KR20050113933A - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20050113933A
KR20050113933A KR1020040039085A KR20040039085A KR20050113933A KR 20050113933 A KR20050113933 A KR 20050113933A KR 1020040039085 A KR1020040039085 A KR 1020040039085A KR 20040039085 A KR20040039085 A KR 20040039085A KR 20050113933 A KR20050113933 A KR 20050113933A
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박재석
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 버퍼 룸(buffer room)을 정의하여 중력 불량 문제를 해결한 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 표시 영역과 비표시 영역이 구분되어 정의된 액정 패널과, 상기 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 액정이 채워지는 공간을 정의하고, 소정 부위에 1 이상의 액정 유출구가 형성된 제 1 씰 패턴 및 상기 액정 유출구가 외곽에, 상기 제 1 씰 패턴과의 사이에 버퍼 룸을 구비하도록 형성된 제 2 씰 패턴을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{Liquid Crystal Display Device and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 버퍼 룸을 정의하여 중력 불량 문제를 해결한 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 을 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 패널의 비표시 영역에 씰 패턴을 이중으로 형성하여, 씰 패턴 사이의 영역에 잉여의 액정을 채워 중력 불량을 개선한 액정 표시 장치 및 이를 이용한 리페어 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 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 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치와, 액정 표시 장치의 셀 갭(cell gap)을 유지하는 스페이서에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
일반적인 액정 표시 장치는, 도 1과 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(1)에는 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)과, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열된다. 그리고, 상기 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 상기 박막트랜지스터가 상기 게이트 라인에 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극에 인가한다.
그리고, 상기 제 2 기판(2)에는 상기 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층(8)이 형성되고, 상기 컬러 필터층(8)위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극(9)이 형성되어 있다.
상기와 같은 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)과 공통 전극(9) 사이의 전계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층(3)이 배향되고, 상기 액정층(3)의 배향 정도에 따라 액정층(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.
이와 같은 액정 표시 장치를 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 표시 장치라 하며, 상기 TN 모드 액정 표시 장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있고 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 IPS(In-Plane Switching) 모드 액정 표시 장치가 개발되었다.
상기 IPS 모드 액정 표시 장치는 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극을 일정한 거리를 갖고 서로 평행하게 형성하여 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 횡 전계(수평 전계)가 발생하도록 하고 상기 횡 전계에 의해 액정층이 배향되도록 한 것이다.
이하, 종래의 액정 표시 장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
일반적인 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법에 따라 액정 주입 방식 제조 방법과 액정 적하 방식 제조 방법으로 구분할 수 있다.
먼저, 액정 주입 방식의 액정 표시 장치 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 일반적인 액정 주입 방식의 액정 표시 장치의 제조방법의 흐름도이다.
액정 표시 장치는 크게 어레이 공정, 셀 공정, 모듈 공정 등으로 구분된다.
어레이 공정은, 상술한 바와 같이, 상기 제 1 기판에 게이트 라인 및 데이터 라인과, 화소 전극과, 박막트랜지스터를 구비한 TFT 어레이를 형성하고, 제 2 기판에 블랙매트릭스층과 컬러 필터층과 공통 전극 등을 구비한 컬러 필터 어레이를 형성하는 공정이다.
이 때, 상기 어레이 공정은 하나의 기판에 하나의 액정 패널을 형성하는 것이 아니라, 하나의 대형 유리 기판에 액정 패널을 다수개 설계하여 각 액정 패널 영역에 각각 TFT 어레이 및 컬러 필터 어레이를 형성한다.
이와 같이 TFT 어레이가 형성된 TFT 기판과 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판은 셀 공정 라인으로 이동된다.
이어, 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판상에 배향 물질을 도포하고 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하기 위한 배향 공정(러빙 공정)(S10)을 각각 진행한다.
여기서, 상기 배향 공정(S10)은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 소성, 배향막 검사, 러빙 공정 순으로 진행된다.
이어, 상기 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 각각 세정(S20)한다.
그리고, 상기 TFT 기판 또는 컬러 필터 기판 상에 셀 갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 볼 스페이서(Ball spacer)를 산포(S30)하고, 상기 각 액정 패널 영역의 외곽부에 두 기판을 합착하기 위한 씰 패턴(seal pattern)을 형성한다(S40). 이 때, 씰 패턴은 액정을 주입하기 위한 액정 주입구 패턴을 갖도록 형성된다.
