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KR100475164B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100475164B1
KR100475164B1 KR10-2002-0027182A KR20020027182A KR100475164B1 KR 100475164 B1 KR100475164 B1 KR 100475164B1 KR 20020027182 A KR20020027182 A KR 20020027182A KR 100475164 B1 KR100475164 B1 KR 100475164B1
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Abstract

본 발명은 잉크젯 방식을 이용하여 적정한 셀갭을 유지시킬 수 있도록 스페이서의 높이를 높게 형성시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 기판 상에 투명전도성 물질을 증착할 때 주입되는 산소의 양을 조절하여 적어도 두개의 서로 구분되는 층을 가지는 투명전도성물질의 층으로 이루어지는 투명전극과, 투명전극의 표면과 다른 성질을 가지게끔 투명전극 상에 잉크젯 방식으로 분사되는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display and Method of Fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 잉크젯 방식을 이용하여 적정한 셀갭을 유지시킬 수 있도록 스페이서의 높이를 높게 형성시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널에 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정표시장치는 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된 액티브 영역과 액티브 영역의 액정셀들을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하게 된다.
도 1을 참조하면, 통상적인 액정표시장치는 상부기판(11) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(20), 컬러필터(16), 공통전극(14) 및 배향막(12)으로 구성되는 상판과, 하부기판(1) 상에 순차적으로 형성된 TFT와, 화소전극(22) 및 배향막(10)으로 구성되는 하판과, 상판과 하판 사이에 형성된 스페이서(24)와, 상판 및 하판(24) 사이의 내부공간에 주입되는 액정(도시되지 않음)을 구비한다.
하판에서 TFT는 게이트라인(도시하지 않음)에서 돌출된 게이트전극(25), 데이터라인(도시하지 않음)에서 돌출된 소스전극(28) 및 접촉홀(23)을 통해 화소전극(22)에 접속된 드레인전극(30)을 구비한다. 또한, TFT는 게이트전극(25)과 소스전극(28) 및 드레인 전극(30)의 절연을 위한 게이트절연막(6)과, 게이트전극(25)에 공급되는 게이트전압에 의해 소스전극(28)과 드레인전극(30)간에 도통채널을 형성하기 위한 반도체층(26, 27)을 더 구비한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(22)에 공급한다. TFT를 통해 공급되는 데이터신호와 공통전극(14)에 공급되는 공통전압(Vcom)의 전압차에 의해 액정이 회전하게 되며 액정의 회전 정도에 따라서 광투과량이 결정된다. 화소전극(22)은 데이터라인과 게이트라인에 의해 분할된 셀영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 화소전극(22)은 하부기판(1) 전면에 도포되는 보호막(8) 위에 형성되며, 보호막(8)에 형성된 접촉홀(23)을 통해 드레인전극(30)과 전기적으로 접속된다. 화소전극(22)이 형성된 하부기판(1) 상부에 배향막(10)을 도포한 후 러빙공정을 수행하여 하판이 완성된다.
상판은 상부기판(11) 상에 TFT 형성영역과 대응되는 블랙매트릭스(20)를 형성하여 컬러필터(16)가 형성될 셀영역을 마련한다. 블랙매트릭스(20)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(16)는 상기 블랙매트릭스(20)에 의해 분리된 영역에 형성된다. 컬러필터(16)는 특정파장의 광을 선택적으로 투과시킴으로써 R, G, B 색상을 구현한다. 공통전극(14)에는 액정의 움직임을 제어하기 위한 공통전압(Vcom)이 공급되며, 공통전극(14) 상에 배향막(12)을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 상판이 완성된다.
이와 같이, 별도로 만들어진 상판과 하판 중 어느 하나의 기판에 분사노즐을 사용하여 구스페이서(24)를 산포한다. 이후, 상판과 하판을 정위치시켜 합착한 후 액정을 주입하여 봉지함으로써 액정표시장치를 완성한다.
