KR101002934B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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문연규
이계헌
이정호
한혜리
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삼성전자주식회사
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    • G09G3/3677—Details of drivers for scan electrodes suitable for active matrices only

Abstract

액정표시장치에서, 하부기판은 영상을 표시하기 위한 표시부 및 표시부의 주변에 구비되어 표시부에 구동신호를 출력하는 구동부를 갖는다. 또한, 상부기판은 공통전극 및 구동부에 대응하여 공통전극 상에 구비되고 단부에서 불균일한 높이를 갖는 절연막을 갖는다. 하부기판과 상부기판과의 사이에는 액정이 개재된다. 따라서, 게이트 구동회로의 오동작을 방지할 수 있다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
도 1은 일반적인 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 게이트 구동부의 출력 파형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 구체적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 구제척으로 나타낸 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 컬러필터기판의 제조 과정을 나타낸 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 어레이 기판 160 : 게이트 구동회로
200 : 컬러필터기판 240 : 공통전극
252, 253 : 절연막
265 : 마스크 300 : 액정
400, 500 : 액정표시장치
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 게이트 구동회로의 오동작을 방지할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 게이트 구동부의 출력 파형도이다. 단, 도 2에 도시된 그래프에서 x축은 시간을 나타내고, y축은 전압을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일반적인 액정표시장치(40)는 어레이 기판(10), 컬러필터기판(20) 및 컬러필터기판(20)과 어레이 기판(10)과의 사이에 개재된 액정층(30)으로 이루어진다. 액정표시장치(40)는 외부로부터의 신호에 의하여 컬러필터기판(20) 및 어레이 기판(10)과의 사이에 형성된 전계에 의해서 액정층(30)의 배열각을 변화시키면서 영상을 표시한다.
어레이 기판(10)은 표시영역(DA)과 표시영역(DA)에 인접한 주변영역(PA)으로 이루어진다. 표시영역(DA)에는 다수의 화소가 매트릭스 형태로 구비된다. 다수의 화소 각각은 게이트 라인, 데이터 라인, 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT)(11) 및 TFT(11)에 결합된 화소전극(12)으로 이루어진다.
주변영역(PA)에는 게이트 라인에 구동전압을 인가하기 위한 게이트 구동회로(16)가 TFT 공정에 의해서 형성된다. 이와 같이, 게이트 구동회로(16)를 어레이 기판(10) 상에 집적시킴으로써, 액정표시장치(40)의 조립 공정 수, 부피 및 사이즈를 절감시킬 수 있다.
한편, 컬러필터기판(20)에는 액정층(30)을 사이에 두고 화소전극(20)과 마주보는 공통전극(24)이 구비된다. 공통전극(24)은 게이트 구동회로(16)와도 액정층(30)을 사이에 두고 마주보기 때문에, 게이트 구동회로(16)와 상기 공통전극(24)과의 사이에서는 기생 커패시턴스(C)가 생성된다.
도 2에서, 실선은 정상 파형(A1)을 나타낸 것이고 점선은 기생 커패시턴스(C)에 의해서 왜곡된 파형(A2)을 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 왜곡된 파형(A2)에서의 최고 전압은 정상 파형(A1)에서의 최고 전압보다 약 5V 이상 낮게 나타났다.
결국, 기생 커패시턴스(C)는 게이트 구동회로(16)로부터 출력되는 신호를 왜곡 또는 지연시켜 게이트 구동회로(16)의 오동작을 유발한다.
따라서, 본 발명의 목적은 게이트 구동회로의 오동작을 방지하기 위한 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 액정표시장치는 하부기판, 상부기판 및 상기 하부기판과 상부기판과의 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
상기 하부기판은 영상을 표시하기 위한 표시부 및 상기 표시부의 주변에 구비되어 상기 표시부에 구동신호를 출력하는 구동부를 갖고, 상기 상부기판은 공통전극 및 상기 구동부에 대응하여 상기 공통전극 상에 구비되고 단부에서 불균일한 높이를 갖는 절연막으로 이루어진다.
이러한 액정표시장치에 따르면, 게이트 구동부와 공통전극과의 사이에 절연막이 개재됨으로써 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있고, 그에 따라서 게이트 구동부의 오동작을 방지할 수 있다. 또한, 절연막의 형상을 라운딩지게 형성함으로써 절연막과 공통전극과의 사이에서 발생하는 단차에 의한 러빙 불량을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 구체적으로 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(400)는 어레이 기판(100), 상기 어레이 기판(100)과 마주보는 컬러필터기판(200) 및 상기 어레이 기판(100)과 상기 컬러필터기판(200)과의 사이에 개재된 액정(300)으로 이루어진다.
상기 어레이 기판(100)은 영상을 표시하는 표시영역(DA) 및 상기 표시영역(DA)에 인접한 주변영역(PA)으로 이루어진다.
