KR100553322B1

KR100553322B1 - 컬러필터기판 및 표시장치

Info

Publication number: KR100553322B1
Application number: KR1020030052641A
Authority: KR
Inventors: 조간신고; 시라키이치로; 요시다케이수케
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2006-02-20
Also published as: CN1237379C; US20060256274A1; US7102708B2; TWI233502B; TW200411221A; KR20040011393A; US7522252B2; CN1475816A; JP2004061904A; US20040021808A1

Abstract

컬러필터기판은 기초 부재, 컬러필터층 및 스페이서를 포함한다. 상기 컬러필터층은 상기 기초부재상에 제공되고, 각각 3개의 다른 색을 나타내는 광선을 투과하는 제1컬러필터 군, 제2컬러필터 군 및 제3컬러필터 군으로 이루어진다. 상기 스페이서는 상기 컬러필터 중 선택된 컬러필터에 대해 소정의 상대위치에 제공된다. 상기 선택된 컬러필터는 제1군에 속한 복수의 컬러필터, 제2군에 속한 복수의 컬러필터 및 제3군에 속한 복수의 컬러필터로 구성된다. 상기 스페이서는, 상기 선택된 컬러필터내에 있어서, 최소의 제1, 제2 또는 제3군의 컬러필터 수가 최대의 제1, 제2 또는 제3군의 컬러필터 수의 적어도 80%가 되도록 배치된다.

컬러필터, 표시기판, 스페이서, 회소

Description

컬러필터기판 및 표시장치{COLOR FILTER SUBSTRATE AND DISPLAY DEVICE}

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치(10)에서의 주상스페이서(2)의 배열을 보여주는 평면도이다.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치(20)에서의 주상스페이서(2)의 배열을 보여주는 평면도이다.

도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치(30)에서의 주상스페이서(2)의 배열을 보여주는 평면도이다.

도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치(40)에서의 주상스페이서(2)의 배열을 보여주는 평면도이다.

도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치(50)에서의 주상스페이서(2)의 배열을 보여주는 평면도이다.

도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치(60)에서의 주상스페이서(2)의 배열을 보여주는 평면도이다.

도7은 종래의 TFT형 액정표시장치(70)에서의 주상스페이서(2)의 배열을 보여주는 평면도이다.

도8은 종래의 TFT형 액정표시장치(80)에서의 주상스페이서(2)의 배열을 보여주는 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 회소

2 주상스페이서

2c 중앙 주상스페이서

3a,3b 스페이서 쌍

4 스페이서 세트

10, 20, 30, 40, 50, 60 액정표시장치

본 발명은 컬러필터기판 및 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고도의 세밀한 표시장치 및 컬러필터기판에서 사용될 수 있는 컬러필터와 스페이서 사이의 특수한 배열관계에 관한 것이다.

현재 널리 이용되고 있는 컬러 액정표시장치(LCD)는 회소(繪素)(dot)에 대응하여 컬러필터가 제공된다. 전형적으로, 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 빛의 삼원색을 나타내는 광선을 투과하는 3개의 컬러필터 군(이하, "R, G, B 컬러필터"라 한다.)이 회소에 대응하여 소정의 패턴으로 배열된다. R, G, B 컬러필터가 제공된 3개의 회소(이하 각각 "R, G 및 B 회소"라 한다)로 이루어진 하나의 화소(畵素)(pixel)는 컬러표시를 할 수 있다.

이렇게, 컬러필터(또는 회소)의 각 세트는 전형적으로 R, G, B 광선을 투과한다. 그러나, 상기 컬러필터의 색은 또한 청록색(C), 진홍색(M), 노란색(Y)으로 구성될 수 있고, 3색의 임의의 조합도 가능하다. 또한, 컬러필터의 배열의 예로서 스트라이프 배열, 델타 배열 및 모자이크 배열을 포함한다.

일반적으로, 액정표시장치는 2개의 기판 사이에 액정층이 형성되어 있고, 상기 컬러필터가 회소에 대응하여 배열된 컬러필터층은 2개의 기판 중 하나의 기판에 형성된다. 예를 들면, TFT 액정표시장치에 있어서는, 회소전극이나 TFT 등의 회로요소가 형성된 TFT기판과, 대향전극이나 컬러필터층이 형성된 대향기판 사이에 액정층이 형성되어 있다. TFT기판에 컬러필터층을 형성한 구성도 알려져 있는데, 현재 시판되어 있는 액정표시장치의 대부분은, 대향기판에 컬러필터층을 형성한 것이 많고, 이 컬러필터층을 가지는 대향기판은, 자주, 컬러필터기판이라고 불린다.

일반적으로, 컬러필터기판과 TFT기판을 서로 붙여 결합하는 처리공정에서, 액정층의 두께("셀 갭(cell gap)"이라고도 한다)를 제어하기 위해 스페이서를 만들 수 있다. 그러나, 액정표시장치의 표시품질이 향상하는데 따라, 이들 스페이서의 출현에 기인한 상기 표시품질의 불가피한 감소는 더욱 중요해지고 있다.

