KR20050002410A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정의 빛샘 불량 방지를 위해 액정 마진층에 형성하는 수지 블랙 매트릭스를 패턴화하여 글래스와 수지 블랙 매트릭스와의 접착성을 좋게 한 액정 표시장치에 관한 것으로, 액티브 영역과 그 외곽의 액정 마진이 정의된 액정 패널의 상기 액정 마진 내 씰 패턴 형성부에, 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 씰 패턴과, 상기 씰 패턴에 대응되는 제 1 기판에 블랙 매트릭스 패턴 및 상기 블랙 매트릭스 패턴을 포함하여 표면을 평탄화하는 오버코트층이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 액정의 빛샘 불량 방지를 위해 액정 마진층에 형성하는 수지 블랙 매트릭스를 패턴화하여 글래스와 수지 블랙 매트릭스와의 접착성을 좋게 한 액정 표시장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할수 있다.

일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 차광층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.

현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 I~I' 선상의 일부 액티브 영역과 액정 마진에 형성된 블랙 매트릭스층과 씰 패턴을 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2와 같이, 종래의 액정 표시 장치는 서로 대향되어 형성된 하부 기판(1)과, 상부 기판(2)과, 상기 상하부 기판(1, 2) 사이의 액정층(미도시)으로 이루어져 있다. 이 때, 하부 기판(1)은 화소의 구동을 위한 구동부 형성을 위해 상기 상부 기판(2)에 비해 외곽에 일정한 면적을 더 갖도록 형성되어 있다.

그리고, 상기 상하부 기판(1, 2)은 점선으로 표시된 액티브 영역(10)과 액정 마진(20)으로 구분하여 정의되어 있으며, 이 경우, 실제 화소가 형성되어 표시가 이루어지는 부위는 액티브 영역(10)에 한정된다.

한편, 표시의 손상을 갖지 않도록 상하부 기판(1, 2)의 합착은 상기 액정 마진(20) 부위에 씰 패턴(3)이 형성되어 이루어진다.

그리고, 상기 액정 마진(20) 부위에는 액티브 영역(10)의 외곽에서 발생하는 빛샘을 방지하기 위해 블랙 매트릭스층(13)이 더 형성되어 있다.

이러한 블랙 매트릭스층(13)은 액티브 영역 내의 블랙 매트릭스와 동일한 재질로 동일층에서 형성한다.

도 3a 및 도 3b는 각각 금속과 수지를 상기 액정 마진(20) 부위의 블랙 매트릭스층으로 적용시 패터닝된 구조를 나타낸 단면도이다.

도 3a와 같이, 금속(metal)을 블랙 매트릭스층(13a)으로 형성하였을 때는 500Å이하의 높이로 패터닝이 가능하여, 패턴과 패턴이 형성되어 있지 않은 부위의 단차가 작기 때문에, 상부에 칼라 필터층(14)과 같은 필름이 코팅되었을 때, 표면의 굴곡이 심하지 않고 거의 평탄화 수준으로 패터닝이 가능하다.

실제 상부 기판(2)에 블랙 매트릭스층(13a)으로 금속을 형성하였을 때, 블랙 매트릭스층(13a) 상부에 칼라 필터층(14) 형성시 영역별 단차가 거의 없기 때문에 별도의 오버코트층없이 상부 기판(2)을 형성하더라도 이후의 공통 전극을 전면 증착하더라도 단차로 인한 문제는 발생하지 않는다.

그러나, 블랙 매트릭스층(13a)으로 이용되는 금속은 주로 Cr 등의 중금속으로, 환경 오염의 문제로 현재 지양하고 있는 재료이다. 따라서, 증착 및 패터닝시 이러한 환경 오염을 유발하지 않는 소재의 개발이 필요하였다. 이와 같은 요구에 부응하여 나온 재료가 수지(resin)이다.

