KR101866263B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의되며, 상기 표시영역에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 각 화소영역 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판과 마주하며 위치하는 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층과; 상기 제 2 기판의 외측면에 구비된 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 제 1 기판의 외측면에 상기 각 화소영역에 구비된 상기 박막트랜지스터에 대응하여 아일랜드 형태의 차광패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히, 비표시영역의 폭을 최소화한 내로우 베젤을 통해 보더레스(boarder-less)를 구현하면서도 외부광 의한 박막트랜지스터의 광노출을 억제할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성을 이용한 장치이다.
즉, 액정표시장치는 전압이 가해지면 전계의 세기에 따라 액정의 분자배열이 바뀌고, 상기 액정의 분자배열에 따라 빛을 조절할 수 있는 특성을 이용하여 화상을 표현하는 장치로서, 공통전극을 포함하는 상부기판과 화소전극을 포함하는 하부기판과 상기 두 기판 사이에 충진된 액정층으로 구성된다.
도면을 참조하여 조금 더 상세히 액정표시장치에 대해 설명한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 2는 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는 컬러필터층(35)이 구비된 컬러필터 기판(30)과, 박막트랜지스터(미도시)와 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시) 및 화소전극(15)이 구비된 어레이 기판(10)과, 이들 두 기판(30, 10) 사이에 액정층(40)을 포함하여 구성되고 있다.
상기 어레이 기판(10)의 상측과 좌측의 비표시영역(NA1, NA4)에는 외부구동회로와 연결되는 다수의 게이트 패드전극(미도시) 및 데이터 패드전극(미도시)과, 이들과 각각 연결된 게이트 및 데이터 링크 배선(미도시)이 형성되어 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)의 표시영역(DA)에는 상기 각각의 게이트 패드전극(미도시)과 상기 게이트 링크 배선(미도시)을 통해 연결되며 가로 방향으로 연장하는 다수의 게이트 배선(미도시)과, 상기 각각의 데이터 패드전극(미도시)과 상기 데이터 링크 배선(미도시)과 연결되어 세로방향으로 연장하는 데이터 배선(미도시)이 서로 교차하여 다수의 화소영역(미도시)을 정의하며 형성되고 있다.
또한, 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시)이 교차하는 부근에 박막트랜지스터(미도시)가 각각 형성되어 있으며, 상기 각 화소영역(미도시)에는 상기 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)과 연결되며 화소전극(15)이 형성되어 있다.
전술한 구조를 갖는 어레이 기판(10)에 대향하며 컬러필터 기판(30)이 형성되어 있다. 상기 컬러필터 기판(30)에는 상기 각 화소영역(미도시)에 대응되며 순차 반복적으로 구비된 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(미도시)을 포함하는 컬러필터층(35)과 상기 각 컬러필터 패턴(미도시) 사이에 상기 어레이 기판(10)의 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)과 상기 표시영역(DA) 외각을 둘러싸는 비표시영역(NA1, NA2, NA3, NA4)에 대응하여 블랙매트릭스(미도시)가 형성되어 있으며, 전면에 공통전극(미도시)이 형성되어 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(30) 사이에 액정층(40)이 개재되고 있으며, 상기 두 기판(10, 30)이 대응하는 테두리의 비표시영역(NA1, NA2, NA3, NA4)에 씰패턴(42)이 구성됨으로써 액정패널(2)을 이루고 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 액정패널(2)의 상기 어레이 기판(10)의 외측면에는 광원으로 이용되는 백라이트 유닛(BLU)이 구비되고 있으며, 그리고 상기 액정패널(2) 외곽에 위치하며 상기 액정패널(2)을 구동시키기 위한 구동부(미도시)를 구비함으로써 액정표시장치(1)가 완성되고 있다.
통상적으로 상기 구동부(미도시)는 인쇄회로기판(printed circuit board : PCB)(50)에 구현되며, 이러한 인쇄회로기판(50)은 상기 액정패널(2)의 게이트 배선(미도시)과 연결되는 게이트 인쇄회로기판(미도시)과 데이터 배선(미도시)과 연결되는 데이터 인쇄회로기판(50)으로 나뉜다.
또한, 이들 각각의 인쇄회로기판(미도시, 50)은 상기 액정패널(2)의 표시영역 외측의 비표시영역(NA1, NA2, NA3, NA4)에 실장되고 있다.
즉, 상기 게이트 배선(미도시)과 연결된 된 게이트 패드전극(미도시)이 형성된 일 측면과 이러한 일 측면과 직교하는 상측면에 형성되며, 데이터 배선(미도시)과 연결된 데이터 패드전극(미도시)과 접촉하며 테이프 캐리어 패키지 (tape carrier package : TCP) 형태 또는 FPC(flexible printed circuit board)(61, 62)를 통해 실장되고 있다.
