KR100580828B1 - 타일드 액정표시장치의 엘씨디 패널 - Google Patents

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Abstract

화소와 화소 사이에 형성되는 공백부분에 광차단막을 형성하여 백라이트 어셈블리에서 발산된 빛이 공백부분을 통하여 칼라필터 기판으로 유입되는 것을 최소화함으로써, 타일드 액정표시장치의 색감을 향상시킬 수 있다.
또한, 칼라필터 기판으로 유입되는 빛의 양이 적기 때문에 블랙매트릭스에서 화소로 반사되는 빛의 양도 적어 화소에 충전된 전류가 광에 의해 누설되는 것을 방지할 수 있으므로 액정표시장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

타일드 액정표시장치의 엘씨디 패널
본 발명은 타일드 액정표시장치의 LCD 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화소와 화소 사이에 형성되며 블랙매트릭스에 의해 가려지는 공백부분에 광차단막을 형성하여 칼라필터 기판으로 입사되는 빛의 양을 최소화한 타일드 액정표시장치의 LCD 패널에 관한 것이다.
일반적으로, CRT의 대체품으로 각광을 받고 있는 액정표시장치는 경량화, 박형화, 저소비전력 등과 같은 장점을 가지고 있어 그 수요가 급속히 확대되고 있으며, 최근에는 소비자들의 생활 수준이 향상되어 액정표시장치의 고화질 및 대화면성이 요구되고 있다.
그러나, 액정표시장치의 특성상 화상이 표시되는 화면 사이즈를 크게 하는데 한계가 있고, 지금까지 알려진 최대 액정표시장치의 화면 사이즈는 22 인치이며, 이론적으로는 40 인치까지 가능한 것으로 알려져 있다.
이에 따라, 작은 LCD 패널에 광학계를 장착하여 스크린에 큰 화상이 표시되도록 하는 이른바 투사형 TV(projection TV)가 등장하게 되었으며, 최근에는 대화면 표시소자를 만들기 위하여 여러장의 액정표시장치를 연결한 타일드 액정표시장치가 실용화되고 있다.
타일드 액정표시장치는 미국 특허공보 제 4,980,775호, 제 5,067,021호, 제 5,068,740호, 제 5,079,636호에 제시된 바와 같이 LCD 모듈을 2개이상 접합하여 제작하는 것으로, 서로 접합된 LCD 모듈과 LCD 모듈 사이에서 화상이 중단되어 LCD 모듈의 경계부분이 눈으로 구분되지 않아야 한다.
이와 같이 LCD 모듈과 LCD 모듈의 경계부분이 눈으로 식별되는 현상을 방지하기 위해서 LCD 모듈들 사이의 간격, 즉 2개의 LCD 모듈에서 액정을 밀봉하는 씰(seal)이 형성되는 씰 형성영역의 폭을 합한 만큼의 간격과 LCD 모듈 상에 형성된 화소들 사이의 간격을 동일하게 형성한다.
한편, 타일드 액정표시장치를 구성하는 LCD 모듈은 크게 빛을 발생시키는 백라이트 어셈블리와, 백라이트 어셈블리의 상부면에 설치되어 화상을 표시하는 LCD 패널과, 백라이트 어셈블리의 하부면에 고정되어 LCD 모듈을 구동시키는 인쇄회로기판과, 입력전극과 인쇄회로기판을 전기적으로 연결시키는 히트 씰 커넥터로 구성된다.
LCD 패널은 TFT 기판과, TFT 기판과 마주보도록 부착되는 칼라필터 기판과, TFT 기판과 칼라필터 기판 사이에 주입되는 액정으로 구성되는데, TFT 기판의 상부면에는 다수개의 게이트선들과 데이터선들이 서로 교차되어 형성되고, 게이트선 및 데이터선들이 교차된 부분에 화소가 형성되고, TFT 기판의 가장자리를 따라 씰이 형성되는 영역이 존재한다.
여기서, 화소와 화소 사이에는 씰 형성 영역의 2배가되는 공백부분이 존재하는데, 이는 앞에서 설명한 바와 같이 LCD 모듈들 사이의 간격과 화소들 사이의 간격을 동일하게 형성하기 위한 부분으로 칼라필터 기판 상에 형성되는 블랙매트릭스에 의해 가려진다.
