KR101031166B1 - 액정 디스플레이 패널 - Google Patents

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KR101031166B1
KR101031166B1 KR1020080103548A KR20080103548A KR101031166B1 KR 101031166 B1 KR101031166 B1 KR 101031166B1 KR 1020080103548 A KR1020080103548 A KR 1020080103548A KR 20080103548 A KR20080103548 A KR 20080103548A KR 101031166 B1 KR101031166 B1 KR 101031166B1
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진 히로사와
마사노리 이마까와
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Abstract

액정 디스플레이 패널은, 주사선과, 주사선과 교차하는 신호선과, 주사선 및 신호선과 전기적으로 연결된 스위칭 소자와, 주사선, 신호선 및 스위칭 소자상에 형성되고 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극(17)을 포함하는 어레이 기판(10)과, 쓰루-홀(22a)이 있는 공통 전극(22)을 포함하고, 갭을 두고 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판(20)과, 어레이 기판 및 대향 기판 중 하나에 형성되고, 화소 전극으로부터 떨어져 위치하는 원주형 스페이서(50) - 상기 원주형 스페이서는 쓰루-홀과 중첩되고, 어레이 기판과 대향 기판 사이의 갭을 유지함 - 와, 어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재된 액정층(80)을 포함한다.
액정 디스플레이 패널, 어레이 기판, 대향 기판, 원주형 스페이서, 액정층

Description

액정 디스플레이 패널{LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL}
본 발명은 액정 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 특히 원주형 스페이서(columnar spacer)를 포함한 액정 디스플레이 패널에 관한 것이다.
최근, 정보 장치 특히 컴퓨터의 분야와, 비디오 장치 특히 텔레비전의 분야에서는 가볍고, 콤팩트하고, 고해상도인 액정 디스플레이 디바이스가 개발되고 있다. 일반적으로, 액정 디스플레이 디바이스는, 어레이 기판, 대향 기판 및 어레이 기판과 대향 기판 사이에 끼여있는 액정층을 구비한 액정 디스플레이 패널을 포함한다. 어레이 기판 및 대향 기판 각각은 디스플레이 영역을 포함한다. 예를 들어 균일한 입자 크기를 갖는 플라스틱 비즈(plastic beads)는 어레이 기판과 대향 기판 사이에 스페이서(spacer)로서 배치하여 두 기판 간의 갭을 일정하게 유지한다. 어레이 기판과 대향 기판은, 직사각형 프레임 모양을 하고, 각 기판의 디스플레이 영역 밖에 배치한 실링 부재(sealing member)를 통해 서로 연결된다.
컬러 디스플레이 액티브 매트릭스 구동 액정 디스플레이 디바이스에서 복수의 신호선 및 복수의 주사선은 매트릭스 내 어레이 기판의 디스플레이 영역에 있는 어레이 기판상에 배치된다. 예를 들어 비결정질 실리콘(a-Si) 또는 폴리실리콘(p-Si)으로 이루어진 반도체층을 포함한 박막 트랜지스터(이하에서 TFT로서 간주함)는 각 신호선과 각 주사선 간의 교차 부분의 부근에 배치된다. TFT는 기판상에 형성된 각 화소 전극에 연결된다. 배향막은 기판 및 화소 전극상에 퇴적된다.
대향 기판에서 컬러 필터, 공통 전극 및 배향막은 기판상에 순차적으로 형성된다. 컬러 필터는 적색, 녹색 및 청색으로 각각 착색되어 있는 착색층들로 구성된다. 액정층을 어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재하여 액정 디스플레이 디바이스를 형성한다.
또한, 어레이 기판과 대향 기판 간의 갭을 균일화하기 위한 기법은 예를 들어 일본특허공개공보 2006-18238에 개시되어 있다. 일본특허공개공보 2006-18238은 포토리소그래피법 등을 이용하여 패터닝함으로써 어레이 기판과 대향 기판 중 적어도 하나에 원주형 스페이서를 형성하는 기법을 개시한다.
원주형 스페이서는 공통 전극과 중첩된다. 또한, 어레이 기판상에서 원주형 스페이서는 화소 전극과 중첩될 수도 있다. 일반적으로, 화소 전극 및 공통 전극은 무기 재료인 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성된다. 이 경우, 화소 전극 및 공통 전극은 유리처럼 깨지기 쉽다. 따라서, 원주형 스페이서가 화소 전극 및 공통 전극과 중첩되는 경우에는 충격 시 액정 디스플레이 패널이 그 충격을 충분히 흡수할 수 없다. 그 결과, 공통 전극 등은 손상될 수도 있다. 또한, 낮은 온도에서 액정 디스플레이 패널은 볼륨 변화를 충분히 따라갈 수 없고, 그 결과로 거품이 발생할 가능성이 높아진다. 이는 표시 품질을 떨어뜨린다.
본 발명은 상술한 점을 고려하여 이루어진다. 본 발명의 목적은 높은 표시 품질의 액정 디스플레이 패널을 제공하는 데 있다.
