KR100617038B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

빛을 효과적으로 차단할 수 있는 블랙 매트릭스층을 구비한 액정표시장치를 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 액정표시장치는 각각 화소영역이 정의되며, 일정간격을 갖고 대향된 상,하부기판과; 상기 상부기판의 상기 화소영역을 제외한 부분에 서로 격리되어 형성된 제 1 블랙 매트릭스층과; 상기 화소영역을 제외한 부분에, 상기 제 1 블랙 매트릭스층 상부를 덮도록 일체로 형성된 제 2 블랙 매트릭스층을 포함함을 특징으로 한다.
블랙 매트릭스, 광밀도

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display Device}
도 1은 일반적인 TN 액정표시장치의 일부를 나타낸 분해 사시도
도 2와 도 3은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 블랙 매트릭스층을 나타낸 평면도 및 그 구조단면도
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도 및 그 구조단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
40 : 상부기판 41 : 제 1 블랙 매트릭스층
42 : 제 2 블랙 매트릭스층 43 : 칼라필터층
44 : 공통전극 50 : 하부기판
51 : 게이트라인 52 : 게이트절연막
53 : 액티브층 54a : 소오스전극
54b : 드레인전극 56 : 콘택홀
57 : 화소전극 60 : 액정층
본 발명은 액정표시소자에 대한 것으로, 특히 빛을 효과적으로 차단할 수 있는 블랙 매트릭스층을 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같이 액정표시장치가 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 장점과 배치되는 면이 많이 있다.
따라서, 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.
그리고 제 2 유리 기판(컬러필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R,G,B 컬러 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성되어 있다. 물론, 횡전계 방식의 액정표시장치에서는 공통전극이 제 1 유리 기판에 형성되어 있다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 씨일재에 의해 합착되고 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.
이때, 액정 주입 방법은 상기 실재에 의해 합착된 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 용기에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하면 삼투압 현상에 의해 액정이 두 기판 사이에 주입된다. 이와 같이 액정이 주입되면 상기 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하게 된다.
한편, 상기와 같이 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다.
상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛이 임의로 변조되어 화상정보를 표현할 수 있다.
이러한 액정은 전기적인 특정분류에 따라 유전율 이방성이 양(+)인 포지티브 액정과 음(-)인 네거티브 액정으로 구분될 수 있으며, 유전율 이방성이 양인 액정분자는 전기장이 인가되는 방향으로 액정분자의 장축이 평행하게 배열하고, 유전율 이방성이 음인 액정분자는 전기장이 인가되는 방향과 액정분자의 장축이 수직하게 배열한다.
도 1은 일반적인 TN 액정표시장치의 일부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 하부기판(1) 및 상부기판(2)과, 상기 하부기판(1)과 상부기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 하부기판(1)은 화소영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)이 배열되고, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열되며, 상기 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 각 화소영역(P)에는 화소전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
그리고 상기 상부기판(2)은 상기 화소영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R,G,B 컬러 필터층(8)과, 화상을 구현하기 위한 공통전극(9)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트 라인(4)으로부터 돌출된 게이트 전극과, 전면에 형성된 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음)과 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막위에 형성된 액티브층과, 상기 데이터 라인(5)으로부터 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극에 대향되도록 드레인 전극을 구비하여 구성된다.
상기 화소전극(6)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.
전술한 바와 같이 구성되는 액정표시장치는 상기 화소전극(6)상에 위치한 액정층(3)이 상기 박막 트랜지스터(T)로부터 인가된 신호에 의해 배향되고, 상기 액정층(3)의 배향 정도에 따라 액정층(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표현할 수 있다.
전술한 바와 같은 액정패널은 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하며, 상부기판(2)의 공통전극(9)이 접지역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정 셀의 파괴를 방지할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2와 도 3은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 블랙 매트릭스층을 나타낸 평면도 및 그 구조단면도이다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 종래의 액정표시장치는 상,하부기판과 그 사이에 충진된 액정층으로 구성되어 있다.
이때 하부기판에는 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터라인이 있고, 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 각 화소영역(P)에는 화소전극이 형성되고, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에는 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
상기 구성을 갖는 하부기판과 일정 간격을 갖고 대향된 상부기판(20)에는, 상기 화소영역을 제외한 게이트라인, 데이터라인과 박막 트랜지스터에 대응되는 부분에 블랙 매트릭스층(22)이 형성되어 있다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않지만, 컬러 색상을 표현하기 위한 컬러 필터층과, 화상을 구현하기 위한 공통전극이 형성되어 있다.
이때 블랙 매트릭스층(22)은 수지(resin)로 구성되어 있고, 화소영역을 제외한 부분으로 빛이 들어오는 것을 효율적으로 차단하기 위해서는 광밀도(Optical Density:OD)가 대략 4.5 이상이 되어야 효율적으로 빛을 차단할 수 있다.
그러나, 상기 수지는 광밀도(OD)가 대략 3.7 정도이므로 완전히 빛을 차단하지 못하고 미세하게나마 빛이 새는 현상이 발생한다.
이와 같이 미세한 빛샘 현상에 의해서 명암비(Contrast Ratio)가 저하되는 현상이 발생한다.
또한 블랙 매트릭스층(22)의 테두리부에서도 빛샘 현상이 발생하는데, 특히 LCD TV 모델은 풀 화이트(full white) 휘도가 400~600 NIT 정도이고, 점점더 고휘도 추세라서 블랙 매트릭스층(22)에 의한 빛샘 현상이 더욱 문제가 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 OD(Optical Density)가 높은 금속으로 제 1 블랙매트릭스층을 형성하고 상기 제 1 블랙매트릭스층을 감싸도록 수지로 제 2 블랙매트릭스층을 형성하여 빛샘 현상을 방지하여 고휘도의 액정표시장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치는 각각 화소영역이 정의되며, 일정간격을 갖고 대향된 상,하부기판과; 상기 상부기판의 상기 화소영역을 제외한 부분에 서로 격리되어 형성된 제 1 블랙 매트릭스층과; 상기 화소영역을 제외한 부분에, 상기 제 1 블랙 매트릭스층 상부를 덮도록 일체로 형성된 제 2 블랙 매트릭스층을 포함함을 특징으로 한다.
상기 제 1 블랙 매트릭스층은 크롬(Cr)으로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 제 2 블랙 매트릭스층은 수지(Resin)로 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도 및 그 구조단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 각각 화소영역이 정의되며, 일정간격을 갖고 대향된 상,하부기판(40,50)과, 상,하부기판(40,50) 사이에 충진된 액정층(60)으로 구성되어 있다.
상기 상부기판(40)에는, 상기 화소영역을 제외한 부분에 서로 격리되어 형성된 제 1 블랙 매트릭스층(41)과, 상기 화소영역을 제외한 부분에 상기 제 1 블랙 매트릭스층(41) 상부를 덮도록 일체로 형성된 제 2 블랙 매트릭스층(42)과, 상기 화소영역상에 칼라(color)를 표현하기 위한 칼라 필터층(43)과, 상기 칼라 필터층(43)을 포함한 상기 상부기판(40) 전면에 화상 구현을 위해 구성된 공통전극(44)으로 구성되어 있다. 상기 공통전극(44)은 횡전계 방식의 액정표시장치에서는 하부기판(50)에 구성된다.
상기 하부기판(50)에는, 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트 라인(51)및 데이터 라인(54)과, 상기 게이트 라인(51)의 일측에서 돌출 형성된 게이트 전극(51a)과, 상기 게이트 전극(51a)을 포함한 하부기판(50)의 전면에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 형성된 게이트 절연막(52)과, 상기 게이트 전극(51a) 상부의 상기 게이트 절연막(52)상에 아일랜드 형태로 형성되는 액티브층(53)과, 상기 데이터 라인(54)으로부터 돌출되어 상기 액티브층(53)의 일측 상부에 오버랩된 소오스 전극(54a)과, 상기 소오스 전극(54a)과 일정 간격 이격되고 액티브층(53)의 타측에 오버랩된 드레인 전극(54b)과, 상기 드레인전극(54b)이 드러나도록 콘택홀(56)을 갖도록 하부기판(50)의 전면에 균일 두께를 갖고 형성된 보호막(55)과, 상기 콘택홀(56)을 통해서 드레인전극(54b)과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극(57)이 구성되어 있다.
상기에서 제 1, 제 2 블랙 매트릭스층(41,42)은 게이트라인(51)과 데이터라인(54)과 박막 트랜지스터에 대응되는 상부에 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 상부기판(40)에 블랙 매트릭스층을 2층으로 형성한 것에 특징이 있는 것으로, 크롬(Cr)으로 구성된 제 1 블랙 매트릭스층(41)과, 상기 제 1 블랙 매트릭스층(41)을 감싸도록 수지로 구성된 제 2 블랙 매트릭스층(42)이 적층 형성되어 있다.
상기와 같이 제 1, 제 2 블랙 매트릭스층을 적층 형성하면 총 블랙 매트릭스층의 두께가 종래와 동일하더라도 광밀도(Optical Density:OD)가 커지게 된다. 이때 광밀도(OD)는 대략 4.5~5로 커지고, 이에 의해서 빛샘 현상이 줄어들고, 명암비(Contrast Ratio)가 향상된다. 또한, 블랙 매트릭스층의 테두리부에서 발생하는 빛샘 현상도 효과적으로 방지할 수 있다.
이때 하부에 형성된 제 1 블랙 매트릭스층(41)은 전기적 도통을 막고 액정구동에 영향을 주는 것을 방지하기 위해서 서로 격리시켜서 형성한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
블랙 매트릭스층을 크롬과 수지를 적층하여 형성하므로써, 블랙 매트릭스층의 광밀도가 높아져서 명암비를 향상시킬 수 있다. 또한 블랙 매트릭스층의 테두리부에서 발생하는 빛샘 현상도 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있다.
삭제

