KR100445776B1

KR100445776B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100445776B1
Application number: KR10-2000-0011930A
Authority: KR
Inventors: 구로하쇼이찌
Original assignee: 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2004-08-25
Also published as: US6954250B2; JP2000258800A; KR20000062809A; US6760089B1; US20040239865A1; TW594326B

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 LCD에서는, TFT 유리 기판(10) 상 및 블랙 매트릭스(9)의 일부 아래의 절연막(8)의 상부에 돌기부(6)가 구성된다. 돌기부(6)는 화소마다 투명 영역을 둘러싸고 있어, 소정 압력이 기판(10 및 11) 상에 인가되더라도 스페이서(17)가 돌기부(6) 위로 올라갈 수 없고 투명 영역으로 들어갈 수 없다. 돌기부(6)의 폭은 스페이서(17)의 직경 이하이다. 돌기부(6)의 높이는 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1%와 동일하거나 이보다 길고, 바람직하게는 대략 2%와 동일하거나 이보다 길다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 액정 표시 장치(LCD) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

TN(twisted nematic) 모드는 현재 LCD 장치에서 사용되는 모드 중 하나이다. 이 모드에서, 기판의 표면에 수직인 전계가 액정 분자 디렉터(분자 주축)를 배향하는 데 사용된다. 이에 따라, 광 투과율은 LCD 패널 상에 화상이 표시될 수 있도록 제어된다. 이것이 LCD 장치의 공통 유형(이하, 종전계 구동형이라 칭함)이다.

종전계 구동형 LCD에 따르면, 전계가 인가된 때에 디렉터가 기판 표면에 수직으로 배향되므로, 시야각에 따라 굴절률이 변한다. 따라서, 종전계 구동형 LCD는 넓은 시야각이 필요할 때에는 적절하지 못하다.

또한, 액정 디렉터가 기판 표면에 평행하게 배향되는 LCD 장치들도 있다. 이들은 기판 표면에 평행한 평면에서 디렉터가 회전할 수 있도록 전계가 기판 표면에 평행한 방향으로 기능하는 장치들이다. 이에 따라, 광 투과율이 제어되고 화상이 표시된다. 이러한 유형(이하, 횡전계 구동형이라 칭함)의 LCD 장치는 최근에 개발되고 있다. 횡전계 구동형 LCD에 따르면, 시야각에 기인하는 굴절률의 변화가 현저하게 작으므로, 고 품질의 표시가 얻어질 수 있다.

이러한 유형의 횡전계 구동형 LCD의 예를 도 1 내지 도 3에 도시한다. 도 1은 횡전계 구동형 LCD의 평면도이고, 도 2는 도 1의 J-J'선에 따른 횡단면도이며, 도 3은 도 1의 K-K'선에 따른 횡단면도이다. 이들 도면에 도시된 화소는, 데이터선(1), 주사선(2), 박막 트랜지스터(TFT; 3), 공통 전극(4) 및 화소 전극(5)으로 형성된다. 주사선(2)은 외부 구동 회로(도시하지 않음)에 접속된다. TFT(3)는 스위칭 소자이다. 주사선(2) 및 공통 전극(4)는 둘다 TFT가 제조되는 기판(10)(이하, TFT 기판(10)이라 칭함) 상에 구성된다. 화소 전극(5) 및 데이터선(1)은 층간 절연막(7)을 통해 주사선(2) 및 공통 전극(4) 상에 구성된다. 화소 전극(5) 및 공통 전극(4)은 교대로 배치된다. 이들 전극들은 보호/절연막(8)으로 피복된다. 보호/절연막(8) 상에, 배향층(15)이 배치되어 러빙 처리된다.

광을 차단하는 블랙 매트릭스(9)가 대향 유리 기판(11)의 저면상에 매트릭스 형태로 구성된다. 컬러 표시에 필요한 제1 및 제2 컬러층(12, 13)이 블랙 매트릭스(9) 상에 준비된다. 컬러층(12, 13)은 각 화소마다 할당된다. 여기서, 상기 2개의 컬러는 삼원색인 적색, 녹색 및 청색 중 2개를 나타낸다. 그러나, 나머지 하나의 컬러층은 도면에 도시하지 않았다.

제1 및 제2 컬러층(12, 13)의 상부에, 평평한 대향 기판(11)을 제조하는 데 필요한 오버코팅막(14)이 준비된다. 액정(18)을 배향하는 데 필요한 배향층(16)이 오버코팅막(14) 상에 배치되어 러빙 처리된다. 러빙 처리는 TFT 기판(10)의 상면 상에서 수행되는 것과 반대의 방향으로 수행된다.

다음에, 액정(18) 및 스페이서(17)가 TFT 기판(10)과 대향 기판(11) 간의 갭 내로 유입된다. 스페이서(17)는 그들간의 영역 도처에 랜덤하게 분포된다. 2개의기판 간의 최소 간격은 스페이서(17)의 직경을 결정한다.

전극 패턴이 형성되지 않는 TFT 기판(10)의 외부 표면에 편광막(도시하지 않음)이 도포된다. 이 편광막은 투과축이 러빙 방향에 수직인 방향으로 진행하는 방식으로 도포된다. 층이 패터닝되지 않은 대향 유리 기판(11)의 외부 표면에 편광막(도시하지 않음)이 도포된다. 대향 유리 기판(11) 상의 편광막의 투과축은 TFT 기판(10) 상의 편광막의 투과축의 방향과 직교한다.