구스페이서(24)는 액정셀의 셀갭(Cell Gap)을 균일하게 유지하기 위하여 고르게 분사되어야 한다. 그러나, 구스페이서(24) 산포방식은 구스페이서(24)를 균일하게 산포하지 못하므로 셀갭이 불균일하게 되어 화면에 얼룩이 발생하는 현상이 나타난다. 또한, 구스페이서(24) 사용시 액정표시장치의 외부에서 사용자가 화면에 압력을 가하게 되면 화면의 화질이 물결모양으로 어두워지는 리플현상이 발생한다. 이는 구스페이서(24)가 상판과 하판 사이에서 움직이기 때문이다.
이를 방지하기 위하여 특정 위치에 고정된 패턴 스페이서가 제안되었다.
도 2a 내지 도 2c는 패턴 스페이서의 제조방법을 나타내는 단면도로서 도 3과 결부하여 설명하기로 한다.
도 2a를 참조하면, 기판(40) 상에 스페이서 물질(42a)을 코팅한다.(S31) 여기서, 기판(40)은 공통전극(14)이 형성된 상판과 TFT가 형성된 하판 중 어느 하나이다.
스페이서 물질(42a)은 용매, 바인더, 모노머(monomer), 광개시제(photoinitiator)로 혼합된 물질로서, 스페이서 물질(42a)을 프리 베이킹(Pre-baking)하여 스페이서 물질(42a) 내의 용매를 제거하여 페이스트 상태로 만든다.(S32)
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이 스페이서 물질(42a) 상에 투과부(44a)와 차단부(44b)를 가지는 포토마스크(44)가 정렬된다. 이후, 자외선(UV)을 조사하면 투과부(44a)에 대응되는 스페이서 물질(42a)이 자외선에 노출된다.(S33)
도 2c에 도시된 바와 같이 스페이서 물질(42a)이 패터닝된다.(S34) 이는 스페이서 물질(42a)을 현상액으로 현상함으로써 가능하다. 이때, 자외선에 노광되지 않은 스페이서 물질(42a)은 제거되고, 자외선에 노광된 스페이서 물질(42b)은 남아있게 된다.
패터닝된 스페이서 물질(42a)을 소성하면 소정 높이를 가지는 스페이서(42)가 형성된다.(S35)
액정표시장치에서 셀갭을 유지시키기 위한 스페이서(42)는 전체 면적의 2% 정도를 차지하고 있다. 앞에 서술된 포토리쏘그래피(photolithography) 방법으로 스페이서(42)를 형성하는 경우에는 코팅된 스페이서 물질(42a)의 95% 이상이 제거되므로 재료 활용율이 좋지 않을 뿐만 아니라, 5단계의 공정을 거치게 되므로 공정이 복잡한 문제점을 가지게 된다.
공정수를 줄이기 위하여 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이 잉크젯(Ink-Jet)을 이용한 스페이서 형성방법이 대두되었다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 액정패널의 상판에서 블랙매트릭스(20)와 대응되는 위치에 잉크젯(50)을 정렬한 후, 스페이서 물질(58)을 분사한다. 여기서, 잉크젯(50)은 하판의 TFT 영역과 대응되는 블랙매트릭스(20) 영역 상에 정렬하게 된다.
상판은 상부기판(11) 상에 액정셀 영역을 분리하는 블랙매트릭스(20)와, 블랙매트릭스(20)에 의해 분리된 셀영역에 형성된 칼라필터(16)와, 칼라필터(16) 상에 형성된 공통전극(14)으로 구성된다. 공통전극(14)은 광투과율이 좋은 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide ; 이하 "ITO"라 함)로 형성되며, 물과 친하지 않은 소수성 물질로 형성된다.
잉크젯(50)에서 분사된 스페이서 물질(58a)은 상판의 공통전극(14) 상에 분사된다.
