KR100305525B1 - 액티브매트릭스형액정표시장치 - Google Patents

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KR100305525B1 KR10-1998-0037677A KR19980037677A KR100305525B1 KR 100305525 B1 KR100305525 B1 KR 100305525B1 KR 19980037677 A KR19980037677 A KR 19980037677A KR 100305525 B1 KR100305525 B1 KR 100305525B1
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Abstract

본 발명에 있어서, 액정패널의 대향기판은, 어레이기판상의 주사선과 대향하는 위치에 설치된 복수의 기둥형상 스페이서를 갖추고, 각 기둥형상 스페이서는 대향전극을 매개로 하여 어레이기판의 주사선에 당접한 연출단(延出端)을 갖추고 있다. 각 기둥형상 스페이서의 연출단의 폭은 주사선의 폭보다도 작게 형성되어 있다. 주사선과 대향하고 있는 화소전극의 옆 테두리중, 기둥형상 스페이서의 연출단과 인접하여 대향하는 부분에 절결부가 설치되고, 기둥형상 스페이서 주변부분에 있어서는 그 이외의 부분보다도 주사선 및 화소전극간의 거리가 넓게 형성되어 있다.

Description

액티브 매트릭스형 액정표시장치

본 발명은, 매트릭스형상으로 설치된 배선과, 배선으로 둘러싸인 영역에 설치됨과 더불어 스위칭소자를 매개로 하여 배선에 접속된 화소전극을 구비한 액티브 매트릭스(active matrix)형의 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광투과형의 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 소정의 간격을 두고 대향배치된 어레이기판과 대향기판과의 사이에 액정조성물을 보호·유지하여 구성되어 있다.

어레이기판은, 유리기판상에 복수개의 신호배선과 복수개의 게이트배선이 매트릭스형상으로 설치되고, 이들 배선의 교차부에는 스위칭소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT라 칭함)가 설치되어 있다. 또, 신호배선과 게이트배선으로 둘러싸인 영역에는, 각각 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO라 칭함)로 이루어진 화소전극이 설치되고, 각 화소전극은 스위칭소자를 매개로 하여 배선에 접속되어 있다.

한편, 대향기판에는, 유리기판상에 크롬(Cr) 등의 차광성 재료로 이루어진 블랙 매트릭스 패턴(black matrix pattern)이 형성되고, 그 위에 컬러 필터(color filter)로서 적(R), 녹(G) 및 청(B)의 착색층이 형성되며, 더욱이 컬러 필터상에 ITO 등의 투명도전막으로 이루어진 대향전극이 형성되어 있다.

그리고, 어레이기판과 대향기판을 대향시켜 맞붙이고, 그 간극에 액정조성물을 봉입함으로써, 액정표시장치가 구성되어 있다. 또, 이때 어레이기판과 대향기판 사이의 갭을 소정의 값으로 유지하기 위해, 양기판 사이에는 스페이서가 배치되어 있다.

근래, 스페이서로서 구(球)형상의 스페이서 대신에 기둥형상 스페이서를 이용한 액정표시장치가 제공되고 있다. 이 액정표시장치에 의하면, 대향기판은 어레이기판을 향해 돌출된 다수의 기둥형상 스페이서를 갖추고, 이들 기둥형상 스페이서의 연출단(延出端)을 어레이기판의 배선, 예컨대 게이트배선상에 당접시킴으로써, 어레이기판과 대향기판의 간극, 즉 셀 갭(cell gap)을 소정의 값으로 유지하고 있다.

이들 기둥형상 스페이서는, 예컨대 컬러 필터의 착색층을 복수회 포갬으로써 형성되어 있다. 그리고, ITO로 이루어진 대향기판의 대향전극은 기둥형상 스페이서에 겹쳐서 형성되어 있다.

상기와 같은 구성으로 함으로써, 스페이서를 비표시영역인 게이트선상에 선택적으로 설치하는 것이 가능하게 되어, 구형상의 스페이서재를 산포하는 방법의 경우에 발생한 문제를 회피할 수 있다.

그렇지만, 상기 구성의 액정표시장치에 있어서, 액정표시장치에 외력이 작용하여 어레이기판과 대향기판과의 사이에 위치어긋남이 생기면, 이에 따라 기둥형상 스페이서도 어레이기판에 대해 크게 이동한다. 특히, 근래에는 액정표시장치의 경량화를 도모하기 위해, 어레이기판 및 대향기판으로 얇은 투명기판이 채용되고 있다. 그 때문에, 액정표시장치 자체의 강도가 저하되어 외부로부터의 충격에 의해 큰 휘어짐이 발생한다.

