KR100777700B1

KR100777700B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100777700B1
Application number: KR1020010032977A
Authority: KR
Inventors: 김파
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: KR20020094639A

Abstract

액정 표시 장치는 액티브 영역과 주변 영역을 가지는 제1 기판, 제1기판과 대향하는 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격을 유지하도록 형성되어 있는 다수의 선형 고분자 기둥, 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 강유전성 액정물질, 제1 기판과 제2 기판 사이의 가장자리를 둘러싸도록 형성되어 강유전성 액정물질을 밀봉하고 있는 봉인 패턴을 포함하고, 액티브 영역과 봉인 패턴 사이의 적어도 하나의 영역에는 강유전성 액정물질을 균일하게 주입할 수 있도록 분포 밀도가 다르게 형성되어 있는 저항용 돌기를 포함한다. 이때, 봉인 패턴은 주입구부 봉인재와 배기구부 봉인재를 각각 하나씩 포함한다.

주입구, 배기구, 액정물질, 저항용돌기, 고분자기둥

Description

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

도 1a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 액정 표시 장치용 기판의 배치도이고,

도 1b는 도 1a의 Ⅱ-Ⅱ' 선에 대한 단면도이고,

도 2a 내지 2c는 각각 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고,

도 3a 및 도 3b는 각각 액정 주입구의 폭에 따라 액정물질이 주입되는 정황을 도시한 것이고,

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 제4 및 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.

본 발명은 액정 표시 장치(LCD: liquid crystal display) 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 강유전성 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정물질을 주입하고, 여 기에 가하는 전장의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하는 구조로 되어 있다.

이러한 액정 표시 장치는 CRT(cathode ray tube)와 같은 동화상 품질을 나타내려면 빠른 응답 속도, 넓은 시야각 특성, 높은 투과도와 대비비를 최적화할 수 있는 액정 모드를 사용하여야 한다.

현재까지 산업계에서 널리 사용되고 있는 액정 모드는 비틀린 네마틱(twisted-nematic ; TN) 액정 방식을 사용하는 TN 모드가 주류를 이루고 있다. TN 액정 모드는 유전율 이방성에 의한 액정 배향 방향의 스위칭 응답시간이 수십 ms에서 수백 ms로 느리고, 액정 분자의 복굴절성으로 인해 액정 표시 장치를 보는 위치에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화, 색상 전이(color shift), 계조 반전(gray inversion) 등의 현상이 발생하여 시야각이 좁다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하고자 최근에는 스메틱 액정 중에서 자발 분극을 일으키는 강유전성 액정 모드(ferroelectric liquid crystal mode)가 액정 표시 장치에 사용되고 있다. 강유전성 액정 모드는 액정의 자발 분극 모멘트와 전기장과의 상호 작용에 의해 스위칭하기 때문에 응답 시간이 수십 ㎲에서 수백 ㎲ 정도로 매우 빨라 고속 동화상 구현에 적합하고, 기판과 평행한 면 내에서 스위칭이 이루어지기 때문에 TN 액정 모드보다 시야각 특성이 우수한 광시야각 모드이다.