상기 구조를 갖는 LCD 패널은 백라이트 상에 설치되어 구동 회로에 부착된다.

상술한 종래의 LCD 장치에서는, TFT 기판과 대향 기판 간의 좁은 갭 내로 유입된 액정이 통상 배향층(15 및 16) 상에서 러빙 처리가 수행된 방향과 평행하게 배향된다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 스페이서(17)를 둘러싸는 액정 분자(20)는 스페이서(17)의 표면과 평행하게 배향된다. 이 경우, 스크린이 노멀리 블랙 모드(즉, 전압이 인가되지 않은 경우에 광이 통과할 수 없는 모드)에 있을 때, 광은 액정 분자가 편광막 흡수축(예를 들면, 영역(21)에서의 액정 분자)에 비스듬히 배향되는 영역을 통해 퍼진다. 이 때문에, 광의 누설이 부채날 형상의 영역(21)에서 발생된다. 또한, 약한 배향력은 스페이서(17)를 둘러싸는 액정의 배향을 무질서하게 한다. 이것이 발생되면, 스페이서(17) 주위의 광 누설량이 증가하고, 따라서 도 5에 도시된 바와 같이 도넛 형상의 영역(21)에서 광의 누설이 발생된다.

또한, 액정 패널에 충격이 가해진 경우, 스페이서(17)는 TFT 기판 및 대향 기판 상의 배향층에 대하여 문질러져서 생긴 마찰에 의해 대전된다. 이것이 발생하면, 방사상의 전계가 스페이서(17) 주위(17)에 발생된다. 이 경우, 액정 분자(20)가 전계에 평행하게 배향되므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 부채날 형상의 영역(21)에서 광 누설이 발생된다.

이 시점에서, 도 4에 도시된 바와 같이 스페이서(17)가 대전되지 않은 경우와 도 6에 도시된 바와 같이 대전된 경우, 이 2가지의 경우를 비교하면, 후자의 경우가 광 누설(21)의 방사상 영역이 커진다.

이러한 유형의 대전 현상은 LCD 패널에 가해지는 소정의 압력이나 충격이 액정 분자의 불투명 영역에 배치되는 스페이서(즉, 블랙 매트릭스 아래의 액정 분자 영역)가 이동하여 배향층의 상부 표면에 의해 강하게 러빙될 때 발생한다. 이는 불투명 영역(즉, 블랙 매트릭스 아래 및 데이터선(1), 주사선(2), TFT(3) 등의 위의 영역)에서의 갭이 투명 영역에서의 갭보다 좁아 스페이서가 배향층들의 표면과 접촉하는 면적이 커지기 때문에 쉽게 발생한다. 즉, 접촉 영역이 넓을수록 LCD 패널에 인가되는 소정 압력 또는 충격에 의해 생기는 강한 힘이 스페이서 상으로 전달된다. 이 힘은 스페이서를 액정 분자의 투명 영역 내로 쉽게 밀어 이동시킬 수 있다. 투명 영역으로 삽입되는 전기적으로 대전된 스페이서는 표시 품질을 열화시키는 광의 총 누설량을 증가시킨다. 한편, 원래 액정 분자의 투명 영역 내에 배치된 스페이서는 투명 영역의 갭이 넓으므로 이러한 유형의 이동에 의해 거의 전기적으로 대전되지 않는다.

상술한 바와 같이, LCD 패널에 소정의 압력이나 충격이 가해지면, 불투명 영역 내에 배치되는 스페이서가 투명 영역으로 쉽게 이동할 수 있고, 특히 모든 표시영역에서 LCD를 보면, 광의 누설(21)이 현저하게 증가한다. 또한, 스페이서(17)의 분포가 균일하지 않으면, 표시 품질이 열화되고 광의 누설에 기인하여 콘트라스트가 감소하는 문제가 생긴다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 장치에 충격이나 쇼크가 가해진 때에 스페이서가 투명 영역 내로 이동하는 것을 방지하여 광의 누설량을 감소시키고 표시 품질의 열화를 방지할 수 있는 액티브 매트릭스 LCD 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이 있다.

본 발명의 한 양태에 따르면, LCD는 서로 대향하는 2개의 기판을 지지하고 불투명 영역(9) 아래에 배치된 적어도 하나의 스페이서(17), 및 상기 불투명 영역(9) 아래, 및 상기 제1 및 제2 기판의 최내측 표면들 중 적어도 하나 상에 형성된 적어도 하나의 돌기부(6, 19)를 포함한다. LCD의 예를 도 7에 도시한다.

본 발명의 한 양태에 따르면, LCD는 서로 대향하는 2개의 기판을 지지하고 불투명 영역(9) 아래에 배치된 적어도 하나의 스페이서(17), 및 제1 및 제2 기판의 최내측 표면들 중 적어도 하나 상에 형성되어 투명 영역을 둘러싸는 돌기부(6, 19)의 파선을 포함한다.

본 발명의 한 양태에 따르면, LCD 제조 방법은 투명 기판(10, 11) 상에 절연막(7)을 형성하는 단계; 불투명 영역 아래에 상기 절연막(7)의 영역을 에치 오프하여 디치를 형성하는 단계; 및 상기 절연막(7)의 최종면 상에 배향층(15)을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 예를 도 20 및 도 21에 도시한다.

도 1은 종래의 횡전계형 LCD의 평명도.

도 2는 도 1의 J-J'선에 따른 종래의 LCD의 횡단면도.

