KR20090121691A

KR20090121691A - 액정표시장치

Info

Publication number: KR20090121691A
Application number: KR1020080047712A
Authority: KR
Inventors: 이선정; 권재창; 이성민; 이세응
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-11-26

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화상을 구현하는 액티브 영역과 화상을 구현하지 않는 비액티브 영역에서의 셀갭을 균일하게 확보할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 액정표시장치는 게이트 배선 및 게이트 전극에 밀착하여 스위칭 트랜지스터가 설계되는 액정표시장치에 있어서, 제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 다수의 스위칭 트랜지스터와; 상기 다수의 스위칭 트랜지스터와 각각 연결된 다수의 화소 전극과; 상기 제 1 기판과 대향 합착된 제 2 기판의 하부 면에 위치하고, 상기 다수의 화소 영역에 각각 대응된 상기 각 스위칭 트랜지스터의 전면을 덮을 수 있도록, 상측과 하측으로 각각 돌출된 게이트 전극 중 선택된 어느 일 측을 감싸며 게이트 배선의 중앙부에 대응되도록 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터와; 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터의 하부 면에 위치하고, 상기 스위칭 트랜지스터에 대응된 위치에 구성된 다수의 컬럼 스페이서와; 상기 제 1 및 제 2 기판의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층을 포함한다.

전술한 구성은 각 스위칭 트랜지스터에 대응된 위치에 동일한 컬러 안료를 가지는 컬러필터가 위치하게 되는 바, 컬럼 스페이서의 형성 공간의 확보로 액티브 영역에서의 균일한 셀갭을 확보할 수 있는 장점이 있다.

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display Device}

최근 정보화 사회로 시대가 급속히 발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정표시장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.

일반적으로 액정표시장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 서로 대향하도록 배치하고, 상기 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직여 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

이러한 액정표시장치는 두 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정 패널과 액정 패널 하부에 배치되고 광원으로 이용되는 백라이트 유닛, 그리고 액정 패널 외곽에 위치하며 액정 패널을 구동하는 구동부로 이루어진다.

통상적으로, 상기 구동부는 구동회로기판(printed circuit board : PCB)에 구현되며, 이러한 구동회로기판은 액정 패널의 게이트 배선과 연결되는 게이트 구동회로기판과 데이터 배선과 연결되는 데이터 구동회로기판으로 나뉘며, 이들 각각의 구동회로기판은 액정 패널의 일 측면으로 게이트 배선과 연결된 게이트 패드부와, 상기 게이트 패드가 형성된 일 측면과 직교하는 상측 면으로 데이터 배선과 연결된 데이터 패드부 각각에 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package : TCP) 형태로 실장하고 있다.

하지만, 종래와 같이 게이트 구동회로기판과 데이터 구동회로기판을 게이트 패드부와 데이터 패드부에 각각 실장하게 되면, 그 부피 및 무게 또한 증가되는 문제가 있는 바, 데이터 구동회로기판 만을 액정 패널의 일 측면에만 실장하고 게이트 구동회로는 액정 패널의 내부에 형성하는 게이트 인 패널(gate in panel: GIP) 구조를 적용하려는 시도가 다각도에서 진행되고 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래에 따른 GIP 구조의 액정표시장치를 일 예로 설명하도록 한다.

도 1은 종래에 따른 GIP 구조 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도시한 바와 같이, 종래에 따른 GIP 구조 액정표시장치(90)는 화상을 구현하는 액티브 영역(AA)과, 이를 제외한 비액티브 영역(NAA)으로 각각 구분된 상부의 컬러필터 기판(5) 및 하부의 어레이 기판(10)과, 상기 컬러필터 기판(5) 및 어레이 기판(10)의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층(15)을 포함하는 액정 패널(50)과, 상기 액정 패널(50)에 각각의 구동 신호를 인가하기 위한 게이트 구동부(GDA) 및 데이터 구동부(미도시)와, 상기 어레이 기판(10)의 배면에 위치하는 백라이트 유닛(미도시)을 포함한다.

상기 어레이 기판(10)의 투명 기판(2) 상부 면에는 액티브 영역(AA)에 대응하여, 게이트 절연막(45)을 사이에 두고 매트릭스 형태로 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선(20) 및 데이터 배선(미도시)과, 상기 게이트 배선(20) 및 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 스위칭 트랜지스터(Ts)와, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)의 상부 전면을 덮는 보호막(55)과, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)를 노출하는 드레인 콘택홀(CH1)을 통해 스위칭 트랜지스터(Ts)와 접촉된 화소 전극(70)이 위치한다.

