KR100295955B1 - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

편광판에 부착된 이물에 의해 액정표시장치의 화질이 악영향을 받는 것을 방지하기 위해, 본 발명의 액정표시장치는 액정셀과, 이 액정셀의 외면에 장착된 투명커버부재와, 이 투명커버부재에 접착된 편광판을 구비하고 있다. 편광판은 액정셀의 액정층으로부터 충분히 이간된 거리를 두고 투명커버부재의 표면에 접착되어 있다. 따라서, 확대렌즈계의 초점면을 액정층에 맞춘 경우, 편광판은 초점심도 밖에 위치하므로, 부착된 이물의 영향을 제거할 수 있다. 경우에 따라서는, 투명커버부재를 이용하여, 화소어레이에 대면정합하는 마이크로렌즈어레이를 일체 성형할 수도 있다. 또한, 투명커버부재에 액정셀의 비유효화면영역을 차폐하는 차광막을 배설하는 것도 가능하다.

Description

액정표시장치

제1도는 종래의 액정표시장치의 일반적인 구조예를 나타낸 모식적인 사시도.

제2도는 종래의 액정표시장치의 과제를 설명하기 위한 모식도.

제3도는 종래의 액정표시장치의 일예를 나타낸 부분단면도.

제4도는 종래의 액정표시장치의 다른 예를 나타낸 단면도.

제5도는 본 발명에 관한 액정표시장치의 제1 실시예를 나타낸 모식적인 단면도.

제6도는 제1 실시예의 변형을 나타낸 모식적인 단면도.

제7도는 본 발명에 관한 액정표시장치의 제2 실시예를 나타낸 부분단면도.

제8도는 본 발명에 관한 액정표시장치의 제3 실시예를 나타낸 모식적인 단면도.

제9a도 및 제9b도는 본 발명에 관한 액정표시장치의 제4 실시예를 나타낸 모식적인 단면도 및 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 액정셀 2 : TFT 기판

3 : CF 기판 5 : 액정층

6, 7 : 투명커버부재 8, 9 : 편광판

61, 71 : 마이크로렌즈 62, 72 : 차광막

본 발명은 액정표시장치의 외주(外周)구조에 관한 것이다. 예를 들면, 액정셀에 대한 편광판의 접착방식에 관한 것이다.

본 발명의 배경을 명백히 하기 위해, 제1도를 참조하여 종래의 액정표시장치의 일예를 간결하게 설명한다. 한쪽의 기판(101)의 내면에는 매트릭스형의 화소어레이가 형성되어 있다. 개개의 화소는 투명전도막을 패터닝하여 얻은 화소전극(102)과 구동용 박막트랜지스터(TFT)(103)로 구성되어 있다. 각 TFT 의 드레인 전극은 대응하는 화소전극(102)에 접속되고, 소스전극은 데이터선(104)에 접속되고, 게이트전극은 주사선(105)에 접속되어 있다. 이와 같이 TFT 등이 집적적(集積的)으로 형성된 기판을 TFT 기판이라고 칭하기로 한다. 다른 쪽의 기판(106)의 내면에는 RGB 3원색 세그멘트로 이루어지는 컬러필터(CF)(107) 및 대향전극(108)이 적층하여 형성되어 있다. 개개의 컬러필터세그멘트는 화소에 정합되어 있다. 이와 같이, 컬러필터 등이 형성된 기판을 CF 기판이라고 칭하기로 한다. TFT 기판(101) 및 CF 기판(106)의 간극내에는 액정층(109)이 충전되어 있다. 또한, 양기판(101), (106)의 외면에는 각각 편광판(110), (111)이 직접 접착되어 있다. 주사선(105)을 통해 행마다 TFT 를 도통시키면, 데이터선(104)으로부터 공급되는 화상신호가 각 화소전극(102)에 기입된다. 기입된 화상신호에 따라서 화소전극(102)과 대향전극(108)과의 사이에 전압이 인가되어 액정층(109)의 분자배열이 변화된다. 이 변화는 1쌍의 편광판(110), (111)을 통해 투과율의 변화로서 취출되어 화상표시가 행해진다. 이러한 구조를 가지는 액정표시장치는 액티브매트릭스형이라고 한다. 또한, 본 발명의 대상으로 되는 액정표시장치는 이 구조에 한정되는 것은 아니고, 단지 예시에 불과하다.