도 3은 도 1의 K-K'선에 따른 종래의 LCD의 횡단면도.

도 4는 도 2 및 도 3의 스페이서 주위의 액정 분자의 개략 확대 평면도.

도 5는 도 2 및 도 3의 스페이서 주위의 액정 분자의 개략 확대 평면도.

도 6은 도 2 및 도 3의 스페이서 주위의 액정 분자의 개략 확대 평면도.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LCD의 평면도.

도 8은 도 7의 A-A'선에 따른 LCD의 횡단면도.

도 9는 도 7의 B-B'선에 따른 LCD의 횡단면도.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LCD의 평면도.

도 11은 도 10의 C-C'선에 따른 LCD의 횡단면도.

도 12는 도 10의 D-D'선에 따른 LCD의 횡단면도.

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 LCD의 평면도.

도 14는 도 13의 E-E'선에 따른 LCD의 횡단면도.

도 15는 도 13의 F-F'선에 따른 LCD의 횡단면도.

도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 LCD의 평면도.

도 17은 도 16의 G-G'선에 따른 LCD의 횡단면도.

도 18은 도 16의 H-H'선에 따른 LCD의 횡단면도.

도 19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 LCD의 평면도.

도 20은 도 19의 I-I'선에 따른 LCD의 횡단면도.

도 21은 각 스페이서가 투명 영역으로 들어가는 것을 방지하는 디치(ditch)를 구성하기 위한 공정 단계를 나타낸 플로우차트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 데이터선

2 : 주사선

3 : 박막 트랜지스터(TFT)

4 : 공통 전극

5 : 화소 전극

6, 19 : 돌기부

7 : 층간 절연막

9 : 블랙 매트릭스

10 : TFT 유리 기판

11 : 대향 유리 기판

12, 13 : 컬러층

14 : 오버코팅막

15, 16 : 배향층

17 : 스페이서

본 발명의 몇몇의 실시예들에 따른 LCD 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 이들 LCD는 서로 대향하는 2개의 기판을 지지하고 그들 간의 스페이스를 액정으로 채우게 하는 액정의 불투명 영역(즉, 블랙 매트릭스 아래의 액정 영역) 내의 스페이서가 투명 영역 내로 이동 및 침입하는 것을 방지하도록 구성된다.

(제1 실시예)

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스 LCD의 평면도이다. 도 8은 도 7의 A-A'선에 따른 액티브 매트릭스 LCD의 부분 횡단면도이고, 도 9는 도 7의 B-B'선에 따른 액티브 매트릭스 LCD의 부분 횡단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 돌기부(6)는 투명 영역을 둘러싸도록 블랙 매트릭스(9)의 일부 아래 및 TFT가 제조되는 유리 기판(10, 이하 TFT 기판이라 칭함) 상에 구성된다. 돌기부(6)는 액정의 차광 영역 내에 배치된 임의 스페이서(17)가 투명 영역으로 들어가는 것을 방지한다. 돌기부(6)는 유리 기판(11) 하측 상의 블랙 매트릭스(9) 아래에 구성되고, TFT 기판(10)의 바로 위 또는 약간 떨어져서 위쪽에 있는 데이터선(1), 주사선(2), 또는 TFT(3) 부근에 배치된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 금속 패턴으로 이루어진 돌기부(6)는 블랙 매트릭스(9)와 중첩되는 영역 및 데이터선(1) 부근에 배치되는 공통 전극(4) 위에도 설치된다. 돌기부(6)의 재료는 Cr, Al 또는 Mo 등의 금속, 또는 SiO₂또는 SiNx 등의 절연물 중에서 선택적으로 구성될 수 있다. 돌기부(6)의 형성은 TFT 기판 상의 TFT의 제조 중에 행해질 수 있다. 또는, 돌기부(6)는 예를 들면 수지로 이루어질 수도 있고, TFT가 TFT 기판 상에 제조된 후에 형성될 수도 있다. 그 후, 배향층(15)이 돌기부(6)가 설치된 표면 위에 형성된다.

돌기부(6) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격은 데이터선(1) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 아래의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧다. 돌기부(6)의 폭은 스페이서(17)의 직경 이하이다. 즉, 스페이서(17)의 직경이 4 ㎛와 같은 경우, 돌기부(6)의 폭은 4 ㎛이하이다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 돌기부(6)를 덮는 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격은 TFT(3) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧다. 돌기부(6)의 폭은 상술한 바와 마찬가지로 스페이서(17)의 직경 이하이다. 돌기부(6)는 보호/절연막(8)과 동일한 재료로 이루어지며 다음의 공정에 의해 형성될 수 있다: 우선, TFT를 제조한 후에 데이터선(1), 층간 절연막(7) 및 주사선(2)의 표면들을 포함하는 최종면 상에 두꺼운 보호/절연막(8)을 형성하고; 두번째로, 보호/절연막(8)을 선택적으로 에치 오프하여 돌기부(6)의 영역을 남기고; 마지막으로 최종의 전체 표면에 걸쳐 배향막(15)을 형성한다. 돌기부(6)는 수지 등의 물질로 선택적으로 이루어질 수 있고 다음의 공정에 의해 형성될 수 있다: 우선, TFT를 제조한 후에 데이터선(1), 절연막(7), 및 주사선(2)의 표면들을 포함하는 최종면 상에 보호/절연막(8)을 형성하고; 두번째로, 보호/절연막(8)의 상부 상에 상술한 바와 같이 돌기부(6)용 재료 중 어느 하나를 형성하고; 세번째로, 형성된 재료를 선택적으로 에칭하여 돌기부(6)의 영역을 남기고; 마지막으로, 최종의 모든 표면에 걸쳐 배향층(15)을 형성한다. 복수의 스페이서가 최종 표면에 걸쳐 분포된다. 그 후, 도 8 및 도 9의 상부 영역에 도시된 바와 같이, 제조된 대향 기판이 다중 스페이서의 상부 상에 고정되고, 제조된 2개의 기판 간의 스페이스 내로 액정이 주입된다.

