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KR20230173067A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20230173067A
KR20230173067A KR1020230179776A KR20230179776A KR20230173067A KR 20230173067 A KR20230173067 A KR 20230173067A KR 1020230179776 A KR1020230179776 A KR 1020230179776A KR 20230179776 A KR20230179776 A KR 20230179776A KR 20230173067 A KR20230173067 A KR 20230173067A
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bump
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김민서
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 개구 영역과 차광 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과 제 1 기판 상에 구비되고, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터와 제 1 기판 상에 구비되고, 박막 트랜지스터의 상부에 위치한 범프와 제 2 기판 상에 구비된 컬럼 스페이서 및 제 1 기판 상에 위치하고, 범프의 적어도 일변의 하부에 구비된 빛샘 방지 패턴을 포함하는 액정 표시 장치인 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 범프 외곽부에서 발생하는 빛샘 불량의 발생을 최소화하고 개구율 향상이 가능한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본격적인 정보화 시대가 도래함에 따라, 전기적 정보 신호를 시각적으로 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전하고 있다. 이에 여러 가지 다양한 평판 표시 장치(Flat Display Device)에 대해 박형화, 경량화 및 저 소비전력화 등의 성능을 개선시키기 위한 연구가 계속되고 있다.
이와 같은 평판 표시 장치의 대표적인 예로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display device: FED) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display device: OLED) 등을 들 수 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 액정 표시 장치가 가장 많이 사용되고 있다. 액정 표시 장치는 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
액정 표시 장치(LCD)는 컬러 필터가 형성된 컬러 필터 기판, 박막 트랜지스터가 형성된 박막 트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진다.
최근의 액정 표시 장치의 경우, 외력이 인가될 때 컬러 필터 기판 상에 배치된 컬럼 스페이서가 하부 배향막을 손상시키면서 나타나는 화질 불량 및 액정층의 체적 변동에 의해서 발생하는 얼룩 불량 등의 개선을 목적으로, 상기 컬럼 스페이서에 대응되도록 박막 트랜지스터 기판 상에 범프(bump)를 형성한 구조를 적용하고 있다.
보다 구체적으로 상기 액정 표시 장치 구조는 우선 박막 트랜지스터 기판에 박막 트랜지스터를 완성한 후, 추가적으로 박막 트랜지스터 기판의 박막 트랜지스터 상에 범프(bump)를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터 기판과 상기 컬러 필터 기판의 합착 시에 컬러 필터 기판 상의 컬럼 스페이서를 박막 트랜지스터 기판의 범프와 맞대어 형성함으로써 완성된다.
여기서 상기 범프가 공정 상의 오차로 인해 액정 표시 장치의 개구 영역에 근접하게 형성되는 경우, 박막 트랜지스터 하부의 백라이트 유닛(back light unit)으로부터 출사된 빛에 의해 상기 범프의 끝단, 즉 범프의 외곽부에서 빛이 산란되면서 빛샘 현상이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 액정 표시 장치의 명암비(Contrast Ratio)가 저하될 수 있다.
이에 종래 액정 표시 장치에서는 컬러 필터 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스(Black Matrix: BM)에 추가적으로 블랙 매트릭스 연장부(BM Extension Pattern)를 형성하여 상기와 같은 범프 끝단에서의 빛샘 현상을 방지하고자 하였다.
이 때 블랙 매트릭스에 추가되는 블랙 매트릭스 연장부의 크기는 범프와 블랙 매트릭스의 최종 완성 선폭의 오차 뿐만 아니라 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이의 합착 마진(margin)을 고려하여 형성되어야 한다.
