KR20040087718A

KR20040087718A - 액정 표시패널

Info

Publication number: KR20040087718A
Application number: KR1020030021759A
Authority: KR
Inventors: 김봉철; 남명우; 강경규
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-10-15
Also published as: US20040257501A1; TWI289222B; TW200424656A; US20110195628A1; KR100566454B1; US8199311B2; JP2004310111A; CN1536399A; US7414695B2

Abstract

본 발명은 액정 표시패널에 관한 것으로, 제1기판의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 형성된 수지 재질의 유기막 블랙 매트릭스와; 상기 화소들에 대응되도록 형성된 적색, 녹색 또는 청색의 컬러필터와; 상기 블랙 매트릭스의 상면에 형성된 실 패턴과; 상기 실 패턴에 의해 상기 제1기판과 합착되는 제2기판으로 구성되는 액정 표시패널을 제공한다.

Description

액정 표시패널{LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL}

본 발명은 액정 표시패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블랙 매트릭스를 형성함에 있어 인체에 유해한 중금속의 사용을 배제할 수 있으며, 유효 화상표시부를 제외한 더미영역의 면적을 최소화할 수 있는 액정 표시패널에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 단위 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 그 단위 화소들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.

따라서, 액정 표시장치에는 단위 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정 표시패널과; 상기 단위 화소들을 구동하기 위한 드라이버 집적회로(integratedcircuit : IC)가 구비된다.

상기 액정 표시패널은 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 서로 대향하여 일정한 간격(통상, 셀-갭(cell-gap)이라 한다)을 갖도록 합착되고, 그 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판의 이격된 간격에 액정층이 형성된다.

상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판은 유효 화상 표시부의 외곽을 따라 형성되는 실 패턴에 의해 합착된다. 이때, 박막 트랜지스터 어레이 기판이나 컬러필터 기판 상에는 스페이서(spacer)가 형성되어 일정한 셀-갭을 갖게 된다.

상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판의 외면에는 편광판과 위상차판 등이 구비되며, 이와같은 다수의 구성요소를 선택적으로 구성함으로써, 빛의 진행상태를 바꾸거나 굴절률을 변화시켜 높은 휘도와 콘트라스트 특성을 갖는 액정 표시장치가 구성된다.

상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 대향하여 합착된 액정 표시패널에는 공통전극과 화소전극이 형성되어 상기 액정층에 전계를 인가한다. 즉, 공통전극에 전압을 인가한 상태에서 화소전극에 인가되는 전압을 제어함으로써, 단위 화소들의 광투과율을 개별적으로 조절할 수 있게 된다. 이와같이 화소전극에 인가되는 전압을 단위 화소 별로 제어하기 위하여 각각의 단위 화소에는 스위칭 소자로 사용되는 박막 트랜지스터가 형성된다.

상기 액정 표시장치는 통상 트위스트 네마틱(twisted nematic : TN) 모드 액정 표시패널과 횡전계(in-plane switching : IPS) 모드 액정 표시패널로 구분된다.

상기 TN 모드 액정 표시패널은 화소전극이 박막 트랜지스터 어레이 기판 상에 단위 화소 별로 형성되고, 공통전극이 컬러필터 기판의 전면에 형성된다. 따라서, 액정층은 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성된 화소전극과 컬러필터 기판에 형성된 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다.

그리고, 상기 IPS 모드 액정 표시패널은 화소전극과 공통전극이 박막 트랜지스터 어레이 기판에 일정하게 이격되어 형성된다. 따라서, 액정층은 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성된 화소전극과 공통전극 사이의 수평전계에 의해 구동된다.

도1은 전술한 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 대향하여 합착된 액정 표시패널의 개략적인 평면구조를 보인 예시도이다.

도1을 참조하면, 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)은 컬러필터 기판(102)에 비해 일측 장변 가장자리 및 일측 단변 가장자리가 돌출되도록 대향 합착되어 있다.

상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)과 컬러필터 기판(102)이 합착된 영역에는 단위 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하는 화상표시부(113)가 구비되고, 그 화상표시부(113) 외곽을 따라 실 패턴(seal pattern, 116)이 형성된다.