종래에는, 컬러필터기판 또는 TFT기판의 표면에, 소정의 직경을 가진 비드 상(bead-like) 또는 로드 상(rod-like)의 스페이서가 분포되었다. 전 스크린표면에 충분히 균일한 밀도로 상기 스페이서를 분배하는 것이 곤란하므로, 상기 셀 갭이 비균일 해지거나, 상기 스페이서의 응집에 의한 표시결함이 발생할 수 있었다. 또한, 상기 스페이서가 회소 내부에 제공되면, 실질적인 개구율이 저하하거나, 혹은, 휘점으로서 관찰되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 극복하기 위해, 상기 스페이서를 회소 외부의 소정의 영역(전형적으로는 블랙 매트릭스에 의해 커버되는 영역)에 선택적으로 배열하는 방법이 개발되었다. 예를 들면, 감광성 수지(대개 "포토레지스트"라고 한다)를 사용하며, 사진식각(photolithography)처리에 의해 소정의 영역에 주상(柱狀)스페이서를 형성하는 방법이 실용화되어 있다. 이와 관련하여 후술되는 본 발명의 실시예에서는 스페이서로서 주상 스페이서를 사용하는 것을 예시하고 있다. 그러나, 본 발명은 스페이서로서 주상 스페이서가 사용된 것에 제한되는 것은 아니며, 당업자라면 컬러필터에 제공가능한 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수 있는 것이라면 다른 형태의 스페이서도 사용가능함을 이해할 것이다. 예를 들어 벽 형상의 스페이서도 사용가능하다.

그러나, 본 발명자는 실험을 통해 주상스페이서가 사용된 경우 다음의 문제점이 발생하는 것을 알 수 있었다. 이하로는, TFT형 액정표시장치의 예로 종래 기술의 문제점을 설명한다.

도7은, 종래의 TFT형 액정표시장치(70)에서의 주상스페이서(2)의 배열을 보여주기 위한 평면도이다. 도7의 상기 배열은 표시패널의 임의의 부분을 가리키고 있다. 도면에서, 회소(1)의 배열을, 주사선(Gl, G2, G3 …)에 대응하는 행, 및 신호선(Sl, S2, S3 …)에 대응하는 열을 기준으로 나타내고 있다. 또한, 도 1 내지 도8의 R, G, B는, 각각 회소(1)에 대응하여 제공되고 있는 컬러필터의 색을 나타내며 솔리드 원은 주상스페이서(2)를 나타내고 있다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 회소(1)와 주상스페이서(2)의 배열관계를 설명할 때, 주상스페이서(2) 각각은 여기서 상부 왼쪽의 회소(1)에 대응시킬 수 있다(귀속될 수 있다). 그러나 주상스페이서(2) 각각은 또한, 예를 들어, 상기 대응규칙 이 주상스페이서(2) 및 회소(1)의 각각 및 모든 쌍에 적용되는 한 하부 오른쪽의 회소(1)에 대응시킬 수 있다.

도7에 보여준 바와 같이, 모든 회소(1)에 대응하여 하나의 주상스페이서(2)를 배열하면, 주상스페이서(2)의 밀도(단위면적당 주상스페이서의 수)가 커지는 것이 지나치기 때문에, TFT기판과 대향기판과의 사이의 간격에 수평으로 전단 응력(shear stress)이 가해진다. 이렇게 TFT기판과 대향기판의 상대위치에 엇갈림이 생긴 경우, 충격을 가하지 않는 한 이 엇갈림이 제자리로 돌아올 수 없다. 2개의 기판의 상대위치가 어긋나면, 표시품질의 저하(예컨대, 개구율의 저하)를 초래한다.

한편, 특개평 2001-21900 호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 특정 색의 회소에 대해서만 주상스페이서를 배열한 액정표시장치도 알려져 있다. 도8에 보여주는 액정표시장치(80)와 같이, 어느 한가지 색의 회소(R)에 한정하여 주상스페이서를 배열하면, 주상스페이서(2)의 밀도가 지나치게 작아지기 때문에, 예를 들어 TFT기판과 대향기판을 결합하는 공정에서의 프레스 압력을 견딜 수 없다. 그 결과, 셀 갭은 비균일하게 될 수 있다.

또, 고도의 세밀한 액정표시장치에 있어서, 가능한 한 큰 개구율을 얻기 위해, 블랙 매트릭스의 폭(인접하는 회소 사이의 폭)을 최소한으로 설정하면, 약간의 얼라인먼트(alignment) 어긋남이 표시품질을 저하시킨다. 즉, 주상스페이서에 의한 액정분자의 배향 흐트러짐이 회소 내부에까지 도달하며, 표시품질을 저하시킨다. 도8에 보여준 배열에서, 특정색의 회소(1)에 대해서만 주상스페이서(2)를 배열하는 경우, TFT기판과 대향기판의 결합하는 처리공정에서 얼라인먼트 어긋남이 생기면, 특정색의 회소만이 주상스페이서에 의한 배향 흐트러짐의 영향을 강하게 받는다. 그 결과, 표시품질이 국소적으로 매우 저하한다. 예를 들면, 주상스페이서(2)의 위치가 상부 왼쪽으로 어긋나면, R 회소의 표시품질이 저하한다. 한편, 주상스페이서(2)의 위치가 상부 오른쪽으로 어긋나면, G 회소의 표시품질이 저하한다. 따라서, 도8과 같은 주상스페이서의 배열을 채용하면, 얼라인먼트 어긋남이 발생한 경우 개구율의 저하에 의한 콘트라스트 비의 저하뿐만 아니라, 색 밸런스가 비균질해 지는 문제점이 생긴다.

도7 및 도8에서, 스트라이프 배열에 대한 종래 기술의 문제점을 설명했지만, 컬러필터의 배열에 한정되지 않고, 델타 배열이나 모자이크 배열에 있어서도 같은 문제점이 발생한다.

