KR20110129102A - 컬러필터 기판 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

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KR20110129102A
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신훈섭
정태용
임재범
박종현
임영남
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 기판과; 상기 기판 상에 다수의 개구부를 가지며 형성되며 3중층 이상의 다중층 구조를 갖는 블랙매트릭스와; 상기 개구부 내에 상기 블랙매트릭스와 가장자리가 중첩하며 형성된 컬러필터층을 포함하며, 상기 블랙매트릭스의 다중층 중 중간에 위치하는 층은 크롬(Cr)으로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공한다.

Description

컬러필터 기판 및 이를 구비한 액정표시장치{Color filter substrate and liquid crystal display using the same}
본 발명은 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급 발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정표시장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 일측에 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 상기 전극이 마주 대하도록 배치하고, 상기 두 기판의 전극 사이에 액정을 주입한 후, 상기 각 기판에 형성된 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 상기 액정의 위치 변화에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
좀 더 자세히, 일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1을 참조하여 그 구성에 대해 설명하면, 도시한 바와 같이, 액정표시장치(1)는 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)의 내측면에는 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점 부근에는 박막트랜지스터(Tr)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(19)과 일대일 대응 접속되어 있다.
또한 이와 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)의 내측면에는 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(Tr) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 둘러싸는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자형태의 블랙매트릭스(25) 내측으로 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(26a, 26b, 26c)을 포함하는 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 마련되어 있다.
그리고 도면상에 나타나지 않았지만, 상기 어레이 기판(10) 및 컬러필터 기판(20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 씰패턴(미도시)이 구비됨으로써 봉함된 상태를 이루고, 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정의 분자배열 방향에 신뢰성을 부여하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되며, 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판(미도시)이 부착되고 있다.
더불어, 상기 어레이 기판(10)의 외측면에는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 게이트 배선(14)으로 박막트랜지스터(Tr)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(19)에 데이터 배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
도 2는 전술한 종래의 액정표시장치에 있어 하나의 화소영역에 대한 단면도이다.
우선, 어레이 기판(10)에는 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 게이트 및 데이터 배선(미도시, 16)이 형성되어 있으며, 이들 두 배선(미도시, 16)의 교차지점 부근에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되고 있다.
또한 각 화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(15)과 접촉하며 화소전극(19)이 형성되어 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 어레이 기판(10)에 대응하여 이의 상부에 위치하는 컬러필터 기판(20)을 살펴보면, 그 내측면에 다수의 개구부를 가지며 각 화소영역(P)의 경계 및 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역(이하 소자영역(TrA)이라 칭함)에 대응하여 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있다. 이때, 상기 블랙매트릭스(25)는 통상 크롬(Cr) 단일층 구조 또는 크롬산화물(CrOx)/크롬(Cr)의 이중층 구조를 이루고 있다. 이때, 도면에서는 단일층 구조를 갖는 블랙매트릭스(25)를 도시하였다.
또한, 상기 블랙매트릭스(25)로 둘러싸인 개구부에는 각 화소영역(P)에 순차 반복하며 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(25a, 25b, 25c)이 대응되는 형태로서 컬러필터층(26)이 구비되고 있다.
또한, 전술한 컬러필터층(26)을 덮으며 투명 도전성 물질로 공통전극(28)이 형성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 상기 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)의 사이에는 액정층(30)이 개재됨으로써 액정표시장치(1)를 이루고 있다.
하지만 전술한 구성을 갖는 종래의 액정표시장치(1)에 있어서, 특히 상기 어레이 기판(10)에 구비된 박막트랜지스터(Tr)와 대응하여 형성된 블랙매트릭스(25)는 반사율이 높아 어레이 기판(10)의 외측면에 위치하는 백라이트 유닛으로부터 나온 빛이 상기 블랙매트릭스(25)에 의해 반사되어 상기 박막트랜지스터(Tr) 쪽으로 입사됨으로써 박막트랜지스터(Tr)의 특성을 저하시키고 있는 실정이다.
즉, 백라이트 유닛으로부터 나온 빛은 상기 블랙매트릭스(25)에 의해 반사되어 상기 박막트랜지스터(Tr)의 소스 및 드레인 전극(14, 15) 사이로 노출된 액티브층(8a)으로 입사되며, 이 경우 액티브층(8a) 내부에서 빛 공급에 의한 누설전류가 생성되고 이러한 누설전류에 의해 박막트랜지스터(Tr)의 원치 않는 동작이 발생됨으로써 화상을 표시하는데 플리커 등의 불량을 발생하여 표시품질이 저하되고 있는 실정이다.
