KR101068354B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 휘도 향상 및 컬러 필터 기판의 제조 공정을 단순화 시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 교대로 형성되어 있는 레드, 그린, 블루 컬러 필터층과 투명 금속으로 형성된 화이트 컬러 필터층; 상기 컬러 필터층들 사이에 빛샘 차단을 위하여 배치되어 있는 블랙 매트릭스; 및 상기 각 컬러 필터층이 형성된 기판 상에 배치되며, 상기 화이트 컬러 필터층의 역할을 담당하는 공통 전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 화이트 컬러 필터층은 오버코트층과 공통 전극으로 이루어져 있고, 상기 화이트 컬러 필터층 영역의 셀갭은 상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층 영역의 셀갭보다 크며, 상기 화이트 컬러 필터층 영역과 상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층 영역의 셀갭 차이를 보상하기 위해 상기 화이트 컬러 필터 영역에 인가되는 감마 전압은 상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층에 인가되는 감마 전압과는 상이한 것을 특징으로 한다.

LCD, 컬러 필터, 화이트 컬러 필터층, 공통 전극, TFT, RGBW

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LCD AND METHOD FOR MANUFACTURING LCD }

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치 화소 구조를 개략적으로 도시한 평면도.

도 2는 종래 기술에 따라 완성된 액정표시장치의 구조를 도시한 단면도.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따라 제조된 액정표시장치의 화소 구조들을 도시한 도면.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 화소 구조와 대응되는 컬러 필터 기판을 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 도시한 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치의 투과율 특성을 설명하기 위한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

200: 상부 기판 201: 블랙 매트릭스(차단층)

210a: 레드 컬러 필터층 210b: 그린 컬러 필터층

210c: 블루 컬러 필터층 210d: 화이트 컬러 필터층

220: 공통 전극 250: 액정층

300: 하부 기판 301: 화소 전극

305: 데이터 버스 라인

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정표시장치의 휘도 향상 및 컬러 필터 기판의 제조 공정을 단순화시킨 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 현대사회가 정보 사회화로 변해 감에 따라 정보표시장치의 하나인 액정표시장치 모듈의 중요성이 점차로 증가되어 가고 있다. 지금까지 가장 널리 사용되고 있는 CRT(Cathode Ray Tube)는 성능이나 가격적인 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성 측면에서 많은 단점을 갖고 있다.

반면에 액정표시장치는 가격 측면에서 다소 비싸지만 소형화, 경량화, 박형화, 저 전력 및 소비화 등의 장점을 갖고 있어, CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체수단으로 주목되고 있다.

상기 액정표시장치는 박막 트랜지스터가 배열된 어레이 기판과, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 컬러 필터층이 형성된 컬러 필터 기판이 액정을 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있다.

액정표시장치는 가장 성장 속도가 빠른 평판표시소자의 하나로서, 향후 표시소자 시장을 주도해 나갈 것으로 예측된다. 이러한 액정표시장치의 고화질, 고대비(high contrast) 표시를 위하여 레드(R), 그린(G), 블루(B) 컬러 필터 3색의 픽셀 간에는 차광성이 우수한 블랙매트릭스(BM:Black Matrix)의 형성이 필요해진 다.

특히, 박막 트랜지스터를 이용한 액티브 매트릭스 구동 방식의 TFT-LCD의 경우에는 고도의 차광성이 요구된다. 일반적으로 블랙매트릭스는 크롬(Cr) 등의 금속 막을 진공 증착 공정을 이용하여 기판 상에 형성하고, 감광성 수지(photoresist)를 코팅한 후 포토리소그라피 공정(photolithography method)을 이용하여 패터닝(patterning)하고, 상기 패터닝된 감광성 수지를 따라 크롬을 식각 한다.

