KR20090128909A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TN 모드에서 패널 내부의 금속성 이물에 의한 휘점 불량을 개선하기 위하여 공통전극상에 유전율이 낮은 유기막을 추가적으로 형성한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관련된 것으로서, 그 구성은 서로 교차·형성되어 화소영역을 정의하는 다수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 화소영역상에 형성된 화소전극, 및 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성된 스위칭 소자를 포함하는 제1기판과; 상기 제1기판과 이격되어 합착되고, 상기 제1기판상의 화소전극과 대응하여 형성된 컬러필터와, 상기 컬러필터상에 형성된 공통전극을 포함하는 제2기판과; 상기 제1기판 및 제2기판의 사이에 액정이 주입되어 형성된 액정층; 및 상기 제1기판의 화소전극 및 상기 제2기판의 공통전극 중 적어도 하나의 전극상에 형성되어 금속 이물에 의한 두 전극간 전기적 쇼트(short) 현상을 차단하는 유기막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

화소 전극, 공통 전극, 쇼트(short), 유기막

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD THEREOF}

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 자세하게는 TN 모드에서 패널(panel) 내부의 금속성 이물에 의한 휘점 불량을 개선하기 위하여 공통전극상에 유전율이 낮은 유기막을 추가적으로 형성한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관련된다.

일반적으로, 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 구동원리에 응용한 디스플레이장치로서, 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절되는 원리를 이용하여 화상정보를 표현할 수 있다.

일반적으로 액정표시장치를 구성하는 기본적인 부품인 액정패널의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 액정패널의 일 단면을 예시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정패널(20)은 여러 종류의 소자들이 형성된 두 장의 기판(2, 4)이 서로 대응되게 형성되어 있고, 상기 두 장의 기판(2, 4) 사이에 액정층(10)이 개재(介在)된 형태로 되어 있다.

상기 액정패널(20)에는 색상을 표현하는 컬러필터가 형성된 상부기판(4)과 상기 액정층(10)의 분자배열 방향을 변환시킬 수 있는 스위칭회로가 내장되는 하부기판(2)으로 구성된다.

상기 상부기판(4)에는 색을 구현하는 컬러필터층(8)과, 상기 컬러필터층(8)을 덮는 공통전극(12)이 형성되어 있다.

상기 공통전극(12)은 액정층(10)에 형성된 액정에 전압을 인가하는 일측 전극의 역할을 하고, 상기 하부기판(2)은 스위칭 역할을 하는 박막트랜지스터(S)와, 상기 박막트랜지스터(S)로부터 신호를 인가받고 상기 액정층(10)의 액정으로 전압을 인가하는 다른 일측의 전극역할을 하는 화소전극(14)으로 구성된다. 여기서, 화소전극(14)이 형성된 부분을 화소부(P)라 한다.

그리고, 상기 상부기판(4)과 하부기판(2)의 사이에 주입되는 액정(10)의 누설을 방지하기 위해, 상기 상부기판(4)과 하부기판(2)의 가장자리에는 실런트(sealant: 6)로 봉인되어 있다.

액정의 전기/광학적 효과(Electro optic effect)는 액정 셀의 광학적 성질이 바뀜으로써, 전기적인 광변조가 생기는 현상을 말하며, 이들은 액정분자가 어떠한 배열상태에서 전기장 인가로 인해 다른 배열상태로 바뀌는 것에 기인한다.

상기한 액정의 전기/광학적 효과를 이용하는 액정표시장치에는 1) TN(Twisted nematic) 효과에 의한 디스플레이, 2)게스트 호스트(Guest Host: GH)효과에 의한 디스플레이, 3)복굴절(Electrically Controlled Birefringence: ECB) 효과에 의한 디스플레이, 4)강유전성(Ferroelectric Liquid Crystal: FLC) 효과에 의한 디스플레이 등이 있다.

근래에는 이러한 액정표시장치를 이용하여 텔레비전과 모니터를 겸용으로 사용할 수 있도록 하는 액정표시장치가 제시되고 있으며, 이러한 액정표시장치 중 TN 모드를 이용하는 텔레비전/모니터 겸용 액정표시장치에 대해 이하 설명하도록 한다.

