KR100906410B1

KR100906410B1 - 블랙 씰 패턴과 그 둘레에 외곽 수지패턴을 형성한 액정표시 장치

Info

Publication number: KR100906410B1
Application number: KR1020020077612A
Authority: KR
Inventors: 최기석; 윤주연
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2002-12-07
Filing date: 2002-12-07
Publication date: 2009-07-09
Also published as: KR20040049754A

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 씰 패턴에 관한 것이다.

액정표시장치에 있어 화상이 표시되는 액티브 영역의 둘레에 수지BM을 형성한 경우 상기 수지BM과 씰 패턴과는 접촉력의 문제로 인하여 상기 수지BM 위에 씰 패턴을 형성할 경우 수지BM이 이탈하는 등의 문제가 발생하므로 이를 방지하기 위해 수지BM 타측 외부에 씰 패턴을 형성하였다. 하지만 상기와 같은 구조는 액정표시 장치의 비표시 영역의 크기가 커져 컴팩트한 LCM 제작에 마이너스 요인이 된다.

본 발명에서는 액티브 영역 둘레에 일정한 폭을 갖고 형성되는 수지BM에 있어서 상기 폭을 씰 패턴의 폭 만큼 줄여 형성하고 상기 줄어든 폭 만큼을 OD(Optical Density)치 2.0 이상의 블랙 씰런트로서 패터닝함으로써 비표시영역의 크기를 줄여 컴팩트하고 경량화된 액정표시장치를 제공한다.

아울러 본 발명에서는 상기 블랙 씰런트로 이루어진 씰 패턴의 외곽측 표면이 매끄럽지 못하여 이 부분에서 백라이트(Back light)의 빛샘이 발생하는 것을 방지하기 위하여 수지BM을 형성하는 단계에서 상기 블랙 씰 패턴의 외곽측면을 수지BM이 감싸도록 하는 외곽 패턴을 더 형성한 액정표시장치를 제공한다.

외곽 수지패턴, 블랙씰, 수지BM, BM영역, 액정영역, 액정표시장치, 씰패턴

Description

블랙 씰 패턴과 그 둘레에 외곽 수지패턴을 형성한 액정 표시 장치{liquid crystal display devices having a black seal pattern and an resin external pattern around the black seal pattern}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 평면도.

도 2는 일반적인 액정표시장치의 단면도.

도 3a 및 도 3b는 크롬BM을 사용한 경우와 수지BM을 사용한 경우 씰 패턴 형성을 나타낸 액정표시장치 및 횡전계 액정표시장치의 단면도.

도 4는 액티브 영역의 외곽에 블랙 씰 패턴을 형성한 액정표시장치의 평면도.

도 5는 상기 도 4의 비표시영역과 액티브영역의 일부를 도시한 단면도.

도 6은 상기 도 5의 A 부분을 확대한 것으로서 블랙 씰 패턴의 외곽측 표면 상태를 보여주는 단면도.

도 7a 내지 7c는 본 발명에 따른 블랙 씰 패턴과 그 외곽측면을 감싸는 수지 외곽패턴을 형성하는 과정을 도시한 단면도.

도 8은 액티브 영역의 외곽에 본 발명에 따른 블랙 씰 패턴과 그 외곽측면을 감싸는 수지 외곽패턴이 형성된 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도.

도 9는 상기 도 8의 비표시영역과 액티브영역의 일부를 도시한 단면도.

도 10은 상기 도 9의 B 부분을 확대한 것으로서 본 발명에 따른 블랙 씰 패턴의 표면보상을 나타내는 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

225 : 수지BM 225c : 수지 외곽패턴

250 : 블랙 씰 패턴 A4 : 액티브 영역

NA4 : 비표시영역 L4 : 액정 영역

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치의 씰 패턴 형성에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정 표시 장치(liquid crystal display device)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.

일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극 이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

일반적인 액정 표시 장치의 구조를 도 1에 간략하게 도시하였다.

도시한 바와 같이, 액정 표시 장치는 하부의 어레이 기판(50)과 상부의 컬러필터 기판(60)을 포함하는데, 어레이 기판(50)이 컬러필터 기판(60)에 비해 넓은 면적을 가진다. 두 기판(50, 60) 사이의 외곽에는 블랙 매트릭스(BM, 65)와 상기 BM상에 씰 패턴(70)이 형성되어 있으며, 두 기판(50, 60) 사이의 씰 패턴(70) 내에는 도시하지 않았지만 액정이 주입되어 있다. 테두리의 BM(65)에 의해 구분되는 액티브 영역(A1)은 화상이 표시되는 화소부로서, 다수의 게이트 배선(52)과 데이터 배선(53)이 교차하여 화소 영역(51)을 정의하고, 게이트 배선(52)과 데이터 배선(53)이 교차하는 부분에는 박막 트랜지스터(도시하지 않음)가 위치한다. 다음, 어레이 기판(50)의 좌측 및 상측 외곽에는 게이트 배선(52) 및 데이터 배선(53)과 각각 연결되는 게이트 및 데이터 패드(54, 55)가 형성되어 있어, 외부 회로인 게이트 구동 회로 및 데이터 구동회로와 연결된다. 액티브 영역(A1)외의 영역은 비표시 영역(NA1)을 이룬다.

