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KR100867167B1 - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR100867167B1
KR100867167B1 KR1020020033631A KR20020033631A KR100867167B1 KR 100867167 B1 KR100867167 B1 KR 100867167B1 KR 1020020033631 A KR1020020033631 A KR 1020020033631A KR 20020033631 A KR20020033631 A KR 20020033631A KR 100867167 B1 KR100867167 B1 KR 100867167B1
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Abstract

본 발명에서는, 표시 영역 및 상기 표시 영역의 주변부를 이루는 비표시 영역이 정의되어 있으며, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판 사이 구간의 표시 영역과 비표시 영역 경계 영역의 테두리부에 위치하며, 서로 일정간격 이격되게 위치하는 외부 및 내부 칼럼 스페이서와; 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서 사이 이격구간에 형성된 씰패턴과; 상기 제 1, 2 기판 사이 내부 칼럼 스페이서 내에 개재된 액정층을 포함하며, 상기 외부 및 내부 칼럼 스페이서 사이 이격 거리는 상기 씰패턴 폭과 대응되는 값을 가지는 액정표시장치를 제공함으로써, 첫째, 씰런트와 액정 물질간의 접촉을 막아, 씰 얼룩과 같은 화질 저하를 방지할 수 있고, 둘째, 셀갭 균일성을 높일 수 있으며, 셋째, 재료 및 장비 비용이 저렴한 디스펜서 인쇄법에 의해 씰패턴을 형성하면서도, 패턴 구조를 안정적으로 구현할 수 있으므로, 제품 경쟁력을 높일 수 있는 장점을 가진다.

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법{Liquid Crystal Display Device and Method for Fabricating the same}
도 1은 종래의 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도.
도 2a, 2b는 종래의 씰패턴 제조 공정 및 상기 씰패턴을 이용한 기판의 합착 공정을 단계별로 나타낸 단면도.
도 3은 기존의 씰패턴 구조를 가지는 액정표시장치에 대한 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 칼럼 스페이서를 격벽 구조로 이용하는 씰패턴을 포함하는 액정표시장치에 대한 평면도.
도 5a 내지 5c 및 도 6a 내지 6c는 상기 도 4의 칼럼 스페이서에 씰런트를 형성하는 제조 공정을 단계별로 나타낸 도면으로서, 도 6a 내지 6c는 상기 도 5a 내지 5c의 절단선 IV-IV에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 칼럼 스페이서를 격벽으로 이용하는 씰패턴 구조를 포함하는 횡전계형 액정표시장치 구조에 대한 일실시예를 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210 : 제 1 기판 230 : 제 2 기판
250 : 액정층 270 : 씰패턴
272a : 제 1 칼럼 스페이서 272b : 제 2 칼럼 스페이서
272 : 칼럼 스페이서 274 : 버퍼 패턴
276 : 액정주입구 dd : 제 1, 2 칼럼 스페이서간 이격거리
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것이며, 특히 액정표시장치용 씰패턴 구조에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 광학적 이방성에 의하여 액정의 분자배열을 조정하면, 이에 따라 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.
현재에는, 각 화소(pixel)별로 전압의 온/오프를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 스위칭 소자 및 스위칭 소자와 연결되는 화소 전극을 형성하는 어레이 공정 및 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 공정 을 통해 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판으로 형성하고, 이 두 기판 사이에 액정을 개재하는 액정셀 공정을 거쳐 완성된다.
상기 액정셀 공정은 어레이 공정이나 컬러필터층 공정에 비해 상대적으로 반복되는 공정이 거의 없는 것이 특징이라고 할 수 있다. 전체 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성공정과 셀 갭(cell gap) 형성공정, 합착 공정, 셀 절단(cutting) 공정, 액정주입 공정으로 크게 나눌 수 있고, 이러한 액정셀 공정에 의해 액정표시장치를 이루는 기본 부품인 액정패널이 제작된다.
