KR20180077940A - 보더리스타입 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 표시장치는 박막트랜지스터가 배치되는 제1기판을 표시장치의 전면, 즉 화면측에 배치하고 컬러필터가 배치되는 제2기판을 표시장치의 배면에 배치하여, 제2기판의 단측면에서 연장되는 제2기판의 패드영역이 표시장치의 배면을 향하며, 게이트라인과 공통전극 사이에 절연층이 배치되어 공정오차 등에 의한 게이트라인과 공통전극 사이의 쇼트를 방지할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 보더리스타입 표시장치에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), 태블릿 PC, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel), 유기전계발광 표시장치, 전기영동 표시장치 등이 활발히 연구되고 있다.
이러한 표시장치는 핸드폰(Mobile Phone), 태블릿 PC, 노트북컴퓨터 등의 휴대용 정보기기뿐만 아니라 대형 TV와 같은 전자기기에도 이용되고 있다.
한편, 근래 화상이 구현되는 화면을 제외한 영역을 최소화하여 표시장치의 면적과 무게를 감소시킨 보더리스(borderless) 표시장치가 제안되고 있다. 이러한 보더리스 표시장치에서는 화면 외곽의 베젤(bezzel)을 최소함으로써 면적과 무게를 최소화할 뿐만 아니라 미관도 미려하게 함으로써 표시장치의 가치를 향상시킬 수 있게 된다. 그러나, 표시장치의 구조적인 문제로 인해 표시장치의 베젤의 면적을 최소화하는데 한계가 있었다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 박막트랜지스터 어레이기판이 화상표시되는 측으로 배치되어 보더리스한 4변을 가진 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 공통전극과 게이트라인 사이에 절연층을 배치하여 공통전극과 게이트라인 사이의 쇼트를 방지함과 동시에 개구율을 향상시킬 수 있는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 박막트랜지스터가 배치되는 제1기판을 표시장치의 전면, 즉 화면측에 배치하고 컬러필터가 배치되는 제2기판을 표시장치의 배면에 배치하여, 제2기판의 단측면에서 연장되는 제2기판의 패드영역이 표시장치의 배면을 향하도록 한다.
상기 패드영역에는 연성회로기판의 일단이 부착되며, 연성회로기판은 표시장치의 배면으로 휘어져 배면에 배치된 인쇄회로기판에 타단이 부착된다. 본 발명에서는 패드영역이 하부를 향해 배치되므로, 패드영역에 배치된 연성회로기판이 표시패널이 가장자리 밖을 통해 하부로 휘어지는 것이 아니라 패드영역 하부공간에서 휘어진다.
따라서, 휘어지는 연성회로기판이 표시패널의 하부공간에만 배치되고 표시패널의 외곽으로 튀어나가지 않게 되어 표시장치의 베젤영역을 최소화할 수 있게 된다. 또한, 연성회로기판이 부착되는 패드영역이 표시장치의 내부를 향하므로, 별도의 구조물이 표시패널 상부에 배치되지 않으므로 보더리스 표시장치의 제작이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 표시장치의 표시패널에서는 게이트라인과 공통전극 사이에 절연층이 배치되므로, 공정오차 등에 의한 게이트라인과 공통전극 사이의 쇼트를 방지할 수 있게 될 뿐만 아니라 게이트라인과 공통전극의 간격을 최소화할 수 있게 되어 표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에서는 패드영역이 표시장치의 전면이 아니라 배면을 향하게 되므로, 패드영역이 표시패널 하부의 공간에 위치하므로 패드영역을 커버하기 위한 별도의 기구물이 필요없게 된다. 따라서, 표시장치의 전면에 표시패널의 전면 보다 도출된 구성물이 없게 되므로 보더리스 표시장치의 구현이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 표시장치에서는 박막트랜지스터 어레이기판이 컬러필터기판의 상부에 배치되어 박막트랜지스터 어레이기판이 사용자가 보는 화면으로 외부로 노출되며, 상기 박막트랜지스터 어레이기판에 SiNx 등으로 구성된 절연층을 형성하고 게이트전극 및 게이트라인을 반사율이 낮은 MoTi를 포함하는 2중의 층으로 형성함으로써, 외부광의 반사에 의한 시인성저하를 방지할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에서는 공통전극과 게이트라인 사이에 제1절연층이 배치되므로, 공통전극과 게이트라인이 공정마진이나 공정오차에 의해 설정된 간격보다 좁은 간격으로 배치되는 경우에도 상기 공통전극과 게이트라인 사이에 쇼트가 발생하지 않게 되며, 공통전극과 게이트라인 사이의 간격을 최소화할 수 있게 되어 표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 표시장치의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 일반적인 표시장치의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 표시장치의 표시패널의 평면도.
도 4는 도 3의 I-I'선 단면도.
도 5a 및 도 5b는 제1절연층의 형성위치가 각각 다른 표시장치의 일부 영역을 나타내는 도면.