그러나, 강유전성 액정은 점도가 매우 커서 실온에서는 액정을 주입할 수 없으므로 100℃ 이상의 고온에서 액정의 점도를 낮추어서 주입하게 된다. 그리고, 강유전성 액정 모드에서는 복굴절 효과를 이용하여 표시를 진행하는데, 투과율은 T(θ, λ)=Sin²θㆍ Sin²( π× △nㆍ d/λ)로 표현되고, 따라서 △nㆍd/λ항이 0.5일 때 투과율이 최대가 된다. 이 식에서 θ는 액정의 광축이 층법선 방향으로부터 벗어난 각도로서 특정 전계에서는 액정 자체의 고유값이고, λ는 인간의 눈에 가장 민감한 파장으로 580㎚가 통용되고, △n은 액정의 굴절률 이방성으로 0.15 정도이고, d는 셀갭을 나타낸다. 따라서, 이 값을 적용하여 셀갭(d)을 구하면 약 2.0㎛ 정도로 TN 액정 모드에 비해 셀갭이 감소하여 액정 주입에 어려움이 있다. 이러한 액정 주입 공정은 TN 액정 모드에 비해 액정 주입 시간이 5-10배 정도로 증가하여 양산성면에서 불리하다. 또한, 강유전성 액정 모드는 TN 액정 모드보다 유동성이 작으며 층 구조를 가지는 1차원적인 결정 구조로 복원력이 약하기 때문에 고온과 같은 외부 충격으로 배향 파괴가 발생하면 한번 파괴된 배향은 복원이 불가능하여 표시 품질의 저하를 초래하게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 외부 충격에 의하여 액정 분자 배향이 영향을 받지 않도록 기판 자체에 내충격 구조를 지닌 액정 표시 장치를 제조하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 강유전성 액정물질의 주입 공정 시간을 단축하여 액정 표시 장치의 제조 공정의 양산성을 향상시키는 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 기판 간격제로서 고분자 기둥 을 다수의 선형 줄무늬로 형성한다. 그리고 액정물질을 주입하기 위하여 주입구를 전면으로 형성하고 배기구를 적어도 하나 이상을 갖도록 형성하거나 주입구부 또는 주입구부 및 배기구부의 액티브 영역과 봉인 패턴 사이에 분포 밀도를 달리하여 저항용 돌기를 형성한다.

본 발명에 따르면, 액정 표시 장치는 액티브 영역과 주변 영역을 가지는 제1 기판, 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격을 유지하고 있는 다수의 선형 고분자 기둥, 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 강유전성 액정물질, 제1 기판과 제2 기판 사이의 가장자리를 둘러싸도록 형성되어 강유전성 액정물질을 밀봉하고 있는 봉인 패턴을 포함한다. 이러한 액정 표시 장치에서 봉인 패턴은 강유전성 액정물질을 주입하기 위한 주입구부 봉인재와 배기구부 봉인재를 포함하고, 주입구부 봉인재는 제1 기판과 제2 기판의 가장자리 네면중 한면 전체에 형성되어 있으며 배기구부 봉인재는 주입구부 봉인재의 맞은편 면에 적어도 하나 이상 형성되어 있다.

이때, 선형 고분자 기둥은 그 폭보다 길이가 길게 형성되어 있으며, 그 길이는 액티브 영역의 길이 이하로 하는 것이 바람직하다.

한편, 액정 표시 장치는 액티브 영역과 봉인 패턴 사이의 적어도 하나의 영역에 강유전성 액정물질을 균일하게 주입할 수 있도록 저항용 돌기가 분포 밀도를 달리하여 형성되어 있다.

이때, 봉인 패턴은 강유전성 액정물질을 주입하기 위한 주입구부 봉인재와 배기구부 봉인재를 각각 하나씩 포함한다.

이때, 저항용 돌기는 주입구부 또는 주입구부 및 배기구부의 액티브 영역과 봉인 패턴 사이에 형성될 수 있다.

이때, 주입구부에서 저항용 돌기의 분포 밀도와 주입구부으로부터 저항용 돌기에 이르는 거리의 곱이 일정한 것이 바람직하다.

이때, 저항용 돌기는 봉인 패턴과 동일한 재료로 형성될 수 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

먼저, 도 1a 및 도 1b를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 기판의 개략적인 구조에 대해서 설명한다.

도 1a는 박막 트랜지스터를 스위칭 소자로서 사용한 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치의 일부분을 칼라 필터 기판측으로부터 바라본 배치도이고, 도 1b는 도 1a의 П- П'선에 대한 부분 단면도이다.

