KR20020032088A - 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것으로서, 상기 액정 디스플레이 패널은 서로 교차하여 각각 다수 개로 형성된 데이터 배선 및 게이트 배선을 갖는 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에 액정이 주입된 액정 디스플레이 패널에 있어서, 상기 제 1 기판 상에 데이터 및 게이트 배선의 교차 영역에 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터와 연결되어 형성된 화소전극; 상기 화소전극의 상부에 형성된 칼라필터층; 상기 데이터 배선 및 제 2 기판과 맞닿도록 상기 데이터 배선과 제 2 기판 사이에 형성된 스페이서를 포함하여 구성되며, 상기와 같이 형성된 스페이서로 인해 이상 액정층의 형성을 방지하고 화소간의 광을 완벽히 차단하여 좌우 시야각 방향으로 빛이 새는 것을 방지하고 패널 투과율(개구율)을 향상시킨다.
Description
본 발명은 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
TFT LCD 패널은 액정의 복굴절성을 이용하여 백라이트의 입사광을 제어하고, 입사광의 진행방향은 액정 분자의 장축방향으로 회전하는 성질을 이용하여 입사광을 제어하여 디스플레이하는 소자이므로, 액정은 입사광의 입사방향에 따라 굴절율이 달라져 화면이 어둡거나 반전되어 보이므로 CDT와 대비하여 시야각이 좁다.
도 1a 는 일반적인 액정 디스플레이 패널의 평면도로 상부 글레스에 칼라필터층을 배치한 구조이고, 도 1b 는 도 1a 의 Ⅰ-Ⅰ' 방향의 단면도이다.
도 1b 에 도시한 바와 같이, 일반 구조에서는 상부 글레스(1)에 칼라필터층(3) 및 데이터 배선(8) 상부에 형성된 액정의 이상 동작층을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(2)를 배치한다.
칼라필터층(3)과 ITO 화소전극(5) 사이에 형성된 액정층은 하부 글레스(9)의 일측에 형성된 편광판으로부터 입사된 빛을 투과하여 화소전극(5) 및 공통전극(4)에 인가된 전압에 따라 배향막의 배향 방향에 따라 정렬된 방향이 변화되고, 상기 액정층의 정렬 상태에 따라 상기 투과된 빛이 편광판을 통해 선택적으로 통과된다.
이 때 상기 블랙 매트릭스(2)를 이용하여 이상 액정층에 의해 하부글레스(9)를 투과한 빛을 차단하여 화소끼리의 간섭을 제거한다.
그러나, 상하판(10, 11)이 미스-얼라인(mis-align)될 경우, 이상 액정층의 배열 상태에 따라 빛이 블랙 매트릭스(2)에 의해 차단되지 않고 인접 화소에 영향을 미친다.
도 1c 는 일반적인 액정 디스플레이 패널의 평면도로, 하부 글레스에 칼라필터층을 배치한 구조이다.
도 1c 에 도시된 바와 같이 도 1a 및 도 1b 의 일반적 구조에서의 상하판(10, 11) 미스-얼라인 문제를 근본적으로 없애기 위해 칼라필터층(3)을 하판(11)에 배치(color filter on transistor)시킨다.
이때 블랙 매트릭스는 하판(11)의 배선전극(8)이 대신하거나, 배선 전극(8) 위에 별도의 블랙 매트릭스층(통상 수지 블랙 매트릭스)을 두기도 하며 또한 배선 전극(8)을 안료 위에 배치시키기도 한다.
종래 기술에 따른 TFT 어레이와 칼라필터층이 각각 다른 기판에 형성된 액정 디스플레이 패널은 LCD 패널의 상하판의 미스-얼라인(mis-align) 발생시 이상 액정층의 비정상 동작에 따라 빛이 새는 문제가 발생하고, 이의 방지를 위해 블랙 매트릭스를 크게 형성할 때 패널 전체 개구율을 떨어지는 문제점이 발생한다.
또한 칼라필터층을 TFT 어레이가 형성된 기판에 배치시킨 TFT LCD 패널의 경우, 화소부 전압에 의한 액정 구동시 이상 액정층의 이상 행동에 따른 빛이 새는 문제를 정면에서는 보호할 수 있지만 좌우 시야각으로 비스듬히 볼 때의 빛이 새는문제점이 있다.
