KR20080027992A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20080027992A
KR20080027992A KR1020060092918A KR20060092918A KR20080027992A KR 20080027992 A KR20080027992 A KR 20080027992A KR 1020060092918 A KR1020060092918 A KR 1020060092918A KR 20060092918 A KR20060092918 A KR 20060092918A KR 20080027992 A KR20080027992 A KR 20080027992A
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문연규
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삼성전자주식회사
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Abstract

셀갭을 일정하게 유지하며, 실라인 단선에 의한 불량을 방지할 수 있는 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부 기판과, 하부 기판과 대향하여 셀갭만큼 이격되어 배치된 상부 기판과, 수지 재질의 실런트 및 셀갭보다 실질적으로 크거나 같은 직경을 가지는 구형 스페이서로 이루어진 실라인으로서, 상부 기판 및 하부 기판 사이에 개재되어 상부 기판 및 하부 기판을 겹합하는 실라인을 포함한다.
Figure P1020060092918
LCD, 실런트, 구형 스페이서

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 디스펜서를 이용하여 실런트를 도포하는 공정 단면도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
2: 편광판 4: 상부 기판
6: 블랙 매트릭스 8: 컬러필터
10: 하부 기판 14: 공통 전극
12: 편광판 26: 게이트 전극
30: 게이트 절연막 40: 액티브층
55, 56: 오믹 콘택층 65: 소스 전극
66: 드레인 전극 70: 보호막
82: 화소 전극 90: 액정층
100: 액정 표시 장치 110: 상부 수납 용기
112: 윈도우 130: 액정 패널 어셈블리
131: 게이트 칩 필름 패키지 132: 데이터 칩 필름 패키지
133: 하부 기판 134: 상부 기판
135: 인쇄회로기판 136: 액정 패널
140: 백라이트 유닛 141: 광학시트들
142: 도광판 143: 램프 어셈블리
144: 반사판 160: 하부 수납 용기
200: 실런트 210: 구형 스페이서
230: 실라인 300: 노즐
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치의 상판과 하판을 합착할 때에 일정한 셀 갭을 유지할 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
현재 액정 표시 장치 산업의 급속한 발전과 그 응용은 크기의 증가, 해상도의 증가를 필연적으로 요구하게 되었으며, 그에 따른 생산성의 증가를 위해서 제조공정의 단순화 및 수율 향상의 관점에서 많은 노력이 계속되고 있다.
이러한 액정 표시 장치의 제조 공정은 크게 박막 트랜지스터 공정, 컬러필터 공정, LCD 모듈(module)공정으로 나누어진다. 여기서, 박막 트랜지스터 공정은 이른 바, 박막 트랜지스터 기판을 제작하는 공정으로서 증착(deposition) 및 사진-식각(photo-etching) 공정을 통해 절연 기판 위에 게이트 배선, 데이터 배선, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 배치하는 공정이다. 컬러필터 공정은 이른 바, 컬러필터 기판을 제작하는 공정으로서, 절연 기판 위에 염료나 안료를 사용하여 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터 패턴을 형성한 후, 공통전극용 ITO(Indium Tin Oxide)를 형성하는 공정이다. LCD 모듈공정은 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판(이러한 두 기판을 액정 패널이라 한다)을 일정한 셀 갭(Cell gap)을 유지하도록 합착한 후, 액정을 주입하고, 각종 신호처리를 위한 회로부를 액정 패널에 실장하는 공정이다.
이러한 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판을 밀봉하기 위해 두 기판 사이에 실라인(seal line)을 형성한 후 두 기판을 합착한다. 여기서, 실라인은 액정 주입을 위한 셀갭(cell gap)을 형성하고 주입된 액정이 누설되는 것을 방지하는 두 가지 기능을 한다.