잉크젯 방식은 서멀(Thermal) 방식과 압력 차이에 의해 잉크가 노즐로부터 분사되는 피에조(Piezoelectric) 방식이 있으며, 피에조 방식이 주로 사용된다. 이 피에조 방식의 잉크젯(50)은 분사시키고자 하는 물질이 담긴 용기(52)와, 이 용기(52)로부터 물질을 외부로 분사시키기 위한 잉크젯 헤드(54)로 구성된다.
용기(52)에는 스페이서(58)가 채워지며, 잉크젯 헤드(54)에는 압전소자와 용기(52) 내에 포함된 스페이서(58)를 분사하는 노즐(nozzle ; 56)이 형성된다. 압전소자에 전압이 인가되면 물리적인 압력이 발생되어 용기(52)와 노즐(56) 사이의 유로가 수축, 이완을 반복하는 모세관 현상이 나타난다. 이 모세관 현상에 의해 스페이서 물질(58a)은 노즐(56)을 통해 분사된다.
스페이서 물질(58a)은 소수성 물질이므로 스페이서 물질(58a)이 도 4b에 도시된 바와 같이 소수성의 공통전극(14) 표면에 안착되면 스페이서 물질(58a)은 상판 상에 넓게 퍼지게끔 된다. 이는 소수성의 스페이서 재료가 소수성 물질과 접촉하면 잘 퍼지는 성질을 가지고 있기 때문이다. 이에 따라, 액정패널의 상판과 하판 사이의 갭을 유지시키기 위한 스페이서(58)의 최소한의 높이보다 낮게 형성된다.
이후, 소성과정을 거치게 되는데, 분사과정에서 원하는 셀갭의 높이를 얻지 못하였으므로 소성공정 후에도 원하는 스페이서(58)의 높이를 얻지 못하게 된다. 적정한 셀갭을 유지하는 스페이서(58)의 높이를 얻지 못하게 되면 휘도, 콘트라스트를 제대로 얻지 못하게 되어 화질이 떨어지게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 잉크젯 방식으로 적정한 셀갭을 유지시킬 수 있는 스페이서를 형성시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치는 기판 상에 투명전도성 물질을 증착할 때 주입되는 산소의 양을 조절하여 적어도 두개의 서로 구분되는 층을 가지는 투명전도성물질의 층으로 이루어지는 투명전극과, 투명전극의 표면과 다른 성질을 가지게끔 투명전극 상에 잉크젯 방식으로 분사되는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 다른 실시 예에 따른 액정표시장치는 기판 상에 형성됨과 아울러 소수성을 친수성으로 바꾸는 표면처리를 한 물질층과, 물질층 상에 잉크젯 방식으로 분사되어 형성되는 소수성의 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시 예에 따른 액정표시장치는 셀갭을 유지시키기 위하여 잉크젯 방식으로 분사되어 형성되는 스페이서와, 기판 상에 스페이서와 서로 반대되는 성질을 가지는 물질층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 기판 상에 투명전도성물질을 증착하면서 O2 가스를 주입하여 적어도 두층 이상의 투명전도성물질층으로 구성되는 투명전극을 형성하는 단계와, 투명전극의 표면과 다른 성질을 가지게끔 상기 투명전극 상에 잉크젯 방식으로 스페이서를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서는 소수성과 친수성 중 어느 하나의 성질을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서와 투명전극은 서로 다른 성질을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 따른 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 기판 상의 물질층의 표면 성질을 바꾸는 표면처리를 하는 단계와, 물질층 상에 잉크젯 방식으로 스페이서를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 표면처리는 산이나 염기성 용액을 사용하는 화학적인 방법, 플라즈마 방법 및 이온빔이나 자외선의 광처리 방법 중 적어도 어느 하나의 방법인 것을 특징으로 한다.