상기 문제점은 상판에 블랙 매트릭스를 설치하여 보완할 수 있으나 역시 상하판의 미스-얼라인 문제로 인해 빛이 새는 문제점을 막기 위해 블랙 매트릭스를 크게 형성할 때 패널 전체 개구율 향상을 위한 마진이 줄어든다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 좌우 시야각에서의 빛이 새는 문제를 개선하고 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 칼라 액정 디스플레이 패널의 개구율을 향상시키기 위해 칼라필터층을 하판 TFT 어레이 위에 적층하는 액정 디스플레이 패널 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 액정 디스플레이 패널을 설계함에 있어서, 수지를 이용한 칼럼 스페이서를 도입하여 좌우 시야각에서의 빛샘 문제를 개선하고 고 개구율의 설계 마진을 갖는데 있다.
도 1a 는 일반적인 액정 디스플레이 패널의 평면도
도 1b 는 상기 도 1a 의 Ⅰ-Ⅰ' 방향의 단면도
도 1c 는 일반적인 액정 디스플레이 패널의 평면도
도 2a 는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 평면도
도 2b 는 상기 도 2a 의 Ⅱ-Ⅱ' 방향의 단면도
도 2c 는 상기 도 2a 의 Ⅲ-Ⅲ' 방향의 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 상부 글레스 2 : 블랙 매트릭스
3 : 칼라필터층 4 : 공통전극
5 : 화소전극 6 : 보호막
7 : 절연막 8: 데이터 배선
9 : 하부 글레스 10 : 상판
11 : 하판 12 : 게이트 배선
13 : 스페이서 14 : 게이트 전극
15 : 반도체층 16 : 오우믹접촉층
17 : 소오스 전극 18 : 드레인 전극
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 특징은 서로 교차하여 각각 다수 개로 형성된 데이터 배선 및 게이트 배선을 갖는 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에 액정이 주입된 액정 디스플레이 패널에 있어서, 상기 제 1 기판 상에 데이터 및 게이트 배선의 교차 영역에 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터와 연결되어 형성된 화소전극; 상기 화소전극의 상부에 형성된 칼라필터층; 상기 데이터 배선 및 제 2 기판과 맞닿도록 상기 데이터 배선과 제 2기판 사이에 형성된 스페이서를 포함하여 구성되는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널 제조 방법의 특징은 다수 개의 단위 화소로 구성된 액티브 영역을 갖는 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에 액정이 주입된 액정 디스플레이 패널 제조에 있어서, 상기 제 1 기판 상에 다수 개의 게이트 배선을 형성하는 단계; 상기 액티브 영역의 각 단위 화소 당 박막트랜지스터를 형성하고, 상기 다수 개의 게이트 배선과 교차하는 방향으로 다수 개의 데이터 배선을 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터와 연결되도록 화소전극을 형성하는 단계; 상기 데이터 배선 및 제 2 기판과 맞닿도록 상기 데이터 배선과 제 2 기판 사이에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 화소전극 상부에 칼라필터층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2a 는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 평면도이고, 도 2b 는 도 2a 의 Ⅱ-Ⅱ' 방향의 단면도이다.
그리고 도 2c 는 도 2a 의 Ⅲ-Ⅲ' 방향의 단면도이다.
도 2b 및 도 2c 에 도시된 바와 같이 게이트 배선 및 데이터 배선(8)의 상부에 상판(10)까지 다다를 수 있는 스페이서(13)를 구성한다.
그리고 도 2b 에 도시된 바와 같이 상판(10) 및 하판(11) 사이에 형성된 액정층, 하부 글레스(9) 위에 각각의 화소를 ON/OFF시켜 화소를 구동하기 위한 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터를 ON/OFF시키는 스위칭 신호를 인가하기 위한 게이트 배선(12) 및 데이터 신호를 인가하기 위한 데이터 배선(13), 상부 글레스(1) 및 하부 글레스(9)의 화소 영역에 형성되고 각각 전압을 인가하여 상기 액정층의 배열 상태를 조절하는 공통전극(4) 및 화소전극(5), R, G, B 칼라필터층(3), 데이터 배선(8)의 상부에 상판(10)까지 맞닿도록 형성되어 상판(10)과 하판(11) 사이에 일정한 공간이 형성되도록 유지시켜주고 광을 차단하는 역할을 하는 스페이서(13)를 포함하여 구성된다. 또한 상기 스페이서(13)는 데이터 배선(8)과 마주보는 상판(10)에 상기 상판(10)과 맞닿도록 형성되기도 하고 게이트 배선(12) 위에 형성되기도 한다.