이하, 도 1은 종래의 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 표시 영역 및 표시 영역의 외곽부를 이루는 비표시 영역이 정의된 제 1, 2 기판(10, 50)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(10, 50)의 표시 영역 내에 액정층(70)이 개재되어 있는 구조에서, 제 1 기판(10)의 내부면에는 게이트 전극(12)이 형성되어 있고, 게이트 전극(12)을 덮는 기판 전면에 게이트 절연막(14)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(14) 상부의 게이트 전극(12)을 덮는 위치에 반도체층(16)이 형성되어 있고, 반도체층(16) 상부에 서로 일정간격 이격되게 소스 전극(18) 및 드레인 전극(20)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 소스 전극(18)과 연결되어 데이터 배선(22)이 형성되어 있고, 데이터 배선(22)의 끝단에는 데이터 패드(24)가 형성되어 있으며, 소스 전극(18) 및 드레인 전극(20) 그리고, 데이터 배선(22) 및 데이터 패드(24)를 덮는 기판 전면에 위치하며, 드레인 전극(20) 및 데이터 패드(24)를 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(26) 및 데이터 패드 콘택홀(28)을 각각 가지는 보호층(30)이 형성되어 있고, 보호층(30) 상부에는 드레인 콘택홀(26)을 통해 드레인 전극(20)과 연결되는 화소 전극(32)이 형성되어 있고, 데이터 패드 콘택홀(28)을 통해 데이터 패드(24)와 연결되어 데이터 패드전극(34)이 형성되어 있고, 상기 표시 영역내 화소 전극(32)을 덮는 기판 전면에 제 1 배향막(36)이 형성되어 있다.
상기 게이트 전극(12), 반도체층(16), 소스 전극(18) 및 드레인 전극(20)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다.
상기 박막트랜지스터(T) 및 데이터 배선(22)은 표시 영역내 위치하며, 데이터 패드(24)는 비표시 영역에 위치하고, 도면으로 제시하지는 않았지만 상기 게이트 전극(12)과 연결되며, 데이터 배선(22)과 교차되는 방향으로 게이트 배선(미도시)이 형성되고, 게이트 배선의 끝단에는 게이트 패드가 형성된다.
상기 제 2 기판(50)의 내부에는, 비표시 영역 그리고, 표시 영역내 화면을 구현하는 영역으로 정의되는 화소 영역(P) 이외의 비화소 영역과 대응되게 블랙매트릭스(52)가 형성되어 있고, 블랙매트릭스(52)와 연결되어 화소 영역(P)과 대응되게 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터(54)가 형성되어 있으며, 컬러필터(54) 하부에는 오버코트층(56 ; overcoat layer)이 형성되어 있고, 오버코트층(56) 하부의 표시 영역 내 공통 전극(58) 및 제 2 배향막(60)이 차례대로 형성되어 있다.
한 예로, 상기 오버코트층(56)이 포함되는 구조에서는, 상기 블랙매트릭스(52)를 이루는 물질은 블랙 레진(black resin)에서 선택되며, 크롬계 금속물질에서 선택되는 경우에는 오버코트층(56)이 생략될 수 있다.
그리고, 상기 제 1, 2 기판(10, 50)의 표시 영역과 비표시 영역간 경계부에는 전술한 액정층(70)의 누설을 방지하고, 제 1, 2 기판(10, 50)을 합착시키는 씰패턴(72)이 형성되어 있다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 씰패턴(72)은 표시 영역과 비표시 영역의 경계부를 두르며, 모세관 현상을 이용한 주입방식에 의해 액정층(70)을 개재할 경우 일측에 액정주입을 위한 액정주입부를 포함한다.
그리고, 상기 제 1, 2 기판(10, 50)의 표시 영역 내에는 볼 스페이서(74)가 위치하여, 전술한 씰 패턴(72)과 함께 일정한 셀 갭을 유지하는 역할을 한다.
또한, 상기 제 1 기판(10)의 배면에는 빛을 공급하는 별도의 광원인 백라이트가 배치된다.
도 2a, 2b는 종래의 씰패턴 제조 공정 및 상기 씰패턴을 이용한 기판의 합착 공정을 단계별로 나타낸 단면도이다.
도 2a에서는, 주사기와 같은 원리를 이용하는 디스펜서(dispenser) 인쇄법에 의해 기판 상에 씰패턴을 형성하는 단계이다.