목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 양상에 따르면,
주사선과, 주사선과 교차하는 신호선과, 주사선 및 신호선과 전기적으로 연결된 스위칭 소자와, 주사선, 신호선 및 스위칭 소자상에 형성되고 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하는 어레이 기판과,
쓰루-홀이 있는 공통 전극을 포함하고, 갭을 두고 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판과,
어레이 기판 및 대향 기판 중 하나에 형성되고, 화소 전극으로부터 떨어져 위치하는 원주형 스페이서 - 상기 원주형 스페이서는 쓰루-홀과 중첩되고, 어레이 기판과 대향 기판 사이의 갭을 유지함 - 와,
어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재된 액정층
을 포함하고,
상기 어레이 기판은, 상기 주사선, 상기 신호선 및 상기 스위칭 소자상에 형성되고, 상기 화소 전극 아래에 위치하는 절연막 - 상기 절연막은 유기 재료로 형성함 - 을 포함하고,
상기 원주형 스페이서는 상기 절연막과 중첩되는 액정 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명의 다른 양상에 따르면,
주사선과, 주사선과 교차하는 신호선과, 주사선 및 신호선과 전기적으로 연결된 스위칭 소자와, 주사선, 신호선 및 스위칭 소자상에 형성되고 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하는 어레이 기판과,
쓰루-홀이 있는 공통 전극을 포함하고, 갭을 두고 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판과,
어레이 기판 및 대향 기판 중 하나에 제공되는 차광부와,
어레이 기판 및 대향 기판 중 하나에 제공되고, 각 컬러로 되어 있는 복수의 착색층을 포함하는 컬러 필터 - 상기 컬러 필터는 차광부와 중첩되도록 형성한 컷아웃부를 포함함 - 와,
어레이 기판 및 대향 기판 중 하나에 형성되고, 화소 전극으로부터 떨어져 위치하는 원주형 스페이서 - 상기 원주형 스페이서는 쓰루-홀, 차광부 및 컷아웃부와 중첩되고, 어레이 기판과 대향 기판 사이의 갭을 유지함 - 와,
어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재된 액정층
을 포함하는 액정 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면,
주사선과, 주사선과 교차하는 신호선과, 주사선 및 신호선과 전기적으로 연결된 스위칭 소자와, 주사선, 신호선 및 스위칭 소자상에 형성되고 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하는 어레이 기판과,
쓰루-홀이 있는 공통 전극을 포함하고, 갭을 두고 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판과,
어레이 기판 및 대향 기판 중 하나에 제공되는 차광부와,
어레이 기판 및 대향 기판 중 하나에 제공되고, 각 컬러로 되어 있는 복수의 착색층을 포함하는 컬러 필터 - 상기 컬러 필터는 차광부와 중첩되도록 형성한 컷아웃부를 포함함 - 와,
어레이 기판 및 대향 기판 중 하나에 형성되고, 화소 전극으로부터 떨어져 위치하는 원주형 스페이서 - 상기 원주형 스페이서는 쓰루-홀, 차광부 및 컷아웃부와 중첩되고, 어레이 기판과 대향 기판 사이의 갭을 유지함 - 와,
어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재되고, 유전율 이방성이 네거티브인 액정 재료를 포함하는 액정층
을 포함하고,
공통 전극의 쓰루-홀은 액정층의 액정 분자가 기울어지는 방향을 제어하는 액정 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명의 추가적인 장점은 이하의 기재에서 설명하고, 일부분은 그 기재로부터 명백해지고, 또는 본 발명의 실행을 통해 습득할 수도 있다. 본 발명의 장점은 특히 이하에서 지적하는 수단 및 조합을 통해 이해하고 얻을 수도 있다.
본 명세서에 포함되어 그 일부분을 구성하는 첨부한 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하고, 상술한 일반적인 기재와 이하에 기재한 실시예들의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도면들을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스를 이하에서 상세하게 설명한다.
도 1 내지 3에 도시한 바와 같이, 액정 디스플레이 디바이스는 액정 디스플레이 패널(1), 백라이트 유닛(2) 및 베즐(bezel)(3)을 포함한다. 액정 디스플레이 패널(1)은 어레이 기판(10), 대향 기판(20), 컬러 필터(40), 원주형 스페이서(50), 실링 부재(70), 액정층(80), 제1 편광자(91) 및 제2 편광자(92)를 포함한다. 액정 디스플레이 패널(1)에는 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20)과 중첩되는 직사각형 디스플레이 영역(R1)이 있다.
도 1 내지 5에 도시한 바와 같이, 액티브 매트릭스 어레이 기판(10)은 유리 기판(11)을 투명 절연 기판으로서 포함한다. 게이트 절연막(12)은 유리 기판(11)상에 형성된다. 디스플레이 영역(R1)에서 복수의 주사선(13)과 복수의 신호선(14)은 절연막(도면들에 도시하지 않음)을 가로질러 게이트 절연막(12)상에 격자(lattice)처럼 제공된다.
화소들(P)은 액정 디스플레이 패널(1)의 면을 따른 제1 방향(d1) 및 제2 방향(d2)을 따라 매트릭스로 제공된다. 화소 영역(R2)은 두 개의 인접한 주사선(13) 및 두 개의 인접한 신호선(14)을 통해 분할된다. 화소들(P)은 화소 영역(R2)에 형성된다.
