KR100305151B1 - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판과, 제2 기판과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 삽입된 액정층과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 삽입된 액정층을 가두기 위한 밀봉 물질로 형성되고 밀봉부를 한정하는 밀봉 부재를 포함한다. 제1 기판은 다수의 게이트 신호선과; 다수의 소스 신호선과; 다수의 게이트 신호선과 다수의 소스 신호선의 교차점 근방에 배치된 다수의 스위칭 소자와; 다수의 스위칭 소자를 통해 다수의 소스 신호선에 각각 접속된 다수의 화소 전극과; 다수의 화소 전극 아래에 제공되어 다수의 스위칭 소자, 다수의 게이트 신호선 및 다수의 소스 신호선을 피복하는 층간 절연층을 포함한다. 제2 기판은 다수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극을 포함하되, 다수의 화소 전극과 대향 전극 사이에는 액정층이 삽입된다. 제1 기판은 층간 절연층의 일부와, 밀봉부에서 층간 절연층에 의해 피복되는 다수의 단자들을 포함한다. 층간 절연층의 상면을 따르는 돌출부의 최대 높이는 약 0.5㎛ 이하이다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 예를 들어, 컴퓨터 및 워드프로세서 등에 사용가능한 액정 표시 장치(이하, "LCD 장치"로 칭함)에 관한 것이다.

통상, 액티브 매트릭스 LCD 장치가 공지되어 있다. 이러한 액티브 매트릭스 LCD 장치는 액티브 매트릭스 기판, 대향 기판, 및 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판 사이에 보유된 표시 매체로서 동작하는 액정층을 포함한다. 액티브 매트릭스 기판은 박막 트랜지스터(이하, "TFT"로 칭함)와 같은 스위칭 소자와, 화소 전극을 포함하는데, 이들 둘다는 매트릭스 형태로 배치되어 있다. 대향 기판은 대향 전극을 포함하고 선택적으로 컬러 필터를 포함한다. 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판은 그 주변을 따라 제공되는 밀봉재로 형성된 밀봉 부재에 의해 함께 조립되는데, 이들 기판들 간에는 소정의 갭이 보유된다.

도 1을 참조하면, 액티브 매트릭스 기판(200), 대향 기판(300) 및 밀봉 부재(103)를 갖는 LCD 소자(100)의 평면도를 도시하고 있다. "밀봉부"가 대표적으로 묘사되며 이는 밀봉 부재(103)(해치된 영역)로 정의된 3차원 영역이다, 3차원적으로 볼때, 밀봉부는 도 1의 시트(sheet)에 수직한 방향으로 LCD 장치(100)의 상부와 하부 사이에서 연장되어 있다. 2차원적으로 볼 때, 밀봉부는 밀봉 부재(103)에 의해 범위가 제한된다. "셀 두께"라는 용어는 조립 후, 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판 간의 거리를 나타낸다.

공지된 액티브 매트릭스 LCD 장치의 한 유형으로서, 액티브 매트릭스 기판은 TFT를 피복하고 있는 층간 절연층, TFT를 제어하기 위해 스캐닝 신호를 제공하기 위한 게이트 신호선, 및 표시 신호를 제공하기 위한 소스 신호선을 포함한다. 화소 전극은 층간 절연층 상에 배치되어 있다. 그리하여, 화소 전극들은 TFT, 게이트 신호선 및 소스 신호선과 겹쳐진다. 이러한 구조에서, TFT, 게이트 신호선 및 소스 신호선을 갖는 영역을 배제한 LCD 장치의 영역 전부가 표시용 개구로서 사용될 수 있다. 그리하여, 개구수가 증가됨으로써 표시의 휘도(brightness)가 개선된다.

층간 절연층은 일반적으로 대략 0.3 ㎛ 두께를 갖는 게이트 신호선, 대략 0.3 ㎛ 두께를 갖는 소스 신호선, 및 대략 1 ㎛ 두께를 갖는 TFT로 형성된 구조의 비평탄면을 보상하기 위해 사용된다. 또한 층간 절연층은 화소 전극과 게이트 신호선 간의 기생 용량, 및 화소 전극과 소스 신호선 간의 기생 용량을 줄이기 위해 사용된다. 이 층간 절연층은 대략 ε=4의 유전율을 갖는 아크릴 감광성 수지막을 스핀-코팅(spin-coating)을 이용하여 통상, 상술한 구조를 갖는 기저판(base plate) 상에 도포함으로써 형성된다. 이러한 층간 절연층은 상술한 목적을 달성하기 위해서는 막 두께가 대략 3 ㎛ 이상이어야 한다.

막이 스핀-코팅에 의해 형성된다면, 막 두께에 있어서 대략 ±5% 정도의 오차는 불가피하다. 예를 들어, 막의 평균 두께가 3 ㎛로 설정된다면, 막 두께는 최대 0.3 ㎛의 편차를 갖는다.

층간 절연층은 통상 표시 영역(display area) 뿐 아니라 밀봉부에도 배치된다. 그 이유는 밀봉부로 부터 층간 절연층의 제거는 셀 두께에 있어 대략 0.3 ㎛ 정도의 오차를 야기시키기는 직접적인 원인이 된다. 일반적으로, LCD 장치의 생산 공정 동안 발생하는 불균일한 막 두께에 대한 허용 오차(tolerance)는 0.5 ㎛이다. 0.3 ㎛ 라는 오차는 이러한 허용 오차의 60 % 정도에 해당하는 것으로, 생산 공정 동안의 셀 두께의 제어를 매우 어렵게 한다. 층간 절연층의 두께가 광범위한 영역에서는 불균일하다 하더라도, 셀 두께는 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판 간에 스페이서(spacer)를 제공함으로써 균일해질 수 있다.

