KR102102914B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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김진삼
이헌종
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Abstract

본 발명은 내부 공통 전극의 접속 구조를 변경하여 보더리스 구조에서 정전기 특성을 개선하여 신뢰성 및 수율을 향상한다.

Description

액정 표시 장치 {Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 박막 트랜지스터 기판을 출사측으로 하여 보더리스(borderless) 구조를 적용시 정전기 방출과 투과율을 모두 향상시킨 액정 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있다. 이에 부응하여 LCD(Liquid Crystal Display Device), OLED (Organic Light Emitting Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 표시 장치가 연구되어 왔으며, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
이 중 최근 액정 표시 장치(LCD)와 유기 발광 표시 장치(OLED)가 경박단소화 및 선명한 색상의 이점을 가지고 사용자 요구에 부응하여 발전되어 왔다.
상기와 같은 표시 장치는 공통적으로 화소 영역마다 형성된 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 포함한다. 박막 트랜지스터 어레이 기판 상에는, 서로 교차하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과 함께, 각 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 박막 트랜지스터가 형성된다. 여기서, 박막 트랜지스터 어레이 기판의 가장 자리 일부에는 상기 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 신호를 인가하기 위해, 각 라인들과 연결된 패드부는 전기적 신호를 전달하는 인쇄회로 기판과 연결되어 있다.
또한, 종래의 표시 장치는, 표시면의 가장 자리에 기구물이 둘러싸도록 하여, 내부 구성이 보이지 않게 가린 구성을 갖는다.
상기 기구물은 표시면과 다른 재질로, 예를 들어, 일정한 강성을 갖는 플라스틱을 성형하여 형성된 것으로, 표시면으로부터 돌출되어 있고, 표시면 가장자리의 금속 혹은 패드부 구성이 비침을 방지하기 위해, 충분한 폭을 갖고 형성되어 있어, 실제 표시 유효 면적을 줄이는 원인이 되었다.
그리고, 기구물은 그 자체의 두께가 있고, 패드부와 접속된 인쇄회로 기판의 측면 노출을 방지하기 위해 충분한 두께와 폭을 갖게 형성되는데, 이로 인해 전체 표시 장치의 두께가 두꺼워져 슬림화를 저해하는 요소가 되기도 하였다.
따라서, 최근에는 화면의 유효 면적을 최대화하고 장치의 슬림화를 위해 기구물을 생략하고 보더리스(borderless) 구조를 적용하는 요구가 있다.
그러나, 보더리스 구조는 표시 패널의 외곽에서의 기구물이 생략되어 정전기 방출 수단을 구비하기 어려워 정전기에 취약하다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 특히 박막 트랜지스터 기판을 출사측으로 하여 보더리스 구조를 적용시 하부 공통 전극의 접속 구조를 변경하여 정전기 방출과 투과율을 모두 향상시킨 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 액정 표시 장치는 대면적의 공통전극을 접지시켜 정전기 방지 수단으로 이용하여 비표시 영역을 최소화하며 기판 외부면의 구성을 평탄하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수개의 화소를 포함한 액티브 영역과 상기 액티브 영역 주변의 비표시 영역을 갖고, 상기 비표시 영역의 적어도 일측에 패드부를 갖는 제 1 기판과, 상기 패드부를 제외한 영역에서 상기 제 1 기판과 대향한 제 2 기판과, 복수개의 수평 라인 화소들에 대해 각각 면 형상으로 구비된 복수개의 제 1 공통 전극과, 인접한 제 1 공통 전극들 사이의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차하여 상기 제 1 공통 전극을 가로지는 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인 사이의 화소 영역에 구비된 복수개의 화소 전극과, 상기 화소 전극과 동일층이며, 상기 제 1 공통 전극과 접속되며 상기 데이터 라인들과 중첩하는 복수개의 제 2 공통 전극 및 상기 비표시 영역에, 상기 제 2 공통 전극 연장부와 접속되며, 정전기를 방출하는 정전기 방출 전극을 포함할 수 있다.
상기 정전기 방출 전극은 상기 게이트 라인과 동일층일 수 있다.
상기 정전기 방출 전극은 상기 패드부로 연장되어 접지될 수 있다.
상기 정전기 방출 전극은 매 수평 라인 화소들에 대해 상기 제 2 공통 전극 연장부와 접속될 수 있다.
상기 제 2 기판에 블랙 매트릭스를 더 포함하며, 상기 블랙 매트릭스는 상기 제 2 공통 전극과 중첩된 상기 데이터 라인과 대향하여 상기 제 2 공통 전극에 상당하거나 작은 폭을 가질 수 있다.
상기 제 1 기판의 배면 측으로 광이 통과할 수 있다.
상기 제 1 기판의 배면에 편광판을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 기판의 배면의 가장 자리에 블랙 잉크가 인쇄되며, 상기 블랙 잉크는 편광판보다 낮은 두께일 수 있다.