Claims (6)

  1. 각각 화소영역이 정의되며, 일정간격을 갖고 대향된 상,하부기판과;
    상기 상부기판의 상기 화소영역을 제외한 부분에 서로 격리되어 형성된 제 1 블랙 매트릭스층과;
    상기 화소영역을 제외한 부분에, 상기 제 1 블랙 매트릭스층 상부를 덮도록 일체로 형성된 제 2 블랙 매트릭스층을 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 블랙 매트릭스층은 크롬(Cr)으로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 블랙 매트릭스층은 수지(Resin)로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 화소영역이 정의되어 서로 마주보는 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 화소영역을 정의하기 위해 상기 제 1 기판에 서로 수직한 방향으로 배열되는 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 화소영역의 제 1 기판에 형성되는 화소전극;
    상기 제 2 기판의 상기 화소영역을 제외한 부분에 형성되는 제 1 블랙 매트릭스층;
    상기 제 2 기판의 상기 화소영역을 제외한 부분에 상기 제 1 블랙 매트릭스층을 커버하도록 형성된 제 2 블랙 매트릭스층; 그리고
    상기 제 1, 제 2 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판에 형성되는 공통 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 블랙 매트릭스층은 크롬(Cr)으로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 블랙 매트릭스층은 수지(Resin)로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
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