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KR101283365B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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KR101283365B1
KR101283365B1 KR1020110131150A KR20110131150A KR101283365B1 KR 101283365 B1 KR101283365 B1 KR 101283365B1 KR 1020110131150 A KR1020110131150 A KR 1020110131150A KR 20110131150 A KR20110131150 A KR 20110131150A KR 101283365 B1 KR101283365 B1 KR 101283365B1
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light blocking
blocking pattern
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KR1020110131150A
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박세홍
유덕근
신승환
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 다수의 서브픽셀을 포함한 표시영역과 다수의 더미픽셀을 포함한 비표시영역이 정의된 제1기판과, 상기 제1기판 상에 서로 교차하며 다수의 서브픽셀과 다수의 더미픽셀을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 형성되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 덮는 보호막과, 상기 각 서브픽셀의 상기 보호막 상에 형성되며 서로 교대하는 다수의 바(bar) 형태로 형성되어 수평전계를 형성하는 화소전극 및 공통전극과, 상기 각 더미픽셀의 상기 보호막 상에 형성되는 신호전극과, 상기 제1기판과 대향하며 위치하는 제2기판과, 상기 제1기판에 대응되는 상기 각 서브픽셀의 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터를 가리도록 상기 제2기판에 격자 형상으로 형성된 제1차광패턴과, 상기 제1차광패턴과의 사이에 개구부를 가지며 다수의 더미픽셀을 포함한 상기 비표시영역을 가리고, 상기 신호전극과 수직전계를 형성하는 제2차광패턴과, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 빛샘현상을 방지할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 음극관(Cathode Ray Tube:CRT) 표시장치에서 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel:PDP), 유기 전계 발광 표시(Organic Electro Luminescence Display:OELD)장치 및 액정표시(Liquid Crystal Display:LCD)장치와 같은 평판 표시장치가 개발되어 사용되고 있다.
평판 표시장치 중에서도 특히, 액정표시장치는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력 등과 같은 다양한 장점을 가짐에 따라 모니터, 텔레비전 및 3차원 영상 텔레비전과 같은 영상표시장치로 가장 많이 사용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성(optical anisotropy)과 분극(polarization) 성질을 이용하여 구동되는데, 액정분자는 그 구조가 가늘고 길기 때문에 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
이와 같이 전기장을 이용하여 액정분자의 배열을 변화시키면, 액정의 광학적 이방성에 의해 액정분자의 배열 방향으로 빛이 굴절하여 영상을 표시할 수 있게 된다.
상기 액정표시장치는, 어레이기판인 제1기판에 게이트배선, 데이터배선, 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT) 및 화소전극을 형성하는 어레이기판 제조공정과, 컬러필터기판인 제2기판에 차광패턴, 컬러필터 및 공통전극을 형성하는 컬러필터기판 제조공정과, 제1기판 및 제2기판을 합착하여 셀 단위로 절단하고, 셀 단위의 제1기판 및 제2기판 사이에 액정을 주입하여 단위 패널을 형성하는 셀(cell) 공정과, 단위 패널에 구동집적회로(driving IC) 및 인쇄회로기판(PCB)을 부착하고 백라이트유닛(backlight unit)과 조립하는 모듈(module) 공정을 거쳐서 완성된다.
이러한 액정표시장치는 공통전극과 화소전극을 서로 다른 기판에 형성함으로써 발생되는 수직 전기장에 의해 액정을 구동하는 수직전계 방식과, 공통전극과 화소전극을 동일한 기판에 형성함으로써 발생되는 수평 전기장에 의해 액정을 구동하는 수평전계 방식으로 구분할 수 있다.
상기 수직전계 방식의 액정표시장치는 투과율과 개구율의 특성이 우수한 반면 시야각 특성이 좋지 못한 단점을 가지며, 수평전계 방식의 액정표시장치는 동일한 기판에 공통전극과 화소전극이 형성됨에 따라 시야각 특성이 우수한 장점을 가지며 널리 이용되고 있다.
도 1은 수평전계 방식의 액정표시장치에 포함된 액정패널의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2a와 2b는 도 1에서의 액정패널의 오프 및 온 상태의 액정 배열상태를 도시한 단면도이고, 도 3은 빛샘현상이 발생된 액정표시장치의 화면을 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(1)는 어레이 기판인 제1기판(20)과, 이와 서로 이격되어 대향하는 컬러필터 기판인 제2기판(80)과, 이들 기판(20, 80)사이에 개재된 액정층(90)을 포함하여 이루어지는 액정패널을 포함한다.
상기 제1기판(20)상에는 바(bar) 형태를 갖는 공통전극(73)과 화소전극(70)이 동일 평면상에 서로 교대하며 형성되어 있으며, 이때, 상기 액정층(90)의 액정분자들은 상기 공통전극(73)과 화소전극(70)에 의한 수평전계(L)에 의해 작동된다.