그리고, 기둥형상 스페이서가 이동함으로써, 이들 기둥형상 스페이서상에 피복되어 있는 대향전극이 어레이기판측의 화소전극에 접촉, 단락하고, 그 결과휘점(輝點) 결함이 발생해 버린다.

본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 외력을 받은 경우에도 휘점의 발생을 방지하여 양호한 표시화상을 얻는 것이 가능한 액티브 매트릭스형의 액정표시장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도이고,

도 2는 상기 액정표시장치의 어레이기판의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도,

도 3은 상기 어레이기판의 일부를 확대하여 나타낸 평면도,

도 4는 도 2의 선 IV-IV에 따른 단면도,

도 5는 도 2의 선 V-V에 따른 단면도,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도,

도 7은 도 6의 선 VII-VII에 따른 단면도,

도 8은 도 6의 선 VIII-VIII에 따른 단면도,

도 9는 상기 제2실시예의 변형례에 따른 액정표시장치의 어레이기판의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 --- 액정표시장치, 12 --- 표시영역,

14 --- 액정패널, 15 --- 신호선 구동회로기판,

16 --- 주사선 구동회로기판, 18 --- TCP(Tape Carrier Package),

20 --- 어레이기판, 22 --- 대향기판,

23 --- 배향막(어레이기판), 24 --- 배향막(대향기판),

26 --- 액정조성물, 28 --- 편광판(어레이기판),

30 --- 편광판(대향기판), 31 --- 유리기판(어레이기판),

32 --- 신호선, 34 --- 주사선,

36 --- 화소전극,

38 --- 박막트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor),

40 --- 게이트전극, 42 --- 절연막,

43 --- 반도체막, 44 --- 채널보호막,

46 --- 저저항 반도체막, 48 --- 소스전극,

50 --- 드레인전극, 52 --- 보조용량선,

54 --- 스페이서 절연층, 54a --- 연출부(스페이서 절연층),

60 --- 유리기판(대향기판), 62 --- 제1차광층,

63 --- 제2차광층, 64 --- 컬러 필터층,

66 --- 기둥형상 스페이서, 68 --- 대향전극,

70 --- 凹형상의 절결부.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 액정표시장치는, 매트릭스형상으로 설치된 배선과, 각각 상기 배선으로 둘러싸인 영역에 설치되어 스위칭소자를 매개로 하여 상기 배선에 접속된 복수의 화소전극을 갖춘 어레이기판과,

대향전극을 갖추고 상기 어레이기판과 대향배치된 대향기판과,

상기 어레이기판과 대향기판의 사이에 봉입된 액정조성물을 구비하고,

상기 대향기판은 각각 상기 배선과 대향하는 위치에 설치되어 상기 어레이기판측으로 돌출됨과 더불어 어레이기판에 당접한 복수의 기둥형상 스페이서를 갖추고, 각 기둥형상 스페이서는 상기 대향전극을 매개로 하여 상기 어레이기판의 배선과 대향함과 더불어 상기 배선의 폭보다도 작은 폭의 연출단을 갖추며,

상기 배선과 상기 화소전극의 사이의 거리가, 상기 각 기둥형상 스페이서의 주변 이외의 부분보다도 상기 각 기둥형상 스페이서 주변부분의 쪽이 넓게 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 액정표시장치에 의하면, 상기 화소전극은 상기 배선에 대향한 바깥 테두리를 갖추고, 상기 바깥 테두리중, 상기 각 기둥형상 스페이서의 연출단에 인접하여 대향하는 부분에는 절결부가 설치되어 있다.

상기 구성의 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 의하면, 각 기둥형상 스페이서 주변부분에 있어서 상기 배선과 화소전극 사이의 거리는 상기 기둥형상 스페이서 주변 이외의 부분보다도 넓게 형성되어 있다. 예컨대, 배선과 대향한 화소전극의 바깥 테두리중, 기둥형상 스페이서의 연출단에 인접하여 대향하는 부분에 절결부를 설치하고, 기둥형상 스페이서의 연출단 주변에 있어서 화소전극과 배선 사이의 거리를 다른 부분보다도 넓게 형성하고 있다.

이에 따라, 개구율의 저하를 최소한으로 억제한 상태에서, 기둥형상 스페이서 연출단과 화소전극의 거리를 크게 하여, 외력에 의해 어레이기판 및 대향기판에 휘어짐이 생겨 기둥형상 스페이서가 어레이기판상을 이동한 경우에도, 기둥형상 스페이서를 덮는 대향전극과 화소전극과의 사이의 접촉, 단락을 방지하는 것이 가능하게 된다.