예를 들어, 게이트선과 소스선 및 TFT와 같은 소자들은, 이들 소자들 간의 높이 또는 두께차로 인해 가변적인 높이 표면(varying height surface)을 갖는 비평탄한 구조를 형성한다.

층간 절연층을 갖지 않는 LCD 장치에서, 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판이 TFT, 전극 및 컬러 필터와 같이, 상이한 두께를 갖는 소자들로 인해 불균일한 면을 갖기 때문에, 셀 두께는 불량하게 불균일해질 수 있다. 상술한 소자를 제공하는 조건을 최적화함으로써 이러한 셀 두께가 불량하게 불균일해지는 것을 피할 수 있다는 사실은 공지되어 있다. 통상, 셀 두께는 예를 들어, 게이트선과 소스선, 픽셀 전극 및 TFT와 같은 규칙적으로 배열된 소자들 간의 수 마이크로미터의 두께차 정도로는 불량한 불균일성을 띠지는 않는다. 오히려, 이러한 셀 두께는, 통상 유리로 형성된 액티브 매트릭스의 기저판과 대향 기판이 소자의 가변적인 높이에 따라 일그러지기 때문에, 수 밀리미터 정도로 큰 피치(pitch)로 랜덤하게 배열된 (예를 들어, 구동기 IC와, 대향 전극에 신호를 공급하기 위한 단자와의 접속을 위한 패턴) 소자들에 의해 바람직하지 않게 불균일해진다.

층간 절연층을 포함하는 LCD 장치에서 조차, 액티브 매트릭스 기판의 표면이 완전히 평탄하지는 않다. 유리 기저판으로 부터 층간 절연층의 높이는 실질적으로는 층간 절연층 하부에 있는 소자들의 높이에 의해 결정되고, 층간 절연층 상면(top surface)의 평탄도는 인접한 소자들 간의 영역들이 층간 절연층으로 적절하게 채워졌는지 여부에 의해 판정된다. 특히 밀봉부에서, 수 밀리미터 정도로 큰 피치로 랜덤하게 배열된 구동기 IC와 대향 전극용 단자들과의 접속을 위한 패턴에 따라 불균일한 구조의 표면이 좀더 불균일해진다. 그리하여, 셀 두께가 바람직하지 않게 불균일해지기 쉽다.

밀봉부에서, 셀 두께에 영향을 미치는 정도는 소자들 간의 높이차에 따라 가변한다. 액티브 매트릭스 기판의 복수의 측면들 각각에 대하여, 액티브 매트릭스 기판의 소정의 측면에 수직하게 발생하는 인접한 소자들 간의 수 마이크로미터 정도의 높이 차로는 밀봉부 내에서 이와 유사한 높이차가 실질적으로 완전히 존재하는 한 불균일한 셀 두께 불량을 야기시키지는 않는다. 이와는 대조적으로, 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면에 평행하게 발생하는 두개의 인접한 소자들 간의 수 마이크로미터의 높이 차로는 다음과 같은 이유로 불균일한 셀 두께 불량을 야기시킨다. 이러한 높이차가 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면에 평행하게 발생한다면, 기판을 변형할 수는 없다. 따라서, 셀 두께는 레버의 받침대로서 동작하는 소자들이 높아짐에 따라 가변된다. 특히 상기 소자들이 다른 소자들보다 표시 영역에 더 근접하게 되면, 셀 두께의 불균일성이 화질에 상당한 악영향을 끼치게 된다.

본 발명의 일양태에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입된 액정층과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입된 상기 액정층을 가두기 위한 밀봉 물질로 형성되고 밀봉부를 정의하는 밀봉 부재를 포함한다. 상기 제1 기판은 다수의 게이트 신호선과, 다수의 소스 신호선과, 상기 다수의 게이트 신호선과 상기 다수의 소스 신호선의 교차부 근방에 배치된 다수의 스위칭 소자와, 상기 다수의 스위칭 소자를 통해 상기 다수의 소스 신호선에 각각 접속된 다수의 화소 전극과, 상기 다수의 화소 전극 아래에 제공되어 상기 다수의 스위칭 소자, 상기 다수의 게이트 신호선 및 상기 다수의 소스 신호선을 피복하는 층간 절연층을 포함한다. 상기 제2 기판은 상기 다수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극과 이들 사이에 삽입된 액정층을 포함한다. 상기 제1 기판은 층간 절연층의 일부와 상기 밀봉부에서 상기 층간 절연층에 의해 피복되는 다수의 단자들을 포함한다. 상기 층간 절연층의 상면을 따르는 돌출부의 최대 높이는 약 0.5㎛ 이하이다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 다수의 단자들은 인접한 두 단자 간의 거리가 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면과 평행한 방향으로 약 100㎛ 이하가 되도록 배열된다.

본 발명의 일 실시예에서, 다수의 단자들 간의 최대 높이차는 약 0.5㎛ 이하이다.

본 발명의 일 실시예에서 다수의 단자들은 신호 입력 단자들을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 다수의 단자들은 더미 단자들을 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 층간 절연층은 약 3㎛ 이상의 두께를 갖는다.

본 발명의 다른 양태에 따른 액정 표시 장치에서, 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입된 액정층과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입된 상기 액정층을 가두기 위한 밀봉 물질로 형성되고 밀봉부를 정의하는 밀봉 부재를 포함한다. 제1 기판은 다수의 게이트 신호선과, 다수의 소스 신호선과, 상기 다수의 게이트 신호선과 상기 다수의 소스 신호선의 교차 근방에 배치된 다수의 스위칭 소자와, 상기 다수의 스위칭 소자를 통해 상기 다수의 소스 신호선에 각각 접속된 다수의 화소 전극과, 상기 다수의 화소 전극 아래에 제공되어 상기 다수의 스위칭 소자, 상기 다수의 게이트 신호선 및 상기 다수의 소스 신호선을 피복하는 층간 절연층을 포함한다. 제2 기판은 상기 다수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극과 이들 사이에 삽입된 액정층을 포함한다. 제1 기판은 상기 층간 절연층의 일부와 상기 밀봉부에서 상기 층간 절연층에 의해 피복되는 다수의 단자들을 포함한다.