층간 절연막(15)은 게이트 절연막(12), 주사선(13) 및 신호선(14)상에 형성된다. 층간 절연막(15)은 유기 재료인 유기 수지로 형성된다. 층간 절연막(15)의 두께는 약 1 내지 4㎛이다. 예를 들어 TFT(16)는 각 주사선(13)과 각 신호선(14) 간의 교차 부분의 부근에 스위칭 소자로서 제공된다. TFT(16)는 주사선(13) 및 신호선(14)에 전기적으로 연결된다.
TFT(16)는 주사선(13)의 일 부분인 연장부(extension)에 대응하는 게이트 전극(16a)과, 게이트 절연막(12)을 사이에 두고 게이트 전극 맞은 편에 위치한 채널층(16b)과, 채널층의 영역 중 한 영역에 연결된 소스 전극(16c)과, 다른 영역에 연결된 드레인 전극(16d)을 포함한다. 본 실시예에서 채널층은 폴리실리콘(p-Si)으로 형성된다. 소스 전극(16c)은 신호선(14)에 연결된다. 드레인 전극(16d)은 후술하는 화소 전극(17)에 연결된다.
복수의 화소 전극(17)은 매트릭스 내 층간 절연막(15)상에 형성된다. 각 화소 전극(17)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전막으로 형성된다. ITO는 무기 재료이다. 화소 전극(17)은 증간 절연막(15)에 형성한 콘택트 홀을 통해 드레인 전극(16d)에 연결된다.
화소(P)는 TFT(16), 화소 전극(17) 등으로 형성된다.
전체적으로 도시하지는 않지만, 복수의 원주형 스페이서(50)는 사전 설정된 조밀도로 층간 절연막(15)상에 형성된다. 원주형 스페이서(50) 각각은 층간 절연막(15)과 중첩되고, 화소 전극(17)으로부터 떨어져 위치한다. 본 실시예에서 원주형 스페이서(50)는 화소 전극(17)으로부터 완전하게 떨어져 위치하고, 화소 영역(R2)으로부터 완전하게 떨어져 위치한다. 원주형 스페이서(50)는 투명 수지로 형성된다. 액정 디스플레이 패널의 면을 따른 방향에서 원주형 스페이서(50)의 단면은 직사각형이다.
배향막(18)은 화소 전극(17)과 중첩되도록 유리 기판(11)상에 형성된다.
도 1 내지 4 그리고 6에 도시한 바와 같이, 대향 기판(20)은 투명 절연 기판인 유리 기판(21)을 포함한다. 디스플레이 영역(R1)에서 주사선(13) 및 신호선(14)과 중첩되는 차광층(31)은 유리 기판(21)상에 형성된다. 차광층(31)은 매트릭스로 복수의 개구부(32)를 형성한다.
직사각형 프레임 모양을 한 주변 차광층(33)은 디스플레이 영역(R1) 밖의 유리 기판(21)상에 형성된다. 주변 차광층(33)은 디스플레이 영역(R1)의 바깥 주변 주위에 형성되어 디스플레이 영역(R1)의 외부와 베즐(3)의 내부 사이로부터 새어 나오는 광을 차광하는 데 기여한다.
복수의 착색층, 즉 복수의 적색층(40R), 복수의 녹색층(40G) 및 복수의 청색층(40B)은 차광층(31) 및 주변 차광층(33)상에 유기 재료로 형성된 절연층으로서 제공된다. 착색층(40R, 40G 및 40B)은 컬러 필터(40)를 형성하기 위하여 서로 인접하여 교대로 배치된다. 컬러 필터(40)의 두께는 약 1 내지 4㎛이다. 착색층(40R, 40G 및 40B)의 주변 부분은 차광층(31)과 중첩된다.
ITO와 같은 투명 도전막으로 형성된 공통 전극(22)은 착색층(40R, 40G 및 40B)상에 제공된다. 공통 전극(22)은 복수의 쓰루-홀(22a)을 포함한다. 본 실시예에서 각 쓰루-홀(22a)은 대응하는 원주형 스페이서(50)와 중첩된다. 쓰루-홀(22a)은 직사각형으로 형성된다. 쓰루-홀(22a)은 원주형 스페이서(50)를 둘러싼다. 따라서, 공통 전극(22)은 원주형 스페이서(50)로부터 완전하게 떨어져 위치한다.
배향막(23)은 공통 전극(22)이 형성되어 있는 유리 기판(21)상에 형성된다.
어레이 기판(10)과 대향 기판(20)은 대향 배치되고, 그 사이에는 원주형 스페이서(50)에 의한 사전 설정된 갭이 있다. 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)은, 직사각형 프레임 모양을 하고, 양 기판의 주변 부분에 배치한 실링 부재(70)를 통해 서로 결합된다.