상기 문제점을 극복하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예는 고해상도와 우수한 색 밸런스를 유지하는 이미지를 표현할 수 있는 표시장치를 제공하며, 또한 그와 같은 표시장치에 효과적으로 사용될 수 있는 컬러필터기판을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬러필터기판은 바람직하게 기초 부재(base member), 컬러필터층 및 복수의 스페이서들을 포함한다. 상기 컬러필터층은 상기 기초 부재상에 제공되고, 제1군의 컬러필터들, 제2군의 컬러필터들 및 제3군의 컬러필터들로 바람직하게 이루어진다. 제1, 제2 및 제3군의 컬러필터들은 각각 3개의 다른 색을 나타내는 광선을 투과하는 것이 바람직하다. 상기 복수의 스페이서들은 각각 상기 컬러필터들 중 선택된 컬러필터들 각각에 대해 소정의 상대위치에 제공되는 것이 바람직하다. 상기 선택된 컬러필터들은 제1군에 속한 복수의 컬러필터들, 제2군에 속한 복수의 컬러필터들 및 제3군에 속한 복수의 컬러필터들로 구성된다. 상기 스페이서들은, 바람직하게 상기 선택된 컬러필터들에 있어서 최소의 제1, 제2 또는 제3군의 컬러필터들 수가 최대의 제1, 제2 또는 제3군의 컬러필터들 수의 적어도 80%가 되도록 배치된다.

바람직한 실시예에서, 상기 컬러필터기판은 바람직하게 표시장치에 사용되고, 상기 스페이서들이 상기 표시장치에 장착되었을 때, 상기 표시장치의 표시영역의 적어도 80%의 영역에 배열된다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 스페이서들은 바람직하게 상기 컬러필터들 사이의 간극(間隙)에 제공된다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 스페이서들은 바람직하게 주상스페이서이다. 특히 상기 스페이서들은 상기 기초 부재의 표면에 평행한 실질적인 원이나 정사각형의 단면을 갖는다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 컬러필터들은 행방향으로 소정의 피치 px 및 열방향으로 다른 소정의 피치 py로 각각 배열된다. 상기 스페이서들은 제1스페이서 쌍, 제2스페이서 쌍 및 중앙스페이서로 구성된 5개 스페이서들의 세트를 바람직하게 포함한다. 상기 제1스페이서 쌍은 스페이서 사이의 거리가 행방향으로 m·px(m은 3의 배수가 아닌 2이상의 정수)만큼 떨어져 있다. 상기 제2스페이서 쌍은 상기 제1스페이서 쌍으로부터의 거리가 열방향으로 n·py(n은 2의 배수인 양의 정수)만큼 떨어져 있다. 상기 중앙스페이서는 상기 제1스페이서 쌍으로부터의 거리가 행방향으로 m·px/2 만큼, 열방향으로 n·py/2 만큼 떨어져 있다.

이러한 특정 실시예에서, 상기 제1스페이서 쌍 및 상기 중앙스페이서는 각각 상기 제1, 제2 및 제3군의 컬러필터들과 관련되는 제1스페이서, 제2스페이서 및 제3스페이서로 구성되고, 상기 제2스페이서 쌍 및 상기 중앙스페이서는 각각 상기 제1, 제2 및 제3군의 컬러필터들과 관련되는 다른 제1스페이서, 다른 제2스페이서 및 다른 제3스페이서로 구성된다.

특히, 상기 제1스페이서 쌍의 스페이서들은 행방향으로 서로 인접하고, 또한 상기 제2스페이서 쌍의 스페이서들은 행방향으로 서로 인접하며, 상기 제1 및 제2스페이서 쌍의 스페이서들은 열방향으로 서로 인접하는 스페이서들을 포함한다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 컬러필터들은 다수의 컬러필터 세트를 포함한다. 컬러필터의 각 세트는 각각 제1, 제2 및 제3군에 속하는 3개의 컬러필터들로 구성된다. 상기 스페이서들이 제공된 상기 선택된 컬러필터들은, 서로 다른 컬러필터 세트에 속한다.

이러한 특정 실시예에서, 상기 스페이서들이 제공된 상기 선택된 컬러필터들이 속하는, 서로 다른 컬러필터 세트는 바람직하게 서로 인접하지 않는다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 스페이서들은 상기 컬러필터층에 대해 800 개/cm²이상 1200 개/cm²이하의 범위내의 밀도로 배열된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표시장치는 2개의 기판, 표시매체층, 복수의 회소들 및 복수의 스페이서들을 포함한다. 상기 표시매체층은 상기 2개의 기판 사이에 제공된다. 상기 회소들 각각은 상기 표시매체층의 대응하는 부분을 포함한다. 상기 회소들은 제1군의 회소들, 제2군의 회소들 및 제3군의 회소들로 이루어진다. 제1, 제2 및 제3군의 회소들은 각각 3개의 다른 색을 나타내는 광선을 투과하는 것이 바람직하다. 상기 스페이서들은 각각 상기 회소들 중 선택된 회소들 각각에 대해 소정의 상대위치에 제공되는 것이 바람직하다. 상기 선택된 회소들은 바람직하게 제1군에 속하는 복수의 회소들, 제2군에 속하는 복수의 회소들 및 제3군에 속하는 복수의 회소들로 구성된다. 상기 스페이서들은, 바람직하게 상기 선택된 회소들에 있어서 최소의 제1, 제2 또는 제3군의 회소들의 수가 최대의 제1, 제2 또는 제3군의 회소들의 수의 적어도 80%가 되도록 배치된다.