크롬(Cr)은 단위 두께당 광학밀도(optical density)가 상대적으로 높아 비교적 얇은 두께를 갖도록 형성해도 빛의 투과를 방지할 수 있으므로 블랙매트릭스 재료로 가장 많이 이용되고 있는데, 이러한 크롬(Cr)은 그 반사율이 70% 정도가 됨으로서 박막트랜지스터(Tr)로 입사되는 빛이 많아지게 되어 전술한 바와 같은 문제를 야기하고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 블랙매트릭스에 의한 반사율을 저감시켜 박막트랜지스터의 특성을 저감시키지 않으며 플리커 등의 표시품질 저하를 방지할 수 있는 컬러필터 기판 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판은, 기판과; 상기 기판 상에 다수의 개구부를 가지며 형성되며 3중층 이상의 다중층 구조를 갖는 블랙매트릭스와; 상기 개구부 내에 상기 블랙매트릭스와 가장자리가 중첩하며 형성된 컬러필터층을 포함하며, 상기 블랙매트릭스의 다중층 중 중간에 위치하는 층은 크롬(Cr)으로 이루어진 것이 특징이다.
이때, 상기 블랙매트릭스는 3중층 구조를 가지며, 상기 기판과 접촉하는 제1층과 최외각의 제3층은 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 블랙매트릭스는 4중층 구조를 가지며, 상기 기판과 접촉하는 제1층과, 상기 제1층과 접촉하는 제2층과, 최외각의 제4층은 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어지며, 상기 제1층과 제2층은 서로 다른 물질로 이루어지며, 상기 제2층과 제4층 사이의 제3층이 크롬(Cr)로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 컬러필터층 상부로 전면에 투명한 도전성 물질로 이루어진 공통전극 또는 투명한 유기절연물질로 이루어진 오버코트층이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치는, 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 구비되는 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점 부근에 구비된 박막트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 각 화소영역마다 형성되는 화소전극과; 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 상기 제 1 기판과 마주하는 내측면에 다수의 화소영역과 각각 대응되는 개구부를 가지며 형성되며 3중층 이상의 다중층 구조를 갖는 블랙매트릭스와; 상기 다수의 각 개구부 내에 상기 블랙매트릭스와 가장자리부가 중첩하여 형성된 컬러필터층과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며, 상기 블랙매트릭스의 다중층 중 중간에 위치하는 층은 크롬(Cr)으로 이루어진 것이 특징이다.
이때, 상기 블랙매트릭스는 3중층 구조를 가지며, 상기 제 2 기판의 내측면과 접촉하는 제1층과 최외각의 제3층은 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 블랙매트릭스는 4중층 구조를 가지며, 상기 제 2 기판의 내측면과 접촉하는 제1층과, 상기 제1층과 접촉하는 제2층과, 최외각의 제4층은 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어지며, 상기 제1층과 제2층은 서로 다른 물질로 이루어지며, 상기 제2층과 제4층 사이의 제3층이 크롬(Cr)로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 컬러필터층과 접촉하며 이의 상부로 전면에 투명한 도전성 물질로 이루어진 공통전극이 형성될 수 있다.
또한, 상기 컬러필터층과 접촉하며 이의 상부로 전면에 투명한 유기절연물질로 이루어진 오버코트층이 형성되며, 상기 화소전극은 각 화소영역내에서 바 형태를 가지며 다수개 형성되며, 상기 제 1 기판에는 다수의 바 형태의 화소전극과 교대하며 다수의 바 형태의 공통전극이 형성되며, 상기 다수의 바 형태의 공통전극과 연결된 공통전극을 포함한다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판에서는 다중층 구조로 블랙매트릭스를 형성하고, 어레이 기판과 마주하는 블랙매트릭스의 최상층에는 반사율이 높은 크롬(Cr)이 아니 크롬 산화물(CrOx) 또는 크롬 질화물(CrNx)로 이루어짐으로써 빛샘 방지의 역할을 충실히 수행하면서도 반사율은 저감되어 상기 블랙매트릭스에 의해 반사되어 박막트랜지스터로 입사되는 빛을 최소화한다.