도 2는 일반적인 표시장치의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 표시장치의 표시패널의 평면도.
도 4는 도 3의 I-I'선 단면도.
도 5a 및 도 5b는 제1절연층의 형성위치가 각각 다른 표시장치의 일부 영역을 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 표시장치(100)를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치(100)는 화상을 표시하는 표시패널(110)과 상기 표시패널(110) 하부에 배치되어 표시패널(110)에 광을 공급하는 백라이트로 구성된다.
상기 표시패널(110)은 복수의 게이트라인과 데이터라인에 의해 정의되는 복수의 화소가 구비되고 각각의 화소에 화소전극 및 박막트랜지스터가 배치되는 제1기판(130), 컬러필터층이 배치되는 제2기판(140), 상기 제1기판(130) 및 제2기판(140) 사이에 배치된 액정층(도면표시하지 않음)으로 이루어진다.
이러한 구성의 표시패널(110)에서는 제1기판(130)에 배치된 박막트랜지스터를 통해 외부로부터 신호가 인가되는 경우, 제1기판(130)의 화소전극과 공통전극 사이에 전계가 형성되며 전계의 세기를 조절하고 표시패널(110)의 상면 및 하면에 부착되는 제1편광판(101)과 제2편광판(102) 사이에 배치된 액정층의 굴절율을 제어함으로써 화상을 구현할 수 있게 된다.
상기 백라이트는 상기 표시패널(110)의 하부 측면에 배치되어 광을 발광하는 복수의 LED(164)가 구비되는 LED회로기판(162)과, 상기 표시패널(110)의 하부에 배치되어 복수의 LED(164)에서 발광된 광을 인도하여 상기 표시패널(110)로 공급하는 도광판(165)과, 상기 도광판(165)과 표시패널(110)을 지지하는 가이드패널(184)과, 상기 제1기판(130)의 외곽영역에 부착된 연성회로기판(170)과, 상기 표시패널(110)을 구동하기 위한 전원부와 제어회로가 실장되며 연성회로기판(170)에 의해 제1기판(130)과 접속되는 인쇄회로기판(174)으로 구성된다.
종래 표시장치와는 달리 본 발명에 따른 표시장치(100)는 표시패널(110)이 뒤집어진 상태로 구성된다. 즉, 박막트랜지스터 어레이기판인 제1기판(130)이 상부에 배치되어 상기 제1기판(130)으로 표시되는 화면을 통해 사용자에게 화상을 제공하며, 컬러필터기판인 제2기판(140)이 하부에 배치되어 상기 제2기판(140)을 통해 광이 액정층으로 공급된다. 이때, 상기 제1기판(130)의 면적이 제2기판(140)의 면적보다 크므로, 제1기판(130)의 일부 영역이 외부로 노출되는 패드영역이 형성된다.
종래 표시장치에서는 상기 패드영역이 상부방향, 즉 표시패널(110)의 전면측(화상이 구현되는 측 또는 사용자가 보는 측)을 향하는데 반해, 본 발명에 따른 표시장치(100)에서는 패드영역이 하부방향, 즉 표시패널(110)의 배면(백라이트에 대향하는 측)을 향하게 된다. 이와 같이, 본 발명에서는 패드영역이 배면을 향하게 되므로, 패드영역이 표시패널(110) 하부의 공간에 위치하므로 패드영역을 커버하기 위한 별도의 기구물이 필요없게 되어, 표시장치(100)의 전면에 제1기판(130) 보다 도출된 구성물이 없는 보더리스(borderless)형태가 가능하게 된다.
상기 LED기판(162)에는 복수의 LED(164)가 실장되어 측면에 위치한 도광판(165)에 광을 공급하며, 도광판(165)에서는 입사된 광이 내부에서 전반사된 후 임계값 이상의 각도로 도광판(165) 상면으로 광이 입사되는 경우 광을 굴절하여 표시패널(110)로 공급한다.
상기 LED(164)는 적(Red), 청(Blue), 녹(Green)의 단색광을 발광하는 단색광 LED도 가능하며, 백색광을 발광하는 백색광 LED도 가능하다. 또한 청색광 LED와 적색광, 녹색광으로 색 변환을 하는 퀀텀 닷 소자가 적용된 구조도 가능하다.
한편, 상술한 설명에서는 광원으로서, LED(164)가 설명되고 있지만, 본 발명의 광원이 이러한 LED(164)에만 한정되는 것이 아니라 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp:CCFL)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp:EEFL) 등과 같은 형광램프를 광원으로 사용할 수 있을 것이다. 또한, 상술한 설명에서는 LED(164)가 도광판(165)의 일측 또는 양측 측면에 배치되어 도광판(165)의 측면을 통해 광이 입사되는 구성이 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 구성에 한정되는 것이 아니라 복수의 LED(164)가 도광판(165)의 하부에 배치되어 도광판(165)의 배면을 통해 광이 입사되는 구성도 가능할 것이다.
