KR19990063319A - 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

액티브 매트릭스형 액정 표시 장치는 액정을 끼워넣기 위한 TFT 패널(11A)와 칼라 필터 패널(12A)를 가지고 있다. 양 패널간 갭을 결정하기 위한 복수의 돌출부가 칼라 필터 패널(12A)상에 형성된다. 돌출부는 각각이 칼라 표시를 위해 화소 소자에 이용되는 3개의 칼라 필터막(20a, 20b, 20c)로 만들어지는 각 지주(26)에 의해 형성된다. 돌출부는 패널(11A, 12A)간 일정한 갭 및 액정에 스페이서를 없앰으로 인한 뛰어난 화질을 제공한다.

Description

액티브 매트릭스형 액정 표시 장치
본 발명은 액티브 매트릭스형 액정 표시(LCD) 장치에 관한 것으로, 특히 LCD 장치의 지주(pole)와 투명 패널의 구조에 관한 것이다.
종래의 일반적인 액티브 매트릭스형 LCD는 스위칭 트랜지스터(TFT)와 화소 전극을 가지고 있는 액티브 매트릭스 패널과 칼라 필터를 가지고 있는 칼라 필터 패널을 포함하는 한쌍의 투명 패널을 포함한다. 2개의 패널은 액정(LC)층을 그 사이에 끼워넣기 위해 공간을 가지고 접착된다. 패널 사이에 액정을 주입하는 방법은 감압 주입법에 의해 실행되는데, 이 감압 주입법에 있어서 우선 패널 공간에 부의 압력이 주입되고, 그리고나서 패널 공간의 입구를 액정에 담금으로써 패널 공간과 패널 공간 외부와의 압력차에 의해 액정이 패널 공간으로 천천히 주입된다.
일부 LCD 장치는 패널간 LC 분자의 장축의 배향을 회전하도록 패널간 전압을 인가하여 액정의 투과율을 제어하기 위한 종방향 전계를 이용한다. 최근, 일부 다른 LCD 장치는 더 넓은 시야각을 얻기 위해 횡방향 전계를 이용한다. 횡방향 전계를 이용하는 LCD 장치에서는, 액정의 투과율을 제어하기 위해 패널에 평행한 횡방향 전계를 얻도록 양 전극이 액티브 매트릭스 패널상에 제공된다.
LCD 장치에서, 패널간의 거리나 갭을 정밀하게 설치하기 위해 패널 공간에 유리 또는 플라스틱 수지와 같은 투명한 구형 스페이서(spacer)가 다수 뿌려진다. 도 1은 표시 패널의 구조를 단면으로 도시한다. 액티브 매트릭스 패널은 기판(TFT 기판; 11)과 그위에 부착된 TFT(25)와 화소 전극(33)을 가지고 있고, 반대편에 칼라 필터 기판(12)를 가지고 있는 칼라 필터 패널(또는 대향 패널)이 있으며, 그 사이에 구형 스페이서(34)와 액정(19)를 수용하기 위해 배치된 패널 공간이 있다.
스페이서(34)의 원주 주변에, LC 분자의 장축이 구형 스페이서(34)의 윤곽을 따라 정열된다. 이것은 흑색이 표시될 때 액정을 통해 스페이서(34)의 주위에 광누설이 발생하고, 이로 인해 표시 장치에서 컨트러스트와 화질이 악화된다.
반면에, LCD 장치는 시야 화상(visual image)의 개선을 위해 더욱 더 큰 스크린이 개발되어 왔다. 큰 스크린은 스페이서에 의해 제공되는 패널간 갭을 정확하게 유지하는 것을 어렵게 한다. 특허 공보 JP-A-2(1994)-298916은 칼라 필터상에 다수의 프로젝션(projection) 또는 지주를 가지고 있는 LCD를 제안하고 있다. 도 2A는 제안된 LCD 장치의 칼라 필터 패널의 단면도를 도시하고, 도 2B는 이에 대한 상평면도이다.
칼라 필터 기판(12)는 그 위에 각 화소 영역에 형성된 칼라 필터(20), 화소 영역 이외의 영역상에 형성된 격자 모양 차광층(21), 차광층(21)상에 형성되고 칼라 필터 필름(20)용 재료로 이루어지는 복수의 층을 포함하는 복수의 지주(26)를 부착한다. 지주(26)은 차광층(21)의 수직 스트라이프와 수평 스트라이프의 교점에 배치된다. 제안된 LCD에서, 패널의 바깥 부분에서 패널쌍이 접착된다.
