KR101728352B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빛샘을 방지할 수 있고 개구율과 휘도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치가 제공된다. 액정표시장치는, 다수의 화소 영역을 포함하며, 다수의 박막트랜지스터가 형성된 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향 배치되며, 다수의 컬러필터가 형성된 제2 기판 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 셀 갭을 일정하게 유지하는 컬럼 스페이서를 포함하며, 상기 컬럼 스페이서 폭의 크기는 상기 화소 영역에 형성된 화소 폭의 크기보다 크게 형성된다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빛샘을 방지할 수 있고 개구율과 휘도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
디스플레이장치는 시각정보 전달매체로서, 브라운관 면에 문자나 도형의 형식으로 데이터를 시각적으로 표시하는 것을 말한다.
일반적으로 평판디스플레이(Flat Panel Display: FPD)장치는 TV 또는 컴퓨터 모니터 브라운관을 이용하여 보다 두께가 얇고 가벼운 영상표시장치로서, 그 종류에는 액정을 이용한 LCD(Liquid Crystal Display; 이하, 액정표시장치라 함), 가스 방전을 이용한 PDP(Plasma Display Panel : PDP), 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 발광현상을 이용하여 만든 유기물질인 OLED(Organic Light Emitting) 및 전기장내 하전된 입자가 양극 또는 음극쪽으로 이동하는 현상을 이용하는 EPD(Electric Paper Display) 등이 있다.
평판디스플레이장치 중 가장 대표적인 액정표시장치는 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여 화소들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시한다.
이러한 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정패널과 액정패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있다.
도 1은 종래 횡전계 방식 액정표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 횡전계 방식 액정표시장치는 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(30)이 대향하여 구성되며, 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(30)이 사이에는 액정층(50)이 개재된다.
먼저, 어레이 기판(10) 상에는 게이트 전극(12)을 포함하는 게이트 라인(11)이 형성되어 있으며, 게이트 전극(12)을 포함하는 어레이 기판(10) 전면에는 게이트 절연막(14)이 형성되어 있다. 이때, 공통 전극(27a)은 게이트 전극(12)과 동일 평면 상에 서로 이격되도록 형성되어 있다.
게이트 절연막(14) 상에는 반도체층(16)이 형성되어 있으며, 반도체층(16) 상에는 불순물을 포함하는 오믹 콘택층(18)이 형성되어 있다.
반도체층(16) 상에는 서로 이격되도록 소스 전극(22) 및 드레인 전극(24)을 포함하는 데이터 라인(23)이 형성되어 있다. 이때, 화소 전극(28a)은 데이터 라인(23)과 평행하게 형성되어 있으며, 게이트 절연막(14) 하부에는 공통 전극(27a)과 전기적으로 연결되는 공통 전극 라인(27)이 배치되어 있으며, 상부에는 화소 전극(28a)과 전기적으로 연결되는 화소 전극 라인(28)이 배치되어 있다. 여기서, 공통 전극 라인(27)과 화소 전극 라인(28)은 일부분이 서로 중첩되도록 배치되어 있다. 그리고, 액정표시장치의 개구율을 높이기 위해 화소 전극(27a)과 공통 전극(28a)은 투명한 전극으로 형성될 수 있다.
소스 전극(22)과 드레인 전극(24) 및 화소 전극(28a)을 포함한 어레이 기판(10) 전면에는 보호막(26)이 형성되어 있다.
보호막(26) 상에는 액정의 배향방향을 결정하는 배향막(29)이 형성되어 있다. 여기서, 배향막(29)은 러빙공정을 통해 배향방향이 결정되며, 러빙공정은 러빙포가 구비된 러빙롤을 배향막과 마찰시켜 배향막에 홈을 형성함으로써 배향방향을 결정한다.
배향막(29) 상에는 셀갭을 일정하게 유지하는 역할을 하는 컬럼 스페이서(38)가 형성되어 있다.
또한, 어레이 기판(10)과 대향 배치되는 컬러필터 기판(30) 상에는 블랙 매트릭스(32)와 컬러필터층(34)이 형성되어 있다. 이때, 블랙 매트릭스(32)는 액정분자가 동작하지 않는 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, 화소와 화소 사이 즉, 게이트 라인(11) 및 데이터 라인(23) 영역에 주로 형성되어 있으며, 컬러필터층(34)은 적(R), 녹(B), 청(G)로 구성되어 실제 컬러를 구현한다.
블랙 매트릭스(32)와 컬러필터층(34) 상에는 블랙 매트릭스(32)와 컬러필터층(34) 형성으로 인해 발생한 단차를 보상하기 위한 오버코트막(미도시)이 형성될 수 있으며, 오버코트막 상에는 액정의 배향방향을 결정하는 배향막(36)이 형성될 수 있다.
