KR101799492B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 표시영역과 비표시영역의 정의되며 액정층을 개재하여 서로 마주하며 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 내측면의 상기 표시영역에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 제 1 기판의 내측면에 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 상기 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역 전면에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 위로 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 각 화소영역 내에 형성된 다수의 화소전극과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 공통배선과 연결되며 상기 다수의 화소전극과 교대하며 형성된 다수의 공통전극과; 상기 제 2 기판의 내측면에 블랙안료를 포함하는 레진으로 이루어지며 상기 비표시영역에 상기 표시영역을 둘러싸며 형성된 제 1 테두리 빛샘 방지패턴과; 상기 제 1 및 제 2 기판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히, 블랙매트릭스를 생략하여 마스크 공정수를 저감시킬 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 구동된다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 마주하여 합착된 구성을 갖는다.
이중 하부의 어레이 기판(10)은 이의 상면에 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)이 구비되고 있으며, 이들 두 배선(미도시)의 교차지점에는 박막트랜지스터(Tr)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판(20)은 이의 내측면에 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시) 그리고 박막트랜지스터(Tr) 등의 구성요소를 가리도록 각 화소영역(P)을 두르는 격자 형상의 제 1 블랙매트릭스(24)가 형성되어 있으며, 표시영역(AA) 전체를 테두리하는 제 2 블랙매트릭스(25)가 구비되고 있으며, 이들 격자형태의 제 1 블랙매트릭스(24)의 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터패턴(26a, 26b, 26c)을 포함하는 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 마련되어 있다.
그리고, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 비표시영역(NA)의 최외각 가장자리 따라 씰패턴(70)이 구비되고 있으며, 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정 분자의 초기 배열 상태를 부여하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되고 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)의 외측면에는 제 1 편광판(미도시)이 그리고 상기 컬러필터 기판(20)의 외측면에는 제 2 편광판(미도시)이 부착되고 있다.
더불어 상기 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 상기 어레이기판(10)의 외측면 더욱 정확히는 상기 제 1 편광판(미도시)의 외측면에는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하고 있다.
따라서, 상기 게이트 배선(미도시)으로 박막트랜지스터(Tr)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터 배선(미도시)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 상기 액정층(30)을 이루는 액정분자들이 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 종래의 일반적인 액정표시장치(1)는 수회의 마스크 공정을 진행하여 완성되고 있는데, 마스크 공정은 노광, 현상, 식각, 스트립의 단위공정을 포함하고 있으므로 시간이 많이 소모되며 마스크 공정 진행을 위해 일반적으로 감광성 물질인 포토레지스트를 이용하게 됨으로써 제조 비용을 상승시키는 주요 요인이 되고 있다.
따라서 최근에는 액정표시장치의 제조 비용을 저감시키고자 마스크 공정수를 저감시키는 노력을 하고 있다.
이러한 마스크 공정을 저감시키기 위한 노력의 일환으로써 상기 컬러필터 기판에 구비되는 블랙매트릭스를 삭제함으로써 마스크 공정 수를 줄이고, 나아가 개구율을 향상시키려는 시도가 이루어지고 있다.
하지만, 액정표시장치의 컬러필터 기판에 구비되는 블랙매트릭스 특히, 표시영역을 테두리하는 제 2 블랙매트릭스를 삭제하는 경우, 도 2(블랙매트릭스를 제거한 종래의 액정표시장치에 있어 표시영역 테두리부에서 빛샘이 발생한 것을 나타낸 사진)에 도시한 바와같이 표시영역의 테두리부에서의 빛샘이 발생되어 액정표시장치의 표시품질을 저하시키고 있는 실정이다.
본 발명은 이러한 종래의 액정표시장치의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 블랙매트릭스를 제거하더라도 표시영역의 테두리부에서의 빛샘을 억제하며, 따라서 개구율이 향상되며 마스크 수를 저감할 수 있는 액정표시장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 표시영역과 비표시영역의 정의되며 액정층을 개재하여 서로 마주하며 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 내측면의 상기 표시영역에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 제 1 기판의 내측면에 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 상기 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역 전면에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 위로 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 각 화소영역 내에 형성된 다수의 화소전극과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 공통배선과 연결되며 상기 다수의 화소전극과 교대하며 형성된 다수의 공통전극과; 상기 제 2 기판의 내측면에 블랙안료를 포함하는 레진으로 이루어지며 상기 비표시영역에 상기 표시영역을 둘러싸며 형성된 제 1 테두리 빛샘 방지패턴을 포함한다.