상기 층간 절연층의 하면을 따르는 돌출부의 최대 깊이차는 약 0.5㎛ 이하이다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 층간 절연층의 하면을 따르는 상기 최대 깊이차는 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면과 평행한 방향으로 약 100㎛ 이하이다.

그리하여, 본원에 기술된 발명은 바람직하지 않게 불균일한 셀 두께를 방지하는 LCD 장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 이러한 장점 및 그외의 장점들은 첨부된 도면을 참조로 하여 기술되는 이하의 설명으로 부터 당업자에게 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명 및 종래의 LCD 장치의 평면도.

도 2는 도 1의 선 A-A'를 따라 취한 본 발명에 따른 LCD 장치의 단면도.

도 3은 도 1의 B 부분에서의 본 발명에 따른 LCD 장치의 액티브 매트릭스 기판의 부분적인 상부도.

도 4는 C 부분에서의 본 발명에 따른 LCD 장치에 포함된 TFT의 단면도.

도 5는 평가를 위한 LCD 장치를 생산하는 데 사용된 유리 기판의 평면도.

도 6은 도 1의 D-D'을 따라 취한 본 발명 및 종래의 LCD 장치에 따른 LCD 장치의 개략적인 단면도.

도 7은 도 1의 A-A'을 따라 취한 종래의 LCD 장치의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

103: 밀봉 부재

105: 블랙 매트릭스

108: 신호 입력 단자

109: 더미 단자

200: 액티브 매트릭스 기판

300: 대향 기판

이상 설명한 바와 같이, "계단형 구조(stepped structure)"라는 용어는 액티브 매트릭스 기판(active matrix substrate)의 기저판(base plate)에 제공된 여러 단자(즉, 게이트 선, 소스 선 등)를 나타내고 있다. 계단형 구조는 여러 단자들 간의 높이 차이를 포함하고 있어 평탄하지 않은 상면(uneven top surface)을 갖는다. 기저판에는 층간 절연층(interlayer insulating layer)이 제공되어 상기 계단형 구조를 덮게 되고, 계단형 구조의 가변적인 높이 표면에 따라 깊이가 변화하는 밸리(valley)을 포함하고 있다. "하면(bottom surface)에 따른 층간 절연층의 최대 깊이 차"라고 하는 용어는 층간 절연층의 하면에 따른 어느 2개의 밸리 사이의 최대 깊이 차이를 나타낸다. "상면에 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이"라고 하는 용어는 층간 절연층의 상면을 따라 불가피하게 생성되고 있는 약간의 돌출부의 최대 높이를 나타낸다. 본 발명에 따르면, 상면에 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이는 충분히 작아서 셀의 두께가 바람직스럽지 못하게 불균일해지는 것을 방지할 수 있다. "층간 절연층의 상면"이라고 하는 용어는 층간 절연층에 의해 덮혀진 단자 보다는 밀봉 부재에 밀접한 층간 절연층의 2 표면 중 하나를 나타낸다. "층간 절연층의 하면"이라고 하는 용어는 밀봉 부재 보다는 층간 절연층에의해 덮혀진 단자에 밀접한 층간 절연층의 2 표면 중 하나를 나타낸다.

이상 설명한 바와 같이, "단자"라고 하는 용어는 신호 입력 단자들과 더미 단자들을 나타낸다. "단자"라고 하는 용어는 층간 절연층에 의해서만 덮혀 있는 노출된 도전성 소자 뿐 아니라 절연막(insulating film)이나 평탄막(flattening film)에 의해 덮혀지는 도전성 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 입력 단자는 구동기 IC들의 패턴들과 신호를 카운터 전극에 공급하기 위한 단자들이다. 본 발명은 단자들 이외에 소자들에 의한 셀 두께의 불균일이 발생하는 것을 방지하는데 적용할 수 있다.

셀 두께가 바람직하지 못하게 불균일해지는 것을 방지하기 위해, 상면을 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이는 층간 절연층을 제공하여 계단형 구조를 덮을 수 있도록 대략 0.5μm 또는 그 이하로 감소될 필요가 있고, 그로 인해 계단형 구조의 불균일한 상면을 보상하고 있다. 0.5μm 의 상기한 값은 LCD 장치의 생산 처리 동안의 셀 두께의 불균일성에 관련된 일반적인 허용 오차이다. 층간 절연층은 수지로 형성되고 수 μm 의 두께를 갖고 있다. 인접하는 단자들 간의 영역이 층간 절연층으로 적절히 채워지는지의 여부는 (1) 층간 절연층 내의 밸리들 간의 최대 깊이 차이도 정의하고 있는 단자들 간의 최대 높이 차이와, (2) 층간 절연층 내의 2개의 인접하는 밸리들 간의 거리도 정의하는 2개의 인접하는 단자들 간의 거리에 좌우된다.

따라서, 본 발명은 (1) 하면에 따른 층간 절연층의 최대 깊이차와 (2) 층간 절연층의 2개의 인접하는 밸리들 간의 거리를 변화시키면서 상면을 따라 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

그 데이터가 표 1에 제공되고 있는 층간 절연층은 대략 3μm 의 두께와 5 내지 50cps의 점도를 갖는 감광성 아크릴 수지의 스핀 코팅에 의해 형성되었다. 하부면에 따른 층간 절연층의 최대 깊이차는 대략 0.1μm 내지 1μm 의 범위 내에서 변화되었다. 일반적으로 LCD 장치에 포함되어 있는 TFT는 대략 1.0 μm 의 높이를 갖는다.