상기 컬러필터 기판(102)에 비해 돌출된 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)의 일측 단변 가장자리 영역에는 상기 화상표시부(113)의 게이트 라인들과 접속되는 게이트 패드부(114)가 구비된다.

상기 컬러필터 기판(102)에 비해 돌출된 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)의 일측 장변 가장자리 영역에는 상기 화상표시부(113)의 데이터 라인들과 접속되는 데이터 패드부(115)가 구비된다.

상기 게이트 패드부(114)는 게이트 드라이버 집적회로로부터 공급되는 주사신호를 화상표시부(113)의 게이트 라인들에 공급하고, 상기 데이터 패드부(115)는 데이터 드라이버 집적회로로부터 공급되는 화상정보를 화상표시부(113)의 데이터 라인들에 공급한다.

상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)에는 주사신호가 인가되는 게이트 라인들과 화상정보가 인가되는 데이터 라인들이 서로 교차하도록 배치되어 단위 화소를 매트릭스 형태로 정의하고, 그 교차부에 단위 화소를 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터가 구비된다.

상기 컬러필터 기판(102)에는 단위 화소에 대응하는 적색, 녹색 또는 청색의 컬러필터가 구비되고, 백-라이트(back-light)로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 단위 화소의 혼색을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(black matrix)가 구비된다.

한편, 전술한 TN 모드 액정 표시패널의 경우에는 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)에 화소전극이 구비되고, 상기 컬러필터 기판(102)에 공통전극이 구비되어 액정층을 구동시키고, IPS 모드 액정 표시패널의 경우에는 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)에 화소전극과 공통전극이 구비되어 액정층을 구동시키게 된다.

상기한 바와같이 구성된 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)과 컬러필터기판(102)은 스페이서에 의해 일정하게 이격되도록 셀-갭이 마련되고, 상기 화상표시부(113)의 외곽에 형성된 실 패턴(116)에 의해 합착되어 액정 표시패널(100)을 이루게 된다. 상기 실 패턴(116)의 일측에는 합착된 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)과 컬러필터 기판(102) 사이에 액정을 주입하기 위한 액정 주입구가 구비되며, 그 액정 주입구는 액정의 주입이 완료된 후에 밀봉된다.

도2는 전술한 TN 모드 액정 표시패널인 경우에 상기 도1의 'A' 영역에 대하여 컬러필터 기판의 단면 구성을 보인 예시도이다.

도2를 참조하면, 투명 기판(201)의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 형성되어 백-라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 크롬 재질의 블랙 매트릭스(202)와; 상기 블랙 매트릭스(202)와 일부 중첩되어 단위 화소에 대응되도록 형성된 적색, 녹색 또는 청색의 컬러필터(203)와; 상기 블랙 매트릭스(202) 및 컬러필터(203)의 상부 전면에 형성된 공통전극(204)과; 상기 블랙 매트릭스(202)와 공통전극(204)의 적층구조 상에 형성된 실 패턴(205)으로 구성된다.

상기 TN 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판에 블랙 매트릭스(202)를 형성하기 위해서는 박막 공정인 스퍼터링(sputtering)을 통해 크롬 재질의 박막을 증착하고, 사진식각공정을 통해 패터닝한다.

상기 실 패턴(205)은 상기 크롬 재질의 블랙 매트릭스(202) 및 투명한 금속 재질의 공통전극(204)이 적층구조 상에 형성된다.

상기한 바와같이 종래 TN 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판에 형성되는블랙 매트릭스(202)는 인체에 유해한 중금속인 크롬 재질의 박막이 적용되고 있다.

도3은 전술한 IPS 모드 액정 표시패널인 경우에 상기 도1의 'A' 영역에 대하여 컬러필터 기판의 단면 구성을 보인 예시도이다.

도3을 참조하면, 투명 기판(301)의 일단부로부터 일정하게 이격된 영역 및 화소들의 경계영역에 형성되어 백-라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 수지 재질의 블랙 매트릭스(302)와; 상기 블랙 매트릭스(302)와 일부 중첩되어 단위 화소에 대응되도록 형성된 적색, 녹색 또는 청색의 컬러필터(303)와; 상기 블랙 매트릭스(302) 및 컬러필터(303)를 포함한 투명 기판(301)의 상부 전면에 형성된 오버-코트층(304)과; 상기 투명 기판(301) 가장자리의 상기 오버-코트층(304) 상면에 형성된 실 패턴(305)으로 구성된다.

