KR20090052222A - 액정표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 자세하게는 광시야각과 협시야각을 선택적으로 제어할 수 있는 액정표시장치에서 화질 불량을 개선하는 것에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 액정표시장치는 표시 영역과, 상기 표시 영역을 제외한 비표시 영역으로 각각 구분된 배리어 기판, 컬러필터 기판 및 어레이 기판과; 상기 컬러필터 기판 및 어레이 기판의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층과; 상기 어레이 기판의 배면에서 광원을 공급하는 적, 녹, 청 발광 다이오드를 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 어레이 기판의 상부 면에 구성된 게이트 및 데이터 배선이 수직 교차하여 정의되는 픽셀 제어용 서브 화소와 시야 제어용 서브 화소와; 상기 컬러필터 기판의 하부 면의 비표시 영역에 대응된 블랙매트릭스; 상기 컬러필터 기판과 대향하는 하부 면에 위치하고, 상기 시야 제어용 서브 화소에 대응된 배리어 패턴을 포함한다.
이때, 적, 녹, 청 발광 다이오드를 시 개념으로 구동하는 필드 시퀀셜 컬러 구동방식으로 각 프레임을 제 1 내지 제 3 프레임으로 삼등분하여 순차 점등하는 것을 통해 화질 불량 및 개구율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 자세하게는 광시야각과 협시야각을 선택적으로 제어할 수 있는 액정표시장치에서 화질 불량을 개선하는 것에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 지니고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
또한, 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과 화소전극이 형성된 어레이 기판과, 두 기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지며, 이러한 액정표시장치는 공통전극과 화소전극 간의 상하로 걸리는 수직전기장에 의해 구동시키는 방 식이며 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래에 따른 액정표시장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 나타낸 평면도이고, 도 2는 어레이 기판과 대향 합착되는 컬러필터 기판을 나타낸 평면도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 어레이 기판(10)의 상부 면에는 일 방향으로 게이트 배선(20)과, 상기 게이트 배선(20)과 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(30)이 구성된다.
또한, 상기 게이트 배선(20)과 평행하게 이격된 위치에는 공통 배선(50)이 구성되고, 상기 공통 배선(50)에서 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)가 위치하는 방향으로 각각 수직 연장하여 다수의 공통 전극(80)이 구성된다.
상기 게이트 배선(20)과 데이터 배선(30)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 위치하는 바, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 배선(20)에서 연장된 게이트 전극(25)과, 상기 게이트 전극(25)과 중첩된 상부에 위치하는 반도체층(미도시)과, 상기 반도체층 상부에 위치하는 데이터 배선(30)에서 연장된 소스 전극(32)과, 상기 소스 전극(32)과 이격된 드레인 전극(34)을 포함한다.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 반도체층은 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 액티브층(40)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층(미도시)이 차례로 적층 구성된다.
상기 드레인 전극(34)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH1)을 통해 드레인 전극(34)과 접촉된 화소 전극(70)은 화소 영역(P)에 대응하여 구성된다. 상기 화소 전극(70)은 드레인 전극(34)에서 연장된 연장부(70a)와, 상기 연장부(70a)에서 화소 영역(P) 방향으로 수직 연장된 다수의 수직부(70b)를 포함한다.
한편, 컬러필터 기판(5)의 상부 면에는 게이트 및 데이터 배선(20, 30), 공통 배선(50) 및 박막트랜지스터(T)가 위치하는 비표시 영역(NAA)으로 입사되는 빛을 차폐하기 위한 블랙매트릭스(12)와, 상기 블랙매트릭스(12)를 경계로 표시 영역(AA)에 순차적으로 패턴된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(14a, 14b, 14c)를 포함하는 컬러필터층(14)이 구성된다. 이러한 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(14a, 14b, 14c)는 어레이 기판(10)의 화소 영역(P)에 일대일 대응된다.
전술한 어레이 기판(10) 상부 면에 위치하는 화소 전극 수직부(70b)와 공통 전극(80)은 화소 영역(P)에서 평행하게 교대로 구성되며, 이러한 화소 전극 수직부(70b)와 공통 전극(80) 간의 수평 전계로 액정을 구동하는 것을 통해 광시야각을 구현할 수 있게 된다.