TN 모드 액정표시장치는 상기한 액정의 여러 가지 전기/광학적 특성 중에서 현재 가장 널리 쓰이는 네마틱 액정의 TN 효과를 응용하는 디스플레이 장치로서, 네마틱형 액정에 전기장 인가시 연속적으로 분자배열이 바뀌는 것에 착안하여 개발된 TN(Twisted Nematic)형과, STN(Super Twisted Nematic)형이 주로 사용된다.

상기 TN 효과는 액정의 분자 길이 측이 전극면에 평행이 되도록 배향 처리한 2매의 투명전극 상에 90°각도를 가지는 셀을 구성하고, 여기에 네마틱형 액정을 주입하여 한쪽 전극으로부터 다른 한쪽의 전극면을 향하여 분자의 길이축 방향으로 연속적으로 90°트위스트된 액정분자의 배열로 인해 도출되는 효과이다.

상기 STN 효과는 TN 효과에 비해 연속적으로 트위스트되는 각도가 180°내지 360°인 형상을 말한다.

도 2a 및 2b는 각각 상기 TN효과를 이용한 디스플레이의 동작원리를 도시한 도면이다.

먼저, 전극 면에 평행하게 배향처리한 두 장의 기판(20, 40) 사이에 네마틱 액정의 분자배열이 90도가 되도록 셀을 구성하여 트위스트(Twist)배열 셀을 제작한다.

상기 TN 배열 셀의 트위스트 피치(Twist Pitch)는 가시광의 파장에 비해 충분히 크기 때문에 양 기판(20, 40)에 수직으로 입사한 직선편광의 편광방향은 셀의 통과 중에 액정분자(10a)의 트위스트에 따라 90도만 회전하므로 제1편광판(60)을 통과하여 제2편광판(80)에 도달한다.

즉, 상기 TN 셀은 도 2a와 같이 평행 편광자 간에는 빛을 차단하고, 직교 편광자 간에는 빛을 통과시키는 기능을 가지고 있다.

한편, 도 2b에 도시된 바와 같이 편광판(60, 80) 사이에 인가전압을 상기 액정의 문턱전압 이상으로 인가하면, 전극간의 중앙부분으로부터 액정분자(10a)의 장축으로 일정하게 전장 방향으로 평행하게 상기 액정분자(10a)들이 재배열되며 90도의 선광성을 잃게 된다.

이 경우에는 도 2a의 경우와 반대로 평행 편광자 간에는 빛을 투과시키고, 직교 편광자 간에는 빛을 차단하는 상태가 된다.

상기와 같이 폭넓게 보급되어 있는 TN 모드 액정디스플레이 장치의 동작원리를 이용하여 화상을 표현할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 TN 효과를 이용한 디스플레이는 그 구조가 간단하고, 광학적 특성도 우수하여 현재 가장 널리 쓰이는 일반적인 방식으로, 노멀리 블랙(NB) 방식과 노멀리 화이트(NW) 방식으로 대별된다.

상기 노멀리 블랙 방식은 한 쌍의 편광판을 그 편광 방향이 서로 평행해지도록 배치하여 액정층에 온(ON)전압을 인가하지 않은 상태(즉, 오프 상태)에서 흑색을 표시한다. 그리고, 상기 노멀리 화이트 방식은 한 쌍의 편광판을 그 편광 방향이 서로 직교하도록 배치하여 오프 상태에서 백색을 표시한다. 이때 표시 콘트라스트, 색 재현성, 표시의 시각 의존성 등의 관점에서는 노멀리 화이트방식이 유력하다.

그런데, 액정패널의 제조 공정시 클린룸(clean room)의 오염 등에 따라 이물질, 특히 금속 이물질이 액정패널의 내부에 존재할 수 있는데, 최근 들어 TN 모드의 고속응답을 구현하기 위하여 어레이기판과 컬러필터기판간 셀갭을 더욱 작게 설계하게 되는 경우 금속 이물에 의한 휘점 불량이 크게 증가하고 있다.

