디스플레이의 Black Matrix 및 화질

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디스플레이의 Black Matrix 및 화질

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오늘은 TFT 관련하여 디스플레이의 BM 및 화질에 대해서 알아보겠습니다.

개구율과 Black Matrix(BM)

TFT-Array기판과 Color Filter기판

TFT와 신호배선, 축전용량의 전극 등 불투명한 금속으로 이루어진 부분은 광 차단 영역입니다.

때문에 TFT-Array에서 빛의 투과에 기여하지 못합니다.

그리고 화소전극과 신호배선 사이의 이격된 거리와 화소전극과 칼라필터에 설치된 BM사이의 Overlap의 크기가 개구율을 결정합니다.

여기서 말하는 개구율이란 단위 화소에서 실제로 빛이 나올 수 있는 면적의 비율을 말합니다.

Black Matrix

CF 기판에만 BM을 설치하는 구조는 상하 기판의 정렬오차 5㎛와 상하기판 사이의 gap을 고려합니다.

화소전극 주변의 Fringe-field 영역을 가려주려면 CF와 BM이 화소전극을 약 10㎛ 이상 중첩되도록 설계해야 합니다.

BM-on-TFT Array 구조는 개구율이 TFT-Array 측에 설치된 차광층의 배치에 의해 결정됩니다.

Photolithography 기술을 사용하며, 설치오차는 약 1~2㎛ 이하입니다.

개구율은 크게 향상합니다.

유기 절연막과 고개구율

TFT 기판에서의 유기절연막

유기 절연막은 커플링 효과를 줄여주므로 화소전극을 데이터 배선 위까지 확장이 가능합니다.

데이터 배선의 선폭 이하로 BM의 폭이 감소 가능합니다.

하지만, 단점이 있습니다.

상호 전극간 커플링 감소를 위해 보호막의 두께를 증가시키고 유전율이 작은 절연막을 사용해야 합니다.

또한, 상하 기판 정렬이 불량할 경우, BM이 TFT-Array의 개구부를 침범하여 개구율이 감소됩니다.

COA(Color Filter On Array)

COA

COA는 유기 절연막을 칼라PR로 대체 형성합니다.

장점은 칼라PR을 TFT-Array에 배치하여 Fringe-field 영역에서의 빛 투과 차단이 가능합니다.

상판의 BM을 생략할 수 있어서 상하 기판 정렬 오차에 의한 개구율 감소가 없습니다.

또한 상대적으로 공정 및 제조원가가 저렴합니다.

시야각

시야각은 Contrast Ratio가 10:1 이상이 되는 각도의 범위를 말합니다.

자발광 디스플레이(PDP,FED,OLED 등)가 비자발광 디스플레이(LCD)보다 시야각이 우수합니다. 

이러한 시야각을 개선하기 위해서는

필름 바깥쪽에 보상필름을 사용하는 것과 Multi domain 방법을 사용하면 개선이 가능합니다.