KR20060031332A - Ｔｎ 모드 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휘도를 개선시킨 TN 모드 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 TN 모드 액정표시장치는, 게이트라인과 데이터라인이 수직 교차하도록 형성되고 상기 라인들간 교차부에 박막트랜지스터가 설치되며 상기 게이트라인과 데이터라인에 의해 한정된 화소영역 내에 화소전극이 형성된 구조의 어레이 기판과, 수지 블랙매트릭스가 형성되고 상기 수지 블랙매트릭스에 의해 한정된 화소영역들 각각에 R,G,B의 컬러필터가 형성되며 상기 블랙매트릭스 및 컬러필터 상에 상대전극이 형성된 구조의 컬러필터 기판이 액정층의 개재하에 합착되어 상기 화소전극과 상대전극간 수직 전계에 의해 액정이 구동되며, 어레이 기판의 하부에 백라이트가 설치된 TN 모드 액정표시장치에 있어서, 상기 백라이트로부터 나온 빛이 상기 컬러필터 기판의 수지 블랙매트릭스로 입사되어 소멸됨이 없이 상기 컬러필터 기판의 화소영역으로만 입사되어 휘도 향상이 얻어지도록, 상기 데이터라인 주변에 상기 데이터라인과 그 양측 화소전극 사이 영역 모두를 가리는 형태로 쉴딩 바가 설치되고, 상기 게이트라인 주변에 상기 게이트라인과 화소전극 사이 영역을 가리는 더미 패턴이 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

ＴＮ 모드 액정표시장치{TN mode liquid crystal display device}
도 1은 종래의 TN 모드 액정표시장치를 설명하기 위한 평면도.
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선 및 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 TN 모드 액정표시장치를 설명하기 위한 평면도.
도 5 및 도 6은 각각 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선 및 Ⅵ-Ⅵ'선에 따른 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 어레이 기판 2 : 게이트라인
3,3a : 쉴딩 바 4 : 게이트절연막
5 : 데이터라인 5a : 더미 패턴
6 : 보호막 7 : 화소전극
11 : 컬러필터 기판 12 : 수지 블랙매트릭스
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수지 블랙매트릭스가 적용됨에도 불구하고 고휘도를 얻을 수 있도록 한 TN(Twist Nematic) 모드 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 경량, 박형 및 저소비 전력 등의 특성을 갖기 때문에 CRT를 대신하여 각종 정보기기의 단말기 또는 비디오기기 등에 사용되어 왔다. 특히, 박막트랜지스터 액정표시장치는 CRT에 필적할만한 고화질화, 대형화 및 컬러화 등을 실현하였기에 최근들어 노트북 PC 및 모니터 시장은 물론 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 전형적으로 TN 모드의 수직 전계 모드 구조를 채택하여 왔으며, 최근에는 시야각과 개구율 및 투과율 증대를 위해서 IPS(In Plain Switching) 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평 전계 모드 구조를 채택하여 많이 제작되고 있다.
상기 TN 모드의 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극이 구비된 어레이 기판과 블랙매트릭스와 컬러필터 및 상대전극이 구비된 컬러필터 기판이 액정층의 개재하에 합착되고, 또한, 상기 어레이 기판과 액정층 사이 및 컬러필터 기판과 액정층 사이 각각에 초기 액정 배열을 위한 배향막이 설치되며, 그리고, 각 기판의 외측면 상에 편광판이 부착된 구조를 갖는다.
한편, 액정표시장치는 수광 표시장치이므로 외부에서 빛을 받아 소정의 화상을 표시하게 되는 바, 외부 광원으로서 통상 백라이트(Backlight)가 사용되고 있고, 이러한 백라이트는 편광판을 포함한 어레이 기판의 하부에 배치되고 있다.
이와 같은 구조에서, 백라이트에서 발광된 빛은 어레이 기판 및 액정층을 거쳐 컬러필터 기판측의 개구부로 입사되어 투과되거나, 또는, 블랙매트릭스로 입사되어 반사 또는 흡수된다. 이때, 블랙매트릭스에 흡수된 빛은 소멸되지만, 블랙매 트릭스로부터 반사된 빛은 몇차례의 경로를 거쳐 반사를 반복하면서 재차 컬러필터 기판측의 개구부로 입사되어 투과된다. 따라서, 반사되어 투과되는 빛으로 인해 액정표시장치의 전체 휘도는 증가된다.