여기서, 볼 스페이서는 플라스틱 볼(plastic ball)이나 탄성체 플라스틱 미립자로 형성된 것이다.
상기 씰 패턴이 대향되도록 TFT 기판과 컬러 필터 기판을 마주보도록 하여 두 기판을 합착하고 상기 씰 패턴을 경화시킨다(S50).
그 후, 상기 합착 및 경화된 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 각 단위 액정 패널 영역 별로 절단하고 가공하여(S60)하여 일정 사이즈의 단위 액정 패널을 제작한다.
이후, 각각의 단위 액정 패널의 액정 주입구를 통해 액정을 주입하고, 주입 완료 후 상기 액정 주입구를 봉지(S70)하여 액정층을 형성한다. 그리고, 각 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S80)를 진행함으로써 액정 표시 장치를 제작하게 된다.
여기서, 상기 액정주입공정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 주입하고자 하는 액정 물질이 담겨져 있는 용기와 액정을 주입할 액정 패널을 챔버(Chamber) 내부에 위치시키고, 상기 챔버의 압력을 진공 상태로 유지함으로써 액정 물질 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포함과 동시에 상기 액정 패널의 내부 공간을 진공 상태로 만든다.
그리고, 원하는 진공 상태에서 상기 액정 패널의 액정 주입구를 액정 물질이 담아져 있는 용기에 담그거나 접촉시킨 다음, 상기 챔버 내부의 압력을 진공 상태로부터 대기압 상태로 만들어 상기 액정 패널 내부의 압력과 챔버의 압력 차이에 의해 액정 주입구를 통해 액정 물질이 상기 액정 패널 내부로 주입되도록 한다.
이러한 액정 주입 방식의 액정 표시 장치 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다.
둘째, 대면적의 액정 표시 장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널 내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.
셋째, 상기와 같이 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 여러개의 액정 주입 장비가 요구되어 많은 공간을 요구하게 된다.
따라서, 이러한 액정 주입 방식의 문제점을 극복하기 위해 두 기판 중 하나의 기판에 액정을 적하시킨 후, 두 기판을 합착시키는 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법이 개발되었다.
도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
즉, 액정 적하 방식의 액정 표시 장치 제조 방법은, 두 기판을 합착하기 전에, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 적당량의 액정을 적하한 후, 두 기판을 합착하는 방법이다.
따라서, 액정 주입 방식과 같이 셀갭을 유지하기 위해 볼 스페이서를 사용하게 되면, 적하된 액정이 퍼질 때 상기 볼 스페이서가 액정 퍼짐 방향으로 이동되어 스페이서가 한쪽으로 몰리게 되므로 정확한 셀갭 유지가 불가능하게 된다.
그러므로, 액정 적하 방식에서는 볼 스페이서를 사용하지 않고 스페이서가 기판에 고정되는 고정 스페이서(칼럼 스페이서(column spacer) 또는 패턴드 스페이서(patterned spacer))를 사용해야 한다.
즉, 도 3과 같이, 어레이 공정에서, 컬러 필터 기판에 블랙매트릭스층 및 컬러 필터층 및 공통 전극을 형성하고, 상기 공통 전극 위에 감광성 수지를 형성하고 선택적으로 제거하여 상기 블랙 매트릭스층상에 칼럼 스페이서를 형성한다. 또한, 상기 칼럼 스페이서 형성은 포토 공정 또는 잉크젯(ink-jet) 공정에 의해 형성할 수 있다.
그리고, 상기 칼럼 스페이서를 포함한 TFT 기판 및 컬러 필터 기판 전면에 배향막을 도포하고 상기 배향막을 러빙 처리한다.
이와 같이, 배향 공정이 완료된 TFT 기판과 컬러필터 기판을 각각 세정(S101)한 다음, 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판 중 하나의 기판 상의 일정 영역에 액정을 적하하고(S102), 나머지 기판의 각 액정 패널 영역의 외곽부에 디스펜싱 장치를 이용하여 씰 패턴을 형성한다(S103).
이 때, 상기 두 기판 중 하나의 기판에 액정도 적하하고 씰 패턴도 형성하여도 된다.
그리고 상기 액정이 적하되지 않은 기판을 반전(뒤집어서 마주보게 함)시키고(S104), 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 압력하여 합착하고 상기 씰 패턴을 경화시킨다(S105).