제안된 LCD 장치에서, 사실상 액정의 주입동안 패널간 갭을 일정하게 유지한다는 것은 어렵고, 그 결과 접착 후 바깥 부분과 비교하면 패널의 중앙 부분이 더 큰 갭을 가지게 된다. 갭 차이는 패널 공간의 입구를 막기 전에 패널 표면에 압력을 가하는 부가 공정을 통해 정정될 수도 있다. 그러나, 압력은 울퉁불퉁한 패널 갭, 투과율 및 표시 패널의 칼라 화상의 변화를 발생시킬 수 있으며, 그 결과 휘도 및 칼라의 화질을 악화시키게 된다.
그래서, 본 발명의 목적은 TFT 패널과 칼라 필터 패널간에 일정한 갭을 제공함으로써 휘도와 칼라 화상의 변화를 감소시킬 수 있는 액티브 매트릭스형 LCD 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 제1 및 제2 투명 패널; 제1 투명 패널와 제2 투명 패널의 사이에 끼워지는 액정; 매트릭스로 배열된 복수의 화소 소자 - 화소 소자의 각각은 화상 표시를 위한 화소 영역을 결정하고 박막 트랜지스터(TFT)와 관련 화소 전극를 구비함 - 을 포함하는 제1 투명 패널; 각각이 화소 소자의 대응하는 열에서 TFT의 게이트에 접속되는 복수의 주사 라인; 각각이 TFT를 경유하여 화소 소자의 대응하는 행에서 화소 전극에 접속되는 복수의 신호 라인; 제1 및 제2 패널에 수직인 제1 방향에서 봤을 때 화소 영역 이외의 영역을 듈 위한 차광층을 포함하는 제2 투명 패널; 각각이 화소 소자의 대응하는 하나에 형성되어 칼라 필터를 형성하는 복수의 칼라층; 각각이 칼라 필터 패널의 표면상에 돌출부를 형성하고, 차광층상에 형성되는 복수의 지주; 및 제1 패널와 제2 패널를 접착하고, 돌출부의 상부면상에 형성되는 접착층을 포함하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 액티브 매트릭스형 LCD 장치에 따르면, 지주의 상부에 형성된 접착층은 구형 스페이서를 이용하지 않고서 일정한 갭을 제공하고, 표시 패널의 스크린에서 뛰어난 화질을 제공한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 동반하는 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 더 분명해질 것이다.
도 1은 종래 액티브 매트릭스형 LCD 장치의 표시 패널의 단면도.
도 2a 및 2b는 또 하나의 종래 액티브 매트릭스형 LCD의 표시 패널의 단면도 및 상평면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 LCD의 표시 패널의 단면도.
도 4는 도 3의 액티브 매트릭스형 LCD 장치에 도시된 TFT 패널의 부분적인 상평면도.
도 5는 도 3의 표시 패널의 상세 단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LCD 장치의 TFT 패널의 부분적인 상단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 박막 트랜지스터 기판
12 : 칼라 필터 기판
13 : 게이트 전극
14 : 드레인 라인
15 : 비정질 실리콘
16 : 게이트 절연막
18C : 배향막
19 : 액정층
20 : 칼라 필터
21 : 차광층
22T : 투명 절연막
23T : 편광판
24 : 접착층
32C : 투명 전극
이제, 본 발명이 도면을 참조하여 더 상세히 설명되고, 동일 구성 요소는 도면 전체에서 동일 참조 번호로 지정된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 LCD 장치는 복수의 화소 소자가 매트릭스로 배열된 투명 TFT 패널(11A), 칼라 필터를 가지고 있는 투명 대향 패널(칼라 필터 패널; 12A), 및 양 패널(11A, 12A) 사이에 끼워진 LC층(19)를 포함한다. 칼라 필터 패널(12A)는 양 패널(11A, 12A)간의 설계된 갭을 보장하기 위한 복수의 지주(26)을 가지고 있다. 각 지주(26)은 각 지주(26)의 상부에 형성된 접착층(24)에 의해 TFT 패널(11)에 접착된다. 양 패널(11A, 12A)의 바깥쪽에 밀봉층(28)이 패널 공간내의 LC층(19)를 밀봉하기 위해 제공된다.
TFT 패널(11A)에 형성된 화소 소자를 상세하게 도시하는 도 4를 참조하면, TFT 패널(11A)는 각각이 화소 소자의 대응하는 열에 대하여 배치되는 복수의 게이트 라인(13) 및 각각이 화소 소자의 대응하는 행에 대하여 배치되는 복수의 드레인 라인(14)를 가지고 있다. 화소 소자는 인접 게이트 라인(13)과 인접 드레인 라인(14)에 의해 한정되는 직사각형 영역에 배치된다. 화소 소자는 대응하는 게이트 라인(13)에 접속되는 게이트와 대응하는 드레인 라인(14)에 접속되는 드레인을 가지고 있는 TFT(25)를 포함하고, 화소 전극(33)은 TFT(25)의 소스에 접속된다. 화소 전극(33)은 픽셀 소자에서 화상 표시를 위한 화소 영역(27)을 결정한다.
