KR101117978B1 - 액정표시소자 - Google Patents

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KR101117978B1
KR101117978B1 KR1020040049022A KR20040049022A KR101117978B1 KR 101117978 B1 KR101117978 B1 KR 101117978B1 KR 1020040049022 A KR1020040049022 A KR 1020040049022A KR 20040049022 A KR20040049022 A KR 20040049022A KR 101117978 B1 KR101117978 B1 KR 101117978B1
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Abstract

본 발명은 중력불량을 개선할 수 있는 액정표시소자에 관한 것으로, 본 발명의 액정표시소자는, 액정층을 사이에 두고 서로 대향된 제1기판과 제2기판; 상기 액정층이 형성되지 않은 상기 제1기판의 배면에 형성된 제 1 중력불량 방지용 구조물; 및 상기 액정층이 형성되지 않은 상기 제2기판의 배면에 형성된 제 2 중력불량 방지용 구조물을 포함한다.
중력불량

Description

액정표시소자{Liquid Crystal Display Device}
도 1은 종래 액정표시소자의 분해 사시도이다.
도 2는 종래 액정표시소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 종래 액정표시소자의 중력불량을 도시한 것이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시소자의 하부기판의 개략적인 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 A-A라인의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 중력불량 방지용 구조물의 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시소자의 상부기판의 개략적인 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 A-A라인의 단면도이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
100 : 하부기판 200 : 상부기판
120 : 게이트 배선 140 : 데이터 배선
122 : 게이트 절연막 142 : 보호막
160 : 화소전극 220 : 차광층
240 : 컬러필터층 260 : 공통전극
300a: 제1 중력불량 방지용 구조물
300b : 중력불량 방지용 구조물
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 중력불량을 개선할 수 있는 액정표시소자에 관한 것이다.
표시화면의 두께가 수 센치미터(cm)에 불과한 초박형의 평판표시소자(Flat Panel Display), 그 중에서도 액정표시소자는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
이하, 이와 같은 액정표시소자를 도면을 참조로 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 종래 액정표시소자의 분해 사시도이고, 도 2는 종래 액정표시소자의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래 액정표시소자는 소정간격을 두고 서로 대향되어 있는 하부기판(10)과 상부기판(20), 그리고 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층(미도시)을 포함하여 구성된다.
상기 하부 기판(10)상에는 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선(12)과 데이터 배선(14)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 게이트 배선(12)과 데이터 배선(14)의 교차 영역에는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되는 화소전극(16)이 상기 화소영역에 형성되어 있다.
상기 상부기판(20)상에는 화소영역 이외의 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(22)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역에 대응되는 부분에 색상을 표현하기 위한 R, G, B의 컬러필터층(24)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(24) 상부에 공통전극(26)이 형성되어 있다.
또한, 도 2에서 알 수 있듯이, 상기 하부기판(10) 및 상부기판(20) 사이에는 액정표시소자의 셀갭을 균일하게 유지하기 위해서 스페이서(30)가 형성되게 된다.
상기 스페이서로는 구형상의 스페이서를 적정농도로 용액에 혼합한 후 기판 상에 산포하여 형성되는 볼 스페이서와, 그리고 기둥형상의 스페이서를 기판 상에 부착하여 형성하는 컬럼 스페이서가 있으나, 상기 볼 스페이서는 대면적에 적용할 경우에 셀갭이 불균일하게 되는 단점이 있어 대면적 기판에는 컬럼 스페이서가 주로 이용되고 있다.
또한, 상기 하부기판(10) 및 상부기판(20) 사이의 외곽부에는 씨일재(40)가 형성되어 있어 양 기판이 합착되게 된다.
이와 같은 구조의 액정표시소자는 하부기판 상에 게이트 배선, 데이터 배선, 박막트랜지스터, 및 화소전극을 형성하여 하부기판을 준비하는 공정, 상부기판 상에 차광층, 컬러필터층, 및 공통전극을 형성하여 상부기판을 준비하는 공정, 상기 준비된 양 기판 사이에 액정층을 형성시키면서 양 기판을 합착하는 공정을 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 양 기판을 합착하는 공정으로는 진공 주입 방식 및 액정 적하 방식이 있다.
