KR20060079709A

KR20060079709A - 색필터 표시판 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20060079709A
Application number: KR1020050000171A
Authority: KR
Inventors: 최성식; 신동렬
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-03
Filing date: 2005-01-03
Publication date: 2006-07-06

Abstract

본 발명에 따른 색필터 표시판은 기판, 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 개구부를 가지는 평탄부, 평탄부의 소정 영역에 형성되어 있으며, 일방향으로 길게 형성되어 있는 돌출부를 가지는 차광 부재, 개구부에 형성되어 있는 복수의 색필터, 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하고, 돌출부는 색필터의 두께보다 두껍게 형성되어 색필터를 둘러싸고 있으며 기판에서 멀어질수록 좁아진다.

액정표시장치, 간격재, 블랙매트릭스

Description

색필터 표시판 및 액정 표시 장치{COLOR FILTER ARRAY PAND AND LIQUID CRYSTAL DIVICE INCLUDING THESAME}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.

도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 3은 도 1의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 개략적인 회로도이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호 설명※

110, 210 : 절연기판 121 : 게이트선

171 : 데이터선 190 : 화소 전극

220 : 차광 부재 230R, 230G, 230B: 색필터

270 : 공통 전극

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 상부 표시판과 하부 표시판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 액정에 전계를 인가하여 액정의 배향을 변경시킴으로써 이를 통과하는 빛의 편 광 상태에 변화를 유도하고 편광 상태에 따라 편광판을 통과하는 빛의 양이 달라짐으로서 화상을 표시하는 장치이다.

이러한 상부 표시판과 하부 표시판 사이는 일정한 셀 갭(cell gap)을 유지하여야 하는데 이를 위해서 액티브 스페이서(active spacer)를 사용한다. 액티브 스페이서로는 구슬형 스페이서(beads spacer)와 컬럼형 스페이서(column spacer)가 사용된다.

이 중 구슬형 스페이서는 공정의 단순화, 제작의 용이성 측면에서 유리하나, 액정 표시 장치내에서 부유(floating)되어 있기 때문에 액정 주입시 액정과 함께 이동하게 된다. 이때 이동 압력 및 이동 거리가 클 경우 배향막 등이 휘어지는 현상이 발생하기 때문에 광 손실(leak)이 발생한다.

이와는 달리 컬럼 스페이서는 사진 식각 공정(photolithography)에 의해 형성하기 때문에 필요한 위치에 고정적인 형태로 선택하여 형성할 수 있다. 그러나 컬럼 스페이서는 구슬형 스페이스에 비해서 탄성 강도 및 하중을 견디는 스미어 특성이 떨어져 액정 표시 장치가 외부로부터 강한 압력을 받게 되는 경우 컬럼 스페이서나 그 하부의 막이 붕괴되어 패널에 얼룩이 발생하는 문제점이 있다.

그리고 액정 표시 장치의 빛샘을 방지하기 위해서 상부 표시판에 차광 패턴을 형성하는데, 차광 패턴은 화소의 개구율을 감소시킨다.

상기한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 화소의 개구율을 증가시키고, 별도의 스페이서를 형성하지 않는 액정 표시 장치를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 색필터 표시판은 기판, 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 개구부를 가지는 평탄부, 평탄부의 소정 영역에 형성되어 있으며, 일방향으로 길게 형성되어 있는 돌출부를 가지는 차광 부재, 개구부에 형성되어 있는 복수의 색필터, 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하고, 돌출부는 색필터의 두께보다 두껍게 형성되어 색필터를 둘러싸고 있으며 기판에서 멀어질수록 좁아진다.

여기서 돌출부의 단면은 사다리꼴인 것이 바람직하다.

또한, 돌출부는 동일한 두께를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 돌출부는 단차를 가질 수 있다.

또한, 평탄부와 돌출부는 동일한 폭으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 각각의 색필터는 적색, 녹색, 청색 중 하나를 표시하는 것이 바람직하다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 절연되어 교차하는 복수의 게이트선 및 데이터선, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판, 박막 트랜지스터 표시판과 마주하는 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 개구부를 가지는 평탄부, 평탄부 위에 형성되어 있는 돌출부를 가지는 차광 부재, 개구부에 형성되어 있는 복수의 색필터, 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 색 필터 표시판, 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정, 돌출부는 게이트선 또는 데이터선 중 하나의 선과 대응하는 부분에 형성되어 있으며 돌출부의 일부는 박막 트랜지스터 표시판과 접촉하고 있다.

