KR100335160B1

KR100335160B1 - 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR100335160B1
Application number: KR1019990030746A
Authority: KR
Inventors: 후지오까가즈요시; 시마다다까유끼; 요시무라요우지
Original assignee: 마찌다 가쯔히꼬; 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2002-05-03
Also published as: US20020075429A1; TW500961B; JP2000047189A; US6552764B2; KR20000012025A

Abstract

본 발명의 액정 표시 소자는 액티브 매트릭스 기판, 컬러 필터 기판, 액티브 매트릭스 기판과 컬러 필터 기판을 그 사이에 선정된 갭이 유지되도록 부착하기 위한 봉합 재료, 및 액티브 매트릭스 기판과 컬러 필터 기판 사이의 갭에 주입된 액정을 포함한다. 액티브 매트릭스 기판은 반사형 도전성 물질을 포함하는 화소 전극과, 화소 전극에 접속된 스위칭 소자, 스위칭 소자를 구동하기 위한 구동 신호를 수신하는 게이트 신호 라인과, 표시 신호를 수신하는 소스 신호 라인을 포함한다. 복수의 상기 화소 전극들과 복수의 상기 스위칭 소자들은 매트릭스 형태로 배치되고, 복수의 상기 게이트 신호 라인들과 복수의 상기 소스 신호 라인들은 서로 교차하도록 배치된다. 컬러 필터 기판은 복수의 컬러들에 대응하는 복수의 컬러층들을 갖는 컬러 필터와, 표시 영역과, 표시 영역의 외부 주변 상에 배치된 프레임 영역을 포함하고, 복수의 컬러층들은 표시 영역과 프레임 영역 내에 형성된다.

Description

액정 표시 소자 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}

본 발명은 예를 들면 텔레비젼 세트, 개인용 컴퓨터, 워드 프로세서, 및 OA(사무 자동) 장치를 위한 표시 장치로서 사용되는 액정 표시 소자에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 반사형 표시 모드를 갖는 액정 표시 소자에 관한 것이다.

종래의 액정 표시 소자는, 예를 들면 일본 공개 특허 9-311351에 개시된 바와 같이, 통상적으로 유리로 만들어진 한 쌍의 절연 기판들을 갖는다. TFT (박막 트랜지스터)와 같은 액티브 소자들은 액정의 전기-광학적 특성들을 제어하기 위한 스위칭 소자들로서 상기 기판들 중의 하나 상에 배치된다. 스위칭 소자들을 구동하기 위한 구동 신호를 수신하는 게이트 신호 라인들과 표시 신호를 수신하는 소스 신호 라인들은 서로 교차하는 방식으로 배치된다.

또한, TFT들을 갖는 기판 (이하, '액티브 매트릭스 기판'으로 참조됨) 상에는, 층간 절연막이 TFT들과 상기 신호 라인들 모두 위에 형성되고, 화소 전극들이 TFT들과 신호 라인들을 중첩하도록 상기 절연막 상에 배치된다. 이러한 구조를 가짐으로써, 신호 전압이 액정에 인가되지 않는 임의의 영역에 입사하는 광은 상기 두 신호 라인들에 의해 차단된다. 그러므로, 컬러 필터가 구비되는 대향 기판 (이하, 'CF 기판'으로 참조됨) 의 표시 영역에 통상 제공되던 블랙 매트릭스 (이하, 'BM'으로 참조됨)를 구비할 필요가 없게 된다. 또한, 이러한 구조에서는, 게이트 신호 라인들, 소스 신호 라인들, TFT들을 제외한 전 부분이 표시 화소들로서 사용될 수 있어서, 액정 표시 소자의 개구율을 향상시킨다.

일본 공개 특허 10-62768은, 상기 언급한 일본 공개 특허 9-311351에 개시된 액정 표시 소자의 구현으로서, 표시 영역의 외부 주변 상의 프레임 영역에 BM을 구비하지 않고도 광을 차단하기 위해 액티브 매트릭스 기판 상에 있는 게이트 신호 라인들과 소스 신호 라인들 사이에 광-차단 부재가 구비되는 구조를 개시한다. 이러한 구조에서는, 소스 신호 라인들 사이의 광차단 부재 부분을 게이트 신호 라인들을 만드는데 사용되는 물질과 같은 물질로 형성하고, 게이트 신호 라인들 사이의 광차단 부재 부분을 소스 신호 라인들을 만드는데 사용되는 물질과 같은 물질로 형성함으로써, 광-차단 부재로 인해 야기되는 제조 단계들의 증가가 회피될 수 있다. 또한, CF 기판 상의 컬러 필터의 컬러층들은 프레임 영역으로 연장하도록 형성되어, 액티브 매트릭스 기판 상의 배선 패턴 등을 가린다.

상술한 종래 기술에 따르면, 통상적으로 요구되는 기판들, 즉 R(빨간색), G(초록색) , B(파란색), 및 BM(블랙 매트릭스) 대신, 단지 세개의 층들, 즉 R, G, B만으로 CF 기판을 제조하는 것이 가능하다.

액티브 매트릭스 기판과 CF 기판은 통상적으로 봉합 재료를 사용하여 함께 부착된다.

부착시, 액티브 매트릭스 기판과 CF 기판 사이에 선정된 갭을 제공하기 위해, 스페이서들이 봉합 재료 내에 그리고 액티브 매트릭스 기판과 CF 기판 중 어느 한쪽 상에 배치된다. TN 모드 액정 표시 장치의 경우에, 두 기판들 사이의 갭은 보통 약 4㎛ 내지 약 6㎛ 사이이며, 대략 ±10% 정도의 변화량을 갖는다. 그런 다음, 봉합 재료의 일부에 구비된 주입구를 통해 액정이 진공 주입으로 주입된다. UV 경화 수지를 사용하여 주입구를 밀봉함으로써, 액정 표시 소자가 얻어진다.

상술한 종래 기술은 투명한 도전성 물질 (즉, 비교적 높은 투과도를 갖는 도전형 물질)로 형성된 화소 전극들을 갖는 투과형 액정 표시 소자들에 관한 것으로, R, G, B 세개의 층들만을 갖는 CF 기판을 제조하는 방법을 제공하는 한편, BM은 액티브 매트릭스 기판 상에 구비된다. 그 결과, 액정 표시 소자의 제조 비용이 크게 감소된다.그러나, 반사형 액정 표시 소자의 경우에는, 반사형 도전성 물질 (즉, 비교적 높은 반사율을 갖는 도전 물질)로 만들어진 화소 전극들이 액티브 매트릭스 기판 상에 형성되고, 화상들은 액정 표시 소자의 표면에 입사하는 광의 반사를 제어함에 의해 표시된다. 이 때문에, 표시 기능과 무관한 영역에서의 광의 반사를 억제하는 것이 필요하다. 종래에는, 이러한 광 반사의 억제가 광 흡수막이나 또는 낮은-반사율의 막으로 구성된 BM을 CF 기판 상에 구비함으로써 달성되었다. 따라서, BM을 포함하지 않고 R,G,B 또는 보색들인 C(cyan), M(magenta), Y(yellow) 세개의 층들만을 포함하는 CF 기판을 구성하기 위해서는, 표시 기능과 무관한 영역들에서의 광 반사를 어떻게 억제할지를 고려하는 것이 필수적이다.표시 영역에서, TFT들을 구동하기 위한 구동 신호를 수신하는 게이트 신호 라인들과 표시 신호를 수신하는 소스 신호 라인들은 인접한 화소 전극들 사이에서 불가피하게 눈에 띌 수 있다. 이에 따라, 해결해야 할 제1 과제는 이들 신호 라인들 상에서의 광 반사를 어떻게 억제하는가이다.

제2 과제는 표시 영역의 외부 주변 상의 프레임 영역 내에서의 각각의 신호 라인 상에서의 광 반사를 어떻게 억제하는가이다.

