KR20040079683A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

표시 품질을 향상시키기 위한 액정 표시 장치가 개시된다. 액정 표시 장치는 상부 기판, 상부 기판과 대향하는 하부 기판, 하부 기판과 상부 기판과의 사이에 형성된 액정층, 하부 기판상에 형성된 스위칭 소자 및 스위칭 소자와 연결되고 서로 교차되는 복수의 배선 및 상부 기판과 하부 기판과의 사이에 형성되고 복수의 배선 및 복수의 배선이 교차되는 영역에 구비되는 셀갭 유지 부재로 완성된다. 액정표시장치의 표시품질을 향상할 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시 품질 향상을 위한 액정표시장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 영상을 표시하기 위한 액정 표시 패널 및 액정 표시 패널의 하부에 위치하여 액정 표시 패널로 광을 제공하기 위한 백 라이트 어셈블리를 구비한다.

액정 표시 패널은 상부 기판과, 하부 기판과, 상부 기판과 하부 기판과의 사이에 주입된 액정으로 구성된다. 액정 표시 패널은 외부로부터의 신호에 의하여 상부 기판과 하부 기판과의 사이에 전계가 형성되면 액정의 배열각이 변화되면서 백 라이트 어셈블리로부터 공급된 광의 투과량을 제어하여 영상을 표시한다.

이때, 상부 기판과 하부 기판과의 사이에 소정의 두께를 갖는 스페이서(spacer)가 형성되어 두 기판을 소정의 간격으로 이격시킨다. 스페이서는 상부 기판과 하부 기판과의 사이에 일정한 갭이 유지시킴으로써, 두 기판 사이에 주입되는 액정의 형태 및 특성의 변형을 방지하고, 더 나아가 액정 표시 장치의 표시 특성이 저하되는 것을 방지한다.

일반적으로, 스페이서는 다음과 같이 구분된다. 즉, 볼 형태로 이루어져 상부 기판 또는 하부 기판 상에 산포되는 볼(ball) 스페이서와, 상부 기판 또는 하부기판 상에 유기막을 형성한 후 유기막을 패터닝하여 스페이서를 형성하는 칼럼(column) 스페이서로 구분된다. 이때, 볼 스페이서는 스페이서 변형으로 갭(gap)이 불균일하고, 산포 밀도수에 따른 갭 균일성(uniformity)을 유지하기 힘들고, 화소 내 스페이서 주위에서의 액정 분자의 배열이 틀어지므로 휘도 저하가 발생되고, 스페이서 주위에 빛샘 현상이 발생하여 선명도가 저하되는 단점이 있다.

반면에, 칼럼 스페이서는 유기막 중 액정 표시 장치의 비유효 디스플레이 영역 상에 형성된 유기막을 제외한 나머지를 제거함으로써 형성되기 때문에 액정 표시 장치의 개구율을 저하시키지 않고, 액정 표시 장치의 전체적으로 셀갭이 균일한 장점을 갖는다. 따라서, 최근 액정 표시 장치에는 칼럼 스페이서가 일반적으로 사용되고 있다.

현재의 칼럼 스페이서를 채용한 TFT 액정 표시 패널은 단일한 형태의 칼럼 스페이서를 적절한 밀도와 단면적, 높이를 갖도록 설계하여 채택하고 있다. 그러나, 이러한 구조의 패널은 다양한 장점을 갖는 반면, 외부에서 가해진 외력에 의하여 스페이서가 압축되면서 결과적으로 액정표시장치의 표시 품질을 손상시키는 문제점을 갖는다.

특히, 근래 들어 휴대성이 강화된 모바일(mobile)기기 등에 차용되는 박막 트랜지스터 액정표시장치의 경우에는 별도의 자판 없이 화면 입력을 할 수 있는 터치 스크린(touch screen)방식이 상용화되고 있어 스페이서의 손 상등으로 인한 액정표시장치의 표시 품질 저하가 더욱 문제시되고 있다.

따라서, 칼럼 스페이서의 손상을 막아 표시품질을 향상시키기 위한 액정표시장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.

