KR101107399B1 - 액정 표시 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공급라인의 라인저항에 의한 화질저하를 방지할 수 있는 액정 표시 패널에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 패널은 제1 기판 상에 형성되는 화소전극과; 상기 제1 기판 상에 화소전극을 가로지르도록 형성되어 스토리지캐패시터를 형성하는 스토리지라인과; 상기 스토리지라인에 스토리지전압을 공급하기 위해 상기 제1 기판 상에 형성되는 공급라인과; 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 상에 상기 공급라인과 병렬로 접속된 공급패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 패널{Liquid Crysyal Display Panel}
도 1은 종래 액정 표시 패널의 액정셀을 상세히 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시 패널을 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 액정 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 액정 표시 패널을 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스토리지라인의 위치에 따른 스토리지전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 3에 도시된 공급패턴의 여러 형태를 나타내는 평면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 3에 도시된 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 8에 도시된 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 액정 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 도 10에 도시된 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
101,121 : 기판 102 : 블랙매트릭스
104 : 컬러필터 106 : 평탄화층
108 : 공통전극 110 : 공급패턴
112,114 : 도팅부 120 : 컬러필터 어레이 기판
122 : 화소전극 130 : 박막트랜지스터 어레이 기판
본 발명은 액정 표시 패널에 관한 것으로, 특히 공급라인의 라인저항에 의한 화질저하를 방지할 수 있는 액정 표시 패널에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시 장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정 표시 패널과, 그 액정 표시 패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한 다.
액정 표시 패널은 도 1에 도시된 바와 같이 게이트라인들(GL)과 데이터라인들(DL)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)에 접속되고 매트릭스 형태로 배열되어진 액정셀들을 구비한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(DL)으로부터의 데이터를 액정셀로 공급한다. 액정셀은 박막트랜지스터(TFT)와 접속된 화소전극(22)과, 화소전극(22)과 수직전계를 이루는 공통전극으로 구성되므로 등가적으로 액정 캐패시터(Clc)로 표시될 수 있다. 이러한 액정셀은 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 화소 전압 신호를 다음 화소 전압 신호가 충전될 때까지 유지시키기 위하여 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함한다.
스토리지 캐패시터(Cst)는 스토리지라인(SL)과, 그 스토리지라인(SL)과 적어도 한 층의 절연막을 사이에 두고 중첩되는 화소전극(22)으로 이루어진다. 스토리지캐패시터(Cst)의 스토리지라인(SL)에 스토리지전압을 공급하기 위해서는 스토리지라인(SL)과 접속된 적어도 하나의 공통공급라인(CL)을 구비한다.
한편, 스토리지전압과 공통전압은 액정셀에 충전되는 화소전압의 실효전압을 결정하는 역할을 하므로 안정한 전압을 유지해야 한다. 즉, 화소전압은 공통전압 및 스토리지전압의 변화정도에 따라 실효전압차가 발생되므로 화상 변화가 발생될 수 있으므로 안정한 전압을 유지해야 한다.
이러한 스토리지전압(Vst)은 스토리지라인 각각과 접속된 공통공급라인과, 그 공통공급라인과 접속된 공통공급패드를 통해 공급된다. 이 경우, 공통공급패드 로부터 멀어질수록 증가하는 공통공급라인의 라인저항에 의해 스토리지전압(Vst)이 왜곡된다. 이에 따라, 첫번째 스토리지라인(SL1)에 공급되는 스토리지전압(Vst)과 마지막번째 스토리지라인(SLn)에 공급되는 스토리지전압(Vst)은 △V만큼의 전압차가 발생된다. 이러한 전압차에 의해 잔상 또는 플리커 등과 같은 화질저하가 발생되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 공통공급라인의 폭을 상대적으로 넓게 형성하여 라인 저항에 의한 신호왜곡을 방지한다. 그러나, 공통공급라인의 폭을 넓히는데는 한계가 있으며, 이 공통공급라인이 하부기판에만 형성되므로 스토리지전압(Vst)을 안정화시키고 라인저항을 감소시키는 데에는 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 공급라인의 라인저항에 의한 화질저하를 방지할 수 있는 액정 표시 패널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 패널은 제1 기판 상에 형성되는 화소전극과; 상기 제1 기판 상에 화소전극을 가로지르도록 형성되어 스토리지캐패시터를 형성하는 스토리지라인과; 상기 스토리지라인에 스토리지전압을 공급하기 위해 상기 제1 기판 상에 형성되는 공급라인과; 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 상에 상기 공급라인과 병렬로 접속된 공급패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 2 내지 도 11c를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시 패널을 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시 패널은 액정을 사이에 두고 대향하는 박막트랜지스터 어레이 기판(130)과 컬러필터 어레이 기판(120)을 구비한다.