해결해야 할 제3 과제는 TFT 소자들을 외부 광으로부터 어떻게 보호하는가이다. 광 에너지가 TFT 소자의 채널층에 입사하면, OFF 상태의 TFT들에서 누설 전류 (광-누설 전류)가 발생된다. 이것은 충분한 전압이 액정에 인가되는 것을 방해하여, TFT 소자가 화상들을 정확하게 표시하는 것을 방해한다. 그런데, 반사형 액정 표시 소자는 최대 휘도가 100,000lx인 태양 직사 광선에서 작동할 것으로 기대된다. 즉, 반사형 액정 소자는 종래의 투과형 액정 표시 소자가 받게 될 수 있는 10,000lx나, 또는 가장 보편적으로 사용되는 노트북 타입의 PC들이 받게 될 수 있는 1,000lx (낮동안 사무실에서 통상 관측되는 광 에너지)에 비해 최대 100배의 에너지를 갖는 광을 받게될 것이다. 따라서, TFT 소자들은 광을 차단하는 능력이 통상의 BM과 같거나 또는 그 이상인 물질에 의해 광으로부터 보호되어야 한다.

도 1은 본 발명의 각각의 실시예에 따른 액정 표시 소자를 나타낸 평면도.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 소자의 표시 영역을 나타낸 단면도.

도 2b는 종래의 액정 표시 소자의 표시 영역을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 또 다른 액정 표시 소자의 표시 영역을 나타낸 단면도.

도 4는 종래의 액정 표시 소자의 프레임 영역을 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 소자의 프레임 영역을 나타낸 단면도.

도 6은 전형적인 액정 표시 소자 내의 게이트 신호 라인들에 인가된 신호의 파형을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 또 다른 액정 표시 소자의 프레임 영역을 나타낸 단면도.

도 8은 종래의 액정 표시 소자의 봉합 영역을 나타낸 단면도.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 소자의 봉합 영역을 나타낸 단면도.

도 10a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 소자에 있어서 다수의 챔퍼들(chamfers)을 갖는 기판상의 레이아웃을 나타낸 도면.

도 10b는 본 발명의 제3 실시예에 따라 봉합 재료의 수지 성분이 분리되는 현상을 나타낸 테이블.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 스페이서 직경의 치수를 나타낸 테이블.

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 소자의 봉합 재료를 나타낸 단면도.

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 또 다른 액정 표시 소자의 봉합 영역을 나타낸 단면도.

도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정 표시 소자의 표시 영역을 나타낸 평면도.

도 15는 종래의 액정 표시 소자의 표시 영역을 나타낸 평면도.

도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정 표시 소자의 표시 영역을 나타낸 단면도.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 소자의 봉합 영역을 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 액정 표시 소자

101 : 액티브 매트릭스 기판

102 : CF 기판

103 : 봉합 재료

104 : 층간 절연막

106 : 컬러 필터층들

107 : 게이트 절연막

110 : 차광 부재

111 : 액정층

112 : 배향막

113 : 프레임 영역

114 : 입력 단자

115 : 질화막

116 : 스페이서

117 : 블랙 매트릭스

118 : 표시 영역

201 : TFT들

202 : 화소 전극

203 : 게이트 신호 라인

204 : 소스 신호 라인

205 : 드레인 전극

206 : 채널층

207 : 콘택트 홀

208 : 기생 용량 배선

209 : 대향 전극

210 : 콘택트 층

302 : RGB 패턴

본 발명의 일 특징에 따르면, 액정 표시 소자는 액티브 매트릭스 기판, 컬러 필터 기판, 액티브 매트릭스 기판과 컬러 필터 기판을 그 사이에 선정된 갭이 유지되도록 부착하기 위한 봉합 재료, 및 액티브 매트릭스 기판과 컬러 필터 기판 사이의 갭에 주입된 액정을 포함한다. 액티브 매트릭스 기판은 반사형 도전 물질을 포함하는 화소 전극, 화소 전극에 접속된 스위칭 소자, 스위칭 소자를 구동하기 위한 구동 신호를 수신하는 게이트 신호 라인, 및 표시 신호를 수신하는 소스 신호 라인을 포함한다. 복수의 상기 신호 라인들과 복수의 상기 스위칭 소자들은 매트릭스 형태로 배열되고, 복수의 상기 게이트 신호 라인들과 복수의 상기 소스 라인들은 서로 교차하도록 배열된다. 컬러 필터 기판은 복수의 컬러들에 대응하는 복수의 컬러 층들을 갖는 컬러 필터, 표시 영역, 및 표시 영역의 외부 주변 상에 배치된 프레임 영역을 포함하되, 복수의 컬러층들이 표시 영역과 프레임 영역 내에 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화소 전극은 상기 스위칭 소자를 커버하도록 형성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 컬러층들은 빨간색 층, 초록색 층, 및 파란색 층을 포함하고, 빨간색 층과 초록색 층, 빨간색 층과 파란색 층, 초록색 층과 파란색 층 중에서 선택된 적어도 한 쌍의 컬러 층들이 스위칭 소자에 대응하는 위치에 피착된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 게이트 신호 라인과 상기 소스 신호 라인 중 적어도 하나는 투명한 도전막을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 투명 도전막을 포함하는 상기 게이트 신호 라인과 상기 소스 신호 라인 중 적어도 하나 상에 하나 또는 그 이상의 층이 더 피착된다. 상기 하나 또는 그 이상의 층은 광-투과형 산화막과 광-투과형 질화막 중에서 선택된 적어도 하나의 막을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 복수의 컬러층들 중 인접한 컬러층들은 상기 게이트 신호 라인과 상기 소스 신호 라인 중 적어도 하나에 대응하는 위치에 배치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 프레임 영역 내에 형성된 복수의 컬러 층들은 봉합 재료와 중첩하지 않도록 배치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 프레임 영역 내에 형성된 복수의 컬러층들은 봉합 재료와 중첩하도록 배치되고, 봉합 재료는 약 5㎛ 이상의 두께를 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 프레임 영역 내에 형성된 복수의 컬러층들은 봉합 재료를 중첩하도록 배치되고, 복수의 컬러층들과 봉합 재료 사이의 중첩 폭은 봉합 재료의 폭의 약 50% 미만이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 봉합 재료는 열경화성 수지를 포함하고, 프레임 영역 내에 형성된 복수의 컬러층들과 중첩하지 않는 제1 부분을 가지며, 제1 부분의 두께는 약 5㎛ 이상이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 프레임 영역 내에 형성된 복수의 컬러층들과 표시 영역 내에 형성된 복수의 컬러층들은 동일한 컬러 순서 및 동일한 피치로 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 화소 전극은 투명한 도전성 물질을 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 액티브 매트릭스 기판은 차광 부재를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 차광 부재는 프레임 영역 내에 형성된 컬러층들이 배치되는 영역보다 더 넓은 면적을 갖는 영역에 배치된다.

본 발명에 따르면, 반사형 표시 모드를 갖는 액정 표시 소자에 있어서, CF 기판은 R, G, B 또는 보색들 C, M, Y의 세개의 층들만으로 형성될 수 있으며, BM (표시 기능에 관계없는 영역들에서의 광 반사를 억제하기 위해 통상적으로 배치됨)은 생략된다. 또한, 본 발명에 따르면, 표시 기능과 관계없는 영역들에서의 광반사를 억제하는 것이 가능할 뿐만 아니라 (종래에는 BM에 의해 가능했었음), 스위칭 소자들을 외부 광으로부터 보호할 수 있다.