TFT(3), 데이터선(1) 및 주사선(2) 상의 배향층(15)의 상면으로부터 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면까지의 간격과, 돌기부(6)의 상부 상의 배향층(15)의 상면으로부터 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면까지의 간격 간의 차는 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1%와 같거나 이보다 길며, 바람직하게는 대략 2%와 같거나 이보다 길다. 즉, 각 돌기부(6)의 높이는 스페이서(17)의 직경 길이의 대략 1%와 같거나 이보다 길며, 바람직하게는 대략 2%와 같거나 이보다 길다. 이는 불투명 영역(즉, 블랙 매트릭스(9)) 내에 배치된 각 스페이서(17)가 돌기부(6) 위로 올라와서 액정 분자의 투명 영역으로 침입하는 것을 방지한다.

요약하면, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 돌기부(6)는 이 돌기부(6)를 덮는 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격이 데이터선(1), 주사선(2) 및 TFT(3) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧게 되도록 TFT 기판(10) 상에 구성된다.

이러한 구조로 인해, LCD 패널 상에 소정의 압력이나 충격이 가해진 경우에도, 불투명 영역 내에 또는 블랙 매트릭스(9) 아래에 배치되는 임의 스페이서(17)가 돌기부(6) 위로 올라와서 투명 영역으로 삽입되는 것이 어렵고, 따라서, 광의 누설이 감소되어 콘트라스트가 개선된다. 또한, 불균일하게 분포된 광의 누설 영역에 기인하는 표시 품질의 불균일성이 감소될 수 있다. 또한, 패널은 소정의 진동 및 충격에 대해 더 잘 견딘다: 검사가 이루어진 후에 제조된 액티브 매트릭스 LCD에 소정의 진동 및 충격이 가해진 경우에도, 손상을 입지 않는다. 따라서, 높은 표시 품질이 제공된다.

또한, 도 7은 블랙 매트릭스의 확장에 따라 배치된 연속적으로 연장된 돌기부(6)를 도시한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 돌기부(6)는 블랙 매트릭스(9)의 확장에 따라 배치된 다중의 단속 형태로 이루어질 수도 있다. 즉, 돌기부의 파선이 투명 영역들을 둘러싸도록 TFT 기판(10)의 최내측 표면 상에 형성될 수 있다. 돌기부의 파선에서의 각 갭의 길이는 스페이서(17)의 직경보다 짧다.

(제2 실시예)

다음에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LCD에 대하여 도 10 내지 도 12를 참조하면서 설명한다. 도 10은 제2 실시예의 LCD의 평면도를 도시한다. 도 11은 도 10의 C-C'선에 따른 LCD의 횡단면도이고, 도 12는 도 10의 D-D'선에 따른 LCD의 횡단면도이다.

제2 실시예의 LCD에서는, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 돌기부(19)는, 제1 실시예에서와 같이 TFT 기판(10) 상의 상면 상에 구성되는 대신에, 블랙 매트릭스(9)의 일부 아래의 대향 기판(11)의 하면 상에 구성된다. 대향 기판(11)의 제조 중에, 돌기부(19)가 제1 컬러층(12) 및 오버코팅막(14)의 형성 중에 구성된다. 돌기부(19)는 오버코팅막(14)과 동일한 재료로 이루어지며, 다음의 공정에 의해 형성될 수 있다: 우선, 블랙 매트릭스(9) 및 대향 유리 기판(11)의 하면 상에 형성되는 제1 및 제2 컬러층(12 및 13)을 포함하는 컬러층들의 하면 상에 두꺼운 오버코팅막을 형성하고; 두번째로, 형성된 막을 선택적으로 에칭하여 돌기부(19)의 영역을 남기고; 마지막으로, 최종의 전체 표면 상에 배향층(16)을 형성한다. 돌기부(19)는 다음의 공정에 의해 선택적으로 형성될 수 있다: 우선, 블랙 매트릭스(9) 및 대향 유리 기판(11) 상에 형성되는 제1 및 제2 컬러층(12 및 13)을 포함하는 컬러층들의 하면 상에 오버코팅막(14)을 형성하고; 두번째로, 형성된 오버코팅막(14)의 상부 상에 돌기부(19)용 물질을 형성하고; 세번째로, 형성된 물질을 선택적으로 에치 오프하여 돌기부(19)의 영역을 남기고; 마지막으로, 오버코팅막(14)과 돌기부(19) 양쪽의 최종의 전체 표면 상에 배향층(16)을 형성한다.