이 단계에서는, 씰패턴 물질인 씰런트가 채워진 디스펜서(dispenser)를 이용하여 제 1 기판(110) 상에 점성을 가지는 액상의 씰패턴(130)을 형성하는 단계이다.
상기 씰패턴(130)은 제 1 기판(110)의 표시 영역과 비표시 영역 사이 경계부에 위치하며, 도면을 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 씰패턴(130)은 제 1 기판(110)의 표시 영역과 비표시 영역간 경계 영역의 테두리를 두르며 형성된다.
도 2b에서는, 상기 제 1 기판(110)의 씰패턴(130) 영역 내 액정층(170)을 형성하는 단계와, 상기 액정층(170)이 형성된 제 1 기판(110) 상부에 제 2 기판(150)을 얼라인시키고, 소정의 합착 공정에 의해 전술한 씰패턴(130)을 경화시켜 제 1, 2 기판(110, 150)을 합착시키는 단계이다.
이 단계에서는, 상기 제 2 기판(150)을 제 1 기판(110)에 얼라인시킨 다음, 제 1, 2 기판(110, 150)을 합착시키기 위하여, 외부에서 제 1, 2 기판(110, 150)에 합착력을 가하기 때문에, 전술한 씰패턴(130)은 경화되기전 합착력에 의해 액정층(170)의 두께로 정의되는 셀갭(d)에 대응되는 두께로, 양옆으로 일정폭 퍼지게 된다.
도면에서, 영역 "I"는 액상의 씰패턴(130)의 형성영역에 해당되고, 영역 "II"는 합착 공정 후 경화된 씰패턴(130)의 형성영역에 해당된다.
즉, 상기 씰패턴(130)이 합착공정을 거치면서, 전술한 액정층(170)이 형성된 표시 영역으로 퍼짐에 따라, 액정층(170)을 이루는 액정분자와 접촉되는 부분에서 화학적인 상호작용으로 불순물이 발생되고, 이러한 불순물은 씰얼룩이라는 화질불량을 일으키게 된다.
도 3은 기존의 씰패턴 구조를 가지는 액정표시장치에 대한 평면도로서, 씰패턴 주변부에 나타나는 씰 얼룩 발생 영역을 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 표시 영역과 비표시 영역이 정의된 제 1, 2 기판(110, 150)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(110, 150)의 표시 영역과 비표시 영역간 경계부 내에는 씰패턴(130)이 형성되어 있고, 씰패턴(130)을 경계부로 하여 표시 영역 내에는 액정층(170)이 개재되어 있는 구조에서, 전술한 바와 같이 씰패턴(130)을 경화시켜 제 1, 2 기판(110, 150)을 완전 합착시키는 공정 중에서 도시한 "II"만큼 씰패턴(130)이 표시 영역내로 퍼짐에 따라 씰패턴(130) 물질과 액정 물질간의 접촉에 의해 "III" 영역에서 불균일하게 씰얼룩 영역(III)이 존재하여, 이는 화면 상에 선 형태의 얼룩으로 보이는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 씰패턴 주변부에서 발생되는 씰얼룩 문제를 해결할 수 있는 씰패턴 구조를 가지는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 씰패턴의 바깥쪽 및 안쪽에 씰패턴의 장벽 역할을 할 수 있는 칼럼 스페이서를 형성하고자 한다.
그러나, 이러한 칼럼 스페이서를 적용하기 위해서는 몇가지 제한 조건이 요구된다.
첫째, 한쪽 기판에 공통 전극 및 화소 전극을 모두 구비하여, 수평 전기장에 의해 액정을 구동시키는 횡전계형 액정표시장치에 적용한다.
둘째, 디스펜서 인쇄법에 의해 씰패턴 물질을 칼럼 스페이서 사이 구간에 주사한다.
전술한 칼럼 스페이서는 횡전계형 액정표시장치에서 별도의 투명 전극이 생략되고, 컬러필터 및 컬러필터의 막특성을 향상시키기 위해 형성되는 오버코트층 공정 다음에 오버코트층을 이루는 물질 또는 유사계열 물질을 이용하여 형성되며, 기존에는 이러한 칼럼 스페이서를 볼 스페이서를 대체할 수 있는 스페이서로 이용하였다.