도 2는 상기 도 1의 표시영역과 비표시영역에 있어서의 단면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치는 화상이 표현되는 액티브 영역(A1)과 액티브 영역(A1)에 신호를 인가하기 위해 구동 회로와 연결되는 패드(도시하지 않음)가 위치하는 영역과 게이트 및 데이터 링크를 가리는 BM영역을 포함 하는 비표시 영역(NA1)으로 나누어진다.

액티브 영역(A1)에서 하부의 어레이 기판은 투명한 제 1 기판(110) 위에 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트 전극(111)이 형성되어 있고, 그 위에 실리콘 질화막(SiN_x)이나 실리콘 산화막(SiO₂)으로 이루어진 게이트 절연막(112)이 게이트 전극(111)을 덮고 있다. 게이트 전극(111) 상부의 게이트 절연막(112) 위에는 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(113)이 형성되어 있으며, 그 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(114)이 형성되어 있다.

오믹 콘택층(114) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 소스 및 드레인 전극(115a, 115b)이 형성되어 있는데, 소스 및 드레인 전극(115a, 115b)은 게이트 전극(111)과 함께 박막 트랜지스터(T)를 이룬다.

도시하지 않았지만, 게이트 전극(111)은 게이트 배선과 연결되어 있고, 소스 전극(115a)은 데이터 배선과 연결되어 있으며, 게이트 배선과 데이터 배선은 서로 직교하여 화소 영역을 정의한다.

이어, 소스 및 드레인 전극(115a, 115b) 위에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막으로 이루어진 보호층(116)이 형성되어 있으며, 보호층(116)은 드레인 전극(115b)을 드러내는 콘택홀(116c)을 가진다.

보호층(116) 상부의 화소 영역에는 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(117)이 형성되어 있고, 화소 전극(117)은 콘택홀(116c)을 통해 드레인 전극(115b)과 연결되어 있다.

한편, 제 1 기판(110) 상부에는 제 1 기판(110)과 일정 간격을 가지고 이격되어 있는 투명한 제 2 기판(120)이 배치되어 있고, 제 2 기판(120)의 안쪽면에는 블랙 매트릭스(Black Matrix :BM이라 칭함, 121a)가 박막 트랜지스터(T)와 대응되는 위치에 형성되어 있다. 또한 비표시 영역(NA1)에 게이트 및 데이터 패드와 연결하는 링크를 가리도록 BM(121)이 형성되어 있다. 액티브 영역(A1)내의 BM(121a)의 하부에는 컬러필터(122)가 형성되어 있는데, 컬러필터(122)는 적, 녹, 청의 색이 순차적으로 반복되어 있으며, 하나의 색이 하나의 화소 영역에 대응된다. 컬러필터(122) 하부에는 투명한 도전 물질로 이루어진 공통 전극(123)이 형성되어 있다.

그리고, 두 기판(110, 120) 사이에는 액정이 주입되어 액정층(130)을 이룬다.

여기서, 제 1 기판(110) 상의 게이트 절연막(112)과 보호층(116)은 비표시영역(NA1)까지 연장되어 있고, 비표시영역(NA1)의 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120) 사이에는 액정 주입을 위한 갭을 형성하고 주입된 액정의 누설을 방지하는 씰 패턴(seal pattern)(140)이 형성되어 있다. 이러한 씰 패턴(140)의 형성은 열경화성 수지를 제 1 기판(110) 상에 일정한 패턴으로 형성한 다음, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 배치하고 가압경화하여 두 기판(110, 120)을 합착시킴으로써 이루어진다.

이러한 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터와 화소 전극이 배열된 하부의 어레이 기판을 제조하는 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 포함하는 상부의 컬러필터 기판을 제조하는 공정, 그리고 제조된 두 기판의 배치와 액정 물질의 주입 및 봉지, 편광판 부착으로 이루어진 액정 셀(cell) 공정에 의해 형성된다.

BM에 대해 좀더 자세히 설명하면, BM은 일반적으로 컬러필터의 적, 녹 ,청 패턴 사이에 위치하며 화소전극이 형성되지 않은 부분과 화소 전극 주변부에 형성되는 반전된 선경사 도메인을 차폐시키는 목적으로 형성한다. 그리고 액정패널에 있어서 화상이 표시되는 액티브 영역의 주위 테두리에 일정한 폭을 가지며 형성된다. 또한 BM은 TFT의 직접적인 광조사를 차단하여 TFT의 누설전류 증가를 방지하는 역할도 한다.