도 3b와 같이, 수지를 재료로 하여 블랙 매트릭스층(13b)으로 형성하였을 때, 재료의 특성상 적어도 1000Å 이상의 높이로 패터닝이 가능하며, 그 이하의 높이로 패터닝이 곤란하다. 따라서, 상부에 칼라 필터층(14)이 코팅되었을 때, 표면이 영역별 단차를 심하게 갖기 때문에, 실제 상부 기판(2)에 블랙 매트릭스층(13b)으로 수지를 이용하였을 때는 블랙 매트릭스층(13b) 상부에 칼라 필터층(14) 형성 후, 반드시 오버 코트층(15) 증착이 요구되었다.

이로써, 수지를 재료로 한 블랙 매트릭스 형성은 오버 코트층(15)의 재료의 사용으로 인한 비용증가, 두께 증가 등의 문제가 발생하였다. 또한 수지는 글래스와의 접착(adhesion) 특성이 나빠, 글래스 일부 면적에 패터닝 이후, 공정 진행하며, 또는 완성품에서도 수지가 글래스 표면 상에서 일어나는 들뜸 현상이 발생한다.

따라서, 상기 블랙 매트릭스층을 수지로 사용하되, 패터닝을 달리 하는 방법을 이용하여 상술한 문제점을 해결하려는 노력이 시행되었다.

도 4는 종래의 다른 형태의 액정 표시 장치의 일부 액티브 영역과 액정 마진에 형성된 블랙 매트릭스층과 씰 패턴을 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 4의 평면도이다.

도 4 및 도 5와 같이, 종래의 다른 형태의 액정 표시 장치는 상기 씰 패턴(27)이 액정 마진(20)의 일부에 형성됨을 감안하여 수지 블랙 매트릭스층(23)과, 상기 수지 블랙 매트릭스층(23) 이후의 오버코트층(27)을 상기 씰 패턴(27)을 제외한 상기 액정 마진(20) 영역에 형성한다.

그러나, 현재 TN 모드의 액정 표시 장치의 경우, 액정 마진(20)이 점차 줄어드는 실정이며, 상기 액정 마진(20) 내 씰 패턴(27) 형성부에 대응되어 정확히 블랙 매트릭스층(23)을 제거하도록 조절함에는 기술상의 제약이 있다.

상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

일반적으로 액정 표시 장치는 액티브 영역 외곽의 빛샘 불량을 방지하기 위해 상부 기판에 형성한 블랙 매트릭스층을 액정 마진측에도 확장하여 패터닝한다.

이러한, 블랙 매트릭스층으로 이용되는 재료는 환경 오염 등의 이유로 금속에서 수지로 전환되는 실정인데, 실제 수지는 금속에 비해 단차가 높고, 글래스와의 접착 특성이 안 좋다는 문제점이 있다.

그리고, 이를 해결하기 위해 씰 패턴 부위에서 수지 블랙 매트릭스층을 오픈하여 나머지 영역에만 수지 블랙 매트릭스층을 형성하는 구조는 액정 마진이 현저히 작아지는 현재의 액정 표시 장치의 기술 발전 추세에서 실현하기 곤란한 구조이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 액정의 빛샘 불량 방지를 위해 액정 마진층에 형성하는 수지 블랙 매트릭스를 패턴화하여 글래스와 수지 블랙 매트릭스와의 접착성을 좋게 한 액정 표시장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도

도 2는 도 1의 I~I' 선상의 일부 액티브 영역과 액정 마진에 형성된 블랙 매트릭스층과 씰 패턴을 나타낸 단면도

도 3a 및 도 3b는 각각 금속과 수지를 블랙 매트릭스층으로 적용시 패터닝된 구조를 나타낸 단면도

도 4는 종래의 다른 형태의 액정 표시 장치의 일부 액티브 영역과 액정 마진에 형성된 블랙 매트릭스층과 씰 패턴을 나타낸 단면도

도 5는 도 4의 평면도

도 6은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도

도 7은 도 6의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 일부 액티브 영역과 액정 마진에 형성된 블랙 매트릭스층과 씰 패턴을 나타낸 단면도

