KR970002975B1 - 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

내용없음

Description

액정표시소자

제1도는 본 발명에 따른 액정표시소자의 제1실시예의 개략적 단면도,

제2도는 제1도에 도시된 본 발명 액정표시소자의 평면적 레이아웃도,

제3도는 본 발명에 따른 액정표시소자의 제2실시예의 개략적 단면도,

제4도는 제3도에 도시된 본 발명 액정표시소자의 평면적 레이아웃도,

제5도 내지 제12도는 본 발명 액정표시소자의 제조과정을 보인 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 기판 20 : 제1전극

30 : 절연층 40 : 액정층

41: 액정 주입공 50 : 지주

60 : 제2전극 61 : 차광층

70 : 표피층 80 : 용해층

90 : 제1우물 91 : 제2우물

본 발명은 광학적 표시에 사용되는 액정표시소자에 관한 것으로서, 상세하게는 전극의 선저항 감소와 더불어 효율적인 광 제어 구조로 화소간 휘도차를 줄이고, 그리고 콘트라스트 비를 향상할 수 있는 액정표시소자에 관한 것이다.

액정표시소자는 소비전력이 적고 경박단소하다는 장점으로 인해 매우 다양한 형태로 발전되고 있는 데, 그 예로서 STN 또는 TN 액정을 사용하는 단순 매트릭스 타입의 액정표시소자와, 능동 소자인 박막 트랜지스터나 다이오드 등을 이용한 액티브 매트릭스 타입의 액정표시소자, 그리고 강유전성 액정을 이용한 동적 산란형 액정표시소자들을 들 수 있다.

이상의 기존 액정표시소자는 사용되는 액정의 특성에 의해 편광소자가 필요하고, 그리고 액정 충진공간을 위한 두매의 기판이 사용되는 등의 이유로 인해 광이용 효율이 저조하고 또한 고른 화질의 화상 구현, 그리고 초대형화하는데에 있어서 불리한 문제점이 있었다.

편광소자에 의한 광이용 효율문제는 예를 들어 상천이(相遷移)효과를 이용한 CNT(Cholestric Nematic Phase Transition) 액정표시소자나 액정표시소자의 개발 초기 당시의 DSM(Dynamic Scattering Mode) 액정표시소자에서는 문제시 되지 않으나, 상기 DSM 액정표시소자는 응답속도가 늦고, 또한 그 두께가 타 액정표시소자에 비해 두껍기 때문에 사용범위가 극히 좁은 결점이 있다.

그리고, 최근에 활발히 연구되고 있는 고분자 분산 액정표시소자(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display)의 경우도 편광판을 사용하지 않기 때문에 광이용 효율이 높다 할 수 있으나, 이것은 고분자와 액정의 굴절률 차이에 의한 광산란 현상으로 화상을 표시하는 유형이기 때문에 일정한 콘트라스트 비를 얻기 위하여는 액정층의 두께가 일정 이상이 되어야 한다.

이러한 종래 액정표시소자들의 제문제를 상당히 개선된 새로운 구조의 전계 효과형 액정을 적용한 액정표시소자가 본 공동 발명자에 의해 일본 특허 출원번호 평4-116146호로 1992년 5월 8일에 최초 출원되었으며, 이에 이어 한국 특허출원번호 93-2195호, 그리고 미국에는 출원번호 08/058,712호로 출원된 바 있다. 그리고 상기 출원을 기반으로 한 개선 발명들이 1992년 한국 특허출원 15191, 15192, 15193, 15194, 17898, 21108, 21450, 21456, 22406, 25632, 25752, 25628, 25631 등으로 출원되었다.

상기 발명의 액정표시소자는 빠른 구동 속도와 높은 광이용 효율을 가지는 것으로서, 대향 전극들의 사이에 마련된 액정층이 다수의 절연층에 의해 격리되어 다층구조화되어 있고, 편광판이 없이 하나의 유리기판만이 적용되고 이의 상부에 광제어를 위한 기능층이 적층 형성된 구조를 가지는 것으로서, 광제어를 위한 액정층이 다층화되어 있는 구조적 특징에 의해 이러한 구조유지를 위한 다중의 절연층과 그리고 절연층들간의 간격을 유지하여 주는 지주를 갖춘다. 여기에 사용되는 액정은 산란형 액정으로서 액정의 산란효과에 의해 빛을 통과시키거나 액정 중에서 빛을 산란시켜 화상을 구현하는 것이다. 이러한 액정표시소자는 구조에 있어서 새로운 개념을 가지고 있기 때문에 보다 효율적인 광제어가 가능하고 그리고 제작이 용이한 구조로의 연구가 계속되고 있다.