그러나, 화상이 중단되는 것을 방지하기 위해 LCD 패널에 형성된 공백부분으로 백라이트 어셈블리에서 발산된 강한 빛이 입사되어 칼라필터 기판에 형성된 블랙매트릭스에서 반사되어 화소로 유입되기 때문에 박막트랜지스터 소자에 충전된 전류가 광에 의해 누설되어 타일드 액정표시장치의 신뢰성이 저하된다.
또한, 공백부분으로 투과된 빛은 LCD 패널에 색을 표시하는 칼라필터 기판의 칼라필터를 열화시킴으로서 타일드 액정표시장치의 색감을 저하시킨다.
여기서, 타일드 액정표시장치에 이용되는 LCD 패널의 전체 개구율(투과도)은 공백부분으로 인해 일반적인 LCD 패널의 개구율보다 낮고, 보통 타일드 액정표시장치는 건물의 현관 및 로비 등과 같이 자연광이 있는 장소에 설치되기 때문에 백라이트 어셈블리의 휘도는 일반적인 LCD 모듈의 휘도보다 3∼5배정도 높아야함으로써, LCD 패널에 강한 빛이 투과된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 공백부분으로 유입되는 광을 차단하여 박막트랜지스터 소자에 충전된 전류가 광에 의해 누설되는 것과 칼라필터가 열화되는 것을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시키는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 화소와 화소 사이에 형성된 공백부분에 백라이트 어셈블리에서 발산된 빛을 차단하는 광차단막을 형성하는데, 광차단막은 게이트선 또는 데이터선이 형성되는 공정에서 형성된다.
바람직하게, 광차단막은 게이트선 및 데이터선과 연결되지 않도록 형성되며, 광차단막은 게이트선과 동일한 재질인 알루미늄으로 형성되거나 데이터선의 재질과 동일한 크롬으로 형성된다.
바람직하게, 정전기로 인해 광차단막과 인접한 게이트선 및 데이터선이 끊어지는 것을 방지하기 위해 광차단막은 공백부분에 여러개로 분할하여 형성할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 타일드 액정표시장치의 LCD 패널을 첨부된 도면 도 1내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
타일드 액정표시장치의 LCD 모듈(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 광원으로 사용되는 백라이트 어셈블리(100)와, 백라이트 어셈블리(100)의 상부면에 설치되어 정보를 표시하는 LCD 패널(200)과, 백라이트 어셈블리(100)의 하부면에 고정되어 LCD 모듈을 고정시키는 인쇄회로기판(300)과, LCD 패널(200)과 인쇄회로기판(300)을 전기적으로 연결하는 히트 씰 커넥터(350)로 구성된다.
백라이트 어셈블리(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 폭방향 양측면에 램프 삽입 홀(도시 안됨)이 형성되고 내부에 반사판(도시 안됨)이 수납된 몰드프레임(120)과, 램프 삽입홀에 끼워져 빛을 반산하는 램프(110)와, 몰드프레임(120)의 상부면과 LCD 패널(200) 사이에 설치되어 반사판에서 반사된 빛을 확산하는 확산 시트(130)로 구성된다.
본 발명에 따른 LCD 패널(200)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 TFT 기판(210)과, TFT 기판(210)과 마주보도록 부착되고 TFT 기판(210)과 크기가 동일한 칼라필터 기판(260)으로 구성되며, 도 4에 도시된 바와 같이 TFT 기판(210)과 칼라필터 기판(260) 사이에 전기 광학적 성질에 의해 구동되는 액정(290)이 주입된다.
TFT 기판(210)에는 도 2에 도시된 점선의 외측, 즉 TFT 기판(210)의 가장자리를 따라 소정의 폭을 갖는 씰 형성영역(215)이 존재하고, 씰 형성영역(215) 내에는 도 3에 도시된 바와 같이 액정(290)을 밀봉하는 씰(295)을 도포하기 위한 씰 라인(217)이 형성된다.
또한, 씰 형성영역(215)의 내측으로 복수개의 데이터선들(225)이 TFT 기판(210)의 길이방향을 따라 일렬로 배열되고, 데이터선들(225)과 교차되도록 TFT 기판(210)의 폭방향을 따라 복수개의 게이트선(230)이 일렬로 형성되는데, 데이터선들(225)은 TFT 기판(210)의 폭방향 일단에서부터 타단까지 연장되고 게이트선(230)은 TFT 기판(210)의 길이방향 일단에서 타단까지 길게 연장된다.
또한, 데이터선들(225)과 게이트선들(230)이 교차하는 교차점에 박막트랜지스터 소자(도시 안됨)가 형성되고, 교차 영역 내에는 화소전극들(245)이 형성된다.