이때, 상기 제 1 기판에 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴에 대응하여 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과 동일한 물질로 이루어진 적, 녹, 청색 중 어느 하나의 색의 컬러 패턴이 형성됨으로써 제 2 테두리 빛샘 방지패턴을 이루는 것이 특징이다.
상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴은 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴 중 어느 두 가지 색의 컬러패턴이 이중층 이상 중첩 형성된 것이 특징이며, 상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴이 이중층 이상인 경우 상기 각 색의 컬러필터 패턴은 상기 제 1 기판의 가장자리에 인접하는 최외각 끝단이 일치하거나 또는 계단 형태를 이루는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴이 이중층인 경우 적색 및 청색 컬러 패턴이 중첩 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴은 광학밀도가 4 이상의 값을 갖는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴의 광학밀도와 상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴의 광학밀도의 합이 4 이상의 값을 갖는 것이 특징이다.
또한, 상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 사이에는 상기 제 1 기판 전면에 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층이 형성되며, 상기 제 2 기판 내측면에는 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 제 1 높이를 갖는 기둥 형태의 다수의 갭 형성용 스페이서와, 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖는 기두 형태의 다수의 눌림 방지용 스페이서가 형성되며, 상기 갭 형성용 스페이서는 그 끝단이 상기 어레이 기판에 구비된 구성요소와 접촉하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판에는, 상기 각 화소영역에 상기 공통배선에서 분기하여 상기 데이터 배선과 나란하게 이웃하여 형성된 최외각 공통전극이 형성되며, 상기 제 1 보호층 상부에는 상기 데이터 배선과 상기 최외각 공통전극에 대응하여 상기 공통전극을 이루는 동일한 물질로 이루어진 도전패턴이 형성되어 각 화소영역에서의 빛샘을 방지하는 것이 특징이다.
또한, 상기 화소전극과 공통전극 및 도전패턴은 각각 몰리티타늄으로 이루어진 하부층과 투명 도전성 물질 또는 질화구리(CuNx)로 이루어진 상부층의 이중층 구조를 갖는 것이 특징이며, 이때, 상기 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑 징크-옥사이드(AZO) 중 어느 하나인 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 보호층과 컬러필터층과 제 2 보호층에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과, 상기 최외각 공통전극의 일 끝단을 노출시키는 공통 콘택홀이 구비되며, 상기 화소전극은 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며, 상기 공통전극은 상기 공통 콘택홀을 통해 상기 최외각 공통전극과 접촉하는 것이 특징이다.
또한, 상기 화소전극과 최외각 공통전극 및 공통전극은 상기 각 화소영역의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 구조를 이룸으로써 각 화소영역이 이중 도메인을 이루는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 어레이 기판 상에 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층을 형성하고, 표시영역 외측의 비표시영역에 대응하여 색을 달리하는 2가지 이상의 컬러필터 패턴을 중첩 형성함과 동시에 컬러필터 기판에 있어 블랙안료를 포함하는 블랙레진을 이용하여 패턴드 스페이서를 형성시 상기 컬러필터 패턴이 중첩하는 영역에 빛샘 방지용 보조패턴을 형성함으로써 표시영역 테두리부에서의 빛샘을 방지하는 동시에 블랙매트릭스 생략에 의해 마스크 공정수를 줄이고 재료비를 저감시켜 최종적으로 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다.
그리고, 컬러필터 기판에 화소영역을 테두리하는 블랙매트릭스가 생략됨으로써 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 데이터 배선과 이와 나란하게 형성되는 바(bar) 형태의 공통전극과 화소전극이 각 화소영역 내에서 상하로 꺾인 선대칭 구조를 이루도록 함으로써 이중 도메인을 구현하도록 하여 시야각 변화에 따른 색차를 억제하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 액정표시장치의 표시영역과 비표시영역 일부에 대한 단면도.
도 2블랙매트릭스를 제거한 종래의 액정표시장치에 있어 표시영역 테두리부에서 빛샘이 발생한 것을 나타낸 사진.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 비표시영역과 표시영역 일부에 대한 단면도.
