KR101832358B1

KR101832358B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR101832358B1
Application number: KR1020110098051A
Authority: KR
Inventors: 신동수
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2018-02-26
Also published as: KR20130034168A

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 개구율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 다수의 적, 녹, 청색의 컬러필터를 게이트라인의 형성되는 제1방향을 따라 같은 색이 적어도 2개 이상 서로 인접되도록 배치하고, 제1방향을 따라 인접 배치된 서로 다른 색의 컬러필터의 단부는 서로 중첩시켜 형성함으로써 색 혼색 및 빛샘현상을 방지하는 블랙매트릭스를 최소화하거나, 아예 없앨 수 있게 된다.
이를 통해 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 개구율을 향상시킨 액정표시장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 CRT(cathode ray tube)를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel:PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device:LCD), 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode:OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 액정표시장치가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

상기 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.

이러한 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1기판과 제2기판으로 이루어지는 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 이러한 액정패널의 배면으로는 광원(光源)이 내장된 백라이트(backlight) 유닛이 배치됨으로써 이루어진다.

도 1은 종래 액정표시장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(1)는 액정층(80)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 어레이 기판(array substrate : 11)과 컬러필터 기판(color filter substrate : 61)으로 이루어지는 액정패널(10)을 필수 요소로 한다.

이러한 어레이 기판(11)과 컬러필터 기판(61)의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층(80)의 유출을 방지하기 위해 어레이 기판(11)과 컬러필터 기판(61) 사이의 최외곽 가장자리를 따라 인쇄된 씰 패턴(미도시)을 포함함으로써 어레이 기판(11)과 컬러필터 기판(61)이 합착되어 액정패널을 이루게 된다.

그리고 어레이 기판(11) 및 컬러필터 기판(61) 각각의 외측면에는 제1 및 제2편광판(미도시)이 구비되고, 이러한 액정패널의 배면으로는 광원을 포함하는 백라이트(back-light) 유닛이 구비된다.

여기서 현재 많이 적용되고 있는 능동행렬 방식이라는 전제 하에, 하부기판이라고도 불리는 어레이 기판(11)은 제1투명절연기판(11a) 상에 다수의 게이트라인(미도시)과 데이터라인(15)이 교차하여 다수의 단위화소(단위픽셀)가 정의되고, 각 단위화소에 형성된 투명 화소 전극(50)과 일대일 대응 연결되도록 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT, 미도시)가 구비되는 어레이층이 구비된다.

그리고, 상부기판이라 불리는 컬러필터 기판(61)에는 제2투명절연기판(61a) 상에 게이트라인(미도시)과 데이터라인(15) 그리고 박막트랜지스터(미도시) 등의 비표시요소를 가리도록 각 단위화소를 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(black matrix, 63)와, 이러한 격자 형상의 블랙매트릭스(63) 내부에서 각 단위화소에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터(color filter, 66a, 66b, 66c)를 포함한 컬러필터층(66)이 구비된다.

이러한 컬러필터층(66)의 전면에 투명 도전성 물질로 이루어지는 투명한 공통 전극(70)이 마련되어 있다.

여기서, 블랙매트릭스(63)는 적, 녹, 청색 컬러필터(66a, 66b, 66c) 각각의 사이에 구비되어 적, 녹, 청색 컬러필터(66a, 66b, 66c) 각각에 대응되는 단위화소의 경계를 덮음으로써 적, 녹, 청 컬러필터(66a, 66b, 66c) 각각을 분리하여 혼색을 방지하고, 혼색으로 의한 빛샘현상을 방지하는 역할을 한다.

또한, 블랙매트릭스(63)는 적(66a), 녹(66b), 청색(66c) 컬러필터 각각이 형성될 시에 발생되는 각 컬러필터 간의 맞춤 어긋남(오정렬)이나, 또는 어레이 기판(11)과 컬러필터 기판(61)을 합착할 시에 발생되는 맞춤 어긋남으로 인한 각 컬러필터 간의 혼색으로 표시품질이 저하되는 것을 방지하기 위해, 오정렬 마진을 예상하여 데이터라인(15)보다 넓은 대략 7㎛ 내지 9㎛ 범위의 폭으로 각 컬러필터 사이에 불투명물질로 형성된다.

이와 같이 블랙매트릭스가 오정렬 마진을 예상하여 큰 폭으로 형성됨에 따라 투과율(개구율)이 더욱 감소되는 문제점이 있다.