	층간 절연층의 2개의 인접 밸리들 간의 거리
	25μm	50μm	75μm	100μm	150μm
하부면에따른층간절연층의최대깊이차	0.1μm	○	○	○	○	○
	0.2μm	○	○	○	○	○
	0.3μm	○	○	○	○	○
	0.4μm	○	○	○	○	○
	0.5μm	○	○	○	○	○
	0.7μm	○	○	○	×	×
	1.0μm	○	○	○	×	×

○ : 상부면을 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이 ≤ 0.5 ㎛

× : 상부면을 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이 ＞ 0.5 ㎛

표 1에 나타낸 바와 같이, 인접 밸리들 간의 차이가 100μm 이상인 경우, 인접 단자들간의 영역은 층간 절연층으로 채워질 수 없다. 따라서, 상면은 층간 절연층의 불균일한 하면을 바람직하지 않게 반영할 수 있다. 두개의 인접한 밸리 간의 거리가 대략 100 ㎛ 이상인 경우에도, 하면을 따른 층간 절연층의 최대 깊이차가 대략 0.5 ㎛ 이하인 한, 상면을 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이는 대략 0.5㎛ 이하일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 이하에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판(제1 기판)에 제공되고 층간 절연층에 의해 피복된 복수의 신호 입력 단자는 단자들 간의 최대 높이 차가 대략 0.5㎛ 이하로 되도록 구성되므로써, 밀봉부 내에서 하면을 따른 층간 절연층의 최대 깊이 차가 대략 0.5 ㎛ 이하가 되게 한다. 따라서, 상면을 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이가 대략 0.5 ㎛ 이하인데, 이는 LCD 장치의 생산 공정 동안 셀 두께 불균일성을 고려한 통상의 허용 오차이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 액티브 매트릭스 기판에 제공되어 층간 절연층으로 피복된 복수의 신호 입력 단자들이 두개의 인접한 단자들 간의 거리가 대략 100 ㎛ 미만으로 되도록 구성되므로써, 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면에 평행인 방향으로 밀봉부에서 층간 절연층의 인접한 두개의 밸리 간의 거리가 대략 100 ㎛ 미만이 되게 한다. 따라서, 상면을 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이는 대략 0.5 ㎛ 이하인데, 이는 LCD 장치의 생산 공정 동안의 셀 두께 불균일성을 고려한 일반적인 허용 오차이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면에 평행한 방향으로 밀봉부에서 층간 절연층의 두개의 인접한 밸리 간의 거리가 대략 100 ㎛ 이상인 경우, 하면을 따른 층간 절연층의 최대 깊이 차가 대략 0.5 ㎛ 이하로 되도록 단자들 간의 최대 높이 차는 대략 0.5 ㎛ 이하로 한다. 따라서, 상면을따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이가 0.5 ㎛ 이하인데, 이는 LCD 장치의 생산 공정 동안 셀 두께의 불균일성을 고려한 일반적인 허용 오차이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 액티브 매트릭스 기판에 제공되고 층간 절연층에 의해 피복된 복수의 신호 입력 단자는, 단자들 간의 최대 높이 차가 대략 0.5㎛ 이하가 되도록, 및 두개의 인접한 단자들간의 거리가 100 ㎛ 이하가 되도록 구성된다. 이러한 구성은 층간 절연층의 두개의 인접한 밸리 간의 거리를 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면에 평행한 방향으로 대략 100 ㎛ 이하로 하기 위해, 및 하면을 따른 층간 절연층의 최대 깊이 차가 밀봉부 내에서 대략 0.5 ㎛ 이하로 하기 위해 제공된다. 따라서, 상면을 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이가 대략 0.5 ㎛ 이하인데 이는 LCD 장치의 생산 공정 동안 셀 두께 불균일성을 고려한 통상의 허용 오차이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 액티브 매트릭스 기판에 제공되고 층간 절연층으로 피복된 복수의 신호 입력 단자들 중 두개의 인접한 단자들 간의 거리가 대략 100 ㎛ 이상이고, 또한 단자들 간의 최대 높이 차가 밀봉부에서 대략 0.5 ㎛ 이상인 경우, 하나 이상의 더미 단자들이 이러한 두개의 인접한 단자들 사이에 제공된다. 더미 단자들은 이러한 두개의 인접한 단자들 중 적어도 하나의 단자와 실질적으로 동일한 높이를 갖는다. 따라서, 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면에 평행한 방향으로 두개의 인접한 밸리들 간의 거리는 대략 100 ㎛ 이하이다. 그리하여, 상면을 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이는 대략 0.5 ㎛ 이하인데, 이는 LCD 장치의 생산 공정 동안 셀 두께 불균일성을 고려한 일반적인 허용 오차이다.

LCD 장치의 소정 측면에 평행인 방향으로 액티브 매트릭스 기판에 제공되고 층간 절연층으로 피복된 복수의 입력 신호 단자들 중 두개의 인접한 단자들 간의 거리가 대략 100 ㎛ 이상인 경우에도, 상면을 따른 층간 절연층의 돌출부의 최대 높이는 단자들 간의 최대 높이 차가 대략 0.5 ㎛ 이하인 한, 더미 단자를 제공하지 않고도 대략 0.5 ㎛ 이하가 될 수 있다. 그러나, 층간 절연층의 상면은 이러한 인접한 단자들 간에 하나 이상의 더미 단자를 제공함으로써 더욱 평탄화될 수 있어 계단형 구조의 인접한 단자들 간의 영역을 좀더 완전히 충전시킨다.