따라서 반사된 빛이 입사됨으로써 야기되는 박막트랜지스터의 특성 저하 및 플리커 발생을 억제하여 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
나아가 외부광이 블랙매트릭스에 의해 반사됨으로써 발생하는 휘도 저하 등을 억제함으로서 더욱더 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도.
도 2는 전술한 종래의 액정표시장치에 있어 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 있어 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 블랙매트릭스에 대한 단면도.
도 5는 본 발명과 비표예에 따른 액정표시장치에 있어 컬러필터 기판의 내측면에서의 반사율을 측정한 그래프.
도 6은 비교예에 따른 액정표시장치에 있어 백라이트 유닛의 휘도 증가에 따른 플리커 특성을 특정한 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어 백라이트 유닛의 휘도 증가에 따른 플리커 특성을 특정한 그래프.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 컬러필터 기판 및 이를 구비한 액정표시장치의 구성에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 있어 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 상기 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 소자영역이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(101)는 하부의 어레이 기판(102)과 상부의 컬러필터 기판(122) 및 이들 두 기판(102, 122) 사이에 개재된 액정층(130)을 포함하여 구성되고 있다. 이때, 도면에 나타내지 않았지만 상기 어레이 기판(102)의 외측면에는 광원과 다수의 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛이 구비되고 있다.
한편, 상기 어레이 기판(102)에는 일방향으로 연장하여 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 각 화소영역(P)내의 소자영역(TrA)에는 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기하며 게이트 전극(104)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(115) 상부에는 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트 절연막(106)이 형성되고 있다.
또한, 상기 게이트 절연막(106) 위로 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 상기 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(116)이 형성되어 있으며, 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 게이트 절연막(106) 위로 상기 게이트 전극(104)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(108a)과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지며 서로 이격하는 형태의 오믹콘택층(108b)으로 구성된 반도체층(108)이 형성되고 있다.
상기 반도체층(108) 중 서로 이격하는 상기 오믹콘택층(108b) 위로는 서로 이격하며 소스 및 드레인 전극(114, 115)이 형성되어 있다. 이때, 상기 소스 전극(114)은 상기 데이터 배선(116)과 연결되고 있다.
한편, 상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(104)과 게이트 절연막(106)과 반도체층(108)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(114, 115)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
또한, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 상기 데이터 배선(116) 상부로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 보호층(117)이 형성되고 있다. 이때 상기 보호층(117)에는 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(115)을 노출시키는 드레인 콘택홀(118)이 구비되고 있다.
다음, 상기 보호층(117) 위로 상기 드레인 콘택홀(118)을 통해 상기 드레인 전극(115)과 접촉하며 상기 화소영역(P) 내에 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로서 이루어진 화소전극(119)이 형성되어 있다. 이때, 상기 화소전극(119)은 전단의 게이트 배선(미도시)과 상기 게이 절연막(106)과 보호층(117)을 개재하여 중첩되도록 형성됨으로써 서로 중첩되는 상기 게이트 배선(미도시)과 화소전극(119)이 이들 두 구성요소 사이에 개재된 게이트 절연막(106)과 보호층(117)과 더불어 스토리지 커패시터(미도시)를 이루고 있다.
이때, 도면에서는 상기 어레이 기판(102)에는 화소전극(119)이 각 화소영역(P)에 판형태로 형성된 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 각 화소영역에 상기 화소전극은 바 형태를 가지며 다수 형성될 수 있으며, 이러한 바(bar) 형태의 화소전극과 교대하며 나란하게 공통전극이 더욱 형성될 수 있다. 이 경우 상기 다수의 공통전극과 연결되며 상기 화소영역을 관통하며 상기 게이트 배선과 나란하게 공통배선이 더욱 형성된다.