제2도를 참조하여 발명이 해결하고자 하는 과제를 간결하게 설명한다. 액정셀(201)은 TFT 기판(202)과 CF 기판(203)을 시일재(204)에 의해 서로 접합한 구조를 가지고 있으며, 양 기판 간극내에는 액정층(205)이 보유되어 있다. 양 기판의 외면에는 각각 편광판(206), (207)이 직접 접착되어 있다. 편광판의 접착작업시 먼지나 보풀 등의 이물이 부착하면 표시품위를 손상시킨다는 과제가 있다. 특히, 편광판과 기판의 접합계면에 개재하는 이물은 편광판을 교환하지 않는 한 제거할 수 없다. 이물에 의한 표시품위의 저하는 특히 액정표시장치를 뷰파인더(viewfinder)나 프로젝터에 응용한 경우 현저하다. 이러한 응용예에서는 액정셀(201)의 배면에 배치된 광원(208)으로 조명하는 동시에, 확대렌즈계(209)를 사용하여 조명된 화면을 전방으로 확대 투영한다. 일반적으로, 확대렌즈계(209)의 조점면은 CF 기판(203)에 형성된 컬러필터층에 맞추어진다. 그러나, 각 기판의 두께는 약 1mm 정도이며, 확대렌즈계(209)의 초점심도내에 들어갈 경우가 많다. 따라서, 기판과 편광판의 계면에 부착한 이물도 비교적 명료한 윤곽을 가지고 투영되어, 화상품위를 현저하게 손상시킨다.

전술한 종래의 기술의 과제를 감안하여, 본 발명은 편광판에 먼지나 보풀 등의 이물이 부착된 상태로 내장된 경우에도, 화상품위에 영향을 주지 않는 패널구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 다음의 수단을 강구하였다. 즉, 본 발명에 관한 액정표시장치는, 액정셀과, 이 액정셀의 외면에 각각 장착된 1쌍의 투명커버부재와, 이 투명커버부재중 하나에 각각 접착되고, 최소한 하나는 상기 액정셀과 상호이간된 1쌍의 편광판을 구비하고 있다.

상기 편광판중 최소한 하나는 이 투명커버부재중의 하나의 표면에 접착될 수 있다. 상기 편광판중 최소한 하나는 이 투명커버부재중의 하나의 내면에 접착되어 있다. 상기 액정셀은 화소어레이를 갖는 동시에, 상기 투명커버부재에는 이 화소어레이의 각 화소에 대면정합하는 마이크로렌즈어레이의 마이크로렌즈소자가 형성되어 있다. 상기 액정셀은 중앙의 유효화면영역과 주변의 비유효화면영역을 갖는 동시에, 이 비유효화면영역을 선택적으로 차폐하는 차광막이 형성되어 있다.

본 발명의 다른 면에 따르면, 본 발명에 관한 액정표시장치는, 화소어레이를 갖는 액정셀과, 이 액정셀의 외면에 장착되어, 이 액정셀로부터 충분한 스페이스가 확보되고, 또한 이 화소어레이의 각 화소가 마이크로렌즈어레이의 각 마이크로렌즈소자와 정합하도록 상기 액정셀과 대면하는 마이크로렌즈어레이가 형성된 투명커버수단을 구비하고 있다.

상기 투명커버수단은 1쌍의 투명커버부재가 이 액정셀의 외면에 각각 장착되어 있다. 상기 액정셀은 중앙의 유효화면영역과 주변의 비유효화면영역을 갖는 동시에, 이 비유효화면영역을 선택적으로 차폐하는 차광막이 형성되어 있다. 상기 마이크로렌즈어레이와 상기 투명커버수단은 일체의 지지구조를 형성하도록 함께 조립된다. 상기 투명커버수단은 표면에 편광기를 갖는 최소한 하나의 투명커버부재를 구비한다. 상기 투명커버수단은 외표면에 위치결정용 오목구멍이 형성된 최소한 하나의 투명커버부재를 구비한다.