여기서, 데이터선들(225)은 도 3에 도시된 바와 같이 씰 형성영역(215) 내측과 접하는 부분에서부터 서로 동일한 간격으로 3개의 데이터선들(225)이 형성되고, 씰 형성영역(215)으로부터 가장 멀리 위치한 3번째 데이터선에 형성된 화소전극(245)의 경계부분에서 씰 형성영역(215) 폭의 2배가되는 거리만큼 이격된 지점에 다시 3개의 데이터선들(225)이 서로 동일한 간격으로 형성된다.
앞에서 설명한 바와 같이 서로 동일한 간격으로 형성된 3개의 데이터선들(225)의 묶음을 데이터선 그룹(220)이라 하고, 각 데이터선 그룹(225)의 동일선상, 즉 동일한 게이트선(230)과 교차되도록 형성된 3개의 화소전극들(245)의 묶음을 화소라(240)한다. 이들 데이터선 그룹들(220)은 앞에서 설명한 규칙을 가지고 반복적으로 형성된다.
또한, 데이터선 그룹들(220) 사이에 앞에서 설명한 바와 같이 씰 형성영역(215) 폭의 2배가되는 제 1 공백부분(250)이 형성되고, 게이트 라인(230)에서부터 씰 형성영역(215) 폭의 2배가되는 지점까지 TFT 기판(210)의 길이방향을 따라 제 2 공백부분(252)이 형성된다.
여기서, 제 1 및 제 2 공백부분(250, 252)은 LCD 패널들(200)의 접합부분이 눈으로 시인되는 것을 방지하기 위해 화소(240)와 화소(240) 사이의 간격을 2개의 LCD 패널(200)에서 씰 형성영역(215)의 폭을 합한 만큼 이격시키기 위한 것으로, 제 1 및 제 2 공백부분(250, 252)에는 화소전극(245) 및 박막트랜지스터 소자가 형성되지 않는다.
본 발명에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 공백부분(250)에는 백라이트 어셈블리(100)에서 입사되는 빛을 차단하는 광차단막(255)이 가로로 형성되고, 제 2 공백부분(252)에는 데이터선들(225) 사이에 광차단막(255)이 세로로 형성된다. 여기서, 제 1 및 제 2 공백부분(250, 252)에 형성된 광차단막(255)은 각 게이트선들(230) 및 데이터선들(225)과 연결되지 않도록 게이트 및 데이터선들(230, 225)로부터 소정간격 이격되어 형성된다.
바람직하게, 제 1 공백부분(250)에 형성된 광차단막(255)은 게이트선들(230)로 구분된 각 영역에 하나씩 형성할 수도 있고 도 3에 도시된 바와 같이 각 구획에서 복수개로 분할하여 형성할 수도 있다. 여기서, 광차단막(255)을 각 구획에서 하나로 형성할 경우 백라이트 어셈블리(100)에서 유입되는 광을 차단하는 효과가 크고, 광차단막(255)을 여러개로 분할하여 형성할 경우 정전기가 채워지는 면적이 좁기 때문에 정전기가 방전될 때 박막트랜지스터 소자와 데이터 및 게이트선(225, 230)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 2 공백부분(252)에 형성된 광차단막(255)은 데이터선들(225)로 구분된 각 구획에 하나씩 형성된다.
또한, 광착단막(255)은 백라이트 어셈블리(100)에서 발산되는 빛을 반사하는 물질로 형성되거나 또는 광을 흡수하는 물질로 형성되는데, 바람직하게 게이트 전극 및 게이트선(230)과 동일한 재질인 알루미늄이거나 소스/드레인 및 데이터선(225)과 동일한 재질인 크롬으로 형성된다.
한편, 칼라필터 기판(260)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 화소들(240)과 대응되는 영역에 적색, 녹색, 청색을 조합하여 LCD 패널(200)에 색을 표시하는 칼라필터(270)가 형성되고, 칼라필터(245)를 제외한 부분 전체에 빛을 차단시키는 블랙매트릭스(275)가 형성된다.
본 발명에 의한 광차단막을 게이트선과 함께 형성하는 과정을 도 4a를 참조하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
박막트랜지스터 소자를 형성하는 공정에서 TFT 기판(210)의 상부면에 알루미늄을 도포하고 마스크를 이용하여 알루미늄을 노광한 후에 사진 식각하여 게이트 전극 및 게이트선들(230)과 함께 제 1 및 제 2 공백부분에 광차단막(255)을 형성한다.
