KR20070084953A

KR20070084953A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070084953A
Application number: KR1020060017367A
Authority: KR
Inventors: 전백균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-08-27

Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 표시판 위에 형성되어 있는 차광 부재, 상기 제1 표시판과 마주하는 제2 표시판, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 형성되어 있으며, 상기 차광 부재의 형성 영역 내에 배치되어 있는 스페이서, 그리고 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 들어 있는 액정층을 포함하고, 상기 스페이서는 상기 차광 부재와 함께 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판 위에 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 부착하는 단계, 상기 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판의 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 전사 롤러의 표면에 전사하는 단계, 그리고 상기 전사 롤러 표면의 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 표시판에 재전사하는 단계를 포함하고, 상기 혼합물은 유기물질 및 복수의 플라스틱계 비즈를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 별도의 사진 식각 공정 없이 원하는 위치에 차광 부재 및 스페이서를 한번에 형성함으로써, 마스크의 수가 증가하지 않고, 제조 방법이 간단하여 액정 표시 장치의 제조 비용을 감소할 수 있다.

스페이서, 차광 부재, 전사롤러, 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색필터 표시판의 배치도이다.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 액정 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 4는 도 1 및 도 2에 도시한 액정 표시 장치를 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 차광 부재 및 스페이서 형성 장치의 개략도이다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판에 차광 부재 및 스페이서 재료를 적하하는 단계를 도시한다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판에 적하된 차광 부재 및 스페이서 재료를 복수의 홈에 고르게 주입하는 단계를 도시한다.

도 8은 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판에서 전사 롤러의 표면으로 차광 부재 및 스페이서 재료를 전사하는 상태를 도시한다.

도 9는 전사 롤러 표면에 부착된 차광 부재 및 스페이서 재료를 기판 위에 전사하는 상태를 도시한다.

도 10은 기판 위에 전사된 차광 부재 및 스페이서 재료를 경화시키는 상태를 도시한다.

도 11은 기판 위에 형성된 차광 부재 및 스페이서를 도시한다.

도 12는 차광 부재 및 스페이서가 형성된 기판 위에 색필터, 덮개막 및 공통 전극을 형성한 상태를 도시한다.

도 13은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판에 적하된 차광 부재 및 스페이서 재료를 전사 롤러의 표면으로 전사하는 상태를 도시한다.

도 14는 전사 롤러 표면에 부착된 차광 부재 및 스페이서 재료를 박막 트랜지스터 표시판 위에 전사하는 상태를 도시한다.

도 15는 박막 트랜지스터 표시판 위에 전사된 차광 부재 및 스페이서 재료를 경화시키는 상태를 도시한다.

<도면 부호의 설명>

3...액정층 9a...공급용 기판

14...전사 롤러 81, 82...접촉 보조 부재

100...박막 트랜지스터 표시판 110...기판

121, 129...게이트선 124...게이트 전극

131...유지 전극선 137...유지 전극

140...게이트 절연막 151, 154...반도체

161, 163, 165...저항성 접촉층 171, 179...데이터선

173...소스 전극 175...드레인 전극

177...확장부 180...보호막

181, 182, 185...접촉 구멍 190...화소 전극

200...공통 전극 표시판 210...기판

220...차광 부재 230...색필터

250...덮개막 270...공통 전극

320...스페이서

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 방향을 변화시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.

이러한 액정 표시 장치의 상부 및 하부 표시판은 상부 표시판과 하부 표시판 사이에 산포되어 있는 스페이서에 의해 지지되어 셀갭을 유지한다.

스페이서는 구형의 비즈 스페이서(beads spacer)와 일정한 패턴으로 형성하는 컬럼 스페이서(column spacer)로 구분할 수 있다.

컬럼 스페이서는 색 필터 표시판에 감광막을 도포하고 노광 및 현상하여 빛이 투과하지 않는 부분, 예컨대, 박막 트랜지스터의 채널부, 게이트선, 유지 전극선 등에 대응하는 위치에 원하는 패턴으로 형성한다.