이에 따라 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 혼색 및 빛샘현상을 방지하면서 개구율을 높일 수 있는 액정표시장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판과; 상기 제1기판의 일면에 제1방향으로 형성된 게이트라인과; 상기 게이트라인과 교차하여 다수의 단위화소를 정의하는 데이터라인과; 상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차지점에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 각 단위화소 영역에 대응되는 다수의 적, 녹, 청색의 컬러필터로 구성된 컬러필터층을 포함하고, 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터는 상기 제1방향을 따라 같은 색이 적어도 2개 이상 서로 인접되도록 배치되고, 상기 제1방향을 따라 인접 배치된 서로 다른 색의 컬러필터의 단부는 서로 중첩되어 중첩부를 형성하고, 상기 중첩부가 블랙매트릭스의 역할을 하는 것을 특징으로 한다.

상기 적, 녹 청색의 컬러필터는 상기 제1방향을 따라 녹, 청, 적, 적, 청, 녹색(G B R R B G)의 순서 또는 적, 녹, 청, 청, 녹, 적색(R G B B G R)의 순서로 반복 배치되고, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라서는 동일색이 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 녹색과 청색의 컬러필터에 대응되는 단위화소의 경계를 덮는 블랙매트릭스가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 적, 녹 청색의 컬러필터는 상기 제1방향과 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 녹, 적, 청, 청, 적, 녹색의 순으로 반복 배치되고, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라서는 동일색이 배치될 수 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 상기 적색과 청색의 컬러필터의 사이에는 이들의 단부가 서로 중첩된 제1중첩부가 구비되고, 상기 녹색과 청색의 컬러필터의 사이에는 이들의 단부가 서로 중첩된 제2중첩부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 컬러필터층은 상기 제1기판에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 각 단위화소에 대응되어 형성되며 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소 전극과, 상기 화소 전극과 함께 전계를 발생시키는 공통 전극을 더 구비하고, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 상기 제1기판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 각 단위화소에 대응되어 형성되며 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소 전극과, 상기 화소 전극과 함께 전계를 발생시키는 공통 전극을 더 구비하고, 상기 화소 전극은 상기 제1기판에 형성되고, 상기 공통 전극은 상기 제2기판에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 같은 색인 두 개의 컬러필터가 서로 인접되도록 배치함으로써 동일한 색의 컬러필터 사이에 형성되는 블랙매트릭스를 제거할 수 있게 된다.

또한, 서로 다른 색인 두 개의 컬러필터의 단부를 중첩시켜 중첩영역을 형성하고, 이러한 중첩영역이 블랙매트릭스를 대체하도록 함으로써 블랙매트릭스를 형성할 필요가 없으므로 제조공정의 수를 줄이고 제조 공정을 단순화하며 공정비용을 절감하는 효과가 있다.

이에 따라, 혼색 및 빛샘현상을 방지함과 동시에 액정표시장치의 개구율을 증가시킴으로써 표시품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 액정표시장치를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 액정표시장치의 일부를 보여주는 평면도.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 컬러필터 배치를 보여주는 평면도.
도 4는 도 2의 컬러필터 배치를 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 액정표시장치의 일부를 보여주는 평면도.
도 6a 및 도 6b은 도 5의 컬러필터 배치를 보여주는 평면도.
도 7은 도 5의 컬러필터 배치를 보여주는 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 COT 구조의 액정표시장치의 구성을 보여주는 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 평면도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 컬러필터 배치를 보여주는 평면도이며, 도 4는 도 2의 컬러필터 배치를 보여주는 단면도이다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(100)는 액정층(180)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 어레이 기판과 컬러필터 기판(111, 161)으로 이루어지는 액정패널(110)을 포함한다.

여기서, 상기 어레이 기판(111)과 컬러필터 기판(161)의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층(180)의 유출을 방지하기 위해 어레이 기판(111)과 컬러필터 기판(161) 사이의 최외곽 가장자리를 따라 인쇄된 씰 패턴(미도시)이 포함됨으로써 어레이 기판(111)과 컬러필터 기판(161)이 합착되어 액정패널(110)을 이루게 된다.