도 4a 와 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예의 다양한 변형예에 따른 액정표시장치의 비표시영역과 표시영역 일부에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 있어 비표시영역과 표시영역 일부에 대한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 비표시영역과 표시영역 일부에 대한 단면도이다. 이때, 도면에 있어서는 표시영역(AA) 내의 다수의 화소영역(P) 중 하나의 화소영역(P)에 대해서만 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 것을 도시하였으며, 설명의 편의를 위해 각 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의하며, 스토리지 커패시터(미도시)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(미도시)이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 표시영역(AA)에 서로 교대하며 이격하는 바(bar) 형태의 다수의 화소전극(170)과 중앙부 공통전극(173)과 컬러필터층(150)이 구비된 어레이 기판(102)과 제 1 높이를 갖는 갭 형성용 스페이서(188)와 상기 제 1 높이 보다 낮은 제 2 높이를 갖는 눌림 방지용 스페이서(189)가 구비된 대향기판(181) 및 액정층(195)을 포함하여 구성되고 있다.
우선, 하부의 어레이 기판(102)의 표시영역(AA)에는 일방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(미도시)에서 이격하여 나란하게 공통배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 상기 게이트 배선(미도시) 그 자체의 일부 또는 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기한 부분이 게이트 전극(105)을 이루고 있다.
또한, 각 화소영역(P) 내부에는 상기 공통배선(미도시)에서 분기하여 데이터 배선(130)과 인접하며 최외각 공통전극(116)이 형성되어 있으며, 상기 스토리지 영역(미도시)에는 상기 공통배선(미도시) 자체로서 제 1 스토리지 전극(미도시)을 이루고 있다.
다음, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(105)과 상기 공통배선(미도시) 및 최외각 공통전극(116) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트 절연막(118)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 절연막(118) 위로 상기 스위칭 영역(TrA)에는 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(120a)과 이의 상부에 위치하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지며 서로 이격하는 형태를 갖는 오믹콘택층(120b)으로 구성된 반도체층(120)이 형성되어 있다.
한편, 상기 게이트 절연막(118) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 형성되어 있다. 이때, 상기 데이터 배선(130)의 하부에는 상기 반도체층(120)을 이루는 동일한 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 패턴(121a, 121b)으로 이루어진 반도체패턴(121)이 형성되고 있지만, 이러한 반도체패턴(121)은 제조 공정에 기인한 것으로 생략될 수 있다.
한편, 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 반도체층(120) 위로 상기 데이터 배선(130)에서 분기하여 소스 전극(133)이 형성되어 있으며, 상기 소스 전극(133)과 이격하며 드레인 전극(136)이 형성되어 있다. 이때, 상기 소스 전극(133) 및 드레인 전극(136)은 서로 이격하는 오믹콘택층(120b)과 각각 접촉하고 있다.
상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(105)과 게이트 절연막(118)과 반도체층(120) 및 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
상기 스토리지 영역(미도시)에는 상기 게이트 절연막(118) 상부로 상기 제 1 스토리지 전극(미도시)에 대응하여 상기 드레인 전극(136)이 연장하여 형성됨으로써 제 2 스토리지 전극(미도시)을 이루고 있다. 이때, 상기 스토리지 영역(미도시)에 순차 적층된 상기 제 1 스토리지 전극(미도시)과 게이트 절연막(118)과 제 2 스토리지 전극(미도시)은 스토리지 커패시터(미도시)를 이룬다.
다음, 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 제 2 스토리지 전극(미도시) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제 1 보호층(140)이 전면에 형성되어 있다.
그리고, 표시영역(AA)에 있어 상기 제 1 보호층(140) 위로 각 화소영역(P)에 대응하여 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(130) 상에서 경계를 이루며 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)이 순차 반복되는 형태를 갖는 컬러필터층(150)이 형성되어 있다.
이때 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)에 있어서 가장 특징적인 구성 중 하나로서 상기 표시영역(AA)의 최외각 일부를 포함하여 비표시영역(NA)에 상기 표시영역(AA)을 둘러싸는 형태로 상기 컬러필터층(150)을 이루는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(151a, 151a, 151a) 중 2가지 이상의 서로 다른 색을 갖는 컬러패턴(151a, 151b)이 중첩 형성되고 있는 것이 특징이다.
