KR20100042444A - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 하부기판, 상부기판, 및 상기 기판들 사이에 삽입된 액정층을 포함하고, 상기 하부기판에는 상호 교차하는 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 정의되는 화소영역들과, 상기 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차부에는 스위칭 소자가 배치되며, 상기 상부기판에는 상기 각 화소영역 사이에 대응되도록 빛샘 방지를 위해 형성된 차광영역과, 상기 차광영역 사이사이에 컬러필터층이 배치되어 있는 액정표시장치에 있어서, 구동 오프(OFF) 시 실외에서 외부 광에 의해 특정의 형태가 표시될 수 있도록 상기 특정의 형태와 대응되는 차광영역이 제거됨으로써, 실외에서 다양한 글자, 기호 및 모양 등을 디스플레이(Display)할 수 있는 효과가 있다.
액정표시장치, 차광영역, 데이터 라인, 게이트 라인, 광고

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정한 크기와 모양으로 데이터 라인 및/또는 게이트 라인 상에 위치한 차광영역(Black Matrix, BM)을 제거하여 패널(Panel)의 구동 오프(OFF) 시 실외에서 외부 광에 의해 다양한 글자, 기호 및 모양 등을 보이게 함으로써, 개인 또는 회사 등의 광고용으로 효과적으로 활용할 수 있도록 한 액정표시장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 인간과 정보간의 연결 매체인 표시장치의 수요가 커지고 있다. 이에 따라, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD) 및 유기전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED) 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display; FPD)의 사용이 증가하고 있다. 그 중 고해상도를 구현할 수 있고 소형화뿐만 아니라 대형화가 가능한 액정표시장치(LCD)가 널리 사용되고 있다.
상기 액정표시장치(LCD)로는 2장의 직교한 편광판과 상하부 기판들 사이에 네마틱(Nematic) 액정을 트위스트(Twist) 배열시킨 액상 결정층을 개재시킨 다음, 전계를 기판에 대하여 수직인 방향에 걸리게 하는 트위스트 네마틱(Twist Nematic, 이하 'TN'이라 칭함) 모드가 널리 사용되고 있다. 이러한 TN 방식에서는 검은색 표시 시 액정이 기판에 수직한 방향으로 배향하기 때문에, 경사진 시야각에서 액정 분자에 의한 복굴절이 발생하고 빛 누출이 일어난다.
이러한 TN 방식의 시야각 문제를 해결하기 위해서, 하나의 기판 상에 두 개의 전극을 형성하고, 두 전극 사이에서 발생하는 횡전계로 액정의 방향자를 조절하는 횡전계 모드가 도입되었다.
도 1은 횡전계 모드 중 일반적인 IPS(In-Plane Switching, 이하 'IPS') 모드 액정표시장치의 단면을 도시한 확대 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 IPS 모드 액정표시장치(B)는 컬러필터 기판(B1)과 어레이 기판(B2)이 이격되어 구성되며, 컬러필터 기판 및 어레이 기판(B1 및 B2) 사이에는 액정층(28)이 개재되어 있다.
여기서, 어레이 기판(B2)은 투명한 절연 기판(10)에 정의된 다수의 화소(P)마다 박막트랜지스터(T)와 공통 전극(32)과 화소 전극(18)이 구성된다.
상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(12)과, 게이트 전극(12) 상부에 절연막(15)을 사이에 두고 구성된 반도체층(22)과, 반도체층(22)의 상부에 서로 이격하여 구성된 소스 및 드레인 전극(26 및 28)을 포함한다.
전술한 구성에서, 공통 전극(32)과 화소 전극(18)은 동일 기판 상에 서로 평행하게 이격하여 구성된다. 도시하지는 않았지만, 화소(P)의 일 측을 따라 연장된 게이트 라인(미도시)과, 이와는 수직한 방향으로 연장된 데이터 라인(미도시)이 구성되고, 상기 공통 전극(32)에 전압을 인가하는 공통 라인(미도시)이 구성된다.
컬러필터 기판(B1)은 투명한 절연 기판(30) 상에 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인 및 박막트랜지스터(T)에 대응하는 부분에 차광영역(예컨대, 블랙매트릭스(Black Matrix, BM))(32)이 구성되고, 화소(P)에 대응하여 컬러필터(34a 및 34b)가 구성된다. 그리고, 액정층(28)은 공통 전극(32)과 화소 전극(18)의 수평전계(29)에 의해 동작된다.
이와 같은 횡전계 모드 액정표시장치는 일반적으로 전압 오프(OFF) 상태에서 블랙(Black)을 구현하는 노멀리 블랙 모드(Normally Black Mode)로 동작하게 된다.