더미 단자들은 신호 입력에 포함되지 않는다. 더미 단자들은 층간 절연층(즉, 게이트 신호선, 소스 신호선, 구동기 IC와 대향 전극으로 신호를 공급하기 위한 단자들과의 접속을 위한 패턴 등)에 앞서 형성된 단자들과 동일한 공정 단계 또는 상이한 공정 단계로 형성될 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 설명예로써 본 발명을 설명할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에서의 LCD 장치(100)의 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, LCD 장치(100)는 액티브 매트릭스 기판(200 ; 제1 기판)과 대향 기판(300 ; 제2 기판)을 포함한다. 액티브 매트릭스 기판(200)과 대향 기판(300)은 밀봉재로 형성되고 상기 액티브 매트릭스 기판(200)과 상기 대향 기판(300)의 주변을 따라 도포된 밀봉 부재(103)에 의해 함께 조합되어 있다.

도 2는 도 1에서의 A-A'에 따른 LCD 장치(100)의 단면도이다. 도 3은 B 분(도 1)에서의 액티브 매트릭스 기판(200)의 부분 평면도이다. 도 4는 C 부분(도 1)에서의 액티브 매트릭스 기판(200)에 포함된 TFT의 단면도이다.

여기에 사용된 바와 같이, "표시 영역"이라는 용어는, 대향 기판(300)이 그들 사이에 액정층(도시하지 않음)이 끼워져 있는 액티브 매트릭스 기판(200) 내에 포함되어 있는 복수의 화소 전극(202 ; 도 4 ; 단지 하나만 도시됨)과 대향하는 영역을 나타낸다. 도 1에서, 표시 영역은 참조 부호 113으로 나타내고 있다. 화소 전극(202)은 액정층으로 전계를 인가하기 위해 제공되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판(200)은, 액티브 매트릭스 기판(200)의 기저판(101)과 밀봉 부재(103) 사이에, 구동 IC와 상기 대향 기판(300)으로 신호를 보내는 복수의 신호 입력 단자(108)의 접속을 위한 패턴을 포함하고 있다.

X 방향으로 두개의 인접한 신호 입력 단자 사이의 거리(X1)는 대략 100㎛ 이하이다. X 방향으로 또다른 두개의 인접한 신호 입력 단자 사이의 거리(X2)는 대략 100㎛ 이상이다. 거리 X2(대략 100㎛ 이상)로 정렬되어 있는 매 두개의 신호 입력 단자(108) 사이에, 더미 단자(109, 110, 111, 112)가 제공되어 있다. 더미 단자(109 내지 112)가 신호 처리를 수행하지 않는 한, 더미 단자(109 내지 112)는 신호 입력 단자(108)과 상관 없다. 더미 단자(109 내지 112)는 각각의 더미 단자(109, 110, 111, 112)를 사이에 두는 2개의 신호 입력 단자들(108) 중 적어도 하나와 실제로 같은 높이를 갖는다. 신호 입력 단자(108) 간의 최대 높이차(Y1)는 대략 0.5㎛ 이하이다. 본 실시예에서, 단자들(108, 109, 110, 111, 112)은 계단형 구조를 형성한다.

층간 절연층(104)은 신호 입력 단자(108)와 더미 단자(109, 110, 110, 112)를 덮고, 또한 표시 영역(도 1에서 참조 부호 113으로 나타냄)으로 연장되도록 배치되어 있다. 밀봉 부재(103)는 층간 절연층(104) 상에 배치되어 있다. 층간 절연층(104)은 기저판(101)상에 제공된 몇몇 단자들에 의해 생긴 돌출부(104A)를 갖는다.

도 2에 도시된 바와 같이, 대향 기판(300 ; 도 1)은 기저판(102)과, 블랙 매트릭스(105), 및 대향 전극(도시하지 않음)을 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판(200)은 게이트 신호선(203a ; 단지 하나만 도시됨)과, 이 게이트 신호선(203a)을 교차하는 소스 신호선(204a ; 단지 하나만 도시됨)을 포함한다. 상기 게이트 신호선(203a)과 상기 소스 신호선(204a)의 각 교차부 근처에서, TFT(201 ; 부분 C)가 배치되어 있다. 게이트 신호선(203a)은 각각의 TFT(201)의 게이트 전극으로 주사 신호를 인가하기 위해 제공되어 있고, 소스 신호선(204a)은 상기 TFT(201)의 소스 전극으로 비디오 신호를 인가하기 위해 제공되어 있다. 도 4는 하나의 TFT 및 그 주변의 단면도이다. 상기 TFT(201)는 상기 각각의 게이트 신호선(203a ; 도 1)으로부터 분기된 게이트 전극(203)과, 상기 각각의 소스 신호선(204a ; 도 1)으로부터 분기된 소스 전극(204) 및 드레인 전극(205)을 포함한다. 층간 절연층(104)은 상기 TFT(201)를 덮도록 배치되어 있다. 화소 전극(202)은 상기 각 게이트 신호선(203a)과 상기 각 소스 신호선(204a)을 부분적으로 겹치도록 층간 절연층(104)상에 배치되어 있다. 상기 화소 전극(202)은 상기 층간 절연층(104)에 형성된 콘택트 홀(도시하지 않음)을 통해 상기 드레인 전극(205)에 접속되어 있다. 본 예에서, 층간 절연층(104)은 대략 3㎛의 두께를 갖는 감광성 아크릴 수지막을 스핀 코팅함으로써 형성된다. 다음에, 상기 층간 절연층(104)을 통해 상기 콘택트홀이 형성된 다음, 스핀 코팅과 패터닝에 의해 상기 화소 전극(202)이 형성된다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 예에서, 상기 신호 입력 단자(108)와 상기 더미 단자(109, 110, 111, 112)는 상기 밀봉 부재(103)에 의해 덮힌 전체 영역에서 다음의 조건을 충족하도록 배열되어 있다: X 방향으로 두개의 인접한 신호 입력 단자(108) 사이의 거리(X1)는 대략 100㎛ 이하이다. 거리 X2(대략 100㎛ 이상)으로 배열된 매 두개의 신호 입력 단자(108) 사이에서, 적어도 하나의 더미 단자(109, 110, 111, 112)가 제공되어 있다. 따라서, 신호 입력 단자(108)와 더미 단자(109 내지 112) 모두를 포함하는, 두개의 인접한 단자 사이의 거리는 대략 100㎛ 이하이다. 상기 신호 입력 단자 중에서 최대 높이차(Y1)는 대략 0.5㎛ 이하이다.

