KR20050069001A - 스페이서의 유실이 방지된 액정표시패널 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정표시패널은 화소 외곽부에서 스페이서가 형성되는 하부면이 오버코트층인지 기판 표면인지에 따라 상기 스페이서의 넓이를 다르게 설정하여 스페이서의 유실을 방지하기 위한 것으로, 어레이가 형성된 제 1 기판; 제 1 절연층을 갖는 컬러필터가 형성된 제 2 기판; 상기 제 1 절연층 위에 형성된 제 1 컬럼 스페이서; 및 상기 제 2 기판 위에 형성된 제 2 컬럼 스페이서로 구성되며, 상기 제 2 컬럼 스페이서는 상기 제 1 컬럼 스페이서보다 면적이 더 넓게 형성됨을 특징으로 한다.

Description

스페이서의 유실이 방지된 액정표시패널{LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL FOR PREVENTING SPACER SWEPT AWAY}

본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 패널 외곽부의 스페이서 유실을 방지함으로써 셀갭을 일정하게 유지할 수 있는 액정표시패널에 관한 것이다.

최근의 정보화 사회에서 디스플레이는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다. 현재 평판 디스플레이(Flat Panel Display; FPD)의 주력 제품인 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 디스플레이의 이러한 조건들을 만족시킬 수 있는 성능뿐만 아니라 양산성까지 갖추었기 때문에, 이를 이용한 각종 신제품 창출이 급속도로 이루어지고 있으며 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 점진적으로 대체할 수 있는 핵심부품 산업으로서 자리 잡았다.

일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 액정셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 상기 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.

이를 위하여, 상기 액정표시장치는 구동회로 유닛(unit)을 포함하여 영상을 출력하는 액정표시패널, 상기 액정표시패널의 하부에 설치되어 액정표시패널에 빛을 방출하는 백라이트(backlight) 유닛, 상기 백라이트 유닛과 액정표시패널을 결합시켜 지지하는 케이스(case) 등으로 이루어져 있다.

이하, 도 1을 참조하여 액정표시패널에 대해서 자세히 설명한다.

도 1은 일반적인 액정표시패널의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시패널은 크게 구동회로부를 포함하는 어레이 기판(20)과 컬러필터 기판(30) 및 상기 어레이 기판(20)과 컬러필터 기판(30) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 이루어져 있다.

상기 어레이 기판(20)은 상기 기판(20) 위에 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인(21)과 데이터라인(22), 상기 게이트라인(21)과 데이터라인(22)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)(미도시) 및 상기 화소영역에 형성된 화소전극(미도시)으로 구성된다.

또한, 상기 어레이 기판(20)의 일측 장(長)변과 일측 단(短)변은 컬러필터 기판(30)에 비해 돌출하여 액정표시패널을 구동시키기 위한 구동회로부가 위치하며, 특히 상기 어레이 기판(20)의 돌출된 일측 단변에는 게이트 패드부(24)가 형성되고 돌출된 일측 장변에는 데이터 패드부(23)가 형성된다.

이 때, 상기 게이트 패드부(24)는 게이트 구동회로부(미도시)로부터 공급되는 주사신호(scanning signal)를 화상표시 영역(25)인 화소부의 각 화소영역의 게이트라인(21)에 공급하고, 상기 데이터 패드부(23)는 데이터 구동회로부(미도시)로부터 공급되는 화상정보를 화소영역의 데이터라인(22)에 공급한다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 컬러필터 기판(30)의 화상표시 영역(25)에는 컬러를 구현하는 컬러필터와 상기 어레이 기판(20)에 형성된 화소전극의 대향전극인 공통전극이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 상기 어레이 기판(20)과 컬러필터 기판(30)은 상기 화상표시 영역(25)의 외곽에 형성된 실 패턴(seal pattern)(40)에 의해 합착되어 단위 액정표시패널을 이루게 된다. 이 때, 두 기판(20, 30)의 합착은 상기 어레이 기판(20) 또는 컬러필터 기판(30)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.

이 때, 상기 어레이 기판(20)과 컬러필터 기판(30) 사이에는 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 수단인 스페이서(spacer)(미도시)가 형성된다.

상기 스페이서는 크게 잉크젯 분사방식에 의해 기판 위에 위치하는 구형의 볼 스페이서와 일정한 형상으로 패터닝되어 기판 위에 형성되는 패턴화된 스페이서(또는, 컬럼 스페이서)로 구별될 수 있다.

이 때, 종래의 액정표시패널의 경우에는 상기 컬럼 스페이서를 그 하부 막의 재질에 관계없이 동일한 넓이를 가지도록 형성하게 되는데, 상기 하부 막과의 부착(adhesion)의 차이로 컬럼 스페이서가 유실되는 가능성이 존재하게 된다.