액정 표시 장치(10)의 어레이 기판(12)측에는 매트릭스 상으로 배치된 복수의 화소 영역(26)이 형성되어 있고, 복수의 화소 영역(26)은 화상의 표시 영역(24)을 이룬다. 상세한 도시는 생략했지만, 각 화소 영역(26)에는 박막 트랜지스터(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이때, 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 게이트 선(도시하지 않음)에 연결되어 있고, 드레인 전극은 데이터 선(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 또한, 박막 트랜지스터의 소스 전극은 화소 영역(26)내에 형성된 화소 전극(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 표시 영역(24) 밖에는 게이트선(도시 하지 않음) 좌측 끝에 연결되어 있는 게이트 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 데이터선(도시하지 않음) 상측 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이러한 게이트 패드 및 데이터 패드는 각각 여러 개가 그룹 단위로 모여 다수의 게이트 패드부(도시하지 않음) 및 데이터 패드부를 이루고 있다. 또한, 어레이 기판(12)의 외주 위에 형성된 단자부(14)를 통하여 구동회로(도시하지 않음)와 연결되어 있다.

칼라 필터 기판(16)은 어레이 기판(12)보다 단자부(14) 영역만큼 작게 형성되어 있고, 소정의 셀갭(cell gap)을 두고 어레이 기판(12)에 대향하도록 배치되어 강유전성 액정물질(28)을 봉인하고 있다. 칼라 필터 기판(16)에는 공통 전극(도시하지 않음)과 함께, R(빨강), G(초록), B(파랑)의 칼라 필터(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 또한, 칼라 필터 기판(16)에는 차광 기능을 하는 블랙 매트릭스(20, 22)가 형성되어 있다. 표시부 블랙 매트릭스(20)는 표시 영역(24)내의 복수의 화소 영역(26)을 구획하여 화소 영역(26) 경계부에서 빛이 새는 것을 방지하기 위한 것이고, 또한 박막 트랜지스터(도시하지 않음)를 차광하여 광 누설 전류가 발생하는 것을 방지하기 위하여 사용된다. 또한, 테두리부 블랙 매트릭스(22)가 표시 영역(24) 외부의 불필요한 광을 차단하기 위해서 설치되어 있다.

어레이 기판(12)과 칼라 필터 기판(16)은 봉인재(18)로 접합되어 있고, 두 기판(12, 16) 사이에는 다수의 선형 고분자 기둥(30)이 나란하게 형성되어 줄무늬를 이루고 있다. 봉인재(18)는 두 기판(12, 16)을 고정하는 접착제 역할과 강유전 액정물질(28)이 두 기판(12, 16) 사이에 보존되도록 하는 역할을 한다. 이때, 도 시는 생략했지만, 봉인재(18)는 두 기판(12, 16) 사이에 강유전성 액정물질(28)을 주입하기 위한 주입구부 봉인재와 배기구부 봉인재를 포함하고 있다. 선형 고분자 기둥(30)은 두 기판(12, 16) 사이의 간격을 일정하게 유지하여 외부 충격에 의한 셀 갭(cell gap)의 변화를 최소화 한다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 구조에서는 두 기판(12, 16) 사이에 다수의 선형 고분자 기둥(30)이 형성되어 있어서 두 기판간 간격 변동을 최소화할 수 있다. 따라서, 외부 충격에 따른 강유전성 액정물질(28)의 배향 파괴를 막을 수 있다.

그러면, 도 2a 내지 도 2c를 참고하여 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대해 설명한다.

도 2a 내지 도 2c에 도시한 바와 같이, 두 기판(12, 16) 사이에는 두 기판(12, 16)을 평행하게 유지하기 위한 간격 유지용 선형 고분자 기둥(30)이 다수 형성되어 줄무늬를 이루고 있고, 두 기판(12, 16)의 가장자리는 봉인 패턴(18)이 형성되어 있다. 고분자 기둥(30)은 그 폭보다 길이가 긴 선형으로 형성되며, 그 길이는 표시 영역(24)의 크기 이하가 된다. 봉인 패턴(18)은 두 기판(12, 16) 사이에 강유전성 액정물질(28)을 주입하기 위한 주입구(32) 및 배기구(34)를 제외하고 기판(12, 16)의 가장자리를 둘러싸도록 형성되어 있다. 주입구(32) 및 배기구(34)는 강유전성 액정물질(28)을 원활하게 주입할 수 있도록 선형 고분자 기둥(30)의 양 단에 서로 마주보도록 형성되어 있다.

