KR20030047172A

KR20030047172A - 스페이서 형성방법

Info

Publication number: KR20030047172A
Application number: KR1020010077589A
Authority: KR
Inventors: 김민주; 안지영
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2001-12-08
Filing date: 2001-12-08
Publication date: 2003-06-18

Abstract

본 발명에 따른 미스어라인(misalign)을 방지할 수 있는 잉크젯법을 이용한 스페이서 형성방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 스페이서 형성방법은 잉크젯을 이용하여 스페이서를 형성하는 액정표시장치에 있어서, 소정의 극성을 가지는 스페이서 재료를 마련하는 단계와, 스페이서가 형성되어야 할 기판의 위치에 상기 스페이서의 극성과 반대 극성을 가지게 하는 단계와, 잉크젯 헤드의 노즐을 통해 상기 스페이서 재료를 상기 기판 상에 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 스페이서 형성시 미스어라인(misalign)을 방지할 수 있다.

Description

스페이서 형성방법{METHOD OF FORMING SPACER}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 셀갭을 균일하게 유지시킬 수 있는 스페이서 형성방법에 관한 것이다.

통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 "LCD"라 함)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상이 표시된다. 이를 위하여, LCD는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과, 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비하게 된다. 액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 기준전극, 즉 공통전극이 마련된다. 화소전극은 하부기판 상에 액정셀 별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성된다. 화소전극들 각각은 스위칭소자로 사용되는 박막트랜지스터(Thin FilmTransistor : 이하 "TFT"라 함)에 접속된다. 화소전극은 TFT를 통해 공급되는 데이터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀이 구동된다. 이러한 LCD는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하며, 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터(Note Book Computer)는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 LCD는 상부기판(11) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(32)와 칼라필터(30), 투명전극(28) 및 배향막(34)으로 구성되는 상판과, 하부기판(1) 상에 형성된 TFT와 화소전극(22) 및 배향막(24)으로 구성되는 하판과, 상판과 하판 사이에 형성된 스페이서(26)와, 상판 및 하판과 스페이서(26)에 의해 마련된 내부공간에 주입되는 액정(도시되지 않음)을 구비한다.

이러한 구성을 가지는 LCD의 제조공정을 살펴보면, 상판의 제조공정은 도 2a 내지 도 2d에 나타난 바와 같다.

도 2a를 참조하면, 상부기판(11) 상에 블랙매트릭스(32)를 형성한다. 블랙매트릭스(32)는 불투명수지와 크롬과 같은 불투명한 금속을 상부기판(11) 상에 코팅 또는 증착하고 패터닝함으로써 형성된다. 이 경우, 블랙매트릭스(32)는 상부기판(11) 상에 매트릭스 형태로 형성되어 상부기판(11)의 표면을 칼라필터(30)들이 형성되어질 다수의 셀영역들로 나눔과 아울러 인접셀간의 광간섭을 방지하는 역할을 하게 된다.

도 2b에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스(32)가 형성된 상부기판(11) 상에 적, 녹, 청 삼원색의 칼라필터(30A,30B,30C)들이 순차적으로 형성된다. 이 경우,각각의 삼원색의 칼라필터(30)는 블랙 매트릭스(32)에 의해 나누어진 셀영역들 중 일부, 즉 셀영역의 1/3에 해당하는 셀영역에 위치하게 된다. 삼원색의 칼라필터(30) 각각은 블랙매트릭스(32)가 형성된 상부기판(11)의 전면에 백색광원을 흡수하여 특정파장(적색, 녹색, 또는 청색)의 광만을 투과시키는 물질을 도포한 후 패터닝함으로써 형성된다.

도 2c를 참조하면, 블랙매트릭스(32) 및 칼라필터(30)가 형성된 상부기판(11) 상에 투명전극(28)이 형성된다. 투명전극(28)에는 공통전압이 공급되며 투명전도막을 증착함으로써 형성된다.

이렇게 형성된 상부기판(11) 상에 도 2d에 도시된 바와 같이 배향막(34)을 전면 도포한 후, 러빙공정을 수행함으로써 상판이 완성된다.

하판에서 TFT는 도 3에 도시된 바와 같이 게이트라인(2) 및 데이터라인(4)의 교차부에 형성되며, 데이터라인(4) 및 게이트라인(2) 중 적어도 어느 하나에 중첩되는 화소전극(22)들은 매트릭스형태로 배열되어 하부기판(1) 상에 형성된다.