이때, 상기 비액티브 영역(NAA)에는 게이트 배선(20)에 구동 신호를 인가하는 게이트 구동부(GDA)가 위치한다. 이러한 게이트 구동부(GDA)에는 게이트 구동회로배선(60) 및 구동 트랜지스터(Td)가 구성된다. 도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 게이트 구동회로배선(60)은 게이트 오프 전압을 인가하는 게이트 오프전압배선(미도시)과, 클럭 신호배선(미도시)과, 상기 클럭 신호배선 및 초기화 신호를 전달하는 초기화 신호배선(미도시) 등을 포함할 수 있다.

한편, 상기 컬러필터 기판(5)의 투명 기판(1)의 하부 면에는 액티브 영역(AA)에 대응된 화소 영역(P) 간 경계부와 비액티브 영역(NAA)으로 입사되는 빛을 차폐하는 블랙 매트릭스(12)와, 상기 액티브 영역(AA)에 대응하여 블랙 매트릭스(12)를 경계로 순차적으로 패턴된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(16a, 16b, 16c)가 위치한다. 이러한 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(16a, 16b, 16c)를 포함하여 컬러필터층(16)을 이룬다. 이때, 상기 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(16a, 16b, 16c)는 비액티브 영역(NAA)에는 형성되지 않는다.

상기 컬러필터층(16) 상부 전면에는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 및 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 공통 전극(80)이 구성된다.

상기 액정 패널(50)의 화소 영역(P) 간의 균일한 셀갭(g)을 확보하기 위해 폴리이미드와 같은 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 게이트 배선(20)과 중첩된 상부에 대응하도록 패턴된 다수의 컬럼 스페이서(85)를 구성하게 된다. 도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 이러한 컬럼 스페이서(85)는 컬러필터층(16)과 공통 전극(80)의 사이 공간에 구성하는 것이 일반적이다.

그러나, 전술한 구성은 게이트 구동부(GDA)의 단차, 보다 구체적으로는 구동 트랜지스터(Td)의 단차가 스위칭 트랜지스터(Ts)의 단차와 동일한 높이로 설계되기 때문에, 게이트 배선(20)의 중앙부에 대응하여 다수의 컬럼 스페이서(85)를 구성하다 보면 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NAA) 간의 셀갭(g)이 불균일해지는 문제가 있다.

도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 전술한 이유로 액정 패널(50)의 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NAA)의 균일한 셀갭(G)을 확보하기 위해 구동 트랜지 스터(Td)와 스위칭 트랜지스터(Ts)에 대응된 위치에 컬럼 스페이서(85)를 각각 설계하게 된다.

이때, 개구율을 개선하기 위한 목적으로 스위칭 트랜지스터(Ts)의 반도체층(40) 위치를 게이트 배선(20)과 최대한 중첩 설계하는 데 기인하여 컬럼 스페이서(85)의 형성 공간이 협소해지는 문제가 발생되고 있다.

이에 대해서는 이하, 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 종래에 따른 GIP 구조 액정표시장치용 어레이 기판의 단위 화소를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면으로, 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 함께 도시하였다.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 어레이 기판(10) 상에 매트릭스 형태로 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선(20) 및 데이터 배선(30)이 구성된다.

상기 게이트 배선(20) 및 데이터 배선(30)의 교차지점에는 스위칭 트랜지스터(Ts)가 구성된다. 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)는 게이트 배선(20)에서 연장된 게이트 전극(25)과, 상기 게이트 전극(25)과 중첩된 반도체층(40)과 상기 반도체층(40)과 접촉되고 데이터 배선(30)에서 연장된 소스 전극(32)과, 상기 소스 전극(32)과 이격된 드레인 전극(34)을 포함한다.

상기 드레인 전극(34)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH1)을 통해 드레인 전극(34)과 접촉된 화소 전극(70)이 화소 영역(P)에 대응하여 구성된다.

이러한 스위칭 트랜지스터(Ts)는 게이트 배선(20), 특히 평면적으로 보았을 때, 반도체층(40)을 게이트 배선(20)과 중첩되도록 밀착 설계하는 것을 통해 반도체층(40)이 게이트 배선(20) 및 게이트 전극(25)에 의해 모두 가려지도록 하여 화소 영역(P)의 개구율을 향상시키고 있다.