또한, 돌기부(19) 및 오버코팅막(14)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 대향 기판(11) 상의 블랙 매트릭스(9) 아래에 동시에 형성된다. 돌기부(19)의 상부 상의 배향층(16)의 하면과 TFT 기판(10) 상의 배향층(15)의 상면 간의 간격은 데이터선(1) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧다. 돌기부(19)의 폭은 스페이서(17)의 직경 이하이다. 즉, 스페이서(17)의 직경이 4 ㎛ 정도이면, 돌기부(19)의 폭은 4 ㎛ 이하이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 돌기부(19)는 주사선(2)과 TFT(3)에 수평한 부근에서 블랙 매트릭스(9)의 일부 아래에 구성된다. 돌기부(19)의 하측 상의 배향층(16)의 하면과 TFT 기판(10) 상의 배향층(15)의 상면 간의 간격은 양 주사선(2)과 TFT(3) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧다. 돌기부(19)의 폭은 상술한 바와 마찬가지로, 스페이서(17)의 직경 이하이다.

데이터선(1), 주사선(2) 및 TFT(3)의 상면으로부터 대향 기판(11)에서의 배향층(16)의 하면까지의 간격과, 돌기부(19)의 하측 상의 배향층(16)의 하면으로부터 TFT 기판(10)에서의 배향층(15)의 상면까지의 간격의 차는 제1 실시예에서와 마찬가지로, 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1%와 같거나 이보다 길며, 바람직하게는 대략 2%와 같거나 이보다 길다. 즉, 각 돌기부(19)의 높이는 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1%와 같거나 이보다 길며, 바람직하게는 대략 2%와 같거나 이보다 길다.

요약하면, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 돌기부(19)는 돌기부(19) 하측 상의 배향층(16)의 하면과 TFT 기판(10) 상의 배향층(15)의 상면 간의 간격이 데이터선(1), 주사선(2) 및 TFT(3) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧은 대향 유리 기판(11) 상에 구성된다.

이러한 형태로 인해, 제2 실시예의 LCD 패널에 소정의 압력이나 충격이 가해진 경우에도, 불투명 영역 내(즉, 블랙 매트릭스 아래나 데이터선(1), 주사선(2) 또는 TFT(3) 상)에 배치된 임의 스페이서(17)가 투명 영역으로 침입하기 어렵다. 이로서 각 스페이서 주변에 발생하는 광의 누설의 증가가 방지될 수 있다. 그 결과, 광 누설이 감소되고, 콘트라스트가 개선된다. 또한, 불균일하게 분포된 광의 누설 영역으로부터 생긴 불균일한 표시가 감소된다. 또한, 소정의 진동 및 충격에 대하여 패널이 더 잘 견딘다: 검사가 이루어진 후에 소정의 진동 및 충격이 제조된 액티브 매트릭스 LCD에 가해진 경우에도, 손상을 입지 않는다.

또한, 도 10은 블랙 매트릭스의 확장에 따라 배치된 연속적으로 연장된 돌기부(19)를 도시한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 선택적으로, 돌기부(19)는 블랙 매트릭스(9)의 확장에 따라 배치된 다중의 단속 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 돌기부의 파선이 투명 영역들을 둘러싸도록 TFT 기판(10)의 최내측 표면 상에 형성될 수 있다. 돌기부의 파선에서의 각 갭의 길이는 스페이서(17)의 직경보다 짧다.

(제3 실시예)

다음에, 본 발명의 제3 실시예에 따른 LCD에 대하여 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명한다. 간략히, 제3 실시예의 LCD는 제1 및 제2 실시예의 구성과 함께 조합하여 얻어진다. 도 13은 제3 실시예의 평면도를 도시한다. 도 14는 도 13의 E-E'선에 따른 LCD의 횡단면도이고, 도 15는 도 13의 F-F'선에 따른 LCD의 횡단면도이다.

제3 실시예의 LCD에 따르면, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 2개의 독립된 돌기부(6 및 19)가 각각의 TFT 유리 기판(10) 및 대향 유리 기판(11) 상에 구성된다. 2개의 돌기부(6 및 19)의 제조 공정은 제1 및 제2 실시예와 동일하다.

도 14에 도시된 바와 같이, 금속 패턴으로 이루어진 돌기부(6)가 블랙 매트릭스(9)의 일부 아래, 및 TFT 기판(10) 상부의 공통 전극(4) 상에 구성된다. 한편, 돌기부(19)는 블랙 매트릭스(9)의 동일한 부분 아래에 있는 대향 기판(11) 상의 오버코팅막(14)의 일부가 되도록 구성된다. 각각의 TFT 기판(10)과 대향 기판(11) 상의 돌기부(6 및 19)는 서로 대향한다. 각각의 돌기부(6 및 19)의 상부 상의 배향층(15 및 16)의 상면들 간의 간격은 데이터선(1) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧다.

이와 같이, 각각의 돌기부(6 및 19)의 높이는 제1 및 제2 실시예의 것의 절반일 수 있다. 각각의 돌기부(6 및 19)의 폭은 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로 스페이서(17)의 직경 이하이다.

또한, 본 발명은 서로 대향하고 블랙 매트릭스(9)의 일부 아래에 배치되는 돌기부(6 및 19)의 배열에 한정되지 않는다. 즉, TFT 유리 기판(10) 상의 돌기부(6) 각각은 블랙 매트릭스(9)의 일부 아래에 배치되는 한, 블랙 매트릭스(9) 아래에 배치된 각 스페이서(17)가 위로 올라와서 광 투과 영역에 칩입하는 것을 방지하도록, 대향 유리 기판(11) 상의 돌기부(19) 각각으로부터 떨어지게 배치될 수 있다. 이 경우, 각 돌기부(6)의 상부 상의 배향층(15)의 상면과 대향 유리 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격, 및 각 돌기부(19)의 상부 상의 배향층(16)의 하면과 TFT 유리 기판(10) 상의 배향층(15)의 상면 간의 간격이 데이터선(1) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 유리 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧아야 한다.