이어, 단위 액정 패널별로 상기 합착된 기판을 절단 및 가공한다(S106).
그리고 상기 가공된 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S107)를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.
이러한 액정 적하 방식의 제조 방법에 있어서는, 컬러 필터 기판 상에 칼럼 스페이서를 형성하고, TFT 기판에 액정을 적하하여 두 기판을 합착하여 패널을 형성한다.
이 때, 상기 칼럼 스페이서는 컬러 필터 기판에 고정시켜 형성하고, TFT 기판에 접촉된다. 그리고 상기 TFT 기판의 접촉되는 부위는 게이트 라인 또는 데이터 라인의 어느 하나의 단일 배선에 대응하여, 컬러 필터 기판 상에서 일정한 높이를 주어 형성한다.
한편, 대면적의 액정 표시 장치 제조시 공정 시간 단축 등의 이점으로 액정 적하 방식으로 제조하는데, 액정의 적하량은 패널에서 발생할 수 있는 불량 정도를 좌우하는 큰 요인이다.
특히, 액정의 적하량이 패널 내에 과잉으로 충진되었을 때 나타나는 중력 불량은, 합착 후 폐기의 원인이 되어 리페어가 요구되었으나, 지금까지 별다른 해결책이 없이 방치된 문제점이었다.
이하, 중력 불량을 도면을 통해 상세히 설명한다.
도 4는 중력 불량 현상을 나타낸 사진이며, 도 5는 도 4의 I~I' 선상의 구조 단면도이다.
도 4와 같이, 중력 불량 현상은 지면에 가까운 액정 패널의 가장 자리에서 관찰된다.
이러한 중력 불량은 액정 패널을 세웠을 때 지면에 가까운 쪽이 중력이 크게 작용하여 액정이 몰리고, 모여든 액정이 고온으로 올라갈수록 팽창되는 성질에 의해, 상기 지면에 가까운 패널의 가장 자리 부위가 불룩하게 팽창하는 현상을 말한다.
한편, 이러한 중력 불량은 고온에서 관찰되는 것으로, 상온에서는 지면에 가까운 액정 패널의 가장 자리에서 액정이 몰린다하더라도 상하부 기판 사이에 공간이 상하부 기판 사이에 위치한 칼럼 스페이서의 높이만큼 이격되어 있기 때문에, 그 높이만큼 액정이 채워져 불량이 발생하지 않는다.
그러나, 액정 패널에 고온에 위치하였을 때는, 지면에 가까운 패널의 가장 자리 부위에서는 액정이 포화 상태가 되며, 점점 고온으로 올라갈수록 액정이 팽창하기 때문에, 이 부위에 채워진 액정이 셀 갭을 늘린다. 이와 같은 중력 불량 현상이 발생하게 되면, 정상적인 셀 갭을 갖는 부위와 지면에 가까운 액정 패널의 가장 자리와 같이 불룩 해진 부위 사이에 광경로 차가 발생하며, 상기 액정 패널의 가장 자리에서는 불투명한 얼룩이 관찰된다.
도 5와 같이, 액정 패널(10)의 상하부 기판(2, 1)을 절단하여 보면, 상기 액정 패널(10) 하부의 가장 자리에 위치하는 칼럼 스페이서(30)가 액정의 팽창력에 의해 상하부 기판(2, 1) 사이를 지지하지 못하고, 하부 기판(1)에서 떨어지는 현상이 발생한다. 특히, 도 4, 5와 같이, 액정이 과량으로 적하된 상태에서는 액정 패널(10)이 세워져 있을 경우, 액정이 중력의 영향을 받아 지면에 가까운 쪽으로 흘러내려 불룩하게 되는 현상은 심해진다.
여기서, 상기 액정 패널(10)의 가장 자리는 씰 패턴(25)이 형성되어, 상하부 기판(2, 1)을 합착하며, 상기 상하부 기판(2, 1) 사이에는 적하된 액정으로 충진된 액정층(3)이 형성된다. 상기 액정층(3)은 중력 불량이 발생한 영역과 중력 불량이 발생하지 않은 영역간의 셀 갭이 다르게 나타난다.
도 6은 종래의 액정 표시 장치의 액정 패널을 나타낸 평면도이며, 도 7은 도 6의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이다.