그리고 어레이 기판(111) 및 컬러필터 기판(161) 각각의 외측면에는 제1 및 제2편광판(미도시)이 구비되고, 이러한 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프케리어패키지(Tape Carrier Package:TCP) 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(미도시)의 측면 내지는 커버버툼(미도시) 배면으로 적절하게 젖혀 밀착될 수 있다.

또한, 액정패널(110)의 배면으로는 광원을 포함하는 백라이트(back-light) 유닛(미도시)이 구비된다.

상기 어레이 기판(111)은 제1투명유리기판(111a) 상에 제1방향으로 연장되는 다수의 게이트라인(113)과, 제1방향과 직교하는 제2방향으로 연장되는 다수의 데이터라인(115)이 형성되고, 다수의 게이트라인(113)과 데이터라인(115)은 서로 교차되며 다수의 단위화소(단위픽셀, P)를 정의하고, 각 단위화소(P)마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)(Tr)와 화소 전극(150)이 구성되는 어레이층을 포함한다.

여기서, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 다수의 게이트라인(113)과 데이터라인(115)의 교차지점에 형성되어 상기 각 단위화소(P)에 마련된 화소 전극(150)과 일대일 대응 접속되게 된다.

이러한 박막트랜지스터(Tr)는 게이트라인(113)에서 연장된 게이트 전극(미도시)과, 게이트 전극(미도시)의 상부에 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 위치한 소스 전극(미도시)과 이와 이격된 드레인 전극(미도시)을 포함한다.

상기 게이트라인(113) 및 데이터라인(115)은 전기 전도도가 우수하고 비저항이 작은 금속을 주로 사용한다.

이와 같은 구성을 가지는 어레이 기판(111)과 마주보며 상부기판이라고도 불리는 컬러필터 기판(161)은, 제 2 투명유리기판(161a)의 하부로 상기 게이트라인(113)과 데이터라인(115) 그리고 박막트랜지스터(Tr) 등의 비표시요소를 가리도록 각 단위화소(P)을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(163)와, 이러한 블랙매트릭스(163)의 격자 내부에서 각 단위화소(P)에 대응되게 매트릭스 형상으로 배열되는 다수의 컬러필터(166a, 166b, 166c)를 포함한 컬러필터부(166)로 이루어지는 컬러필터층이 형성된다.

그리고, 블랙매트릭스(163)와 컬러필터부(166)의 전면에 걸쳐 투명한 공통 전극(170)이 구비된다.

여기서, 공통 전극(170)을 형성하기 전에 컬러필터부(166)의 전면에 컬러필터부(166)의 보호와 단차 보상(평탄화)을 위한 무기 또는 유기절연물질을 도포하여 오버코트층(미도시)을 형성할 수 있다.

이하에서는, 블랙매트릭스(163)와 컬러필터부(166)의 배치를 보여주는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다.

상기 컬러필터부(166)는 다수의 적, 녹, 청색의 컬러필터(166a, 166b, 166c)를 포함하는데, 다수의 적, 녹, 청색의 컬러필터(166a, 166b, 166c)는, 도 3에 도시된 바와 같이 게이트라인(113)이 형성되는 제1방향을 따라 녹, 청, 적, 적, 청, 녹색(G B R R B G)의 순서 또는 적, 청, 녹, 녹, 청, 적색(R B G G B R)의 순서로 반복 배열되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 이와 같은 녹, 청, 적, 적, 청, 녹색의 반복 배열이 데이터라인(115)이 형성되는 제2방향을 따라서는 동일색이 배치되도록 함으로써 매트릭스 형상을 이루게 된다.

위와 같이 배열됨으로써 두 가지 색에서 같은 색인 2개의 컬러필터가 제1방향을 따라서 서로 인접하여 배치되는데, 이와 같이 컬러필터가 같은 색인 경우에는 혼색(混色)의 위험이 없으므로 이들 컬러필터 사이의 단위화소 경계에는 블랙매트릭스가 형성될 필요가 없게 된다.

즉 적색과 녹색의 두 가지 색에서 같은 색인, 적색과 적색의 2개의 컬러필터(166a, 166a) 또는 녹색과 녹색의 2개의 컬러필터(166b, 166b)가 제1방향을 따라 반복적으로 서로 인접 배치되어 적색과 적색의 컬러필터(166a, 166a) 간 또는 녹색과 녹색의 컬러필터(166b, 166b) 간에는, 도 3a에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스를 형성할 필요가 없게 된다.