다시 말해, 노멀리 화이트의 경우 하부기판, 즉 어레이기판상의 화소전극과 상부기판, 즉 컬러필터기판상의 공통전극에 인가된 전압을 통해 전계를 생성하여 액정이 트위스트됨으로써 블랙을 구현하게 되는데, 두 기판 사이의 금속 이물은 두 전극간 쇼트를 발생시켜 등전위를 형성하게 함으로써 액정을 원하는 전압으로 트위스트되지 않게 하고, 그 결과 해당 화소가 백색을 띠게 되는 휘점 불량을 발생시키게 된다.

이는 곧 패널 불량으로 이어져 수율을 감소시키고 영상 구현시에는 화질 이상으로 이어지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전극이 형성되어 있는 두 기판 중 적어도 하나의 기판상에 두 전극간 발생하는 전기적 쇼트 현상을 방지하는 유기박막이 형성된 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자는 서로 교차 형성되어 화소영역을 정의하는 다수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 화소영역상에 형성된 화소전극, 및 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성된 스위칭 소자를 포함하는 제1기판과; 상기 제1기판과 이격되어 합착되고, 상기 제1기판상의 화소전극과 대응하여 형성된 컬러필터와, 상기 컬러필터상에 형성된 공통전극을 포함하는 제2기판과; 상기 제1기판 및 제2기판의 사이에 액정이 주입되어 형성된 액정층; 및 상기 제1기판의 화소전극 및 상기 제2기판의 공통전극 중 적어도 하나의 전극상에 형성되어 금속이물에 의한 두 전극간 전기적 쇼트(short) 현상을 차단하는 유기박막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법은 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계와; 상기 제1기판상에 서로 교차 형성되어 단위화소영역을 정의하는 다수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계와; 상기 제1기판상의 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 스위칭 소자를 형성하는 단계와; 상기 제1기판 의 단위화소영역상에 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 제1기판상의 단위화소영역에 대응하여 상기 제2기판상에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 제2기판상의 컬러필터상에 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 제1기판의 화소전극 및 상기 제2기판의 공통전극 중 적어도 하나의 전극상에 유기박막을 증착하는 단계; 및 상기 유기박막을 패터닝하여 상기 제1기판상의 화소전극 및 상기 제2기판상의 공통전극 중 적어도 하나의 전극상에 유기박막패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기의 결과, 본 발명은 제조공정과정에서 패널의 내부에 포함되는 금속 이물에 의해 발생하는 두 기판상에 형성된 두 전극간 전기적 쇼트 현상을 방지함으로써 액정패널의 수율을 증가시키고, 또 블랙영상 구현시 발생하는 휘점 문제를 해결하여 화질을 개선할 수 있을 것이다.

이하, 도면을 참조하여 상기 구성 및 제조방법에 대하여 좀더 구체적으로 살펴보고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 액정표시소자의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자는 크게 외부로부터의 신호에 따라 화상이 구현되는 액정패널(100)과, 상기 액정패널(100)의 하부에 구비되어 광을 제공하는 백라이트장치(150), 그리고 상기 액정패널(100)에 신호를 인가하기 위한 회로 구동부(미도시)를 포함하여 이루어져 있다. 이때, 액정 패널(100)은 외부로부터 신호전압이 인가되는 화소전극(119)이 형성된 TFT 어레이기판(110)과, 그 TFT 어레이기판(110)에 대향하여 합착되고 공통전극(137)이 형성된 컬러필터기판(130), 그리고 두 기판 사이에 주입되어 형성된 액정층(140)을 포함하며, 또한 액정패널(100) 내부의 이물에 의하여 두 전극간 발생하는 쇼트를 방지하는 유기박막패턴(139)이 두 기판 중 적어도 하나의 전극상에 형성되어 있다. 본 발명에 따른 실시예에서는 컬러필터기판(130)의 공통전극(137)상에 유기박막패턴(139)이 형성되는 것을 예시하고 있다.