이후, 게이트 전극 및 게이트선(230)과 광차단막(225)의 상부면에 SiN, a-si, N+a-si 물질을 연속적으로 성막한 후 a-si막과 N+a-si막이 게이트 전극의 상부면에만 존재하도록 사진식각 하여 게이트 절연막(232)과 a-si층과 N+a-si(ohmic)층을 형성한다.
이어, N+a-si층의 상부에 크롬을 도포하고 마스크를 이용하여 노광한 후에 사진 식각하여 게이트 전극과 대응되는 소정영역에 소스/드레인 전극을 형성하고, 도 4b에 도시된 바와 같이 게이트선들(230)과 교차되도록 데이터선들(225)을 형성한다.
계속해서 소스/드레인 및 데이터선(225)의 상부에 보호막(235)을 형성하고, 드레인 전극과 대응되는 부분에 형성된 보호막(235)의 소정영역에 콘택홀을 뚫은 다음 보호막(235)의 상부면에 ITO 금속을 도포하고, ITO 금속막을 사진 식각하여 데이터선(225)과 데이터선(225) 사이에 화소(240)를 형성한다.
한편, 소스/드레인 및 데이터선들(225)과 함께 광차단막(225)을 형성하는 과정은 앞에서 설명한 박막트랜지스터 공정 중에서 광차단막(225)을 게이트 전극 및 게이트선들(230)과 함께 형성하지 않고 소스/드레인 및 데이터선들(225)과 함께 형성한다는 것을 제외하면 앞에서 설명한 공정과 동일하다.
즉, TFT 기판(210)의 상부면에 도 4a에 도시된 바와 같이 게이트전극 및 게이트선(230)을 형성하고, 게이트 전극 및 게이트선(230)의 상부에 게이트 절연막(232)을 형성하며, 게이트 절연막(232)의 상부에 a-si층과 N+a-si층을 형성한 후에 크롬을 N+a-si층 상부에 도포하고 사진식각 하여 소스/드레인 전극 및 데이터선(225)과 제 1 및 제 2 공백부분(250, 252)에 광차단막(255)을 형성한다.
이후, 소스/드레인 전극 및 데이터선(225)과 광차단막(255)의 상부면에 보호막(235)을 형성하고, 보호막(235)의 상부면에 ITO 금속을 도포하여 데이터선(225)과 데이터선(225) 사이에 화소전극(245)을 형성한다.
여기서, 미설명 부호 280은 블랙매트릭스(275)와 칼라필터(270)를 보호하기 위해 블랙매트릭스(275)와 칼라필터(270)의 상부에 형성된 보호막이고, 보호막(280)의 상부면에 형성된 285는 화소전극(245)과 함께 전위차를 발생시키는 공통전극이다.
이와 같이 형성된 광차단막의 작용을 첨부된 도면 4a 및 도 4b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
램프(110)에서 빛이 발산되면 반사판과 확산시트(130)를 통해 빛이 TFT 기판(210)의 전면(全面)으로 유입된다. 이때, 화소전극(245)이 형성된 부분으로 유입된 빛은 액정(290)을 투과하여 칼라필터 기판(260) 쪽으로 유입되어 원하는 화상을 표시하는데 사용된다. 또한, 반사율이 높은 알루미늄 또는 크롬으로 형성된 게이트 및 데이터선(230, 225)과 제 1, 제 2 공백부분(250, 252) 쪽으로 입사된 빛은 게이트선 및 데이터선(230, 225)과 광차단막(255)에서 반사되어 다시 백라이트 어셈블리(100) 쪽으로 되돌아온다.
이와 같이 제 1 및 제 2 공백부분(250, 252)에 광차단막(255)을 형성하면 빛이 입사되지 않아도 되는 부분에 빛이 입사되는 것이 방지되고 백라이트 어셈블리(100) 쪽으로 되돌아온 빛중 일부는 다시 화소(240)로 유입되기 때문에 백라이트 어셈블리(100)의 광효율이 증가된다.
한편, 게이트선(230) 및 데이터선(225)과 광차단막(255)을 통과하여 칼라필터 기판(260)으로 유입된 빛은 블랙매트릭스(275)에서 반사되어 일부는 박막트랜지스터 소자 또는 화소(240)로 유입되는데, 게이트선(230) 및 데이터선(225)과 광차단막(255)을 통과하는 빛이 양이 적기 때문에 빛에 의해 블랙매트릭스(275)가 손상되는 것이 방지된다.
