KR0136867B1

KR0136867B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR0136867B1
Application number: KR1019890019514A
Authority: KR
Inventors: 시게아키 미즈시마; 에이이치로 니시무라; 세이지 후카미; 히사토 나가토미; 미치히사 오니시; 미츠노보 미야모토; 소지 미타무라
Original assignee: 쓰지 하루오; 샤프 가부시끼가이샤
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1998-04-28
Also published as: KR910012773A; DE68915524T2; EP0376648A3; US5066110A; DE68915524D1; EP0376648A2; EP0376648B1

Abstract

없음

Description

액정표시장치

제 1 도는 본 발명의 액정표시장치에 사용되는 화소전극기판을 표시하는 평면도.

제 2 도는 제 1 도의 선 Ⅱ-Ⅱ에 있는 제 1 도의 화소전극기판의 액정표시장치를 표시하는 단면도.

제 3 도는 직류전압이 제 2 도의 표시장치의 화소전극에 인가될때 내부분극의 생성상태를 표시하는 그래프.

제 4 도는 본 발명의 또 하나의 액정표시장치에 사용되는 화소전극기판을 표시하는 평면도.

제 5 도는 제 4 도의 선 Ⅴ-Ⅴ에 있는 제 4 도의 화소전극기판의 액정표시장치를 표시하는 단면도.

제 6 도는 본 발명의 또 다른 액정표시장치에 사용되는 화소전극기판을 표시하는 평면도.

제 7 도는 제 6 도의 선 Ⅶ-Ⅶ에 있는 제 6 도의 화소전극기판의 액정표시장치를 표시하는 단면도.

제8a도와 제8b도는 액정층에 있는 이질물체의 유입에 기인하는 누설전류의 생성과 윈도(window)영역의 구성사이의 관계를 표시하는 약도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 화소전극기판11 : 투명기판

12 : 화소전극13 : 소스버스배선

14 : 게이트버스배선17 : 배향막

본 발명은 액정층이 매트릭스에 배치된 많은 화소전극에 의해 구동되는 액정표시장치에 관한 것이다.

액티브매트릭스형 액정장치에 있어서 액정층은 액정표시셀, 절연 투명기판의 매트릭스에 배치되는 많은 화소전극을 가지는 화소전극기판을 형성하도록 화소전극기판과 대향전극기판 사이에 위치한다.

각 화소전극은 소정전압을 인가하는 기능소자와 접속한다. 박막 트랜지스터(TFT), 금속-절연-금속(MIM)소자, 트랜지스터, 다이오드, 바리스터등이 화소전극에 접속되는 기능소자로서 사용된다.

절연보호막은 각 화소전극과 기계적 그리고/또는 화학적으로 손상된 각 기능소자 그리고 각 화소전극 사이에 흐르는 누설전류를 방지하기 위해 외부단자에 연결되는 영역을 제외하고 화소전극기판의 전표면상에 형성된다.

절연보호막상에서 배향막(Orientation film)은 액정층의 액정분자를 바른 위치에 놓기위해 적층되고 예를들면 폴리미드(polymide) 수지의 막인 배향막이 라빙(rubbing) 처리에 의해 형성된다.

액정층을 통하여 화소전극에 대향하는 대향전극기판상에 대향전극이 배설된다. 대향전극의 전표면상에 배향막이 형성되고 화소전극 기판상에서와 같이 같은 방법으로 형성된다. 화소전극기판상의 배향막과 대향전극기판은 액정분자의 트위스트방향으로 인네이블한다.

일본 공개특허공고번호 62-296123은 화소전극기판상의 절연보호막으로서 폴리미드수지를 사용하는 표시장치를 공개하고 있다. 표시장치에 있어서 폴리미드수지의 절연보호막은 각 화소전극의 전표면상에 적층되지 않고 거기서 1부분만 적층된다.

절연보호막과 화소전극은 폴리미드수지의 배향막으로 싸여진다. 절연보호막으로 사용되는 폴리미드수지는 거기에 핀홀(pinhole)을 발생하기 쉬운 거친 막이고 전하를 누설하기 쉬운 습기 투과율이 높다고 하는 결함이 있다. 그러므로 그러한 폴리미드수지막은 기능소자를 보호하는 절연보호막으로 사용될때 TFT와 같이 두께가 2㎛ 또는 그 이상이 되어야 한다.

상기 공고에서는 폴리미드절연보호막은 두께가 대략 2.5㎛이다.

액정표시장치의 액정층이 두께가 일반적으로 약 10㎛이기 때문에 폴리미드절연보호막이 화소전극의 전표면을 덮을때 막의 임피던스는 액정층의 임피던스의 1/2에서 1/3까지와 같다. 그러한 임피던스의 절연보호막을 가지는 액정표시장치에 있어서는 절연보호막의 전압손실은 현저하고 그러므로 고전압은 액정층에 소정의 전압을 인가하기 위해 화소전극과 대향전극 사이에 인가되어야 한다.

그러한 고전압은 TFT와 같이 기능소자상의 부하를 증가할 것이고 배선상에도 그렇게 그래서 액정장치의 수명을 현저하게 축소시킨다.

상기 공고의 액정장치로서 만약 폴리미드절연보호막이 비교적 저전압에 의해 액정층이 구동되게 인네이블하도록 화소전극에서 제거되면 상기 문제는 해결된다.

상기 공고에서 발표된 액정표시장치에 있어서 화소전극의 1부분상에 적층된 폴리미드절연보호막은 두께를 크게 만들어져야 한다. 그러므로 절연보호막의 임피던스는 크게 되고 그래서 전압이 액정층을 구동하기 위하여 화소전극에 인가될때 폴리미드절연보호막이 적층되는 화소전극상의 영역에서 액정층에 인가되는 전압은 폴리미드절연보호막이 적층하지 않는 화소전극의 영역의 그것보다 더욱 낮게 된다.