종래 기술에 따른 실라인은 실런트(sealant)에 소정의 유리 섬유(glass fiber)를 혼합해서 사용된다. 이러한 유리 섬유는 셀갭 유지를 위한 스페이서(spacer) 역할을 하는데 통상 유리 섬유는 막대 형상을 가지고 있기 때문에 유리 섬유의 배치에 따라 셀갭이 달라지는 문제가 발생한다. 또한 노즐을 이용하여 기판 상에 실런트를 도포할 때, 막대 형상의 유리 섬유가 노즐에 막혀서 사출 불량에 따른 실라인의 단선이 발생하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 셀갭을 일정하게 유지하며, 실라인 단선에 의한 불량을 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부 기판과, 상기 하부 기판과 대향하여 셀갭만큼 이격되어 배치된 상부 기판과, 수지 재질의 실런트 및 상기 셀갭보다 실질적으로 크거나 같은 직경을 가지는 구형 스페이서로 이루어진 실라인으로서, 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판 사이에 개재되어 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판을 겹합하는 실라인을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치 에 대하여 상세히 설명한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치를 나타내는 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치(100)는 전체적으로 보아 액정 패널 어셈블리(130), 백라이트 유닛(140), 상부 수납 용기(110) 및 하부 수납 용기(160)를 포함한다.
그리고, 액정 패널 어셈블리(130)는 하부 기판(133), 상부 기판(134) 및 두 기판 사이에 개재된 액정(미도시)을 포함하는 액정 패널(136), 게이트 칩 필름 패키지(131), 데이터 칩 필름 패키지(132) 및 인쇄회로기판(135) 등으로 구성된다.
액정 패널(136)은 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)과 박막 트랜지스터 어레이, 화소 전극 등을 포함하는 하부 기판(133)과, 컬러 필터, 블랙 매트릭스(black matrix), 공통 전극 등을 포함하고 하부 기판(133)에 대향하도록 설치된 상부 기판(134)을 포함한다.
그리고, 게이트 칩 필름 패키지(131)는 하부 기판(133)에 형성된 각 게이트 라인(미도시)에 접속된다. 그리고, 데이터 칩 필름 패키지(132)는 하부 기판(133)에 형성된 각 데이터 라인(미도시)에 접속된다.
액정 패널(136)을 구성하는 하부 기판(133)과 상부 기판(134)을 접합시키는 실라인에 대해서는 후에 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
한편, 인쇄회로기판(135)에서는 게이트 칩 필름 패키지(131)에 게이트 구동신호 및 데이터 칩 필름 패키지(132)에 데이터 구동 신호를 입력가능하도록 하는 게이트 구동신호 및 데이터 구동신호를 모두 처리하기 위한 여러 구동 부품이 실장 된다.
그리고, 백라이트 유닛(140)은 광학시트들(141), 도광판(142), 램프 어셈블리(143), 반사판(144) 등으로 구성된다.
여기서, 도광판(142)은 액정 패널 어셈블리(130)로 공급되는 빛을 안내하는 역할을 한다. 도광판(142)은 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 투명한 물질의 패널로 형성되어 램프로부터 발생한 광을 도광판 상부에 안착되는 액정 패널(136) 쪽으로 진행되도록 한다. 따라서, 도광판(142)의 배면에는 도광판(142) 내부로 입사한 광의 진행 방향을 액정 패널(136) 쪽으로 변환시키기 위한 각종 패턴이 인쇄되어 형성된다.
램프 어셈블리(143)는 도광판(142)의 측면에 삽입되어 이러한 빛을 발산하는 램프 및 램프를 감싸는 램프 반사판을 포함한다.
반사판(144)은 도광판(142)의 하부면에 설치되어 도광판(42)의 하부로 방출되는 빛을 상부로 반사한다. 반사판(144)은 도광판(142)의 하부면에 위치하며, 도광판(142) 배면의 미세한 도트 패턴에 의해 반사되지 않은 광을 다시 도광판(142)의 출사면 쪽으로 반사시킴으로써, 액정 패널(136)에 입사되는 광의 광손실을 줄임과 동시에 도광판(142)의 출사면으로 투과되는 광의 균일도를 향상시키는 역할을 한다.