한편, 종래에는 액정표시장치를 탑재한 전자기기(예컨대, 휴대폰, PDP, MP3 플레이어, 노트북 등)에 회사 로고(Logo) 또는 광고 문구 등을 표시하기 위해서 액정표시장치의 최외각측에 별도의 필름을 추가 형성한다.
그러나, 상기와 같이 전자기기의 최일측에 표시된 회사 로고 또는 광고 문구 등은 실외에서 외부 광에 노출되었을 경우, 강한 빛의 반사에 의해 회사 로고 또는 광고 문구의 시인성이 급격하게 떨어져 광고효과를 기대하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 데이터 라인과 게이트 라인 상에 위치한 차광영역(BM) 중 특정한 크기와 모양에 대응되는 일부영역을 제거하여 패널의 구동 오프(OFF) 시 실외에서 외부 광에 의해 다양한 글자, 기호 및 모양 등을 보이게 함으로써, 개인 또는 회사 등의 광고용으로 효과적으로 활용할 수 있도록 한 액정표시장치를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 하부기판, 상부기판, 및 상기 기판들 사이에 삽입된 액정층을 포함하고, 상기 하부기판에는 상호 교차하는 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 정의되는 화소영역들과, 상기 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차부에는 스위칭 소자가 배치되며, 상기 상부기판에는 상기 각 화소영역 사이에 대응되도록 빛샘 방지를 위해 형성된 차광영역과, 상기 차광영역 사이사이에 컬러필터층이 배치되어 있는 액정표시장치에 있어서, 구동 오프(OFF) 시 실외에서 외부 광에 의해 특정의 형태가 표시될 수 있도록 상기 특정의 형태와 대응되는 차광영역이 제거되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 특정의 형태는 문자, 글자, 기호, 그림, 도형 또는 선 모양 중 적어도 어느 하나의 형태로 이루어짐이 바람직하다.
바람직하게, 상기 차광영역이 제거된 부분의 데이터 라인은, 하부에 활성층이 복수개의 분리된 폐곡선 형상의 패턴들을 구비함으로써 굴곡 있는 형상을 갖을 수 있다.
바람직하게, 상기 차광영역이 제거된 부분의 게이트 라인 인접부분에는, 상기 데이터 라인과 동일한 물질을 이용하여 형성되며, 상기 게이트 라인을 기준으로 2개의 영역으로 분리되되 상기 게이트 라인과 일부 중첩되고, 전기적으로 독립된 반사 구조물이 더 포함될 수 있다.
바람직하게, 상기 반사 구조물 하부에 활성층을 이용하여 형성된 복수개의 분리된 폐곡선 형상의 패턴들을 구비함으로써 상기 반사 구조물이 굴곡 있는 형상을 갖도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 액정표시장치에 따르면, 데이터 라인과 게이트 라인 상에 위치한 차광영역(BM) 중 특정한 크기와 모양에 대응되는 일부영역을 제거하여 패널의 구동 오프(OFF) 시 실외에서 외부 광에 의해 다양한 글자, 기호 및 모양 등을 보이게 함으로써, 개인 또는 회사 등의 광고용으로 효과적으로 활용할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
이에 앞서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 본 출원인에 의해 선 출원된 등록특허 제10-855278호(에프에프에스 모드 액정표시장치 및 그 제조방법)에 언급된 FFS 모드 액정표시장치를 적용하였으나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
또한, 본 발명의 차광영역(BM)을 제거하는 기술은 상기 본 출원인에 의해 선 출원된 등록특허 제10-855278호(에프에프에스 모드 액정표시장치 및 그 제조방법)에 의해 용이하게 구현할 수 있다.
상기의 선행 기술을 간단히 설명하면, 화소영역 내에 투명 공통전극과 상기 투명 공통전극의 상부에 절연층을 사이에 두고 이격 배치되어 상기 투명 공통전극과 중첩되는 다수개의 슬릿을 구비한 투명 화소전극을 구비하는 에프에프에스(Fringe Field Switching; 이하 'FFS'라 함) 모드 액정표시장치에 있어서, 액정층을 배열하기 위한 러빙 방향은 게이트 라인을 기준으로 5°이내로 하고, 데이터 라인과 투명 화소전극 사이에 투명 공통전극의 일 단부가 배치되며, 데이터 라인 기준으로 투명 공통전극과 투명 화소전극간의 간격을 조절함으로써 데이터 라인과 게이트 라인 상부의 차광영역을 제거하는 기술이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 개념도로서, 패널(Panel)이 노멀리 블랙 모드(Normally Black Mode)로 동작하는 상태에서 외부 광에 노출될 경우, 상기 패널 상에 특정 글자(예컨대, "Hydis" 등) 가 블랙(Black) 바탕에 화이트(White) 글자로 표현되는 상태를 나타낸 도면이다. 이때, 상기 특정 글자(Hydis)는 기본적으로 화이트 글자로 표현되지만, 통상의 컬러필터(Color Filter)에 의해 다양한 색깔로 디스플레이(Display) 될 수도 있다.