이리하여 불균일 대비가 한 화소전극에 의해 구동되는 화소에 생기게 되고 그것에 의해 표시질이 현저하게 저하하는 문제를 일으킨다. 폴리미드수지가 액정층의 배향막으로 사용될때 내부분극은 배향막과 화소전극 사이에서 발생하기 쉽다. 내부분극의 생성의 매카니즘은 아직 상세하게 알려지지 않고 다음과 같이 추정된다.

폴리미드수지는 다수의 극성원자단기의 다음 구조를 가진다.

따라서 극성분자 또는 이온은 특히 폴리미드수지 배향막에 또는 그의 표면상에 흡수된다.

전기 이중층이 흡수된 극성분자 또는 이온 그리고 화소전극사이에 형성되기 때문에 내부분극은 생성된다. 이리하여 내부분극에 생성될때 액정층에 인가된 전압은 역으로 된다.

환언하면 내부분극은 액정분자의 방향을 변경하기 위해 화소전극과 대향전극 사이에 인가되는 교류전압상에 직류 오프셋전압을 겹쳐놓고 그것에 의해 비평형상태로 교류전압을 둔다. 그러한 비평형상태에 있어서는 프릭커링이 표시화면에 생성되어 발생하고 대비해서 열화(劣化)를 일으킨다.

더욱 중첩직류부분의 편차가 불균일 대비를 야기하고 표시질을 현저하게 저하한다. 그러한 내부분극의 강도는 절연보호막이 폴리미드수지 배향막과 화소전극 사이에서 유지될때 절연보호막의 두께에 의해 영향을 받고 절연보호막의 두께를 증가한다.

폴리미드수지가 상기 공고에 발표된 액정표시장치의 그것과 같은 방법으로 절연보호막으로서 사용되는 경우에 있어서 2㎛ 또는 그 이상의 막두께가 요구되고 절연보호막이 화소전극의 일부분에만 적층될 때도 내부분극의 생성에 의해 발생되는 불균일 대비와 같은 표시질의 결점이 있다.

TFT가 각 화소전극에 접속되는 기능소자로서 사용될때 게이트전극과 드레인전극 사이에 형성되는 용량에 의해 생성되는 게이트전압은 드레인전압상의 직류 구성부분으로 가상하여 드레인전압과 연결된다.

직류구성부분은 직류부분을 대향전극에 인가함으로서 일정한 범위에 보상된다. 그러나 드레인전극상에 가상된 직류부분이 소스전압에 의해 크게 변화하여 완전하게 보상될 수가 없다. 그러한 불완전적 보상직류부분이 폴리미드수지의 배향막에 적용되어 상기 내부분극이 더욱 증가한다. 이리하여 영상신호로서 인가된 소스전압에 의해 생성된 큰 내부분극이 소멸하는 것을 오랜시간이 걸리고 따라서 내부 분극은 소정 시간동안 기억된다.

결과로서 액정분자의 방향은 소스전압의 변화를 따를 수가 없고 표시화면에 잔류영상을 초래한다.

기능소자로서 TFT를 사용하는 액티브 매트릭스형 액정장치에 있어서 내부분극은 잔류영상을 일으키는 한 요소이다.

위에서 언급한 바와 같이 폴리미드수지의 배향막이 화소전극상에 배치되는 절연보호막에 적층되는 경우에 있어서 내부분극의 생성은 각종 문제들을 일으키고 그러나 SiO₂와 같은 무기질 또는 실란결합물로 형성되는 폴리미드수지 배향막이 사용될때 상기 문제는 거의 발생하지 않는다.

폴리미드수지가 배향막으로서 사용될때 상기 문제는 화소 전극에 적층되는 절연보호막에 의해 창출된다. 이 문제를 해결하기 위해 비절연보호막을 형성하는 것이 고안되었다. 그러나 절연보호막이 형성되지 않을때 화소전극기판은 제조시 기계적과 화학적인 손상을 받기 쉽다. 예를들면 폴리미드수지의 배향막이 라빙처리에 의존될때 화소전극등의 막은 필 오프(peel off)하기 쉽다. 또한 각 화소전극 사이의 누설전류가 증가한다.

예를들면 TFT 오프전류는 표시불균을 일으키기를 증가하고 그것에 의해 표시질과 표시장치의 확실성을 저하한다.

선행기술의 결함과 위에서 언급된 다수의 결점을 이겨내는 본 발명의 액정표시장치는 한쌍의 절연기판, 상기 한쌍의 기판중의 하나의 내부표면의 매트릭스에 배치되는 많은 화소전극, 상기 화소전극의 각각에 전기적으로 접속되는 기능소자, 그리고 상기 한쌍의 기판사이에 한정되는 액정층으로 구성하고 거기에 더욱 상기 표시장치는 상기 기판의 하나에 윈도영역을 구성하는 영역을 제외하고 상기 화소전극에 형성되는 상기 절연보호막을 무기질화물 또는 무기산화물로 만들어진 절연보호막, 그리고 윈도영역과 상기 절연보호막의 전표면상에 형성되는 폴리미드수지의 배향막으로 구성하고 상기 배향막은 라빙처리되었다.

바람직한 실시예에서는 복수의 윈도영역이 상기 화소전극의 각각에 제공된다.