액정층(80)은 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에 끼여있다. 실링 부재(70)의 일부분으로 형성된 액정 주입 포트(71)는 봉지제(sealant)(72)로 봉한다. 제1 편광자(91)는 어레이 기판(10)의 외면상에 위치한다. 제2 편광자(92)는 대향 기판(20)의 외면상에 위치한다. 본 실시예에서 디스플레이 표면(S1)은 제2 편광자(92)의 외면이다.
도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(2)은 어레이 기판(10)의 외면상에 위치한다. 백라이트 유닛(2)은 제1 편광자(91)에 대향 위치된 도광체(2a)와, 도광체의 한쪽 에지에 있고, 도광체와 대향 배치된 광 소스(2b) 및 반사기(2c)를 포함한다. 도광체(2a)에는 제1 편광자(91)와 대향 위치된 광 방사 표면(S2)이 있다.
베즐(3)은 프레임처럼 형성되고, 디스플레이 표면(S1)의 한쪽 위에 그리고 디스플레이 영역(R1)의 밖에 위치한다. 베즐(3)은 그 내주가 주변 차광층(33)과 대향 위치한 영역을 통과하도록 배치된다.
이제, 액정 디스플레이 디바이스의 구성을 액정 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법과 함께 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 6에 도시한 바와 같이, 우선, 게이트 절연막(12), 주사선(13), 신호선(14), 층간 절연막(15), TFT(16), 화소 전극(17) 등은 퇴적 및 패터닝의 반복과 같은 통상적인 제조 프로세스를 통해 마련한 유리 기판(11)상에 형성된다. 층간 절연막(15)은 유기 수지를 사용하여 형성된다. 화소 전극(17)은 ITO를 사용하여 형성된다.
다음으로, 스피너(spinner)를 사용하여 유리 기판(11)의 모든 표면 위에 예를 들어 감광성 투명 수지를 코팅한다. 이어서, 투명 수지는 건조된다. 투명 수지를 노출한 후 사전 설정된 포토 마스크를 사용하여 패터닝한다. 사용한 포토 마스크는 원주형 스페이서(50)를 형성하는데 필요한 패턴을 포함한다.
그 다음, 노출된 투명 수지는 현상, 부식 및 경화된다. 그리고 나서 복수의 원주형 스페이서(50)가 형성된다. 원주형 스페이서(50) 각각은 대응하는 화소 전극(17)(화소 영역 R2)으로부터 떨어져 형성된다.
이어서, 디스플레이 영역(R1)을 포함한 유리 기판(11)상에 배향막 재료를 코팅하여 배향막(18)을 형성한다. 본 실시예에서 배향막(18)은 수직 배향막이다.
한편, 대향 기판(20)의 제조 방법에서, 우선, 유리 기판(21)을 마련한다. 다음으로, 차광층(31)과 주변 차광층(33)은 유리 기판(21)상에 형성된다. 이어서, 예를 들어 포토 에칭법을 이용하여 유리 기판(21), 차광층(31) 및 주변 차광층(33)상에 착색층(40R)을 형성한다. 이어서, 착색층(40R)과 마찬가지로 예를 들어 포토 에칭법을 이용하여 착색층(40G 및 40B)을 형성한다.
이어서, 공통 전극(22)은 착색층(40R, 40G 및 40B)과 중첩되도록 형성된다. 공통 전극(22)의 형성은, 유리 기판(21)상에 ITO를 코팅하여 ITO막을 퇴적한 다음, 포토리소그래피법을 이용하여 ITO막을 원주형 스페이서(50)와 대향 위치한 영역으로부터 제거하는 것을 포함한다. 따라서, 복수의 쓰루-홀(22a)을 포함한 공통 전극(22)을 형성한다.
다음으로, 디스플레이 영역(R1)을 포함한 유리 기판(21)상에 배향막 재료를 코팅함으로써 배향막(23)을 형성한다. 본 실시예에서 배향막(23)은 수직 배향막이다.
그 다음, 대향 기판(20)의 주변을 따라 예를 들어 자외선 경화 수지를 코팅한다. 이어서, 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)은 그 사이에 복수의 원주형 스페이서(50)에 의한 사전 설정된 갭이 있게 서로 대향 배치되어 배향막(18 및 23)이 서로 대향 배치된다. 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)의 주변 부분은 자외선 경화 수지를 사용하여 서로 붙게 된다. 그 후, 자외선 경화 수지를 자외선으로 조사하여 경화시킨다. 이어서, 실링 부재(70)를 형성하여 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)을 고정한다.
그 후, 서로 붙은 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)은 진공 챔버(도면에 도시하지 않음)로 옮긴다. 다음으로, 진공에서 액정은 액정 주입 포트(71)를 통해 어레이 기판(10), 대향 기판(20) 및 실링 부재(70)로 둘러싸인 영역에 주입된다. 이어서, 액정 주입 포트(71)는 예를 들어 자외선 경화 수지로 이루어진 봉지제로 봉한다. 그 후, 액정이 주입된 액정 패널은 진공 챔버로부터 옮겨진다.
