KR101592386B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

공통 전극에 인가되는 공통 전압의 전위를 안정화시킨 액정 표시 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 도전성 폴리머를 상판 보호막 재료로 사용한다. 또한, 도전성 폴리머를 포함하는 보호막에 돌출부를 형성한 후 돌출부 상에 공통전극을 형성함으로써 상판의 공통전극을 하판의 접촉전극과 전기적으로 연결한다. 이를 통해 공통 전위가 위치 및 시간에 따라 흔들리지 않고 안정적으로 유지된다. 또한 단락 스페이서(Short spacer)를 제거할 수 있게 되어 접촉 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 생산성이 향상되고 원가가 절감되는 효과도 있다.
액정 표시 장치

Description

액정 표시 장치 {A LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공통 전극에 인가되는 공통 전압의 전위를 안정화시킨 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다
상판 전면에 공통전극이 형성되는 LCD 패널(예를 들어 TN 모드 패널, PVA 모드 패널, MVA 모드 패널 등)의 경우 패널이 지속적으로 대형화, 고해상도화, 고속구동화 됨에 따라 공통전극과 주변 도전체와의 용량성 결합에 의해 공통전극의 전위가 안정적이지 못하고 위치 및 시간에 따라 흔들리거나 왜곡되는 현상이 갈수록 심각해지고 있다. 공통전극 전위의 불안정은 크로스토크(Crosstalk), 잔상, 플리커(flicker) 등의 광학적 특성 불량의 한 원인이 될 수 있어 문제된다. 특히 패널이 Full HD급 이상으로 고해상도화되고 120Hz 이상의 고속 구동 방식의 적용이 증가하면서 공통전극의 전압을 위치 및 시간에 관계없이 안정적으로 잡아주는 기술의 확보가 더욱 중요해지고 있다.
지금까지는 상판 공통전극과 하판 접촉전극을 연결해주는 단락점(short point)의 개수를 증가시키거나 하판의 스토리지 전극의 넓이를 증가시키는 등의 방 식으로 대응하고 있으나 이러한 대응에는 한계가 있고 액정 충전 마진 감소, 단락점 접촉저항 증가 등 또 다른 여러 부작용을 야기하게 되므로 근원적인 해결책이 되지 못한다.
한편, 산화크롬/크롬(CrOx/Cr) 등의 금속 블랙 매트릭스를 보호막 없이 공통전극과 직접 접촉하게 하여 저항 감소를 유도하는 방법도 있으나 공통전극을 패턴하는 PVA(Patterned Vertically Alignment)모드의 경우 보호막을 제거할 경우 공통전극 패턴 공정시 컬러필터층이 손상될 뿐만 아니라 컬러필터층의 불순물이 액정층에 유입되는 문제가 있어 적용이 불가하고 특히 크롬의 경우 환경문제로 인해 사용이 불가하여 크롬 블랙매트릭스를 사용하여 해결하는 방식은 해결책이 될 수 없다.
본 발명을 통해 액정표시(Liquid Crystal Display; LCD) 패널의 상판 공통전극의 전위가 시간 및 위치에 따라 변동하는 문제를 근원적으로 해결하고자 한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 도전성 폴리머를 상판 보호막 재료로 사용한다. 또한, 도전성 폴리머를 포함하는 보호막에 돌출부를 형성한 후 돌출부 상에 공통전극을 형성함으로써 상판의 공통전극을 하판의 접촉전극과 전기적으로 연결한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 공통전극과 직접 접촉하는 보호막이 도전 성 재료로 구성되어 공통전극에 인가 되는 공통 전위가 위치 및 시간에 따라 흔들리지 않고 안정적으로 유지된다. 또한 도전성 보호막의 돌출부 상에 형성된 공통전극이 하판의 접촉전극과 직접 접촉함으로써 단락 스페이서(Short spacer)를 제거할 수 있게 되어 접촉 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 생산성이 향상되고 원가가 절감되는 효과도 있다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시예에 의해 한정 해석되어서는 안되며 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 외곽 단면도이다. 본 실시예의 액정 표시 장치는 일반적인 액정 표시 장치와 같이 상부 유리 기판(110) 내측에 블랙 매트릭스(120)와 컬러필터(130)가 형성된다. 블랙 매트릭스(120)와 컬러필터(130)는 본 발명의 필수 요소는 아니며 하부 유리 기판(210)에 형성되거나 생략될 수 있다. 일반적으로 블랙 매트릭스(120)는 본 실시예와 같이 상, 하 기판(100,200)을 결합하는 실런트(160)가 형성되는 비표시 영역, 화소의 경계 영역(미도시) 및 박막 트랜지스터(미도시) 상에 형성되어 빛샘을 방지하고 박막 트랜지스터 채널층의 광열화를 방지한다. 블랙 매트릭스(120)의 재료로는 일반적으로 유기재료 또는 크롬 등의 금속재료가 쓰일 수 있는데 크롬 블랙 매트릭스의 경우 환경문제로 인하여 현재는 유기 블랙 매트릭스로 모두 대체된 상태이다. 유기 블랙 매트릭스(120)와 컬러필터(130) 상면에는 평탄화 및 컬러필터(130) 보호 등을 목적으로 보호막(140a, 140b)을 형성한다.
