KR20040062162A - 스페이서를 포함하는 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20040062162A
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Abstract

본 발명은 열전사 방법으로 형성된 다수의 스페이서를 포함하는 액정표시장치용 기판 및 이의 제조방법을 제공한다. 이를 통해 간편한 공정으로 구현이 가능하고, 신뢰성 있는 스페이서 및 이의 제조방법을 개시한다.

Description

스페이서를 포함하는 기판 및 이의 제조방법{substrate including spacer and fabrication method the same}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD)용 액정패널(liquid crystal display panel)에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 액정층을 사이에 두고 대향하는 제 1 및 제 2 기판 사이의 셀갭(cell gap) 유지를 위한 스페이서(spacer) 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
액정패널은 액정표시장치의 핵심적인 구성요소로서, 액정층을 사이에 두고 대향하는 제 1 및 제 2 기판을 포함한다.
액정분자는 구조가 가늘고 길며, 광학적 이방성과 분극성질을 띤다. 이에 액정패널을 구성하는 양 기판의 마주보는 면에는 각각 전계생성전극이 형성되어 있고, 이들간의 전압차를 통해 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절할 수 있다. 그리고 이때 변화되는 빛의 투과율을 통해 여러 가지 화상을 디스플레이(display) 한다.
일반적인 액정패널에는 화상표현의 기본단위로서 다수의 화소(pixel)가 형성되는데, 현재, 스위칭 소자를 사용하여 이들 각 화소를 독립적으로 제어하는 능동행렬(Active-Matrix) 방식이 널리 사용된다. 이때 스위칭 소자로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 사용한 것이 잘 알려진 박막트랜지스터형 액정표시장치(TFT-LCD)이다.
한편, 신뢰성 있는 화상표현을 위해서는 액정패널의 제 1 및 제 2 기판 사이의 간격, 즉 액정층의 두께로 정의되는 셀 갭이 일정하게 유지되어야 하는데, 이를 위해 양 기판 사이로 스페이서(spacer)가 형성된다.
일반적인 스페이서로는 구(球) 형상의 수지물질을 양 기판 사이로랜덤(random)하게 산포하는 볼 스페이서(ball spacer)가 사용되어 왔다.
이는 비교적 단순한 공정을 요하는 반면 그 위치를 정확히 고정할 수 없어 주변 액정 분자와의 흡착력에 의한 빛 샘 현상이 나타날 수 있다. 또 이동 가능성이 있어 타 요소에 스크래치(scratch) 등의 손상을 줄 수 있고, 밀집분포가 일정하지 않아 대면적 액정패널에 적용될 경우 셀 갭 유지에 신뢰성이 떨어진다. 또 마찬가지 이유로 화면을 만질 경우 한동안 얼룩이 남는 리플(ripple)현상이 나타나기도 한다.
이러한 단점 때문에 원하는 위치에 고정하여 형성할 수 있는 패턴드스페이서(patterned spacer) 또는 잉크젯(inkjet) 방식의 스페이서가 개발된 바 있다.
이들 패턴드스페이서와 잉크젯스페이서는 화상표시와 무관한 비화상영역으로 그 위치를 한정할 수 있어 주변 액정분자와의 흡착력이 발생하여도 빛 샘 현상을 방지할 수 있고, 밀집정도를 정확하게 제어할 수 있으므로 셀 갭 유지에 신뢰성을 기하며, 리플현상을 방지한다.
그러나 패턴드스페이서는 유기물질의 코팅, 노광, 현상, 식각공정을 포함하는 포토리소그라피(photo lithography) 공정을 요구하는 바, 공정 소요시간 및 비용소모가 많고 상기한 물리/화학적 공정에 의해 다른 소자에 결함을 주기 쉬운 단점이 있다.
반면, 잉크젯 스페이서는 액상의 유기물(이하, 잉크라 간략히 칭한다.)을 비화소영역에 적하(dropping)한 후, 열 또는 자외선으로 경화시키는 등의 상대적으로단순한 공정을 통해 완성할 수 있지만, 이때 사용되는 잉크는 적하를 위해 일정정도 이상의 점도를 가져야 하므로 적절한 용매에 용해한 액체에 가까운 졸(sol) 상태를 이룬다.