진공 주입 방식은 상기 준비된 양 기판 중 어느 하나의 기판에 주입구를 갖는 씨일재를 형성하고 양 기판을 합착한 후 상기 주입구를 통해 액정을 양 기판 사이에 주입시키는 방식이다.
액정 적하 방식은 상기 준비된 양 기판 중 어느 하나의 기판에 주입구가 없는 씨일재를 형성하고 액정을 적하한 후 양 기판을 합착하는 방식이다.
기판의 크기가 대형화됨에 따라 상기 진공 주입 방식에 의해 액정을 주입하게 되면 액정 주입 시간이 너무 오래 걸려 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 대형 기판의 경우는 액정 적하 방식에 의해 수행되고 있다.
한편, 액정 적하 방식에서는 적정량의 액정량을 산출하는 것이 큰 문제가 된다. 즉, 액정 적하 방식은 진공 주입 방식과 달리 미리 산출된 양의 액정을 양 기판 중 하나의 기판에 적하시키므로, 액정량이 적게 산출된 경우는 액정 패널 내부에 액정이 부족한 공간이 발생될 것이며, 액정량이 지나치게 산출된 경우는 액정 패널 내부에 액정이 넘치게 되어 표시 품위가 저하되게 된다.
따라서, 셀의 크기 및 높이 등을 고려하여 액정량을 적절히 산출해야 한다. 그러나, 액정량을 정확하게 산출하는 것은 쉬운 일이 아니다. 그리하여, 일반적으로는 액정량이 부족하지 않도록 액정량을 산출하고 있으며, 만약 액정량이 지나치게 될 경우를 대비해서 실제 화면이 표시되지 않는 액티브 영역 이외의 영역에서 지나친 액정을 수용하기 위한 다양한 방법들이 고안되고 있다.
한편, 이와 같은 액정표시소자는 주로 모니터, TV 등으로 적용되므로 주로 세워서 사용하게 된다. 이와 같은 경우에서, 전술한 바와 같이, 액정량이 지나치게 산출된 경우는 액정이 하부로 이동하여 액정 패널의 하부가 볼록하게 되는 현상(소위 중력불량)이 발생될 수 있다. 특히, 액정 패널의 온도가 올라가면 액정이 팽창하게 되어 중력불량 현상이 심화되게 된다.
도 3은 이와 같이 종래 액정표시소자의 중력불량을 도시한 것으로서, 도 3에서 알 수 있듯이, 액정이 화살표 방향으로 이동함에 따라 양 기판(10, 20)이 하부 쪽으로 갈수록 좌우로 휘어져, 하부 쪽의 셀갭이 상부 쪽의 셀갭 보다 넓어지게 되어, 결과적으로 화상의 표시 품위가 떨어지게 된다.
따라서, 대면적 액정 패널에서 중력불량을 방지하기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 중력불량을 방지하기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 액정패널을 구성하는 기판을 잘 휘어지지 않도록 함으로써 비록 액정이 하부 쪽으로 이동한다 하더라도 중력불량을 방지할 수 있는 액정표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 형성된 액정층; 및 상기 제1기판 및 제2기판 중 적어도 하나의 기판 상에 형성된 중력불량 방지용 구조물을 포함하여 구성된 액정표시소자를 제공한다.
상기 중력불량 방지용 구조물은 제1기판 및 제2기판 모두에 형성되는 것이 바람직하며, 빛이 투과되는 않는 화소영역 이외의 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 중력불량 방지용 구조물은, 하부기판 상에 형성될 경우는 게이트 라인 및/또는 데이터 라인 상부에 형성되는 것이 바람직하고, 상부기판 상에 형성될 경우는 차광층 상부에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 중력불량 방지용 구조물은 복수개의 막대 모양 구조 또는 그물 모양 구조인 것이 바람직하다.
또한, 상기 중력불량 방지용 구조물은 그 수직 단면이 삼각형, 반구형, 사다리꼴 또는 직사각형인 것이 바람직하다.
