KR20110074312A

KR20110074312A - 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판

Info

Publication number: KR20110074312A
Application number: KR1020090131237A
Authority: KR
Inventors: 한상훈; 김영훈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-06-30
Also published as: KR101719815B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판은 기판 상에 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소를 정의하며 제1 및 제2 블랙 매트릭스로 구성되는 블랙 매트릭스와, 상기 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소 각각에 형성되는 적색 컬러필터층, 청색 컬러필터층, 녹색 컬러필터층을 포함하며, 상기 적색 서브화소, 녹색 서브화소, 청색 서브화소의 순서로 배열되는 제1 화소와, 상기 제1 화소와 이웃하며, 상기 제1 화소의 마지막 서브화소와 동일한 화소인 청색 서브화소와, 녹색 서브화소, 적색 서브화소의 순서로 배열되는 제2 화소를 포함한다.

투과율, 블랙매트릭스

Description

액정표시장치의 컬러필터 어레이기판{Color filter array substrate of Liquid Crysral Display Device}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판에 관한 것이다.

표시장치들, 특히 액정표시장치(Liquid Crysral Display Device)는 경박단소한 특성으로 인하여 널리 사용되고 있다. 액정표시장치는 단위화소가 매트릭스 배열을 하는 어레이 기판과 상기 어레이 기판과 대향하면서 컬러필터층이 형성되는 컬러필터 기판과 상기 두 기판 사이에 액정층이 충진되는 기본 구조를 가진다.

이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조를 살펴본다.

도 1을 참조하면, 액정표시장치는 컬러필터 기판(1)과 이에 대응되는 어레이 기판(2)으로 구성된다. 또한, 상기 컬러필터기판(1) 및 어레이 기판(2) 사이에 굴절률 이방성과 전계 이방성을 가지는 액정층(10)이 충진되어 있다.

상기, 컬러필터 기판(1)은 제 1 기판(21) 위에 매트릭스 형으로 배열되며 액정표시패널 하부에 배치되는 광원으로부터 주입되는 빛 중 불필요한 빛을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6)와, 화상을 천연색으로 표시하며 서브컬러필 터(subcolor filter)(적,녹,청)(7)층으로 구성되는 컬러필터층(8)을 포함한다.

또한, 상기 어레이 기판(2)은 제 2 기판(3)위에 서로 평행하게 배열되는 다수의 게이트 라인(11)과, 상기 게이트 라인(11)과 수직 교차하는 다수의 데이터 라인(12)과, 상기 게이트 라인(11) 및 데이터 라인(12)의 교차에 의해 정의되며 매트릭스형태로 배열되는 다수의 단위화소와, 상기 단위화소 마다 형성되며 상기 게이트라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)를 구비한다. 과, 상기 컬러필터층(8)상에 형성되며 액정에 전계를 인가하는 공통전극(18)

특히, 상기 단위화소에는 액정에 전계를 인가하는 공통전극과 화소전극(5)이 형성되어 있다. 상기 화소전극은 스위칭 소자인 박막트랜지스터에 연결되어 제어된다.

상기 컬러필터 기판(1) 및 어레이 기판(2)의 합착에 의해 형성되는 액정표시패널은 자체 발광할 수가 없기 때문에 정보를 표현하기 위해 별도의 광원이 필요하다. 통상, 액정표시장치는 상기 액정표시패널에 광을 제공하기 위해 백라이트 유닛을 구비한다. 백라이트 유닛은 냉음극관 등이 주로 사용되며 액정표시패널의 배면 또는 측면에 배열된다.

상기 백라이트 유닛으로부터 발생하는 빛은 액정표시패널의 단위화소를 통과하면서, 즉 어레이 기판의 화소영역과 이에 대응되며 컬러필터 기판에 형성되는 컬러필터층을 통과하면서 사용자로 하여금 천연색의 화상을 볼 수 있게 한다.