일반적으로, 컬러 필터 기판 상에 레드, 그린, 블루의 컬러 필터층 사이에 수지재를 사용하여 블랙매트릭스를 형성하는 방법은 염색법, 인쇄법, 안료분산법, 전착법 등에 의해 제조될 수 있지만, 현재 컬러 필터층과 블랙매트릭스는 주로 안료분산법에 의해 제조되고 있다.

상기 레드, 그린, 블루의 컬러 필터층을 형성하는 안료 분사법은 광중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더등의 광 중합형 감광 조성물과 레드, 그린, 블루 또는 이와 유사한 색상을 띄는 유기 안료로 구성되어 있다.

상기 컬러 필터 기판에 형성되는 컬러 필터층의 제조 방법은, 먼저, 기판 상에 크롬 이나 합성 수지를 증착 또는 도포하고, 포토 공정을 진행하여 격자 구조를 갖는 블랙 매트릭스를 형성한다.

상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 레드 컬러를 갖는 감광성 수지를 기판의 전영역에 도포 한 후 선택적으로 노광하여 원하는 영역에 레드 컬러 필터층을 형성한다.

그런 다음, 레드 컬러 필터층이 형성된 기판의 전영역 상에 그린 컬러를 갖 는 감광성 수지를 도포하고, 마찬가지 방법으로 선택적으로 노광하여 원하는 영역에 그린 컬러 필터층을 형성한다.

연속하여, 상기 레드 컬러 필터층과 그린 컬러 필터층이 형성된 기판의 전영역에 블루 컬러를 갖는 감광성 수지를 도포하고, 선택적으로 노광을 하여 블루 컬러 필터층을 형성한다.

이와 같이 컬러 필터층이 형성되면, TN(Twist Nematic) 또는 VA(Vertical Alignment) 모드를 갖는 액정표시장치의 경우에는 컬러 필터층 상에 투명 전극을 형성하여 컬러 필터 기판을 완성한다.

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치 화소 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, TN(Twist Nematic) 모드 또는 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 액정표시장치의 어레이 기판은 수직으로 교차 배열된 게이트 버스 라인(20)과 복수개의 데이터 버스 라인(10)에 의해 화소 영역이 정의된다.

상기 화소 영역 상에는 ITO 투명 금속으로 형성된 화소 전극(15)이 상기 데이터 버스 라인(10)과 평행한 방향으로 배치되어 있다.

또한, 상기 데이터 버스 라인(10)과 게이트 버스 라인(20)이 수직으로 교차 배열된 영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)가 배치되어 있어, 상기 데이터 버스 라인(10)을 통해서 전달되는 데이터 신호를 상기 화소 전극(15)으로 전달시키는 역할을 한다.

이때, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 버스 라인(20)에 인가되는 주사 또는 게이트 신호에 의해 턴온(Turn-On) 상태가 된다.

도 1에서, 상기 화소 전극(15) 상에 표시된 R, G, B는 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 컬러 필터를 표시한 것으로서, 상기 화소 전극(15)과 대응되도록 컬러 필터 기판 상에는 매트릭스 형태로 R, G, B 컬러 필터가 형성된다.

도 2는 종래 기술에 따라 완성된 액정표시장치의 구조를 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 화소 전극(18)이 형성된 하부 기판(30a)과 컬러 필터층(25a, 25b, 25c)이 형성된 상부 기판(30b)이 액정층(50)을 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있다.

상기 하부 기판(30a) 상에 데이터 버스 라인(10)과 게이트 버스 라인이 수직으로 교차 배열되어 형성된 단위 화소 영역 상에는 화소 전극들(18)이 각각 형성되어 있다.

또한, 상기 화소 전극들(18)에 대응될 수 있도록 상부 기판 상에는 R, G, B 컬러 필터층(25a, 25b, 25c)이 상기 화소 전극들(18)과 1:1 대응될 수 있도록 배치되어 있다.

