KR20070052860A - 표시기판 및 이를 갖는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

평탄화도를 향상시킬 수 있는 표시기판 및 이를 갖는 표시장치가 개시된다. 표시기판에서, 블랙 매트릭스는 베이스 기판의 차광영역 상에 형성되어 외부로부터 입사된 광을 차단하고, 베이스 기판에 상기 광을 투과시키는 투광영역을 구획한다. 브릿지층은 베이스 기판 상에 형성되고, 투광영역 내에 구비된다. 오버 코팅층은 베이스 기판 상에 형성되어 블랙 매트릭스와 브릿지층을 커버하여, 블랙 매트릭스와 베이스 기판 사이의 단차를 감소시킨다. 투광영역 내에 형성된 브릿지층은 투광영역과 차광영역 사이에서 발생하는 오버 코팅층의 높이차를 감소시켜 오버 코팅층을 평탄화시킨다. 평탄화된 오버 코팅층 상에는 공통전극이 형성된다. 따라서, 표시기판의 평탄화도가 향상되고, 그 결과 표시장치의 셀갭이 균일해질 수 있다.
블랙 매트릭스, 브릿지층

Description

표시기판 및 이를 갖는 표시장치{DISPLAY SUBSTRATE AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 도 1에 도시된 표시기판의 제조 과정을 나타낸 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 제1 표시기판 120 : 블랙 매트릭스
130 : 브릿지층 140 : 오버 코팅층
150 : 공통전극 160 : 스페이서
200 : 제1 표시기판 230 : 화소전극
300 : 액정층 400 : 백라이트 어셈블리
500 : 표시장치
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시장치에 이용되는 표시기판에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 어레이 기판, 어레이 기판과 마주보는 컬러필터기판 및 어레이 기판과 컬러필터기판과의 사이에 개재된 액정층으로 이루어진다.
어레이 기판은 화상을 나타내는 최소 단위인 화소가 형성되는 다수의 화소영역으로 이루어진다. 화소영역은 서로 절연되게 교차하는 게이트 라인과 데이터 라인에 의해서 구획된다. 화소는 박막 트랜지스터 및 화소전극으로 이루어진다. 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소오스 전극은 게이트 라인과 데이터 라인에 각각 전기적으로 연결되고, 드레인 전극은 화소전극에 전기적으로 연결된다. 게이트 라인과 데이터 라인은 게이트 신호와 데이터 신호를 각각 입력받고, 박막 트랜지스터는 게이트 신호에 응답하여 화소전극에 데이터 신호를 출력한다.
한편, 컬러필터기판은 베이스 기판, 블랙 매트릭스, 컬러필터층 및 공통전극을 구비한다. 블랙 매트릭스는 상기한 라인들 또는 박막 트랜지스터와 같이 영상이 표시되지 않는 비유효 표시영역에 형성되고, 컬러필터층은 어레이 기판의 화소들과 각각 일대일 대응하는 레드, 그린 및 블루 색화소로 이루어진다. 공통전극은 컬러필터층 상에 형성되어 액정층을 사이에 두고 화소전극과 마주하고, 공통전극에는 상기한 데이터 신호와 다른 극성을 갖는 신호가 제공된다. 따라서, 두 전극 사이에는 전계가 형성되고, 상기한 전계에 의해서 액정층에 포함된 액정 분자들의 배향이 변화된다.
종래의 액정표시장치는 어레이 기판의 후면에 구비되어 백색광을 발생하는 백라이트 어셈블리를 더 포함한다. 백라이트 어셈블리로부터 출력된 백색광은 액정층을 통과하고, 전계의 크기에 따라서 백색광의 투과도가 달라진다. 이때, 투과도가 조절된 백색광은 레드, 그린 및 블루 색화소로 이루어진 컬러필터층을 통과하면서 소정의 색으로 발현된다.