상기 물질층은 투명전극층, 유기막 및 무기막 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 물질층은 상기 표면처리에 의해서 소수성에서 친수성으로 바뀌는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 상에 스페이서가 형성될 영역에만 표면처리하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 상에 스페이서가 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 표면처리를 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 기판 상에 소정 성질의 물질층을 형성하는 단계와, 상기 물질층 상에 셀갭을 유지시키기 위하여 잉크젯 방식으로 스페이서를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 물질층은 잉크젯으로 분사되거나 코팅방법으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 물질층은 소수성 물질층과 친수성 물질층 중 적어도 어느 하나의 층인 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 5a 내지 도 11d를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정표시장치에서는 상판의 공통전극(76)을 다수의 투명전극층(76a)으로 형성하며, 각 투명전극층(76a) 증착시에 O2 가스를 주입한다.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 액정패널의 상판은 상부기판(70) 상에 TFT 형성영역과 대응되는 블랙매트릭스(74)와, 컬러필터(72)와, 다수의 투명전극층(76a)으로 구성된 공통전극(76)을 구비한다.
블랙매트릭스(74)는 컬러필터(72)가 형성될 셀영역을 마련함과 아울러 빛샘을 방지하며, 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다.
컬러필터(72)는 상기 블랙매트릭스(74)에 의해 분리된 영역에 형성된다. 컬러필터(72)는 특정파장의 광을 선택적으로 투과시킴으로써 R, G, B 색상을 구현한다.
공통전극(76)은 다수의 투명전극층(76a)으로 구성되며, 각 투명전극층(76a)은 ITO 물질을 증착함으로써 형성된다. 투명전극층(76a)의 ITO 물질 증착시 O2 가스를 유입시킴으로써 투명전극층(76a)을 친수성으로 만든다. 이때, 공통전극(76)의 저항도 및 투과 특성을 떨어뜨리지 않으면서 ITO 물질의 표면 성질을 소수성에서 친수성으로 바꾼다.
이후, 도 5b에 도시된 바와 같이 액정패널의 상판에서 블랙매트릭스(74)와 대응되는 위치에 잉크젯(80)을 정렬한 후, 스페이서 물질(88a)을 분사한다. 여기서, 잉크젯(80)은 하판의 TFT 영역과 대응되는 블랙매트릭스(20) 영역 상에 정렬하게 된다. 잉크젯(80)에서 분사된 스페이서 물질(88a)은 공통전극(76) 상에 분사된다. 잉크젯(80)은 분사시키고자 하는 물질이 담긴 용기(82)와, 이 용기(82)로부터 물질을 외부로 분사시키기 위한 잉크젯 헤드(84)로 구성된다.
용기(82)에는 스페이서 물질(88a)이 채워지며, 잉크젯 헤드(84)에는 압전소자와 용기(82) 내에 포함된 스페이서 물질(88a)을 분사하는 노즐(86)이 형성된다. 압전소자에 전압이 인가되면 물리적인 압력이 발생되어 용기(82)와 노즐(86) 사이의 유로가 수축, 이완을 반복하는 모세관 현상이 나타난다. 이 모세관 현상에 의해 스페이서 물질(88a)은 노즐(86)을 통해 분사된다.
스페이서 물질(58a)은 소수성 물질이고, 적층된 다수의 투명전극층(76a)의 표면은 친수성을 띠게 되므로 도 5c에서와 같이 스페이서(88)와 공통전극(76)의 접촉각(contact angle)은 커지게 되어 스페이서(88)의 형성 높이가 종래와 대비하여 커지게 된다. 여기서, 접촉각은 공통전극(76)의 표면과 접촉하는 스페이서(88)가 이루는 각을 말한다. 이에 따라, 스페이서(88)의 높이를 높게 형성시킬 수 있게 되어 우리가 원하는 적정한 셀갭의 높이를 손쉽게 만들 수 있게 된다.
단일층의 종래 공통전극과 본 발명에 따른 다수의 ITO층으로 구성된 공통전극의 접촉성을 비교하여 보면 다음과 같다.