이때, 게이트 패드전극(미도시)이 구비된 제 4 비표시영역(NA4)에 대해서는 게이트용 인쇄회로기판(미도시)은 별도로 실장되지 않고, 이를 대신하여 구동 IC(71)를 포함하는 다수의 게이트용 FPC(61)가 실장되며, 상기 어레이 기판(10) 내에서 내부적으로 상기 데이터 패드전극(미도시)이 구비된 제 1 비표시영역(NA1)에 다수의 데이터용 FPC(62)를 매개로 부착된 데이터용 인쇄회로기판(50)과 전기적으로 연결되고 있다.
전술한 구성을 갖는 액정표시장치(1)는 TV, 모니터, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA 등 다양한 전자기기에도 활발하게 적용되고 있다.
한편, 최근들어 표시장치는 표시영역(DA)을 최대로 하며 비표시영역(NA1, NA2, NA3, NA4)은 가능한 작게 형성하는 것이 요구되고 있다.
하지만 전술한 바와 같이, 게이트 패드전극(미도시)이 형성된 제 4 비표시영역(NA4)과, 데이터 패드전극(미도시)이 형성된 제 1 비표시영역(NA1)에 FPC(61, 62)를 개재하여 인쇄회로기판(50)이 장착되는 종래의 액정표시장치(1)는 최소 2개의 측면에 대해 게이트용 및 데이터용 인쇄회로기판(50)이 FPC(61, 62)를 개재하여 실장되거나, 또는 데이터 패드전극(미도시)이 형성된 제 1 비표시영역(NA1)에 대해서만 데이터용 인쇄회로기판(50)이 FPC(62)를 개재하여 실장되고, 게이트 패드전극(미도시)이 형성된 제 4 비표시영역(NA4)에는 게이트 신호 처리용 구동 IC칩(71)을 구비한 게이트용 FPC(61)가 실장되고 있다.
즉, 인쇄회로기판(50) 또는 구동 IC칩이 부착된 FPC(61, 62)는 어레이 기판(10)의 비표시영역(NA1, NA2, NA3, NA4)에 실장되는데, 이렇게 어레이 기판(10)에 상기 FPC(61, 62) 등이 실장된 후에는 밴딩되어 상기 어레이 기판(10)의 배면으로 위치하도록 한 상태에서 백라이트 유닛(BLU)과 함께 모듈화되고 있다.
이러한 구성을 갖는 종래의 액정표시장치(1)의 경우, 상기 FPC(61, 62)는 상기 어레이 기판(10)의 측면 끝단을 따라 밴딩됨으로써 최종적으로 액정표시장치(1)의 비표시영역의 폭(w1)을 상기 FPC(61, 62)의 두께(d1)만큼과 상기 FPC(61, 62)와 어레이 기판(10)의 측면 끝단으로부터 이격간격(d2)만큼 확장시킴으로써 네로우 베젤을 갖는 보더레스(border less) 제품을 제공하는데 어려움이 있다.
그리고 이러한 구성을 갖는 종래의 액정표시장치(1)는 사용사자 바라보는 면에 대응하여 상기 인쇄회로기판(50)이 실장되는 비표시영역(NA)이 노출되므로 외관 디자인을 고려할 때 이러한 부분을 사용자가 볼 수 없도록 덮어주는 탑 케이스(70)가 반드시 필요로 되고 있으므로 더욱더 네로우 베젤 구현이 어려우며 따라서 보더레스 제품을 구현할 수 없다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 사용자가 바라보는 측에 어레이 기판을 배치하고 백라이트 유닛을 컬러필터 기판과 인접하여 배치함으로써 인쇄회로기판 또는 구동 IC칩이 부착된 FPC의 밴딩 방향을 달리하여 액정표시장치의 비표시영역의 폭을 줄여 내로우 베젤을 구현하면서 동시에 사용자가 바라보게 되는 어레이 기판에 구성되는 박막트랜지스터가 외부광에 장시간 노출시 발생되는 광누설 불량을 억제할 수 있는 보더레스 타입의 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의되며, 상기 표시영역에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 각 화소영역 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판과 마주하며 위치하는 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층과; 상기 제 2 기판의 외측면에 구비된 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 제 1 기판의 외측면에 상기 각 화소영역에 구비된 상기 박막트랜지스터에 대응하여 아일랜드 형태의 차광패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 차광패턴은 블랙레진, 블랙잉크, 불투명 금속물질 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 차광패턴은 그 평면 형태가 다각형, 원, 타원 중 어느 하나의 형태를 이루는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 기판에는 상기 각 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소전극이 구비되며, 상기 제 2 기판에는 컬러필터층이 구비되며, 이때, 상기 제 2 기판에는 상기 컬러필터층을 덮으며 상기 표시영역 전면에 투명한 공통전극이 형성된 것이 특징이다.
상기 화소전극은 바(bar) 형태를 가지며 각 화소영역에 일정간격 이격하며 다수 형성되며, 상기 다수의 바(bar) 형태의 화소전극과 나란하게 이격하여 교대하며 바(bar) 형태를 갖는 다수의 공통전극이 형성된 것이 특징이며, 상기 제 1 기판 상에는 상기 게이트 배선이 형성된 동일한 층에 동일한 물질로 이루어지며 상기 게이트 배선과 나란하게 연장하는 공통배선이 형성되며, 상기 다수의 바(bar) 형태의 공통전극은 상기 공통배선과 연결된 것이 특징이다.
