KR20130015735A - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 표시영역과 비표시영역의 정의되며 액정층을 개재하여 서로 마주하며 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과상기 제 1 기판 내측면의 상기 표시영역에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과상기 제 1 기판의 내측면에 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 상기 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와상기 비표시영역의 회로부에 구성된 정전기 방지회로용 다수의 구동소자 및 이와 연결된 다수의 보조배선과상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역 전면에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과상기 컬러필터층 위로 형성된 제 1 보호층과상기 제 1 보호층 위로 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 각 화소영역 내에 형성된 다수의 화소전극과상기 제 1 보호층 위로 상기 공통배선과 연결되며 상기 다수의 화소전극과 교대하며 형성된 다수의 공통전극을 포함하며, 상기 회로부에는 서로 이웃한 상기 보조배선 사이의 이격영역에 대응하여 절연층을 개재하여 상기 보조배선과 중첩하며 금속더미패턴이 형성됨으로서 상기 회로부에서의 빛샘을 방지하는 것이 특징인 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히, 블랙매트릭스를 생략하여 마스크 공정수를 저감시키는 동시에 표시영역 외측의 정전기 방지회로가 구비된 회로부에서의 빛샘을 방지할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 구동된다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 마주하여 합착된 구성을 갖는다.
이중 하부의 어레이 기판(10)은 이의 상면에 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)이 구비되고 있으며, 이들 두 배선(미도시)의 교차지점에는 박막트랜지스터(Tr)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판(20)은 이의 내측면에 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시) 그리고 박막트랜지스터(Tr) 등의 구성요소를 가리도록 각 화소영역(P)을 두르는 격자 형상의 제 1 블랙매트릭스(24)가 형성되어 있으며, 표시영역(AA) 전체를 테두리하는 제 2 블랙매트릭스(25)가 구비되고 있으며, 이들 격자형태의 제 1 블랙매트릭스(24)의 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터패턴(26a, 26b, 26c)을 포함하는 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 마련되어 있다.
그리고, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 비표시영역(NA)의 최외각 가장자리 따라 씰패턴(70)이 구비되고 있으며, 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정 분자의 초기 배열 상태를 부여하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되고 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)의 외측면에는 제 1 편광판(미도시)이 그리고 상기 컬러필터 기판(20)의 외측면에는 제 2 편광판(미도시)이 부착되고 있다.
더불어 상기 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 상기 어레이기판(10)의 외측면 더욱 정확히는 상기 제 1 편광판(미도시)의 외측면에는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하고 있다.
따라서, 상기 게이트 배선(미도시)으로 박막트랜지스터(Tr)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터 배선(미도시)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 상기 액정층(30)을 이루는 액정분자들이 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
이러한 구조를 갖는 액정표시장치(1)를 제조하는 데에는 복잡한 수회의 마스크 공정 단계를 진행하여야 하며 이러한 제조공정을 진행하면서 정전기 등이 발생하며, 완성된 후에도 정전기 등에 노출되므로 특히, 화소영역(P) 내의 박막트랜지스터(Tr)의 파괴에 의한 불량이 다발하고 있다.
따라서, 이러한 공정중에 발생하는 정전기에 의한 불량을 억제하고자 표시영역 외측의 비표시영역에 정전기 방지회로를 구비하고 있다. 이하 이러한 정전기 방지회로가 구비되는 영역을 회로부라 정의한다.
도 2 는 블랙매트릭스가 생략된 액정표시장치에 있어 비표시영역 내의 정전기 방지회로가 구성되는 회로부에 대한 간략한 단면도이다.
도시한 바와같이 어레이 기판(10)의 비표시영역(NA)에 구비되는 정전기 방지회로(미도시)는 상기 어레이 기판(10)의 제조 과정 중에 발생하는 정전기 등에 의해 발생하는 상기 화소영역(P) 내의 박막트랜지스터(STr)의 파괴를 효과적으로 방지하여야 하며, 동시에 정상상태 즉 정전기 등이 발생하지 않는 일반적인 상태에서는 구동신호 체계에 간섭이나 교란을 일으키지 않아야 한다.
따라서, 상기 정전기 방지회로(미도시)는 이러한 역할(정전기 발생 시 과전압의 방전패스 역할 및 정상 구동 시 어레이 내부 구동에 영향을 주지 않는 큰 저항 역할)을 할 수 있도록 다수의 구동소자(미도시) 예를들면 박막트랜지스터, 커패시터, 다이오드 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합하여 구성되고 있으며, 각 구동소자(미도시)간 보조배선(13) 또는 콘택홀(16)을 통해 연결패턴(19) 등을 통해 연결되고 있다.