도 6a에 도시된 바와 같이 종래의 단일층의 공통전극(78)에 물(H2O)을 떨어뜨리게 되면, ITO막에 대한 물의 접촉각은 약 50°정도가 된다. 여기서, 종래의 공통전극(78)은 소수성인데 반하여 물은 친수성이므로 접촉각이 크게 되는 것이다.
반면에, 도 6b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다수층의 공통전극(76) 상에 물을 떨어뜨리면 공통전극의 ITO 막에 대한 물의 접촉각은 약 27°정도가 된다. 이는 본 발명에 따른 다수층으로 구성된 공통전극(76)이 O2 가스에 의해 친수성을 띄게 되어 친수성인 물과 잘 섞이는 것을 보여준다.
다시 말하면, 다수의 ITO 막으로 구성되며 각 ITO 막을 증착할 때 O2 가스를 주입함으로써 공통전극(76)이 친수성을 가지게 되어 스페이서와의 접착력이 좋아졌음을 상기 실험을 통하여 알 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 기판(92) 상에 소수성의 표면을 가지는 ITO막(94)이 형성된다. 여기서, ITO막(94)은 상판의 공통전극이나 하판의 화소전극이 될 수 있으며, ITO막(94) 대신에 소수성의 유기막 또는 무기막 예를 들어 질화실리콘(SiNx) 이 형성될 수도 있다.
상기 ITO막(94)의 표면을 O2 또는 H2 플라즈마 처리를 하여 소수성의 ITO막(94) 표면을 친수성으로 바꾼다. O2 또는 H2 플라즈마 처리 대신에 산이나 염기성 용액의 화학적인 방법이나 이온빔 혹은 자외선광을 이용하여 ITO막(94)의 표면을 친수성으로 바꾼다.
이후, 도 7b에 도시된 바와 같이 ITO막(94) 상에 잉크젯(80)을 정렬한 뒤, 스페이서 물질(90)을 분사한다.
스페이서 물질(90)은 소수성 물질이므로 표면이 친수성으로 된 ITO막(94) 상에 분사되면 도 7c에서와 같이 스페이서 물질(90)과 ITO막(94) 표면의 접촉각은 커지게 된다. 이에 따라, 스페이서(90)의 형성 높이가 종래와 대비하여 커지게 된다. 여기서, ITO막(94)의 표면과 스페이서(90)가 이루는 각이 크면 스페이서(90)의 높이를 높게 형성시킬 수 있게 되므로 우리가 원하는 적정한 셀갭의 높이에 해당하는 스페이서(90)를 손쉽게 만들 수 있게 된다.
이어서, 소성과정을 거쳐 스페이서 물질(90) 내의 용매(solvent)를 날려 스페이서(90)를 단단하게 한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 스페이서가 형성될 스페이서영역(100a)에 대응되는 기판(100) 표면에 자외선이나 이온빔을 조사하거나 플라즈마 처리를 하는 것을 특징으로 한다.
상판에서 블랙매트릭스 영역에 대응되어 설치됨과 아울러 적정한 셀갭의 높이를 가지기 위해서는 스페이서의 형성 높이와 퍼짐폭의 비가 적정값 이상으로 충분히 커야한다. 분사되는 스페이서의 높이 대 퍼짐 폭의 비를 높이기 위해서는 접촉각을 크게 해야 한다. 그러나, 스페이서 물질과 기판(100) 표면의 접촉각이 너무 큰 경우에는 기판(100)에서 스페이서가 형성되더라도 쉽게 스페이서가 기판(100)에서 떨어질 우려가 생기게 된다. 이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 스페이서영역(100a)에만 선택적으로 자외선을 조사하여 기판(100)의 표면을 개질하여 기판(100)과 스페이서의 접착력을 높이고자 한다.
이를 상세히 설명하면, 도 8a에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 번갈아 광투과부(102a)와 광차단부(102b)가 배치된 마스크(102)를 정렬한다. 이때, 마스크(102)의 광투과부(102a)는 스페이서가 형성될 영역(100a)에 대응되며, 광차단부(102b)는 스페이서 형성 이외의 영역(100b)에 대응된다.