그리고, 광학시트들(141)은 도광판(142)의 상부면에 설치되어 도광판(142)으로부터 전달되는 빛을 확산하고 집광하는 역할을 한다. 광학시트들(141)은 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트 등을 포함한다. 도광판(142)과 프리즘 시트 사이에 위 치한 확산 시트는 도광판(142)으로부터 입사되는 광을 분산시킴으로써 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다. 프리즘 시트는 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있으며, 통상 2장의 시트로 구성되어 각각의 프리즘 배열이 서로 소정의 각도로 엇갈리도록 배치되어 확산 시트로부터 확산된 광을 액정 패널(136)에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 이에 따라서, 프리즘 시트를 통과하는 광은 거의 대부분 수직하게 진행하게 되어 보호 시트 상의 휘도 분포는 균일하게 얻어진다. 프리즘 시트 위에 형성되는 보호 시트는 프리즘 시트의 표면을 보호하는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 광의 분포를 균일하게 하기 위하여 광을 확산시키는 역할을 수행한다.
여기서, 소형의 액정 표시 장치(100)의 경우 도광판(142)의 측면에 보통 하나의 램프가 설치되지만, 액정 표시 장치(100)가 대형화될수록 충분한 휘도를 얻기 위하여 하나의 램프 어셈블리(143)에 복수의 램프들을 설치할 수 있다. 그리고, 램프 어셈블리(143)의 램프에 전원을 인가하는 인버터(미도시)와 램프 어셈블리(143)는 와이어에 의해 전기적으로 연결된다.
액정 패널 어셈블리(130)는 보호 시트 위에 설치되며, 백라이트 유닛(140)과 함께 하부 수납 용기(160) 내에 안착된다. 하부 수납 용기(160)는 직사각형 형상을 가지고 상부면의 가장자리를 따라 측벽이 형성되어 측벽 내에 백라이트 유닛(140) 및 액정 패널 어셈블리(130)를 수용하여 고정시키는 역할을 수행하며, 다수의 시트들을 구비하는 백라이트 유닛(140)이 휘어지는 것을 방지한다. 그리고, 액정 패널 어셈블리(130)의 인쇄회로기판(135)은 하부 수납 용기(160)의 외측면을 따라 절곡 되어 하부 수납 용기(160)의 배면에 안착된다. 여기서, 백라이트 유닛(140) 또는 액정 패널 어셈블리(130)를 하부 수납 용기(160)에 수용하는 방법에 따라서 하부 수납 용기(160)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
그리고, 하부 수납 용기(160)에 수납된 액정 패널 어셈블리(130)의 상면을 덮도록 상부 수납 용기(110)가 하부 수납 용기(160)와 결합되도록 배치된다. 상부 수납 용기(110)의 상부면에는 액정 패널 어셈블리(130)를 외부로 노출시키는 윈도우(112)가 형성되어 있다.
상부 수납 용기(110)는 하부 수납 용기(160)와 후크(미도시)를 통하여 결합할 수 있는데, 예를 들어 하부 수납 용기(160) 측벽의 외측면을 따라 후크가 형성되고, 이러한 후크와 대응하는 후크 삽입공(미도시)이 상부 수납 용기(110)의 측면에 형성될 수 있다. 따라서, 하부 수납 용기(160)의 위로부터 상부 수납 용기(110)가 내려와 결합함에 따라, 하부 수납 용기(160)에 형성된 후크가 상부 수납 용기(110)의 후크 삽입공으로 들어가서 하부 수납 용기(160)와 상부 수납 용기(110)가 체결될 수 있다. 이뿐만 아니라, 상부 수납 용기(110)와 하부 수납 용기(160)의 결합은 다양한 형태로 변형될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 도 1의 액정 패널을 구성하는 하부 기판과 상부 기판을 접합시키는 실라인에 대하여 자세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 단면도로서, 하부 기판과 상부 기판의 접합관계를 나타낸다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에 포함되는 액 정 패널은 하부 기판(133), 하부 기판(133)과 대향하여 구비되는 상부 기판(134) 및 하부 기판(133)과 상부 기판(134) 사이에 개재된 액정층(90)으로 이루어진다.