BM의 재질로는 OD(Optical Density) 3.5 이상의 크롬(Cr)등의 금속 박막이나 탄소(Carbon) 계통의 유기 재료가 주로 쓰인다. 또한 최근에는 형성 공정이 크롬(Cr) 등의 금속보다 간단하여 원가절감이 가능한 수지BM의 사용이 늘어가는 추세이며, 특히 횡전계 방식의 액정표시장치는 수지BM이 일반적으로 사용된다.

씰 패턴에 대해서도 좀더 자세히 설명하면, 씰 패턴은 액정 주입을 위한 갭을 형성하고 주입된 액정의 누설을 방지하고 액정셀내로 수분 및 외부공기의 침입 방지을 방지하는 역할을 한다. 통상적으로 에폭시 수지를 사용하며 셀갭 제어를 위해 글라스 화이버(glass fiber)나 스페이서(spacer)를 혼입한다. 이런 씰런트의 요구 특성은 신뢰성, 저 경화 수축율, 치수 안정성, 고순도, 비오염성을 가져야 한다. 그리고 크게 열에 의해 경화되는 열경화성과 자외선에 의해 경화하는 자외선 경화성 수지로 나뉜다. 또한 상기 씰런트는 일반적으로 흰색을 띠고 있다.

상기 전술한 BM과 씰 패턴은 상호 관계를 가지게 된다. 도 1 의 액정패널에 있어서 어레이 기판과 컬러필터 기판을 합착시키기 위해 씰 패턴을 형성하는데 상기 씰 패턴을 액정 패널 전체의 액티브 영역과 상기 액티브 영역의 가장자리에 위치하여 상기 액티브 영역을 둘러싸고 있는 BM영역 위에 형성되는데, 이때 상기 BM이 크롬(Cr)등의 금속성인 경우 접촉성이 좋아 상기 크롬(Cr) BM 상에 씰 패턴이 형성되어도 문제가 되지 않았다. 하지만 횡전계 방식 액정표시장치를 포함하여 수지BM을 사용한 액정표시장치의 경우 상기 수지BM과 씰 패턴과의 접촉력이 좋지 않아 씰 패턴이 상기 수지BM위를 이탈하는 등의 문제가 발생한다.

도 3a 및 도 3b를 참조하여 좀 더 자세히 설명하면, 도 3a는 크롬(Cr) BM을 사용한 경우 비표시 영역(NA1)과 액티브 영역(A1)의 일부의 단면도이고, 도 3b는 수지BM을 사용한 경우 비표시 영역(NA2)과 액티브 영역(A2)의 일부의 단면도이다. 간단히 하기 위해 액티브 영역(A2)의 상부 및 하부기판의 적층 구조는 나타내지 않았다. 전술한 문제를 해결하기 위해서 수지BM을 사용한 경우 씰 패턴을 상기 수지BM위에 형성하지 않고, 상기 수지BM 영역 외부에 씰 패턴을 형성하였다.

도 3a에서 도시한 바와 같이, 상부기판(200) 하부에 크롬 BM(210)을 사용한 경우 크롬(Cr) BM(210)과 씰 패턴(220)을 형성하는 씰런트와는 접촉력의 신뢰성이 좋아 크롬(Cr) BM(210)과 접촉하도록 하부기판(240) 상에 씰 패턴(220)을 형성하게 된다. 그러므로 씰 패턴(220)의 폭 즉 S1이 BM 영역인 B1 위에 형성되므로 상기 두 영역의 합인 액정 영역 L1은 S1 + B1의 영역을 이루고 이는 BM영역인 B1과 동일한 영역이 된다. 즉, L1 = B1이 된다.