서로 대향하는 돌기부(6 및 19)의 상기한 구성으로 인해, 돌기부의 수는 제1 및 제2 실시예의 것보다 2배이다. 이는 블랙 매트릭스(9) 아래에 배치된 각 스페이서가 돌기부 위로 올라와서 투명 영역으로 들어가는 것을 방지한다.

다음에, TFT(3) 부근에 배치된 다른 돌기부(6 및 19)에 대하여 도 15를 참조하면서 설명한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 금속 패턴으로 이루어진 돌기부(6)가 블랙 매트릭스(9) 아래와 TFT 유리 기판(10) 상의 주사선(2) 및 TFT(3) 부근에 형성된 공통 전극(4) 상에 구성된다. 한편, 돌기부(19)는 오버코팅막(14)의 재료와 동일한 재료로 구성되며 대향면 유리 기판(11)의 하부 표면 상의 블랙 매트릭스(9)의 일부분 아래에 구성되며, 데이터선(1) 부근에 수평 방향으로 배치될 수도 있다.

각 TFT 유리 기판(10) 및 대향면 기판(11) 상의 돌기부(6, 19)는 서로 대향한다. 각 돌기부(6, 19)상부의 배향층(15, 16) 간의 간격은 주사선(2) 및 TFT(3) 양자에 대한 배향층(15)의 상면과, 대향면 유리 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧다. 이로써 각 돌기부(6, 19)의 높이가 제1 및 제2 실시예에서의 것의 길이의 1/2이 될 수 있다. 각 돌기부(6, 19)의 폭은 제1 및 제2 실시예와 동일하게 스페이서(17)의 직경 이하이다.

또한, 지금까지는 도 15의 돌기부(6, 19)가 서로 대향하고 있다는 것에 대한 설명이었다. 그러나, 본 발명은 이러한 것에 한정되는 것은 아니다. 이와는 달리, 각 돌기부(6)는 각 돌기부(19)와 대향하지 않고 배치될 수 있다. 이와 같은 경우에, 각 돌기부(6)상부의 배향층(15)의 상면과 대향 유리 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격 및 각 돌기부(19)상부의 배향층(16)의 하면과 TFT 유리 기판(10) 상의 배향층(15)의 상면 간의 간격은 양자 모두 주사선(2) 및 TFT(3) 양자 상의 배향층(15)의 상면과 대향 유리 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧아야 한다.

각각의 TFT 유리 기판(10) 및 대향 유리 기판(11) 상의 돌기부(6, 19)의 구조로 인하여, 돌기부(6, 19)의 총수는 제1 및 제2 실시예의 것에 각각 2배가 된다. 이로써 블랙 매트릭스(9) 아래의 각 스페이스(17)가 광 투과 영역으로 이동하는 것이 확실히 방지된다.

데이터선(1), 주사선(2) 및 TFT(3) 상의 배향층(15)의 상면으로부터 대향면 기판(11) 상의 배향층(16)의 하면까지의 간격과, 돌기부(19)의 하부측 상의 배향층(16)의 하면으로부터 TFT 기판(10) 상의 배향층(15)의 상면까지의 간격 간의 차이는 제1 실시예에서와 같이, 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1%와 같거나 이보다 길며, 바람직하게는 대략 2%와 같거나 이보다 길다. 또한, 상술한 간격과, 대향면 기판(11)에서 돌기부(6)상부의 배향층(15)의 상면과 배향층(16)의 하면 간의 간격 간의 차이는 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1%와 같거나 이보다 길며, 바람직하게는 대략 2%와 같거나 이보다 길다.

상술한 구성에 의해서, 제3 실시예의 LCD 패널 상에 특정한 압력 또는 충격이 인가된다고 해도, 블랙 메트릭스 아래 및 데이터선(1), 주사선(2), 또는 TFT(3)의 어느 하나 위에 배치된 각 스페이서(17)는 광 투과 영역으로 이동하는 것, 위에 올라가는 것 및 침입하는 것이 방지된다. 이것은 각 스페이서(17)의 이동에 의한 광의 총 누설량의 증가를 방지한다. 결국, 광의 누설량이 감소되고, 콘트라스트가 개선된다. 또한, 불균일하게 분포된 광의 누설 영역으로부터의 불균일한 표시가 감소된다. 이러한 이점으로 인하여 고 신뢰성을 가진 액티브 매트릭스 LCD를 제공할 수 있다.

도 13은 블랙 메트릭스 연장부를 따라 배치된 연장된 돌기부(6, 19)를 도시하고 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 또한, 돌기부(6, 19)는 블랙 매트릭스(9)의 확장에 따라 배치된 다수의 단속적인 부분으로 구성될 수 있다.

(제4 실시예)

이어서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 LCD에 대하여 도 16 내지 18을 참조하여 설명한다. 제4 실시예의 LCD는 제1 내지 제3 실시예의 돌기부(6, 19)로부터 TFT 유리 기판(10) 상에 다른 형태의 돌기부를 구성함으로써 달성된다. 도 16은 제4 실시예의 LCD의 평면도이다. 도 17은 도 16의 라인 GG'을 따라 절취한 LCD의 단면도이며, 도 18은 도 16의 라인 HH'을 따라 절취한 LCD의 단면도이다.

