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KR100687335B1 - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

액정표시소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100687335B1
KR100687335B1 KR1020030017036A KR20030017036A KR100687335B1 KR 100687335 B1 KR100687335 B1 KR 100687335B1 KR 1020030017036 A KR1020030017036 A KR 1020030017036A KR 20030017036 A KR20030017036 A KR 20030017036A KR 100687335 B1 KR100687335 B1 KR 100687335B1
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liquid crystal
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planarization
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이준호
옥도영
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비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 제 1 절연기판의 상부에 형성된 서브컬러필터 및 블랙매트릭스와, 상기 서브컬러필터 및 블랙매트릭스 상부를 덮어 평탄화시키는 제 1 평탄화막과, 상기 제 1 평탄화막의 상부에 형성되어 한쪽에서 액정층에 전압을 인가하는 공통전극과, 엠보싱 형상의 표면을 갖는 제 1 배향막을 구비하는 제 1 기판; 상기 제 1 기판에 대향되게 배치된 제 2 기판으로서, 제 2 절연기판의 상부에 형성된 스위칭소자와, 상기 스위칭소자와 연결되어 다른 한쪽에서 상기 액정층에 전압을 인가하는 화소전극과, 상기 스위칭소자와 화소전극을 덮어 평탄화시키는 제 2 평탄화막과, 엠보싱 형상의 표면을 갖는 제 2 배향막을 구비하는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 가장자리에 구비되는 실란트에 의해 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 봉인된 액정층;을 포함하며, 상기 제 1 배향막과 제 2 배향막은 그 가장자리에서 상기 액정층을 봉인하기 위한 실란트와 오버랩되지 않도록 상기 실란트 형성 영역 이전 까지만 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{Liquid crystal display and manufacturing method therefor}
도 1은 종래기술에 따른 액정표시소자를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호설명)
100 : 하판 120 : 하부유리기판
140 : 박막트랜지스터 160 : 화소전극
180 : 평탄화층 190 : 배향막
200 : 상판 220 : 상부유리기판
240 : 서브컬러필터 260 : 평탄화층
280 : 공통전극 290 : 배향막
300 : 실란트 400 : 액정층
본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정층내의 분술물 이온으로 인한 화면표시 불량 또는 그 열화를 방지하기 위한 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1을 참조하여 종래의 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 액정표시소자는 여러 종류의 소자들이 형성된 두장의 기판(10)(20)이 서로 대응되게 배열되어 있고, 상기 두 장의 기판(10)(20)사이에 액정층(40)이 끼워진 형태로 위치하고 있다.
상기 액정표시소자의 하부유리기판(10)은 스위칭 역할을 하는 박막트랜지스터(14)와, 상기 박막트랜지스터(14)로부터 신호를 인가받고 상기 액정층(40)으로 전압을 인가하는 다른 한쪽의 전극역할을 하는 화소전극(16), 그리고 상기 박막트랜지스터(14)와 화소전극(16)을 덮는 평탄화막(18)과 하부배향막(19)으로 구성되어 있다.
또한, 상부유리기판(20)에는 색을 구현하는 서브컬러필터(24)와 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 상기 서브컬러필터(24)와 상기 블랙매트릭스(25) 상부에는 표면을 평탄화하기 위한 평탄화막(26)이 형성되어 있다. 상기 평탄화막(26) 상부에는 액정층(40)에 전압을 인가하는 한쪽전극의 역할을 하는 공통전극(28)과 상부배향막(29)이 순차적으로 형성되어 있다.
여기서, 상기 상부배향막(29)의 가장자리에는 실란트(30)가 형성되는 낮은 단차부분(A)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 상부기판(20)과 하부기판(10)의 사이에 주입되는 액정(40)의 누설을 방지하기 위해, 그 가장자리에 실란트(30)를 형성하여 봉인한다.
여기서, 상기 상부기판(20)과 하부기판(10)의 가장자리에서 상기 상하부 배향막(29)(19)과 상기 실란트(30)는 서로 오버랩되는 구조를 갖는다.
그러나, 이러한 종래의 액정표시소자에서는 배향막의 표면 또는 내부에 불순물 이온이 잔류하여 액정층의 유지율(hold ratio)을 저하시키고 이는 액정배열을 변화시켜 무라(Mura) 즉, 화면표시불량을 발생시키는 문제점이 있다.
또한, 액정주입구의 봉인에 이용되는 실란트로부터 뽑아진 수지열경화성 실리콘 결합제가 유리기판과 완전히 반응하지 않아 발생된 불순물이온은 액티브영역내로 확산하여 액정층의 유지율을 저하시키고 이는 액정배열을 변화시켜 무라를 발생시키는 문제점이 있다.