상기와 같이, 도 1 및 도 2 에서 컬럼 스페이서(38)는 컬러필터 기판(30)과 어레이 기판(10) 사이에 위치하여 셀 갭을 유지시키는 역할을 한다. 이때, 컬럼 스페이서(38)는 원형 또는 사각형 등의 다양한 형태로 박막트랜지스터(TFT) 상부, 게이트 라인(11)과 데이터 라인(23)이 중첩되는 부분의 상부 및 공통 라인(28)의 상부 등에 배치될 수 있다.
여기서, 컬럼 스페이서(38)는 화소 영역에 형성되는 블랙 매트릭스(32)의 폭 사이즈 이하의 크기로 형성될 수 있으며, 블랙 매트릭스(32)의 크기는 박막트랜지스터(TFT) 구동시 발생되는 전경(disclination) 또는 러빙 공정시 발생되는 컬럼 스페이서(38)의 전경(disclination)에 의한 빛샘을 막을 수 있는 정도의 크기로 형성한다.
그러나, 외부에서 액정표시장치에 힘이 인가되는 경우, 도 1의 'a' 또는 'b' 와 같이 컬러필터 기판(30)과 함께 컬럼 스페이서(38)도 같이 이동하게 된다. 이때, 블랙 매트릭스(32) 영역을 벗어나 화소 영역의 개구부까지 이동한 컬럼 스페이서(38)는 배향막(29)에 손상(damage)을 준 후 원래의 위치로 돌아오게 된다. 따라서, 컬럼 스페이서(38)의 이동으로 인해 화소 영역 개구부의 손상된 배향막(29) 상에 위치하는 액정들의 기본 배향을 변화시켜 빛샘을 유발하게 된다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 블랙 매트릭스(32)의 크기를 증가시켜 빛샘을 방지할 수 있으나, 결과적으로 블랙 매트릭스(32)의 크기를 증가시키게 되면 액정표시장치의 개구율이 감소하게 되고 또한 휘도도 감소하게 된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 화소 영역 개구부의 손상된 하부 배향막 상에 위치하는 액정들의 기본 배향을 변화시킴으로 인해 발생하는 빛샘을 방지할 수 있고 개구율과 휘도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치는, 서로 교차되게 배열되어 다수의 화소 영역을 정의하는 다수의 게이트 라인 및 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차되는 지점에 형성된 다수의 박막트랜지스터 및, 상기 박막 트랜지스터와 게이트 라인들 및 데이터 라인들을 덮는 하부 배향막이 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향되게 배치되며, 다수의 컬러필터 및 상기 컬러필터를 덮는 상부 배향막이 형성된 제2 기판 및, 상기 제2 기판 상의 상부 배향막 상에 배치되어 셀 갭을 일정하게 유지하는 컬럼 스페이서를 포함하며, 상기 컬럼 스페이서 폭의 크기는 상기 화소 영역에 형성된 화소 폭의 크기 보다 크게 형성된다.
상기 제1 기판은 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인을 포함한다.
상기 데이터 라인의 단차가 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극의 단차보타 큰 경우, 상기 컬럼 스페이서 폭의 크기는 상기 화소 영역에 형성된 화소 폭의 크기 보다 크게 형성된다.
외부에서 힘이 인가되는 경우, 상기 컬럼 스페이서의 일부는 상기 데이터 라인 상에 위치한다.
상기 컬럼 스페이서는 바 또는 타원형 형태로 형성된다.
상기 컬럼 스페이서의 개수는 액정 마진에 따라 달라진다.
상기 컬럼 스페이서의 폭의 크기는 액정 마진에 따라 달라진다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 빛샘을 방지할 수 있고 개구율과 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 횡전계 방식 액정표시장치를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 자른 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치를 나타내는 평면도.
도 4는 도 3의 II-II' 선을 따라 자른 단면도.
도 5와 도 7 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼 스페이서의 움직임을 나타내는 도면.
도 6과 도 8 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판 상에 이동된 컬럼 스페이서의 상태를 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 3의 II-II' 선을 따라 자른 단면도이고, 도 5와 도 7 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼 스페이서의 움직임을 나타내는 도면이고, 도 6과 도 8 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판 상에 이동된 컬럼 스페이서의 상태를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치는 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(130)이 대향하여 구성되며, 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(130)이 사이에는 액정층(150)이 개재된다.
먼저, 어레이 기판(110) 상에는 게이트 전극(112)을 포함하는 게이트 라인(111)이 일 방향으로 형성되어 있으며, 게이트 전극(112)을 포함하는 어레이 기판(110) 전면에는 게이트 절연막(114)이 형성되어 있다. 이때, 공통 전극(127a)은 게이트 전극(112)과 동일 평면 상에 서로 이격되도록 형성되어 있다.