도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 상술한 돌기부 또는 범프 각각은 TFT 유리 기판(10)의 상부에 공통 전극(4)을 설치함으로써 구성된다. 이로 인하여, 공통 전극(4)로 야기된 각 범프의 상면과 대향면 유리 기판(11)의 하부측 사이의 간격이 데이터선(1), 주사선(2) 및 TFT(3) 상의 배향층(15) 상의 상면과 대향면 유리 기판(11)의 배향층(16)의 하면 간의 간격보다 짧아진다.

데이터선(1), 주사선(2) 및 TFT(3) 상의 배향층(15)의 상면으로부터 대향 유리 기판(11)의 배향층(16)의 하면까지의 간격과, 공통 전극(4) 상의 범프의 상면으로부터 대향면 유리 기판(11)의 배향층(15)의 하면까지의 간격 간의 차이는 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1%와 같거나 이보다 길며, 바람직하게는 대략 2%와 같거나 이보다 길다. 즉, 각 범프의 높이는 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1%와 같거나 이보다 길며, 바람직하게는 대략 2%와 같거나 이보다 길다. 이로써 스페이서(17)가 광 투과 영역으로 이동 및 수용되는 것이 방지된다. 게다가, 각 범프는 제1 내지 제3 실시예에 따라서 돌기부(6, 19)를 구성하는 것보다 TFT 기판(10) 상에 공통 전극(4)을 구성함으로써 보다 용이하게 형성될 수 있다. 따라서, 각 범프는 단축된 공정 단계로 제작될 수 있다.

제4 실시예의 LCD의 형태로 인하여, LCD 패널 상에 특정한 압력 또는 충격이 발생된다고 해도, 블랙 매트릭스 아래 및 데이터선(1), 주사선(2), 또는 TFT(3)의 어느 하나 상의 각 스페이서(17)는 광 투과 영역으로 이동 및 침입이 방지된다. 이것은 각 스페이서(17)로 인한 광의 전체 누설량의 증가를 방지한다. 결국, 표시 콘트라스트가 개선된다. 또한, 불균일하게 분포된 광의 누설 영역으로부터 발생되는 불균일한 표시가 감소된다. 이러한 이점으로 인하여 고 신뢰성의 액티브 매트릭스 LCD를 제공할 수 있다.

(제5 실시예)

이어서, 본 발명의 제5 실시예에 따른 LCD에 대하여 도 19 및 20을 참조하여 설명한다. 이 실시예에서는 도 20에 도시된 바와 같이, 불투명 영역 내(즉, 블랙 매트릭스(9) 아래)의 각 스페이서(17)가 광 투과 영역으로 이동하는 것을 방지하는 각 돌기부 또는 범프를 형성하는 것 대신에, TFT 유리 기판(10) 또는 대향 유리 기판(11)의 어느 하나의 내부면 상에 디치(ditch)를 형성하여 각 스페이서(17)가 그 내부에 갇히게 하는 것이다. 도 19는 제5 실시예의 LCD의 평면도이며, 도 20은 도 19의 라인 II'를 따라 절취한 LCD의 단면도이다.

도 20에서, 각 스페이서(17)가 갇혀 있는 디치는 블랙 매트릭스(9) 아래의 TFT 기판(10)의 내부면 상에 형성된다. 도 21에 플로우차트로 도시되어 있는 바와 같이, 디치는 다음의 공정 단계에 의해서 형성된다. 먼저, 층간 절연막(7)을, TFT 유리 기판(10)의 상면에 형성된 데이터선(1) 및 공통 전극(4)의 표면 위에 형성한다(단계 S1). 이어서, 블랙 매트릭스(9)(여기서, 적어도 하나의 스페이서(17)는 나중에 설치됨) 아래에 형성된 층간 절연막(7)을 에치오프하여 디치를 형성한다(단계 S2). 이어서, 보호/절연막(8)을 최종 표면에 형성한다(단계 S3). 그리고, 배향층(15)을 상기 최종 표면 위에 형성한다. 그리고, 스페이서(17)를 최종의 디치내에 설치한다(단계 S4). 마지막으로, 도 20에 도시된 포맷으로 배열된 블랙 매트릭스, 컬러층(12, 13), 오버코팅막(14) 및 배향층(16)을 가진 대향면 기판(11)을 스페이서(17) 상에 고정시켜 TFT 유리 기판(10)과 대향하도록 한다. 이러한 구성으로 인하여, 디치내의 각 스페이서(17)는 디치의 벽(22)을 넘을 수 없어서 디치 내에 갇히게 된다.

공통 전극(4) 상의 배향층(15)의 상면과 대향면 유리 기판(11) 상의 배향층(16)의 내부면 간의 간격은 데이터선(1) 상의 배향층(15)의 상면과 대향 유리 기판(11) 상의 배향층(16)의 내부면 간의 간격 보다 짧다. 전자의 간격과 후자의 간격 간의 차이는 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1%와 같거나 이보다 길며, 바람직하게는 대략 2%와 같거나 이보다 길다. 이로 인하여, 스페이서(17)가 광 투과 영역으로 이동 및 침입이 방지된다. 결국, LCD에 특정한 압력 또는 충격이 가해진다고 해도, 디치 내의 각 스페이서는 광 투과 영역으로 이동 및 침입이 방지된다. 이로 인하여, 각 스페이서 주위의 광의 전체 누설량의 증가를 방지하여, 결국, 불균일하게 분포된 광의 누설 영역으로부터 발생되는 불규칙한 표시가 감소된다. 이러한 이점으로 인하여 고 신뢰성 및 고 표시 품질을 가진 액티브 매트릭스 LCD를 제공할 수 있다.

