KR20050066347A - 액정 표시 장치 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀갭을 균일하게 유지하기 위한 칼럼스페이서를 바둑판 모양으로 형성한 액정표시장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 제 1 기판 및 제 2 기판과, 액정 패널 주변부의 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성되는 시일재와, 상기 시일재 내의 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 바둑판 모양으로 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 것이다.

Description

액정 표시 장치 및 제조 방법{Liquid crystal display device and method for manufacturing the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 셀갭을 균일하게 유지하기 위한 칼럼스페이서를 바둑판 모양으로 형성한 액정표시장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Lipuid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판 (TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 시일재(sealant)에 의해 합착되고 상기 두 기판 사이에 액정이 형성된다.
이 때, 상기 액정을 형성하는 방법은, 시일재에 의해 합착된 두 기판 사이를 진공 상태를 유지하여 액정 액에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하여 액정이 두 기판 사이에 주입되도록 하는 액정 주입 방법과, 두 기판을 합착하기 전에 기판에 적당량의 액정을 적하한 뒤 두 기판을 합착하는 액정 적하 방법이 있다.
또한, 상기 스페이서도 볼 스페이서와 칼럼 스페이서로 구분될 수 있다.
상기 볼 스페이서는 기판에 고정되어 형성되지 않고 산포된 스페이서이다. 즉, 상술한 바와 같이, TFT 어레이 기판(제 1 기판)과 칼라필터 기판(제 2 기판)을 형성하고, 상기 제 1 기판에 볼 스페이서를 산포한 후 시일재에 의해 두 기판을 합착한다. 그러나, 대면적의 액정 패널에 볼 스페이서를 사용하는 경우 기판 상에 볼스페이서를 균일하게 산포하기가 힘들 뿐만 아니라, 기판에 고정되지 않기 때문에 대형 액정 표시 패널에 사용될 경우, 뭉치게 되어 표시 불량의 원인이 될 수 있다. 그리고, 액정 적하 방법으로 액정 패널이 형성될 경우, 액정 적하 후 액정이 퍼질 때 상기 볼 스페이서도 함께 이동하므로 셀갭에 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 기판에 고정되는 칼럼 스페이서를 사용하여 상기 볼 스페이서의 문제점을 해소한다.
즉, 칼라 필터층 상에 감광성 유기 수지를 사용하여 일정 간격으로 칼럼 스페이서를 형성한다.
이와 같은 칼럼 스페이서를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 칼럼 스페이서가 형성된 액정패널의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 선상의 단면도이다.
제 1 기판(10)에 복수개의 게이트 전극(도면에는 도시되지 않음)을 구비한 게이트 라인(11)이 일방향으로 배열되고, 상기 게이트 라인(11)을 포함한 제 1 기판(10) 전면에 게이트 절연막(12)이 형성되고, 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막(12)위에 반도체층(도면에는 도시되지 않음)이 형성되고, 상기 게이트 라인(11)에 수직한 방향으로 데이터 라인(도면에는 도시되지 않음)이 배열된다. 이 때, 상기 서로 교차 배열되는 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 화소 영역(21)이 정의되고, 상기 데이터 라인에서 상기 반도체층의 일측으로 돌출되어 소오스 전극이 형성되고, 상기 소오스 전극에 대응되는 상기 반도체층의 타측에 드레인 전극이 형성되어 박막트랜지스터가 형성된다.
상기 박막트랜지스터가 형성된 제 1 기판의 전면에 보호막(13)이 형성되고, 상기 드레인 전극의 상측의 보호막이 선택적으로 제거되어 콘택홀이 형성되고, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 연결되도록 각 화소영역에 화소전극이 형성된다. 그리고, 상기 화소 전극을 포함한 제 1 기판 전면에 제 1 배향막(14)이 형성되어 러빙 공정 또는 광조사에 의해 배향처리 된다.
한편, 제 2 기판(15)에서는 상기 화소 영역을 제외한 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막트랜지스터 영역에 상응하는 부분에 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스층(16)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 상응하는 부분에 R, G, B 칼라필터층(도면에는 도시되지 않음)이 형성된다. 그리고, 상기 칼라필터층 및 블랙매트릭스층을 포함한 제 2 기판(15) 전면에 공통전극(17)이 형성되고, 그 위에 셀갭을 균일하게 유지하기 위한 칼럼 스페이서(18)가 섬 모양으로 형성되고, 상기 칼럼 스페이서(18)를 포함한 제 2 기판 전면에 제 2 배향막(19)이 형성된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판은 상기 칼럼 스페이서(18)에 의해 일정한 셀갭을 유지하여 시일재에 의해 합착되고 두 기판 사이에 액정층(20)이 형성된다.