해결해야 될 제1 과제에 관하여, 예를 들면 일본 공개 특허 9-292698에 개시된 바와 같이, 광-투과형 질화막 (예를 들면, TaN)이 게이트 신호 라인들과 소스 신호 라인들을 형성하는 금속 배선 물질 (예를 들면, Ta) 상에 구비되거나, 또는 광-투과형 산화막 (예를 들면 CrO)이 금속 물질 (예를 들면 Cr) 상에 구비되어, 각각의 신호 라인에서의 광 반사를 줄일 수 있다. 대안적으로, 게이트 신호 라인들과 소스 신호 라인들은 투명한 도전막 (예를 들어, ITO (Indium Tin Oxide))으로 형성될 수 있어서, 이것에 의해 라인들 자체의 반사율이 감소된다. 이러한 구조로, 인접한 화소 전극들 사이에 배치된 게이트 신호 라인들과 소스 신호 라인들이 눈에 띄는 것이 방지될 수 있다.

또한, 필요하다면, CF 기판의 컬러층들은 인접한 컬러층들이 서로 각각의 신호 라인 상에서 중첩하는 방식으로 배치될 수 있다. 그 결과, 각각의 라인 상에 입사하는 광이 감소되어 결국 상기 광의 반사가 적어질 수 있다.

상술한 조치는 다음의 이유, 즉 통상적으로 반사형 액정 표시 소자는 전기장이 인가되어 블랙 화상이 표시되는 표시 모드를 채택한다는 이유 때문에, 반사형 액정 표시 소자에 있어서 필요하지 않을 수 있다. 즉, 반사형 액정 표시 소자에 있어서, -10V 이상의 전압이 비-기록 상태의 게이트 신호 라인들에 항상 인가되고, +6V의 전압이 기록 상태의 게이트 신호 라인들에 항상 인가된다. 그 결과, 게이트 신호 라인들 위의 부분들이 실질적으로 블랙 화상을 표시하게 되고, 이에 따라, 상술한 조치는 꼭 필요하지 않을 수 있다.

그 다음으로, 해결해야 할 상술한 두번째 과제에 관해서는, CF 기판의 프레임 영역 내에 컬러층들을 형성함에 의해 프레임 영역의 광 반사가 감소된다. 프레임 영역 내의 이러한 컬러층들은 표시 영역 내에 구비된 컬러 필터의 컬러층들에 사용된 물질과 같은 물질을 사용하여 동시에 패터닝된다. 이에 따라, 추가의 제조 단계가 필요하지 않다. 이 경우, 일본 공개 특허 10-62768에 개시된 바와 같이 광차단 부재를 생략하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 게이트 신호 라인들과 소스 신호 라인들 사이의 영역에 입사하는 광을 차단하기 위해 액티브 매트릭스 기판 상에 구비되는 이러한 차광 부재는 바람직하지 않은 반사의 증가를 야기할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 산화막 또는 질화막을 금속 배선 물질 상에 배치하거나, 또는 투명한 도전막을 사용하여 신호 라인들 상에서의 반사를 감소시킴에 의해, 광 반사가 더 감소될 수 있다.

끝으로, 상술한 제3 과제는 화소 전극들이 스위칭 소자를 커버하도록 함으로써 해결될 수 있다. Al 또는 Ag는 둘다 높은 반사율을 가지며 반사형 액정 표시 소자 내에서 화소 전극들로 사용되기 때문에, TFT를 조사하는 광은 몇 % 수준의 레벨로 감소될 수 있고, 이것에 의해 TFT들을 외부 광으로부터 보호할 수 있게 된다.

또한, TFT의 채널층은 짧은 파장을 갖는 광에 민감하기 때문에, TFT 상에 적어도 G 또는 R을 구비시킴에 의해 광-누설 전류를 억제하는 것이 가능하다 (CF 기판은 R, G, B로 형성되는 경우).

그러나, 제2 문제를 극복하기 위한 상술한 기술은, 프레임 영역 내에 컬러 필터들의 컬러층과 동일한 컬러층을 형성하는 것을 수반하는데, 다음과 같은 문제점들을 야기한다.

일반적으로, 액정 표시 소자에서, 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지가 봉합 재료로서 채택된다. 이러한 수지를 봉합 구조 상에 코팅하는 방법으로서는, 스크린 프린팅 방법, 릴리프 프린팅 방법 (relief printing methode), 디스펜서 코팅 방법 등과 같은 방법이 사용될 수 있다. 이 방법들 중 어떤 방법들에 있어서도, 수지 물질의 점성이 코팅을 위한 최적의 점성 정도를 얻도록 제어된다. 이러한 점성의 조정은 보통, 충전제로 일컬어지는, 입자 직경이 1㎛ 내지 3㎛인 실리콘 산화물이나 알루미나를 첨가함에 의해 행해진다. 수지는 상술한 코팅 방법을 사용하여 액티브 매트릭스 기판이나 CF 기판 중 한 기판 상에 도포되며, 스페이서들 (직경이 약 5㎛임)이 액정층을 위한 선정된 갭 (즉, 셀 두께)을 유지하도록 채택된다.

다른 기판 상에는, 보통, 직경이 약 5㎛인 스페이서들이 표시 영역에 해당하는 액정층 부분에 균일한 갭을 유지하도록 약 100units/㎟의 양으로 살포된다. 그런 다음 기판들의 쌍은 선정된 갭을 유지하도록 충분한 부하가 가해져서 얼라인된다 (부하는 기판의 크기, 면적, 및 봉합 수지의 점성과 같은 것에 따라 결정됨). 그런 다음, 기판들은 사용된 특정 봉합 재료의 큐어 조건들에 따라 열 처리나 또는 UV 광선을 받게 된다.

상술한 충전제와 스페이서들은 첨가제들로서 봉합 재료에 혼합되기 때문에, 만일 부하의 인가가 부적당한 조건들에서 수행되거나 (예를 들어, 선정된 부하에 도달하기 전의 부하 인가 시간이 부적당하거나 (즉, 부적당한 부하 인가 속도)), 또는 만일 봉합 재료의 두께가 충전제의 직경의 약 두배 이하 정도까지로 극도로 압축되면, 봉합 재료 내의 점성이 낮은 수지 성분이 첨가제들로부터 분리되어 흐르기 시작하는 현상이 관측된다.

또한, 열경화성 수지의 경우에는, 열의 인가에 응답하여 경화되는데, 수지는 경화 반응이 시작하기 전에 그의 연성 포인트(softening point)에 우선 도달하여, 수지 재료의 점성이 연성 포인트에서 현저하게 감소될 수 있다. 그러므로, 열경화성 수지는 상술한 수지 성분과 첨가제들의 분리 현상에 더욱 민감하다. 분리 현상은 그 자체로는 결함있는 액정 표시 소자를 야기하지 않으나, 분리된 수지 성분이 표시 영역으로 흐르는 경우, 때때로 결함을 야기한다.

본 발명에서는, 프레임 영역과 봉합 재료를 서로 중첩하도록 구성함으로써, 그 봉합 재료의 두께가, CF 기판의 프레임 영역에 BM이 구비되는 종래의 액정 표시 소자에서의 봉합 재료의 두께에 비해 감소될 수 있다. 예를 들면, 종래의 액정 표시 소자는 전형적으로 두께가 약 0.3㎛인 Cr과 같은 금속 물질로 형성되는 BM을 포함하는데 반해, 본 발명에 따라 제공되는 컬러층은 두께가 약 1.5㎛이므로, 봉합 재료에 있어서 약 1.2㎛의 차이를 초래한다. 이해하게 되는 바와 같이, 얇은 봉합 재료일수록 상술한 극도의 압축 문제를 더 잘 야기할 수 있다

또한, 반사형 액정 표시 소자는 투과형 액정 표시 소자의 광로 길이의 두배의 광로 길이를 갖는다. 이에 따라, 셀 두께는 투과형 액정 표시 소자의 셀 두께의 1/2로 줄이는 것이 필요하며, 결국 봉합 재료의 두께를 1/2로 감소시킨다. 이것은 상술한 바와 같이 봉합 재료의 수지 성분과 첨가제들의 분리 현상을 야기하기 쉽다.