따라서 퍼짐폭이 넓어 원하는 높이를 정확히 맞추기가 매우 까다롭다. 더욱이 비화상영역으로 적하된 잉크가 화상영역까지 번져 침범하는 경우가 종종 관찰되고, 이로 인한 액정표시장치의 화질을 해칠 수 있다.
이에 간편한 공정으로 구현이 가능하고, 신뢰성 있는 스페이서 및 이의 제조방법이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로, 보다 간편하고 신뢰성 있는 스페이서 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스페이서 제조를 위한 열전사필름의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 스페이서가 형성된 액정패널의 분해사시도
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 스페이서 열전사 필름을 통해 스페이서를 형성하는 방법을 순서대로 도시한 공정단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
30 : 제 2 기판 32 : 제 2 절연기판
34 : 블랙매트릭스 36 : 컬러필터층
38 : 공통전극
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 열전사 방법으로 형성된 다수의 스페이서를 포함하는 액정표시장치용 기판을 제공한다. 이때 상기 열전사방법은 다수의 볼 스페이서가 함유된 열전사 필름을 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 열전사필름은 다수의 볼을 수용하는 전사레이어와; 상기 전사레이어의 일면을 덮어, 열이 가해질 경우 상기 전사레이어의 내열성 및 운반성(carriability)을 향상시키는 히팅레이어와; 상기 히팅레이어의 일면을 덮는 커버역할의 베이스필름을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 전사레이어는 열용융성 수지와 왁스를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또 상기 기판은 다수의 화소 및 박막트랜지스터를 포함하거나 또는 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 기판 표면에 다수의 볼 스페이서가 함유된 열전사 필름을 밀착시키는 단계와; 상기 열전사필름으로 열을 가하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 기판 제조방법을 제공한다. 이때 상기 열전사필름은 다수의 볼을 수용하는 전사레이어와; 상기 전사레이어의 일면을 덮어, 열이 가해질 경우 상기 전사레이어의 내열성 및 운반성(carriability)을 향상시키는 히팅레이어와; 상기 히팅레이어의 일면을 덮는 커버역할의 베이스필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 올바른 실시예를, 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 열전사 방법으로 스페이서를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이에 스페이서 형성을 위한 열전사 필름을 제공하는데, 도 1은 본 발명에 따른 열전사필름(100)의 단면구조도로서, 베이스필름(110 : base film)과, 이의 일면에 적층된 히팅레이어(120 : heating layer) 및 전사레이어(130)를 포함한다.
상기 베이스필름(110)은 커버(cover)의 역할을 겸하며, 열이 직접 전달되는 부분이다.
그리고 히팅레이어(120)는 후술하는 전사레이어(130)의 내열성 및 운반성(carriability)을 향상시키고, 베이스필름(110)으로의 부착을 방지한다.
또 전사레이어(130)는 열용융성 수지와 왁스(wax) 재질을 포함할 수 있으며, 특히 그 내부로는 유기물질로 이루어진 다수의 볼(140)이 함유되어 있다. 이때 바람직하게는 각 볼(140)의 지름은 액정패널의 셀 갭에 대응된다.
이러한 열전사필름(100)의 사용법은, 스페이서가 형성될 대상물에 상기 전사레이어(130)가 접촉되도록 밀착시킨 상태에서, 베이스필름(110)으로부터 열을 가해 그 하부의 전사레이어(130)를 용융시킨다.
그리고 이 과정에서 다수의 볼(130)은 대상물 표면으로 접착되는 바, 베이스 필름(110)을 떼어내어 대상물 표면에 다수의 볼(140) 및 이를 긴밀하게 접착시키는 전사레이어(130) 일부가 잔존하게 하도록 한다.
도 2는 상기와 같은 방법으로 구현된 스페이서를 포함하는 일반적인 액정패널의 분해사시도이고, 도 3은 이의 III-III 선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
이 액정패널은 액정층(50)을 사이에 두고 대향하는 제 1 기판(10)과 제 2 기판(30)을 포함한다.
이중 제 1 기판(10)은 유리등의 투명한 제 1 절연기판(12), 그리고 이의 상면에 종횡으로 배열되어 매트릭스(matrix) 형태로 화소(P)를 정의하는 다수의 게이트라인 및 데이터라인(14, 16)과, 이들의 교차점에 형성되는 박막트랜지스터(T)와, 각 박막트랜지스터(T)와 연결된 상태로 화소(p)에 대응되는 화소전극(18)을 포함한다.