이때, 이러한 구성을 갖는 어레이 기판(10)은 보조배선(13)간에 이격하는 사이에는 아무런 구성요소가 구비되지 않으므로 백라이트 유닛으로부터 발생된 빛은 이러한 회로부(CA)에 대해서는 구성요소가 구비되지 않는 부분에 대해서는 빛이 통과하게 됨으로서 정전기 방지회로(미도시)가 구비되는 회로부에서는 빛샘이 발생됨을 알 수 있다.
따라서 이러한 표시영역 외측의 회로부(CA)에서 발생되는 빛샘을 방지하고자 이러한 구성을 갖는 어레이 기판(10)에 대응하여 위치하는 컬러필터 기판(20)에는 상기 회로부(CA)에 대응하여 제 2 블랙매트릭스(25)가 구비되고 있다.
한편, 도 1 및 2를 참조하면, 이러한 정전기 방지회로를 포함하는 구성을 갖는 종래의 일반적인 액정표시장치(1)는 수회의 마스크 공정을 진행하여 완성되고 있는데, 마스크 공정은 노광, 현상, 식각, 스트립의 단위공정을 포함하고 있으므로 시간이 많이 소모되며 마스크 공정 진행을 위해 일반적으로 감광성 물질인 포토레지스트를 이용하게 됨으로써 제조비용을 상승시키는 주요 요인이 되고 있다.
따라서 최근에는 액정표시장치의 제조 비용을 저감시키고자 마스크 공정수를 저감시키는 노력을 하고 있다.
이러한 마스크 공정을 저감시키기 위한 노력의 일환으로써 상기 컬러필터 기판(20)에 구비되는 제 1 및 제 2 블랙매트릭스(24, 25)를 삭제함으로써 마스크 공정 수를 줄이고, 나아가 개구율을 향상시키려는 시도가 이루어지고 있다.
하지만, 액정표시장치(1)의 컬러필터 기판(20)에 구비되는 블랙매트릭스(24, 25) 특히, 표시영역(AA) 외측으로 상기 회로부(CA)에 대응하는 비표시영역(NA)에 상기 표시영역(AA)을 둘러싸는 형태로 구비되는 제 2 블랙매트릭스(25)를 삭제하는 경우 도 3(종래의 블랙매트릭스를 생략한 액정표시장치의 구동 시 표시영역 외측의 정전기 방지회로가 구비된 회로부를 찍은 사진)에 도시한 바와같이, 회로부에서 빛샘이 발생되어 액정표시장치의 표시품질을 저하시키고 있는 실정이다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 블랙매트릭스를 제거하더라도 표시영역의 외측의 회로부에서의 빛샘을 억제하는 동시에 개구율이 향상되며 마스크 수를 저감할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 표시영역과 비표시영역의 정의되며 액정층을 개재하여 서로 마주하며 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 내측면의 상기 표시영역에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 제 1 기판의 내측면에 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 상기 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 비표시영역의 회로부에 구성된 정전기 방지회로용 다수의 구동소자 및 이와 연결된 다수의 보조배선과; 상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역 전면에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 위로 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 각 화소영역 내에 형성된 다수의 화소전극과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 공통배선과 연결되며 상기 다수의 화소전극과 교대하며 형성된 다수의 공통전극을 포함하며, 상기 회로부에는 서로 이웃한 상기 보조배선 사이의 이격영역에 대응하여 절연층을 개재하여 상기 보조배선과 중첩하며 금속더미패턴이 형성됨으로서 상기 회로부에서의 빛샘을 방지하는 것이 특징이다.
상기 비표시영역에 상기 표시영역을 둘러싸는 형태로 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과 동일한 물질로 이루어진 적, 녹, 청색 중 어느 2가지 색의 컬러패턴이 중첩되어 형성된 테두리 빛샘 방지패턴을 포함하는 것이 특징이다.
이때, 상기 테두리 빛샘 방지패턴은 적색 및 청색 컬러패턴이 중첩 형성되며, 그 끝단이 계단 형태를 이루는 것이 특징이다.
또한, 상기 보조배선은 상기 게이트 배선이 형성된 동일한 층이 형성되며, 상기 절연층이 상기 게이트 배선 위로 전면에 형성되는 게이트 절연막이 되며, 상기 금속더미패턴은 상기 데이터 배선과 동일한 층에 동일한 물질로 이루어진 것이 특징이다.
상기 구동소자는 다이오드, 박막트랜지스터, 커패시터 중 어느 하나인 것이 특징이며, 상기 구동소자는 상기 데이터 배선과 연결된 것이 특징이다.