상기 편광판은 상기 블랙 잉크를 일부 덮을 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 보더리스 구조에서, 박막 트랜지스터 어레이 기판이 상측으로 위치할 때, 박막 트랜지스터 어레이 기판의 배면이 시청자의 눈이 향하기 때문에, 이에는 별도의 정전기 방지 수단을 부착할 수 없다. 본 발명의 액정 표시 장치는 액티브 영역에서 대면적을 차지하는 공통 전극을 비표시 영역의 금속 전극과 연결시켜 이를 정전기 방지 수단으로 이용할 수 있다.
둘째, 정전기 방지 수단을 위한 특정 영역을 할애할 필요가 없어 비표시 영역을 늘리지 않고 또한 기판 배면 측의 특정 수단을 부가하지 않더라도 효율적으로 정전기 방출이 가능하다.
셋째, 공통 전극을 기판 면에 가까운 대면적의 제 1 공통 전극과 데이터 라인의 폭을 덮는 제 2 공통 전극으로 이원화함으로써, 데이터 라인과 인접 화소 전극과의 사이에 전경선을 방지하여 이로 인한 빛샘을 방지한다. 따라서, 데이터 라인 폭보다 블랙 매트릭스를 큰 폭으로 형성할 필요가 없어 개구율이 확보된다.
도 1은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 1 기판(박막 트랜지스터 어레이 기판)을 상측에 위치시켰을 때의 단면도
도 3은 본 발명의 액정 표시 장치의 표시 영역과 외곽 영역의 경계부를 나타낸 평면도
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 5는 도 4의 A 영역의 확대 평면도
도 6은 도 3의 I~I' 선상의 단면도
도 7은 도 3의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 단면도
도 8은 도 5의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 단면도
도 9는 도 5의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 단면도
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 포함된 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 위치 관계에 대하여 설명하는 경우에, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 시간 관계에 대한 설명하는 경우에, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, '제 1~', '제 2~' 등이 다양한 구성 요소를 서술하기 위해서 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 서로 동일 유사한 구성 요소 간에 구별을 하기 위하여 사용될 따름이다. 따라서, 본 명세서에서 '제 1~'로 수식되는 구성 요소는 별도의 언급이 없는 한, 본 발명의 기술적 사상 내에서 '제 2~' 로 수식되는 구성 요소와 동일할 수 있다.
본 발명의 여러 다양한 실시예 내의 각각의 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 다양한 실시예가 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 1 기판(박막 트랜지스터 어레이 기판)을 상측에 위치시켰을 때의 단면도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치(1000)는 복수개의 화소를 포함한 액티브 영역(AA, 점선 내 영역)과 상기 액티브 영역 주변의 비표시 영역(NA)을 갖고, 상기 비표시 영역의 적어도 일측에 패드부(PAD)를 갖는 제 1 기판(100)과, 상기 패드부를 제외한 영역에서 상기 제 1 기판(100)과 대향한 제 2 기판(200)을 포함한다.
본 발명의 액정 표시 장치에서 패드부(PAD)를 갖고 동일 평면의 액티브 영역에 복수개의 화소를 구비한 제 1 기판(100)은, 박막 트랜지스터 어레이가 형성되는 것으로, 제 1 기판(100)의 맞은 편의 제 2 기판(200) 하측에 위치한 백라이트 유닛(미도시)으로부터의 광이 출사될 때, 액정 표시 장치(1000)에서 최종 광 출사가 이루어지는 기판이다. 즉, 본 발명의 액정 표시 장치는 제 1, 제 2 기판(100, 200) 중 배선을 갖는 제 1 기판(100)이 시청자의 눈이 향하는 위치에 있는 것으로, 일종의 패널이 뒤집힌 플립(flip)형이다.
도 1에 도시된 액정 표시 장치(1000)는 구동 회로부를 제외한 형태로 두개의 기판이 대면 합착된 표시 패널을 나타낸 것이다.
상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)을 액티브 영역(AA)을 둘러싼 폐고리 형태의 씰 패턴(230)으로 봉지되며, 상기 씰 패턴(230) 내부에 액정이 주입되거나 적하되어 액정층(250)이 구비된다.
한편, 본 발명의 액정 표시 장치(1000)는 높은 개구율과 넓은 시야각 효과를 위해 전계 인가시 액정이 횡으로 배열되는 IPS (In-Plane Switching) 모드를 따른다. 즉, 각 단위 화소에서는 평판형의 제 1 공통 전극(110)과 복수개로 분기된 화소 전극(150)이 중첩되어 있는데, 화소 전극(150)과 제 1 공통 전극(110)에 각각 전압이 인가되면 그 전압 차에 의해 전계가 발생되어 전계를 따라 액정층(250)의 액정이 배열되는 것이다. 액정의 배열 상태에 따라 광 투과 량이 달라지며 표시가 이루어진다.