바람직한 실시예에서, 상기 스페이서들은 바람직하게 상기 표시장치의 표시영역의 적어도 80%의 영역에 배열된다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 스페이서들은 바람직하게 상기 회소들 사이의 간극(間隙)에 제공된다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 스페이서들은 바람직하게 주상스페이서이다. 특히, 상기 스페이서들은 상기 기판의 표면에 평행한 실질적인 원이나 정사각형의 단면을 갖는다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 회소들은 행방향으로 소정의 피치 px 및 열방향으로 다른 소정의 피치 py로 각각 배열된다. 상기 스페이서들은 제1스페이서 쌍, 제2스페이서 쌍 및 중앙스페이서로 구성된 5개 스페이서들의 세트를 바람직하게 포함한다. 상기 제1스페이서 쌍은 스페이서 사이의 거리가 행방향으로 m·px(m은 3의 배수가 아닌 2이상의 정수)만큼 떨어져 있다. 상기 제2스페이서 쌍은 상기 제1스페이서 쌍으로부터의 거리가 열방향으로 n·py(n은 2의 배수인 양의 정수)만큼 떨어져 있다. 상기 중앙스페이서는 상기 제1스페이서 쌍으로부터의 거리가 행방향으로 m·px/2 만큼, 열방향으로 n·py/2 만큼 떨어져 있다.

이러한 특정 실시예에서, 상기 제1스페이서 쌍 및 상기 중앙스페이서는 각각 상기 제1, 제2 및 제3군의 회소들과 관련되는 제1스페이서, 제2스페이서 및 제3스페이서로 구성되고, 상기 제2스페이서 쌍 및 상기 중앙스페이서는 각각 상기 제1, 제2 및 제3군의 회소들과 관련되는 다른 제1스페이서, 다른 제2스페이서 및 다른 제3스페이서로 구성된다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 회소들은 다수의 화소(畵素)들을 포함하고, 각 화소는 각각 제1, 제2 및 제3군에 속하는 3개의 회소들로 구성된다. 상기 스페이서들이 제공된 상기 선택된 회소들은 서로 다른 화소에 속한다.

이러한 특정 실시예에서, 상기 스페이서들이 제공된 상기 선택된 회소들이 속하는 서로 다른 화소는 서로 인접하지 않는다.

바람직한 다른 실시예에서, 상기 스페이서들은 상기 표시영역에 있어서 800 개/cm²이상 1200 개/cm²이하의 범위내의 밀도로 배열된다.

다른 바람직한 실시예에서, 상기 2개의 기판 중 하나는 상기 다수의 회소들에 대응하여 제공된 복수의 컬러필터들을 포함하는 컬러필터기판이고, 나머지 기판은 상기 다수의 회소들에 대응하여 제공된 복수의 회소전극들 및 복수의 능동소자들을 포함하는 액티브매트릭스기판이다. 이 경우, 상기 스페이서들은 상기 컬러필터기판에 제공될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 상기 2개의 기판 중 하나의 기판은 상기 다수의 회소들에 대응하여 제공된 복수의 컬러필터들을 포함하는 컬러필터기판이고, 나머지 기판은 상기 다수의 회소들에 대응하여 제공된 복수의 회소전극들 및 복수의 능동소자들을 포함하는 액티브매트릭스기판이다. 이 경우, 상기 스페이서들은 상기 액티브매트릭스기판에 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 특징, 요소, 처리, 공정, 성격 및 이점은 다음의 첨부된 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명에서 명확해 질 것이다.

여기서부터, 도1 내지 도6을 참조하면서, 본 발명의 바람직하고 다양한 실시예에 의한 표시장치 및 컬러필터기판에서의 주상스페이서의 배열을 설명한다. 종래의 기술의 설명과 동일하게, TFT형 액정표시장치를 예로 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 다음의 특정 실시예에 한정하지 않는다. 또 이하의 도면에서는, 종래 기술의 설명으로 사용한 도7 또는 도8과 같은 구성요소는 도1 내지 도6의 구성요소와 실질적으로 같은 기능을 가지므로 공통 참조부호로 나타내고, 그 설명을 생략한다. 또한, 도1 내지 도6은 본 발명에 따른 실시예의 TFT형 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 상기 구조는 이들 도면의 각각에서 표시패널의 임의의 부분을 보여주고 있다.

도1에 나타내는 액정표시장치(10)에서, 회소(1)는 델타 배열로 되어 있고, 주상스페이서(2)는 블랙 매트릭스(도시하지 않음)에 의해 차광된 회소(1) 밖의 영역에 배열되어 있다. 본 바람직한 실시예에서, 주상스페이서(2)는 모든 회소(1)에 대응하여 제공되지 않고, 선택된 일부 회소(1)에 대응하여 배열되어 있다.

본 발명자의 실험을 통해, 주상스페이서(2)의 밀도는 표시영역에 있어서 800개/cm²이상 1200개/cm²이하에서 바람직한 것을 알 수 있었다. 그 이유는 다음과 같다. 특히, 주상스페이서(2)의 밀도가 800 개/cm²미만이면, 상기 셀을 균일하게 유지할 수 없다. 반대로, 주상스페이서(2)의 밀도가 1200 개/cm²를 넘어서면, 상술한 기판의 수평이동은 되돌아가지 않는다. 더욱이, 주상스페이서(2)의 바람직한 밀도범위는, 도1 내지 도6에 보여주는 바람직한 실시예에 적용된다.

주상스페이서(2)의 밀도를 상기 바람직한 범위내로 설정하기 위해서는, 예를 들면, 각각 7-인치 VGA에서는 2개의 회소에 1개, 8.4-인치 VGA에서는 6개의 회소에 1개, 13-인치 VGA에서는 12개의 회소에 1개의 비율로 주상스페이서(2)를 배열할 수 있다. 액정표시장치의 해상도(단위면적당 화소수, 예를 들면, XGA, SXGA)에 따라, 주상스페이서(2)와 회소(1)의 배열관계를 설정할 수 있다.