종래의 볼 스페이서를 이루는 물질은 외부압력에 대해서 탄성을 가지는 유리 섬유 또는 유기물질에서 선택되는데, 이러한 볼 스페이서는 기판 상에 랜덤(random)하게 산포됨에 따라 다음과 같은 문제점을 가졌다.
첫째, 상기 볼 스페이서의 이동에 따라 배향막 불량이 발생될 수 있다.
둘째, 상기 볼 스페이서와 인접한 액정분자간의 흡착력 등에 의해, 볼 스페이서 주변에서 빛샘(light leakage)현상이 발생된다.
셋째, 대면적 액정표시장치에 적용시, 안정적인 셀갭을 유지하기 어렵다.
넷째, 상기 볼 스페이서는 탄성력을 가지며, 위치 고정이 안되기 때문에 화면 터치시 리플(ripple) 현상이 심하게 나타날 수 있다.
결론적으로, 상기 볼 스페이서를 이용해 셀갭을 유지하는 액정표시장치에서는 고화질 특성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
반면에, 전술한 칼럼 스페이서에 의하면, 셀갭을 용이하게 유지할 수 있고 비화소 영역 상에 고정되게 형성할 수 있으므로 스페이서에 의한 빛샘 발생을 방지할 수 있어 콘트라스트비를 높일 수 있으며, 작은 셀갭이 요구되는 모델에 적용시에도 셀갭을 정밀하게 제어할 수 있고, 스페이서의 위치 고정에 의해 제품의 견고성을 높힐 수 있을 뿐 아니라, 동일한 이유에 의해 화면 터치시의 리플 현상을 방지할 수 있는 장점을 가진다.
특히, 본 발명에서는 씰패턴의 두께 및 폭을 일정하게 유지할 수 있고, 특히 씰패턴 형성부의 바깥쪽 및 안쪽에 형성하여 씰패턴과 액정 물질과의 접촉을 방지할 수 있는 장벽 구조 칼럼 스페이서를 동시에 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 표시 영역 및 상기 표시 영역의 주변부를 이루는 비표시 영역이 정의되어 있으며, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판 사이 구간의 표시 영역과 비표시 영역 경계 영역의 테두리부에 위치하며, 서로 일정간격 이격되게 위치하는 제 1, 2 칼럼 스페이서와; 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서 사이 이격구간에 형성된 씰패턴과; 상기 제 1, 2 기판 사이 상기 제 2 칼럼 스페이서 내에 개재된 액정층을 포함하며, 상기 제 1 칼럼 스페이서 외부에는, 서로 일정간격 이격되며 상기 씰패턴 물질이 유입될 수 있는 공간을 가지는 사다리꼴 형상의 다수 개의 버퍼 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치을 제공한다.
상기 제 1, 2 칼럼 스페이서 사이 이격 거리는 상기 씰패턴 폭과 대응되는 값을 가지며, 상기 액정표시장치는, 한쪽 기판에 공통 전극 및 화소 전극이 모두 구성되어, 상기 공통 전극 및 화소 전극 사이 구간에 형성되는 수평전계에 의해 액정을 구동시키는 횡전계형 액정표시장치이고, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서는 별도의 전극이 생략된 기판에 형성된다.
또한, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서를 이루는 물질은 유기 절연물질에서 선택된다.
또한, 본 발명은 제 2 특징으로 표시 영역과 상기 표시 영역의 주변부를 이루는 비표시 영역이 정의된 제 1 기판이 표시 영역과 비표시 영역의 경계 영역 테두리부에 서로 대응되는 방향으로 일정간격 이격되게 제 1, 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서 사이 구간에 씰런트를 충진하는 단계와; 상기 씰런트가 충진된 제 1 기판 상부에 제 2 기판을 합착시키는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 사이의 상기 제 2 칼럼 스페이서 영역에 액정층을 개재하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 칼럼 스페이서 외부에는 서로 일정간격 이격되는 사다리꼴 형상의 다수 개의 버퍼 패턴이 연결되며, 상기 제 1 칼럼 스페이서 및 버퍼 패턴의 높이는 상기 씰런트의 충진높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 제 1, 2 컬럼 스페이서의 이격 거리는 상기 씰패턴의 폭과 대응되는 값을 가지며, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서의 형성높이는 상기 액정층의 두께로 정의되는 셀갭에 대응되는 값을 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 씰패턴은 주사방식의 디스펜서 인쇄법에 의해 충진된다.