박막트랜지스터 어레이 기판(130)은 도 4에 도시된 바와 같이 게이트라인들(GL)과, 그 게이트라인들(GL)과 절연되면서 교차하는 데이터라인들(DL), 그 교차부에 형성된 박막트랜지스터(TFT)와, 그 박막트랜지스터(TFT)와 접속되는 화소전극(122), 그 화소전극(122)의 전압변동을 방지하기 위한 스토리지캐패시터(Cst)를 구비한다.
박막트랜지스터(TFT)는 해당 게이트라인(GL)으로부터의 스캔신호, 즉 게이트신호에 응답하여 해당 데이터라인(DL)으로부터의 화소전압신호를 화소전극(122)에 공급한다.
화소전극(122)은 박막트랜지스터(TFT)와 접속되어 상부기판(101) 상에 형성된 공통전극(108)과 수직전계를 이룬다.
스토리지 캐패시터(Cst)는 화소전극(122)에 충전된 화소전압신호를 다음 화 소전압신호가 충전될 때까지 유지시킨다. 이러한 스토리지 캐패시터(Cst)는 스토리지 라인(SL)과, 그 스토리지 라인(SL)과 적어도 한 층의 절연막을 사이에 두고 중첩되는 화소전극(122)으로 이루어진다. 스토리지캐패시터(Cst)의 스토리지라인(SL)에는 공통공급패드(190) 및 제2 공급라인(CL2)을 통해 전원부(도시하지 않음)에서 생성된 스토리지전압(Vst)이 공급된다.
컬러필터 어레이 기판(120)은 상부기판(101) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(102), 칼라필터(104), 평탄화층(106), 제1 도팅부(112)와 접속된 공통전극(108), 제2 도팅부(114)와 접속된 공급패턴(110)을 구비한다.
블랙매트릭스(102)는 상부기판(101) 상에 화소영역을 구분하도록 형성된다. 이 블랙매트릭스(102)는 불투명 수지 또는 불투명 금속으로 형성된다. 불투명 금속으로는 크롬(Cr) 등이 이용된다. 칼라필터(104)는 블랙매트릭스(102)에 의해 구분된 화소영역에 형성되어 R,G,B 색을 구현한다. 평탄화층(106)은 상대적으로 높은 높이를 가지는 칼라필터(104)에 의한 단차를 보상하기 위해 BCB 또는 포토아크릴(Photoacryl) 등의 유기절연물질로 형성된다.
공통전극(108)에는 공통공급패드(190)로부터 신장된 제1 공급라인(CL1)과 접속된 제1 도팅부(112)를 통해 전원부에서 생성된 공통전압이 공급되어 화소전극(122)과 수직전계를 이룬다. 이 공통전극(108)은 화상표시부에 투명도전성물질로 형성된다.
공급패턴(110)은 제1 도팅부(112)와 동시에 도팅되는 제2 도팅부(114)를 통해 제2 공급라인(CL2)과 병렬로 연결된다. 제2 공급라인(CL2)의 라인저항과 공급 패턴(110)의 라인저항이 병렬로 접속된 구성을 가짐에 따라 종래 공급라인들로만 형성된 경우보다 제2 공급라인(CL2)의 라인 저항값이 수배이상 작아지게 된다. 이러한 제2 공급라인(CL2)을 통해 스토리지라인(SL)에 공급되는 스토리지전압(Vst)은 도 5에 도시된 바와 같이 액정셀의 위치에 상관없이 모든 영역에서 RC지연없이 일정한 전위를 유지하게 된다.
한편, 공급패턴(110)은 도 6a에 도시된 바와 같이 공통전극(108)의 주변, 즉 상부기판(101)의 화상표시부의 외곽의 적어도 일측에 위치하거나, 도 6b에 도시된 바와 같이 "U"자 형태로 형성되거나, 폐쇄형 띠형태로 형성된다. 또한, 공급패턴(110)은 블랙매트릭스(102)의 재질에 따라 도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같이 구조가 달라진다.
블랙매트릭스(102)가 불투명수지, 예를 들면 카본 블랙 수지 등으로 형성된 경우, 공급패턴(110)은 도 7a에 도시된 바와 같이 공통전극(108)과 동일한 투명도전성물질로 형성되거나 도 7b에 도시된 바와 같이 저저항 금속으로 형성된다. 저저항 금속으로 공급패턴(110)을 형성하는 경우, 공급패턴(110)은 새도우 마스크를 이용하여 인쇄공정으로 선택적으로 비표시영역에 형성된다. 저저항금속으로는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄/네오듐(AlNd), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 은(Ag) 등이 이용된다.
블랙매트릭스(102)가 불투명금속, 예를 들면 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrOx)등으로 형성된 경우, 공급패턴(110)은 도 7c에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스(102)와 동일한 물질로 형성된다. 또는 도 7d에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스 (102)와 동일한 불투명금속층(110a), 그 불투명금속층(110a) 상에 적층되는 공통전극(108)과 동일한 투명금속층(110b)으로 형성된다. 도 7c 및 도 7d에 도시된 바와 같이 불투명금속층이 공급패턴(110)에 포함되는 경우 평탄화층(106)은 공급패턴(110)을 노출시키도록 형성된다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시 패널은 도 3에 도시된 액정 표시 패널과 대비하여 액정이 수평 전계(IPS) 또는 프린지 필드(Fringe Field Switching)에 의해 스위칭되므로 공통전극(108)이 하부기판(121) 상에 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
공급패턴(110)은 도팅부(114)를 통해 공급라인(CL)과 병렬로 연결된다. 공급라인(CL)의 라인저항과 공급패턴(110)의 라인저항이 병렬로 접속된 구성을 가짐에 따라 종래 공급라인들로만 형성된 경우보다 공급라인(CL)의 라인 저항값이 작아지게 된다. 이러한 공급라인(CL)을 통해 스토리지라인(SL)에 공급되는 스토리지전압(Vst)은 액정셀의 위치에 상관없이 일정한 전위를 유지하게 된다.
한편, 공급패턴(110)은 블랙매트릭스(102)의 재질에 따라 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이 구조가 달라진다.
블랙매트릭스(102)가 불투명 수지, 예를 들면 카본 블랙 수지 등으로 형성된 경우, 공급패턴(110)은 도 9a에 도시된 바와 같이 투명도전성물질, 저저항금속 또 는 은 페이스트로 형성된다. 투명도전성물질로는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide) 등이 이용되며, 저저항금속으로는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄/네오듐(AlNd), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 은(Ag) 등이 이용된다.
여기서, 공급패턴(110)이 투명도전성물질 또는 저저항금속으로 형성되는 경우, 공급패턴(110)은 새도우 마스크를 이용하여 인쇄공정으로 선택적으로 비표시영역에 형성된다. 상부기판의 전면의 외곽부분에 공급패턴(110)이 투명 도전성 물질로 형성되는 경우, 상부기판(101)의 배면에는 정전기 유입을 방지하기 위한 정전기 차단막이 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
공급패턴(110)이 은 페이스트로 형성되는 경우, 공급패턴(110)은 은 페이스트를 프린팅하거나 도팅하여 비표시영역에 형성된다.
블랙매트릭스(102)가 불투명 금속, 예를 들면 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrOx) 등으로 형성되거나 불투명수지와 불투명 금속이 적층되어 형성된 경우, 공급패턴(110)은 도 9b 및 도 9c와 같은 구조를 가진다.
도 9b에 도시된 공급패턴(110)은 블랙매트릭스(102)와 동일한 불투명금속으로 형성된다. 도 9c에 도시된 공급패턴(110)은 블랙매트릭스(102)와 동일한 불투명금속층(110a)과, 그 불투명금속층(110a) 상에 적층된 저저항금속층(110b)으로 이루어진다. 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같이 불투명금속층이 공급패턴(110)에 포함되는 경우 평탄화층(106)은 공급패턴(110)을 노출시키도록 형성된다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 수직 배향형 액정 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 수직 배향형 액정 표시 패널은 도 3에 도시된 액정 표시 패널과 대비하여 공통전극(108) 내에 형성되는 슬릿(150)을 추가로 구비하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 슬릿은 공통전극 내에 형성되는 것 이외에도 화소전극 내에 적어도 하나 형성될 수 있다. 이러한 슬릿 이외에도 수직 배향형 액정 표시 패널은 화소영역 내에 형성되는 적어도 하나의 유전체 돌기를 형성할 수 있다. 이 유전체 돌기는 칼라필터 상에 형성되거나 보호막 및 오버코트층 중 적어도 어느 하나와 동일층에 형성될 수 있으며 그 형성 위치에 한정되는 것이 아니다.
