KR20080062826A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 상부 기판; 상기 상부 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 형성되는 칼라필터층; 상기 칼라필터층에 형성되는 공통전극; 단위 화소 영역 사이의 블랙 매트릭스 상에 형성된 패턴 스페이서를 포함한다.
LCD, 상부 기판, 패턴 스페이서

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display apparatus}
도 1은 본 발명 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 패턴 스페이서가 형성된 상부 기판의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 상부 기판의 액정 주입 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 상부 및 하부 기판 사이의 패턴 스페이서를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 상부 기판에 패턴 스페이서의 형성 예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 31 : 투명기판 10 : 상부기판
12 : 블랙 매트릭스 14 : 칼라필터층
16 : 공통전극 30 : 하부 기판
50 : 액정층 52 : 씰 패턴
54 : 패턴 스페이서
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device, LCD)는 샌드위치 된 TFT 기판(TFT substrate) 및 칼라필터 기판(color filter substrate), TFT 기판 및 칼라필터기판 사이에 주입된 액정(liquid crystal)에 의하여 제조된다.
이때, TFT 기판 및 칼라필터 기판 사이에 주입된 액정의 두께는 매우 중요하다. 불균일한 액정의 두께는 액정표시장치의 디스플레이 품질을 크게 떨어뜨린다.
이와 같은 문제점은 스페이서에 의하여 극복된다. 스페이서는 구 형상으로 TFT 기판 및 칼라필터 기판 사이에 배치된다. 이러한 구형 스페이서는 수 ㎛에 불과한 직경을 갖으며, TFT 기판 또는 칼라필터 기판에 흩뿌림 된다. 구형 스페이서는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
첫 번째로, 구형 스페이서는 과도하게 변형 및 산포 밀도가 불균일하여 셀 갭이 불균일 해진다. 두 번째로, 구형 스페이서는 스페이서 주위에서 액정이 비정상적으로 배열되어 휘도 저하를 발생시킨다. 세 번째로 구형 스페이서는 직경을 작게 만들기 어려워 높이가 매우 낮은 셀 갭을 구현하기 어렵다. 네 번째로, 구형 스페이서는 픽셀의 상부에도 배치됨으로 해상도를 떨어뜨린다.
또한 플렉시블 액정 패널에서 액정 패널이 휘어지거나 외부 압력이 가해지면 곡면부에서 셀 갭의 편차가 발생하여, 색감이 변하는 현상이 발생된다.
본 발명은 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명은 화소 영역 외측으로 패턴 스페이서를 제공함으로써, 상부 기판 및 하부 기판 사이의 셀 갭을 균일하게 유지할 수 있도록 한 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 상부 기판; 상기 상부 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 형성되는 칼라필터층; 상기 칼라필터층에 형성되는 공통전극; 단위 화소 영역 사이의 블랙 매트릭스 상에 형성된 패턴 스페이서를 포함한다.
본 발명 실시 예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 액정 패널은 상부 및 하부 기판(10, 30)이 서로 일정간격 이격되어 있고, 상기 상부 및 하부 기판(10, 30) 사이에는 액정층(50)이 개재되어 있다.
상기 하부 기판(30)의 하부 투명 기판(31) 상부에는 게이트 전극(32)이 형성되며, 게이트 전극(32) 상부에는 게이트 절연막(34)이 형성되고, 게이트 절연막 (34) 상부의 게이트 전극(32)을 덮는 위치에는 액티브층(36a), 오믹콘택층(36b)이 차례대로 적층된 반도체층(36)이 형성되어 있다.
상기 반도체층(36)의 상부에는 서로 일정간격 이격된 소스 및 드레인 전극(38, 40)이 형성되어 있고, 소스 및 드레인 전극(38, 40) 간의 이격구간에는 액티브층(36a)의 일부를 노출시킨 채널(ch ; channel)이 형성되어 있고, 게이트 전극(32), 반도체층(36), 소스 및 드레인 전극(38, 40), 채널(ch)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다. 이러한 박막 트랜지스터(T)는 하부 투명 기판(31)에 매트릭스 형태로 배치된다.