또한, 앞에서 설명한 바와 같이 블랙매트릭스(275)로 유입되는 빛의 양이 적기 때문에 블랙매트릭스(275)에 의해 박막트랜지스터 소자로 유입되는 빛의 양도 감소된다.
한편, LCD 패널(200)의 제작 공정 및 LCD 모듈(1)의 조립공정 등에서 정전기가 유입될 경우 게이트 및 데이터선들(230, 225)보다 면적이 큰 광차단막(255)에 정전기가 많이 모이므로 정전기의 방전에 의해 게이트 및 데이터선(230, 225)이 단선되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 화소와 화소 사이에 형성되는 공백부분에 광차단막을 형성하여 백라이트 어셈블리에서 발산된 빛이 공백부분을 통하여 칼라필터 기판으로 유입되는 것을 최소화함으로써, 타일드 액정표시장치의 색감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 칼라필터 기판으로 유입되는 빛의 양이 적기 때문에 블랙매트릭스에서 반사되어 화소로 유입되는 빛의 양도 적으므로 화소에 충전된 전류가 광에 의해 누설되는 것을 최소화할 수 있어 액정표시장치의 해상도가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 타일드 액정표시장치의 LCD 모듈을 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명에 의한 LCD 패널의 구조를 나타낸 분해 사시도이며,
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 사시도이다.
도 4a는 도 2를 I-I선을 따라 절단하여 빛이 광차단막에서 반사되는 과정을 설명하기 위한 상태도이고,
도 4b는 도 2를 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단하여 빛이 광차단막에서 반사되는 과정을 설명하기 위한 상태도이다.

Claims (9)

  1. 상부기판과, 상기 상부기판에 액정을 개재하여 부착되는 하부 기판으로 이루어진 LCD 패널에 있어서,
    상기 하부기판은 가장자리를 따라 소정 폭으로 형성된 씰 형성영역과;
    상기 씰 형성영역의 내측으로부터 서로 동일한 간격으로 형성된 복수개의 데이터선들의 묶음인 데이터선 그룹들;
    서로 소정간격 이격되어 형성된 복수개의 데이터선 그룹들과 교차되도록 형성된 복수개의 게이트선들;
    상기 데이터선 그룹들과 상기 게이트선들이 교차되는 영역에 형성된 3개의 화소전극들로 이루어진 화소들;
    상기 화소들 사이에 상하좌우 및 상기 대각선 방향으로 배치된 화소들 사이에 상기 각 화소들과 실질적으로 동일만 면적으로형성된 공백부분들;
    상기 각 공백부분에 복수 개로 분할되어 형성되어 상기 LCD 패널로 입사된 빛을 차단 및 정전기에 의하여 상기 데이터선 및 상기 게이트선의 파손을 방지하는 광차단막을 포함하고,
    상기 상부기판은 상기 하부기판과 마주보는 면 중 상기 화소들과 대응되는 영역에 칼라필터가 형성되고, 상기 칼라필터를 제외한 나머지 영역에 광을 차단하는 블랙매트릭스가 형성되는 것을 특징으로 하는 타일드 액정표시장치의 LCD 패널.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공백부분은 상기 데이터선 그룹들 사이에 형성된 제 1 공백부분, 상기 게이트선들 사이에 형성된 제 2 공백부분 및 상기 대각선 방향으로 배치된 화소들 사이에 제 3 공백부분으로 구성되며, 상기 각 제 1 내지 제 3 공백부분의 폭은 상기 씰 형성영역 폭의 2배인 것을 특징으로 하는 타일드 액정표시장치의 LCD 패널.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 광단막은 상기 게이트선들과 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 타일드 액정표시장치의 LCD패널.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 광단막은 상기 데이터선들과 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 타일드 액정표시장치의 LCD패널.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 각 공백부분들에 형성된 광차단막은 상기 게이트선들 및 상기 데이터선들과 소정간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 타일드 액정표시장치의 LCD 패널.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광차단막은 광을 반사하는 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 타일드 액정표시장치의 LCD 패널.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광을 반사하는 재질을 상기 게이트선과 동일한 재질인 알루미늄인 것을 특징으로 하는 타일드 액정표시장치의 LCD 패널.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 광을 반사하는 재질을 상기 데이터선의 재질과 동일한 크롬인 알루미늄인 것을 특징으로 하는 타일드 액정표시장치의 LCD 패널.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 광차단막은 광을 흡수하는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 타일드 액정표시장치의 LCD 패널.
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