본 발명의 액정 표시 장치(1000)는 서로 교차되어 단위 화소를 정의하는 복수개의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)들 사이에 복수개의 단위 화소가 정의된다. 각 게이트 라인(GL)들 사이에 수평 화소 라인들이 정의된다. 그리고, 수평 화소 라인들에는 각각 제 1 평판 형상의 제 1 공통 전극(110)이 형성된다. 제 1 공통 전극(110)은 도 1에 도시된 바와 같이, 매 수평 라인별로 단일로 형성될 수 있고, 혹은 수평 라인 내 각 단위 화소별로 나누어 형성되며, 단위 화소들 사이에 얇은 폭의 연결부를 더 구비할 수도 있다.
상기 제 1 공통 전극(110)은 추가적으로 다른 층에 제 1 공통 전극(110)과 접속되어 상기 제 1 공통 전극(110)과 전기적인 등전위를 이루는 다른 공통 전극을 더 구비할 수도 있다.
각 단위 화소는 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)에 구동되며, 박막 트랜지스터(TFT)에 의해 데이터 전압이 인가된 화소 전극(150)과 공통 전압(Vcom)이 인가된 제 1 공통 전극(110)에 의해 횡전계가 조성되어 구동이 이루어진다. 한편, 제 1 공통 전극(110) 및 화소 전극(150)은 그 사이에 절연막(120/140)이 구비되어 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 스토리지 캐패시터(Cst)를 위한 별도의 전극의 형성을 하지 않더라도 화소 전극(150)과 제 1 공통 전극(110)의 중첩 면적이 크기 때문에, 각 단위 화소 내 제 1 공통 전극(110) 및 화소 전극(150)과 그 사이의 절연막(120/140)으로 정의되는 스토리지 캐패시터의 용량(Cst)이 충분히 확보될 수 있다.
액티브 영역(AA)의 제 1 공통 전극(110)과 비표시 영역(NA)의 정전기 방출 전극(315)과 제 3 콘택부(CT3)를 통해 전기적으로 연결된다. 도 2는 제 1 공통 전극(110)과 정전기 방출 전극(315)과의 직접적인 연결을 나타냈으나, 비표시 영역(NA) 내에 연장부를 갖는 다른 층의 공통 전극 혹은 연장부를 통해 제 1 공통 전극(110)과 정전기 방출 전극(315)과의 전기적인 연결이 이루어진다.
본 발명의 액정 표시 장치는 액티브 영역(AA)에서 대면적을 갖고 평판형(plate)의 제 1 공통 전극(110)을 통해 공정 중에 발생되는 정전기 혹은 제 1 기판(100) 내에 발생되는 정전기를 대면적의 제 1 공통 전극(110)과 이와 전기적으로 연결된 정전기 방출 전극(315)을 통해 외측으로 방출할 수 있다.
상기 정전기 방출 전극(315)은 패드부(PAD)에 연결되어 공통 전압(Vcom)을 인가받거나 접지될 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 제 2 기판(200)보다 상대적으로 패드부(PAD)에 해당되는 면적이 더 돌출되어 구비되며, 패드부(PAD)에는 플렉서블 인쇄회로기판(미도시)이 접속되며 상기 플렉서블 인쇄회로기판은 제 2 기판(200)의 배면 하측으로 접혀질 수 있다.
제 2 기판(200) 하측과 플렉서블 인쇄회로기판 사이에는 백라이트 유닛(미도시)이 더 구비될 수 있다.
정전기 방출 전극(315)은 도 1에 도시된 형태로 패드부(PAD)를 제외한 세변에 구비될 수도 있고, 혹은 어느 일변 이상에 구비될 수 있다. 그리고, 정전기 방출 전극(315)은 각 수평 화소 라인들 측으로 분기되어 수평 화소 라인과 비표시 영역에서 제 3 콘택부(CT3)를 통해 접속된다.
도 2에서 설명하지 않은 제 2 기판(200)의 배면측의 투명 도전막(210)은 공정 진행 중 액정 표시 장치에서 발생되는 정전기를 투명 도전막(210)을 통해 차폐하는 것이다. 본 발명의 정전기 방출 전극(315)과 유사한 기능을 하며, 패턴화없이 제 2 기판(200)의 배면에 일체형으로 구비되는 것으로, 주로 제 2 기판(200) 측에서 발생되는 정전기를 관리하는데 유용한다.
한편, 액정 표시 장치(1000)는 제 1 기판(100)의 배면측에 편광판(350)이 더 구비되어, 제 1 기판(100)의 배면측으로 출사되어 나오는 선편광을 제어할 수 있다. 또한, 제 2 기판(200)의 투명 도전막(210)이 구비된 표면에는 편광판(미도시)이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치(1000)는 보더리스 구조로, 탑 케이스와 같은 기구물이 구비되지 않기 때문에, 제 1 기판(100)의 테두리에 실리콘(370)으로 마감하여 제 1 기판(100)의 표면 및 측부에 별도의 기구물을 구비하지 않더라도 외곽의 시인을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 구조에서는 기구물이 배치되지 않아 상기 제 1 기판(100)의 배면은 평탄한 상태를 유지하고 시감 상의 단차를 방지할 수 있으며, 외곽의 돌출이나 이물감을 방지할 수 있다.