도 2는 도 1에서 도시된 액정표시장치의 하부 기판을 설명하기 위한 하부 기판을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치에 채용되는 하부 기판을 설명하기 위한 하부 기판을 도시한 도면이다.

도 4a내지 4c는 본 발명의 액정표시장치에 채용되는 여러 형상의 스페이서를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 상부 기판 140 : 공통 전극

150 : 스페이서 200 : 하부 기판

220 : 박막 트랜지스터 221 : 게이트 전극

222 : 게이트 절연막 223 : 액티브 패턴

224 : 콘택 패턴 225 : 소오스 전극

226 : 드레인 전극 230 : 유기 절연막

231 : 게이트 라인 251 : 데이터 라인

700 : 액정표시장치

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 상부 기판; 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판; 상기 하부 기판과 상기 상부 기판과의 사이에 형성된 액정층; 상기 하부 기판상에 형성된 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자와 연결되고 서로 교차되는 복수의 배선; 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판과의 사이에 형성되고 상기 복수의 배선 및 상기 복수의 배선이 교차되는 영역에 구비되는 셀갭 유지 부재를 포함한다.

이러한, 액정표시장치 및 액정표시장치의 제조 방법에 따르면 외부 압력에 대해 손상이 잘 되지 않도록 스페이서의 형상을 변화시킴으로써 스페이서의 손상을 막아 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 액정표시장치(700)는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)(220)가 위치하는 하부 기판(200), 하부 기판(200)과 대향하는 상부 기판(100), 상부 기판(100)과 하부 기판(200)과의 사이에 형성된 액정층을 포함한다.

상부 기판(100)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO, 이하, ITO)또는인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; 이하, IZO)로 이루어진 공통 전극(140)이 적층된다.

한편, 하부 기판(200)은 기판상에 형성된 TFT(220), TFT(220)가 형성된 기판상에 형성된 유기 절연막(230)으로 이루어진다.

유리, 석영 또는 사파이어로 이루어진 투명 기판상에 게이트 막으로서, 예컨대 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW)등의 단일 금속막이나 이중 금속막을 증착한 후, 사진 식각 공정으로 상기 게이트막을 패터닝하여 게이트 배선을 형성한다. 상기 게이트 배선은 게이트 전극(221), 게이트 전극(221)에 연결되는 게이트 라인 및 외부로부터 신호를 인가 받아 상기 게이트 라인으로 전달하는 게이트 패드를 포함한다.

상기 게이트 배선이 형성된 기판상에 실리콘 질화물로 이루어진 게이트 절연막(222)을 약 4500Å의 두께로 형성한다. 상기 게이트 절연막(222)상에 비정질 실리콘과 같은 반도체 막을 증착하고 이를 사진 식각 공정으로 패터닝하여 박막 트랜지스터의 액티브 패턴(223)을 형성한다.

상기 액티브 패턴(223) 및 게이트 절연막(222)상에 금속막을 증착한 후 사진 식각 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여 데이터 배선을 형성한다. 상기 데이터 배선을 소오스 전극(225), 드레인 전극(226) 및 화상 신호를 전달하기 위한 데이터 패드(미도시)를 포함한다.

상기 데이터 배선 및 게이트 절연막(222)상에 실리콘 질화물로 이루어진 무기 보호막(230)을 약 4000Å의 두께로 형성한 후, 사진 식각 공정으로 상기 소오스전극(225) 위, 게이트 배선 위 및 데이터 패드 위의 상기 유기 보호막(230) 및 게이트 절연막(222)을 건식 식각한다.

또한, 화소부의 반사판을 산란 구조로 만들기 위해 또다른 포토 마스크를 이용하여 상기 유기 보호막(230)을 다시 한번 노광한다. 이때, 상기 표시 영역의 유기 보호막(230)은 노광기의 분해능 정도의 선폭을 갖는 불규칙한 패턴으로 불완전 노광된다.