이와 같이 개구율을 향상시키기 위한 목적으로 스위칭 트랜지스터(Ts)를 게이트 배선(20)의 정 중앙부에 중첩되도록 화소가 설계되는 경우에는, 상기 게이트 배선(20)을 사이에 두고 상하로 인접한 화소 영역(P)에 대응하여 동일한 컬러 안료가 배치되는 구조에서는 문제가 되지 않으나, 게이트 배선(20)을 사이에 두고 상하로 인접한 화소 영역(P)에 대응하여 서로 다른 컬러 안료가 배치될 경우 컬럼 스페이서(85)를 설계할 공간이 협소해지는 문제가 발생하게 있다.

이를 상세히 설명하면, 점선으로 표시한 부분은 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(16a, 16b, 16c)가 각각 패턴되는 경계 영역으로, 개구율을 향상시키기 위한 목적으로 게이트 배선(20)의 정 중앙부에 대응하여 스위칭 트랜지스터(Ts)가 설계되는 구조에서는 컬럼 스페이서(85)가 적(R) 서브 컬러필터(16a)와 녹(G) 서브 컬러필터(16b)의 경계부에 위치하게 되고, 이로 인해 컬럼 스페이서(85)의 형성 공간이 협소해지게 된다.

따라서, 서로 다른 안료로 이루어진 적(R) 서브 컬러필터(16a)와 녹(G) 서브 컬러필터(16b)가 스위칭 트랜지스터(Ts)를 사이에 두고 서로 중첩되는 결과를 초래하게 되는 바, 상이한 안료 간의 중첩에 따른 혼색으로 화질이 저하되는 문제를 야기시킬 수 있다.

특히, 전술한 구성은 컬럼 스페이서(85)를 적(R) 서브 컬러필터(16a)에 대응 된 부분 또는 청(B) 서브 컬러필터(16b)에 대응된 어느 한 일 측에만 설계하는 데는 공정적인 한계가 있고, 설령 어느 한 컬러필터에 대응된 위치에 컬럼 스페이서(85)를 형성할 수 있다고 하더라도, 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(5)을 대향 합착하는 과정에서 미스 얼라인(mis-align)이 발생될 경우에는 컬럼 스페이서(85)가 화소 영역(P)으로 이동한 상태에서 합착이 진행되는 합착 불량이 발생될 우려가 큰 관계로 어느 한 일 측에만 컬럼 스페이서(85)를 형성하는 데 어려움이 따르고 있다.

또한, 상기 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(16a, 16b, 16c)를 각각 패턴하는 과정에서 서로 상이한 안료 간의 단차가 서로 다른 높이로 형성될 경우, 반도체층(40)의 정 중앙부에 컬럼 스페이서(85)가 배치된다고 하더라도 각 안료 간의 높이 차이로 균일한 셀갭(G)을 확보하는 데 어려움이 따르게 된다.

또한, 전술한 도 1에서, 비액티브 영역(NAA)에는 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(16a, 16b, 16c)가 구성되지 않는 관계로 액티브 영역(AA)에 대응된 셀갭(g)과, 비액티브 영역(NAA)에 대응된 셀갭(g)의 높이가 상이하게 설계되는 결과를 초래한다.

이와 같이, 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NAA) 간의 셀갭(g) 불일치는 터치 스크린 모델의 액정 패널(50)에서 액티브 영역(AA)을 터치할 때 가해지는 충격으로 액정 패널(50) 내의 액정이 일시적으로 떨리는 리플(ripple) 현상이 발생하게 되고, 이는 화질을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 컬럼 스페이서의 형성 공간을 충분히 확보하는 것을 액정 패널의 전 영역에서의 셀갭을 균일하게 확보하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서는 액티브 영역과 비액티브 영역 간의 셀갭을 균일하게 확보하는 것을 통해 터치 불량에 따른 화질 저하 문제를 개선하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 액정표시장치는 게이트 배선 및 게이트 전극에 밀착하여 스위칭 트랜지스터가 설계되는 액정표시장치에 있어서, 제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 다수의 스위칭 트랜지스터와; 상기 다수의 스위칭 트랜지스터와 각각 연결된 다수의 화소 전극과; 상기 제 1 기판과 대향 합착된 제 2 기판의 하부 면에 위치하고, 상기 다수의 화소 영역에 각각 대응된 상기 각 스위칭 트랜지스터의 전면을 덮을 수 있도록, 상측과 하측으로 각각 돌출된 게이트 전극 중 선택된 어느 일 측을 감싸며 게이트 배선의 중앙부에 대응되도록 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터와; 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터의 하부 면에 위치하 고, 상기 스위칭 트랜지스터에 대응된 위치에 구성된 다수의 컬럼 스페이서와; 상기 제 1 및 제 2 기판의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층을 포함한다.