또한, 상기 화소전극의 하부 또는 상부에 절연층을 개재하여 공통전극이 형성되며, 상기 화소전극과 공통전극 중 어느 하나의 전극에는 상기 각 화소영역에 대응하여 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구가 형성된 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에는 상기 화소영역내에 상기 박막트랜지스터에 대응하여 패턴드 스페이서가 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판 일측의 비표시영역에 부착되며 상기 제 2 기판의 외측면으로 밴딩된 것을 특징으로 하는 FPC(flexible printed circuit board) 를 포함하며, 이때, 상기 FPC에는 인쇄회로기판 또는 구동 IC칩이 부착된 것이 특징이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 어레이 기판을 사용자가 바라보는 상측 컬러필터 기판을 하측에 위치하도록 배치하고 인쇄회로기판 또는 구동 IC칩이 부착된 FPC를 어레이 기판의 비표시영역에 실장한 후, 상기 FPC를 상기 어레이 기판의 측면을 덮도록 밴딩하지 않고, 상기 컬러필터 기판의 배면으로 위치하도록 밴딩함으로써 종래의 액정표시장치 대비 비표시영역의 폭을 줄여 더욱더 네로우 베젤을 구현하면서 탑 케이스를 필요로하지 않는 보더레스 제품을 제공하는 효과가 있다.
나아가 본 발명에 따른 액정표시장치는 배치 특성상 어레이 기판이 사용자가 바라보는 정면에 위치함으로써 외부광에 상기 어레이 기판에 구비되는 박막트랜지스터가 직접적으로 노출되는 상황이 되지만 어레이 기판의 외측면에 상기 박막트랜지스터에 대응하여 차광패턴이 구비됨으로서 외부광에의 노출을 억제함으로써 박막트랜지스터의 광누설 불량을 원천적으로 방지하는 효과가 있다.
그리고, 패턴드 스페이서 주변에서 발생되는 레이아이 불량을 억제하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치는 이러한 내로우 베젤을 통한 보더레스 구현에 의해 사용자의 화면 몰입도를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 종래의 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 A영역을 확대 도시한 도면으로서 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 표시영역의 개략적인 평면도로서 각 화소영역에 구비되는 박막트랜지스터 및 화소전극과 패턴드 스페이서 및 차광패턴에 대해서만 표시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3의 A영역을 확대 도시한 도면으로서 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 표시영역의 개략적인 평면도로서 각 화소영역에 구비되는 박막트랜지스터 및 화소전극과 패턴드 스페이서 및 차광패턴에 대해서만 표시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(103) 및 데이터 배선(130)과 박막트랜지스터(Tr) 그리고 상기 박막트랜지스터(Tr)와 연결되며 각 화소영역(P)별로 형성된 화소전극(150)을 구비한 어레이 기판(102)과, 상기 어레이 기판(102)과 마주하며 컬러필터층(186)을 구비한 컬러필터 기판(181)이 액정층(195)을 사이에 두고 다수의 기둥형태의 패턴드 스페이서(193)를 개재하여 합착된 액정패널(101)과, 상기 액정패널(101)의 상기 어레이 기판(102)의 비표시영역(NA)에 FPC(Flexible printed circuit board)(196)를 개재하여 실장된 인쇄회로기판(197)을 포함하여 구성되고 있다.
이때, 상기 컬러필터 기판(181)의 배면에는 백라이트 유닛(200)이 더욱 구비되고 있으며, 상기 액정패널(101)의 양 외측면에는 서로 투과축이 직교하도록 제 1 및 제 2 편광판(161, 167)이 구비되고 있다.
그리고 상기 기둥형태의 패턴드 스페이서(193)는 상기 어레이 기판(102) 및 컬러필터 기판(181)과 동시에 양 끝단이 접촉함으로서 상기 어레이 기판(102)과 컬러필터 기판(181)간의 셀갭을 유지하는 역할을 한다.
이때, 이러한 기둥형태의 패턴드 스페이서(193)는 각 화소영역(P)별로 하나씩 구비되거나, 또는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(186a, 186b, 186c) 중 어느 하나의 컬러필터 패턴(186a, 186b, 186c)이 형성되는 화소영역(P)에 대응해서만 형성될 수도 있다.
이때, 상기 패턴드 스페이서(193)는 화소영역(P) 내에서 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 형성되고 있는 것이 특징이다. 이렇게 상기 패턴드 스페이서(193)가 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 위치하도록 형성되는 이유에 대해서는 추후 설명한다.
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)에 있어서 가장 특징적인 것 중 하나는 실제 최종 제품 구현 시 사용자가 바라보는 면 즉 상측에 어레이 기판(102)이 배치되고, 이와 마주하는 컬러필터 기판(181)이 하측에 배치되며, 백라이트 유닛(200)이 상기 컬러필터 기판(181)의 외측면에 배치되고 있다는 것과, 상기 어레이 기판(102)의 비표시영역(NA)에 실장되는 FPC(196)는 상기 백라이트 유닛(200)이 구비된 컬러필터 기판(181)의 외측면 쪽으로 밴딩됨으로서 종래의 액정표시장치(도 2의 1) 대비 비표시영역(NA)의 폭을 줄인 것이 되고 있다.