그런데 상기 빛 중 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막트랜지스터와 그 주변 으로 상기 백라이트 유닛의 빛이 새어나오게 되는데, 상기 새어나오는 빛을 차단하기 위해 컬러필터 기판상에 블랙매트릭스가 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스는 빛을 차단하는 크롬등의 금속 박막이나, 불투명의 수지등의 유기막이 사용될 수 있으며, 매트릭스 형태로 배열되는 단위화소에 대응되도록 형성된다.

이와 같은 액정표시장치는 백라이트로부터의 광이 통과되면서 감쇄되어 입사된 광 중 3~ 8% 정도만 투과하게 되므로, 화면이 어둡게 된다. 이때, 화면을 밝게 하기 위해서는 백라이트의 휘도를 높여 투과된 빛의 휘도를 증가시켜야 하므로 소비전력이 커지게 되는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 블랙 매트릭스의 형성영역을 감소시켜 소비전력을 증가시키지 않으면서 액정표시장치에서 광의 투과율을 높여 화면의 밝기를 향상시키는 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판은 기판 상에 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소를 정의하며 제1 및 제2 블랙 매트릭스로 구성되는 블랙 매트릭스와, 상기 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소 각각에 형성되는 적색 컬러필터층, 청색 컬러필터층, 녹색 컬러필터층을 포함하며, 상기 적색 서브화소, 녹색 서브화소, 청색 서브화소의 순서로 배열되는 제1 화소와, 상기 제1 화소와 이웃하며, 상기 제1 화소의 마지막 서브화소와 동일한 화소인 청색 서브화소와, 녹색 서브화소, 적색 서브화소의 순서로 배열되는 제2 화소를 포함한다.

상기 제1 블랙 매트릭스는 가로 방향으로 배열되고, 상기 제2 블랙 매트릭스는 세로 방향으로 배열되고, 상기 제2 블랙 매트릭스는 서로 동일한 서브 화소 사이에만 형성된다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 또 다른 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판은 기판 상에 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소를 정의하 며 제1 및 제2 블랙 매트릭스로 구성되는 블랙 매트릭스와, 상기 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소 각각에 형성되는 적색 컬러필터층, 청색 컬러필터층, 녹색 컬러필터층을 포함하며, 상기 적색 서브화소, 녹색 서브화소, 청색 서브화소의 순서로 배열되는 제1 화소와, 상기 제1 화소와 이웃하며, 상기 제1 화소의 마지막 서브화소와 동일한 화소인 청색 서브화소와, 적색 서브화소, 녹색 서브화소의 순서로 배열되는 제2 화소와, 제2 화소와 이웃하며, 상기 제2 화소의 마지막 서브화소와 동일한 화소인 녹색 서브화소와,청색 서브화소, 적색 서브화소의 순서로 배열되는 제3 화소를 포함한다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판은 동일한 서브화소 사이에는 블랙 매트릭스를 형성하지 않음으로써, 기존보다 블랙 매트릭스 형성영역이 감소되어 소비전력을 증가시키지 않으면서 액정표시장치에서 광의 투과율을 높여 화면의 밝기를 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이 기판은 서로 상이한 서브화소 사이에 블랙매트릭스를 형성하지 않게 되면, 서로 상이한 컬러필터들간의 혼색이 발생될 수 있는 데, 본 발명에 따른 컬러필터 어레이기판과 같이, 동일한 서브 화소 사이에만 블랙 매트릭스를 형성하지 않으면, 혼색의 문제 또한 방지될 수 있 는 효과가 있다.

이하는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판을 도시한 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A'선상의 단면도이다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 컬러필터 어레이 기판은 제1 및 제2 블랙매트릭스(20a, 20b)로 구성되며 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소를 정의하는 블랙 매트릭스(20)와, 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소 각각에 형성되는 적색 컬러필터층(R), 청색 컬러필터층(B), 녹색 컬러필터층(G)를 포함하는 컬러필터층으로 구성된다.

