 아크릴산 유도체를 포함하는 밀봉재를 사용한 경우 액정 표시 장치에 얼룩 발생 여부를 보여주는 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3: 액정층

11,21: 배향막 110, 210: 절연 기판

121: 게이트선 124: 게이트 전극

131: 유지 전극선 133a, 133b: 유지 전극

140: 게이트 절연막 151: 반도체

161: 불순물 비정질 규소층 171: 데이터선

173: 소스 전극 175: 드레인 전극

180: 보호막 81, 82: 접촉 보조 부재

181, 182, 183, 185: 접촉구 191: 화소 전극

220: 차광 부재 230: 색 필터

270: 공통 전극 300: 액정

310: 밀봉재 A: 표시 영역

B: 패드 영역

본 발명은 표시 장치용 밀봉재 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대한 것이다.

액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(flat panel display) 중 하나이다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함하며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성함으로써 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절한다.

액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 다른 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조가 주류이다.

이러한 액정 표시 장치에서의 영상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 형성한다. 박막 트랜지스터는 게이트선을 통하여 전달되는 주사 신호에 따라 데이터선을 통하여 전달되는 데이터 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자로서의 역할을 한다.

한편, 양 표시판 사이에는 표시판을 접착 고정하며 액정을 가두기 위한 밀봉재(sealant)가 형성되어 있다.

밀봉재는 경화성 수지를 포함하며, 자외선 또는 열에 의해 경화된다.

그런데, 밀봉재의 경화 반응 중에 불안정한 라디칼(radical)이 발생하는 경우 예상치 않은 종결 반응(termination reaction) 또는 부반응(side reaction)에 의해 다량의 미경화된 수지가 남게 된다. 이러한 미경화된 수지는 액정 구동 중 백라이트에 의한 온도 상승 등에 의해 액정층 내로 확산될 수 있고, 이는 외부에서 얼룩 또는 잔상으로 시인되어 표시 특성에 영향을 미칠 수 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 밀봉재에 의해 발생하는 얼룩 또는 잔상을 줄여서 표시 특성을 개선하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 밀봉재는 메타크릴산 또는 그 유도체, 광 개시제, 그리고 충진재를 포함한다.

또한, 상기 메타크릴산 유도체는 화학식 (I):

으로 표현되며, 여기서 R은 아미드 기(amide group), 에스테르 기(ester group), 에테르 기(ether group), 설파이드 기(sulfide group), 설폭시드 기(sulfoxide group), 히드록시 기(hydroxy group), 이미드 기(imide group), 아자 기(aza group), 아민 기(amine group), 아조 기(azo group), 알데히드 기(aldehyde group), 카르복실기(carboxylic acid), 무수물(anhydride), 염화물(halide) 및 우레아(urea)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 밀봉재는 아크릴산 또는 그 유도체 및 에폭시 화합물 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 메타크릴산 또는 그 유도체, 상기 아크릴산 또는 그 유도체 및 상기 에폭시 화합물은 상기 밀봉재의 총 함량에 대하여 45 내지 75중량%로 포함될 수 있다.

또한, 상기 메타크릴산 또는 그 유도체는 상기 메타크릴산 또는 그 유도체, 상기 아크릴산 또는 그 유도체 및 상기 에폭시 화합물의 총 함량에 대하여 0.1 내지 98중량%로 함유될 수 있다.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 표시판과 제2 표시판, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판을 접착하여 고정하며 메타크릴산 또는 그 유도체를 경화하여 형성된 고분자 수지를 포함하는 밀봉재, 그리고 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에서 상기 밀봉재에 의해 정의되는 영역에 위치하는 액정을 포함한다.

또한, 상기 메타크릴산 유도체는 화학식 (I):

또한, 상기 밀봉재는 아크릴산 또는 그 유도체 및 에폭시 화합물 중 적어도 하나를 경화하여 형성된 고분자 수지를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 밀봉재는 광 개시제, 충진재 및 첨가제 중 적어도 하나를 더 포 함할 수 있다.