상기 IPS 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판에 형성되는 블랙 매트릭스(302)는 TN 모드 액정 표시패널과 달리 수지 재질의 유기막이 형성된다.

상기 IPS 모드 액정 표시패널은 박막 트랜지스터 어레이 기판 상에 형성되는 화소전극과 공통전극 사이의 전계에 의해 액정층이 구동되므로, 컬러필터 기판에 형성되는 블랙 매트릭스(302)로 크롬과 같은 금속 재질의 박막을 형성할 경우에는 화소전극과 공통전극 사이의 전계를 왜곡시켜 액정층의 구동불량을 유발하게 된다. 따라서, IPS 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판에 형성되는 블랙 매트릭스(302)는 수지 재질의 유기막을 후막으로 형성한다.

한편, 상기 오버-코트층(304)은 상기 블랙 매트릭스(302) 및 컬러필터(303)을 포함한 투명 기판(301)의 상부 전면에 표면을 평탄화하기 위하여 형성된다.

그리고, 상기 실 패턴(305)은 상기 투명 기판(301) 가장자리의 상기 오버-코트층(304) 상면에 형성된다.

그러나, 상기한 바와같이 IPS 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판에 형성되는 실 패턴(305)이 상기 투명 기판(301) 가장자리의 상기 오버-코트층(304) 상면에 형성됨에 따라 실 패턴(305)이 형성되는 영역 및 블랙 매트릭스(302)가 형성되는 영역이 개별적으로 요구되어 유효 화상표시부를 제외한 더미면적이 증가하게 되므로, IPS 모드 액정 표시패널의 사이즈가 증가하게 된다. 또한, 블랙 매트릭스(302)와 실 패턴(305)의 접착성의 문제로 인하여 블랙 매트릭스(302)가 실 패턴(305)이 형성된 투명 기판(301)의 가장자리에는 형성되지 않기 때문에 투명 기판(301)의 가장자리에서 백-라이트로부터의 빛이 누설되어 액정 표시패널의 화질을 저하시키게 된다.

상술한 바와같이 종래의 TN 모드 액정 표시패널은 블랙 매트릭스로 크롬 재질의 박막이 적용됨에 따라 액정 표시패널을 제작하는데 인체에 유해한 중금속이 적용되는 문제점이 있으며, IPS 모드 액정 표시패널은 실 패턴이 형성되는 영역 및 블랙 매트릭스가 형성되는 영역이 개별적으로 요구되어 액정 표시패널의 더미 영역 면적이 증가하고, 액정 표시패널의 가장자리에서 빛이 누설되어 액정 표시패널의 화질을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한, 상기 TN 모드 액정 표시패널은 컬러필터 기판을 제작하는 경우에 박막 공정을 통해 크롬 재질의 블랙 매트릭스를 형성하고, IPS 모드 액정 표시패널은 컬러필터 기판을 제작하는 경우에 후막 공정을 통해 유기막 재질의 블랙 매트릭스를형성함에 따라 TN 모드 및 IPS 모드에 따라 컬러필터 기판을 제작하기 위한 개별적인 공정이 적용되어 공정관리가 어렵고, 클린-룸(clean-room)의 이용효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 TN 모드 액정 표시패널의 블랙 매트릭스로 인체에 유해한 크롬 재질의 박막을 사용하지 않는 액정 표시패널을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 IPS 모드 액정 표시패널의 유효 화상표시부를 제외한 더미영역의 면적을 최소화하여 액정 표시패널의 사이즈를 최소화할 수 있는 액정 표시패널을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 TN 모드 및 IPS 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판을 제작함에 있어 수지 계열의 유기막으로 블랙 매트릭스를 형성하는 공정을 동일하게 적용할 수 있는 액정 표시패널을 제공하는데 있다.

도1은 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 대향하여 합착된 액정 표시패널의 개략적인 평면구조를 보인 예시도.

도2는 TN 모드 액정 표시패널인 경우에 도1의 'A' 영역에 대하여 컬러필터 기판의 단면 구성을 보인 예시도.