나아가, 또 다른 특징적인 것은, 상기 어레이 기판(102)의 외측면 즉 사용자가 바라보는 면과 상기 제 2 편광판(167) 사이에 상기 어레이 기판(102)에 구비된 박막트랜지스터(Tr)와 대응되는 영역에 빛의 투과를 차단하는 물질 예를들면 블랙레진, 블랙잉크, 불투명 금속물질 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 차광패턴(165)이 구비되고 있는 것이다.
그리고, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 어레이 기판(102)의 외측면에 비표시영역(NA)에 대응하여 상기 어레이 기판(102)의 패드부 및 다른 보조배선 등이 사용자의 눈에 보이는 것을 방지하기 위해 표시영역을 테두리하며 테두리 패턴(미도시)이 구비되고 있다.
이러한 테두리 패턴(미도시)의 경우 상기 차광패턴(165)과 동일한 물질로 이루어질 수도 있으며, 나아가 수려한 디자인을 위해 블랙 이외에 다른 색조를 갖는 물질로 이루어질 수도 있다.
그리고, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)는 탑 케이스는 생략되고 있는 것이 특징이다.
종래의 액정표시장치(도 2의 1)는, 사용자가 영상 또는 화상 시청 시 컬러필터 기판(도 2의 30)을 바라보도록, 어레이 기판(도 2의 10)이 하측에 위치하고, 컬러필터 기판(도 2의 30)이 상측에 배치되며, 백라이트 유닛(도 2의 BLU)이 상기 어레이 기판(도 2의 10)의 외측면에 위치하는 구성을 가졌다.
그러므로 종래의 액정표시장치(도 2의 1)는 이러한 구성에 의해 FPC(도 2의 62)가 어레이 기판(도 2의 10)의 표시영역(도 2의 DA)에 실장된 후 상기 어레이 기판(도 2의 10)의 측면 끝단을 덮으며 밴딩되어 상기 백라이트 유닛(도 2의 BLU)의 외측면에 위치함으로서 실질적으로 비표시영역(도 2의 NA)의 폭은 상기 어레이 기판(도 2의 10)의 비표시영역(도 2의 NA1)의 폭과 상기 밴딩된 FPC(도 2의 62)의 두께(d1)와 상기 FPC(도 2의 62)와 어레이 기판(102)(도 2의 10)의 측면 끝단간의 이격간격(d1)을 합한 크기가 되고 있다.
따라서 이러한 구성을 갖는 종래의 액정표시장치(도 2의 1)의 경우, FPC(도 2의 62) 등이 실장되는 비표시영역(도 2의 NA)의 폭은 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100) 대비 더 큰 폭을 갖게되며, FPC(도 2의 62) 등이 실장된 부분을 사용자가 바라보게 되므로 이러한 FPC(도 2의 62)가 실장되는 비표시영역(도 2의 NA)을 가릴 수 있도록 반드시 탑 케이스(도 2의 70)가 구성되어야 하며 이러한 탑 케이스(도 2의 70)의 체결을 위해 더욱더 큰 비표시영역(도 2의 NA)의 폭이 요구되고 있다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)는 어레이 기판(102)이 사용자가 바라보는 상측에 배치됨으로써 상기 FPC(196)는 상기 어레이 기판(102)의 비표시영역(NA)에 부착된 후 상기 어레이 기판(102)의 측면을 덮도록 밴딩되지 않고, 상기 컬러필터 기판(181)의 배면측으로 밴딩이 된다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는 FPC(196)가 어레이 기판(102)의 측면을 덮는 형태를 이루지 않고, 상기 어레이 기판(102)의 비표시영역(NA) 최외각 측면 내측에 밴딩부가 위치하도록 상기 컬러필터 기판(181)의 외측면으로 밴딩됨으로써 종래의 액정표시장치(도 2의 1) 대비 최소 상기 FPC(196)의 두께와 상기 FPC(196)와 어레이 기판(102)의 측면의 이격간격 만큼이 줄어들게 되어 더욱더 얇은 폭을 갖는 네로우 베젤을 구현할 수 있는 것이 특징이다.
그리고, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는 사용자가 바라보는 어레이 기판(102)의 외측면에는 실질적으로 투명한 재질의 기판(102)면 만이 노출되며, FPC(196)가 실장된 부분 등은 사용자가 바라보는 방향이 아닌 백라이트 유닛(200)이 위치하는 면이 되므로 사용자가 영상을 바라보는데 방해되거나, 또는 거슬리는 구성요소가 없으므로 미관상 또는 내부 부품이 외부로 노출되는 등의 문제를 해결하기 위한 별도의 탑 케이스를 필요로 하지 않는다.