또, 경량화를 위해 기판두께를 얇게 형성하고, 또 대화면화함으로써 외부 충격에 의한 표시장치내에서의 휘어짐이 커진 경우에도, 휘점 발생 등에 의한 표시화상의 열화를 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 다른 액정표시장치는, 매트릭스형상으로 설치된 배선과 각각 상기 배선으로 둘러싸인 영역에 설치되어 스위칭소자를 매개로 하여 상기 배선에 접속된 복수의 화소전극을 갖춘 어레이기판과, 대향전극을 갖추고 상기 어레이기판과 대향배치된 대향기판과, 상기 어레이기판과 대향기판의 사이에 봉입된 액정조성물을 구비하고,

상기 대향기판은 각각 상기 배선과 대향하는 위치에 설치되어 상기 어레이기판측으로 돌출한 복수의 기둥형상 스페이서를 갖추고, 각 기둥형상 스페이서는 상기 대향전극을 매개로 하여 상기 어레이기판에 당접한 연출단을 갖추며,

상기 어레이기판은 복수의 투명한 절연층을 갖추고, 상기 절연층은 각각 상기 기둥형상 스페이서의 연출단이 당접하는 영역에 설치됨과 더불어 상기 기둥형상 스페이서의 연출단의 면적보다도 큰 면적을 가지며 적어도 일부가 상기 화소전극상에 겹쳐서 배치되어 있다.

상기와 같이 구성된 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 의하면, 어레이기판상에 대향기판상의 최상층이 대향전극으로 덮여진 기둥형상 스페이서와 접촉하는 위치 및 근방에 기둥형상 스페이서의 연출단의 면적보다도 충분히 넓은 절연층을 갖추고 있기 때문에, 외력에 의해 어레이기판 및 대향기판에 휘어짐이 생겨 기둥형상 스페이서가 어레이기판상을 이동한 경우에도, 기둥형상 스페이서와 화소전극과의 사이에 반드시 절연층이 개재하기 때문에 화소전극과 대향전극의 단락을 방지하는 것이 가능하게 된다.

이에 따라, 경량화를 위해 기판두께를 얇게 형성하고, 또 대화면화함으로써 외부 충격에 의한 표시장치내에서의 휘어짐이 커진 경우에도, 휘점 발생 등에 의한 표시화상의 열화를 방지할 수 있다.

또, 충분히 큰 면적을 갖는 절연층을 설치함으로써, 어레이기판 및 대향기판의 제조중에 기판의 면내 수축율에 왜곡이 발생한 경우에도, 화소전극과 대향전극과의 사이의 국부적인 단락을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 의하면, 절연층은 투명하게 형성되어 30%이상의 투과율을 갖고 있기 때문에, 절연층을 화소전극에 겹쳐서 설치한 경우에도 개구율을 저하시키는 일없이 양호한 표시화상을 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 의하면, 절연층의 두께를 2㎛이하로 형성함으로써, 절연층의 단차에 의한 액정 배향의 흐트러짐을 방지하여 양호한 표시화상을 얻을 수 있다.

(발명의 실시형태)

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 따른 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 액티브 매트릭스형 액정표시장치(10)는 노멀리 화이트 모드(normally white mode)의 광투과형의 액정표시장치로서 구성되고, 예컨대 대각 11.3인치의 표시영역(12)을 구비하고 있다.

이 액정표시장치(10)는, 액정패널(14), 액정패널을 구동하기 위한 신호선 구동회로기판(15) 및 주사선 구동회로기판(16), 각 구동회로기판과 액정패널을 전기적으로 접속한 복수의 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package; 이하, TCP라 칭함)(18)를 갖추고 있다.

도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 액정패널(14)은 어레이기판(20) 및 대향기판(22)을 갖추고, 이들 기판은 둘레부를 도시하지 않은 밀봉제로 맞붙임으로써, 소정의 갭을 두고 대향배치되어 있다. 그리고, 어레이기판(20)과 대향기판(22)과의 사이에는 각 배향막(23, 24)을 매개로 하여 광변조층으로서의 트위스티드 네마틱(twisted nematic)형의 액정조성물(26)이 봉입되어 있다.

어레이기판(20) 및 대향기판(22)의 외표면에는, 각각 편광판(28, 30)이, 그 편광축이 서로 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 액정조성물(26)로서 투명수지와 액정재료를 혼합한 고분자 분산형의 액정을 이용하는 경우에는, 배향막(23, 24)과 편광판(28, 30)을 생략해도 좋다.

도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 어레이기판(20)은 유리기판(31)을 갖추고, 이 유리기판상에는 배선으로 640×3개의 신호선(32)과 480개의 주사선(34)이 거의 직교하도록 매트릭스형상으로 설치되어 있다. 신호선(32)과 주사선(34)으로 둘러싸인 영역에는 각각 ITO로 이루어진 화소전극(36)이 설치되고, 각 화소전극은 스위칭소자로서의 박막트랜지스터(TFT; 38)를 매개로 하여 신호선(32)과 주사선(34)의 교차부에 접속되어 있다.

