KR20050108926A

KR20050108926A - 액정표시장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20050108926A
Application number: KR1020040034370A
Authority: KR
Inventors: 김창남
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2005-11-17

Abstract

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD) 및 그 제조방법에 관한 것으로, LCD 백라이트용 유기 EL 소자와 LCD 패널을 기판 일체형으로 형성하여 유기 EL 소자에서 필요한 기판 자체를 없앰으로써 보다 얇고, 저렴하며, 휘도 균일성(uniformity)이 좋은 백라이트를 갖는 액정표시장치를 제조하기 위한 기술이다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display and Fabricating method for the Same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치의 백라이트에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 발전함에 따라 박막화, 경량화, 저소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정표시장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.

현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LED : AM-LED)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.

상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(상부기판)과 화소전극이 형성된 어레이기판(하부기판)과, 이 상부 및 하부기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상-하로 걸리는 수직 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 수직 전기장에 의해 액정의 배향방향이 바뀌게 되고 이로 인해 광원에서 조사된 빛의 양이 조절되어 화상이 표시되게 된다.

이와 같은 액정은 스스로 발광하는 능력이 없기 때문에 별도의 광원을 구성하여야 한다.

액정표시장치에서 광원은 액정패널의 뒷면에 구성되기 때문에 배광장치(Backlight : 이하, '백라이트'라 한다)라고 하며, 이러한 백라이트는 그 표시방식에 따라 크게 직하방식과 에지(edge) 방식으로 나뉘어 진다.

직하 방식은 백라이트에 구성되는 램프를 액정표시장치 밑면에 두어 기판 전면을 직접 조광하는 방식이며, 에지 방식은 상기 램프를 기판의 일 측면 또는 양측면에 두어 도광판 및 반사판 등에 의해 광선을 반사하여 확산되도록 하는 방식이다.

상기 두 가지 방식 중 부피를 감소시킬 수 있는 에지 방식의 백라이트가 주로 사용되고 있다.

이하, 종래 기술에 따른 액정표시장치에 대해 설명한다.

도 1은 에지 방식의 백라이트를 포함하는 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시된 바에 따르면, 액정표시장치는 크게 액정표시 패널(100)과, 백라이트(200)로 이루어져 있다.

도시된 백라이트(200)는 에지 방식으로, 도광판(16)을 중심으로 일측에 램프(14)가 구성되고, 램프(14)를 감싸면서 램프(14)에서 조사된 빛을 모두 도광판(16)으로 향하도록 하는 램프 하우징(12)이 구성된다.

이때, 상기 도광판(16)은 램프(14)에서 조사된 빛을 액정패널(미도시) 전면으로 입사하도록 하기 위해 선형광원을 면광원으로 바꾸는 역할을 하는 것으로, 도시하는 바와 같이 도광판(16)의 하부면에는 빛을 확산시켜 균일한 면광원을 만들기 위해 다수의 도트(18)가 구성되며, 이는 일반적인 인쇄 방식으로 형성한다.

이러한 도광판(16)의 하부에는 빛이 새는 것을 방지하기 위한 목적으로 반사판(20)이 추가로 구성된다.

그리고, 상기 도광판(16)의 상부에는 시야각 확보를 위해 확산판(22)과 두 장의 프리즘 시트(24a)(24b), 그리고 보호 필름(26)이 순차적으로 배치되어 있다.

여기서, 상기 프리즘 시트(24a)(24b)는 상부에 삼각형 모양의 선형 프리즘을 다수개 가지고 있으며, 이러한 선형 프리즘이 서로 수직이 되도록 배치되어 있다.

이와 같이, 기존의 백라이트는 그 구성품이 많기 때문에 복잡하고, 두께가 두꺼울 뿐만 아니라, 가격도 비싼 단점이 있다.