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)에 있어서, 사용자가 바라보는 어레이 기판(102)의 외측면의 상기 표시영역에 있어 각 화소영역(P)에 구비되는 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 상기 박막트랜지스터(Tr)의 면적보다 큰 면적을 가지며 블랙레진, 블랙잉크, 불투명 금속물질 중 어느 하나로서 아일랜드 형태로 차광패턴(165)이 구비되고 있는 것이 특징이다.
이때, 이러한 차광패턴(165)을 그 평면형태는 사각형을 포함하는 다각형 형태, 원 또는 타원 형태 중 어느 하나를 이룬다.
이러한 아일랜드 형태의 차광패턴(165)은 블랙레진 또는 블랙잉크로 이루어지는 경우, 잉크젯 장치(미도시) 등을 통해 원하는 위치에 상기 블랙레진 또는 블랙잉크 선택적으로 도포한 후 건조 및 경화시킴으로서 형성하거나, 또는 각 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역에 대응되는 위치에만 오픈부를 갖는 전사 마스크를 구비한 인쇄장치(미도시)를 통해 상기 블랙레진 또는 블랙잉크 인쇄하고 건조 및 경화시킴으로써 형성할 수 있다.
그리고, 불투명 금속물질로 이루어지는 경우, 스퍼터링을 통해 상기 어레이 기판(102) 외측면 전면에 불투명 금속층을 형성하고, 이를 포토레지스트의 도포, 노광 마스크를 이용한 노광, 포토레지스트의 현상 및 상기 불투명 금속층의 식각 및 포토레지스트의 스트립 등의 단위 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 형성할 수도 있다.
한편, 이렇게 어레이 기판(102)의 외측면에 아일랜드 형태로 박막트랜지스터(Tr) 대응하여 이와 중첩하도록 차광패턴(165)을 형성함으로서 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치는 사용자가 화상 또는 영상을 시청하기 위해 바라보는 면에 어레이 기판(102)이 배치되어 외부광이 상기 어레이 기판(102)을 향하여 입사되더라도 박막트랜지스터(Tr)에 대응하는 부분에는 외부광이 투과하지 못하게 되므로 박막트랜지스터(Tr)로는 외부광이 입사되지 않는다.
따라서 박막트랜지스터(Tr)의 반도체층(120)으로 외부광이 입사됨으로써 누설 전류를 생성하여 발생되는 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하 및 오동작이 발생되는 것을 원천적으로 억제하는 효과를 갖게 됨을 알 수 있다.
더욱이 이러한 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 형성되고 있는 차광패턴(165)에 의해 패턴드 스페이서(193) 주변에서 발생하는 레드 아이 불량(패턴드 스페이서(193) 주변이 붉게 보이는 현상으로 외부에서 압력이 가해짐에 의해 패턴드 스페이서(193) 끝단이 유동하여 배향막(미도시)에 스크래치가 형성됨으로써 액정 구동 불량으로 발생되는 불량임)도 억제하는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)는 패턴드 스페이서(193)가 박막트랜지스터(Tr)에 대응하는 위치에 형성됨으로써 패턴드 스페이서(193) 끝단에 의해 배향막(미도시)에 스크래치가 발생된다 하더라도 스크래치가 발생되는 부분은 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 영역이 되며, 따라서 이러한 부분은 상기 차광패턴(165)에 의해 가려지게 되므로 레드 아이 불량은 원천적으로 방지됨을 알 수 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)에 있어 상기 차광패턴(165)을 덮으며 제 2 편광판(167)이 부착되고 있으며, 컬러필터 기판(181)의 외측면에는 제 1 편광판(161)이 부착되고 있다.
이후에는 이러한 외부구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)의 한 구성요소인 액정패널(101)의 내부 구성에 대해 설명한다. 이때, 설명의 편의를 위해 서로 마주하는 어레이 기판(102) 및 컬러필터 기판(181)의 내측면을 각각의 기준 위치로 정의함으로써 각각의 기판(102, 181) 상에 순차 적층되는 구성요소가 각각 상기 어레이 기판(102) 및 컬러필터 기판(181) 내측면을 기준으로 더 높은 곳에 형성되는 경우 상부에 위치한다고 정의한다.
도시한 바와같이, 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)용 액정패널(101)은 어레이 기판(102)과 컬러필터 기판(181) 및 이들 두 기판(102, 181) 사이에 개재된 액정층(195)을 포함하여 구성되고 있다.
우선, 상측에 구비되는 어레이 기판(102)의 구성을 살펴보면, 상기 어레이 기판(102)은 베이스를 이루는 투명한 절연물질 예를들면 유리 또는 플라스틱 재질의 제 1 기판(102)의 내측면에 게이트 절연막(110)을 사이에 두고 그 하부 및 그 상부로 서로 종횡으로 연장되어 교차함으로서 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(130)이 형성되어 있다.
이때, 도면에 나타나지 않았지만, 액정표시장치(100)의 모드에 따라 상기 제 1 기판(101) 내측면에는 상기 게이트 배선(미도시)과 동일한 물질로 이루어지며 상기 게이트 배선(미도시)과 이격하며 각 화소영역(P)을 관통하며 공통배선(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.