본 발명의 제1 내지 제3 실시예는 액정물질(28)의 주입구(32)와 배기구(34) 의 배치가 서로 다르다.

그러면, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 강유전성 액정물질(28)을 주입하기 위한 주입구(32) 및 배기구(34)의 배치에 대해 도 2a 내지 도 2c를 참고하여 설명한다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예로 주입구(32)가 전면에 형성되어 있고 배기구(34)가 패드부(도시하지 않음) 양쪽 모서리 부분에 각각 한 개씩 형성되어 있다.

도 2b는 본 발명의 제2 실시예로 주입구(32)가 패드부(도시하지 않음)에 전면으로 형성되어 있고 배기구(34)가 패드부 맞은편의 양쪽 모서리 부분에 각각 한 개씩 형성되어 있다.

도 2c는 본 발명의 제3 실시예로 주입구(32)가 기판의 전면에 형성되어 있고 배기구(34)가 패드부(도시하지 않음)의 중앙 부분에 한 개 형성되어 있다.

전면으로 형성된 주입구(32)는 주입된 강유전성 액정물질(28)이 모든 선형 고분자 기둥(30) 사이에서 동일한 속도로 주입되도록하고, 배기구(34)는 강유전성 액정물질(28)의 주입과 동시에 배기구(34)를 통하여 공기를 배출하여 강유전성 액정물질(28)이 미주입된 부분의 진공도를 떨어뜨려 기판 내외의 압력차를 만들고, 이 압력차에 의해 강유전성 액정물질(28)이 주입되도록 한다.

이러한 액정 표시 장치의 구조에서는 기판 간격 유지용 고분자 기둥(30)이 줄무늬 모양으로 형성된 액정 표시 장치에서 주입구(32)를 전면으로 형성하고 배기구(34)를 한 개 또는 두 개 형성하여 강유전성 액정물질(28)을 주입함으로써 액정 물질(28)의 주입 시간을 단축시킬 수 있다.

그러면, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.

어레이 기판(12) 상에 배선 패턴 및 스위칭 소자(액티브 매트릭스형인 경우) 등을 형성하고, 컬러 필터 기판(16) 상에 컬러 필터 및 블랙 메트릭스 등을 형성하여 두 기판(12. 16)을 완성한다.

어레이 기판(12)에 점성을 갖는 고분자 재료를 코팅하고 패터닝하여 다수의 선형 고분자 기둥(30)을 형성한다. 여기서, 감광성이 있는 고분자 재료를 사용하여 고분자 기둥(30)을 형성하는 경우에는 고분자 재료를 코팅한 후, 마스크를 이용하여 노광하고 현상하여 고분자 기둥(30)을 얻을 수 있고, 감광성이 있는 재료가 아닌 경우에는 고분자 재료를 코팅한 후 포토 레지스트를 한 층 도포하고 노광, 현상한 후 고분자 재료를 식각하여 고분자 기둥(30)을 형성한다.

또한, 칼러 필터 기판(16)에는 강유전성 액정물질(28)을 주입하기 위한 주입구(32) 및 배기구(34)를 제외하고 기판(12, 16)의 가장자리를 둘러싸도록 봉인 패턴(18)을 형성한다.

이때, 주입구(32)는 기판(12, 16)의 가장자리 네면 중 한면 전체를 개방하여 형성하고 배기구(34)는 주입구(32) 반대쪽 면의 양쪽 모서리 부분에 각각 한 개씩 형성하거나 중앙 부분에 한 개 형성한다.