도 6과 같이, 종래의 액정 표시 장치의 액정 패널(10)은 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부 기판(1)과, 상기 하부 기판(1)과 대향되어 컬러 필터 어레이가 형성된 상부 기판(2) 및 두 기판(1, 2) 사이에 충진된 액정층(도 6의 3 참조)으로 이루어진다. 여기서, 상기 하부 기판(1)은 구동부가 형성될 영역을 고려하여 상부 기판(2)에 비해 상대적으로 마진을 갖도록 형성한다.
그리고, 상기 액정 패널(10)은 실제 표시가 이루어지는 표시 영역(점선 안쪽 영역)과, 표시 영역 주위에 비표시 영역(점선 외부 영역)으로 구분되어 정의된다. 상기 비표시 영역은 두 기판(1, 2)을 합착하고, 지지하는 영역으로 씰 패턴(25)이 형성되며, 이 부위에서의 빛샘 불량을 방지하기 위해 상기 상부 기판(2) 상에 블랙 매트릭스층(미도시)을 형성한다.
도 7과 같이, 비표시 영역 내에 위치하는 씰 패턴(25)은 하부 기판(1)과 상부 기판(2) 중 어느 한 기판에 형성된다.
그리고, 상기 비표시 영역의 상부 기판(2)에는 빛샘 현상을 방지하기 위해 블랙 매트릭스층이 형성된다. 따라서, 상기 씰 패턴(25)은 상하부 기판(2, 1)의 합착 후, 상기 블랙 매트릭스층 형성 부위에 대응된다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
액정 패널에 상하부 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법은 주입 또는 적하가 있다. 이 중 액정 주입은 진공 상태에서 패널 내에 작용하는 모세관력으로 인해 패널에 액정이 빨아올려져 액정이 채워지는 방식이며, 액정 적하는 일정 액정량을 적하하여 패널에 액정을 채우는 방법이다.
그런데, 대형화된 패널에 있어서는, 액정 주입으로는 생산성 부족, 속도 저하의 문제점이 발생하여, 액정 적하 방식이 우세하게 적용 중이다. 이 경우, 액정 적하 방식은 적정량으로 산출된 액정량을 패널의 일측 기판에 적하시키는데, 패널 내 내부 변동에 의해 잘못 산출된 액정량이 주입된다면, 액정량이 적은 경우는 패널의 표시 품위 저하의 문제가 발생하고, 액정량이 많은 경우는 중력 불량의 문제가 발생한다.
특히, 패널에 과잉의 액정이 적하되면 고온에서 중력 불량이 발생하여 폐기의 원인이 되었다. 이러한 중력 불량에 대해서는 현재 해결 방법이 없이 방치되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 버퍼 룸을 정의하여 중력 불량 문제를 해결한 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 표시 영역과 비표시 영역이 구분되어 정의된 액정 패널과, 상기 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 액정이 채워지는 공간을 정의하고, 소정 부위에 1 이상의 액정 유출구가 형성된 제 1 씰 패턴 및 상기 액정 유출구가 외곽에, 상기 제 1 씰 패턴과의 사이에 버퍼 룸(buffer room)을 구비하도록 형성된 제 2 씰 패턴을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 액정 유출구(들)는 상기 제 1 씰 패턴의 일(一) 변(邊)에 형성된 것이다.
상기 제 1 씰 패턴의 액정 유출구가 형성된 일 변의 양끝은 상기 제 2 씰 패턴과 연결된 것이다.
상기 액정 유출구들은 상기 제 1 씰 패턴의 복수개의 변에 형성된 것이다.
상기 제 1 씰 패턴의 액정 유출구가 형성된 복수개의 변이 이어져 버퍼 룸이 하나로 정의되었을 때는 상기 버퍼 룸의 양 끝에서 상기 제 1 씰 패턴과 제 2 씰 패턴이 연결되는 것이다.
상기 제 1 씰 패턴의 액정 유출구가 형성된 복수개의 변이 이격되어 복수개의 버퍼 룸이 정의되었을 때는 각 버퍼 룸의 양끝에서 상기 제 1 씰 패턴과 제 2 씰 패턴이 연결된다.