각 화소전극(36)은 거의 직사각형 형상으로 형성되고, 그 바깥 테두리로서 각각 신호선(32)에 인접하여 대향한 1쌍의 옆 테두리와 각각 주사선(34)에 인접하여 대향한 1쌍의 옆 테두리를 갖추고 있다.

유리기판(31)은 액정패널(14)의 박형화(薄型化)를 도모하기 위해, 예컨대 0.7㎜ 두께의 것이 사용되고 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 신호선(32)은 어레이기판(20)의 장변측(長邊側)으로 인출되어, TCP(18)를 매개로 하여 신호선 구동회로기판(15)에 접속되어 있다. 또, 주사선(34)은 어레이기판(20)의 단변측(短邊側)으로 인출되어, TCP(18)를 매개로 하여 주사선 구동회로(16)에 접속되어 있다.

도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 TFT(38)는 주사선(34) 자체를 게이트전극(40)으로 하고, 게이트전극상에는 산화실리콘과 질화실리콘을 적층시켜 이루어진 절연막(42)이 배치되며, 더욱이 절연막(42)상에는 a-Si(비정질 실리콘)으로 이루어진 반도체막(43)이 형성되어 있다. 또, 반도체막(43)상에는 주사선(34)에 자기정합된 채널보호막(44)으로서 질화실리콘막이 배치되어 있다.

그리고, 반도체막(43)은 저저항 반도체막(46)으로서 배치된 n+형 a-Si막 및 소스전극(48)을 매개로 하여 화소전극(36)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 반도체막(43)은 저저항 반도체막(46)으로서 배치되는 n+형 a-Si막 및 신호선(32)으로부터 뻗어나온 드레인전극(50)을 매개로 하여 신호선(32)에 전기적으로 접속되어 있다. 이들 각 층에 겹쳐서 최상층에 배향막(23)이 형성되어 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 대향기판(22)은 투명한 유리기판(60)을 갖추고, 이 유리기판상에는 크롬(Cr)의 산화막으로 이루어진 제1차광층(62) 및 제1차광층상에 적층된 크롬으로 이루어진 제2차광층(63)이 형성되어 있다. 이들 제1 및 제2차광층(62, 63)은, 어레이기판(20)상의 TFT(38)와, 신호선(32)과 화소전극(36)과의 간극 및, 주사선(34)과 화소전극(36)과의 간극 각각을 차광하도록 매트릭스형상으로 형성되어 있다. 또, 유리기판(60)상에 있어서, 어레이기판(20)측의 화소전극(36)과 대향하는 위치에는 적(R), 녹(G), 청(B)의 착색층으로 이루어진 컬러 필터층(64)이 형성되어 있다. 여기에서, 유리기판(60)은 액정패널(14)의 박형화를 도모하기 위해, 예컨대 0.7㎜ 두께의 것이 사용되고 있다.

더욱이, 제2차광층(63)상에 있어서, 어레이기판(20)측의 주사선(34)과 대향하는 위치에는, 절연물로 이루어진 기둥형상 스페이서(66)가 설치되어 어레이기판(20)측으로 뻗어나와 있다. 각 기둥형상 스페이서(66)는, 예컨대 컬러 필터층(64)의 착색층을 복수회 적층하여 패터닝(patterning)함으로써 형성됨과 더불어, 어레이기판(20)을 향해 즉 연출단을 향해 끝이 가늘게 되도록 형성되어 있다. 이들 기둥형상 스페이서(66)와 컬러 필터층(64) 및 제2차광층(63)상에는 ITO로 이루어진 대향전극(68) 및 배향막(24)이 순서대로 겹쳐서 설치되어 있다.

도 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 어레이기판(20) 및 대향기판(22)을 맞붙여 대향배치한 상태에 있어서, 각 기둥형상 스페이서(66)의 연출단면은 어레이기판(20)에 당접하여 주사선(34)상에 위치하고 있다. 그리고, 이들 기둥형상 스페이서(66)에 의해 어레이기판(20)과 대향기판(22)과의 사이의 갭은 소정의 값으로 유지되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 주사선(34)과 직교하는 방향에 따른 각 기둥형상 스페이서(66)의 연출단의 폭(W)은 주사선(34)의 폭(L)보다도 충분히 작게 형성되어 있다. 액정표시장치에 외력이 작용하여 기둥형상 스페이서(66)가 이동한 경우, 어레이기판(20)과 대향기판(22)과의 중합(重合) 정밀도가 나쁜 경우, 또는 기둥형상 스페이서의 위치 정밀도 및 폭 정밀도가 낮은 경우의 어느 경우에 있어서도 각 기둥형상 스페이서(66)를 덮고 있는 대향전극(68)과 화소전극(36)이 접촉, 단락하지 않도록, 주사선(34)과 대향하고 있는 화소전극(36)의 옆 테두리와 기둥형상 스페이서(66)의 연출단과의 사이의 거리(D)는,

D 〉C+(E+B) … (1)

로 설정되어 있다.