그리고, 표시영역(DA) 외측의 비표시영역(NA)에는 상기 각 게이트 배선(미도시)의 일 끝단과 연결되며 게이트 패드전극(미도시)이 형성되고 있으며, 상기 각 데이터 배선(130)의 일끝단과 연결되며 데이터 패드전극(미도시)이 형성되고 있으며, 상기 공통배선(미도시)이 형성되는 경우, 상기 공통배선(미도시)의 일 끝단을 모두 연결시키는 보조공통배선(미도시)과 상기 보조공통배선(미도시)의 일끝단과 연결되며 공통 패드전극(미도시)이 형성되고 있다.
이때, 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(130) 및 공통배선(미도시)은 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 이루거나, 또는 둘 이상의 물질로 이루어져 이중층 이상의 다중층 구조를 이루는 것이 특징이다.
이때, 이러한 배선 중 상기 제 1 기판(102)과 직접 접촉하는 상기 게이트 배선(미도시) 및 이와 연결된 게이트 전극(105)과, 공통배선(미도시)이 형성되는 경우 상기 공통배선(미도시)은 전술한 저저항 금속물질 이외에 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어진 하부층(미도시)이 상기 저저항 금속물질로 이루어진 상부층(미도시)과 더불어 이중층 이상의 다중층 구조를 이룰 수도 있다.
이렇게 저저항 금속물질로 이루어진 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(105) 및 공통배선(미도시)을 투명 도전성 물질층의 하부층(미도시)과 저저항 금속물질의 상부층(미도시)의 다중층 구조로 형성하는 것은 외부광에 의한 반사율을 저감시키기 위함이다.
실험적으로 저저항 금속물질로만으로 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(105) 및 공통배선(미도시)이 이루어진 경우보다 투명 도전성 물질을 하부층(미도시)으로 그리고 저저항 금속물질을 상부층(미도시)으로 하여 다중층 구조를 이루도록 한 경우가 약 25-35% 가량 외부광에 대한 반사율을 저감시키는 효과를 가짐을 알 수 있었다.
한편, 상기 각 화소영역(P)에는 전술한 단일층 또는 다중층 구성을 갖는 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(130)의 교차하는 부근에는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결된 상기 게이트 전극(105)을 포함하여 상기 게이트 전극(105) 상부로 상기 게이트 절연막(110)과, 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 이의 상부로 불순물 비정질 실리콘의 서로 이격하는 오믹콘택층(120b)으로 이루어지 반도체층(120)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 적층됨으로서 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 구성되고 있다. 이때, 상기 소스 전극(133)은 상기 데이터 배선(130)과 연결되고 있다.
한편, 도면에서는 상기 데이터 배선(130)과 게이트 절연막(110) 사이에 상기 반도체층(120)을 이루는 동일한 물질로 이루어지 제 1 및 제 2 패턴(121a, 121b)의 이중층 구조를 갖는 반도체 더미패턴(121)이 형성되고 있음을 보이고 있지만, 상기 데이터 배선(130) 하부에 구비되는 상기 반도체 더미패턴(121)은 공정 제조 특성에 의해 형성된 것이며 생략될 수 있다.
그리고, 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 상기 제 1 기판(102) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어지거나 또는 유기절연물질 예를들면 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB)로 이루어진 제 1 보호층(140)이 구비되고 있다.
이때, 상기 제 1 보호층(140)에는 상기 각 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)이 구비되며, 상기 각 게이트 패드전극(미도시)과 데이터 패드전극(미도시)을 각각 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(미도시) 및 데이터 패드 콘택홀(미도시)이 구비되고 있다.
더불어 상기 제 1 보호층(140)에는 상기 공통배선(미도시) 및 보조공통배선(미도시)이 형성되는 경우, 각 화소영역(P)에는 상기 공통배선(미도시)을 노출시키는 공통 콘택홀(미도시)이 구비될 수도 있으며, 상기 보조공통배선(미도시)과 연결된 공통 패드전극(미도시)을 노출시키는 공통 패드 콘택홀(미도시)이 구비되고 있다. 상기 공통배선(미도시)은 스토리지 전극으로 이용되는 경우 상기 공통 콘택홀(미도시)은 생략될 수 있다.
한편, 상기 제 1 보호층(141) 상부에는 각 화소영역(P)에 대응하여 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 각 드레인 전극(136)과 접촉하며 판 형태의 화소전극(150)이 형성되고 있으며, 상기 비표시영역(NA)에는 상기 게이트 패드 콘택홀(미도시)을 통해 상기 게이트 패드전극(미도시)과 접촉하는 보조 게이트 패드전극(미도시)과, 상기 데이터 패드 콘택홀(미도시)을 통해 상기 데이터 패드전극(미도시)과 접촉하는 보조 데이터 패드전극(미도시)이 형성되고 있다.