도광판(165)은 LED(152)로부터 입력된 광을 액정패널(110)로 인도하기 위한 것으로, 도광판(165) 일측면, 즉 입광면으로 입사된 광이 도광판(165)의 상면 및 하면에서 반사되어 타측면까지 전파된 후, 도광판(165) 외부로 출력된다. 이때, 상기 도광판(120)은 직육면체로 이루어진다. 상기 도광판(165)은 PMMA(Polymethyl-Methacrylate)나 유리 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등과 같은 물질로 형성되며, 하면에는 음각패턴 또는 양각패턴이 형성되어 하면으로 입사되는 광을 상면으로 반사시킨다.
도광판(165)의 입광면을 통해 도광판(165) 내부로 입사된 광은 도광판(165)의 상면 및 하면에서 반사되어 입광면과 대향하는 측면으로 전파된다. 이때, 도광판(165) 상면의 법선에 대하여 임계각 이상으로 상면으로 입사된 광은 도광판(165)의 상면에서 도광판(120)의 내부로 전반사되어 전파되며, 임계각 이하로 입사된 광은 도광판(165)의 상면을 통해 출사되어 액정패널(110)로 공급된다.
도광판(165)의 하부와 상부에는 각각 반사판(167) 및 광학시트(168)가 배치된다. 상기 반사판(167)은 도광판(165)의 하부에 배치된다. 도광판(165)의 입광면을 통해 도광판(165)의 내부로 입사된 광은 도광판(165)의 상면 및 하면으로 입사된다. 상면으로 입사된 광중에서 임계값 이상의 각도로 입사되는 광은 도광판(165) 상면에서 굴절되어 액정패널(110)로 공급되며, 임계각 이하로 입사된 광은 도광판(165)의 상면에서 전반사하여 도광판(165)의 내부로 전파된다. 또한, 도광판(165)의 하면으로 입사된 광중에서 임계값 이하의 각도로 입사되는 도광판(165)의 하면에서 전반사하여 도광판(165)의 내부로 전파되며, 임계값 이상의 각도로 입사되는 광은 도광판(165)의 하면에서 굴절되어 하면을 통해 출력된다. 도광판(165)의 하면을 통해 출력되는 광은 반사판(167)에 의해 반사되어 다시 도광판(165)의 내부로 입력된다. 이와 같이, 반사판(167)은 도광판(165)의 하면으로 출력되는 광을 다시 도광판(165)으로 입사시킨 후, 표시패널(110)로 공급하므로, 상기 반사판(167)에 의해 액정표시장치의 광효율이 향상된다.
상기 광학시트(168)는 도광판(165)에서 출력되는 광의 효율을 향상시켜 표시패널(110)로 공급된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 광학시트(168)는 도광판(165)에서 출력된 광을 확산시키는 확산시트와 상기 확산시트에 의해 확산된 광을 집광하여 표시패널(110)에 균일한 광이 공급되도록 하는 프리즘시트로 이루어진다. 이때, 확산시트는 1매가 구비되지만 프리즘시트는 프리즘이 x,y-축방향으로 수직으로 교차하는 2매를 구비하여 x,y-축 방향에서 광을 굴절시켜 광이 직진성을 향상시킨다. 단 이에 제한되지 않으며, 프리즘시트와 확산시트의 기능을 동시에 수행하는 복합시트가 적용되는 것도 가능하다.
상기 가이드패널(184)은 사각틀 형상으로 이루어져 상부에 표시패널(110)이 놓여 표시패널(110)의 가장자리 영역을 지지할 뿐만 아니라 사각틀 안쪽에는 도광판(165) 및 LED기판(162)이 배치된다. 즉, 상기 가이드패널(184)은 하부커버(180)와 결합되어 액정패널(110)과 백라이트를 조립한다.
상기 인쇄회로기판(174)은 하부커버(180)의 배면에 부착된다. 상기 인쇄회로기판(174)에는 각종 배선이 형성되며, 상면에는 시스템이나 타이밍컨트롤러와 같은 제어회로, 표시패널(110)과 백라이트를 구동하기 위한 전원을 생성하는 전원부 등이 실장된다. 상기 인쇄회로기판(174)에 실장된 제어회로와 전원부는 연성회로기판(170)을 통해 표시패널(110)의 패드영역에 각종 제어신호와 전원을 공급한다.
상기 연성회로기판(170)은 일단부가 표시패널(110)의 패드영역에 부착되고 타단부가 인쇄회로기판(174)에 부착되어 상기 표시패널(110)과 인쇄회로기판(174)을 전기적으로 연결한다. 상기 연성회로기판(170)은 연성을 가진 필름형태로 이루어지며, 구동드라이버(172)가 실장된 COF(Chip On Film) 또는 TCP(Tape Carrier Package)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 구동드라이버(172)는 표시패널(110)의 게이트라인을 통해 게이트신호를 인가하는 게이트구동 집적회로(IC) 또는 표시패널(110)의 데이터라인을 통해 화상신호를 인가하는 데이터구동 집적회로(IC)일 수 있다.