이에 대해서는, 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단하여 나타낸 단면도로, 어레이 기판과 컬러필터 기판이 대향 합착된 상태를 나타내고 있다.
도시한 바와 같이, 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 일정 간격 이격된 상태에서 대향 합착되며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 이격된 사이 공간에는 액정층(15)이 개재된다. 이때, 상기 컬러필터 및 어레이 기판(5, 10)과 액정층(15)을 포함하여 액정 패널(36)이라 한다.
상기 컬러필터 기판(5)의 하부 면에는 비표시 영역(NAA)으로 입사되는 빛을 차폐하기 위한 블랙매트릭스(12)와, 상기 블랙매트릭스(12)를 경계로 순차적으로 패턴된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(14a, 14b, 14c)를 포함하는 컬러필터층(14)과, 상부 배향막(18)이 차례로 위치한다.
한편, 어레이 기판(10)의 상부 면에는 공통 배선(도 1의 50)에서 수직 연장된 다수의 공통 전극(80)과, 상기 다수의 공통 전극(80)의 상부 전면을 덮는 게이트 절연막(45)과, 상기 게이트 절연막(45) 상에 화소 영역(P)을 사이에 두고 양측으로 이격 구성된 데이터 배선(30)과, 상기 데이터 배선(30)의 상부 전면을 덮는 보호막(55)과, 상기 보호막(55) 상에 다수의 공통 전극(80)과 교대로 배치되는 다수의 화소 전극 수직부(70b)와, 상기 화소 전극 수직부(70)의 상부 전면을 덮는 하부 배향막(19)이 차례로 위치한다.
이때, 상기 공통 전극(80)과 화소 전극 수직부(70b) 각각에 전압을 인가하게 되면, 공통 전극(80)과 화소 전극 수직부(70b) 간의 전압차에 따른 수평 전계를 통해 액정을 구동하게 된다.
이러한 수평 전계는 시야각 방향에 따른 복굴절율의 변화가 작아 수직 전계 모드에 비해 시야각 특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 최근에는 보안상 중요한 문서를 작업할 경우 정면 시야각에서는 화면을 인지할 수 있게 되고, 좌우 시야각 특히 옆 좌석에 위치하는 시청자에게는 화면이 전달되지 않도록 광시야각 모드와 협시야각 모드를 선택적으로 구동할 수 있는 방법이 제시되고 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 광시야각 모드와 협시야각 모드를 선택적으로 구동할 수 있는 액정표시장치에서 적, 녹, 청 발광 다이오드를 이용한 필드 시퀀셜 컬러 구동방식을 접목시켜 화질 불량을 개선하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는 표시 영역과, 상기 표시 영역을 제외한 비표시 영역으로 각각 구분된 배리어 기판, 컬러필터 기판 및 어레이 기판과; 상기 컬러필터 기판 및 어레이 기판의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층과; 상기 어레이 기판의 배면에서 광원을 공급하는 적, 녹, 청 발광 다이오드를 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 어레이 기판의 상부 면에 구성된 게이트 및 데이터 배선이 수직 교차하여 정의되는 픽셀 제어용 서브 화소와 시야 제어용 서브 화소와; 상기 컬러필터 기판의 하부 면의 비표시 영역에 대응된 블랙매트릭스; 상기 컬러필터 기판과 대향하는 하부 면에 위치하고, 상기 시야 제어용 서브 화소에 대응된 배리어 패턴을 포함한다.
상기 적, 녹, 청 발광 다이오드는 각 프레임을 제 1 내지 제 3 서브 프레임으로 삼등분하여 각 서브 프레임에서 상기 적, 녹, 청 발광 다이오드로부터 출사된 적색, 녹색, 청색의 광원을 순차적으로 점등시켜 화상을 구현하는 것을 특징으로 한다.
상기 픽셀 제어용 서브 화소에는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 연결되고, 픽셀 제어용 서브 화소에 대응되는 판상으로 설계된 픽셀 제어용 서브 화소가 구성되고, 상기 픽셀 제어용 서브 화소에 대응된 상기 컬러필터 기판의 하부 면에 픽셀 제어용 공통 전극이 더욱 구성된다.