바람직한 실시예에서는 윈도영역은 늘어나는 배치로 만들어지고 그리고 상기 배향막의 라빙처리방향과 상기 윈도영역의 세로방향이 실질적으로 일치한다. 이리하여 여기에서 설명되는 본 발명은 폴리미드수지가 배향막으로서 사용될때 내부분극현상의 발생을 방지할 수 있는 액정표시장치 제공(1) : 폴리미드수지가 배향막으로 사용되고 또한 화소전극과 대향전극 사이의 누설전류에 기인하는 결함화소의 생성을 방지할때 내부분극현상의 발생을 방지할 수 있는 액정표시장치 제공(2) : 폴리미드수지가 배향막으로 사용될때 내부분극현상의 발생을 방지할 수 있고 그리고 또한 화소전극과 대향전극사이의 누설전류에 기인하는 결함화소의 생성을 방지할 수 있는 액정표시장치를 제공(3), 그리고 한결같지 않게 라빙처리가 된 배향막을 가지는 액정표시장치를 제공(4)하는 목적을 가능하게 한다.

실시예

제 1 도는 본 발명의 액정표시장치에 사용되는 화소전극기판의 평면도이고 제 2 도는 제 1 도의 Ⅱ-Ⅱ에 있는 단면도이고 제 2 도에 표시된 바와 같이 액정표시장치는 ITO막으로 구성되는 많은 화소전극(12)에 화소전극기판(10)을 가지고 있고 대향전극기판(20)은 액정층(30)을 건너 화소전극기판(10)에 대향하고 있다.

화소전극기판(10)에 제 1 도에 표시된 것과 같이 티타늄(Ti)으로 만들어진 많은 소스버스배선(13)이 투명기판(11)상에 서로 병렬로 제공되고 그리고 탄탈륨(Ta)으로 만들어진 많은 게이트버스배선(14)은 상호 절연상태에 소스배선(13)을 수직으로 교차되게 제공된다.

각 소스버스배선(13)과 게이트버스배선(14)에 의해 둘러싸인 영역에 각 화소전극(12)이 하우징되어 있고 그리고 많은 화소전극은 투명기판(11)상에 매크릭스로 배치되고 소망되는 패턴으로 귀착한다.

기능소자와 같이 작동하는 TFT(15)는 각 게이트버스배선(14)과 각 소스버스배선(13)의 교차부근에 제공되고 각 TFT(15), 소정의 화소전극(12)은 서로 전기적으로 접속된다. 각 TFT(15)와 각 화소전극(12)은 다음과 같이 구체적으로 구성된다.

제 2 도에 표시한 것과 같이 투명기판(11)상에 제공되는 탄탈륨의 게이트버스배선의 부분은 게이트전극으로서 작용한다. 게이트버스배선(14)상에 게이트버스배선(14)의 표면을 양극산화(anodic-oxidizing)하여 얻게되는 산화탄탈륨의 양극산화막(15a)이 형성된다. 양극산화막도 역시 게이트절연막으로서 작용한다.

실리콘질화물(SiN_x)로 만들어진 게이트절연막(15b)은 투명기판(11)의 전표면을 덮는 방법으로 양극산화막(15a)상에 형성된다. 게이트전극으로 작용하는 각 게이트버스배선(14)의 부분은 양극산화막(15a)와 게이트절연막(15b)을 그곳 사이에 삽입하는 방법으로 진성(intrinsic)반도체 a-Si(비정질실리콘)의 반도체층(15c)로 피복된다.

반도체층보호막(절연층상에서(15d)은 거기의 양면을 제외하고 반도체층(15c)의 중심부분에 적층된다. 거기의 중심부분을 제외한 반도체층보호막(15d)의 양면에 a-Si(n⁺)의 한쌍의 접촉층(15e)이 적층되고 각 접촉층(15e)은 반도체층보호막(15d)이 적층되는 부분을 제외하고 반도체층(15c)의 중심부분에 적층된다. 거기의 중심부분을 제외한 반도체층보호막(15d)의 양면에 a-Si(n⁺)의 한쌍의 접촉층(15e)이 적층되고 각 접촉층(15e)은 반도체층보호막(15d)이 적층되는 부분을 제외하고 반도체층(15c)상에 적층된다.

한 접촉층(15e)상에 소스버스배선(13)에서 확장하는 소스전극(15f)이 적층되고 소스전극(15f)은 게이트절연막(15b)위에 확장한다. 또다른 접촉층(15e)상에는 티타늄으로 구성된 드레인전극(15g)이 적층되고 게이트절연막(15b)위에 확장한다.

화소전극의 부분은 게이트절연막(15b)상에 적층되는 드레인전극(15g)상에 적층되고 화소전극(12)은 드레인전극(15g)상에 적층되는 화소전극(12)의 부분을 제외하고 게이트절연막(15b)상에 적층된다. 그러한 구성의 각 TFT(15)는 소스버스배선(13)과 게이트버스배선(14) 그리고 또한 화소전극(12)과 전기적으로 접속된다.

각 게이트버스배선(14), 각 소스버스배선(13), 각 TFT(15), 그리고 화소전극(12)은 외부단말에의 접속을 제외하고 예를들면 SiN_x로 만들어진 절연보호막(16)으로 피복된다. 절연보호막(16)은 제 1 도에서의 1-점선에 의해 표시되는 형상인 윈도영역(27)을 제외하고 화소전극(12)의 주변부분만 피복하기 위해 적층된다.

전 절연보호막(16)과 윈도영역(27)은 600Å의 두께의 폴리미드수지(예를들면 일본 합성고무주식회사에 의해 제조된 Optomor AL)로서 만들어진 배향막(17)에 의해 적층된다. 따라서 배향막(17)은 화소전극기판(10)의 전표면상에 형성된다. 그러한 구성의 화소전극기판(10)은 다음 잘 알려진 처리에 따라 생산되었다.