또한, 상기 보조공통배선(미도시)이 형성되는 경우, 상기 제 1 보호층(140) 상부에는 상기 공통 패드 콘택홀(미도시)을 통해 상기 공통 패드전극(미도시)과 접촉하는 보조 공통 패드전극(미도시)이 형성되고 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 어레이 기판(102)은 각 화소영역(P)에 화소전극(150)만이 구비됨으로써 트위스트 네마틱 모드 액정표시장치용 어레이 기판(102)이 되고 있지만, 상기 액정표시장치가 횡전계형 모드 또는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 이룰 경우 다양하게 변형될 수 있다.
일례로 횡전계형 모드 액정표시장치용 어레이 기판(102)을 이룰 경우, 상기 각 화소영역(P)에 형성된 화소전극(150)은 판 형태가 아닌 바(bar) 형태로서 일정간격 이격하며 다수 형성되며, 이러한 다수의 바(bar) 형태의 화소전극과 나란하게 일정간격 이격하여 교대하며 바(bar) 형태를 갖는 다수의 공통전극(미도시)이 형성된다. 이때, 상기 다수의 바(bar) 형태의 공통전극(미도시)은 상기 공통 콘택홀(미도시)을 통해 상기 공통배선(미도시)과 접촉하는 것이 특징이다.
그리고, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 바(bar) 형태를 갖는 공통전극(미도시)과 화소전극은 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 형태를 이룸으로써 각 화소영역(P)이 상하부로 이중 도메인 영역을 이룰 수도 있다. 이렇게 화소영역(P)이 이중 도메인 영역을 이루도록 하는 것은 사용자가 표시영역을 바라보는 시야각에 변화에 따른 색차를 억제하여 표시품질을 향상시키기 위함이다.
또한, 또 다른 일례로 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(102)을 이룰 경우, 상기 판 형태의 화소전극(150) 상부로 제 2 보호층(미도시)이 구비되며, 상기 제 2 보호층(미도시) 상부로 상기 각 판 형태의 화소전극(150)에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구(미도시)를 구비한 공통전극(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 공통전극(미도시)은 표시영역(AA) 전면에 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 제 2 개구(미도시)를 더욱 구비할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(102)의 경우도 상기 다수의 제 1 개구(미도시)가 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 구성을 갖도록 하여 각 화소영역(P)이 이중 도메인을 갖도록 형성될 수도 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(102)의 경우, 상기 화소전극(150)과 공통전극(미도시)은 그 위치를 바뀌어 형성됨으로서 화소전극(150)이 상기 공통전극(미도시) 상부에 위치할 수도 있으며, 이 경우 상기 다수의 제 1 개구(미도시)는 상기 화소전극(150)에 구비될 수 있다.
이러한 다양한 구성을 갖는 어레이 기판(102)에 대응하여 이의 하측에 위치하는 컬러필터 기판(181)에는 투명한 유리 또는 플라스틱 재질의 제 2 기판(181)의 내측면 상부에 각 화소영역(P)의 경계와 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 블랙매트릭스(183)가 구비되고 있다. 또한, 상기 블랙매트릭스(183)로 둘러싸인 각 화소영역(P)에 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(186a, 186b, 186c)이 순차 반복하는 형태의 컬러필터층(186)이 형성되어 있다.
이때, 상기 어레이 기판(102)이 트위스트 네마틱 모드 어레이 기판(102)인 경우, 상기 컬러필터층(186) 상부로 표시영역 전면에 투명 도전성 물질로 이루어진 공통전극(188)이 구비되고 있으며, 상기 어레이 기판(102)이 횡전계형 또는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(102)인 경우, 상기 컬러필터층(186)을 덮으며 평탄한 표면을 갖는 오버코트층(미도시)이 형성되고 있다.
그리고 이러한 구성을 갖는 어레이 기판(102)과 컬러필터 기판(181) 사이에는 액정층(195)이 구비되며, 상기 표시영역(DA)을 두르며 상기 액정층(195)이 새는 것을 방지하며 상기 어레이 기판(102)과 컬러필터 기판(181)이 합착된 상태를 이루도록 하기 위해 씰패턴(198)이 구비됨으로써 액정패널(101)을 이루고 있다.
이때, 상기 어레이 기판(102)과 컬러필터 기판(181) 사이의 액정층(195)이 표시영역 전면에 걸쳐 일정한 두께를 유지시키기 위해 각 화소영역(P) 내의 스위칭 영역 또는 적, 녹, 청색 중 어느 한 컬러의 패턴(186a, 186b, 186c)이 구비된 화소영역(P)에 대응하여 상기 어레이 기판(102)과 컬러필터 기판(181)과 동시에 접촉하는 기둥 형태의 패턴드 스페이서(193)가 일정간격 이격하며 다수 구비되고 있다.
도면에 있어서는 상기 패턴드 스페이서(193)는 적색 컬러필터 패턴(186a)이 구비된 화소영역(P) 내의 박막트랜지스터(Tr)에 대응해서만 형성된 것을 일례로 보이고 있다.
또한 이러한 구성을 갖는 액정패널(101)의 외측면에는 제 1 및 제 2 편광판(161, 167)이 부착되고 있으며, 상기 컬러필터 기판(181)의 외측면에 구비된 상기 제 1 편광판(161)의 외측면에는 백라이트 유닛(200)이 구비되고 있다.