또한, 선형광원을 면광원으로 바꾸어 사용해야 하므로 도광판이 반드시 있어야 하고, 휘도 편차가 큰 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 그 구성이 간단하고, 얇고, 저렴한 백라이트를 구비하는 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 휘도 차이가 거의 없는 백라이트를 구비하는 액정표시장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따른 액정표시장치는 액정표시패널과 백라이트용 유기 EL 소자를 기판 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 액정표시장치는 LCD 하판, LCD 하판 상면의 TFT 어레이, LCD 상판, 상기 LCD 상판과 하판 사이에 주입되는 액정층으로 구성되는 액정표시패널과, 상기 액정표시패널 후면에서 상기 액정표시패널에 광을 조명하는 백라이트로 구성되는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정표시패널의 LCD 하판을 기판으로 하는 유기 EL 소자를 상기 백라이트로 구성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 유기 EL 소자는 상기 LCD 하판 하면에 차례로 적층되는 투명 전극, 유기 EL층, 반사 전극으로 이루어짐을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 유기 EL 소자를 가운데 두고 그 테두리의 LCD 하판에 도포되는 봉지재와, 상기 봉지재를 통해 상기 LCD 하판과 합착되는 봉지판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 유기 EL 소자가 완전히 덮여지도록 상기 LCD 하판 하면에 형성되는 보호막을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구조를 갖는 액정표시장치의 제조방법은 LCD 하판 상면에는 TFT 어레이를 형성하고, LCD 하판 하면에는 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 투명 전극 하면에 유기 EL층과 반사 전극을 적층하여 유기 EL 소자로 된 백라이트를 형성하는 단계와, LCD 하판 위에 LCD 상판을 합착시키고 LCD 하판과 상판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 LCD 하판 상면에 TFT 어레이를 형성한 다음에 LCD하판 하면에 투명 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 LCD 하판 하면에 투명 전극을 형성한 다음에 상기 LCD 하판 상면에 TFT 어레이를 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 LCD 하판 상면에 TFT 어레이를 형성하는 공정 이후에 상기 TFT 어레이를 덮는 보호막을 형성하는 공정과, 상기 LCD 하판 하면에 투명 전극을 형성하는 공정 이후에 상기 보호막을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 LCD 하판 하면에 투명 전극을 형성하는 공정 이후에 상기 투명전극을 덮는 보호막을 형성하는 공정과, 상기 LCD 하판 상면에 TFT 어레이를 형성하는 공정 이후에 상기 보호막을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 유기 EL 소자를 형성한 다음에 상기 유기 EL 소자를 가운데 두고 그 테두리의 LCD 하판에 봉지재를 도포하는 단계와, 상기 봉지재를 통해 LCD 하판에 봉지판을 합착시키어 상기 유기 EL 소자를 봉지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 유기 EL 소자를 형성한 다음에 상기 유기 EL 소자가 완전히 덮이도록 LCD 하판 하면에 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바에 따르면 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(300)과, 상기 액정표시패널(300)과 기판 일체형으로 형성된 유기 EL 소자(401)를 면광원으로 하는 백라이트(400)로 이루어져 있다.

상기 액정표시패널(300)은 LCD 하판(301)과, 상기 LCD 하판(301) 상면의 TFT 어레이(302)와, 상기 LCD 하판(301)과 제 1 봉지재(sealant)(304)에 의해 합착되는 LCD 상판(303)과, LCD 하판(301)과 상판(303) 사이의 내부 공간에 주입되는 액정(305)으로 구성된다.

그리고, 상기 백라이트(400)는 액정표시패널(300)과 기판 일체형의 구조로 이루어지며, 상기 LCD 하판(301)의 하면에 차례로 적층되는 투명 전극(401a), 유기 EL층(401b), 반사 전극(401c)으로 된 유기 EL 소자(401)와, 유기 EL 소자(401)를 가운데 두고 그 테두리의 LCD 하판(301)에 도포되는 제 2 봉지재(403)와, 상기 제 2 봉지재(403)를 통해 LCD 하판(301)과 합착되어 상기 유기 EL 소자(401)를 봉지하는 봉지판(402)으로 구성된다. 이때, LCD 하판(301)과 봉지판(403) 사이의 내부 공간에 수분 또는 산소를 흡수할 수 있는 게터(getter)(405)를 넣는 것이 바람직하다.

상기 투명 전극(401a)은 투명한 전도성 물질이면 어떤 것이든 사용 가능하나, 통상 ITO, 유기 전도성 물질, 금속 및 금속의 합금 내지 적층막, 또는 이 물질들의 혼합형 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 유기 EL층(401b)은 소자의 용도에 맞게 여러 가지 색으로 구현할 수 있으나, 컬러 LCD 구현을 위해서 통상 화이트(white)의 빛을 내도록 구성하고, 반사 전극(401c)으로는 빛 반사가 잘 되는 전도성 물질을 사용하면 된다. 통상, ITO, 유기 전도성 물질, 금속 및 금속의 합금 내지 적층막을 재료로 한다.

이와 같은 액정표시장치에서, 유기 EL 소자(401)의 유기 EL층(401b)에서 발광된 빛은 투명한 투명 전극(401a)을 통과하여 액정표시패널(300)에 조사되어 액정표시패널(300)에 인가된 화상신호에 따라서 화상으로 표현되게 된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 과정은 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 도면이고, 도 4a 내지 도 4b는 제 1 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법의 변형 예를 나타낸 도면이고, 도 5 및 도 6은 TFT 어레이 또는 투명 전극 보호를 위한 보호막을 적용하는 경우의 제조 공정 단면도이다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 LCD 하판(301) 상면에 TFT 어레이(302)를 형성한다. 그리고, 포토 공정을 통한 패턴 형성 방식, 쉐도우 마스크 공정을 이용한 패턴 형성 방식, 레이저(laser)를 이용한 패턴 형성 방식 중 어느 하나를 이용하여 도 3b와 같이 LCD 하판(301) 하면에 투명 전극(401a)을 형성한다.