상세하게는 탄탈륨(Ta)은 투명기판(11)상에서 스프터링 방법에 의해 300Å두께로 적층된다. 탄탈륨 금속층은 포토에칭기술에 의해 패턴화가 되고 게이트버스배선(14)에서 귀착되고 그리고 그의 부분은 게이트전극으로서 작용한다.

다음은 양극산화는 게이트버스배선(14)상에 2000Å의 두께를 가진 Ta₂O₅의 양극산화막(15a)을 형성한다. 두께에서 2000Å의 SiN_x의 게이트절연막(15b)은 양극산화막(15a)의 전표면상에 프라즈마 CVD 방법에 의해 적층된다.

게이트절연막(15b)의 전표면상에 300Å의 두께에서 진성반도체 비정질실리콘(a-Si(i))층(그것은 반도체층(15c)가 된다)이 적층되고 그후 2000Å의 두께의 SiN_x층(그것은 절연층(15d)이 계속적으로 거기에 퇴적된다.

SiN_x층은 게이트전극으로서 작용하는 게이트버스배선(14)의 상부부분만을 보유하는 소정의 구성으로 패턴이 되고 그것에 의해 절연층(15d)을 형성한다. 절연층(15d)을 덮는 전표면상에 프라즈마 CVD 방법에 의해 후에 접촉층(15e)으로서 작용하는 a-Si(n⁺)층을 400Å의 두께에 적층된다.

다음은 a-Si(n⁺)층과 상기 a-Si(i)층은 반도체층(15c)과 접촉층(15e)을 형성하는 소정의 패터닝에 의존된다. 접촉층(15E)은 반도체층(15c)과 소스전극(15f)과 드레인전극(15g) 사이의 음 접촉을 위해 제공되고 그리고 그 시간에 접촉층(15e)은 절연층(15D)에서 계속한다.

Ti 금속 또는 Mo 금속의 금속층은 기판의 전표면상에서 스퍼터링방법에 의해 3000Å의 두께와 퇴적되고 금속층은 소스전극(15f)과 드레인전극(15g)을 형성하는 에칭기술에 의해 패턴이 되고 그 시간에 절연층(15d)에 배치되는 접촉층(15e)은 동시에 제거되고 2개부분으로 분리되고 그중 하나가 소스전극(15f) 아래에 위치되고 나머지 하나는 드레인전극(15g) 아래에 있어 TFT(15)에 귀착한다. 역시 소스버스배선(13)은 소스전극(15f)과 드레인전극(15g)에 의해 동시에 형성된다. 따라서 소스버스배선(13)은 게이트절연막(15b)과 양극산화막(15a)을 그곳사이에 삽입하는 방법으로 게이트버스배선(14)을 교차한다.

다음은 ITO 막이 스퍼터링방법에 의해 투명기판(11)의 전면상에 1000Å의 두께로 적층되고 화소전극(12)을 형성하는 소정의 구성으로 패터닝된다.

게이트버스배선(14), 소스버스배선(13), TFT(15) 그리고 화소전극(12)이 그러한 방법으로 형성되는 투명기판(11)상에 후에 절연보호막이 될 실리콘질화(SiN_x)막이 예를들면 CD에 의해 5000Å의 두께에 형성된다.

SiN_x막은 포토레지스터에 의해 피복되고 마스크는 그위에 겹쳐놓여지고 광에 노출된다(마스크노출).

다음은 화소전극(12)의 윈도영역(27)에 적층되고 외부단자와 접속되는 그러한 영역에서 적층되는 SiN_x막의 부분은 플루오르화 수소산(hydrofluoric acid)을 사용하는 에칭기술에 의해 제거되고 절연보호막(16)에 귀착한다.

그후 폴리미드수지막은 배향막(17)을 형성하기 위해 절연보호막(16)의 전표면과 그리고 윈도영역(27)의 전 영역에 적층된다.

화소전극기판(10)에 대향으로 배치되는 대향전극기판(20)으로 투명기판(21)상에 적(R), 녹(G) 그리고 청(B)의 3원색의 칼라필터(22)는 각 화소전극(12)에 대향하여 배치된다.

예를들면 스퍼터링방법에 의해 두께에서 600Å의 ITO막으로 적층함으로서 형성되는 대향되는 대향전극(23)은 모든 칼라필터(22)를 피복하도록 제공된다. 대향전극(23)상에 폴리미드수지로 만들어진 배향막(24)이 적층된다. 배향막(24)은 다음과 같이 형성된다.

예를들면 배향막(17)의 그것과 유사한 폴리미드수지는 오프셋 인쇄기술에 의해 패턴되고 그리고나서 한시간동안 200℃의 열처리를 거쳐 더욱 나이론 직물조식으로 라빙처리하고 그리고 나서 탄화플루오르솔벤트(fluorocarbon solvent)에 의해 세척되어 배향막(24)으로 귀착한다.

화소전극기판(10)과 배향전극기판(20)은 그곳사이에 적당한 간격으로 배치되고 액정이 액정층(30)을 형성하기 위해 그곳사이의 간격에 대전되게 양기판의 주변연단에서 밀봉된다. 이러한 액정표시장치에 있어서는 각 TFT(15)는 각 게이트버스배선(14)에서 주사신호입력에 의해 온으로 스위치된다.

소정전압은 각 소스버스배선에서 입력되는 표시데이터 신호의 기초에서 각 화소전극(12)에 인가되어 그래서 액정층(30)의 1부분(화소)의 액정분자의 방향상태가 소정전압이 인가되는 화소전극(12)과 화소전극(12)에 대향하는 대향전극(23)사이에 위치한다.