그러나, 도 3b를 참조하면, 상부기판(250) 하부에 수지BM(260)을 사용한 경 우 수지BM(260)과 씰런트와의 접촉력이 약하여 하부기판(290)의 상부에 수지BM(260)과 겹치는 부분에 씰 패턴(270)을 형성하지 않고 상기 수지BM(260) 밖의 영역에 형성한다. 즉, 액정 영역인 L2는 씰 패턴의 폭인 S2와 BM 영역인 B2의 합으로 이루어지므로 L2 = S2 + B2가 되고, 크롬(Cr) BM과 비교하면, L1 < L2인 관계가 성립하게 된다. 이로 인하여 상기 액정패널에 백라이트 및 커버를 씌워 LCM(Liquid Crystal Module)을 형성하게 되면, 액티브 영역 이외의 부분 즉 상부커버에 의해 가려지는 부분인 비표시 영역에 있어서 수지BM을 사용한 모델의 상부 커버에 의해 가려지는 부분인 NA2가 크롬(Cr) BM을 사용한 모델의 상부 커버에 의해 가려지는 부분인 NA1 보다 더 큰 영역을 가지게 되므로 즉, NA1 < NA2가 성립하게 되어 수지BM을 사용한 모델은 LCM 컴팩트화 및 경량화에 문제점을 가지게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서는 액정표시장치의 액티브 영역의 둘레에 형성되는 수지BM 영역을 줄이고 이를 블랙 씰 패턴으로 대신함으로써 비표시영역의 크기를 줄임으로써 컴팩트하고 경량화 된 액정 표시 장치의 제공을 가능하게 한다. 특히 본 발명의 목적은 상기의 블랙 씰 패턴의 기판 외곽측 표면이 매끄럽지 못하여 이 부분에서 발생하는 백라이트로부터의 빛샘현상을 방지하기 위하여 상기 블랙 씰 패턴의 외곽 측면을 감싸주는 상기 수지BM과 동일재질의 외곽패턴이 더욱 형성된 액정표시장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 액정표시장치는 액티브 영역 및 비표시 영역을 가지며 상기 액티브 영역에 박막 트랜지스터를 포함한 어레이소자가 형성된 하부기판과; 컬러필터가 형성된 상부기판과; 상기 상부기판 하부에 위치하며, 상기 액티브 영역에 대응하는 부분에 형성된 제 1 수지BM과, 상기 액티브 영역의 외측으로 상기 액티브 영역을 테두리하며 형성된 제 2 수지BM과; 상기 제2 수지BM의 외부 둘레에 상기 상부기판의 내측면 및 상기 제 2 수지BM과 측면 접촉하며 형성되며, 상기 상부 및 하부기판을 접착시키며, OD(Optical Density) 값이 2.0이상인 씰런트로 이루어진 블랙 씰 패턴과; 상기 상부기판의 하부에 위치하며, 상기 제 2 수지BM을 이루는 동일한 물질로 동일한 층에 상기 블랙 씰 패턴과 측면접촉하며 상기 블랙 씰 패턴의 외부 둘레에 형성된 수지 외곽패턴을 포함한다.

삭제

또한, 상기 하부기판에는 화소전극이 형성되고, 상기 상부기판에는 공통전극이 형성되거나, 상기 하부기판에 화소전극과 공통전극이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 블랙 씰 패턴의 폭은 0.5mm 내지 2.0mm인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 4는 블랙 씰런트를 사용하여 비표시 영역의 수지BM영역을 형성한 액정표시장치의 평면도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액티브 영역(A3)과 비표시영역(NA3)으로 나뉘어지고, 하부기판인 어레이 기판(250)과 상부기판인 컬러필터 기판(260)이 형성되고, 이때 어레이 기판(250)이 컬러필터 기판(260)에 비해 넓은 면적을 가진다. 컬러필터 기판에 있어서 액티브 영역 주위를 둘러싸고 수지BM (resin black matrix)이 형성되어 있다. 액티브 영역의 주변에는 게이트 및 데이터 배선과 이를 게이트 및 데이터 패드(254, 255)와 연결시키는 게이트 및 데이터 링크가 형성되어 있으나 수지BM에 의해 가려져 있다. 액티브 영역(A3) 내의 수지BM은 도시하지 않았다. 상기 수지BM의 외곽에는 블랙 씰 패턴(270)이 형성되어 있으며, 두 기판(250, 260) 사이의 씰 패턴(270) 내에는 도시하지 않았지만 액정이 주입되어 있다. 액정패널의 테두리의 수지BM에 의해 구분되는 내부 영역은 화상이 표시되는 화소부(251)로서, 다수의 게이트 배선(252)과 데이터 배선(253)이 교차하여 화소 영역을 정의하고, 게이트 배선(252)과 데이터 배선(253)이 교차하는 부분에는 박막 트랜지스터(도시하지 않음)가 위치한다. 도시하지 않았지만 화소 영역에는 공통 배선과 상기 공통배선에서 분기한 다수의 공통 전극이 형성되어 있으며, 화소 영역에는 공통 전극과 일정 간격을 가지고 엇갈리게 배치된 다수의 화소 전극이 형성되어 있는데, 화소 전극은 박막 트랜지스터와 연결되어 있다. 다음, 어레이 기판(250)의 좌측 및 상측 외곽에는 게이트 배선(252) 및 데이터 배선(253)과 각각 링크에 의해 연결되는 게이트 패드와 데이터 패드(254, 255)가 형성되어 있어, 외부회로인 게이트 구동 회로 및 데이터 구동회로와 연결된다.