전압이 인가되지 않은 오프(off)상태에서는, 도 2a에 도시된 바와 같이 공통전극(73)과 화소전극(70)간에 수평전계가 형성되지 않으므로 액정분자들(91a, 91b)의 배열 상태가 변하지 않는다. 이때, 액정분자들(91a, 91b)의 배열 방향은 배향막 러빙 방향 또는 광배향 방향에 따라 달라질 수 있는데, 일례로 도면에서는 전극방향과 동일한 것으로 도시되어 있다.
다음으로 전압이 인가된 온(on) 상태에서는, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 공통전극(73) 및 화소전극(70)과 대응하는 위치의 액정분자(91a)의 상변이는 없지만 공통전극(73)과 화소전극(70)사이 구간에 위치한 액정분자(91b)는 이 공통전극(73)과 화소전극(70) 사이에 전압이 인가됨으로써 형성되는 수평전계(L)에 의하여, 상기 수평전계(L)와 같은 방향으로 배열하게 된다. 즉, 액정패널은 액정분자(91b)가 수평전계에 의해 동작하므로, 시야각이 넓어지는 특성을 띠게 된다.
이에 따라 이와 같은 액정표시장치(1)를 정면에서 보았을 때, 상하좌우방향으로 약 80 내지 89도 방향에서도 반전현상 없이 가시 할 수 있다.
한편, 액정표시장치는 이와 같은 액정패널의 배면으로 액정패널로 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛을 구비하는데, 액정패널과 백라이트 유닛 간의 모듈 공정 중에 또는 모듈 공정 후에 액정패널에서 일부 액정분자들의 배열이 틀어지게 되어 빛샘현상이 발생되는 문제점이 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 모듈 공정 과정에서 조립부품에 의해 액정패널의 가장자리인 테두리영역에 압력이 가해지면서 가장자리의 액정분자의 배열이 틀어지거나, 또는 모듈 공정에 의해 제작된 액정표시장치가 외부 환경에 영향을 받아 액정패널의 가장자리인 테두리영역이 휘게 되면서 가장자리의 액정분자의 배열이 틀어지게 된다.
이와 같이 비표시영역인 가장자리 액정분자의 배열이 틀어진 상태에서 전압이 인가되면, 틀어진 액정분자를 통해 일부 빛이 표시영역쪽으로 새게 되는 문제점이 있다.
이로 인해 도 3에 도시된 바와 같이, 액정패널의 가장자리로부터 빛샘이 발생되어 표시영역(DA)과 표시영역(DA)을 테두리하는 비표시영역(NDA)의 경계 부분이 부분적으로 얼룩(g)지는 문제점이 있다.
이에 따라 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 액정패널의 표시영역을 테두리하는 비표시영역의 액정분자 배열을 제어할 수 있도록 함으로써 빛샘현상을 방지하는 액정표시장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 다수의 서브픽셀을 포함한 표시영역과 다수의 더미픽셀을 포함한 비표시영역이 정의된 제1기판과; 상기 제1기판 상에 서로 교차하며 다수의 서브픽셀과 다수의 더미픽셀을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 형성되는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터를 덮는 보호막과; 상기 각 서브픽셀의 상기 보호막 상에 형성되며 서로 교대하는 다수의 바(bar) 형태로 형성되어 수평전계를 형성하는 화소전극 및 공통전극과; 상기 각 더미픽셀의 상기 보호막 상에 형성되는 신호전극과; 상기 제1기판과 대향하며 위치하는 제2기판과; 상기 제1기판에 대응되는 상기 각 서브픽셀의 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터를 가리도록 상기 제2기판에 격자 형상으로 형성된 제1차광패턴과; 상기 제1차광패턴과의 사이에 개구부를 가지며 다수의 더미픽셀을 포함한 상기 비표시영역을 가리고, 상기 신호전극과 수직전계를 형성하는 제2차광패턴과; 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
상기 제1 및 제2차광패턴은 서로 다른 마스크 공정을 통해 서로 상이한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2차광패턴은 서로 동일한 마스크 공정을 통해 서로 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제2차광패턴은 10 내지 30의 유전율을 가지고, 104Ω 이하의 저(低)저항을 가지는 물질로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2차광패턴은 수지, 메탈 및 메탈 옥사이드계 그룹 중 선택된 하나의 불투명 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2차광패턴은 공통전압(Vcom)의 두배에 해당되는 구동전압을 공급받는 것을 특징으로 한다.