먼저, TFT 어레이기판(110)상에는 유리기판 혹은 석영기판으로 이루어진 제1기판(111)상에서 일방향으로 형성된 게이트 라인 및 그 게이트 라인에 연장되어 형성된 게이트 전극(112)이 형성되어 있고, 게이트 전극(112)이 형성된 제1기판(111)의 전 영역에 게이트 절연막(113)이 형성되어 있다. 그리고 게이트 절연막(113)이 형성된 제1기판(111)상에는 게이트 라인과 교차 형성되어 화소영역을 정의하는 데이터 라인이 형성되고, 이때 게이트 전극(112)에 오버랩되어 TFT(Thin Film Transistor)를 구성하는 소스 전극(116) 및 드레인 전극(117)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 TFT를 형성하는 소스 전극(116) 및 드레인 전극(117)의 하측에는 오믹 콘택층(115)이 형성되어 데이터 라인으로부터 소스 전극(116) 및 드레인 전극(117)을 경유하는 채널을 형성하고 있다. 그리고, 상기 데이터 라인, 소스 전극(116) 및 드레인 전극(117)이 형성된 제1기판(111)의 전면에는 보호막(118)이 형성되고, 또 상기 드레인 전극(117)이 형성된 보호막(118)상에는 콘택홀(미도시)이 형성되며, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 형성된 화소 영역에는 화소전극(119) 이 형성되어 있다.

물론, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 화소전극(119)이 형성되어 있는 제1기판(111)상에는 배향막이 형성되며, 이때 배향막은 러빙공정을 수반할 수 있지만, 그 이외에도 다양한 방식을 통해 러빙공정 없는 배향막을 형성할 수도 있다. 보통 배향막은 폴리이미드계 고분자 화합물을 러빙에 의하여 배향막으로 사용할 수 있으며, 그 두께는 대략 500-1000Å정도에 해당될 수 있다.

또한, 컬러필터기판(130)상에는 앞서와 마찬가지로 유리기판 혹은 석영기판으로 이루어진 제2기판(131)상에서 상기 제1기판(111)상에 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인, 그리고 TFT에 대응하여 형성됨으로써 백라이트장치(150)로부터 제공된 빛의 투과를 방지하는 블랙매트릭스(133)가 형성되어 있고, 상기 제1기판(111)의 화소전극(119)에 대응하여 빛의 투과에 따라 R, G, B의 컬러를 구현하도록 하는 컬러필터(135)가 형성되어 있으며, 또 경우에 따라서는 그 컬러필터(135)를 평탄화하는 오버코트층이 추가적으로 형성될 수 있다. 더 나아가서, 컬러필터(135)가 형성된 제2기판(131)의 전면에는 공통전극(137)이 형성되어 있다.

뿐만 아니라 R, G, B 컬러필터(135)의 개구부에 대응하는 제2기판(131)의 공통전극(137)상에는 이웃하는 컬러필터영역간 서로 분리되어 형성된 유기박막패턴(139)이 구비되어 있다. 이때, 유기박막패턴(139)은 유전율이 낮은 물질로서 예컨대 에폭시, 아크릴 수지, 혹은 불소화 아릴렌막 등으로 이루어져 제1기판(111)의 화소전극(119)과 제2기판(131)의 공통전극(137)간 발생할 수 있는 금속 이물에 의한 쇼트 현상을 방지하는 역할을 하게 된다.

물론 본 발명에서와 같이 제2기판(131)상에서는 이웃하는 컬러필터영역마다 서로 분리된 유기박막패턴(139)을 형성하는 것이 비용 측면에서 볼 때 비교적 바람직할 수 있지만, 경우에 따라서는 공통전극(137)이 형성된 제2기판(131)의 전면(全面)에 형성하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다.

이와 같이 공통전극(137)상에 유기박막패턴(139)이 형성된 컬러필터기판(130) 또한 TFT 어레이기판(110)과 마찬가지로 배향막이 형성되는데, 이때 배향막은 러빙공정을 수반할 수 있고, 또 러빙공정 없는 다양한 방식으로 이루어질 수도 있을 것이다. 배향막은 보통 폴리이미드계 고분자 화합물을 러빙에 의하여 배향막으로 사용할 수 있으며, 그 두께는 대략 500-1000Å정도에 해당될 수 있다.