따라서, 종래의 액정 표시 장치와 같이 범프의 끝단, 즉 범프의 외곽부에서 발생하는 빛샘을 방지하기 위하여 제 2 기판에 배치된 블랙 매트릭스에 추가로 블랙 매트릭스 연장부를 구성하는 경우, 범프를 적용하지 않는 액정 표시 장치 대비 액정 표시 장치의 개구율이 크게 감소하는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 범프 외곽부에서 발생하는 빛샘 불량을 최소화하고 개구율 향상이 가능한 액정 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따라 범프 외곽부에서 발생하는 빛샘 불량을 최소화할 수 있고 개구율 향상이 가능한 액정 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 개구 영역과 차광 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과 제 1 기판 상에 구비되고, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터와 제 1 기판 상에 구비되고, 박막 트랜지스터의 상부에 위치한 범프와 제 2 기판 상에 구비된 컬럼 스페이서 및 제 1 기판 상에 위치하고, 범프의 적어도 일변의 하부에 구비된 빛샘 방지 패턴을 포함하는 액정 표시 장치인 것을 특징으로 한다.
빛샘 방지 패턴은 개구 영역과 차광 영역의 경계부에 배치될 수 있다.
범프는 사각형의 형상을 가지며, 빛샘 방지 패턴은 평면 상 범프의 네 모서리 중 적어도 하나의 모서리에 배치될 수 있다.
빛샘 방지 패턴은 범프보다 개구 영역에 더 가깝게 배치될 수 있다.
빛샘 방지 패턴은 게이트 전극과 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
박막 트랜지스터는 게이트 전극 하부에 위치하는 차광층을 더 포함하고, 빛샘 방지 패턴은 차광층과 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
박막 트랜지스터는 소스 드레인 전극 상부에 위치하는 터치 전극을 더 포함하고, 빛샘 방지 패턴은 터치 전극과 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
제 2 기판에 구비된 블랙 매트릭스를 더 포함하고, 차광 영역은 블랙 매트릭스와 빛샘 방지 패턴에 의해 정의될 수 있다.
컬럼 스페이서는 범프와 적어도 일부가 접촉하도록 배치될 수 있다.
빛샘 방지 패턴은 사각형, 모서리가 둥근 사각형 또는 원형으로 이루어질 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 TFT 어레이 기판과 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서를 포함하는 컬러 필터 기판 및 TFT 어레이 기판의 하부에 구비된 광원을 포함하고, TFT 어레이 기판은 박막 트랜지스터의 상부에 배치된 범프를 포함하고, 범프의 하부에 배치되고, 광원으로부터 출사된 빛에 의해 범프의 외곽부에서 발생할 수 있는 빛샘 불량을 최소화하기 위한 구조물을 구비한 액정 표시 장치인 것을 특징으로 한다.
박막 트랜지스터는 서로 다른 층에 위치하는 복수 개의 금속 전극을 포함하고, 구조물은 복수 개의 금속 전극 중 적어도 하나와 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
복수 개의 금속 전극은 불투명 금속으로 이루어지고, 복수 개의 금속 전극은 차광층, 게이트 전극, 터치 전극 중 하나일 수 있다.
범프는 컬럼 스페이서의 적어도 일부와 접촉되도록 배치될 수 있다.
구조물은 평면 상 범프 외곽부의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
블랙 매트릭스와 구조물에 의해 차광 영역이 정의될 수 있다.
차광 영역이 블랙 매트릭스에 의해서만 정의된 경우 대비 개구 영역의 크기가 증가될 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수 개의 서브 화소(sub-pixel)들 각각에 대응되는 박막 트랜지스터(TFT)들의 어레이(array)로 이루어진 TFT 기판과 이를 마주보는 컬러 필터(CF) 기판과 TFT 기판에 복수 개의 범프(bump)와 CF 기판에 상기 범프에 대응되는 복수 개의 컬럼 스페이서(column spacer)와 서브 화소들 간의 간격을 나누고 외광 반사를 흡수하는 블랙 매트릭스(BM: black matrix) 및 블랙 매트릭스의 일부가 아니며 범프의 빛샘 방지 역할을 하도록 구현된 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구조물에 의해 블랙 매트릭스의 일부를 범프의 빛샘 방지에 사용하는 구조에 비하여 서브 화소의 개구율이 개선될 수 있다.