상기 연성회로기판(170)은 이방성 접착물질과 같은 접착제(171)에 의해 표시패널(110)의 패드영역에 부착된다. 이때, 상기 접착제(171)에는 도전볼이 포함되어 패드영역의 패드와 연성회로기판(170)의 금속패턴을 전기적으로 접속시킨다.
이와 같이, 본 발명에서는 표시패널(110)의 패드영역이 화상이 표시되는 표시장치(100)의 전면이 아니라 배면을 향해 있으므로, 표시패널(110)의 상부 가장자리 영역을 덮는 별도의 구조물이 필요없게 되므로, 종래 표시장치에서 사용되는 상부커버 등의 구성이 필요없게 된다. 또한, 하부커버(180)와 가이드패널(184)이 표시장치(100)의 하부 및 측면에만 위치하고 표시패널(110)의 상부에는 위치하지 않으므로, 실제 화상이 표시되는 표시장치(100) 전면에는 어떠한 구조물도 배치되 않게 되며, 그 결과 표시장치(100)의 4면을 보더리스하게 구성할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 연성회로기판(170)이 표시패널(110)의 패드영역에 부착된 후 휘어져, 하부커버(180)의 배면에 부착된 인쇄회로기판(174)의 부착된다. 이때, 상기 패드영역이 표시장치(100)의 배면을 향해 있으므로, 휘어지는 연성회로기판(170)이 표시패널(110)의 패드영역에 대응하는 하부 공간에만 배치되고 표시패널(110)의 외곽영역으로는 튀어나오지 않게 된다. 더욱이, 본 발명에서는 상기 연성회로기판(170)에 실장되는 구동드라이버(172)가 연성회로기판(170)의 휘어지는 안쪽 면에 배치되므로, 상기 구동드라이버(172)가 표시패널(110)의 외곽영역으로는 튀어나오지 않게 된다. 따라서, 본 발명에서는 연성회로기판(170)을 수납하기 위한 별도의 공간이 필요 없으므로, 종래의 표시장치에 비해 베젤면적을 최소화할 수 있는데, 이를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 일반적인 표시장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 구조의 표시장치에서는 박막트랜지스터 어레이기판인 제1기판(230)이 하부에 배치되고 컬러필터가 형성되는 제2기판(240)이 상부에 배치되어, 표시패널(210)의 패드영역이 표시장치(200)의 전면을 향하게 된다.
상기 표시패널(210)의 하부에는 복수의 LED(264), 도광판(265), 반사판(267), 광학시트(268)로 구성된 백라이트가 배치되며, 표시패널(210)과 백라이트가 하부커버(280) 및 가이드패널(284)에 의해 조립된다.
또한, 상기 표시패널(210)의 패드영역에는 연성회로기판(270)의 일단이 부착되고, 하부커버(280)의 배면에는 인쇄회로기판(274)가 배치되어 상기 연성회로기판(270)의 타단에 부착된다. 이때, 패드영역은 제1기판(230)의 일측 가장자리영역에 형성되어 표시패널(210)의 전면을 향하므로, 연성회로기판(270)의 일단이 상기 패드영역에 부착된 후 타단이 하부커버(280) 배면의 인쇄회로기판(274)에 부착되기 위해서는 연성회로기판(270)이 제1기판(230)의 패드영역에서 외곽 가장자리 밖을 통해 배면쪽으로 휘어져야만 한다. 따라서, 연성회로기판(270)이 표시패널(210)의 외곽영역으로 튀어나가게 된다.
따라서, 상기 연성회로기판(270)이 외곽으로 튀어나간 영역까지 표시장치의 베젤영역이 된다.
반면에, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 패드영역이 표시패널(110)의 배면방향으로 노출되므로, 상기 패드영역에 부착된 연성회로기판(270)이 제1기판(130)의 외곽 가장자리 밖으로 휘어질 필요가 없이 패드영역 아래의 공간에서 휘어지므로, 휘어지는 연성회로기판(270)이 표시패널(110)의 외곽영역으로 튀어나가지 않게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 표시장치(100)에서는 표시패널(110) 외곽의 영역이 베젤영역이 되지 않으므로, 도 2에 도시된 구조의 표시장치(200)에 비해 표시장치의 베젤을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 도 2에는 도시하지 않았지만, 일반적인 구조의 표시장치에서는 연성회로기판(270)이 부착되는 표시패널(210)의 패드영역이 상부방향을 향하고 있으므로, 상기 연성회로기판(270)의 접착부위가 외부로 노출된다. 이 노출된 접착부위는 외부의 환경이나 외부로부터 인가되는 외력 등에 의해 접착력이 저하되어 연성회로기판(270)이 패드영역으로부터 박리되는 등의 불량이 발생하게 된다. 따라서, 도 2에 도시된 구조의 표시장치(200)에서는 외곽 가장자리영역에 상부커버와 같이 상기 패드영역을 덮은 구조물을 구비하여 연성회로기판(270)의 접착부위를 외부환경으로부터 보호해야만 한다. 그러나, 이러한 구조물은 표시패널(210)의 상면보다 위쪽으로 돌출되므로, 표시장치(210)의 외곽 가장자리영역을 따라 보더(border)가 형성된다.