도 10에 도시된 공통전극(108)은 한 화소영역마다 적어도 하나의 슬릿(150)이 형성된다. 이 슬릿(150)은 화소전극(122)과 공통전극(108) 사이에 형성된 전계를 유도한다. 그 유도된 전계를 따라 한 화소영역마다 액정은 여러 방향으로 배열되므로 멀티 도메인을 구현할 수 있어 시야각이 향상된다.
이러한 공통전극(108)과 이격되게 형성되는 공급패턴(110)은 제1 도팅부(112)와 동시에 도팅되는 제2 도팅부(114)를 통해 제2 공급라인(CL2)과 병렬로 연결된다. 제2 공급라인(CL2)의 라인저항과 공급패턴(110)의 라인저항이 병렬로 접속된 구성을 가짐에 따라 종래 공급라인들로만 형성된 경우보다 제2 공급라인(CL2)의 라인 저항값이 수배이상 작아지게 된다. 이러한 제2 공급라인(CL2)을 통해 스토리지라인(SL)에 공급되는 스토리지전압(Vst)은 액정셀의 위치에 상관없이 모든 영역에서 RC지연없이 일정한 전위를 유지하게 된다.
한편, 제1 도팅부(112)를 통해 제1 공통라인(CL1)과 접속된 공통전극(108)과 이격되게 형성되는 공급패턴(110)은 블랙매트릭스(102)의 재질에 따라 도 11a 내지 도 11c에 도시된 바와 같이 구조가 달라진다.
블랙매트릭스(102)가 불투명수지로 형성된 경우, 공급패턴(110)은 도 11a에 도시된 바와 같이 공통전극(108)과 동일한 투명도전성물질로 형성된다.
블랙매트릭스(102)가 불투명금속으로 형성된 경우, 공급패턴(110)은 도 11b에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스(102)와 동일한 물질로 형성된다. 또는 도 11c에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스(102)와 동일한 불투명금속층(110a), 그 불투명금속층(110a) 상에 스크린 마스크를 이용하여 적층되는 공통전극(108)과 동일한 투명금속층(110b)으로 형성된다. 도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이 불투명금속층이 공급패턴(110)에 포함되는 경우 평탄화층(106)은 공급패턴(110)을 노출시키도록 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 하부기판 상에 형성된 공급라인과 도팅부를 통해 병렬로 연결된 공급패턴이 상부기판 상에 형성된다. 이 공급패턴의 라인저항과 공급라인의 라인저항이 병렬로 접속된 구성을 가짐에 따라 종래 공급라인들로만 형성된 경우보다 공급라인의 라인 저항값이 종래보다 작아지게 된다. 종래보다 작아진 라인 저항값에 의해 액정셀의 위치에 상관없이 스토리지전압은 일정한 전위를 유지하게 된다. 이에 따라, 크로스토크, 플리커 등의 화 질 불량이 방지된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (15)

  1. 제1 기판 상에 형성되는 화소전극과;
    상기 제1 기판 상에 화소전극을 가로지르도록 형성되어 스토리지캐패시터를 형성하는 스토리지라인과;
    상기 스토리지라인에 스토리지전압을 공급하기 위해 상기 제1 기판 상에 형성되는 공급라인과;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 상에 상기 공급라인과 병렬로 접속된 공급패턴을 구비하고,
    상기 공급라인은 제1 기판의 외각영역에 형성되고, 상기 공급패턴은 상기 제2 기판의 외각영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급라인과 상기 공급패턴을 병렬로 접속시키기 위한 도팅부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 기판 상에 형성되어 화소영역을 구획하는 블랙매트릭스와;
    상기 화소영역에 형성되는 컬러필터와;
    상기 화소전극과 수직전계를 이루는 공통전극을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 화소영역을 멀티도메인으로 구현하기 위해 상기 공통전극 내에 형성되는 슬릿을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 기판 상에 형성되어 화소영역을 구획하는 블랙매트릭스와;
    상기 화소영역에 형성되는 컬러필터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 기판 상에 형성되어 상기 화소전극과 수평전계 또는 프린지 전계를 이루는 공통전극을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  7. 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 불투명수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 공급패턴은 상기 공통전극과 동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 공급패턴은 저저항 도전층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  10. 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 불투명금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 공급패턴은 상기 블랙매트릭스와 동일한 물질로 동일평면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 공급패턴은 저저항도전층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 공급패턴은
    상기 블랙매트릭스와 동일한 불투명금속층과;
    상기 불투명금속층 상에 형성되는 저저항 도전층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  14. 삭제
  15. 삭제
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