상기 구조물은 TFT 기판과 CF 기판 간의 합착 마진이 최소화되도록 TFT 기판 상에 상기 TFT에 포함된 전극 물질과 동일한 물질로 이루어진 금속 패턴으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터의 상부에 배치된 범프를 포함하고, 범프의 하부에 배치되며 상기 박막 트랜지스터의 복수 개의 금속 전극 중 적어도 하나와 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어진 빛샘 방지 패턴을 구비함으로써, 박막 트랜지스터 기판 하부의 광원으로부터 출사된 빛에 의해 범프의 외곽부에서 나타나는 빛샘 불량의 발생을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 범프의 하부, 즉 박막 트랜지스터 기판 상에 빛샘 방지 패턴을 구비함으로써 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 간의 합착 마진을 최소화할 수 있으며, 따라서 종래 블랙 매트릭스의 일부를 범프의 빛샘 방지에 사용하는 구조와 대비할 때 개구 영역의 크기를 증가시킴으로써 액정 표시 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1a는 종래 액정 표시 장치의 범프 끝단에서의 빛샘 현상을 나타내기 위한 도면이다.
도 1b는 종래의 다른 액정 표시 장치의 범프 형성 영역의 평면 구조를 나타내는 도면이다.
도 1c는 종래의 다른 액정 표시 장치의 범프 형성 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 범프 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 범프 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 범프 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. 위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
또한 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 종래 액정 표시 장치의 범프 끝단에서의 빛샘 현상을 나타내기 위한 도면이다.
우선 도 1a를 참조하면, 종래의 액정 표시 장치(10a)는 제 1 기판(11), 버퍼층(12), 게이트 절연막(13), 층간 절연막(14), 제 1 보호막(15), 제 2 보호막(16), 범프(17), 제 2 기판(21), 블랙 매트릭스(22), 컬러 필터(23), 오버코트(24), 컬럼 스페이서(25) 및 광원(30)을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 액정 표시 장치(10a)는 외력이 인가될 때 컬러 필터(CF) 기판, 즉 제 2 기판(21) 상에 배치된 컬럼 스페이서(25)가 하부 배향막을 손상시키면서 나타나는 화질 불량 및 액정층의 체적 변동에 의해서 발생하는 얼룩 불량 등을 개선하기 위하여 상기 컬럼 스페이서(25)에 대응되도록 박막 트랜지스터(TFT) 기판, 즉 제 1 기판(11)의 제 2 보호막(16) 상에 배치된 범프(bump, 17)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 종래 액정 표시 장치(10a)는 제 1 기판(11) 상에 형성된 버퍼층(12), 게이트 절연막(13), 게이트 전극(GA), 층간 절연막(14), 제 1 보호막(15), 제 2 보호막(16) 및 범프(17)를 포함하고, 또한 제 2 기판(21)에 형성된 블랙 매트릭스(22), 컬러 필터(23), 오버코트(24) 및 컬럼 스페이서(25)를 포함하며, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(21)의 합착 시, 상기 제 1 기판(11)의 범프(17)와 상기 제 2 기판(21)의 컬럼 스페이서(25)는 서로 맞대어 접촉하도록 형성될 수 있다. 또한 액정 표시 장치(10a)는 제 1 기판(11)의 하부에 구비된 백라이트 유닛(back light unit)과 같은 광원(30)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한 종래의 액정 표시 장치(10a)의 경우, 제 2 기판(21)에 구비된 블랙 매트릭스(22) 형성 영역은 제 1 기판(11)의 하부에 구비된 광원(30)으로부터 출사된 빛을 차단시키는 차광 영역(SA)으로 정의되고, 상기 블랙 매트릭스(22)가 형성되지 않은 영역은 광원(30)으로부터 출사되는 빛을 통과시키는 개구 영역(DA)으로 정의될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 본래 범프(17)는 상기 블랙 매트릭스(22)에 의해 정의되는 차광 영역(SA) 내에 위치하여야 하나, 상기 범프(17)가 공정 상의 오차로 인해 시프트(shift)되어, 요구되는 위치가 아닌 상기 액정 표시 장치(10a)의 개구 영역(DA)에 근접하도록 형성되는 경우, 박막 트랜지스터 기판, 즉, 제 1 기판(11) 하부의 백라이트 유닛과 같은 광원(30)로부터 출사된 빛에 의해 상기 범프(17)의 끝단, 즉 범프(17)의 외곽부에서 빛이 산란되면서 개구 영역(DA)으로 노출되어 빛샘 현상이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 액정 표시 장치(10a)의 명암비(Contrast Ratio)가 저하되고, 화질 불량이 발생할 수 있다.