이때 상기 비표시영역(NA)에 상기 표시영역(AA)을 테두리하며 중첩 형성된 컬러패턴(151a, 151b)은 바람직하게는 도면에 나타낸 바와 같이 각각 적색 및 청색을 나타나는 패턴(151a, 151b)이 중첩되어 이중층 구조를 이루도록 형성되거나 또는 도면에 나타내지 않았지만, 적, 녹, 청색을 나타내는 패턴이 중첩 형성됨으로써 3중층 구조를 이루고 있는 것이 특징이다. 이하 이렇게 표시영역(AA)의 최외각 일부와 비표시영역(NA)에 서로 다른 색을 갖는 컬러 패턴(151a, 151b)이 중첩 형성된 것을 이하 제 1 테두리 빛샘 방지 패턴(151)이라 명명한다.
이렇게 서로 다른 색을 갖는 컬러패턴(151a, 151b)이 상기 표시영역(AA)의 최외각 일부를 포함하여 상기 표시영역(AA)을 둘러싸는 형태로 비표시영역(NA)에 중첩 형성되어 이루어진 상기 제 1 테두리 빛샘 방지 패턴(151)은 대향기판(181)에 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(151)에 대응하여 형성된 제 2 테두리 빛샘 방지 패턴(187)과 더불어 종래의 테두리 빛샘을 억제시키기 위해 형성되는 블랙매트릭스의 역할을 하는 것이 특징이다.
통상적으로 액정표시장치에 있어 빛샘을 방지하기 위해 형성하는 블랙매트릭스의 경우 광학 밀도(optical density)가 4.0 이상이 되고 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 서로 다른 색의 컬러 패턴(151a, 151b)이 2개 이상 중첩 형성된 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(151)의 경우, 상기 적색 및 청색 컬러 패턴(151a, 151b)이 각각 2㎛ 정도의 두께를 갖는 경우, 광학밀도가 2.58이 되고 있으며, 이와 중첩하여 상기 대향기판(181)에 구비되는 상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴(187)은 그 두께가 3100Å인 경우 광학 밀도가 1.6 정도가 되고 있다.
따라서, 이들 제 1 및 제 2 테두리 빛색 방지패턴(151, 187)이 중첩 형성된 부분에서는 4.18 정도 이상의 광학밀도를 갖게 되는 바 충분히 블랙매트릭스의 역할을 할 수 있음을 알 수 있다.
다음, 상기 컬러필터층(150) 위로 유기절연물질 중 상대적으로 저유전율을 갖는 물질인 포토아크릴(photo acryl)로 이루어진 제 2 보호층(155)이 형성되어 있다.
이렇게 제 2 보호층(155)을 저유전율 특성을 갖는 포토아크릴로 형성하는 것은 상기 데이터 배선(130) 및 최외각 공통전극(116)의 상부에 형성되는 도전패턴(175)과의 중첩에 의해 발생되는 기생용량을 최소화하고, 상기 데이터 배선(130)과 이의 주변에 형성되는 상기 최외각 공통전극(116)에 의해 발생되는 원치 않는 전계의 영향을 최소화하기 위함이다.
또한, 포토아크릴은 빛을 받으면 현상 시 남게되는 네가티브 타입 특성을 가짐으로써 제조 공정상 이의 하부에 구비되는 구성요소에 콘택홀 등을 형성할 경우 별도의 스트립 공정을 진행하지 않아도 되므로 제조 공정을 단순화 하는 장점을 갖기 때문이다.
한편, 이러한 저유전율을 갖는 포토아크릴로 이루어진 상기 제 2 보호층(155)과 더불어 이의 하부에 구비되는 컬러필터층(150)과 제 1 보호층(140) 및 게이트 절연막(118)에는 상기 최외각 공통전극(116)의 일 끝단을 노출시키는 공통 콘택홀(미도시)이 구비되고 있으며, 상기 제 2 보호층(155)과 컬러필터층(150) 및 제 1 보호층(140)에는 상기 드레인 전극(136) 더욱 정확히는 상기 드레인 전극(136)이 연장된 부분인 상기 제 2 스토리지 전극(미도시)을 노출시키는 드레인 콘택홀(157)이 형성되어 있다.
다음, 상기 공통 콘택홀(미도시)과 드레인 콘택홀(157)이 구비된 상기 제 2 보호층(155) 위로 불투명 저저항 금속물질인 몰리티타늄(MoTi)으로 이루어진 하부층(미도시)과 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑 징크-옥사이드(AZO) 중 어느 하나 또는 저반사 불투명 금속물질인 질화구리(CuNx)로써 이루어진 상부층(미도시)의 이중층 구조를 갖는 보조공통패턴(미도시)과 보조화소패턴(미도시)이 서로 마주하는 형태로 형성되고 있다.