본 발명의 제1면에 의하면, 투명커버부재를 통해 편광판을 액정셀의 액정층으로부터 충분히 이간한 위치에 배치하고 있다. 따라서, 액정셀의 화상을 확대렌즈계로 투영할 경우라도, 편광판에 부착된 이물은 확대렌즈계의 초점심도 밖으로 되므로, 실질적으로 화상품위를 손상하는 일이 없다.

본 발명의 제2면에 의하면 투명커버부재에 마이크로렌즈어레이를 일체적으로 형성하고 있다. 이 마이크로렌즈어레이는 액정셀의 화소어레이와 정합하여, 개개의 화소마다 조명광을 집광하여 광의 이용효율을 높이는 것이다. 기판자체에 마이크로 렌즈어레이를 형성하는 종래 구조에 비해, 투명커버부재를 이용할 경우에는 일체 성형이 가능하며, 제조코스트적으로 유리하게 된다.

본 발명의 제3면에 의하면, 액정셀의 비유효화면영역을 피복하도록 투명커버부재에 차광막을 형성한다. 종래와 같이, 차광을 위해 별체부품을 설치할 필요가 없고, 또한 액정셀에 대한 위치 맞춤도 고정밀도로 간편하게 행할 수 있다.

다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 제5도는 본 발명에 관한 액정표시장치의 제1 실시예를 나타낸 모식적인 단면도이다. 이 액정표시장치는 액티브매트릭스형이며, 액정셀(1)은 TFT 기판(2)과 CF 기판(3)으로 이루어진다. 양 기판은 시일재(4)에 의해 서로 접합되고, 간극내에는 액정층(5)이 보유되어 있다. 그리고, 본 발명은 액티브매트릭스형 액정표시장치에 한정되지 않고, 단순 매트릭스형 LCD 등 여러가지 구조에 적용가능하다. 액정셀(1)의 외면에는 1쌍의 투명커버부재(6), (7)가 장착되어 있다. 투명커버부재는 소정의 형상으로 성형되어 있으며, 본 예에서는 대략 편평형상을 가지고 액정셀(1)에 맞닿는 주변 둑부와 중앙 요부(凹部)를 가지고 있다. 1쌍의 투명커버부재(6), (7)에는 각각 편광판(8), (9)이 접착되어 있다. 본 예에서는, 편광판은 투명커버부재(6), (7)의 표면에 접착되어 있다. 종래와 달리, 편광판(8), (9)은 각각 투명커버부재(6), (7)를 통해 액정셀(1)로부터 충분한 거리를 두고 배치되어 있다. 따라서, 본 액정표시장치를 뷰파인더나 프로젝터 등에 응용한 경우, 확대렌즈계의 초점면을 예를 들면 액정층 (5)에 맞추었을 때, 편광판(8), (9)에 먼지나 보풀 등의 이물이 부착되어 있어도 초점심도 밖으로 되어 있으므로 화상품위에 악영향을 미치는 일이 없다. 그리고, 투명커버부재(6), (7)는 액정셀(1)의 외프레임을 겸할 수 있다.

제6도는 제5도에 나타낸 제1 실시예의 변형을 나타낸다. 기본적으로는 제1 실시예와 동일한 구조를 가지고 있으며, 대응하는 부재에는 대응하는 참조번호를 붙여서 이해를 용이하게 하였다. 다른 점은 1쌍의 편광판(8), (9)이 각각 투명커버부재(6), (7)의 배면에 접착되어 있는 것이다. 이 경우에도 각 투명커버부재(6), (7)의 내부에는 충분한 스페이스가 확보되어 있으며, 가령 편광판(8), (9)에 이물이 부착되어 있어도 화질에 악영향을 미치지 않는다. 또한, 이 변형예에서는 투명커버부재(6), (7)의 표면에 부착되어 있는 이물 등을 씻어내기 쉬워지고, 액정표시장치의 실장 등에서 보다 취급이 용이해진다.