그러므로, 봉합 재료 내의 낮은 점성의 수지 성분이 첨가제들로부터 분리되어 프레임 영역의 컬러층과 봉합 재료가 중첩하는 부분에 흐르기 시작하는 현상을 방지하기 위해, 본 발명은 봉합 재료에 있어서의 한정된 두께 범위와, 봉합 재료의 폭에 대한 프레임 영역 내의 컬러층의 한정된 중첩 비율의 범위를 규정한다.

구체적으로, 프레임 영역 내의 컬러층과 봉합 재료는 서로 전혀 중첩하지 않도록 배치된다. 대안적으로, 프레임 영역 내의 컬러층과 열경화성 수지로 만들어진 봉합 재료가 서로 중첩한다고 하더라도, 중첩 영역에서의 봉합 재료의 두께는 5㎛ 이상으로 보장된다.

대안적으로, 프레임 영역 내의 컬러층과 봉합 재료 사이의 중첩폭이 봉합 재료의 폭의 약 50% 미만으로 보장되고, 비중첩 영역에서의 봉합 재료의 두께는 약 5㎛ 이상으로 보장된다. 그 결과, 봉합 재료의 결함들이 최소화될 수 있다.

바람직하게, 상술한 프레임 영역 내의 컬러층들은 컬러들의 순서와 피치가 표시 영역 내의 컬러 필터의 그것들과 같도록 형성된다. 그 결과, 컬러 배열이 프레임 영역에서도 균일하게 되기 때문에, 표시 영역의 외관이 더 향상될 수 있다.

액정 표시 소자는 또한 상술한 화소 전극들이, 예를 들면 투명한 도전성 물질 (비교적 높은 투과율을 갖는 도전 물질)과 반사형 도전 물질 (비교적 높은 반사율을 갖는 도전형 물질) 같은 적어도 두개 이상의 물질들로 구성될 수도 있고, 이에 따라 둘 이상의 표시 모드들, 즉 투과형 모드와 반사형 모드를 갖는 액정 표시 소자를 제공한다.

액정 표시 소자가 투과 모드 및 반사 모드를 갖는 경우에는, 일본 공개 특허 10-62769에 개시된 바와 같이, 투과 모드에서 차광 부재가 특히 프레임 영역 내의 액티브 매트릭스 기판 상에 제공되는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 CF 기판 상의 프레임 영역 내에 컬러층 영역보다 더 넓은 면적을 갖는 영역에 차광 부재를 제공함에 의해, 유리 절연 기판의 두께로 인해 비스듬히 입사하는 백 라이트 수단 (back light means)으로부터의 광을 더 차단하는 것이 가능하다.

이에 따라, 본 명세서에서 설명되는 본 발명은 CF 기판이 R, G, B 세개의 층들만으로 형성되거나, 또는 대안적으로 세개의 보색층들 C, M, Y로만 형성되는 반사형 표시 모드를 갖는 액정 표시 소자를 제공하는 것을 가능하게 만듦으로써, 투과형 액정 표시 소자의 경우에서와 같이 BM을 생략하는 것이 가능해져서, 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있다.

본 발명의 이러한 잇점들 및 다른 잇점들은 당해 분야의 통상의 기술자가 첨부한 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽고 파악하면 명백히 알 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들이 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 소자(100)를 나타낸 평면도이다.

액정 표시 소자(100)는 반사형 도전 물질로 형성된 화소 전극들과 스위칭 소자로서의 TFT들이 매트릭스 형태로 배열되어 있는 액티브 매트릭스 기판(101)과, 대향 전극 및 컬러 필터가 배열되어 있는 CF 기판(102)을 포함한다. 액티브 매트릭스 기판(101)과 CF 기판(102)은 그 사이에 개재된 액정층과 대향하도록 배열된다. 화소 전극들과 대향 전극이 서로 대향하는 부분은 표시 영역(118)을 한정하고, 그 외부 주변은 프레임 영역(113)을 한정한다. 봉합 재료(103)가 프레임 영역(113)의 주변에 더 배치된다.

액티브 매트릭스 기판(101) 상에는, TFT들을 구동하는 신호를 수신하는 게이트 신호 라인들(203)과 표시 신호를 수신하는 소스 신호 라인들(204)이 서로 교차하면서, 평면도에서 보았을 때, 각각의 화소 전극의 근방을 통과하는 방식으로 배열된다. 상기 두 신호 라인들은 프레임 영역(113) 위에 연장하도록 형성되어, TFT들을 구동하기 위한 구동 신호 전압과 표시 신호 전압이 프레임 영역(113) 외부에 구비된 단자 영역에 배치된 입력 단자들(114)을 통해 게이트 신호 라인들(203)과 소스 신호 라인들(204)에 각각 입력된다.

도 2a는 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 표시 영역(118)의 단면도이다.

이하, 액티브 매트릭스 기판(101)의 전형적인 예의 구조가 설명될 것이다.

액티브 매트릭스 기판(101)은 유리 등으로 형성된 절연 기판(101A)을 포함하는데, 절연 기판(101A) 상에는 게이트 신호 라인들(203)에서 분기된 게이트 전극들(203a)과 채널층(206)이 그 사이에 게이트 절연막(107)을 개재시켜 형성된다. 소스 신호 라인들(204)로부터 분기된 소스 전극들(204a)과 드레인 전극들(205)은 TFT들(201)을 형성하도록 콘택트층(210)을 통해 채널층(206) 상에 배치된다. TFT들(201) 상에는, 스핀 코트 방법에 의해 두께가 3㎛인 감광성 아크릴 수지 박막이 층간 절연막(104)으로서 형성된다. 기생 용량 배선(208)은 드레인 전극들(205)에 도달하도록 개방된 콘택트 홀(207)을 갖는다. 그런 다음, Al과 같은 높은 반사율을 갖는 도전성 물질이 스퍼터링을 통해 화소 전극들로서 형성되고 절연막(104)과 콘택트 홀(207)에 걸쳐 패터닝된다. 화소 전극들(202)은 층간 절연막(104)의 콘택트 홀(207)을 통해 TFT들의 드레인 전극들(295)에 접속된다. 배향막(112)이 화소 전극들(202) 상에 더 배치된다.

이렇게 구성된 액티브 매트릭스 기판(101) 내에, 화소 전극들(202)은 높은 반사율을 갖는 도전성 물질을 사용하여 층간 절연막(104)을 통해 TFT들(201), 게이트 신호 라인들(203), 및 소스 신호 라인들(204)을 중첩하도록 형성된다. 그 결과, TFT들(201)의 채널층들(206)을 외부광으로부터 보호하는 것이 가능해진다. 본 실시예에 있어서, Al로 만들어진 화소 전극들(202)은 두께가 약 200nm로 형성되었고, 광 투과도는 약 2.2% 정도로 제공되었다. 화소 전극들(202)은 게이트 신호 라인들(203)과 소스 신호 라인들(204)을 중첩하도록 배치되기 때문에, 화소 전극들(202)의 두께가 최소화될 수 있고, 이에 따라 더 밝은 표시를 구현하는데 기여할 수 있다.

그 다음으로, CF 기판(102)의 전형적인 구조의 예가 설명된다.

CF 기판(102)은 유리 등으로 만들어진 절연 기판(102A)을 포함하는데, 절연 기판(102A) 상에는 컬러 필터의 컬러층들(106)이 구비된다 컬러층들(106)은 세개의 다른 컬러들, 즉 R, G, B에 각각 대응하는 세개의 층들(106A, 106B, 106C)을 포함한다. 컬러층(106) 상에는, 대향 전극(209)과 배향막(112)이 구비된다.