또는, 두 가지 색에서 같은 색인 2개의 컬러필터가 제1방향을 따라서 서로 인접하여 배치되고, 제2방향을 따라서는 동일색이 배치되므로 도 3b에 도시된 바와 같이 게이트라인(113)에 대응되는 제2방향을 따라서도 블랙매트릭스를 형성할 필요가 없게 된다.

한편, 서로 인접하여 배치된 적색과 청색의 컬러필터, 또는 청색과 적색의 컬러필터(166a, 166c)는 서로 인접하는 단부를 중첩시켜 중첩부(C)를 형성함으로써 중첩부(C)가 블랙매트릭스의 역할을 수행하여 색 혼색 및 색 혼색으로 인한 빛샘현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.

한편 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 중첩부(C)는 제1두께의 청색 컬러필터(166c)와 이의 바로 위에 제2두께의 적색 컬러필터(166a)가 겹쳐지도록 형성됨으로써 이루어지는데, 이에 한정되지 않고 제2두께의 적색 컬러필터(166a)와 이의 바로 위에 제1두께의 청색 컬러필터(166c)가 겹쳐지도록 형성될 수도 있다. 이때, 제1두께와 제2두께는 서로 동일하게 형성되거나, 또는 서로 다르게 형성될 수 있다. 또한, 중첩부(C)의 총 두께는 중첩부 이외의 각 컬러필터의 두께와 동일하거나, 각 컬러필터의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

여기서, 장파장인 적색의 파장은 약 625 내지 740nm 범위를 가지고, 단파장인 청색의 파장은 약 440nm 내지 485nm 범위를 가진다.

이와 같이, 적색과 청색 각각은 서로 중첩되는 파장대가 없기 때문에 이들의 혼합물은 불투명도를 나타내주는 광학적 밀도(Optical Density:OD)치가 높아 블랙매트릭스를 대체하기에 충분하다. 상기 광학적 밀도치는 약 3으로, 통상 4의 광학적 밀도치를 가지는 블랙매트릭스로 사용하기에 충분하다.

이에 따라, 제1방향을 따라 배치되는 녹색과 청색의 컬러필터(166b, 166c) 사이 또는 청색과 녹색(166c, 166b)의 컬러필터 사이에만 블랙매트릭스(163)가 구비되어 녹색과 청색 또는 청색과 녹색의 컬러필터에 대응되는 단위화소 경계를 덮음으로써 색 혼색 및 색 혼색으로 인한 빛샘현상을 방지한다.

이에 따라 액정표시장치(100)는 백라이트 유닛(미도시)에 의해 빛이 공급되고, 액정패널(100)의 게이트라인(113)으로 박막트랜지스터(Tr)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 단위화소(P)의 화소 전극(150)에 데이터라인(115)의 화상신호가 전달되면 공통 전극(170)과 화소 전극(150)의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 평면도이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 컬러필터의 배치를 보여주는 평면도이며, 도 7은 도 5의 컬러필터의 배치를 보여주는 단면도이다.

도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(200)는 액정층(280)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 어레이 기판과 컬러필터 기판(211, 261)으로 이루어지는 액정패널(210)을 포함한다.

여기서, 상기 어레이 기판(211)과 컬러필터 기판(261)의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층(280)의 유출을 방지하기 위해 어레이 기판(211)과 컬러필터 기판(261) 사이의 최외곽 가장자리를 따라 인쇄된 씰 패턴(미도시)이 포함됨으로써 어레이 기판(211)과 컬러필터 기판(261)이 합착되어 액정패널(210)을 이루게 된다.

그리고 어레이 기판(211) 및 컬러필터 기판(261) 각각의 외측면에는 제1 및 제2편광판(미도시)이 구비되고, 이러한 액정패널(210)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프케리어패키지(Tape Carrier Package:TCP) 같은 연결부재(216)를 매개로 인쇄회로기판(217)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(미도시)의 측면 내지는 커버버툼(미도시) 배면으로 적절하게 젖혀 밀착될 수 있다.

또한, 액정패널(210)의 배면으로는 광원을 포함하는 백라이트(back-light) 유닛(미도시)이 구비된다.