또한 도시되진 않았지만 상기 하판(11)의 일측에 형성된 LCD 백라이트, 상기 상판(10) 및 하판(11)의 일측에 형성되어 상기 액정층을 고정된 방향으로 정렬하는 배향막, 상기 상판(10) 및 하판(11)의 일측에 형성되고 상기 백라이트에 의해 조사되어 상기 액정층을 투과한 빛을 조절하는 편광필터를 더 포함하여 구성된다.
상기 스페이서(13)는 최근 액정 스페이서 대용으로 개발 적용 중에 있는 칼럼 스페이서를 적용하거나, 또는 수지 블랙 매트릭스로 높은 층으로 적층하여 구성한다.
상기 스페이서(13)를 상판(10)과 맞닿도록 형성함으로써 ITO 화소전극(5)이 없는 부분의 이상 액정층이 형성되지 않게 하여 물론 정면 뿐 아니라 비스듬한 각도에서의 빛이 새지 않게 한다.
상기와 같은 액정 디스플레이 패널 형성 공정 중 하판(11)의 공정은 다음과 같다. 그리고 데이터 배선(8)의 상부에 스페이서(13)가 형성되는 공정만을 설명하면 다음과 같다.
게이트 전극(14)을 형성함과 동시에 게이트 배선(12)을 형성한다.
이어 게이트 전극(14)을 덮도록 절연막(6)을 형성하고, 반도체층(15)을 형성한다.
이어, 반도체층(15)의 오우믹 접촉(ohmic contact)을 위하여 오우믹접촉층(16)을 형성한 후 소오스 전극(17)과 드레인 전극(18)을 형성한다.
그리고, 오우믹접촉층(16) 위에 형성된 소오스 전극(17) 및 드레인 전극(18)과 함께 상기 절연막(6) 상에 데이터 배선(8)이 형성된다.
이어 상기 소스/드레인 전극(17, 18)을 포함한 전면에 보호막(7)을 형성하고 패터닝하여 상기 드레인 전극(18)의 소정 영역을 노출시키고, 상기 노출된 드레인 전극(18)과 연결되도록 화소전극(5)을 형성한다. 이때 화소전극(5)이 보호막(7)보다 먼저 형성되기도 한다.
이어, 도면에 도시되진 않았지만 배향막을 형성하고, 상기 데이터 배선(8)의 상부에 스페이서(13)를 형성하고, 상기 화소전극(5) 상부에 칼라필터층(3)을 형성한다.
스페이서(13)를 상판(10)까지 확장하여 형성하고 칼라필터층(3)을 박막트랜지스터가 형성된 하판(11)에 형성함으로써 상판(10) 및 하판(11)의 미스-얼라인으로 인한 좌우 시야각에서 빛이 새는 문제점이 없다.
그리고 칼라필터층(3)과 ITO 화소전극(5) 사이에 형성된 액정층은 하부 글레스(9)의 일측에 형성된 편광판으로부터 입사된 빛을 투과하여 화소전극(5) 및 공통전극(4)에 인가된 전압에 따라 배향막의 배향 방향에 따라 정렬된 방향이 변화되고, 상기 액정층의 정렬 상태에 따라 상기 투과된 빛이 편광판을 통해 선택적으로 통과된다.
이 때 상기 스페이서(13)를 이용하여 이상 액정층의 형성을 방지하여 이상 액정층에 의해 하부 글레스(9)를 투과한 빛이 없으므로 화소끼리의 간섭이 제거된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
박막트랜지스터 어레이가 형성된 액정 디스플레이 패널의 하판에 칼라필터층을 적층하는 구조에서, 데이터 배선의 상부 또는 데이터 배선과 마주보는 상판에 상하판 사이의 공간만큼 스페이서를 형성함으로써 이상 액정층의 형성을 방지한다.