특히, 공통전극이 상부 컬러필터 기판에는 형성되지 않는 횡전계(In Plane Switching; IPS)모드 액정표시패널의 경우에는 상기 패널의 외곽부에 위치하는 컬럼 스페이서가 유실될 가능성이 크게 되는데, 이는 상기 외곽부 영역의 컬럼 스페이서는 그 하부 막인 유리기판 위에 직접 형성되어 있기 때문이다.

도 2는 도 1에 도시된 액정표시패널에서, 컬럼 스페이서가 형성된 컬러필터 기판의 외곽부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 컬럼 스페이서(70A, 70B)는 기판에 오버코트층(over coat layer)(50)이 있는 영역(A)과 없는 영역(B)에 관계없이 동일한 하부면의 넓이를 가지도록 형성하게 되는데, 이에 따라 상기 컬럼 스페이서(70A, 70B)와 그 하부 막(30, 50)의 부착에 차이가 발생하게 된다.

이 때, 상기 유리기판(30) 표면이 노출되는 영역(B)에 형성되는 컬럼 스페이서(70B)는 그 하부 막인 유리기판(30)과의 부착불량으로 쉽게 유실되는 경유가 발생하게 된다.

상기와 같이 컬럼 스페이서가 유실된 영역은 액정표시패널의 셀갭이 제대로 유지되지 못하게 되어 빛이 새는 빛샘현상 등의 화질불량을 초래하게 된다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 셀갭을 유지하기 위한 수단인 컬럼 스페이서의 유실을 방지함으로써 셀갭 불량이 방지된 액정표시패널을 제공하는데 목적이 있다.

기타 본 발명의 다른 특징 및 목적은 이하 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시패널은 어레이가 형성된 제 1 기판, 제 1 절연층을 갖는 컬러필터가 형성된 제 2 기판, 상기 제 1 절연층 위에 형성된 제 1 컬럼 스페이서 및 상기 제 2 기판 위에 형성된 제 2 컬럼 스페이서로 구성되며, 상기 제 2 컬럼 스페이서는 상기 제 1 컬럼 스페이서보다 면적이 더 넓게 형성됨을 특징으로 한다.

이 때, 상기 컬럼 스페이서는 아크릴계 수지와 같은 유기 물질로 형성할 수 있다.

또한, 상기 칼럼 스페이서는 그 하부 막과의 부착정도에 따라 상기 칼럼 스페이서 하부면의 면적을 달리하여 형성할 수 있으며, 이 때 상기 컬럼 스페이서는 그 하부 막이 유리기판인 경우에 다른 영역에 형성되는 컬럼 스페이서에 비해 그 하부면의 면적을 넓게 하여 형성할 수 있다.

또한, 상기 컬럼 스페이서는 그 하부 막이 유리기판인 경우에 다른 영역에 형성되는 컬럼 스페이서에 비해 그 하부면의 한 변의 길이를 2배 내지 3배 크게 하여 형성할 수 있다.

한편, 상기 제 1 컬럼 스페이서 및 제 2 컬럼 스페이서는 상기 제 1 기판 위에 패터닝되며, 그 하부 막과의 부착정도에 따라 상기 제 1 컬럼 스페이서 및 제 2 컬럼 스페이서는 하부면의 면적을 달리하여 형성할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시패널의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하부면의 넓이가 다른 스페이서가 배치된 컬러필터 기판의 외곽부를 개략적으로 나타내는 예시도로써, 횡전계모드 액정표시패널의 컬러필터 기판의 외곽부를 나타내고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 컬러필터 기판(130) 위에 오버코트층(150)이 형성된 영역(A)과 상기 오버코트층(150)이 제거된 영역(B)에 따라 그 하부면의 넓이가 다르게 설정된 제 1 컬럼 스페이서(170A) 및 제 2 컬럼 스페이서(170B)가 위치하고 있다.

즉, 상기 오버코트층(150)이 제거된 영역(B)은 패널 외곽부의 실 패턴이 형성되는 영역으로 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제 2 컬럼 스페이서(170B)의 우측으로 실런트로 이루어진 실 패턴이 형성되게 된다.

상기 오버코트층(150)이 제거된 영역(B)은 하부 유리기판(130) 표면이 그대로 노출되게 되며, 이에 따라 본 실시예에서는 컬럼 스페이서(170B)와 상기 유리기판(130)과의 부착불량을 고려하여 상기 영역에 그 크기, 즉 하부면의 넓이를 증가시킨 제 2 컬럼 스페이서(170B)를 형성하며, 이를 단면도를 참조하여 자세히 살펴본다.