도3은 IPS 모드 액정 표시패널인 경우에 도1의 'A' 영역에 대하여 컬러필터 기판의 단면 구성을 보인 예시도.

도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널의 단면구성을 보인 예시도.

도5는 도4에 있어서, 오버-코트층이 형성되지 않은 TN 모드 액정 표시패널의 단면구성을 보인 예시도.

도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 IPS 모드 액정 표시패널의 단면구성을 보인 예시도.

도7은 도6에 있어서, 오버-코트층이 형성되지 않은 IPS 모드 액정 표시패널의 단면구성을 보인 예시도.

도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널의 단면구성을 보인 예시도.

도9는 도8에 있어서, 실 패턴의 일측이 블랙 매트릭스와 부분적으로 중첩된 TN 모드 액정 표시패널의 단면구성을 보인 예시도.

도10은 도9에 있어서, 실 패턴의 일측이 블랙 매트릭스와 부분적으로 중첩된 IPS 모드 액정 표시패널의 단면구성을 보인 예시도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

401:제1투명기판 402:블랙 매트릭스

403:컬러필터 404:오버-코트층

405:공통전극 406:실 패턴

407:제2투명기판

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정 표시패널의 제1실시예는 제1기판의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 형성된 수지 재질의 블랙 매트릭스와; 상기 화소들에 대응되도록 형성된 컬러필터와; 상기 블랙 매트릭스의 상면에 형성된 실 패턴과; 상기 실 패턴에 의해 상기 제1기판과 합착되는 제2기판을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정 표시패널의 제2실시예는 제1기판의 일단부로부터 일정하게 이격된 영역 및 화소들의 경계영역에 형성된 수지 재질의 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스상에 단위 화소에 대응되도록 형성된 컬러필터와; 상기 블랙 매트릭스 및 컬러필터를 포함한 제1기판의 상부 전면에 형성된 오버-코트층과; 상기 제1기판 가장자리의 상기 오버-코트층의 상면에 형성된 실 패턴을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와같은 본 발명에 의한 액정 표시패널을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널의 단면구성을 보인 예시도이다.

도4를 참조하면, TN 모드 액정 표시패널은 제1투명기판(401)의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 패터닝되어 백-라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 수지 재질의 유기막 블랙 매트릭스(402)와; 상기 블랙 매트릭스(402)와 일부 중첩되어 단위 화소에 대응되도록 형성된 적색, 녹색 또는 청색의 컬러필터(403)와; 상기 블랙 매트릭스(402) 및 컬러필터(403)를 포함한 제1투명기판(401)의 상부 전면에 형성된 오버-코트층(404)과; 상기 오버-코트층(404)의 상면에 형성된 공통전극(405)과; 상기 블랙 매트릭스(402), 오버-코트층(404) 및 공통전극(405)의 적층구조 상에 형성된 실 패턴(406)과; 상기 실 패턴(406)에 의해 상기 제1투명기판(401)과 합착되는 제2투명기판(407)으로 구성된다.

상기한 바와같이 제1투명기판(401) 상에는 블랙 매트릭스(402),컬러필터(403), 오버-코트층(404) 및 공통전극(405)이 형성되어 TN 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판으로 적용된다.

상기 블랙 매트릭스(402)는 수지 재질의 유기막이 적용된다. 예를 들면, 카본 블랙(carbon black)이나 흑색 안료중 어느 하나를 포함한 아크릴(Acryl), 에폭시(Epoxy) 또는 폴리이미드(Polyimide) 수지 등의 착색된 유기계 수지등을 적용할 수 있다.