상기 어레이 기판(211)은 제1투명유리기판(211a) 상에 제1방향으로 연장되는 다수의 게이트라인(213)과, 제1방향과 직교하는 제2방향으로 연장되는 다수의 데이터라인(215)이 형성되어 다수의 게이트라인(213)과 데이터라인(215)은 서로 교차되며 다수의 단위화소(단위픽셀, P)를 정의한다.

그리고, 각 단위화소(P)마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)(Tr)와 화소 전극(250)이 구성되는데, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 다수의 게이트라인(213)과 데이터라인(215)의 교차지점에 형성되어 상기 각 단위화소(P)에 마련된 화소 전극(250)과 일대일 대응 접속되게 된다.

이와 같은 구성을 가지는 어레이 기판(211)과 마주보며 상부기판이라고도 불리는 컬러필터 기판(261)은, 제 2 투명유리기판(261a)의 하부로 상기 게이트라인(213)과 데이터라인(215) 그리고 박막트랜지스터(Tr) 등에 대응되어 각 단위화소(P)을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(263)와, 이러한 블랙매트릭스(263)의 격자 내부에서 각 단위화소(P)에 대응되게 매트릭스 형상으로 배열되는 다수의 컬러필터(266a, 266b, 266c)를 포함한 컬러필터부(266)로 이루어지는 컬러필터층이 형성된다.

그리고, 블랙매트릭스(263)와 컬러필터부(266)의 전면에 걸쳐 투명한 공통 전극(270)이 구비된다.

여기서, 공통 전극(270)을 형성하기 전에 컬러필터부(266)의 전면에 컬러필터부(266)의 보호와 단차 보상(평탄화)을 위한 무기 또는 유기절연물질을 도포하여 오버코트층(미도시)을 형성할 수 있다.

이하에서는, 블랙매트릭스(263)와 컬러필터부(266)의 배치를 보여주는 도 3을 참조하여 설명한다.

상기 컬러필터부(266)는 다수의 적, 녹, 청색의 컬러필터(266a, 266b, 266c)를 포함하는데, 다수의 적, 녹, 청색의 컬러필터(266a, 266b, 266c)는, 도 3에 도시된 바와 같이 게이트라인(213)이 형성되는 제1방향을 따라 녹, 적, 청, 청, 적, 녹색(G R B B R G)의 순서 또는 청, 적, 녹, 녹, 적, 청색(G R B B R G)의 순서로 반복 배열되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 이와 같은 녹, 적, 청, 청, 적, 녹색의 반복 배열이 데이터라인(215)이 형성되는 제2방향을 따라서도 동일색이 배치되도록 함으로써 매트릭스 형상을 이루게 된다.

위와 같이 배열됨으로써 두 가지 색에서 같은 색인 2개의 컬러필터가 제1방향을 따라서 서로 인접하여 배치되게 되는데, 이와 같이 컬러필터가 같은 색인 경우에는 혼색(混色)의 위험이 없으므로 이들 컬러필터 사이의 단위화소 경계에는 블랙매트릭스가 형성될 필요가 없게 된다.

즉, 청색과 녹색의 두 가지 색에서 같은 색인, 청색과 청색의 2개의 컬러필터(266c, 266c) 또는 녹색과 녹색의 2개의 컬러필터(266b, 266b)가 제1방향을 따라 반복적으로 서로 인접 배치되어 청색과 청색의 컬러필터(266c, 266c) 간 또는 녹색과 녹색의 컬러필터(266b, 266b) 간에는, 도 6a에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스를 형성할 필요가 없게 된다.

또는, 두 가지 색에서 같은 색인 2개의 컬러필터가 제1방향을 따라서 서로 인접하여 배치되고, 제2방향을 따라서는 동일색이 배치되므로, 도 6b에 도시된 바와 같이 게이트라인(213)에 대응되는 제2방향을 따라서도 블랙매트릭스를 형성할 필요가 없게 된다.

한편 서로 인접하여 배치된 적색과 청색의 컬러필터, 또는 청색과 적색의 컬러필터(266a, 266c)는 서로 인접하는 단부를 중첩시켜 제1중첩부(C)를 형성함으로써 중첩부(C)가 블랙매트릭스의 역할을 수행하여 적색과 청색 간의 혼색 및 색 혼색으로 인한 빛샘현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 서로 인접하여 배치된 적색과 녹색의 컬러필터, 또는 녹색과 적색의 컬러필터(266a, 266b)에도 서로 인접하는 단부를 중첩시켜 제2중첩부(D)를 형성함으로써 중첩부(D)가 블랙매트릭스의 역할을 수행하여 적색과 녹색 간의 혼색 및 색 혼색으로 인한 빛샘현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.