도1의 액정표시장치(10)에서, 주사선 Gl에 대응하는 제1행에 있어서, 주상스페이서 2R은 신호선 Sl-R에 대응하는 R 회소(1)와 그 다음 소스라인Sl-G에 대응하는 G 회소(1) 간(R-G간)에 배열되고, 다음으로 B-R, G-B 회소(1) 간에, 이 순서로 주상스페이서 2B, 2G가 배열되어 있다. 즉, 주사선 Gl에 대응하는 행에 있어서는, 2개의 회소당 1개의 주상스페이서(2)가 배열되어 있다.

다음으로, 주사선 G2에 대응하는 제2행에 있어서는, 주상스페이서(2)를 배열 하고 있지 않다.

다음으로, 주사선 G3에 대응하는 제3행에 있어서는, 신호선 Sl-R에 대응하는 R 회소(1)와 신호선 Sl-G에 대응하는 G 회소(1)의 간(R-G간)에는 주상스페이서를 배열하지 않고, 신호선 Sl-G에 대응하는 G 회소(1)와 신호선 Sl-B에 대응하는 B 회소(1) 간(G-B간)부터, R-G간, B-R간의 순서로 주상스페이서 2G, 2R, 2B가 각각 배열되어 있다.

다음으로, 주사선 G4에 대응하는 제4행에서는 주상스페이서(2)를 배열하고 있지 않다.

이하, 주사선 G5에 대응하는 제5행에서는, 주사선 Gl에 대응하는 제1행과 같이 주상스페이서 2R, 2B, 2G를 배열하고, 주사선 G6에 대응하는 제6행에서는 주사선 G2에 대응하는 제2행과 같이 주상스페이서(2)를 배열하지 않는다. 그리고, 주사선 G7에 대응하는 제7행(도시하지 않음)에서는, 주사선 G3에 대응하는 행과 같이 주상스페이서 2R, 2B, 2G를 배열한다.

도1에 도시한 바와 같이, R-G 회소간에 배열된 주상스페이서(2)를 2R, B-R 회소간에 배열된 주상스페이서(2)를 2B, G-B 회소간에 배열된 주상스페이서를 2G로 한다. 이와 같이, 주상스페이서(2)가 배열된 각 행에 있어서는, 주상스페이서 2R, 2B, 2G가 이 순서로 배열된다. 일반적인 액정표시장치에서, 각 행에는 R, G, B의 각 회소가 동수로 포함되고, 주상스페이서 2R, 2G, 2B도 동수로 포함된다. 또한, 주상스페이서(2)를 배치하는 행의 수(표시영역의 모든 면에 상술한 규칙에 따라 주상스페이서(2)를 배치하는 경우는 표시영역을 구성하는 행의 수)에 의해 주상스페이서 2R, 2G, 2B가 동수가 되지 않은 경우도 있지만, 주상스페이서 2R, 2G, 또는 2B와 관련되는 컬러필터들 중 가장 적은 수가, 가장 많은 수의 80% 이상(바람직하게는 90% 이상)이 되도록 배열되면, 기판에 서로 엇갈림이 생겨도 색의 비균질은 인식되기 어렵다.

물론, 표시영역의 가능한 한 넓은 영역에 큰 비율(percentage)로 주상스페이서(2)를 상술한 패턴으로 배열하는 것이 바람직하다, 그러나, 표시영역의 80% 이상의 영역에서 상기와 같이 배열하면 본 발명의 효과를 달성할 수 있다. 주상스페이서(2)는, 예시한 바와 같이, 회소(1)간의 간극(間隙), 즉 블랙 매트릭스에 의해 차광되는 영역에 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 주상스페이서(2)는 기판면(표시면)에 평행인 실질적으로 원형 또는 정사각형의 단면을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 대칭성이 높은 형상을 가지고 있으면, 얼라인먼트 어긋남이 생겨도 색의 비균질은 거의 인식하기 어렵다. 얼라인먼트 어긋남에 의해 주상스페이서(2)가 회소(1) 안에 진입한 경우에 있어서, 어떤 방향으로 얼라인먼트 어긋남이 생겨도 동등하게 영향을 주기 때문에, 회소(1)에 거의 영향을 미치지 않는 이점이 생긴다.

도1에 보여준 주상스페이서(2) 및 이 주상스페이서(2)에 인접한 주상스페이서(2)는 서로 다른 색의 회소(1)에 대응되는 특징을 가지고 있다. 특히, 행방향으로 인접하는 2개의 주상스페이서(2)는 2개의 다른 색의 회소에 대응되어져 있다. 열방향에 관해서도, 주상스페이서 2R 또는 2B에서는 주상스페이서 2G가 인접하고 있고, 주상스페이서 2B 또는 2G에는 주상스페이서 2R이 인접하고 있다. 따라서, 기판이 서로 엇갈린 경우에도 주상스페이서(2)의 영향을 받는 회소(1)의 수가, 표시영역의 전체에 있어서 밸런스를 가질 뿐만 아니라, 국소적으로도 밸런스를 갖게 된다. 따라서, 색의 비균질의 발생은 거의 인식되지 않는다.

도1에 나타낸 액정표시장치(10)보다도 고도로 세밀한 액정표시장치(20)에 적용한 예를 도2에서 보여준다.

도1의 상기 액정표시장치(10)에 있어서는, 열방향(주사선 Gl, G3등과 대응하는 제1행, 제3행 등)으로 매 2개의 행마다 주상스페이서(2)가 선택적으로 배열되고, 행방향으로는 매 2개의 회소(1)마다 배열(수평으로 인접하는 주상스페이서(2)의 각 쌍이 2개의 회소를 샌드위치하도록 배열)되어 있다. 한편, 도2의 액정표시장치(20)에 있어서는, 열방향(주사선 Gl, G4, G7등과 대응하는 제1행, 제4행, 제7행 등)으로 매 3개의 행마다 주상스페이서(2)가 선택적으로 배열되고, 행방향으로는 매 5개의 회소(1)마다 배열(수평으로 인접하는 주상스페이서(2)의 각 쌍이 5개의 회소를 샌드위치하도록 배열)되어 있다.