이를 상세히 하면, 하부기판(1) 상에 금속막을 증착한 후 패터닝함으로써 도 4a에 도시된 바와 같이 게이트라인(미도시)과 게이트전극(6)이 형성된다. 게이트라인 및 게이트전극(6)을 덮도록 하부기판 상에 전면 증착하여 게이트절연막(12)이 형성된다. 게이트절연막(12) 상에 제1 및 제2 반도체물질(14, 16)을 순차적으로 증착한 후 패터닝함으로써 도 4b에 도시된 바와 같이 활성층(14)과 오믹접촉층(16)을 형성하게 된다. 이어서, 게이트절연막(12) 상에 금속막을 증착한 후 패터닝함으로써 도 4c에 도시된 바와 같이 데이터라인(미도시), 소스전극(8) 및드레인전극(10)을 형성한 후, 소정크기의 채널을 형성하기 위해 오믹접촉층(16)을 식각하여 활성층(14)이 노출되도록 한다. 그리고, 게이트절연막 상에 유기 보호막(18)을 표면이 평탄하도록 도포한 후 패터닝함으로써 도 4d에 도시된 바와 같이 드레인전극(10)이 노출되도록 접촉홀(20)을 형성한다. 그 다음, 보호층(18) 상에 투명전도성물질을 증착하여 패터닝함으로써 도 4e에 도시된 바와 같이 드레인전극(10)과 전기적으로 접속되는 화소전극(22)이 형성된다. 도 4f에 도시된 바와 같이 화소전극(22)이 형성된 하부기판(1)의 전면에 배향막(24)을 도포한 후 러빙공정을 수행하여 하판이 완성된다.

전술한 바와 같이 별도로 만들어진 상판 또는 하판에 구형상의 스페이서(26)를 분사노즐을 사용하여 산포한다. 이후, 상판과 하판을 합착하고 이 합착된 상판과 하판 사이에 액정을 주입함으로써 LCD가 완성된다.

스페이서(26)는 액정셀의 셀갭(Cell Gap)을 균일하게 유지하기 위하여 고르게 분사되어야 한다. 그러나, 종래의 스페이서(26) 산포방식은 상판이나 하판에 스페이서(26)를 균일하게 산포되지 못하여 스페이서(26)들이 불균일한 밀도를 가지게 된다. 이에 따라, 액정셀의 셀갭이 불균일하게 되어 표시면에 얼룩이 발생되게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이 잉크젯(Ink-Jet)을 이용한 스페이서 형성방법이 대두되었다.

도 5를 참조하면, 잉크젯 헤드(36)의 노즐(38)을 통해 스페이서(26)를 상부기판 또는 하부기판 상에 산포한다.

잉크젯을 이용하여 스페이서(26)를 산포하는 경우, 스페이서(26)가 형성되어야 할 위치에 대응되도록 잉크젯 헤드(36)의 노즐(38)이 위치된다. 이 잉크젯 헤드(36)의 노즐(38)을 통해 분사된 스페이서(26)는 상판 또는 하판 상에 균일하게 형성된다. 그러나, 잉크젯 헤드(36)는 스페이서(26)를 형성시키기 위해 스캔 방향으로 움직이면서 스페이서(26)를 분사시킬 때, 실제 스페이서(26)가 형성되어야할 위치(39)에 스페이서(26)가 형성되지 못하는 경우가 발생된다. 이는 잉크젯 헤드(36)가 움직이면서 진동하거나 잉크젯 헤드(36)의 움직임 속도에 따라 스페이서(26)가 원하는 위치에 형성되지 못하는 미스어라인(misalign)이 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 미스어라인(misalign)을 방지할 수 있는 액정표시장치의 스페이서 형성방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 액정표시장치를 나타내는 단면도.

도 2a 내지 도 2d는 도 1에 도시된 상판의 제조공정을 나타내는 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 액정표시장치를 나타내는 평면도.

도 4a 내지 도 4f는 도 3에 도시된 선 "A-A'"을 따라 절취된 하판의 제조공정을 나타내는 단면도.

도 5는 도 1에 도시된 스페이서를 잉크젯을 이용하여 형성하는 방법을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스페이서를 포함하는 액정표시장치를 나타내는 단면도.

