KR19980078722A - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

오프(off) 전류에 기인하는 크로스 토크 현상을 방지하기 위한 액정표시장치(이하, LCD라 한다)가 개시된다. 본 발명에 의한 액정표시장치는, 블랙 매트릭스와 칼라필터가 구비되어 있는 C/F 기판과, 복수의 데이타 라인과 게이트 라인이 격자상으로 배치되어 그들의 각 교점에 박막트랜지스터와 화소전극이 접속되어 있는 TFT 기판이 액정을 사이에 두고 조립되도록 이루어진 LCD에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 상에 R/G/B 적층 구조의 칼라필터층이 더 구비되도록 구성된다. 그 결과, 상기 TFT 기판으로 유입되는 광중, C/F 기판의 블랙 매트릭스에 부딪혀 TFT 기판의 액티브 패턴쪽으로 재반사되는 광을 제거할 수 있게 되므로, 오프 전류에 의해 야기되던 크로스 토크 현상을 방지할 수 있게 되어 LCD의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

액정표시장치
본 발명은 박막트랜지스터용 액정표시장치(liquid crystal display:이하, LCD라 한다)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막트랜지스터 기판(이하, TFT 기판이라 한다)으로 유입된 광원중 블랙 매트릭스에 부딪혀 TFT 기판으로 다시 반사되어지는 광을 제거할 수 있도록 한 LCD에 관한 것이다.
근래에 고품위 TV(high definition TV:HDTV) 등의 새로운 첨단 영상기기가 개발됨에 따라 평판표시기에 대한 요구가 대두되고 있다. LCD는 평판표시기의 대표적인 기술로써 ELD(electro luminescence display), VFD(vacuum fluorescence display), PDP(plasma display panel) 등이 해결하지 못한 칼라화, 저전력, 그리고 고속화등의 문제를 가지고 있지 않다.
이 LCD는 크게 수동형과 능동형의 두가지 형태로 나누어지는데, 능동형 LCD는 각 화소 하나 하나를 박막트랜지스터(thin film transistor:이하, TFT라 한다)와 같은 능동소자가 제어하도록 되어 있어 응답속도, 시야각, 색재현성, 그리고 대조비(contrast ratio)에 있어서, 수동형 LCD보다 훨씬 뛰어나 100만 화소 이상의 해상도를 필요로 하는 HDTV에 가장 적합한 표시기로 사용되고 있을 뿐 아니라 박형, 경량, 저소비 전력 등의 장점을 가져 노우트북용 컴퓨터, 모니터 등 각종 표시기에 이용되고 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 종래의 LCD는 크게, 복수의 데이타 라인 및 게이트 라인이 서로 수직 교차되도록 배치되어, 그들의 교점에 각각 접속되도록 박막트랜지스터와 픽셀전극이 형성되고, 그 전면에 보호막(예컨대, 질화막)과 ITO 재질의 공통전극이 순차적으로 형성되어 있는 TFT 기판과, 블랙매트릭스와 칼라필터가 형성되고, 그 전면에 보호층 및 ITO 재질의 공통전극이 형성되어 있는 C/F 기판이 서로 마주보도록 배치되어, 그 사이의 수 μm 공간에 액정이 주입되는 구조로 이루어져 있다. 그리고, 상기 TFT 기판 및 C/F 기판의 공통전극 상부에는 표면이 러빙(rubbing)처리된 PI(polyimide) 재질의 배향막이 형성되어 있고, 상기 TFT 기판과 C/F 기판의 바깥쪽으로는 편광판이 부착되어 있다.
상기 LCD는 게이트 라인 형성시, 공정 결함에 의해 라인 오픈(line open)이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 최근에는 주로 이중 게이트 라인(dual gate line) 구조를 가지거나 또는 상/하 이중 금속(double metal) 구조를 가지도록 LCD가 설계되고 있다.
상기 이중 금속 구조를 채택할 경우에는, 상기 금속을 이루는 물질이 저저항 금속이므로 이를 이용하여 신호지연을 줄일 수 있다는 효과를 얻을 수 있으며, 반면 상기 이중 게이트 라인 구조를 채택할 경우에는 2개의 라인에 의해 선저항을 줄임과 동시에 1개의 라인 오픈시 여분의 1개 라인 즉, 용장형 게이트 라인(redundancy gate line)을 이용하여 게이트 라인의 오픈을 방지할 수 있다는 잇점을 갖는다.