도 1b는 종래의 다른 액정 표시 장치의 범프 형성 영역의 평면 구조를 나타내는 도면이다.
또한 도 1c는 종래의 다른 액정 표시 장치의 범프 형성 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다. 즉, 도 1c는 도 1b의Ⅰ-°'에서의 단면 구조를 나타낸 것이다.
즉, 앞서 도 1a에서 나타낸 것과 같이, 종래의 액정 표시 장치(10a)의 경우, 상기 범프(17)가 공정 상의 오차에 인해 시프트(shift)되어 요구되는 위치가 아닌 상기 액정 표시 장치(10a)의 개구 영역(DA)에 근접하도록 형성되면서 박막 트랜지스터 기판, 즉 제 1 기판(11) 하부의 백라이트 유닛과 같은 광원(30)로부터 출사된 빛에 의해 상기 범프(17)의 끝단, 즉 범프(17)의 외곽부에서 빛이 산란되면서 개구 영역(DA)으로 노출되는 빛샘 현상이 발생하였다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 종래의 다른 액정 표시 장치(10b)에서는 상기 제 2 기판(21) 상에 형성된 블랙 매트릭스(22)에 추가적으로 블랙 매트릭스 연장부(22a)를 형성하여 상기와 같은 범프(17)의 시프트(shift)에 의해 범프(17) 끝단에서 발생하는 빛샘 현상을 방지하고자 하였다.
이 때 블랙 매트릭스(22)에 추가되는 블랙 매트릭스 연장부(22a)의 크기는 범프(17), 블랙 매트릭스(22) 및 블랙 매트릭스 연장부(22a)의 최종 완성 선폭의 오차 뿐만 아니라 박막 트랜지스터 기판, 즉 제 1 기판(11)과 컬러 필터 기판, 즉 제 2 기판(21) 사이의 합착 마진(margin)을 고려하여 형성되어야 하며 따라서 블랙 매트릭스(22)에 추가적으로 형성되는 블랙 매트릭스 연장부(22a)는 범프(17)의 시프트(shift)에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있는 충분한 크기를 갖도록 형성되어야 한다.
따라서, 도 1b 및 도 1c에 도시한 것과 같이, 종래의 다른 액정 표시 장치(10b)에서와 같이 범프(17) 외곽부 즉, 범프(17)의 끝단, 즉 범프(17)의 외곽부에서 발생하는 빛샘을 방지하기 위하여 제 2 기판(21)에 배치된 블랙 매트릭스(22)에 추가적으로 블랙 매트릭스 연장부(22a)를 구성하는 경우, 종래 범프를 적용하지 않는 액정 표시 장치 대비 개구 영역(DA)의 크기가 줄어들면서 액정 표시 장치의 개구율(aperture ratio)이 크게 감소하는 문제가 발생하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
즉, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 표시 영역 내 배치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 형성 영역에 있어 액정 표시 장치의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 제 1 기판(110) 상에 차광층(115)이 형성된다. 차광층(115)은 제 1 기판(110)의 하부에 구비된 광원으로부터의 광이 반도체층(125)에 입사되면서 박막 트랜지스터에서 발생하는 광 누설 전류를 방지하는 역할을 할 수 있다.
다음으로, 차광층(115) 상에 제 1 기판(110)의 전면을 덮도록 버퍼층(120)이 형성된다. 버퍼층(120)은 반도체층(125)의 결정화 시에 기판(110)으로부터 유출되는 알칼리 이온과 같은 불순물로부터 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 역할을 할 수 있다.