도 3의 LCD 장치의 확대된 단면을 도시하는 도 5를 참조하면, TFT 패널(11A)는 TFT 기판(11)과, 상부 표면에서부터 연속적으로 도시된 것과 같이, 제1층에 상호 연결하여 형성되는 게이트 라인(13), 게이트 절연막(16), TFT(25)의 소스/드레인 영역을 형성하는 비정질 실리콘 층(15), 제2층에 상호 연결하여 형성되는 드레인 라인(14), 화소 전극을 구성하는 투명 도전막(32T), 투명 절연막(22T), 및 제1 배향막(18T)를 가지고 있다. TFT 패널(11A)는 또한 TFT 기판(11)의 바닥 표면상에 편광판(23T)를 가지고 있다.
칼라 필터 패널(12A)는 칼라 필터 기판(12)와, 연속적으로 기저표면에서부터 연속적으로 도시된 것과 같이, 수지로 만들어진 격자를 형성하는 차광층(21), 포토리소그래픽 기술로 형성되는 칼라 필터(20; 20a, 20b, 및 20c), 투명 절연막(22C), 대향 전극 또는 공통 전극의 역할을 하는 투명 전극(32C), 및 제2 배향막(18C)를 가지고 있다. 칼라 필터 패널(12A)는 칼라 필터 기판(12)의 상부면상에 편광판(23C)를 가지고 있다. LC층(19)는 양 배향막(18T 및 18C)의 사이에 끼워진다. 복수의 지주(26)은 칼라 필터 패널(12A)상에 형성된다. 지주(26)은 차광층(21)과 투명 절연막(22C) 사이에 배치된 칼라 필터막(20a, 20b, 및 20c)을 적층하여 화소 영역 외부에 형성된다. 제2 배향막(18C)는 각 지주(26)이 배치되는 위치에 돌출부를 가지고 있다. 제2 배향막(18C)의 돌출부 또는 지주(26)의 상부는 접착층(24)에 의해 TFT 패널(11A)의 제1 배향막(18T)에 접착된다.
지주(26)의 높이는 적층된 칼라 필터막(20a, 20b, 및 20c)의 두께와 차광층(21)의 두께의 합이다. 칼라 필터막(20a, 20b, 및 20c)는 R, G, 및 B를 포함하는 삼원색에 대응한다. 각 칼라 필터막의 두께는 1.0㎛이고, 차광층(21)의 두께는 0.5㎛이므로, 지주(26)의 높이는 전체 3.5㎛이다. 지주(26)의 높이는 삼원색에 대한 막(20a, 20b, 및 20c) 및 칼라 필터 패널(12A)의 차광층(21)의 전체 두께를 선택하여 어떤 값이라도 선택될 수 있다. 지주(26)은 차광층(21)의 수평 스트라이프와 수직 스트라이프의 교점 각각에 위치될 수 있다.
접착층(24)는 칼라 필터 패널(12A)의 제2 배향막(18C)에 대한 러빙 공정 후 각 지주(26)의 상부에 형성된다. 밀봉(seAl)층(28)은 일반적으로 디스펜서(dispenser) 공정을 이용하여 패널(11A, 12A)간 갭을 제어하기 위한 스페이서를 가지는 밀봉제(sealant)를 패터닝함으로써 형성된다. 접착층(24)는 디스펜서 공정을 이용하는 밀봉층(28)과 동시에 형성된다. 접착층(24)는 스페이서에 이용된 것을 제외한 밀봉층(28)을 형성하는데 이용되는 재료로 만들어진다. 접착층(24)가 제2 배향막(18C) 상에 형성된 후, TFT 패널(11A)및 칼라 필터(12A)는 함께 접착되고, 그리고나서 접착층(24)이 열경화되며, 열경화는 일반적으로 밀봉층(28)을 경화시키는데도 이용된다.
제1 실시예에 따른 LCD 장치의 샘플을 제조하여 갭 테스트와 성능 테스트를 수행했다. 테스트의 결과는 패널간 갭이 일정하게 나타났고, 칼라 화상도 거의 변화가 없었다. LC층에 구형 스페이서가 포함되지 않은 구조로 인해 광 누설, 컨트러스트의 저하, 및 거친 화상의 문제는 관찰되지 않았다.