여기에서, C는 액정표시장치에 외력이 작용했을 때의 기둥형상 스페이서(66)의 이동거리, E는 어레이기판(20)과 대향기판(22)과의 중합의 치수오차, B는 기둥형상 스페이서의 형성위치 및 폭의 치수오차를 각각 나타내고 있다.

단, D를 필요이상으로 크게 하면, 액정표시장치의 개구율의 대폭적인 저하를 초래해 버린다. 그래서, 본 실시형태에 의하면, 개구율의 저하를 초래하지 않고 D를 크게 할 수 있도록, 주사선(34)과 인접하여 대향하고 있는 화소전극(36)의 옆 테두리중, 기둥형상 스페이서(66)의 연출단면이 당접하고 있는 주사선(34)의 영역과 대향하는 부분에는 凹형상의 절결부(70)가 형성되어 있다.

본 실시형태에 의하면, C=7㎛, E=6㎛, B=5㎛로 설정되어 상기 (1)식에 의해 D=10.3㎛로 형성되어 있다.

또, 기둥형상 스페이서(66)의 폭(W)과, 주사선(34) 및 화소전극(36)간의 거리(a)와의 관계는,

L+2a-2D 〉W … (2)

로 설정되어 있다.

폭(W)이 큰 편이 기둥형상 스페이서(66)를 형성하기 쉽지만, 너무 크게 하면 상기 (2)식의 거리(a)를 크게 해야만 하고, 주사선(34)과 화소전극(36)과의 간격을 넓게 할 필요가 있어 개구율의 대폭적인 저하를 초래해 버린다. 또, 개구율을 크게 하기 위해 거리(a)를 작게 하면, (2)식의 우변이 마이너스로 되어 기둥형상 스페이서를 형성할 수 없게 된다.

그래서, 상술한 바와 같이 화소전극(36)의 옆 테두리중, 기둥형상 스페이서(66)의 연출단과 대향하는 부분에 절결부(70)를 설치하여, 개구율의 저하를 가능한 한 억제하면서 기둥형상 스페이서의 형성을 용이하게 하고 있다. 실시형태에 있어서, 거리(a)는 5.3㎛로 하고, 폭(W)을 10㎛로 하고 있다. 또, 절결부(70) 이외의 부분에 있어서, 화소전극(36)과 주사선(34) 사이의 거리(b)는 개구율을 높이기 위해 3㎛로 하고 있다.

기둥형상 스페이서(66)의 크기와 배치 및 수는, 액정패널(14)의 강성(剛性)에 따라 결정한다. 기둥형상 스페이서(66)의 배치밀도와 액정패널(14)의 강성은 거의 비례관계에 있지만, 액정패널(14)의 강성이 너무 크면, 저온환경하에 있어서 액정패널의 수축과 비교하여 액정조성물(26)의 수축이 커져, 화면내에 진공거품이 발생해 버린다. 반대로, 액정패널(14)의 강성이 낮으면, 액정표시장치(10)에 외력이 작용한 경우, 기둥형상 스페이서(66)가 찌부러져 갭 얼룩이 발생해 버린다.

기둥형상 스페이서(66)의 밀도와, 저온환경시의 진공거품의 발생 및 갭 얼룩과의 관계에 대해 조사한 바, 저온환경하에서의 진공거품은 기둥형상 스페이서(66)의 밀도가 1화소당 90㎛2이상에서 발생하고, 또 외력이 작용했을 때의 갭 얼룩은 밀도가 1화소당 25㎛2이하의 경우에 발생하는 것을 알 수 있었다.

그래서, 본 실시형태에서는 상기의 결과를 근거로 하여, 저온환경하에서도 진공거품이 발생되지 않으면서, 외력이 작용했을 때에도 갭 얼룩이 발생하지 않도록, 연출단면의 면적이 100㎛2인 기둥형상 스페이서를 3화소에 2개의 밀도로 배치했다.