또한, 상기 씰패턴의 일측에는 액정주입구가 형성되어 있고, 상기 액정층은 상기 액정주입구를 통해 주입방식에 의해 개재되며, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계에서는, 상기 표시 영역 내 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀 단위로 균일하게 분포하는 다수 개의 셀갭 유지용 제 3 칼럼 스페이서를 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
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이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 칼럼 스페이서를 격벽 구조로 이용하는 씰패턴을 포함하는 액정표시장치에 대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 표시 영역 및 표시 영역의 주변부를 이루는 비표시 영역이 정의되어 있으며, 서로 대향되게 제 1, 2 기판(210, 230)이 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(210, 230)의 표시 영역 내 액정층(250)이 개재되어 있는 구조에서, 상기 제 1, 2 기판(210, 230)의 표시 영역과 비표시 영역 경계부에는 제 1, 2 기판(210, 230)을 합착시키기 위한 씰패턴(270)이 형성되어 있다.
상기 씰패턴(270)의 일측에는 액정주입구(276)을 포함하며, 한 예로 적하(適下)방식에 의해 액정층이 개재되는 경우, 별도의 액정주입구는 생략된다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 제 1 기판(210)의 표시 영역 내에는 스위칭 소자와 스위칭 소자와 연결되는 화소 전극을 포함하며, 상기 제 1 기판(210)의 비표시 영역에는 외부회로로부터 신호전압을 인가받아 전술한 스위칭 소자에 공급하는 패드부가 형성된다.
본 발명에서는, 상기 표시 영역과 비표시 영역의 경계부에서, 씰패턴(270)을 중심으로 씰패턴(270)의 내곽 테두리부와 외곽 테두리부에 위치하며, 상기 씰패턴(270)의 두께와 폭을 일정하게 유지시키고, 전술한 액정층(250)과의 접촉을 방지하기 위한 목적으로 순서대로 내곽 테두리부 및 외곽 테두리부에 위치하는 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b)가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외곽 테두리부에 위치하는 제 2 칼럼 스페이서(272b)의 외부에는 제 2 칼럼 스페이서(272b)와 연결되는 외부에, 씰패턴(270) 형성시 마진을 두고 두껍게 형성되는 씰런트가 합착공정에서 표시 영역내로 침투되는 것을 방지하기 위한 목적으로 형성된 버퍼 패턴(274)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 버퍼 패턴(274)은 서로 일정간격 이격되게 다수 개로 이루어지며, 한 예로 제 2 칼럼 스페이서(272b) 패턴을 기준으로 상광하협(上廣下狹) 구조의 사다리꼴 형상을 가지며, 사다리꼴 형상 내부는 여분의 씰런트 물질이 채워질 수 있는 공간을 가지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b) 간의 이격거리(dd)는 씰패턴(270)의 두께와 대응되는 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 일반적으로 제 1 기판(210)을 어레이 기판으로 구성할 경우, 제 1 기판(210)의 비표시 영역이 제 2 기판(230)의 비표시 영역보다 전술한 패드부를 노출시키기 위하여 더 넓게 형성되는데, 이때 상기 제 2 칼럼 스페이서(272b)의 버퍼 패턴(274)은 제 1, 2 기판(210, 230)의 공통적인 비표시 영역내 위치하는 것이 중요하다.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 액정표시장치는 한쪽 기판에 화소 전극 및 공통 전극이 모두 형성되어, 수평 전계에 의해 액정을 구동시키는 횡전계형 액정표시장치인 것을 특징으로 하며, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b)는 화소 전극 및 공통 전극과 같은 별도의 투명 전극이 생략된 기판의 내부면에 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 씰패턴(270)은 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b) 사이 구간에 주사 방식의 디스펜스 인쇄법에 의해 형성되 는 것이 바람직하다.