TN 모드와 VA 모드는 IPS 모드(In Plane Switching)와 달리 상부 기판(30b) 상에 공통 전극(22)이 형성되는데, 상기 하부 기판(30a) 상에 형성된 화소 전극(18)과 상기 공통 전극(22) 사이에서 발생된 전계에 의하여 액정이 변위됨으로써, 광 투과율이 조절된다.

따라서, 도시된 바와 같이 상부 기판(30b)의 컬러 필터층(25a, 25b, 25c) 상 에는 투명 금속으로 이루어진 상기 공통 전극(22)이 형성되어 있다.

그리고 상기 상부 기판(30b) 상에 형성된 컬러 필터층(25a, 25b, 25c)들 사이에는 상기 하부 기판(30a)으로부터 투과되는 광을 차단시키기 위하여, 크롬 금속으로 이루어진 블랙 매트릭스(27: 차단층)가 형성되어 있다.

상기 블랙 매트릭스(27)는 R, G, B 컬러 필터층들(25a, 25b, 25c) 간의 색 선명도를 높여주어 디스플레이 되는 화상 품위를 높여주는 이점이 있다.

또한, 화상 품위를 높이기 위해서는 상기 상부 기판(30b)과 하부 기판(30a)의 셀 갭(cell gap: A, B)을 일정하게 유지시키는 것이 중요한데, 상기 상부 기판(30b)과 하부 기판(30a)의 셀 갭 유지를 위해서 상부 또는 하부 기판 상에 스페이서 볼을 산포한 후 합착하고 있다.

이렇게 제작된 액정표시장치는 각각의 R, G, B 컬러 필터층들(25a, 25b, 25c) 간의 샐 갭 차이가 최대 0.5㎛ 이내를 유지한다.

그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 액정표시장치는 R, G, B 컬러 필터층이 미리 구획화 되어 있고, 각각의 컬러 필터층에서 투과되어 나오는 광의 투과율은 투과율 곡선에 따라 미리 정해져 있다.

이와 같은 액정표시장치의 특성 때문에 CRT에 비하여 밝은색(휘도가 높은 색)을 구현하는 성능은 떨어지는 문제가 있다.

즉, 다시 말하면 CRT의 경우에는 전자빔에 조사하는 위치를 자유롭게 움직여 디스플레이 되는 모든 영역에서 높은 휘도를 갖는 밝은 색을 구현할 수 있지만, 액정표시장치에서는 매트릭스 형태로 구획화된 영역이 모두 동일하므로 밝은 색을 구 현하기는 어렵다.

본 발명은, 액정표시장치의 상부 기판 상에 화이트를 구현할 수 있는 필터층을 공통 전극 금속으로 형성함으로써, 높은 휘도의 색을 구현할 수 있는 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

아울러, 상부 기판 상에 형성되는 화이트 필터층을 공통 전극으로 사용함으로써, RGBW 구조를 갖는 컬러 필터 기판의 제조 공정을 단순화할 수 있는 액정표시장치 제조방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 액정표시장치는,
기판;
상기 기판 상에 교대로 형성되어 있는 레드, 그린, 블루 컬러 필터층과 투명 금속으로 형성된 화이트 컬러 필터층;
상기 컬러 필터층들 사이에 빛샘 차단을 위하여 배치되어 있는 블랙 매트릭스; 및
상기 각 컬러 필터층이 형성된 기판 상에 배치되며, 상기 화이트 컬러 필터층의 역할을 담당하는 공통 전극;을 포함하고,

상기 화이트 컬러 필터층 영역의 셀갭은 상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층 영역의 셀갭보다 크고, 그 셀갭 차이는 0.5㎛ 이상이며, 이러한 셀갭 차이를 보상하기 위해 상기 화이트 컬러 필터 영역에 인가되는 감마 전압은 상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층에 인가되는 감마 전압과는 상이한 것을 특징으로 한다.