이때, 상기 보조공통패턴(미도시)은 상기 공통 콘택홀(미도시)을 통해 상기 최외각 공통전극(116)과 접촉하고 있으며, 상기 보조화소패턴(미도시)은 상기 드레인 콘택홀(157)을 통해 상기 드레인 전극(136)과 연결된 상기 제 2 스토리지 전극(미도시)과 접촉하고 있다.
또한, 상기 제 2 보호층(155) 상부에는 상기 보조공통패턴(미도시)에서 분기하여 상기 데이터 배선(130)과 이와 인접하는 최외각 공통전극(116)과 중첩하며 도전패턴(175)이 형성되고 있다. 이러한, 도전패턴(175)은 각 화소영역(P)의 경계영역과 중첩하며 형성됨으로서 종래의 액정표시장치의 표시영역에 구비되는 제 1 블랙매트릭스의 역할을 하는 것이 특징이다.
또한, 각 화소영역(P)에 있어 상기 제 2 보호층(155) 상부에는 상기 보조공통패턴(미도시)에서 분기하며 이중층 구조를 갖는 바(bar) 형태의 다수의 중앙부 공통전극(173)이 상기 최외각 공통전극(116) 내측으로 일정간격 이격하며 형성되고 있다.
그리고, 각 화소영역(P)에는 상기 보조화소패턴(미도시)에서 분기하며 상기 최외각 공통전극(116) 내측으로 상기 바(bar) 형태의 다수의 중앙부 공통전극(173)과 교대하며 바(bar) 형태의 다수의 화소전극(170)이 형성되고 있다.
이때, 상기 다수의 화소전극(170)과 중앙부 공통전극(173) 또한 몰리티타늄(MoTi)으로 이루어진 하부층(170a, 173a)과 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑 징크-옥사이드(AZO) 중 어느 하나 또는 저반사 불투명 금속물질인 질화구리(CuNx)로써 이루어진 상부층(170b, 173b)으로 이루어진 이중층 구조를 갖는 것이 특징이다.
이때, 이러한 이중층 구조를 갖는 화소전극(170)과 중앙부 공통전극(173)과, 상기 최외각 공통전극(116)은 각 화소영역(P)에서 직선의 바(bar) 형태를 가질 수도 있으며, 또는 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형태를 가질 수도 있다.
이렇게 화소전극(170)과 공통전극(116, 173)이 각 화소영역 내에서 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형태를 이루는 경우 각 화소영역(P)은 이중 도메인을 이루게 되므로 사용자의 시야각 변화에 따른 색차 발생을 억제하는 효과를 갖는다.
한편, 이러한 구성을 갖는 어레이 기판(102)에 대응하여 위치하는 대향기판(181)에는 블랙 안료를 포함하는 블랙레진 재질로 이루어지며 화소영역(P)의 경계에 대응하여 기둥형태로 제 1 높이를 갖는 갭 형성용 스페이서(188)가 일정간격 이격하며 형성되고 있으며, 동시에 기둥 형태로서 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖는 눌림 방지용 스페이서(189)가 일정간격 이격하며 형성되고 있다.
또한, 이러한 구성을 갖는 어레이 기판(102)과 대향기판(181) 사이에 액정층(195)이 재개되고 있으며, 상기 갭 형성용 스페이서(188)의 끝단이 상기 어레이 기판(102)의 최상부에 위치하는 구성요소와 접촉하며 합착되고 있다.
이때, 상기 어레이 기판(102)과 대향기판(181)이 서로 합착되어 패널을 이루는 상태를 유지할 수 있도록 상기 비표시영역(NA)에는 상기 액정층(195)을 둘러싸는 형태로 접착제의 역할을 하는 씰패턴(197)이 구비됨으로써 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)가 완성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 실질적으로 공통전극(116, 173)과 화소전극(170)이 모두 어레이 기판(102)에 구비됨으로써 이들 공통전극(116, 173)과 화소전극(170)에 의해 발생되는 횡전계에 의해 액정이 구동하는 횡전계형 액정표시장치(100)가 되고 있으며, 나아가 어레이 기판(102)에 블랙매트릭스 없이 컬러필터층(150)이 구비됨으로써 블랙매트릭스 없는 박막트랜지스터 온 컬러필터(color filter on TFT: COT) 구조를 이루는 것이 특징이다.