층간 절연층(104)의 돌출부(104A)의 최대 높이(Z1)는, 예를 들어 대략 0.5㎛ 이하이다. 또한, 상기 층간 절연층(104)은 상술된 단자들에 기인하여 하면(104B)을 따라 밸리를 갖는다. 상기 하면(104B)을 따른 층간 절연층(104)의 인접한 밸리들 사이의 평균 깊이차는, 예를 들어 대략 0.3㎛이고, 상기 하면(104B)을 따른 층간 절연층(104)의 최대 깊이차는, 예를 들어 대략 0.6㎛이다. 상기 하면(104B)을 따른 상기 층간 절연층(104)의 두개의 인접 밸리 사이의 평균 거리는, 예를 들어 대략 20㎛이고, 상기 하면(104B)을 따른 상기 층간 절연층(104)의 두개의 인접한 밸리 사이의 최대 거리는, 예를 들어 대략 80㎛이다. 상기 층간 절연층(104)의 두께가 대략 3㎛일 경우, 상기 돌출부(104A)의 최대 높이는, 예를 들어 대략 0.15㎛로 저감된다.

상기 표시 영역(113)에서, 화소 전극(202 ; 도 4)은 금속 재료로 형성된 상기 게이트 신호선(203a ; 도 1) 및 상기 소스 신호선(204a ; 도 1)과 겹치고, 상기 게이트 신호선(203)과 상기 소스 신호선(204)과 TFT(201)를 제외한 상기 전체 표시 영역(113)은 표시용 개구로서 이용할 수 있다. 따라서, 상기 LCD 장치(100)의 개구수가 증가함으로써, 표시의 밝기를 현저하게 개선한다.

(비교예)

비교를 위해, 종래의 LCD 장치(400)가 도 7에 도시되었다. 비교예에서의 상기 LCD 장치(400)는 본 발명에 따른 상기 LCD 장치(100)와 같은 동일한 평면도를 갖고, 간소화를 위해 도 1은 상기 LCD 장치(400)의 평면도로서 또한 참조되었다. 도 7에 도시된 상기 LCD 장치(400) 부분은 도 2에 도시된 상기 LCD 장치(100) 부분에 대응한다. 상기 LCD 장치(400)은 주로 상기 층간 절연층(404) 및 밀봉 부재(403) 사이의 경계에서 상기 LCD 장치(100)과 다르다.

상기 밀봉 부재(403) 아래에, 몇몇 인접한 신호 입력 단자들(108)이 그들 사이에서 거리X2(대략 100㎛ 이상)를 갖도록 복수의 신호 입력 단자(108)가 랜덤하게 배치되어 있다. 상기 신호 입력 단자들(108) 중에서 최대 높이차(Y2 ; 하면(404B) 중에서 층간 절연층(404)의 최대 깊이차)는 대략 0.5㎛ 이상이다. 돌출부(404A)를 갖는 상기 층간 절연층(404)은 상기 신호 입력 단자(108)의 패턴을 반영한다. 본 비교예에서, 임의로 배치된 단자들(108)은 계단 구조를 형성한다.

상기 층간 절연층(404)은 상술된 단자들에 기인하여 하면(404B)을 따른 밸리를 포함한다. 이 하면(404B)을 따른 층간 절연층(404)의 평균 깊이차는 대략 0.3㎛이고, 상기 하면(404B)을 따른 층간 절연층(404)의 최대 깊이차는 대략 0.6㎛이다. 상기 하면(404B)을 따른 상기 층간 절연층(404)의 두개의 인접한 밸리 사이의 평균 거리는 대략 50㎛이고, 상기 하면(404B)을 따른 층간 절연층(404)의 두개의 인접한 밸리 사이의 최대 거리는 대략 200㎛이다. 상기 층간 절연층(404)의 두께가 대략 3㎛일 경우, 상기 돌출부(404A)의 최대 높이(Z2)는 대략 0.6㎛이다. LCD 장치의 제조 공정 동안 셀 두께 불균일성에 관한 오차 허용도를 초과하는 Z2(대략 0.6㎛)의 값은 대략 0.5㎛이다.

(셀 두께의 불균일성의 비교)

12.1인치의 표시 크기를 갖는 본 발명에 따른 상기 LCD 장치(100)의 예와 비교예에서의 상기 LCD 장치(400) 둘다는 평가를 위해 제조되었고, 도 5에 도시된 바와 같이 유리판 조립체(평면 크기 : 465mm×360mm)를 사용한다. 두 예들은 그런 유리판 조립체 중 하나로부터 얻어졌다. 셀 두께의 불균일성은 상기 밀봉 부재(103, 403)가 제공된 주변 영역에 대하여 평가되었다. 특히, 상기 평가는 상기 밀봉 부재의 경계(103A ; 도 1)에서 안쪽으로 1mm에 있는 부분에서 실행되었다.

도 6은 도 1의 D-D'선을 따른 예의 개략적인 단면도이다. 상기 대향 기판(102)은 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 스트라이프를 갖는 칼라 필터(106)와 광을 차단하기 위해 크롬으로 형성된 광 차단층(105 ; 블랙 매트릭스)을 포함한다.