다음, 고분자 기둥(30)이 형성되어 있는 기판(12)을 하드 베이크(hardbake)하여 고분자 기둥(30)이 일정 강도를 갖도록 경화시킨다.

다음, 두 기판(12, 16)을 정렬하여 가열 압착시켜, 연화된 어레이 기판(12)의 고분자 기둥(30)과 봉인 패턴(18)에 의해 두 기판(12. 16)이 접착되도록 한다. 이렇게 하면, 고분자 기둥(30)에 의해 기판(12, 16) 사이의 간격이 균일하게 유지되므로 외부에서 충격이 가해지더라도 셀 간격이 거의 변하지 않는다.

다음, 두 기판(12, 16) 사이에 형성되어 있는 주입구(32)를 강유전성 액정물질(28)을 채우고 있는 용기에 담그고, 배기구(34)를 통하여 공기를 배출함으로써 두 기판(12, 16)과 봉인 패턴(18)에 의하여 둘러싸인 공간의 기압을 떨어뜨려 기판(12, 16)의 안과 밖 사이에 기압차를 형성시킨다. 그러면, 강유전성 액정물질(28)은 기판 내외의 기압차로 인하여 기판 내부로 빨려들어 가게된다.

주입 공정이 완료되면 주입된 강유전성 액정물질(28)이 흘러나오지 않도록 주입구(32) 및 배기구(34)를 봉인한다.

이러한 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 기판(12, 16) 둘레의 한쪽 면 전체에 형성된 주입구 (32) 및 적어도 하나 이상의 배기구(34)를 형성함으로써 강유전성 액정물질(28)을 원활하게 주입할 수 있다. 또한, 두 기판(12, 16) 사이에 줄무늬 모양으로 고분자 기둥(30)을 형성하여 두 기판간 간격 변동을 최소화할 수 있다.

그러나, 주입된 강유전성 액정물질(28)이 흘러나오지 않도록 주입구 (32) 및 배기구(34)를 봉인하는 과정에서 봉인재(18)가 봉인선 안쪽까지 침범하여 강유전성 액정물질(28)을 오염시키거나 기타의 문제를 유발한다. 이는 주입구(32)가 너무 넓기 때문에 발생하는 문제이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 주입구(32)를 좁게 형성하여야 하나 주입구(32)를 좁게 형성하면 봉인 패턴(18) 안쪽에 액정물질(28)로 채워지지 않는 부분이 발생할 수 있다. 그 이유에 대하여 도 3a 및 도 3b를 참고로 하여 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 주입구의 폭에 따른 액정물질의 주입 정황을 도시한 것이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 액정물질을 주입하기 위해 주입구(32)가 기판의 한면 전체에 형성되어 있고 배기구(34)가 양쪽 모서리 부분에 각각 한 개씩 형성되어 있는 경우에는 기판의 전면에 형성되어 있는 주입구(32)를 통하여 유입된 액정물질은 배기를 통하여 형성된 기판 내외의 기압 차이에 의하여 처음부터 동일한 속도로 수평으로 주입된다. 따라서 봉인 패턴(18) 안쪽의 전 영역에 고르게 액정물질이 채워진다.

그러나, 도 3b에 도시한 바와 같이, 액정물질을 주입하기 위한 주입구(32)가 기판의 중앙 부분에 한 개 형성되어 있고 배기구(34)가 양쪽 모서리 부분에 각각 한 개씩 형성되어 있는 경우에는 주입구(32)를 통하여 유입된 액정물질은 배기를 통하여 형성된 기판 내외의 기압 차이에 의하여 주입구(32)를 중심으로하여 반원형으로 진행하여 봉인 패턴(18) 내부를 채워 나간다. 그런데 봉인 패턴(18) 내부가 액정물질로 모두 채워지기 전에 배기구(34)에 먼저 도달한 액정물질이 배기구(34)를 막아버리면 더 이상의 배기가 불가능하게 되어 아직까지 액정물질로 채워지지 못한 부분이 공간으로 남게된다. 제4 및 제5 실시예에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 수단을 제시한다.