최근에는 레드광, 그린광 및 블루광을 순차적으로 발생하는 백라이트 어셈블리가 개발되고 있다. 이러한 백라이트 어셈블리를 채용하는 컬러 시퀀셜 디스플레이(Color Sequential Display: CSD) 모드 액정표시장치는 레드광, 그린광 및 블루광의 투과도를 조절하여 소정의 색을 구현하기 때문에, CSD 모드 액정표시장치는 상기한 컬러필터기판의 대용으로, 베이스 기판, 블랙 매트릭스 및 공통전극 만으로 이루어진 표시기판을 구비한다. 따라서, CSD 모드 액정표시장치는 컬러필터층을 필요로지 않으므로 제조 공정이 간단해지고, 데이터 라인 수가 1/3로 감소하여 개구율이 증가하는 장점을 갖는다. 그러나, 블랙 매트릭스와 베이스 기판과의 사이에서 발생하는 단차로 인해서 공통전극의 평탄화도가 저하된다. 따라서, CSD 모드 액정표시장치의 셀갭이 전체적으로 불균일해지고, 그 결과 CSD 모드 액정표시장치의 표시특성이 저하된다.
따라서, 본 발명의 목적은 평탄화도를 향상시켜 표시특성을 개선하기 위한 표시기판을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 표시기판을 갖는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 표시기판은 베이스 기판, 블랙 매트릭스, 브릿지층, 오버 코팅층 및 공통전극을 포함한다.
상기 베이스 기판은 차광영역 및 상기 차광영역에 인접한 투광영역으로 구분된다. 상기 블랙 매트릭스는 상기 베이스 기판의 상기 차광영역 상에 형성되어 외부로부터 입사된 광을 차단하고, 상기 광을 투과시키는 상기 투광영역을 구획한다. 상기 브릿지층은 상기 베이스 기판의 상기 투광영역 내에 형성되어 상기 블랙 매트릭스와 이격된다. 상기 오버 코팅층은 상기 베이스 기판 상에 형성되어 상기 블랙 매트릭스와 상기 브릿지층을 커버하고, 상기 블랙 매트릭스와 상기 베이스 기판 사이의 단차를 감소시킨다. 상기 공통전극은 상기 오버 코팅층 상에 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따른 표시장치는 제1 표시기판, 제2 표시기판 및 백라이트 어셈블리를 포함한다. 상기 제1 표시기판은 베이스 기판, 블랙 매트릭스, 브릿지층, 오버 코팅층 및 공통전극으로 이루어진다.
상기 베이스 기판은 차광영역 및 상기 차광영역에 인접한 투광영역으로 구분된다. 상기 블랙 매트릭스는 상기 베이스 기판의 상기 차광영역 상에 형성되어 외부로부터 입사된 광을 차단하고, 상기 광을 투과시키는 상기 투광영역을 구획한다. 상기 브릿지층은 상기 베이스 기판의 상기 투광영역 내에 형성되어 상기 블랙 매트릭스와 이격된다. 상기 오버 코팅층은 상기 베이스 기판 상에 형성되어 상기 블랙 매트릭스와 상기 브릿지층을 커버하고, 상기 블랙 매트릭스와 상기 베이스 기판 사이의 단차를 감소시킨다. 상기 공통전극은 상기 오버 코팅층 상에 형성된다.
상기 제2 표시기판은 상기 제1 표시기판과 대향하여 결합하고, 상기 공통전극과 마주하는 화소전극으로 이루어진 다수의 화소를 구비한다. 상기 백라이트 어셈블리는 상기 제2 표시기판의 후면에 배치되어 광을 발생한다.
이러한 표시기판 및 이를 갖는 표시장치에 따르면, 블랙 매트릭스와 동일한 공정을 통해서 베이스 기판의 투광영역 내에는 브릿지층이 형성되고, 오버 코팅층은 블랙 매트릭스와 브릿지층을 커버하도록 베이스 기판 상에 형성된다. 따라서, 차광영역과 투광영역 사이에서 발생하는 오버 코팅층의 높이차를 감소시킬 수 있고, 그 결과 표시기판의 평탄화도를 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시기판(100)은 베이스 기판(110), 블랙 매트릭스(120), 브릿지층(130), 오버 코팅층(140) 및 공통전극(150)을 포함한다.
상기 베이스 기판(110)은 투명한 절연 기판으로 유리와 같은 물질로 이루어진다. 상기 블랙 매트릭스(120)는 광을 차단하는 물질로 이루어져 상기 베이스 기판(110) 상에 형성된다. 상기 베이스 기판(110)에서 상기 블랙 매트릭스(120)가 형성된 영역은 외부로부터 제공된 광을 차단하는 차광영역(BA)이고, 상기 블랙 매트릭스(120)에 의해서 매트릭스 형태로 구획된 영역은 상기 광을 투과시키는 투광영역(TA)이다.