경우에 따라 상기 제1 기판(100)의 패드부(PAD)를 포함한 비표시 영역(NA)을 가리는 블랙 프린팅(미도시)이 더 구비되고, 배면측 편광판이 상기 블랙 프린팅을 덮으며 배치될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2는 상기 제 1 기판(100)의 내측 표면에 위치한 제 1 공통 전극(110)과 정전기 방출 전극(315)의 직접적인 연결 상태를 나타내었으나 이에 한하지 않으며 제 1 공통 전극(110)과 동전위의 제 2 공통 전극(도 4의 170c)의 연장부(도 3의 160a 참조)와 정전기 방출 전극(315)이 접속될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 보더리스 (borderless) 적용으로 액티브 외곽의 비표시 영역이 줄어든 구조에서도 안정적으로 정전기를 방출하기 위한 것으로, 액티브 영역(AA)에 대면적을 차지하며 배치되어 있는 제 1 공통 전극(110) 혹은 이와 동전위의 제 2 공통전극(170c, 도 4 이하 참조)을 정전기 방출 수단으로 이용할 수 있다.
이하, 구체적인 화소 구조를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 액정 표시 장치의 표시 영역과 외곽 영역의 경계부를 나타낸 평면도이며, 도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 평면도이며, 도 5는 도 4의 표시 부위의 확대 평면도이다. 또한, 도 6은 도 3의 I~I' 선상의 단면도이며, 도 7은 도 3의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 단면도이고, 도 8은 도 5의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 단면도이며, 도 9는 도 5의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 단면도 이다.
도 3 내지 도 9와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 복수개의 화소를 포함한 액티브 영역(AA)과 상기 액티브 영역 주변의 비표시 영역(NA)을 갖고, 상기 비표시 영역의 적어도 일측에 패드부(PAD)를 갖는 제 1 기판(100)과, 상기 패드부(PAD)를 제외한 영역에서 상기 제 1 기판과 대향한 제 2 기판(200)과, 복수개의 수평 라인 화소들에 대해 각각 면 형상으로 구비된 복수개의 제 1 공통 전극(110)과, 인접한 제 1 공통 전극들 사이의 게이트 라인 (115)과, 상기 게이트 라인과 교차하는 데이터 라인 (132)과, 상기 게이트 라인(115)과 데이터 라인(115) 사이의 화소 영역에 구비된 복수개의 화소 전극(150)과, 상기 화소 전극과 동일층이며, 상기 제 1 공통 전극과 접속되며 상기 데이터 라인들(132)과 중첩하는 복수개의 제 2 공통 전극(170c) 및 상기 비표시 영역에, 상기 제 2 공통 전극 연장부(160a)와 접속되며, 정전기를 방출하는 정전기 방출 전극(315)을 포함한다.
상기 정전기 방출 전극(315)은 상기 게이트 라인(115)과 동일층일 수 있으며, 상기 정전기 방출 전극(315)은 패드부(PAD)로 연장되어 접지(GND)되거나 상전압의 공통 전압(Vcom)이 인가될 수 있다. 상기 정전기 방출 전극(315)에 일정하며 지속적으로 접지 혹은 상전압 수준의 공통 전압(Vcom)에 인가되어 이와 연결된 평판형의 제 1 공통 전극(110)으로 일정한 공통 전압 혹은 접지 전압 준위가 유지된다. 따라서, 제 1 기판(100) 측의 박막 트랜지스터 어레이 공정에서 발생된 정전기나 남아 있던 정전기가 평탄형의 제 1 공통 전극(110)의 외측으로 빠져나가게 된다.
상기 정전기 방출 전극(315)은 매 수평 라인 화소들에 대해 상기 제 2 공통 전극 연장부(160a)와 접속될 수 있다. 경우에 따라 복수개의 수평 라인 화소들마다 제 2 공통 전극 연장부(160a)와 정전기 방출 전극(315)과 제 3 콘택부(CT3)를 통해 연결될 수 있다. 매 수평 라인마다 공통 전압 혹은 접지 전압이 인가될 경우 정전기 방출 및 전계 안정화 효과는 보다 향상될 수 있다.
도 4 및 도 5와 같이, 상기 데이터 라인(132)과 동일층에 공통 라인(CL)을 더 구비할 수 있다. 이 경우, 데이터 라인(132)은 매 2 화소마다 배치되며, 공통 라인(CL)은 데이터 라인(132)이 배치되지 않은 화소 측에 배치될 수 있다. 즉, 데이터 라인(DL), 공통 라인(CL) 순으로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 공통 전극(110)은 연장부(110a)를 구비하여 상기 공통 라인(CL)에 대응되어 각 화소의 길이 단위로 구비된 공통 전극 패턴(170)을 구비하고, 공통 전극 패턴(170)과 제 1 공통 전극 연장부(110a)와의 제 2 콘택부(CT2)를 통한 접속을 통해 전기적인 연결을 가질 수 있다. 혹은 도 3에 도시된 바와 같이, 공통 라인(CL)을 갖지 않고, 직접 서로 다른 층에 형성된 제 1 공통 전극(110)과 공통 전극 패턴(170a)이 접속될 수 있다.
