KR20060040061A - 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판의 에지부분에 씨일제를 이중구조로 형성하여 에지부분의 씨일제 인쇄 불량을 방지하고자 하는 액정표시소자에 관한 것으로서, 특히 기판의 가장자리에 형성되고 기판의 에지부분에서 이중구조로 형성되는 씨일제와, 상기 기판의 에지부분에서 상기 씨일제 외측에 형성되는 은 도트 및 얼라인 키와, 상기 씨일제에 의해 상기 기판에 대향합착된 대향기판과 두기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

씨일제, 은 도트, 소형패널

Description

액정표시소자{Liquid Crystal Display Device}

도 1(a) 내지 도 1(d)는 종래 기술에 의한 박막 어레이 기판의 에지 부분의 평면도.

도 2는 종래 기술에 의한 박막 어레이 기판의 평면도.

도 3은 종래 기술에 의한 액정표시소자의 문제점을 설명하기 위한 평면도.

도 4는 본 발명에 의한 액정표시소자의 평면도.

도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ'선상에서의 액정표시소자의 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 스크린 마스크의 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명

114 : 씨일제 114a : 보조 씨일제

117 : 반사전극 118 : 상부기판

119 : 하부기판 120 : 액정층

122 : 투과전극 128 : 보호막

129 : 유기절연막 133 : 공통전극

150 : 접촉개선홈 151 : 패드금속층

160 : 스크린 마스크 161 : 개구부

161a : 보조 개구부 170 : 액정주입구

190 : 얼라인 키

본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 소형패널에 있어서 씨일제 인쇄 불량을 방지하기 위한 액정표시소자에 관한 것이다.

최근들어, 평판 디스플레이에 대한 연구가 활발한데, 그 중에서 액정표시소자는 콘트라스트(contrast) 비가 크고, 계조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력소비가 적다는 장점 때문에, CRT(cathode ray tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체수단으로써 점차 그 사용 영역이 확대되고 있다.

이와같은 액정표시소자는 컬러필터층 어레이 기판이라 불리는 상부기판과, 박막트랜지스터 어레이 기판이라 불리는 하부기판과, 서로 대향하는 상기 상,하부 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되는데, 상기 상,하부 기판의 내측면에는 액정을 제어하여 일정한 방향으로 배향하기 위한 각종 패턴들이 형성되어 있다.

이 때, 상기 상, 하부기판 사이에는 그 간격을 일정하게 이격시키기 위한 스페이서를 더 형성하고, 기판의 가장자리에는 접착제 역할을 하는 씨일제(sealant)를 더 형성하여 두 기판을 완전히 접착시킨다.

이하, 종래 기술에 의한 액정표시소자를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1(a) 내지 도 1(d)는 종래 기술에 의한 박막 어레이 기판의 에지 부분의 평면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 박막 어레이 기판의 평면도이며, 도 3은 종래 기술에 의한 액정표시소자의 문제점을 설명하기 위한 평면도이다.

종래기술에 의한 액정표시소자는 서로 대향합착된 컬러필터층 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판과 그 사이에 개재된 액정층으로 구성되는바, 상기 컬러필터층 어레이 기판에는, 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스와, 색상을 표현하기 위한 RGB의 컬러필터층과, 투명도전막인 공통전극이 일반적으로 형성되어 있다.

그리고, 박막트랜지스터 어레이 기판에는, 수직 교차하여 화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 두 배선의 교차 지점에서 스위칭 역할을 하는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극이 형성되어 있다.

상기의 각종 패턴이 형성되어 있는 두 기판은 일정간격을 두고 서로 대향합착되는데, 도 1(a) 내지 도 1(d)에 도시된 바와 같이, 두 기판을 완전 합착하기 위해 기판의 가장자리에 접착제 역할을 하는 씨일제(sealant, 14)를 형성한다.

한편, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 어레이 기판의 일 에지부분에는 상,하부 기판을 통전시켜 등전위로 만들기 위한 은 도트(80)가 형성되고, 도 1(a) 내지 도 1(d)에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 어레이 기판의 각 에지부분에는 각종 패턴을 정확한 위치에 형성하기 위한 기준이 되는 얼라인 키(90)가 형성되어 있다. 이 때, 은도트(80) 및 얼라인 키(90)는 기판 에지 부분에서 씨일제 외측에 형성되는데, 이때문에 기판 에지 부분의 씨일제가 각지게 형성되지 못하고 경사지도록 형성된다.