도 4는 도 3에 도시된 컬러필터 기판을 II-II'선에 따라 나타내는 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 컬러필터 기판(130)의 소정영역, 즉 전술한 A영역 위에는 블랙매트릭스(136)와 오버코트층(150)이 차례대로 형성되어 있으며, B영역에는 상기 컬러필터 기판(130) 표면이 노출되어 있다.

이 때, 본 실시예에 따라 다른 크기를 가진 즉, 다른 넓이의 하부면을 가진 제 1 컬럼 스페이서(170A)와 제 2 컬럼스페이서(170B)가 상기 각 영역에 형성되게 된다.

즉, 그 하부면이 오버코트층(150)과 접하는 제 1 컬럼 스페이서(170A)에 비해 그 하부면이 유리기판(130)에 접하는 제 2 컬럼 스페이서의 하부면의 넓이를 크게 하여 형성하게 되면, 상기 유리기판(130)과의 부착불량을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이, 상기 제 1 컬럼 스페이서(170A)는 종래와 같은 하부면의 넓이를 가지도록 구성하고 상기 제 2 컬럼 스페이서(170B)는 하부면의 기판(130)표면과의 부착을 강화하기 위해 그 하부면의 넓이를 크게 한다.

한편, 상기와 같이 구성되는 본 실시예의 컬러필터 기판의 제조공정을 살펴보면 다음과 같다.

도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 컬러필터 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 예시도로써, 컬러필터 기판 위에 공통전극이 형성되어 있지 않은 횡전계모드 액정표시패널을 예를 들어 나타내고 있다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(130) 위에 불필요한 빛을 차단하기 위해 수지 또는 금속물질로 이루어진 블랙매트릭스(136)를 형성한다.

이후, 도면에는 도시되어 있지 않지만(즉, 도면에는 패널의 외곽부인 화상비표시 영역이 도시되어 있음), 상기 블랙매트릭스(136) 사이의 화상표시 영역에 적, 녹, 청의 서브컬러필터로 이루어진 컬러필터층을 형성한다.

다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(130) 전면에 투명한 절연물질로 이루어진 오버코트층(150)을 형성한다.

이 때, 상기 오버코트층(150)은 컬러필터가 형성된 기판(130)을 평탄화하고 안료 이온의 용출을 막기 위해 절연특성을 가지는 투명한 수지로 형성할 수 있으며, 특히 아크릴(Acryl)계 수지 또는 에폭시(epoxy)계 수지로 형성할 수 있다.

한편, 도시된 바와 같이 실 패턴이 형성되는 패널의 외곽부에서는 상기 오버코트층(150)이 제거되어 하부 유리기판(130) 표면이 노출되게 된다.

이 때, 상기 오버코트층(150)이 형성되어 있는 영역과 상기 오버코트층(150)이 제거되어 있는 영역 사이에는 하부 막의 재질이 서로 달라, 종래와 같이 그 상부에 동일한 하부면의 넓이를 가진 컬럼 스페이서를 형성하게 되면 상기 컬럼 스페이서와 그 하부 막의 부착의 차이가 발생하게 된고, 특히 상기 유리기판(130) 위에 형성되는 컬럼 스페이서의 경우 부착불량으로 유실될 가능성이 크다.

이에 따라 본 발명에서는 컬럼 스페이서의 하부에 오버코트층이 형성되어 있는지 기판의 표면이 노출되어 있는지에 따라 상기 컬럼 스페이서를 그 하부면의 넓이를 달리하여 형성하게 되며, 이를 설명한다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(130) 전면에 감광성 수지(170)를 증착한 후 스페이서를 형성할 위치 및 형상에 따라 설계된 마스크(180)를 이용하여 노광한다.

이후, 빛이 조사된 영역(I)의 감광성 수지(170)를 제외한 나머지 영역(II)을 에칭하여 제거함으로써 컬럼 스페이서가 형성되게 된다.

이 때, 본 실시예에서는 도 5d에 도시된 바와 같이, 유리기판(130)의 표면이 노출되는 패널 외곽부에 형성되는 제 2 컬럼 스페이서(170B)를 그 하부에 오버코트층(150)이 형성되어 있는 제 1 컬럼 스페이서(170A)에 비해 그 하부면의 넓이를 크게 하여 형성하게 된다.

즉, 상기 유리기판(130) 위에 형성되는 제 2 컬럼 스페이서(170B)는 그 하부 막인 유리기판(130)과의 부착불량을 고려하여 그 하부면의 넓이를 넓게 함으로써 부착을 강화하게 할 수 있다.