또한, 실란트가 형성되는 낮은 단차부분인 상부배향막 가장자리에는 불순물이온이 집중적으로 모여있게 되어 액정층의 유지율을 저하시키고 이는 액정배열을 변화시켜 무라를 발생시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 배향막의 표면 또는 내부에 불순물 이온이 잔류하지 않도록 함으로써 화면표시불량을 방지할 수 있는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자는, 제 1 절연기판의 상부에 형성된 서브컬러필터 및 블랙매트릭스와, 상기 서브컬러필터 및 블랙매트릭스 상부를 덮어 평탄화시키는 제 1 평탄화막과, 상기 제 1 평탄화막의 상부에 형성되어 한쪽에서 액정층에 전압을 인가하는 공통전극과, 엠보싱 형상의 표면을 갖는 제 1 배향막을 구비하는 제 1 기판; 상기 제 1 기판에 대향되게 배치된 제 2 기판으로서, 제 2 절연기판의 상부에 형성된 스위칭소자와, 상기 스위칭소자와 연결되어 다른 한쪽에서 상기 액정층에 전압을 인가하는 화소전극과, 상기 스위칭소자와 화소전극을 덮어 평탄화시키는 제 2 평탄화막과, 엠보싱 형상의 표면을 갖는 제 2 배향막을 구비하는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 가장자리에 구비되는 실란트에 의해 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 봉인된 액정층;을 포함하며, 상기 제 1 배향막과 제 2 배향막은 그 가장자리에서 상기 액정층을 봉인하기 위한 실란트와 오버랩되지 않도록 상기 실란트 형성 영역 이전 까지만 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법은 제 1 절연기판의 상부에 서브컬러필터 및 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 상기 서브컬러필터 및 블랙매트릭스 상부에 제 1 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 제 1 평탄화막의 상부에 한쪽에서 액정층에 전압을 인가하기 위한 공통전극을 형성하는 단계; 상기 공통전극 상부에 실란트와 오버랩되지 않도록 상기 실란트 형성 영역 이전까지 엠보싱 형상의 표면을 갖는 제 1 배향막을 형성하는 단계; 상기 제 1 절연기판에 대향되게 배치된 제 2 절연기판의 상부에 스위칭소자를 형성하는 단계; 상기 스위칭소자와 연결되어 다른 한쪽에서 액정층에 전압을 인가하기 위한 화소전극을 형성하는 단계; 상기 스위칭소자와 화소전극의 상부에 제 2 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 제 2 평탄화막 상부에 실란트와 오버랩되지 않도록 상기 실란트 형성 영역 이전까지 엠보싱 형상의 표면을 갖는 도전성의 제 2 배향막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 절연기판과 제 2 절연기판 사이에 상기 제 1 절연기판과 제 2 절연기판의 가장자리에 구비되는 실란트를 봉지제로 이용해서 액정층을 주입하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 액정표시소자는 여러 종류의 소자들이 형성된 두장의 상하부기판(200)(100)이 서로 대응되게 배열되어 있고, 상기 두 장의 기판(100)(200)사이에 액정층(400)이 끼워진 형태로 위치하고 있다.
상기 상부기판(200)은 컬러필터와 블랙매트릭스가 구성된 컬러필터 기판이고, 상기 하부기판(100)은 박막트랜지스터와 화소전극이 구성된 어레이기판이다.
먼저, 어레이기판(100)을 설명하면, 하부절연기판(120)상에 박막트랜지스터(140)를 형성하고 상기 박막트랜지스터(140)의 드레인전극(미도시)과 연결되는 화소전극(160)을 형성한 후 상기 결과물의 상부에 표면을 평탄화하기 위해 투명한 유기물질을 도포하여 평탄화막(180)을 형성한다.
이때, 상기 화소전극(160)은 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명전도성 금속을 사용한다.
또한, 상기 평탄화막(180)은 후속의 배향막과의 계면에서 1㎛ 이상의 깊이를 갖는 엠보싱 형상의 표면을 갖는다. 여기서, 상기 엠보싱 형상의 깊이는 엠보싱의 오목한 부위의 꼭지점과 볼록한 부위의 꼭지점 간의 높이 차를 나타내며, 이하에서사용되는 동일한 표현은 모두 같은 의미를 갖는다.
그 다음, 상기 평탄화막(180)의 상부에 폴리이미드(polyimid)와 같은 투명한 고분자물질을 도포하여 배향막(190)을 형성한다. 상기 배향막(190)은, 도시된 바와 같이, 상기 액정층을 봉인하기 위한 실란트(300)와 오버랩되지 않도록 상기 실란트(300) 이전 까지만 형성하며 소정방향으로 러빙방향(rubbing direction)이 정의되어 액정의 배향특성을 결정한다.