이때, 상기 스위칭 트랜지스터는 상기 게이트 전극에서 연장된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 중첩된 반도체층과, 상기 반도체층과 접촉하고 상기 데이터 배선에서 연장된 소스 전극과 상기 소스 전극과 이격된 드레인 전극을 포함한다.

상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터는 상기 데이터 배선을 사이에 두고 좌우로 인접한 화소 영역 간에는 서로 연결된 패턴으로 설계된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화소 전극은 전단의 게이트 배선과 중첩되도록 연장 설계하여, 상기 전단의 게이트 배선을 제 1 전극으로 하고, 상기 제 1 전극과 중첩된 상기 화소 전극을 제 2 전극으로 하며, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 간의 중첩된 사이 공간에 개재된 절연막을 유전체층으로 하는 스토리지 커패시터가 구성된다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 액정표시장치는 화상을 구현하는 액티브 영역과, 이를 제외한 비액티브 영역으로 각각 구분된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 액티브 영역에 대응하여 매트릭스 형태로 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 대응된 스위칭 트랜지스터와; 상기 스위칭 트랜지스터와 접촉된 화소 전극과; 상기 제 1 기판의 비액티브 영역에 대응하여 상기 게이트 배선에 구동 신호를 인가하기 위한 게이트 구동회로배선 및 구동 트랜지스터와; 상기 제 2 기판의 액티브 영역과 비액티브 영역에 대응하여 순차적으로 패턴 된 적, 녹, 청 서브 컬러필터와; 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터의 하부 면에 위치하고, 상기 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터에 각각 대응된 위치에 구성된 다수의 컬럼 스페이서와; 상기 다수의 컬럼 스페이서의 하부 전면에 위치하는 공통 전극과; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층을 포함한다.

이때, 상기 구동 트랜지스터에 대응된 셀갭과, 상기 스위칭 트랜지스터에 대응된 셀갭은 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 비액티브 영역에 대응된 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터는 순차적으로 패턴할 필요 없이 어느 한 컬러필터로만 이루어질 수 있다.

본 발명에서는 첫째, 개구율을 극대화하기 위해 게이트 배선 및 게이트 전극과 밀착하여 스위칭 트랜지스터를 설계하는 모델에 있어서, 상기 스위칭 트랜지스터에 대응된 위치에 컬럼 스페이서를 설계할 충분한 공간을 확보하는 것을 통해 액정 패널의 전 영역에서의 균일한 셀갭을 확보할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 액티브 영역과 비액티브 영역의 전면으로 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 확장하여 설계하는 것을 통해 액티브 영역과 비액티브 영역의 균일한 셀갭 확보로 터치 불량에 따른 화질 저하 문제를 개선할 수 있다.

--- 실시예 ---

본 발명은 개구율을 극대화하기 위해 게이트 배선 및 게이트 전극과 밀착하여 스위칭 트랜지스터를 설계하는 모델에 있어서, 스위칭 트랜지스터에 대응하여 컬럼 스페이서가 형성될 수 있는 공간 확보로 균일한 셀갭을 구현하기 위해, 컬러필터 기판의 적, 녹, 청 서브 컬러필터가 어레이 기판의 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 대응된 스위칭 트랜지스터의 전면을 덮을 수 있도록 게이트 배선에서 양측으로 돌출된 게이트 전극 중 어느 일 측 방향으로 돌출된 상태로 게이트 배선과 평행한 방향으로 순차적으로 각각의 패턴이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 액티브 영역과 비액티브 영역의 전면으로 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 설계하는 것을 통해 액정 패널의 전 영역에서의 균일한 셀갭을 확보할 수 있는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 GIP 구조 액정표시장치용 어레이 기판의 단위 화소를 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4의 어레이 기판과 대향 합착되는 컬러필터 기판을 나타낸 평면도이다.