이상과 같이 구성된 액정표시장치(10)에 의하면, 화소전극(36)의 옆 테두리중, 기둥형상 스페이서(66)의 연출단과 인접하여 대향하는 부분에 절결부(70)를 설치하여, 기둥형상 스페이서 주변부분과 그 이외의 부분에서 주사선(34) 및 화소전극(36)간의 거리를 변화시키고 있다. 이에 따라, 개구율의 저하를 최소한으로 억제하면서, 외력이 작용하여 기둥형상 스페이서(66)가 이동한 경우에도 대향전극(68)과 화소전극(36)과의 접촉, 단락을 방지하여 휘점의 발생을 억제할 수 있다. 마찬가지의 이유에 의해, 액정패널(14)의 대화면화와 고열프로세스화에 따라 어레이기판(20) 및 대향기판(22)내에 왜곡이 발생한 경우에도, 이들 기판간의 단락을 방지하여 양호한 표시화상을 실현할 수 있다.

또, 저온환경하에 있어서도 진공거품의 발생을 방지하면서, 외력이 작용한 경우에도 갭 얼룩의 발생을 방지할 수 있어, 화상품위가 우수한 액정표시장치를 제공할 수 있다. 더욱이, 대향전극(68)을 패터닝하거나, 컬러 필터층(64)의 제조공정을 변경할 필요가 없어, 상술한 구성의 액정표시장치를 저가로 용이하게 제조할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치에 대해 설명한다.

도 6 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 어레이기판(20)은 유리기판(31)을 갖추고, 이 유리기판상에는 배선으로서 640×3개의 신호선(32)과 480개의 주사선(34)이 거의 직교하도록 매트릭스형상으로 설치되어 있다. 신호선(32)과 주사선(34)으로 둘러싸인 영역에는 각각 화소전극(36)이 설치되고, 각 화소전극은 스위칭소자로서의 TFT(38)를 매개로 하여 신호선(32)과 주사선(34)과의 교차부에 접속되어 있다.

각 TFT(38)는 주사선(34) 자체를 게이트전극(40)으로 하고, 게이트전극상에 산화실리콘과 질화실리콘이 적층되어 이루어진 절연막(42)이 배치되며, 더욱이 절연막(42)상에는 a-Si:H막으로 이루어진 반도체막(43)이 형성되어 있다. 또, 반도체막(43)상에는 주사선(34)에 자기정합되어 이루어진 채널보호막(44)으로서 질화실리콘이 배치되어 있다.

그리고, 반도체막(43)은 저저항 반도체막(46)으로서 배치된 n+형 a-Si:H막 및 소스전극(48)을 매개로 하여 화소전극(36)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 반도체막(43)은 저저항 반도체막(46)으로서 배치된 n+형 a-Si:H막 및 신호선(32)으로부터 뻗어나온 드레인전극(50)을 매개로 하여 신호선(32)에 전기적으로 접속되어 있다.

유리기판(31)상에는 보조용량선(52)이 형성되어 주사선(34)과 거의 평행하게 연재함과 더불어, 화소전극(36)과 겹쳐지는 영역에 설치되어 있다. 그리고, 화소전극(36)과 보조용량선(52)에 의해 보조용량(Cs)이 형성되어 있다.

더욱이, 어레이기판(20)은 대향기판(22)의 기둥형상 스페이서가 당접하는 영역에 설치된 복수의 스페이서 절연층(54)을 갖추고 있다. 스페이서 절연층(54)은, 거의 직사각형 형상으로 형성되어 주사선(34)상에 배치됨과 더불어, 그 양단부는 주사선(34)의 양측에 위치한 화소전극(36)상까지 뻗어나와 화소전극에 겹쳐진 연출부(54a)를 형성하고 있다. 그리고, 스페이서 절연층(54)은 전체로서 기둥형상 스페이서의 연출단 접촉면의 면적보다도 큰 면적, 예컨대 3배 정도의 면적에 형성되어 있다.

또, 스페이서 절연층(54)은, 투과율이 30%이상인 투명재료로 형성됨과 더불어, 그 층두께는 2㎛이하로 형성되어 있다.

한편, 대향기판(22)은 투명한 유리기판(60)을 갖추고, 이 유리기판상에는 크롬(Cr)의 산화막으로 이루어진 제1차광층(62) 및 제1차광층상에 적층된 크롬으로 이루어진 제2차광층(63)이 형성되어 있다. 이들 제1 및 제2차광층(62, 63)은 어레이기판(20)상의 TFT(38)와, 신호선(32)과 화소전극(36)과의 간극 및, 주사선(34)과 화소전극(36)과의 간극 각각을 차광하도록, 매트릭스형상으로 형성되어 있다. 또, 유리기판(60)상에 있어서, 어레이기판(20)측의 화소전극(36)과 대향하는 위치에는 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러 필터층(64)이 형성되어 있다.