도2의 액정표시장치(20)에서, 수평 또는 수직으로 인접하는 각 쌍의 주상스페이서(2) 사이에 존재하는 회소(1)의 수가 도1의 상기 액정표시장치(10)의 수평 또는 수직으로 인접하는 각 쌍의 주상스페이서(2) 사이의 화소(1)의 수와 다르다. 상기 액정표시장치(20)의 주상스페이서 2R, 2B, 2G의 상대적인 배열관계는 액정표시장치(10)와 같다. 따라서, 상기 액정표시장치(20)는 액정표시장치(10)와 같은 효과를 보인다.

도1 및 도2에 보여준 주상스페이서(2)와 회소(1)의 배열관계가 가지는 특징 은 아래와 같이 표현할 수도 있다.

상기 회소(1)가 행방향(주사선에 대응) 및 열방향(신호선에 대응)으로 소정의 피치로 배열되고, 행방향의 피치를 px, 열방향의 피치를 py라고 하면, 행방향으로 주상스페이서 사이의 거리가 m·px(m은 3의 배수가 아닌 2이상의 정수)인 제1주상스페이서 쌍(3a), 제1주상스페이서 쌍으로부터의 거리가 열방향으로 n·py(n은 2의 배수인 양의 정수)인 제2주상스페이서 쌍(3b), 제1주상스페이서 쌍(3a)의 주상스페이서(2)로부터 행방향으로 m·px/2, 열방향으로 n·py/2의 위치에 있는 중앙 주상스페이서 (2c)로 구성되는 스페이서 세트(4)를 포함한다.

도1에 보여준 액정표시장치(10)에서의 스페이서 세트(4)가 가지는 제1주상스페이서 쌍(3a) 및 제2주상스페이서 쌍(3b) 각각의 행방향의 주상스페이서 사이의 거리는 2px이다. 또한, 제1주상스페이서 쌍(3a)과 제2주상 스페이서 쌍(3b)의 거리는 4py이고, 제1주상스페이서 쌍(3a) 및 제2주상스페이서 쌍(3b)을 구성하는 주상스페이서(2)와 중앙 주상스페이서(2c)의 행방향의 거리는 px이고, 열방향의 거리는 2py이다.

또한 도2에 보여준 액정표시장치(20)에서의 스페이서 세트(4)가 가지는 제1주상스페이서 쌍(3a) 및 제2주상스페이서 쌍(3b) 각각의 행방향의 주상스페이서 사이의 거리는 5px이다. 또한, 제1주상스페이서 쌍(3a)과 제2주상스페이서 쌍(3b)의 거리는 6py이고, 제1주상스페이서 쌍(3a) 및 제2주상스페이서 쌍(3b)을 구성하는 주상스페이서(2)와 중앙 주상스페이서(2c)의 행방향의 거리는 2.5px이고, 열방향의 거리는 3py이다.

즉, 5개의 주상스페이서(2)로 구성되는 스페이서 세트(4)는, 2개의 주상스페이서 쌍 3a 및 3b로 정사각형을 형성하고, 그 중심(기하학적 중심)에 중앙 주상스페이서(2c)를 가지고 있다. 각각의 스페이서 쌍 3a 및 3b를 구성하는 주상스페이서(2)의 거리는, 인접하는 주상스페이서(2)가 다른 색의 회소에 대응하는 조건을 만족하기 위해, 행방향의 피치 px의 배수 중에 3의 배수를 제거하면 된다. 또한, 중앙 주상스페이서(2c)는 제1 및 제2주상스페이서 쌍 3a 및 3b를 구성하는 주상스페이서(2)와 다른 색의 회소에 대응하고 있다.

상술한 관계를 가지는 스페이서 세트(4)를 행방향 및 열방향을 따라서 규칙적으로 배열하여, 액정표시장치(10 및 20)와 같은 효과를 얻는 것이 가능하다.

또 상술한 관계를 기본으로서, 도3에 나타내는 액정표시장치(30)와 같이, 주상스페이서(2)를 배열해도 된다.

액정표시장치(30)에 있어서는, 어느 하나의 화소를 구성하는 1세트의 회소 R, G, B의 각각으로 대응하는 3개의 주상스페이서(2)가 배열되며, 3개의 회소중 하나를 둘러싸며 삼각형을 형성하고 있다. 이 3개의 주상스페이서(2)는 각각이 상술한 관계를 만족하도록 배열되어 있다. 예를 들면, 하나의 회소를 둘러싸는 3개의 주상스페이서(2)에 의해 규정된 삼각형의 3개의 정점 중 하나와 하나의 회소를 둘러싸는 3개의 주상스페이서(2)에 의해 규정된 삼각형에 수평 또는 수직으로 인접하는 대응 정점은 도2에서 보여준 주상스페이서(2)와 같은 배열관계를 가지고 있다.

주상스페이서(2)의 밀도는, 셀 갭을 유지할 수 있는 범위내에서, 가능한 작은 것이 바람직하다. 이러한 시각에서, 도3의 배열보다도 도2의 배열이 바람직하다. 그러나, 외부력에 의해 쉽게 영향 받는 경우에 있어서는, 도3의 배열을 전체적으로 또는 부분적으로 채용해도 된다.