이후, 자외선이나 이온빔을 조사하면 광투과부(102a)를 경유한 자외선 또는 이온빔이 스페이서영역(100a)의 표면의 성질을 바꾸어 스페이서와 기판(100) 사이의 접착력이 상승시킨다. 반면에, 자외선이 조사되지 않은 영역(100b)은 스페이서 물질과 반발하는 성질을 가지게 된다. 여기서, 광처리 대신 플라즈마 처리로 표면 성질을 바꿀 수 있다. 예를 들어, 소수성의 기판 표면을 표면처리를 통해 친수성으로 바꾸게 된다. 이에 따라, 기판(100) 상의 스페이서형성영역(100a)은 주변 기판 영역(100b)과 서로 다른 성질을 가지게 된다.
이어서, 도 8b에 도시된 바와 같이 표면 성질이 바뀐 기판(100a) 상에 스페이서 물질(106)을 잉크젯의 노즐로 분사시킨다. 분사된 스페이서 물질(106)이 형성되는 영역(100a)이 이외의 기판 영역(100b)과 표면성질이 다르므로 스페이서 물질(106)은 종래보다 접촉각이 높아지게 되어 스페이서(106)의 높이가 커진다. 따라서, 본 발명을 적용하게 되면 우리가 원하는 적정한 셀갭의 높이에 해당하는 스페이서(106)를 손쉽게 만들 수 있게 된다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 스페이서가 형성될 스페이서영역(116a)을 제외한 영역(116b)에 자외선이나 이온빔을 조사하거나 플라즈마 처리를 하는 것을 특징으로 한다.
스페이서 물질과 기판(116) 표면의 접착력이 좋은 경우, 스페이서 물질과 기판(116)의 접촉각이 작아지므로 셀갭을 형성하기에 충분한 스페이서의 높이를 얻기가 어렵다. 이 경우에서 스페이서가 형성될 영역만을 기판 표면 성질을 바꾸어 스페이서와 기판 상이의 접촉각을 크게 하여 셀갭 높이에 맞는 스페이서 높이를 구하고자 한다.
이를 상세히 하면, 도 9a에 도시된 바와 같이 기판(116) 상에 번갈아 광차단부(110a)와 광투과부(110b)가 배치된 마스크(110)를 정렬한다. 이때, 마스크(110)의 광투과부(110b)는 스페이서 형성 이외의 영역(116b)에 대응되며, 광차단부(110a)는 스페이서가 형성될 영역(116a)에 대응된다.
이후, 자외선이나 이온빔을 조사하면 광투과부(110b)를 경유한 자외선 또는 이온빔이 스페이서가 형성되는 영역 이외의 영역(116b)의 표면 성질을 바꾸어 기판(116) 표면을 접촉각이 높은 성질로 개질시킨다. 여기서, 광처리 대신 플라즈마 처리로 표면 성질을 바꿀 수도 있다. 반면에, 자외선이 조사되지 않은 스페이서 영역(116a)은 기존대로 스페이서와 기판(116) 사이의 접착력이 좋은 장점이 있다. 이에 따라, 기판(116) 상의 스페이서 형성영역(116a)은 주변 기판 영역(116b)과 서로 다른 성질을 가지게 된다.
이어서, 도 9b에 도시된 바와 같이 스페이서 형성 영역(116a) 상에 스페이서 물질(112)을 잉크젯(104)으로 분사시킨다.
기판(116)의 스페이서 형성영역(116a)과 그 주변 영역(116b)의 표면 성질이 다르므로 잉크젯(104)으로부터 분사된 스페이서 물질(112)은 접착력이 강한 스페이서 형성 영역(116a)에만 형성된다. 즉, 스페이서 물질(112)은 종래보다 접촉각이 높아지게끔 형성되어 스페이서(112)의 형성높이가 높아진다. 따라서, 본 발명을 적용하게 되면 우리가 원하는 적정한 셀갭의 높이에 해당하는 스페이서(112)를 손쉽게 만들 수 있게 된다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 10a를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 기판(120) 상에 소수성 물질(122)을 코팅한다. 기판(120)은 액정패널의 상판 또는 하판이 될 수 있으며, 소수성 물질로는 aliphotic carbon 계열 물질 등이 사용된다.