상술한 설명에서는 TFT 유리 기판(10)에 디치가 형성되는 경우를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되는 것은 아니다. 각 스페이서(17)를 그 내부에 가두는 디치는 대향 유리 기판(11) 상에 자연적으로 형성될 수 있다.

게다가, 상술한 설명에서는 본 발명이 횡전계형/TFT 액티브 매트릭스 LCD에 사용되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 본 발명에 따라, 상술한 돌기부, 범프, 및 디치를 가진 구조는 단순 매트릭스 TN(트위스트 네마틱) 및 STN(슈퍼 트위스트 네마틱)형 LCD, 강유전성 LCD, 폴리머 분산형 LCD에 적용될 수 있다. 특히, 횡전계형 액티브 매트릭스 LCD는 종종 노말리 블랙 시스템(즉, 전압이 인가되지 않았을 때에 블랙이 표시됨)을 사용함으로써, 스페이서 주위에 액정 분자 배향의 무질서에 기인한 광의 누설이 발생하기 쉽다. 이러한 광의 누설의 문제는 본 발명에 따른 상술한 구조를 사용함으로써 방지될 수 있다.

이제까지, 본 발명에 따른 LCD 및 그 제조 방법에 대하여 다수의 실시예를 통해서 설명하였으나, 본 발명에 포함되는 기술적 사상은 특정한 실시예로 제한되지않음을 이해해야 한다. 오히려, 다음의 특허 청구의 범위의 사상 및 영역 내에 포함될 수 있는 다른 실시예, 변형예 및 등가물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, LCD 패널 상에 소정의 압력이나 충격이 가해진 경우에도, 불투명 영역 내에 또는 블랙 매트릭스 아래에 배치되는 스페이서가 돌기부 위로 올라와서 투명 영역으로 침입하는 것이 어렵게 되어, 광의 누설이 감소되고 콘트라스트가 개선된다. 또한, 불균일하게 분포된 광의 누설 영역에 기인하는 표시 품질의 불균일성이 감소될 수 있다. 따라서, 높은 표시 품질이 제공된다.

Claims

액정표시장치에 있어서,

제1 기판;

상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판;

상기 제1 기판과 상기 제2 기판사이에 삽입된 액정층;

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 제공되는 다수의 스페이서(17); 및

불투명 영역(9)의 단부 아래에 그리고 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판상에 형성된 다수의 돌기부(6, 19)

를 구비하며,

상기 돌기부와 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 사이의 갭이 상기 스페이서의 직경보다 작은 액정 표시 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 불투명 영역(9)은 블랙 매트릭스로 구성되는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 돌기부(6, 19)의 높이는 상기 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1% 이상인 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 돌기부(6, 19)의 폭은 상기 스페이서(17)의 직경 이하인 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 돌기부(6, 19)는 배향층(15, 16) 아래에 범프층을 구성함으로써 형성되는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 돌기부(6, 19)는 공통 전극(4)을 구성함으로써 형성되는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 기판의 최내측 표면 상에 형성된 상기 적어도 하나의 돌기부(6)중 하나는 상기 제2 기판의 상기 최내측 표면 상에 형성되는 적어도 하나의 돌기부(19)중의 다른 하나와 대향하고 있는 액정 표시 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 기판의 최내측 표면 상에 형성된 상기 적어도 하나의 돌기부(6)중 하나와 상기 제2 기판의 상기 최내측 표면 상에 형성되는 적어도 하나의 돌기부(19)중의 다른 하나의 높이는 상기 스페이서(17)의 직경의 길이의 대략 1% 이상인 값의 절반(1/2)과 각각 동일한 액정 표시 장치.
액정 표시 장치에 있어서,

불투명 영역(9) 아래에 배치된 적어도 하나의 스페이서(17), 및

투명 영역을 둘러싸도록 제1 및 제2 기판의 최내측 표면들중 적어도 하나 상에 형성된 돌기부(6, 19)의 파선

을 포함하는 액정 표시 장치.
제10항에 있어서, 상기 돌기부(6, 19)의 상기 파선 내의 각 갭의 길이는 상기 스페이서(17)의 직경보다 짧은 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 스페이서(17)는 상기 2개의 기판중 적어도 하나의 기판에 특정한 압력이 인가될 때에 상기 2개의 기판 사이의 공간내로 이동될 수 있는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 2개의 기판 사이의 공간은 액정 분자로 채워져 있으며, 상기 액정 분자에 횡전계를 인가함으로써 상기 액정 분자가 회전하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 2개의 기판 사이의 공간은 액정 분자로 채워져 있으며, 상기 액정 분자에 수직 전계를 인가함으로써 상기 액정 분자가 회전하는 액정 표시 장치.
액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,

투명 기판(10, 11)에 절연막(7)을 형성하는 단계,

불투명 영역 아래에 상기 절연막(7)의 영역을 에치 오프하여 디치(ditch)를 형성하는 단계, 및

상기 절연막(7)이 형성된 최종면(resultant surface) 상에 배향층(15)을 형성하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 디치의 벽은 상기 디치 내에 설치된 스페이서(17)를 구속할 정도의 높이를 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 배향층(15)을 형성하기 이전에 상기 디치가 형성된 절연막(7)의 상부에 보호절연막(8)을 형성하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 보호절연막(8)은 상기 투명 기판(10) 상에 박막트랜지스터가 제조된 최종면 상에 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.