제7도는 본 발명에 관한 액정표시장치의 제2 실시예를 나타낸 모식적인 부분 단면도이다. 기본적으로는 제5도에 나타낸 제1 실시예와 동일한 구조를 가지고 있으며, 대응하는 부분에는 대응하는 참조번호를 붙여서 이해를 용이하게 하였다. TFT 기판(2)의 내표면에는 매트릭스형으로 배열한 화소전극(21)과 개개의 화소전극(21)을 구동하는 TFT (22)가 형성되어 있으며, 화소어레이를 구성한다. 한편, CF 기판(3)의 내표면에는 컬러필터(31)와 대향전극(32)이 적층되어 있다. 컬러필터(31)는 RGB 3원색의 세그멘트로 분할되어 있으며, 화소 전극(21)과 대응하고 있다. 또한, 개개의 TFT (22)를 차광하도록 블랙마스크(33)가 형성되어 있따. 블랙마스크(33)에 의해 둘러싸인 부분이 화소개구를 규정한다.

본 실시예의 특징사항은 각 투명커버부재(6), (7)의 배면에 마이크로렌즈어레이가 형성되어 있는 것이다. 이 마이크로렌즈어레이는 전술한 화소어레이에 대면정합하고 있다. 즉, 개개의 마이크로렌즈(61), (71)는 각 화소에 대응하여 배치되어 있다. 입사측의 마이크로렌즈(61)에 의해 집광된 조명광은 대응하는 화소의 개구부만을 선택적으로 조명한 후, 출사측의 마이크로렌즈(71)에 의해 전방으로 투광된다. 이러한 구조는 액정프로젝터 등에 적합하며, 실질적인 광투과율을 개선할 수 있어서 조명광의 효율적인 이용이 가능하게 된다. 본 실시예에 의하면, 마이크로렌즈어레이는 액정셀(1)로부터 분리배치되어 있으며, 뒤로부터 부착하는 구조로 되어 있다. 따라서, 제조단계에서는 액정셀(1) 단체(單體)에서의 검사를 행한 후, 우량품에만 마이크로렌즈어레이를 부착할 수 있다. 따라서, 부품의 효율적인 이용이 가능하게 된다. 또, 마이크로렌즈어레이는 투명커버부재의 내측배면에 형성되므로 외부로부터 보호되어 있으며, 투명커버부재의 표면에 부착한 이물의 영향을 받는 일이 구조상 없다. 또한, 투명커버부재는 플라스틱등 재질적으로는 여러가지의 것이 채용가능하다. 예를 들면, 플라스틱 등 성형가공재료를 사용한 경우, 마이크로렌즈어레이는 투명커버부재와 일체로 되어서 형성형(型成形)할 수 있어서 정밀하고 또한 저렴한 마이크로렌즈어레이를 작성하는 것이 가능하게 된다. 마이크로렌즈어레이와 화소어레이의 얼라인멘트는 예를 들면 TFT 기판과 CF 기판의 중합마크를 사용하여 투명커버부재의 위치를 맞출수 있어서, 정밀도의 문제는 발생하지 않는다. 또한, 본 발명에 의하면 마이크로렌즈어레이는 TFT 기판과 CF 기판의 양측에 배설할 수 있어서, 한쪽에 배설한 경우에 비해 약 2배의 효율으로 개선된다. 단, 한쪽에만 배설해도 되는 것은 물론이다.