그러면, 상술한 액정물질의 주입 정황을 고려한 본 발명의 제4 및 제5 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해 도 4a 및 4b를 참고하여 설명한다.

제4 및 제5 실시예에서는 주입구(32)부 또는 주입구(32)부와 배기구(34)부 모두에 저항성 돌기(36)를 형성하여 액정물질이 수평하게 주입되도록 한다.

도 4a는 본 발명의 제4 실시예로서 주입구(32) 부분의 표시 영역(24)과 봉인 패턴(18) 사이에 저항용 돌기(36)가 분포 밀도를 달리하여 형성되어 있다.

도 4b는 본 발명의 제5 실시예로서 주입구(32)부 및 배기구(34)부 양쪽의 표시 영역(24)과 봉인 패턴(18) 사이에 저항용 돌기(36)가 분포 밀도를 달리하여 형성되어 있다. 저항용 돌기(36)는 봉인 패턴(18)과 동일한 재료로 이루어져 있다.

여기서, 표시 영역(24)과 봉인 패턴(18) 사이에 저항용 돌기(36)를 형성하는 것은 개구율에 영향을 주지 않기 위해서이다. 주입구(32)에서 가까운 곳에는 저항용 돌기(36)의 분포 밀도가 높고, 주입구(32)에서 멀리 떨어져 곳에는 저항용 돌기(36)의 분포 밀도가 가까운 곳보다 상대적으로 낮다. 주입구(32)를 통하여 유입된 강유전성 액정물질(28)은 저항용 돌기(36)와 충돌하여 주입 속도가 감소된다. 이때, 주입구(32)로부터 먼 곳은 가까운 곳에 비하여 저항용 돌기(36)의 분포 밀도가 낮으므로 주입 속도의 감소 정도가 주입구(32)로부터 멀수록 적다. 따라서 저항용 돌기(36)의 분포 밀도를 적절히 조정함으로써 액정물질(28)의 주입 속도를 기판 전체에서 균일하게 주입되도록 할 수 있다. 즉, 액정물질(28)이 채워지는 선이 초기에는 반원형을 이루다가 서서히 고분자 기둥(30)에 대하여 수직을 이루어 직선이 되도록 할 수 있다.

이렇게 하면, 주입구(32)를 좁게 형성하고도 주입구(32)를 한쪽 면 전체에 형성한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 선형 고분자 기둥(30)을 스페이서로서 형성한 구조에서 주입구(32)부 또는 주입구(32)부 및 배기구(34)부에 저항용 돌기(36)의 분포 밀도를 다르게 하여 형성함으로써, 강유전성 액정물질(28)의 주입 속도를 균등하게 할 수 있으므로 모든 고분자 기둥(30)의 끝단까지 강유전성 액정물질(28)을 주입할 수 있다.

그러면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 저항용 돌기의 분포 밀도를 결정할 수 있는 방법에 대해 도 4b를 참고하여 설명한다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 먼저 주입구(32) 중심선으로부터 저항용 돌기(36)의 중심선 사이의 수직 거리를 d[㎝], 주입구(32)로부터 가장 먼 선형 고분자 기둥(30)의 끝단까지의 거리를 L[㎝]이라 하고, 저항용 돌기 (36)의 밀도 D[㎝^-2]를 다음과 같은 원리로 정의한다.

주입된 액정물질은 주입구 내부에 장애물이 없으면 등방성 상태로 진행하고, 그 내부에 장애물이 있다면 비등방성 상태로 진행하게 된다. 이 상태로 주입된 액정물질의 양은 장애물의 밀도에 따라 변화한다. 이런 원리에 의해, 주입구가 하나인 경우에 장애물의 밀도는 주입 거리가 짧은 곳에서는 증가시켜 액정물질의 통과량을 감소시킬 수 있고, 주입거리가 먼 곳에서는 장애물의 밀도를 감소시켜 액정물질의 통과량을 증가시킬 수 있다. 이와 같은 원리에 의해 저항용 돌기의 밀도(D)는 그 크기가 일정하다고 가정하면 저항용 돌기의 중심선 사이의 거리(r)와 액정물 질이 저항용 돌기 사이를 통과하는 부피(V)와의 비 즉, r/V[㎝^-2]로 정의한다. 이때, 저항용 돌기의 밀도(D)는 L ,d에 따라 변화함을 알 수 있다.