비즈 스페이서는 두 표시판을 결합하기 전에 한 표시판에 무작위로 산포하여(spray) 형성하는 것이 일반적이다.

그런데, 비즈 스페이서를 무작위로 산포하여 형성하면, 비즈 스페이서가 액정 표시 장치의 표시 영역의 화소부에 위치할 수 있고 이에 의하여 빛샘이 발생하고, 화면의 대비비가 낮아지게 된다. 또한 비즈 스페이서는 두 표시판을 결합할 때 또는 결합된 후에 미세하게 이동할 수 있는데, 이에 의하여 표시판의 배향막에 손상을 줄 수 있다. 또한, 컬럼 스페이서를 형성할 경우, 이를 위하여 별도의 사진 식각 공정을 수행함으로써, 마스크의 수가 증가하는 등 제조 비용이 증가하고, 액정 표시 장치의 제조 방법이 복잡해 진다.

따라서, 본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제는 일정한 셀 간격을 유지할 수 있고, 화소 영역 등 원하지 않는 곳에 형성되지 않고, 스페이서의 이동에 따라 표시판의 배향막이 손상되지 않으면서, 제조 방법 및 제조 비용을 증가하지 않는 스페이서를 형성할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전기장 생성 전극, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 차광 부재, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 전기장 생성 전극, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있으며, 상기 차광 부재의 형성 영역 내에 배치되어 있는 스페이서, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 들어 있는 액정층을 포함하고, 상기 스페이서는 상기 차광 부재와 함께 형성될 수 있다.

상기 스페이서는 복수의 비즈를 포함할 수 있다.

상기 스페이서는 플라스틱 계열일 수 있다.

상기 스페이서는 흑색일 수 있다.

상기 차광 부재는 카본계 유기 물질로 이루어질 수 있다.

상기 차광 부재는 상기 제1 전기장 생성 전극 위에 형성되어 있을 수 있다.

상기 차광 부재는 상기 제1 전기장 생성 전극 아래에 형성되어 있을 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 그리고 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 제1 전기장 생성 전극은 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있을 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이 터선, 그리고 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 제2 전기장 생성 전극은 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판 위에 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 부착하는 단계, 상기 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판의 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 전사 롤러의 표면에 전사하는 단계, 그리고 상기 전사 롤러 표면의 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 표시판에 재전사하는 단계를 포함하고, 상기 혼합물은 유기물질 및 복수의 플라스틱계 비즈를 포함할 수 있다.

상기 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판은 차광 부재의 위치 및 형태와 같은 복수의 홈을 가지고 있으며, 상기 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 부착하는 단계는 상기 홈에 상기 상기 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 집어넣는 단계를 포함할 수 있다.

상기 플라스틱 비즈는 흑색일 수 있다.

상기 플라스틱 비즈는 1㎛ 내지 3㎛의 크기일 수 있다.

상기 전사 롤러 표면의 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 상기 표시판에 재전사한 후, 상기 표시판에 열 또는 빛을 가하여 차광 부재 및 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 차광 부재의 폭은 25㎛ 내지 35㎛이고, 차광 부재의 높이는 1㎛ 내지 3㎛일 수 있다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 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.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판의 배치도이고, 도 3은 도 1 및 도 2의 액정 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 4는 도 1 및 도 2의 액정 표시 장치를 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주 보는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200), 그리고 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

그러면, 도 1, 도 3 및 도 4를 참고로 하여, 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. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.

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) 각각은 줄기선과 연결된 고정단과 그 반대쪽의 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. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.

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

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. 선형 반도체(151)는 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 부근에서 너비가 넓어져 이들을 폭넓게 덮고 있다.

반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 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(163, 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. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.

드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 각 드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 넓은 끝 부분은 유지 전극선(131)과 중첩하며, 막대형 끝 부분은 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.

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 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.