폴리미드수지의 배향막(17)이 윈도영역(27)에 직접 적층되어 있기 때문에 소정전압이 인가될때라도 내부분극의 생성은 방지된다.

윈도영역(27)을 제외하고 각 화소전극(12)의 주변부분의 화소전극(12)과 배향막(17)사이에 끼운 절연보호막(16)은 고유전율(higher dielectric onstant)뿐만 아니라 고방습(highre moisture proof) 그리고 조밀막(dense membrane)의 SiN_x막으로 구성되어서 그의 막두께는 약 2000Å에 이르기까지 축소가능하다. 따라서 절연보호막(16)상에 적층되는 배향막(17)의 부분에 있어도 내부분극의 생성이 방지된다.

더욱 절연보호막이 적층되는 각 화소전극(12)의 수단에 의해 액정층(30)의 각 화소에 인가되는 전압은 폴리미드배향막(17)이 직접 적층된 윈도영역(27)에 대응하는 각 화소전극(12)의 수단에 의해 액정층(30)의 각 화소에 적용되는 전압과 거의 동일하다. 그러므로 플리커팅(flickering)이 표시화판상에 창출되는 위험도 없고 그것에 의해 대비의 저하 또는 불균일대비에서 벗어나는 고품질영상을 얻을수가 있다.

폴리미드배향막(17)이 그곳사이에 절연보호막을 끼움이 없이 각 화소전극(12)상에 직접 적층되는 윈도영역(27)의 한 영역이 각 화소전극(12)의 전영역의 1/100 또는 그 이상일때 내부분극의 생성은 제거될 수가 있다.

윈도영역의 영역의 이 비율이 커지면 커질수록 그 실효도 더욱 커진다. 1/30 또는 그 이상의 비율은 충분한 실효를 얻을수가 있다. 내부분극의 생성은 이온, 극정분자등이 화소전극(12)과 폴리미드배향막(17)이 절연하는 그곳사이를 삽입함이 없이 직접 적층되는 윈도영역(27)에 모이기 때문에 방지될 수가 있다.

본 발명의 상기 액정표시장치에서의 내부분극의 생성상태는 실험되었다. 그 결과는 제 3 도에 표시된다.

내부분극은 30분동안 장치에 소정 DC 전압을 인가하고 플리커팅소거에 필요한 전압을 평가함으로서 측정된다. 내부분극의 생성상태는 TFT와 같은 기능소자를 가지지 않은 단순 액정셀을 제조함으로서 역시 평가될 수가 있고 그리고 의사(擬似)전압을 외부에서 전극에 인가함으로서 그곳사이에서 액정층을 유지한다.

비교적인 예로서 SiN_x의 절연보호막(16)이 모든 TFT와 화소전극상에 공급되는 액정표시장치는 환언하면 윈도영역(27)이 제공되지 않고 산출되었고 그리고 거기의 내부분극도 역시 측정되었고 그 결과는 제 3 도에 함께 표시되고 0V 초기 상태를 표시한다.

본 실시예는 거의 내부분극을 생성하지 않는다. 폴리미드배향막(17)은 약 300에서 1000Å, 바람직하게는 600에서 800Å까지의 두께로 만들어지고 그 표시장치의 특성은 절연보호막(16)의 두께에 의해 영향받지 않는다.

절연보호막의 재료는 SiN_x와 같은 무기질화물에 한정되지 않고 SiO₂, Ta₂O₅, Al₂O₃, Y₂O₃또는 TiO₂와 같은 무기산화물이다. 배향막으로 사용되는 폴리미드수지와 같이 이미드족의 어떤 고분자수지도 사용될 수가 있다.

제 1 도와 제 2 도에 표시된 액정표시장치로서 TFT(15)의 이상열화특성(off_characteristic deterioration)으로 발생되는 표시불균일 내부분극과 잔류영상으로 발생되는 분극표시질(폴리커링, 불균일대비등)의 저하도 시험을 하였다. 그 결과는 도표 1의 보기 1에 표시된다. 비교를 위해 제 2 도의 장치는 다음과 같이 여러가지 방법으로 수정되었다.

장치(보기 2)는 두께에서 2000Å의 SiO₂의 절연보호막이 대향 전극기판(20)의 대향전극(23)과 폴리미드배향막(24)사이에 제공되어서 만들어졌다.

장치(비교예 1)는 절연막이 화소전극기판도 아니고 대향전극기판도 아닌 곳에 제공함으로서 만들어졌다.

장치(비교예 2)는 화소전극기판의 절연보호막이 각 화소전극의 전표면을 덮고 그리고 대향전극기판은 절연보호막이 갖추어져서 만들어졌다.

장치(비교예 3)는 절연보호막이 대향전극기판에 공급되지 않는 것을 제외하고 비교예 2의 그것과 같은 구조로 만들어졌다.

TFT의 이상열화특성, 표시질의 저하, 그리고 잔류영상에 의해 발생되는 표시불균일은 시험이 되고 결과는 도표 1에 함께 표시된다.

도표 1

◎…우수함, ○…양호, △…불충분, ×…효과적이 아니다.

도표 1에 표시한 것과 같이 본 발명의 액정표시장치는 TFT의 이상열화특성에 의해 발생되는 표시불균일, 내부분극과 잔류영상에 의해 발생되는 표시질의 저하를 거의 생성하지 않고 그것에 의해 우수한 표시를 얻는다.

좋은 표시가 절연보호막이 대향전극기판의 폴리미드배향막과 대향전극사이에 삽입될때 얻게될 수가 있다. 역시 SiO₂가 화소전극기판에 절연보호막으로 사용될때 위와 같은 결과가 얻게된다.