상기 브릿지층(130)은 상기 투광영역(TA)의 중앙부에 형성된다. 따라서, 상기 브릿지층(130)은 좌/우로 인접하는 블랙 매트릭스(120)와 서로 동일한 거리로 이격되고, 상/하로 인접하는 블랙 매트릭스(120)와도 서로 동일한 거리로 이격된다. 본 발명의 일 예로, 상기 브릿지층(130)은 스트라이프 형상을 갖는다. 상기 브릿지층(130)은 상기 투광영역(TA)의 가로 방향 또는 세로 방향에 평행하도록 연장되거나 또는 대각선 방향으로 연장될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 일 예로, 상기 브릿지층(130)은 다수개의 도트 형태로 이루어져 상기 투광영역(TA)에 분산될 수 있다.
또한, 상기 브릿지층(130)은 상기 블랙 매트릭스(120)와 동일한 층으로부터 패터닝되어, 상기 블랙 매트릭스(120)와 동일한 물질로 이루어진다. 상기 블랙 매트릭스(120)와 상기 브릿지층(130)은 1.5㎛ 이상의 두께를 갖고, 상기 브릿지층(130)은 상기 블랙 매트릭스(120)보다 작은 폭을 갖는다.
상기 오버 코팅층(140)은 상기 베이스 기판(110) 상에 형성되어 상기 블랙 매트릭스(120)와 상기 브릿지층(130)을 전체적으로 커버한다. 상기 오버 코팅층(140)은 유기 물질로 이루어지고, 2.5㎛ 내지 3.0㎛ 정도로 두꺼운 두께를 갖는다. 따라서, 상기 오버 코팅층(140)은 상기 블랙 매트릭스(120)와 상기 베이스 기판(110) 사이에서 발생하는 단차를 감소시킨다.
그러나, 상기 오버 코팅층(140)이 상기한 두께를 갖더라도 하부막의 구조에 따라서 상기 오버 코팅층(140)의 높이가 달라진다. 즉, 상기 오버 코팅층(140)은 상기 블랙 매트릭스(120)가 형성된 상기 차광영역(BA)보다 상기 블랙 매트릭스 (120)가 형성되지 않은 상기 투광영역(TA) 에서 낮은 높이를 갖는다. 상기 차광영역(BA)과 상기 투광영역(TA) 사이에서 발생하는 상기 오버 코팅층(140)의 높이차를 감소시키기 위해서 상기 브릿지층(130)은 상기 투광영역(TA)의 중앙부에 위치한다. 따라서, 상기 브릿지층(130)은 상기 투광영역(TA)에서 상기 오버 코팅층(140)의 높이를 증가시키고, 그 결과 상기 차광영역(BA)과 상기 투광영역(TA) 사이에서 발생하는 상기 오버 코팅층(140)의 높이차가 감소된다. 이로써, 상기 표시기판(100)의 평탄화도를 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 오버 코팅층(140) 상에는 상기 공통전극(150)이 균일한 두께로 형성된다. 상기 공통전극(150)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO)와 같은 투명성 도전 물질로 이루어진다.
상기 표시기판(100)은 상기 공통전극(150) 상에 형성된 스페이서(160)를 더 포함한다. 상기 스페이서(160)에 대해서는 이후 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3f는 도 1에 도시된 표시기판의 제조 과정을 나타낸 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 베이스 기판(210) 상에는 차광막(125)과 감광막(170)이 스핀 코팅 방식을 통해 순차적으로 형성된다. 본 발명의 일 예로, 상기 차광막(125)은 카본(C)과 같은 유기물질로 이루어진다. 그러나, 상기 차광막(125)은 크롬 (Cr) 또는 산화 크롬(Cr2O3)과 같은 금속물질로 이루어질 수 있다. 상기 감광막(170)은 포지티브 타입 또는 네가티브 타입으로 이루어질 수 있으나, 본 실시예에서 상기 감광막(170)은 네가티브 타입으로 이루어진다.
도 3b를 참조하면, 상기 감광막(170) 상에는 마스크(180)가 배치된다. 상기 마스크(180)는 블랙 매트릭스(120, 도 3c에 도시됨)가 형성될 차광영역(BA)에 대응하여 형성된 제1 개구부(181) 및 브릿지층(172, 도 3c에 도시됨)이 형성될 투광영역(TA)의 중앙부에 대응하여 형성된 제2 개구부(182)를 갖는다. 상부에 상기 마스크(180)가 배치된 상태에서 상기 감광막(170)을 노광한 후 현상하면, 노광되지 않은 부분이 모두 제거된다. 따라서, 상기 차광층(125) 상에는 상기 제1 및 제2 개구부(181, 182)에 각각 대응하는 제1 및 제2 패턴(171, 172)이 형성된다.