여기서, 하부 기판(133)은 절연성 재질의 하부 기판(10) 상에 다수의 박막 트랜지스터 어레이 및 화소 전극(82)이 구비된 기판이다. 여기서, 박막 트랜지스터 어레이는 하부 기판(10) 상에 형성된 게이트 전극(26), 소스 전극(65) 및 드레인 전극(66) 등으로 이루어진다. 게이트 전극(26), 소스 전극(65) 및 드레인 전극(66)으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW) 등의 도전막을 사용할 수 있다.
이러한 박막 트랜지스터 어레이 상부에는 드레인 전극(66)을 노출시키기 위한 콘택홀을 갖는 보호막(70)이 형성된다. 보호막(70)은 유기 절연막으로 이루어질 수 있으며, 구체적으로 아크릴계 수지로 이루어진 감광성 절연 물질로 이루어진다.
보호막(70) 상에는 콘택홀을 통해 드레인 전극(66)과 전기적으로 접촉되는 화소 전극(82)이 균일한 두께로 적층된다. 화소 전극(82)은 투명성 도전 물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; 이하, IZO)로 이루어진다.
그리고, 화소 전극(82) 상에는 배향막(orientation layer)(미도시)이 적층된다. 배향막은 유기질의 폴리이미드(polyimide) 계열이 주로 사용될 수 있다. 미설명된 도면부호 12는 편광판이고, 도면 부호 30은 게이트 절연막이고, 도면 부호 40은 액티브층이고, 도면 부호 55, 56은 오믹 콘택층이다.
상부 기판(134)은 투명한 상부 기판(4) 상에 블랙 매트릭스(6), 컬러필 터(8), 공통 전극(14)이 구비된 기판이다.
구체적으로, 상부 기판(4) 상에 R(Red), G(Green), B(Blue)로 이루어진 컬러필터(8)가 구비된다. 그리고, 박막 트랜지스터 어레이와 대향하는 위치에는 블랙 매트릭스(6)가 형성되어 난반사되는 빛을 흡수하는 역할을 한다. 컬러필터(8) 상에는 공통 전극(14)이 균일한 두께로 적층된다. 여기서, 공통 전극(14)은 투명성 도전 물질인 ITO 또는 IZO로 이루어진다.
그리고, 공통 전극(14) 상에는 배향막(미도시)이 적층된다. 하부 기판(133)과 상부 기판(134) 상에 형성된 배향막(미도시)에 의해 하부 기판(133)과 상부 기판(134) 사이에 개재된 액정층(90) 내의 액정 분자들은 선택된 각으로 프리틸팅된다. 미설명된 도면부호 2는 편광판이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하부 기판(133)과 상부 기판(134)의 가장자리 결합부에는 실라인(seal line)(230)이 형성된다. 실라인(230)은 하부 기판(133)과 상부 기판(134) 사이에 액정 주입을 위한 셀 갭(cell gap)을 형성하고 주입된 액정이 누설되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
이러한 실라인(230)은 일정한 패턴을 형성하기 위한 실런트(sealant)(200)와, 실런트(200) 내에 혼합된 구형 스페이서(sphere type spacer)(210)를 포함한다. 실라인(230)은 스크린 마스크를 이용한 인쇄법과, 이동 가능한 실런트 디스펜서(sealant dispenser)를 이용한 도포법 등으로 형성될 수 있다.
여기서, 실런트(200)로는 열경화성 에폭시(epoxy) 수지, 자외선(UV) 경화성 아크릴 수지 또는 이들의 혼합 수지 등을 사용할 수 있다.