그리고, 실질적으로 화상이 구현되지 않는 비화소영역에 해당하는 제1기판(111) 및 제2기판(131)의 가장자리영역으로는 도전 실런트가 형성되어 있고, 이때, 도전 실런트의 하부에는 제2기판(131)상의 공통전극에 공통전압(Vcom)을 인가하기 위한 공통배선이 제1기판(111)상에 형성되어 있다.

이때, 제1기판(111)상에서 도전 실런트에 의해 폐쇄(closed) 영역을 형성한 화소영역에는 액정이 고르게 분포되어 액정층(140)을 형성하고 있다.

한편, 상기 두 기판의 합착에 의하여 형성된 액정패널(100)의 하부에는 빛을 제공하여 광원의 역할을 하는 백라이트장치(150)가 구비되어 있다. 이때, 백라이트 장치(150)는 액정패널(100)의 하부에서 광원, 즉 램프가 일정한 간격을 두고 배열되어 빛을 제공하는 직하형과, 상기 액정패널(100)의 가장자리영역에 램프가 구비되어 빛을 제공하는 에지형으로 구분될 수 있는데, 이때 에지형은 가장자리영역으 로부터 제공된 빛을 액정패널(100)로 유도하기 위한 도광판을 별도를 요구하고 있으며, 그 이외에 액정패널(100)에 빛을 균일하게 제공하기 위한 부가적인 확산시트 혹은 확산판, 프리즘 시트, 보호 시트 등과 같은 광학 부재들을 포함하여 구성되어 있다.

또한, 상기 액정패널(100)의 가장자리영역으로는 제1기판(111)상의 게이트 라인과 데이터 라인의 일측 끝 부위에 각각 게이트 패드와 데이터 패드가 형성되어 있어 외부 시스템과 전기적으로 접속하고, 이를 통해 외부로부터의 신호를 게이트 라인과 데이터 라인에 각각 공급한다. 이때, 외부 시스템은 게이트 패드에 부착되고 게이트 구동 IC가 실장된 게이트 TCP(Tate Carrier Package)와 데이터 패드에 부착되고 데이터 구동 IC가 실장된 데이터 TCP, 그리고 게이트 TCP 및 데이터 TCP에 접속되어 제신호(諸信號)를 생성하는 PCB를 포함한다.

좀더 덧붙이면, 제1기판(111)상에는 게이트 구동 IC가 실장된 게이트 TCP와 데이터 구동 IC가 실장된 데이터 TCP가 부착되어 제1기판(111)에 형성된 게이트 패드와 데이터 패드에 각각 주사신호와 화상 신호를 공급하게 된다. 또한 데이터 TCP에는 공통전압발생회로 등의 각종 회로가 전기적으로 접속되어 있는데, 이와 같은 공통전압발생회로는 제1기판(111)의 공통전압배선과 접속되어 공통전압(Vcom)을 인가한다.

상기의 구성 결과, 본 발명은 컬러필터기판(130)의 공통전극상에 유기박막패턴(139)을 형성함으로써 제1기판(111)의 화소전극(119)에 화소전압을 인가하고, 제2기판(131)의 공통전극(137)에 공통전압 인가시, 화소전극(119)과 공통전극(137)간 금속 이물에 의한 전기적 쇼트 현상 없이 액정이 트위스트되어 노멀리 화이트 모드에서 정상적으로 블랙을 구현할 수 있게 된다. 즉, 종래 전기적 쇼트에 의해 액정이 트위스트되지 않아 휘점으로 발생하던 현상이 개선된다.

도 4는 도 3의 컬러필터기판 단위화소부의 평면도이고, 도 5는 도 4의 절단선(A-A')을 따라 본 절단면도이다.