게이트 절연막(114) 상에는 반도체층(116)이 형성되어 있으며, 반도체층(116) 상에는 불순물을 포함하는 오믹 콘택층(118)이 형성되어 있다.
반도체층(116) 상에는 서로 이격되도록 소스 전극(122) 및 드레인 전극(124)을 포함하는 데이터 라인(123a, 123b, 123c)이 형성되어 있다. 이때, 화소 전극(128a)은 데이터 라인(123a, 123b, 123c)과 평행하게 형성되어 있으며, 게이트 절연막(114) 하부에는 공통 전극(127a)과 전기적으로 연결되는 공통 전극 라인(127)이 배치되어 있으며, 상부에는 화소 전극(128a)과 전기적으로 연결되는 화소 전극 라인(128)이 배치되어 있다. 여기서, 공통 전극 라인(127)과 화소 전극 라인(128)은 일부분이 서로 중첩되도록 배치되어 있다. 그리고, 액정표시장치의 개구율을 높이기 위해 화소 전극(127a)과 공통 전극(128a)은 투명한 전극으로 형성될 수 있다.
소스 전극(122)과 드레인 전극(124) 및 화소 전극(128a)을 포함한 어레이 기판(110) 전면에는 보호막(126)이 형성되어 있다.
보호막(126) 상에는 액정의 배향방향을 결정하는 하부 배향막(129)이 형성되어 있다. 여기서, 하부 배향막(129)은 러빙공정을 통해 배향방향이 결정되며, 러빙공정은 러빙포가 구비된 러빙롤을 배향막과 마찰시켜 배향막에 홈을 형성함으로써 배향방향을 결정한다.
하부 배향막(129)과 대응하는 상기 컬러필터 기판(130) 상에 셀 갭을 일정하게 유지하는 역할을 하는 컬럼 스페이서(138)가 형성되어 있다. 여기서, 컬럼 스페이서(138)는 박막트랜지스터(TFT) 상부, 게이트 라인(111)과 데이터 라인(123)이 중첩되는 부분의 상부 및 공통 라인(128)의 상부 등에 대응하는 상기 컬러필터 기판(130)의 상부 배향막(136) 상에 배치될 수 있으며, 화소의 구조에 따라 적절한 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 박막트랜지스터(TFT) 상부에 배치된 컬럼 스페이서(138)에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼 스페이서(138) 폭(W2)의 크기는 도 3에서와 같이, 화소 영역에 형성되는 화소의 폭(W1)의 크기 보다 크게 형성될 수 있다. 이때, 컬럼 스페이서(138)는 종래의 컬럼 스페이서보다 크기가 커지므로 액정 마진에 따라 컬럼 스페이서(138)의 개수가 설정될 수 있다. 여기서, 컬럼 스페이서(138)는 예를 들면, 바(bar) 또는 타원형 형태로 형성될 수 있으며, 액정표시장치의 개구율을 최대화 시킬 수 있도록 다양한 형태를 적용할 수 있다. 또한, 데이터 라인(123a, 123b, 123c)의 단차가 화소 전극(128a)의 단차보다 큰 경우, 컬럼 스페이서(138) 폭(W2)의 크기를 화소 영역에 형성되는 화소의 폭(W1)의 크기 보다 크게 형성할 수 있다.
또한, 어레이 기판(110)과 대향 배치되는 컬러필터 기판(130) 상에는 블랙 매트릭스(132)와 컬러필터층(134)이 형성되어 있다. 이때, 블랙 매트릭스(132)는 액정분자가 동작하지 않는 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, 화소와 화소 사이 즉, 게이트 라인(111) 및 데이터 라인(123) 영역에 주로 형성되어 있으며, 컬러필터층(134)은 적(R), 녹(B), 청(G)로 구성되어 실제 컬러를 구현한다.