다음으로, 제1 편광자(91)는 어레이 기판(10)의 외면상에 위치한다. 제2 편광자(92)는 대향 기판(20)의 외면상에 위치한다. 그래서 VA 모드에서의 액정 디스플레이 패널(1)이 형성된다. 그 다음, 백라이트 유닛(2), 베즐(3) 등이 액정 디스플레이 패널(1)상에 장착되어 모듈로서 조립된다. 그래서 액정 디스플레이 디바이스가 완성된다.
상술한 바와 같이 구성된 액정 디스플레이 디바이스에서 각 원주형 스페이서(50)는 화소 전극(17) 및 공통 전극(22)으로부터 떨어져 위치한다. 따라서, 대향 기판(20) 측에서는 복수의 쓰루-홀(22a)이 공통 전극(22)에 형성되어 원주형 스페이서(50)가 대응 쓰루-홀(22a)과 중첩된다. 따라서, 원주형 스페이서(50)는 탄성이 충분하지 않은 화소 전극(17) 및 공통 전극(22)으로부터 떨어져 위치할 수 있다. 더욱이, 쓰루-홀(22a)이 대응 화소 전극(17) 및 공통 전극(22)으로부터 떨어져 형성되므로, 표시가 영향을 받는 것을 방지한다.
어레이 기판(10) 측에서는 원주형 스페이서(50)가 유기 수지로 형성된 층간 절연막(15)상에 형성된다. 대향 기판(20) 측에서는 원주형 스페이서(50)가 유기 재료로 형성된 착색층(40R, 40G 및 40B)(컬러 필터 40)과 중첩된다. 액정 디스플레이 패널(1)의 면에 수직인 방향으로, 층간 절연막(15)부터 컬러 필터(40)까지의 부재는 다음의 순서, 즉 층간 절연막(15), 원주형 스페이서(50), 배향막(18), 배향막(23) 및 컬러 필터(40)의 순서로 배치된다.
층간 절연막(15)과 컬러 필터(40)는 원주형 스페이서(50)와 마찬가지로 탄성이 있다. 따라서, 예를 들어 온도가 낮을 때 액정 디스플레이 패널(1)에 인가된 외부 충격은 원주형 스페이서(50)를 포함하는 전체 액정 디스플레이 패널(1)이 흡수할 수 있다. 볼륨 변화는 충분히 따를 수 있으므로, 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이(공동 부분)에 있을 수 있는 거품은 억제된다. 따라서, 외부 충격이 있더라도 적절한 화상을 표시할 수 있다.
컬러 필터(40)는 대향 기판(20) 측에 제공되므로, 종래의 제조 공정 및 부재의 수를 늘릴 필요없이 어레이 기판(10) 측과 대향 기판(20) 측에서 외부 충격을 흡수할 수 있다.
상술한 바와 같이, 높은 표시 품질의 액정 디스플레이 디바이스를 얻을 수 있다.
이제, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스를 상세하게 설명한다. 이하에서 기술하지 않는 본 실시예의 구성 중 일부분은 상술한 실시예의 일부분과 동일하다. 동일한 컴포넌트는 동일한 참조번호로 표기하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
도면에 도시하지는 않지만, 액정 디스플레이 디바이스는 상술한 액정 디스플레이 패널(1), 백라이트 패널(2) 및 베즐(3)을 포함한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 액정 디스플레이 패널(1)은 어레이 기판(10), 대향 기판(20), 컬러 필터(40), 원주형 스페이서(50) 및 액정층(80)을 포함한다. 도면에 도시하지는 않지만, 액정 디스플레이 패널(1)은 상술한 실링 부재(70), 제1 편광자(91) 및 제2 편광자(92)를 또한 포함한다. 액정 디스플레이 패널(1)은 화소 피치가 30.0㎛이다.
도 7 및 8에 도시한 바와 같이, 대향 기판(20)에서 차광층(31) 및 주변 차광층(33)(도면에 도시하지 않음)은 유기 기판(21)상에 형성된다. 차광층(31)은 스트라이프(stripe) 또는 격자를 형성하도록 연장된다. 본 실시예에서, 차광층은 격자처럼 형성된다.
차광층(31)은 중첩부(31a) 및 비-중첩부(31b)를 포함한다. 중첩부(31a)는 대응하는 원주형 스페이서(50)와 중첩된다. 비-중첩부(31b)는 원주형 스페이서(50)로부터 떨어져 위치한다. 중첩부(31a) 및 비-중첩부(31b)는 제2 방향(d2)으로 배치된다. 중첩부(31a)의 폭(w1)은 비-중첩부(31b)의 폭(w2)보다 넓다. 착색층(40R, 40G 및 40B)의 주변 부분은 차광층(31)과 중첩된다. 컬러 필터(40)는 중첩부(31a)와 중첩되는 일부분에 형성된 컷아웃(cutout)부(40a)를 포함한다. 컷아웃부(40a)는 직사각형이고, 제1 방향(d1)으로의 길이가 6㎛이고, 제2 방향(d2)으로의 길이가 12㎛이다. 차광층(31)의 중첩부(31a)에서 컷아웃부(40a)는 컬러 필터(40)로 덮어져 있지 않다. 즉, 중첩부(31a)는, 컬러 필터(40)가 놓여 있고, 차광층(31)과 중첩되는 부분과, 컬러 필터(40)가 존재하지 않고, 차광층(31)이 노출되어 있는 컷아웃부(40a)로 이루어진다. 한편, 차광층(31)의 비-중첩부(31b)는 컬러 필터층으로 전체를 덮는다.