이렇게 구성된 CF 기판에서, 세개의 컬러층들(106A, 106B, 106C) 중 임의의 두개의 이웃한 컬러층들이 소스 신호 라인들(204) 위의 영역에서 서로 중첩한다. 이러한 배열의 결과, 소스 신호 라인들(204)에 입사하는 광이 감소될 수 있다. 투과도는 컬러층들 R(106A)과 G(106B)가 중첩하는 부분에서 최대가 되며, 이 투과도는 약 33%를 나타낸다. 이렇게 높은 투과도는 반사형 액정 표시 소자에 있어서, 컬러를 표시하기 위해 광이 CF 기판(102)의 컬러층을 두번 통과한다는 사실에 기인하는데, 이것은 반사형 액정 표시 소자가 종래의 투과형 액정 표시 소자의 광투과도의 두배로 디자인될 것을 필요로 한다. 본 실시예에 있어서는, Ta가 소스 신호 라인들에 사용되고, Ta의 반사도는 약 60% 정도이다. 또한, 편광 플레이트가 CF 기판 상에 구비되고, 그 표면을 통해 광이 입사한다. 투과도가 33%인 편광 플레이트를 고려해 보면, 실질적인 광 반사도는 입사광의 약 2.2%이다. 반사형 액정 표시 소자에 통상적으로 사용되는 표시 모드인 ECB 모드는 약 10:1 내지 약 20:1의 콘트라스트 비를 제공한다. 이에 따라 콘트라스트 비가 약 45:1과 등가인 약 2.2%의 반사율은 충분한 화질을 제공한다.

소스 신호 라인들(204)을 형성하는 Ta 위에 TaN을 배치함에 의해, 소스 신호 라인들에서의 반사율이 약 6% 정도로 더 감소될 수 있다. 또한, 총 반사율은 매우 향상되어 약 0.22%로 계산된다. 상술한 샘플은 실제 측정 결과, 그 측정값이 약 0.23%로 관측되었다. 유리 기판이 상기 측정에서의 기준으로서 사용되었고, 유리 기판의 표면에서의 반사율은 포함되지 않았다.

도 2b에 도시된 바와 같은, Cr과 CrO가 피착되어 형성된 낮은 반사율의 BM(117)을 갖는 종래의 액정 표시 소자의 경우에는, 동일한 반사율 측정치가 약 0.3%로 측정되었다. 이에 따라, 본 실시예에 있어서, 소스 신호 라인들(204) 상에서의 반사율은 BM을 제공하지 않고도 크게 줄어드는 것을 알 수 있다.

또한, ITO가 소스 신호 라인들(204)에 사용된 경우, 소스 신호 라인들(204)에서의 표면 반사율이 약 6%로 된다. 이에 따라, 이 경우에도 역시 현저한 반사율의 감소 효과가 예상될 수 있다.

본 발명은 또한 화소 전극들(202)이 도 3에 도시된 바와 같이 게이트 신호 라인들(203)과 소스 신호 라인들(204)에 중첩하지 않도록 배열되는 액정 표시 소자(100A)에도 응용될 수 있다. 또한, 본원 발명은 일본 공개 특허 9-258219에 개시되어 있는 오목 부분이나 볼록 부분을 갖도록 화소 전극들이 형성되는 구조에도 응용될 수 있다.

<실시예 2>

제1 실시예의 액정 표시 소자의 프레임 영역이 본 실시예에서 설명될 것이다.

일본 공개 특허 10-62768은 광차단 부재(110)가 도 4에 도시된 바와 같이 투과형 액정 표시 소자(400)의 액티브 매트릭스 기판 상의 신호 라인들 (즉, 게이트 신호 라인들(203)과 소스 신호 라인들(204)) 사이에 구비되는 기술을 개시한다. 이러한 광 차단 부재는 표시 영역(118)의 외부 주변 상의 프레임 영역(113)에 BM을 제공하는 대신에 채택될 수 있다. 또한, 동일한 기술에 있어서, CF 기판(102) 상의 컬러층들(106)은 프레임 영역(113)에 연장하도록 형성된다. 이에 따라, 액티브 매트릭스 기판(101) 상의 배선 패턴 등이 가려진다. 그러나, 투과형 액정 표시 소자와는 달리, 반사형 액정 표시 소자의 컬러 필터의 컬러층들은 광이 컬러층들을 두번 통과하도록, 즉 광이 입사할 때 한번과 광이 반사할 때 한번해서 두번 통과하도록 디자인된다. 이에 따라, 투과형 액정 표시 소자에서와 같은 컬러 순도를 상기 두번의 통과에서 얻기 위해, 반사형 액정 표시 소자는 투과형 액정 표시 소자의 컬러층들의 투과율에 2배인 투과율을 갖는 컬러층들을 사용한다. 예를 들면, R, G, B의 투과율은 실제 측정치는 각각 약 60%, 약 66%, 약 55%일 수 있다.

종래 기술과 같은 기술이 채택되는 경우에는, 전체 프레임 영역(113)에서의 신호 라인들 (즉, 게이트 신호 라인들(203)과 소스 신호 라인들(204))과 광 차단 부재(110, 금속 물질로 형성됨) 상에서 반사가 일어나, 예를 들어, Ta (반사율 약 60%)가 제1 실시예의 경우에서와 같이 신호 라인들을 형성하는데 사용된다면, 프레임 영역(113)에서의 반사율은 약 22% 정도로 높아진다.

이러한 문제점을 극복하기 위해, 도 5에 도시된 본 실시예에서는, 표시 기능에 필요하지 않은 차광 부재(110)가 신호 라인들 (즉, 게이트 신호 라인들(203)과 소스 신호 라인들(204)) 사이에 배치되지 않고, CF 기판(102) 상의 컬러 필터의 컬러층들(106)이 프레임 영역(113)에까지 연장하도록 형성되는데, 이것은 프레임 영역의 총 반사를 억제하도록 반사 영역을 감소시킨다.

소스 신호 라인들(204)의 입력 단자들(114)이 배치되어 있는 액티브 매트릭스 기판(101)의 주변 영역에서, 차광 부재(110)가 액티브 매트릭스 기판(101) 상에 배치되지 않은 경우에, 소스 신호 라인들(204)의 영역은 예를 들면 약 20%이다. 또한, 비록 현저하지는 않으나, 실질적인 표면 반사율은 소스 신호 라인들(204)이 배치되지 않은 총 영역의 80%에서도 관측되었다. 비록 이론적인 반사율은 약 4.7% 정도로 계산되지만, 실제 샘플의 측정값은 약 3.6% 정도로 낮게 판명되었다. 이러한 차이가 있게 되는 것은 측정된 값에 존재하는 어떤 성분들, 예를 들어 유리 기판의 투과율, 액정층(111), 배향막(112), 대향 전극(ITO)에서의 간섭 뿐만 아니라 접촉면 반사율 등과 같은 것들로 인해 기인되는 것으로 여겨진다. 본 실시예에서 얻은 반사율 3.6%는 제1 실시예에 따른 BM의 반사율 0.3% 만큼은 낮지 않다. 그러나, 반사형 액정 표시 소자의 표시 모드로서 통상적으로 사용되는 ECB 모드하에서는 전형적인 콘트라스트 비가 10:1 내지 20:1인데 반해, 본 실시예에 따른 프레임 영역의 반사율 3.6%는 콘트라스트 비 28:1에 해당한다. 또한, 이 영역은 표시 기능에 직접 관여하지 않기 때문에, 프레임 영역(113)의 외관은 액정 표시 소자(500)를 실재로 사용하는 데에 있어서 전혀 문제가 없다.

소스 신호 라인들(204)의 입력 단자들(114)이 배치되는 액티브 매트릭스 기판(101)의 주변 영역이 상기에서 설명되었으나, 게이트 신호 라인들(203)의 입력 단자들(114)이 배치되어 있는 주변 영역에도 동일하게 응용될 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트 신호 라인들(203)에 인가되는 신호는 대향 전극(209)에 대해 항상 0이 아닌 선정된 전위 (즉, ON 상태에서는 +14V, OFF 상태에서는 -8V)에 있다. 그 결과, 게이트 신호 라인들(203)은 항상 블랙 표시 상태에 있게 되고, 이에 따라, 반사율은 실재 측정에 있어서 약 0.62% 정도로 성공적으로 낮아진다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 신호 라인들 (즉, 게이트 신호 라인들(203)과 소스 신호 라인들(204)) 상에 질화막(115)을 배치함에 의해, 신호 라인들의 반사율이 낮아져서 제1 실시예에서와 같이 프레임 영역(113)의 외관을 더 향상시킬 수 있다. 본 실시예에 따르면, Ta 상에 TaN을 피착함에 의해 형성된 샘플의 반사율은 약 0.11%로 관측되었고, 이것은 BM이 제공되는 경우에 얻는 반사율보다 더 낮다.