상기 실 패턴(406)에 첨가되는 지지재로 글래스 파이버(glass fiber)나 글래스 볼(glass ball)을 실런트에 비해 1% 미만의 중량비로 첨가하거나 글래스 볼인 경우 실 패턴(406)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 500개 이하로 분포되도록 하고, 글래스 파이버인 경우 실 패턴(406)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 150개 이하로 분포되도록 첨가할 수 있다. 그리고, 상기 지지재의 중량비는 상기 실런트에 대해 0.95%∼0.005% 정도가 될 수 있다. 상기 수지 계열의 블랙 매트릭스(402)는 상기 실 패턴(406)과의 접착특성이 좋지 않기 때문에 상기 제1투명기판(401)과 제2투명기판(407)의 합착시 또는 합착후 실 패턴(406)의 터짐 현상이 발생할 수 있으므로, 상기 지지재의 비율이나 수량을 조절하여 실 패턴(406)의 터짐 현상을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 글래스 볼인 경우는 0.01∼150개의 범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 200개 이하에서는 불량률 5%, 250개 이하에서는 불량률 10%, 350개 이하에서는 30%, 450개 이하에서는 40%, 500개 이하에서는 50%, 550개 이하에서는 불량률 45%를 가지게 된다. 그리고, 상기 글래스 파이버인 경우는 직경이 5.2㎛, 길이가 20㎛일 경우 0.01∼30개의범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 50개 이하에서는 불량률 10%, 75개 이하에서는 15%, 100개 이하에서는 30%, 150개 이하에서는 50%, 200개 이하에서는 불량률 70%를 가지게 된다. 그리고, 상기 지지재의 중량비는 상기 실런트에 대해 0.95%∼0.005% 정도가 될 수 있다. 또한, 상기 지지재인 글래스 볼이나 글래스 파이버의 수량은 지지재의 비중이나 중량비 또는 비율에 따라 달라질 수 있으며, 상기 글래스 파이버의 수량은 글래스 파이버의 직경이나 길이에 따라 달라질 수 있다. 상기 지지재의 직경은 스페이서의 직경과 크거나 같으며, 만일 스페이서의 직경이 4.8㎛이면, 대부분 3.6∼7.5㎛ 정도의 직경을 갖는다.

또한, 블랙 매트릭스(402)와 실 패턴(406)의 접착력을 개선하여 블랙 매트릭스(402)를 제1투명기판(401) 또는 제2투명기판(407)의 가장자리까지 형성할 수 있으므로, 종래의 기판 가장자리에 블랙 매트릭스를 형성하지 않아서 생기는 빛샘 현상을 방지할 수 있게 된다.

상기 오버-코트층(404)은 상기 블랙 매트릭스(402) 및 컬러필터(403)의 상부 전면에 표면을 평탄화하기 위하여 형성된다. 즉, 오버-코트층(404)은 블랙 매트릭스(402)로 수지 재질의 유기막이 후막으로 적용됨에 따라 상기 블랙 매트릭스(402)와 컬러필터(403)가 중첩되는 영역에서 단차 불량에 기인하는 액정층의 구동불량을 방지하기 위하여 유기막 재질로 형성된다. 예를 들면, 아크릴, 에폭시 또는 폴리이미드 수지 등을 적용할 수 있다.

상기 제2투명기판(407) 상에는 주사신호가 인가되는 게이트 라인들과 화상정보가 인가되는 데이터 라인들이 서로 교차하도록 배치되어 단위 화소를 매트릭스형태로 정의하고, 그 교차부에 단위 화소를 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터가 구비되며, 단위 화소에는 상기 제1투명기판(401)에 형성된 공통전극(405)과 함께 액정층을 구동시키는 화소전극이 구비되어 액정 표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판으로 적용된다.

전술한 바와같이 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판으로 적용되는 제2투명기판(407)은 상기 컬러필터 기판으로 적용되는 제1투명기판(401)에 비해 일측 장변 가장자리 및 일측 단변 가장자리가 돌출되도록 대향 합착되며, 제1투명기판(401)에 비해 돌출된 제2투명기판(407)의 일측 단변 가장자리 영역에는 상기 게이트 라인들과 접속되는 게이트 패드부가 구비되고, 제1투명기판(401)에 비해 돌출된 제2투명기판(407)의 일측 장변 가장자리 영역에는 상기 데이터 라인들과 접속되는 데이터 패드부가 구비된다.

상기 게이트 패드부는 게이트 드라이버 집적회로로부터 공급되는 주사신호를 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성된 게이트 라인들에 공급하고, 상기 데이터 패드부는 데이터 드라이버 집적회로로부터 공급되는 화상정보를 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성된 데이터 라인들에 공급한다.