그러나, 이와 같은 종래의 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 상기 칼럼 스페이서가 일정 간격을 갖고 섬 모양으로 형성되기 때문에 상하부 기판 사이의 지지력이 약하여 검정 얼룩이 발생하기 쉽다.
둘째, 액정 패널을 누르면, 액정의 이동이 발생하고 이에 따라 빛샘 현상 및 얼룩이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 컬럼 스페이서를 바둑판 모양으로 형성하여 셀갭 유지력을 강화하고 기판의 지지력을 강화하여 검정 얼룩 발생을 억제하고 칼럼 스페이서가 댐(Dam) 역할을 하여 액정의 이동을 막음으로써 빛샘 현상 및 터치 얼룩 발생을 억제할 수 있는 액정표시장치 및 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 제 1 기판 및 제 2 기판과, 액정 패널 주변부의 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성되는 시일재와, 상기 시일재 내의 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 바둑판 모양으로 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서에 의해 분할된 면적이 액정 패널의 중앙 부분에서는 좁고 액정 패널의 가장자리 부분에서 상대적으로 넓게 형성됨에 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 2 기판에 바둑판 모양으로 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 액정패널 주변부에 시일재를 형성하는 단계와, 상기 칼럼 스페이서에 의해 분할된 각 부분의 제 2 기판에 액정을 적하하는 단계와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선상의 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 칼럼 스페이서의 평면도이고, 도 6은 도 5의 Ⅲ-Ⅲ' 선상의 단면도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는, 제 1 기판(100)에 복수개의 게이트 전극(도면에는 도시되지 않음)을 구비한 게이트 라인(110)이 일방향으로 배열되고, 상기 게이트 라인(110)을 포함한 제 1 기판(100) 전면에 게이트 절연막(120)이 형성되고, 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막(120)위에 섬 모양으로 반도체층(도면에는 도시되지 않음)이 형성되고, 상기 게이트 라인(110)에 수직한 방향으로 데이터 라인(도면에는 도시되지 않음)이 배열된다. 이 때, 상기 서로 교차 배열되는 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 화소 영역이 정의되고, 상기 데이터 라인에서 상기 반도체층의 일측으로 돌출되어 소오스 전극(도면에는 도시되지 않음)이 형성되고, 상기 소오스 전극에 대응되는 상기 반도체층의 타측에 드레인 전극(도면에는 도시되지 않음)이 형성되어 박막트랜지스터가 형성된다.
상기 박막트랜지스터가 형성된 제 1 기판(100)의 전면에 보호막(130)이 형성되고, 상기 드레인 전극의 상측의 보호막(130)이 선택적으로 제거되어 콘택홀이 형성된다. 그리고, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 연결되도록 각 화소영역에 화소전극(210)이 형성된다.
그리고, 상기 화소 전극(210)을 포함한 제 1 기판(100) 전면에 제 1 배향막(140)이 형성되어 러빙 공정 또는 광조사에 의해 배향처리 된다.
한편, 제 2 기판(150)에서는 상기 화소 영역을 제외한 상기 제 1 기판(100)에 형성된 게이트 라인(110), 데이터 라인 및 박막트랜지스터 영역에 상응하는 부분에 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스층(160)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 상응하는 부분에 R, G, B 칼라필터층(도면에는 도시되지 않음)이 형성된다. 그리고, 상기 R, G, B 칼라필터층 및 상기 블랙매트릭스층(160)을 포함한 제 2 기판(150) 전면에 공통 전극(170)이 형성된다.
그리고, 상기 게이트 라인(110) 또는 데이터 라인과 블랙 매트릭스층(160)이 중첩되는 부분에 셀갭을 균일하게 유지하기 위한 칼럼 스페이서(180)가 바둑판 모양으로 형성되고, 상기 칼럼 스페이서(180)를 포함한 제 2 기판(150) 전면에 제 2 배향막(190)이 형성된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판(100, 150)은 상기 칼럼 스페이서(180)에 의해 일정한 셀갭을 유지하여 시일재에 의해 합착되고 두 기판 사이에 액정층(200)이 형성된다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 배향막(140, 190)중 하나만 형성될 수 있다.
도 3에서는 3개의 서브 픽셀을 갖는 단위 셀을 중심으로 칼럼 스페이서(180)가 바둑판 모양으로 형성됨을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 2개 이상의 단위 셀을 중심으로 칼럼 스페이서가 바둑판 모양으로 형성될 수 있다.