제 2 공통 전극(170c)은 데이터 라인(DL)보다 큰 폭으로 형성되어 데이터 라인(132)과 화소 전극(150)과 전경선을 유발하는 전계를 방지할 수 있다. 제 2 공통 전극(170c)과 공통 전극 패턴(170a)은 데이터 라인(132)과 유사하게 길이 방향으로 형성되며 제 1 공통 전극(110)과 전기적 연결을 통해 동일 공통 전압이 인가된다.
또한, 상기 제 2 기판(200)에 블랙 매트릭스(220)를 더 포함하며, 상기 블랙 매트릭스(220)는 상기 제 2 공통 전극(170c)과 중첩된 상기 데이터 라인(132)과 대향하여 상기 제 2 공통 전극(170c)에 상당하거나 작은 폭을 가질 수 있다.
이는 제 2 공통 전극(170c)이 인접한 화소 전극(150)과의 사이에 의도하지 않은 횡전계를 방지하여 이로 인한 빛샘 불량을 방지한 것으로, 제 2 기판(200) 측의 블랙 매트릭스(220)의 폭을 줄일 수 있게 된 것이다.
본 발명의 액정 표시 장치에서 제 1, 제 2공통 전극(110, 170c) 및 공통전극 패턴(170a), 제 1, 제 2 공통 전극 연결 패턴(170b, 170d)은 투명 전극이며, 게이트 라인(115) 및 데이터 라인(132)은 차광성의 저저항 금속으로 형성한다. 투명 전극은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 혹은 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등일 수 있으며, 상기 차광성의 저저항 금속은 예를 들어, 구리, 크롬, 알루미늄, 금 또는 은, 백금 등의 귀금속일 수 있다.
한편, 본 발명의 액정 표시 장치에서 각 화소에 구비되는 화소 전극(150)은 여러 방향에서 시야각을 보상하기 위해 복수 도메인 효과를 위해 화소 영역의 중앙에서 꺽임부를 가질 수 있다. 그리고, 화소의 중앙을 기준으로 대칭적이며, 가상의 수직 라인에 대해 예각을 갖고 화소 전극(150)은 사선 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 화소 중앙부에서 꺽임부의 시인을 방지하기 위해, 중앙부에서 수직 라인에 대한 꺽임 각도를 더 크게 가질 수 있다. 상기 화소 전극(150)과 동일하며 평행한 방향으로 데이터 라인(132)을 배치하여, 데이터 라인을 기준으로 양단에서 어느 한 화소에 치우치지 않고 동일한 전계 효과를 갖게 한다.
한편, 도 3과 도 4의 화소 전극(150)의 꺽임부는 서로 상이한 방향이 나타난 것으로 도시하였으나, 이는 다른 실시예들로 다른 형태의 단위 화소를 나타낸 것일뿐 양 실시예들 모두 본 발명의 액정 표시 장치로 정전기 방출 전극(315)과 제 2 공통 전극 연장부(160a)와의 제 3 콘택부(CT3)에서 접속을 갖는 점을 동일하게 적용된다.
한편, 각 화소를 구동하도록 게이트 라인(115)와 일체형의 게이트 전극(115a)과 상기 게이트 전극(115a)에 일부 중첩하며 서로 이격된 소스 전극(132a) 및 드레인 전극(132b)을 포함하여 박막 트랜지스터가 구비된다. 상기 소스 전극(132a)은 데이터 라인(132)에서 돌출되어 구비되어 있다. 그리고, 드레인 전극(132b)은 화소 전극(150)의 연결부의 돌출부(150a)와 접속되는 제 1 콘택부(CT1)를 갖는다.
또한, 상기 제 1 공통 전극(110)은 일측에서 연장부(110a)를 갖고 공통 전극 패턴(170a)과 제 2 콘택부(CT2)에서 접속되어 동일 공통 전압 신호를 인가받을 수 있다.
한편, 각 게이트 라인(115)은 일단에 섬상의 투명 전극 패턴(190)과 제 4 콘택부(CT4)를 통해 접속되고, 상기 섬상의 투명 전극 패턴(190)과 정전기 방출 전극(315)을 지나 비표시 영역(NA) 일측에 구비되는 게이트 구동부와 연결을 갖는 게이트 전압 인가 패턴(미도시)과의 제 5 콘택부(CT5)를 통해 접속될 수 있다. 본 발명의 액정 표시 장치에서 중요한 특징을 갖는 것은 정전기 방출 전극(315)의 배치와 이와의 전기적 연결인 것으로, 도 3에서 나머지 신호들에 대한 전기적 연결은 일부 생략되어 있다.