여기에서, 유리기판(60)은 액정패널(14)의 박형화를 도모하기 위해, 예컨대 0.7㎜ 두께의 것이 사용되고 있다.

더욱이, 제2차광층(63)상에 있어서, 어레이기판(20)측의 주사선(34) 및 스페이서 절연층(54)과 대향하는 위치에는 절연물로 이루어진 기둥형상 스페이서(66)가 설치되어 어레이기판(20)측으로 뻗어나와 있다. 각 기둥형상 스페이서(66)는, 예컨대 컬러 필터층(64)을 복수회 적층하여 패터닝함으로써 형성되어 있다. 또, 각 기둥형상 스페이서(66)는 대향기판(22)으로부터 어레이기판(20)을 향해 끝이 가늘게 형성되어 있다. 여기에서, 어레이기판(20)에 당접하는 각 기둥형상 스페이서(66)의 당접면, 즉 연출단면은 주사선(34)의 폭 이하의 폭으로 형성됨과더불어, 그 면적은 스페이서 절연층(54)의 면적보다도 충분히 작게 형성되어 있다. 그리고, 이들 기둥형상 스페이서(66)와 컬러 필터층(64) 및 제2차광층(3)상에는 ITO로 이루어진 대향전극(68)이 설치되어 있다.

어레이기판(20) 및 대향기판(22)을 맞붙여 대향배치한 상태에 있어서, 각 기둥형상 스페이서(66)의 연출단면은 어레이기판측의 스페이서 절연층(54)상에 당접하고 있다. 그리고, 이들 기둥형상 스페이서(66)에 의해 어레이기판(20)과 대향기판(22)과의 사이의 갭은 소정의 값으로 유지되어 있다.

이상과 같이 구성된 액티브 매트릭스형 액정표시장치(10)에 의하면, 어레이기판(20)상에 있어서 대향기판(22)으로부터 돌출되어 최상층이 대향전극(68)으로 덮여진 기둥형상 스페이서(66)의 연출단면과 접촉하는 위치 및 그 근방에 기둥형상 스페이서의 연출단면보다도 충분히 넓은 면적을 갖는 스페이서 절연막(54)이 설치되어 있다. 그 때문에, 외부 충격에 의해 어레이기판(20) 및 대향기판(22)이 휘어져 기둥형상 스페이서(66)가 어레이기판에 대해 이동한 경우에도, 기둥형상 스페이서 연출단상의 대향전극(68)과 화소전극(36)과의 사이에는 반드시 스페이서 절연막(54)이 개재하게 되어, 스페이서 위치변동에 기인하는 화소전극(36)과 대향전극(68)과의 사이의 단락을 방지할 수 있다. 그 결과, 휘점의 발생을 방지하여, 양호한 표시화상을 얻을 수 있다. 마찬가지의 이유에 의해, 액정패널의 대화면화, 고열프로세스화에 따른 기판내 왜곡이 발생해도 기판간의 단락을 방지하여 양호한 표시화상을 실현할 수 있다.

또, 스페이서 절연층(54)은 투과율이 30%이상인 투명재료로 형성됨과 더불어, 그 층두께는 2㎛이하로 형성되어 있다. 그 때문에, 스페이서 절연층(54)의 연출부(54a)를 화소전극(36)에 겹쳐서 설치한 경우에도, 액정패널(14)의 개구율을 저하시키는 일없이 양호한 표시화상을 얻을 수 있다. 더욱이, 스페이서 절연층(54)의 단차에 따른 액정 배향의 흐트러짐을 방지하여 양호한 표시화상을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위내에서 여러 가지의 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 제2실시예에 있어서는, 기둥형상 스페이서(66)와 당접하는 영역에만 스페이서 절연층(54)을 설치하는 구성으로 했지만, 도 9에 나타낸 바와 같이 어레이기판(20)상에 있어서 다수의 화소전극(36)간의 간극을 덮도록 매트릭스형상의 투명한 절연층(54)을 설치하고, 이 절연층중, 기둥형상 스페이서(66)가 당접하는 각 영역 근방부분을 폭넓게 형성하며, 양측의 화소전극(36)상으로 뻗어나온 1쌍의 연출부(54a)를 일체적으로 형성하는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 있어서도, 상술한 실시형태와 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있다.

또, 상기 제1 및 제2실시예에서는 기둥형상 스페이서는 주사선상에 위치하는 구성으로 했지만, 신호선상에 위치하는 구성으로 해도 좋다. 또, 각 부의 치수는 상기 실시형태에 한정되지 않고 필요에 따라 여러가지 변형이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 의하면, 외력을 받은 경우에도 휘점의 발생을 방지하여 양호한 표시화상을 얻을 수 있다.