상기 액정 유출구는 1 내지 4mm의 폭으로 형성된다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 중앙부에 표시 영역, 그 주위에 비표시 영역으로 구분되어 정의된 상하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 소정 부위에 1 이상의 액정 유출구를 구비한 제 1 씰 패턴 및 상기 액정 유출구가 형성된 제 1 씰 패턴의 외곽에, 상기 제 1 씰 패턴과의 사이에 버퍼 룸(buffer room)을 구비하도록 형성된 제 2 씰 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 씰 패턴 안쪽 영역에 대응되어, 상기 상부 기판 및 하부 기판 중 어느 일 기판에 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 상부 기판 및 하부 기판 중 어느 일 기판에 액정을 적하하는 단계와, 상기 상하부 기판을 합착한 후, 가압하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 제 1, 제 2 씰 패턴은 디스펜싱하여 형성한다.
상기 제 1, 제 2 씰 패턴은 프린팅하여 형성한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 8(이하, 도 11 및 도 12 참고)과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 크게 박막 트랜지스터 어레이가 형성되는 하부 기판(110), 이와 대향되어 컬러 필터 어레이가 형성된 상부 기판(120) 및 두 기판(110, 120) 사이에 충진되어 형성된 액정층(미도시)으로 이루어진다. 그리고, 상기 상하부 기판(110, 120) 합착을 위해 액정 패널(100)의 비표시 영역에 디스펜싱(dispensing) 또는 프린팅(printing)하여 형성하는 제 1 씰 패턴(124)과 함께 상기 제 1 씰 패턴(124) 내의 소정의 변에 하나 이상의 액정 유출구(127)를 구비하고, 상기 액정 유출구(127)가 형성된 소정의 변과의 사이에 일정한 공간을 정의한 후, 제 2 씰 패턴(125)을 형성한다. 여기서, 상기 제 1 씰 패턴(124)과 제 2 씰 패턴(125) 사이의 공간은 버퍼 룸(buffer room, A)으로 정의된다.
도 8에서는 복수개의 액정 유출구(127)가 표시 영역을 둘러싸는 소정의 변을 제 1 씰 패턴(124)의 네 변 중 상부의 변으로 하여 도시하였으나, 좌측 변 혹은 우측 변 혹은 하부의 변 어느 변이라도 관계없다. 이 경우, 어느 변에 형성되었다 하더라도 상기 복수개의 액정 유출구(127)가 형성된 측의 변에 인접하여 제 2 씰 패턴(125)을 형성하는 것이 중요하다.
상기 제 2 씰 패턴(125)은 액정 패널(100)이 고온 상태에 놓여 있을 때, 상기 표시 영역(점선의 안쪽 영역)에서 잉여 액정이 발생하여 상기 액정 유출구(127)를 통해 액정이 빠져나올 때 배리어(barrier) 역할을 한다. 따라서, 잉여 액정은 액정 패널(100) 외부로 액정이 빠져나가지 않고, 상기 제 1 씰 패턴(124)과 제 2 씰 패턴(125) 사이의 공간(버퍼 룸, A)에 담기도록 한다. 이와 같이, 상기 버퍼 룸(A)에 담긴 잉여 액정은 다시 정상 온도로 액정 패널(100)이 놓여졌을 때 상기 액정 유출구(127)를 통해 표시 영역 내로 복귀되어 들어갈 수 있다.
이 경우, 상기 제 1 씰 패턴(124)의 복수개의 액정 유출구(127)가 형성된 소정의 변과 소정 간격 이격되어 제 2 씰 패턴(125)이 형성되며, 상기 제 2 씰 패턴(125)은 상기 제 1 씰 패턴(124)의 소정의 변 양끝과 연결된다.
상기 액정 유출구(127)는 상기 소정의 변의 제 1 씰 패턴(124)이 약 1 내지 4mm의 간격으로 제거되어 정의되며, 하나 또는 복수개 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 1, 제 2 씰 패턴(124, 125)의 두께는 1 내지 3mm 정도로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널이 고온 상태에 있을 때, 액정이 팽창하여 지면의 가까운 부위가, 셀 갭을 유지하지 못하고 부풀어 오르는 현상인 중력 불량에 대비하여 부풀어오르기 전 잉여 액정이 빠져나가는 액정 유출구(127)와 상기 잉여 액정이 액정 패널(100)의 비표시 영역 내에 담기는 영역, 즉, 버퍼 룸(A)을 액정 패널(100)의 비표시 영역 중 일측 변에 구비한 것을 특징으로 한다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 9와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 버퍼 룸(A)이 액정 패널(100)의 양측에 형성되도록 상기 제 1 씰 패턴(125)의 양측에 복수개의 액정 유출구(127)가 구비되고, 이에 인접하여 상기 제 2 씰 패턴(125)이 형성된 점을 제외하고는 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성을 취한다.