칼라 필터 패널(12A) 상에 형성된 투명 절연막(22C)는 수지를 기초로 한 폴리이미드, 수지를 기초로 한 아크릴, 무기 규소산 화합물, 무기 질소 화합물 등으로 만들어 질 수 있다. 지주(26)의 상부에 형성된 접착층(24)는 열 가소성 물질이므로, 양 패널(11A, 12A)가 접착된 후에는 접착층(24)의 두께는 무시할 만하게 된다. 그래서, 접착층(24)의 두께는 패널 갭에 전혀 영향을 주지 않는다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 LCD는 횡전계를 얻는 화소 전극과 공통 전극의 구조를 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 본 실시예에서는, 각 화소 소자의 화소 전극(30)은 TFT(25)의 소스에 접속되는 베이스 스트라이프(base stripe; 30a), 및 베이스 스트라이프(30a)로부터 서로 평행하게 확장된 복수의 전극 스트라이프(30b)를 가지고 있다. 각 화소 소자에 공통 전극(29)는 TFT(25)와 떨어진 화소 소자측의 주위에 확장된 베이스 스트라이프(29a), 및 화소 전극(30)의 전극 스트라이프(30b)와 교대로 배치되는 복수의 전극 스트라이프(29b)를 가지고 있다. 각 화소 소자의 화소 전극(30)과 공통 전극(29)에 의해 생성된 전기장은 TFT 패널(11A)에 평행하다. 지주(26)의 배열과 재료를 포함한 다른 구조는 제1 실시예와 동일하다. 제2 실시예에 따른 LCD 장치의 샘플도 또한 패널간 갭이 뛰어나게 일정했으며, 더 적은 잔상 뿐만 아니라 휘도와 칼라 화상에서의 더 적은 변화를 나타냈다.
상기 실시예는 단지 예로서 기술되었으므로, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 기술계의 숙련자라면 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서 이것으로부터 다양한 변형 또는 변화를 쉽게 할 수 있다.
본 발명은 칼라 필터 기판상에 형성된 지주의 상부면에 접착층을 설치하고, 칼라 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판을 접착 고정함으로써 패널 갭을 일정하게 유지할 수 있다. 이 때문에 표시 성능으로서는 색 얼룩 및 휘도 얼룩이 없는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 이 지주는 칼라 필터 기판의 특정 차광부에 형성되어 있다. 따라서, 화소 영역에 투명 구형 스페이서가 존재하지 않기 때문에 액정의 배향을 흐트러지게 하는 광누설을 생기게 하거나 그 자신에 의한 광누설이나 점결함을 생기게 하지 않고 흑색 레벨의 저하나 컨트러스트의 저하라고 하는 문제가 생기지 않는다.

Claims (4)

  1. 액티브 매트릭스형 액정 표시(LCD) 장치에 있어서,
    제1 및 제2 투명 패널(11A, 12A);
    상기 제1 투명 패널(11A)와 상기 제2 투명 패널(12A)의 사이에 끼워지는 액정(19);
    매트릭스로 배열된 복수의 화소 소자 - 상기 화소 소자의 각각은 화상 표시를 위한 화소 영역을 결정하고 스위칭 트랜지스터(25)와 관련 화소 전극(33)를 구비함 - 를 포함하는 상기 제1 투명 패널(11A);
    각각이 상기 화소 소자의 대응하는 열에서 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트에 접속되는 복수의 주사 라인(13);
    각각이 상기 스위칭 트랜지스터(25)를 경유하여 상기 화소 소자의 대응하는 행에서 상기 화소 전극(33)에 접속되는 복수의 신호 라인(14);
    상기 제1 및 제2 패널(11A, 12A)에 수직인 제1 방향에서 봤을 때 상기 화소 영역 이외의 영역을 듈 위한 차광층(21)를 포함하는 상기 제2 투명 패널(12A);
    각각이 상기 화소 소자 중 대응하는 소자에 형성되어 칼라 필터를 형성하는 복수의 칼라층(20a, 20b, 및 20c);
    각각이 상기 칼라 필터 패널(12A)의 표면상에 돌출부를 형성하고, 상기 차광층상에 형성되는 복수의 지주(26); 및
    상기 제1 패널(11A)와 상기 제2 패널(12A)를 접착하고, 상기 돌출부의 상부면상에 형성되는 접착층(24)
    을 포함하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 지주(26)은 실질적으로 상기 칼라층(20a, 20b, 20c)용 재료로 만들어지는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접착층(26)은 상기 액정(19)를 밀봉하는 밀봉층(28)용 재료로 만들어지는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지주(26)은 매트릭스로 배열되는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치.
KR1019980057194A 1997-12-22 1998-12-22 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 KR19990063319A (ko)

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