반면에, 본 발명에서는 연성회로기판(170)가 부착되는 표시패널(110)의 패드영역이 하부방향을 향하고 있으므로, 표시장치(100)를 전자제품 등과 결합했을 때 상기 패드영역이 전자제품의 케이스 등의 구조물 내부에 배치되어 외부환경과는 차단된다. 따라서, 상기 패드영역을 덮는 별도의 구조물이 필요하지 않게 되므로, 표시장치(100)의 상부로 돌출되는 구조물이 존재하지 않고 넓은 면적의 제1기판(130)만이 외부로 노출되므로, 표시장치(100)의 4변에 보더가 형성되지 않는 보더리스(borderless) 표시장치의 구현이 가능하게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 표시장치(100)의 표시패널(110)에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 표시장치(100)의 표시패널(110)을 나타내는 평면도이다. 실질적으로 본 발명에 따른 표시패널(110)에는 N×M개의 화소영역이 매트릭스형상으로 배열되어 있지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 하나의 화소영역만을 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시패널(110)은 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(103) 및 데이터라인(105)과, 각각의 화소영역에 배치된 박막트랜지스터와, 상기 화소영역에 배치된 공통전극(122) 및 화소전극(124)으로 구성된다.
상기 박막트랜지스터는 게이트라인(103)과 접속되어 외부로부터 주사신호가 인가되는 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극(111) 위에 배치되어 게이트전극(111)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되어 채널을 형성하는 반도체층(113)과, 상기 반도체층(113) 위에 배치되어 반도체층(113)이 활성화됨에 따라 데이터라인(105)을 통해 인가되는 화상신호를 화소영역의 화소전극(124)으로 공급하는 소스전극(115) 및 드레인전극(116)으로 구성된다.
상기 공통전극(122)은 화소영역의 전체 영역에 걸쳐 화소영역의 형상과 실질적으로 동일한 형상으로 형성되며, 인접하는 화소영역 사이에는 공통전극라인(123)이 배치되어 인접하는 화소영역에 배치된 공통전극(122)이 전기적으로 접속된다.
화소전극(124)은 절연층을 사이에 두고 상기 공통전극(122)과 오버랩되도록 배치된다. 이때, 화소전극(124)은 그 일부가 제거되어 게이트라인(103)과 평행하거나 게이트라인(103)과 약간 기울어진 방향으로 띠형상의 복수의 슬릿(124a)이 형성된다. 박막트랜지스터의 소스전극(115) 및 드레인전극(116)을 통해 화소전극(124)에 화상신호가 인가되는 경우 화소전극(124)의 슬릿(124a)의 2개의 장변과 하부의 공통전극(122) 사이에 표시패널의 표면과 실질적으로 수직한 전계가 발생하며, 이 전계에 의해 액정층의 액정분자가 배열되어 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절함으로써 화상을 구현할 수 있게 된다.
도 4는 도 3의 I-I'선 단면도로서, 이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 표시패널(110)에 대하여 더욱 자세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 표시패널(110)에서는 박막트랜지스터 어레이기판이 제1기판(130)으로서 상부에 배치되고 컬러필터가 배치되는 컬러필터기판이 제2기판(140)으로서 하부에 배치되며, 상기 제1기판(130) 및 제2기판(140) 사이에는 액정층(150)이 구비된다. 이때, 제1기판(130)이 표시장치의 전면으로서, 상기 제1기판(130)을 통해 화상을 표시함으로써 사용자에게 화상을 제공한다.
상기 제1기판(130)의 제1면, 즉 제2기판(140)과 대향하는 면의 화소영역에는 공통전극(122)이 배치된다. 이때, 상기 공통전극(122)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 이루어져 화소영역 전체에 걸쳐 화소영역의 형상과 유사한 형상으로 구성된다. 이때, 상기 공통전극(122)은 약 300-500Å의 두께로 구성될 수 있다.
상기 공통전극(122)이 배치된 제1기판(130)의 제1면에는 제1기판(130) 전체에 걸쳐 제1절연층(132)이 적층된다. 상기 제1절연층(132)은 SiNx와 같이 계면특성 및 절연특성이 좋은 무기절연물질로 구성되며, 상기 제1절연층(132)은 약 500-900Å의 두께로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1절연층(132)으로 SiOx와 같은 무기절연물질이 사용될 수 있다.
상기 제1절연층(132)은 일종의 버퍼층으로서, 외부로부터 입사되는 광의 반사율을 저감시킴으로써 본 발명에 따른 표시장치의 시인성을 향상시키는데, 이를 좀더 자세히 설명한다.