여기서, 상기 블랙매트릭스 물질로는 반사율이 우수한 크롬(Cr)이 주로 사용되어져 왔으나, 최근에 들어서는 반사율은 낮지만 취급이 용이하고 평탄화에 유리한 수지(Resin)가 많이 이용되고 있다.
그런데, 크롬 블랙매트릭스는 높은 반사율을 가지므로 빛의 재사용을 통해 휘도 증가를 기대할 수 있지만, 수지 블랙매트릭스는 낮은 반사율을 가지므로 상기 수지 블랙매트릭스가 적용되는 TN 모드 액정표시장치에서는 블랙매트릭스로부터 반사되는 빛의 재사용이 실질적으로 어려워 블랙매트릭스로부터의 빛 반사에 의한 휘도 증가는 기대할 수 없다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수지 블랙매트릭스가 적용됨에도 불구하고 휘도 증가를 얻을 수 있도록 한 TN 모드의 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 TN 모드 액정표시장치는, 게이트라인과 데이터라인이 수직 교차하도록 형성되고 상기 라인들간 교차부에 박막트랜지스터가 설치되며 상기 게이트라인과 데이터라인에 의해 한정된 화소영역 내에 화소전극이 형성된 구조의 어레이 기판과, 수지 블랙매트릭스가 형성되고 상기 수 지 블랙매트릭스에 의해 한정된 화소영역들 각각에 R,G,B의 컬러필터가 형성되며 상기 블랙매트릭스 및 컬러필터 상에 상대전극이 형성된 구조의 컬러필터 기판이 액정층의 개재하에 합착되어 상기 화소전극과 상대전극간 수직 전계에 의해 액정이 구동되며, 어레이 기판의 하부에 백라이트가 설치된 TN 모드 액정표시장치에 있어서, 상기 백라이트로부터 나온 빛이 상기 컬러필터 기판의 수지 블랙매트릭스로 입사되어 소멸됨이 없이 상기 컬러필터 기판의 화소영역으로만 입사되어 휘도 향상이 얻어지도록, 상기 데이터라인 주변에 상기 데이터라인과 그 양측 화소전극 사이 영역 모두를 가리는 형태로 쉴딩 바가 설치되고, 상기 게이트라인 주변에 상기 게이트라인과 화소전극 사이 영역을 가리는 더미 패턴이 설치된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 쉴딩 바는 게이트라인과 함께 형성되고, 상기 더미 패턴은 데이터라인과 함께 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 쉴딩 바 및 더미 패턴은 화소영역으로 입사되는 빛이 차단되지 않도록 최대 수지 블랙매트릭스 가장자리 영역까지만 확장되게 설치된 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 기술적 원리를 설명하면 다음과 같다.
액정표시장치는 일반적으로 백라이트에서 발광되는 빛이 컬러필터 기판 측에서 개구부로 입사되어 바로 투과되거나 블랙매트릭스로 입사되어 1차적으로 차단된 다. 특히, 블랙매트릭스에 의해 차단된 빛은 블랙매트릭스에 흡수되거나 블랙매트릭스로부터 반사되며, 반사되는 빛은 여러 경로를 거쳐 반사를 반복하면서 개구부쪽으로 다시 투과되는 재순환(recycle) 과정을 거치게 된다.
이때, 실제 액정표시장치에서의 투과율을 측정하는데 있어 재순환 양을 계산하는 식은 다음의 식 1과 같다.