도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 어레이 기판(110) 상에 매트릭스 형태로 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선(120) 및 데이터 배선(130)을 구성한다.

상기 게이트 배선(120) 및 데이터 배선(130)의 교차지점에는 스위칭 트랜지스터(Ts)를 구성한다. 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)는 게이트 배선(120)에서 연장된 게이트 전극(125)과, 상기 게이트 전극(125)과 중첩된 반도체층(140)과 상기 반도층(140)과 접촉되고 데이터 배선(130)에서 연장된 소스 전극(132)과, 상기 소스 전극(132)과 이격된 드레인 전극(134)을 포함한다. 상기 게이트 전극(125)은 게이트 배선(120)과 동일 패턴으로 설계되고, 스위칭 트랜지스터(Ts)가 위치하는 부분에서 게이트 배선(120)의 중앙부를 기준으로 상측과 하측으로 각각 돌출된 형태를 갖는다.

도면으로 상세히 제시하는 않았지만, 상기 반도체층(140)은 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 액티브층과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층을 포함할 수 있다.

상기 드레인 전극(134)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH2)을 통해 드레인 전극(134)과 접촉된 화소 전극(170)을 화소 영역(P)에 대응하여 구성한다.

이때, 상기 화소 전극(170)은 전단의 게이트 배선(120)과 중첩되도록 연장 설계하여, 상기 전단의 게이트 배선(120)을 제 1 전극으로 하고, 상기 제 1 전극과 중첩된 화소 전극(170)을 제 2 전극으로 하며, 상기 제 1 및 제 2 전극 간의 중첩된 사이 공간에 개재된 절연막(미도시)을 유전체층으로 하는 스토리지 커패시터(Cst)를 구성한다.

이러한 스위칭 트랜지스터(Ts)는 게이트 배선(120), 특히 평면적으로 바라보 았을 때, 반도체층(140)을 게이트 배선(120)과 중첩된 상부로 밀착 설계하여 게이트 배선(120) 및 게이트 전극(125)에 의해 모두 가려지도록 하여 화소 영역(P)의 개구율을 극대화하고 있다.

한편, 상기 어레이 기판(110)과 대향 합착되는 컬러필터 기판(105)의 하부 면에는 게이트 배선(120) 및 데이터 배선(130)과 스위칭 트랜지스터(Ts)를 차폐하는 블랙 매트릭스(112)와, 상기 블랙 매트릭스(112)를 경계로 게이트 배선(120)과 평행한 가로 방향으로 순차적으로 패턴된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(116a, 116b, 116c)가 구성된다. 이러한 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(116a, 116b, 116c)의 상부 면에는 화상을 구현하는 액티브 영역(도 1의 AA)에서의 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(110) 간의 균일한 셀갭을 확보하기 위한 컬럼 스페이서(미도시)를 형성하게 된다.

이때, 점선으로 표시한 부분은 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(116a, 116b, 116c)가 각각 패턴되는 경계 영역이다. 즉, 상기 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(116a, 116b, 116c)는 각 화소 영역(P)에 대응된 스위칭 트랜지스터(Ts)의 전면을 덮을 수 있도록 상측과 하측으로 돌출된 게이트 전극(125) 중 하측으로 돌출된 게이트 전극(125)을 감싸며 게이트 배선(120)의 중앙부에 대응되도록 적(R) 서브 컬러필터(116a)를 패턴한 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에서 스위칭 트랜지스터(Ts)의 반도체층(140)에 대응된 위치에 컬럼 스페이서를 설계하게 된다.

이때, 상기 적(R) 서브 컬러필터(116a)에 대해서만 설명하였으나, 녹(G) 서 브 컬러필터(116b)와 청(B) 서브 컬러필터(116c)에 있어서도 적(R) 서브 컬러필터(116a)의 패턴 방식과 동일한 방식으로 패턴을 진행하는 것을 통해 서로 다른 안료가 중첩되지 않도록 한다. 따라서 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(116a, 116b, 116c) 각각의 전체 면적에는 변동이 없게 된다.