도 5는 상기 도 4의 비표시 영역과 액티브 영역 일부를 도시한 단면도이다.

게이트 전극(311)과 공통 배선 및 공통 전극(319)은 금속과 같은 불투명한 물질로 이루어질 수 있는데, 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo) 또는 이들의 합금 또는 이중층 등이 그 예이다. 게이트 전극(311)과 공통 배선 및 공통 전극(319) 상부에 게이트 절연막(312), 비정질 실리콘층, 그리고 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층을 순차적으로 증착하고 패터닝하여 액티브층(313)과 불순물 반도체층(314)을 형성한다. 여기서, 게이트 절연막(312)은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막으로 형성할 수 있으며, 또는 유기 물질로 형성할 수도 있다. 다음, 금속과 같은 물질을 증착하고 패터닝하여 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극(315a, 315b)을 형성한다. 공통전극과 엇갈리게 구성되는 또 다른 전극인 화소전극(317, 318)도 소스 및 드레인 전극(315a, 315b)형성시에 동일한 금속물질로 형성된다. 다음, 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기 물질을 증착하여 보호막(316)을 형성한다.

컬러필터 기판(320)은 박막 트랜지스터, 게이트 배선, 데이터 배선으로 빛이 새는 것을 방지하는 제 1 수지BM(321a)과 컬러필터층(322)이 형성되어 있다. 상기 컬러필터와 제 1 수지BM(321a)의 위에는 컬러필터층(322)에 의해 발생되는 단차를 제거하기 위한 오버코트층(미도시함)이 형성될 수도 있다. 상기한 박막 트랜지스터 어레이 기판(310) 및 컬러필터 기판(320) 사이에는 액정층(230)이 형성된다.

상기 전술한 구조에 있어서, 비표시 영역인 NA3의 크기를 줄이기 위해 컬러필터 기판에 있어서 비표시 영역의 일부를 가리기 위한 테두리의 수지BM영역(B3)을 축소하여 형성한다. 예를들어 액정의 비이상적인 구동에 의해 왜곡된 빛이 통과되는 부분 또는 게이트 및 데이터 패드와 이어지는 게이트 및 데이터 링크 부분 등 수지BM으로 가려져할 영역인 액정 영역(L3)에 있어서 씰 패턴(340)의 폭(S3) 만큼 줄여 종래보다 좁게 제 2 수지BM(321b)을 형성한다. 그리고 상기 제 2 수지BM(321b)의 외부측에 OD치가 2.0이상인 블랙 씰런트로 상기 제 2 수지BM(321b)과 연결되어 이격없이 일정한 폭(S3)을 가지는 씰 패턴(340)을 형성한다. 기존의 흰색의 씰런트 대신 OD치 2.0이상인 검은색의 블랙 씰런트를 사용함으로써 씰 패턴의 목적인 어레이 기판과 컬러필터 기판을 부착하고, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정을 흘러나오지 않게 하는 등의 목적을 달성하고 더불어 BM의 역할인 빛의 차단 역할도 수행할 수 있도록 했다.

좀더 자세히 설명하면, 액정 패널은 크게 화상 표시영역인 액티브 영역 A3과 비표시영역인 NA3 영역으로 나뉘어지고 비표시영역인 NA3은 다시 3 부분으로 나뉜다.

어레이 기판과 컬러필터 기판 합착시 외부 회로와 연결되는 부분인 어레이 기판상의 C3영역, 씰 패턴 영역인 S3, 컬러필터 기판의 외부 테두리 수지BM영역의 일부인 B3으로 나뉘어진다. 이때 씰 패턴 영역 S3과 BM영역인 B3을 합쳐 액정영역 L3을 이룬다. 상기 액정패널은 상부커버 및 백라이트를 부착하는 LCM 공정을 거치게 되면 외부 회로와 연결되는 C3 및 액정영역 L3은 상부 커버에 의해 가려지게 되고, 액티브 영역인 A3 부분만 외부로 노출이 된다.

그러므로 동일한 액티브 영역(A3)을 가지더라도 상부커버에 의해 덮히는 부분인 액정영역(L3)과 외부 회로 연결부분(C3) 영역이 크게 되면 LCM 자체크기가 커지고 이에 따라 무게도 더 나가게 되므로 현재의 액정표시장치의 추세에 역행하게 된다.

본 발명에서는 액정의 비정상적인 작동으로 빛이 차단되어야 하는 부분인 액티브 영역 둘레에 제 2 수지BM(321b)을 컬러필터 기판상에 형성한다. 상기 수지BM영역(B3)은 종래의 수지BM영역(도 3b의 B2)보다 그 크기가 작게 형성된다. 즉, B3 < B2 가 된다. 이후 블랙 씰런트를 상기 제 2 수지BM(321b) 외측에 일정한 폭을 갖도록 상기 제 2 수지BM(321b)과 이격없이 형성되도록 디스펜싱 또는 스크린 인쇄법을 이용하여 블랙 씰 패턴(340)을 형성한 후 상기 블랙 씰 패턴(340)을 경화시킨다. 상기 블랙 씰 패턴(340)의 폭(S3)은 통상 0.5mm 내지 2.0mm 범위가 되며, 검은색이고 OD치가 2.0이상이다.