도 8은 도 7의 평면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

41 : 하부 기판 42 : 상부 기판

43 : 씰 패턴 형성부 43 : 수지 블랙 매트릭스층

43a : 수지 블랙 매트릭스 패턴 45 : 오버코트층

50 : 액티브 영역 60 : 액정 마진

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 액티브 영역과 그 외곽의 액정 마진이 정의된 액정 패널의 상기 액정 마진 내 씰 패턴 형성부에, 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 씰 패턴과, 상기 씰 패턴에 대응되는 제 1 기판에 블랙 매트릭스 패턴 및 상기 블랙 매트릭스 패턴을 포함하여 표면을 평탄화하는 오버코트층이 형성된 것에 그 특징이 있다.

상기 블랙 매트릭스 패턴은 상기 씰 패턴 형성부에 소정 간격 이격되어 복수개의 패턴으로 형성된다.

상기 블랙 매트릭스 패턴은 수지 블랙 매트릭스이다.

상기 액정 패널은 제 1 기판, 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.

상기 제 1 기판은 상기 액티브 영역에서, 상기 제 2 기판의 비 화소 영역에 대응되어 이를 차광하는 블랙 매트릭스층과, 상기 제 2 기판의 화소 영역에 대응되어 소정 색상을 표시하는 칼라 필터층과, 상기 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층을 포함한 전면에 형성된 표면을 평탄화하는 오버 코트층을 포함하여 이루어진 것이다.

상기 제 2 기판의 비화소 영역은 수직으로 교차하는 게이트 라인 및 데이터 라인으로 정의됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

상기 액티브 영역과 액정 마진 내 블랙 매트릭스 패턴과 층과 상기 블랙 매트릭스 패턴은 동일층에 형성된다.

상기 액정 마진의 상기 씰 패턴 형성부를 제외한 영역에는 블랙 매트릭스층이 전 영역 형성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이다.

도 6과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되어 형성된 하부기판(41)과, 상부 기판(42)과, 상기 상하부 기판(41, 42) 사이의 액정층(미도시)으로 이루어져 있다. 이 때, 상기 하부 기판(41)은 화소의 구동을 위한 구동부 형성을 위해 상기 상부 기판(42)에 비해 외곽에 일정한 면적을 더 갖도록 형성되어 있다.

그리고, 상기 상하부 기판(41, 42)은 점선으로 표시된 액티브 영역(50)과 액정 마진(60)으로 구분하여 정의되어 있으며, 이 경우, 실제 화소가 형성되어 표시가 이루어지는 부위는 액티브 영역(50)에 한정된다.

한편, 표시의 손상을 갖지 않도록 상하부 기판(41, 42)의 합착은 상기 액정 마진(60) 부위에 씰 패턴(57)이 형성되어 이루어진다.

그리고, 상기 액정 마진(60) 부위에는 액티브 영역(50)의 외곽에서 발생하는 빛샘을 방지하기 위해 블랙 매트릭스층 패턴(43a, 도 7 참고)이 더 형성되어 있다.

이러한 블랙 매트릭스층 패턴(43a)은 액티브 영역과 씰 패턴 형성부를 제외한 액정 마진의 블랙 매트릭스(43)와 동일한 재질로 동일층에서 형성한다.

도 7은 도 6의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 일부 액티브 영역과 액정 마진에 형성된 블랙 매트릭스층과 씰 패턴을 나타낸 단면도이며, 도 8은 도 7의 평면도이다.

도 7 및 도 8과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 상기 씰 패턴(57)이 액정 마진(60)의 일부에 형성됨을 감안하여 상기 씰 패턴(57) 형성부에 대응하여서는 상기 제 2 기판(42) 상에 소정 간격 이격되어 복수개의 패턴으로 형성된 수지 블랙 매트릭스 패턴(43a)을 형성한다. 이 경우, 상기 수지 블랙 매트릭스 패턴(43a) 은 제 2 기판(42) 상에 형성된 블랙 매트릭스층 및 씰 패턴 형성부를 제외한 액정 마진의 수지 블랙 매트릭스층과 동일 재료이며, 동일 공정에서 패터닝하여 형성한다.