도 2에 도시된 일반적인 구조의 표시장치(200)의 경우, 컬러필터기판(240)이 표시장치의 전면에 배치되므로, 외부로부터 입사되는 외부광은 컬러필터기판(240)으로 입사된다. 상기 컬러필터기판(240)에는 주로 블랙매트릭스와 컬러필터층이 배치된다. 상기 블랙매트릭스와 컬러필터층의 반사율을 금속에 비해 훨씬 낮기 때문에, 상기 블랙매트릭스와 컬러필터층에 의한 외부광의 반사는 금속에 비해 매우 적다. 따라서, 도 2에 도시된 일반적인 구조의 표시장치(200)의 경우, 외부광의 반사에 의해 사용자의 시인성이 저감되는 현상이 발생하지 않게 된다.
반면에, 본 발명에 따른 표시장치(100)에서는 박막트랜지스터 어레이기판인 제1기판(130)이 표시장치(100)의 전면에 배치되므로, 외부로부터 입사되는 광이 제1기판(130)으로 입사된다. 그런데, 제1기판(130)에는 금속으로 이루어진 박막트랜지스터와 각종 배선 등의 금속층이 배치되므로, 상기 제1기판(130)을 통해 입사되는 광이 상기 금속층의 표면에서 반사되며, 이러한 금속층에서의 반사는 표시장치의 시인성이 저감되는 원인이 된다.
따라서, 도 2에 도시된 구조의 표시장치에 비해, 보더리스 표시장치의 시인성이 나빠져 보더리스 표시장치의 품질이 저하된다.
본 발명에서는 이러한 시인성의 저하를 위해 제1절연층(132)을 구비한다. 제1기판(130)의 제2면을 통해 입사되는 광은 제1절연층(132)을 투과한 후 표시패널(110) 내부로 입사되며, 표시패널(110) 내부로 입사된 광은 표시패널(110) 내에 배치된 금속층에 반사된 후 다시 상기 제1절연층(132)을 투과한 후 외부로 출력된다. 따라서, 본 발명의 표시장치에서는 외부광이 금속층에서 반사되어 출력될 때 상기 제1절연층(132)을 2회 투과해야만 하므로, 상기 제1절연층(132)에 의한 광흡수에 의해 상기 제1절연층(132)을 투과하는 광의 휘도가 대폭 저하하며, 그 결과 사용자의 시인성 저감정도를 대폭 감소시킬 수 있게 된다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 제1절연층(132)에는 게이트전극(111) 및 게이트라인(103)이 배치된다. 상기 게이트전극(111)은 제1절연층(132)에 배치된 제1게이트전극(111a) 및 제2게이트전극(111b)으로 구성된다. 또한, 상기 게이트라인(103)은 제1절연층(132)에 배치된 제1게이트라인(103a) 및 제2게이트라인(103b)으로 구성된다.
상기 제1게이트전극(111a) 및 제1게이트라인(103a)은 MoTi로 구성될 수 있고 제2게이트전극(111b) 및 제2게이트라인(103b)은 Cu로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1게이트전극(111a) 및 제1게이트라인(103a)과 제2게이트전극(111b) 및 제2게이트라인(103b)은 각각 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 게이트전극(111)과 게이트라인(103)을 2중의 금속층으로 형성하는데, 그 이유는 상기 게이트전극(111)과 게이트라인(103)에서 반사되는 외부광의 반사율을 저하시켜 시인성을 향상시키기 위한 것이다.
일반적인 표시장치, 예를 들면 도 2에 도시된 구조의 표시장치에서는 게이트전극과 게이트라인이 도전성이 좋은 Cu로 구성된다. 그러나, Cu는 도전성이 좋을 뿐만 아니라 반사율이 좋기 때문에, 본 발명에 따른 표시패널(110)의 게이트전극(111)과 게이트라인(103)을 Cu로 형성하는 경우, 외부로부터 입사되는 광이 상기 Cu에서 반사되어 사용자의 시인성이 저하된다.