이와같이 수지BM을 사용하는 횡전계 방식의 액정표시장치등에 있어서 액티브 영역 외 영역 즉 비표시 영역(NA)을 블랙 씰 패턴을 사용하여 기존 횡전계 방식보다 비표시영역을 작게 형성함으로써 컴팩트한 LCM 제작이 가능하게 하였다.

그러나 상기와 같은 방법으로 형성한 블랙 씰 패턴은 그 표면이 매끄럽지 못하여 하부기판의 하부에 위치한 백라이트로 부터의 빛이 이 매끄럽지 못한 블랙 씰 패턴의 표면을 따라 새어나갈 우려가 있다.

도 6은 상기 도 5의 A 부분을 확대한 것으로서 블랙 씰 패턴의 외곽측 표면의 상태를 보여주는 단면도이다. 도면에 나타난 바와 같이 상술한 방법으로 상하부 기판을 각각 형성한 후에 상하부 기판을 합착하기 전에 블랙 씰 패턴을 액티브 영역의 외곽부에 형성하여 가압경화 시키면 그 표면은 매끄럽지 못한 표면상태를 가지게 된다. 이러한 매끄럽지 못한 표면상태를 가진 블랙 씰 패턴은 상기의 상하부 기판의 합착공정시 상하부 기판이 이상적으로 정렬하게 되면 백라이트로부터의 빛 샘현상에 그다지 중요한 영향을 미치지 않는다. 그러나 통상적으로 상하부기판의 합착공정에서는 일정한 정렬오차를 감안하여 에러마진 (error margin)을 고려하는 것이 실정이므로 상기 상하부기판의 합착이 이상적으로 되지 못한 경우에는 백라이트로부터 상기의 블랙 씰 패턴의 외곽 측면을 따라 빛샘현상이 발생할 수 있다. 더우기 상하부기판과 액정층을 포함한 액정셀을 상부 및 하부 프레임과 결합하여 액정표시장치를 완성하는 과정에서 액정셀과 상기 상하부 프레임과의 기구적 결함으로 인하여 상기의 블랙 씰 패턴의 외곽 표면을 따라 빛샘현상이 발생할 수 있다.

따라서 이러한 매끄럽지 못한 블랙 씰 패턴의 표면상태를 보상할 필요가 있는 데, 본 발명에서는 이러한 블랙 씰 패턴의 표면을 수지BM으로 감싸주어 상술한 문제점을 해결한다. 이하에서는 이러한 블랙 씰 패턴의 표면에 수지BM으로 외곽패턴을 형성하는 과정에 대하여 상술한다. 도 7a 내지 7c는 본 발명에 따른 블랙 씰 패턴과 그 외곽측면을 감싸는 수지 외곽패턴을 형성하는 과정을 도시한 단면도이다.

도 7a는 본 발명에 따라 기판상에 감광성 블랙 유기물질인 수지를 도포한 단면도이다. 먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이 투명한 절연기판(200)상에 감광성 블랙 유기물질인 수지를 도포하여 수지막(220)을 형성한다. 상기 수지막(220)은 빛을 받은 부분이 현상되는 포지티브형(positive type)과, 빛을 받지 않은 부분이 현상되는 네가티브형(negative type)으로 나눌 수 있다.(이하에서는 포지티브형을 예로 설명한다.)

상기 감광성 블랙 수지막(220)의 상부에 투과부(A)와 차단부(B)로 구성되는 마스크(204)를 위치시킨다. 상기 마스크(204)의 투과부(A)에 대응하는 수지막(220)에 빛(L)을 조사한 후 현상하여, 도 7b에 도시한 바와 같이 제 1 및 제 2 수지BM(255a, 255b)을 형성한다. 본 발명에서처럼 크롬(Cr)대신 수지를 블랙매트릭스로 사용하는 경우에는 상술한 바와 같이 블랙매트릭스 형성과정이 보다 간단하다. 즉 기판의 전면에 코팅된 수지막(220)을 노광,현상시킴으로써 제 1 및 제 2 수지BM(255a, 255b)을 형성한다. 따라서 수지를 사용하는 경우에는 현상후에 별도의 에칭과정을 요하지 않는다. 도면에 나타난 것처럼 후의 액정셀 공정에서 블랙 씰 패턴이 형성될 영역(250a)에는 수지BM이 형성되지 않은 것을 알 수 있다. 도면에서 기판의 좌측 끝 가장자리에 형성된 수지BM패턴이 후에 블랙 씰 패턴의 표면을 덮는 수지 외곽패턴(225c)이다.