한편, 전술한 구성을 갖는 어레이 기판(102)에 대응하여 이와 마주하는 컬러필터 기판(122)에 있어서, 그 내측면에는 블랙매트릭스(125)가 화소영역(P)의 경계 및 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 형성되고 있다. 이때, 상기 블랙매트릭스(125)는 다중층 구조를 이루는 것이 특징이며, 다중층 중 빛의 차단성이 우수한 크롬(Cr)으로 이루어진 층(125b)이 중간에 위치한 것이 본 발명의 가장 특징적인 구성이 되고 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 블랙매트릭스(125)는 3중층 구조를 이루는 것을 일례로 보이고 있으며, 상기 컬러필터 기판(122)의 내측면과 접촉하며 제1층(125a)이 구성되고 있으며 이의 상부로 순차적으로 제2층(125b) 및 제3층(125c)이 구비되고 있다. 이때, 상기 제2층(125b)은 빛의 투과를 방지하는 것을 나타내는 광학밀도가 매우 우수한 물질인 크롬(Cr)으로 이루어지고 있으며, 상기 제1층(125a) 및 제3층(125c)은 상기 크롬(Cr)보다는 가시광선 영역에서 평균적으로 단위 두께당 광학밀도가 낮지만 특정 파장대에서의 빛의 투과를 방지하는 능력이 우수한 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어진 것이 특징이다.
이렇게 크롬(Cr)으로 이루어진 층(125b)을 중간에 위치하도록 구성한 것은 빛의 투과 차단의 효과는 향상시키며, 이에 의해 반사되는 빛은 최소화하기 위함이다.
액정표시장치에 있어서 빛은 백라이트 유닛으로부터 유입되거나 또는 사용자가 바라보는 방향에서 외부광이 입사될 수 있으며, 외부광이 상기 액정표시장치로 입사되는 경우 그 표면에서의 반사율이 높으면 백라이트 유닛으로부터 나온 빛이 화소전극과 공통전극에 의해 특정 화상을 표시하도록 콘트롤된 액정층을 통과하여 나온 빛과 섞이게 됨으로써 화상의 휘도를 떨어뜨리게 됨으로써 표시품질을 저하시키는 요인이 된다.
따라서 본 발명에 따른 액정표시장치(101)에 있어서는 블랙매트릭스(125)에 의해 반사되어 박막트랜지스터(Tr)의 액티브층(108a)으로 입사되는 빛을 억제하며, 동시에 외부광에 의한 컬러필터 기판(122)에서의 반사율을 저감시키기 위해 반사율이 상대적으로 높은 크롬(Cr)으로 이루어진 층을 다중층 구조의 블랙매트릭스(125)의 중간층에 위치하도록 구성한 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 블랙매트릭스(125)가 크롬산화물(CrOx)층(또는 크롬질화물(CrNx)층)/크롬(Cr)층/크롬질화물(CrNx)층(또는 크롬산화물층)의 3중층 구조를 일례로 보이고 있지만, 도 4(본 발명의 실시예의 변형예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 블랙매트릭스에 대한 단면도)에 도시한 바와 같이 변형예로서 상기 블랙매트릭스(225)는 4중층 구조를 이룰 수 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 상기 블랙매트릭스(225)는 컬러필터 기판(222)의 내측면 상에 순차적으로 크롬산화물(CrOx)층(225a)/크롬질화물(CrNx)층(225b)/크롬(Cr)층(225c)/크롬질화물(CrNx)층(225d)(또는 크롬산화물(CrOx)층)의 4중층 구조를 갖도록 형성될 수도 있다. 이때, 상기 컬러필터 기판(222)의 내측면과 인접하는 하부의 2층(225d, 225c)은 그 위치가 서로 바뀌어 형성될 수도 있다. 즉, 크롬질화물(CrNx)층/크롬산화물(CrOx)층/크롬층/크롬질화물(CrNx)층(또는 크롬산화물(CrOx)층)의 4중층 구조를 갖도록 형성될 수도 있다.
전술한 변형예에 따른 블랙매트릭스(225)도 4중층 중 상기 컬러필터 기판(222)의 내측면으로부터 제3층(225c)이 크롬(Cr)으로 이루어지고, 최하층인 제4층(225d)이 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어짐으로써 백라이트 유닛으로부터 나온 빛이 상기 블랙매트릭스(225)에 의해 반사되어 박막트랜지스터(미도시)로 입사되는 빛을 억제할 수 있으므로 박막트랜지스터(미도시)로 입사되는 빛에 의해 발생하는 광 누설전류를 억제하여 박막트랜지스터(미도시)의 특성을 저하시키는 것을 방지하며 이에 의해 플리커 등의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판(222) 내측면과 접촉하는 제1층(225a)과 그 하부에 위치하는 제2층(225b)이 크롬산화물(CrOx)/크롬질화물(CrNx) 또는 크롬질화물(CrNx)/크롬산화물(CrOx)의 구조를 이룸으로서 외부광이 상기 컬러필터 기판(222)의 외측면으로 입사하여 상기 블랙매트릭스(225)에 의해 반사되어 사용자의 눈으로 입사되는 빛을 최소화함으로써 휘도 특성을 향상시키고 나아가 표시품질을 향상시키는 효과를 갖는 것이 특징이다.