한편 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제1중첩부(C)는 제1두께의 청색 컬러필터(266c)와 이의 바로 위에 제2두께의 적색 컬러필터(266a)가 겹쳐지도록 형성됨으로써 이루어지는데, 이에 한정되지 않고 제2두께의 적색 컬러필터(266a)와 이의 바로 위에 제1두께의 청색 컬러필터(266c)가 겹쳐지도록 형성될 수도 있다. 이때, 제1두께와 제2두께는 서로 동일하게 형성되거나, 또는 서로 다르게 형성될 수 있다. 또한, 제1중첩부(C)의 총 두께는 제1중첩부(C) 이외의 각 컬러필터의 두께와 동일하거나, 각 컬러필터의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2중첩부(D)는 제3두께의 적색 컬러필터(266a)와 이의 바로 위에 제4두께의 녹색 컬러필터(266b)가 겹쳐지도록 형성됨으로써 이루어지는데, 이에 한정되지 않고 제4두께의 녹색 컬러필터(266b)와 이의 바로 위에 제3두께의 적색 컬러필터(266a)가 겹쳐지도록 형성될 수도 있다. 이때, 제3두께와 제4두께는 상기 제1두께(2두께)와 동일한 두께로 형성되거나, 서로 다르게 형성될 수 있다. 또한, 제2중첩부(D)의 총 두께는 제2중첩부(D) 이외의 각 컬러필터의 두께와 동일하거나, 각 컬러필터의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

여기서, 장파장인 적색의 파장은 약 625 내지 740nm 범위를 가지고, 단파장인 청색의 파장은 약 440nm 내지 485nm 범위를 가지며, 이들의 사이에 녹색의 파장이 약 500nm 내지 565nm 범위를 가진다.

한편, 적색과 녹색 각각은 서로 중첩되는 파장대가 존재하지만, 이들의 혼합물은 불투명도를 나타내주는 광학적 밀도치가 약 1.9정도로 녹색과 청색의 혼합물에 비해 높으며 블랙매트릭스를 대체하여 사용할 수 있다.

이에 따라, 제1방향을 따라 반복 배치되는 녹, 적, 청, 청, 적, 녹색의 컬러필터 각각의 사이에는 블랙매트릭스를 형성할 필요가 없게 된다. 또는 제1방향과, 같은 색이 반복 배치되는 제2방향의 컬러필터 사이에도 블랙매트릭스를 형성할 필요가 없게 된다.

즉, 서로 같은 색을 인접 배치하고, 서로 다른 색 간의 단부를 중첩시켜 중첩부가 블랙매트릭스의 역할을 수행하도록 함으로써 블랙매트릭스를 형성하지 않고도 색 혼색 및 색 혼색으로 인한 빛샘현상을 방지할 수 있게 된다.

이에 따라 액정표시장치(200)는 백라이트 유닛(미도시)에 의해 빛이 공급되고, 액정패널(200)의 게이트라인(213)으로 박막트랜지스터(Tr)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 단위화소(P)의 화소 전극(250)에 데이터라인(215)의 화상신호가 전달되면 공통 전극(270)과 화소 전극(250)의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있게 된다.

한편, 상기에서는 화소 전극(150, 250)은 어레이 기판(111, 211)에 형성되고 공통 전극(170, 270)은 컬러필터 기판(161, 261)에 형성됨으로써 이들 화소 전극(150, 250)과 공통 전극(170, 270)에 의해 발생되는 수직 전계에 의해 구동되는 VA(Vertical Alignment) 모드 액정표시장치를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 공통 전극과 화소 전극이 모두 어레이 기판에 형성됨으로써 수평 전계에 의해 구동되는 횡전계형 IPS(In Plane Switching) 모드 액정표시장치, TN(Twisted Nematic) 모드 액정표시장치 및 모든 AH(Advanced Horizontal) 모드의 액정표시장치에도 적용될 수 있다.