본 실시예의 보호막(140a, 140b)은 평탄부(140b)와 돌출부(140a)로 구성 된다. 돌출부(140a)는 실런트(160) 외측에 위치하며 돌출부(140a) 상면을 덮고 있는 공통전극(150)을 통해 하판(200)의 접촉전극(250)과 전기적으로 접촉된다. 따라서, 외부로부터 인가되는 공통전압은 접촉전극(250)을 거쳐 공통전극(150)으로 전달된다. 돌출부(140a)는 컬럼 스페이서와 유사하게 단면을 원형으로 형성할 수 있으며 기타 사각형, 삼각형, 오각형 등 그 형상에 제한이 없고 패널상의 여러 위치에 형성될 수 있다. 또한, 돌출부(140a)를 긴 댐구조 형태로 형성하는 것도 가능하며 이 경우에도 형성위치 및 개수에 제한이 없고 설계하는 제품의 요구에 맞게 다양하게 적용 가능하다. 돌출부(140a)의 크기에도 제한은 없으나 직경은 수μm 에서 수십 μm 정도가 적당하며 높이는 셀갭에 따라 달라지며 대략 3~4μm 정도가 일반적이다. 돌출부(140a)의 크기는 패널의 면적, 돌출부(140a) 개수, 형성 위치 등에 따라 가변 될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 보호막의 재료로 도전성 물질을 사용하며 도전성 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 사용 가능한 도전성 폴리머로는 AGFA사의 Orgacon EL-P3000 series, 동사의 Orgacon EL-P5000 series 또는 Cambrios사의 TC(Transparent Conductor) 등을 들 수 있으며 현재 지속적으로 특성을 개선한 도전성 폴리머를 개발 중에 있다. 도전성 폴리머에 요구되는 특성으로는 높은 도전성, 공통전극으로 주로 쓰이는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 산화아연주석(Indium Zinc Oxide; IZO)와의 점착성, 보호층으로서의 기능, 공정 용이성 등을 들 수 있다.
하판(200)의 접촉 전극(250)은 패시베이션(passivation) 층(230, 240)에 형성된 컨택홀을 통해 하부 유리 기판(210) 상에 형성된 게이트 금속 전극(220)과 접촉한다. 패시베이션 층(230, 240)은 일반적으로 본 실시예와 같이 2개의 층으로 구성되며 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx)로 이루어지는 것이 보통이다. 접촉 전극(250)은 대게 픽셀전극(미도시)과 동일한 물질인 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전물질로 형성되며 픽셀전극 형성과 동시에 동일공정으로 형성하는 것이 바람직하다. 개구율 향상을 위해 패시베이션 층(230, 240) 위에 유기막을 형성하는 경우도 있으나 대게 화면이 표시 되지 않는 비표시 영역은 유기막이 제거된다. 한편, 본 실시예와 달리 접촉 전극(250)을 데이터 금속 전극과 접촉하도록 구성하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정에 관해 설명한다.