상기 신호전극은 상기 다수의 바 형태의 화소전극 및 공통전극 각각에 대응되는 위치에 형성되어 상기 화소전극 및 공통전극을 합한 개수와 동일한 개수로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 신호전극은 상기 공통전극보다 넓은 폭으로 형성되며 상기 공통전극의 개수와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 개구부는 상기 게이트 배선을 가리도록 형성된 상기 제1차광패턴과 상기 제2차광패턴 사이의 연결을 차단하는 제1개구부와, 상기 데이터 배선 및 박막트랜지스터를 가리도록 형성된 상기 제1차광패턴과 상기 제2차광패턴 사이의 연결을 차단하는 제2개구부로 이루어지며, 상기 제1 및 제2개구부는 상기 비표시영역에 위치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1차광패턴의 위로 상기 각 서브픽셀에 대응하여 순차 반복하는 형태로 적, 녹, 청색 컬러필터가 배치되는 컬러필터층과 상기 컬러필터층의 위로 평탄화를 위한 제1오버코트층과, 상기 제2차광패턴의 위로 상기 표시영역과의 단차를 보상하기 위한 제2오버코트층이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치에 따르면, 제1기판의 가장자리에 신호전극을 형성하고, 이에 대응되는 제2기판의 가장자리에 형성된 제2차광패턴을 전극으로 하여 이들 전극 간에 수직 전계가 발생되도록 함으로써 액정표시장치의 가장자리에 배치된 액정분자의 배열을 제어할 수 있게 된다.
이에 따라, 표시영역에 대해서는 수평전계를 이용한 액정 구동 방식을 이용함으로써 우수한 시야각 특성을 가지며, 비표시영역에 대해서는 수직전계를 통해 액정분자의 배열을 수직정렬함으로써 빛샘현상을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이, 제2차광패턴을 전극으로 이용함으로써 전극을 별도로 형성할 필요가 없어지므로 제조공정을 단순화하고 공정비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 수평전계 방식의 액정표시장치에 포함된 액정패널의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2a와 도 2b는 도 1에서의 액정패널의 오프 및 온 상태의 액정의 배열상태를 도시한 단면도.
도 3은 빛샘현상이 발생된 액정표시장치 화면을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 보여주는 평면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에서의 서브픽셀의 구조를 보여주는 평면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 대한 단면도.
도 7a는 일반적인 액정표시장치에서 오프 상태의 액정 배열상태를 도시한 단면도.
도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에서 표시영역의 데이터 전압이 오프 상태이고 더미픽셀영역의 신호전극과 차광패턴의 신호가 온 상태의 액정 배열상태를 도시한 단면도.
도 7c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에서 표시영역의 데이터 전압이 온 상태이고 더미픽셀영역의 신호전극과 차광패턴의 신호가 온 상태의 액정 배열상태를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차광패턴의 구조를 보여주는 평면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에서의 하나의 화소 구조를 보여주는 평면도이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 대한 단면도이다.
우선 도 4에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(100)는 매트릭스 형태로 배치된 다수의 서브 픽셀들(SP)을 포함하여 화상을 표시하는 표시영역(DA)과 이러한 표시영역(DA)을 테두리하며 빛을 차광하는 비표시영역(NDA)으로 구분할 수 있다.
여기서 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)과의 경계에 다수의 더미 픽셀들(DP)이 배치된 더미픽셀영역(DPA)을 포함한다.
상기 다수의 서브 픽셀들(SP)은 액정표시장치(100) 화면에 화상을 구현하기 위한 실제 화소들에 해당되고, 다수의 더미 픽셀들(DP)은 여분의 화소들에 해당되어 비표시영역(NDA)에 포함된다.
이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 표시영역(DA)의 다수의 서브 픽셀들(SP) 중 하나의 서브 픽셀(SP)을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치를 보다 상세히 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는 하부의 제1기판(102)과 이와 대향하며 일정간격 이격된 상태로 위치하는 상부의 제2기판(180)과, 이들 두 기판(102, 180) 사이에 개재된 액정층(190)을 포함한다.
상기 제1기판(102)과 제2기판(180)의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층(190)의 유출을 방지하기 위해 제1기판(102)과 제2기판(180) 사이의 최외곽 가장자리를 따라 인쇄된 씰 패턴(미도시)이 포함됨으로써 제1기판(102)과 제2기판(180)이 합착되어 액정패널을 이루게 된다.
여기서 통상 하부기판 또는 어레이 기판이라 불리는 제1기판(102)은 화상을 표시하는 표시영역(DA)과 더미픽셀영역(DPA)을 포함한 비표시영역(DPA)이 정의되어 있으며, 이러한 제1기판(102)과 대향하며 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제2기판(180)에도 표시영역(DA)과 비표시영역(DPA)이 정의되어 있다.
상기 제1기판(102)의 표시영역(DA)은 투명한 제1절연기판(102a) 상에 형성된 TFT 어레이층을 포함한다.
이를 상세히 살펴보면, 제1방향으로 연장되는 게이트 배선(103)과, 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 데이터 배선(130)이 형성되고, 게이트 배선(103)과 데이터 배선(130)은 서로 교차하며 다수의 서브픽셀(SP)을 정의한다.
여기서, 게이트 배선(103)은 게이트 전극(미도시)과 연결된다.