<실시예 3>

본 실시예는 컬러 필터의 컬러층들과 동일한 컬러층들이 CF 기판(102)의 프레임 영역(113)에 배치되는 경우에 발생할 수 있는 봉합 재료에서의 결함을 방지하는 것에 대해 설명한다.

RGB 패턴(302)은 도 8에 도시된 통상의 액정 표시 소자(800)에 있어서 BM(117)이 CF 기판(102)의 프레임 영역(113) 내에 형성되던 영역에 배치된다 (도 9). RGB 패턴(302)은 컬러 필터의 컬러층들(106)의 패턴과 동일하다. RGB 패턴(302)은 표시 영역(118)의 외부 주변 영역 상에 배치된 프레임 영역(113)까지 연장하도록 형성되고, 표시 영역 내의 R, G, B 패턴들과 컬러 순서 및 피치가 동일하다.

프레임 영역(113)에서의 RGB 패턴(302)이 도 9에 도시된 바와 같이 봉합 재료(103)와 중첩하도록 배열되는 경우에, 봉합 재료(103)의 두께 dse는, 금속 물질로된 BM(117)이 프레임 영역(113) 상에 형성되던 종래의 액정 표시 소자(800, 도 8)의 봉합 재료의 두께보다, CF 기판 상의 컬러층(106)의 두께 D2만큼 더 작다. 그 결과, 봉합 재료(103)가 극도로 압축되면, 봉합 재료 내의 점성이 낮은 수지 성분이 첨가제들로부터 분리되어 흐르기 시작한다. 이것은 앞서 설명한 분리 현상과 동일한 것이다.

이에 따라, 본 실시예에 있어서, 결함들의 발생 (봉합 재료 내의 수지 성분과 첨가제들의 분리 현상에 기인함)과 다음의 두 파라메터들 -(1) 봉합 재료(103)의 두께 dse와 (2) 프레임 영역(113)에서의 RGB 패턴의 봉합 재료(103)에 대한 중첩 비 SO - 사이의 상관 관계가 조사되었다.

본 실시예에서는 크기가 465×360mm이고 두께가 1.1mm인 유리 기판(Corning, #7059)(910)이 사용되었다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 대각선 표시 사이즈가 각각 10.4인치인 4개의 액정 표시 소자들(920)이 상기 유리 기판(910) 상에 제조되었다. 컬러 필터의 컬러층들(106)은 두께가 약 1.5㎛가 되도록 색소 염료를 아크릴 수지에 혼합하여 형성되었다. 열경화성 수지(Mitsui Toatsu, XN21S)가 봉합 재료(103)로 사용되었다. 스페이서(116, 셀 두께를 정함)의 직경은 약 4.5㎛였다. 부착 공정의 조건들은 다음과 같다: 압력 부하가 약 1200㎏이고, 큐어 온도 약 170℃에 도달할 때까지 가열 속도가 약 10℃/min이고, 가열 기간은 (170℃에 도달한 후) 60분임.

봉합 재료(103)의 수지 성분의 분리 현상의 관측 결과가 도 10b에 도시되어 있다.

도 10b로부터, 만일 (1) 봉합 재료(103)의 두께 dse가 dse ≥ 약 5㎛ 이거나 또는 (2) RGB 패턴(302)의 봉합 재료(103)에 대한 중첩비 SO가 SO ≤ 50%이고, 만일 RGB 패턴(302)이 중첩되지 않는 봉합 재료의 부분의 두께 dsel이 약 5㎛ 정도라면, 상술한 봉합 재료(103)의 결함은 방지됨을 알 수 있을 것이다.

이에 따라, CF 기판(102)이 R, G, B 세개의 층들만을 포함하고 (즉, BM이 생략됨), 프레임 영역(113)에서의 외관 (반사율)을 향상시키기 위해 표시 영역(118)에서의 것과 동일한 RGB 패턴(302)이 프레임 영역(114)에까지 연장하도록 형성되는 반사형 액정 표시 소자(900)에 따르면, 봉합 재료(103)의 두께를 상술한 범위로 정하고 봉합 재료(103)와 컬러층들(RGB 패턴(302)) 사이의 중첩비들을 상술한 범위로 정함으로써 부착 공정 동안 봉합 재료의 결함들이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상술한 조건은, 스위칭 소자들이 매트릭스 형태로 형성되고, 각각의 스위칭 소자를 구동하기 위한 구동 전류를 수신하는 게이트 신호 라인들과 표시 신호를 수신하는 소스 신호 라인들이 액티브 매트릭스 기판 상에서 서로 교차하도록 배열되고, 액티브 매트릭스 기판과 CF 기판이 그 사이의 봉합 재료에 의해 선정된 갭을 유지하도록 부착되고, 상기 기판들 사이의 갭 내에 액정이 주입되는 액정 표시 소자를 한정하는 한, 도면들에 도시된 것과 다른 구조에도 응용될 수 있음을 이해할 것이다.

<실시예 4>

본 실시예는 액정 표시 소자가 제3 실시예에서 설명된 조건들로 제조되는 경우에 필요한 실재적인 조건들을 설명할 것이다.

액정 표시 소자의 실재 제조는 봉합 재료(103)의 패터닝 정확도에 크게 의존한다. 예를 들어, 상기 실시예1-3 중 어느 실시예의 액정 표시 소자에 있어서도, 만일 봉합 재료(103)의 라인 폭이 약 1mm이고, 봉합 재료(103)를 코팅하기 위해 스크린 프린트 방법이 채택된다면, 결과적인 패터닝 정확도는 대략적으로 라인 폭의 변화가 약 ±0.2mm로 되고, 코팅 위치의 정확도가 약 0.2mm로 될 것이다. 봉합 재료(103)와 프레임 영역(컬러층들)(113) 사이의 중첩비가 봉합 재료(103)의 폭의 약 50% 미만으로 디자인된 액정 표시 소자의 경우, 봉합 재료(103)가 라인폭이 최대 1.2mm에서 약 0.2mm만큼 프레임 영역 쪽으로 오프셋될 때, 중첩비가 약 50%로 되도록 보장하는 것이 필요하다. 이에 따라, 이러한 설계상 봉합 재료(103)의 중심 위치는 프레임 영역 외부의 약 0.4mm 정도에 오게 된다. 이러한 구조는 봉합 재료(103)와 프레임 영역(컬러층)(113) 사이의 중첩비들의 규정된 범위 (약 0% 내지 약 50%) 이내이다. 그러나, 상기 약 50%와 약 0%인 극단적인 두가지 경우들, 즉 봉합 재료(103)가 프레임 영역(113)의 컬러층들(106)의 두께에 해당하는 1.5㎛의 높이 차를 타거나 타지 않는 경우들이 발생할 수 있다.

도 11은 액정이 약 4.5㎛의 균일한 두께를 갖고 봉합 재료(103)의 두께와 액정층(111)의 두께 (즉, 셀 두께)가 TFT 기판(101)과 CF 기판(102)의 대향면들 사이에서 일정한 간격이 유지되도록 미리 정해진 경우에, 봉합 재료(103)에 구비되는 스페이서들(116)의 직경의 측정 결과들을 나타낸다.