TFT(220)는 게이트 전극(221), 소오스 전극(225) 및 드레인 전극(226)을 갖는다. 이때, 게이트 전극(221)은 게이트 절연막(222)을 통하여 소오스 전극(225)과 드레인 전극(226)과 절연 상태를 유지한다. 게이트 절연막(222)상에는 게이트 전극(221)에 전원이 인가됨에 따라 소오스 전극(225)으로부터 드레인 전극(226)으로 전원을 인가하기 위한 액티브 패턴(223) 및 오믹 콘택 패턴(224)이 형성된다. 그 위로 소오스 및 드레인 전극(225, 226)이 형성된다.

칼럼 스페이서(150)가 하부 기판(200)에 형성되는 경우 칼럼 스페이서(150)로 인해 TFT(220)가 손상되는 것을 방지하기 위하여 상부 기판(100)에 형성시키는 것이 바람직하다.

칼럼 스페이서(150)가 상부 기판(100)에 형성되는 경우 상부 기판(100)의 픽셀 전극(240)에 대응하는 부분에 위치하는 것이 아니라, 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되는 부분에 대응하는 영역에 구비된다

도 2는 도 1에서 도시된 액정표시장치의 하부 기판을 도시한 도면이다.

하부 기판은 기판상에 형성된 TFT(220), TFT(220)가 형성된 기판상에 형성된유기 절연막(230)으로 이루어진다.

TFT(220)는 게이트 전극(221), 소오스 전극(225) 및 드레인 전극(226)을 갖는다. 이때, 게이트 전극(221)은 게이트 절연막(222)을 통하여 소오스 전극(225)과 드레인 전극(226)과 절연 상태를 유지한다. 게이트 절연막(222)상에는 게이트 전극(221)에 전원이 인가됨에 따라 소오스 전극(225)으로부터 드레인 전극(226)으로 전원을 인가하기 위한 액티브 패턴(223) 및 오믹 콘택 패턴(224)이 형성된다. 그 위로 소오스 및 드레인 전극(225, 226)이 형성된다.

여기서, 본 발명에 따른 액정표시장치에 채용되는 스페이서(150)의 위치는 게이트 라인(231)과 데이터 라인(251)이 교차하는 영역이고, 그 형상은 단면이 십자 모양이다.

데이터 라인(251)과 게이트 라인(231)이 교차하는 영역에 십자 모양으로 구비되는 스페이서를 취하게 되면 외부에서 미치는 압력이 비교적 넓은 면적에 나뉘어지므로 액정표시장치의 스페이서 손상을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치에 채용되는 하부 기판을 설명하기 위한 하부 기판을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 하부 기판은 기판상에 형성된 TFT(220), TFT(220)가 형성된 기판상에 형성된 유기 절연막(230)으로 이루어진다.

TFT(220)는 게이트 전극(221), 소오스 전극(225) 및 드레인 전극(226)을 갖는다. 이때, 게이트 전극(221)은 게이트 절연막(222)을 통하여 소오스 전극(225)과 드레인 전극(226)과 절연 상태를 유지한다. 게이트 절연막(222)상에는 게이트전극(221)에 전원이 인가됨에 따라 소오스 전극(225)으로부터 드레인 전극(226)으로 전원을 인가하기 위한 액티브 패턴(223) 및 오믹 콘택 패턴(224)이 형성된다. 그 위로 소오스 및 드레인 전극(225, 226)이 형성된다.

여기서, 본 발명에 따른 액정표시장치에 채용되는 스페이서(150)의 위치는 게이트 라인(231)과 데이터 라인(251)이 교차하는 영역이고, 그 형상은 단면이 십자 형상(150a)인 것과 구 형상(150c)인 것이 있다.

그리고, 게이트 라인(231)이나 데이터 라인(251)상에 구비되고 그 형상이 선형상(150b)인 것과 구 형상(150c)인 것이 있다.

데이터 라인(251)과 게이트 라인(231) 및 데이터 라인(251)과 게이트 라인(231)이 교차하는 영역에 십자 모양등의 여러 스페이서를 구비하게 되면 외부에서 미치는 압력이 비교적 넓은 면적에 나뉘어 지므로 액정표시장치의 스페이서 손상을 방지할 수 있다.