델타 배열로 배열된 상기 스페이서를 포함하는 액정표시장치에 본 발명을 적용한 실시예를 설명했다. 도4에 나타내는 액정표시장치(40)이나 도5에 나타내는 액정표시장치(50)와 같이, 상기 스페이서가 스트라이프 배열로 배열된 액정표시장치에도 동일하게 적용될 수 있다.

특히, 도4에서 보여준 바와 같이 액정표시장치(40)에서, m=4, n=4는 각각 수평으로 인접하는 주상스페이서(2) 사이의 거리 및 수직으로 인접하는 주상스페이서(2) 사이의 거리로 정의된다. 한편, 도5에서 보여준 바와 같은 액정표시장치(50)에서, m=2, n=2는 각각 수평으로 인접하는 주상스페이서(2) 사이의 거리 및 수직으로 인접하는 주상스페이서(2) 사이의 거리로 정의된다.

도6에 나타내는 액정표시장치(60)와 같은 모자이크 배열에도 적용하는 것이 가능하다. 도6에서 보여준 바와 같이 액정표시장치(60)에서, m=4, n=4는 각각 수평으로 인접하는 주상스페이서(2) 사이의 거리 및 수직으로 인접하는 주상스페이서(2) 사이의 거리로 정의된다

상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 주상스페이서(2)가 서로 다른 3색의 회소에 균등하게 배열된다. 따라서, 기판이 서로 엇갈려도 특정 색의 회소의 표시품질이 저하되지 않는다. 본 발명에 따른 주상스페이서(2)의 배열은 표시영역의 모든 면에 적용되는 것이 바람직하지만, 필요에 따라, 부분적으로 적용될 수 있다.

또한, 주상스페이서(2)는 컬러필터기판 또는 TFT기판의 어느 쪽에 형성되어 도 된다. 컬러필터기판에 형성되는 경우는, 상기 바람직한 실시예의 회소(1)가 컬러필터에 대응한다.

또한, 본 발명의 다양한 바람직한 실시예는 TFT형 액정표시장치에 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 여러가지 타입의 액정표시장치에 적용된다. 게다가, 본 발명은 액정표시장치에 한정하지 않고 주상스페이서가 형성되는 여러 가지의 표시장치(예를 들면, 전기영동형 표시장치)에 적용될 수 있다.

상술한 본 발명의 다양한 바람직한 실시예는 고도로 세밀하고, 우수한 색 밸런스를 유지하는 이미지를 실현할 수 있는 표시장치 및 그 표시장치에 효과적으로 사용될 수 있는 컬러필터기판을 제공한다.

본 발명은 특히 작은 사이즈의 고해상도 표시장치(예를 들면, 13-인치 VGA에 상당하는 화소밀도를 가진 표시장치)에 적용가능하며, 그 표시품질을 매우 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명하였지만, 당업자들이라면 여러 가지로 변화시킬 수 있을 것이고 또한 구체적으로 설명한 바와 다른 여러 가지 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 정신 및 범위 내에 속하는 본 발명의 모든 변경을 포괄하려는 것이다.

Claims

기초 부재(base member)와,

상기 기초 부재상에 제공되고, 각각 3개의 다른 색을 나타내는 광선을 투과하는 제1군의 컬러필터들, 제2군의 컬러필터들 및 제3군의 컬러필터들로 이루어진 컬러필터층과,

각각이, 상기 컬러필터들 중 선택된 컬러필터들 각각에 대해 소정의 상대위치에 제공되는 복수의 스페이서들을 포함하되,

상기 선택된 컬러필터들은 제1군에 속한 복수의 컬러필터들, 제2군에 속한 복수의 컬러필터들 및 제3군에 속한 복수의 컬러필터들로 구성되고,

상기 컬러필터들은 행방향으로 소정의 피치 px 및 열방향으로 다른 소정의 피치 py로 각각 배열되고, 상기 스페이서들은 제1스페이서 쌍, 제2스페이서 쌍 및 중앙스페이서로 구성된 5개 스페이서들의 세트를 하나 또는 2이상 포함하며, 2이상의 세트들은 서로에 대해 규칙적으로 배열되고,

상기 제1스페이서 쌍은 제1스페이서 쌍을 이루는 스페이서 사이의 거리가 행방향으로 m·px(m은 3의 배수가 아닌 2이상의 정수)만큼 떨어져 있고, 상기 제2스페이서 쌍은 상기 제1스페이서 쌍으로부터의 거리가 열방향으로 n·py(n은 2의 배수인 양의 정수)만큼 떨어져 있으며, 상기 중앙스페이서는 상기 제1스페이서 쌍으로부터의 거리가 행방향으로 m·px/2 만큼, 열방향으로 n·py/2 만큼 떨어져 있는 컬러필터기판.
제1항에 있어서, 상기 컬러필터기판은 표시장치에 사용되고,

상기 스페이서들이 상기 표시장치에 장착되었을 때, 상기 표시장치의 표시영역의 80% 내지 100%의 영역에 배열되는 컬러필터기판.
제1항에 있어서, 상기 스페이서들은 상기 컬러필터들 사이의 간극(間隙)에 제공되는 컬러필터기판.
제1항에 있어서, 상기 스페이서들은 주상스페이서인 컬러필터기판.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1스페이서 쌍 및 상기 중앙스페이서는 각각 상기 제1, 제2 및 제3군의 컬러필터들에 대응하는 제1스페이서, 제2스페이서 및 제3스페이서로 구성되고, 상기 제2스페이서 쌍 및 상기 중앙스페이서는 각각 상기 제1, 제2 및 제3군의 컬러필터들에 대응하는 다른 제1스페이서, 다른 제2스페이서 및 다른 제3스페이서로 구성되는 컬러필터기판.
제6항에 있어서, 상기 제1스페이서 쌍의 스페이서들은 행방향으로 서로 인접하고, 또한 상기 제2스페이서 쌍의 스페이서들은 행방향으로 서로 인접하며, 상기 제1 및 제2스페이서 쌍의 스페이서들은 열방향으로 서로 인접하는 스페이서들을 포함하는 컬러필터기판.
제1항에 있어서, 상기 컬러필터들은, 각각 제1, 제2 및 제3군에 속하는 3개의 컬러필터들로 구성된 다수의 컬러필터 세트를 포함하고,