한편, MoTi는 Cu에 비해 반사율이 낮다. 따라서, 본 발명과 같이, 상기 MoTi로 구성된 제1게이트전극(111a) 및 게이트라인(103a)을 Cu로 구성된 제2게이트전극(111b) 및 제2게이트라인(103b)과 제1절연층(132) 사이에 배치하면, 외부로부터 제1기판(130)을 통해 표시패널(110)로 입사되는 광이 Cu에 입사되는 것이 아니라 MoTi에 입사된다. 따라서, Cu만으로 게이트전극(111)을 구성하는 것에 비해, MoTi를 포함하도록 게이트전극(111)을 구성하는 것이 외부광의 반사율을 저하시켜 사용자의 시인성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 제1절연층(132)을 구비할 뿐만 아니라 게이트전극(111)과 게이트라인(103)을 MoTi를 포함하는 이중의 금속층으로 형성함으로써, 박막트랜지스터 어레이기판이 외부로 노출되어 이 기판을 통해 광이 입사되는 보더리스 표시장치의 경우에도, 외부광의 반사에 의한 시인성 저하를 방지할 수 있게 된다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 게이트전극(111)과 게이트라인(103)이 배치된 제1절연층(132)에는 제2절연층(134)이 배치된다. 상기 제2절연층(134)은 게이트절연층으로서, SiOx나 SiNx와 같은 무기절연물질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제2절연층(134)에는 반도체층(113)이 배치되고 상기 반도체층(113)에 소스전극(115) 및 드레인전극(116)이 배치되어 박막트랜지스터가 형성된다. 상기 반도체층(113)은 a-Si과 같은 비정질 반도체층으로 구성될 수도 있고 p-Si과 같은 다결정 반도체층으로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 소스전극(115) 및 드레인전극(116)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같은 금속으로 구성될 수 있다.
상기 박막트랜지스터가 배치된 제2절연층(134)에는 보호층(136)이 적층되며, 상기 보호층(136)에 화소전극(124)이 배치된다. 상기 보호층(136)은 포토아크릴과 같은 유기절연물질로 구성되고 화소전극(124)은 ITO나 IZO와 같은 투명도전물질 또는 불투명한 금속으로 구성될 수 있다.
상기 화소전극(124)에는 복수의 슬릿(124a)이 구비된다. 상기 슬릿(124a)은 화소전극(124)의 일부 영역을 설정된 폭을 가진 띠형상으로 식각하여 형성된다. 도면에는 화소영역내에 특정 개수의 슬릿(124a)이 형성되지만 상기 슬릿(124a)이 특정 개수에 한정되는 것이 아니라, 표시장치의 크기나 해상도, 셀갭(cell gap)과 같은 다양한 요인에 의해 결정될 것이다.
제2기판(240)에는 화상이 표시되지 않은 영역으로 광이 투과하여 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 블랙매트릭스(142)와 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층(144)이 배치되며, 상기 제1기판(230) 및 제2기판(240) 사이에 액정층(250)이 형성되어 표시패널(110)이 완성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치에서는 박막트랜지스터 어레이기판(130)이 컬러필터기판(140)의 상부에 배치되어 박막트랜지스터 어레이기판(130)이 사용자가 보는 화면으로 외부로 노출되며, 상기 박막트랜지스터 어레이기판에 제1절연층(132)을 형성하고 게이트전극(111) 및 게이트라인(103)을 반사율이 낮은 MoTi를 포함하는 2중의 층으로 형성함으로써, 외부광의 반사에 의한 시인성저하를 방지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 투명한 도전물질로 구성된 공통전극(122)을 제1기판(130)에 배치하고 게이트전극(111) 및 게이트라인(103)을 제1절연층(132)에 배치하는데, 그 이유를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 상기 공통전극(122)과 게이트전극(111) 및 게이트라인(103)이 동일층에 배치되지 않고, 게이트전극(111) 및 게이트라인(103)과 공통전극(122) 사이에 제1절연층(132)을 배치한다. 그러나, 본 발명의 구조와는 달리, 상기 공통전극(122)과 게이트전극(111) 및 게이트라인(103)은 동일층에 배치될 수 있다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 공통전극(122)과 게이트전극(111) 및 게이트라인(103)을 제1절연층(132)에 배치할 수 있다.
그러나, 이러한 구조의 경우, 공통전극(122)과 게이트라인(103)이 동일한 층에 서로 인접하여 배치되므로, 공통전극(122)과 게이트라인(103)의 형성시 공정마진이나 공정오차 등에 의해 인접한 공통전극(122)과 게이트라인(103)이 쇼트(short)되어 불량이 발생할 수 있다. 물론, 상기 공통전극(122)과 게이트라인(103) 사이의 간격(d2)을 충분히 확보하여 공정마진이나 공정오차에 의한 쇼트를 방지할 수 있지만, 공통전극(122)과 게이트라인(103) 사이의 간격(d2)이 증가할수록 화소영역 내의 표시영역의 면적이 감소하게 되어 표시장치의 개구율이 저하된다.
반면에, 본 발명에서는 공통전극(122)과 게이트라인(103) 사이에 제1절연층(132)이 배치되므로, 공통전극(122)과 게이트라인(103)이 공정마진이나 공정오차에 의해 설정된 간격(d1)보다 좁은 간격으로 배치되는 경우에도 상기 공통전극(122)과 게이트라인(103) 사이에 쇼트가 발생하지 않게 되어, 쇼트에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 제1절연층(132)에 의해 공통전극(122)과 게이트라인(103)을 절연시키므로, 상기 공통전극(122)과 게이트라인(103) 사이의 간격(d1)을 공통전극(122)과 게이트라인(103)이 동일층에 형성된 경우의 간격(d2)에 비해 감소시킬 수 있게 된다(d1<d2). 따라서, 동일층에 공통전극(122)과 게이트라인(103)이 배치되는 구조에 비해, 본 발명에 따른 표시장치의 화소영역의 실제 화상표시영역을 증가시킬 수 있게 되어 표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 공통전극(122)과 게이트라인(103)이 동일층에 형성되는 구조의 경우 공통전극(122)과 게이트라인(103)의 쇼트에 의한 불량률이 약 0.63%인데 반해, 공통전극(122)과 게이트라인(103) 사이에 제1절연층(132)이 배치되는 구조의 경우 공통전극(122)과 게이트라인(103)의 쇼트에 의한 불량률이 0%로 되어 쇼트에 의한 불량이 대폭 개선됨을 알 수 있다.