이후 노출된 상기 차광층(125)을 제거하면, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 제1 패턴(171)의 하부에는 상기 블랙 매트릭스(120)가 형성되고, 상기 제2 패턴(172)의 하부에는 상기 브릿지층(130)이 형성된다.
다음, 상기 블랙 매트릭스(120) 상에 형성된 상기 제1 패턴(171)과 상기 브릿지층(130) 상에 형성된 상기 제2 패턴(172)을 제거하면, 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 베이스 기판(110) 상에는 상기 블랙 매트릭스(120)와 상기 브릿지층(130)이 형성된다.
도 3e를 참조하면, 유기 물질로 이루어진 오버 코팅층(140)은 상기 베이스 기판(110) 상에 형성되어 상기 블랙 매트릭스(120)와 상기 브릿지층(130)을 커버한 다. 이후 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 오버 코팅층(140) 상에는 공통전극(150)이 균일한 두께로 형성된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 표시장치(400)는 제1 표시기판(100), 상기 제1 표시기판(100)과 마주하는 제2 표시기판(200) 및 상기 제1 표시기판(100)과 상기 제2 표시기판(200)과의 사이에 개재된 액정층(300)으로 이루어진다.
상기 제1 표시기판(100)은 도 1에 도시된 표시기판(100)과 동일한 구조를 가지므로, 서로 동일한 참조부호를 병기하고, 상기 제1 표시기판(100)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 제2 표시기판(200)은 베이스 기판(210), 박막 트랜지스터 및 화소전극(230)을 포함한다.
상기 베이스 기판(210)은 투명한 절연 기판으로 유리와 같은 물질로 이루어진다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 베이스 기판(210)에는 서로 직교하는 방향으로 연장된 다수의 데이터 라인과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해서 매트릭스 형태로 다수의 화소영역(PA)이 형성된다. 상기 다수의 데이터 라인과 상기 다수의 게이트 라인(GL)은 상기 제1 표시기판(100)의 차광영역(BA)에 대응하여 구비되고, 상기 다수의 화소영역(PA)은 상기 제1 표시기판(100)의 투광영역(TA)에 대응한다.
상기 각 화소영역(PA) 내에는 상기 박막 트랜지스터 및 화소전극(230)으로 이루어진 화소가 구비된다. 상기 박막 트랜지스터는 대응하는 게이트 라인(GL)으로부터 분기된 게이트 전극, 상기 데이터 라인으로부터 분기된 소오스 전극 및 상기 소오스 전극과 이격된 드레인 전극을 구비한다. 상기 드레인 전극은 상기 화소전극(230)과 전기적으로 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 라인(GL)과 상기 화소전극(230) 사이에는 게이트 절연막(221) 및 유기 절연막(222)이 더 개재된다.
이와 같은 구조를 갖는 상기 제2 표시기판(200)은 상기 화소전극(230)이 상기 제1 표시기판(100)의 공통전극(150)과 마주하도록 상기 제1 표시기판(100)과 대향하여 결합한다. 이때, 상기 공통전극(150) 상에 형성된 스페이서(160)는 상기 제2 표시기판(200)과 접촉된다. 그 결과 상기 제1 표시기판(100)과 상기 제2 표시기판(200)은 상기 스페이서(160)에 의해서 소정의 간격으로 이격된다. 상기 제1 표시기판(100)과 상기 제2 표시기판(200) 사이의 이격 공간에는 액정층(300)이 형성된다.
그러나, 상기 액정층(300)은 수동 발광 소자인 액정분자로 이루어진다. 따라서, 상기 표시장치(500)는 상기 제2 표시기판(200)의 후면에 배치되어 상기 액정층(300)에 광을 공급하는 백라이트 어셈블리(400)를 더 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(400)는 레드광을 발생하는 레드 광원(RL), 그린광을 발생하는 그린 광원(GL) 및 블루광을 발생하는 블루 광원(BL)으로 이루어진다. 본 발명의 일 예로, 상기 광원들(RL, GL, BL)은 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)로 이루어진다. 상기 레드 광원(RL), 그린 광원(GL) 및 블루 광원(BL)은 하나의 화소영역(PA)에 대응하여 구비된다. 또한, 상기 레드 광원(RL), 그린 광원(GL) 및 블루 광원(BL)은 하나의 화소가 턴온되는 1H 시간 동안 순차적으로 동작하여 레 드광, 그린광 및 블루광을 순차적으로 발생한다.