그리고, 상기 어레이 기판(102)의 비표시영역(NA)에 구비된 보조 게이트 및 데이터 패드전극(미도시)과 접촉하도록 인쇄회로기판(197) 또는 구동 IC칩(미도시)이 실장된 FPC(196)가 부착되며, 상기 인쇄회로기판(197) 또는 구동 IC칩(미도시)이 실장된 FPC(196)가 상기 백라이트 유닛(200)의 외측면으로 상기 어레이 기판(102)의 측단 외측으로 노출되지 않도록 밴딩됨으로써 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)를 이루고 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 보더레스 타입 액정표시장치(100)는 어레이 기판(102)을 사용자가 바라보는 상측 컬러필터 기판(181)을 하측에 위치하도록 배치하고 인쇄회로기판(197) 또는 구동 IC칩(미도시)이 부착된 FPC(196)를 어레이 기판(102)의 비표시영역(NA)에 실장한 후, 상기 FPC(196)를 상기 어레이 기판(102)의 측면을 덮도록 밴딩하지 않고, 상기 컬러필터 기판(181)의 외측면 더욱 정확히는 상기 컬러필터 기판(181)의 외측면에 위치하는 백라이트 유닛(200)의 배면으로 위치하도록 밴딩함으로써 종래의 액정표시장치(도 2의 1) 대비 비표시영역(NA)의 폭을 줄어 더욱더 네로우 베젤을 구현한 보더레스 제품을 제공하는 효과가 있다.
나아가 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는 배치 특성상 어레이 기판(102)이 사용자가 바라보는 정면에 위치함으로써 외부광에 상기 어레이 기판(102)에 구비되는 박막트랜지스터(Tr)가 직접적으로 노출되는 상황이 되지만 어레이 기판(102)의 외측면에 상기 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 차광패턴(165)이 구비됨으로서 외부광에의 노출을 억제함으로써 박막트랜지스터(Tr)의 광누설 불량을 원천적으로 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 보더레스 탕비 액정표시장치(100)는 이러한 내로우 베젤을 통한 보더레스 구현에 의해 사용자의 화면 몰입도를 향상시키는 효과가 있다.
100 : 액정표시장치
101 : 액정패널
102 : (어레이 기판)제 1 기판
150 : 화소전극
161 : 제 1 편광판
165 : 차광패턴
167 : 제 2 편광판
180 : (컬러필터 기판)제 2 기판
186 : 컬러필터층
187 : 공통전극
195 : 액정층
196 : FPC
197 : 인쇄회로기판
198 : 씰패턴
200 : 백라이트 유닛
AA : 표시영역
NA : 비표시영역

Claims (12)

  1. 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의되며, 내측면의 상기 표시영역에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 각 화소영역 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판과 마주하며 위치하는 제 2 기판과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층과;
    상기 제 2 기판의 외측면에 구비된 백라이트 유닛
    을 포함하며, 상기 제 1 기판의 외측면에 상기 각 화소영역에 구비된 상기 박막트랜지스터에 대응하여 아일랜드 형태의 차광패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광패턴은 블랙레진, 블랙잉크, 불투명 금속물질 중 어느 하나로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광패턴은 그 평면 형태가 다각형, 원, 타원 중 어느 하나의 형태를 이루는 것이 특징인 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는 상기 각 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소전극이 구비되며,
    상기 제 2 기판에는 컬러필터층이 구비된 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 기판에는 상기 컬러필터층을 덮으며 상기 표시영역 전면에 투명한 공통전극이 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 화소전극은 바(bar) 형태를 가지며 각 화소영역에 일정간격 이격하며 다수 형성되며,
    상기 다수의 바(bar) 형태의 화소전극과 나란하게 이격하여 교대하며 바(bar) 형태를 갖는 다수의 공통전극이 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에는 상기 게이트 배선이 형성된 동일한 층에 동일한 물질로 이루어지며 상기 게이트 배선과 나란하게 연장하는 공통배선이 형성되며,
    상기 다수의 바(bar) 형태의 공통전극은 상기 공통배선과 연결된 것이 특징인 액정표시장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 화소전극의 하부 또는 상부에 절연층을 개재하여 공통전극이 형성되며, 상기 화소전극과 공통전극 중 어느 하나의 전극에는 상기 각 화소영역에 대응하여 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구가 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에는 상기 화소영역내에 상기 박막트랜지스터에 대응하여 패턴드 스페이서가 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
  10. 제 1 항, 제 6 항 및 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 일측의 비표시영역에 부착되며 상기 제 2 기판의 외측면으로 밴딩된 것을 특징으로 하는 FPC(flexible printed circuit board)
    를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 FPC에는 인쇄회로기판 또는 구동 IC칩이 부착된 것이 특징인 액정표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 외측면에, 상기 비표시영역에 대응하여 상기 표시영역을 테두리하며 테두리 패턴이 구비된 액정표시장치.
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