투명 도전성 재료로 이루어진 언더코트(undercoat)막(25)은 차광층(31) 및 착색층(40R, 40G 및 40B)상에 형성된다. 언더코트막(25)은 대향 기판(20)을 평평하게 하는 역할과 액정층(80)을 보호하는 역할을 한다.
공통 전극(22)은 언더코트막(25)상에 형성된다. 공통 전극(22)은 복수의 쓰루-홀(22a)을 포함한다. 본 실시예에서 각 쓰루-홀(22a)은 대응하는 원주형 스페이서(50)와 중첩된다. 쓰루-홀(22a)은 스트라이프처럼 형성되고, 제1 방향(d1)으로 연장된다. 쓰루-홀(22a)은 제2 방향(d2)으로 12㎛의 두께를 갖는다. 공통 전극(22)은 각 원주형 스페이서(50)로부터 완전히 떨어져 위치한다. 배향막(23)은 공통 전극(22)이 형성되는 유리 기판(21)상에 형성된다.
각 원주형 스페이서(50)는 어레이 기판(10)상에 형성된다. 원주형 스페이서(50)는 대응하는 화소 전극(17)으로부터 떨어져 배치된다. 원주형 스페이서(50)는 쓰루-홀(22a), 중첩부(31a) 및 컷아웃부(40a)와 중첩되도록 제공된다. 또한, 받침대(pedestal)의 역할을 하는 중첩부(31a) 위의 컷아웃부(40a)에서, 컬러 필터(40)는 차광층(31)상에 존재하지 않고, 차광층(31)은 노출되어 있으므로, 컷아웃부(40a) 위의 대향 기판(20)의 표면은 언더코트막(25)을 통해 충분히 평평해진다. 즉, 컷아웃부(40a)와 중첩되는 영역에서 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 간의 거리는 일정하다. 원주형 스페이서(50)는 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 간의 거리가 일정한 영역에 제공된다.
액정층(80)은 유전율 이방성이 네거티브인 액정 재료를 포함한다.
상술한 바와 같이 구성된 액정 디스플레이 디바이스에서, 각 원주형 스페이서(50)는 대응하는 화소 전극(17) 및 공통 전극(22)으로부터 떨어져 위치한다. 대향 기판(20) 측에서 복수의 쓰루-홀(22a)은 공통 전극(22)에 형성되고, 원주형 스페이서(50)는 대응하는 쓰루-홀(22a)과 중첩되도록 제공된다. 따라서, 원주형 스페이서(50)는 탄성이 충분하지 않은 화소 전극(17) 및 공통 전극(22)으로부터 떨어져 형성될 수 있다. 또한, 각 쓰루-홀(22a)은 대응하는 화소 전극(17) 및 공통 전극(22)으로부터 떨어져 형성된다. 이는 표시가 영향을 받는 것을 방지한다. 더욱이, 화소 전극(17) 및 공통 전극(22)이 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 어떤 전극에의 손상으로부터 밝은 스폿이 발생할 수 있는 결함을 방지할 수 있다.
원주형 스페이서(50)는 중첩부(31a) 및 컷아웃부(40a)와 중첩되도록 컬러 필터(40)로부터 떨어져 위치한다. 중첩부(31a)와 중첩되는 대향 기판(20)의 높이는 일정하다. 원주형 스페이서(50)의 팁(tip)부는 대향 기판(20)과 적절하게 접촉할 수 있다. 따라서, 부하에 관한 원주형 스페이서(50)의 탄성을 최대화할 수 있다.
따라서, 원주형 스페이서(50)의 모양은 외부 충격에 유연하게 따를 수 있다. 또한, 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 간의 갭은 일정하게 유지될 수 있다. 이로 인해 부분적으로 있을 수 있는 부적절한 갭으로부터 발생할 수 있는 부적절한 표시를 방지할 수 있다. 더욱이, 광학 특성인 투과도에서 있을 수 있는 감소, 화이트 표시의 있을 수 있는 옐로우화(yellowing) 및 있을 수 있는 불균일한 표시를 억제할 수 있다.
오목부 및 돌출부의 크기가 심하게 변하지 않는 영역 내 대향 기판(20) 측에 원주형 스페이서(50)를 제공함으로써, 로트(lot) 사이에서 셀 갭에의 변화를 줄일 수 있다. 따라서, 액정 적하 주입법을 이용하는 경우, 적하 마진의 범위를 늘릴 수 있다. 그 결과, 높은 제조 수율의 액정 디스플레이 디바이스를 얻을 수 있다.