위에서 언급한 바와같이 본 발명의 액정표시장치에서 무기질화물 또는 무산화물로 만들어진 절연보호막은 윈도영역을 제외하고 각 화소전극의 부분에만 적층되고 그리고 폴리미드수지의 배향막은 절연보호막과 화소전극에 적층한다. 그러한 구조는 폴리미드수지의 배향막이 화소전극에 직접 적청되는 윈도영역에 생성되는 것에서 내부분극을 잔류한다. 이것에 부가하여 배향막과 화소전극사이에 위치하는 절연보호막은 비교적 두께가 작게 무기질화물 또는 무기산화물로 만들어져 절연보호막이 적층되는 부분이라도 내부분극의 생성이 제지된다.

더욱 각 화소전극에서 액정층에 인가된 전압은 역시 균일하게 되어 표시영역은 플러커팅을 생성하는 것을 방지하고 대비저하 또는 불균일대비에서 벗어난 고품질의 영상에 귀착한다. 그러나 상기 구조에 따라 이물체가 액정층에 들어가고 그리고 화소전극의 윈도영역과 대향전극사이에 위치될때 전극과 이물체는 폴리미드수지의 배향막의 수단에 의해 서로 접촉되고 그래서 누설전류는 양전극사이를 흐른다. 그러한 누설전류가 흐를때 전압은 거기에 대응한 액정층에 충분하게 인가되지 않고 액정표시장치의 표시질의 저하와 더욱 거기의 생산수율의 저하를 발생하여 대응화소결함을 만든다.

배향막으로 폴리미드수지막이 사용되는 이러한 예에서 액정표시장치는 화소전극과 대향전극사이의 누설전류에 기인하는 결합화소의 발생과 내부분극현상의 발생을 방지할 수가 있다.

제 4 도는 예 3의 액정표시장치를 구성하는 화소전극기판의 평면도이고 그리고 제 5 도는 제 4 도의 Ⅴ-Ⅴ에 있는 제 4 도의 화소전극기판을 사용하는 액정표시장치의 단면도이다.

보기 3의 장치는 구성과 윈도영역(28)수가 제 1 도의 그러한 것들과는 다른 것을 제하고 제 1 도에 표시한 보기의 그것과 같다.

제 4 도에 표시한 것과 같이 절연보호막(16)은 2점선에 의해 표시된 9개 직사각형 윈도영역(28)을 제외하고 각 화소전극상에 적층되고 그리고 각각 적당한 간격을 띄어두고 각 3개 선에 수직수평으로 위치된다.

폴리미드수지의 배향막은 절연막(16)의 전표면을 통해 적층되고 투명기판(11)상에 배치되고 윈도영역(28)의 전표면은 절연보호막으로 피복되어 있지 않다. 따라서 각 화소전극(2)에서의 복수의 윈도영역(28)에 그곳사이에 절연보호막(10)을 삽입하지 않고 폴리미드수지의 배향막(17)이 직접 적층된다.

이 실시예에서는 폴리미드수지의 배향막이 각 화소전극(12)상 복수의 윈도영역(28)상에 직접 적층되기 때문에 소정전압이 각 화소전극(12)에 인가될 때에도 내부분극의 생성은 제지된다.

각 화소전극(12)상에 위치하는 윈도영역의 영역총량은 그곳의 영역이 1/100 또는 그 이상일때 내부분극의 생성이 제지될 수가 있다.

액정표시장치의 이 실시예에서의 내부분극의 생성상태가 제 1 도의 실시예의 그것과 같은 방법으로 실험했기 때문에 제 3 도의 실시예의 그것들과 같은 결과가 내부분극은 거의 이 실시예에서도 역시 발생하지 않은 것을 얻게 되었다.

더욱 본 발명의 액정표시장치에 있어서 비록 이질물체가 제 5 도의 2점선에 의해 표시한 것과같이 액정층(30)에 들어간 다하더라도 배향막(17)이 절연보호막(16)을 그곳 사이에 삽입하지 않고 화소전극(12)에 직접 적층되는 복수의 윈도(28)가 사용됨으로 화소전극(12)의 윈도(28)상에 직접 적층되는 배향막(17)과 이물체(40)가 접촉하는 기회는 거의 없다.

더욱 폴리미드배향막(17)과 절연보호막(16)이 물체(40)와 화소전극(12)의 사이에 삽입되고 이리하여 이물질(40)에 기인하는 화소전극(12)과 대향전극(23)사이에서 누설전류의 발생이 방지될 수가 있다.

TFT(15)의 이상열화특성, 내부부근에 기인한 표시질(플리커팅 또는 대비)의 저하 그리고 제 4 도와 제 5 도에 표시된 액정표시장치의 실시예에서의 잔류영상에 의해 표시불균일을 일으킨다. 그 결과는 도표 2에 표시된다.

비교를 위해 두께가 2000Å의 SiO₂절연보호막이 대향전극(23)과 제 5 도의 대향전극기판(20)에서의 폴리미드배향막(24)에 제공되는 장치(보기 4)는 제조되었다.

비교예 4로서 절연보호막이 화소전극상 또는 대향전극기판상에 위치하지 않는 장치가 제조되었다.

비교예 5로서 화소전극의 절연보호막이 각 화소전극의 전표면에 적층되고 그리고 절연보호막이 대향전극기판에 제공되는 장치는 제조되었다.

비교예 6으로서 절연보호막이 대향전극기판에 제공되지 않는 것을 제외하고 비교예 2의 그것과 같은 구조를 가지는 장치는 제조되었다.