제3도는 비교를 위해 종래 구조의 일예를 나타낸다. 이해를 용이하게 하기 위해, 제7도에 나타낸 제2 실시예와 대응하는 부분에는 대응하는 참조번호를 붙였다. 종래 구조에 있어서는, 마이크로렌즈(23)는 예를 들면 TFT 기판(2)의 외측표면에 형성되어 있었다. 그리고, 경우에 따라서는 CF 기판(3)에 형성되어도 된다. 어느 쪽으로 해도, TFT 기판 또는 CF 기판 그 자체를 에칭 등으로 렌즈형으로 가공하므로, 공정이 매우 복잡하고 고도의 기술이 필요했다. 또, 조립된 액정셀(1)의 표면은 마이크로렌즈의 틈새에 이물 등이 남기 쉽고, 취급에 세심한 주의가 필요했다. 따라서, 액정표시장치를 실장하는 경우에 불량이 발생하기 쉬운 난점이 있다. 또, 마이크로렌즈어레이는 액정셀(1)의 제조프로세스에서 만들어 넣을 필요가 있으므로, 완성단계에서 검사의 결과 불량으로 된 경우에는, 마이크로렌즈어레이가 쓸모 없는 것으로 되어 제조코스트상 큰 손실로 된다.

제8도는 본 발명에 관한 액정표시장치의 제3 실시예를 나타낸 모식적인 단면도이다. 기본적으로는 제5도에 나타낸 제1 실시예와 동일한 구조를 가지고 있으며, 대응하는 부분에는 대응하는 참조부호를 붙여서 이해를 용이하게 하였다. 본 실시예의 특징사항으로서, 각 투명커버부재(6), (7)의 내측배면에 차광막(62), (72)이 소정의 형상으로 패터닝 형성되어 있다. 이 차광막(62), (72)은 예를 들면 도금 또는 도장으로 형성할 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는 투명커버부재의 배면에 차광막을 배설하고 있으나, 경우에 따라서는 표면에 배설하도록 해도된다. 차광막(62), (72)은 액정셀(1)의 비유효화면영역만을 선택적으로 차폐하도록 배치되어 있다. 차광막과 비유효화면영역의 얼라인멘트는 투명커버부재(6), (7)를 액정셀(1)에 위치결정장착할 때 자동적으로 행해진다.

비교를 위해, 제4도에 종래의 차광구조의 일예를 나타낸다. 이해를 용이하게 하기 위해, 제8도에 나타낸 제3 실시예와 대응하는 부분에는 대응하는 참조번호를 붙였다. 종래, 액정셀(1)의 비유효화면영역을 차폐하기 위해 전용부품으로서 1쌍의 차광판(16), (17)을 사용하고 있었다. 이 차광판(16), (17)의 주위에는 차광영역(162), (172)이 프레임형으로 배설되어 있다. 액정셀(1)에 대한 차광판(16), (17)의 얼라인멘트를 고정밀도로 행할 필요가 있어서 조립상 번잡하다. 또, 차광을 위해 전용부품을 배설해야 하므로 부품개수의 증가에 이어진다.