블랙 매트릭스(132)와 컬러필터층(134) 상에는 블랙 매트릭스(132)와 컬러필터층(134) 형성으로 인해 발생한 단차를 보상하기 위한 오버코트막(미도시)이 형성될 수 있으며, 오버코트막 상에는 액정의 배향방향을 결정하는 상부 배향막(136)이 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 외부에서 액정표시장치에 힘이 인가되는 경우, 컬러필터 기판(130)과 함께 'c'에서와 같이 컬럼 스페이서(138)도 같이 이동하게 되는데, 컬럼 스페이서(138)의 일측 끝단은 데이터 라인(123a)의 상부와 컬럼 스페이서(138)의 타측 끝단은 데이터 라인(123b)의 상부로 이동한 후 원래의 위치로 돌아오게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 외부에서 액정표시장치에 힘이 인가되는 경우, 컬럼 스페이서(138) 폭(W2)의 크기가 화소 영역에 형성되는 화소의 폭(W1)의 크기 보다 크게 형성되었으므로, 컬럼 스페이서(138)가 화소 영역의 개구부에 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 컬럼 스페이서(138)의 이동으로 인해 하부 배향막(129)이 손상되는 것을 방지하여 컬럼 스페이서(138)의 이동으로 인해 화소 영역 개구부의 손상된 하부 배향막(129) 상에 위치하는 액정들의 기본 배향을 변화시켜 빛샘을 유발하는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 블랙 매트릭스(132)의 크기를 증가시키지 않고도 빛샘 유발을 방지할 수 있어 액정표시장치의 개구율 및 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 외부에서 액정표시장치에 힘이 인가되는 경우, 컬러필터 기판(130)과 함께 'd'에서와 같이 컬럼 스페이서(138)도 같이 이동하게 되는데, 컬럼 스페이서(138)의 중앙 부분이 데이터 라인(123b) 상부로 이동한 후 원래의 위치로 돌아오게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 외부에서 액정표시장치에 힘이 인가되는 경우, 컬럼 스페이서(138) 폭(W2)의 크기가 화소 영역에 형성되는 화소의 폭(W1)의 크기 보다 크게 형성되었으므로, 컬럼 스페이서(138)가 화소 영역의 개구부에 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 컬럼 스페이서(138)의 이동으로 인해 하부 배향막(129)이 손상되는 것을 방지하여 컬럼 스페이서(138)의 이동으로 인해 화소 영역 개구부의 손상된 하부 배향막(129) 상에 위치하는 액정들의 기본 배향을 변화시켜 빛샘을 유발하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 외부에서 액정표시장치에 힘이 인가되는 경우, 컬러필터 기판(130)과 함께 'e'에서와 같이 컬럼 스페이서(138)도 같이 이동하게 되는데, 컬럼 스페이서(138)의 일측 끝단은 데이터 라인(123b)의 상부와 컬럼 스페이서(138)의 타측 끝단은 데이터 라인(123c)의 상부로 이동한 후 원래의 위치로 돌아오게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 외부에서 액정표시장치에 힘이 인가되는 경우, 컬럼 스페이서(138) 폭(W2)의 크기가 화소 영역에 형성되는 화소의 폭(W1)의 크기 보다 크게 형성되었으므로, 컬럼 스페이서(138)가 화소 영역의 개구부에 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 컬럼 스페이서(138)의 이동으로 인해 하부 배향막(129)이 손상되는 것을 방지하여 컬럼 스페이서(138)의 이동으로 인해 화소 영역 개구부의 손상된 하부 배향막(129) 상에 위치하는 액정들의 기본 배향을 변화시켜 빛샘 유발을 방지할 수 있게 된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
110: 어레이 기판 112: 게이트 전극
114: 게이트 절연막 116: 반도체층
118: 오믹콘택층 122: 소스 전극
124: 드레인 전극 126: 보호막
127: 공통 전극 라인 127a: 공통 전극
128: 화소 전극 라인 128a: 화소 전극
129: 하부 배향막 130: 컬러필터 기판
132: 블랙 매트릭스 134: 컬러필터층
136: 상부 배향막 138: 컬럼 스페이서
150: 액정층

Claims (7)

  1. 서로 교차되게 배열되어 다수의 화소 영역을 정의하는 다수의 게이트 라인 및 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차되는 지점에 형성된 다수의 박막트랜지스터 및, 상기 박막 트랜지스터와 게이트 라인들 및 데이터 라인들을 덮는 하부 배향막이 형성된 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향 배치되며, 다수의 컬러필터 및 상기 컬러필터를 덮는 상부 배향막이 형성된 제2 기판; 및
    상기 제2 기판의 상기 상부 배향막 상에 배치된 컬럼 스페이서를 포함하며,
    상기 컬럼 스페이서 폭의 크기는 상기 화소 영역에 형성된 화소 폭의 크기 보다 크게 형성되며,
    상기 데이터 라인의 단차가 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극의 단차보다 크며,
    상기 컬럼 스페이서의 일부는 상기 데이터 라인상에 위치하되, 외부에서 힘이 인가되더라도 상기 컬럼 스페이서의 일부가 상기 데이터 라인상에 위치하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 스페이서는 바 또는 타원형 형태로 형성된 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 스페이서의 개수는 액정 마진에 따라 달라지는 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 스페이서의 폭의 크기는 액정 마진에 따라 달라지는 액정표시장치.
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