도 7c는 본 발명에 따라 형성된 수지BM과 셀공정에서 형성된 블랙 씰 패턴을 나타내는 단면도이다. 상기 블랙 씰 패턴(250)은 전술한 바와 같이 액정셀 공정에서 디스펜싱 또는 스크린 인쇄법을 사용하여 형성한다. 도면에서 보듯이 블랙 씰 패턴(250)은 상기의 블랙 씰 패턴 형성영역(도 7b 의 250a)에 형성된다.

도 8은 액티브 영역의 외곽에 본 발명에 따른 블랙 씰 패턴과 그 외곽측면을 감싸는 수지 외곽패턴이 형성된 액정표시장치의 개략적인 평면도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조는 수지BM영역을 제외하고는 도 4의 액정표시장치와 동일하다. 본 발명에 따른 액정표시장치는 액티브 영역(A4)과 비표시영역(NA4)으로 나뉘어지고, 하부기판인 어레이 기판(100)과 상부기판인 컬러필터 기판(200)이 형성되고, 이때 어레이 기판(100)이 컬러필터 기판(200)에 비해 넓은 면적을 가진다. 컬러필터 기판에 있어서 액티브 영역 주위를 둘러싸고 수지BM(225)이 형성되어 있다. 액티브 영역(A4) 내의 제 1 수지BM은 설명의 편의상 도시하지 않았다. 즉, 상기 액티브 영역과 비표시영역의 경계부의 테두리를 따라 일정한 폭을 가진 제 2 수지BM(225b)이 형성되어 있다. 상기 제 2 수지BM(225b)의 외곽에는 블랙 씰 패턴(250)이 일정한 폭으로 형성되어 있으며, 두 기판(100, 200) 사이의 블랙 씰 패턴(250) 내에는 도시하지 않았지만 액정이 주입되어 있다. 상기 액정층은 통상적인 진공주입법에 외에 하나의 기판위에 액정을 적하한 후 합착에 의한 액정적하법에 의하여 형성할 수도 있다. 그리고 본 발명에 따른 수지 외곽패턴(225c)이 상기 블랙 씰 패턴(250)의 외곽측에 형성되어 상기 블랙 씰 패턴(250)의 일부를 감싸고 있다. 액정패널의 테두리의 제 2 수지BM(225b)에 의해 구분되는 내부 영역은 화상이 표시되는 화소부(151)로서, 다수의 게이트 배선(152)과 데이터 배선(153)이 교차하여 화소 영역을 정의하고, 게이트 배선(152)과 데이터 배선(153)이 교차하는 부분에는 박막 트랜지스터(도시하지 않음)가 위치한다. 도시하지 않았지만 화소 영역에는 공통 배선과 상기 공통배선에서 분기한 다수의 공통 전극이 형성되어 있으며, 화소 영역에는 공통 전극과 일정 간격을 가지고 엇갈리게 배치된 다수의 화소 전극이 형성되어 있는데, 화소 전극은 박막 트랜지스터와 연결되어 있다. 다음, 어레이 기판(100)의 좌측 및 상측 외곽에는 게이트 배선(152) 및 데이터 배선(153)과 각각 링크에 의해 연결되는 게이트 패드와 데이터 패드(154, 155)가 형성되어 있어, 외부회로인 게이트 구동 회로 및 데이터 구동회로와 연결된다.

도 9는 상기 도 8의 비표시영역과 액티브영역의 일부를 도시한 단면도이다.도 9에 나타난 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조는 도 5의 액정표시장치의 구조 와 수지BM영역을 제외하고는 동일하다. 즉 하부의 투명한 절연기판(100)상에 도전성 금속물질을 증착하고 패턴하여 게이트 전극(211)과 공통 배선 및 공통 전극(219)을 형성한다. 이어서 게이트 전극(211)과 공통 배선 및 공통 전극(219) 상부에 게이트 절연막(212), 비정질 실리콘층, 그리고 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층을 순차적으로 증착하고 패터닝하여 액티브층(213)과 불순물 반도체층(214)을 형성한다. 다음으로, 금속과 같은 물질을 증착하고 패터닝하여 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극(215a, 215b)을 형성한다. 공통전극과 엇갈리게 구성되는 또 다른 전극인 화소전극(217, 218)도 소스 및 드레인 전극(215a, 215b)형성시에 동일한 금속물질로 형성된다. 다음, 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기 물질을 증착하여 보호막(216)을 형성한다.