도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 블랙매트릭스(133)로 둘러싸인 내부의 컬러필터영역에는 R, G, B의 컬러필터(135), 공통전극(137) 및 유기박막패턴(139)이 형성되어 있고, 그 컬러필터영역의 일측 모서리영역에는 박막트랜지스터 어레이기판(110), 즉 제1기판(111)과의 합착시 셀-갭을 유지시키기 위한 컬럼 스페이서(139a)가 형성되어 있다. 이때, 컬럼 스페이서(139a)는 컬러필터영역상의 유기박막패턴(139)과 서로 동일 재질을 이루고, 공정상 동시에 형성된다.

이하에서는 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법에 대하여 살펴보고자 한다.

먼저, 제1기판(111)은 화상이 구현되는 화소부와 화상이 구현되지 않는 비-화소부로 구분되는데, 화소부에서는 게이트 전극(112) 및 게이트 라인이 형성되고, 비-화소부에서는 게이트 라인에 연장된 게이트 패드, 그리고 공통전압배선 등을 동시에 형성한다.

이때, 상기 패턴들은 유리기판 혹은 석영기판 등으로 이루어진 제1기판(111)상에 텅스텐, 몰리브덴 등의 금속층을 증착하고, 포토레지스트를 도포한 후 마스크를 적용하여 현상 및 식각을 거쳐 형성한다.

이어, 상기 화소부의 게이트 전극과 비-화소부의 공통전압배선이 형성된 제1기판(111)상에 절연막(113)을 형성하고, 또 화소부의 절연막(113)상에는 비정질실리콘(a-Si)로 이루어진 반도체층과, 인(P)이 고농도로 도핑된 n+ 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층(115)이 적층된 액티브층을 형성한다.

또한, 상기 액티브층의 상부에 소스 및 드레인 전극(116, 117)을 오버랩시켜 형성함으로써 게이트 전극(112)과 함께 박막트랜지스터를 이루고, 이와 동시에 절연막(113)상에 패터닝된 데이터 라인을 형성한다. 여기서, 상기 액티브층 상부에 소스 전극(116)과 드레인 전극(117)이 일정하게 이격되어 대향하도록 패터닝한다.

상기 소스 전극(116)과 드레인 전극(117)이 이격되는 영역의 반도체층 상부에 형성된 오믹콘택층(115)은 소스 전극(116)과 드레인 전극(117)의 패터닝 과정에서 제거한다. 이때, 오믹콘택층(115)이 제거되어 노출된 반도체층은 TFT의 채널영역으로 정의된다.

물론, 비-화소부에서 절연막(113)상에 적층된 금속층은 모두 제거한다.

그리고, 상기 화소부의 TFT와 비-화소부의 절연막(113)상에는 보호막(114)을 형성한다. 이때, 보호막(118)은 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiOx) 등과 같은 무기 절연막이 적용될 수 있으며, 액정표시소자의 개구율을 향상시키기 위하여 유전율이 낮은 벤조싸이클로부텐(benzocyclobuten: BCB), 스핀-온-글래스(spin on glass) 또는 아크릴과 같은 유기 절연막이 적용될 수 있다.

그리고, 상기 화소부에서 드레인 전극(117)의 일부가 외부로 노출되는 콘택홀(미표기)을 형성하고, 비-화소부에서는 공통전압배선을 따라 또 다른 콘택홀을 형성할 수 있다.

또한, 상기 화소부에는 드레인 전극(117)과 전기적으로 접속하는 화소전극(119)을 형성한다. 이때, 화소전극(119)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 이루어진다.

그 이외에도 제1기판(111)의 화소부상에는 배향막 형성과정과 러빙(rubbing) 등의 공정이 추가적으로 이루어지는데, 이와 같은 배향막은 보통 폴리이미드계 고분자 화합물을 러빙에 의하여 배향막으로 사용할 수 있으며, 그 두께는 대략 500-1000Å정도에 해당될 수 있다.

한편, 제2기판(131)상에는 상기 제1기판(111)상의 게이트 라인, 데이터 라인, 박막트랜지스터, 및 공통전압배선 등에 대응하는 블랙매트릭스(133)를 형성한다. 이때, 블랙매트릭스(133) 또한 앞서서와 마찬가지로 포토리소그래피공정을 통해 형성된다.