이 때, 본 실시예에서는 오버코트층(150) 위에 형성되는 제 1 컬럼 스페이서(170A)는 패널의 모델(즉, 크기)에 따라 다소 차이가 있지만, 예를 들어 패널의 크기가 15~20.1"에서는 상기 컬럼 스페이서(170A)의 하부면의 한 변의 길이(하부면이 정사각형의 형태를 가지는 컬럼 스페이서(170A)의 경우)는 22~25㎛정도의 값을 가지도록 형성하게되나, 상기 유리기판(130) 위에 형성되는 제 2 컬럼 스페이서(170B)는 그 하부면의 한 변의 길이를 상기 제 1 컬럼 스페이서(170A)의 한 변의 길이에 비해 2배 내지 3배정도로 크게 하여 형성하게 된다.

이와 같이, 포토리소그래피(photolithography)공정에서 포토마스크(180)의 패턴을 적절히 디자인함으로써 임의의 넓이 즉, 서로 다른 하부면의 넓이를 가진 스페이서(170A, 170B)를 형성할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 바닥면의 형상이 직사각형인 각기둥형 컬럼 스페이서를 사용하였으나, 원기둥형, 각기둥(삼각기둥, 사각기둥 및 다각기둥)형, 끝이 잘린 원뿔형 및 끝이 잘린 각기둥형 등 어떤 형태의 컬럼 스페이서라도 사용할 수 있다.

상기 컬럼 스페이서는 액정표시패널의 개구율에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 구성되며, 어레이 기판과 맞닿는 계면에서 상기 어레이 기판에 결함(defect)을 형성치 않고 액정에 화학적인 영향을 미치지 않는 재질을 사용한다. 상기 재질로는 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴(Acryl) 계열 등을 사용할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 컬럼 스페이서가 컬러필터 기판 위에 패턴화되어 형성된 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 컬럼 스페이서가 어레이 기판 위에 패턴화되어 형성될 수도 있다.

즉, 상기 컬럼 스페이서는 어레이 기판을 제작하는 어레이공정 중에 패턴화되어 상기 어레이 기판 위에 형성될 수 있으며, 이후 상기 어레이 기판은 컬러필터공정에서 제작된 컬러필터 기판과 합착을 통해 액정표시패널을 구성할 수도 있다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널은 유리기판 위에 형성된 컬럼 스페이서를 오버코트층 위에 형성된 컬럼 스페이서에 비해 그 하부면의 넓이를 크게 하여 형성함으로써, 상기 유리기판 위에 형성된 컬럼 스페이서의 부착불량을 방지하여 상기 컬럼 스페이서의 유실을 막을 수 있게된다. 그 결과 상기 영역에서의 컬럼 스페이서의 유실에 따른 셀갭불량을 방지하게 된다.

이와 같이 액정표시패널의 셀갭불량이 방지됨으로써 빛샘방지에 따른 화질 향상 및 수율의 증가를 가져오게 된다.

도 1은 일반적인 액정표시패널의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도.

도 2는 도 1에 도시된 액정표시패널에서, 컬럼 스페이서가 형성된 컬러필터 기판의 외곽부를 개략적으로 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하부면의 넓이가 다른 스페이서가 배치된 컬러필터 기판의 외곽부를 개략적으로 나타내는 예시도.

도 4는 도 3에 도시된 컬러필터 기판을 II-II'선에 따라 나타내는 단면도.

도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 컬러필터 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 예시도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

130 : 컬러필터 기판 136 : 블랙매트릭스

150 : 오버코트층 170A,170B : 컬럼 스페이서

Claims (6)

1. 어레이가 형성된 제 1 기판;

   제 1 절연층을 갖는 컬러필터가 형성된 제 2 기판;

   상기 제 1 절연층 위에 형성된 제 1 컬럼 스페이서; 및

   상기 제 2 기판 위에 형성된 제 2 컬럼 스페이서로 구성되며, 상기 제 2 컬럼 스페이서는 상기 제 1 컬럼 스페이서보다 면적이 더 넓게 형성됨을 특징으로 하는 액정표시패널.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 아크릴계 수지와 같은 유기 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 칼럼 스페이서는 그 하부 막과의 부착정도에 따라 상기 컬럼 스페이서 하부면의 면적을 달리하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 그 하부 막이 유리기판인 경우에 다른 영역에 형성되는 컬럼 스페이서에 비해 그 하부면의 면적을 넓게 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 그 하부 막이 유리기판인 경우에 다른 영역에 형성되는 컬럼 스페이서에 비해 그 하부면의 한 변의 길이를 2배 내지 3배 크게 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 컬럼 스페이서 및 제 2 컬럼 스페이서는 상기 제 1 기판 위에 패터닝되며, 그 하부 막과의 부착정도에 따라 상기 제 1 컬럼 스페이서 및 제 2 컬럼 스페이서는 하부면의 면적을 달리하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.