상기 표시영역(DA)에는 다수의 화소가 매트릭스 형태로 구비된다. 상기 다수의 화소 각각은 제1 방향으로 연장된 데이터 라인(DL)과 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장된 게이트 라인(GL)에 연결된 TFT(110) 및 상기 TFT(110)에 결합된 화소전극(120)을 포함한다. 구체적으로, 상기 TFT(110)는 게이트 전극이 상기 게이트 라인(GL)에 연결되고, 소오스 전극이 상기 데이터 라인(DL)에 연결되며, 드 레인 전극이 상기 화소전극(120)에 연결된 구성을 갖는다.
상기 화소전극은 상기 TFT(110)의 드레인 전극하고만 연결된다. 따라서, 상기 TFT(110) 및 화소전극(120)과의 사이에는 제1 유기 절연막(130)이 개재된다. 상기 제1 유기 절연막(130)에는 상기 드레인 전극을 노출시키기 위한 콘택홀(131)이 형성된다. 이로써, 상기 화소전극(120)은 상기 콘택홀(131)을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된다.
상기 어레이 기판(100)에서 상기 TFT(110), 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)이 구비된 영역은 비유효 디스플레이 영역으로써 영상이 표시되지 않는 영역으로 정의된다. 또한, 상기 화소전극(120)이 구비된 영역은 유효 디스플레이 영역으로 영상이 표시되는 영역으로 정의된다.
상기 주변영역(PA)에 대응하여 상기 어레이 기판(100)에는 게이트 구동회로(160) 및 데이터 구동회로(170)가 각각 구비된다. 상기 게이트 구동회로(160)는 연결 배선(165)을 통해 상기 게이트 라인(GL)의 일단에 연결되어 상기 게이트 라인(GL)으로 게이트 구동신호를 제공한다. 상기 게이트 구동회로(160)는 상기 표시영역(DA)에 구비되는 상기 TFT(110)와 동일한 공정을 통해서 형성되어 상기 어레이 기판(100) 상에 집적된다.
상기 데이터 구동회로(170)는 상기 데이터 라인(DL)의 일단에 연결되어 상기 데이터 라인(DL)으로 영상신호를 제공한다. 상기 데이터 구동회로(170)는 칩 형태로 구비되어 상기 어레이 기판(100)이 완성되면, 이후에 상기 어레이 기판(100) 상에 조립된다.
한편, 상기 컬러필터기판(200)은 상기 어레이 기판(100)의 비유효 디스플레이 영역에 대응하여 구비되는 차광막(210) 및 상기 어레이 기판(200)의 유효 디스플레이 영역에 대응하여 구비되고, R.G.B 색화소로 이루어진 컬러필터(220)를 포함한다.
상기 차광막(210)은 상기 TFT(110), 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)이 상기 액정표시장치(400)의 화면에 투영되는 것을 방지한다. 또한, 상기 차광막(210)은 상기 어레이 기판(100)의 주변영역(PA)에 대응하여 구비되어 상기 게이트 구동회로(160)가 상기 액정표시장치(400)의 화면에 투영되는 것을 방지한다.
상기 컬러필터(220)는 상기 R.G.B 색화소 각각이 상기 어레이 기판(100)에 구비된 상기 다수의 화소 각각에 대응하도록 상기 컬러필터기판(200) 상에 구비된다. 또한, 상기 R.G.B 색화소 각각은 상기 차광막(210)과는 부분적으로 중첩된다.
또한, 상기 컬러필터(220) 및 차광막(210) 상에는 상기 컬러필터(220) 및 차광막(210)을 보호하고, 상기 차광막(210)과 컬러필터(220)와의 사이에서 발생되는 단차를 감소시키기 위한 평탄화막(230)이 구비된다. 상기 평탄화막(230) 상에는 투명성 도전 물질로 이루어진 공통전극(240)이 균일한 두께로 적층된다.
한편, 상기 공통전극(240)까지 형성된 상기 컬러필터기판(200) 상에는 절연막(250)이 구비된다. 상기 절연막(250)은 상기 게이트 구동회로(160)와 마주하는 상기 공통전극(240)상에 구비된다.
상기 절연막(250)은 일정한 곡률을 갖고 상기 공통전극(240)상에 형성된다. 따라서, 상기 절연막(250)은 일단부로부터 중앙부로 갈수록 일정한 기울기로 증가하고 상기 중앙부로부터 다른 일단부로 갈수록 일정한 기울기로 감소하는 형상을 가진다.
이와 같이, 상기 절연막(250)의 표면을 라운드지게 형성함으로써, 이후에 이루어지는 러빙 공정이 정상적으로 수행될 수 있다. 따라서, 상기 절연막(250)과 상기 공통전극(204)과의 사이에서 발생되는 단차를 감소시킬 수 있음으로써, 단차에 의한 러빙 불량을 방지할 수 있다.
