KR100710150B1 - 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 주입구를 봉지하는 봉지제에 의한 얼룩 발생을 방지하여 고화질의 액정 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 TFT기판 및 칼라필터 기판과, 상기 두 기판 중 어느 한 기판 상에 형성된 씨일제와, 상기 두 기판 사이에 액정 주입구를 통해 주입된 액정층과, 유전율 이방성(Δε)을 갖는 사이드 체인이 첨가된 UV에폭시 수지로 이루어지며 상기 액정 주입구를 봉지하는 봉지제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

사이드 체인, 봉지제

Description

액정 디스플레이 장치{Liquid crystal display device}

도 1은 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 단면구성도

도 2는 종래 액정 디스플레이 장치에 따른 액정 주입구의 얼룩 발생 상태를 보여주는 도면

도 3은 종래 기술에 사용되는 UV 에폭시 수지와 액정의 반응을 설명하기 위한 액정 디스플레이 장치의 단면도

도 4는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치의 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41 : TFT기판 41a : 칼라필터 기판

42 : 액정 43 : 봉지제

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 주입구 얼룩 문제를 해결한 고화질의 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.

현재, TFT-LCD 산업의 급속한 발전과 그 응용은 크기의 증가, 해상도의 증가를 필연적으로 요구하게 되었으며, 그에 따른 생산성의 증가를 위해서 제조공정의 단순화 및 수율 향상의 관점에서 많은 노력이 계속되고 있다.

이러한 액정 디스플레이 장치는 크게 TFT공정, 칼라필터 공정, LCD공정 및 모듈(Module)공정으로 나누어지며, 상기 TFT공정은 이른 바, TFT기판을 제작하는 공정으로서, 증착(Deposition) 및 포토-에칭(Photo-etching) 공정을 통해 절연 기판 위에 게이트 배선, 데이터 배선, 박막트랜지스터 및 화소전극을 배치하는 공정이다.

칼라필터 공정은 이른 바, 칼라필터 기판을 제작하는 공정으로서, 절연 기판 위에 염료나 안료를 사용하여 적(R), 녹(G), 청(B)의 칼라필터 패턴을 형성한 후, 공통전극용 ITO(Indium Tin Oxide)를 형성하는 공정이다.

LCD공정은 상기 TFT기판과 칼라필터 기판을 일정한 셀 갭(Cell gap)을 유지하도록 합착한 후, 액정을 주입하는 공정이며, 모듈 공정은 각종 신호처리를 위한 회로부 및 LCD패널과 신호처리를 위한 회로부를 실장하는 공정이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치를 설명하기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 단면 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 두 장의 절연기판(이하, "상판", "하판"이라 칭함)을 대향시켜 그 사이에 액정을 봉입한 구조로서, 하판(1)에는 교차 배치되는 게이트 배선 및 데이터 배선이 형성되고, 상기 게이트 배선과 연장되는 게이트 전극(2)과, 상기 게이트 전극(2)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(3)과, 상기 게이트 절연막(3) 상에 형성된 반도체층(4)과, 상기 반도체층(4) 상에 형성된 소스/드레인 전극(5/6)으로 이루어진 박막트랜지스터(TFT)가 형성되며, 보호막(7)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(6)과 연결되는 화소전극(8)이 형성된다.

상판에는 색상을 표현하기 위한 적, 녹, 청의 칼라필터 패턴(9)이 형성되고, 상기 화소전극(8)을 제외한 영역으로 빛이 투과되는 것을 차단하기 위한 블랙매트릭스 패턴(10)이 형성되며, 칼라필터 패턴(9) 및 블랙매트릭스 패턴(10)에 걸쳐 공통전극(11)이 형성된다.

또한, 상기 상판(1a)과 하판(1) 사이에는 셀 갭을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)(미도시)가 산포되며, 액정(LC)을 주입한 후, 상판(1a)과 하판(1)을 밀봉하기 위해 시일제(22)가 패터닝 된다(도 2 참조).

이와 같이, 시일제(22)를 패터닝하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 액정 주입구(23)를 통해 액정을 주입한다. 이때, 액정의 주입은 샐 내외의 압력차를 이용한 진공주입 방식으로 주입한다.