이와 같이, 본원발명은 액정표시소자를 구성하는 기판 상에 중력불량 방지용 구조물을 형성함으로써, 액정 패널이 세워져 있는 경우에 비록 액정이 하부로 이동한다 하더라도 기판이 휘어지지 않게 되어 액정 패널의 하부가 볼록하게 되는 것이 방지되는 것이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시소자의 하부기판의 개략적인 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 A-A라인의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b에서 알 수 있듯이, 하부 기판(100)상에는 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선(120)과 데이터 배선(140)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 배선(120)과 데이터 배선(140)의 교차점에는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 전 극, 게이트 절연막(도 4b의 도면부호 122), 반도체층, 소스 및 드레인 전극이 차례로 적층되어 형성된다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터(T) 위의 기판 전면에 보호막(도 4b의 도면부호 142)이 형성되어 있고, 보호막의 콘택홀을 통해서 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극과 연결되는 화소전극(160)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 데이터 배선(140)의 상부의 보호막(142) 상에 복수개의 막대 모양 구조로 제 1 중력불량 방지용 구조물(300a)이 형성되어 있다. 도면에는 모든 데이터 배선(140)의 상부에 제 1 중력불량 방지용 구조물(300a)이 형성된 경우를 도시하였으나, 2개 또는 그 이상의 데이터 배선 당 하나의 중력불량 방지용 구조물을 형성하는 것도 가능하다.
또한, 도면에는 제 1 중력불량 방지용 구조물(300a)이 데이터 배선(140)의 상부에서 막대 모양 구조로 형성된 경우를 도시하였으나, 게이트 배선(120)의 상부에서 막대 모양 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 게이트 배선(120) 및 데이터 배선(140)의 상부에서 그물 모양 구조로 형성될 수도 있다. 각각의 경우에 제 1 중력불량 방지용 구조물(300a)은 그 폭이 데이터 배선(140) 및/또는 게이트 배선(120)의 폭보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 중력불량 방지용 구조물(300a)은 도 4b에서와 같이 그 수직 단면이 직사각형일 수도 있으나, 도 5에서와 같이 삼각형, 반구형, 또는 사다리꼴 모양일 수도 있다.
이와 같은 제 1 중력불량 방지용 구조물(300a)은 하부기판(100)이 휘어지지 않도록 기능하는 것이므로 그 정도의 강도를 가진 재료는 무엇이나 적용가능하나, 바람직하게는 포토아크릴을 이용하는 것이다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 상기 제 1 중력불량 방지용 구조물(300a)을 포함한 기판 전면에 배향막이 형성될 수 있다.
상기 배향막은 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)계 화합물, PVA(polyvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid)등의 물질을 이용하여 러빙 배향 처리되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 배향막은 PVCN(polyvinylcinnamate), PSCN(polysiloxanecinnamate), 또는 CelCN(cellulosecinnamate)계 화합물과 같은 광반응성 물질을 이용하여 광 배향 처리되어 형성될 수도 있다. 상기 광 배향 처리는 적어도 1회의 광조사에 의해 프리틸트각(pretilt angle), 배향방향(alignment direction)을 동시에 결정하며, 이때 광조사는 자외선 영역의 광을 사용하는 것이 바람직한데, 무편광, 비편광, 선편광, 및 부분편광된 광 중 어느 것을 사용하여도 무방하다.
한편, 도 4a 및 도 4b에 따르면, 하부기판 상에 형성된 중력불량 방지용 구조물은, 하부기판의 양 면 중에서 액정층과 접하는 면에 형성되고 있으나, 액정층과 접하지 않는 그 반대 면에 형성될 수도 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시소자의 상부기판의 개략적인 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 A-A라인의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에서 알 수 있듯이, 상부기판(200)상에는 화소영역 이외의 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(220)이 형성되어 있고, 상기 차 광층(220) 위에 컬러필터층(240)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 컬러필터층(240) 상부에 공통전극(260)이 형성되어 있다.
그리고, 도시되지는 않았으나, 기판 평탄화 및 상기 컬러필터층(240) 보호를 위해서 상기 컬러필터층(240)과 공통전극(260) 사이에 오버코트층이 추가로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 차광층(220) 상부의 공통전극(260) 상에 복수개의 막대 모양 구조로 제 2 중력불량 방지용 구조물(300b)이 형성되어 있다.