한편, 도 3을 참조하면, 전술한 3중층 구조를 갖는 블랙매트릭스(125) 하부로 상기 블랙매트릭스(125)와 그 가장자리가 중첩하며 상기 블랙매트릭스(125)로 둘러싸인 개구부에 대응하여 각 화소영역(P)에 순차 반복하는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(126a, 126b, 126c)으로 구성된 컬러필터층(126)이 구비되고 있다.
또한, 상기 컬러필터층(126)을 덮으며 투명 도전성 물질로 공통전극(128)이 상기 화소영역(P)으로 구성된 표시영역 전면에 형성되거나 또는 바(bar) 형태의 화소전극과 공통전극이 어레이 기판에 형성된 경우, 상기 컬러필터층을 덮으며 투명한 유기절연물질로 평탄한 표면을 가지며 오버코트층(미도시)이 형성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 상기 어레이 기판(102)과 컬러필터 기판(122)의 사이에는 액정층(130)이 개재됨으로써 액정표시장치(101)를 이루고 있다.
전술한 구성을 갖는 액정표시장치(101)는 크롬(Cr)으로 이루어진 층(125b)이 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 3중층(125a, 125b, 125c) 또는 4중층(도 4의 225a, 225b, 225c, 225d) 구조의 블랙매트릭스(125)가 구비됨으로써 백라이트 유닛으로부터 나온 빛이 상기 블랙매트릭스(125)에 의해 반사되어 박막트랜지스터(Tr)로 입사되는 빛을 최소화함으로써 광누설전류 발생을 억제하여 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하 및 플리커를 방지할 수 있으며, 외부광의 반사에 의한 표시품질 저하를 억제할 수 있다.
도 5는 본 발명과 비표예에 따른 액정표시장치에 있어 컬러필터 기판의 내측면에서의 반사율을 측정한 그래프이다. 비교예의 경우 내측면으로부터 크롬산화물(CrOx)층/크롬(Cr)층의 구성을 갖는 블랙매트릭스를 구비한 컬러필터 기판 내측면에서의 반사율을 측정한 것이고, 본 발명의 경우는 내측면의 최상부에 위치한 제3층에 크롬산화물(CrOx)층과 크롬질화물(CrNx)층이 형성된 3중층 구조의 블랙매트릭스를 구비한 컬러필터 기판의 내측면에서의 반사율을 측정한 것이다.
도시한 바와 같이, 비교예에 따른 액정표시장치의 경우, 약 70%의 반사율을 갖는 크롬(Cr)으로 이루어진 층이 최상층에 위치함으로써 평균적인 반사율이 71.21%이 되고 있음을 알 수 있다.
반면, 본 발명에 따른 액정표시장치의 경우, 제3층이 크롬산화물(CrOx)층으로 이루어진 경우 평균적으로 14.58%의 반사율이 되고 있음을 알 수 있으며, 상기 제3층이 크롬질화물(CrNx)층으로 이루어진 경우, 평균적으로 30.23%의 반사율이 됨을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치가 블랙매트릭스에 의한 반사율이 40% 내지 55%정도 저감됨을 알 수 있다.
도 6은 비교예에 따른 액정표시장치에 있어 백라이트 유닛의 휘도 증가에 따른 플리커 특성을 특정한 그래프이며, 도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어 백라이트 유닛의 휘도 증가에 따른 플리커 특성을 특정한 그래프이다.
비교예에 따른 액정표시장치의 경우, 백라이트 유닛의 휘도가 높아질수록 블랙매트릭스의 반사에 의해 박막트랜지스터 내의 액티브층으로 입사되는 빛량이 증가함으로써 플리커가 더욱 심하게 발생됨을 알 수 있다.