상기 액정을 주입한 후에 주입된 액정이 외부로 흘러나오지 않도록 액정 주입구(23)를 봉지제(24)로 봉지하면, 종래 액정 디스플레이 패널의 제작이 완료된다.

이때, 상기 액정 주입구(23)를 봉지하는 봉지제(24)는 자외선에 의해 반응하 는 에폭시 수지(Epoxy resin)이며, 상기 에폭시 수지의 화학 구조는 아래와 같다.

그리고 상기 에폭시 수지 중에서 비스페놀형 에폭시 수지의 화학 구조는 아래와 같다.

이와 같은 화학 구조를 갖는 비스페놀형 에폭시 수지를 사용할 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, UV에폭시 수지를 자외선에 의해 경화시키면 에폭시 수지로부터 이온성 불순물이 배출되며, 이러한 이온성 불순물 중 음(-) 이온은 고전압이 인가되는 TFT기판쪽으로 이동하고, 양(+)이온은 접지전압이 인가되는 칼라필터 기판쪽으로 이동하게 된다.

상기와 같은 종래 액정 디스플레이 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

액정을 주입한 후, 주입구를 자외선에 의해 반응하는 UV 에폭시 수지로 봉지하므로써, 이온성 유기분자물인 액정과 시일제가 반응하여 액정 주입구 부위에 얼룩을 발생시킨다. 이러한 현상은 고온동작 시험시, 주입구 주변이 주위영역보다 다소 희거나 또는 검게 보이며, 고온에서 장시간 열처리시 얼룩 현상이 사라지게 된 다.

즉, 상기 UV 에폭시 수지에서 배출되는 가스에 함유된 이온성 불순물이 화소전극으로부터 액정에 가해지는 전압을 방해하여 액정을 비정상적으로 배열시켜 정상적인 화소전압에 의해 액정이 배열되는 부분과 비교할 때, 휘도 차이를 유발하고, 상기 휘도 차이에 따른 액정 주입구 부분에서 얼룩이 발생하여 전체적으로 화질을 저하시킨다.

또한 주입구 주변의 액정 내 이온성 불순물이 DC성분에 의해 화소전압의 불균일을 유발하는 문제점이 생긴다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 액정 주입구를 봉지하는 봉지제에 의한 얼룩 발생을 방지하여 고화질의 액정 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 TFT기판 및 칼라필터 기판과, 상기 두 기판 중 어느 한 기판 상에 형성된 씨일제와, 상기 두 기판 사이에 액정 주입구를 통해 주입된 액정층과, 유전율 이방성(Δε)을 갖는 사이드 체인이 첨가된 UV에폭시 수지로 이루어지며 상기 액정 주입구를 봉지하는 봉지제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 액정 주입구를 봉지하는 봉지제로 사용되는 UV 에폭시 수지(Epoxy resin)의 화학구조를 변경한다.

상기 UV 에폭시 수지는 경화시에 이온성 불순물이 발생하는데, 본 발명에서 는 이온성 불순물이 발생하더라도 그 불순물이 UV 에폭시 수지의 외부로 배출되지 않도록 한다.

상기 이온성 불순물이 UV 에폭시 수지의 외부로 배출되지 않도록 하기 위해 UV 에폭시 수지의 모노머(Monomer)의 구조를 변경한다.

에폭시 수지의 재료인 비스페놀의 중심(core) 부분인 탄소원자의 메탄기를 극성(Polarity)이 큰 에스테르(Ester) 타입의 치환기로 치환함으로써, 극성이 큰 롱 사이드 체인(long side chain)을 만들어 에폭시 수지가 정전기 인력에 의해 상기 이온성 불순물을 흡착하도록 함으로써, 이온성 불순물이 액정쪽으로 전달되지 못하도록 한다.

이와 같이, 에폭시 수지 경화시 미처 경화되지 못하고 이온성 불순물로 배출되는 음(-)이온 및 양(+)이온이 액정으로 전달되지 못하므로 상기 이온성 불순물에 의한 얼룩의 발생을 방지한다.

상기와 같은 본 발명의 액정 디스플레이 장치를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 TFT기판(41)과 칼라필터 기판(41a)을 제작한 후, 두 기판을 씨일제를 이용하여 합착하고, 액정(42)을 주입한 다음, 봉지제(43)를 이용하여 액정주입구를 봉지함에 있어서, 상기 봉지제(43)의 화학 구조를 변경하여 봉지제(43)로부터 발생된 이온성 불순물이 액정으로 전달되지 못하도록 하였다.