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여기서, 상기 화이트 컬러 필터층은 오버코트층과 공통 전극으로 이루어져 있고, 상기 화이트 컬러 필터층 영역의 셀갭은 상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층 영역의 셀갭보다 크며, 상기 화이트 컬러 필터층 영역과 상기 레드, 그린, 블루 컬 러 필터층 영역의 셀갭 차이를 보상하기 위해 상기 화이트 컬러 필터 영역에 인가되는 감마 전압은 상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층에 인가되는 감마 전압과는 상이한 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 화이트 컬러 필터층은 상기 블랙 매트릭스 사이에 공통 전극 금속으로 이루어져 높은 투과율을 갖고, 상기 화이트 컬러 필터층에 대해서는 상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층에 인가하는 감마 전압과 다른 독립적으로 감마 전압 전압을 발생하여 구동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화이트 컬러 필터층과 레드, 그린, 블루 컬러 필터층은 동일한 감마 전압 발생부로 부터 발생되는 감마 전압에 의해 구동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 액정표시장치의 상부 기판 상에 화이트를 구현할 수 있는 필터층을 공통 전극 금속으로 형성함으로써, 높은 휘도의 색을 구현할 수 있다.

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그리고 상부 기판 상에 형성되는 화이트 필터층을 공통 전극으로 사용함으로써, RGBW 구조를 갖는 컬러 필터 기판의 제조 공정을 단순화할 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따라 제조된 액정표시장치의 화소 구조들을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래 액정표시장치의 낮은 휘도 특성을 개선하기 위하여 상부 기판 상에 형성된 화이트 컬러 필터층에 대응하여 하부 기판 상에 화이트 전극을 추가로 배치하였다.

따라서, 본 발명의 액정표시장치에 사용되는 하부 기판은 복수개의 게이트 버스 라인(102)과 복수개의 데이터 버스 라인(100)이 수직으로 교차 배열되어 단위 화소 영역을 한정한다.

상기 단위 화소 영역 상에는 ITO 금속으로 형성된 화소 전극(105)이 상기 데이터 버스 라인(100)과 평행한 방향으로 배치되어 있다.

또한, 상기 데이터 버스 라인(100)과 게이트 버스 라인(102)이 수직으로 교차 배열된 영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되어 있어, 상기 데이터 버스 라인(100)을 통해서 전달되는 데이터 신호를 상기 화소 전극(105)으로 전달시키는 역할을 한다.

이때, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 버스 라인(102)에 인가되는 구동 신호에 의해 턴온(Turn-On) 상태가 된다.

상기 화소 전극(105) 상에 표시된 R, G, B, W는 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue), 화이트(White) 컬러 필터층를 표시한 것으로서, 상기 화소 전극(105)과 대응되도록 상부 기판 상에는 매트릭스 형태로 R, G, B, W 컬러 필터층이 형성된다.

도 4는 상기 도 3과는 다른 구조를 갖도록 화이트에 대응되는 화소 전극을 구현한 것이다.

상기 하부 기판 상에 형성되는 게이트 버스 라인(120) 사이에 추가적으로 분획하는 게이트 버스 라인(120)을 형성함으로써, 화소 전극이 단위 픽셀을 기준으로 양분된 구조를 하고 있다.

즉, 복수 개의 게이트 버스 라인(120)과 데이터 버스 라인(110)이 수직으로 교차 배열되어 한정되는 단위 화소 영역이 상기 도 3의 절반으로 줄어들었지만, 동일한 단위 화소 공간에 R, G, B, W에 대응되는 화소 전극이 모두 배치되므로 전체적으로 단위 픽셀당 투과되는 휘도량은 증가하게 된다.

상기 도 4에서 도시된 화소 구조는 상기 도 3에서 도시한 화소 구조 상이하지만, 제조 공정은 동일한 공정으로 진행하여 생산할 수 있다.

본 발명에서는 RGBW 4색 컬러 필터층을 갖는 액정표시장치의 높은 휘도를 구현하기 위하여 공통 전극을 화이트 필터층으로 사용하는 기술을 상기 도 3과 도 4 에 모두 적용할 수 있다.