한편, 상기 패널은 크게 투과부와 반사부로 구성되는데, 상기 반사부는 차광영역(BM)을 제거한 부분의 데이터 라인 및/또는 게이트 라인으로 구성된다. 또한, 상기 반사부는 게이트 라인과 일부 중첩되어 게이트 라인 인접부에 형성되며 전기적으로 독립적인 반사 구조물을 더 포함할 수도 있다.
이때, 상기 차광영역(BM)이 제거된 부분의 반사부를 이용하여 상기 패널의 구동 오프(OFF) 시에 실외에서 다양한 문자, 기호 및 모양 등을 볼 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판에 형성된 화소 영역의 일부 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A'선을 절취한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 하부기판(100) 상에 게이트 라인(120)과 데이터 라인(150)이 교차하도록 배열되어 있고, 게이트 라인(120)과 데이터 라인(150)의 교차부에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다.
그리고, 게이트 라인(120)과 데이터 라인(150)에 의해 규정된 단위 화소영역 내에는 투명 공통전극(110) 및 게이트 라인(120)과 소정 각도를 이루는 다수개의 슬릿을 구비한 투명 화소전극(170)이 층간 절연층(160)을 사이에 두고 투명 공통전극(110)과 이격되어 배치되어 있다.
한편, 도 3에서는 투명 공통전극(110)을 플레이트 형상으로 제조한 경우를 예로 들어 도시하고 있으나, 이에 국한하지 않으며, 투명 공통전극(110)도 다수의 슬릿을 구비하는 형상으로 구성하는 것도 가능하다.
한편, 게이트 라인(120)과 이격된 화소 가장자리 부분에는 게이트 라인(120)과 평행하게 공통 버스라인(122)이 배열되어 있으며, 이러한 공통 버스라인(122)은 투명 공통전극(110)과 전기적으로 연결되어 투명 공통전극(110)에 지속적으로 공통신호를 인가한다.
그리고, 하부기판(100)의 상부에는 소정 거리 이격되어 상부기판(200)이 형성되어 있으며, 상부기판(200)에는 차광영역(205), 컬러필터층(미도시) 및 오버코트(220)를 구비하여 하부기판(100)과 다수개의 액정 분자를 포함하는 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 합착된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 액정표시장치의 제조방법을 설명한다.
먼저, 하부기판(100) 상에 투명 도전층을 증착하고, 이를 패터닝하여 투명 공통전극(110)을 형성한다.
또한, 투명 공통전극(110)의 상부에 불투명 금속을 증착한 후, 패터닝을 통해 투명 공통전극(110)의 일측에 게이트 라인(120)을 형성하고, 또 다른 일측에 투명 공통전극(110)의 일부 영역을 덮는 구조로 공통 버스라인(122)을 형성한다.
다음으로, 패터닝 된 투명 공통전극(110), 게이트 라인(120) 및 공통 버스라 인(122)이 형성된 하부기판(100)의 전면 상부에 게이트 절연막(130), a-Si층과, n+ a-Si층을 연속 증착한 후, 박막트랜지스터(TFT)가 형성될 위치에 a-Si층과, n+a-Si층의 패터닝을 통해 활성층(140)을 형성한다.
또한, 활성층(140)이 패터닝 된 하부기판(100)의 전면 상부에 불투명 금속층을 증착한 후, 패터닝을 통해 데이터 라인(150)과 소스-드레인 전극(미도시)을 형성하고, 데이터 라인(150)과 상기 소스-드레인 전극이 형성된 하부기판(100) 상에 상기 소스-드레인 전극의 일부분이 노출되도록 층간 절연층(160)을 증착하여 콘택홀(CN)을 형성한다.
다음으로, 층간 절연층(160) 상에 투명 도전층을 증착한 후, 패터닝하여 상기 콘택홀(CN)을 통해 상기 소스-드레인 전극과 연결되고 다수의 슬릿을 포함하는 투명 화소전극(170)을 형성한다.
한편, 상부기판(200)에는 각 화소영역의 사이에 대응되는 부분에 차광영역(205)이 형성되는데, 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 전극들(110, 170)에 전압이 인가되지 않는 경우 즉, 구동 오프(OFF) 시 실외에서 외부 광에 의해 다양한 글자, 기호 및 모양 등이 디스플레이(Display)될 수 있도록 특정의 글자, 기호 및 모양에 대응하는 영역에는 차광영역이 형성되지 않으며, 나머지 모든 각 화소영역 사이에 대응하는 부분에는 차광영역이 형성된다.