상기 절연막(250)은 상기 액정(300)보다 작은 유전율을 갖는 감광성 유기 절연막으로 이루어짐으로써, 상기 게이트 구동회로(160)와 상기 공통전극(240)과의 사이에서 생성되는 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 커패시턴스는 유전율에 비례하기 때문에, 상기 액정(300)보다 낮은 유전율을 갖는 상기 절연막(250)이 상기 게이트 구동회로(160)와 상기 공통전극(240)과의 사이에 개재됨으로써 상기 기생 커패시턴스가 감소된다.
도면에 도시하지는 않았지만, 상기 어레이 기판(100)과 상기 컬러필터기판(200)과의 사이에는 상기 액정표시장치(400)의 셀갭을 소정의 크기로 유지시키기 위한 셀갭유지부재가 더 구비될 수 있다. 이때, 상기 절연막(250)은 상기 셀갭유지부재와 동시에 패터닝된다.
이후, 상기 어레이 기판(100)과 상기 컬러필터기판(200)이 결합부재(이하, 실런트)(350)에 의해서 결합되면, 상기 공통전극(240)과 상기 화소전극(120)이 서로 마주보게 된다. 이후, 상기 어레이 기판(100)과 상기 컬러필터기판(200)과의 사 이에는 액정(300)이 개재된다. 이로써, 상기 액정표시장치(400)가 완성된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 구체적으로 나타낸 단면도이다. 단, 도 4에서는 도 3에서 도시한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치(500)는 어레이 기판(100), 상기 어레이 기판(100)과 마주보는 컬러필터기판(200) 및 상기 어레이 기판(100)과 상기 컬러필터기판(200)과의 사이에 개재된 액정(300)으로 이루어진다.
상기 컬러필터기판(200)은 상기 어레이 기판(100)의 비유효 디스플레이 영역에 대응하여 구비되는 차광막(210) 및 상기 어레이 기판(200)의 유효 디스플레이 영역에 대응하여 구비되고, R.G.B 색화소로 이루어진 컬러필터(220)를 포함한다. 또한, 상기 컬러필터(220)와 차광막(210) 상에는 상기 차광막(210)과 컬러필터(220)와의 사이에서 발생되는 단차를 감소시키기 위한 평탄화막(230)이 구비된다. 상기 평탄화막(230) 상에는 투명성 도전 물질로 이루어진 공통전극(240)이 균일한 두께로 적층된다.
이후, 상기 공통전극(240)까지 형성된 상기 컬러필터기판(200) 상에는 절연막(251)이 구비된다. 상기 절연막(251)은 상기 게이트 구동회로(160)와 마주하는 상기 공통전극(240)상에 구비된다.
상기 절연막(251)은 상기 게이트 구동회로(160)와 마주하는 상기 공통전극(240)을 전체적으로 커버한다. 상기 절연막(251)은 양단부에서 상기 공통 전극(240)에 대하여 소정의 각도로 기울어진 형상을 갖고, 상기 단부로부터 멀어지면서 플랫한 표면 구조를 가진다. 여기서, 상기 절연막(251)의 단부와 상기 공통전극(240)이 이루는 각도(θ1)는 약 45°이다.
이와 같이, 상기 절연막(251)이 단부에서 테이퍼 형상을 가짐으로써, 이후에 이루어지는 러빙 공정이 정상적으로 수행될 수 있다. 따라서, 상기 절연막(251)과 상기 공통전극(240)과의 사이에서 발생되는 단차를 감소시킬 수 있음으로써, 단차에 의한 러빙 불량을 방지할 수 있다.
또한, 상기 절연막(251)은 상기 액정(300)보다 작은 유전율을 갖는 감광성 유기 절연막으로 이루어짐으로써, 상기 게이트 구동회로(160)와 상기 공통전극(240)과의 사이에서 생성되는 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 커패시턴스는 유전율에 비례하기 때문에, 상기 액정(300)보다 낮은 유전율을 갖는 상기 절연막(251)이 상기 게이트 구동회로(160)와 상기 공통전극(240)과의 사이에 개재됨으로써 상기 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있다.
도 3 및 도 4에서는 상기 절연막(250, 251)이 상기 게이트 구동회로(160)에 전체적으로 대응하는 구조를 도시하였다. 그러나, 상기 절연막(250, 251)은 상기 게이트 구동회로(160)와 부분적으로 대응할 수 있다.