이때 각 박막트랜지스터(T)는 게이트라인(14)에서 분기한 게이트전극(14a), 데이터라인(16)에서 분기한 소스전극(16a), 화소전극(18)과 연결되는 드레인전극(24), 그리고 전자(electron) 또는 홀(hole) 등의 캐리어(carrier) 이동통로인 반도체 재질의 액티브채널층(22)을 포함한다. 그리고 미설명부호 20은 게이트라인(14)과 데이터라인(16)의 절연을 위해 이들 사이로 기판 전면에 형성되는 게이트절연막을, 26은 박막트랜지스터(T)를 보호하기 위해 박막트랜지스터(T) 상부로 기판 전면에 형성되는 보호막을 표시하고 있다.
또한 제 2 기판(30)은 투명 제 2 절연기판(32), 그리고 이의 하면에 차례로 형성된 블랙매트릭스(34) 및 적(R), 녹(G), 청(B) 서브컬러필터(36a, 36b, 36c)를 포함하는 컬러필터층(36)과, 공통전극(38)을 포함한다.
상기 블랙매트릭스(34)는 제 1 기판(10)의 게이트라인(14) 및 데이터라인(16)과 박막트랜지스터(T) 등의 비화상영역을 가림으로써, 액정분자의 배열변화에 따라 실제 사용자에게 보여지는 화상이 표시되는 화상영역, 특히 화소전극(18)에 대응되는 부분을 노출시킨다.
또 컬러필터층(36)은 어레이기판(10)의 각 화소(P)에 대응된 상태로 특정 파장대의 빛을 반사하도록 반복 배열되는 적, 녹, 청 컬러필터(36a, 36b, 36c)를 포함한다. 그리고 공통전극(38)은 투명도전성 금속으로 이루어진다.
이들 제 1 및 제 2 기판(10, 30)은 액정층(50)을 사이에 두고 각각의 화소전극(18)과 공통전극(38)이 마주보도록 대향되는 바, 비록 도시하지는 않았지만, 양 기판(10, 30) 가장자리로는 씰패턴(seal pattern)이 형성되어 액정주입을 위한 셀 갭(cell gap) 유지와 양 기판(10, 30)의 합착, 그리고 액정의 누설을 방지한다. 그리고 양 기판(10. 30)과 액정층(50)의 경계에는 각각 액정의 초기 배열방향을 결정하는 제 1 및 제 2 배향막이 개재된다.
이러한 제 1 및 제 2 기판(10, 30) 사이의 셀 갭을 일정하게 유지하기 위해 본 발명에 따른 열전사필름(도 1의 100)을 사용한 스페이서(140)가 개재되는데, 이의 형성위치는 비화소영역인 것이 바람직하다.
따라서 도시한 바와 같이 박막트랜지스터(T) 상부 또는 게이트라인(14) 및/ 또는 데이터라인(16)에 대응되도록 할 수 잇고, 이들의 교차점에 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 열전사필름(도 1의 100)을 사용하여 액정패널에 스페이서를 형성하는 방법을 순서대로 설명한다. 설명의 편의를 위해 도 1 내지 도 3과, 도 4a 내지 도 4c를 제공하는 바, 특히 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 스페이서 제조공정 순서에 따른 단면도이다.
먼저 스페이서가 형성될 기판을 준비한다.
본 발명에 따른 열전사필름(100)은 열이 가해지는 위치와 범위를 조절하여 스페이서 형성위치를 조절할 수 있는 바, 다수의 화소(P) 및 박막트랜지스터(T)가 형성되는 제 1 기판(10)이나 또는 제 2 기판(30)에 형성할 수 있다.
특히 본 발명에 따른 스페이서 제조공정에는 화학처리공정을 수반하지 않으므로, 스페이서 형성의 대상이 될 기판은 제 1 또는 제 2 기판(10, 20) 중 하나가 자유로이 선택될 수 있지만, 앞서 언급한 바와 같이, 바람직하게는 양 기판의 합착 시 블랙매트릭스(34)에 대응되는 비화상영역인 것이 유리하다.