본 발명에 따른 컬러필터 어레이 기판에 형성되는 제1 화소(N)는 적색 서브화소(R), 녹색 서브화소(G), 청색 서브화소(B)로 배열되며, 제1 화소(N)과 이웃하는 제2 화소(N+1)는 제1 화소(N)의 마지막 서브 화소와 동일한 화소인 청색 서브화소(B), 녹색 서브화소(G), 적색 서브화소(R)로 배열된다.

그리고, 제1 블랙 매트릭스(20a)는 가로 방향 즉, 어레이기판의 게이트 라인에 상응하도록 배열되고, 제2 블랙 매트릭스(20b)는 세로 방향 즉, 어레이 기판의 데이터 라인에 상응하도록 배열된다.

이때, 제2 블랙 매트릭스(20b)는 서로 동일한 서브화소 사이에는 형성되지 않고, 서로 상이한 서브화소 사이에만 형성된다.

즉, 제2 블랙 매트릭스(20b)는 청색 서브화소(B)와 청색 서브화소(B) 사이에 배치되지 않고, 적색 서브화소(R)와 녹색 서브화소(G) 사이에 배치되고, 녹색 서브화소(G)와 청색 서브화소(B) 사이에 배치되고, 청색 서브화소(B)와 녹색 서브화소(G) 사이에 배치되고, 녹색 서브화소(G)와 적색 서브화소(R) 사이에 배치된다.

이와 같이, 동일한 서브화소 사이에는 블랙 매트릭스를 형성하지 않으므로, 기존보다 블랙 매트릭스 형성영역이 감소되어 소비전력을 증가시키지 않으면서 액정표시장치에서 광의 투과율을 높여 화면의 밝기를 향상시킬 수 있게 된다.

다시 말해, 서로 다른 서브 화소 뿐만 아니라 서로 동일한 서브 화소에 상응하도록 블랙 매트릭스를 형성할 때의 투과율은 4.56%이지만, 본 발명과 같이 서로 다른 서브 화소들 사이에만 블랙 매트릭스가 형성되고, 서로 동일한 서브 화소 사이에는 블랙 매트릭스가 형성되지 않았을 때의 투과율은 4.63%정도로 기존보다 1.49%증가하게 되는 효과가 있다.

그리고, 서로 상이한 서브화소 사이에 블랙매트릭스를 형성하지 않게 되면, 서로 상이한 컬러필터들간의 혼색이 발생될 수 있는 데, 본 발명에 따른 컬러필터 어레이기판과 같이, 동일한 서브 화소 사이에만 블랙 매트릭스를 형성하지 않으면, 혼색의 문제 또한 방지될 수 있다.

다음은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판에 대해 설명하고자 한다.

도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판 을 도시한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 B-B'선상의 단면도이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 도 2a 및 도 2b와 동일한 도면 부호와 동일한 구성을 갖되, 서브화소의 배열이 다음과 같이 서로 상이하다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 컬러필터 어레이 기판은 제1 및 제2 블랙매트릭스(20a, 20b)로 구성되며 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소를 정의하는 블랙 매트릭스(20)와, 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소 각각에 형성되는 적색 컬러필터층(R), 청색 컬러필터층(B), 녹색 컬러필터층(G)를 포함하는 컬러필터층으로 구성된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러필터 어레이 기판에 형성되는 제1 화소(M)는 적색 서브화소(R), 녹색 서브화소(G), 청색 서브화소(B)로 배열되며, 제1 화소(M)과 이웃하는 제2 화소(M+1)는 제1 화소(M)의 마지막 서브 화소와 동일한 화소인 청색 서브화소(B), 적색 서브화소(R), 녹색 서브화소(G)로 배열되며, 제2 화소(M+1)와 이웃하는 제3 화소(M+2)은 제2 화소(M+1)의 마지막 서브 화소와 동일한 화소인 녹색 서브화소(G), 청색 서브화소(B), 적색 서브화소(R)로 배열된다.