저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 아래의 반도체(151)와 그 위의 데이터선 (171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)가 데이터선(171)보다 좁지만, 앞서 설명하였듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 너비가 넓어져 표면의 프로파일을 부드럽게 함으로써 데이터선(171)이 단선되는 것을 방지한다. 반도체(151)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.

데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호 막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(151) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.

보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(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, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 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 분자(도시하지 않음)의 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[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 중첩한다. 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. 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(83)와 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는 데 사용할 수 있다.

다음, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 도 2 및 도 3을 참고로 하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.

차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주보며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(225)를 가지고 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 그러나 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 차광 부재(220)는 흑색 안료를 포함하는 유기 물질로 이루어지는 것이 바람직하고, 특히 카본계 유기 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 차광 부재(220)의 폭은 약 25㎛ 내지 35㎛이고, 차광 부재(220)의 높이는 약 1㎛ 내지 3㎛인 것이 바람직하다.

기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230) 는 차광 부재(230)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.

색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.

덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어진다.

표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 도포되어 있으며 이들은 수평 배향막 또는 수직 배향막일 수 있다. 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교하며 이중 한 편광축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 액정 표시 장치는 또한 편광자, 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시판(100, 200)의 사이에는 스페이서(320)가 형성되어 있다. 스페이서(320)는 복수의 비즈로 이루어지고, 비즈는 검은 색상의 플라스틱 계열인 것이 바람직하다. 스페이서(320)는 차광 부재(220)가 형성되어 있는 영역 내에 존재한다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 스페이서(320)는 차광 부재(220)와 함께 형성되는 것이 바람직하다. 또한 비즈 스페이서(320)의 크기는 4㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하다.

본 실시예에 따르면, 차광 부재(220) 및 스페이서(320)는 공통 전극 표시판(200) 위에 함께 형성되어 있지만, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 형성될 수도 있다.

그러면, 본 발명의 실시예에 따라 차광 부재(220) 및 스페이서(320)를 형성하는 방법에 대하여 도 5 내지 도 15를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하기 위하여 도 5에 도시한 차광 부재 및 스페이서 제조 장치가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 제조 장치는 스페이서 공급용 기판(9), 전사 롤러(14), 스페이서 공급 장치(15), 닥터 블레이드(doctor blade)(1, 2)를 포함한다.

차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9) 및 지지판(12)은 하부 프레임(10)에 설치되고, 전사 롤러(14) 및 차광 부재 및 스페이서 공급 장치(15)는 상부 프레임(13)에 설치된다.

특히, 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9)은 인쇄판(4) 위에 설치되며, 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9)에는 차광 부재 및 비즈 스페이서 재료(도시 하지 않음)가 주입되는 복수의 홈(19)이 형성되어 있다. 스페이서 공급용 기판(9)은 유리, 플라스틱 또는 금속 재료로 형성될 수 있으며, 홈(19)은 금형법 또는 레이저 가공법으로 형성될 수 있다.

홈(19)은 기판 위에 형성될 차광 부재(도시하지 않음)의 배열 패턴과 동일한 간격 및 크기를 가진다. 본 발명의 실시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9)의 홈(19)은 약 25㎛ 내지 35㎛의 폭을 가지고, 약 1㎛ 내지 4㎛의 높이를 가지는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 제조 장치의 지지판(12) 위에는 차광 부재 및 비즈 스페이서가 부착될 기판(110, 210)이 탑재된다.

전사 롤러(14)의 표면에는 친수성의 실리콘(silicone) 등으로 만들어진 전사 시트(3)가 부착되어 있다.

닥터 블레이드(1, 2)는 차광 부재 및 스페이서 공급 장치(15)의 후방에 설치되며, 차광 부재 및 스페이서 공급 장치(15)에서 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9)에 적하된 차광 부재 및 스페이서의 재료를 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9)에 형성되어 있는 홈(19)에 고르게 집어넣는다.