도 5a 내지 5c 및 도 6a 내지 6c는 상기 도 4의 칼럼 스페이서에 씰런트를 형성하는 제조 공정을 단계별로 나타낸 도면으로서, 도 6a 내지 6c는 상기 도 5a 내지 5c의 절단선 IV-IV에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도로서, 설명의 편의상 별도의 투명 전극이 생략된 기판을 제 1 기판을 명칭하며, 상기 도 4의 제 1 기판과 서로 다른 기능을 하는 기판에 해당될 수도 있다.
도 5a에서는, 제 1 기판(210) 상에 서로 일정간격 이격되게 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b)가 형성되어 있고, 제 2 칼럼 스페이서(272b)의 외부에는 서로 일정간격 이격되게 형성된 버퍼 패턴(274)이 연결되어 있다.
한 예로, 상기 버퍼 패턴(274)은 제 2 칼럼 스페이서(272b)을 기준으로 상광하협의 사다리꼴 형상으로 이루어져 있고, 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b) 사이 구간에는 여분의 씰런트가 채워질 수 있는 공간을 가진다.
도 6a는, 상기 도 5a에서 전술한 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b)와 버퍼 패턴(274)간의 단면구조를 나타낸 것으로, 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b) 및 버퍼 패턴(274)의 높이(h)는 씰런트 충진높이보다 일정높이 낮게 형성되도록 하여, 씰런트가 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b) 사이 구간에 완전하게 채워지도록 하고, 여분의 씰런트 물질은 버퍼 패턴(274) 영역으로 유입되어, 씰패턴과 액정층과의 접촉을 안전하게 차단하는 것을 특징으로 한다.
즉, 도면에서 "V" 영역은 씰패턴 형성영역에 해당되고, "VI" 영역은 여분의 씰런트가 유입되는 버퍼 영역에 해당된다.
도 5b에서는, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b) 사이 구간에 액상의 씰패턴(270)을 형성하는 단계로서, 도 6b에서와 같이 씰패턴(270)을 이루는 씰런트의 충진높이는 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b) 및 버퍼 패턴(274)의 높이(h)보다 일정높이 높게 형성하여, 합착 공정에서 씰런트가 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b) 이격구간에 완전히 채워지도록 한다.
도 5c에서는, 상기 도 6b에서와 설명한 바와 같이, 씰런트를 일정높이 높게 충진함에 따라, 여분의 씰런트 물질이 버퍼 영역(VI)으로 유입되어, 씰런트가 표시 영역으로 유입되는 현상을 방지할 수 있다.
도 6c에서는, 액상의 씰패턴(270)이 형성된 제 1 기판(210)에 제 2 기판(230)을 얼라인하는 단계와, 일정 압력 및 온도 조건에 의해 제 1, 2 기판(210, 230)을 합착시키는 단계를 통해, 전술한 액상의 씰패턴(270)이 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b) 사이 이격구간에 완전히 충진되고, 여분의 씰런트가 버퍼 패턴(274)내 채워지며, 이러한 씰런트가 경화되어 씰패턴(270)이 완성되는 단계와, 씰패턴(270)을 완성한 다음, 씰패턴(270) 내부 표시 영역에 액정층(250)을 주입하는 단계를 포함한다. 이때, 실질적으로 액정층(250)은 제 1 칼럼 스페이서(272a)와 접촉되게 된다.
상기 제 1, 2 칼럼 스페이서(272a, 272b)를 이루는 물질은 유기 절연물질에서 선택된다.
