KR100453364B1 - 블랙매트릭스가 제거된 고개구율 액정표시장치 - Google Patents
블랙매트릭스가 제거된 고개구율 액정표시장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 블랙매트릭스가 없는 고개구율 액정표시장치를 개시하며, 개시된 본 발명의 액정표시장치는, 제1유리기판 상에 수 개의 게이트버스라인과 데이터버스라인이 교차 배열되고, 상기 라인들간의 교차부에는 박막트랜지스터가 형성되며, 상기 라인들에 의해 한정된 각 화소영역 내에는 유기절연막의 개재하에 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인의 상부까지 연장되게 ITO 재질의 화소전극이 형성된 하부기판; 상기 하부기판과 대향 배치되며, 제2유리기판 상에 화소영역에 대응해서 R, G, B의 컬러필터가 형성되고, 상기 컬러필터를 포함한 제2유리기판의 전면 상에는 화소영역들간의 경계부에 대응하는 표면 부위에 오목 또는 볼록 패턴을 갖는 오버코트막이 형성되며, 상기 오버코트막 상에는 그 표면을 따라 ITO 재질의 상대전극이 형성된 상부기판; 및 상기 하부기판과 상부기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하며, 여기서, 상기 오버코트막의 오목 또는 볼록 패턴은 액정과 오버코트막 물질의 굴절률에 따라 선택되며, 상기 액정의 굴절률이 상기 오버코트막 물질의 굴절률 보다 큰 경우에는 오목 패턴이, 반대로, 상기 액정의 굴절률이 상기 오버코트막 물질의 굴절률 보다 작은 경우에는 볼록 패턴이 구비된다.
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고개구율을 얻기 위해 블랙매트릭스를 제거한 액정표시장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 액정표시장치는 CRT(Cathod-ray tube)를 대신하여 개발되어져 왔다. 특히, 박막트랜지스터 액정표시장치는 휴대형 단말기기의 정보표시기, 노트북 PC의 화면표시기, 랩탑 컴퓨터의 모니터 등에서 각광 받고 있는 바, 상기 CRT를 대체할 수 있는 표시장치로 산업상 그 활용도가 매우 높아져가고 있다.
이러한 액정표시장치에 있어서, 고화질의 표시 화면을 얻기 위해서는 화소전극 면적에 대한 실제 빛 투과 비율을 나타내는 개구율의 향상이 우선적이며, 개구율을 향상시키기 위한 하나의 기술로서, 종래에는 화소 전극의 면적을 증대시키기 위한 탑 ITO(Indium Tin Oxide) 구조가 제안되었다.
상기 탑 ITO 구조는 화소전극과 데이터버스라인 사이에 저유전 상수를 갖는 유기절연막을 개재시켜 상기 화소전극이 데이터 라인의 상부까지 배치되도록 한 구조이며, 이와 같은 탑 ITO 구조는 개구영역의 증가를 통해 개구율을 향상시킬 수 있음은 물론, 공정 단순화의 부가적인 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 형성된 탑 ITO 구조의 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
하부 기판(10)과 상부기판(20)이 이격해서 대향 배치되고, 기판들(10, 20) 사이 공간에는 액정층(30)이 개재된다.
여기서, 상기 하부기판(10)에는 수 개의 게이트버스라인(도시안됨)과 데이터버스라인(2)이 수직 교차하도록 배열되며, 각 교차부에는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(도시안됨)가 형성되고, 상기 게이트버스라인과 데이터버스라인(2)에 의해 구획된 각 화소영역 내에는 ITO로 이루어진 화소전극(6)이 유기절연막(4)의 개재하에 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인(2)의 상부까지 연장하도록 배치된다.
상기 상부기판(20)에는 게이트버스라인 및 데이터버스라인(2)에 대응하는 부분가 박막트랜지스터에 대응하는 부분에 블랙매트릭스(12)가 형성되며, 상기 블랙매트릭스(12)에 의해 구획된 화소 대응 영역에는 R, G, B의 컬러필터(14)가 형성되고, 상기 블랙매트릭스(12) 및 컬러필터(14) 상에는 평탄화를 위한 오버코트막(16)이 도포되며, 이러한 오버코트막(16) 상에는 ITO로 이루어진 상대전극(18)이 형성된다.
미설명된 도면부호 1은 제1유리기판, 11은 제2유리기판을 나타낸다.
그러나, 상기와 같은 종래의 고개구율 액정표시장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다. 주지된 바와 같이, 블랙 매트릭스는 컬러필터간의 색섞임을 방지하면서 광누설을 차단하는 역할을 하며, 하부기판과 상부기판 합착시의 오정렬(misalign)이 발생되는 것을 고려하여, 게이트 또는 데이타버스라인의 폭보다 좀 더 큰 폭으로 설계된다. 이때, 상기 블랙매트릭스는 오정렬을 고려하여 개구영역 쪽으로 소정치 만큼 확장되도록 설계되므로, 사실상 개구율을 감소시키게 되는 바, 고개구율을 확보할 수 없다.