다른 한편 도 2 내지 도 4에 있어서, 컬러필터를 녹, 청, 적, 적, 청, 녹색의 순으로 배치하는 것을 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 적, 녹, 청, 청, 녹, 적색의 순서 또는 청, 녹, 적, 적, 녹, 청색의 순서로 배치할 수 있다. 이 경우, 적색과 녹색(녹색과 적색)의 컬러필터 사이에 중첩부가 형성되고, 녹색과 청색(청색과 녹색)의 컬러필터 사이에는 블랙매트릭스가 구비될 수 있다.

이하에서는, 컬러필터 기판에 형성되는 컬러필터층을 어레이기판에 형성하는 COT(Color filter On TFT)기판에도 본 발명을 적용할 수 있다.

도 8은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 COT 구조의 액정표시장치의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(300)는 액정층(380)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1기판과 제2기판(311, 361a)으로 이루어지는 액정패널(310)을 포함한다.

상기 제1기판(311)은 제1투명유리기판(311a) 상에 서로 교차되며 형성되어 다수의 단위화소(단위픽셀)를 정의하는 다수의 게이트라인(미도시) 및 데이터라인(315)과, 이들의 교차점마다 형성되는 박막트랜지스터(미도시)를 포함하는 어레이층(330)을 구비한다.

그리고, 어레이층(330)의 상부에 각 단위화소에 대응되게 매트릭스 형상으로 배열되는 다수의 컬러필터(366a, 366b, 366c)를 포함한 컬러필터층(366)이 구비된다.

여기서 상기 컬러필터층(366)의 다수의 컬러필터(366a, 366b, 366c)는, 도 7에 도시된 바와 같이 게이트라인이 형성되는 제1방향을 따라 녹, 적, 청, 청, 적, 녹의 순으로 반복 배치되며, 적색과 청색(청색과 적색)의 컬러필터(366a, 366c) 사이에는 서로 중첩되는 제1중첩부(C)가 구비되고, 적색과 녹색(녹색과 적색)의 컬러필터(366a, 366b) 사이에는 서로 중첩되는 제2중첩부(D)가 구비된다.

이와 같이 구성함으로써 블랙매트릭스를 형성할 필요없이 색 혼색과 색 혼색으로 인한 빛샘현상을 방지하며, 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 컬러필터층(366)의 전면에는 컬러필터층(366)의 보호와 단차 보상(평탄화)을 위한 무기 또는 유기절연물질을 도포하여 오버코트층(368)을 형성할 수 있다.

그리고, 오버코트층(368)의 상부에 각 단위화소마다 구비된 박막트랜지스터(미도시)와 연결되는 화소 전극(350)과, 상기 화소 전극(350)과 함께 수평 전계를 발생하도록 화소 전극(350)과 교대하며 데이터라인(315)과 중첩되어 형성되는 공통 전극(미도시)이 구비된다.

이와 같이 제1기판(311)에 어레이층(330)과 함께 컬러필터층(366)을 구비할 경우, 종래 어레이층을 구비한 어레이 기판(도 1의 11)과 컬러필터층을 구비한 컬러필터 기판(도 1의 61)이 합착될 시에 발생되는 맞춤 어긋남이 발생되지 않기 때문에 제1 및 제2중첩부(C, D)의 폭을 데이터라인(315)의 폭에 대응되는 약 3㎛ 내지 4㎛로 할 수 있게 되어 개구율을 더 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

한편 공통 전극과 화소 전극이 모두 제1기판에 형성되어 공통 전극과 화소 전극의 수평 전계에 의해 구동되는 횡전계형 액정표시장치에 한정되지 않고, 제2기판의 전면에 공통 전극을 형성하고, 제1기판에 화소 전극을 형성함으로써 이들 전극에 의해 발생되는 수직 전계에 의해 구동되는 액정표시장치 등 다양한 액정표시장치에 적용할 수 있다.

다른 한편 컬러필터층에 있어서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 게이트 라인이 형성되는 제1방향을 따라 녹, 청, 적, 적, 청, 녹의 순으로 반복 배치되며, 적색과 청색(청색과 적색)의 컬러필터 사이에 서로 중첩되는 중첩부(C)가 구비되도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 녹색과 청색, 또는 청색과 녹색의 컬러필터에 대응되는 단위화소 경계를 덮도록 제2기판 상에 블랙매트릭스가 일부 구비될 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.