상기 밀봉 부재(103, 403)는 열경화성 수지(Mitsui Toatsu Chemicals, Inc 제품인 XN-21S)로 형성되어 있다. 상기 표시 영역(도 1에서 참조 부호 113으로 나타냄)에서 사용된 스페이서(602)로서, 4.5㎛의 직경을 갖는 플라스틱 스페이서(Sekisui Fine Chemicals Co., Ltd 제품인 SP-2045)가 사용되었다. 상기 밀봉층(103, 403)에 배치된 스페이서(601 ; 도 6에서 단지 하나만 나타냄)로서, 5.5㎛의 지름을 갖는 유리 섬유(Nippon Denki Kagaku Co., Ltd 제품인 PF-55)가 사용되었다. 상기 밀봉 부재(103, 403)에서의 상기 스페이서(601) 지름과 상기 표시 영역(113)에서의 상기 스페이서(602) 지름은 다음과 같은 이유로 차이가 있다. 상기 표시 영역(113)에서의 상기 스페이서(602)가 대략 1.3㎛의 두께를 갖는 칼라 필터상에 배치된데 반하여, 상기 밀봉 부재(103, 403)에서의 상기 스페이서(601)은 대략 0.3㎛의 두께를 갖는 광 차단층(105)상에 배치되어 있다. 즉, 상기 칼라 필터(106)와 상기 광 차단층(105)과의 두께 차가, 즉 대략 1㎛ 때문에, 이 차를 보상하기 위해서는 상기 스페이서(601)의 지름을 상기 스페이서(602)의 지름보다 더 크게 할 필요가 있다.

실제의 제조 공정에서, 밀봉재와 예비 접착용 UV-경화 수지(curable resin)가 상기 대향 기판(300)상에 제공되어 있고, 액티브 매트릭스 기판상에서 대향 전극(도시하지 않음)을 단자에 전기적으로 접속하기 위해 도전성 수지(소위, 공통 트랜스퍼라고 불림)가 상기 액티브 매트릭스 기판(200) 상에 제공되어 있다. 다음에, 상기 스페이서(601, 602)는 두 기판(200, 300)상에 흩어져 있다. 그 후, 상기 액티브 매트릭스 기판(200)과 상기 대향 기판(300)은 위치적으로 정합되고(positionally aligned), 상기 UV-경화 수지는 상기 액티브 매트릭스 기판(200)과 상기 대향 기판(300)이 서로에게 고정되도록 경화되었다. 상기 밀봉수지의 두께는 열과 압력을 동시에 가함으로써 목적하는 셀 두께로 줄여지고, 상기 밀봉 수지가 경화되었다. 도 5에 도시된 유리판 조립체로부터, 두개의 LCD 장치가 잘려나갔다. 액정 재료는 각 LCD 장치에 대응하여 상기 밀봉재에서의 개구(도시하지 않음)를 통해 상기 액티브 매트릭스 기판(200)과 상기 대향 기판(300) 사이의 공간 내로 주입되었다. 이러한 방법으로, 도 5에 도시된 바와 같은 유리판 조립체 20개로부터 40개의 LCD 장치(100)가 제조되었고, 40개의 LCD 장치(400)는 또다른 이와 같은 유리판 조립체 20개로부터 제조되었다.

이들 LCD 장치를 셀 두께 균일성에 대해 비교하였다. 비교예의 LCD(400)는 대략 4.51㎛의 평균 셀 두께와 대략 0.15㎛의 표준 편차를 갖는 반면, 본 발명에 따른 LCD(100)는 대략 4.50㎛의 평균 셀 두께와 대략 0.10㎛의 표준 편차를 가졌다. 본 발명에서 셀 두께 균일성이 개선된 것을 확인하였다. 개선된 셀 두께의 균일성은 광 투과율에서의 불균일성을 감소시킴으로써 표시 품질이 향상된다.

본 발명은 예를 들어 다음과 같은 효과들을 제공한다.

표시 영역에 제공된 층간 절연층이 밀봉부까지 연장된다. 밀봉부에서, 액티브 매트릭스 기판에 제공된 다수의 단자들은 층간 절연층에 의해 피복되어진다. 층간 절연층의 상면을 따르는 돌출부의 최대 높이는 대략 0.5㎛ 이하이다. 이와 같이, 바람직하지 않은 셀 두께의 불균일성은 거의 방지된다.

층간 절연층의 하면을 따르는 최대 깊이차가 대략 0.5㎛ 이하이므로, 층간 절연층의 상면을 따르는 돌출부의 최대 높이는 대략 0.5㎛ 이하이다. 이와 같이, 바람직하지 않은 셀 두께의 불균일성은 거의 방지된다.

층간 절연층의 하면을 따르는 최대 깊이차가 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면과 평행한 방향으로 대략 100㎛ 이하이므로, 층간 절연층의 상면을 따르는 돌출부의 최대 높이는 대략 0.5㎛ 이하이다. 이와 같이, 층간 절연층의 상면은 거의 평탄하다.

인접한 두 단자들 간의 차는 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면과 평행한 방향으로 대략 100㎛ 이하이다. 따라서, 층간 절연층의 인접한 두 밸리 간의 차는 대략 100㎛ 이하로 될 수 있다. 계단 구조의 인접한 두 단자들 간의 영역은 층간 절연층으로 적절하게 채워질 수 있다. 그 결과, 층간 절연층의 상면을 따르는 돌출부의 최대 높이는 대략 0.5㎛ 이하가 된다. 이와 같이, 표면은 충분히 평탄하된다.

단자들 간의 최대 높이차는 대략 0.5㎛ 이하이다. 따라서, 층간 절연층의 하면을 따르는 최대 깊이차를 대략 0.5㎛ 이하로 할 수 있다. 따라서, 계단 구조의 인접한 단자들 간의 영역은 층간 절연층으로 적절하게 채워질 수 있다. 그 결과, 층간 절연층의 상면을 따르는 돌출부의 최대 높이는 대략 0.5㎛ 이하가 된다. 이와 같이, 표면은 충분히 평탄화 된다.