상기 씨일제(14)는 대향하는 두개의 기판을 합착시키는 역할 이외에, 셀 갭을 형성 및 유지하고 액정의 누출을 방지하는 역할을 동시에 수행하는데, 액정을 주입하기 위한 액정주입구를 제외한 나머지 영역에 형성한다.

상기 씨일제(14)는 일반적으로, 열경화성 에폭시 수지 등의 접착제를 사용하여 스크린 마스크(screen mask) 인쇄법으로 형성한다. 즉, 기판 상에 씨일제 패턴의 개구부를 가지는 스크린 마스크를 씌우고, 상기 스크린 마스크 상에 씨일제를 올려놓은 뒤, 밀개(squeegee)를 이용하여 밀어서 스크린 마스크의 개구부를 통해 기판 상에 씨일제가 형성되도록 한다.

한편, 씨일제(14)는 기판 상의 각종패턴을 보호하기 위해 형성되는 보호막 상에 직접 형성되는데, 보호막으로 유기절연막을 사용하는 경우 그 접착력이 취약하여 씨일제(14)가 쉽게 떨어지거나 터져버리는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 씨일제(14) 하부의 보호막을 선택적으로 제거하여 접촉개선홈(50)을 형성함으로써, 상기 접촉개선홈(50)을 통해 씨일제(14)와 하부 금속층이 접할 수 있게 하여 접착력을 개선하였다. 여기서, 상기 하부 금속층은 게이트 배선에서 연장형성된 게이트 패드 또는 데이터 배선에서 연장형성된 데이터 패드를 포함한다.

그러나, 최근 핸드폰, PDA 등에 적용하기 위해 액정표시소자의 크기를 소형화시키는 과정에서, 씨일제 패턴의 폭이 줄어들어 씨일제 인쇄불량의 문제가 발생하고 있다. 즉, 기판의 에지부분에 해당하는 스크린 마스크의 개구부가 씨일제 인쇄방향과 달라 인쇄가 원활하게 이루어지지 않는 것은 물론, 미세 씨일제 패턴을 형성하기 위해서 스크린 마스크의 개구부 폭을 작게 제작하므로, 기판의 에지외 부분 대비 에지 부분에 대한 씨일제 인쇄불량 발생빈도가 높아지고 있다. 이와같은, 씨일제 인쇄불량에 의해 액정주입 및 봉지시 씨일제가 터질 가능성이 높아지고, 액정주입시 진공 상태가 잘 되지 않아 액정주입 부족불량이 발생하여 수율저하를 유발한다.

구체적으로, 스크린 마스크 개구부의 설계값을 0.175㎛로 잡고 씨일제를 기판 상에 인쇄한 후 두 기판을 핫 프레스(hot press) 장치 내에서 대향합착하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 씨일제(14)가 0.5㎛의 폭으로 퍼지게 되는데, 이것이 씨일제가 바람직하게 인쇄된 것이다.

그러나, 액정표시소자가 소형화되어 씨일제 패턴이 미세화됨에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판 에지 부분에 씨일제(14)가 완전히 인쇄되지 못하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기판의 에지부분에 씨일제를 이중구조로 형성하여 에지부분의 씨일제 인쇄 불량을 방지하여 생산수율을 향상시키고자 하는 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자는 기판의 가장자리에 형성되고 기판의 에지부분에서 이중구조로 형성되는 씨일제와, 상기 기판의 에지부분에서 상기 씨일제 외측에 형성되는 은 도트 및 얼라인 키와, 상기 씨일제 에 의해 상기 기판에 대향합착된 대향기판과 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 미세한 씨일제 패턴을 형성하는 소형 액정표시소자에 있어서, 기판 가장자리에 형성되는 씨일제 이외에 기판의 에지부분에 보조 씨일제를 더 형성함으로써 기판의 에지부분에 이중구조의 씨일제 패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 기판 에지부분의 씨일제 인쇄불량을 방지할 수 있고, 진공상태에서 이루어지는 액정주입에서의 주입부족 불량도 방지할 수 있다.