이어, 상기 제1기판(111)상의 게이트 라인과 데이터 라인에 대응하여 구획되어 형성된 블랙매트릭스(133) 사이의 제2기판(131)상에는 R, G, B의 컬러필터(135)를 순차적으로 형성한다.

다시 말해, 블랙매트릭스(133)가 형성된 제2기판(131)상에 R의 포토 레진을 도포한 후, 포토리소그래피공정을 통해 해당영역에 R의 컬러필터(135)를 먼저 형성하고, 이와 같은 방식으로 G 및 B의 컬러필터(135)도 순차적으로 형성한다. 혹은 잉크젯 방식을 통해서는 모든 R, G, B 컬러필터(135)를 동시에 형성할 수도 있다.

그리고 R, G, B의 컬러필터(135)가 형성된 제2기판(131)상에는 오버코트층 (미도시)을 추가적으로 형성할 수 있는데, 이와 같이 오버코트층이 형성되는 경우, 그 오버코트층상에는 ITO 혹은 IZO 등의 투명전극으로 이루어진 공통전극(137)을 형성하고, 오버코트층이 형성되지 않는 경우에는 컬러필터(135)상에 공통전극(137)을 형성한다.

또한, 공통전극(137)이 형성된 제2기판(131)의 전면(全面)에 에폭시 수지 또는 아크릴 수지 등과 같은 유기박막을 증착하게 된다. 이때, 유기박막은 네거티브 특성을 가질 수도 있고, 또 포지티브 특성을 가질 수도 있다. 본 발명에서는 네거티브 특성을 갖는 유기박막을 예로 들어 설명한다.

그리고, 유기박막이 증착된 제2기판(131)상에 포토 마스크를 적용하여 노광 및 현상을 하게 된다. 이때 물론 포토 마스크의 노광 정도에 따라 제1기판(111)상의 단위화소마다 대응하는 제2기판(131)의 R, G, B 컬러필터(135)상에 형성된 공통전극(137)에 오버랩되는 유기박막패턴(139)을 형성함과 동시에 단위화소의 외곽, 혹은 모서리 영역으로 제1기판(111)과 제2기판(131)이 일정 간격을 유지토록 하기 위한 컬럼 스페이서(139a)를 동시에 형성하게 된다.

다시 말해, 네거티브 특성을 갖는 유기박막의 경우 컬럼 스페이서(139a)가 형성되는 부위에는 풀(full) 노광을 하고, 제2기판(131)에서 R, G, B 컬러필터(135)상의 단위화소 부위에는 하프-톤(half tone) 노광을 하며, 그 이외의 부분에서는 광을 차단시키게 된다.

이를 통해, 풀 노광이 이루어진 컬럼 스페이서(139a) 부위는 현상 후 모든 유기박막이 그대로 잔존하게 되고, 제2기판(130)에서 R, G, B 컬러필터(135)상의 단위화소 부위에서는 유기박막의 (두께) 일부가 균일하게 박리(薄離) 혹은 제거되며, 그 이외의 부분에서는 모든 유기박막이 제거된다.

그 결과, 제2기판(130)에서 R, G, B 컬러필터(135)상의 단위화소부에 형성된 유기박막패턴(139)은 제2기판(131)상의 공통전극(137)과 제1기판(111)상의 화소전극(119)간 금속이물에 의하여 발생할 수 있는 전기적 쇼트 현상을 방지하게 된다.

그 이외에 상기 제1기판(111)의 화소부와 대응하는 공통전극(137)상에는 배향막 형성과정과 러빙(rubbing) 등의 공정이 추가적으로 이루어지며, 이때 배향막은 보통 폴리이미드계 고분자 화합물을 러빙에 의하여 사용하게 된다. 앞서와 마찬가지로 이러한 배향막은 보통 폴리이미드계 고분자 화합물을 러빙에 의하여 배향막으로 사용할 수 있으며, 그 두께는 대략 500-1000Å정도에 해당될 수 있다.

이와 같이 형성된 제1기판(111)과 제2기판(131)이 준비되면, 상기 제1기판(111)의 비-화소부에서 외부로 노출되어 있는 공통전압배선상에는 그 공통전압배선을 따라 도전성의 실런트가 도포되어 제1기판(111) 혹은 제2기판(131)상에서 폐쇄된 영역(closed area)을 갖는다.