이와 같이, 본 발명에서는 칼럼 스페이서를 격벽구조에 의해 씰패턴과 액정간의 접촉을 방지하여, 액정물질과 씰패턴간의 화학적 상호작용에 의한 씰 얼룩을 효과적으로 방지할 수 있으며, 제 1, 2 칼럼 스페이서의 두께 및 이격 거리 조정에 의해 씰패턴의 폭과 높이를 조절할 수 있으므로, 액정패널 외곽부의 셀갭 균일성(uniformity)을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 칼럼 스페이서를 격벽으로 이용하는 씰패턴 구조를 포함하는 횡전계형 액정표시장치 구조에 대한 일실시예를 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 표시 영역과 비표시 영역이 정의되어 있고, 서로 대향되게 제 1, 2 기판(310, 350)이 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(310, 350) 내부에 액정층(370)이 개재되어 있는 구조에서, 제 1 기판(310)의 투명 기판(300) 내부면에 제 1 금속물질로 이루어진 게이트 전극(312) 및 공통 전극(314)이 서로 일정간격 이격되게 형성되어 있고, 게이트 전극(312) 및 공통 전극(314)을 덮는 기판 전면에 게이트 절연막(316)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(316) 상부의 게이트 전극(312)을 덮는 위치에 반도체층(318)이 형성되어 있고, 반도체층(318) 상부에 서로 일정간격 이격되게 소스 전극(320) 및 드레인 전극(322)이 형성되어 있으며, 소스 전극(320)과 연결되어 데이터 배선(324) 및 데이터 배선(324)의 끝단에 데이터 패드(326)가 형성되어 있다.
상기 게이트 전극(312), 반도체층(318), 소스 전극(320) 및 드레인 전극(322)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다.
상기 박막트랜지스터(T)를 덮는 기판 전면에 위치하며, 드레인 전극(322) 및 데이터 패드(326)를 각각 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(328) 및 데이터 콘택홀(330)을 가지는 보호층(332)이 형성되어 있고, 보호층(332) 상부에는 드레인 콘택홀(328)을 통해 드레인 전극(322)과 연결되는 화소 전극(334) 및 데이터 콘택홀(330)을 통해 데이터 패드(326)와 연결되는 데이터 패드전극(336)이 형성되어 있고, 표시 영역내 화소 전극(334)을 덮는 위치에는 제 1 배향막(338)이 형성되어 있다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 게이트 전극(312)과 연결되어 게이트 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선의 일끝단에는 게이트 패드가 위치하며, 게이트 배선 및 데이터 배선(324)은 서로 교차되어 화소 영역(P)을 정의하며, 화소 영역(P)에는 박막트랜지스터(T)와 연결되는 화소 전극(334) 및 공통 전극(314)이 서로 엇갈리게 배치되어, 상기 화소 전극(334) 및 공통 전극(314) 사이 구간에는 전압인가시 수평전계가 형성되어, 이러한 수평전계에 의해 액정분자(372)를 기판에 평행한 방향으로 배열된다.
그리고, 상기 제 2 기판(350)의 투명 기판(300) 내부면의 화소 영역(P) 이외의 영역에는 블랙매트릭스(352)가 형성되어 있고, 블랙매트릭스(352)와 연결되어 화소 영역(P)과 대응된 위치에는 컬러필터(354)가 형성되어 있으며, 컬러필터(354)를 덮는 하부에는 오버코트층(356)이 형성되어 있고, 오버코트층(356) 하부에는 셀갭(d)을 일정하게 유지시키는 칼럼 스페이서(358)가 서로 일정간격 이격되게 형성되어 있다. 특히, 본 발명에서는 표시 영역과 비표시 영역 사이 경계부에 위치하며, 씰패턴(360)이 개재된 상태에서 서로 일정간격 이격되게 배치된 제 1, 2 칼럼 스페이서(358a, 358b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 블랙매트릭스(352)를 이루는 물질은 블랙레진에서 선택되는 것이 바 람직하며, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서(358a, 358b)는, 셀갭을 일정하게 유지하는 역할 뿐만 아니라, 씰패턴(380)과 액정층(370)간의 접촉을 방지하고, 씰패턴(380)의 두께 및 폭을 일정하게 유지시키는 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 표시 영역 내 위치하는 칼럼 스페이서(358)로 정의되는 제 3 칼럼 스페이서(358c)를 덮는 기판 전면에는 제 2 배향막(360)이 형성되어 있다.
상기 제 3 칼럼 스페이서(358c)는 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀 단위로 위치하거나 또는 픽셀 단위로 균일하게 다수 개 형성될 수 있다.