즉, 특정의 글자, 기호 및 모양에 해당되는 일정 영역에는 차광영역을 형성하지 않고, 상기 차광영역이 형성되지 않은 영역과 대응되는 영역의 반사부를 이용함으로써, 실외에서 패널을 구동하지 않을 경우에 외부 광에 의해 고정된 특정의 형태(예컨대, 문자, 글자, 기호, 그림, 도형, 선 모양 등)를 효과적으로 디스플레이(Display)할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판에 형성된 차광영역이 제거된 부분의 데이터 라인(150) 부위를 절단한 단면도로서, 하부기판(100) 상에 투명 공통전극(110)이 형성되어 있고, 투명 공통전극(110)의 상부에는 게이트 절연막(130)이 형성되어 있고, 그 상부에는 활성층(140)을 덮는 구조로 데이터 라인(150)이 형성되어 있고, 데이터 라인(150)의 상부에는 층간 절연층(160)과 투명 화소전극(170)이 차례로 형성되어 있다.
도 4에서는 데이터 라인(150)이 활성층(140)을 덮는 구조로 구성되어 있으나, 활성층(140)이 제거된 구조로 이용될 수도 있음은 자명하다. 또한, 데이터 라인(150)의 상부면의 반사가 증가할 수 있도록 최상층에 반사도가 높은 물질을 배치하거나 굴곡부를 형성하는 것도 가능하다. 굴곡부의 형성에 대한 상세한 설명은 전술한 상기 본 출원인에 의해 선 출원된 등록특허 제10-855278호를 참조하기로 한다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판에 형성된 화소영역의 게이트 라인 부분의 평면도이고, 도 6은 도 5의 B-B'선을 절취한 단면도로서, 차광영역이 제거된 게이트 라인(120) 부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 게이트 라인(120)의 상부 영역에 차광영역을 제거하고 상기 게이트 라인(120)의 인접 영역에 반사 구조물(155)을 형성함으로써, 내 부 반사율을 향상시킴과 아울러 야외 가독성을 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 반사 구조물(155)은 데이터 라인(150)의 물질을 이용하여 전기적으로 독립된 형태로 제조한다. 바람직하게는, 활성층의 물질을 이용하여 원, 타원 등의 복수개의 분리된 폐곡선 형상의 패턴들(145)을 만들고, 그 상부에 반사 구조물(155)을 형성한다.
또한, 반사 구조물(155)은 전기적으로 독립적으로 형성되며, 게이트 라인(120)을 기준으로 분리된 2개의 영역으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에서는 차광영역의 제거 시 단위 화소영역에 해당하는 게이트 라인(120) 및/또는 데이터 라인(150)의 상부에 위치한 차광영역을 모두 제거하였지만, 이에 국한하지 않으며, 단위 화소영역에 해당하는 게이트 라인(120) 및/또는 데이터 라인(150)의 상부에 위치한 차광영역의 일정 부분만을 제거할 수도 있다.
전술한 본 발명에 따른 액정표시장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
도 1은 일반적인 IPS 모드 액정표시장치의 단면을 도시한 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판에 형성된 화소 영역의 일부 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A'선을 절취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판에 형성된 화소영역의 게이트 라인 부분의 평면도이다.
도 6은 도 5의 B-B'선을 절취한 단면도이다.

Claims (7)

  1. 하부기판, 상부기판, 및 상기 기판들 사이에 삽입된 액정층을 포함하고, 상기 하부기판에는 상호 교차하는 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 정의되는 화소영역들과, 상기 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차부에는 스위칭 소자가 배치되며, 상기 상부기판에는 상기 각 화소영역 사이에 대응되도록 빛샘 방지를 위해 형성된 차광영역과, 상기 차광영역 사이사이에 컬러필터층이 배치되어 있는 액정표시장치에 있어서,
    구동 오프(OFF) 시 실외에서 외부 광에 의해 특정의 형태가 표시될 수 있도록 상기 특정의 형태와 대응되는 차광영역이 제거되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 특정의 형태는 문자, 글자, 기호, 그림, 도형 또는 선 모양 중 적어도 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 차광영역의 제거 시 각 특정의 형태에 해당하는 게이트 라인 상부, 데 이터 라인 상부 또는 게이트 라인과 데이터 라인 상부에 위치한 차광영역이 제거되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 차광영역이 제거된 부분의 데이터 라인은, 하부에 형성된 활성층이 복수개의 분리된 폐곡선 형상의 패턴들을 구비함으로써 굴곡 있는 형상을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 차광영역이 제거된 게이트 라인의 인접부분에는 상기 데이터 라인과 동일한 물질을 이용하여 전기적으로 독립된 반사 구조물이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 반사 구조물은 상기 게이트 라인을 기준으로 2개의 영역으로 분리된 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 반사 구조물 하부에 활성층을 이용하여 형성된 복수개의 분리된 폐곡선 형상의 패턴들을 구비함으로써 상기 반사 구조물이 굴곡 있는 형상을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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