도 3에서는 단면이 십자 형상, 선 형상인 것과 구 형상인 스페이서가 모두 구비된 것을 도시하였으나, 십자 형상과 선 형상인 스페이서만이 채용된 구조나 십자 형상과 구 형상인 스페이서만이 채용된 구조도 상정할 수 있을 것이다.

도 4a내지 4c는 본 발명의 액정표시장치에 채용되는 여러 형상의 스페이서를 도시한 도면이다.

도 4a를 참조하면, 도 2에서 살펴본 바와 같이 데이터 라인과 게이트 라인의 교차점의 형상과 동일하게 단면이 십자 형상인 스페이서를 도시하고 있다.

즉, 하부 기판과 평행하게 자른 단면의 형상이 십자 형상인 스페이서로서 넓은 면적이 데이터 라인과 게이트 라인의 교차점에 접하도록 한다.

스페이서를 이러한 십자 형상으로 채용함으로써, 데이터 라인과 동시에 게이트 라인을 지지할 수 있어 한 개의 스페이서를 채용하면서 복수개의 스페이서를 채용한 효과를 가져온다.

또한, 여러개의 스페이서를 제작하는 경우 거쳐야할 여러 절차를 한 개의 스페이서를 채용하면서 간소화할 수 있다.

이러한 십자 형상의 스페이서는 일반적인 구형상의 스페이서나 컬럼 스페이서에 비해 면적이 넓고, 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되는 영역에 구비되어 있어 외부 압력에 의해 스페이서가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 단면이 선 형상인 스페이서로서 이러한 스페이서는 게이트 라인이나 데이터 라인에 구비되어 일정한 셀갭을 유지할 수 있다.

즉, 하부 기판과 평행하게 자른 단면의 형상이 선 형상인 스페이서를 게이트 라인이나 데이터 라인에 구비할 수 있다.

스페이서를 이러한 선 형상으로 채용함으로써, 게이트 라인이나 데이터 라인에 복수개의 스페이서가 지지하고 있는 것과 동일한 효과를 가져올 수 있어 한 개의 스페이서로 복수개의 스페이서의 역할을 수행 할 수 있다.

또한, 여러개의 스페이서를 제작하는 경우 거쳐야할 여러 절차를 한 개의 스페이서를 채용하면서 간소화할 수 있다.

도 4c를 참조하면, 구 형상인 스페이서로서 이러한 스페이서는 게이트 라인이나 데이트 라인에 대응하는 영역에 구비될 수 있다.

이러한 구 형상의 스페이서는 앞에서 살펴본 십자 형상의 스페이서나, 선 형상의 스페이서에 비하여 외부의 힘에 의해 손상될 가능성이 많으므로 다른 십자 모양의 스페이서와 함께 채용되거나 십자 및 선 형상의 스페이서와 함께 채용되어야 소기의 목적을 달성할 수 있을 것이다.

상술한 액정 표시 장치에 따르면, 외부 압력에 대해 손상이 잘 되지 않도록 스페이서의 형상을 변화시킴으로써 액정표시장치의 표시 품질 향상을 구할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 상부 기판;

   상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판;

   상기 하부 기판과 상기 상부 기판과의 사이에 형성된 액정층;

   상기 하부 기판상에 형성된 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자와 연결되고 서로 교차되는 복수의 배선; 및

   상기 상부 기판과 상기 하부 기판과의 사이에 형성되고 상기 복수의 배선 및 상기 복수의 배선이 교차되는 영역에 구비되는 셀갭 유지 부재를 포함하는 액정표시장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 배선은 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인과 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제2 항에 있어서, 상기 셀갭 유지 부재는 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인이 교차되는 부분에 대응하는 영역에 구비되고 상기 상부 기판과 평행하게 자른 단면이 십자 형상인 제1 스페이서인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제3 항에 있어서, 상기 게이트 라인 또는 데이터 라인에 대응하는 영역에 구비되고 상기 상부 기판과 평행하게 자른 단면이 상기 제1 방향 또는 제2 방향으로 소정 길이만큼 연장된 선 형상인 제2 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제4 항에 있어서, 상기 게이트 라인, 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인이 교차하는 영역 중 어느 하나 이상의 영역에 구비되고, 구 형상을 갖는 제3 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치