통상적으로 액정표시장치의 경우, 제품화될 수 있는 허용 범위는 6 이하가 되며, 비교예의 경우 250 nit를 기준으로 이보다 더 큰 휘도를 갖는 백라이트 유닛이 구비되는 경우 6보다 큰 범위로 플리커가 발생됨을 알 수 있다.
하지만, 도 7을 참조하면 본 발명에 따른 액정표시장치의 경우, 백라이트 유닛의 휘도가 증가함에 따라 플리커 또한 소정량 증감함을 보이고 있지만, 상기 백라이트 유닛의 휘도가 500nit정도가 되어도 플리커는 4 내지 5의 수준이 되며, 이는 모두 제품화될 수 있으므로 비교예에 따른 액정표시장치 대비 본 발명에 따른 액정표시장치는 휘도 증가에 따른 플리커 발생 억제 측면에서 월등함을 알 수 있다.
101 : 액정표시장치 102 : 어레이 기판
104 : 게이트 전극 106 : 게이트 절연막
108 : 반도체층 108a : 액티브층
108b : 오믹콘택층 114 : 소스 전극
115 : 드레인 전극 116 : 데이터 배선
117 : 보호층 118 : 드레인 콘택홀
119 : 화소전극 122 : 컬러필터층
125 : 블랙매트릭스 125a : 제1층
125b : 제2층 125c : 제3층
126 : 컬러필터층
125a, 125b, 125c : 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴
128 : 공통전극 130 : 액정층
Tr : 박막트랜지스터 TrA : 소자영역

Claims (9)

  1. 기판과;
    상기 기판 상에 다수의 개구부를 가지며 형성되며 3중층 이상의 다중층 구조를 갖는 블랙매트릭스와;
    상기 개구부 내에 상기 블랙매트릭스와 가장자리가 중첩하며 형성된 컬러필터층
    을 포함하며, 상기 블랙매트릭스의 다중층 중 중간에 위치하는 층은 크롬(Cr)으로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 3중층 구조를 가지며, 상기 기판과 접촉하는 제1층과 최외각의 제3층은 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 4중층 구조를 가지며, 상기 기판과 접촉하는 제1층과, 상기 제1층과 접촉하는 제2층과, 최외각의 제4층은 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어지며, 상기 제1층과 제2층은 서로 다른 물질로 이루어지며, 상기 제2층과 제4층 사이의 제3층이 크롬(Cr)로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 컬러필터층 상부로 전면에 투명한 도전성 물질로 이루어진 공통전극 또는 투명한 유기절연물질로 이루어진 오버코트층이 형성된 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  5. 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 구비되는 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점 부근에 구비된 박막트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 각 화소영역마다 형성되는 화소전극과;
    제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판의 상기 제 1 기판과 마주하는 내측면에 다수의 화소영역과 각각 대응되는 개구부를 가지며 형성되며 3중층 이상의 다중층 구조를 갖는 블랙매트릭스와;
    상기 다수의 각 개구부 내에 상기 블랙매트릭스와 가장자리부가 중첩하여 형성된 컬러필터층과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층
    을 포함하며, 상기 블랙매트릭스의 다중층 중 중간에 위치하는 층은 크롬(Cr)으로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 3중층 구조를 가지며, 상기 제 2 기판의 내측면과 접촉하는 제1층과 최외각의 제3층은 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 4중층 구조를 가지며, 상기 제 2 기판의 내측면과 접촉하는 제1층과, 상기 제1층과 접촉하는 제2층과, 최외각의 제4층은 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬질화물(CrNx)로 이루어지며, 상기 제1층과 제2층은 서로 다른 물질로 이루어지며, 상기 제2층과 제4층 사이의 제3층이 크롬(Cr)로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 컬러필터층과 접촉하며 이의 상부로 전면에 투명한 도전성 물질로 이루어진 공통전극이 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
  9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 컬러필터층과 접촉하며 이의 상부로 전면에 투명한 유기절연물질로 이루어진 오버코트층이 형성되며,
    상기 화소전극은 각 화소영역내에서 바 형태를 가지며 다수개 형성되며, 상기 제 1 기판에는 다수의 바 형태의 화소전극과 교대하며 다수의 바 형태의 공통전극이 형성되며,
    상기 다수의 바 형태의 공통전극과 연결된 공통전극
    을 포함하는 액정표시장치.
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