그러면, 주입구(32)로부터 저항용 돌기(36)에 도달하는 주입시간을 t[s], 주입 속도를 v[m/s], 주입구(32)에서 가장 가까운 곳의 저항용 돌기 의 밀도를 D1[㎝^-2], 주입구에서 가장 먼곳의 저항용 봉인점의 밀도를 D2[㎝^-2]라 하고, 저항용 돌기(36)를 통과하는 액정량 F[㎝^-3]의 범위를 다음과 같이 구한다.

먼저, 주입 시간 t[s]의 범위는 L ≫ d 이므로 다음의 수학식 1과 같다.

그리고, 저항용 돌기(36)를 통과하는 액정량(F)은 주입 시간(t) 및 주입 속도(v)에 비례하고 저항용 돌기의 밀도(D)에 반비례하므로, 저항용 돌기를 통과하는 액정량(F)의 범위는 수학식 2와 같다.

이때, 저항용 돌기(36)를 경과하는 액정량은 모든 위치에서 일정하여야 하므로, 다음의 수학식 3이 성립한다.

수학식 3에서 알 수 있듯이, 저항용 돌기의 밀도와 주입구으로부터 저항용 돌기에 이르는 거리의 곱이 일정함을 알 수 있다. 즉, d, L을 측정하고 D1(D2)를 산정한 다음에 D2(D1)을 산정할 수 있다.

그러면, 저항용 돌기를 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 저항용 돌기를 형성하는 방법에는 사진 공정을 통하여 형성하는 방법과 디스펜서를 사용하여 형성하는 방법이 있다.

먼저, 마스크를 이용하여 저항용 돌기를 형성하는 방법에 대해 설명한다.

저항용 돌기가 형성되는 영역에 저항용 돌기 패턴막을 도포한 다음, 상술한 저항용 돌기의 분포 밀도 간격으로 저항용 돌기가 형성되어 있는 마스크를 이용하여 저항용 돌기막을 노광하고 현상하여 저항용 돌기를 형성한다.

다음, 디스펜서를 사용하여 저항용 돌기를 형성하는 방법에 대해 설명한다.

상술한 저항용 돌기의 분포 밀도 간격으로 형성된 부분에 디스펜서 노즐로부터 저항용 돌기를 적하하여 저항용 돌기를 형성한다.

이러한 저항용 돌기의 형성은 봉인 패턴과 동일한 재료로 형성되며, 봉인 패턴 형성시 동시에 저항용 돌기를 형성할 수 있어 공정 효율성을 높일 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 스페이서로써 다수의 선형 고분자 기둥이 나란하게 형성된 액정 표시 장치에서 주입구를 전면으로 형성하고 배기구를 적어도 하나 이상으로 형성함으로써 강유전성 액정물질을 주입하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 주입구 및 배기구가 각각 한 개씩 형성한 액정 표시 장치에서 주입구부 또는 주입구부 및 배기구부의 테두리 블랙 메트릭스 아래에 분포 밀도를 달리한 저항용 돌기를 형성함으로써 강유전성 액정물질을 원활하게 주입할 수 있으며, 주입구와 배기구를 최소화하여 액정 주입 공정시 봉인재의 침투에 의한 액정물질의 불량을 최소화할 수 있다.