도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 중첩비가 약 50%인 경우 스페이서들의 최대 직경은 약 4.5㎛이고, 중첩비가 약 0%인 경우 스페이서들의 최대 직경은 약 6.0㎛이고, 결과적인 차이는 약 1.5㎛ (= 약 6.0㎛ - 약 4.5㎛)로서, 이것은 컬러층들(106)의 두께와 동일하다. 이 차이는 규정된 셀 두께보다 약 ±5%를 초과하고, 이에 따라 이러한 액정 표시 소자는 결함이 있다. 결함이 없는 제품들을 얻기 위해 셀 두께의 변화를 약 ±5% 이내로 유지하도록 하기 위하여, 중첩비가 약 ±10%일 것이 필요한데, 이것은 봉합 재료(103)에 대한 상술한 코팅 조건들에서는 실현 불가능하다. 그러나, 이러한 요건은 봉합 재료(103)의 전체 코팅 부피 변화와 봉합 재료(103)의 위치 정확도를 약 10% 이내로 들어오게 함으로써 만족될 수 있다.

이에 따라, 실제 제조에 있어서는, 프레임 영역(113) 내의 봉합 재료(103)와 컬러층들(106)이 도 12에 도시된 바와 같이 서로 완전히 중첩하지는 않도록 하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 봉합 재료(103)와 프레임 영역(113) 내의 컬러층들(106)이 서로 중첩하지 않더라도 봉합 재료(103)의 두께 D1이 적어도 약 5㎛ 이상인 구조를 채택하는 것이 바람직하다.

도 13에서, 봉합 재료(103)의 두께 D1을 약 5㎛ 이상으로 주기 위해 층간 절연막(104)은 봉합 재료(103) 아래에서 완전히 제거된다. 대안적으로, 봉합 재료(103) 아래의 층간 절연막(104)은 봉합 재료(103)가 층간 절연막(104)의 일부를 중첩하도록 부분적으로 제거될 수 있다.

이에 따라, CF 기판(102)이 R, G, B 세개의 층들만을 포함하고 (즉, BM이 생략됨), 프레임 영역(113)에서의 외관 (반사율)을 향상하기 위해 표시 영역(118)에서의 것과 동일한 RGB 패턴(302)이 프레임 영역(114)에까지 연장하도록 형성되는 반사형 액정 표시 소자(900)에 따르면, 봉합 재료(103)의 두께를 선정된 범위로 정하고, 봉합 재료(103)와 컬러층들 (RGB 패턴(302)) 사이의 중첩비들을 상술한 범위로 정함으로써 봉합 재료(103)에 있어서의 결함들이 부착 공정 동안 발생하는 것이 방지될 수 있다.

<실시예 5>

본 실시예에서는, 제1 실시예에 따른 액정 표시 소자(100) 내의 TFT들을 외부 광으로부터 보호하기 위해, Al (반사형 도전 물질)로 만든 화소 전극들(202)이 도 14에 도시된 바와 같이 층간 절연막(104)을 개재시켜 TFT들(201)을 커버하도록 배치된다.

본 실시예의 액정 표시 소자(500) 상에 표시된 화상과 도 15에 도시된 바와 같은 종래의 반사형 액정 표시 소자(1500) 상에 표시된 화상이 약 50,000lx의 직사 태양 광에서 비교되었다. 도 15에 도시된 바와 같이, 종래의 반사형 액정 표시 소자(1500)의 화소 전극들(202)은 TFT들(201)을 커버하지 않도록 형성된다. 그 비교 결과는 본 실시예의 액정 표시 소자(500)가 만족스런 화질을 갖고 있음을 나타내었다. 반면에, TFT들(201)이 화소 전극들(202)에 의해 커버되지 않는 종래의 액정 표시 소자(1500)는 TFT들(201)의 OFF 특성의 저하에 의해 유발되는 세로 방향의 크로스 토크를 나타내었다.

TFT들(201)의 채널층(206)에서의 광-누설 전류는 광의 파장에 따르며, 단파장 광에 현저하게 반응하는 것으로 공지되어 있다. 그러므로, 도 16에 도시된 바와 같이 TFT들(201) 상에 컬러층 G(106B) 또는 컬러층 R(106A) 중 하나 또는 두개의 층들을 피착함으로써, 콘트라스트의 저하가 더 방지될 수 있다.

그러나, 도 16에 도시된 구조에 있어서, 각각의 TFT(201) 상에 연장하는 각각의 화소 전극(202)의 부분은 표시용으로 사용될 수 없고, 이에 따라, 표시의 휘도가 감소된다. 이에 따라, 도 16에 도시된 구조는 매우 밝은 환경에서 사용되는 것이 바람직하다.

제5 실시예는 Al이 반사형 도전 물질로서 채택된 경우를 설명하였으나, Ag도 TFT들의 OFF 특성의 저하를 방지하기 위해 화소 전극들(202)을 형성하는 반사형 도전 물질로서 사용될 수 있다. 비록 컬러 필터의 컬러층들(106A, 106B, 106C)이 실시예 5에서 R, G, B로 구성되지만, 본 발명은 컬러 필터가 보색들 C, M, Y로 형성되는 경우에도 유사하게 응용될 수 있다.

상술한 예에서는, 화소 전극들(202)이 반사형 도전 물질로 형성되는 구조가 설명되었다. 그러나, 본 발명은 하나의 화소 전극(202)이 투명한 도전성 물질 (즉, 비교적 높은 투과율을 갖는 도전성 물질)과 반사형 도전 물질 (즉, 비교적 높은 반사율을 갖는 도전성 물질) 같은 적어도 두개 이상의 물질들로 형성되어, 두가지 이상의 표시 모드들, 즉 투과형 모드와 반사형 모드를 갖는 액정 표시 소자에 응용할 수도 있다. 또한, 이러한 경우에, CF 기판(102)은 R, G, B 또는 C, M, Y 세개의 층들로만 구성될 수 있다.

투과형 모드를 갖는 액정 표시 소자의 경우에, 차광 부재(110)는 일본 공개 특허 10-62769에 개시된 바와 같이 액티브 매트릭스 기판 상에, 특히 프레임 영역에 바람직하게 배치된다. 이러한 차광 부재(110)는 도 17에 도시된 바와 같이, 상술한 CF 기판(102)의 프레임 영역(113) 내의 RGB 패턴(302)보다 더 넓은 면적을 갖는 영역에 바람직하게 배치됨으로써, 유리 절연 기판의 두께로 인해 액정 표시 소자에 비스듬히 입사하는 백 라이트 수단으로부터의 광을 더 차단할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, CF 기판은 BM을 생략하고 R, G, B 또는 대안적으로 C, M, Y의 세개의 층들만을 포함하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따르면, 표시 기능과 무관한 임의의 영역에서의 반사를 억제하기 위해 반사형 표시 모드를 갖는 액정 표시 소자에 통상적으로 구비되는 CF 기판의 BM을 채택할 필요가 없다. 또한, 본 발명에 따르면, 스위칭 소자를 외부 광으로부터 보호하는 것이 가능할 뿐 아니라, 표시 기능과 무관한 영역들에서 광이 반사되는 것을 실질적으로 방지하는 것이 가능하다 (종래에는 BM에 의해 방지되었음).

본 발명의 발명자들은 게이트 신호 라인들과 소스 신호 라인들이 표시 영역 내의 인접한 화소 전극들 사이에서 불가피하게 눈에 띄게 되는 사실에 주목하였다. 우선, 질화막 (예를 들면, TaN)을 금속 배선 물질 (예를 들면, Ta) 상에 피착함에 의해, 또는 산화막 (예를 들면, CrO)을 금속 배선 물질 (예를 들면, Cr) 상에 피착함에 의해, 게이트 신호 라인들과 소스 신호 라인들 상에서의 광 반사가 감소될 수 있다. 대안적으로, 신호 라인들은 투명한 도전막 (예를 들면, ITO)으로 형성되어, 신호 라인들 자체에서의 반사율을 감소시킬 수 있다. 또한, 컬러 필터의 컬러층들을 인접한 컬러층들이 서로 중첩하는 방식으로 배치함에 의해, 각각의 신호 라인 상에 입사하는 광을 감소시킬 수 있다.