상기 백라이트 어셈블리(400)로부터 순차적으로 발생된 상기 레드광, 그린광 및 블루광은 상기 액정층(300)을 통과하면서 각각 투과도가 조절된다. 이후, 상기 액정층(300)에 의해서 투과도가 조절된 상기 레드광, 그린광 및 블루광이 서로 혼합되어 상기 액정표시장치(500)의 화면에는 원하는 색이 표시된다.
이와 같은 표시기판 및 이를 갖는 표시장치에 따르면, 블랙 매트릭스는 베이스 기판의 차광영역에 형성되고, 브릿지층은 투광영역의 중앙부에 형성되며, 오버 코팅층은 블랙 매트릭스와 브릿지층을 커버하도록 베이스 기판 상에 형 성된다.
따라서, 상기 브릿지층은 블랙 매트릭스가 구비되지 않는 투광영역에서 상기 오버 코팅층의 높이가 낮아지는 것을 방지한다. 그 결과, 상기 차광영역과 상기 투광영역에서 발생하는 상기 오버 코팅층의 높이차를 감소시킴으로써, 표시기판의 평탄화도를 향상시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 차광영역 및 상기 차광영역에 인접한 투광영역으로 구분되는 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 상기 차광영역 상에 형성되어 외부로부터 입사된 광을 차단하고, 상기 광을 투과시키는 상기 투광영역을 구획하는 블랙 매트릭스;
    상기 베이스 기판의 상기 투광영역 내에 형성되어 상기 블랙 매트릭스와 이격되는 브릿지층;
    상기 블랙 매트릭스와 상기 브릿지층을 커버하도록 상기 베이스 기판 상에 형성되어 상기 블랙 매트릭스와 상기 베이스 기판 사이의 단차를 감소시키는 오버 코팅층; 및
    상기 오버 코팅층 상에 형성된 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스와 상기 브릿지층은 동일층으로부터 형성되어 동일한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 브릿지층은 상기 투광영역의 중앙부에 형성되고, 스트라이프 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 1.5㎛ 이상의 두께를 갖고, 상기 오 버 코팅층은 2.5㎛ 내지 3.0㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  5. 차광영역 및 상기 차광영역에 인접한 투광영역으로 구분되는 베이스 기판,
    상기 베이스 기판의 상기 차광영역 상에 형성되어 외부로부터 입사된 광을 차단하고, 상기 광을 투과시키는 상기 투광영역을 구획하는 블랙 매트릭스,
    상기 베이스 기판의 상기 투광영역 내에 형성되어 상기 블랙 매트릭스와 이격된 브릿지층,
    상기 블랙 매트릭스와 상기 브릿지층을 커버하도록 상기 베이스 기판 상에 형성되어 상기 블랙 매트릭스와 상기 베이스 기판 사이의 단차를 감소시키는 오버 코팅층, 및
    상기 오버 코팅층 상에 형성된 공통전극을 포함하는 제1 표시기판;
    상기 제1 표시기판과 대향하여 결합하고, 상기 공통전극과 마주하는 화소전극으로 이루어진 다수의 화소를 구비하는 제2 표시기판; 및
    상기 제2 표시기판의 후면에 배치되고, 광을 발생하는 백라이트 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스와 상기 브릿지층은 동일층으로부터 형성되어 동일한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 브릿지층은 상기 투광영역의 중앙부에 형성되고, 스트 라이프 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 1.5㎛ 이상의 두께를 갖고, 상기 오버 코팅층은 2.5㎛ 내지 3.0㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는,
    레드광을 발생하는 레드 광원;
    그린광을 발생하는 그린 광원; 및
    블루광을 발생하는 블루 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 레드 광원, 그린 광원 및 블루 광원은 한 화소에 대응하여 구비되고, 대응하는 한 화소의 구동 시간 동안 순차적으로 턴온되어 상기 레드광, 그린광 및 블루광을 순차적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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