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따라 도 5에 도시한 차광 부재 및 스페이서 제조 장치를 사용하여 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판을 형성하는 방법에 대하여 도 6 내지 도 12를 참고로 하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판에 차광 부재 및 스페이서 재료를 적하하는 단계를 도시하고, 도 7은 본 발명의 한 실 시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판에 적하된 차광 부재 및 스페이서 재료를 복수의 홈에 고르게 주입하는 단계를 도시하고, 도 8은 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판에서 전사 롤러의 표면으로 차광 부재 및 스페이서 재료를 전사하는 상태를 도시하고, 도 9는 전사 롤러 표면에 부착된 차광 부재 및 스페이서 재료를 기판 위에 전사하는 상태를 도시하고, 도 10은 기판 위에 전사된 차광 부재 및 스페이서 재료를 경화시키는 상태를 도시하고, 도 11은 기판 위에 형성된 차광 부재 및 스페이서를 도시하고, 도 12는 차광 부재 및 스페이서가 형성된 기판 위에 색필터, 덮개막 및 공통 전극을 형성한 상태를 도시한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 차광 부재 및 스페이서 공급 장치(15)를 이용하여 차광 부재의 재료(220a)와 스페이서의 재료인 복수의 비즈(320a)를 혼합한 혼합물(320b)을 복수의 홈(19a)을 가지는 제1 스페이서 공급용 기판(9a) 위에 적하한다. 이때, 차광 부재의 재료(220a)는 유기 물질, 특히 카본계 유기 물질이고, 비즈(320a)는 탄성력이 있는 플라스틱계인 것이 바람직하다. 또한, 비즈(320a)의 크기는 4㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 혼합물(320b) 내에 차광 부재의 재료(220a)와 스페이서의 재료(320a)의 혼합 비율은 약 10% 이내인 것이 바람직하다.

도 7을 참고하면, 닥터 블레이드(1)를 사용하여 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9a)에 형성되어 있는 복수의 홈(19a)에 차광 부재 및 스페이서 재료의 혼합물(320b)을 고르게 밀어 넣는다. 각각의 홈(19a)에는 복수의 비즈(320a)가 들어갈 수 있다.

다음으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판 (9a) 위에서 전사 롤러(14)를 한 방향으로 회전시키면서 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9a)의 홈(19a)에 들어 있는 차광 부재 및 스페이서 재료의 혼합물(320b)를 전사 롤러(14)의 전사 시트(3)에 전사한다. 이와 같이 하면, 차광 부재 및 스페이서의 재료는(320b)는 홈(19a) 사이의 소정 간격과 동일한 간격으로 홈(19a)의 크기와 동일한 크기로 전사 롤러(14)의 전사 시트(3) 위에 부착된다.

다음으로, 도 9를 참고로 하면, 표면에 차광 부재 및 스페이서의 재료(320b)가 부착되어 있는 전사 롤러(14)를 기판(210) 위에서 반대 방향으로 회전시키면서, 전사 롤러(14) 표면에 부착되어 있는 차광 부재 및 스페이서(320b)를 기판(210)에 재전사한다. 이와 같은 방법으로, 기판(210) 위의 원하는 위치에 차광 부재 및 비즈 스페이서(320b)를 부착할 수 있다.

다음으로 도 10에 도시한 바와 같이, 기판(210) 위에 재전사된 차광 부재 및 스페이서(320b)를 열 또는 빛(예를 들면 자외선)으로 경화한다. 이처럼 차광 부재 및 스페이서 재료의 혼합물(320b)를 경화하면, 차광 부재(220) 재료의 용매가 제거되면서 차광 부재(220) 및 스페이서(220, 320)가 기판(210) 위에 단단히 부착되어, 차광 부재(220) 및 스페이서(320)가 완성된다.

이처럼 차광 부재(220) 및 스페이서(320)가 완성된 기판 위에 도 11에 도시한 바와 같이 색필터(230)를 형성한다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 거의 다 들어가도록 형성될 수 있다.