하판(200)의 형성 공정은 종래 기술과 다르지 않으므로 도 1 및 도 2를 참고하여 상판(100)의 형성공정에 대해서만 설명한다. 먼저 상부 유리 기판에 블랙매트릭스(120) 및 컬러필터(130)가 형성된 미완성 상판(100')을 준비한다. 일반적으로 액정 표시 장치의 상부 유리 기판(110)에는 블랙 매트릭스(120)와 컬러필터(130)가 형성되나 이는 본 발명의 필수적인 공정은 아니다. 다음으로 준비된 미완성 상판(100')에 도전성 폴리머를 보호막(140a, 140b)으로 형성한다. 도전성 폴리머를 보호막(140a, 140b)으로 형성하는 데는 도 2에 도시된 바와 같은 그라비어 인쇄 법(Gravure-Offset printing)이 유용하다. 본 실시예의 그라비어 인쇄법을 구체적으로 설명한다. 먼저, 잉크 주입 슬릿 노즐(400)로부터 회전하는 그라비어 롤(Gravure Roll)(600)의 표면으로 도전성 폴리머 잉크(140')가 사출되면 그라비어 롤(600)에 형성된 패턴을 따라 도전성 폴리머 잉크(140')가 달라붙는다. 이때 여분의 잉크는 닥터 블레이드(Doctor blade)(500)를 통해 정리되어 재활용된다. 다음 그라비어 롤(600)의 회전방향과 반대방향으로 회전하는 제1 블랭킷 롤(blanket)(700)의 표면으로 잉크(140')가 전사되고, 다시 제1 블랭킷(700)의 회전방향과 반대방향으로 회전하는 제2 블랭킷 롤(800)의 표면으로 잉크가 전사된 후 마지막으로 미완성 상판(100') 표면에 도전성 폴리머 잉크(140')가 전사된다. 그라비어 롤(600)의 표면에 형성되는 패턴은 미완성 상판(100')에 형성할 보호막(140a, 140b)의 형태에 따라 결정된다. 일반적으로 그라비어 롤(600)은 고압 탄소강으로 만들어지는 지지체 상에 레이저 가공을 차단하는 동 도금층이 형성되고 그 위에 레이저로 가공되어 패턴을 형성하는 블랙코팅(Black coating) 층이 형성되며 마지막으로 블랙코팅 층 위에 형성되어 표면을 보호하는 크롬(Cr) 층으로 구성된다. 블랭킷 롤(700, 800)은 일반적으로 탄소강으로 만들어지는 지지체를 실리콘(Silicon) 고무 계열의 블랭킷(Blanket)이 둘러싸는 형태로 구성되며 일축에 블랭킷을 고정하고 블랭킷의 장력을 조절하는 블랭킷 고정부와 장력 조절부가 위치한다. 이러한 그라비어 롤(600)과 블랭킷 롤(700, 800)의 구성 및 특성은 알려진 기술로 구체적인 도면을 이용한 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예의 경우 두 개의 블랭킷 롤(700, 800)을 사용하는 점에서 종래 기술과 차이가 있으며 이는 그라비어 롤(600)에 형성 된 잉크(140')의 노출면을 미완성 상판(100')과 접촉하는 면이 되게 하기 위함이다.
보호막(140a, 140b)을 형성한 이후의 공정은 종래 기술과 동일하다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 보호막의 돌출부(140a) 상에 형성된 공통전극(150)이 하판(200)의 접촉 전극(250)과 직접 접촉하여 공통 전위가 인가되므로 종래 기술과 같이 공통전극에 공통 전위를 인가하기 위한 단락 스페이서(short spacer)가 불필요하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 종래 기술과 달리 단락 스페이서 형성 공정을 생략할 수 있으므로 공정 단계를 줄여 생산성이 증가하고 원가가 절감되는 효과도 있다.
본 실시예에서는 그라비어 인쇄법으로 보호막을 형성하였으나 볼록판 인쇄법, 평판 인쇄법, 스크린 인쇄법 등이 적용될 수 있으며 슬릿 또는 스핀 코팅 후 마스크 등을 이용한 패턴 형성 방식으로도 형성할 수 있으며 기타 다양한 방식이 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 외곽 단면도이다.
기본적인 구성은 제 1 실시예와 동일하며 단지 돌출부(140a)가 실런트(160) 내측에 형성되는 것만 다르다. 즉, 돌출부(140a)는 액정 표시 장치의 중심을 기준으로 실런트(160) 보다 안쪽에 형성되어 액정층(300)에 의해 포위된다. 본 실시예의 공정은 특별히 다르지 않으며 도 2의 그라비아 인쇄법이 그대로 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 액정 표시 장치의 외곽 단면도이다.