그리고 구형 스페이서(210)는 실런트(200) 내에 혼합되어 셀갭을 유지하는 역할을 하며, 실런트(200)가 도포되어 실라인(230)이 형성될 때 실라인(230)의 직진성 및 강도를 보강하는 역할을 한다. 이러한 구형 스페이서(210)로는 폴리스티렌(polystyrene), 실리카(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3) 등을 사용할 수 있다. 구형 스페이서(210)가 액정 패널의 셀갭을 유지하기 위해서는 구형 스페이서(210)의 직경은 셀갭보다 크거나 같은 것이 바람직하다. 예를 들어 구형 스페이서(210)는 약 3-7㎛의 직경을 가질 수 있다. 이와 같은 구형 스페이서(210)는 모든 방향으로 직경이 실질적으로 같기 때문에, 두 기판 사이에 개재되어 일정한 크기의 셀갭을 유지할 수 있다.
이하 도 3을 참조하여 기판 상에 실라인을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 여기서 도 3은 디스펜서를 이용하여 실런트를 도포하는 공정 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 디스펜서의 노즐(300)을 이용하여 기판(10) 상에 실런트(200)를 도포하는 경우, 본 발명과 같이 구형 스페이서(210)가 실런트(200) 내에 혼합되어 있는 경우 디스펜서의 노즐(300)이 막힐 우려가 없다. 따라서 노즐(300)을 통하여 실런트(200)를 사출할 때, 노즐(300) 막힘에 따른 실라인의 단선을 방지할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 칩 필름 패키지는 반도체 칩이 베이스 필름 상에 형성된 배선 패턴과 탭(TAB, Tape Automated Bonding) 기술에 의해 접합된 탭 테이프(TAB tape)를 포함한다. 예를 들어 이러한 칩 필름 패키지로는 테이프 캐리어 패 키지(Tape Carrier Package, 이하 TCP) 또는 칩 온 필름(Chip On Film, 이하 COF) 등이 사용될 수 있다. 다만 위에서 언급한 칩 필름 패키지는 예시적인 것에 불과하다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에서는 도광판의 일측부에 램프 어셈블리를 구비하는 쐐기(wedge) 타입의 백라이트 어셈블리를 하나의 일례로 설명하였으나, 플랫한 평면을 갖는 도광판의 양측부에 램프 어셈블리를 구비하는 플랫(flat) 타입의 백라이트 어셈블리에도 동일하게 적용할 수 있을 것이다.
또한, 상기한 본 발명의 일 실시예에서는 도광판의 측부에 램프를 구비하는 에지(edge) 타입의 백라이트 어셈블리를 일례로 설명하였으나, 상기 도광판을 구비하지 않으면서 복수의 램프들을 저면에 배열한 구조를 갖는 직하형 백라이트 어셈블리에도 동일하게 적용할 수 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 구형 스페이서가 혼합된 실런트를 사용하여 실라인을 형성함으로써 상부 기판과 하부 기판 사이의 셀갭을 일정하게 유지할 수 있다. 또한 디스펜서를 이용하여 실런트를 도포하는 경우, 디스펜서의 노즐이 막히지 방지함으로써 실런트의 사출 불량을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부 기판;
    상기 하부 기판과 대향하여 셀갭만큼 이격되어 배치된 상부 기판; 및
    수지 재질의 실런트 및 상기 셀갭보다 실질적으로 크거나 같은 직경을 가지는 구형 스페이서로 이루어진 실라인으로서, 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판 사이에 개재되어 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판을 겹합하는 실라인을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 구형 스페이서는 약 3-7㎛의 직경을 가지는 액정 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 구형 스페이서는 폴리스티렌, 실리카 또는 알루미나로 이루어진 액정 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 실런트는 열경화성 에폭시 수지, 자외선 경화선 아크릴 수지 또는 이들의 혼합 수지로 구성된 액정 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 실라인은 디스펜서의 노즐을 이용하여 형성되는 액정 표시 장치.
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