다음으로, 버퍼층(120) 상에 반도체층(125)이 형성된다. 반도체층(125)은 비정질 실리콘(Amorphous Silicon), 다결정 실리콘(Poly Crystalline Silicon) 및 금속 산화물(Metal Oxide) 반도체 물질인 인듐 갈륨 징크 옥사이드(Indium Gallium Zinc Oxide: IGZO), 징크 틴 옥사이드(Zinc Tin Oxide: ZTO) 또는 징크 인듐 옥사이드(Zinc Indium Oxide: ZIO) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
다음으로, 반도체층(125) 상에 제 1 기판(110)의 전면을 덮도록 게이트 절연층(130)이 형성된다.
다음으로, 게이트 절연층(130) 상에 게이트 전극(135)이 형성된다. 게이트 전극(135)은 기판(110) 상에 수평 방향인 제 1 방향으로 배열된 게이트 라인으로부터 각 서브 화소 영역에 대응되도록 분기된 형태로 형성될 수 있다.
다음으로, 게이트 전극(135) 상에 제 1 기판(110)의 전면을 덮도록 층간 절연막(140)이 형성된다. 또한 층간 절연막(140)은 하부에 구성된 반도체층(125)의 일부를 노출시키는 컨택홀을 구비할 수 있다.
다음으로, 층간 절연막(140) 상에 평면상 반도체층(125)의 양측에 각각 오버랩되고 서로 이격되도록 위치하는 소스 및 드레인 전극(145)이 형성된다. 또한 소스 및 드레인 전극(145)의 소스 전극은 상기 제 1 방향에 교차하는 수직 방향인 제 2 방향으로 배열된 데이터 라인으로부터 각 서브 화소 영역에 대응되도록 분기된 형태로 형성될 수 있다.
다음으로, 소스 및 드레인 전극(145)과 층간 절연막(140) 상에 하부 소스 및 드레인 전극(145)의 일부를 노출시키는 컨택홀을 구비한 제 1 보호층(150)이 형성된다. 상기 제 1 보호층(150)은 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 평탄한 표면을 갖는 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
다음으로, 제 1 보호층(150) 상에 제 3 도전층(155)이 형성된다. 제 3 도전층(155)은 액정 표시 장치 외부로부터의 터치(touch) 신호를 감지하거나 전송하는 역할을 하는 터치(touch) 전극으로 사용될 수 있다.
또한 제 3 도전층(155)은 구리(Cu)와 같은 저저항 금속 물질로 형성되거나 또는 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 및 알루미늄(Al)과 몰리브덴(Mo)을 포함하는 다중층으로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 제 3 도전층(155) 상에 제 2 보호층(160)이 형성된다. 제 2 보호층(160)은 하부 소스 및 드레인 전극(145)의 일부를 노출시키는 컨택홀을 포함하여 구성된다.
다음으로, 제 2 보호층(160) 상에 화소 전극(165)이 형성된다. 화소 전극(165)은 제 1 보호층(150) 및 제 2 보호층(160)을 관통하여 형성된 컨택홀을 통해 노출된 소스 및 드레인 전극(145)의 일부와 전기적으로 연결된다.
다음으로, 제 2 보호층(160) 상에 범프(170)가 형성된다. 범프(170)는 유기막 또는 무기막으로 형성될 수 있으며, 제 2 기판(210)에 구비된 컬럼 스페이서(250)에 대응되는 위치에 배치되며, 액정 표시 장치(100)에 외력이 인가될 때 제 2 기판(210) 상에 배치된 컬럼 스페이서(25)가 하부 배향막을 손상시키면서 나타나는 화질 불량 및 액정층의 체적 변동에 의해서 발생하는 얼룩 불량을 방지하는 역할을 할 수 있다.
또한 도 2를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 컬러 필터 기판, 즉 제 2 기판(210)은 박막 트랜지스터 기판, 즉 제 1 기판(110)에 대향하여 위치하며, 블랙 매트릭스(220), 제 1 컬러 필터(231), 제 1 컬러 필터(232)를 포함하는 복수 개의 컬러 필터, 오버코트(240) 및 컬럼 스페이서(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 컬럼 스페이서(250)는 제 1 기판(110)과 접촉하여 제 1 기판(110)과 제 2 기판(210) 사이의 셀 갭을 유지하는 역할을 할 수 있으며, 제 1 기판(110)에 구비된 범프(170)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면 구조를 나타내는 도면이다.