도 1에는 링 타입(ring type)의 이중 게이트 라인 구조를 가지도록 설계된 종래의 LCD 구조를 도시한 평면도가 제시되어 있다. 여기서는 편의상, TFT 기판 측의 구조만을 도시해 놓았다. 상기 평면도에서, 참조번호 10은 n-1번째 게이트 라인을 나타내고, 참조번호 12는 n-2번째 게이트 라인을 나타내며, 참조번호 20,22,24는 TFT를 구성하는 비정실 실리콘층(a-Si layer)(또는 반도체층), 드레인, 소오스를 나타내고, 참조번호 26은 단위 픽셀(unit pixel)을 나타낸다. 그리고, 참조번호 14는 n-2번째 게이트 라인(미 도시)과 n-1번째 게이트 라인(10)를 전기적으로 연결시켜 주는 게이트 금속 라인을 나타내고, 참조번호 16은 n번째 게이트 라인(12)과 n+1번째 게이트 라인(미 도시)을 전기적으로 연결시켜 주는 게이트 금속 라인을 나타낸다.
이러한 구조를 가지도록 LCD를 설계할 경우, 임의의 단위 픽셀과 연결된 n번째 게이트 라인(10)과 임의의 또 다른 단위 픽셀과 연결된 n+1번째 게이트 라인(12) 사이(빗금친 부분)에 틈(28)이 존재하게 되므로, 상기 LCD에 백라이트 실장시 이 부분으로 빛이 통과되면서, 측면광이 칼라필터 기판(이하, C/F 기판이라 한다)의 블랙 매트릭스에 부딪쳐 반사되어, TFT 기판상에 형성된 액티브 패턴의 탑 표면(예컨대, 반도체층)을 비추게된다. 이와 같이 블랙 매트릭스로부터 반사된 빛이 액티브 패턴의 탑 표면을 비추게 되면, TFT의 오프(off) 전류가 증가하는 현상이 초래된다.
도 2에는 이를 확인하기 위하여 C/F 기판과 TFT 기판이 서로 소정 간격 이격된 상태로 조립된 LCD 패널의 구조를 도시한 단면도가 제시되어 있다. 상기 단면도에서 참조번호 30은 게이트 전극(32), 게이트 절연막(34), 비정질 실리콘 재질의 반도체층(20) 및, 소오스/드레인 전극(24),(22)으로 구성된 액티브 패턴과, ITO 재질의 픽셀(26)이 구비된 TFT 기판(30)을 나타내고, 참조번호 36은 블랙 매트릭스(38)와 칼라필터(40) 및 ITO 재질의 공통전극(42)이 구비된 C/F 기판을 나타낸다. 그리고, 참조번호 44는 폴리이미드 재질의 배향막을 나타내며, 참조번호 29는 보호막을 나타낸다. 이때, 상기 C/F 기판(36) 상에 형성된 블랙 매트릭스(38)는 단일막 구조의 Cr으로 형성할 수도 있고, 반사도를 낮추기 위하여 도시된 바와 같이 CrOx(38a)/Cr(38b) 적층 구조를 가지도록 형성할 수도 있다.
상기 단면도를 참조하면, TFT 기판(30)으로 광원인 빛이 유입되어질 경우 n-1번째 게이트 라인(10)과 n번째 게이트 라인(12) 사이의 틈(28)으로 통과된 측면 광(46)이 C/F 기판(36)의 블랙 매트릭스(38)에 부딪혀 반사되어, TFT 기판(30)의 액티브 패턴을 구성하는 반도체층(20) 표면에 비추어짐을 확인할 수 있다.
모니터용 LCD 모듈의 경우, 실제로 강한 빛이 비추어질 때 상기 단점에 기인하여 오프 전류에 의한 크로스 토크(crosstalk) 현상이 야기되므로, LCD의 화질저하 현상이 발생하게 된다. 따라서, 상기와 같이 블랙 매트릭스(38)로부터 반사되어져 나오는 광을 줄일 수 있는 기술 개발이 시급히 요구되고 있다.
이러한 현상을 방지하기 위하여, LCD 패널을 뒤집어 C/F 기판(36)쪽으로 광원이 유입되도록 LCD 모듈을 제작해줄 수도 있으나, 이 경우 실장에 문제가 따르므로 현재는 TFT 기판(30)쪽으로 광원이 유입되도록 제작하는 것이 보편적이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 개선하기 위하여 창안된 것으로, LCD 패널 제작시 TFT 기판 상의 임의번째 게이트 라인(예컨대, n-1번째 게이트 라인)과, 이와 인접되도록 배치된 임의번째 게이트 라인(예컨대, n번째 게이트 라인) 사이의의 틈에 대응하는 위치의 블랙 매트릭스 상에 R/G/B(red/green/blue) 적층 구조의 칼라필터층을 형성시켜 주므로써, 두 개의 게이트 라인 사이의 틈으로 유입된 측면 광원이 블랙 매트릭스에 부딪혀 TFT 기판으로 반사되는 현상을 제거하여, TFT 기판에서의 오프 전류 발생을 방지할 수 있도록 한 LCD를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 LCD 패널의 TFT 기판측 구조를 도시한 평면도,
도 2는 종래 기술에 의한 LCD 패널 구조를 도시한 단면도,
도 3은 종래 기술로서, LCD 패널의 C/F 기판에 형성된 칼라필터 어레이 구조를 도시한 평면도,
도 4은 본 발명으로서, 이중 게이트 라인 구조를 갖는 LCD 패널의 C/F 기판측 구조를 개략적으로 도시한 평면도,
도 5는 본 발명으로서, 단일 게이트 라인 구조를 갖는 LCD 패널의 C/F 기판측 구조를 도시한 평면도,
도 6는 본 발명으로서, R/G/B 적층 구조의 칼라필터층이 구비되도록 제작된 LCD 패널 구조를 도시한 단면도.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 블랙 매트릭스와 칼라필터가 구비되어 있는 C/F 기판과, 복수의 데이타 라인과 게이트 라인이 격자상으로 배치되어 그들의 각 교점에 박막트랜지스터와 화소전극이 접속되어 있는 TFT 기판이 액정을 사이에 두고 조립되도록 이루어진 LCD에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 상에 R/G/B 적층 구조의 칼라필터층이 더 구비되도록 제작된 것을 특징으로 하는 LCD가 제공된다.
상기와 같은 구조를 가지도록 LCD를 설계한 결과, TFT 기판의 n-1번째 게이트 라인과 n번째 게이트 라인 사이의 틈으로 측면광이 유입되어지더라도 블랙 매트릭스 상에 형성된 R/G/B 적층 구조의 칼라필터층에 의해 이들 측면광이 다시 TFT 기판상으로 반사되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 이로 인해, TFT 기판의 액티브 패턴에서 야기되던 오프 전류 발생을 방지할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 TFT 기판의 n-1번째 게이트 라인과 n번째 게이트 라인 사이의 틈으로 유입된 측면광이 C/F 기판 상의 블랙 매트릭스에 부딪힌 뒤, 다시 TFT 기판쪽으로 반사되는 현상을 방지하기 위하여, 측면광이 유입되어지는 C/F 기판의 블랙 매트릭스 상에 R/G/B 적층 구조의 칼라필터층을 형성시켜 주는데 주안점을 둔 기술로서, 이를 도 4 내지 도 6에 제시된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 여기서, 도 4는 이중 게이트 라인 구조를 갖는 LCD 패널의 C/F 기판 구조를 개략적으로 도시한 평면도를 나타내고, 도 5는 단일 게이트 라인 구조를 갖는 LCD 패널의 C/F 기판 구조를 도시한 평면도를 나타낸다. 그리고, 도 6는 R/G/B 적층 구조의 칼라필터층이 구비되도록 제작된 본 발명에 의한 LCD 패널 구조를 도시한 단면도를 나타낸다.
LCD 패널의 C/F 기판에 형성된 기존의 C/F 어레이는 도 3의 평면도에서 알 수 있듯이, 스트라이프(stripe) 형으로 R, G, B 각각의 칼라필터(46),(48),(50)가 블랙 매트릭스를 사이에 두고 서로 소정 간격 이격되도록 배치된 구조를 가지도록 이루어져 있음을 알 수 있다.
반면, 본 발명에서는 TFT 기판 상의 임의번째(예컨대, n-1번째) 게이트 라인과 이와 인접되도록 배치된 임의번째(예컨대, n번째) 게이트 라인 사이의 틈에 대응하는 위치의 블랙 매트릭스 상에 R/G/B 적층 구조의 칼라필터층이 더 구비되는 구조를 가지도록 C/F 기판을 설계하고 있다. 이를 도4 및 도 5를 참조하여 이중 게이트 라인 구조를 갖는 LCD 패널의 경우와, 단일 게이트 라인 구조를 갖는 LCD 패널 경우로 구분하여 살펴본다.
이중 게이트 라인 구조를 채용한 LCD 패널의 경우에는 도 4에 제시된 평면도에서 알 수 있듯이, 기존과 동일한 구조를 가지도록 C/F(100),(102),(104)와 블랙 매트릭스를 형성하되, TFT 기판 상의 임의번째(예컨대, n-1번째) 게이트 라인과 이와 인접되도록 배치된 임의번째(예컨대, n번째) 게이트 라인 사이의 틈에 대응하는 위치의 블랙 매트릭스 상에 R/G/B 적층 구조를 갖는 칼라필터층(106)이 더 구비되도록 C/F 기판이 설계되어져 있음을 알 수 있다.
단일 게이트 라인 구조를 채용한 LCD 패널의 경우에는 도 5에 제시된 평면도에서 알 수 있듯이, 기존과 동일한 구조를 가지도록 C/F(100),(102),(104)와 블랙 매트릭스를 형성하되, 블랙 매트릭스가 오픈되는 영역(108)을 제외한, TFT 형성 부분(Ⅰ)과 각 단위 픽셀 사이의 게이트 라인 형성 부분(Ⅱ)에 상기와 같이 R/G/B 적층 구조의 칼라필터층(110)을 형성하도록 C/F 기판이 설계되어져 있음을 알 수 있다.
이와 같이, 블랙 매트릭스의 소정 부분에 R/G/B 적층 구조의 C/F층(106),(110)이 남도록 각각의 C/F(100),(102),(104)를 패터닝해줄 경우, 이 적층 구조의 C/F층(106),(110)에 의해 TFT 기판으로 유입되는 수직 또는 측면광중 블랙 매트릭스에 부딪혀 다시 TFT 기판쪽으로 반사되는 광을 제거할 수 있게 된다.
이것은, 상기 TFT 기판으로 유입된 광이 상기 R/G/B 적층 구조의 C/F층(106),(110)에 부딪힐 경우, 3층 적층 구조의 C/F층(106),(110)을 통과하면서 상기 광이 블랙 상태로 변화되기 때문이다.
도 6에는 이를 확인하기 위하여, 복수의 데이타 라인 및 게이트 라인이 서로 수직 교차되도록 배치되어, 그들의 교점에 각각 접속되도록 TFT와 픽셀 전극(124)이 형성되어 있는 TFT 기판(112)과, 블랙 매트릭스(130)와 C/F(미 도시)가 형성되고, 상기 블랙 매트릭스(130)의 소정 부분에 R/G/B 적층 구조의 C/F층(132)이 형성되어 있는 C/F 기판(128)이 서로 마주보도록 배치되어, 그 사이의 수 μm 공간에 액정이 주입되도록 이루어진, 본 발명에 의한 LCD 패널의 구조를 도시한 단면도가 제시되어 있다. 상기 단면도에서, 참조번호 114는 게이트 전극을 나타내고, 참조번호 116은 게이트 절연막을 나타내며, 참조번호 118 및 120은 소오스 및 드레인 전극을 나타내고, 참조번호 119는 비정질 실리콘 재질의 반도체층을 나타내며, 참조번호 126 및 136은 폴리이미드 재질의 배향막을 나타낸다. 그리고, 참조번호 134는 C/F 기판(128)에 형성된 ITO 재질의 공통전극을 나타낸다. 이때, 상기 블랙 매트릭스(130)는 기 언급된 바와 같이 단일막 구조의 Cr으로 형성할 수도 있고, 반사도를 낮추기 위하여 도시된 바와 같이 CrOx(130a)/Cr(130b) 적층 구조를 가지도록 형성할 수도 있다.
상기 단면도를 참조하면, TFT 기판(112)으로 광이 유입되어질 경우 도 1의 n-1번째 게이트 라인(10)과 n번째 게이트 라인(12) 사이의 틈(28)으로 통과된 측면광(138)이 C/F 기판(128)의 블랙 매트릭스(130)쪽으로 유입되어지더라도, 상기 광이 R/G/B 적층 구조의 C/F층(132)을 통과하면서 블랙(black) 상태로 변화되어지기 때문에, 이 광이 다시 TFT 기판(112)의 반도체층(119) 표면으로 반사되는 현상이 발생되지 않게 된다. 이로 인해, TFT 기판에서의 오프 전류 발생을 방지할 수 있게 되어, LCD 소자의 불량 발생률을 줄일 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 블랙 매트릭스(130) 상에 형성된 R/G/B 적층 구조의 C/F층(132)으로 인해 TFT 기판으로 유입되는 광중, C/F 기판(128)의 블랙 매트릭스(130)에 부딪혀 TFT 기판(112)의 액티브 패턴쪽으로 재반사되어지는 광을 제거할 수 있게 되므로, 오프 전류 발생에 의해 야기되던 크로스 토크 현상을 방지할 수 있게 되어 LCD 패널의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 블랙 매트릭스와 칼라필터가 구비되어 있는 C/F 기판과, 복수의 데이타 라인과 게이트 라인이 격자상으로 배치되어 그들의 각 교점에 박막트랜지스터와 화소전극이 접속되어 있는 TFT 기판이 액정을 사이에 두고 조립되도록 이루어진 액정표시장치에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 상에 R/G/B 적층 구조의 칼라필터층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시장
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