여기서 돌출부의 단면은 사다리꼴인 것이 바람직하다.

또한, 돌출부의 일부는 박막 트랜지스터 부분과 접촉하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 돌출부의 대부분은 박막 트랜지스터 표시판과 접촉하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 돌출부는 평탄부와 동일한 폭을 가지는 것이 바람직하다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 층, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 위에 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 바로 위에 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없 는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 개략적인 회로도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 대향하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200), 그리고 이들 사이에 채워져 있는 액정층(300)을 포함한다. 액정층은 밀봉재(310)에 의해 밀봉된다.

그리고 각 표시판(100, 200)의 바깥에 형성되어 있는 보상 필름(도시하지 않음), 편광판(도시하지 않음)과 박막 트랜지스터 표시판(100)의 바깥 쪽 정면 또는 측면에 위치한 백라이트 장치(backlight unit)(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.

그리고 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대해서 좀 더 설명하면, 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판(100)의 절연 기판(110)에는 절연되어 교차하는 복수의 게이트선(121)과 데이터선(171)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 주사 신호를 전달하고 데이터선(171)은 화상 신호를 전달한다.

게이트선(121)과 데이터선(171)에 의해 정의되는 복수의 화소 영역(P)은 모 여서 액정 표시 장치의 영상을 표시하는 표시 영역(D)을 이룬다. 여기서 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 한쪽 끝부분은 외부 신호를 입력 받기 위해서 표시 영역(D)을 벗어난 주변 영역까지 뻗어 있다. 액정 표시 장치에서 표시 영역(D)을 제외한 나머지 부분을 주변 영역이라 한다.

그리고 복수의 화소 영역(P)에는 각각 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있으며 박막 트랜지스터(TFT)는 주사 신호에 따라 화상 신호를 온(on)오프(off)한다.

각각의 박막 트랜지스터(TFT)로는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 화소 전극(190)과 연결되어 있으며, 화소 전극(190)은 박막 트랜지스터(TFT)로부터 화상 신호 전압을 인가 받는다. 여기서, 반사형 액정 표시 장치인 경우 화소 전극(190)은 투명한 물질로 이루어지지 않을 수도 있고, 이 경우에는 하부 편광판 및 하부 보상 필름도 불필요하게 된다. 화소 전극(190) 위에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

다음 도 1 및 도 2를 참조하여 색필터 표시판(200)에 대해서 좀 더 설명하면, 색필터 표시판(200)의 절연 기판(210)의 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(black matrix)라고 하는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다.

차광 부재(220)는 화소 전극(190)과 마주보며 화소 전극(190)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(opening)를 가지는 평탄부(321)와, 평탄부(321) 위에 형성되어 있으며 돌출되어 있는 돌출부(320)을 포함한다. 돌출부(320)는 도시한 바와 같이 평탄부(321)보다 폭이 좁게 형성되어 있으나, 동일한 폭으로 형성(도시하지 않음)될 수도 있다. 여기서 돌출부(320)는 평탄부(321)와 같이 개구부를 가지도록 형성하지 않고 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중 하나의 배선과 대응하도록 형성한다. 이는 돌출부(320)로 인해서 액정 주입 또는 액정 적하시에 액정 흐름이 방해 받지 않도록 하기 위해서이다.

그리고 차광 부재(220)는 박막 트랜지스터와 마주 보는 부분을 더 포함할 수 있다.

돌출부(320)는 박막 트랜지스터 표시판(100)으로 갈수록 좁아져 단면이 사다리꼴이다. 그리고 돌출부(320)는 동일한 두께로 형성되어 있으며 돌출부(320)의 일부는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 돌출된 부분, 예를 들어 박막 트랜지스터와 대응하는 부분과 접촉하고 있다. 따라서 돌출부(320)는 상, 하부 기판 간격을 일정하게 유지하는 간격재로 사용된다. 이때 돌출부(320)는 단차를 가지도록 형성하여 돌출부(320)의 대부분과 박막 트랜지스터 표시판(100)이 접촉하도록 형성할 수 있다.

이러한 돌출부(320)는 별도의 추가 공정 없이 평탄부(321)와 함께 패터닝된다. 즉, 슬릿 또는 반투명막 등을 이용하여 평탄부(321) 위에 평탄부(321)와 폭이 다른 돌출부(320) 또는 돌출부(320)에 단차를 형성할 수 있다. 이때, 돌출부(320)가 평탄부(321)와 동일한 평면 패턴을 가지고 동일한 두께로 형성되는 경우에는 슬릿 또는 반투명막 등이 필요치 않는다.