Claims (14)

  1. 매트릭스형상으로 설치된 배선과, 각각 상기 배선으로 둘러싸인 영역에 설치되어 스위칭소자를 매개로 하여 상기 배선에 접속된 복수의 화소전극을 갖춘 어레이기판과,
    대향전극을 갖추고 상기 어레이기판과 대향배치된 대향기판과,
    상기 어레이기판과 대향기판의 사이에 봉입된 액정조성물을 구비하고,
    상기 대향기판은 각각 상기 배선과 대향하는 위치에 설치되어 상기 어레이기판측으로 돌출됨과 더불어 어레이기판에 당접한 복수의 기둥형상 스페이서를 갖추고, 각 기둥형상 스페이서는 상기 대향전극을 매개로 하여 상기 어레이기판의 배선과 대향함과 더불어 상기 배선의 폭보다도 작은 폭의 연출단을 갖추며,
    상기 배선과 상기 화소전극의 사이의 거리가, 상기 각 기둥형상 스페이서의 주변 이외의 부분보다도 상기 각 기둥형상 스페이서의 주변부분의 쪽이 넓게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 배선에 대향한 바깥 테두리를 갖추고, 상기 바깥 테두리중, 상기 각 기둥형상 스페이서의 연출단에 인접하여 대향하는 부분에는 절결부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 대향기판은 상기 화소전극과 대향하여 설치된 컬러 필터층을 갖추고, 상기 각 기둥형상 스페이서는 상기 컬러 필터층의 일부에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 각 기둥형상 스페이서는 상기 대향기판으로부터 어레이기판을 향해 끝이 가늘게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  5. 매트릭스형상으로 설치된 배선과, 각각 상기 배선으로 둘러싸인 영역에 설치되어 스위칭소자를 매개로 하여 상기 배선에 접속된 복수의 화소전극을 갖춘 어레이기판과,
    대향전극을 갖추고 상기 어레이기판과 대향배치된 대향기판과,
    상기 어레이기판과 대향기판의 사이에 봉입된 액정조성물을 구비하고,
    상기 대향기판은 각각 상기 배선과 대향하는 위치에 설치되어 상기 어레이기판측으로 돌출된 복수의 기둥형상 스페이서를 갖추고, 각 기둥형상 스페이서는 상기 대향전극을 매개로 하여 상기 어레이기판에 당접한 연출단을 갖추며,
    상기 어레이기판은 복수의 투명한 절연층을 갖추고, 상기 절연층은 각각 상기 기둥형상 스페이서의 연출단이 당접하는 영역에 설치됨과 더불어 상기 기둥형상 스페이서의 연출단의 면적보다도 큰 면적을 가지며 적어도 일부가 상기 화소전극상에 겹쳐서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 어레이기판상의 절연층은 30%이상의 광투과율을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 어레이기판상의 절연층은 2㎛이하의 두께로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 대향기판은 상기 화소전극과 대향하여 설치된 컬러 필터층을 갖추고, 상기 각 기둥형상 스페이서는 상기 컬러 필터층의 일부에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 각 기둥형상 스페이서는 상기 대향기판으로부터 어레이기판을 향해 끝이 가늘게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  10. 매트릭스형상으로 설치된 배선과, 각각 상기 배선으로 둘러싸인 영역에 설치된 스위칭소자를 매개로 하여 상기 배선에 접속된 복수의 화소전극과, 상기 화소전극간의 간극을 덮도록 상기 배선에 겹쳐서 설치된 매트릭스형상의 투명한 절연층을 갖춘 어레이기판과,
    대향전극을 갖추고 상기 어레이기판과 대향배치된 대향기판과,
    상기 어레이기판과 대향기판의 사이에 봉입된 액정조성물을 구비하고,
    상기 대향기판은 각각 상기 배선과 대향하는 위치에 설치되어 상기 어레이기판측으로 돌출된 복수의 기둥형상 스페이서를 갖추고, 각 기둥형상 스페이서는 상기 대향전극을 매개로 하여 상기 절연층에 당접한 연출단을 갖추며,
    상기 절연층은, 각각 상기 기둥형상 스페이서의 연출단이 당접하는 영역 근방에 있어서 상기 화소전극상으로 뻗어나온 연출부를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 어레이기판상의 절연층은 30%이상의 광투과율을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 어레이기판상의 절연층은 2㎛이하의 두께로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 대향기판은 상기 화소전극과 대향하여 설치된 컬러 필터층을 갖추고, 상기 각 기둥형상 스페이서는 상기 컬러 필터층의 일부에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 각 기둥형상 스페이서는 상기 대향기판으로부터 어레이기판을 향해 끝이 가늘게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형액정표시장치.
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