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 블랙매트릭스를 형성하지 않음으로써 블랙매트릭스 형성을 위한 1회의 마스크 공정을 생략할 수 있으므로 공정 단순화 및 제조 비용을 저감시킬 수 있는 장점을 갖는다.
그리고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 컬러필터층(150)을 구성하는 서로 다른 색을 갖는 컬러필터 패턴(151a, 151b)을 2개 이상 중첩하여 이루어지는 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(151)을 표시영역(AA)을 둘러싸는 형태로 상기 표시영역(AA) 최외각 일부를 포함하여 비표시영역(NA)에 형성하고, 동시에 블랙안료를 포함하는 블랙레진을 갭 형성용 및 눌림 방지용 스페이서(188, 189)가 형성되는 대향기판(181)의 내측면에 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(151)과 중첩하도록 형성하여 종래의 액정표시장치에서의 테두리 블랙매트릭스의 역할을 하도록 하고 있다.
따라서 이러한 구성적 특징에 의해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 블랙매릭스를 형성하지 않음으로서 발생되는 표시영역(AA) 테두리의 빛샘 발생을 억제하는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 변형예로서 상기 제 1 및 제 2 테두리 빛샘 방지 패턴은 다양하게 변경될 수 있다.
도 4a 와 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예의 다양한 변형예에 따른 액정표시장치의 비표시영역과 표시영역 일부에 대한 단면도이다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 변형예의 경우 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해 각각 100과 200을 더하여 도면부호를 부여하였다.
본 발명의 제 1 실시예에 있어서는 도 3에 도시한 바와같이, 테두리 빛샘 방지를 위한 테두리 빛샘 방지패턴(190)이 어레이 기판(102)에 구비된 서로 다른 색을 갖는 컬러 패턴(151a, 151b)이 2개 이상 중첩된 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(151)과 이와 대응하여 대향기판(181)에 블랙레진으로 이루어진 제 2 테두리 빛샘 방지패턴(187)으로 구성됨을 보이고 있지만 이러한 테두리 빛샘 방지 패턴(190)은 4 이상의 광학밀도를 갖도록 한다면 다양하게 변형될 수 있다.
즉, 도 4a에 도시한 바와같이, 어레이 기판(202)에는 적, 녹, 청색 중 어느 한 가지 색의 컬러 패턴으로 이루어진 단일층 구조의 제 1 테두리 빛샘방지 패턴(251)이 형성되고, 대향기판(281)에는 단일층 구조의 상기 제 1 테두리 빛샘방지 패턴(251)에 대응하여 블랙레진으로 이루어진 제 2 테두리 빛샘 방지패턴(287)이 형성됨으로써 테두리 빛샘 방지패턴(290)을 이룰 수도 있다.
이때, 상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴(287)은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에 구비되는 제 2 테두리 빛샘방지 패턴(도 3의 187) 대비 더 큰 두께를 가짐으로써 상기 단일층 구조의 제 1 테두리 빛샘방지 패턴(251)과 중첩 시 광학밀도가 4 이상이 되는 것이 특징이다.
또는 도 4b에 도시한 바와같이, 또 다른 본 발명의 제 1 실시예에 따른 변형예의 경우는, 제 1 실시예의 어레이 기판(도 3의 102)에 구비되는 적, 녹, 청색 중 어느 한 색의 컬러 패턴 또는 2가지 이상의 컬러 패턴이 중첩 형성된 제 1 테두리 빛샘 방지 패턴(도 3의 151)없이 대향기판(381)에만 상기 표시영역(AA) 최외각 일부를 포함하여 비표시영역(NA)에 상기 표시영역(AA)을 둘러싸는 형태로 광학밀도가 4 이상이 되도록 충분한 두께를 갖는 제 2 테두리 빛샘 방지패턴(387)만으로 테두리 빛샘 방지패턴(390)이 이루어질 수도 있다.