한편, 개구율 측면을 고려할 때, 블랙매트릭스를 생략하면 되지만, 이 경우에는 화소 끝부분에서 색섞임이 발생되어 액정표시장치의 화면품위 및 생산성의 저하가 초래되는 바, 상기 블랙매트릭스의 생략은 실질적으로 곤란하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 블랙매트릭스에 기인하는 개구율의 감소를 방지할 수 있는 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 형성된 탑 ITO 구조의 고개구율 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 따른 블랙매트릭스가 없는 액정표시장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블랙매트릭스가 없는 액정표시장치의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 제1유리기판 2 : 데이터버스라인
4 : 유기절연막 6 : 화소전극
10 : 하부기판 11 : 제2유리기판
12 : 블랙매트릭스 14 : 컬러필터
16 : 오버코트막 18 : 상대전극
20 : 상부 기판 30 : 액정층
A : 오목 렌즈 B : 볼록 렌즈
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치는, 제1유리기판 상에 수 개의 게이트버스라인과 데이터버스라인이 교차 배열되고, 상기 라인들간의 교차부에는 박막트랜지스터가 형성되며, 상기 라인들에 의해 한정된 각 화소영역 내에는 유기절연막의 개재하에 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인의 상부까지 연장되게 ITO 재질의 화소전극이 형성된 하부기판; 상기 하부기판과 대향 배치되며, 제2유리기판 상에 화소영역에 대응해서 R, G, B의 컬러필터가 형성되고, 상기 컬러필터를 포함한 제2유리기판의 전면 상에는 화소영역들간의 경계부에 대응하는 표면 부위에 오목 또는 볼록 패턴을 갖는 오버코트막이 형성되며, 상기 오버코트막 상에는 그 표면을 따라 ITO 재질의 상대전극이 형성된 상부기판; 및 상기 하부기판과 상부기판 사이에 개재되는 액정층을 포함한다.
여기서, 상기 오버코트막의 오목 또는 볼록 패턴은 액정과 오버코트막 물질의 굴절률에 따라 선택되며, 상기 액정의 굴절률이 상기 오버코트막 물질의 굴절률 보다 큰 경우에는 오목 패턴이, 반대로, 상기 액정의 굴절률이 상기 오버코트막 물질의 굴절률 보다 작은 경우에는 볼록 패턴이 구비된다.
본 발명에 따르면, 화소의 경계부에 대응하는 오버코트막 부분에 오목 또는 볼록 패턴을 구비시킴으로써, 블랙매트릭스의 생략이 가능하며, 이에 따라, 개구율을 향상시킬 수 있다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도로서, 여기서, 도 1과 동일한 부분은 동일한 도면부호로 나타낸다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 하부기판(10)과 상부기판(20)이 액정층(30)의 개재하에 합착된 구조이다. 상기 하부기판(10)은 종래의 그것과 동일하게 제1유리기판(1) 상에 수 개의 게이트버스라인(도시안됨)과 데이터버스라인(2)이 교차 배열되고, 상기 라인들간의 교차부에는 박막트랜지스터(도시안됨)가 형성되며, 상기 라인들에 의해 한정된 각 화소영역 내에는 유기절연막(4)의 개재하에 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인(2)의 상부까지 연장되게 ITO 재질의 화소전극(6)이 형성된 구조를 갖는다.
반면, 상기 상부기판(20)은 종래의 그것과 비교해서 블랙매트릭스가 없는 구조를 갖으며, 특히, 상기 블랙매트릭스가 제거된 영역, 즉, 화소영역들간의 경계부에 해당하는 상대전극 부분에 오목 렌즈(A)가 구비된다.
자세하게, 상기 상부기판(20)은 제2유리기판(11) 상에 화소영역에 대응해서R, G, B의 컬러필터(14)가 형성되며, 상기 컬러필터(14)를 포함한 제2유리기판(11)의 전면 상에는 화소영역들간의 경계부에 대응하는 표면 부위에 오목 패턴을 갖는 오버코트막(16)이 형성되고, 상기 오버코트막(16) 상에는 그 표면을 따라 ITO 재질의 상대전극(18)이 형성된 구조를 갖으며, 이때, 상기 오버코트막(16)의 오목 패턴 상에 ITO가 증착됨에 따라, 이 부분에 오목 렌즈(A)가 만들어진다.
상기 오버코트막(16)은 감광성 레진막으로 형성함이 바람직하며, 상기 감광성 레진막에 오목 패턴을 형성하기 위해 다음과 같은 공정을 수행한다.