1차 재순환 양 = {(입사량-편광판 흡수량) - 1차 투과량 - 블랙매트릭스 흡수량 - 컬러필터 흡수량} × 1차 투과량 ------------------------ (식 1)
* 블랙매트릭스 흡수량 = 편광판 투과량×하부기판 투과량×액정층투과량×(1-개구부 투과량)×블랙매트릭스 흡수 면적 비
* 컬러필터 흡수량 = 편광판 투과량×하부기판 투과량×액정층 투과량×개구부 투과량×(1-컬러필터 투과량)
상기 식 1로부터, 블랙매트릭스 흡수 인자의 양이 커질수록 재순환 양은 줄어들게 됨을 알 수 있고, 반대로, 블랙매트릭스에서 반사되는 양이 커지면, 그 만큼 재순환 양을 증대시킬 수 있으며, 이는 휘도를 증가시키게 됨을 알 수 있다.
여기서, 수지 블랙매트릭스는 반사율이 낮고, 주로 빛을 흡수하기 때문에 입사된 빛의 재순환 기능을 제대로 수행하지 못하며, 그래서, 수지 블랙매트릭스가 적용된 TN 모드 액정표시장치에서는 재순환에 의한 휘도 증가를 기대할 수 없다.
즉, 도 1은 종래의 TN 모드 액정표시장치를 도시한 평면도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선 및 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 단면도이다.
도 1을 참조하면, 게이트라인(2)과 데이터라인(5)이 수직 교차하게 배치되어 있고, 상기 게이트라인(2)과 데이터라인(5)의 교차부에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구성되어져 있으며, 상기 라인들(2, 5)에 의해 한정된 화소영역내에는 화소전극(7)이 배치되어져 있다. 또한, 상기 데이터라인(5)과 화소전극(7) 사이 영역에는 게이트라인(2)과 함께 형성된 쉴딩 바(Shielding Bar: 3)가 배치되어 있다.
한편, 상기한 어레이 기판(1)과 이격해서, 도시되지 않았으나, 컬러필터 기판이 배치되며, 이 컬러필터 기판에는 게이트라인과 데이터라인 상부를 가리도록 블랙매트릭스가 배치되어져 있고, 상기 블랙매트릭스에 의해 한정된 화소영역들 내에는 R,G,B의 컬러필터가 각각 형성되어져 있다.
그리고, 상기한 어레이 기판(1)과 컬러필터 기판 사이에는 액정층이 개재되어져 있다.
이와 같은 종래의 TN 모드 액정표시장치에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터라인(5) 주변에 블랙매트릭스(12)로 빛이 입사되는 영역이 존재하며, 이때, 블랙매트릭스 물질로 수지가 적용된 경우라면, 수지 블랙매트릭스로 입사된 빛은 재순환하지 못하고 흡수되어 손실된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트라인(2) 주변에도 블랙매트릭스(12)로 빛이 입사되는 영역이 존재하며, 이 경우에도 블랙매트릭스 물질로 수지가 적용된 경우라면, 수지 블랙매트릭스로 입사된 빛은 재순환하지 못하고 손실된다.
도 1 내지 도 3에서, 미설명된 도면부호 3은 게이트절연막, 6은 보호막, 그리고, 11은 컬러필터 기판을 각각 나타낸다.
따라서, 본 발명은 수지 블랙매트릭스를 적용하여 TN 모드 액정표시장치를 구성하되, 어레이 기판 측의 게이트라인 및 데이터라인 주변에 빛 반사 패턴을 형성해줌으로써 백라이트로부터 나온 빛의 재순환 양이 증가되도록 만들며, 이를 통해, 고휘도의 액정표시장치를 구현한다.
즉, 본 발명은 게이트라인 주변 및 데이터라인 주변 각각을 통해 수지 블랙매트릭스로 진행하는 빛을 차단시키기 위해, 첫째, 쉴딩 바를 종래의 그것 보다 확장시켜 형성하며, 둘째, 데이터라인의 형성시 게이트라인과 화소전극 사이 영역에 반사용 더미 패턴을 추가 형성해준다.
자세하게, 도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치를 도시한 평면도이고, 도 5 및 도 6은 각각 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선 및 Ⅵ-Ⅵ'선에 따른 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 1 내지 도 3과 동일한 부분을 동일한 도면부호로 나타내며, 아울러, 동일한 부분에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략하고, 상이한 부분에 대해서만 설명하도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 데이트라인(5)과 화소전극 사이 영역에 게이트라인 형성시 함께 형성되어 배치되는 쉴딩 바(3a)가 종래의 그것과는 달리 확장된 크기, 즉, 데이터라인(5)을 포함하여 상기 데이터라인(5)과 그 양측 화소전극(7) 사이 영역 모두를 가리는 하나의 바 패턴 형태로 형성된다.