TFT의 이상열화특성, 내부분극에 의해 발생하는 표시질의 저하, 그리고 잔류영상은 상기 장치에 의해 실험되어 그 결과는 역시 제 2 도에 표시된다.

도표 2

◎…우수함, ○…양호, △…불충분, ×…효과적이 아니다.

이리하여 본 발명의 액정표시장치는 거의 TFT의 이상특성, 표시질의 저하 그리고 잔류영상에 의해 발생되는 표시불균일을 발생하지 않고 우수한 표시를 얻게 된다.

첨가하여 제 1 도에서 설명될때 이러한 보기에서의 장치는 대향전극과 폴리미드수지 배향막 사이에 절연보호막을 삽입함이 없을때에 더 좋은 표시를 제공한다. 역시 SiO₂가 절연보호막으로서 사용될때 상기 언급한 것과 같은 결과를 얻게 되었다.

위에서 언급한 바와같이 본 발명의 액정장치는 복수의 윈도영역의 수단으로 내부분극의 생성을 제지할 수가 있고 이 물질이 액정층에 들어올때라도 화소전극과 대향전극은 거의 그곳 사이에서 누설전류를 발생하지 않는다.

화소전극 기판에서 기능소자를 피복하는 절연보호막은 각 기능 소자를 보호할 수가 있고 각 화소전극 사이에서 생성하는 누설전류를 방지할 수가 있다.

본 발명의 액정표시장치는 절연보호막이 화소전극상에 형성되고 같은 것이 공급되지 않는 윈도영역을 가지고 따라서 그곳위에 형성되는 배향막의 표면이 균일치 않게 된다. 그러한 불균일을 가지는 표면, 배향막이 라빙처리에 있을때 거기의 부분이 충분하게 처리가 되지 않는다. 그러한 부분은 액정층의 방향을 방해하고 그리고 액정표시장치의 표시질이 저하를 일으킨다.

액정표시장치의 이 실시예는 배향막과 같이 폴리미드수지를 사용하고 내부분극형상과 화소전극과 대향전극 사이의 누설전류에 의거 결함화소의 생성도 역시 제지할 수가 있다.

더욱 표시장치는 배향막을 가지고 있고 그의 표면은 균일하게 라빙처리가 되었다.

제 6 도는 본 실시예의 액정표시장치를 구성하는 화소전극기판의 평면도이다.

제 7 도는 제 6 도에서 선 Ⅶ-Ⅶ상에 있는 제 6 도의 기판을 사용하는 이 실시예의 액정표시장치의 단면도이다.

이 실시예는 각 윈도영역(25)의 형태와 수에서 다른 것을 제외하고는 제 1 도 실시예와 같다.

제 6 도에서 표시된 것과 같이 각 화소전극(12)상에 1개 화소전극(12)당 3개로 연장되는 윈도(25)가 제공되고 화소전극(12)의 다이어고널(diagonal)선의 방향으로 실질적으로 배치된다.

각 연장되는 윈도(25) 영역의 세로방향은 후에 형성되는 폴리미드수지의 배향막(17)의 화살표에 의해 표시되는 라빙처리방향과 동일하다.

각 윈도영역(25) 각각은 폭이 7㎛이고 그중 중앙최장 윈도는 길이가 130㎛이고 다른 두개의 짧은 것들 각각은 길이에 있어 65㎛가 된다. 배향막(17)은 윈도영역(25)의 라빙처리길에 의존하고 그것에 의해 균일하게 처리된다.

이 실시예에 있어서 윈도영역(25)은 역시 절연보호막(16)없이 역시 제공되고 그것에 의해 내부분극을 생성하지 않는다.

이 실시예에서 액정표시장치의 내부분극의 생성상태가 제 1 도 실시예의 그것과 같은 방법으로 실험되었을때 제 3 도 실시예와 같은 결과를 얻게 된다. 역시 이 실시예에 있어서 플리커팅의 발생 또는 대비열화는 방지된다.

이 실시예에서 절연보호막이 없는 영역은 연장윈도영역(25)이기 때문에 액정에 포함되는 도전 이물체는 거의 화소전극(12)과 대향전극(23) 사이에서 누설전류를 생성하지 않는다.

더욱더 윈도영역(25)의 세로방향은 배향막(17)의 라빙처리방향과 같아서 배향막(17)의 라빙처리 균일하게 실행될 수가 있다. 따라서, 액정분자의 빈약한 발생에 기인하는 영상질의 저하는 방지될 수가 있다.

제8a도는 예 5의 연장윈도영역이 누설전류가 생성하는 것을 방지하는 상태를 표시하는 약도이다. 비교를 위해 제8b도 약도이고 그리고 거기에 윈도영역이 큰 영역을 형성한다.

여기에서의 설명은 보기(3,4)의 액정에 이물질의 들어감에 기인하는 누설전류를 방지하는 기계에 적용할 수 있다.

제8a도에 있어서 화소전극(4)과 기능소자(48)는 절연기판상에 공급되고 절연보호막(46)은 그곳위에 두고 절연보호막(46)은 화소전극(41)상에 둔 한쌍의 연장윈도영역(50)을 제외한 영역에서 두게 된다. 배향막(53)은 절연보호막(46)의 전표면에 두게 되어 화소전극기판(52)이 구성된다.

화소전극기판(52)에 대향하는 대향전극기판(53)에는 칼라필터(47)는 절연기판(45)상에 형성되고 대향전극(42)은 칼라필터(47)의 전표면에 형성한다.