컬러 필터(40)를 컷아웃부(40a) 없이 형성하는 경우에는 착색층의 주변부가 서로 중첩될 수도 있어 대향 기판(20)상의 오목부 및 돌출부의 크기는 심하게 변할 수도 있다. 그와 같은 경우, 대향 기판(20)과의 접촉 방식은 원주형 스페이서(50) 사이에서 변한다. 그러면 몇몇 원주형 스페이서는 항상 대향 기판과 접촉하는 반면, 다른 원주형 스페이서는 대향 기판과 접촉하지 않는다. 또한, 이 경우에는 형성된 언더코트막(25)도 충분히 평평해지지 않는다. 그 결과, 대향 기판(20)상의 오목부 및 돌출부의 크기는 심하게 변한다.
추가로, 폭이 12㎛인 쓰루-홀(22a)이 공통 전극(22)에 형성되므로, 액정 분자의 배향 상태가 유지되어 우수한 시각(visual angle) 특성이 있는 표시가 가능하 다. 따라서, 공통 전극(22)에서의 쓰루-홀(22a)은 액정층(80) 내 액정 분자가 기울어지는 방향을 제어한다.
쓰루-홀(22a)의 모양은 스트라이프에 제한되지 않고 변경할 수도 있다. 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이, 쓰루-홀(22a)은 직사각형이다. 또한, 이 경우에는 공통 전극(22)에서의 쓰루-홀(22a)이 액정층(80) 내 액정 분자가 기울어지는 방향을 제어한다. 대안으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 쓰루-홀(22a)은 육각형일 수도 있다. 또한, 이 경우에는 공통 전극(22a)에서의 쓰루-홀(22a)은 액정층(80) 내 액정 분자가 기울어지는 방향을 제어한다. 특히, 이 경우의 쓰루-홀(22a)은 MVA(Multi-domain Vertically Aligned) 모드의 액정 디스플레이 디바이스에 적합하다.
상술한 바와 같이, 높은 표시 품질의 액정 디스플레이 디바이스를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예들에 한정하지 않는다. 구현 시, 실시예들의 컴포넌트는 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다. 또한, 상술한 실시예들에서 개시한 복수의 컴포넌트를 적절하게 조합함으로써 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시예들에 도시한 컴포넌트의 일부를 생략할 수 있다. 더욱이, 상이한 실시예들의 컴포넌트를 서로 조합할 수도 있다.
예를 들어, 원주형 스페이서(50) 및 쓰루-홀(22a)의 모양은 상술한 실시예들의 모양에 한정되지 않고 변경될 수도 있다. 원주형 스페이서(50)는 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20) 중 하나에만 형성되어질 수도 있다. 원주형 스페이서(50)는 대응하는 화소 전극(17)으로부터 완전하게 떨어져 위치할 필요는 없다. 원주형 스페이서(50)는 화소 전극(17)과 부분적으로 중첩될 수도 있다. 원주형 스페이서(50)는 대응하는 쓰루-홀(22a)과 전체적으로 중첩될 필요는 없다. 원주형 스페이서(50)는 공통 전극(22)과 부분적으로 중첩되도록 위치할 수도 있다.
도면에 도시하지는 않지만, 컬러 필터(40)를 어레이 기판(10)상에 제공하는 경우, 대향 기판(20)은, 공통 전극(22)에 대하여 어레이 기판(10)의 반대측에 위치하고 공통 전극(22)상에 적층되고 유기 재료로 형성된 절연층을 포함할 수도 있다. 그러면 원주형 스페이서는 절연층의 상부에 놓일 수도 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 액정 디스플레이 디바이스를 도시하는 개략적인 단면도.
도 3은 도 1 및 2에 도시한 어레이 기판의 배선 구조를 도시하는 평면도.
도 4는 도 3의 라인 Ⅳ-Ⅳ를 따라 얻은 액정 디스플레이 패널을 도시하는 단면도.
도 5는 도 1 내지 4에 도시한 어레이 기판의 확대한 평면도로서, 특히 화소 전극, 화소 영역 및 원주형 스페이서를 도시하는 도면.
도 6은 도 1, 2 및 4에 도시한 대향 기판의 확대한 평면도로서, 특히 공통 전극, 쓰루-홀, 화소 영역 및 원주형 스페이서를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 액정 디스플레이 패널을 개략적으로 도시하는 단면도.
도 8은 도 7에 도시한 대향 기판의 확대한 평면도로서, 특히 공통 전극 측으로부터 본 공통 전극, 쓰루-홀, 착색층 및 차광층(31)을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 대향 기판의 확대한 평면도로서, 특히 도 8에 도시한 쓰루-홀의 변형을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 대향 기판의 확대한 평면도로서, 특히 도 8에 도시한 쓰루-홀의 또 다른 변형을 도시하 는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 액정 디스플레이 패널
2: 백라이트 유닛
3: 베즐
10: 어레이 기판
20: 대향 기판
40: 컬러 필터
50: 원주형 스페이서
70: 실링 부재
80: 액정층
91: 제1 편광자
92: 제2 편광자

Claims (10)

  1. 액정 디스플레이 패널로서,
    주사선과, 상기 주사선과 교차하는 신호선과, 상기 주사선 및 상기 신호선과 전기적으로 연결된 스위칭 소자와, 상기 주사선, 상기 신호선 및 상기 스위칭 소자상에 형성되고 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하는 어레이 기판과,
    쓰루-홀이 있는 공통 전극을 포함하고, 갭을 두고 상기 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판과,
    상기 어레이 기판 및 상기 대향 기판 중 하나에 형성되고, 상기 화소 전극으로부터 떨어져 위치하는 원주형 스페이서 - 상기 원주형 스페이서는 상기 쓰루-홀과 중첩되고, 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이의 갭을 유지함 - 와,
    상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하고,
    상기 어레이 기판은, 상기 주사선, 상기 신호선 및 상기 스위칭 소자상에 형성되고, 상기 화소 전극 아래에 위치하는 절연막 - 상기 절연막은 유기 재료로 형성함 - 을 포함하고,
    상기 원주형 스페이서는 상기 절연막과 중첩되는, 액정 디스플레이 패널.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대향 기판은, 상기 공통 전극에 대하여 상기 어레이 기판의 반대측에 위치하고 상기 공통 전극상에 적층되고 유기 재료로 형성된 절연층을 포함하고,
    상기 원주형 스페이서는 상기 절연층과 중첩되는, 액정 디스플레이 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절연층은 컬러 필터인, 액정 디스플레이 패널.