또한, 상기 픽셀 제어용 서브 화소에는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 연결된 픽셀 제어용 화소 전극과 상기 픽셀 제어용 화소 전극과 교대로 배치된 픽셀 제어용 공통 전극이 더욱 구성된다.
상기 시야 제어용 서브 화소에는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 연결된 시야 제어용 화소 전극과, 상기 시야 제어용 서브 화소와 대응된 상기 컬러필터 기판의 하부 면에 시야 제어용 공통 전극이 더욱 구성된다.
이때, 상기 배리어 패턴은 크롬 및 크롬 옥사이드 또는 블랙 안료를 포함하는 수지 계열을 포함하는 물질 그룹 중 선택된 하나로 구성되고, 상기 백라이트 유닛은 광학 부재를 더욱 포함한다.
상기 시야 제어용 서브 화소는 액티브 또는 패시브 방식이 적용될 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스의 하부에는 오버 코트층이 더욱 구성된다.
본 발명에서는 첫째, 시간적 발광 기술인 필드 시퀀셜 컬러 구동방식을 적용 하는 것을 통해 혼색에 따른 화질 불량 문제를 개선할 수 있다.
둘째, 적, 녹, 청 서브 화소를 픽셀 제어용 서브 화소로 통합 설계할 수 있어 개구율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
전술한 문제를 해결하기 위해 광시야각 모드와 협시야각 모드를 선택적으로 사용할 수 있는 액정표시장치가 대두되는 있는 바, 이를 광협 제어 액정표시장치라 정의하도록 한다.
도 4는 일반적인 광협 제어용 액정표시장치용 어레이 기판을 나타낸 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(110) 상에는 일 방향으로 다수의 게이트 배선(120)과, 상기 다수의 게이트 배선(120)과 수직 교차하여 매트릭스 형태로 다수의 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)와 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 정의하는 다수의 데이터 배선(130)이 구성된다.
또한, 상기 게이트 배선(120)과 평행하게 이격하여 다수의 공통 배선(150)이 구성되고, 상기 공통 배선(150)의 일부를 노출하는 다수의 공통 콘택홀(CMH)을 통해 공통 배선(150)과 연결된 픽셀 제어용 공통 전극(180)이 구성된다.
이때, 상기 픽셀 제어용 공통 전극(180)은 공통 배선(150)에 접촉된 연장부(180a)와, 상기 연장부(180a)에서 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 제외한 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)가 위치하는 방향으로 각각 수직 연장된 다수의 수직 부(180b)를 포함한다.
상기 게이트 배선(120)과 데이터 배선(130)의 교차지점에는 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)와 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 일대일 대응된 다수의 박막트랜지스터(T)가 구성되는 바, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 배선(120)에서 연장된 게이트 전극(125)과, 상기 게이트 전극(125)과 중첩된 상부에 위치하는 반도체층(미도시)과, 상기 반도체층 상의 데이터 배선(130)에서 연장된 소스 전극(132)과, 상기 소스 전극(132)과 이격된 드레인 전극(134)을 포함한다.
상기 드레인 전극(134)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH2)을 통해 드레인 전극(134)에 연결된 픽셀 제어용 화소 전극(170)은 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)에 일대일 대응하여 각각 구성된다.
이때, 상기 픽셀 제어용 화소 전극(170)은 드레인 전극(134)에 연결된 연장부(170a)와, 상기 연장부(170a)에서 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)에 각각 대응하여 수직 연장된 다수의 수직부(170b)를 포함한다.
한편, 상기 시야 제어용 서브 화소(Pv)에는 드레인 전극(134)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH2)을 통해 드레인 전극(134)과 연결된 시야 제어용 화소 전극(175)이 구성되는 바, 상기 시야 제어용 화소 전극(175)은 시야 제어용 서브 화소(Pv)의 전면에 대응되는 판상으로 설계된다.
전술한 구성을 갖는 광협 제어용 어레이 기판은 적, 녹, 청 컬러필터가 구성된 컬러필터 기판과, 상기 컬러필터 기판 상부에 위치하는 배리어 기판을 포함한다.