여기서, 상기 게이트 전극(32)과 연결되어 제 1 방향으로 게이트 배선(미도시)이 형성되고, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 상기 소스 전극(38)과 연결되는 데이터 배선(미도시)이 형성되고, 이 게이트 및 데이터 배선이 교차되는 영역은 화소 영역(P)으로 정의된다.
또한 상기 박막트랜지스터(T) 상부에는 드레인 콘택홀(44)을 가지는 보호층(42)이 형성되어 있고, 화소 영역(P)에는 드레인 콘택홀(44)을 통해 상기 드레인 전극(40)과 연결되는 화소 전극(48)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 상부 기판(10)의 상부 투명기판(1) 하부에는 화소 전극(48)과 대응되는 위치에 특정 파장대의 빛만을 걸러주는 칼라필터층(14)가 형성되어 있고, 칼라필터층(14)의 칼라별 경계부에는 빛샘 현상 및 박막트랜지스터(T)로의 광유입을 차단하는 블랙 매트릭스(12)가 형성되어 있다.
그리고, 칼라필터층(14) 및 블랙매트릭스(12)의 하부에는 액정층(50)에 전압 을 인가하는 또 다른 전극인 공통 전극(16)이 형성되어 있다.
한편, 상기 상부 및 하부 기판(10, 30) 사이에 개재된 액정층(50)의 누설을 방지하기 위해, 상부 및 하부 기판(10, 30)의 가장자리는 씰 패턴(52)에 의해 봉지되어 있다.
그리고, 상기 상부 및 하부 기판(10, 30) 사이에 패턴 스페이서(54)가 위치하여, 전술한 씰 패턴(52)과 함께 일정한 셀 갭(cell gab)을 유지하는 역할을 하며, 그 유지된 공간으로 액정이 충진된다.
상기 패턴 스페이서(54)는 상부 기판(10)과 하부 기판(30)의 셀 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위한 것으로, 단위 화소 사이 및 블랙 매트릭스 하부에 사각 기둥 형태의 바로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 상부 기판을 평면도이다.
도 2를 참조하면, 패턴 스페이서(54)는 상부 기판(10)의 단위 화소(14a) 사이 및 블랙 매트릭스 하부 영역에 형성되는데, 상기 패턴 스페이서(54)는 공통전극(16)에 접하는 면적은 넓고 하부 기판에 대향되는 면적은 좁은 구조로서, 사각 기둥 형상으로 형성된다. 또한 패턴 스페이서(54)의 길이는 단위 화소 영역(14a)의 각 변(장변, 단변)의 길이보다 작거나 클 수 있다.
이러한 패턴 스페이서(54)의 전체 형상은 상부 기판(10) 하부에서 포켓 방식, "ㄷ" 또는 "ㅁ" 자 형상, 직사각형 형상으로 형성될 수 있으며, 인접한 패턴 스페이서 사이는 소정의 갭이 존재하게 된다. 여기서, 패턴 스페이서(54)는 1 ~ 4 개의 단위 화소 영역 외측에 형성되어, 셀 갭을 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 러빙 방향에 따른 패턴 스페이서의 위치를 나타내는 도면이다.
도 3를 참조하면, 상부 기판(10)에 패턴 스페이서(54) 및 씰 패턴(52)이 형성된 후 하부 기판과의 합착된다. 그리고, 두 기판 사이에 액정이 주입되면, 상기 주입되는 액정은 포켓 방식의 패턴 스페이서(54) 사이의 갭을 따라 이동하면서 단위 화소 상에 채워진다. 또한 하부 기판에 도포된 배향막 위의 러빙 방향(55)으로 액정이 균일하게 배열된다.
도 4는 본 발명에 따른 상부 및 하부 기판 사이에 패턴 스페이서가 배열된 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 패턴 스페이서(54)는 상부 및 하부 기판(10,30) 사이에 셀 갭을 균일하게 유지하도록 배치되며, 단위 화소의 둘레에 포켓 방식으로 형성된다.