그리고, 상기 도전성의 실런트에 의해 폐쇄된 공간, 즉 화소부 영역상에는 액정이 적하된다.

이어, 상기 제2기판(131)상의 비-화소부에서 외부로 노출되어 있는 공통전극(137)과 상기 제1기판(111)상의 실런트가 서로 전기적으로 접속되도록 제2기판(131)과 제1기판(111)이 서로 합착된다.

이를 통해, 위에서와 같이 도전성을 띠는 실런트에 의해 폐쇄된 공간, 즉 화 소부 영역상에는 적하된 액정이 화소부의 전 영역에 균일하게 확산되어 액정층이 형성되고, 이와 동시에 실런트는 합착되는 두 기판의 압착력에 의해 확산 혹은 퍼짐이 발생하게 된다.

이와 같이 실런트에 의해 제2기판(131)과 서로 합착하는 제1기판(111)에 열을 통하게 되면, 그 열에 의해 실런트의 경화가 이루어져 실 패턴을 형성하게 된다.

그리고, 제1기판(111)의 가장자리영역에서 외부로 노출된 게이트 패드 및 데이터 패드상에는 게이트 신호 및 데이터 신호 등을 인가하기 위한 게이트 TCP를 포함하는 게이트 PCB 및/혹은 데이터 TCP를 포함하는 데이터 PCB를 부착하게 된다.

도 1은 일반적인 액정패널의 일 단면을 예시한 도면

도 2a 및 2b는 각각 상기 TN효과를 이용한 디스플레이의 동작원리를 도시한 도면

도 3은 본 발명에 따른 액정표시소자의 단면도

도 4는 도 3의 컬러필터기판 단위화소부의 평면도

도 5는 도 4의 절단선(A-A')을 따라 본 절단면도

Claims (6)

1. 서로 교차 형성되어 단위화소영역을 정의하는 다수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 화소영역상에 형성된 화소전극, 및 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성된 스위칭 소자를 포함하는 제1기판;

   상기 제1기판과 이격되어 합착되고, 상기 제1기판상의 화소전극과 대응하여 형성된 컬러필터와, 상기 컬러필터상에 형성된 공통전극을 포함하는 제2기판;

   상기 제1기판 및 제2기판의 사이에 액정이 주입되어 형성된 액정층;

   상기 제1기판의 화소전극 및 상기 제2기판의 공통전극 중 적어도 하나의 전극상에 형성되어 금속이물에 의한 두 전극간 전기적 쇼트(short) 현상을 차단하는 유기박막패턴을 포함하여 구성되는 액정표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1기판의 화소전극상에 형성되는 유기박막패턴은 단위화소마다 서로 분리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2기판의 공통전극상에 형성되는 유기박막패턴은 서로 분리되어 컬러필터에 대응하는 개구부마다 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계;

   상기 제1기판상에 서로 교차 형성되어 단위화소영역을 정의하는 다수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계;

   상기 제1기판상의 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 스위칭 소자를 형성하는 단계;

   상기 제1기판의 단위화소영역상에 화소전극을 형성하는 단계;

   상기 제1기판상의 단위화소영역에 대응하여 상기 제2기판상에 컬러필터를 형성하는 단계;

   상기 제2기판상의 컬러필터상에 공통전극을 형성하는 단계;

   상기 제1기판의 화소전극 및 상기 제2기판의 공통전극 중 적어도 하나의 전극상에 유기박막을 증착하는 단계;

   상기 유기박막을 패터닝하여 상기 제1기판상의 화소전극 및 상기 제2기판상의 공통전극 중 적어도 하나의 전극상에 유기박막패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 액정표시소자의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1기판 및 제2기판은 서로 합착되어 형성된 셀갭상의 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 유기박막패턴을 형성하는 단계는 유기박막패턴 형성시 상기 제2기판상의 컬러필터영역 외곽으로 컬럼 스페이서를 동시에 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.

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