그리고 게이트 배선(103)과 나란하게 공통배선(109)이 형성되고, 상기 공통배선(109)에서 분기하여 각 서브픽셀(SP)의 최외각에는 공통보조배선(110)이 형성된다. 이러한 공통보조배선(110)은 각 서브픽셀(SP)의 제2방향으로 양측 가장자리를 따라 소정 간격 이격되어 나란하게 형성된다. 이에 따라 공통보조배선(110)은 각 서브픽셀의 경계를 이루는 데이터 배선(130)을 중심으로 이의 인접 서브픽셀의 양 측으로 소정 간격 이격되어 인접된 상태로 나란하게 형성된다.
상기 게이트 배선(103)과 공통배선(109)과 공통보조배선(110) 및 게이트 전극(미도시)은 비교적 비저항이 낮은 금속물질, 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로서 단일층 또는 다중층 구조로 이루어질 수 있다.
그리고, 게이트 배선(103)과 공통배선(109)과 공통보조배선(110) 및 게이트 전극(미도시)의 상부로 무기절연물질, 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)로 이루어진 게이트 절연막(115)이 전면에 형성된다.
또한, 게이트 절연막(115) 위로 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(미도시)과 서로 이격하는 형태로 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층(미도시)을 포함한 반도체층(미도시)이 형성된다.
그리고 반도체층(미도시) 위로, 보다 정확하게는 서로 이격하는 오믹콘택층(미도시) 위로 상기 액티브층(미도시)을 노출시키며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성된다.
이때, 소스 전극(133)은 게이트 전극(105) 상에서 바(bar) 타입으로 형성될 수도 있고, 또는 게이트 전극(105) 상에서 요입부를 가져 “U"형태를 이루도록 형성될 수 있다. 그리고 드레인 전극(136)은 소스 전극(133)의 요입부에 함입된 형태를 이룸으로써 “U"형태의 채널 구조를 이루도록 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 다양한 형태로 변형될 수 있다.
또한, 상기 드레인 전극(136)으로부터 공통배선(109)이 형성된 부분까지 연장 되어 형성된 스토리지 전극은 상기 공통배선(109)과 더불어 스토리지 커패시터(StgC)를 이룰 수 있다.
이와 같이 순차 적층된 상기 게이트 전극(미도시)과, 게이트 절연막(115)과, 액티브층(미도시)과 서로 이격하는 오믹콘택층(미도시)으로 이루어진 반도체층(미도시)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 이러한 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭영역이라 한다.
상기 게이트 절연막(115) 위로는 게이트 배선(103)과 교차하여 서브픽셀(SP)을 정의하는 데이터 배선(130)이 형성된다. 이때, 데이터 배선(130)과 소스 전극(133)은 서로 연결된다.
다음, 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136) 위로 전면에 유기절연물질 예를들면 포토아크릴 또는 벤조사이클로부텐으로 이루어지며 그 표면이 평탄한 형태를 가지는 제 1 보호층(140)이 형성된다.
이때, 제 1 보호층(140) 하부에는 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)로 이루어진 제 2 보호층(미도시)이 더 형성될 수 있다.
상기 제 1 보호층(140)은 각 서브픽셀(SP) 내의 스위칭 영역에 있어서 상기 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(147)을 구비하고, 상기 제 1 보호층(140)과 더불어 그 하부에 위치하는 상기 게이트 절연막(115)에는 상기 공통보조배선(110)을 노출시키는 공통 콘택홀(149)이 구비된다.
또한, 상기 각 서브픽셀(SP) 내의 제 1 보호층(140) 상부에는 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi),티타늄(Ti) 중 어느 하나로 이루어지며, 드레인 콘택홀(147)을 통해 드레인 전극(136)과 접촉하는 바(bar) 형태의 다수의 화소전극(170)이 일정간격 이격하며 형성된다. 이러한 상기 화소전극(170)의 일끝단은 모두 화소 보조패턴(169)에 의해 연결된다.
그리고 제1보호층(140) 상에 형성된 다수의 바(bar) 형태의 화소전극(170)과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되며 상기 다수의 바(bar) 형태의 화소전극(170)과 교대하는 바(bar) 형태의 다수의 공통전극(170)이 공통 콘택홀(179)을 통해 공통보조배선(110)과 접촉하며 형성된다. 이때, 다수의 공통전극(170)의 끝단은 공통 보조패턴(172)에 의해 연결된다.
한편, 다수의 공통전극(170)은 각 서브픽셀(SP)의 최외각에 위치되는 최외각 공통전극(173a)과 최외각 공통전극(173a)의 내측에 형성되는 내측 공통전극(173b)으로 구분할 수 있는데, 최외각 공통전극(173a)은 공통보조배선(110) 및 데이터 배선(130)과 중첩하며 형성될 수 있다.