본 발명의 제 1 실시예의 다양한 변형예는 각각 최종적으로 표시영역(AA)을 둘러싸는 테두리 빛샘 방지패턴(도 4a의 290, 도 4b의 390)은 광학밀도가 4이상이 되므로 블랙매트릭스의 역할을 수행할 수 있으므로 표시영역(AA) 테두리에서 발생되는 빛샘을 억제할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 있어 비표시영역과 표시영역 일부에 대한 단면도이다. 본 발명의 제 2 실시예의 경우, 표시영역(AA)의 구성은 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 차별점이 있는 비표시영역(NA)의 구성에 대해서만 간단히 설명한다. 이때, 편의를 위해 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 300을 더하여 도면부호를 부여하였다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(400)가 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(도 3의 100)와 차별점이 있는 부분은 제 1 테두리 빛샘 방지 패턴(451)의 적층 구조에 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(도 3의 100)의 경우 도 3을 참조하면, 표시영역(AA) 최외각 일부와 비표시영역(NA)에 구비되는 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(151)의 최외각 끝단이 일치하도록 서로 다른 색의 컬러 패턴(151a, 151b)이 적층 형성되고 있지만, 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(400)의 경우, 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(451)은 그 최외각 끝단이 일치하지 않고 상부에 위치하는 컬러 패턴(451b)의 최외각 끝단이 하부에 위치하는 컬러 패턴(451a) 최외각 끝단 내측에 위치하도록 형성되고 있는 것이 특징이다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(400)의 경우 비표시영역(NA)에 구비되는 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(451)은 최외각 끝단이 이중의 단차를 가짐으로써 우상향의 계단 형태를 이룸을 알 수 있다.
이렇게 서로 다른 색의 컬러 패턴(451a, 451b)이 중첩 형성되는 상기 제 1 테두리 빛샘 방지 패턴(451)에 있어 이렇게 최외각 끝단이 계단 형태를 갖도록 형성되는 경우, 구성요소의 급격한 단차에 의해 발생될 수 있는 러빙 불량을 억제할 수 있는 것이 특징이다.
즉, 컬러필터 패턴(450a, 450b, 450c)의 경우 통상 색재현율을 위해 2㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성되고 있으며, 이 경우, 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(451)은 상기 컬러필터 패턴(450a, 450b, 450c)과 동일한 물질로 동일한 두께를 가지며 이루어지는 최소 서로 다른 2색을 갖는 컬러필터 패턴(451a, 451b)이 중첩 형성됨으로써 그 두께는 총 4㎛ 이상이 된다.
따라서 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(451)의 최외각 끝단을 일치시켜 형성하는 경우, 제 1 보호층(140) 표면으로부터 4㎛ 이상이 되는 급격한 단차를 갖게 된다.
이 경우, 이러한 구성요소 위로 배향막(미도시)을 형성하고, 상기 배향막(미도시) 표면이 액정층(495) 내의 액정 분자의 초기 정렬 방향을 결정하는 배향성을 갖도록 하기 위해 러빙을 실시하게 되면, 러빙 포의 손상을 초래하게 된다.
이때, 이러한 손상된 러빙 포와 접촉하는 배향막(미도시) 표면은 타 영역대비 배향성이 떨어지게 됨으로써 액정 분자의 콘트롤력이 저하되고 이로 인해 얼룩을 야기할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(400)는 이러한 러빙 불량의 가능성을 억제하고자 각각 2㎛ 이상의 두께를 갖는 서로 다른 색의 컬러 패턴(451a, 451b)이 중첩 형성되는 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴(541)의 외최각 끝단 일치하지 않고 우 상향의 계단형태를 갖도록 함으로써 단차 높이를 최소화 하고 있는 것이 특징이다.
그 이외의 구성요소는 전술한 본 발명의 제 1 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략한다.