전술한 구성에서는 데이터 배선(130)을 사이에 두고 좌우 방향으로 인접한 화소 영역(P)으로는 동일한 안료로 이루어진 컬러필터가 형성되기 때문에, 좌우의 인접한 화소 영역(P)에 대응된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(116a, 116b, 116c)는 서로 연결된 패턴으로 형성할 수 있게 된다. 이때, 상기 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(116a, 116b, 116c)는 각 화소 영역(P)에 대응하여 개개의 패턴으로 형성해도 무방하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 6은 도 4의 B 부분을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도로, 어레이 기판과 대향 합착된 컬러필터 기판을 함께 도시하고 있다. 이때, 전술한 도 4 및 도 5와의 중복 설명은 생략하도록 한다.

도시한 바와 같이, 상부의 컬러필터 기판(105)과 하부의 어레이 기판(110)이 대향 합착되고, 컬러필터 기판(105) 및 어레이 기판(110)의 이격된 사이 공간에 액정층(115)이 개재된다.

상기 어레이 기판(110)의 투명 기판(102) 상에는 게이트 전극(125) 및 게이 트 배선(120)이 위치하고, 상기 게이트 배선(120) 및 게이트 전극(125)의 상부 전면에는 게이트 절연막(145)이 구성된다.

상기 게이트 절연막(145) 상의 게이트 배선(120) 및 데이터 배선(130)의 교차지점에는 반도체층(140), 소스 및 드레인 전극(132, 134)이 구성되고, 상기 반도체층(140)과 소스 및 드레인 전극(132, 134)의 상부에는 보호막(155)이 위치한다. 이때, 게이트 전극(125), 반도체층(140), 소스 및 드레인 전극(132, 134)을 포함하여 스위칭 트랜지스터(Ts)라 한다.

한편, 어레이 기판(110)과 대향 합착되는 컬러필터 기판(105)의 투명 기판(101) 하부 면에는 게이트 배선(120)과 평행한 가로 방향으로 적(R) 및 녹(G) 서브 컬러필터(116a, 116b)가 순차적으로 패턴된다.

이때, 본 발명에서는 적(R) 및 녹(G) 서브 컬러필터(116a, 116b)를 각각 패턴할 때, 각 스위칭 트랜지스터(Ts)의 전면을 덮을 수 있도록 상측과 하측으로 돌출된 게이트 전극(125) 중 하측으로 돌출된 게이트 전극(125)을 감싸며 게이트 배선(120)의 중앙부에 대응되도록 적(R), 녹(G) 서브 컬러필터(116a, 116b)를 순차적으로 패턴한 것을 특징으로 한다.

이러한 구성은 각 스위칭 트랜지스터(Ts)에 대응된 위치에 적(R) 및 녹(G) 서브 컬러필터(116a, 116b) 중 어느 한 컬러 안료로만 이루어진 컬러필터가 위치하게 되는 바, 동일한 단차를 확보할 수 있게 된다.

이러한 적(R) 및 녹(G) 서브 컬러필터(116a, 116b) 각각이 평면적으로 게이트 배선(120)의 정 중앙부에서 하측으로 돌출된 형태 뿐만 아니라, 상부측으로 돌 출된 형태로 설계하더라도 동일한 효과를 볼 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.

따라서, 각 화소 영역(P)에 대응된 반도체층(140)의 상부 전면에는 동일한 컬러 안료로만 이루어진 적(R) 또는 녹(G) 서브 컬러필터(116a, 116b)가 각각 위치하게 되므로, 각 반도체층(140)에 대응된 위치에 컬럼 스페이서(185)를 설계하고, 반도체층(140)과 대응되도록 합착하는 것을 통해 컬럼 스페이서(185)의 형성 공간을 확보할 수 있고, 나아가 액정 패널의 전 영역에서의 셀갭을 균일하게 확보할 수 있게 된다. 이때, 상기 컬럼 스페이서(185)의 위치 및 개수는 액정 패널의 크기 및 모델에 따라 달라질 수 있다.

따라서, 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(105)을 대향 합착하는 공정에서 미스 얼라인(miss-align)이 발생되더라도 컬럼 스페이서(185)가 형성될 공간이 충분히 확보된 상태이므로, 합착 불량을 최소화할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 8은 본 발명에 따른 액정표시장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(290)는 화상을 구현하는 액티브 영역(AA)과, 이를 제외한 비액티브 영역(NAA)으로 각각 구분된 상부의 컬러필터 기판(205) 및 하부의 어레이 기판(210)과, 상기 컬러필터 기판(205) 및 어레이 기판(210)의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층(215)을 포함하는 액정 패널(250) 과, 상기 액정 패널(250)을 구동하는 게이트 구동부(GDA) 및 데이터 구동부(미도시)와, 상기 어레이 기판(210)의 배면에 위치하는 백라이트 유닛(미도시)을 포함한다.