도 6 및 도 7과 같이, 각 수평 화소 라인에서 돌출한 제 1 공통 전극 연장부(110a)는 중첩되어 있는 공통 전극 패턴(170a)과 제 2 콘택부(CT2)를 통해 전기적 접속을 갖는다. 또한, 공통 전극 패턴(170a)과 동일층이며 일측에서 일체형인 제 2 공통 전극(170c)은 비표시 영역(NA)으로 돌출하며 정전기 방출 전극(315)과 중첩한 제 2 공통 전극 연장부(160a)를 갖고, 상기 정전기 방출 전극(315)과 제 2 공통 전극 연장부(160a) 사이의 제 3 콘택부(CT3)를 통해 전기적으로 접속된다.
즉, 본 발명의 액정 표시 장치에서, 가장 하부에 있는 제 1 공통 전극(110)은 일측의 일체형으로 이루어진 제 1 공통 전극 연장부(110a)를 통해 공통 전극 패턴(170a)과 전기적으로 연결되고, 도 4 및 도 5와 같이, 상기 공통 전극 패턴(170a)은 동일층이며 일체형의 제 2 공통 전극(170c)과 게이트 라인(115) 방향으로 교차 연결된 제 1 공통 전극 연결 패턴(170b)과 화소의 가장자리를 지나며 역 'U'자형으로 연결되며, 다음 화소 라인에 좌측 혹은 우측으로 쉬프트된 화소의 데이터 라인(DL)과 중첩한 제 2 공통 전극(170c)과 제 2 공통 전극 연결 패턴(170d)를 통해 연결될 수 있다.
한편, 다른 가능한 실시예로, 제 2 공통 전극(170c)과 공통 전극 패턴(170a)은 각각 데이터 라인(DL, 132)과 공통 라인(133)과 중첩하여 서로 평행하게 형성하되, 공통 전극 패턴(170a)은 매 화소 단위로 분리되어 화소 가장 자리 상측 혹은 하측에서 접속부(CT)를 가질 수 있고, 제 2 공통 전극(170c)은 데이터 라인(DL, 132)의 길이 방향을 따라 길게 연장되어 형성되어 외곽에서 제 1 공통 전극(110) 혹은 정전기 방출 패턴(315)과 직접 연결을 가질 수도 있다.
또한, 상기 제 2 공통 전극(170c)으로부터 연장부(160a)를 통해 비표시 영역에서 저저항 금속으로 이루어진 정전기 방출 전극(315)과 최종 연결된 것이다. 정전기 방출 전극(315)은 패드부(PAD)로 연결되어 직접 공통 전압 또는 접지 전압 신호가 인가되며, 정전기 방출 전극(315)과 연결된 제 2 공통 전극(170c), 공통 전극 패턴(170a) 및 제 2 공통 전극(170c)의 전위를 안정화하며 정전기의 방출을 수행한다.
한편, 본 발명의 액정 표시 장치에서, 상기 제 1 기판(100)의 배면의 가장 자리에 블랙 잉크가 인쇄되며, 상기 블랙 잉크는 편광판(350)보다 낮은 두께일 수 있다.
상기 편광판(350)은 상기 블랙 잉크를 일부 덮을 수 있다.
상기 정전기 방출 전극(315)은 예를 들어 상기 게이트 라인(115)과 동일층일 수 있다. 그러나, 이에 한하지 않으며, 비표시 영역(NA)에 있으며 패드 전극과의 저저항으로 연결을 가질 수 있는 전극이라면 대체 가능하다. 다른 가능한 예로, 소스/드레인 전극과 동일층에 상기 정전기 방출 전극(315)을 형성할 수도 있다.
상기 정전기 방출 전극(315)은 상기 패드부(PAD)로 연장되어 접지될 수 있다. 상기 정전기 방출 전극(315)은 제 1 기판(100)의 비표시 영역에 위치하며, 예를 들어, 제 1 기판(100)의 변을 따라 길게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 정전기 방출 전극(315)은 차지된 정전기의 방출 분산 효과를 위해 화소보다는 면적이 넓을 수 있다.
그리고, 영역별 균등한 분산 효과를 위해 상기 정전기 방출 전극(315)은 매 수평 라인 화소들에 대해 상기 제 2 공통 전극 연장부(160a)와 접속될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 중 제 1 기판 상의 박막 트랜지스터 어레이의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 3 내지 도 9와 같이, 제 1 기판(100) 상에 투명 도전 물질을 형성하고, 이를 선택적으로 제거하여 각 수평 화소 라인들을 지나며 제 1 공통 전극 연장부(110a)를 갖는 제 1 공통 전극(110)을 형성한다.
이어, 차광성 금속 물질을 증착하고 이를 선택적으로 제거하여 액티브 영역(AA)에 수평 라인 방향의 게이트 라인(115)과 상기 게이트 라인(115)과 일체형이며 일정 폭의 게이트 전극(115a)을 형성한다. 동시에 비표시 영역(NA)에 차광성 금속 물질과 동일 물질로 비표시 영역(NA)의 적어도 일변, 즉, 수평 화소 라인들에 인접하여 정전기 방출 전극(315)을 형성한다.