100 : 액정표시장치 102 : 어레이 기판
105 : 게이트 전극 116 : 최외각 공통전극
118 : 게이트 절연막 120 : 반도체층
120a : 액티브층 120b : 오믹콘택층
121 : 반도체 패턴 121a, 121b : 제 1, 2 패턴
130 : 데이터 배선 133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극 140 : 제 1 보호층
150 : 컬러필터층
150a, 150b, 150c : 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴
151 : 제 1 테두리 빛샘 방지패턴
151a, 151b : (제 1 테두리 빛샘 방지패턴의) 하부 및 상부 컬러 패턴
155 : 제 2 보호층 157 : 드레인 콘택홀
170 : 화소전극 173 : 중앙부 공통전극
175 : 도전패턴 181 : 대향 기판
187 : 제 2 테두리 빛샘 방지패턴 188 : 갭 형성용 스페이서
189 : 눌림 방지용 스페이서 190 : 테두리 빛샘 방지 패턴
195 :액정층 197 : 씰패턴
AA : 표시영역 NA : 비표시영역
P : 화소영역 Tr : 박막트랜지스터
TrA : 스위칭 영역

Claims (15)

  1. 표시영역과 비표시영역의 정의되며 액정층을 개재하여 서로 마주하며 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 내측면의 상기 표시영역에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 제 1 기판의 내측면에 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 상기 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역 전면에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과;
    상기 컬러필터층 위로 형성된 제 1 보호층과;
    상기 제 1 보호층 위로 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 각 화소영역 내에 형성된 다수의 화소전극과;
    상기 제 1 보호층 위로 상기 공통배선과 연결되며 상기 다수의 화소전극과 교대하며 형성된 다수의 공통전극과;
    상기 제 2 기판의 내측면에 블랙안료를 포함하는 레진으로 이루어지며 상기 비표시영역에 상기 표시영역을 둘러싸며 형성된 제 1 테두리 빛샘 방지패턴을 포함하고,
    상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴의 측면은 상기 액정층과 접촉하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴에 대응하여 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과 동일한 물질로 이루어진 적, 녹, 청색 중 어느 하나의 색의 컬러 패턴이 형성됨으로써 제 2 테두리 빛샘 방지패턴을 이루는 것이 특징인 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴은 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴 중 어느 두 가지 색의 컬러패턴이 이중층 이상 중첩 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴이 이중층 이상인 경우 상기 각 색의 컬러필터 패턴은 상기 제 1 기판의 가장자리에 인접하는 최외각 끝단이 일치하거나 또는 계단 형태를 이루는 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴이 이중층인 경우 적색 및 청색 컬러 패턴이 중첩 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 제 1 항 있어서,
    상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴은 광학밀도가 4 이상의 값을 갖는 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴의 광학밀도와 상기 제 2 테두리 빛샘 방지패턴의 광학밀도의 합이 4 이상의 값을 갖는 것이 특징인 액정표시장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 사이에는 상기 제 1 기판 전면에 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층이 형성되며,
    상기 제 2 기판 내측면에는 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 제 1 높이를 갖는 기둥 형태의 다수의 갭 형성용 스페이서와, 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖는 기두 형태의 다수의 눌림 방지용 스페이서가 형성되는 것이 특징인 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는,
    상기 각 화소영역에 상기 공통배선에서 분기하여 상기 데이터 배선과 나란하게 이웃하여 형성된 최외각 공통전극이 형성되며,
    상기 제 1 보호층 상부에는 상기 데이터 배선과 상기 최외각 공통전극에 대응하여 상기 공통전극을 이루는 동일한 물질로 이루어진 도전패턴이 형성되어 각 화소영역에서의 빛샘을 방지하는 것이 특징인 액정표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 화소전극과 공통전극 및 도전패턴은 각각 몰리티타늄으로 이루어진 하부층과 투명 도전성 물질 또는 질화구리(CuNx)로 이루어진 상부층의 이중층 구조를 갖는 것이 특징인 액정표시장치.
  11. [청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 10 항에 있어서,
    상기 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑 징크-옥사이드(AZO) 중 어느 하나인 것이 특징인 액정표시장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층과 컬러필터층과 제 2 보호층에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과, 상기 최외각 공통전극의 일 끝단을 노출시키는 공통 콘택홀이 구비되며,
    상기 화소전극은 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며, 상기 공통전극은 상기 공통 콘택홀을 통해 상기 최외각 공통전극과 접촉하는 것이 특징인 액정표시장치.
  13. [청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극과 최외각 공통전극 및 공통전극은 상기 각 화소영역의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 구조를 이룸으로써 각 화소영역이 이중 도메인을 이루는 것이 특징인 액정표시장치.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 사이에는 상기 제 1 기판 전면에 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층이 형성되며,
    양단이 상기 제 2 보호층과 상기 제 2 기판과 접촉하는 씰패턴을 더 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 테두리 빛샘 방지패턴의 두께의 합은 상기 씰패턴의 두께와 동일한 액정표시장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴과 상기 다수의 갭 형성용 스페이서 및 상기 다수의 눌림 방지용 스페이서는 동일한 물질로 이루어지는 액정표시장치.
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