이때, 상기 배향막(190)은 액정층과의 계면과 상기 배향막(190)의 계면에서 1㎛ 이상의 깊이를 갖는 엠보싱 형상의 표면을 갖는다. 상기 배향막(190)은 도전성이기 때문에 액정내의 불순물 이온을 캡쳐하여 액정내에서의 부유를 방지한다. 여기서, 상기 배향막(190)이 도전 특성을 나타내는 것은 배향막을 구성하는 고분자막 내에 알칼리 금속 이온과 같은 전도성 도펀트가 함유됨으로써 가능해진다.
또한, 상기 배향막(190)을 형성하기 전에 자외선을 이용한 세정공정을 추가로 수행할 수도 있으며, 상기 배향막(190)의 러빙 후에 전기적 세정공정을 수행할 수도 있다.
여기서, 상기 배향막(190), 상기 평탄화막(180) 및 상기 화소전극(160)의 두께 합이 700Å 이하의 얇은 두께로 형성되도록 하여 불순물이온의 캡쳐를 원만하게 한다.
그 다음, 상기 배향막(190)이 형성된 투명한 하부절연기판(120)의 하부에 하부 편광판(미도시)이 형성된다.
이어서, 컬러필터기판(200)을 설명하면, 상부절연기판(220)상에는 상기 화소전극(160)에 대응하여 서브컬러필터(적,녹,청)(240)를 형성하고, 상기 화소전극(160)사이에 대응하는 영역에 블랙매트릭스(250)를 형성한 후 상기 결과물의 상부에 표면을 평탄화하기 위해 투명한 유기물질을 도포하여 평탄화막(over coating film)(260)을 형성한다.
상기 블랙매트릭스는 1㎛ 이상의 깊이를 갖는 엠보싱 형상의 표면을 갖는다.
그 다음, 상기 평탄화막(260)상에 공통전극(280)을 형성한 후 폴리이미드(polyimid)와 같은 투명한 고분자물질을 도포하여 배향막(290)을 형성한다. 상기 배향막(290)은 소정방향으로 러빙방향이 정의되어 액정의 배향특성을 결정한다.
이때, 상기 배향막(290)은 액정층과 접하는 계면에서 1㎛ 이상의 깊이를 갖는 엠보싱 형상의 표면을 가지며, 또한 상기 배향막(290)의 가장자리에서 상기 액정층을 봉인하기 위한 실란트(300)와 오버랩되지 않도록 상기 실란트(300) 이전 까지만 형성함으로써, 종래의 상대적으로 단차가 낮은 부분인 배향막 가장자리로 인해 발생하던 세정공정시 불순물 이온이 집중할 가능성을 원천적으로 방지하게 되어 화면불량을 방지하게 된다.
삭제
또한, 상기 배향막(290)과 블랙매트릭스(250)는 도전성이기 때문에 공통전극(280)과 배향막(290)은 전기적으로 접촉하며 액정층내 불순물 이온을 캡쳐하여 액정내에서의 부유를 방지함으로써 화면품위를 향상시키게 된다. 여기서, 상기 배향막(290)이 도전 특성을 나타내는 것은 배향막을 구성하는 고분자막 내에 알칼리 금속 이온과 같은 전도성 도펀트가 함유됨으로써 가능해진다.
여기서, 상기 배향막(290), 상기 평탄화막(260) 및 상기 공통전극(280)의 두 께 합이 700Å 이하의 얇은 두께로 형성되도록 함으로써 불순물이온의 캡쳐를 원만하게 한다.
또한, 상기 배향막(290)을 형성하기 전에 자외선을 이용한 세정공정을 추가로 수행할 수도 있으며, 상기 배향막(290)의 러빙 후에 전기적 세정공정을 수행할 수도 있다.
이어서, 상기 배향막(290)이 형성된 상부절연기판(220)의 상부에 상부 편광판(미도시)이 형성된다.
그 다음, 상부기판(200)과 하부기판(100) 사이에 액정을 주입하여 액정층(400)을 형성한 후 이를 봉인하기 위한 실란트(300)를 형성한다.
이때, 열경화성 수지를 이용한 주입구를 봉합할때에는 액정을 주입한 후 상하부기판의 열결화성 수지 주입구를 자외선 조사하여 봉합할 수 도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 상하부 배향막을 도전성 물질로 형성하되, 상하부배향막을 액정층을 봉인하기 위한 실란트와 오버랩되지 않도록 상기 실란트 이전 까지만 형성함으로써, 실란트와 배향막간의 오버랩에 지역에서의 불순물 집중을 방지하고 배향막의 표면 또는 내부에 불순물 이온이 잔류하지 않도록 함으로써 화면표시불량을 개선할 수 있다.