더욱 배향막(44)은 대향전극(42)의 전표면상에 형성되고 액정(55)은 화소전극기판(52)과 대향전극기판(53) 사이에서 봉입된다. 그러한 액정표시장치에서는 도전이물체가 액정층에 포함되어 있을때 그 이물체(49)는 배향막(44)을 통해 대향전극기판(53)상에서 대향전극(42)과 전기적으로 접속한다.

더욱 배향막(43)이 화소전극기판(52)을 접촉하는 각 윈도영역(50)은 폭에 있어 더욱 작고 그래서 이물체(49)는 화소전극(41)과 전기적으로 접속되지 않는다.

환언하면 전기적인 절연상태는 화소전극(41)과 대향전극(42) 사이에 유지된다. 따라서 누설전류는 이물체(49)에 의해 발생되지가 않는다.

반면에 제8b도에 표시된 것과 같이 절연보호막이 화소전극(41)상에 형성되지 않는 큰 윈도영역(51)을 가지는 표시장치에 있어서는 도전이물체(49)가 배향막을 통해 화소전극기판(52)상에 화소전극(41)과 전기적으로 연결하는 조건으로 놓여진다. 따라서 화소전극(41)과 대향전극(42)은 그 사이에 전기적으로 접속되어 있고 그것에 의해 전극사이에 누설전류를 생성한다.

각종 다른 수정은 이 발명의 범위와 정신에서 이탈함이 없이 기술에 익숙한 그러한 사람에게 의해 명백하고 즉시 만들어질 수가 있다.

따라서 여기에 첨부된 청구범위는 앞의 설명에 한정되는 것을 의도하지 않으나 본 발명이 속하는 기술에 익숙한 사람들에 의해 상당하게 취급되는 모든 특징을 포함하고 본 발명에서 주재하는 특허가능 신규성의 모든 특징을 망나한 것으로 이 청구범위가 해석된다.

Claims

한쌍의 절연기판과, 상기 한쌍의 절연기판 중 하나의 내면 상에 매트릭스로 배치된 다수의 화소전극과, 상기 화소전극의 각각에 전기적으로 접속된 기능소자 및 상기 한쌍의 기판 사이에 충전된 액정층을 구비하고 ; 상기 하나의 기판상에 무기질질화물로 이루어져 있고, 윈도영역들을 구성하는 영역들을 제외한 상기 화소전극 상에 형성되어 있는 절연보호막과, 상기 절연보호막과 윈도영역의 전표면상에 형성된 폴리미드수지의 배향막을 더 구비하며 ; 상기 배향막은 제 1 방향으로 러빙처리되어 있고 ; 상기 윈도영역은 가늘고 긴 형상을 가지고 있어서, 상기 제 1 방향과 실질적으로 상기 윈도영역의 긴쪽 방향을 규정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
한쌍의 절연기판과, 상기 한쌍의 절연기판 중 하나의 내면 상에 매트릭스로 배치된 다수의 화소전극과, 상기 화소전극의 각각에 전기적으로 접속된 기능소자 및 상기 한쌍의 기판 사이에 충전된 액정층을 구비하고 ; 상기 하나의 기판상에 무기질질화물로 이루어져 있고, 윈도영역들을 구성하는 영역들을 제외한 상기 화소전극 상에 형성되어 있는 절연보호막과, 상기 절연보호막과 윈도영역의 전표면상에 형성된 폴리이미드수지의 배향막을 더 구비하며 ; 상기 배향막은 제 1 방향으로 러빙처리되어 있고 ; 복수의 윈도영역은 상기 각 화소전극 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서, 상기 윈도영역은 가늘고 긴 형상을 하고 있어서, 상기 제 1 방향과 실질적으로 일치하는 상기 윈도영역의 긴쪽 방향을 규정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
한쌍의 절연기판과, 상기 한쌍의 절연기판 중 하나의 내면 상에 매트릭스로 배치된 다수의 화소전극과, 상기 화소전극의 각각에 전기적으로 접속된 기능소자 및 상기 한쌍의 기판 사이에 충전된 액정층을 구비하고 ; 상기 하나의 기판상에 무기질질화물로 이루어져 있고, 윈도영역들을 구성하는 영역들을 제외한 상기 화소전극 상에 형성되어 있는 절연보호막과, 상기 절연보호막과 윈도영역의 전표면상에 형성된 폴리이미드수지의 배향막을 더 구비하며 ; 상기 배향막은 제 1 방향으로 러빙처리되어 있고, 상기 윈도영역은 가늘고 긴 형상을 가지고 있어서, 상기 제 1 방향과 실질적으로 일치하는 상기 윈도영역의 긴쪽 방향을 규정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
한쌍의 절연기판과, 상기 한쌍의 절연기판 중 하나의 내면 상에 매트릭스로 배치된 다수의 화소전극과, 상기 화소전극의 각각에 전기적으로 접속된 기능소자 및 상기 한쌍의 기판 사이에 충전된 액정층을 구비하고 ; 상기 하나의 기판상에 무기질산화물로 이루어져 있고, 윈도영역들을 구성하는 영역들을 제외한 상기 화소전극 상에 형성되어 있는 절연보호막과, 상기 절연보호막과 윈도영역의 전표면상에 형성된 폴리미드수지의 배향막을 더 구비하며 ; 상기 배향막은 제 1 방향으로 러빙처리되어 있고, 복수의 윈도영역이 상기 각 화소전극 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 5 항에 있어서, 상기 윈도영역은 가늘고 긴 형상을 하고 있어서, 상기 방향과 실질적으로 일치하는 상기 윈도영역들의 긴쪽 방향을 규정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 윈도영역이, 그 긴쪽 방향이 상기 화소전극의 대각선 방향에 실질적으로 일치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.