도 7은 도 6에 도시된 스페이서 형성방법을 나타내는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1, 41 : 하부기판 2 : 게이트라인

4 : 데이터라인6, 46 : 게이트전극

8, 48 : 소스전극10, 50 : 드레인전극

12, 52 : 게이트절연막14, 54 : 활성층

16, 56 : 오믹접촉층18, 58 : 보호층

20, 60 : 접촉홀22, 62 : 화소전극

24, 34, 64, 74 : 배향막26, 66 : 스페이서

28, 68 : 투명전극30, 70 : 컬러필터

32, 72 : 블랙매트릭스36, 76 : 잉크젯 헤드

38, 78 : 노즐

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스페이서 형성방법은 잉크젯을 이용하여 스페이서를 형성하는 액정표시장치에 있어서, 소정의 극성을 가지는 스페이서 재료를 마련하는 단계와, 스페이서가 형성되어야 할 기판의 위치에 상기 스페이서의 극성과 반대 극성을 가지게 하는 단계와, 잉크젯 헤드의 노즐을 통해 상기 스페이서 재료를 상기 기판 상에 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 LCD는 형성하고자 하는 스페이서(66)의 형성위치에 스페이서(66)와 반대 극성을 띠게 하여 스페이서(66)가 원하는 위치에 정확히 어라인(align)되게 한다.

상부기판(51) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(72)와 칼라필터(70), 투명전극(68) 및 배향막(74)으로 구성되는 상판과, 하부기판(41) 상에 형성된 TFT 어레이와 화소전극(62) 및 배향막(64)으로 구성되는 하판과, 상판과 하판 사이에 형성된 스페이서(66)와, 상판 및 하판과 스페이서(66)에 의해 마련된 내부공간에 주입되는 액정(도시되지 않음)을 구비한다.

상판에 형성된 칼라필터(70)는 R, G, B 중에서 하나의 색상을 가지는 색필터로서 각각의 화소에 대응하여 복수개 형성된다. 블랙매트릭스(72)는 각각의 R, G, B 칼라필터(70) 사이에 설치되어 인접한 화소끼리 색이 간섭되지 않도록 광을 차단한다.

하판 상에 형성되는 TFT 어레이는 TFT와 TFT에 연결된 화소전극을 기본 단위로 하는 화소가 종횡으로 배열되어 있고, 각각의 TFT에 전기적으로 연결된 다수의 게이트라인과 데이터라인이 형성되어 있다. 게이트라인 및 데이터라인의 교차점 부근에 설치된 TFT의 게이트전극은 게이트라인에서 분기되고, 소스전극은 데이터라인에서 분기된다. 상부기판과 하부기판 사이에 액정(도시되지 않음)이 주입되어 밀봉되며, 상부기판과 하부기판 사이에 일정한 갭을 유지시켜 주기 위한 스페이서(66)가 설치된다.

이러한 상판 또는 하판에 액정셀의 셀갭을 균일하게 유지시키기 위하여 스페이서(66)를 형성시킨다. 스페이서(66)는 잉크젯을 사용하여 형성하는데, 잉크젯을 사용하면 세밀한 공정패턴을 만들 수 있어 최근 많이 애용되고 있다. 잉크젯 헤드(76)의 노즐(78)을 통해 분사된 스페이서(66)는 상판 또는 하판 상의 원하는 위치에 정확히 형성된다. 이를 위해, 스페이서(66)는 소정의 극성을 가지게 된다. 상판 또는 하판 상의 스페이서(66) 형성될 위치(80)에 스페이서(66)의 극성과 반대 극성을 국부적으로 대전시킨다. 즉, 스페이서(66)가 형성될 위치를 제외한 영역에 마스크를 씌워 전계가 형성되지 않게 하여 스페이서(66)가 형성될 위치(80)에만 전계를 형성시킨다. 이렇게 스페이서(66)가 가지고 있는 극성과 스페이서(66)가 형성될 위치의 극성이 서로 다름으로 인하여 인력이 작용한다. 이에 따라, 잉크젯 헤드(76)의 노즐(78)에서 분사된 스페이서(66)는 인력에 의해 형성되고자 하는 위치에 정확히 어라인(align)될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스페이서 형성방법은 스페이서의 극성과 스페이서가 형성될 위치의 극성을 서로 다르게 한다. 이에 따라, 잉크젯을 이용하여 스페이서를 형성하고자 하는 위치에 분사시킬 때, 반대 극성의 인력에 의해 스페이서를 원하는 위치에 정확히 형성시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 스페이서 형성방법은 종래와 대비하여 스페이서를 형성시킬 때 미스어라인(misalign)되는 것을 방지할 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 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims

잉크젯을 이용하여 스페이서를 형성하는 액정표시장치에 있어서,

상기 소정의 극성을 가지는 스페이서 재료를 마련하는 단계와,

상기 스페이서가 형성되어야 할 기판의 위치에 상기 스페이서의 극성과 반대 극성을 가지게 하는 단계와,

잉크젯 헤드의 노즐을 통해 상기 스페이서 재료를 상기 기판 상에 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 형성방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 상에 극성을 가지는 단계는 상기 스페이서가 형성될 위치를 제외한 영역에 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 스페이서 형성방법.