또한, 상기 테두리 빛샘 방지패턴과 상기 제 1 보호층에는 상기 회로부에 대응하여 상기 구동소자를 노출시키는 소자 콘택홀이 구비되며, 상기 제 1 보호층 상부에는 상기 화소전극을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 상기 소자 콘택홀을 통해 상기 구동소자를 연결시키는 소자연결패턴이 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 사이에는 상기 제 1 기판 전면에 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층이 형성되며, 상기 제 2 기판 내측면에는 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 제 1 높이를 갖는 기둥 형태의 다수의 갭 형성용 스페이서와, 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖는 기두 형태의 다수의 눌림 방지용 스페이서가 형성되며, 상기 갭 형성용 스페이서는 그 끝단이 상기 어레이 기판에 구비된 구성요소와 접촉하는 것이 특징이다.
상기 제 1 기판에는, 상기 각 화소영역에 상기 공통배선에서 분기하여 상기 데이터 배선과 나란하게 이웃하여 형성된 최외각 공통전극이 형성되며, 상기 제 1 보호층 상부에는 상기 데이터 배선과 상기 최외각 공통전극에 대응하여 상기 공통전극을 이루는 동일한 물질로 이루어진 도전패턴이 형성되어 각 화소영역에서의 빛샘을 방지하는 것이 특징이며, 이때, 상기 화소전극과 중앙부 공통전극 및 도전패턴은 각각 몰리티타늄으로 이루어진 하부층과 투명 도전성 물질 또는 질화구리(CuNx)로 이루어진 상부층의 이중층 구조를 가지며, 상기 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑 징크-옥사이드(AZO) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 보호층과 컬러필터층과 제 2 보호층에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과, 상기 최외각 공통전극의 일 끝단을 노출시키는 공통 콘택홀이 구비되며, 상기 화소전극은 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며, 상기 공통전극은 상기 공통 콘택홀을 통해 상기 최외각 공통전극과 접촉하는 것이 특징이다.
그리고, 상기 화소전극과 최외각 공통전극 및 공통전극은 상기 각 화소영역의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 구조를 이룸으로써 각 화소영역이 이중 도메인을 이루는 것이 특징이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는, 어레이 기판 상에 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층을 형성하고, 표시영역 외측의 비표시영역 중 정전기 방지회로가 구비되는 회로부에 있어서 서로 이격하는 구동소자 사이, 상기 구동소자를 연결시키는 보조배선 사이, 또는 상기 구동소자와 보조배선 사이의 이격영역을 가리도록 절연층을 개재하여 불투명 금속물질로 이루어지 더미금속패턴을 형성함으로써 상기 회로부에서의 빛샘을 방지하는 효과가 있다.
나아가 상기 표시영역을 둘러싸는 형태로 서로 다른 두 색의 컬러필터 패턴을 중첩 형성하여 빛샘 방지패턴을 이루도록 함으로서 테두리 빛샘을 방지하여 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치는 블랙매트릭스 생략에 의해 마스크 공정수를 줄이고 재료비를 저감시켜 최종적으로 제조 비용을 저감시키는 효과가 있으며, 컬러필터 기판에 화소영역을 테두리하는 블랙매트릭스가 생략됨으로써 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치에 대한 단면도.
도 2 는 블랙매트릭스가 생략된 액정표시장치에 있어 비표시영역 내의 정전기 방지회로가 구성되는 회로부에 대한 간략한 단면도.
도 3은 종래의 블랙매트릭스를 생략한 액정표시장치의 구동 시 표시영역 외측의 정전기 방지회로가 구비된 회로부를 찍은 사진.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 정전기 방지회로가 구비되는 비표시영역의 회로부에 대한 단면도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 정전기 방지회로가 구비되는 비표시영역의 회로부 일부에 대한 단면도이다. 이때, 도면에 있어서는 표시영역(AA) 내의 다수의 화소영역(P) 중 하나의 화소영역(P)에 대해서만 스위칭 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 것을 도시하였으며, 설명의 편의를 위해 각 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의하며, 스토리지 커패시터(미도시)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(미도시)이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 표시영역(AA)에 서로 교대하며 이격하는 바(bar) 형태의 다수의 화소전극(170)과 중앙부 공통전극(173)과 컬러필터층(150)이 구비된 어레이 기판(102)과 제 1 높이를 갖는 갭 형성용 스페이서(188)와 상기 제 1 높이 보다 낮은 제 2 높이를 갖는 눌림 방지용 스페이서(189)가 구비된 대향기판(181) 및 액정층(195)을 포함하여 구성되고 있다.
우선, 하부의 어레이 기판(102)의 표시영역(AA)에는 일방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(미도시)에서 이격하여 나란하게 공통배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 상기 게이트 배선(미도시) 그 자체의 일부 또는 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기한 부분이 게이트 전극(105)을 이루고 있다.