이 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터라인(5) 주변에는 수지 블랙매트릭스(12)로 빛이 입사되는 영역이 제거되고, 아울러, 백라이트(도시안됨)로부터 입사된 빛은 반사도가 우수한 쉴딩 바(3a)에 의해 전부가 반사되어 재순환하게 되므로, 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 게이트라인(2)과 화소전극(7) 사이 영역에 데이터라인(5)과 함께 형성된 빛 반사용의 더미 패턴(5a)이 배치된다.
이 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트라인(2)의 주변에서도 더미 패턴(5a)에 의해 수지 블랙매트릭스(12)로 빛이 입사되는 영역이 제거되고, 아울러, 상기 더미 패턴(5a)에 의해 백라이트로부터 입사된 빛의 전부가 반사되어 재순환하게 되므로, 이 또한 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.
결국, 본 발명은 쉴딩 바의 확장 배치 및 반사용의 더미 패턴의 추가 형성을 통해 수지 블랙매트릭스를 적용함에도 불구하고 상기 수지 블랙매트릭스에 의해 소멸되는 빛이 없이 백라이트로부터 어레이 기판을 거친 모든 빛을 컬러필터 기판의 개구부로 진행하도록 할 수 있으므로, 고휘도를 얻을 수 있다.
한편, 상기 쉴딩 바 및 더미 패턴을 형성함에 있어서는 화소영역으로 입사되는 빛이 차단되지 않도록 최대 수지 블랙매트릭스 가장자리 영역까지만 확장되는 크기를 갖도록 형성함이 바람직하다.
이상에서와 같이, 본 발명은 게이트라인 및 데이터라인 주변을 통해 수지 블랙매트릭스로 진행하는 빛이 없도록 함으로써 백라이트로부터 나온 빛의 재순환 양의 증가를 통해 전체적으로 휘도 향상을 얻을 수 있으며, 이에 따라, 수지 블랙매트릭스를 적용함에도 불구하고 고휘도의 TN 모드 액정표시장치를 구현할 수 있다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지 만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 게이트라인과 데이터라인이 수직 교차하도록 형성되고 상기 라인들간 교차부에 박막트랜지스터가 설치되며 상기 게이트라인과 데이터라인에 의해 한정된 화소영역 내에 화소전극이 형성된 구조의 어레이 기판과, 수지 블랙매트릭스가 형성되고 상기 수지 블랙매트릭스에 의해 한정된 화소영역들 각각에 R,G,B의 컬러필터가 형성되며 상기 블랙매트릭스 및 컬러필터 상에 상대전극이 형성된 구조의 컬러필터 기판이 액정층의 개재하에 합착되어 상기 화소전극과 상대전극간 수직 전계에 의해 액정이 구동되며, 어레이 기판의 하부에 백라이트가 설치된 TN 모드 액정표시장치에 있어서,
    상기 백라이트로부터 나온 빛이 상기 컬러필터 기판의 수지 블랙매트릭스로 입사되어 소멸됨이 없이 상기 컬러필터 기판의 화소영역으로만 입사되어 휘도 향상이 얻어지도록, 상기 데이터라인 주변에 상기 데이터라인과 그 양측 화소전극 사이 영역 모두를 가리는 형태로 쉴딩 바가 설치되고, 상기 게이트라인 주변에 상기 게이트라인과 화소전극 사이 영역을 가리는 더미 패턴이 설치된 것을 특징으로 하는 TN 모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 쉴딩 바는 게이트라인과 함께 형성되고, 상기 더미 패턴은 데이터라인과 함께 형성된 것을 특징으로 하는 TN 모드 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 쉴딩 바 및 더미 패턴은 화소영역으로 입사되는 빛이 차단되지 않도록 최대 수지 블랙매트릭스 가장자리 영역까지만 확장되게 설치된 것을 특징으로 하는 TN 모드 액정표시장치.
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