따라서 이상 액정층으로의 빛의 투과로 인해 좌우 시야각 방향으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 스페이서가 빛을 차광하는 역할도 하기 때문에 별도의 블랙 매트릭스의 형성하지 않아도 되고, 이는 패널 투과율(개구율)을 향상시키는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
Claims (15)
- 서로 교차하여 각각 다수 개로 형성된 데이터 배선 및 게이트 배선을 갖는 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에 액정이 주입된 액정 디스플레이 패널에 있어서,상기 제 1 기판 상에 데이터 및 게이트 배선의 교차 영역에 형성된 박막트랜지스터;상기 박막트랜지스터와 연결되어 형성된 화소전극;상기 화소전극의 상부에 형성된 칼라필터층;상기 데이터 배선 및 제 2 기판과 맞닿도록 상기 데이터 배선과 제 2 기판 사이에 형성된 스페이서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서, 박막트랜지스터는상기 제 1 기판 상에 게이트 배선과 함께 형성된 게이트 전극;상기 게이트 전극을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막;상기 게이트 절연막 상의 소정 영역에 차례로 형성된 반도체층, 소스/드레인 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 데이터 배선의 상부, 데이터 배선과 마주보는 상기 제 2 기판 중 어느 하나에 형성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는액정 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 게이트 배선과 상기 제 2 기판 사이에 더 형성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 제 1 및 제 2 기판 사이에 일정한 공간이 형성되도록 유지시키는 것을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 칼럼 스페이서, 블랙 매트릭스 중 어느 하나로 형성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널.
- 제 6 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 및 칼럼 스페이서는 수지로 형성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널.
- 다수 개의 단위 화소로 구성된 액티브 영역을 갖는 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에 액정이 주입된 액정 디스플레이 패널 제조에 있어서,상기 제 1 기판 상에 다수 개의 게이트 배선을 형성하는 단계;상기 액티브 영역의 각 단위 화소 당 박막트랜지스터를 형성하고, 상기 다수 개의 게이트 배선과 교차하는 방향으로 다수 개의 데이터 배선을 형성하는 단계;상기 박막트랜지스터와 연결되도록 화소전극을 형성하는 단계;상기 데이터 배선 및 제 2 기판과 맞닿도록 상기 데이터 배선과 제 2 기판 사이에 스페이서를 형성하는 단계;상기 화소전극 상부에 칼라필터층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는상기 제 1 기판 상에 상기 게이트 배선 형성 시에 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극을 포함한 절연 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;상기 게이트 절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계;상기 게이트 절연막 상에 상기 데이터 배선을 형성 시에 상기 반도체층 상에 소스/드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 스페이서는데이터 배선의 상부, 데이터 배선과 마주보는 상기 제 2 기판 중 어느 하나에 형성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 스페이서는 게이트 배선과 상기 제 2 기판 사이에 더 형성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 스페이서는 제 1 및 제 2 기판 사이에 일정한 공간이 형성되도록 유지시키는 것을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 스페이서는 칼럼 스페이서, 블랙 매트릭스 중 어느 하나로 형성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 및 칼럼 스페이서는 수지로 형성됨을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에 액정이 주입된 액정 디스플레이 패널 제조에 있어서,상기 제 1 기판 상에 게이트 배선, 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극을 포함한 제 1 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;상기 게이트 절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계;상기 게이트 절연막 상에 데이터 배선을 형성하고, 상기 반도체층 상에 소스/드레인 전극을 형성하여 박막트랜지스터를 형성하는 단계;상기 소스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성하고 패터닝하여 상기 드레인 전극의 소정 영역을 노출시키는 단계;상기 노출된 드레인 전극과 연결되도록 화소전극을 형성하는 단계;상기 데이터 배선 및 제 2 기판과 맞닿도록 상기 데이터 배선과 제 2 기판 사이에 스페이서를 형성하는 단계;상기 화소전극 상부에 칼라필터층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고 개구율을 갖는 액정 디스플레이 패널 제조 방법.
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