또한 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 범프 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다. 즉, 도 4는 도 3에서 도시한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 Ⅳ-₃'에서의 단면 구조를 나타낸 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)를 설명함에 있어서, 도 2를 참조하여 설명한 박막 트랜지스터(TFT)와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 개구 영역(DA)과 차광 영역(SA)이 정의된 제 1 기판(110)과 제 2 기판(210) 및 제 1 기판(110)의 하부에 구비된 광원(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 버퍼층(120), 게이트 절연막(130), 빛샘 방지 패턴(135M(MP)), 층간 절연막(140), 제 1 보호막(150), 제 3 전극층(155), 제 2 보호막(160), 범프(170), 제 2 기판(210), 블랙 매트릭스(220), 컬러 필터(230), 오버코트(240), 컬럼 스페이서(250) 및 광원(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 제 1 기판(110)은 도 2를 참조하여 설명한 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하며, 또한 제 1 기판(110) 상에 구비되고, 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상부에 위치한 범프(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 제 2 기판(210)은 서브 화소들 간의 간격을 나누고 외광 반사를 흡수하는 블랙 매트릭스(220), 컬러 필터(230), 오버코트(240) 및 컬럼 스페이서(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 제 1 기판(110)과 제 2 기판(210)의 합착 시, 상기 제 1 기판(110)의 범프(170)와 상기 제 2 기판(210)의 컬럼 스페이서(250)는 적어도 일부가 접촉하도록 서로 맞대어 배치될 수 있다.
또한 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 박막 트랜지스터(TFT) 기판, 즉 제 1 기판(110)은 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)을 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 상기 범프(170)의 적어도 일변의 하부에 구비된 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)을 포함할 수 있다. 즉, 범프(170)의 시프트(shift)에 의해 범프(170) 끝단, 즉 범프(170)의 외곽부에서 발생하는 빛샘 현상을 방지를 위한 구조물인 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)은 평면 상 범프(170) 외곽부의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
또한 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)은 개구 영역(DA)과 차광 영역(SA)의 경계부에 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4) 각각은 블랙 매트릭스(220)에 의해 정의된 차광 영역(SA)과 상기 블랙 매트릭스(220)가 형성되지 않은 개구 영역(DA)의 사이, 즉 개구 영역(DA)과 차광 영역(SA)의 경계부에 배치될 수 있다.
상기와 같이 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)이 개구 영역(DA)과 차광 영역(SA)의 경계부에 배치됨으로써 범프(170)가 공정 상의 오차로 인해 시프트(shift)되어 요구되는 위치가 아닌 액정 표시 장치(100)의 개구 영역(DA)에 근접하도록 형성되는 경우에, 제 1 기판(110)의 하부의 광원(300)으로부터 범프(170) 끝단으로의 빛의 진행을 차단함으로써 박막 트랜지스터 기판, 즉, 제 1 기판(110) 하부의 광원(300)로부터 출사된 빛에 의해 상기 범프(170)의 끝단, 즉 범프(170)의 외곽부에서 빛이 산란되면서 개구 영역(DA)으로 노출되어 나타나는 빛샘 현상의 발생을 최소화하는 역할을 할 수 있다. 즉, 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)은 범프(170)보다 개구 영역(DA)에 더 가깝게 배치되어 범프(170)의 시프트에 의한 빛샘을 방지하도록 구성될 수 있다.
또한 도 3을 참조하면, 범프(170)는 사각형의 형상을 가지며, 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)은 평면 상 범프(170)의 네 모서리 중 적어도 하나의 모서리에 배치될 수 있다.
또한 상기 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)은 그 형상을 구현하는데 어떠한 제한이 있지 않으며, 예를 들어서 사각형, 모서리가 둥근 사각형 또는 원형으로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 않는다.