또한, 각 화소영역(P) 내부에는 상기 공통배선(미도시)에서 분기하여 데이터 배선(130)과 인접하며 최외각 공통전극(116)이 형성되어 있으며, 상기 스토리지 영역(미도시)에는 상기 공통배선(미도시) 자체로서 제 1 스토리지 전극(미도시)을 이루고 있다.
또한, 상기 표시영역(AA) 외측의 비표시영역(NA) 중 회로부(CA)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(105)을 이루는 동일한 금속물질로 이루어지며, 정전기 방지회로의 각 구동소자(DD)를 이루기 위한 제 1 소자패턴(107)과 상기 제 1 소자패턴(107)간을 연결시키기 위한 다수의 보조배선(미도시)이 형성되고 있다.
다음, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(105)과 상기 공통배선(미도시) 및 최외각 공통전극(116)과 상기 제 1 소자패턴(107) 및 보조배선(미도시) 위로 어레이 기판(102) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트 절연막(118)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 절연막(118) 위로 상기 스위칭 영역(TrA)에는 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(120a)과 이의 상부에 위치하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지며 서로 이격하는 형태를 갖는 오믹콘택층(120b)으로 구성된 반도체층(120)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 절연막(118) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 형성되어 있다. 이때, 상기 데이터 배선(130)의 하부에는 상기 반도체층(120)을 이루는 동일한 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 패턴(121a, 121b)으로 이루어진 반도체패턴(121)이 형성되고 있지만, 이러한 반도체패턴(121)은 제조 공정에 기인한 것으로 생략될 수 있다.
한편, 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 반도체층(120) 위로 상기 데이터 배선(130)에서 분기하여 소스 전극(133)이 형성되어 있으며, 상기 소스 전극(133)과 이격하며 드레인 전극(136)이 형성되어 있다. 이때, 상기 소스 전극(133) 및 드레인 전극(136)은 서로 이격하는 오믹콘택층(120b)과 각각 접촉하고 있다.
상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(105)과 게이트 절연막(118)과 반도체층(120) 및 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 스위칭 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
상기 스토리지 영역(미도시)에는 상기 게이트 절연막(118) 상부로 상기 제 1 스토리지 전극(미도시)에 대응하여 상기 드레인 전극(136)이 연장하여 형성됨으로써 제 2 스토리지 전극(미도시)을 이루고 있다. 이때, 상기 스토리지 영역(미도시)에 순차 적층된 상기 제 1 스토리지 전극(미도시)과 게이트 절연막(118)과 제 2 스토리지 전극(미도시)은 스토리지 커패시터(미도시)를 이룬다.
한편, 상기 회로부(CA)에는 전술한 각 화소영역(P)에 구비된 상기 스위칭 박막트랜지스터(Tr) 또는 상기 스토리지 커패시터(미도시)와 동일한 적층구조를 가지며 상기 제 1 소자패턴(107)을 일 구성요소로 하여 정전기 방지회로 구성을 위한 다수의 구동소자(DD)가 형성되고 있다.
이때, 도면에 있어서는 일례로 커패시터 형태의 구동소자(DD)가 구성됨을 일례로 보이고 있다. 즉. 상기 게이트 배선(미도시)과 동일한 층에 동일한 금속물질로 이루어진 다수의 이격하는 제 1 소자패턴(107)에 대응하여 상기 게이트 절연막(118)을 개재하여 상기 데이터 배선(130)을 이루는 동일한 물질로 이루어진 다수의 제 2 소자패턴(137)이 형성되고 있다. 이때 상기 다수의 각 제 2 소자패턴(137) 또한 상기 데이터 배선(130)에 구비된 반도체 패턴(121)이 구비됨을 일례로 도시하였지만 상기 제 2 소자패턴(137) 하부에 구비된 반도체 패턴(121) 또한 생략될 수 있다.
한편, 도면에서는 상기 회로부(CA)에 커패시터 타입의 구동소자(DD)만이 형성된 것을 보이고 있지만 상기 커패시터 타입의 구동소자(DD) 이외에 다이오드 또는 박막트랜지스터 타입의 구동소자(DD)가 구비되고 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 가장 특징적인 구성중 하나로서 상기 회로부(CA)의 상기 게이트 절연막(118) 상부에는 상기 구동소자(DD) 사이 더욱 정확히는 상기 제 1 소자패턴(107) 사이의 이격영역 또는 도면에 나타내지 않았지만 상기 이웃한 구동소자(DD)를 연결시키는 보조배선(미도시) 사이의 이격영역, 또는 상기 제 1 소자패턴(107)과 보조배선(미도시)의 이격영역에 대응하여 서로 이웃한 두 구성요소와 끝단이 중첩하는 형태로 상기 두 구성요소간의 이격영역을 덮으며 상기 데이터 배선(130)을 이루는 불투명 금속물질로서 금속더미패턴(139)이 형성되고 있는 것이 특징이다.
이러한 회로부(CA)에 형성되는 금속더미패턴(139)은 정전기 방지회로를 이루는 구성요소 사이의 이격영역을 가리도록 형성됨으로써 회로부(CA)를 통해 나오는 빛을 막는 블랙매트릭스의 역할을 하는 것이다.
다음, 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 제 2 스토리지 전극(미도시)과 정전기 방지회로용 구동소자(DD) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제 1 보호층(140)이 전면에 형성되어 있다.
그리고, 표시영역(AA)에 있어 상기 제 1 보호층(140) 위로 각 화소영역(P)에 대응하여 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(130) 상에서 경계를 이루며 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)이 순차 반복되는 형태를 갖는 컬러필터층(150)이 형성되어 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)에 있어서 가장 특징적인 구성 중 하나로서 상기 표시영역(AA)의 최외각 일부를 포함하여 비표시영역(NA)에 상기 표시영역(AA)을 둘러싸는 형태로 상기 컬러필터층(150)을 이루는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(151a, 151a, 151a) 중 2가지 이상의 서로 다른 색을 갖는 컬러패턴(151a, 151b)이 중첩 형성되고 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 비표시영역(NA)에 상기 표시영역(AA)을 테두리하며 중첩 형성된 컬러패턴(151a, 151b)은 바람직하게는 도면에 나타낸 바와 같이 각각 적색 및 청색을 나타나는 패턴(151a, 151b)이 중첩되어 이중층 구조를 이루도록 형성되고 있는 것이 특징이다. 이하 이렇게 표시영역(AA)의 최외각 일부와 비표시영역(NA)에 서로 다른 색을 갖는 컬러 패턴(151a, 151b)이 중첩 형성된 것을 이하 테두리 빛샘 방지 패턴(151)이라 명명한다.
이러한 테두리 빛샘 방지패턴(151)은 상기 비표시영역(NA) 중 정전기 방지회로가 회로부(CA)에 있어서는 각 구동소자(DD)를 연결시키는 부분에 대응해서는 상기 제 1 보호층(140)을 노출시키는 제 1 콘택홀(미도시)이 구비되고 있는 것이 특징이다.
이렇게 서로 다른 색을 갖는 컬러패턴(151a, 151b)이 상기 표시영역(AA)의 최외각 일부를 포함하여 상기 표시영역(AA)을 둘러싸는 형태로 비표시영역(NA)에 중첩 형성됨으로써 이루어진 상기 테두리 빛샘 방지 패턴(151)은 다수의 제 1 콘택홀(미도시)이 구비된 회로부(CA)에 있어 각 구동소자(DD)간 이격영역 또는 상기 구동소자와 연결된 보조배선(미도시) 사이의 이격영역에 구비된 더미금속패턴(139)과 더불어 테두리 빛샘을 억제시키기 위해 형성되는 블랙매트릭스의 역할을 하는 것이 특징이다.
특히, 정전기 방지회로 구성을 위해 다수의 구동소자(DD)가 구비되는 회로부(CA)에는 각 구동소자(DD) 사이와, 상기 구동소자(DD)와 연결된 보조배선(미도시) 사이, 또는 구동소자(DD)와 보조배선(미도시) 사이에 이격영역이 존재하며 이러한 이격영역에 대해서는 본 발명의 특징적인 구성으로서 불투명 금속물질로 이루어진 더미금속패턴(139)이 구비됨으로써 1차적으로 빛샘 방지가 되며, 나아가 서로 다른 색의 컬러패턴(151a, 151b)이 중첩 형성됨으로써 이루어진 테두리 빛샘 방지패턴(151)에 의해 2차 적으로 빛샘이 방지될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 정전기 방지회로가 구비되는 회로부(CA)에서의 빛샘은 원천적으로 방지될 수 있는 것이 특징이다.
다음, 상기 컬러필터층(150)과 상기 테두리 빛샘 방지패턴(151) 위로 유기절연물질 중 상대적으로 저유전율을 갖는 물질인 포토아크릴(photo acryl)로 이루어진 제 2 보호층(155)이 형성되어 있다.
이렇게 제 2 보호층(155)을 저유전율 특성을 갖는 포토아크릴로 형성하는 것은 상기 데이터 배선(130) 및 최외각 공통전극(116)의 상부에 형성되는 도전패턴(175)과의 중첩에 의해 발생되는 기생용량을 최소화하고, 상기 데이터 배선(130)과 이의 주변에 형성되는 상기 최외각 공통전극(116)에 의해 발생되는 원치 않는 전계의 영향을 최소화하기 위함이다.
또한, 포토아크릴은 빛을 받으면 현상 시 남게되는 네가티브 타입 특성을 가짐으로써 제조 공정상 이의 하부에 구비되는 구성요소에 콘택홀 등을 형성할 경우 별도의 스트립 공정을 진행하지 않아도 되므로 제조 공정을 단순화 하는 장점을 갖기 때문이다.
한편, 이러한 저유전율을 갖는 포토아크릴로 이루어진 상기 제 2 보호층(155)과 더불어 이의 하부에 구비되는 컬러필터층(150)과 제 1 보호층(140) 및 게이트 절연막(118)에는 상기 최외각 공통전극(116)의 일 끝단을 노출시키는 공통 콘택홀(미도시)이 구비되고 있으며, 상기 제 2 보호층(155)과 컬러필터층(150) 및 제 1 보호층(140)에는 상기 드레인 전극(136) 더욱 정확히는 상기 드레인 전극(136)이 연장된 부분인 상기 제 2 스토리지 전극(미도시)을 노출시키는 드레인 콘택홀(157)이 형성되어 있다.
또한, 비표시영역(NA)에 있어 상기 회로부(CA)에는 상기 테두리 빛샘 방지패턴(151)에 구비된 제 1 콘택홀(미도시)에 대응하여 상기 제 2 보호층(150) 및 제 1 보호층(151)이 제거됨으로써 상기 구동소자(DD)의 제 2 소자패턴(137)을 노출시키는 소자 콘택홀(158)이 구비되고 있다.
다음, 상기 공통 콘택홀(미도시)과 드레인 콘택홀(157) 및 소자 콘택홀(158)이 구비된 상기 제 2 보호층(155) 위로 상기 표시영역(AA)의 각 화소영역(P)에는 불투명 저저항 금속물질인 몰리티타늄(MoTi)으로 이루어진 하부층(미도시)과 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑 징크-옥사이드(AZO) 중 어느 하나 또는 저반사 불투명 금속물질인 질화구리(CuNx)로써 이루어진 상부층(미도시)의 이중층 구조를 갖는 보조공통패턴(미도시)과 보조화소패턴(미도시)이 서로 마주하는 형태로 형성되고 있다.
이때, 상기 보조공통패턴(미도시)은 상기 공통 콘택홀(미도시)을 통해 상기 최외각 공통전극(116)과 접촉하고 있으며, 상기 보조화소패턴(미도시)은 상기 드레인 콘택홀(157)을 통해 상기 드레인 전극(136)과 연결된 상기 제 2 스토리지 전극(미도시)과 접촉하고 있다.
또한, 상기 표시영역(AA)에 있어 상기 제 2 보호층(155) 상부에는 상기 보조공통패턴(미도시)에서 분기하여 상기 데이터 배선(130)과 이와 인접하는 최외각 공통전극(116)과 중첩하며 도전패턴(175)이 형성되고 있다. 이러한, 도전패턴(175)은 각 화소영역(P)의 경계영역과 중첩하며 형성됨으로서 종래의 액정표시장치의 표시영역(AA)에 구비되는 제 1 블랙매트릭스(도 1의 24)의 역할을 하는 것이 특징이다.
이때, 상기 공통보조패턴(미도시)은 상기 게이트 배선(미도시)과 공통배선(미도시)에 대응하여 이들 두 구성요소의 이격영역을 덮도록 형성될 수도 있으며, 이 경우 상기 공통보조패턴(미도시)은 이와 연결된 상기 도전패턴(175)과 더불어 표시영역(AA)에 있어 화소영역(P)에 관계없이 각 화소영역(P)을 둘러싸는 격자형태를 이루는 것이 특징이다.
또한, 각 화소영역(P)에 있어 상기 제 2 보호층(155) 상부에는 상기 보조공통패턴(미도시)에서 분기하며 이중층 구조를 갖는 바(bar) 형태의 다수의 중앙부 공통전극(173)이 상기 최외각 공통전극(116) 내측으로 일정간격 이격하며 형성되고 있다.
그리고, 각 화소영역(P)에는 상기 보조화소패턴(미도시)에서 분기하며 상기 최외각 공통전극(116) 내측으로 상기 바(bar) 형태의 다수의 중앙부 공통전극(173)과 교대하며 바(bar) 형태의 다수의 화소전극(170)이 형성되고 있다.
이때, 상기 다수의 화소전극(170)과 중앙부 공통전극(173) 또한 몰리티타늄(MoTi)으로 이루어진 하부층(170a, 173a)과 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑 징크-옥사이드(AZO) 중 어느 하나 또는 저반사 불투명 금속물질인 질화구리(CuNx)로써 이루어진 상부층(170b, 173b)으로 이루어진 이중층 구조를 갖는 것이 특징이다.
이때, 이러한 이중층 구조를 갖는 화소전극(170)과 중앙부 공통전극(173)과, 상기 최외각 공통전극(116)은 각 화소영역(P)에서 직선의 바(bar) 형태를 가질 수도 있으며, 또는 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형태를 가질 수도 있다.
이렇게 화소전극(170)과 공통전극(116, 173)이 각 화소영역 내에서 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형태를 이루는 경우 각 화소영역(P)은 이중 도메인을 이루게 되므로 사용자의 시야각 변화에 따른 색차 발생을 억제하는 효과를 갖는다.
한편, 상기 데이터 배선(130)은 각 화소영역(P)별로 분리 형성된 것이 아니라 표시영역(AA) 전체에 대해 연결된 구성을 가지므로 상기 화소전극(170)과 공통전극(116, 173)이 각 화소영역 내에서 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형태를 이루는 경우 상기 데이터 배선(130)은 표시영역(AA)에 있어서는 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 꺾인 지그재그 형태를 이루는 것이 특징이며, 상기 화소전극(170)과 공통전극(116, 173)이 직선의 바(bar) 형태를 이루는 경우는 직선 타입이 된다.
또한, 상기 비표시영역(NA)에는 상기 화소전극(170)과 중앙부 공통전극(173)을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 상기 소자 콘택홀(158)을 통해 상기 구동소자(DD)의 제 2 소자패턴(137)간을 연결시키는 소자연결패턴(177)이 형성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 어레이 기판(102)에 대응하여 위치하는 대향기판(181)에는 투명한 유기절연물질로 이루어지며 표시영역(AA) 내의 일부 화소영역(P)의 경계에 대응하여 기둥형태로 제 1 높이를 갖는 갭 형성용 스페이서(188)가 일정간격 이격하며 형성되고 있으며, 동시에 기둥 형태로서 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖는 눌림 방지용 스페이서(189)가 일정간격 이격하며 형성되고 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 어레이 기판(102)과 대향기판(181) 사이에 액정층(195)이 재개되고 있으며, 상기 갭 형성용 스페이서(188)의 끝단이 상기 어레이 기판(102)의 최상부에 위치하는 구성요소와 접촉하며 합착되고 있다.
이때, 상기 어레이 기판(102)과 대향기판(181)이 서로 합착되어 패널을 이루는 상태를 유지할 수 있도록 상기 비표시영역(NA)에는 상기 액정층(195)을 둘러싸는 형태로 접착제의 역할을 하는 씰패턴(미도시)이 구비됨으로써 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)가 완성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 실질적으로 공통전극(116, 173)과 화소전극(170)이 모두 어레이 기판(102)에 구비됨으로써 이들 공통전극(116, 173)과 화소전극(170)에 의해 발생되는 횡전계에 의해 액정이 구동하는 횡전계형 액정표시장치(100)가 되고 있으며, 나아가 어레이 기판(102) 상에 블랙매트릭스 없이 컬러필터층(150)이 구비됨으로써 블랙매트릭스 없는 박막트랜지스터 온 컬러필터(color filter on TFT: COT) 구조를 이루는 것이 특징이다.
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 블랙매트릭스를 형성하지 않음으로써 블랙매트릭스 형성을 위한 1회의 마스크 공정을 생략할 수 있으므로 공정 단순화 및 제조 비용을 저감시킬 수 있는 장점을 갖는다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 컬러필터층(150)을 구성하는 서로 다른 색을 갖는 컬러필터 패턴(151a, 151b)을 2개 이상 중첩하여 이루어지는 테두리 빛샘 방지패턴(151)을 표시영역(AA)을 둘러싸는 형태로 상기 표시영역(AA) 최외각 일부를 포함하여 비표시영역(NA)에 형성함으로서 종래의 액정표시장치에서의 테두리 빛샘을 방지하기 위한 테두리 블랙매트릭스의 역할을 하도록 하고 있으며, 나아가 비표시영역(NA) 중 정전기 방지회로가 구비되는 회로부(CA)에 있어서는 정전기 방지회로 구성을 위한 구동소자(DD)간의 이격영역, 구동소자(DD)의 연결을 위한 보조배선(미도시) 사이의 이격영역, 또는 구동소자(DD)와 보조배선(미도시) 사이의 이격영역에 대응하여 게이트 절연막(118)을 개재하여 더미금속패턴(139)이 구비되고 있다.
따라서 이러한 구성적 특징에 의해 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 블랙매릭스를 형성하지 않음으로서 발생되는 표시영역(AA) 테두리 및 회로부(CA)에서의 빛샘 발생을 원천적으로 억제하는 효과가 있다.
100 : 액정표시장치 102 : 어레이 기판
107 : 제 1 소자패턴 118 : 게이트 절연막
121 : 반도체패턴 121a, 121b : 제 1 및 제 2 패턴
137 : 제 1 소자패턴 139 : 금속더미패턴
140 : 제 1 보호층 151 : 테두리 빛샘방지 패턴
151a, 151b : (테두리 빛샘 방지패턴의) 하부 및 상부 컬러 패턴
155 : 제 2 보호층 158 : 소자 콘택홀
177 : 소자연결패턴 181 : 대향 기판
195 :액정층 CA : 회로부
DD : (정정기 방지회로의)구동소자 NA : 비표시영역

Claims (14)

  1. 표시영역과 비표시영역의 정의되며 액정층을 개재하여 서로 마주하며 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 내측면의 상기 표시영역에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 제 1 기판의 내측면에 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 상기 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 비표시영역의 회로부에 구성된 정전기 방지회로용 다수의 구동소자 및 이와 연결된 다수의 보조배선과;
    상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역 전면에 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과;
    상기 컬러필터층 위로 형성된 제 1 보호층과;
    상기 제 1 보호층 위로 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 각 화소영역 내에 형성된 다수의 화소전극과;
    상기 제 1 보호층 위로 상기 공통배선과 연결되며 상기 다수의 화소전극과 교대하며 형성된 다수의 공통전극
    을 포함하며, 상기 회로부에는 서로 이웃한 상기 보조배선 사이의 이격영역에 대응하여 절연층을 개재하여 상기 보조배선과 중첩하며 금속더미패턴이 형성됨으로서 상기 회로부에서의 빛샘을 방지하는 것이 특징인 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비표시영역에 상기 표시영역을 둘러싸는 형태로 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과 동일한 물질로 이루어진 적, 녹, 청색 중 어느 2가지 색의 컬러패턴이 중첩되어 형성된 테두리 빛샘 방지패턴
    을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 테두리 빛샘 방지패턴은 적색 및 청색 컬러패턴이 중첩 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 테두리 빛샘 방지패턴은 그 끝단이 계단 형태를 이루는 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조배선은 상기 게이트 배선이 형성된 동일한 층이 형성되며,
    상기 절연층이 상기 게이트 배선 위로 전면에 형성되는 게이트 절연막이 되며,
    상기 금속더미패턴은 상기 데이터 배선과 동일한 층에 동일한 물질로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동소자는 다이오드, 박막트랜지스터, 커패시터 중 어느 하나인 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동소자는 상기 데이터 배선과 연결된 것이 특징인 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 테두리 빛샘 방지패턴과 상기 제 1 보호층에는 상기 회로부에 대응하여 상기 구동소자를 노출시키는 소자 콘택홀이 구비되며,
    상기 제 1 보호층 상부에는 상기 화소전극을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 상기 소자 콘택홀을 통해 상기 구동소자를 연결시키는 소자연결패턴이 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 사이에는 상기 제 1 기판 전면에 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층이 형성되며,
    상기 제 2 기판 내측면에는 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 제 1 테두리 빛샘 방지패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 제 1 높이를 갖는 기둥 형태의 다수의 갭 형성용 스페이서와, 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖는 기두 형태의 다수의 눌림 방지용 스페이서가 형성되며,
    상기 갭 형성용 스페이서는 그 끝단이 상기 어레이 기판에 구비된 구성요소와 접촉하는 것이 특징인 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는,
    상기 각 화소영역에 상기 공통배선에서 분기하여 상기 데이터 배선과 나란하게 이웃하여 형성된 최외각 공통전극이 형성되며,
    상기 제 1 보호층 상부에는 상기 데이터 배선과 상기 최외각 공통전극에 대응하여 상기 공통전극을 이루는 동일한 물질로 이루어진 도전패턴이 형성되어 각 화소영역에서의 빛샘을 방지하는 것이 특징인 액정표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 화소전극과 중앙부 공통전극 및 도전패턴은 각각 몰리티타늄으로 이루어진 하부층과 투명 도전성 물질 또는 질화구리(CuNx)로 이루어진 상부층의 이중층 구조를 갖는 것이 특징인 액정표시장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑 징크-옥사이드(AZO) 중 어느 하나인 것이 특징인 액정표시장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층과 컬러필터층과 제 2 보호층에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과, 상기 최외각 공통전극의 일 끝단을 노출시키는 공통 콘택홀이 구비되며,
    상기 화소전극은 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며, 상기 공통전극은 상기 공통 콘택홀을 통해 상기 최외각 공통전극과 접촉하는 것이 특징인 액정표시장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극과 최외각 공통전극 및 공통전극은 상기 각 화소영역의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 구조를 이룸으로써 각 화소영역이 이중 도메인을 이루는 것이 특징인 액정표시장치.
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