여기서의 제 2 씰 패턴(125)은 상기 제 1 씰 패턴(125)의 양측에 위치한 액정 유출구(127)가 구비된 양변에 양 끝에 각각 연결되어 형성된다. 제 2 씰 패턴(125)은 상기 제 1 씰 패턴(125)의 양측에 각각 형성되어 상기 제 1 씰 패턴(124)과 제 2 씰 패턴(125)의 공간에 2개의 버퍼 룸을 정의하고 있다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 10과 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치는 버퍼 룸이 제 1 실시예에 비해 좀 더 큰 영역으로 형성하기 위해, 상기 액정 패널(100)의 하측에 대응되는 변을 제외한 나머지 세변에 복수개의 액정 유출구(127)를 구비하여 , 상기 세 변에 인접하여 상기 제 2 씰 패턴(125)이 형성된 점을 제외하고는 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성을 취한다.
여기서의 제 2 씰 패턴(125)은 상기 제 1 씰 패턴(125)의 우측 하단 끝과, 좌측 하단 끝과 연결된다. 이 경우, 상기 제 1 씰 패턴(124)과 상기 제 2 씰 패턴(125) 사이의 공간, 즉, 액정 패널(100)의 비표시 영역의 하측부를 제외한 세변에 걸친 영역에 버퍼 룸(A)이 정의된다.
도 11은 도 8의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도이며, 도 12는 도 8의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 구조 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서, 제 2 씰 패턴(125)이 형성된 비표시 영역을 살펴보면, 도 11과 같이 액정 유출구가 정의되지 않은 영역과, 도 12와 같이, 액정 유출구가 정의된 영역이 있다.
상기 액정 유출구(도 8의 127 참고)가 정의되지 않은 영역에서는, 도 8과 같이, 제 1 씰 패턴(124)이 표시 영역에 인접하여 형성되어 있고, 상기 제 1 씰 패턴(124)과 소정 간격 이격된 외곽에 제 2 씰 패턴(125)이 형성되어 있다. 상기 제 1, 제 2 씰 패턴(124, 125)은 모두 상하부 기판(120, 110)과 접하여 형성되어, 상기 상부 기판(120) 측은 비표시 영역에 빛샘을 방지하기 위해 블랙 매트릭스층(135)이 형성되어 있다.
이와 같은 블랙 매트릭스층(135)은 크롬(Cr)과 같은 차광성 금속으로 이루어질 수도 있으며, 수지 BM(Black Material)과 같은 유기성 물질로 이루어질 수 있다.
TN(Twisted Nematic) 모드의 경우는 블랙 매트릭스층(135)의 재료를 유기성 물질이나, 차광성 금속이나 그 물질에 제한을 두지 않으나, IPS(In-Plane Switching) 모드의 경우는 수지 BM(Resin Black Matrix)만을 이용한다. 그 이유는, IPS 모드의 경우, 상부 기판 측에 별도의 전극이 없이, 하부 기판 측에 공통 전극, 화소 전극을 구성하여 횡전계를 형성하는데, 블랙 매트릭스층을 차광성 금속으로 형성할 때 상부 기판의 블랙 매트릭스층과, 하부 기판의 공통 전극 및 화소 전극 사이에서 수직 크로스 토크(cross-talk)가 발생하고, 잔류 전계가 발생하기 때문에 가능한 금속성 물질을 블랙 매트릭스층으로 구성하지 않기 때문이다.
한편, 수지 BM을 이용할 경우, 씰 패턴과 수지 BM과의 응착(adhesion)성이 좋지 못해 떨어지는 현상이 발생하여, 씰 패턴이 형성되는 부위에 수지 BM을 제거하는 방법도 제안되었는데, 이 경우, 상하부 합착시 정확한 대응이 이루어져야 하며, 얼라인시 마진이 적어지게 되었다. 따라서, 개선안으로 상기 수지 BM 상부에 오버코트층을 형성하여, 상기 블랙 매트릭스층보다 응착력이 좋은 오버코트층을 씰 패턴과 만나도록 하였다. 현재에는, 상기 수지 BM의 계면 특성을 좋게 하여 수지 BM 상에 직접 씰 패턴이 접촉하더라도, 씰 패턴이 떨어지는 현상을 방지하도록 하였다.