이하에서는 도 3의 화소 구조에 대응되는 컬러 필터층, 액정표시장치를 일 예로 들어 설명한다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 화소 구조와 대응되는 컬러 필터 기판을 도시한 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 상부 기판(200) 상에 크롬(Cr)과 같은 저 반사 특성을 갖는 불투명 금속을 증착하고 패터닝 하거나, 감광성 블랙수지를 도포한 후 이를 노광 및 식각하여 블랙 매트릭스(201)를 형성한다.

상기 블랙매트릭스(201)의 재질로서 크롬 금속을 사용하는 경우 크롬 금속이 중금속 물질이므로 심각한 환경 오염을 초래하므로, 중금속이 아닌 금속을 사용하거나 합성 수지 계열의 재질을 사용하여 패터닝을 할 수 있다.

상기와 같이 상부 기판(200) 상에 블랙매트릭스(201)가 형성되면, 도 5b에 도시된 바와 같이, R(Red) 컬러 필터층(210a)을 형성한다.

즉, 상기 상부 기판(200) 상에 레드(R) 컬러 레진을 도포하고, 노광 및 현상하여 컬러 필터층(210a)을 형성한다.

도시된 바와 같이, 상기 레드(R) 컬러 필터층(210a)은 상기 상부 기판(200) 상에 형성되어 있는 블랙 매트릭스(201)의 단위 화소 공간에 형성되어, 하부 기판의 단위 화소 공간에 형성되어 있는 화소 전극과 서로 대향될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 레드(R) 컬러 필터층(210a)이 형성되면, 도 5c에 도시된 바와 같이 그린(Green) 컬러 필터층(210b)과 블루(Blue) 컬러 필터층(210c)을 형성하는데, 순차적으로 그린(G) 컬러 레진과 블루(B) 컬러 레진을 도포한 다음, 노광 및 현상 공정을 진행하여 필터층을 형성한다.

상기와 같이 상부 기판(200) 상에 레드, 그린, 블루 컬러 필터층(210a, 210b, 210c)이 순차적으로 형성되면, 평탄화 공정을 위하여 오버코트층(미도시)을 형성한 다음, 도 5d에 도시된 바와 같이, 화이트 컬러 필터층(210d) 및 공통 전극(220)을 형성하기 위하여 도전성 투명 금속을 증착한다.

상기 투명 금속이 상기 상부 기판(200) 상에 증착될 때, 컬러 필터층(210a, 210b, 210c)이 형성되지 않는 블랙 매트릭스(201) 공간 상에 투명 금속이 증착되어 화이트(W: White) 컬러 필터층(210d)이 형성된다.

상기 화이트(W) 컬러 필터층(210d)은 자체적으로 컬러 필터층 역할을 할 뿐만 아니라 공통 전극(220) 역할을 하게된다.

이때, 상기 화이트(W) 컬러 필터층(210d) 역할을 하는 공통 전극(220)과 상부 기판(200) 사이에 도포된 오버 코트층(over coat layer:미도시)을 제거하거나 오버 코트층 상에 공통 전극(220)을 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 화이트(W) 컬러 필터층(210d) 영역에 다른 레드(R), 그린(G), 블루(B) 컬러 필터층(210a, 210b, 210c)과 달리 컬러 필터층이 존재하지 않기 때문에 상기 하부 기판으로부터 액정층을 통과하여 진행된 광이 손실 없이 투과될 수 있어 휘도를 높일 수 있는 이점이 있다.

아울러, 상기 화이트 컬러 필터층(210d)을 형성하기 위하여 컬러 필터층 제 조 공정을 진행하지 않아도 되기 때문에 생산 공정이 단순화되고, 제조 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 도시한 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, R, G, B, W 화소 영역에 대응되도록 화소 전극(301)이 형성된 하부 기판(300)과 R, G, B, W 컬러 필터층(210a, 210b, 210c, 210d)이 형성된 상부 기판(200)이 액정층(250)을 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있다.