이때, 상기 TFT 어레이(302)와 투명 전극(401a)의 형성 순서를 바꾸어 진행하여도 무방하다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, LCD 하판(301)의 하면에 투명 전극(401a)을 형성한 다음에 도 4b와 같이 LCD 하판(301)의 상면에 TFT 어레이(302)를 형성하여도 된다.

한편, 도 3b의 투명 전극(401a) 형성시에 먼저 형성된 TFT 어레이(302)를 보호하기 위하여 TFT 어레이(302)를 형성하는 공정(도 3a에 도시된 공정) 다음에 도 5에 도시된 바와 같이, TFT 어레이(302)가 형성된 LCD 하판(301) 상면에 보호막(306)을 형성하는 공정을 추가로 실시하여도 된다. 상기 보호막(306)은 투명 전극(401a)을 형성한 이후에 제거한다.

전술한 바와 같이 상기 보호막(306)은 투명 전극(401a)을 형성한 후에 제거해야 하므로, 유, 무기물 계열이나, 산, 염기 계열의 수용액(특히, PR stripper나 세정제) 또는 솔벤트(solvent)에 잘 제거되는 고분자 물질을 재료로 형성한다.

그리고, 도 4b의 TFT 어레이(302) 형성시에 먼저 형성된 투명 전극(401a)을 보호하기 위하여 투명 전극(401a)을 형성하는 공정(도 4a에 도시된 공정) 다음에 도 6에 도시된 바와 같이, 투명 전극(401a)이 형성된 LCD 하판(301)의 하면에 보호막(404)을 형성하는 공정을 추가적으로 실시하여도 된다. 상기 보호막(404)은 TFT 어레이(302)를 형성한 다음에 제거한다.

상기 보호막(404)도 상기 보호막(306)과 마찬가지로 제거해야 하는 막이므로, 유, 무기물 계열이나, 산, 염기 계열의 수용액(특히, PR stripper나 세정제) 또는 솔벤트(solvent)에 잘 제거되는 고분자 물질을 재료로 형성한다.

이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 투명 전극(401a) 하면에 유기 EL층(401b)과, 반사 전극(401c)을 적층한다.

상기 유기 EL층(401b)은 소자의 용도에 맞게 여러 가지 색으로 구현할 수 있으나, 컬러 LCD 구현을 위해서 통상 화이트(white)의 빛을 내도록 구성하고, 반사 전극(401c)으로는 빛 반사가 잘 되는 전도성 물질을 사용하면 된다. 통상, ITO, 유기 전도성 물질, 금속 및 금속의 합금 내지 적층막을 사용한다.

그 다음 진공 또는 수분과 산소량을 조절할 수 있는 분위기에서 도 3d에 도시된 바와 같이 유기 EL 소자(401)를 가운데 두고 그 테두리의 LCD 하판(301)에 제 2 봉지재(403)를 도포한 다음 봉지판(402)을 합착시켜 유기 EL 소자(401)를 봉지시킨다.

상기 제 2 봉지재(402)로는 UV 큐어링(curing), 히트 큐어링(heat curing) 또는 이 둘의 혼합형 봉지재를 사용하면 되며 특히, UV 큐어링 접착제가 좋다.

이때, LCD 하판(301)과 봉지판(403) 사이의 내부 공간에 수분 또는 산소를 흡수할 수 있는 게터(getter)(405)를 넣는 것이 바람직하다.

이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이 TFT 어레이(302)를 가운데 두고 그 테두리에 제 1 봉지재(sealant)(304)를 도포한 다음 LCD 상판(303)을 합착시킨다.

이어, LCD 하판(301)과 상판(303) 사이의 내부 공간에 액정(305)을 주입하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 완성한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이고, 도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정 단면도이다.

도시하는 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트(400)를 보다 얇게 만들기 위하여 봉지판(402) 대신에 보호막(406)으로 구성한 것이다.

즉, 액정표시장치의 백라이트(400)를 상기 LCD 하판(301)의 하면에 차례로 적층되는 투명 전극(401a), 유기 EL층(401b), 반사 전극(401c)으로 된 유기 EL 소자(401)와, 상기 LCD 하판(301) 하부에서 상기 유기 EL 소자(401)를 감싸는 보호막(406)으로 구성하는 것이다.

