KR200158389Y1 - 액정표시장치의 상판구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 액정표시장치의 상판구조에 관한 것으로, 상판의 공통전극의 저항을 줄이기 위하여 종래의 기술에서 공통전극으로 사용되는 투명한 ITO상에 전도성이 좋은 금속을 증착, 블랙매트릭스와 같은 폭을 갖는 패턴을 형성하여 ITO와 금속으로 이루어진 전극을 형성했다.

이로 인해 상판의 전극저항이 감소되어, 상판과 하판전극사이에 발생하는 커패시턴스 커플링 효과가 최소화 됨으로써, 액정화면을 불안정하게 하는 수평크로스 토크 현상이 방지된다.

Description

액정표시장치의 상판구조

제1도는 종래의 액정표시장치의 상판구조 단면도.

제2도는 신호선의 전압변화에 따른 상판전극의 전압변동을 나타낸 파형도.

제3도는 액정표시장치의 등가회로도.

제4도는 정상 동작시와 수평 크로스 토크시 액정전압 파형도.

제5도는 수평 크로스 토크 현상을 보여주는 개략도.

제6도는 본 고안의 액정 표시장치의 상판제조 공정단면도.

제7(a)(b)도는 본 고안의 다른 실시예를 나타낸 박막 트랜지스터 액정표시장치의 상판구조 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 절연기판 2 : 블랙매트릭스

3 : 칼라필터층 4 : 오버코팅층

5,8 : ITO 7,7a : 금속패턴

본 고안은 박막 트랜지스터-액정표시장치(TFT-LCD)에 관한 것으로, 특히, 수평 크로스 토크(horizontal cross talk)효과를 줄이기에 적당하도록 한 액정표시장치의 상판구조에 관한 것이다.

제1도는 종래의 박막 트랜지스터-액정표시장치의 상판구조 단면도를 나타낸 것으로, 이로부터 제조공정을 설명하면 다음과 같다.

절연기판(유리 또는 석영)(1)상에 불투명 금속박막을 증착한 후 포토-에칭공정을 수행하여, 하판의 픽셀(pixel) ITO(Indium Tin Oxide)에 대응되는 부분을 제거하여, 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스(Black Matrix)(2)를 형성한다.

이어 노출된 전표면에 빛의 색체기능을 부여하기 위한 칼라필터용 물질을 형성하고, 포토-에칭공정을 수행하여 블랙매트릭스(2)의 중앙부분으로부터 양측으로 일정폭을 제거하여 칼라필터용 물질이 서로 격리되도록 칼라필터층(3)패턴을 형성한다.

이어, 노출된 전표면에 칼라필터층(3) 보호 및 평탄화를 위해 전기적으로 절연체인 오버코팅층(4)을 증착한다.

그 다음, 오버코팅층(4)상에 상판의 공통 전극으로서 ITO(Indium Tin Oxide)(5)를 일정 두께로 형성한다.

이와 같이 박막 트랜지스터-액정표시장치의 상판의 전극은 투명하고, 전도성을 띄는 ITO막으로 형성된다.

그런데, ITO의 면저항(sheet Resistance)이 보통의 금속보다 10~100배정도 크기 때문에 박막 트랜지스터-액정표시 장치에서 하판의 구동선(gate line) 및 신호선(signal line)과 커패시턴스 커플링(capacitance coupling)효과를 일으킨다.

즉 하판의 구동선 및 신호선에서의 전압변동이 상판전극의 전압변동을 일으킨다.

제2도는 하판의 구동선 전압 및 신호선전압 변화에 따라 상판전극의 전압변동을 나타낸 파형도로써, Vg는 구동선전압, Vd는 신호선 전압 Vcom은 상판의 공통 전극전압 파형을 나타낸 것으로, 하판의 신호전압이 변화할때 상판전극의 전압이 변화함을 나타낸 것이다.

그리고, 이때 상판전극의 전압 변화량은 근사적으로 다음과 같이 나타낼수 있다.

Vo : 초기전압 변동의 크기

R : 상판전극의 총저항

C : 상판과 하판사이의 커패시턴스

제3도는 박막 트랜지스터-액정표시장치의 등가회로를 나타낸 것으로, 하판에 형성되는 박막 트랜지스터와 상판과의 커패시턴스 커플링 및 상판전극의 등가저항등이 액정표시장치의 구동시 이와 같은 양상으로 형성된다.

제3도에서, Csc : 신호선과 상판전극의 커패시턴스, Cgc : 구동선과 상판전극의 커패시턴스, C_LC: 액정에 의한 커패시턴스, r₁~r₈: 상판전극의 등가저항, Vg₁, Vg₂: 구동선 전압, V_d1, V_d2: 신호선전압, Vcom : 상판전극에 인가되는 전압, 등을 나타낸다.

여기서, 상,하판 사이에 나타나는 커패시턴스(Cgc, Csc)에 의해서 상판전극의 전압이 식(1)에 따라 변하게 된다.

그리고, 제4도는 상판전극의 저항에 따른 수평 크로스 토크에 의한 액정전압 및 크로스 토크가 나타나지 않았을때의 액정전압 파형을 나타낸것으로, 정상동작시 액정전압 Vp는 신호전압파형 V_d와 수평하게 일정전압을 유지하나, 크로스 토크가 발생하였을시의 파형 Vp, cro은 정상동작시의 액정전압보다 다소 감소함을 보이고, 상판전극의 전압파형 또한 크로스토크 발생시에는 정상동작시(크로스 토크 미발생)의 경우와 비교하여 구동선 전압 Vg와 신호선전압 V_d변화발생시 이후까지 상판전극의 전압변동(Vcom, cro)이 크게 더 긴시간동안 일어남을 보인다.