본 발명은 전극의 선저항을 감소시켜 화소간 휘도차를 개선하고, 그리고 효율적인 광제어로 콘트라스트비를 향상한 액정표시소자를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정표시소자는, 적어도 하나의 기판과, 기판상에 소정 패턴으로 배치되는 복수개의 제1전극과, 상기 제1전극과 소정 간격을 유지한 채 대향 배치되어 상호 교차에 의한 화소영역을 결정하는 복수의 제2전극과, 상기 대향된 양 전극군 사이에 충전되는 액정층들과, 상기 액정층들 사이에 마련되어 상기 액정층을 다층으로 분리하는 절연층과, 상기 각 절연층의 사이에 위치되어 절연층들의 위치를 고정하는 지주들을 구비하며, 상기 제1전극과 제2전극 중의 적어도 어느 한 전극에 화소영역의 바깥에 위치하는 선저항 감소를 위한 금속층이 형성되어 있는 점에 그 특징이 있다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시소자는, 적어도 하나의 기판과, 기판상에 소정 패턴으로 배치되는 복수개의 제1전극과, 상기 제1전극과 소정 간격을 유지한 채 대향 배치되어 상호 교차에 의한 화소영역을 결정하는 복수의 제2전극과, 상기 대향된 양 전극군 사이에 충전되는 액정층들과, 상기 액정층들 사이에 마련되어 상기 액정층을 다층으로 분리하는 절연층과, 상기 각 절연층의 사이에 위치되어 절연층들의 위치를 고정하는 지주들을 구비하며, 상기 제1전극 또는 제2전극에 화소영역 위에 위치하는 선저항 감소를 위한 금속층이 형성되어 있고, 상기 제2전극 또는 제1전극에 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소영역으로 차광막이 형성되어 있는 점에 그 특징이 있다.

상기 본 발명 액정표시소자에 있어서, 상기 금속막과 차광막은 금속성 소재로서 빛의 투과를 차단함과 아울러 해당 전극의 선저항의 감소에 기여하게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들을 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1실시예의 개략적 단면도이며, 제2도는 제1실시예의 평면적 배치구조를 보인 레이아웃도이다. 투명성 기판(10)에, 그 표면에 소정 간격으로 금속막(21)이 형성되어 있는 제1전극(20)이 스트립상으로 형성되어 있고, 제1전극의 위에 제1전극(20)의 보호 기능을 겸한 최하위 절연층(30)이 마련되어 있고, 그 위로 액정층(40)과 절연층(30)의 다수 교번 적층되고, 그리고 맨위의 액정층(40)의 위에는 최종의 절연층(30)이 형성되어, 절연층(30)과 액정층(40)의 다중 적층구조에 의한 광제어층이 마련된다. 상기 절연층(30)들의 사이에는 절연층(30)간의 간격을 유지하여 주는 지주(50)가 마련되는데, 이 지주(50)는 상기 금속막(21)의 상방에 위치한다. 그리고 광제어층의 최상위 절연층(30)의 위에는 상기 제1전극(20)과의 상호교차에 의한 화소영역을 결정하는 제2전극(60)이 소정 패턴으로 마련되고, 제2전극(60)의 위에는 제2전극(60)의 보호기능을 겸한 표피층(70)이 형성된다. 이상의 구조에서 상기 제1전극(20)과 제2전극(70)은 각각 스트라이프상으로 형성되고 그리고 상호 교차되게 배치되어 X-Y 매트릭스 구조를 형성한다.

이상의 구조에 있어서, 상기 금속막(21)은 제1전극(20)에 비해 낮은 저항을 가짐으로써 제1전극(20)과 제2전극(60)의 교차부분의 바깥으로 투과하는 빛을 차단하여 화소간의 광적 크로스 토오크를 방지하여 화상의 명료성을 증대한다. 상기 금속막(21)이 상기한 바와 같이 차광의 기능을 가지기 위하여는 채색이 흑색이거나, 그 표면이 흑화되어 있거나 흑색계열의 코팅층이 형성되어도 된다. 이상의 금속막(21)의 소재로는 크롬(Cr)이 적합한데, 일반적인 증착법을 통해 상기 기판의 전면에 증착막을 형성하고, 그리고 소정 패턴으로 식각하여 목적하는 금속막을 얻는다.