상기 액정 유출구(도 8의 127참고)가 정의된 영역에서는, 도 9와 같이, 제 1 씰 패턴(124)이 상기 액정 유출구(127)에 해당되는 부위에서 제거되어 있다.
여기에서, 상기 하부 기판(110)이 상부 기판(120)에 비해 상대적으로 좀 더 마진을 갖고 형성된 이유는 회로 구동부가 연결되기 위한 영역을 마련하기 위해서이다.
이상에서 설명한 본 발명의 액정 표시 장치는, 완성된 액정 패널이 고온 상태에 위치하여 중력 불량이 일어났을 때, 혹은, 리페어(repair)를 목적으로 제조 단계의 가합착된 액정 패널을 고온 상태에 위치시키거나, 가압시킬 경우에 발생하는 중력 불량 현상을 보상 가능하게 하는 것으로, 표시 영역 내에 과량 충진된 액정이 상기 버퍼 룸으로 유입되어 지면에 가까운 액정 패널의 가장 자리가 불룩해지는 현상을 피할 수 있다. 이 경우, 상기 액정 패널 내의 액정이 적정량 적하되었을 경우 상기 버퍼 룸으로의 액정의 유입이 없을 것이다.
또한, 고온 상태에서 중력 불량에 대해 보상으로 상기 버퍼 룸(A)으로 잉여 액정이 이동한 후, 다시 액정 패널(100)이 정상 온도로 복귀하였을 때, 버퍼 룸(A)에 위치한 액정이 다시 액정 패널(100)의 표시 영역(점선 영역 내부)으로 흐르게 되어, 구동시 액정의 부족이 발생하지 않도록 한다.
이하, 도 8, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 중앙부에 표시 영역, 그 주위에 비표시 영역으로 구분되어 정의되며, 상기 표시 영역 내에 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부 기판(110)과, 상기 박막 트랜지스터 어레이에 대응되어 컬러 필터 어레이가 형성된 상부 기판(120)을 준비한다. 상기 상부 기판(120)의 비표시 영역에는 블랙 매트릭스층(135)이 대응되어 형성되어 있다.
이어, 상기 하부 기판(110)의 비표시 영역에 상기 표시 영역을 감싸며, 하나 이상의 변에 하나 또는 복수개의 액정 유출구(127)를 갖는 제 1 씰 패턴(124)과, 상기 액정 유출구가 형성된 소정의 변(들)에 인접하여 상기 제 1 씰 패턴(124)의 외곽에 소정 간격 이격하여, 상기 제 1 씰 패턴(124)과의 사이의 공간에 버퍼룸(A)을 구비한 제 2 씰 패턴(125)을 형성한다.
이 때, 상기 제 1, 제 2 씰 패턴(124, 125)은 모두 비표시 영역에 형성되며, 상기 제 2 씰 패턴(125)은 상기 제 1 씰 패턴(124)의 액정 유출구(127)가 구비된 변의 양끝과 연결되어 형성한다.
이 경우, 상기 제 1, 제 2 씰 패턴(124, 125)은 소정의 디스펜서(dispenser)를 이용한 디스펜싱 방법을 이용하거나, 씰 패턴 형성 위치에 대응되어 오픈된 마스크를 이용하여 프린팅(printing) 방법을 이용하여 형성한다.
이어, 상기 상부 기판(120)에는 제 1 씰 패턴(124) 안쪽 영역에 대응되어, 게이트 라인 또는 데이터 라인과 같이 빛이 차단되는 영역에 대응하여 컬럼 스페이서(미도시)를 규칙적으로 형성한다.
이어, 상기 하부 기판(110)에 액정을 적하한다.
이어, 상기 상하부 기판(120, 110)을 합착한 후, 이를 가압하여, 상기 컬럼 스페이서는 하부 기판(110)의 게이트 라인 또는 데이터 라인 등의 대응 영역에 접촉하도록 하고, 상기 씰 패턴(125)은 상부 기판(120)의 블랙 매트릭스층(135)에 대응되어 접촉하도록 한다.