그리고, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 시일재 경화전에 시일재에 접촉됨을 피하기 위하여 액정 패널의 중앙 부분은 칼럼 스페이서(180)와 칼럼 스페이서(180) 사이의 공간이 좁은 면적을 갖도록하고, 가장자리 부분에서는 상기 칼럼 스페이서(180)와 칼럼 스페이서(180) 사이의 공간이 상대적으로 넓은 면적을 갖도록 칼럼 스페이서(180)를 형성함을 나타내었다.
즉, 도 6에서, 액정 패널의 중앙 부분에서의 칼럼 스페이서(180)와 칼럼 스페이서(180) 사이의 거리(d2)가 가장자리 부분에서의 상기 칼럼 스페이서(180)와 칼럼 스페이서(180) 사이의 거리(d1)가 상대적으로 넓도록 칼럼 스페이서(180)를 형성한다.
또한, 상기에서 설명한 바와 같이 중앙 부분에 비해 가장자리 부분에서 칼럼 스페이서 간의 공간이 더 넓은 면적으로 형성될 경우, 액정 적하 시, 상기 칼럼 스페이서에 의해 분할된 부분에 각각 일정량의 액정을 적하하여 액정표시장치를 제조한다.
즉, 제 1 기판(100)에 게이트 라인(110) 및 데이터 라인과 화소 전극을 구비한 박막트랜지스터 어레이를 형성하고, 제 2 기판(150)에 블랙매트릭스층(160) 및 칼라 필터층을 구비한 칼러 필터 어레이를 형성한 후, 상술한 바와 같이 중앙 부분보다 가장자리 부분에서 칼럼 스페이서들 사이의 공간이 더 넓은 면적을 갖도록 바둑판 모양으로 칼럼스페이서를 형성한 다음, 상기 제 1, 제 2 기판에 배향막(140, 190)을 형성한다.
그리고, 상기 배향막이 형성된 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(150)에 시일재를 형성하고, 상기 칼럼 스페이서(180)가 형성된 제 2 기판(150)의 상기 칼럼 스페이서에 의해 분할된 각 부분에 적당량의 액정을 적하한 후, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 150)을 합착한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 칼럼 스페이서가 바둑판 모양으로 형성되어 제 1, 제 2 기판 사이의 전면을 지지하기 때문에 눌림에 강하므로 대형 사이즈의 액정 패널의 검정 얼룩 발생을 억제할 수 있다.
둘째, 칼럼 스페이서가 바둑판 모양으로 형성되어 상기 칼럼 스페이서가 댐 역할을 하고, 액정 패널 중앙 부분에서의 칼럼 스페이서 간의 공간이 가장자리 부분에서의 상기 칼럼 스페이서 간의 공간보다 상대적으로 넓도록 칼럼 스페이서를 형성하므로 액정의 이동에 따른 빛샘 현상 및 터치 얼룩 발생을 억제할 수 있다.
셋째, 액정 적하 시, 칼럼 스페이서에 의해 분할된 각 부분에 적당량의 액정을 적하하므로 갭 불량 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 평면도
도 2는 도 1의 I-I'선상의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 평면도
도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선상의 단면도
도 5는 본 발명에 따른 칼럼 스페이서의 평면도
도 6은 도 5의 Ⅲ-Ⅲ' 선상의 단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 제 1 기판 110 : 게이트 라인
120 : 게이트 절연막 140 : 제 1 배향막
150 : 제 2 기판 160 : 블랙매트릭스층
170 : 공통전극 180 : 칼럼 스페이서
190 : 제 2 배향막 200 : 액정층
210 : 화소 전극

Claims (7)

  1. 제 1 기판 및 제 2 기판과,
    액정 패널 주변부의 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성되는 시일재와,
    상기 시일재 내의 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 바둑판 모양으로 형성된 칼럼 스페이서와,
    상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서에 의해 분할된 면적이 액정 패널의 중앙 부분에서는 좁고 액정 패널의 가장자리 부분에서 상대적으로 넓게 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 중 적어도 하나의 기판에 형성된 배향막을 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막트랜지스터 및 화소 전극을 갖는 박막트랜지스터 어레이를 구비함을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 블랙매트릭스, 칼라필터층을 갖는 칼라필터 어레이를 구비함을 구비함을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;
    제 2 기판에 바둑판 모양으로 칼럼 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 액정패널 주변부에 시일재를 형성하는 단계;
    상기 칼럼 스페이서에 의해 분할된 각 부분의 제 2 기판에 액정을 적하하는 단계; 그리고,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서에 의해 분할된 면적이 액정 패널의 중앙 부분에서는 좁고 액정 패널의 가장자리 부분에서 상대적으로 넓게 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101244662B1 (ko) * 2006-06-19 2013-03-18 엘지디스플레이 주식회사 액정표시소자 및 그 제조방법

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