그 후, 도 12를 참고하면, 색필터(230) 위에 덮개막(250)을 형성하고, 덮개막(250) 위에 공통 전극(270)을 형성한다. 본 실시예에 따른 공통 전극 표시판 (200)의 덮개막(250) 및 공통 전극(270)을 형성한다.

본 실시예에서는 차광 부재(220) 및 스페이서(320)를 형성한 후, 색필터(230), 덮개막(250) 및 공통 전극(270)을 형성하였지만, 먼저 기판(210) 위에 색필터(230) 및 공통 전극(270)을 형성한 후, 본 발명의 실시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 공급 장치(15)를 이용하여 위에 설명한 것과 동일한 방법으로 차광 부재(220) 및 스페이서(320)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 덮개막(250) 및 공통 전극(270)은 패터닝되지 않고, 기판(210) 전면에 형성될 수 있다.

다음으로, 도 13 내지 도 15를 참고하여 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판 위에 차광 부재 및 스페이서를 형성하는 방법에 대하여 설명한다.

도 13은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판에 적하된 차광 부재 및 스페이서 재료를 전사 롤러의 표면으로 전사하는 상태를 도시하고, 도 14는 전사 롤러 표면에 부착된 차광 부재 및 스페이서 재료를 박막 트랜지스터 표시판 위에 전사하는 상태를 도시하고, 도 15는 박막 트랜지스터 표시판 위에 전사된 차광 부재 및 스페이서 재료를 경화시키는 상태를 도시한다.

박막 트랜지스터 표시판에 차광 부재 및 스페이서를 형성하는 방법은 공통 전극 표시판에 차광 부재 및 스페이서를 형성하는 방법과 거의 동일하다.

공통 전극 표시판에 차광 부재 및 스페이서를 형성하는 앞선 실시예서와 마찬가지로, 차광 부재 및 스페이서 공급 장치를 이용하여, 차광 부재(220)의 재료(220a)와 스페이서의 재료(320a)를 혼합한 혼합물(320b)을 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9b) 위에 적하하고, 닥터 블레이드를 사용하여 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9b)에 형성되어 있는 복수의 홈에 차광 부재의 재료 및 스페이서 재료의 혼합물(320b)을 집어넣는다.

도 13에 도시한 바와 같이, 전사 롤러(14)를 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판(9b) 위에서 한 방향으로 회전시켜 홈(19b)에 들어 있는 차광 부재(220) 및 비즈 스페이서(320) 혼합물(320b)을 전사 롤러(14)의 전사 시트(3)에 전사한다. 이와 같은 방법으로 기판(9b)의 홈(19b)과 동일한 위치 및 간격으로 전사 롤러(14)의 전사 시트(3) 위에 차광 부재(220) 및 스페이서(320)의 혼합물(320b)을 부착할 수 있다.

도 14를 참고하면, 표면에 차광 부재(220) 및 스페이서(320)의 혼합물(320b)이 부착되어 있는 전사 롤러(14)를 기판(110) 위에서 반대 방향으로 회전시켜 전사 롤러(14) 표면에 부착되어 있는 차광 부재(220) 및 스페이서(320)의 혼합물(320b)을 기판(110) 위에 재전사한다.

이와 같은 방법으로 기판(210) 위의 원하는 위치 및 크기의 차광 부재(220) 및 스페이서(320)를 한번에 형성할 수 있다.

이 때, 기판(110) 위에는 게이트 전극(124), 게이트 절연막(140), 반도체층(150), 저항 접촉층(160), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 포함하는 박막 트랜지스터(Q)와 보호막(180) 및 화소 전극(190) 등이 형성되어 있을 수 있다.

다음으로 도 15에 도시한 바와 같이, 박막 트랜지스터 기판(110) 위에 재전사된 차광 부재(220) 및 스페이서(320)를 열 또는 빛(예를 들면 자외선)으로 경화 한다. 이처럼 차광 부재(220) 및 스페이서(320)를 경화하면, 차광 부재(220) 및 스페이서(320)가 기판(110) 위에 단단히 부착되어 원하는 형태로 완성된다.