그리고, 상기 수지 블랙 매트릭스 패턴(43a)을 포함하도록 전면에 상기 액티브 영역(50)에서 액정 마진(60)측으로 연속되도록 오버코트층(45)을 형성한다.

상기 오버코트층(45)이 상기 수지 블랙 매트릭스 패턴(43a)을 포함하도록 형성한 이유는 수지 자체로는 글래스 상에서 일어나는 특성이 있기 때문에, 들뜸 현상을 막도록 하기 위해서이다.

따라서, 상기 액정 마진(60)이 3mm 이하의 크기로 작아지더라도, 블랙 매트릭스층을 액정 마진의 씰 패턴 형성부에 대응하여 오픈하는 구조가 아니라 액티브 영역(50) 내 비 화소 영역에 대응되는 블랙 매트릭스층의 형상과 같이, 액정 마진(60)내 외곽쪽의 씰 패턴 형성부에 대응되는 부위에서 소정 간격 이격된 작은 사이즈의 복수개의 수지 블랙 매트릭스 패턴을 형성하는 구조를 취함으로써, 오정렬 등의 문제로 잘못된 영역의 블랙 매트릭스 제거로 빛샘 불량이 일어나는 문제를 방지하고, 또한, 액정 마진 빛샘 문제를 적절히 해결할 수 있다.

또한, 오버코트층(45)이 그 상부에 더 증착됨으로써, 표면 들뜸 현상도 해결할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 액티브 영역의 외곽에 수지를 이용하여 블랙 매트릭스층을 형성하더라도 그 상부에 오버 코트층을 더 형성함으로써, 글래스에서 수지가 일어나는 들뜸 현상을 방지할 수 있다.

둘째, 씰 패턴 형성부에 대응하여 수지 블랙 매트릭스를 제거하는 구조가 아니라, 씰 패턴 형성부에 소정 간격을 이격된 수지 블랙 매트릭스 패턴을 형성함으로써, 액정 마진이 작더라도 적용이 용이하다.

셋째, 씰 패턴 형성부에서 수지 블랙 매트릭스 패턴을 포함한 상부에 오버코트층을 형성함으로써, 상기 오버코트층이 상기 수지 블랙 매트릭스 패턴을 채워주게 되어 상하부 기판 사이의 단차 증가 없이 합착이 이루어질 수 있다.

Claims (8)

1. 액티브 영역과 그 외곽의 액정 마진이 정의된 액정 패널의 상기 액정 마진 내 씰 패턴 형성부에, 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 씰 패턴과, 상기 씰 패턴에 대응되는 제 1 기판에 블랙 매트릭스 패턴 및 상기 블랙 매트릭스 패턴을 포함하여 표면을 평탄화하는 오버코트층이 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 블랙 매트릭스 패턴은 수지 블랙 매트릭스임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 블랙 매트릭스 패턴은 상기 씰 패턴 형성부에 소정 간격 이격되어 복수개의 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 액정 패널은 제 1 기판, 제 2 기판 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제 1 기판은 상기 액티브 영역에서,

   상기 제 2 기판의 비 화소 영역에 대응되어 이를 차광하는 블랙 매트릭스층;

   상기 제 2 기판의 화소 영역에 대응되어 소정 색상을 표시하는 칼라 필터층;

   상기 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층을 포함한 전면에 형성된 표면을 평탄화하는 오버 코트층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제 2 기판의 비화소 영역은 수직으로 교차하는 게이트 라인 및 데이터 라인으로 정의됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 액티브 영역과 액정 마진 내 블랙 매트릭스 패턴과 층과 상기 블랙 매트릭스 패턴은 동일층에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 액정 마진의 상기 씰 패턴 형성부를 제외한 영역에는 블랙 매트릭스층이 전 영역 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.