한편, 도면에 있어서는 상기 데이터 배선(130)과 공통전극(173a, 173b) 및 화소전극(170)은 각 서브픽셀(SP)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 형태를 이루고 있으며, 이러한 구성에 의해 하나의 서브픽셀(SP)에 이중 도메인을 구현함으로써 방위각 변화에 따른 컬러 쉬프트 현상을 억제할 수 있다. 이때, 데이터 배선(130)과 공통전극(173a, 173b) 및 화소전극(170)의 형태는 각 서브픽셀(SP)에서 꺽인 형태에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
전술한 구성을 갖는 제1기판(102)과 대응하여 그 상부에 위치하며 상부기판 또는 컬러필터 기판이라 불리는 제2기판(180)은 투명한 제2절연기판(180a) 상에 게이트 배선(103)과 공통보조배선(110)과 데이터 배선(130) 그리고 박막트랜지스터(Tr) 등의 비표시요소를 가리도록 각 서브픽셀(SP)을 테두리하는 격자 형상의 제1차광패턴(black matrix, 181a)과, 이러한 격자 형상의 제1차광패턴(181a) 내부에서 각 서브픽셀(SP)에 대응하여 순차 반복하는 형태로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(183a, 183b, 미도시)이 배치되는 컬러필터층(183)이 형성된다.
이때 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(183a, 183b, 미도시) 간 경계는 제1기판(102)의 서브픽셀(SP)의 경계를 이루는 게이트 배선(103) 및 데이터 배선(130) 상에 위치하도록 컬러필터층(183)이 형성됨이 바람직하다.
또한 도면에 도시하지는 않았지만, 컬러필터층(183) 하부로 제2절연기판(180a) 전면에 평탄화를 위한 오버코트층이 형성될 수 있다. 상기 오버코트층은 투명한 유기절연물질, 일예로 벤조사이클로부텐 또는 포토아크릴로 이루어지며 2㎛ 내지 4㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 전술한 제1기판(102)과 제2기판(180)의 사이 액정층(190)에는 이들 간의 이격간격을 유지시키는 역할을 수행하며 제1높이로 형성되는 제1스페이서(미도시)가 다수 구비될 수 있으며, 제1높이보다 낮은 제2높이로 형성되어 화면이 눌려진 경우 눌려진 표면을 복원시키는 역할을 수행하는 제2스페이서(미도시)가 제1스페이서(미도시) 간의 사이에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 이때, 제2스페이서(미도시)는 제2기판(180) 상에 형성됨이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 제1기판(102) 상에 형성될 수 있다.
또한 제1기판(102)과 제2기판(180) 각각의 외측면에는 특정 방향의 빛만을 선택적으로 투과시키는 제1 및 제2편광판(미도시)이 구비될 수 있으며, 이러한 제1기판(102)의 배면으로는 액정패널로 빛을 공급하기 위한 광원을 포함하는 백라이트(back-light) 유닛(미도시)이 구비될 수 있다.
이후에는 도 6을 참조하여 액정표시장치에서의 더미픽셀영역(DPA)의 구조에 대해 설명한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 표시영역(DA)의 서브 픽셀(SP)과 더미픽셀영역(DPA)에 포함되는 더미 픽셀(DP)의 구조는 서로 유사하므로 동일 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고, 표시영역(DA)과 차별점을 가지는 더미픽셀영역(DPA)의 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이 제1기판(102)의 더미픽셀영역(DPA)은, 표시영역(DA)와 마찬가지로 제1절연기판(102a) 상에 제1방향으로 연장되는 게이트 배선(103)과, 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 데이터 배선(130)이 형성되어 게이트 배선(103)과 데이터 배선(130)은 서로 교차되며 다수의 더미픽셀(DP)을 정의하고, 각 더미픽셀(DP)마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)(Tr)가 형성된 TFT 어레이층을 포함한다.
여기서 박막트랜지스터(Tr)는, 도 5의 서브픽셀과 마찬가지로 게이트 전극과, 게이트 절연막(115)과, 액티브층과 서로 이격하는 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극이 순차 적층되어 이루어진다.
한편, 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136) 위로 전면에 유기절연물질 예를들면 포토아크릴 또는 벤조사이클로부텐으로 이루어지며 그 표면이 평탄한 형태를 가지는 제 1 보호층(140)이 형성되고, 상기 제1보호층(140) 위로 바 형태의 다수의 신호전극(175)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 다수의 신호전극(175)은 표시영역(DA)의 공통전극(173a, 173b)과 동일한 물질로 동일한 층인 제1보호층(140) 위에 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서 다수의 신호전극(175)은 여러 형태로 형성될 수 있는데, 일예로 하나의 더미픽셀(DP)에 형성되는 다수의 신호전극(175)은 하나의 서브픽셀(SP)에 형성된 화소전극(170)과 공통전극(173) 각각에 대응되어 형성됨으로써 하나의 서브픽셀(SP)에 형성된 화소전극(170)과 공통전극(173)을 합한 개수로 형성될 수 있다.