또한 상기 도 3에 도시한 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)은 도 4에서 나타낸 빛샘 방지 패턴(135M(MP))과 동일한 구성이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 빛샘 방지 패턴(135M(MP))은 도 2를 참조하여 설명한 게이트 전극(135)과 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 빛샘 방지 패턴(135M(MP))은 제 1 기판(110)의 하부에 구비된 광원(300)으로부터 범프(170) 끝단으로의 빛의 진행을 차단함으로써 범프(170)의 시프트에 의한 범프(170) 끝단에서 나타나는 빛샘 현상의 발생을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)에 있어서, 차광 영역(SA)은 제 2 기판(210)에 구비된 블랙 매트릭스(220)와 제 2 기판(110)에 구비된 빛샘 방지 패턴(135M(MP))에 의해 정의될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 경우, 종래 구조의 액정 표시 장치 대비 블랙 매트릭스 연장부를 형성하지 않고, 빛샘 방지 패턴(135M(MP))이 제 1 기판(110) 상에 배치되어, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(210)의 합착에 따른 합착 마진(margin)을 고려하지 않아도 되므로, 종래 구조의 액정 표시 장치와 같이 차광 영역(SA)이 블랙 매트릭스(220)와 블랙 매트릭스 연장부에 의해서만 정의된 경우와 대비할 때, 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)의 크기가 작아질 수 있으며, 따라서 차광 영역(SA)의 크기가 줄어들고 개구 영역(DA)의 크기가 증가되면서 액정 표시 장치의 개구율이 향상될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 복수 개의 서브 화소(sub-pixel)들 각각에 대응되는 박막 트랜지스터(TFT)들의 어레이(array)로 이루어진 TFT 기판(110)과 이를 마주보는 컬러 필터(CF) 기판(210)과 TFT 기판(110)에 복수 개의 범프(170)와 CF 기판(210)에 상기 범프(170)에 대응되는 복수 개의 컬럼 스페이서(250)와 서브 화소들 간의 간격을 나누고 외광 반사를 흡수하는 블랙 매트릭스(220) 및 블랙 매트릭스의 일부가 아니며 범프(170)의 빛샘 방지 역할을 하도록 구현된 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 구조물, 즉 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)에 의해 블랙 매트릭스의 일부를 범프(170)의 빛샘 방지에 사용하는 종래 구조의 액정 표시 장치에 비하여 서브 화소의 개구율이 개선될 수 있다.
또한 상기 구조물, 즉 즉 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)은 TFT 기판(110)과 CF 기판(210) 간의 합착 마진이 최소화되도록, 즉 합착 마진을 고려하지 않아도 되도록 TFT 기판(110) 상에 상기 TFT(110)에 포함된 전극 물질과 동일한 물질로 이루어진 불투명 금속 패턴으로 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 범프 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명함에 있어서, 이전 설명한 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(500)의 빛샘 방지 패턴(555M(MP))은 상기 도 3에 도시한 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)과 동일한 구성이다. 즉, 상기 빛샘 방지 패턴(555M(MP))은 평면 상 범프(170)의 네 모서리 중 적어도 하나의 모서리에 배치될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(500)의 빛샘 방지 패턴(555M(MP))은 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 소스 드레인 전극(145)의 상부에 위치하는 제 3 도전층, 즉 터치 전극(155)과 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, 터치 전극(155)과 동일한 층에서 동일한 물질로 형성된 상기 빛샘 방지 패턴(555M(MP))은 제 1 기판(110)의 하부에 구비된 광원(300)으로부터 출사된 빛이 범프(170) 끝단으로 진행하는 것을 차단함으로써 범프(170)의 시프트에 의해 범프(170)의 끝단, 즉 범프(170)의 외곽부에서 나타나는 빛샘 현상의 발생을 최소화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 범프 영역의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명함에 있어서, 이전 설명한 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(600)의 빛샘 방지 패턴(615M(MP))은 상기 도 3에 도시한 빛샘 방지 패턴(MP1, MP2, MP3, MP4)과 동일한 구성이다. 즉, 상기 빛샘 방지 패턴(615M(MP))은 평면 상 범프(170)의 네 모서리 중 적어도 하나의 모서리에 배치될 수 있다.