한편, 상기와 같은 씨일제 패턴을 인쇄하기 위해 사용되는 스크린 마스크는 기판의 가장자리에 개구부를 가지는 것은 물론, 기판 에지부분에 상응하도록 보조 개구부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

참고로, 소형 액정표시소자에 적용가능한 모드는 LTPS(Low Temperature Poly-Silicon)모드, 투과모드 또는 반투과 모드 등이 있는데, 이하에서는 반투과 모드를 일실시예로 하여 본 발명에 의한 액정표시소자를 상세히 설명하기로 한다. 물론, 본발명의 기술적 내용은 반투과 모드에 한정되는 것이 아니라, LTPS모드, 투과모드 등 에지부분에서 씨일제가 완전히 인쇄되지 않는 모든 소형 액정표시소자에 적용가능하다. 참고로, 상기 투과모드는, 투과전극과 반사전극이 동시에 구비된 반투과 모드와 달리, 투과전극만 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 4는 본 발명에 의한 액정표시소자의 평면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ'선상에서의 액정표시소자의 단면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 스크린 마스크의 평면도이다.

본 발명에 의한 액정표시소자는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(131), 적,녹,청(red, green, blue)의 컬러필터층(132), ITO(Indium Tin Oxide) 재질의 공통전극(133)이 형성되어 있는 상부기판(118)과, 교차로 배열되어 화소를 정의하는 게이트 배선(도시하지 않음) 및 데이터 배선(도시하지 않음), 상기 각 화소에 배치되는 박막트랜지스터(TFT) 및 화소전극이 형성되어 있는 하부기판(119)과, 상기 하부기판(119) 가장자리에 형성되어 대향하는 상,하부 기판(118,119)을 접착시키는 씨일제(114)와, 상기 하부기판의 에지부분에서 상기 씨일제(114) 외측에 더 구비되어 상기 씨일제(114)와 더불어 이중구조의 미세 씨일제 패턴을 이루는 보조 씨일제(114a)와, 상기 상,하부 기판(118,119) 사이에 형성된 액정층(120)으로 구성된다.

이 때, 상기 액정표시소자가 반투과 모드인 경우, 상기 화소전극은 외부자연광을 표시화면 측으로 반사시키는 반사전극(117)과, 백라이트의 광을 표시화면 측으로 투과시키는 투과전극(122)으로 구성되는데, 상기 반사전극(117)은 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성되는 보호막(128) 상에서 상기 박막트랜지스터(TFT)에 접속되고, 상기 투과전극(122)은 상기 반사전극(117)을 포함한 전면에 형성되는 유기절연막(129) 상에서 상기 반사전극(117)에 접속된다. 상기 박막트랜지스터는 비정질실리콘(amorphous silicon)을 반도체층으로 하거나 또는 폴리실리콘(poly silicon)을 반도체층으로 한다.

한편, 상기 씨일제(114) 및 보조 씨일제(114a)가 지나는 영역의 유기절연막(129)에는 상기 씨일제(114,114a)와의 접촉특성을 향상시키기 위한 접촉개선홈 (150)이 더 형성되는데, 상기 접촉개선홈(150)은 하부의 패드금속층(151) 이를테면, 게이트 패드 또는 데이터 패드가 외부로 노출되어 씨일제와 접촉할 수 있도록, 게이트 절연막(112), 보호막(128), 유기절연막(129) 등의 층간절연막을 제거하여 형성한다. 여기서, 상기 유기절연막(129)은 BCB 또는 포토 아크릴(photo acrylate) 등이 있는데, 그 특성상 씨일제와의 접착특성이 취약하므로 접촉개선홈(150)을 더 구비하는 것이다. 상기 접촉개선홈(150)에는 패드금속층(151)의 산화를 방지하기 위해 투명도전막(122a)을 더 형성한다.

한편, 상기 하부기판 에지부분에는, 상,하부 기판(118,119)을 전기적으로 도통시켜 하부기판의 Vcom 신호를 상부기판의 공통전극으로 흐르게 하는 은 도트(도시하지 않음)와, 각종패턴의 쉬프트에 의한 불량이 생기지 않고 기판과 정확하게 정렬될 수 있도록 하는 얼라인 키(190)가 더 구비되는데, 이로인해 상기 은도트와 얼라인 키 내측에 형성되는 씨일제(114, 114a)는 기판 에지부분에서 각지게 형성되지 못하고 경사지게 형성된다.