제5도는 제4도와 같은 크로스 토크 현상발생시 액정화면에서 나타나는 현상을 설명하기 위한 개략도로, 정상동자시 윈도우 패턴 좌우측이 처음에는 배경색(회색)과 동일했으나, 수평크로스 토크가 발생하였을 경우에는 엷은 검정으로 바뀐다.

이와 같은 종래의 기술은, (1)식에서 알수 있듯이 상판전극의 전압이 변동한 후, 원래의 전압으로 되돌아 오는데 걸리는 시간은 초기 변동전압의 크기 Vo와 상판전극총저항 R, 상,하판사이의 커패시턴스 C에 의해 결정된다.

따라서, 종래 기술의 상판전극의 총저항 R이 크기 때문에 박막 트랜지스터의 스위칭시간내에 상판전압의 변동치가 원래의 값으로 되돌아 오지 못하는 현상이 생겨, 이로인해 실제 액정양단에 걸리는 전압의 크기가 감소하게 됨으로써 액정화면상에 제5도와 같은 현상이 나타나는 문제점이 있었다.

본 고안은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 제안된 것으로, 상판전극을 ITO와 금속으로 형성하여 저항을 낮추는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제6(a)도 내지 제6(c)도는 본 고안의 액정표시장치 상판 제조공정을 설명하기 위한 제조공정단면도로써 이로부터 본 기술을 설명하면 다음과 같다.

제6(a)도와 같이 절연기판(유리 또는석영)(1)상에 블랙매트리스용 불투명금속막을 증착한 후, 포토-에칭공정으로 하판의 픽셀 ITO막에 대응되는 부분의 불투명 금속을 제거하여, 이 이외의 부분에 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스(2) 패턴을 형성한다.

이어, 노출된 전표면에 칼라필터용 물질을 증착한후, 포토-에칭공정을 수행하여, 블랙매트릭스(2)상의 중심으로부터 일정폭의 칼라필터용 물질을 제거하여 두개의 블랙매트릭스(2)사이에 걸치는 서로 격리된 복수개의 패턴으로 빛의 색체기능을 부여하기 위한 칼라필터층(3) 패턴을 형성한다.

이어, 노출된 전표면에 칼라필터층(3)보호 및 막두께의 평탄화를 위해 전기적으로 절연체인 오버코팅층(4)을 형성하고 제6(b)도와 같이 상기 오버코팅층(4)상에 금속을 증착하고, 포토-에칭공정을 수행하여, 블랙매트릭스(2)와 수직적으로 상응하는 부분에만 금속이 남도록 금속패턴(7)을 형성한다.

그 다음 제6(c)도와 같이 노출된 전표면에 투명한 전도성 물질인 ITO(Indium Tin Oxide)(8)을 형성한다.

제7(a)(b)도는 본 고안의 다른 실시예를 설명하기 위한 박막 트랜지스터-액정표시장치의 상판구조단면도를 나타낸 것으로 제7(a)도는 제1실시예로서 절연기판(1)상에 선택적으로 복수개의 블랙매트릭스(2)패턴을 형성하고, 상기 복수개의 블랙매트릭스(2)사이에 걸치어, 서로 격리된 패턴으로 빛의 색체기능을 부여하기위한 칼라필터층(3)패턴이 형성되고, 노출된 표면에 칼라필터층(3) 보호 및 상판의 막평탄화를 위한 전기적으로 절연체인 오버코팅층(4)을 형성한 후, 상기 오버코팅층(4)상에 투명전도성 물질인 ITO(5)을 형성하고, 상기 ITO(5)상에 상판전극의 일부로서 금속을 증착한후 포토-에칭공정을 수행하여 블랙매트릭스(2)와 같은 폭으로 수직적으로 대응 되는 위치에 금속패턴(7a)을 형성한다.

그리고 본 고안의 제2실시예로서, 제7(b)도와 같이 절연기판(1)상에 빛의 색체기능을 부여하기 위한 칼라필터용 물질을 증착하고 하판의 ITO막에 대응하는 부분에만 칼라필터용 물질이 남도록 칼라필터층(3)패턴을 형성하고 노출된 전표면에 칼라필터층 보호 및 막의 평탄화를 위해 전기적으로 절연체인 오버코팅층(4)을 형성하고 상기 오버코팅층(4)상에 투명전도막인 ITO(5)을 증착한다.

이어 ITO(5)상에 금속을 증착하고, 포토에칭공정을 수행하여, 제7(a)도의 블랙매트릭스(2)의 위치에 수직적으로 대응되는 부분에 전극의 일부로서 금속패턴(7a)를 형성한다.

단 상기 제7,8도의 공정에서 금속패턴(7a)를 오버코팅층(4)상에 먼저 형성할 수도 있다.

이와 같은 본 고안은 상판의 전극형성시 투명도전성물질인 ITO만을 사용하지 않고 전도성이 좋은 금속을, 전극의 일부로 형성함으로써 상판전극의 저항을 감소시켜, 하판전극과의 커패시턴스 커플링 효과를 최소화 시킴으로서 수평 크로스 토크 현상을 방지하여 안정된 화면을 얻을수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기판상에 일정간격을 갖고 형성되는 블랙매트릭스층과, 상기 블랙매트릭스층 사이의 기판상에 형성되는 칼라필터층과, 상기 칼라필터층 및 블랙매트릭스층을 포함한 전면에 형성되는 오버코팅층과, 상기 오버코팅층상의 상기 블랙매트릭스층이 대응된 부분에 형성되는 금속패턴과, 상기 금속패턴을 포함한 기판 전면에 형성되는 투명전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 상판구조.
2. 제1항에 있어서, 오버코팅층상에 투명전극이 형성되고, 투명전극상의 상기 블랙매트릭스층이 대응되는 부분에 금속패턴이 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 상판구조.