상기 하부 기판(300) 상에는 데이터 버스 라인(305)과 게이트 버스 라인(미도시)이 수직으로 교차 배열되어 형성된 단위 화소 영역 상에는 화소 전극들(301)이 각각 형성되어 있다.

상기 화소 전극들(301)과 대응될 수 있도록 상부 기판(200) 상에는 R, G, B, W 컬러 필터층(210a, 210b, 210c, 210d)이 상기 화소 전극들(301)과 1:1로 대응될 수 있도록 형성되어 있다.

본 발명에서는 종래 TN 모드와 VA 모드의 낮은 휘도 특성을 개선하기 위하여 상부 기판(200) 상에 RGB 컬러 필터층(210a, 210b, 210c) 뿐만 아니라 W(화이트) 컬러 필터층(210d)을 추가로 형성하였다.

상기 W 컬러 필터층(210d)은 공통 전극(220)과 동일한 투명 금속으로 형성됨에 따라, 상기 공통 전극(220) 역할을 하면서, W 컬러 필터층(210d) 역할을 한다.

그러므로 상기 상부 기판(200) 상에는 R, G, B, W 컬러 필터층(210a, 210b, 210c, 210d)이 블랙 매트릭스(201: 차단층) 사이에 교대로 배치되어 있고, 상기 R, G, B, W 컬러 필터층(210a, 210b, 210c, 210d)은 상기 하부 기판(300) 상에 형성된 화소 전극들(301)과 각각 대응된다.

도면에 도시된 바와 같이, R, G, B 컬러 필터층(210a, 210b, 210c) 사이에 W 컬러 필터층(210d)이 공통 전극(220)으로 대치되어 있으므로, 단위 화소(pixel)당 휘도 특성을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명에서는 W 컬러 필터층(210d)을 투명성 수지에 의하여 형성하는 것이 아니라 투명한 공통 전극(220)을 형성할 때 함께 형성됨으로써, 보다 높은 투과율을 얻을 수 있는 이점이 있다.

그리고 본 발명에 따라 화이트 컬러 필터층(210d)에 공통 전극(220)을 형성함으로써, 높은 휘도의 색특성을 얻을 수 있지만, 화이트 컬러 필터층 영역과 R, G, B 컬러 필터층 영역 사이의 셀 갭 차이가 0.5㎛ 이상 발생하므로, 구동시 화이트 컬러 필터층 영역에 독립적으로 공급될 수 있도록 감마 전압을 인가한다.

이에 대한 설명은 도 7을 보면서 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치의 투과율 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, TN 모드나 VA 모드에서 사용되는 노말리 화이트 모드(Normally White Mode) 또는 노말리 블랙 모드(Normally Black Mode) 를 기준으로 했을 때, 투과율 곡선을 나타내었다.

도면의 수평 기준 축에 제시된 d는 액정표시장치의 셀갭을 나타내고, Δn은 액정층의 굴절율 값을 나타낸다.

1st min, 2nd min은 노말리 블랙 모드에 따른 투과율 곡선을 기준으로할 때 첫 번째, 두 번째 최소 투과율을 각각 나타내는 점이다.

상기와 같은 1st min, 2nd min의 값은 노말리 화이트에서도 동일한 값에서 투과율이 최대가 되기 때문에 노말리 화이트 모드에서도 첫 번째 투과율 100%인 지점을 1st min이라 표시한다.

따라서, 노말리 화이트 모드에서 1st min 값은 투과율 곡선 중 처음으로 투과율이 100%에 해당하는 값을 말하는 것이고, 노말리 블랙 모드에서는 처음으로 투과율이 0%에 해당하는 값을 말한다.

이하 노말리 화이트 모드를 기준으로 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동 조건을 설명하지만, 노말리 블랙 모드에서도 동일하게 적용할 수 있다.