이에 대해서는 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 일반적인 광협 제어용 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도로, 보다 상세하게는 도 4의 Ⅴa-Ⅴa, Ⅴb-Ⅴb선을 따라 각각 절단하여 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 광협 제어용 액정표시장치(100)는 화상을 구현하는 표시 영역(AA)과, 상기 표시 영역(AA)을 제외한 비표시 영역(NAA)으로 각각 구분된 배리어 기판(101)과 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110)이 대향 합착하고 있으며, 상기 컬러필터 기판(110) 및 어레이 기판(110)의 이격된 사이 공간에는 액정층(115)이 충진되어 있다. 상기 어레이 기판(110), 컬러필터 기판(105) 및 액정층(115)을 포함하여 액정 패널(136)이라 한다.
또한, 상기 어레이 기판(110)과 이격된 하부 면에는 액정표시장치(100)의 광원 역할을 하는 백라이트 유닛(190)이 위치한다. 일반적으로, 상기 백라이트 유닛(190)은 백색광을 발광시키는 다수의 형광 램프(192)를 광원으로 이용하고 있다.
상기 컬러필터 기판(105)의 하부 면에는 비표시 영역(NAA)에 대응된 부분으로 입사되는 빛을 차폐하기 위한 블랙매트릭스(112)와, 상기 블랙매트릭스(112)를 경계로 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터(114a, 114b, 114c)를 포함하는 컬러필터층(114)과, 상기 컬러필터층(114) 하부의 오버 코트층(117)과, 상기 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 대응된 시야 제어용 공통 전극(116)이 차례로 위치한다.
한편, 상기 어레이 기판(110)의 상부 면에는 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)에 각각 대응된 다수의 박막트랜지스터(T)와, 상기 다수의 박막트랜지스터(T)에 연결된 픽셀 제어용 화소 전극 수직부(170b)와, 상기 픽셀 제어용 화소 전극 수직부(170b)와 이격된 픽셀 제어용 공통 전극 수직부(180b)가 교대로 구성된다. 또한, 상기 시야 제어용 서브 화소(Pv)에는 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터(T)에 연결된 시야 제어용 화소 전극(175)이 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 대응하여 판상으로 설계된다.
이때, 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)에 대응된 픽셀 제어용 화소 전극 수직부(170b)는 픽셀 제어용 공통 전극 수직부(180b)와의 수평 전계를 통해 액정을 구동하게 되고, 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 대응된 시야 제어용 화소 전극(175)은 시야 제어용 공통 전극(116)과의 수직 전계를 통해 액정을 구동하게 된다.
또한, 상기 컬러필터 기판(105)과 이격된 대향 면에 위치한 배리어 기판(101)의 하부 면에는 상기 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 대응하여 배리어 패턴(195)이 구성된다. 이때, 상기 배리어 패턴(195)은 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 완벽하게 차폐하는 역할을 한다.
상기 배리어 패턴(195)은 광을 차단하는 것이 주 목적인 바, 컬러필터 기판(105)의 블랙 매트릭스(112)와 동일 물질인 크롬 및 크롬 옥사이드 또는 블랙 안료를 포함하는 수지 계열의 블랙 매트릭스가 적용될 수 있다.
전술한 구성을 갖는 광협 제어 방식은 광시야각 모드 시에는 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 오프시킨 상태에서, 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)를 구동하여 정면 및 좌우 시야각에서 적, 녹, 청 서브 컬러필터(R, G, B)의 색조합을 통해 원 이미지를 구현하게 된다.
한편, 협시야각 모드 시에는 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 온시켜 정면에서는 배리어 패턴(195)에 의해 백라이트 유닛(190)의 백색광이 차단되도록 하고, 좌우 시야각 방향에서는 백라이트 유닛(190)의 백색광이 입사되도록 유도하여 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)에 대응된 적, 녹, 청 서브 컬러필터(R, G, B)를 통과하는 빛을 혼탁하게 하는 원리를 이용한다.
다시 말해, 상기 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)에 대응된 적, 녹, 청 서브 컬러필터(R, G, B)에 불필요한 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 구동시켜 시인성을 떨어뜨리는 방식으로 협시야각을 구현하게 된다.