또한, 표시 영역 외부 주변 상의 프레임 영역 내의 신호 라인들 상에서의 반사율은, 프레임 영역에 컬러층들을 CF 기판의 표시 영역 내의 컬러층들과 동일한 것으로 배치시킴으로써 더 향상될 수 있다. 또한, 신호 라인들에서의 반사율을 감소시키고 그리고/또는 투명한 신호 라인들을 채택하는 한편, 상기의 특징들을 채택함에 의해 반사율을 더 저하시킬 수 있다.

또한, Ag, Al 등과 같은 비교적 높은 반사율을 갖는 도전성 물질로 형성된 화소 전극들 (반사형 전극들)은 TFT들을 커버하도록 피착될 수 있어서, TFT들을 외부광으로부터 보호할 수 있다. TFT들의 채널층이 단파장의 광에 용이하게 응답하기 때문에, TFT 상에 적어도 R 또는 G를 배치시킴으로써 누광 전류를 더 억제할 수 있다 (CF 기판이 RGB 층들로 형성되는 경우).

통상적으로, 컬러층이 프레임 영역에 배치되는 경우에, 봉합 재료 내의 점성이 낮은 수지 성분이 첨가제들로부터 분리되어 프레임 영역의 컬러층들과 봉합 재료가 중첩하는 부분에서 흐르기 시작할 수 있다. 이러한 현상은 결함을 유도한다. 본 발명은 봉합 재료의 두께, 및 프레임 영역의 컬러층들과 봉합 재료의 폭 사이의 중첩 비를 한정하며, 이것에 의해 결함들이 방지될 수 있다.

본 발명에 따르면, 화소 전극이 투명한 도전 물질 (비교적 높은 투과율을 갖는 도전성 물질)과 반사형 도전 물질 (비교적 높은 반사율을 갖는 도전 물질) 같은 적어도 둘 이상의 물질들로 형성되어 액정 표시 소자가 둘 이상의 표시 모드들, 즉 투과 모드와 반사 모드를 갖도록 구성되는 경우에도, R, G, B 또는 C, M, Y의 세개의 층들만을 포함하도록 CF 기판(102)을 구성하는 것이 가능하다.

투과형 모드를 갖는 액정 표시 소자의 경우에, 차광 부재는 액티브 매트릭스 상에, 특히 프레임 영역 내에 바람직하게 배치되고, 또한 상술한 CF 기판 상의 프레임 영역의 컬러층들보다 더 넓은 면적을 갖는 영역에 바람직하게 배치된다. 이러한 구조로써, 유리 절연 기판의 두께에 기인하여 각각의 신호 라인 상에 비스듬히 입사되는 백 라이트 수단으로부터의 광을 더 차단하여, 화질이 더 향상될 수 있다.

이에 따라, 상술한 방법으로 액정 표시 소자를 구성함으로써, 종래에 CF 기판상에 배치되던 BM을 생략하는 것이 가능해져서, R, G, B 또는 C, M, Y 세개의 층들만을 포함한 CF 기판을 제공하게 된다. 그 결과, CF 기판의 제조 비용이 크게 줄어든다.

당해 분야의 통상의 기술자들은 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않는 여러 가지 변형들을 명백히 알 수 있을 것이고 이들을 용이하게 만들 수 있을 것이다. 이에 따라, 본 명세서에 첨부된 청구항들의 범위는 상술한 설명으로만 제한되지 않고, 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims

액정 표시 소자에 있어서,

액티브 매트릭스 기판,

컬러 필터 기판,

상기 액티브 매트릭스 기판과 상기 컬러 필터 기판을 그 사이에 선정된 갭이 유지되도록 부착하기 위한 봉합 재료; 및

상기 액티브 매트릭스 기판과 상기 컬러 필터 기판 사이의 상기 갭 내에 주입된 액정을 포함하되,

상기 액티브 매트릭스 기판은

반사형 도전 물질을 포함하는 화소 전극,

상기 화소 전극에 접속된 스위칭 소자;

상기 스위칭 소자를 구동하기 위한 구동 신호를 수신하는 게이트 신호 라인; 및

표시 신호를 수신하는 소스 신호 라인

을 포함하고,

복수의 상기 화소 전극들과 복수의 상기 스위칭 소자들은 매트릭스 형태로 배열되고, 복수의 상기 게이트 신호 라인들과 복수의 상기 소스 신호 라인들은 서로 교차하도록 배열되며,

상기 컬러 필터 기판은

복수의 컬러들에 대응하는 복수의 컬러층들을 갖는 컬러 필터;

표시 영역; 및

상기 표시 영역의 외부 주변 상에 배치된 프레임 영역

을 포함하고,

상기 복수의 컬러층들은 상기 표시 영역과 상기 프레임 영역 내에 형성되는 액정 표시 소자.
제1항에 있어서, 상기 화소 전극은 상기 스위칭 소자를 커버하도록 형성되는 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,

상기 복수의 컬러층들은 빨간색 층, 초록색 층, 및 파란색 층을 포함하고,

상기 빨간색 컬러층과 상기 초록색 컬러층; 상기 빨간색 컬러층과 상기 파란색 컬러층; 및 상기 초록색 컬러층과 상기 파란색 컬러층 중에서 선택된 적어도 한 쌍의 컬러층들이 스위칭 소자에 대응하는 위치에 피착되는 액정 표시 소자.
제1항에 있어서, 상기 게이트 신호 라인과 상기 소스 신호 라인 중 적어도 하나는 투명 도전막을 포함하는 액정 표시 소자.
제4항에 있어서,

하나 이상의 다른 층이 상기 투명 도전막을 포함하는 상기 게이트 신호 라인과 상기 소스 신호 라인 중 적어도 하나 상에 피착되고,

상기 하나 이상의 다른 층은 광 투과성 산화막과 광 투과성 질화막 중에서 선택된 적어도 하나의 막을 포함하는 액정 표시 소자.
제1항에 있어서, 상기 복수의 컬러층들 중에 인접한 컬러층들이 상기 게이트 신호 라인과 상기 소스 신호 라인 중 적어도 하나에 대응하는 위치에 피착되는 액정 표시 소자.
제1항에 있어서, 상기 프레임 영역에 형성된 상기 복수의 컬러층들은 상기 봉합 재료와 중첩하지 않도록 배치되는 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,

상기 프레임 영역에 형성된 상기 복수의 컬러층들은 상기 봉합 재료와 중첩하도록 배치되고,

상기 봉합 재료는 약 5㎛ 이상의 두께를 갖는 액정 표시 소자.
제1항에 있어서, 상기 프레임 영역에 형성된 상기 복수의 컬러층들은 상기 봉합 재료와 중첩하도록 배치되고, 상기 복수의 컬러층들과 상기 봉합 재료 사이의 중첩 폭은 상기 봉합 재료의 폭의 약 50% 미만인 액정 표시 소자.
제1항에 있어서, 상기 봉합 재료는 열 경화성 수지를 포함하고, 상기 프레임 영역에 형성된 상기 복수의 컬러층들과 중첩하지 않는 제1 부분을 포함하며, 상기 제1 부분은 두께가 약 5㎛ 이상인 액정 표시 소자.
제1항에 있어서, 상기 프레임 영역에 형성된 상기 복수의 컬러층들과 상기 표시 영역에 형성된 상기 복수의 컬러층들은 컬러들의 순서 및 피치가 같도록 구성된 액정 표시 소자.
제1항에 있어서, 상기 화소 전극은 투명한 도전형 물질을 더 포함하는 액정 표시 소자.
제12항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 기판은 차광 부재를 더 포함하는 액정 표시 소자.
제13항에 있어서, 상기 차광 부재는 상기 프레임 영역 내에 형성된 상기 복수의 컬러층들이 배치된 영역보다 더 넓은 면적을 갖는 영역에 배치되는 액정 표시 소자.