KR100892368B1 - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정표시장치는, 액정 패널과; 상기 액정 패널의 후방에 배치되어 전방으로 빛을 방출하는 유기발광다이오드(OLED)와; 전방면이 개방된 박스 형태로 형성되며, 상기 액정 패널과 유기발광다이오드가 삽입되어 지지되는 케이스와; 상기 케이스의 전방에서 상기 케이스의 전방부 가장자리와 접착되면서 결합되어 케이스 내부를 밀봉상태로 고정시키는 전방프레임을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 액정 패널과 유기발광다이오드를 진공 챔버 내에 투입시키는 단계와; 진공 챔버 내에서 케이스 내에 상기 유기발광다이오드와 액정 패널을 차례로 안착시키는 단계와; 상기 케이스의 전방에 전방프레임을 접착시키는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 진공 챔버 내에서 렌즈시트가 부착된 액정 패널과 유기발광다이오드를 케이스에 삽입시키고 전방프레임으로 밀폐되게 결합시키는 간단한 작업으로 액정표시장치가 제조되므로, 액정표시장치의 조립이 단순화되며, 조립 과정에서 불량 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
액정표시장치, 유기발광다이오드, OLED, 진공챔버, 케이스

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법{Liquid Crystal Display Device And Method For Manufacturing The Same}
도 1은 종래 기술로서, 백라이트 유닛으로서 유기발광다이오드가 적용된 종래의 액정표시장치의 요부 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 사시도
도 3은 도 2의 액정표시장치의 분해 사시도
도 4는 도 2의 액정표시장치의 요부 단면도
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 순차적으로 설명하는 순서도
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도식화하여 나타낸 구성도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 액정표시장치 2 : 제 1진공 챔버
3 : 제 2진공챔버 10 : 액정 패널
20 : 유기발광다이오드(OLED) 30 : 렌즈시트
31 : 필름 32 : 렌즈패턴
40 : 케이스 42 : 단턱부
43 : 컨넥터 46 : 실링재
45 : 게터 50 : 전방프레임
52, 54 : 제 1,2실링재
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치의 백라이트 유닛으로서 유기발광다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diodes)를 이용하여 고휘도와 높은 광균일도를 제공할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(LCD)는 자체로 빛을 내지 못하기 때문에 LCD 뒤쪽에 별도의 광원장치가 위치하게 된다. 이렇게 자체 발광능력이 없는 LCD 패널의 후면에서 LCD 화면 전체를 균일하게 밝혀줌으로써 LCD 상에 문자나 영상을 볼 수 있게 하는 광원장치를 백라이트 유닛(Back Light Unit)이라고 한다.
TN, STN, TFT등 모든 방식의 LCD 패널에는 광원장치인 백라이트 유닛이 사용되지 않으면 안되며 광을 조사하는 광원의 밝기(휘도, cd/m2)와 균일한 정도(균일도, %)에 의해서 투과되어지는 빛의 양과 전체 화면의 균일함이 결정된다.
이러한 백라이트 유닛은 얇고 가벼우면서도, 고휘도와 저전력, 균일도를 실현하기 위해 고도의 기술을 필요로 한다.
통상적으로 액정표시장치의 백라이트 유닛은 램프와 같은 광원과, 광원에서 방출된 빛을 면광원으로 출사하는 도광판과, 여러장의 광학시트들로 이루어진다. 이러한 통상적인 백라이트 유닛은 그 구성품이 많고 휘도 편차가 많으며, 두께가 두꺼운 단점이 있다.
이에 종래에는 이러한 백라이트 유닛의 단점을 보완하고자 유기발광다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diodes)를 백라이트 유닛에 적용한 제품이 개발되었다.
이러한 유기발광다이오드(OLED)는 다음과 같은 과정을 통해 만들어진다.
유리기판에 ITO 금속을 증착한 뒤 포토레지스트 공정을 통해 원하는 형상으로 전극을 패터닝하여 화면이 표시되는 부분인 화면 표시영역에는 플러스 전원이 인가되는 애노드(Anode) 전극을 형성하고, 소정의 발색단을 갖는 유기물질을 증착시켜 전류의 흐름에 의해 빛을 발산시키는 유기 전계 발광부를 형성한다.
이어서, 유기 전계 발광부의 상부면에 캐소드(Cathode) 형성 금속, 즉 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg) 등과 같은 전극 물질을 증착시켜 캐소드 전극을 형성한다.
상기와 같은 유기발광다이오드를 이용하여 백라이트 유닛을 구성한 액정표시장치는, 유기발광다이오드의 소자 형성면이 밀폐되도록 유기발광다이오드의 일면에 커버를 접착시키고, 커버가 접착된 유기발광다이오드를 액정 패널(LCD 패널)에 안착시키고, 유기발광다이오드와 액정 패널을 몰드프레임에 삽입하여 고정하는 방식으로 제작된다.
이를 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 것과 같이, 일면이 개방되게 형성된 커버(130)의 가장자리(edge)를 따라 접착제가 도포된 다음, 상기 커버(130)가 유기발광다이오드(120)의 소자 형성면(121)에 부착되고, 이어서 경화 과정을 거쳐 상기 접착제가 경화됨으로써 커버(130)와 유기발광다이오드(120) 간의 결합이 완료된다.
상기와 같이 커버(120)가 부착된 유기발광다이오드(120)의 전면에 액정 패널(110)이 얹혀진 다음는 유기발광다이오드(20) 및 액정 패널(110)이 몰드프레임(140)에 삽입되어 고정되고, 이로써 액정표시장치(100)가 제작된다.
그러나, 이와 같이 유기발광다이오드를 백라이트 유닛으로 구성한 액정표시장치는 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 상기 커버(130)에 접착제를 도포하는 과정에서 접착제가 커버(130)의 가장자리(edge)에 고르게 도포되기 어려우며, 만약 접착제가 커버(130)의 가장자리에 고르게 도포되지 못할 경우 커버(130)와 유기발광다이오드(120) 면 간의 접합이 완전하게 이루어지지 않아 틈새가 발생할 수 있는데, 이러한 틈새를 통해 커버(130) 내측 공간으로 공기가 유입되면 수분에 취약한 유기발광다이오드(120)의 유기물이 손상되는 문제가 있다.
둘째, 상기와 같이 커버(130)와 유기발광다이오드(120)를 접합 및 경화시키는 과정이 어렵고 복잡할 뿐만 아니라, 유기발광다이오드의 전체 조립에 요구되는 과정 또한 복잡하고 시간이 많이 소요되며, 자동화가 거의 불가능하기 때문에 생산성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유기발광다이오드를 백라이트 유닛으로 갖는 액정표시장치에 있어서, 제조 과정이 간단하고 용이하며, 제조 과정에서 불량 발생을 최소화시킬 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따르면, 액정 패널과; 상기 액정 패널의 후방에 배치되어 전방으로 빛을 방출하는 유기발광다이오드(OLED)와; 전방면이 개방된 박스 형태로 형성되며, 상기 액정 패널과 유기발광다이오드가 삽입되어 지지되는 케이스와; 상기 케이스의 전방에서 상기 케이스의 전방부 가장자리와 접착되면서 결합되어 케이스 내부를 밀봉상태로 고정시키는 전방프레임을 포함하여 구성된 액정표시장치가 제공된다.
본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 액정 패널과 유기발광다이오드를 진공 챔버 내에 투입시키는 단계와; 진공 챔버 내에서 케이스 내에 상기 유기발광다이오드와 액정 패널을 차례로 안착시키는 단계와; 상기 케이스의 전방에 전방프레임을 접착시키는 단계를 포함하여 구성된 액정표시장치의 제조방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치 및 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 일 실시예를 나타낸 것으 로, 본 발명의 액정표시장치(1)는 액정 물질에 가해지는 전기 신호에 의해 화면을 구현하는 액정 패널(10)과, 상기 액정 패널(10)의 후방에 배치되어 전방의 액정 패널(10) 쪽으로 빛을 제공하는 유기발광다이오드(20)(OLED)와, 상기 액정 패널(10)과 유기발광다이오드(20) 사이에 개재되어 유기발광다이오드(20)로부터 방출되는 빛의 경로를 변환시킴으로써 빛을 확산시키는 렌즈시트(30)와, 상기 액정 패널(10)과 유기발광다이오드(20)가 삽입되어 지지되는 케이스(40)와, 상기 케이스(40)의 전방에서 상기 케이스(40)의 전방부 가장자리와 접착되면서 결합되어 케이스(40) 내부를 밀봉상태로 고정시키는 전방프레임(50)으로 구성된다.
상기 유기발광다이오드(20)는 ITO 글라스 혹은 ITO를 코팅한 기재필름 위에 유기 전계 발광층이 구성되고, 이 유기 전계 발광층이 비발광영역(22)에 의해 복수개의 단위셀(21)(unit cell)로 분할된 구조를 갖는다. 이해를 돕기 위해, 상기 유기발광다이오드(20)의 유기전계발광층이 형성된 후면부를 소자형성면(25)으로 명하여 설명한다.
또한, 상기 유기발광다이오드(20)의 일측에는 유기발광다이오드(20)를 외부 전원과 연결하기 위한 컨넥터(23)가 연결된다.
상기 유기발광다이오드(20)의 각 단위셀(21)에서 방출되는 빛은 유기발광다이오드(20)의 면에 대해 대략 수직으로 방출된다.
상기 렌즈시트(30)는 PC(Polycarbonate) 또는 PMMA(polymethylmethacrylate) 같은 투명한 필름(31)과, 이 필름의 출사면(31a) 또는 입사면(31b)에 형성되는 복수개의 렌즈패턴(32)으로 이루어진다. 상기 렌즈패턴(32)은 상기 필름 상에 렌즈 형상으로 경화되는 에폭시 아크릴레이트(epoxy acrylate) 또는 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 등의 광경화 수지(resin)로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 렌즈시트(30)는 이외에도 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 빛의 확산 및 산란을 증대시키기 위하여 내부 또는 표면을 뿌옇게 하는 헤이즈(Haze) 처리를 하여 일부 또는 전부를 반투명하게 할 수도 있다.
상기 렌즈시트(30)의 렌즈패턴(32)은 유기발광다이오드(20)로부터 방출되는 빛의 경로를 변환시킴으로써 상기 유기발광다이오드(20)의 비발광영역(22)이 위치한 쪽으로 빛을 공급하는 기능을 한다.
이 실시예에서 상기 렌즈패턴(32)은 렌즈시트(30)의 입사면(31b)에 오목한 돔(dome) 형태로 형성되며, 각 렌즈패턴(32)들은 유기발광다이오드(20)의 단위셀(21)과 대응하는 크기 및 형태를 갖는다. 즉, 각 렌즈패턴(32)들은 유기발광다이오드(20)의 단위셀(21)과 대응하는 크기의 사각형 형태로 형성되며, 액정 패널(10) 쪽으로 오목하게 함몰된 렌즈 형태를 갖는다.
따라서, 유기발광다이오드(20)로부터 방출된 빛은 렌즈시트(30)의 렌즈패턴(32)을 지나면서 측방으로 굴절되어 확산되고, 이에 따라 유기발광다이오드(20)의 비발광영역(22)에 의해 액정 패널(10) 상에 빛이 제공되지 않는 영역에도 빛이 제공될 수 있게 되어 액정 패널(10)의 전면(全面)에 걸쳐 균일하게 빛이 제공된다.
한편, 상기 케이스(40)는 전방면이 개방된 박스 형태로 이루어지며, 상기 액정 패널(10) 및 유기발광다이오드(20)의 각 가장자리가 그 내측면에 밀착될 수 있도록 액정 패널(10) 및 유기발광다이오드(20)의 크기와 대응하는 크기를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기발광다이오드(20)의 후면부가 케이스(40)의 후면부와 소정의 간격을 유지하면서 지지되도록 상기 케이스(40)의 후면부 가장자리에는 유기발광다이오드(20)의 가장자리부가 안착되어 지지되는 단턱부(42)가 내측으로 돌출되게 형성된다. 상기 단턱부(42)는 케이스(40)에 일체로 형성되는 것이 바람직하지만, 이와 다르게 케이스(40)와는 개별체로 되어 케이스(40)에 고정되게 결합될 수도 있을 것이다.
또한, 상기 케이스(40)의 일측면부에는 상기 유기발광다이오드(20)의 컨넥터(23)가 외부 전원과 연결되도록 하기 위하여 컨넥터(23)가 인출되는 인출구(43)가 관통되게 형성된다. 또한, 상기 인출구(43)의 내측에는 이 인출구(43)를 통한 공기 유입을 방지하기 위한 실링재(44)가 도포된다. 상기 실링재(44)는 인출구(43)의 내측에서 인출구를 완전히 밀폐시키도록 도포된 다음, UV 경화됨으로써 인출구(43)를 통한 공기 유출입을 완전히 방지시키고, 이로써 유기발광다이오드(20)의 유기물이 공기와 접촉하여 열화되는 현상을 방지한다.
그리고, 상기 케이스(40)의 후면부에 케이스(40) 내부의 잔류가스를 제거하기 위한 게터(45)(getter)가 장착된다.
상기 전방프레임(50)은 가운데가 개방되며, 'ㄱ'자형 단면을 갖는 사각 프레임 형태로 이루어진다. 상기 전방프레임(50)은 그 내측면에 접착제가 도포되어 액정 패널(10)의 전방면 가장자리와 케이스(40)의 전방면 가장자리에 접착됨으로써 케이스(40) 내부를 밀폐시킨다. 이 때, 전방프레임(50)과 케이스(40)를 상호 접합 시키는 접착제로는 UV 광선에 의해 경화될 수 있는 광경화성 접착제를 사용함이 바람직하다.
또한, 상기 전방프레임(50)의 내측면에는 전방프레임(50)을 케이스(40)와 액정 패널(10)에 접합 후 케이스(40) 내측으로 공기가 유입되는 것을 방지하기 위한 제 1,2실링재(52, 54)가 형성되며, 상기 케이스(40)의 전단부 외측면에도 상기 제 1실링재(52)와 상응하여 기밀성을 더욱 향상시킬 수 있는 실링재(46)가 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 실링재(46)들은 실리콘이나 고무 등의 재료를 사용하여 구성할 수 있다.
상기 액정 패널(10)과 유기발광다이오드(20)를 케이스(40)와 전방프레임(50)에 조립하는 공정은 진공 챔버 내에서 수행된다. 이는 액정 패널(10)과 유기발광다이오드(20)를 케이스(40)와 전방프레임(50)에 조립하는 과정에서 케이스(40) 내부에 공기가 유입되어 잔류하는 것을 방지하기 위함이다.
도 5와 도 6을 참조하여, 액정 패널(10)과 유기발광다이오드(20)를 케이스(40)와 전방프레임(50)에 조립하는 과정에서 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1진공 챔버(2)의 내에서 유기발광다이오드(20)가 소정의 공정을 단계적으로 거치면서 만들어진다(단계 S1-1). 그리고, 유기발광다이오드(20)를 만드는 과정과 별도로 진공하에서 액정 패널(10)의 후면에 상기 렌즈시트(30)가 합착되는 공정이 이루어진다(단계 S1-2).
이어서, 상기 유기발광다이오드(20)와 액정 패널(10)은 케이스(40)와 전방프 레임(50)이 마련된 제 2진공 챔버(3)내로 투입된다(단계 S2).
상기 제 2진공 챔버(3) 내로 투입된 유기발광다이오드(20)와 액정 패널(10)은 상기 케이스(40) 내에 차례로 삽입된다(단계 S3). 이 때, 상기 유기발광다이오드(20)는 그의 소자형성면(25)의 각 가장자리가 케이스(40)의 단턱부(42) 상에 안착되면서 지지되고, 유기발광다이오드(20)의 소자형성면(25)은 케이스(40)의 후면부와 소정 거리 이격된다. 그리고, 유기발광다이오드(20)의 컨넥터(23)는 케이스(40)의 인출구(43)를 통해 외부로 인출되고, 이 인출구(43)에 내측에 실링재(44)가 인출구(43)를 완전히 밀폐시키도록 도포된다.
이어서, 상기 전방프레임(50)의 내측면에 접착제가 도포된 상태에서 전방프레임(50)이 케이스(40)의 전방에서 케이스(40)에 결합된다. 그리고, UV가 조사되어 상기 전방프레임(50) 내측의 접착제가 경화됨과 더불어 상기 실링재(44)가 경화된다(단계 S4). 이 때, 상기 전방프레임(50)의 전방부는 액정 패널(10)의 전방면과 접합되고, 전방프레임(50)의 각 측면부는 케이스(40)의 전방부 외측면과 접합되면서 케이스(40) 내부를 밀봉상태로 만든다.
한편, 전술한 액정표시장치의 제조방법의 실시예에서는 유기발광다이오드(20)가 제 1진공 챔버(2)에서 그 제조가 완료된 후 제 2진공 챔버(3)로 옮겨져 케이스(40)에 장착되었다. 하지만, 이와 다르게, 유기발광다이오드(20)가 제 1진공 챔버(2) 내에서 그 제조가 완료된 다음, 렌즈시트(30)가 부착된 액정 패널(10)과 케이스(40) 및 전방프레임(50)이 제 1진공 챔버(2) 내로 투입되어 조립이 이루어질 수도 있을 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 유기발광다이오드의 소자형성면에 별도 커버를 접합시키지 않고, 진공 챔버 내에서 렌즈시트가 부착된 액정 패널과 유기발광다이오드를 케이스에 삽입시키고 전방프레임으로 밀폐되게 결합시키는 간단한 작업으로 액정표시장치가 제조되므로, 액정표시장치의 조립이 단순화되며, 자동화가 가능하게 되고, 조립 과정에서 불량 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Claims (11)

  1. 액정 패널과;
    상기 액정 패널의 후방에 배치되어 전방으로 빛을 방출하는 유기발광다이오드(OLED)와;
    전방면이 개방된 박스 형태로 형성되며, 상기 액정 패널과 유기발광다이오드가 삽입되어 지지되는 케이스와;
    상기 케이스의 전방에서 상기 케이스의 전방부 가장자리와 접착되면서 결합되어 케이스 내부를 밀봉상태로 고정시키는 전방프레임을 포함하여 구성된 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 액정 패널과 유기발광다이오드(OLED) 사이에 배치되며, 일면에 광경로를 변경시키기 위한 돔(dome) 형태의 렌즈패턴이 형성되어, 상기 유기발광다이오드로부터 방출되는 빛을 액정 패널의 전면으로 확산시키는 렌즈시트를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전방프레임은 가운데가 개방되게 형성되며 'ㄱ'자형 단면을 갖는 사각 프레임 형태로 이루어져, 그 내측면이 상기 액정 패널의 전방면 가장자리와 케이스의 전방부 가장자리에 밀착되게 접착되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 케이스의 내면에는 내부의 잔류가스를 제거하기 위한 게터(getter)가 장착된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 유기발광다이오드의 후면부가 케이스의 후면부와 소정의 간격을 유지하면서 지지되도록 상기 케이스의 후면부 가장자리에는 유기발광다이오드의 가장자리부가 안착되어 지지되는 복수개의 단턱부가 내측으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 케이스의 일측면부에 상기 유기발광다이오드를 외부 전원과 연결시키기 위한 컨넥터가 외부로 인출되는 인출구가 관통되게 설치되고, 상기 인출구의 내측에는 인출구를 통한 공기의 출입을 방지하는 실링재가 인출구를 밀폐시키도록 도포된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 전방프레임의 내측면에 케이스 또는 액정 패널의 면과 밀착되면서 기밀을 유지하는 적어도 1개의 실링재가 설치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 케이스의 외면에 상기 전방프레임의 실링재와 대응하여 전방프레임의 내측면과 밀착되면서 기밀성을 더욱 강화시키는 보강용 실링재가 설치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 전방프레임과 케이스는 광경화성 접착제에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 액정 패널과 유기발광다이오드를 진공 챔버 내에 투입시키는 단계와;
    진공 챔버 내에서 케이스 내에 상기 유기발광다이오드와 액정 패널을 차례로 안착시키는 단계와;
    상기 케이스의 전방에 전방프레임을 접합시키는 단계를 포함하여 구성된, 제 1항의 액정표시장치를 제조하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 액정 패널을 진공 챔버에 투입하기 전에 액정 패널의 후면에 렌즈시트를 부착시키는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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