도면에는 제 2 중력불량 방지용 구조물(300b)이 차광층(220) 상부에서 세로 방향의 막대 모양 구조로 형성된 경우를 도시하였으나, 가로 방향의 막대 모양 구조로 형성될 수도 있고, 가로 및 세로 방향의 그물 모양 구조로 형성될 수도 있다.
이와 같은 제 2 중력불량 방지용 구조물(300b)은 그 폭이 차광층(220)의 폭 보다는 작은 것이 바람직하며, 그 재료로는 전술한 바와 같이 포토아크릴이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 중력불량 방지용 구조물(300b)은 전술한 바와 같이, 그 수직 단면이 직사각형, 삼각형, 반구형, 또는 사다리꼴 모양인 것이 바람직하다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 상기 공통전극(260) 상에는 컬럼 스페이서가 추가로 형성될 수 있다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 상기 제 2 중력불량 방지용 구조물(300b)을 포함한 기판 전면에 배향막이 형성될 수 있다. 배향막의 재료 및 형성방법은 도 4a 및 도 4b에 따른 실시예에서 설명한 바와 동일하다.
한편, 도 6a 및 도 6b에 따르면, 상부기판 상에 형성된 중력불량 방지용 구조물은, 상부기판의 양 면 중에서 액정층과 접하는 면에 형성되고 있으나, 액정층과 접하지 않는 그 반대 면에 형성될 수도 있다.
이상, 본 발명에 따른 액정표시소자를 구성하는 하부기판 및 상부기판에 대해서 설명하였다.
본 발명에 따른 액정표시소자는 전술한 제1, 제2 중력불량 방지용 구조물(300a, 300b)이 각각 형성된 하부기판(100) 및 상부기판(200)과, 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 하부기판 및 상부기판 중 어느 하나의 기판에만 중력불량 방지용 구조물이 형성되는 것도 가능하다.
한편, 소위 IPS(In-Plane Switching)모드 액정표시소자는 공통전극을 하부기판 상에 형성하고, 공통전극과 일정한 거리를 두고 서로 평행하게 화소전극을 형성하여, 공통전극과 화소전극간의 횡전계에 의해 액정층의 배향을 조절하는 것이다.
따라서, 본 발명이 IPS모드 액정표시소자에 적용되는 경우는 상기 상부기판(200) 상에 형성된 공통전극(260)이 상기 하부기판(100)상에 형성될 것이고, 그 외의 다른 구성요소는 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경되어 형성될 수 있을 것이다. 다만, IPS모드 액정표시소자에는 컬러필터층을 보호하는 오버코트층이 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 중력불량 방지용 구조물은 차광층 상부의 오버코트층 상에 형성될 것이다.
상기 구성에 의한 본 발명에 따른 액정표시소자는 상부기판 및/또는 하부기 판 상에 중력불량 방지용 구조물을 형성함으로써, 액정 패널이 세워져 있는 경우에 비록 액정이 하부로 이동한다 하더라도 기판이 휘어지지 않게 되어 액정 패널의 하부가 볼록하게 되는 이른 바 중력불량현상을 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 액정층을 사이에 두고 서로 대향된 제1기판과 제2기판;
    상기 액정층이 형성되지 않은 상기 제1기판의 배면에 형성된 제 1 중력불량 방지용 구조물; 및
    상기 액정층이 형성되지 않은 상기 제2기판의 배면에 형성된 제 2 중력불량 방지용 구조물을 포함하여 구성된 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판 상에는 서로 교차 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되어 있는 화소전극이 형성되어 있고,
    상기 제2기판 상에는 차광층; 및 상기 차광층 위에서 상기 화소영역에 대응되는 영역에 형성된 컬러필터층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 중력불량 방지용 구조물은 복수개의 막대 모양 구조인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 중력불량 방지용 구조물은 그물 모양 구조인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 중력불량 방지용 구조물은 그 수직 단면이 삼각형, 반구형, 사다리꼴 또는 직사각형인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 제2기판의 컬러필터층 위에 공통전극이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 제1기판 상에 화소전극과 일정한 거리를 두고 공통전극이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  10. 삭제
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