이후, 도 10b에 도시된 바와 같이 스페이서가 형성될 기판(120) 상에 잉크젯(126)을 정렬한 후, 스페이서 물질(126)을 기판(120) 상으로 분사한다. 이때, 스페이서 물질(126)은 친수성 물질이다.
이렇게 잉크젯(126)으로부터 분사된 스페이서 물질(126)은 도 10c에 도시된 바와 같이 기판(120)의 소수성물질(122) 상에 안착한다. 스페이서 물질(126)이 친수성 물질이므로 소수성물질(122)과 반발하는 성질을 가지게 되어 스페이서(126)와 소수성 물질(122) 사이의 접촉각이 커지게 된다. 이에 따라, 스페이서(122)의 형성 높이가 종래와 대비하여 커지게 되므로 우리가 원하는 적정한 셀갭의 높이에 해당하는 스페이서(122)를 손쉽게 만들 수 있게 된다.
이와 반대로, 친수성물질을 기판(120) 상에 코팅시킨 후, 친수성물질 상에 스페이서 물질을 떨어뜨리더라도 상기와 같은 동일한 효과로 스페이서의 높이를 높게 형성시킬 수 있다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
먼저 도 11a에 도시된 바와 같이 기판(130) 상에 잉크젯(134)을 정렬하여 스페이서 형성영역에 대응하여 친수성 물질(122)을 떨어뜨린다. 이때, 기판(130)은 액정패널의 상판 또는 하판이 될 수 있다. 이렇게 잉크젯(134)으로부터 분사된 친수성물질(132)은 도 11b에 도시된 바와 같이 기판(130) 상에 조금 넓게 퍼지게끔 형성된다.
이후, 소성과정을 거친후 소수성의 스페이서물질(136)이 담긴 잉크젯(134)을 정렬하여 상기 친수성물질(132) 상에 스페이서물질(136)을 분사한다. 이때, 소성과정은 필히 거쳐야하는 것은 아니다. 스페이서 물질(136)은 친수성물질(132)과 반발하는 성질을 가지는 소수성물질이므로 잉크젯(134)으로부터 분사된 후, 기판(130) 상에 안착될 때, 종래보다 보다 높은 높이로 형성될 수 있다. 즉, 도 11d에 도시된 바와 같이 스페이서물질(136)은 친수성물질(132) 상에 안착하며, 스페이서(136)와 친수성 물질(132) 사이의 접촉각이 커지게끔 된다. 이에 따라, 스페이서(136)의 형성 높이가 종래와 대비하여 커지게 되므로 우리가 원하는 적정한 셀갭의 높이에 해당하는 스페이서(136)를 손쉽게 만들 수 있게 된다. 여기서, 스페이서(136)의 형성 높이는 대략 3 ~ 5㎛가 된다.
이와 반대로, 소수성물질을 기판(130) 상에 떨어뜨린 후, 소수성물질 상에 스페이서 물질을 떨어뜨리더라도 상기와 같은 동일한 효과로 스페이서의 높이를 높게 형성시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 스페이서가 형성될 기판의 ITO막을 다층으로 구성하거나 기판을 표면처리한다. 또는 기판 상에 스페이서와 다른 성질을 가지는 물질을 형성시킨 후 스페이서와 반발하게 한다. 이에 따라, 잉크젯으로 스페이서가 분사되면서 기판 상에 안착될 때 원하고자 하는 셀갭의 높이에 해당하는 스페이서의 높이를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법에 따르면 스페이서는 종래보다 더 높은 높이를 가지게 됨과 아울러 종래에 문제시 되었던 휘도, 콘트라스트를 제대로 얻을 수 있으므로 화질을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 종래보다 간단한 공정으로 스페이서를 형성시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 종래의 액정표시장치를 나타내는 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 패턴 스페이서의 제조방법을 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 스페이서의 제조방법을 나타내는 순서도.