컬러필터 기판(200)위에는 박막 트랜지스터, 게이트 배선, 데이터 배선으로 빛이 새는 것을 방지하는 제 1 수지BM(225a)이 액티브영역(A4)에 형성되어 있고 블랙 씰 패턴(250)의 안쪽과 액티브영역 사이에도 제 2 수지BM(225b)이 형성되어 있다. 블랙 씰 패턴(250)의 외곽측면쪽의 기판위에는 매끄럽지 못한 블랙 씰 패턴(250)의 외곽측면을 감싸서 이 부분에서의 빛샘현상을 방지하기 위한 본 발명에 따른 수지 외곽패턴(225c)이 더 형성되어 있다. 액티브영역(A4)의 제 1 수지BM(225a) 하부에는 컬러필터층(222)이 형성되어 있다. 상기 컬러필터와 제 1 수지BM(225a)의 위에는 제 1 수지BM(225a)에 의해 발생되는 단차를 제거하기 위한 오버코트층(미도시함)이 형성될 수도 있다. 상기한 박막 트랜지스터 어레이 기판(100) 및 컬러필터 기판(200) 사이에는 액정층(230)이 형성된다.

도면에 나타난 바와 같이, 블랙 씰 패턴(250)을 기준으로 액티브영역의 반대쪽인 블랙 씰 패턴(250)의 좌측 상부에 수지 외곽패턴(225c)이 형성되어 이 부분에서의 블랙 씰 패턴의 울퉁불퉁한 표면을 덮어서 빛샘현상을 방지할 수 있다. 이때 상기 수지 외곽패턴(225c)만큼 액정영역(L4)의 폭이 증가하게 되므로 비표시영역(NA4)이 증가하게 되지만 수지 외곽패턴(225c)을 매끄럽지 못한 블랙 씰 패턴(250)의 표면을 덮을 수 있을 정도로만 최소한으로 얇게 형성하면 되므로 전체적으로 증가되는 비표시영역의 증가량은 그다지 크지 않을 것이다.

도 10은 도 9의 B 부분을 확대한 것으로서 본 발명에 따른 블랙 씰 패턴의 보상된 표면을 나타내는 단면도이다. 도면에서 나타난 바와 같이, 블랙 씰 패턴(250)의 외곽측면에 형성된 수지 외곽패턴(225c)이 매끄럽지 못한 블랙 씰 패턴의 표면을 덮고 있어서 액정패널과 상하부 프레임 등과의 결합시 발생하는 기구적 결함 등으로 인하여 이부분에서 빛이 새는 현상을 방지하게 되는 것이다.

이와같이, 수지BM을 사용하는 액정 표시 장치에서 OD치 2.0이상의 블랙 씰런트를 이용하여 액티브 영역의 외부 테두리에 형성하는 수지BM 영역을 줄이고 상기 줄어든 부분에 상기 블랙 씰런트를 패터닝하여 비표시영역을 줄임으로써 컴팩트하고 경량화된 액정표시장치를 제공함에 있어서, 상기의 블랙 씰런트로 형성된 블랙 씰 패턴의 외곽측면을 상술한 수지 외곽패턴으로 덮어줌으로써 액정패널과 상하부 프레임 등과의 결합시 발생하는 기구적결함 등으로 인한 빛샘현상을 방지할 수 있 다.

본 발명은 상기한 실시예에 의한 횡전계 방식의 액정표시장치에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 수지BM을 사용한 액정표시장치에 적용이 가능하다.

Claims

액티브 영역 및 비표시 영역을 가지며 상기 액티브 영역에 박막 트랜지스터를 포함한 어레이소자가 형성된 하부기판과;

컬러필터가 형성된 상부기판과;

상기 상부기판 하부에 위치하며, 상기 액티브 영역에 대응하는 부분에 형성된 제 1 수지BM과, 상기 액티브 영역의 외측으로 상기 액티브 영역을 테두리하며 형성된 제 2 수지BM과;

상기 제2 수지BM의 외부 둘레에 상기 상부기판의 내측면 및 상기 제 2 수지BM과 측면 접촉하며 형성되며, 상기 상부 및 하부기판을 접착시키며, OD(Optical Density) 값이 2.0이상인 씰런트로 이루어진 블랙 씰 패턴과;

상기 상부기판의 하부에 위치하며, 상기 제 2 수지BM을 이루는 동일한 물질로 동일한 층에 상기 블랙 씰 패턴과 측면접촉하며 상기 블랙 씰 패턴의 외부 둘레에 형성된 수지 외곽패턴

을 포함하는 액정 표시장치.
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제 1 항에 있어서,

상기 하부기판에는 화소전극이 형성되고, 상기 상부기판에는 공통전극이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하부기판에 화소전극과 공통전극이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 블랙 씰 패턴의 폭은 0.5mm 내지 2.0mm인 액정표시장치.
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