이어, 제 1기판(100)의 전면에 게이트 절연막(120)을 형성한다.
이어, 반도체층 물질(131 동일층)과 차광성 금속 물질(132와 동일 층)을 차례로 적층한 후, 이를 선택적으로 제거하여 상기 게이트 전극(115a)과 교차하는 방향의 데이터 라인(132)과 상기 데이터 라인(132)과 일체형으로 형성하고자 하는 박막 트랜지스터의 반도체층(131) 형상으로 게이트 전극(115a)과 중첩된 패턴(132a, 132b 형성 부위)을 남긴다. 데이터 라인(132)은 도시된 바와 같이, 인가하는 데이터 전압 수를 줄이기 위해 앞서 설명한 바와 같이, 동일층에 공통 라인(CL)을 데이터 라인(132)과 교번하도록 형성할 수 있다.
상기 게이트 전극(115a)과 교차 부위에서 채널 영역에 대응된 부위의 선택적으로 차광성 금속 물질을 제거하여 채널 부위 반도체층(131)을 노출시킨다. 이 과정에서 데이터 라인(132)과 동일층이며 일체형의 'C'자형(도 3 및 도 6 참조)의 소스 전극(132a) 및 상기 'C'자형의 소스 전극(132a) 안쪽에 채널 영역을 갖도록 드레인 전극(132b)을 형성한다. 상기 드레인 전극(132b)은 상기 소스 전극(132a)의 'C'자형 안쪽 공간에 일부 들어오며, 게이트 라인(115) 방향으로 연장된 일측을 갖는다.
이어, 상기 데이터 라인(132), 소스 전극(132a) 및 드레인 전극(132b)을 덮으며, 상기 게이트 절연막(120) 상에 층간 절연막(140)을 형성한다.
이어, 투명 도전 물질을 증착하고 이를 선택적으로 제거하여 상기 게이트 라인(110)과 데이터 라인(132) 사이의 공간으로 정의되는 화소 영역에 상기 드레인 전극(132b)과 접속되며, 복수개로 분기된 화소 전극(150)을 형성한다. 동일층에 데이터 라인(132)과 중첩하는 제 2 공통 전극(170c) 및 제 2 공통 전극(170c)과 동일층에 데이터 라인(132)이 배치되지 않은 수직 라인의 화소 사이의 영역이 있다면 이 부위에 공통 전극 패턴(170a)을 더 형성할 수 있다. 또한, 도 4의 형상을 갖는 공통 전극의 구조라면 공통 전극 패턴(170a)과 제 2 공통 전극(170c)의 사이에 가로 방향으로 연결되는 제 1 공통 전극 연결 패턴(170b)과, 상하에서 서로 인접한 데이터 라인(DL)에 대해 중첩한 제 2 공통 전극(170c)을 연결하는 제 2 공통 전극 연결 패턴(170d)을 더 형성할 수 있다.
한편, 도 8, 9 및 위의 제조 방법의 설명은 반도체층(131)과 데이터 라인(132)의 형성시 동일 마스크를 이용한 것을 기준으로 설명한 것이고, 필요에 따라 반도체층(131)과 데이터 라인(132)을 각각 서로 다른 마스크로 형성할 수도 있다. 동일 마스크를 이용한 경우, 데이터 라인(132) 및 이를 형성하는 금속이 위치한 하부에 반도체층(도 8 및 도 9의 131 참조)이 구비되며, 다른 마스크를 이용한 경우에는 형성한 경우는 데이터 라인(132) 하부에 반도체층이 생략될 수 있다. 동일 마스크를 이용한 경우는 마스크 수 향상에 따라 수율이 향상된다는 이점이 있으며, 다른 마스크를 이용하는 경우는 반도체층의 위치를 데이터 라인 금속층과 무관하게 조절할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 보더리스 구조에서, 박막 트랜지스터 어레이 기판이 상측으로 위치할 때, 박막 트랜지스터 어레이 기판의 배면이 시청자의 눈이 향하기 때문에, 이에는 별도의 정전기 방지 수단을 부착할 수 없다. 본 발명의 액정 표시 장치는 액티브 영역에서 대면적을 차지하는 공통 전극을 비표시 영역의 금속 전극과 연결시켜 이를 정전기 방지 수단으로 이용할 수 있다.
또한, 정전기 방지 수단을 위한 특정 영역을 할애할 필요가 없어 비표시 영역을 늘리지 않고 또한 기판 배면 측의 특정 수단을 부가하지 않더라도 효율적으로 정전기 방출이 가능하다.