제3도와 제4도는 본 발명의 제2실시예를 보인다. 제3도는 본 발명의 제2실시예의 개략적 단면도이며, 제4도는 제2실시예의 평면적 배치구조를 보인 레이아웃도이다.

제3도와 제4도를 참조하면, 제1실시예에서와 같이, 투명성 기판(10)에, 그 표면에 소정 간격으로 금속막(21)이 형성되어 있는 제1전극(20)이 스트립상으로 형성되어 있고, 제1전극의 위에 제1전극(20)의 보호 기능을 겸한 최하위 절연층(30)이 마련되어 있고, 그위로 액정층(40)과 절연층(30)의 다수 교번 적층되고, 그리고 맨위의 액정층(40)의 위에는 최종의 절연층(30)이 형성되어, 절연층(30)과 액정층(40)의 다중 적층 구조에 의한 광제어층이 마련된다. 상기 절연층(30)들의 사이에는 절연층(30)간의 간격을 유지하여 주는 지주(50)가 마련되는데, 이 지주(50)는 상기 금속막(21)의 상방에 위치한다. 그리고 광제어층의 최상위 절연층(30)의 위에는 상기 제1전극(20)과의 상호 교차에 의한 화소영역을 결정하는 제2전극(60)이 소정 패턴으로 마련되고, 제2전극(60)의 위에는 화소영역의 상부에 위치하는 차광막(61)이 마련되어 있고, 그리고 그 위에는 제2전극(60)과 차광막(61)의 보호기능을 겸한 표피층(70)이 형성된다.

이상의 구조에 있어서, 상기 금속막(21)은, 상기 제1실시예에서와 마찬가지로, 제1전극(20)에 비해 낮은 저항을 가짐으로써 제1전극(20)의 전체 선저항을 감소시키는 작용을 하게 되며, 화소 외의 영역, 즉 제1전극(20)과 제2전극(60)의 교차 부분의 바깥으로 부터 입사하는 빛을 차단하여 화소간의 광적 크로스 토오크를 방지하여 화상의 명료성을 증대한다. 그리고, 상기 차광막(61)도 역시 제2전극(60)의 선저항을 감소시키는 기능을 가지게 되는데, 이에 더하여 화소영역으로 외광이 투과되지 못하도록 하여 외광이 화소의 바깥영역을 통해 입사된 후 화소영역의 광제어층의 측방으로 부터 입사되게 하며, 그리고 상기 금속막(21)은 화소영역의 바깥으로 부터 입사된 빛을 차단하여 입사된 빛이 화소영역을 거쳐서만 투과되도록 한다.

이러한 본 발명 제2실시예에서는 상기 차광막과 금속막을 통해 외광의 직접적인 투과를 방지하고, 입사된 빛이 일단 화소영역을 통해서만 투과되도록 되어 있기 때문에 화소간의 광적 크로스 토오크에 의한 화질 저하를 억제할 수 있다.

이하, 본 발명 액정표시소자의 제조과정을 설명한다. 여기에서는 상기 제2실시예의 제조과정을 설명함으로서 제1실시예의 제조과정 설명을 병행키로 한다.

제5도에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 표면에 ITO로 소정 패턴의 제1전극(20)을 형성하고, 제1전극(20)의 위에는 화소영역에 배치되는 금속층(21)을 소정 간격으로 배치한다. 상기 금속층(21)은 크롬을 증착한 후 식각법으로 에칭형성하는 것이 바람직하다. 그리고 제1전극(20)과 금속층(21)의 위에 이들의 보호 기능을 갖는 절연층(30)을 2,000옹스트롱 내지 1마이크로 미터의 두께로 아크릴 수지 또는 에폭시 수지 등을 스핀 코팅, 롤코팅 등을 통해 형성한다.

제6도에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(30)의 위에, 특정 용제에 대해 상기 절연층(30)과는 달리 용해성(溶解性)을 가지는 소재, 예를 들어 PVA, 폴리 이마이드(Poly Imide)을 스핀코팅을 통해 용해층(80)을 2,000옹스트롱 내지 1마이크로 미터의 두께로 형성한다.

제7도에 도시된 바와 같이, 상기 과정에 이어 제5도 내지 제6도에서의 절연층(30) 및 용해층(80)의 형성과정을 수회 반복하여 기판(10)상에 다중의 적층을 형성한다.