전술한 광협 제어 방식의 시야 제어용 서브 화소(Pv)는 액티브 방식(active type)을 나타낸 것으로, 액티브 방식은 각 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 일대일 대응하여 박막트랜지스터(T)를 설계하여 협시야각 모드 시 선택적으로 구동하는 방식을 말한다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 시야 제어용 서브 화소(Pv)는 액티브 방식 이외에 패시브 방식(passive type)이 적용될 수 있는 바, 이러한 패시브 방식은 각 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 박막트랜지스터(T)를 구성하지 않는 대신 막대 형상으로 제 1 및 제 2 전극(미도시)을 절연막(미도시)을 사이에 두고 교차 구성한 상태에서 제 1 및 제 2 전극 간의 전압차를 이용하여 블랙 모드와 화이트 모드를 구동하는 방식을 말한다.
이때, 액티브 방식은 각 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 일대일 대응하여 박막 트랜지스터(T)를 설계하기 위해 데이터 배선(130)이 두배로 증가하는 문제가 있으나, 화질적인 측면에서 패시브 방식에 비해 월등히 우수한 장점을 갖는다.
도 6a는 일반적인 광협 제어용 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도로, 컬러필터 기판과 배리어 기판을 위주로 나타낸 도면이다.
도 6a를 참조하여 상세히 설명하면, 전술한 광협 제어용 액정표시장치는 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)와 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 동일한 면적으로 4등분되도록 설계하고 있으나, 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 완벽하게 차폐하기 위해서는 배리어 패턴(195)이 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)의 일 부분과 각각 겹쳐지는 문제가 있다.
이러한 문제는 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)에 각각 대응된 적, 녹, 청 서브 컬러필터(R, G, B)를 통과하는 광량의 비율이 달라져 혼색 불량에 따른 화질 저하를 야기시키고 있다. 특히, 배리어 패턴(195)을 기준으로 적, 녹, 청 서브 컬러필터(R, G, B)를 규칙적으로 배열하는 렌더링 방식에서는 휘도 기여도가 높은 녹 서브 컬러필터(G)와, 휘도 기여도가 낮은 적 및 청 서브 컬러필터(R, B)가 사선으로 띠를 형성하게 되어 화질을 저해하는 원인이 되고 있다.
도 6b와 도 6c는 광협 제어 액정표시장치용 컬러필터 기판과 배리어 기판을 개략적으로 나타낸 각각의 평면도로, 전술한 혼색 불량을 방지하기 위한 일환으로 적, 녹, 청 서브 컬러필터의 배치를 달리 구성한 각각의 예를 나타낸 도면이다.
우선, 도 6b에 도시한 바와 같이, 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 차폐하는 배리어 패턴(195)의 면적은 그대로 유지한 상태에서, 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)의 면적을 축소 설계하는 것을 통해 시야 제어용 서브 화소(Pv)와 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)가 겹쳐지지 않도록 설계하는 구조가 제시되고 있다.
이러한 구조는 시야 제어용 서브 화소(Pv)와 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb) 간 겹쳐지는 면적이 없어 전술한 혼색 불량이 발생하지 않는 장점이 있으나, 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb) 각각의 면적을 축소 설계해야 하므로 그 만큼 개구율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 도 6c에 도시한 바와 같이, 적, 녹, 청 서브 화소(Pr, Pg, Pb)의 면적은 그대로 유지한 상태에서 시야 제어용 서브 화소(Pv)의 면적을 축소 설계하는 방법이 제시되었으나, 이러한 구조는 배리어 패턴(195)의 면적이 축소 설계되므로 협시야각 구동 시 화이트 휘도가 감소하는 문제가 있다.
--- 실시예 ---
본 발명은 시간적 발광 기술인 필드 시퀀셜 컬러 구동방식을 광협 제어 방식에 접목시키는 것을 통해 화질 불량을 개선하는 것을 특징으로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 광협 제어 액정표시장치용 어레이 기판의 단위 화소를 나타낸 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(210) 상에는 일 방향으로 다수의 게이트 배선(220)과, 상기 다수의 게이트 배선(220)과 수직 교차하여 매트릭스 형태로 픽셀 제어용 서브 화소(Px)와 시야 제어용 서브 화소(Pv)를 정의하는 다수의 데이터 배선(230)을 구성한다.