이와같이, 씨일제가 경사지게 형성되면 씨일제 인쇄방향과 일치하지 않아 씨일제 인쇄 불량 문제가 발생하는데, 이를 방지하기 위해 기판 에지부분의 씨일제를 이중구조를 형성하는 것이다.

구체적으로, 상기 씨일제를 형성하기 위해서는 일반적으로, 스크린 마스크 인쇄법을 적용하는데, 기판 상에 스크린 마스크를 씌우고 씨일제를 일측에 소정용량 떨어뜨린 다음, 밀개를 사용하여 씨일제를 일측에서 반대측으로 밀어서 스크린 마스크의 개구부를 통해 씨일제가 기판 상에 잔여하도록 함으로써 기판 상에 씨일 제 패턴을 형성한다.

이때, 씨일제를 이중구조로 형성하기 위해서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 스크린 마스크(160)의 개구부도 이중구조로 제작된 것을 사용한다.

즉, 스크린 마스크의 개구부(161)는 액정주입구(170)를 제외한 나머지 영역에 액정패널의 가장자리를 둘러싸는 형태로 형성되는데, 액정패널의 에지부분에 상응하는 부분에 보조 개구부(161a)를 더 구비하여 기판의 에지부분에서 씨일제가 이중구조로 형성되도록 한다.

이 때, 액정표시소자가 소형인 경우, 모기판에 다수의 액정패널을 만들수 있는데, 그에 상응하여 스크린 마스크(160)에도 다수의 액정패널을 만들 수 있도록 개구부(161)가 형성되어 있다.

액정패널의 크기가 2.2＂인 경우, 씨일제를 형성하기 위한 스크린 마스크의 개구부(161)의 폭은 0.175㎛로 정도로 하는데, 보조 개구부(161a)의 폭은 개구부와 같거나 또는 작도록 형성한다. 이와같은 개구부(161) 및 보조 개구부(161a)를 통해 인쇄된 씨일제는 기판합착시 0.5㎛의 폭으로 퍼지게 된다.

여기서, 개구부(161)를 통해 인쇄된 씨일제(114)에 인쇄불량이 발생한다 하더라도 보조 개구부(161a)를 통해 인쇄된 보조 씨일제(114a)가 더 구비되므로 인쇄불량에 의한 수율저하를 방지할 수 있다.

이와같이, 모기판에 씨일제를 인쇄한 후에는 상부기판을 대향합착한후, 스크라이브 공정 및 브레이크 공정을 수행하여 각 액정패널별로 분리시킨다. 이후, 각 액정패널의 액정주입구를 통해 액정을 주입하는데, 이 때, 씨일제의 인쇄불량이 없 으므로 진공상태에서의 액정주입 공정이 원활하게 이루어져 액정주입 부족 불량이 방지된다. 상기와 같이, 액정을 주입한 후에는 봉지제를 사용하여 액정주입구를 봉지하여 액정표시소자를 완성한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 액정표시소자는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 미세한 씨일제 패턴을 형성하는 소형 액정표시소자에 있어서, 기판 가장자리에 형성되는 씨일제 이외에 기판의 에지부분에 보조 씨일제를 더 형성하여 기판 에지부분에서의 씨일제 인쇄불량을 방지한다.

둘째, 씨일제 인쇄불량이 방지되므로, 진공상태에서 이루어지는 액정주입이 원활하게 이루어져 액정주입 부족 불량도 방지된다.

Claims (6)

1. 기판의 가장자리에 형성되고 기판의 에지부분에서 이중구조로 형성되는 씨일제;

   상기 기판의 에지부분에서 상기 씨일제 외측에 형성되는 은 도트 및 얼라인 키;

   상기 씨일제에 의해 상기 기판에 대향합착된 대향기판과 두기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 씨일제는, 상기 기판 에지부분에 대응하는 부분에 이중구조의 개구부를 가지는 스크린 마스크를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 스크린 마스크에는 기판 가장자리에 형성되는 개구부와 기판의 에지부분에서 상기 개구부 외부에 더 형성되는 보조 개구부가 구비되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 보조 개구부는 상기 개구부의 폭보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
5. 제 1 항에 있어서, 기판의 에지부분에 형성되는 씨일제는 상기 은도트 및 얼라인 키에 의해 경사지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 하부기판 상에는,

   교차하여 화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과,

   상기 두 배선의 교차지점에 형성되는 박막트랜지스터와,

   상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성되는 보호막과,

   상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극이 구비되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.

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