다수의 단자들은 예를 들어, 드라이버 IC의 접속을 위한 패턴 등의 신호 입력 단자와 대향 전극에 신호를 공급하기 위한 단자일 수 있다. 다수의 단자들은 또한 신호 입력에 포함되지 않는 더미 단자들을 포함한다.

층간 절연층은 대략 3㎛ 이상의 두께를 갖는다. 이것은 표시 영역에 있어서의 불균일한 주조체의 상면을 보상하기에 충분한 데, 불균일한 구조체는 대략 0.3㎛의 두께를 갖는 게이트 신호선, 대략 0.3㎛의 두께를 갖는 소스 신호선, 및 대략 1㎛의 두께를 갖는 TFT를 갖는다. 대략 3㎛의 두께는 또한 화소 전극과 게이트 신호선 간의 기생 용량 및 화소 전극과 소스 신호선 간의 기생 용량을 감소시키기에 충분하다. 그 결과, 개구수가 증가되어 표시 품질이 개선된다.

상술한 바와 같이, 층간 절연층의 하면이 액티브 매트릭스 구조체의 소정 측면과 수직인 방향으로 대략 수 ㎛의 높이차를 가질 때라도 바람직하지 않은 셀 두께의 불균일성은 발생하기 쉽지 않은 반면에, 층간 절연층의 하면이 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면과 평행한 방향으로 대략 수 ㎛의 높이차를 가질 때에는 불량한 셀 두께의 불균일성이 발생하기 쉽다. 본 발명에 따르면, 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면과 평행한 방향으로 인접한 두 단자들 간의 거리에 대한 기준이 제공된다.

신호선 및 화소 전극의 거의 규칙적인 배열로 인해 표시 영역에서 불량한 셀 두께의 불균일성은 발생하기 쉽지 않은 반면에, 밀봉부에서는 상이한 높이를 갖는 단자들의 불규칙적인 배열로 인해 바람직하지 않게 불균일한 셀 두께의 균일성이 발생하기 쉽다. 본 발명에 따르면, 밀봉부에서 인접한 두 단자들 간의 거리와 단자의 높이에 대한 기준이 제공된다.

거의 균일한 셀 두께를 갖는 LCD 장치에서는 광이 거의 균일하게 전송되어진다. 화소 전극이 표시 영역에서 게이트 및 소스 신호선과 TFT와 중첩되므로 개구수가 증가하여 표시 밝기가 개선된다.

본 기술 분야의 숙련자들에게는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 한 다양한 변경 및 수정 실시예가 가능하다는 것은 주지의 사실이다. 따라서, 첨부된 청구범위의 사상은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니라 광의적으로 해석해야 한다.

Claims (7)

1. 액정 표시 장치에 있어서,

   제1 기판과,

   제2 기판과,

   상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입된 액정층과,

   상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입된 상기 액정층을 가두기 위한 밀봉 물질로 형성되어 밀봉부를 정의하는 밀봉 부재를 포함하고,

   상기 제1 기판은

   다수의 게이트 신호선과,

   다수의 소스 신호선과,

   상기 다수의 게이트 신호선과 상기 다수의 소스 신호선의 교차부 근방에 배치된 다수의 스위칭 소자와,

   상기 다수의 스위칭 소자를 통해 상기 다수의 소스 신호선에 각각 접속된 다수의 화소 전극과,

   상기 다수의 화소 전극 아래에 제공되어 상기 다수의 스위칭 소자, 상기 다수의 게이트 신호선 및 상기 다수의 소스 신호선을 피복하는 층간 절연층을 포함하고,

   상기 제2 기판은 상기 다수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극을 포함하되, 상기 다수의 화소 전극과 상기 대향 전극 사이에는 상기 액정층이 삽입되어 있고,

   상기 제1 기판은 상기 층간 절연층의 일부와, 상기 밀봉부에서 상기 층간 절연층에 의해 피복되는 다수의 단자들을 포함하되,

   상기 다수의 단자들 간의 최대 높이차는 대략 0.5㎛ 이하이고,

   상기 층간 절연층의 상면을 따르는 돌출부의 최대 높이는 대략 0.5㎛ 이하인

   것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 단자들은 인접한 두 단자 간의 거리가 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면과 평행한 방향으로 대략 100㎛ 이하가 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 단자들은 신호 입력 단자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 다수의 단자들은 더미 단자들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 층간 절연층은 대략 3㎛ 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 액정 표시 장치에 있어서,

   제1 기판과,

   제2 기판과,

   상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입된 액정층과,

   상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입된 상기 액정층을 가두기 위한 밀봉 물질로 형성되어 밀봉부를 정의하는 밀봉 부재를 포함하고,

   상기 제1 기판은

   다수의 게이트 신호선과,

   다수의 소스 신호선과,

   상기 다수의 게이트 신호선과 상기 다수의 소스 신호선의 교차부 근방에 배치된 다수의 스위칭 소자와,

   상기 다수의 스위칭 소자를 통해 상기 다수의 소스 신호선에 각각 접속된 다수의 화소 전극과,

   상기 다수의 화소 전극 아래에 제공되어 상기 다수의 스위칭 소자, 상기 다수의 게이트 신호선 및 상기 다수의 소스 신호선을 피복하는 층간 절연층을 포함하고,

   상기 제2 기판은 상기 다수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극을 포함하되,상기 다수의 화소 전극과 상기 대향 전극 사이에는 상기 액정층이 삽입되어 있고,

   상기 제1 기판은 상기 층간 절연층의 일부와, 상기 밀봉부에서 상기 층간 절연층에 의해 피복되는 다수의 단자들을 포함하고,

   상기 다수의 단자들 간의 최대 높이차는 대략 0.5㎛ 이하이고,

   상기 층간 절연층의 하면을 따르는 최대 깊이차는 대략 0.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 층간 절연층의 하면을 따르는 상기 최대 깊이차는 상기 액티브 매트릭스 기판의 소정 측면과 평행한 방향으로 대략 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.