Claims

액티브 영역과 주변 영역을 가지는 제1 기판,

상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 유지하고 있으며, 그 폭보다 길이가 긴 다수의 선형 고분자 기둥,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 강유전성 액정물질,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 가장자리를 둘러싸도록 형성되어 상기 강유전성 액정물질을 밀봉하고 있는 봉인 패턴을 포함하는 액정 표시 장치에서,

상기 봉인 패턴은 상기 강유전성 액정물질을 주입하기 위한 주입구부 봉인재와 배기구부 봉인재를 포함하고,

상기 주입구부 봉인재는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 가장자리 네면중 한면 전체에 형성되어 있고, 상기 배기구부 봉인재는 상기 주입구부 봉인재의 맞은편 면에 적어도 하나 이상 형성되어 있는 액정 표시 장치.
삭제
제1항에서,

상기 선형 고분자 기둥의 길이는 상기 액티브 영역의 길이 이하인 액정 표시 장치.
액티브 영역과 주변 영역을 가지는 제1 기판,

상기 기판과 대향하는 제2 기판,

상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격을 유지하도록 형성되어 있는 다수의 선형 고분자 기둥,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 강유전성 액정물질,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 가장자리를 둘러싸도록 형성되어 상기 강유전성 액정물질을 밀봉하고 있는 봉인 패턴,

상기 액티브 영역과 상기 봉인 패턴 사이의 적어도 하나의 영역에 상기 강유전성 액정물질을 균일하게 주입할 수 있도록 분포 밀도를 달리하여 형성되어 있는 저항용 돌기

를 포함하는 액정 표시 장치.
제4항에서,

상기 봉인 패턴은 상기 강유전성 액정물질을 주입하기 위한 주입구부 봉인재와 배기구부 봉인재를 각각 하나씩 포함하는 액정 표시 장치.
제4항에서,

상기 저항용 돌기의 분포 밀도와 상기 주입구부으로부터 상기 저항용 돌기에 이르는 거리의 곱이 일정한 액정 표시 장치.
제4항에서,

상기 저항용 돌기는 상기 주입구부 또는 상기 배기구부와 상기 주입구부 모두에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제4항에서,

상기 저항용 돌기는 상기 봉인 패턴과 동일한 재료로 이루어지는 액정 표시 장치.
제1 기판에 고분자 재료로 이루어진 다수의 선형 고분자 기둥을 형성하는 단계,

제2 기판의 액티브 영역 주변에 강유전성 액정물질을 주입하기 위한 주입구 및 배기구를 제외하고 봉인 패턴을 형성하는 단계,

상기 액티브 영역과 상기 봉인 패턴 사이에 분포 밀도를 달리하여 저항용 돌기를 형성하는 단계,

상기 제1 기판을 하드 베이크하여 상기 고분자 기둥을 열경화시키는 단계,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 가열 압착하여 셀 간격을 형성하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제9항에서,

상기 주입구 및 배기구는 각각 하나씩 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제9항에서,

상기 저항용 돌기의 밀도와 상기 주입구로부터 저항용 돌기에 이르는 거리의 곱이 일정하도록 상기 저항용 돌기를 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제9항에서,

상기 고분자 재료는 감광성이 있는 재료로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제12항에서,

상기 고분자 기둥을 형성하는 단계는,

상기 제1 기판에 상기 고분자 재료를 코팅하는 단계,

상기 고분자 기둥 패턴이 형성되어 있는 마스크를 사용하여 상기 제1 기판을 노광하는 단계 및 상기 고분자 재료를 현상하는 단계로 이루어 지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제9항 또는 제11항에서,

상기 저항용 돌기 형성 단계는,

저항용 돌기가 형성되는 영역에 저항용 돌기 패턴막을 도포하는 단계,

상기 저항용 돌기가 형성되어 있는 마스크를 이용하여 저항용 돌기 패턴막을 노광 및 현상하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제9항 또는 제11항에서,

상기 저항용 돌기 형성 단계는,

상기 저항용 돌기의 분포 밀도 영역에 디스펜서 노즐로부터 상기 저항용 돌기를 적하하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제15항에서,

상기 저항용 돌기는 상기 봉인 패턴과 동시에 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.