상기 스페이서들이 제공된 상기 선택된 컬러필터들은, 서로 다른 컬러필터 세트에 속하는 컬러필터기판.
제8항에 있어서, 상기 스페이서들이 제공된 상기 선택된 컬러필터들이 속하는 서로 다른 컬러필터 세트는 서로 인접하지 않는 컬러필터기판.
제1항에 있어서, 상기 스페이서들은 상기 컬러필터층에 대해 800 개/cm²이상 1200 개/cm²이하의 범위내의 밀도로 배열되는 컬러필터기판.
2개의 기판과,

상기 2개의 기판 사이에 제공된 표시매체층과,

각각이 상기 표시매체층의 대응하는 부분을 포함하고, 각각 3개의 다른 색을 나타내는 광선을 투과하는 제1군의 회소들, 제2군의 회소들 및 제3군의 회소들로 이루어진 복수의 회소들과,

각각이, 상기 회소들 중 선택된 회소들 각각에 대해 소정의 상대위치에 제공되는 복수의 스페이서들을 포함하되,

상기 선택된 회소들은 제1군에 속한 복수의 회소들, 제2군에 속한 복수의 회소들 및 제3군에 속한 복수의 회소들로 구성되고,

상기 회소들은 행방향으로 소정의 피치 px 및 열방향으로 다른 소정의 피치 py로 각각 배열되고, 상기 스페이서들은 제1스페이서 쌍, 제2스페이서 쌍 및 중앙스페이서로 구성된 5개 스페이서들의 세트를 하나 또는 2이상 포함하며, 2이상의 세트들은 서로에 대해 규칙적으로 배열되고,

상기 제1스페이서 쌍은 제1스페이서 쌍을 이루는 스페이서 사이의 거리가 행방향으로 m·px(m은 3의 배수가 아닌 2이상의 정수)만큼 떨어져 있고, 상기 제2스페이서 쌍은 상기 제1스페이서 쌍으로부터의 거리가 열방향으로 n·py(n은 2의 배수인 양의 정수)만큼 떨어져 있으며, 상기 중앙스페이서는 상기 제1스페이서 쌍으로부터의 거리가 행방향으로 m·px/2 만큼, 열방향으로 n·py/2 만큼 떨어져 있는 표시장치.
제11항에 있어서, 상기 스페이서들이 상기 표시장치의 표시영역의 80% 내지 100%의 영역에 배열되는 표시장치.
제11항에 있어서, 상기 스페이서들은 상기 회소들 사이의 간극(間隙)에 제공되는 표시장치.
제11항에 있어서, 상기 스페이서들은 주상스페이서인 표시장치.
삭제
제11항에 있어서, 상기 제1스페이서 쌍 및 상기 중앙스페이서는 각각 상기 제1, 제2 및 제3군의 회소들에 대응하는 제1스페이서, 제2스페이서 및 제3스페이서로 구성되고, 상기 제2스페이서 쌍 및 상기 중앙스페이서는 각각 상기 제1, 제2 및 제3군의 회소들에 대응하는 다른 제1스페이서, 다른 제2스페이서 및 다른 제3스페이서로 구성되는 표시장치.
제16항에 있어서, 상기 제1스페이서 쌍의 스페이서들은 행방향으로 서로 인접하고, 또한 상기 제2스페이서 쌍의 스페이서들은 행방향으로 서로 인접하며, 상기 제1 및 제2스페이서 쌍의 스페이서들은 열방향으로 서로 인접하는 스페이서들을 포함하는 표시장치.
제11항 내지 제14항, 제16항, 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회소들은, 각각 제1, 제2 및 제3군에 속하는 3개의 회소들로 구성된 다수의 화소들을 포함하고,

상기 스페이서들이 제공된 상기 선택된 회소들은, 서로 다른 화소들에 속하는 표시장치.
제18항에 있어서, 상기 스페이서들이 제공된 상기 선택된 회소들이 속하는 서로 다른 화소들은 서로 인접하지 않는 표시장치.
제11항 내지 제14항, 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서들은 상기 표시영역에 대해 800 개/cm²이상 1200 개/cm²이하의 범위내의 밀도로 배열되는 표시장치.
제11항 내지 제14항, 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 기판 중 하나는 상기 다수의 회소들에 대응하여 제공된 복수의 컬러필터들을 포함하는 컬러필터기판이고,

나머지 기판은 상기 다수의 회소들에 대응하여 제공된 복수의 회소전극들 및 복수의 능동소자들을 포함하는 액티브매트릭스기판이며,

상기 스페이서들은 상기 컬러필터기판에 제공되는 표시장치.
제11항 내지 제14항, 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 기판 중 하나의 기판은 상기 다수의 회소들에 대응하여 제공된 복수의 컬러필터들을 포함하는 컬러필터기판이고,

나머지 기판은 상기 다수의 회소들에 대응하여 제공된 복수의 회소전극들 및 복수의 능동소자들을 포함하는 액티브매트릭스기판이며,

상기 스페이서들은 상기 액티브매트릭스기판에 제공되는 표시장치.