또한, 전극 일부를 배향막에 직접 콘택 또는 전기인가함으로써, 전극이 절연막으로 배향막과 절연되는 경우 보다 화면불량(무라)을 억제할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 자외선 조사에 의한 수지의 경화시켜 액정주입구를 봉합함으로써 불순물 이온을 줄여 화면불량을 억제할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (25)

  1. 제 1 절연기판의 상부에 형성된 서브컬러필터 및 블랙매트릭스와, 상기 서브컬러필터 및 블랙매트릭스 상부를 덮어 평탄화시키는 제 1 평탄화막과, 상기 제 1 평탄화막의 상부에 형성되어 한쪽에서 액정층에 전압을 인가하는 공통전극과, 엠보싱 형상의 표면을 갖는 제 1 배향막을 구비하는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판에 대향되게 배치된 제 2 기판으로서, 제 2 절연기판의 상부에 형성된 스위칭소자와, 상기 스위칭소자와 연결되어 다른 한쪽에서 상기 액정층에 전압을 인가하는 화소전극과, 상기 스위칭소자와 화소전극을 덮어 평탄화시키는 제 2 평탄화막과, 엠보싱 형상의 표면을 갖는 제 2 배향막을 구비하는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판의 가장자리에 구비되는 실란트에 의해 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 봉인된 액정층;을 포함하며,
    상기 제 1 배향막과 제 2 배향막은 그 가장자리에서 상기 액정층을 봉인하기 위한 실란트와 오버랩되지 않도록 상기 실란트 형성 영역 이전 까지만 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 배향막은 도전성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막의 엠보싱 형상은 상기 액정층과의 계면에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 배향막의 엠보싱 형상은 상기 액정층과의 계면 및 상기 제 2 평탄화막과의 계면에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판의 블랙매트릭스는 도전성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 엠보싱 형상의 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  9. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 엠보싱 형상은 엠보싱의 오목한 부위의 꼭지점과 볼록한 부위의 꼭지점 간의 높이 차가 적어도 1㎛ 인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 평탄화막은 상기 제 2 배향막과의 계면에 엠보 싱 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막, 상기 제 1 평탄화막 및 상기 공통전극의 두께 합이 700Å 이하의 얇은 두께인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 배향막, 상기 제 2 평탄화막 및 상기 화소전극의 두께 합이 700Å 이하의 얇은 두께인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  13. 제 1 절연기판의 상부에 서브컬러필터 및 블랙매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 서브컬러필터 및 블랙매트릭스 상부에 제 1 평탄화막을 형성하는 단계;
    상기 제 1 평탄화막의 상부에 한쪽에서 액정층에 전압을 인가하기 위한 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 공통전극 상부에 실란트와 오버랩되지 않도록 상기 실란트 형성 영역 이전까지 엠보싱 형상의 표면을 갖는 제 1 배향막을 형성하는 단계;
    상기 제 1 절연기판에 대향되게 배치된 제 2 절연기판의 상부에 스위칭소자를 형성하는 단계;
    상기 스위칭소자와 연결되어 다른 한쪽에서 액정층에 전압을 인가하기 위한 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 스위칭소자와 화소전극의 상부에 제 2 평탄화막을 형성하는 단계;
    상기 제 2 평탄화막 상부에 실란트와 오버랩되지 않도록 상기 실란트 형성 영역 이전까지 엠보싱 형상의 표면을 갖는 제 2 배향막을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 절연기판과 제 2 절연기판 사이에 상기 제 1 절연기판과 제 2 절연기판의 가장자리에 구비되는 실란트를 봉지제로 이용해서 액정층을 주입하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 배향막을 형성하기 전에 자외선을 이용한 세정공정을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 배향막의 러빙 후에 전기적 세정공정을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 배향막은 도전성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 배향막의 엠보싱 형상은 상기 액정층과의 계 면에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 배향막의 엠보싱 형상은 상기 액정층과의 계면 및 상기 제 2 평탄화막과의 계면에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 절연기판의 블랙매트릭스는 도전성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  21. 제 13 항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 엠보싱 형상의 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  22. 제 13 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 엠보싱 형상은 엠보싱의 오목한 부위의 꼭지점과 볼록한 부위의 꼭지점 간의 높이 차가 적어도 1㎛ 인 것을 특징으로 하는 액정표시방법.
  23. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 평탄화막은 상기 제 2 배향막과의 계면에 엠보싱 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  24. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 배향막, 상기 제 1 평탄화막 및 상기 공통전극의 두께 합이 700Å 이하의 얇은 두께인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제 조방법.
  25. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 배향막, 상기 제 2 평탄화막 및 상기 화소전극의 두께 합이 700Å 이하의 얇은 두께인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
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