또한, 상기 게이트 배선(220)과 평행하게 이격하여 다수의 공통 배선(250)을 구성하고, 상기 공통 배선(250)의 일부를 노출하는 공통 콘택홀(CMH)을 통해 공통 배선(250)과 연결된 픽셀 제어용 공통 전극(280)을 구성한다.
이때, 상기 픽셀 제어용 공통 전극(280)은 공통 배선(250)에 접촉된 연장부(280a)와, 상기 연장부(280a)에서 픽셀 제어용 서브 화소(Px)가 위치하는 방향으로 수직 연장된 다수의 수직부(280b)를 포함한다.
상기 게이트 배선(220)과 데이터 배선(230)의 교차지점에는 픽셀 제어용 서브 화소(Px)와 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 일대일 대응된 다수의 박막트랜지스터(T)가 구성되는 바, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 배선(220)에서 연장된 게이트 전극(225)과, 상기 게이트 전극(225)과 중첩된 상부에 위치하는 반도체층(미도시)과, 상기 반도체층 상의 데이터 배선(230)에서 연장된 소스 전극(232)과, 상기 소스 전극(232)과 이격된 드레인 전극(234)을 포함한다.
상기 드레인 전극(234)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH3)을 통해 드레인 전극(234)에 연결된 픽셀 제어용 화소 전극(270)은 픽셀 제어용 서브 화소(Px)에 대응하여 구성된다.
이때, 상기 픽셀 제어용 화소 전극(270)은 드레인 전극(234)에 연결된 연장부(270a)와, 상기 연장부(270a)에서 픽셀 제어용 서브 화소(Px)로 수직 연장된 다수의 수직부(270b)를 포함한다.
한편, 상기 시야 제어용 서브 화소(Pv)에는 드레인 전극(234)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH3)을 통해 드레인 전극(234)과 연결된 시야 제어용 화소 전 극(275)이 구성되는 바, 상기 시야 제어용 화소 전극(275)은 시야 제어용 서브 화소(Pv)의 전면에 대응되는 판상으로 설계된다.
전술한 구성은 적, 녹, 청 서브 화소로 구분하여 설계되는 일반적인 광협 제어 방식과 달리 적, 녹, 청 서브 화소로 분할하여 설계할 필요 없이 픽셀 제어용 서브 화소로 통합하여 설계한 상태에서 적, 녹, 청 발광 다이오드를 시 개념으로 순차 구동하는 필드 시컨셜 컬러 구동방식으로 화상을 구현하게 되므로, 개구율의 개선과 혼색에 따른 화질 불량을 동시에 해결할 수 있는 장점이 있다.
이에 대해서는 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명에 따른 광협 제어용 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도로, 보다 상세하게는 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 광협 제어 액정표시장치(200)는 화상을 구현하는 표시 영역(AA)과, 상기 표시 영역(AA)을 제외한 비표시 영역(NAA)으로 구분된 배리어 기판(201), 컬러필터 기판(205) 및 어레이 기판(210)이 차례로 대향 합착하고 있으며, 상기 컬러필터 기판(210) 및 어레이 기판(210)의 이격된 사이 공간에는 액정층(215)이 충진되어 있다. 이때, 상기 컬러필터 기판(205), 어레이 기판(210) 및 액정층(215)을 포함하여 액정 패널(236)이라 한다.
상기 어레이 기판(210)의 배면에는 광원을 공급하는 적(R), 녹(G), 청(B) 발광 다이오드(292a, 292b, 292c)를 포함하는 백라이트 유닛(260)이 위치한다. 도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 백라이트 유닛(290)은 적, 녹, 청 발광 다이오드(292a, 292b, 292c)와 이격된 상측에 프리즘 시트, 확산 시트 및 보호 시트 가 차례로 적층된 광학 부재(미도시)를 더욱 포함한다.