우선, 제2유리기판 상에 R, G, B의 컬러필터를 형성한 상태에서, 예컨데, 스핀 코터(spin coater)를 사용하여 아크릴, BCB 및 폴리이미드와 같은 감광성 레진막을 도포한다. 그런다음, 상기 도포된 감광성 레진막에 대한 소프트베이크 공정을 수행하여 솔베트 성분을 제거한 상태에서, 오목 패턴이 형성될 영역이 크롬 처리되거나, 또는, 크롬 처리되지 않은 노광 마스크 및 UV를 이용한 노광 공정을 수행한다. 이어서, TMAH(TetraMethyl Ammonium Hydroxide)와 같은 알칼리 용액을 이용하여 노광된 감광성 레진막에 대한 현상을 수행하여 감광성 레진막의 표면에 오목 패턴을 형성한다.
이때, 상기 노광시에는 감광성 레진막의 종류, 즉, 네가티브형 또는 포지티브형에 따라 오목 패턴을 형성하고자 하는 감광성 레진막 부분, 즉, 화소들간의 경계부에 빛을 조사하거나, 반대로 그 이외 부분에 빛을 조사하는 방식을 이용하며, 아울러, 적절하게 노광량을 조절한다.
그 다음, 핫플레이트에서 하드 베이크(haed bake) 공정을 수행하여 표면에오목 패턴을 갖는 오버코트막의 형성을 완성한다. 여기서, 상기 하드 베이크 공정은 소프트 베이크 공정 보다 높은 온도에서 행하며, 패턴의 곡률을 고려하여 200℃ 이상의 고온에서 기판을 가열하고, 이를 통해, 후속 공정의 안정화를 도모한다.
이와 같은 구조에 있어서, 오목 렌즈(A)는 화소영역의 끝단에서 퍼지는 빛을 한 지점으로 모이도록 기능하는 바, 화소들간의 색섞음을 방지할 수 있다. 따라서, 블랙매트릭스의 형성없이도 인접하는 화소영역들간의 색섞임을 방지할 수 있고, 그래서, 블랙매트릭스에 기인하는 개구율의 감소를 방지할 수 있어서 고개구율의 액정표시장치를 구현할 수 있다.
한편, 블랙매트릭스의 대용으로서, 전술한 오목 렌즈(A) 이외에, 도 3에 도시된 바와 같이, 볼록 렌즈(B)를 구비시킬 수 있다.
여기서, 상기 오목 렌즈(A) 또는 볼록 렌즈(B)는 액정의 굴절률과 오버코트막 물질, 즉, 레진막의 굴절률에 따라 선택되며, 예컨데, 액정의 굴절률이 레진막의 굴절률 보다 큰 경우에는 오버코트막에 오목 패턴을 형성시켜 오목 렌즈(A)를 만들어주고, 반대로, 액정의 굴절률이 레진막의 굴절률 보다 작은 경우에는 오버코트막의 표면에 볼록 패턴을 형성시켜 볼록 렌즈(B)를 만들어준다.
이상에서와 같이, 본 발명은 블랙매트릭스 형성 영역에 오목 또는 볼록 렌즈를 만들어 줌으로써, 상기 블랙매트릭스의 형성없이도 인접하는 화소영역들간의 색섞임을 방지할 수 있으며, 따라서, 블랙매트릭스의 형성을 생략할 수 있는 바, 상기 블랙매트릭스에 기인하는 개구율 감소를 방지할 수 있고, 그래서, 고개구율의액정표시장치를 제공할 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (4)
- 제1유리기판 상에 수 개의 게이트버스라인과 데이터버스라인이 교차 배열되고, 상기 라인들간의 교차부에는 박막트랜지스터가 형성되며, 상기 라인들에 의해 한정된 각 화소영역 내에는 유기절연막의 개재하에 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인의 상부까지 연장되게 ITO 재질의 화소전극이 형성된 하부기판;상기 하부기판과 대향 배치되며, 제2유리기판 상에 화소영역에 대응해서 R, G, B의 컬러필터가 형성되고, 상기 컬러필터를 포함한 제2유리기판의 전면 상에는 화소영역들간의 경계부에 대응하는 표면 부위에 오목 또는 볼록 패턴을 갖는 오버코트막이 형성되며, 상기 오버코트막 상에는 그 표면을 따라 ITO 재질의 상대전극이 형성된 상부기판; 및상기 하부기판과 상부기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 오버코트막의 오목 또는 볼록 패턴은액정과 오버코트막 물질의 굴절률에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 액정의 굴절률이 상기 오버코트막 물질의 굴절률 보다 크면, 오목 패턴이 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 액정의 굴절률이 상기 오버코트막 물질의 굴절률 보다 작으면, 볼록 패턴이 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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2001
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