그리고, 공통 전극을 기판 면에 가까운 대면적의 제 1 공통 전극과 데이터 라인의 폭을 덮는 제 2 공통 전극으로 이원화함으로써, 데이터 라인과 인접 화소 전극과의 사이에 전경선을 방지하여 이로 인한 빛샘을 방지한다. 따라서, 데이터 라인 폭보다 블랙 매트릭스를 큰 폭으로 형성할 필요가 없어 개구율이 확보된다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 제 1 기판 200: 제 2 기판
110: 제 1 공통 전극 110a: 제 1 공통전극 연장부
115: 게이트 라인 115a: 게이트 전극
120: 게이트 절연막 131: 반도체층
132: 데이터 라인 132a: 소스 전극
132b: 드레인 전극 140: 층간 절연막
150: 화소 전극
160a: 제 2 공통 전극 연장부 170a: 공통 전극 패턴
170b: 제 1 공통 전극 연결 패턴 170c: 제 2 공통 전극
170d 제 2 공통 전극 연결 패턴
210: 투명 도전막 220: 블랙 매트릭스
230: 씰 패턴 250: 액정층
315: 정전기 방출 전극 350: 편광판
360: 블랙 잉크 370: 실리콘
CT1~CT: 콘택부
1000: 액정 표시 장치

Claims (23)

  1. 복수개의 화소를 포함한 액티브 영역과 상기 액티브 영역 주변의 비표시 영역을 갖고, 상기 비표시 영역의 적어도 일측에 패드부를 갖는 제 1 기판;
    상기 패드부를 제외한 영역에서 상기 제 1 기판과 대향한 제 2 기판;
    복수개의 수평 라인 화소들에 대해 각각 면 형상으로 구비되며, 투명 전극으로 이루어진 복수개의 제 1 공통 전극;
    인접한 제 1 공통 전극들 사이의 게이트 라인;
    상기 게이트 라인과 교차하는 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 데이터 라인 사이의 화소 영역에 구비되며, 투명 전극으로 이루어진 복수개의 화소 전극;
    상기 화소 전극과 동일층이며, 상기 제 1 공통 전극과 접속되며 상기 데이터 라인들과 중첩하는 복수개의 제 2 공통 전극; 및
    상기 비표시 영역에, 상기 제 2 공통 전극의 연장부와 접속되며, 정전기를 방출하는 정전기 방출 전극을 포함한 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정전기 방출 전극은 상기 게이트 라인과 동일층인 액정 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정전기 방출 전극은 상기 패드부로 연장되어 접지된 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 정전기 방출 전극은 매 수평 라인 화소들에 대해 상기 제 2 공통 전극 연장부와 접속된 액정 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 공통 전극은 각 수평 라인의 화소들에 대해 복수개의 수평 라인의 화소들에 일체형으로 배치된 액정 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 공통 전극은 각 수평 라인의 단위로 배치된 액정 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기판에 블랙 매트릭스를 더 포함하며,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 제 2 공통 전극과 중첩된 상기 데이터 라인과 대향하여 상기 제 2 공통 전극에 상당하거나 작은 폭을 갖는 액정 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 배면 측으로 광이 통과하는 액정 표시 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 배면에 편광판을 더 포함한 액정 표시 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 배면의 가장 자리에 블랙 잉크가 인쇄되며, 상기 블랙 잉크는 편광판보다 낮은 두께인 액정 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 편광판은 상기 블랙 잉크를 일부 덮는 액정 표시 장치.
  13. 복수개의 화소를 포함한 액티브 영역과, 상기 액티브 영역 외곽의 비표시 영역을 포함하는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상에 형성되며, 복수개의 수평 라인 화소들에 대해 일체형이며 각각 면 형상으로 구비되고 투명한 제 1 공통 전극;
    상기 제 1 공통 전극 상에 형성된 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 형성된 데이터 라인 및 공통 라인;
    상기 데이터 라인 및 공통 라인 상에 형성된 층간 절연막;
    상기 층간 절연막 상에 동일층에 위치하며 각각 투명한 화소 전극, 제 2 공통 전극 및 공통 전극 패턴; 및
    상기 비표시 영역에, 상기 제 2 공통 전극의 연장부와 접속되는 정전기 방출 전극을 포함한 액정 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 게이트 절연막 상에 반도체층을 포함한 액정 표시 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 데이터 라인 및 공통 라인이 상기 반도체층 상에 형성된 액정 표시 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 화소 전극이 핑거 형상인 액정 표시 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제 2 공통 전극 및 공통 전극 패턴이 상기 데이터 라인 및 상기 공통 라인과 각각 중첩된 액정 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 공통 전극 패턴은 하나 이상의 화소 단위로 나뉘며, 나뉘어진 화소 단위마다 상기 공통 라인과 접속부를 갖는 액정 표시 장치.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 데이터 라인과 교차하는 방향의 게이트 라인을 더 포함하며,
    상기 정전기 방출 전극은 상기 게이트 라인과 동일층인 액정 표시 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 정전기 방출 전극은 패드부로 연장되어 접지된 액정 표시 장치.
  21. 제 13항에 있어서,
    상기 정전기 방출 전극은 매 수평 라인 화소들에 대해 상기 제 2 공통 전극의 연장부와 접속된 액정 표시 장치.
  22. 삭제
  23. 삭제
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