상기 컬러필터 기판(205)의 하부 면에는 비표시 영역(NAA)에 대응된 부분으로 입사되는 빛을 차폐하기 위한 블랙매트릭스(212)와, 상기 블랙매트릭스(212) 하부의 오버 코트층(217)과, 상기 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 대응된 시야 제어용 공통 전극(216)이 차례로 위치한다.
한편, 상기 어레이 기판(210)의 상부 면에는 픽셀 제어용 서브 화소(Px)에 대응된 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터(T)에 연결된 픽셀 제어용 화소 전극 수직부(270b)와, 상기 픽셀 제어용 화소 전극 수직부(270b)와 이격된 픽셀 제어용 공통 전극 수직부(280b)가 교대로 구성된다. 또한, 상기 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 대응하여 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터(T)에 연결된 시야 제어용 화소 전극(275)이 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 대응하여 판상으로 설계된다.
이때, 픽셀 제어용 서브 화소(Px)에 대응된 픽셀 제어용 화소 전극 수직부(270b)는 픽셀 제어용 공통 전극 수직부(280b)와의 수평 전계를 통해 액정을 구동하게 되고, 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 대응된 시야 제어용 화소 전극(275)은 시야 제어용 공통 전극(216)과의 수직 전계를 통해 액정을 구동하게 된다.
또한, 상기 컬러필터 기판(205)과 이격된 대향 면에 위치한 배리어 기판(201)의 하부 면에는 상기 시야 제어용 서브 화소(Pv)에 대응하여 배리어 패턴(295)이 구성된다.
상기 배리어 패턴(295)은 시야 제어용 서브 화소(Pv)로 입사되는 빛을 차단 하는 것이 주목적인 바, 컬러필터 기판(205)의 블랙 매트릭스(212)와 동일 물질인 크롬 및 크롬 옥사이드 또는 블랙 안료를 포함하는 수지 계열의 블랙 매트릭스가 적용될 수 있다.
본 발명에서는 백라이트 유닛(290)의 적, 녹, 청 발광 다이오드(292a, 292b, 292c)를 순차적으로 점등시키는 필드 시컨셜 컬러(field sequential color) 구동방식을 적용하는 것을 특징으로 한다.
이러한 필드 시컨셜 컬러 구동방식은 단위 화소 당 적, 녹, 청 서브 화소(도 5의 Pr, Pg, Pb)로 구성되던 것을 픽셀 제어용 서브 화소(Px)로 통합 설계한 상태에서, 적, 녹, 청 발광 다이오드(292a, 292b, 292c)를 시 개념으로 구동할 경우 적, 녹, 청 서브 화소로 구분되던 종래와 달리 경계 영역이 없어지므로 블랙매트릭스로 차폐해야할 면적은 그 만큼 감소되므로 개구율이 향상되는 장점이 있다.
다시 말해, 본 발명에 따른 광협 제어 방식은 영상의 색을 컬러필터를 통한 표현방식을 이용하지 않고, 상기 백라이트 유닛(290)의 적(R), 녹(G), 청(B) 발광 다이오드(292a, 292b, 292c)의 광원을 순차적으로 점등시켜 사람의 눈에 의한 잔상 효과를 통해 컬러를 표시하기 때문에, 컬러 필터를 사용하는 방식에 비해 높은 투과율, 고해상도 및 구동 IC의 개수를 줄일 수 있는 장점이 있다.
즉, 각 프레임을 제 1 내지 제 3 서브 프레임으로 삼등분하여 각 서브 프레임에서 적(R), 녹(G), 청(B) 발광 다이오드(292a, 292b, 292c)로부터 출사된 적색, 녹색, 청색의 광원을 순차적으로 점등시켜 화상을 구현할 경우, 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 규칙적으로 배열하는 렌더링 방식으로 화소를 설계할 필요가 없어 혼색 불량에 따른 화질 저하 문제를 해소할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에서는 광협 제어 방식과 필드 시컨셜 컬러 구동방식의 결합으로 화질 불량과 개구율을 동시에 개선할 수 있는 장점이 있다.