이상의 과정을 거친 후, 제8도에 도시된 바와 같이, 상기 제2전극(60)의 사이에 상기 절연층(30)들 중 최하위 절연층(30)에 이르는 제1우물(90)을 플라즈마 에칭 또는 200 내지 30나노미터의 레이저 장치로 형성하고 이 제1우물(90)에 에폭시 수지 등의 소재를 충전하여 지주(50)를 형성한다.

제9도에 도시된 바와 같이, 상기 적층위에 상기 제1전극(20)에 대응하는 ITO 제2전극(60)을 소정 패턴으로 형성하며, 그리고 제2전극(60)의 위에 크롬에 의한 금속 차광막(61)을 형성한다. 그러나 여기에서 제1도와 제2도에 도시된 제1실시예의 경우 차광막(61)을 형성하지 않는다. 그리고 차광막을 형성함에 있어서, 상기 금속막(21)과 그 가장자리가 일치되거나 소정폭 증첩되게 하여 직사광의 통과를 억제하도록 한다.

제10도에 도시된 바와 같이, 상기 제1우물(90)의 형성과 같은 방법으로 지주(50)가 형성되지 않은 부위에 최하부 절연층(30)에까지 이르는 액정 주입공(41)을 마련하기 위한 제2우물(91)을 형성하고 이 제2우물(91)에 물 또는 NMP등의 용제를 공급하여 상기 절연층(30)의 사이에 개재된 용해층(80)을 제2우물을 통해 완전히 용해하여 제거하여 공동부를 형성한다.

제11도에 도시된 바와 같이, 상기 제2우물(91)을 통해 액정을 기존의 방식으로 주입하여 절연층(30)들의 사이에 충전한다.

제12도에 도시된 바와 같이 상기 적층위에 상기 제2전극(60)의 보호 기능을 갖는 표피층(70)을 형성하여 상기 액정 주입공(41)을 폐쇄하여, 제3도 내지 제4도에 도시된 목적하는 액정표시소자를 얻는다.

이상과 같은 제조 과정을 얻어진 본 발명의 액정표시소자는 금속층에 의해 전극의 선저항이 감소되고, 그리고 입사된 광이 직접통과되지 않는 구조를 가짐으로써 낮은 소비전력과, 우수한 응답성 및 향상된 콘트라스트와 명료성의 화상을 실현한다.

Claims (8)

1. 적어도 하나의 기판과, 기판상에 소정 패턴으로 배치되는 복수개의 제1전극과, 상기 제1전극과 소정간격을 유지한 채 대향 배치되어 화소영역을 결정하는 복수의 제2전극과, 상기 대향된 양 전극군 사이에 충전되는 액정층들과, 상기 액정층들 사이에 마련되어 상기 액정층을 다층으로 분리하는 절연층과, 상기 각 절연층의 사이에 위치되어 절연층들의 위치를 고정하는 지주들을 구비하며, 상기 제1전극과 제2전극 중의 적어도 어느 한 전극에 화소영역의 바깥에 위치하는 선저항 감소를 위한 금속층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속층은 크롬(Cr)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속층은 차광이 가능한 두께를 가지도록 된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속층은 차광이 가능하도록 흑색 계열의 채색 또는 흑색 계열의 코팅이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
5. 적어도 하나의 기판과, 기판상에 소정 패턴으로 배치되는 복수개의 제1전극과, 상기 제1전극과 소정간격을 유지한 채 대향 배치되어 상호 교차에 의한 화소영역을 결정하는 복수의 제2전극과, 상기 대향된 양 전극군 사이에 충전되는 액정층들과, 상기 액정층들 사이에 마련되어 상기 액정층을 다층으로 분리하는 절연층과, 상기 각 절연층의 사이에 위치되어 절연층들의 위치를 고정하는 지주들을 구비하며, 상기 제1전극 또는 제2전극에 화소영역 외에 위치하는 선저항 감소를 위한 금속층이 형성되어 있고, 상기 제2전극 또는 제1전극에 상기 화소영역 내에 위치하는 화소영역으로 차광막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
6. 제5항에 있어서, 상기 금속층과 차광층 중의 어느 하나가 크롬(Cr)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 금속층은 차광이 가능한 두께를 가지도록 된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 금속층에는 흡광이 가능하도록 흑색 계열의 채색 또는 흑색 계열의 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.