또한, 상기 패턴스 스페이서(358)는 별도의 투명 전극이 생략된 제 2 기판(350) 공정에서 형성되는 것을 특징으로 하며, 한 예로 전술한 오버코트층(356)과 동일한 물질 또는 유사 물질을 이용하여 노광, 현상 공정을 포함하는 사진식각(photolithography) 공정에 의해 형성할 수 있다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 액정표시장치의 배면에는 빛을 공급하는 별도의 광원인 백라이트를 더욱 포함한다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 칼럼 스페이서를 격벽으로 이용하는 씰패턴 구조를 포함한 액정표시장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 씰런트와 액정 물질간의 접촉을 막아, 씰 얼룩과 같은 화질 저하를 방 지할 수 있다.
둘째, 셀갭 균일성을 높일 수 있다.
셋째, 재료 및 장비 비용이 저렴한 디스펜서 인쇄법에 의해 씰패턴을 형성하면서도, 패턴 구조를 안정적으로 구현할 수 있으므로, 제품 경쟁력을 높일 수 있다.

Claims (9)

  1. 표시 영역 및 상기 표시 영역의 주변부를 이루는 비표시 영역이 정의되어 있으며, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;
    상기 제 1, 2 기판 사이 구간의 표시 영역과 비표시 영역 경계 영역의 테두리부에 위치하며, 서로 일정간격 이격되게 위치하는 제 1, 2 칼럼 스페이서와;
    상기 제 1, 2 칼럼 스페이서 사이 이격구간에 형성된 씰패턴과;
    상기 제 1, 2 기판 사이 상기 제 2 칼럼 스페이서 내에 개재된 액정층
    을 포함하며, 상기 제 1 칼럼 스페이서 외부에는, 서로 일정간격 이격되며 상기 씰패턴 물질이 유입될 수 있는 공간을 가지는 사다리꼴 형상의 다수 개의 버퍼 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 칼럼 스페이서 사이 이격 거리는 상기 씰패턴 폭과 대응되는 값을 가지는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시장치는, 한쪽 기판에 공통 전극 및 화소 전극이 모두 구성되어, 상기 공통 전극 및 화소 전극 사이 구간에 형성되는 수평전계에 의해 액정을 구동시키는 횡전계형 액정표시장치이고, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서는 별도의 전극이 생략된 기판에 형성되는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 칼럼 스페이서를 이루는 물질은 유기 절연물질에서 선택되는 액정표시장치.
  5. 표시 영역과 상기 표시 영역의 주변부를 이루는 비표시 영역이 정의된 제 1 기판이 표시 영역과 비표시 영역의 경계 영역 테두리부에 서로 대응되는 방향으로 일정간격 이격되게 제 1, 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와;
    상기 제 1, 2 칼럼 스페이서 사이 구간에 씰런트를 충진하는 단계와;
    상기 씰런트가 충진된 제 1 기판 상부에 제 2 기판을 합착시키는 단계와;
    상기 제 1, 2 기판 사이의 상기 제 2 칼럼 스페이서 영역에 액정층을 개재하는 단계
    를 포함하며, 상기 제 1 칼럼 스페이서 외부에는 서로 일정간격 이격되는 사다리꼴 형상의 다수 개의 버퍼 패턴이 연결되며, 상기 제 1 칼럼 스페이서 및 버퍼 패턴의 높이는 상기 씰런트의 충진높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 컬럼 스페이서의 이격 거리는 상기 씰패턴의 폭과 대응되는 값을 가지며, 상기 제 1, 2 칼럼 스페이서의 형성높이는 상기 액정층의 두께로 정의되는 셀갭에 대응되는 값을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 씰패턴은 주사방식의 디스펜서 인쇄법에 의해 충진되는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 씰패턴의 일측에는 액정주입구가 형성되어 있고, 상기 액정층은 상기 액정주입구를 통해 주입방식에 의해 개재되는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계에서는, 상기 표시 영역 내 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀 단위로 균일하게 분포하는 다수 개의 셀갭 유지용 제 3 칼럼 스페이서를 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
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