그 제조방법은 도 8a에 도시된 바와 같이, LCD 하판(301) 상면에 TFT 어레이(302)를 형성하고, LCD 하판(301) 하면에 투명 전극(401a)을 형성한다.

이어서, 상기 투명 전극(401a) 하면에 유기 EL층(401b)과, 반사 전극(401c)을 적층하여 유기 EL 소자(401)를 완성한다.

그 다음 유기 EL 소자(401)가 완전히 덮여지도록 LCD 하판(301)에 보호막(406)을 형성한다.

이어, 상기 TFT 어레이(302)를 가운데 두고 그 테두리에 제 1 봉지재(sealant)(304)를 도포한 다음 LCD 상판(303)을 합착시키고 상기 LCD 하판(301)과 상판(303) 사이의 내부 공간에 액정(305)을 주입하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 완성한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.

LCD 백라이트용 유기 EL 소자와 LCD 패널을 기판 일체형으로 형성하므로 유기 EL 소자에서 필요한 기판 자체를 없앨 수 있다. 따라서, 보다 얇고, 저렴하며, 휘도 균일성(uniformity)이 좋은 LCD 백라이트 제조가 가능해 지는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구범위에 의해서 정해져야 한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치용 백라이트에 대한 단면도

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정 단면도

도 4a 내지 도 4b는 제 1 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법의 변형 예를 나타낸 도면

도 5 및 도 6은 TFT 어레이 또는 투명 전극 보호를 위한 보호막을 적용하는 경우의 제조 공정 단면도

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도

도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정 단면도

**도면의 주요 부분에 대한 부호 설명**

300 : 액정표시패널 400 : 백라이트

301 : LCD 하판 302 : TFT 어레이

303 : LCD 상판 304 : 제 1 봉지재

305 : 액정 306 : 보호막

401a : 투명 전극 401b : 유기 EL층

401c : 반사 전극 402 : 봉지판

403 : 제 2 봉지재 404 : 보호막

Claims

액정표시패널과 백라이트용 유기 EL 소자를 기판 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
LCD 하판, LCD 하판 상면의 TFT 어레이, LCD 상판, 상기 LCD 상판과 하판 사이에 주입되는 액정층으로 구성되는 액정표시패널과,

상기 액정표시패널 후면에서 상기 액정표시패널에 광을 조명하는 백라이트로 구성되는 액정표시장치에 있어서,

상기 액정표시패널의 LCD 하판을 기판으로 하는 유기 EL 소자를 상기 백라이트로 구성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2항에 있어서,

상기 유기 EL 소자는

상기 LCD 하판 하면에 차례로 적층되는 투명 전극, 유기 EL층, 반사 전극으로 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3항에 있어서,

상기 유기 EL 소자를 가운데 두고 그 테두리의 LCD 하판에 도포되는 봉지재와,

상기 봉지재를 통해 상기 LCD 하판과 합착되는 봉지판을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3항에 있어서,

상기 유기 EL 소자가 완전히 덮여지도록 상기 LCD 하판 하면에 형성되는 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
LCD 하판 상면에는 TFT 어레이를 형성하고, LCD 하판 하면에는 투명 전극을 형성하는 단계;

상기 투명 전극 하면에 유기 EL층과 반사 전극을 적층하여 유기 EL 소자로 된 백라이트를 형성하는 단계;

LCD 하판 위에 LCD 상판을 합착시키고 LCD 하판과 상판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 6항에 있어서,

상기 LCD 하판 상면에 TFT 어레이를 형성한 다음에 LCD하판 하면에 투명 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 6항에 있어서,

상기 LCD 하판 하면에 투명 전극을 형성한 다음에 상기 LCD 하판 상면에 TFT 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 LCD 하판 상면에 TFT 어레이를 형성하는 공정 이후에 상기 TFT 어레이를 덮는 보호막을 형성하는 공정과, 상기 LCD 하판 하면에 투명 전극을 형성하는 공정 이후에 상기 보호막을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 8항에 있어서,

상기 LCD 하판 하면에 투명 전극을 형성하는 공정 이후에 상기 투명전극을 덮는 보호막을 형성하는 공정과, 상기 LCD 하판 상면에 TFT 어레이를 형성하는 공정 이후에 상기 보호막을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 6항에 있어서,

상기 유기 EL 소자를 형성한 다음에 상기 유기 EL 소자를 가운데 두고 그 테두리의 LCD 하판에 봉지재를 도포하는 단계;

상기 봉지재를 통해 LCD 하판에 봉지판을 합착시키어 상기 유기 EL 소자를 봉지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 6항에 있어서,

상기 유기 EL 소자를 형성한 다음에 상기 유기 EL 소자가 완전히 덮이도록 LCD 하판 하면에 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.