본 발명에 따라 컬러 필터 기판의 W 컬러 필터층은 별도의 컬러 필터 재질을 사용하지 않고, 공통 전극으로 형성되므로, 다른 R, G, B 컬러 필터층에 비하여 셀갭이 크다.

따라서, 도 7의 투과율 곡선 중에서 투과율이 0부터 첫 번째 투과율이 100%인 곡선을 기준으로 보면, 화이트 컬러 필터층의 d 값이 크므로 결과적으로 u 값이 커져 R, G, B, W 컬러 필터층에 동일한 감마 전압을 인가하는 경우, 항상 W 컬러 필터층의 투과율이 더 높게된다.

이것은 높은 휘도의 영상을 디스플레이할 때나, 어두운 영상을 디스플레이할 때에도 항상 W 컬러 필터층에서 R, G, B 컬러 필터층 보다 휘도가 높아 영상 품위가 저하되는 문제가 있다.

따라서, R, G, B에 인가되는 감마 전압과는 별도의 독립적인 감마 전압을 W 컬러 필터층에 인가하여야 최적의 화상을 디스플레이할 수 있다.

즉, 노말리 화이트 모드 곡선을 기준으로 할 때, 상기 1min 점까지의 투과율 곡선은 선형을 유지하고 있으므로 시스템이 안정화를 유지하면서, 휘도가 개선된 화상을 디스플레이하기 위해서는 R, G, B 컬러 필터층에 인가되는 감마 전압과 다른 W 컬러 필터층에 맞는 감마 전압을 인가해 주어야한다.

또한, 1st min를 넘는 곡선에서도 액정표시장치가 안전하게 구동될 수 있는 시스템에서는, W 컬러 필터층에 대해서만 1st min 점과 2nd min 점 사이에 위치하도록 하고, 아울러, R, G, B 투과율과 동일한 점을 맞춘다면(d 값과 Δn값을 조절) 별도의 감마 전압 생성부를 두지않고 기존의 감마 전압으로 화상을 디스플레이할 수 있을 것이다

이와 같이 본 발명에서는 화이트 컬러 필터층을 공통 전극 형성시 동시에 형성함으로써, 화이트 컬러 필터층의 투과도를 향상시켜 높은 휘도 값을 얻을 수 있는 장점이 있다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 액정표시장치의 상부 기판 상에 화이트를 구현할 수 있는 필터층을 공통 전극 금속으로 형성함으로써, 높은 휘도의 색을 구현할 수 있는 이점이 있다.

그리고 상부 기판 상에 형성되는 화이트 필터층을 공통 전극으로 사용함으로써, RGBW 구조를 갖는 컬러 필터 기판의 제조 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있 다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (10)

1. 기판;

   상기 기판 상에 교대로 형성되어 있는 레드, 그린, 블루 컬러 필터층과 투명 금속으로 형성된 화이트 컬러 필터층;

   상기 컬러 필터층들 사이에 빛샘 차단을 위하여 배치되어 있는 블랙 매트릭스; 및

   상기 각 컬러 필터층이 형성된 기판 상에 배치되며, 상기 화이트 컬러 필터층의 역할을 담당하는 공통 전극;을 포함하고,

   상기 화이트 컬러 필터층 영역의 셀갭은 상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층 영역의 셀갭보다 크고, 그 셀갭 차이는 0.5㎛ 이상이며,

   상기 화이트 컬러 필터층은 오버코트층과 공통 전극으로 이루어져 있으며,

   상기 레드, 그린, 블루 컬러 필터층의 투과율과 화이트 컬러 필터층의 투과율을 동일한 위치에 오도록 하여, 상기 화이트 컬러 필터층과 레드, 그린, 블루 컬러 필터층을 동일한 감마 전압 발생부로부터 발생되는 감마 전압에 의해 구동시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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5. 제 1 항에 있어서,

   상기 화이트 컬러 필터층은 상기 블랙 매트릭스 사이에 공통 전극 금속으로 이루어져 높은 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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