또한 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(600)의 빛샘 방지 패턴(615M(MP))은 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 게이트 전극(135)의 하부에 위치하는 차광층(115)과 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
즉, 도 6을 참조하면, 차광층(115)과 동일한 층에서 동일한 물질로 형성된 상기 빛샘 방지 패턴(615M(MP))은 제 1 기판(110)의 하부에 구비된 광원(300)으로부터 출사된 빛이 범프(170) 끝단으로 진행하는 것을 차단함으로써 범프(170)의 시프트에 의해 범프(170)의 끝단, 즉 범프(170)의 외곽부에서 나타나는 빛샘 현상의 발생을 최소화할 수 있다.
상기 결과를 종합하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터의 상부에 배치된 범프를 포함하고, 범프의 하부에 배치되며 상기 박막 트랜지스터의 복수 개의 금속 전극 중 적어도 하나와 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어진 빛샘 방지 패턴을 구비함으로써, 박막 트랜지스터 기판 하부의 광원으로부터 출사된 빛에 의해 범프의 외곽부에서 나타나는 빛샘 불량의 발생을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 범프의 일측 하부에 제 1 기판의 박막 트랜지스터의 차광층, 게이트 전극, 터치 전극과 같은 복수 개의 금속 전극 중 적어도 하나와 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어진 빛샘 방지 패턴을 구비함으로써, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 간의 합착 마진을 최소화하여 종래 블랙 매트릭스의 일부를 범프의 빛샘 방지에 사용하는 구조 대비 개구 영역의 크기를 증가시킬 수 있으며 액정 표시 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 액정 표시 장치
110 : 제 1 기판
115 : 차광층
120 : 버퍼층
125 : 반도체층
130 : 게이트 절연막
135 : 게이트 전극
135M : 빛샘 방지 패턴
140 : 층간 절연막
145 : 소스 및 드레인 전극
150 : 제 1 보호막
155 : 터치 전극
160 : 제 2 보호막
170 : 범프
210 : 제 2 기판
220 : 블랙 매트릭스
230 : 컬러 필터
240 : 오버코트
250 : 컬럼 스페이서
300 : 광원
DA : 개구 영역
SA : 차광 영역

Claims (9)

  1. 개구 영역과 차광 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 구비되고, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터 상에 구비되어 상기 박막 트랜지스터를 덮는 유기 절연층;
    상기 유기 절연층 상에 구비되는 터치 전극;
    상기 터치 전극 상에 구비되는 보호층;
    상기 보호층 상에 구비되는 화소 전극;
    상기 제 2 기판 상에 구비된 컬럼 스페이서; 및,
    상기 터치 전극과 중첩되는 데이터 라인을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에 구비되고, 상기 터치 전극의 상부에 위치한 범프를 더 포함하고,
    상기 터치 전극은 상기 범프의 적어도 일변의 하부에 있는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 터치 전극의 일 끝단은 상기 범프와 중첩하여 상기 차광 영역에 배치되는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 터치 전극의 다른 끝단은 상기 범프의 일 끝단보다 상기 개구 영역에 더 가깝게 배치되는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 전극과 교차되는 게이트 라인을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 범프의 적어도 일변의 하부에 구비된 빛샘 방지 패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빛샘 방지 패턴은 상기 터치 전극과 동일 층에 배치되어 상기 터치 전극과 동일 물질로 이루어지는 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 서로 다른 층에 위치하는 복수 개의 금속 전극을 포함하고,
    상기 터치 전극은 상기 복수 개의 금속 전극 중 적어도 하나와 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어진 액정 표시 장치.
  9. 개구 영역과 차광 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 구비되고, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터 상에 구비되어 상기 박막 트랜지스터를 덮는 유기 절연층;
    상기 유기 절연층 상에 구비되는 터치 전극;
    상기 터치 전극 상에 구비되는 보호층;
    상기 보호층 상에 구비되는 화소 전극;
    상기 제 2 기판 상에 구비된 컬럼 스페이서; 및,
    상기 터치 전극과 교차되는 게이트 라인을 포함하는 액정 표시 장치.
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