또한, 공통전극(122)과 게이트라인(103)이 동일층에 형성되는 구조의 개구율에 비해, 공통전극(122)과 게이트라인(103) 사이에 제1절연층(132)이 배치되는 구조의 개구율이 약 3.5% 증가하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 박막트랜지스터 어레이기판을 화면이 표시되는 측으로 향하도록 하여 보더리스 표시장치의 구현이 가능하게 되며, 박막트랜지스터 어레이기판에 반사율을 저감하기 위한 제1절연층을 구비함과 동시에 게이트전극 및 게이트라인을 복수의 금속층으로 구성함으로써 표시장치의 시인성을 향상시킨다. 또한, 본 발명에서는 공통전극과 게이트라인 사이에 절연층을 구비하여 공통전극과 게이트라인을 절연시킴으로 공통전극과 게이트라인의 쇼트에 의한 불량을 방지할 수 있고 공통전극과 게이트라인의 간격을 최소화하여 표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 상술한 상세한 설명에서는 특정 구조의 표시장치를 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조의 표시장치에만 한정되는 것이 아니라 다양한 구조의 표시장치에 적용될 수 있을 것이다.
100 : 표시장치
110 : 표시패널
122 : 공통전극 124 : 화소전극
124a : 슬릿 130,140 : 기판
132,134 : 절연층 170 : 연성회로기판
122 : 공통전극 124 : 화소전극
124a : 슬릿 130,140 : 기판
132,134 : 절연층 170 : 연성회로기판
Claims (13)
- 복수의 화소영역을 포함하는 제1기판 및 상기 제1기판 보다 작은 면적을 가진 제2기판;
상기 제2기판의 외곽으로 연장된 제1기판에 형성되며, 화상이 표시되는 화면의 반대방향을 향하는 패드영역;
상기 제1기판의 화소영역 각각에 배치된 공통전극;
상기 공통전극이 배치된 제1기판에 적층된 제1절연층;
상기 제1절연층 위에 배치된 게이트라인 및 박막트랜지스터; 및
상기 화소영역에 각각 배치된 화소전극으로 구성된 표시장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2기판의 배면측에 배치되는 인쇄회로기판;
일단부가 상기 패드영역에 부착되고 타단부가 인쇄회로기판에 부착된 연성인쇄회로기판을 추가로 포함하는 표시장치. - 제1항에 있어서, 상기 게이트라인은 MoTi 및 Cu로 구성된 표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1절연층은 SiNx로 구성된 표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,
상기 제1절연층에 배치된 게이트전극;
상기 게이트전극이 배치된 제1절연층에 적층된 제2절연층;
상기 제2절연층에 배치된 반도체층; 및
상기 반도체층에 배치된 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 표시장치. - 제5항에 있어서, 상기 게이트전극은 게이트라인과 동일 금속층으로 구성된 표시장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제2기판의 배면측에 배치되는 인쇄회로기판; 및
일단부가 상기 패드영역에 부착되고 타단부가 인쇄회로기판에 부착된 연성인쇄회로기판을 추가로 포함하는 표시장치. - 제7항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 제1기판의 하부 공간에 배치되는 표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기 공통전극은 화소영역 전체에 걸쳐 형성되고 화소전극은 복수의 슬릿을 구비한 표시장치.
- 화상이 표시되는 화면측으로 노출되는 박막트랜지스터 어레이기판, 상기 박막트랜지스터 어레이기판에 합착된 컬러필터기판, 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 사이에 배치된 표시패널;
상기 표시패널의 박막트랜지스터 어레이기판에 배치된 게이트라인 및 데이터라인; 및
상기 박막트랜지스터 어레이기판에 배치된 공통전극 및 화소전극로 구성되며,
상기 게이트라인과 공통전극 사이에는 절연층이 배치되는 표시장치. - 제10항에 있어서, 상기 절연층은 SiNx로 구성된 표시장치.
- 제10항에 있어서, 상기 게이트라인 및 박막트랜지스터의 게이트전극은 절연층에 배치된 제1금속층 및 상기 제2금속층에 배치된 제2금속층으로 구성된 표시장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제1금속층은 MoTi층이고 제2금속층은 Cu층인 표시장치.
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