이러한 방법으로 차광 부재(220) 및 스페이서(320)를 형성한 후, 배향막(도시하지 않음)을 형성할 수 있다. 또한, 기판(110) 위에 배향막을 먼저 형성한 후, 차광 부재(220) 및 비즈 스페이서(320)를 형성할 수도 있다.

그 후, 하부 표시판(100)의 가장자리에 밀봉 부재를 도포하고, 액정(도시하지 않음)을 적하하고, 상부 표시판(200)과 하부 표시판(110)을 정렬한 후, 가압하여 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100)을 결합한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 차광 부재와 함께 형성되는 스페이서를 포함함으로써, 스페이서는 차광 부재가 형성되어 있는 위치에만 존재하여, 스페이서가 액정 표시 장치의 표시 영역의 화소부에 위치하지 않는다. 따라서, 스페이서에 의한 화면의 빛샘이나 화면의 대비비가 낮아지는 현상, 그리고 배향막 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 별도의 사진 식각 공정 없이 원하는 위치에 차광 부재 및 스페이서를 형성함으로써, 마스크의 수가 증가하지 않고, 제조 방법이 간단하여 액정 표시 장치의 제조 비용을 감소할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 차광 부재와 함께 형성되는 스페이서를 포함함으로써, 스페이서는 차광 부재가 형성되어 있는 위치에만 존재하여, 스페이서가 액정 표시 장치의 표시 영역의 화소부에 위치하지 않는다. 따라서, 스 페이서에 의한 화면의 빛샘이나 화면의 대비비가 낮아지는 현상, 그리고 배향막 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 별도의 사진 식각 공정 없이 원하는 위치에 차광 부재 및 스페이서를 한번에 형성함으로써, 마스크의 수가 증가하지 않고, 제조 방법이 간단하여 액정 표시 장치의 제조 비용을 감소할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 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.

Claims

제1 기판,

상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전기장 생성 전극,

상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 차광 부재,

상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,

상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 전기장 생성 전극,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있으며, 상기 차광 부재의 형성 영역 내에 배치되어 있는 스페이서, 그리고

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 들어 있는 액정층을 포함하고,

상기 스페이서는 상기 차광 부재와 섞여있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 스페이서는 복수의 비즈를 포함하는 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 스페이서는 플라스틱 계열의 물질로 이루어진 액정 표시 장치.
제2항 또는 제3항에서,

상기 스페이서는 흑색인 액정 표시 장치.
제4항에서,

상기 차광 부재는 카본계 유기 물질로 이루어지는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 차광 부재는 상기 제1 전기장 생성 전극 위에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 차광 부재는 상기 제1 전기장 생성 전극 아래에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 그리고

상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 제1 전기장 생성 전극은 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 그리고

상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 제2 전기장 생성 전극은 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 액정 표시 장치.
차광 부재 및 스페이서 공급용 기판 위에 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 부착하는 단계,

상기 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판의 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 전사 롤러의 표면에 전사하는 단계, 그리고

상기 전사 롤러 표면의 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 표시판에 재전사하는 단계를 포함하고,

상기 혼합물은 유기물질 및 복수의 플라스틱계 비즈를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제10항에서,

상기 차광 부재 및 스페이서 공급용 기판은 차광 부재의 위치 및 형태와 같은 복수의 홈을 가지고 있으며,

상기 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 부착하는 단계는 상기 홈에 상기 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 채워넣는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제10항에서,

상기 플라스틱 비즈는 흑색인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제12항에서,

상기 플라스틱 비즈는 1㎛ 내지 3㎛의 크기인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제10항에서,

상기 전사 롤러 표면의 차광 부재 및 스페이서 혼합물을 상기 표시판에 재전사한 후, 상기 표시판에 열 또는 빛을 가하여 차광 부재 및 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제14항에서,

상기 차광 부재의 폭은 25㎛ 내지 35㎛이고, 차광 부재의 높이는 1㎛ 내지 3㎛인 액정 표시 장치의 제조 방법.