기본적인 구성은 제 1 및 제 2 실시예와 동일하며 단지 돌출부(140a)가 실런 트(160) 내부에 형성되는 것만 다르다. 본 실시예 역시 제1, 2 실시예와 공정은 크게 다르지 않다. 다만, 상 하판을 결합하는 어셈블리(assembly)공정에서 상판(100)의 공통전극(150)이 하판(200)의 접촉 전극(150)과 잘 접촉하도록 압력을 적절히 가하여야 하며 실런트의 점도 관리도 중요하다.
본 실시예와 다른 여러 변형 실시예는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 다양하게 구현될 수 있다. 따라서, 청구범위는 이상 상술한 실시예에 한정되지 않으며 더 넓게 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 외곽 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 제조 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 외곽 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 외곽 단면도이다.

Claims (15)

  1. 제 1 기판;
    상기 제1 기판에 대향하는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하며,
    상기 제 1 기판은
    투명 절연 기판;
    상기 투명 절연 기판의 일면 전체에 형성되는 도전막; 및
    상기 도전막과 접촉하도록 상기 도전막 상에 형성되는 공통전극을 포함하고,
    상기 제 2 기판은 외부로 노출되는 접촉 전극을 포함하고,
    상기 도전막은 상기 제 1 기판의 상기 공통전극의 일부가 상기 제 2 기판의 상기 접촉 전극과 접촉하도록 상기 제 2 기판 방향으로 돌출하는 돌출부, 및 상기 투명 절연 기판 상의 평탄화를 위한 평탄부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 도전막으로만 형성되며,
    상기 도전막과 상기 공통 전극은 서로 다른 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 도전막은 도전성 폴리머를 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 기판은 투명 절연 기판과 도전막 사이에 컬러필터층을 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 결합하는 밀봉재를 더 포함하며 상기 돌출부는 밀봉재 외측에 형성되는 액정 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 결합하는 밀봉재를 더 포함하며 상기 돌출부는 밀봉재 내측에 형성되는 액정 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 결합하는 밀봉재를 더 포함하며 상기 돌출부는 밀봉재 내부에 형성되는 액정 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 접촉 전극에 공통 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 1 기판을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판을 형성하는 단계; 및
    밀봉재를 통해 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 결합하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 기판을 형성하는 단계는 제 1 투명 절연 기판의 일면 전체에 투명 도전막을 형성하는 단계; 및
    상기 투명 도전막과 접촉하도록 상기 투명 도전막 위에 공통전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 기판을 형성하는 단계는 제 2 투명 절연 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 및
    접촉 전극 및 화소전극을 형성하는 단계를 포함하며
    상기 투명 도전막은 상기 제 1 기판의 상기 공통전극의 일부가 상기 제 2 기판의 상기 접촉 전극과 접촉하도록 돌출하는 돌출부, 및 상기 제 1 투명 절연 기판 상의 평탄화를 위한 평탄부를 포함하고,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 결합하는 단계는 상기 제 2 기판의 상기 접촉 전극과 상기 돌출부 상의 상기 공통전극의 상기 일부가 접촉하도록 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 결합하고,
    상기 돌출부는 상기 투명 도전막으로만 형성되며,
    상기 투명 도전막과 상기 공통 전극은 서로 다른 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 투명 도전막은 도전성 폴리머를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 투명 도전막은 그라비어 인쇄법을 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 투명 도전막을 형성하는 단계는
    그라비어 롤 표면에 투명한 도전성 잉크를 바르는 단계;
    상기 그라비어 롤 표면의 도전성 잉크를 제 1 블랭킷 롤에 전사하는 단계;
    상기 제 1 블랭킷 롤에 전사된 도전성 잉크를 제 2 블랭킷 롤에 전사하는 단계;
    상기 제 2 블랭킷 롤에 전사된 도전성 잉크를 상기 제1 투명 절연 기판 상에 전사하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 그라비어 롤과 상기 제 2 블랭킷 롤은 제 1 방향으로 회전하며, 상기 제 1 블랭킷 롤은 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 회전하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 그라비어 롤은 표면에 하나의 패턴을 포함하며, 상기 하나의 패턴은 제 1 깊이와 상기 제 1 깊이보다 깊은 제 2 깊이로 구성되는 액정 표시 장치 제조 방법.
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