  5. 액정 디스플레이 패널로서,
    주사선과, 상기 주사선과 교차하는 신호선과, 상기 주사선 및 상기 신호선과 전기적으로 연결된 스위칭 소자와, 상기 주사선, 상기 신호선 및 상기 스위칭 소자상에 형성되고 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하는 어레이 기판과,
    쓰루-홀이 있는 공통 전극을 포함하고, 갭을 두고 상기 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판과,
    상기 어레이 기판 및 상기 대향 기판 중 하나에 제공되는 차광부와,
    상기 어레이 기판 및 상기 대향 기판 중 하나에 제공되고, 각 컬러로 되어 있는 복수의 착색층을 포함하는 컬러 필터 - 상기 컬러 필터는 상기 차광부와 중첩되도록 형성한 컷아웃부를 포함함 - 와,
    상기 어레이 기판 및 상기 대향 기판 중 하나에 형성되고, 상기 화소 전극으로부터 떨어져 위치하는 원주형 스페이서 - 상기 원주형 스페이서는 상기 쓰루-홀, 상기 차광부 및 상기 컷아웃부와 중첩되고, 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이의 갭을 유지함 - 와,
    상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재된 액정층
    을 포함하는, 액정 디스플레이 패널.
  6. 액정 디스플레이 패널로서,
    주사선과, 상기 주사선과 교차하는 신호선과, 상기 주사선 및 상기 신호선과 전기적으로 연결된 스위칭 소자와, 상기 주사선, 상기 신호선 및 상기 스위칭 소자상에 형성되고 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하는 어레이 기판과,
    쓰루-홀이 있는 공통 전극을 포함하고, 갭을 두고 상기 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판과,
    상기 어레이 기판 및 상기 대향 기판 중 하나에 제공되는 차광부와,
    상기 어레이 기판 및 상기 대향 기판 중 하나에 제공되고, 각 컬러로 되어 있는 복수의 착색층을 포함하는 컬러 필터 - 상기 컬러 필터는 상기 차광부와 중첩되도록 형성한 컷아웃부를 포함함 - 와,
    상기 어레이 기판 및 상기 대향 기판 중 하나에 형성되고, 상기 화소 전극으로부터 떨어져 위치하는 원주형 스페이서 - 상기 원주형 스페이서는 상기 쓰루-홀, 상기 차광부 및 상기 컷아웃부와 중첩되고, 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이의 갭을 유지함 - 와,
    상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재되고, 유전율 이방성이 네거티브인 액정 재료를 포함하는 액정층
    을 포함하고,
    상기 공통 전극의 쓰루-홀은 상기 액정층의 액정 분자가 기울어지는 방향을 제어하는, 액정 디스플레이 패널.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 차광부 및 상기 컬러 필터는 상기 대향 기판상에 제공되고, 상기 공통 전극에 대하여 상기 어레이 기판의 반대측에 위치하고,
    상기 원주형 스페이서는 상기 어레이 기판상에 형성되는, 액정 디스플레이 패널.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 차광부 및 상기 컬러 필터는 상기 대향 기판상에 제공되고, 상기 공통 전극에 대하여 상기 어레이 기판의 반대측에 위치하고,
    상기 원주형 스페이서는 상기 어레이 기판상에 형성되는, 액정 디스플레이 패널.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 차광부는 스트라이프 또는 격자를 형성하도록 연장되고, 상기 원주형 스페이서와 중첩되는 중첩부 및 상기 원주형 스페이서로부터 떨어져 위치하는 비-중첩부를 포함하고,
    상기 중첩부의 폭은 상기 비-중첩부의 폭보다 큰, 액정 디스플레이 패널.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 차광부는 스트라이프 또는 격자를 형성하도록 연장되고, 상기 원주형 스페이서와 중첩되는 중첩부 및 상기 원주형 스페이서로부터 떨어져 위치하는 비-중첩부를 포함하고,
    상기 중첩부의 폭은 상기 비-중첩부의 폭보다 큰, 액정 디스플레이 패널.
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