본 발명의 실시예에서와 같이 화소에 사다리꼴의 돌출부(320)를 더 형성하면 화소에 전달된 광의 반사를 유도하여 광을 집속시키고, 외부로 방출되는 광의 양을 증가시킴으로써 액정 표시 장치의 휘도가 상승된다.

이러한 차광 부재(220)는 크롬, 산화 크롬 등으로 형성하거나 검정 안료를 포함하는 유기 물질로 형성할 수 있다. 유기 물질은 감광성을 가질 수 있으며, 감광성을 가지는 유기 물질로 형성하는 경우에는 별도의 감광막 없이 사진 공정만으로 평탄부와 돌출부를 형성할 수 있다.

그리고 차광 부재(220)는 기판과 같이 평탄한 면의 바로 위에 형성되기 때문에 돌출부(320)의 높이 조절이 정확하고 용이하기 때문에 상, 하부 기판을 결합할 때 두 기판 사이의 간격을 좀 더 정확하게 제어하여 셀 갭을 일정하게 유지할 수 있다. 이때 유기 물질로 차광 부재(220)를 형성하는 경우에는 크롬이나 산화 크롬 보다 탄성이 좋기 때문에 공정 마진이 증가한다.

차광 부재(220)의 개구부에는 적, 녹, 청색의 색 필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있다. 색필터(230R, 230G, 230B)는 차광 부재(220)의 돌출부(320)보다 두께가 얇게 되어 있다.

색 필터(230R, 230G, 230B)의 위에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 물질로 이루어지는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 여기서 공통 전극(270)은 돌출부(320)와 대응하는 부분이 제거되어 있다. 이는 화소 전극(190)과 단락되는 것을 방지하기 위한 것으로 화소 전극(190)이 데이터선 또는 게이트선과 중첩하지 않는다면 공통 전극(270)을 제거하지 않아도 된다.

공통 전극(270) 위에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정 물질을 주입하여 배향하면 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 마련된다.

이상 설명한 바와 같이, 차광 부재로 돌출부를 형성하면 별도의 스페이서를 형성하지 않아도 되어 생산 공정이 간소화되고, 생산성이 증가한다.

그리고 돌출부를 사다리꼴로 형성하여 화소의 광을 모아 휘도가 상승되기 때문에 고품질의 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

기판,

상기 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 개구부를 가지는 평탄부, 평탄부의 소정 영역에 형성되어 있으며, 일방향으로 길게 형성되어 있는 돌출부를 가지는 차광 부재,

상기 개구부에 형성되어 있는 복수의 색필터,

상기 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하고,

상기 돌출부는 상기 색필터의 두께보다 두껍게 형성되어 있으며 상기 기판에서 멀어질수록 좁아지는 색필터 표시판.
제1항에서,

상기 돌출부의 단면은 사다리꼴인 색필터 표시판.
제1항에서,

상기 돌출부는 동일한 두께를 가지는 색필터 표시판.
제1항에서,

상기 돌출부는 단차를 가지는 색필터 표시판.
제1항에서,

상기 평탄부와 상기 돌출부는 동일한 폭으로 형성되어 있는 색필터 표시판.
제1항에서,

상기 각각의 색필터는 적색, 녹색, 청색 중 하나를 표시하는 색필터 표시판.
제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 절연되어 교차하는 복수의 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판,

상기 박막 트랜지스터 표시판과 마주하는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 상기 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 개구부를 가지는 평탄부, 평탄부 위에 형성되어 있는 돌출부를 가지는 차광 부재, 상기 개구부에 형성되어 있는 복수의 색필터, 상기 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 색필터 표시판,

상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 색필터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정,

상기 돌출부는 상기 게이트선 또는 데이터선 중 하나의 선과 대응하는 부분에 형성되어 있으며 상기 돌출부의 일부는 상기 박막 트랜지스터 표시판과 접촉하고 있는 액정 표시 장치.
제7항에서,

상기 돌출부의 단면은 사다리꼴인 액정 표시 장치.
제7항에서,

상기 돌출부의 일부는 상기 박막 트랜지스터 부분과 접촉하고 있는 액정 표시 장치.
제7항에서,

상기 돌출부의 대부분은 상기 박막 트랜지스터 표시판과 접촉하고 있는 액정 표시 장치.
제7항에서,

상기 돌출부는 상기 평탄부와 동일한 폭을 가지는 액정 표시 장치.
제7항에서,

상기 각각의 색필터는 적색, 녹색, 청색 중 하나를 표시하는 액정 표시 장치.