즉, 제2 블랙 매트릭스(20b)는 청색 서브화소(B)와 청색 서브화소(B) 사이에 배치되지 않고, 녹색 서브화소(G)와 녹색 서브화소(G) 사이에 배치되지 않고, 적색 서브화소(R)와 적색 서브화소(R) 사이에 배치되지 않고, 적색 서브화소(R)와 녹색 서브화소(G) 사이에 배치되고, 녹색 서브화소(G)와 청색 서브화소(B) 사이에 배치되고, 청색 서브화소(B)와 적색 서브화소(R) 사이에 배치되고, 적색 서브화소(R) 과 녹색 서브화소(G) 사이에 배치되고, 녹색 서브화소(G)과 청색 서브화소(B) 사이에 배치되고, 청색 서브화소(B)과 적색 서브화소(R) 사이에 배치된다.

다시 말해, 서로 다른 서브 화소 뿐만 아니라 서로 동일한 서브 화소에 상응하도록 블랙 매트릭스를 형성할 때의 투과율은 4.56%이지만, 본 발명과 같이 서로 다른 서브 화소들 사이에만 블랙 매트릭스가 형성되고, 서로 동일한 서브 화소 사이에는 블랙 매트릭스가 형성되지 않았을 때의 투과율은 4.69%정도로 기존보다 2.82%증가하게 되는 효과가 있다.

본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것이 아니고, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명 의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 도시한 도면

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판을 도시한 평면도

도 2b는 도 2a의 A-A'선상의 단면도

도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판을 도시한 평면도

도 3b는 도 3a의 B-B'선상의 단면도

Claims

기판 상에 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소를 정의하며 제1 및 제2 블랙 매트릭스로 구성되는 블랙 매트릭스와,

상기 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소 각각에 형성되는 적색 컬러필터층, 청색 컬러필터층, 녹색 컬러필터층을 포함하며,

상기 적색 서브화소, 녹색 서브화소, 청색 서브화소의 순서로 배열되는 제1 화소와,

상기 제1 화소와 이웃하며, 상기 제1 화소의 마지막 서브화소와 동일한 화소인 청색 서브화소와, 녹색 서브화소, 적색 서브화소의 순서로 배열되는 제2 화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판.
제1 항에 있어서,

상기 제1 블랙 매트릭스는 가로 방향으로 배열되고, 상기 제2 블랙 매트릭스는 세로 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판.
제2 항에 있어서, 상기 제2 블랙 매트릭스는

서로 동일한 서브 화소 사이에만 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판.
기판 상에 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소를 정의하며 제1 및 제2 블랙 매트릭스로 구성되는 블랙 매트릭스와,

상기 적색 서브화소, 청색 서브화소, 녹색 서브화소 각각에 형성되는 적색 컬러필터층, 청색 컬러필터층, 녹색 컬러필터층을 포함하며,

상기 적색 서브화소, 녹색 서브화소, 청색 서브화소의 순서로 배열되는 제1 화소와,

상기 제1 화소와 이웃하며, 상기 제1 화소의 마지막 서브화소와 동일한 화소인 청색 서브화소와, 적색 서브화소, 녹색 서브화소의 순서로 배열되는 제2 화소와,

제2 화소와 이웃하며, 상기 제2 화소의 마지막 서브화소와 동일한 화소인 녹색 서브화소와,청색 서브화소, 적색 서브화소의 순서로 배열되는 제3 화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판.
제1 항에 있어서,

상기 제1 블랙 매트릭스는 가로 방향으로 배열되고, 상기 제2 블랙 매트릭스는 세로 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판.
제5 항에 있어서, 상기 제2 블랙 매트릭스는

서로 동일한 서브 화소 사이에만 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 컬러필터 어레이기판.