또한, 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 적어도 하나는 전기장 생성 전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 표시판 또는 상기 제2 표시판은 게이트선, 상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 그리고 상기 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 전기장 생성 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 복수의 박막 패턴을 포함하는 제1 표시판과 제2 표시판을 각각 형성하는 단계, 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 어느 하나에 메타크릴산 또는 그 유도체를 포함하는 밀봉재를 형성하는 단계, 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 어느 하나에 액정을 적하하는 단계, 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판을 합착하는 단계, 그리고 상기 밀봉재를 경화하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 밀봉재를 경화하는 단계는 광 조사 또는 가열 중 적어도 하나의 방법으로 수행할 수 있다.

또한, 상기 제1 표시판을 형성하는 단계는 제1 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 반도체층을 형성하는 단계, 상기 게이트선과 절연되어 교차하는 데이터선 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 밀봉재에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 밀봉재는 메타크릴산(methacrylic acid) 및 그 유도체를 포함하는 단량체(monomer), 광 개시제(photo initiator) 및 충진재(filler)를 포함한다.

메타크릴산 및 그 유도체는 화학식 (I):

으로 표현될 수 있다.

여기서, 메타크릴산은 R이 수소(H)이며, 메타크릴산 유도체는 R이 아미드 기(amide group), 에스테르 기(ester group), 에테르 기(ether group), 설파이드 기(sulfide group), 설폭시드 기(sulfoxide group), 히드록시 기(hydroxy group), 이미드 기(imide group), 아자 기(aza group), 아민 기(amine group), 아조 기(azo group), 알데히드 기(aldehyde group), 카르복실 기(carboxylic group), 무수물(anhydride), 염화물(halide) 및 우레아(urea)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

메타크릴산 및 그 유도체는 단량체의 총 함량에 대하여 0.1 내지 98중량%로 함유될 수 있다.

메타크릴산 및 그 유도체는 아크릴산 및 그 유도체에 비하여 안정한 라디칼을 형성할 수 있다.

메타크릴산 및 아크릴산의 라디칼 안정성을 비교하기 위하여 반응식 (A-a) 내지 (B-c)을 참조하여 예시적으로 설명한다.

하기 반응식 (A-a)는 상술한 작용기(R)를 가지는 아크릴산 유도체 단량체가 개시제(I)에 의해 라디칼(radical)을 생성하는 반응을 개략적으로 보여준다:

여기서 생성된 라디칼은 하기 반응식 (A-b) 또는 (A-c)에 따라 다른 단량체와 반응하여 중합된다:

반응식 (A-b) 및 (A-c)는 반응식 (A-a)에 따라 생성된 라디칼이 탄소-탄소 이중결합(C=C)을 이루고 있는 탄소 중 어느 위치의 탄소와 반응하는지 차이이다.

반응식 (A-b)은 소망하는 중합체를 형성하기 위한 정상 반응이고 반응식 (A- c)는 부반응이다.

반응식 (A-c)에 따라 생성된 라디칼은 매우 불안정하므로 반응이 일찍 종결될 수 있고, 이에 따라 낮은 분자량의 수지가 형성되거나 미경화된 수지로 남을 수 있다.

이에 반하여 메타크릴산 및 그 유도체는 이와 같은 부반응을 줄일 수 있다.

하기 반응식 (B-a)는 상술한 작용기(R)를 가지는 메타크릴산 유도체가 개시제(I)에 의해 라디칼을 생성하는 반응을 개략적으로 보여준다:

여기서 생성된 라디칼은 하기 반응식 (B-b)와 같이 다른 단량체와 반응하여 중합한다. 그러나, 아크릴산 유도체와 달리, 메타크릴산 유도체에서는 반응식 (B-c)와 같은 부반응은 일어나기 어렵다:

반응식 (B-c)의 경우, 라디칼의 반응 중심에 위치하는 메틸기에 의해 입체 방해(steric hindrance)를 일으켜 상기와 같은 반응 생성물이 형성되기 어렵기 때문이다.

이와 같이 메타크릴산 및 그 유도체를 포함하는 경우, 아크릴산 및 그 유도체의 불안정한 반응에 의해 생성되는 저분자 수지 또는 미경화된 수지의 양을 현저하게 줄일 수 있다. 또한, 메타크릴산 및 그 유도체를 포함하는 밀봉재가 액정 표시 장치에 적용되는 경우, 상기와 같은 저분자 수지 또는 미경화된 수지에 의해 액정층 내에 이물질이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

도 15a 및 도 15b는 각각 메타크릴산 유도체를 포함하는 밀봉재와 아크릴산 유도체를 포함하는 밀봉재를 사용한 경우에 액정 표시 장치에 얼룩 발생 정도를 보여주는 사진이다.

도 15a 및 도 15b에서 보는 바와 같이, 메타크릴산 유도체를 포함하는 밀봉재를 사용한 경우가 아크릴산 유도체를 사용한 경우보다 이물질에 의한 얼룩을 현 저하게 줄일 수 있음을 알 수 있다.

또한, 잔상 특성을 비교할 수 있다.

잔상 특성은 다음과 같은 방법으로 시험할 수 있다.

먼저 메타크릴산 유도체를 포함하는 밀봉재와 아크릴산 유도체를 포함하는 밀봉재를 각각 사용한 시험용 액정 표시판을 준비한다. 시험용 표시판에는 복수의 화소가 바둑판 모양으로 배치되어 있다. 먼저, 시험용 표시판에 화이트(white)나 블랙(black)이 아닌 중간 계조의 데이터 전압을 인가하여 화면의 휘도를 측정하고, 이어서 복수의 화소 중 가로 및 세로로 교대로 배치된 일부 화소에는 블랙을 표시하고 나머지 화소에는 화이트를 표시한 후 열시간 정도를 둔다. 이어서, 처음에 인가한 중간 계조의 데이터 전압을 인가하여 화면의 휘도를 측정하여 잔상 정도를 확인하였다.

그 결과, 메타크릴산 유도체를 포함하는 밀봉재를 사용한 액정 표시판에는 잔상이 시인되지 않았으나, 아크릴산 유도체를 포함하는 밀봉재를 사용한 액정 표시판에는 잔상이 뚜렷하게 나타남을 확인하였다.

본 발명의 한 실시예에 따른 밀봉재는 단량체로서 메타크릴산 및 그 유도체 외에 에폭시 화합물 및 소량의 아크릴산 유도체를 더 포함할 수 있다.

에폭시 화합물은 밀봉재의 접착성을 높일 수 있으며, 단량체의 총 함량에 대하여 0.1 내지 20중량%로 함유될 수 있다.

아크릴산 및 그 유도체는 밀봉재의 경화 속도를 높이기 위하여 선택적으로 함유될 수 있다.

단량체는 밀봉재의 총 함량에 대하여 45 내지 75중량%, 바람직하게는 50 내지 60중량%로 함유될 수 있다.

광 개시제는 자외선 조사시 에너지를 흡수하여 중합 반응을 개시하는 물질로, 벤조페논계 화합물 등이 사용될 수 있다.

광 개시제는 밀봉재의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 5중량%로 함유될 수 있다.

충진재는 경화 후 밀봉재의 열적 물리적 성질을 강화하기 위한 성분으로, 산화규소(SiO₂)와 같은 무기 물질 또는 유기 물질을 포함할 수 있다.

충진재는 밀봉재의 총 함량에 대하여 약 5 내지 40중량%로 함유될 수 있다.

경화제는 아민계 화합물일 수 있으며, 밀봉재의 총 함량에 대하여 0.1 내지20중량%로 함유될 수 있다.

상기 성분 외에 각종 첨가제를 더 포함할 수 있다.

그러면, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 밀봉재를 적용한 액정 표시 장치에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였 다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.

게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다.

유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수 쌍의 제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b) 을 포함한다. 유지 전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선(121) 중 아래쪽에 가깝다. 유지 전극(133a, 133b)은 줄기선과 연결된 고정단과 그 반대 쪽의 자유단을 가지고 있다. 제1 유지 전극(133a)의 고정단은 면적이 넓으며, 그 자유단은 직선 부분과 굽은 부분의 두 갈래로 갈라진다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.

게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.

게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 80°일 수 있다.

게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부 (projection)(154)를 포함한다.

반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인(P) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.

반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.

저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.

데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)과 교차하며 인접한 유지 전극(133a, 133b) 집합 사이를 달린다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다.

드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다.

하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 동일한 금속으로 만들어질 수 있다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어질 수 있다.

데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다.

보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181), 제1 유지 전극(133a) 고정단 부근의 유지 전극선(131) 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183a), 그리고 제1 유지 전극(133a) 자유단의 돌출부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183b)이 형성되어 있다.

보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 다리(overpass)(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.

화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전 기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기(capacitor)(이하, '액정 축전기(liquid crystal capacitor)라 함)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.

화소 전극(191)은 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩하며, 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 유지 축전기(storage capacitor)라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.

접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.

연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대쪽에 위치하는 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 유지 전극(133b) 자유단의 노출된 끝 부분에 연결되어 있다.

그 다음, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향하는 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.

투명 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주하고 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부를 가지고 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다.

기판(210) 위에는 또한 복수의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 색 필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 어느 한 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.

색 필터(230) 위에는 ITO 또는 IZO 따위로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 폴리이미드(poly imide) 따위의 절연 물질로 만들어진 배향막(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수평 배향막일 수 있다.

표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 평행 또는 직교한다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.

표시판(100, 200)은 밀봉재(310)에 의해 접착 고정되어 있으며, 밀봉재(310)에 의해 정의되는 영역 내에는 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층(3)이 형성되어 있다.

밀봉재(310)는 상술한 메타크릴산 및 그 유도체, 에폭시계 화합물, 그리고 아크릴산 및 그 유도체를 경화하여 형성된 고분자 수지, 광 개시제, 충진재, 경화제 및 각종 첨가제를 포함한다.

액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 평행을 이루도록 배향되어 있다.

그러면, 도 1 및 도 2에 도시한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)의 제조 방법에 대하여 도 3 내지 도 12를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3, 도 5, 도 7, 도 9 및 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 차례로 도시한 배치도이고, 도 4는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 박막 트랜지스터 표시판을 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9의 박막 트랜지스터 표시판을 X-X 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 12는 도 11의 박막 트랜지스터 표시판을 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

먼저, 절연 기판(110) 위에 알루미늄 따위의 금속층을 형성한다.

다음, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 금속층을 습식 식각(wet etching) 하여 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 복수의 게이트선(121)과 유지 전극(133a, 133b)을 포함하는 복수의 유지 전극선(131)을 형성한다.

이어서, 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에 질화규소(SiNx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(140), 불순물이 도핑되지 않은 진성 비정질 규소(a-Si) 및 불순물이 도핑된 비정질 규소(n+ a-Si)을 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성한다.

이어서, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 불순물이 도핑된 비정질 규소 및 진성 비정질 규소를 사진 식각하여, 게이트 절연막(140), 복수의 돌출부(154)를 포함하는 선형 진성 반도체층(151) 및 복수의 불순물 반도체 패턴(164)을 포함하는 불순물이 도핑된 비정질 규소층(161)을 형성한다.

그 다음, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 불순물이 도핑된 비정질 규소층(161) 위에 알루미늄 따위의 금속층을 스퍼터링으로 적층한 후 식각하여, 소스 전극(173) 및 끝 부분(179)을 포함하는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)을 형성한다.

이어서, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)으로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체층(164)을 제거하여 복수의 돌출부(163)를 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉층(161)과 복수의 섬형 저항성 접촉층(165)을 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(154) 부분을 노출한다. 이 경우, 노출된 진성 반도체(154) 부분의 표면을 안정화시키기 위하여 산소(O₂) 플라스마를 실시한다.

그 다음, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기 물질 또는 무기 물질로 보호막(180)을 형성한다.

이어서, 보호막(180) 위에 감광막을 코팅한 후 광마스크를 통하여 빛을 조사한 후 현상하여 복수의 접촉 구멍(181, 182, 183a, 183b, 185)을 형성한다.

그 다음, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 보호막(180) 위에 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전층을 스퍼터링으로 적층한 후 패터닝하여, 화소 전극(191), 접촉 보조 부재(81, 82) 및 연결 다리(83)를 형성한다.

그 다음, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대향하는 공통 전극 표시판(200)의 제조 방법에 대하여 간단하게 설명한다.

먼저, 절연 기판(210) 위에 불투명 금속으로 만들어진 차광 부재(220)를 형성한다.

이어서, 색 필터(230)를 형성한다. 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 따위의 안료를 포함하는 감광성 유기 물질을 스핀 코팅 또는 잉크젯 인쇄 따위로 형성하며, 노광 및 현상하여 소정 패턴을 형성한다.

이어서, 색 필터(230)와 차광 부재(220) 전면에 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전막을 스퍼터링하여 공통 전극(270)을 형성한다.

상기와 같은 방법으로, 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 공통 전극 표시판(200)을 준비한다.

그 다음, 도 13 및 도 14를 참조하여 밀봉재(310) 및 액정 형성에 대하여 설명한다.

도 13은 도 11 및 도 12의 박막 트랜지스터 표시판에 밀봉재 및 액정을 형성한 평면도이고, 도 14는 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판이 합착된 단면도이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 박막 트랜지스터 표시판(100) 위의 표시 영역(A)과 구동 회로를 연결하기 위한 패드 영역(B)의 경계에 밀봉재(310)를 형성한다. 밀봉재(310)는 상술한 고분자 수지 등을 포함한다.

이어서, 밀봉재(310)에 의해 경계지어진 표시 영역(A)에 액정 방울(300)을 적하한다. 액정 방울(300)을 형성하기 위한 액정의 1회 적하량은 약 1 내지 15mg인 것이 바람직하다.

그 다음, 도 14에 도시한 바와 같이, 액정(300)이 적하된 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)을 부착한다. 그리고 밀봉재(310)에 자외선을 공급하여 경화시킨다. 자외선 경화에 의해 밀봉재(310) 내에 함유되어 있는 광 개시제가 반응하면서 메타크릴산 및 그 유도체를 포함한 단량체가 경화된다.

이어서 밀봉재(310)를 열 경화하는 공정을 더 포함할 수도 있다. 열 경화는 120℃ 정도의 온도에서 약 60분간 가열하여 남아있는 에폭시 수지를 경화시킨다.

상술한 실시예에서는 박막 트랜지스터 표시판(100) 위에 액정(300)을 적하하는 경우만을 설명하였지만 공통 전극 표시판(200) 위에 액정(300)을 적하할 수도 있다. 또한 상술한 실시예에서는 밀봉재(310)를 박막 트랜지스터 표시판(100) 위에 형성하는 경우만을 설명하였지만 공통 전극 표시판(200) 위에 형성할 수도 있다. 또한 밀봉재(310)의 형성과 액정(300)의 적하는 각각 다른 표시판(100, 200) 위에 수행할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

메타크릴산 및 그 유도체를 포함하는 밀봉재는 저분자 수지 또는 미경화된 수지의 양을 현저하게 줄여서 액정층 내에 이물질이 형성되는 것을 방지하고 이에 따라 얼룩 또는 잔상과 같은 표시 특성을 개선할 수 있다.

Claims

메타크릴산 또는 그 유도체,

광 개시제, 그리고

충진재

를 포함하는 밀봉재.
제1항에서,

상기 메타크릴산 유도체는 화학식 (I):

로 표현되며,

여기서 R은 아미드 기(amide group), 에스테르 기(ester group), 에테르 기(ether group), 설파이드 기(sulfide group), 설폭시드 기(sulfoxide group), 히드록시 기(hydroxy group), 이미드 기(imide group), 아자 기(aza group), 아민 기(amine group), 아조 기(azo group), 알데히드 기(aldehyde group), 카르복실기(carboxylic acid), 무수물(anhydride), 염화물(halide) 및 우레아(urea)에서 선택 된 어느 하나인

밀봉재.
제1항에서,

아크릴산 또는 그 유도체 및 에폭시 화합물 중 적어도 하나를 더 포함하는 밀봉재.
제3항에서,

상기 메타크릴산 또는 그 유도체, 상기 아크릴산 또는 그 유도체 및 상기 에폭시 화합물은 상기 밀봉재의 총 함량에 대하여 45 내지 75중량%로 포함되어 있는 밀봉재.
제4항에서,

상기 메타크릴산 또는 그 유도체는 상기 메타크릴산 또는 그 유도체, 상기 아크릴산 또는 그 유도체 및 상기 에폭시 화합물의 총 함량에 대하여 0.1 내지 98중량%로 함유되어 있는 밀봉재.
서로 마주하는 제1 표시판과 제2 표시판,

상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판을 접착하여 고정하며 메타크릴산 또는 그 유도체를 경화하여 형성된 고분자 수지를 포함하는 밀봉재, 그리고

상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에서 상기 밀봉재에 의해 정의되는 영역에 위치하는 액정

을 포함하는 액정 표시 장치.
제6항에서,

상기 메타크릴산 유도체는 화학식 (I):

으로 표현되며,

여기서 R은 아미드 기(amide group), 에스테르 기(ester group), 에테르 기(ether group), 설파이드 기(sulfide group), 설폭시드 기(sulfoxide group), 히드록시 기(hydroxy group), 이미드 기(imide group), 아자 기(aza group), 아민 기(amine group), 아조 기(azo group), 알데히드 기(aldehyde group), 카르복실기(carboxylic acid), 무수물(anhydride), 염화물(halide) 및 우레아(urea)에서 선택된 어느 하나인

액정 표시 장치.
제6항에서,

상기 밀봉재는 아크릴산 또는 그 유도체 및 에폭시 화합물 중 적어도 하나를 경화하여 형성된 고분자 수지를 더 포함하는 액정 표시 장치.
제8항에서,

상기 밀봉재는 광 개시제, 충진재 및 첨가제 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 표시 장치.
제6항에서,

상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 적어도 하나는 전기장 생성 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
제10항에서,

상기 제1 표시판 또는 상기 제2 표시판은

게이트선,

상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 그리고

상기 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 전기장 생성 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터

를 포함하는 액정 표시 장치.
복수의 박막 패턴을 포함하는 제1 표시판과 제2 표시판을 각각 형성하는 단계,

상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 어느 하나에 메타크릴산 및 그 유도체를 포함하는 밀봉재를 형성하는 단계,

상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 어느 하나에 액정을 적하하는 단계,

상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판을 합착하는 단계, 그리고

상기 밀봉재를 경화하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제12항에서,

상기 밀봉재를 경화하는 단계는 광 조사 또는 가열 중 적어도 하나의 방법으로 수행하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제12항에서,

상기 제1 표시판을 형성하는 단계는

제1 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계,

상기 게이트선 위에 반도체층을 형성하는 단계,

상기 게이트선과 절연되어 교차하는 데이터선 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 그리고

상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.