여기서는, 각각 씰 패턴(125)이 하부 기판(110), 컬럼 스페이서가 상부 기판(120), 액정이 적하된 기판이 하부 기판(110)으로 정하여 공정이 이루어졌지만, 경우에 따라 서로 대향된 기판으로 그 적용 부위를 달리하여 공정이 이루어짐도 가능하다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
중력 불량에 대비하여 액정 표시 장치 내의 비표시 영역 내에 버퍼 룸을 구비하여 액정 패널의 고온 상태에 놓여있더라도 액정 패널 내에서 버퍼 룸으로 자체적으로 잉여 액정이 흘러 들어가 지면에 가까운 액정 패널이 부풀어 오르는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 표시 영역의 외곽에 둘러 형성하는 씰 패턴의 소정 부위에 액정 유출구를 형성하고, 씰 패턴 형성 공정에서 상기 액정 유출구가 형성된 부위와 인접하여 별도의 씰 패턴을 더 형성하여, 공정 추가 없이, 버퍼 룸 형성이 가능하다. 이 경우, 별도의 씰 패턴은 액정 유출구가 형성된 씰 패턴의 변의 양끝과 연결되어 액정 패널 내의 액정이 외부로 빠져나가지 않고, 씰 패턴과, 별도의 씰 패턴 사이의 공간, 즉, 버퍼 룸 내에 담기도록 할 수 있다. 따라서, 이후 액정 패널이 정상 온도로 복귀했을 때, 다시 버퍼 룸 내의 액정이 표시 영역 내로 흘러 들어올 수 있어, 중력 불량 개선을 위한 리페어(잉여 액정 비표시 영역에 배출) 후에도 액정의 미충진을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도
도 2는 액정 주입형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도
도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도
도 4는 중력 불량 현상을 나타낸 사진
도 5는 도 4의 I~I' 선상의 구조 단면도
도 6은 종래의 액정 표시 장치의 액정 패널을 나타낸 평면도
도 7은 도 6의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도
도 11은 도 8의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도
도 12는 도 8의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 구조 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 액정 패널 110 : 하부 기판
120 : 상부 기판 124 : 제 1 씰 패턴
125 : 제 2 씰 패턴 127 : 액정 유출구
135 : 블랙 매트릭스층 A : 버퍼 룸(buffer room)

Claims (10)

  1. 표시 영역과 비표시 영역이 구분되어 정의된 액정 패널;
    상기 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 액정이 채워지는 공간을 정의하고, 소정 부위에 1 이상의 액정 유출구가 형성된 제 1 씰 패턴; 및
    상기 액정 유출구가 외곽에, 상기 제 1 씰 패턴과의 사이에 버퍼 룸(buffer room)을 구비하도록 형성된 제 2 씰 패턴을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 유출구(들)는 상기 제 1 씰 패턴의 일(一) 변(邊)에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 씰 패턴의 액정 유출구가 형성된 일 변의 양끝은 상기 제 2 씰 패턴과 연결된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 액정 유출구들은 상기 제 1 씰 패턴의 복수개의 변에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 씰 패턴의 액정 유출구가 형성된 복수개의 변이 이어져 버퍼 룸이 하나로 정의되었을 때는 상기 버퍼 룸의 양 끝에서 상기 제 1 씰 패턴과 제 2 씰 패턴이 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 씰 패턴의 액정 유출구가 형성된 복수개의 변이 이격되어 복수개의 버퍼 룸이 정의되었을 때는 각 버퍼 룸의 양끝에서 상기 제 1 씰 패턴과 제 2 씰 패턴이 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 액정 유출구는 1 내지 4mm의 폭인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 중앙부에 표시 영역, 그 주위에 비표시 영역으로 구분되어 정의된 상하부 기판을 준비하는 단계;
    상기 비표시 영역에 상기 표시 영역을 둘러싸며 소정 부위에 1 이상의 액정 유출구를 구비한 제 1 씰 패턴 및 상기 액정 유출구가 형성된 제 1 씰 패턴의 외곽에, 상기 제 1 씰 패턴과의 사이에 버퍼 룸(buffer room)을 구비하도록 형성된 제 2 씰 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 1 씰 패턴 안쪽 영역에 대응되어, 상기 상부 기판 및 하부 기판 중 어느 일 기판에 칼럼 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 상부 기판 및 하부 기판 중 어느 일 기판에 액정을 적하하는 단계;
    상기 상하부 기판을 합착한 후, 가압하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 씰 패턴은 디스펜싱하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 씰 패턴은 프린팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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