도4a 내지 도 4c는 종래의 잉크젯 방식을 이용한 스페이서의 제조방법을 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 잉크젯 방식을 이용한 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 6a 및 도 6b는 종래와 본 발명에 따른 스페이서의 콘택 앵글을 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7c는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 하부기판 2 : 실런트
6 : 게이트절연막 8 : 보호막
10, 12 : 배향막 11 : 상부기판
14, 76 : 공통전극 16, 72 : 컬러필터
20, 74 : 블랙매트릭스 22 : 화소전극
24,42,58,88,90,106,112,124,132 : 스페이서
25 : 게이트전극 26, 27 : 반도체층
28 : 소스전극 30 : 드레인전극
50,80,104,126 : 잉크젯 70,78,92,100,116,120,130 : 기판

Claims (23)

  1. 기판 상에 투명전도성 물질을 증착할 때 주입되는 산소의 양을 조절하여 적어도 두개의 서로 구분되는 층을 가지는 투명전도성물질의 층으로 이루어지는 투명전극과,
    상기 투명전극의 표면과 다른 성질을 가지게끔 상기 투명전극 상에 잉크젯 방식으로 분사되는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 소수성과 친수성 중 어느 하나의 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스페이서와 투명전극은 서로 다른 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 기판 상에 형성되며 산이나 염기성 용액을 사용하는 화학적인 방법, 플라즈마 방법, 이온빔이나 자외선의 광처리 방법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 소수성에서 친수성으로 표면처리된 물질층과;
    상기 물질층 상에 잉크젯 방식으로 분사되어 형성되는 소수성의 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 물질층은 투명전극층, 유기막 및 무기막 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 상에 스페이서가 형성될 영역을 표면처리를 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 상에 스페이서가 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 표면처리를 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 셀갭을 유지시키기 위하여 잉크젯 방식으로 분사되어 형성되는 스페이서와,
    기판 상에 상기 스페이서와 서로 반대되는 성질을 가지며 잉크젯 분사방식 및 코팅방법 중 적어도 어느 하나의 방식에 의해 형성되는 물질층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 물질층은 소수성 물질층과 친수성 물질층 중 적어도 어느 하나의 층인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 기판 상에 투명전도성물질을 증착하면서 O2 가스를 주입하여 적어도 두층 이상의 투명전도성물질층으로 구성되는 투명전극을 형성하는 단계와,
    상기 투명전극의 표면과 다른 성질을 가지게끔 상기 투명전극 상에 잉크젯 방식으로 스페이서를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스페이서는 소수성과 친수성 중 어느 하나의 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스페이서와 투명전극은 서로 다른 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  15. 기판 상에 형성된 물질층을 산이나 염기성 용액을 사용하는 화학적인 방법, 플라즈마 방법, 이온빔이나 자외선의 광처리 방법 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 표면처리 하는 단계와,
    상기 물질층 상에 잉크젯 방식으로 스페이서를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 물질층은 투명전극층, 유기막 및 무기막 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 물질층은 상기 표면처리에 의해서 소수성에서 친수성으로 바뀌는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판 상에 스페이서가 형성될 영역에만 표면처리하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판 상에 스페이서가 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 표면처리를 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  21. 잉크젯 분사방식 및 코팅방법 중 적어도 어느 하나를 이용하여 기판 상에 소정 성질의 물질층을 형성하는 단계와,
    상기 물질층 상에 셀갭을 유지시키기 위하여 잉크젯 방식으로 스페이서를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  22. 삭제
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 물질층은 소수성 물질층과 친수성 물질층 중 적어도 어느 하나의 층인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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