지금까지, 본 발명에서는 픽셀 제어용 서브 화소에 대응하여 픽셀 제어용 공통 전극과 픽셀 제어용 화소 전극이 동일한 기판 상에 형성되는 횡전계 방식을 일례로 설명하고 있으나, 본 발명은 횡전계 방식에 한정되는 것은 아니며, 상부 기판과 하부 기판에 픽셀 제어용 공통 전극과 화소 전극이 각각 구성한 상태에서 양 전극 간의 수직 전계로 액정을 구동하는 TN 모드(twisted nematic mode), VA 모드(vertical aligned mode), ECB 모드(electrical controlled birefringence mode) 및 OCB 모드(optically compensated birefringence mode)를 포함하는 대부분의 액정표시장치에 적용할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 나타낸 평면도.
도 2는 어레이 기판과 대향 합착되는 컬러필터 기판을 나타낸 평면도.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
도 4는 일반적인 광협 제어 액정표시장치용 어레이 기판을 나타낸 평면도.
도 5는 일반적인 광협 제어 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 6a와 도 6b는 광협 제어 액정표시장치용 컬러필터 기판과 배리어 기판을 개략적으로 나타낸 각각의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 광협 제어 액정표시장치용 어레이 기판의 단위 화소를 나타낸 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 광협 제어 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
210 : 배리어 기판 205 : 컬러필터 기판
210 : 어레이 기판 212 : 블랙매트릭스
215 : 액정층 216 : 시야 제어용 공통 전극
217 : 오버 코트층 230 : 데이터 배선
245 : 게이트 절연막 255 : 보호막
270 : 픽셀 제어용 화소 전극 수직부 275 : 시야 제어용 화소 전극
280b : 픽셀 제어용 공통 전극 수직부 290 : 백라이트 유닛
292a, 292b, 292c : 적, 녹, 청 발광 다이오드
295 : 배리어 패턴
Claims (9)
- 표시 영역과, 상기 표시 영역을 제외한 비표시 영역으로 각각 구분된 배리어 기판, 컬러필터 기판 및 어레이 기판과;상기 컬러필터 기판 및 어레이 기판의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층과;상기 어레이 기판의 배면에서 광원을 공급하는 적, 녹, 청 발광 다이오드를 포함하는 백라이트 유닛과;상기 어레이 기판의 상부 면에 구성된 게이트 및 데이터 배선이 수직 교차하여 정의되는 픽셀 제어용 서브 화소와 시야 제어용 서브 화소와;상기 컬러필터 기판의 하부 면의 비표시 영역에 대응된 블랙매트릭스;상기 컬러필터 기판과 대향하는 하부 면에 위치하고, 상기 시야 제어용 서브 화소에 대응된 배리어 패턴을 포함하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 적, 녹, 청 발광 다이오드는 각 프레임을 제 1 내지 제 3 서브 프레임으로 삼등분하여 각 서브 프레임에서 상기 적, 녹, 청 발광 다이오드로부터 출사된 적색, 녹색, 청색의 광원을 순차적으로 점등시켜 화상을 구현하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 픽셀 제어용 서브 화소에는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 연결되고, 픽셀 제어용 서브 화소에 대응되는 판상으로 설계된 픽셀 제어용 서브 화소가 구성되고, 상기 픽셀 제어용 서브 화소에 대응된 상기 컬러필터 기판의 하부 면에 픽셀 제어용 공통 전극이 더욱 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 픽셀 제어용 서브 화소에는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 연결된 픽셀 제어용 화소 전극과 상기 픽셀 제어용 화소 전극과 교대로 배치된 픽셀 제어용 공통 전극이 더욱 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 시야 제어용 서브 화소에는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 연결된 시야 제어용 화소 전극과, 상기 시야 제어용 서브 화소와 대응된 상기 컬러필터 기판의 하부 면에 시야 제어용 공통 전극이 더욱 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 배리어 패턴은 크롬 및 크롬 옥사이드 또는 블랙 안료를 포함하는 수지 계열을 포함하는 물질 그룹 중 선택된 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 백라이트 유닛은 광학 부재를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 시야 제어용 서브 화소는 액티브 또는 패시브 방식이 적용된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 블랙 매트릭스의 하부에는 오버 코트층이 더욱 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |