KR100904265B1 - 액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

스페이서의 이동에 따른 배향막의 스크래치 문제 및 빛샘 현상을 해결하기에 알맞은 액정표시소자를 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 액정표시소자는 칼라필터층이 형성된 상부기판과, 상기 상부기판에 대향되며 박막트랜지스터가 형성된 하부기판과, 상기 상, 하부기판 사이에 충진된 액정과, 상기 상, 하부기판 사이에 서로 마주보는 면의 높이가 일정한 다면체의 스페이서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020020087764
다면체, 스페이서

Description

액정표시소자{Liquid Crystal Display device}
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시소자의 단면도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시소자의 단면도
도 3은 본 발명의 스페이서의 형태를 나타낸 도면
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
31 : 상부기판 32 : 블랙매트릭스층
33 : 칼라 필터층 34 : 공통전극
35 : 제 2 배향막 40: 하부기판
41 : 게이트전극 42 : 게이트절연막
43a, 43b : 반도체층, 오믹콘택층 44 : 데이터라인
44a : 소오스전극 44b : 드레인전극
45 : 보호막 46 : 화소전극
47 : 제 1 배향막 48 : 액정
49 : 스페이서
본 발명은 액정표시소자에 대한 것으로, 특히 볼 스페이서의 유동에 의한 배향막 긁힘 현상을 방지하기에 알맞은 액정표시소자에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점차 증가하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정표시소자가 여러 분야에서 화면 표시 장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어졌음에도 불구하고 화면 표시 장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 점이 많이 있다.
따라서, 액정표시소자가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이와 같은 액정표시소자는 화상을 표시하는 액정패널과 상기 액정패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있다.
상기 액정패널은 복수개의 픽셀 영역이 매트릭스 형태로 배열되고 각 픽셀마다 하나의 박막트랜지스터와 하나의 화소전극이 배열되어 있는 하판(bottom plate)과, 색상을 나타내기 위한 칼라필터 및 공통전극이 구성된 상판(Top plate)과, 상기 상판과 하판 사이에 충진된 액정층으로 구성된다.
그리고 상기 상,하판의 양쪽면에는 가시광선(자연광)을 선편광 시켜주는 편광판이 각각 부착되어 있다.
상기의 구성을 갖는 액정표시소자는 높은 콘트라스트비(high contrast ratio), 넓은 시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 구현하고 색변화(color change)를 방지하기 위해 정확하게 액정셀의 간격이 유지될 필요가 있다.
특히, TN모드(twisted nematic mode)와 같은 특정한 모드를 이용한 액정표시장치에서는 광학적 특성에 맞춰 액정셀의 간격을 정확하게 유지하지 않으면, 높은 콘트라스트비를 얻을 수가 없을 뿐만 아니라 화면에 표시얼룩이 발생하게 된다.
상기에서와 같이 액정표시장치에서 정확한 액정셀의 간격을 유지하는 것은 고화질의 액정표시장치를 생산하는데 있어서 필수적인 요소이다.
상기와 같이 액정셀의 간격, 즉 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위해서 스페이서(spacer)를 사용하는데, 스페이서의 종류로는 기판에 산포하는 볼 스페이서(ball spacer)와 기판에 부착시키는 칼럼 스페이서(column spacer)가 있다.
이때 볼 스페이서(ball spacer)는 플라스틱 볼(plastic ball)이나 탄성체 플라스틱 미립자로 형성된 스페이서(spacer)라 불리는 작은 입자를 스위칭소자가 형 성된 하판 또는 칼라 필터가 형성된 상판 상에 산포기를 통해 일정한 간격으로 산포하여 형성하는 것이고, 칼럼 스페이서(column spacer)는 감광성 유기수지와 같이 딱딱한 재질을 상판에 부착하여 형성하는 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정표시소자에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시소자의 단면도이다.
종래 기술에 따른 액정표시소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 칼라필터층이 형성되는 상부기판(1)과, 박막트랜지스터가 형성되는 하부기판(10)과, 상, 하부기판(1,10) 사이에 충진된 액정(18)과, 상, 하부기판(1,10)간의 셀 갭을 유지하기 위해 상부기판(1)과 하부기판(10) 사이에 형성된 볼 스페이서(19)로 구성된다.
상기 하부기판(10)(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열된 복수개의 게이트라인(미도시)과, 상기 게이트 라인의 일측에서 돌출된 게이트 전극(11)과, 상기 게이트 전극(11)을 포함한 하부기판(10) 전면에 형성된 게이트 절연막(12)과, 상기 게이트 전극(11) 상측의 게이트 절연막(12) 상에 섬모양으로 형성된 반도체층(13a)과, 오믹콘택층(13b)과, 상기 각 게이트 라인과 수직 교차하여 화소영역을 정의하는 복수개의 데이터 라인(14)과, 상기 데이터 라인(14)의 일측에서 돌출되며 상기 게이트전극(11) 및 상기 오믹콘택층(13b)의 일측에 오버랩된 소오스전극(14a)과, 상기 소오스전극(14a)과 이격되며 상기 게이트전극(11)과 상기 오믹콘택층(13b)의 타측에 오버랩된 드레인전극(14b)으로 구성된다.
상기에서 게이트전극(11), 반도체층(13) 및 소오스/드레인전극(14a,14b)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)를 이룬다.
그리고 상기 하부기판(10)에는 박막트랜지스터(TFT)를 포함한 하부기판(10) 전면에 형성된 보호막(15)과, 상기 드레인 전극(14b)과 연결되어 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소전극(16)과, 액정의 규칙적인 배열을 위해 하부기판(10) 상에 형성된 제 1 배향막(17)이 더 구성된다.
또한, 상기 하부기판(10)에 대향하는 상기 상부기판(1) 상에는 상기 게이트 라인, 데이터 라인(14), 및 박막 트랜지스터에 상응하는 부분의 빛을 차단하는 블랙매트릭스층(2)과, 색상을 구현하기 위해 상기 블랙매트릭스층(2)과 상부기판(1) 상에 형성된 컬러필터층(3)과, 상기 하부기판(10)의 화소 전극(16)으로부터 전위차를 갖기 위해 형성된 공통전극(4)과, 상기 공통전극(4) 위에 액정의 규칙적인 배열을 위해 형성된 제 2 배향막(5)을 포함한다.
상기 볼 스페이서(19)는 플라스틱 볼(plastic ball)이나 탄성체 플라스틱 미립자로 형성된다.
상기 볼 스페이서(19)는 구형으로 형성되기 때문에, 외부에서 충격이나 진동이 가해질 때 상, 하부기판(1,10) 사이에서 이동이 자유롭다.
상기 볼 스페이서(19)의 자유로운 이동으로 인해서, 상, 하부기판(1,10)의 제 1, 제 2 배향막(17, 5)에 스크래치(scratch)가 발생하여 외관불량을 유발할 수 있다.
또한 볼 스페이서(19)의 이동에 의해 스크래치가 발생한 부분에서 액정(18)의 배향이 달라지기 때문에 상기 제 1, 제 2 배향막(17, 5)의 긁혀진 부분으로 빛 샘 현상이 발생할 수 있다.
이와 같이 구형의 볼 스페이서(19)로 인하여 발생하는 빛샘 현상은 액정표시소자의 명암비(Contrast ratio)를 저하시키는 결과를 가져온다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 스페이서의 이동에 따른 배향막의 스크래치 문제 및 빛샘 현상을 해결하기에 알맞은 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자는 칼라필터층이 형성된 상부기판과, 상기 상부기판에 대향되며 박막트랜지스터가 형성된 하부기판과, 상기 상, 하부기판 사이에 충진된 액정과, 상기 상, 하부기판 사이에 서로 마주보는 면의 높이가 일정한 다면체의 스페이서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서는 정육면체의 8개의 모서리가 연마된 14면체인 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서는 탄성체 플라스틱 미립자로 형성된다.
상기에서와 같이 본 발명의 액정표시소자는 액정패널의 두 기판 사이에 비구형의 다면체를 이루는 스페이서를 구성하는데 그 특징이 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시소자에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시소자의 단면도이다.
본 발명에 따른 액정표시소자는 도 2에 도시한 바와 같이, 칼라필터층이 형성된 상부기판(31)과, 박막트랜지스터가 형성되는 하부기판(40)과, 상, 하부기판(31,40) 사이에 충진된 액정(48)과, 상, 하부기판(31,40)간의 셀 갭을 유지하기 위해 상부기판(31)과 하부기판(40) 사이에 비구형의 다면체를 이루도록 형성된 스페이서(49)로 구성된다.
상기 하부기판(40)(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열된 복수개의 게이트라인(미도시)과, 상기 게이트 라인의 일측에서 돌출된 게이트 전극(41)과, 상기 게이트 전극(41)을 포함한 하부기판(40) 전면에 형성된 게이트 절연막(42)과, 상기 게이트 전극(41) 상측의 게이트 절연막(42) 상에 섬모양으로 형성된 반도체층(43a)과, 오믹콘택층(43b)과, 상기 각 게이트 라인과 수직 교차하여 화소영역을 정의하는 복수개의 데이터 라인(44)과, 상기 데이터 라인(44)의 일측에서 돌출되며 상기 게이트전극(41) 및 상기 오믹콘택층(43b)의 일측에 오버랩된 소오스전극(44a)과, 상기 소오스전극(44a)과 이격되며 상기 게이트전극(41)과 상기 오믹콘택층(43b)의 타측에 오버랩된 드레인전극(44b)으로 구성된다.
상기에서 게이트전극(41), 반도체층(43) 및 소오스/드레인전극(44a,44b)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)를 이룬다.
그리고 상기 하부기판(40)에는 박막트랜지스터(TFT)를 포함한 하부기판(40) 전면에 형성된 보호막(45)과, 상기 드레인 전극(44b)과 연결되어 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소전극(46)과, 액정의 규칙적인 배열을 위해 하부기판(40) 상에 형성된 제 1 배향막(47)이 더 구성된다.
또한, 상기 하부기판(40)에 대향하는 상기 상부기판(31) 상에는 상기 게이트 라인, 데이터 라인(44), 및 박막 트랜지스터에 상응하는 부분의 빛을 차단하는 블랙매트릭스층(32)과, 색상을 구현하기 위해 상기 블랙매트릭스층(32)과 상부기판(31) 상에 형성된 컬러필터층(33)과, 상기 하부기판(40)의 화소 전극(46)으로부터 전위차를 갖기 위해 형성된 공통전극(34)과, 상기 공통전극(34) 위에 액정의 규칙적인 배열을 위해 형성된 제 2 배향막(35)을 포함한다.
상기 스페이서(49)는 탄성체 플라스틱 미립자로 형성되며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 비구형의 다면체를 이루고 있으며, 상,하부기판(31,40)의 제 2, 제 1 배향막(35,47)에 서로 마주 보는 면이 직접 접하고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이 스페이서(49)는 정육면체의 8개의 모서리 부분을 연마해서 서로 마주보는 면의 높이가 일정하게 유지된다.
도면에는 스페이서(49)가 14면을 이루는 것에 대해서만 나타나 있지만, 그 이상의 다면체도 이룰 수 있다.
상기 스페이서(49)는 서로 마주 보는 면의 높이가 같으므로 셀 갭을 일정하게 유지할 수 있을 뿐만아니라, 상,하부기판(31,40)의 각 배향막에 서로 마주 보는 면이 직접 접하고 있으므로 외부 충격이나 진동에 의해서 쉽게 이동하지 않는다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시소자는 다음과 같은 효과가 있다.
스페이서가 상호 마주보는 면의 높이가 일정한 다면체이므로, 외부 충격이나 진동에 의한 스페이서의 유동을 방지할 수 있다.
또한 스페이서의 유동에 의해 배향막에 스크래치가 발생하는 현상도 방지할 수 있으며, 이에 따른 빛샘 현상도 최소화할 수 있다.

Claims (3)

  1. 칼라필터층이 형성된 상부기판과,
    상기 상부기판에 대향되며 박막트랜지스터가 형성된 하부기판과,
    상기 상, 하부기판 사이에 충진된 액정과,
    상기 상, 하부기판 사이에 서로 마주보는 면의 높이가 일정한 정육면체의 8개의 모서리가 연마된 14면체의 스페이서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 탄성체 플라스틱 미립자로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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