도 4은 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치의 단면도로서, 봉지제(43)로부 터 발생된 이온성 불순물이 액정(42)쪽으로 전달되지 못하고 봉지제(43)에 흡착된 형태로 존재하는 것을 보여준다.

상기 TFT기판(41)은 유리 기판 상에 복수개의 게이트 배선들이 형성되고, 상기 게이트 배선들과 교차하는 방향으로 복수개의 데이터 배선들이 형성되며, 각 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 부위에 박막트랜지스터가 형성된다.

상기 박막트랜지스터는 상기 유리 기판 상에 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 상에 형성된 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 상에 형성된 소스/드레인 전극으로 구성되며, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되도록 화소전극이 구성된다.

상기 칼라필터 기판(41a)은 색상을 표현하기 위한 칼라필터 패턴들과 상기 화소전극을 제외한 영역으로 빛이 투과되는 것을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 패턴이 형성되고, 상기 칼라필터 패턴을 포함한 전면에는 공통전극이 형성된다.

이와 같이, TFT기판과 칼라필터 기판을 제작한 후, TFT기판 상에 스페이서를 산포하거나 또는 TFT기판과 칼라필터 기판의 어느 한 기판 상에 칼럼 스페이서를 형성한다.

그리고 TFT기판과 칼라필터 기판 중 어느 한 기판 상에 씨일제를 형성한 후, 두 기판을 합착한 다음, 액정 주입구를 통해 액정을 주입한다.

이후, UV에폭시 수지와 같은 봉지제(43)로 상기 액정 주입구를 봉입한다.

이때, 상기 UV경화를 실시하면, 상기 봉지제(43)로부터 이온성 불순물이 발생하게 되는데, 본 발명에서는 상기 UV에폭시 수지의 화학구조 즉, 에폭시 수지의 재료인 비스페놀의 화학구조를 변경함으로써, UV경화 후, 발생된 이온성 불순물이 액정으로 전달되지 않고 봉지제(43) 자체에 흡착되도록 한다.

이와 같은 본 발명의 액정 디스플레이 장치에 따른 비스페놀의 화학구조는 다음과 같다.

상기 비스페놀의 화학구조는 종래 비스페놀의 화학구조에 비해 극성이 큰 사이드 체인(Side chain)이 존재함을 알 수 있으며, 따라서, UV경화 후, 상기 봉지제(43)로부터 발생된 이온성 불순물과 극성이 큰 롱 사이드 체인과의 사이에 정전기적 인력이 발생하고, 상기 정전기적 인력에 의해 이온성 불순물이 액정으로 전달되지 못하고 봉지제에 그대로 흡착하게 된다.

이때, 사이드 체인은 다음과 같은 과정을 통해 만들어진다.

여기서, 상기 R은 2∼3 Ring의 유전율 이방성(Δε)을 가진 봉상형 구조를 나타내는 것으로, 봉지제와 액정이 서로 맞닿아 있어 액정과 유사한 유전율을 가진 구조로 상호 정전기적 인력을 가지도록 한다. 또한 봉지제에서 발생된 불순물이 액정쪽으로 넘어가지 못하도록 하며, 상기 유전율 이방성(Δε)은 10 이하가 바람직하다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

유전율 이방성(Δε)을 갖는 사이드 체인을 UV에폭시 수지의 모노머에 첨가함으로써, UV경화 후에 봉지제로부터 발생된 이온성 불순물이 상기 사이드 체인에 흡착되도록 함으로써, 이온성 불순물이 액정과 이상 반응으로 인하여 액정 주입구 부분에 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. TFT기판 및 칼라필터 기판;

   상기 두 기판 중 어느 한 기판 상에 형성된 씨일제;

   상기 두 기판 사이에 액정 주입구를 통해 주입된 액정층;

   유전율 이방성(Δε)을 갖는 사이드 체인이 첨가되어,

   

   와 같은 화학 구조를 가지는 UV에폭시 수지로 이루어지며 상기 액정 주입구를 봉지하는 봉지제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유전율 이방성(Δε)은 10 이하인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
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4. 삭제

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