이때, 상기 패턴 스페이서(54)의 하면(54b)은 상면(54a) 보다 넓은 형태로 형성되며, 상기 패턴 스페이서 상면(54a)이 하부 기판에 접촉되지 않을 수도 있다. 이는 액정 주입시 패턴 스페이서(54)의 상면과 하부 기판 사이의 공간을 통해 액정층 내에 존재하는 액정이 이동할 수 있게 해 준다. 또한 외부에서 인가되는 힘에 대해 패턴 스페이서(54)와 기판 사이의 공간이 완충 기능을 함으로써, 패턴 스페이서와 대향되는 위치의 박막 트랜지스터가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 5의 (a)~(c)는 상부 기판을 제작하는 예를 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 상부 기판(10)의 투명 기판(1)에는 박막 제조 공정에 의해 R/G/B 칼라 필터층(14)이 매트릭스 형태로 배치되며, 상기 칼라 필터층(14) 사이 즉, R/G/B 칼라별 경계부에는 빛샘 현상 및 박막 트랜지스터로의 광 유입을 차단하는 블랙 매트릭스(12)가 형성되어 있다.
상기 칼라필터층(14) 및 블랙 매트릭스(12) 위에는 투명하면서 도전성인 인듐 주석 산화물질 또는 인듐 아연 산화물질로 공통전극(16)이 형성된다.
도 5의 (b)를 참조하면, 상부 기판에 패턴 스페이서를 형성하기 위해서, 공통 전극(16)이 형성된 투명 기판(1)의 표면에 포토레지스터 물질을 스핀 코팅 등에 의해 도포하여 포토레지스터 박막(70)을 형성하게 된다.
상기 투명 기판(1)에 포토레지스터 박막(70)이 형성된 상태에서, 포토레지스터 박막(70)은 소프트 베이크 등에 의해 1차로 큐어링된다. 1차로 큐어링된 포토레지스터 박막(70)의 상부에는 다시 노광 패턴이 형성된 패턴 마스크(75)가 얼라인된다. 상기 패턴 마스크에 의하여 포토레지스터 박막(70)은 패터닝된다.
상기 패터닝된 포토레지스터 박막은 도 5의 (c)와 같이 패턴 스페이서(54)로 이루어지며, 그 스페이서(54)는 상부 기판(10)의 칼라 필터층(또는 단위 화소) 주변에 사각 기둥의 바 형상을 갖고, 포켓 형태로 배치된다. 여기서, 상기 패턴 스페이서(54)의 형상은 상면과 하면의 면적은 동일한 구조의 사각형 바로 하거나 어느 한 면이 작은 구조로 형성될 수도 있다.
이때 패턴 스페이서(54)는 상부 및 하부 기판이 어셈블리되었을 때, 화소 전 극들의 사이에 배치될 수 있도록 형성되어, 두 기판의 격벽 구조로 이용할 수 있다.
도 6은 본 발명 실시 예에 따른 액정 표시 장치가 플렉시블 액정 표시 장치일 경우, 패턴 스페이서(54)에 의해 상부 및 하부 기판(10,30) 사이의 셀 갭이 일정하게 유지된 상태를 나타낸 것이다. 이때, 상부 및 하부 기판(10,30)의 곡면부에서 셀 갭이 일정하게 유지되므로 액정층(50)이 균일하게 유지하게 되므로, 상기 곡면부에서 색상이 변하는 현상을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 상부 및 하부 기판 사이에 패턴 스페이서를 형성함으로써 액정 패널이 휘어지거나 외부 압력이 가해질 때 곡면부에서의 셀 갭을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한 상부 및 하부 기판 사이의 셀 갭의 편차를 균일하게 해 주므로, 셀 갭의 편차에 의한 색이 변화는 현상을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 상부 기판;
    상기 상부 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스;
    상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 형성되는 칼라필터층;
    상기 칼라필터층에 형성되는 공통전극;
    단위 화소 영역 사이의 블랙 매트릭스 상에 형성된 패턴 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 스페이서는 단위 화소의 각 변에 대응하여 각각 형성되는 액정 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 스페이서는 화소 둘레에 포켓, "ㄷ", "ㅁ"자 중 어느 하나의 형태로 형성되는 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 스페이서는 사각 기둥 형상으로 형성되는 액정 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 스페이서는 단위 화소의 각 변의 길이 보다는 길거나 짧게 형성되는 액정 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 스페이서는 상기 상부 기판에 대향되는 하부 기판과 이격되어 있는 액정 표시 장치.
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