상기 어레이 기판(210)의 투명 기판(202) 상부 면에는 액티브 영역(AA)에 대응하여, 게이트 절연막(245)을 사이에 두고 매트릭스 형태로 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선(220) 및 데이터 배선(도 4의 230)과, 상기 게이트 배선(220) 및 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 스위칭 트랜지스터(Ts)와, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)의 상부 전면을 덮는 보호막(255)과, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)를 노출하는 드레인 콘택홀(CH2)을 통해 스위칭 트랜지스터(Ts)와 접촉된 화소 전극(280)이 구성된다.

이때, 상기 비액티브 영역(NAA)에는 게이트 배선(220)에 구동 신호를 인가하는 게이트 구동부(GDA)가 위치하는 바, 상기 게이트 구동부(GDA)에는 게이트 구동회로배선(160) 및 구동 트랜지스터(Td)가 구성된다. 도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 게이트 구동회로배선(260)은 게이트 오프 전압을 인가하는 게이트 오프전압배선(미도시)과, 클럭 신호배선(미도시)과, 상기 클럭 신호배선 및 초기화 신호를 전달하는 초기화 신호배선(미도시) 등을 포함할 수 있다.

한편, 상기 컬러필터 기판(205)의 하부 면에는 액티브 영역(AA)에 대응된 화소 영역(P) 간 경계부와 비액티브 영역(NAA)으로 입사되는 빛을 차폐하는 블랙 매트릭스(212)와, 상기 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NAA)에 대응하여 순차적으로 패턴된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(216a, 216b, 216c)가 위치한다.

이때, 상기 비액티브 영역(NAA)은 화상을 구현하는 영역이 아니므로, 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(216a, 216b, 216c)를 순차적으로 패턴할 필요없이 어느 한 컬러필터로만 이루어지도록 설계해도 무방하다. 이러한 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(216a, 216b, 216c)를 포함하여 컬러필터층(216)을 이룬다.

상기 컬러필터층(216) 상부 전면에는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 및 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 공통 전극(280)을 구성한다.

도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 컬러필터층(216)과 공통 전극(280)의 사이 공간에 대응하여 컬럼 스페이서(285)를 구성하는 바, 상기 컬럼 스페이서(285)는 스위칭 트랜지스터(Ts)와 구동 트랜지스터(Td)에 대응된 위치에 각각 형성된다.

전술한 구성에서 특징적인 것은 비액티브 영역(NAA)으로 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(216a, 216b, 216c)를 확장 설계하는 것을 통해, 액티브 영역(AA)에 위치하는 스위칭 트랜지스터(Ts)에 대응된 셀갭(g)과, 비액티브 영역(NAA)에 위치하는 구동 트랜지스터(Ts)에 대응된 셀갭(g)은 동일한 높이를 갖게 되는 바, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)와 구동 트랜지스터(Td)에 대응된 각각의 위치에 다수의 컬럼 스페이서(285)를 형성하는 것을 통해 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NAA)에서의 셀갭(g)을 동일하게 확보할 수 있게 된다.

그 결과, 터치 스크린 기능으로 사용되는 액정 패널(250)에서 액티브 영역(AA)에 터치가 가해지더라도 액정 패널(250)의 전 영역에서의 셀갭이 균일하게 확보된 상태이므로, 리플 현상과 같은 화질 저하 문제가 발생될 염려가 없게 된다.

따라서, 본 발명에서는 개구율을 극대화하기 위해 게이트 배선 및 게이트 전극과 밀착하여 스위칭 트랜지스터를 설계하는 모델에 있어서, 컬럼 스페이서의 형성 공간을 충분히 확보할 수 있게 되고, 액정 패널의 전 영역에서의 균일한 셀갭을 확보하는 것을 통해 리플 현상에 의한 화질 저하 문제를 개선할 수 있는 장점이 있다.

지금까지, 본 발명에서는 GIP 구조 액정표시장치를 일 예로 설명하였으나, GIP 구조의 특성상 구동 트랜지스터가 어레이 기판 상의 비액티브 영역에 대응하여 형성된다는 측면에서 셀갭 균일도를 최대화할 수 있다는 장점을 가진다는 측면에서 가장 바람직하다는 것을 언급한 것일 뿐, 다른 액정표시장치에 적용할 수 없는 것은 아니다.