111, 211: 어레이 기판 161, 261: 컬러필터 기판
166, 266: 컬러필터부(166a, 266a: 적색 컬러필터, 166b, 266b: 녹색 컬러필터, 166c, 266c: 청색 컬러필터)
311: 제1기판 361a: 제2기판
366: 컬러필터층(366a: 적색 컬러필터, 366b: 녹색 컬러필터, 366c: 청색 컬러필터)

Claims

액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판과;
상기 제1기판의 일면에 제1방향으로 형성된 게이트라인과;
상기 게이트라인과 교차하여 다수의 단위화소를 정의하는 데이터라인과;
상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차지점에 형성된 박막트랜지스터와;
상기 각 단위화소 영역에 대응되는 다수의 적, 녹, 청색의 컬러필터로 구성된 컬러필터층을 포함하고,
상기 적, 녹, 청색의 컬러필터는
상기 제1방향을 따라 같은 색이 적어도 2개 이상 서로 인접되도록 배치되고,
상기 제1방향을 따라 인접 배치된 서로 다른 색의 컬러필터의 단부는
서로 중첩되어 중첩부를 형성하고, 상기 중첩부가 블랙매트릭스의 역할을 하며, 상기 중첩부의 상면은 상기 중첩부 이외의 각 컬러필터의 상면과 동일 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1항에 있어서,
상기 적, 녹 청색의 컬러필터는
상기 제1방향을 따라 녹, 청, 적, 적, 청, 녹색(G B R R B G)의 순서 또는 적, 녹, 청, 청, 녹, 적색(R G B B G R)의 순서로 반복 배치되고, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라서는 동일색이 배치되는 액정표시장치.
제 2항에 있어서,
상기 녹색과 청색의 컬러필터에 대응되는 단위화소의 경계를 덮는 블랙매트릭스가 더 구비되는 액정표시장치.
제 1항에 있어서,
상기 적, 녹, 청색의 컬러필터는
상기 제1방향을 따라 녹, 적, 청, 청, 적, 녹색(G R B B R G)의 순서로 반복 배치되고, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라서는 동일색이 배치되는 액정표시장치.
제 4항에 있어서,
상기 중첩부는 제1중첩부와 제2중첩부를 포함하며,
상기 적색과 청색의 컬러필터의 사이에는
이들의 단부가 서로 중첩된 상기 제1중첩부가 구비되고,
상기 녹색과 청색의 컬러필터의 사이에는
이들의 단부가 서로 중첩된 상기 제2중첩부가 구비되는 액정표시장치.
제 1항에 있어서,
상기 컬러필터층은
상기 제1기판에 형성되는 액정표시장치.
제 1항에 있어서,
상기 각 단위화소에 대응되어 형성되며 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소 전극과, 상기 화소 전극과 함께 전계를 발생시키는 공통 전극을 더 구비하고,
상기 화소 전극과 상기 공통 전극은
상기 제1기판 상에 형성되는 액정표시장치.
제 1항에 있어서,
상기 각 단위화소에 대응되어 형성되며 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소 전극과, 상기 화소 전극과 함께 전계를 발생시키는 공통 전극을 더 구비하고,
상기 화소 전극은
상기 제1기판에 형성되고,
상기 공통 전극은
상기 제2기판에 형성되는 액정표시장치.
제 1항에 있어서,
상기 중첩부의 총 두께는 상기 중첩부 이외의 각 컬러필터의 두께와 동일한 액정표시장치.
액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판과;
상기 제1기판의 일면에 제1방향으로 형성된 게이트라인과;
상기 게이트라인과 교차하여 다수의 단위화소를 정의하는 데이터라인과;
상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차지점에 형성된 박막트랜지스터와;
상기 각 단위화소 영역에 대응되는 다수의 적, 녹, 청색의 컬러필터로 구성된 컬러필터층
을 포함하고,
상기 적, 녹, 청색의 컬러필터는 상기 제1방향을 따라 녹, 청, 적, 적, 청, 녹색(G B R R B G)의 순서 또는 적, 녹, 청, 청, 녹, 적색(R G B B G R)의 순서로 반복 배치되며,
상기 제1방향을 따라 인접 배치된 상기 녹색과 청색의 컬러필터 사이의 경계에 대응하여 블랙매트릭스가 구비되고,
상기 제1방향을 따라 인접 배치된 상기 적색과 청색 또는 상기 적색과 녹색의 컬러필터의 단부는 서로 중첩되어 블랙매트릭스의 역할을 하는 중첩부를 형성하는 액정표시장치.