이하 일례로 컬러필터층(36) 및 공통전극(38)이 구비된 제 2 기판(30)에 형성하는 것으로 설명한다. 따라서 도 4a 내지 도 4c의 도면부호 38은 앞서와 마찬가지로 제 2 기판의 공통전극을 나타내고 있으며, 만일 제 1 기판에 형성하고자 할 경우 보호막(도 3의 26)이 될 것이다.
먼저 도 4a와 같이, 제 2 기판(30)의 공통전극(38) 표면을 가급적 청결히 한 상태에서, 전사레이어(130)가 공통전극(38)에 밀착되도록 열전사필름(100)을 부착한다.
그리고 도 4b와 같이, 베이스필름(110) 상부에서 열을 가한다. 이때 열전사필름(100)은 열을 받은 부분의 전사레이어(130) 만 용융되므로, 작업자의 의도대로 그 위치 및 범위의 선택이 자유롭다. 이와 같이 베이스필름(110)상으로 열이 가해지면 해당 부분에 대한 전사레이어(130)가 용융되면서, 내부에 함유된 다수의 볼(140)이 대상물 표면으로 접착된다.
그리고 도 베이스필름(110)을 벗겨 내면 도 4c와 같이, 상기 볼(140)이 공통전극(38) 상에 고착되어 스페이서 역할을 할 수 있으며, 이의 주변에는 열전사레이어 용융물(130a)이 잔존하는 바, 이는 볼(140)의 접착력을 더욱 향상시키게 된다.
상기와 같은 공정을 통해 간단하고도 안전하며, 기판에 충격을 주지 않는 스페이서의 형성이 가능하다.
본 발명에 따른 스페이서 형성방법은 이하와 같은 장점이 있다.
첫째. 별도의 화학처리 과정을 수반하지 않으므로 스페이서가 형성될 기판의 선정에 아무런 제약이 없다. 즉 제 1 또는 제 2 기판중 하나가 자유로이 선택될 수있다.
둘째. 기존의 패턴드스페이서 또는 잉크젯 스페이서 형성공정에 비해 단순한 공정으로 진행가능하다. 그리고 이를 통해 공정에 필요한 시간 및 비용을 절감함으로서 작업수율을 향상시킨다.
또한 이상의 설명에서는 열전사의 경우만을 일례로 들었으나, 경우에 따라 포토전사의 방법을 사용하는 것도 가능할 것이다.

Claims (7)

  1. 열전사 방법으로 형성된 다수의 스페이서를 포함하는 액정표시장치용 기판
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전사방법은 다수의 볼 스페이서가 함유된 열전사 필름을 사용하는 액정표시장치용 기판
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 열전사필름은
    다수의 볼을 수용하는 전사레이어와;
    상기 전사레이어의 일면을 덮어, 열이 가해질 경우 상기 전사레이어의 내열성 및 운반성(carriability)을 향상시키는 히팅레이어와;
    상기 히팅레이어의 일면을 덮는 커버역할의 베이스필름
    을 포함하는 액정표시장치용 기판
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전사레이어는 열용융성 수지와 왁스를 포함하는 액정표시장치용 기판
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 다수의 화소 및 박막트랜지스터를 포함하거나 또는 컬러필터를 포함하는 액정표시장치용 기판
  6. 기판 표면에 다수의 볼 스페이서가 함유된 열전사 필름을 밀착시키는 단계와;
    상기 열전사필름으로 열을 가하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 기판 제조방법
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 열전사필름은
    다수의 볼을 수용하는 전사레이어와;
    상기 전사레이어의 일면을 덮어, 열이 가해질 경우 상기 전사레이어의 내열성 및 운반성(carriability)을 향상시키는 히팅레이어와;
    상기 히팅레이어의 일면을 덮는 커버역할의 베이스필름
    을 포함하는 액정표시장치용 기판 제조방법
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101273890B1 (ko) * 2006-02-28 2013-06-14 엘지디스플레이 주식회사 씨오티 구조의 액정표시장치와 그 제조방법
KR101307964B1 (ko) * 2006-06-30 2013-09-12 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법

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KR101273890B1 (ko) * 2006-02-28 2013-06-14 엘지디스플레이 주식회사 씨오티 구조의 액정표시장치와 그 제조방법
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