제9a도 및 제9b도는 본 발명에 관한 액정표시장치의 제4 실시예를 나타낸 모식적인 단면도 및 평면도이다. 기본적으로는 제5도에 나타낸 제1 실시예와 동일한 구조를 가지고 있으며, 대응하는 부분에는 대응하는 참조번호를 붙여 이해를 용이하게 하였다. 본 실시예의 특징사항으로서, 각 투명커버부재(6), (7)는 외프레임을 겸하고 있으며, 각각 TFT 기판(2), CF 기판(3)의 외단면에는 계합가능한 형상치수를 가지고 있다. 또, 각 투명커버부재(6), (7)의 외표면 4각에는 위치 결정용 오목구멍(65), (75)이 각각 형성되어 있다. 또한, TFT 기판(2)의 노출된 주변표면부에는 외부전기접속용의 플렉시블케이블(67)이 접합되어 있으며, 전체로서 모듈을 구성한다. 외프레임을 겸한 투명커버부재(6), (7)로 TFT 기판 및 CF 기판의 노출된 유리면을 전체적으로 에워쌈으로써, 유리기판의 파손을 방지할 수 있고, 취급이 용이하게 된다. 또, 위치결정용 오목구멍(65), (75)을 형성함으로써 액정모듈의 실장시에 있어서의 장착이 용이해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 액정셀에 투명커버부재를 장착하고, 이 투명커버부재에 편광판을 접착하고 있다. 따라서, 액정셀의 액정층과 편광판의 사이의 거리를 충분히 확보할 수 있고, 편광판에 부착된 이물에 의한 화질의 열화를 억제할 수 있다는 효과가 있다. 또, 액정셀에 투명커버부재를 장착하고, 그 내측에 마이크로렌즈어레이를 형성하여, 화소어레이에 광을 집광하여 실질적인 광투과율을 개선할 수 있다. 투명커버부재를 수지 등으로 제작함으로써, 마이크로렌즈어레이는 형성가능하게 되어 제조코스트의 저감효과가 얻어진다. 또한, 액정셀에 장착되는 투명커버부재의 유효화면영역 밖에 차광막을 형성함으로써, 차광용 부품이 불필요하게 되어 부품개수의 삭감효과가 있다. 투명커버부재를 액정셀에 장착하면 차광막도 자동적으로 위치맞춤할 수 있으므로 보다 간편한 조립으로 실장이 가능하게 된다는 효과가 있다.

본 발명의 기술적 사상이나 범위에서 일탈함 없이 다양한 변형이 가능하다. 또한, 본 발명에 따르는 앞의 실시예들은 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 본 발명은 다음의 특허청구의 범위에 의해서만 정의된다.

Claims (11)

1. 액정 셀, 상기 액정 셀의 외면에 각각 장착된 1쌍의 투명 커버 부재, 상기 투명 커버 부재 중 하나에 각각 접착되고, 최소한 하나는 상기 액정 셀과 상호 이간된 1쌍의 편광판을 포함하며, 상기 투명 커버 부재와 상기 액정 셀 사이에 간극이 형성되어 있고, 상기 간극은 상기 투명 커버 부재와 상기 액정 셀에 의하여 밀봉되어 있는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 편광판 중 최소한 하나는 상기 투명 커버 부재 중의 하나의 표면에 접착되어 있는 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 편광판 중 최소한 하나는 상기 투명 커버 부재 중의 하나의 내면에 접착되어 있는 액정 표시 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 액정 셀은 화소 어레이를 갖는 동시에, 상기 투명 커버 부재에는 상기 화소 어레이의 각 화소에 대면 정합하는 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈 소자가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 액정 셀은 중앙의 유효 화면 영역과 주변의 비유효 화면 영역을 갖는 동시에, 상기 비유효 화면 영역을 선택적으로 차폐하는 차광막이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
6. 화소 어레이를 갖는 액정 셀, 상기 액정 셀의 외면에 장착되어, 상기 액정 셀로부터 충분한 스페이스가 확보되고, 상기 화소 어레이의 각 화소가 마이크로 렌즈 어레이의 각 마이크로 렌즈 소자와 정합하도록 상기 액정 셀과 대면하는 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 투명 커버 수단을 포함하며, 상기 스페이스는 상기 투명 커버 수단과 상기 액정 셀에 의하여 밀봉되어 있는 액정 표시 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 투명 커버 수단은 1쌍의 투명 커버 부재가 상기 액정 셀의 외면에 각각 장착되어 있는 액정 표시 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 액정 셀은 중앙의 유효 화면 영역과 주변의 비유효 화면 영역을 갖는 동시에, 상기 비유효 화면 영역을 선택적으로 차폐하는 차광막이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 투명 커버 수단은 일체의 지지 구조를 형성하도록 함께 조립되는 액정 표시 장치.
10. 제6항에 있어서, 상기 투명 커버 수단은 표면에 편광기를 갖는 최소한 하나의 투명 커버 부재를 구비한 액정 표시 장치.
11. 제6항에 있어서, 상기 투명 커버 수단은 외표면에 위치 결정용 오목 구멍이 형성된 최소한 하나의 투명 커버 부재를 구비한 액정 표시 장치.