다른예로 다수의 신호전극(175) 각각은 서브픽셀(SP)에 형성된 공통전극(173)의 폭보다 넓게 형성됨으로써 하나의 서브픽셀(SP)에 형성된 공통전극(173)과 동일한 개수로 형성될 수 있다.
또 다른예로 제1보호층(140) 위로 더미픽셀영역(DPA) 전체에 걸쳐 신호전극(175)이 형성될 수도 있다.
이러한 다수의 신호전극(175)은 공통 콘택홀(179)을 통해 공통보조배선(110)과 접촉하며, 다수의 신호전극(175)의 끝단은 공통 보조패턴(172)에 의해 연결될 수 있다.
이와 같은 신호전극(175)이 형성되는 제1기판(102)의 더미픽셀영역(DPA)에 대응하는 제2기판(180)의 더미픽셀영역(DPA)에는, 다수의 더미픽셀(DP) 전체를 가릴 수 있는 불투명색의 제2차광패턴(181b)이 구비된다.
상기 제2차광패턴(181b)은 액정표시장치(100)에서 더미픽셀영역(DPA)을 포함한 비표시영역(NDA)을 차광하기 위해 형성되는 테두리 차광패턴에 해당된다.
즉, 제2기판(180)의 표시영역(DA)에는 이에 대응되는 제1기판(102)의 게이트 배선(103)과, 공통보조배선(110)과, 데이터 배선(130) 그리고 박막트랜지스터(Tr) 등의 비표시요소를 가리도록 각 서브픽셀(SP)을 테두리하는 제1차광패턴(black matrix, 181a)이 형성되는 반면, 제2기판(180)의 더미픽셀영역(DPA)에는 전체적으로 제2차광패턴(181b)이 형성되어 비표시영역(NDA)을 가린다.
이러한 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b) 각각은, 불투명색으로 이루어져 외광 반사를 흡수하여 빛을 차단하는 역할을 하는 것으로서, 통상 서로 연결되어 액정표시장치(100)의 비표시요소와 비표시영역(NDA)을 가리는데, 본 발명에서는 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b)이 서로 연결되지 않는 것을 특징으로 한다.
이는 제2차광패턴(181b)이 제1기판(102)의 신호전극(175)과 함께 수직 전계를 형성하는 전극으로서의 역할을 수행하기 때문이다.
이를 위한 제2차광패턴(181b)은 10 내지 30의 유전율을 가지고 104Ω 이하의 비교적 비저항이 낮은 물질, 일예로 수지 또는 메탈 및 메탈 옥사이드계 무기안료 중 하나로 형성되어 도체 역할을 수행할 수 있게 된다.
또한 이러한 제2차광패턴(181b)은 전압인가단자와 연결되어 외부로부터 구동전압을 공급받을 수 있는데, 표시영역의 공통전압(Vcom) 또는 구동부의 구동전압에 따라 구동전압의 값이 달라질 수 있지만 보다 바람직하게는 공통전압(Vcom)의 두배에 해당되는 구동전압을 공급받을 수 있다.
이때, 표시영역(DA)에 구비되는 제1차광패턴(181a)과 비표시영역(NDA)에 구비되는 제2차광패턴(181b)은 서로 다른 마스크 공정을 통해 형성되거나, 또는 서로 동일한 마스크 공정을 통해 형성될 수 있다.
일예로, 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b)이 서로 다른 마스크 공정을 통해 서로 다른 물질로 형성될 경우, 제1차광패턴(181a)은 제2차광패턴(181b)의 저항 값보다 높은 적어도 105Ω 이상의 저항 값을 가지도록 형성함으로써 표시영역(DA)의 공통전극(173)과 화소전극(170) 간의 수평전계에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
다른예로, 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b)이 서로 동일한 마스크 공정을 통해 서로 동일한 물질로 형성될 경우, 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b)은 10 내지 30의 유전율을 가지고 104Ω 이하의 비교적 비저항이 낮은 물질로 형성될 수 있다. 이 경우, 하나의 마스크 공정을 통해 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b)을 같이 형성할 수 있으므로 공정 수를 단축시켜 공정을 단순화할 수 있는 장점이 있다.
전술한 바와 같이 함으로써, 표시영역(DA)에서는 제1기판(102)의 공통전극(173)과 화소전극(170) 간에 발생된 수평 전계에 의해 액정분자들이 구동되어 화상이 구현되고, 비표시영역(NDA)인 더미픽셀영역(DPA)에서는 제1기판(102)의 신호전극(175)과 제2기판(180)의 제2차광패턴(181b)에 의해 발생된 수직 전계에 의해 액정문자들이 구동되어 수직 배열됨으로써 외부 환경에 의한 빛샘현상을 방지할 수 있게 된다.
이를 도면을 참고하여 보다 상세히 설명한다.
도 7a는 일반적인 액정표시장치에서 오프 상태의 액정 배열상태를 도시한 단면도이고, 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에서 표시영역의 데이터 전압이 오프 상태이고 더미픽셀영역의 신호전극과 차광패턴의 신호가 온 상태의 액정 배열상태를 도시한 단면도이며, 도 7c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에서 표시영역의 데이터 전압이 온 상태이고 더미픽셀영역의 신호전극과 차광패턴의 신호가 온 상태의 액정 배열상태를 도시한 단면도이다. 여기서 데이터 전압은 액정표시장치에서 화상을 구현하기 위해 인가하는 구동 전압에 해당된다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 데이터 전압이 인가되지 않은 오프(off) 상태이면 표시영역(DA)에서는 제1기판(102)에 형성된 공통전극(173)과 화소전극(170) 간에 수평전계가 형성되지 않으므로 액정분자들(191a)의 배열 상태가 변하지 않게 되고, 마찬가지로 더미픽셀영역(DPA)에서도 제1기판(102)에 형성된 신호전극(175)과 제2기판(180)에 형성된 제2차광패턴(181b) 간에 수직전계가 형성되지 않으므로 액정분자들(191a)의 배열 상태가 변하지 않게 된다. 그러나 , 만약 외부 자극에 의해 가장자리의 일부 액정분자들(191a)의 배열 상태가 틀어지게 되면, 전압이 인가되지 않은 오프 상태에서도 액정표시장치의 화면에 영향을 주게 된다.
그러나 본 발명에 따른 액정표시장치에서는 데이터 전압이 인가되지 않는 오프 상태에서도, 도 7b에 도시된 바와 같이 제2차광패턴(181b)과 제1기판(102)에 형성된 신호전극(175)에 구동 전압이 인가된다.
이에 따라, 데이터 전압이 인가되지 않으므로 표시영역(DA)에서는 제1기판(102)에 형성된 공통전극(173)과 화소전극(170) 간에 수평전계가 형성되지 않아 액정분자들(191a)의 배열 상태가 변하지 않게 되지만, 더미픽셀영역(DPA)으로는 구동 전압이 인가되므로 제1기판(102)에 형성된 신호전극(175)과 제2기판(180)에 형성된 제2차광패턴(181b) 간에 수직전계가 형성되어 이들 사이의 액정분자들(191c)이 수직배열됨으로써 빛이 차단되어 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)의 경계에서 발생되던 빛샘현상을 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 액정표시장치가 화상을 구현하는 동작(On) 상태이면, 도 7c에 도시된 바와 같이 제2차광패턴(181b)과 제1기판(102)에 형성된 신호전극(175)에 구동 전압이 인가되고 데이터 전압도 인가된다. 이에 따라 표시영역(DA)에서는 데이터 전압이 인가됨에 따라 제1기판(102)에 형성된 공통전극(173)과 화소전극(170) 간에 수평전계가 형성되어 이들 사이의 액정분자들(191b)이 수평배열됨으로써 화상이 구현되고, 더미픽셀영역(DPA)에서는 구동 전압이 인가됨에 따라 제1기판(102)에 형성된 신호전극(175)과 제2기판(180)에 형성된 제2차광패턴(181b) 간에 수직전계가 형성되어 이들 사이의 액정분자들(191c)이 수직배열됨으로써 빛이 차단되어 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)의 경계에서 발생되던 빛샘현상을 방지할 수 있게 된다.
즉, 외부 자극에 의해 액정분자, 특히 가장자리 액정분자의 배열 상태가 틀어진다 하여도 더미픽셀영역(DPA)으로는 구동 전압이 항상 인가되는 상태이므로, 더미픽셀영역(DPA)의 제1기판(102)에 형성된 신호전극(175)과 제2기판(180)에 형성된 제2차광패턴(181b) 간에는 항상 수직전계가 형성되어 이들 사이에 액정분자들(191c)의 배열이 수직 상태를 형성할 수 있게 되므로 종래 액정분자가 틀어짐에 따라 발생되던 빛샘현상을 방지할 수 있게 된다.
한편 도시하지는 않았으나, 제2차광패턴(181b)의 위로 표시영역(DA)과의 단차 보상을 위한 오버코트층이 더 구비될 수 있는데, 상기 오버코트층은 저저항 유기절연물질로 형성되어 제2차광패턴(181b)과 신호전극(175) 간에 수직전계가 보다 잘 형성되도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차광패턴의 구조를 보여주는 평면도로, 도 4 내지 도 6을 참조한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b) 간에는 제1 및 제2개구부(182a, 182b)를 통해 연결이 차단된다. 여기서, 제1차광패턴(181a)은 제2기판(도 5 및 도 6의 180) 상에 구비되어 게이트 배선(도 5의 103)과 공통보조배선(도 6의 110)과 데이터 배선(도 6의 130) 그리고 박막트랜지스터(도 5의 Tr) 등의 비표시요소를 가리도록 제1기판(도 5 및 도 6의 102)의 각 서브픽셀(SP)을 테두리하는 패턴이며, 제2차광패턴(181b)은 더미픽셀영역(DPA)을 포함한 비표시영역(NDA)가리도록 제2기판(도 5 및 도 6의 180) 상에 구비된 패턴이다.
이때, 제1방향의 게이트 배선(103)을 가리도록 형성된 제1차광패턴(181a)과 더미픽셀영역(DPA)을 포함한 비표시영역(NDA)을 테두리하는 제2차광패턴(181b) 사이에는 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b) 간의 연결을 차단하기 위한 제1개구부(182a)가 포함된다.
또한, 제2방향의 공통보조배선(도 6의 11)과 데이터 배선(130)과 박막트랜지스터(Tr)를 가리도록 형성된 제1차광패턴(181a)과 더미픽셀영역(DPA)을 포함한 비표시영역(NDA)을 테두리하는 제2차광패턴(181b) 사이에는 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b) 간의 연결을 차단하기 위한 제2개구부(182b)가 포함된다.
이러한 제1 및 제2개구부(182a, 182b)는 각각 비표시영역(NDA)쪽에 구비됨으로써 제1차광패턴(181a)과 제2차광패턴(181b) 간의 연결이 차단하는 제1 및 제2개구부(182a, 182b)가 구비됨에 따라 발생할 수 있는 빛샘현상을 방지할 수 있게 된다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
103: 게이트 배선 109: 공통 배선
110: 공통보조배선 130: 데이터 배선
170: 화소전극 173: 공통전극
175: 신호전극 189a: 제1차광패턴
189b: 제2차광패턴

Claims (10)

  1. 다수의 서브픽셀을 포함한 표시영역과 다수의 더미픽셀을 포함한 비표시영역이 정의된 제1기판과;
    상기 제1기판 상에 서로 교차하며 다수의 서브픽셀과 다수의 더미픽셀을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 형성되는 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터를 덮는 보호막과;
    상기 각 서브픽셀의 상기 보호막 상에 형성되며 서로 교대하는 다수의 바(bar) 형태로 형성되어 수평전계를 형성하는 화소전극 및 공통전극과;
    상기 각 더미픽셀의 상기 보호막 상에 형성되는 신호전극과;
    상기 제1기판과 대향하며 위치하는 제2기판과;
    상기 제1기판에 대응되는 상기 각 서브픽셀의 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터를 가리도록 상기 제2기판에 격자 형상으로 형성된 제1차광패턴과;
    상기 제1차광패턴과의 사이에 개구부를 가지며 다수의 더미픽셀을 포함한 상기 비표시영역을 가리고, 상기 신호전극과 수직전계를 형성하는 제2차광패턴과;
    상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 개재된 액정층
    을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2차광패턴은
    서로 다른 마스크 공정을 통해 서로 상이한 물질로 이루어지는 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2차광패턴은
    서로 동일한 마스크 공정을 통해 서로 동일한 물질로 이루어지는 액정표시장치.
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 선택된 한 항에 있어서,
    상기 제2차광패턴은
    10 내지 30의 유전율을 가지고, 104Ω 이하의 저(低)저항을 가지는 물질로 형성하는 액정표시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2차광패턴은
    수지, 메탈 및 메탈 옥사이드계 그룹 중 선택된 하나의 불투명 물질로 형성되는 액정표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2차광패턴은
    공통전압(Vcom)의 두배에 해당되는 구동전압을 공급받는 액정표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 신호전극은
    상기 다수의 바 형태의 화소전극 및 공통전극 각각에 대응되는 위치에 형성되어 상기 화소전극 및 공통전극을 합한 개수와 동일한 개수로 형성되는 액정표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 신호전극은
    상기 공통전극보다 넓은 폭으로 형성되며 상기 공통전극의 개수와 동일하게 형성되는 액정표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 개구부는
    상기 게이트 배선을 가리도록 형성된 상기 제1차광패턴과 상기 제2차광패턴 사이의 연결을 차단하는 제1개구부와,
    상기 데이터 배선 및 박막트랜지스터를 가리도록 형성된 상기 제1차광패턴과 상기 제2차광패턴 사이의 연결을 차단하는 제2개구부로 이루어지며,
    상기 제1 및 제2개구부는
    상기 비표시영역에 위치되는 액정표시장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1차광패턴의 위로 상기 각 서브픽셀에 대응하여 순차 반복하는 형태로 적, 녹, 청색 컬러필터가 배치되는 컬러필터층과
    상기 컬러필터층의 위로 평탄화를 위한 제1오버코트층과,
    상기 제2차광패턴의 위로 상기 표시영역과의 단차를 보상하기 위한 제2오버코트층이 더 포함되는 액정표시장치.
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