즉, 상기 게이트 구동회로(160)는 상기 공통전극(240)과의 사이에서 기생 커패시턴스가 상대적으로 크게 발생되는 영역과 상대적으로 작게 발생되는 영역으로 구분될 수 있다. 이때, 상기 절연막(250, 251)은 상기 기생 커패시턴스가 상대적으로 크게 발생하는 영역에만 형성됨으로써, 상기 게이트 구동회로(160)에 부분적으 로 대응할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 컬러필터기판의 제조 과정을 나타낸 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 컬러필터기판(200)에는 산화 크롬(CrO2) 또는 유기 블랙 매트릭스(Black Matric; 이하, BM)층이 적층되고, 상기 산화 크롬 또는 유기 BM을 패터닝하여 표시영역(DA)의 비유효 디스플레이 영역 및 주변영역(PA)에 각각 대응하는 차광막(210)이 형성된다.
상기 차광막(210)이 형성된 상기 컬러필터기판(200) 상에는 상기 R.G.B 색화소가 순차적으로 형성됨으로써 컬러필터(220)가 완성된다. 상기 R.G.B 색화소 각각은 상기 표시영역(DA) 중 유효 디스플레이 영역에 대응하여 구비되고, 상기 차광막(210)과 부분적으로 오버랩된다.
다음, 상기 차광막(210)과 컬러필터(220)가 형성된 상기 컬러필터기판(200) 상에는 평탄화막(230) 및 공통전극(240)이 순차적으로 형성된다.
상기 평탄화막(230)은 감광성 아크릴 수지 또는 폴리 이미드 수지로 이루어지고, 상기 차광막(210)과 상기 컬러필터(220)와의 사이에서 발생되는 단차를 감소시키기 위하여 소정의 두께를 갖고 적층된다. 따라서, 상기 공통전극(240)이 서로 단차를 갖는 상기 차광막(210) 및 컬러필터(220)로부터 영향을 받지 않고, 플랫한 표면 구조를 가질 수 있도록 도와준다.
상기 공통전극(240)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; 이하, IZO)로 이루어져 상기 평탄화막(230) 상에 균일한 두께로 적층된다.
도 5b를 참조하면, 상기 공통전극(240)까지 형성된 상기 컬러필터기판(200) 상에는 감광성 아크릴계 수지로 이루어진 제2 유기 절연막(260)이 소정의 두께로 형성된다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 제2 유기 절연막(260) 상에는 절연막(250)에 대응하는 패턴이 형성된 슬릿 마스크(265)가 구비된다. 상기 슬릿 마스크(265)에는 상기 절연막(250)이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하여 미세한 폭을 가지는 슬릿 형태의 개구부(265a)가 형성된다.
다음, 상기 제2 유기 절연막(260) 상에 상기 슬릿 마스크(265)가 구비된 상태에서 노광 공정을 수행한다. 이후, 노광된 상기 제2 유기 절연막(260)을 현상액과 반응시키면, 상기 주변영역(PA)에는 소정의 곡률을 갖고 라운딩진 상기 절연막(250)이 형성된다.
이와 같은 액정표시장치에 따르면, 하부기판은 영상을 표시하기 위한 표시부 및 표시부의 주변에 구비되어 표시부에 구동신호를 출력하는 게이트 구동부를 갖고, 상부기판은 공통전극 및 게이트 구동부에 대응하여 공통전극 상에 구비되고 단부에서 불균일한 높이를 갖는 절연막을 갖는다.
따라서, 게이트 구동부와 공통전극과의 사이에서 생성되는 기생 커패시턴스를 감소시킴으로써 게이트 구동부가 오동작하는 것을 방지할 수 있다. 그로 인해서 액정표시장치의 표시 특성도 항상시킬 수 있다.
또한, 상기 절연막과 상기 공통전극과의 사이에서 발생되는 단차를 감소시킬 수 있음으로써, 단차에 의한 러빙 불량을 방지할 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 (6)

  1. 표시 영역에 형성된 다수의 화소들과 상기 표시 영역과 인접한 주변 영역에 형성되어 상기 화소들에 구동신호를 출력하는 구동부를 포함하는 하부기판;
    상기 하부 기판의 상기 표시 영역 및 상기 주변 영역에 대응하는 영역에 형성된 공통 전극 및 상기 구동부가 위치한 영역에 대응하는 상기 공통 전극 바로 위에 형성되어 상기 공통 전극과 상기 구동부 사이에 배치된 절연막을 갖는 상부기판; 및
    상기 하부기판과 상기 상부기판과의 사이에 개재된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연막의 단부는 상기 공통전극에 대하여 45°이하로 기울어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 절연막은 일정한 곡률로 라운딩진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 절연막은 상기 액정층보다 작은 유전율을 갖는 감광성 아크릴계 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하부기판은,
    게이트 라인;
    상기 게이트 라인과 교차되는 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자; 및
    상기 스위칭 소자에 결합된 화소전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 구동부는 상기 게이트 라인의 일단에 연결되어 상기 게이트 라인으로 상기 구동신호를 인가하는 게이트 구동회로인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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JPH11305262A (ja) * 1998-04-20 1999-11-05 Nec Corp 液晶表示装置及びその製造方法
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