따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치는 개구율을 극대화하기 위해 스위칭 트랜지스터의 형성 공간이 협소해지는 모델이라면 모두 적용할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.

또한, 본 발명에서는 게이트 배선과 평행한 가로 방향으로 화소가 설계되는 모델에 대해서 일관되게 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 데이터 배선과 평행한 세로 방향으로 화소가 설계되는 모델에 있어서도 동일하게 적용할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 자명 한 사실일 것이다.

도 1은 종래에 따른 GIP 구조 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2는 종래에 따른 GIP 구조 액정표시장치용 어레이 기판의 단위 화소를 나타낸 평면도.

도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 GIP 구조 액정표시장치용 어레이 기판의 단위 화소를 나타낸 평면도.

도 5는 도 4의 어레이 기판과 대향 합착되는 컬러필터 기판을 나타낸 평면도.

도 6은 도 4의 B 부분을 확대하여 나타낸 도면.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 GIP 구조 액정표시장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110 : 어레이 기판 116a : 적 서브 컬러필터

116b : 녹 서브 컬러필터 120 : 게이트 배선

130 : 데이터 배선 132 : 소스 전극

134 : 드레인 전극 140 : 반도체층

170 : 화소 전극 185 : 컬럼 스페이서

CH2 : 드레인 콘택홀 Ts : 스위칭 트랜지스터

Claims

게이트 배선 및 게이트 전극에 밀착하여 스위칭 트랜지스터가 설계되는 액정표시장치에 있어서,

제 1 기판 상에 매트릭스 형태로 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과;

상기 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 다수의 스위칭 트랜지스터와;

상기 다수의 스위칭 트랜지스터와 각각 연결된 다수의 화소 전극과;

상기 제 1 기판과 대향 합착된 제 2 기판의 하부 면에 위치하고, 상기 다수의 화소 영역에 각각 대응된 상기 각 스위칭 트랜지스터의 전면을 덮을 수 있도록, 상측과 하측으로 각각 돌출된 게이트 전극 중 선택된 어느 일 측을 감싸며 게이트 배선의 중앙부에 대응되도록 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터와;

상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터의 하부 면에 위치하고, 상기 스위칭 트랜지스터에 대응된 위치에 구성된 다수의 컬럼 스페이서와;

상기 제 1 및 제 2 기판의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층

을 포함하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 스위칭 트랜지스터는 상기 게이트 전극에서 연장된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 중첩된 반도체층과, 상기 반도체층과 접촉하고 상기 데이터 배선에서 연장된 소스 전극과 상기 소스 전극과 이격된 드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터는 상기 데이터 배선을 사이에 두고 좌우로 인접한 화소 영역 간에는 서로 연결된 패턴으로 설계된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 화소 전극은 전단의 게이트 배선과 중첩되도록 연장 설계하여, 상기 전단의 게이트 배선을 제 1 전극으로 하고, 상기 제 1 전극과 중첩된 상기 화소 전극을 제 2 전극으로 하며, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 간의 중첩된 사이 공간에 개재된 절연막을 유전체층으로 하는 스토리지 커패시터가 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
화상을 구현하는 액티브 영역과, 이를 제외한 비액티브 영역으로 각각 구분된 제 1 기판 및 제 2 기판과;

상기 제 1 기판의 액티브 영역에 대응하여 매트릭스 형태로 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과;

상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 대응된 스위칭 트랜지스터와;

상기 스위칭 트랜지스터와 접촉된 화소 전극과;

상기 제 1 기판의 비액티브 영역에 대응하여 상기 게이트 배선에 구동 신호를 인가하기 위한 게이트 구동회로배선 및 구동 트랜지스터와;

상기 제 2 기판의 액티브 영역과 비액티브 영역에 대응하여 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터와;

상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터의 하부 면에 위치하고, 상기 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터에 각각 대응된 위치에 구성된 다수의 컬럼 스페이서와;

상기 다수의 컬럼 스페이서의 하부 전면에 위치하는 공통 전극과;

상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층

을 포함하는 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,

상기 구동 트랜지스터에 대응된 셀갭과, 상기 스위칭 트랜지스터에 대응된 셀갭은 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,

상기 비액티브 영역에 대응된 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터는 순차적으로 패턴할 필요 없이 어느 한 컬러필터로만 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.