상기한 바와같이 구성된 제1투명기판(401)과 제2투명기판(407)은 스페이서에 의해 일정하게 이격되도록 셀-갭이 마련되고, 상기 실 패턴(406)에 의해 합착되어 액정 표시패널을 이루게 된다. 이때, 제1투명기판(401)과 제2투명기판(407)의 이격된 영역에는 액정층이 형성되며, 실 패턴(406)은 제1투명기판(401)이나 제2투명기판(407)에 형성될 수 있다.

상기 실 패턴(406)은 상기 액정층을 형성하는 방식에 따라 평면형태가 달라질 수 있으며, 상기 액정층을 형성하는 방식은 크게 진공주입 방식과 적하 방식으로 구분된다.

상기 진공주입 방식은 일정한 진공이 설정된 챔버 내에서 액정 표시패널의 액정 주입구를 액정이 채워진 용기에 침액시킨 다음 진공 정도를 변화시킴으로써, 액정 표시패널 내부 및 외부의 압력차에 의해 액정을 주입시키는 방식으로, 이와같이 액정이 액정 표시패널 내부에 충진되면, 액정 주입구를 밀봉시켜 액정 표시패널의 액정층을 형성한다.

상기 진공 주입방식에서의 액정 주입구는 상기 실 패턴(406)의 일측이 개방된 영역으로 정의된다. 따라서, 액정 표시패널에 진공주입 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 실 패턴(406)의 일측이 개방되도록 형성하여 액정 주입구의 기능을 갖도록 하여야 한다.

그러나, 상기한 바와같은 진공주입 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 액정 표시패널에 액정을 충진하는데 소요되는 시간이 매우 길다. 일반적으로, 합착된 액정 표시패널은 수백 ㎠의 면적에 수 ㎛ 정도의 갭을 갖기 때문에 압력차를 이용한 진공주입 방식을 적용하더라도 단위 시간당 액정의 주입량은 매우 작을 수 밖에 없다. 따라서, 액정 표시패널의 제작에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 액정 표시패널이 대형화되어 갈수록 액정 충진에 소요되는 시간이 더욱 길어지고, 액정의 충진불량이 발생되어 결과적으로 액정 표시패널의 대형화에 대응할 수 없는 문제점이 있다.

둘째, 액정의 소모량이 높다. 일반적으로, 용기에 채워진 액정량에 비해 실제 액정 표시패널에 주입되는 액정량은 매우 작고, 액정이 대기나 특정 가스에 노출되면 가스와 반응하여 열화된다. 따라서, 용기에 채워진 액정이 복수의 액정 표시패널에 충진된다고 할지라도, 충진 후에 잔류하는 많은 양의 액정을 폐기해야 하며, 이와같이 고가의 액정을 폐기함에 따라 결과적으로 액정 표시패널의 단가를 상승시켜 제품의 가격경쟁력을 약화시키는 요인이 된다.

상기한 바와같은 진공주입 방식의 문제점을 극복하기 위해, 최근들어 적하 방식이 적용되고 있다.

상기 적하 방식은 상기 제1투명기판(401)이나 제2투명기판(407)의 화상표시부에 액정을 적하(dropping) 및 분배(dispensing)하고, 상기 제1투명기판(401)과 제2투명기판(407)을 합착하는 압력에 의해 액정을 화상표시부 전체에 균일하게 분포되도록 함으로써, 액정층을 형성하는 방식이다.

즉, 액정 표시패널에 적하 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 액정이 외부로부터 충진되지 않고, 기판 상에 직접 적하되므로, 상기 실 패턴(406)은 액정이 화상표시부 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 화상표시부 외곽을 감싸는 폐쇄된 패턴 형상으로 형성된다.

상기 적하 방식은 진공주입 방식에 비해 짧은 시간에 액정을 적하할 수 있으며, 액정 표시패널이 대형화될 경우에도 액정층을 매우 신속하게 형성할 수 있다.

또한, 액정을 필요한 양만 적하하기 때문에 진공주입 방식과 같이 고가의 액정을 폐기함에 따른 액정 표시패널의 단가 상승을 방지하여 제품의 가격경쟁력을강화시키게 된다.

상기 적하 방식이 적용된 액정 표시패널은 진공주입 방식과 달리 액정층이 형성된 후에 제1투명기판(401)과 제2투명기판(407)을 합착하는 공정이 진행된다.

한편, 상기 적하 방식이 적용될 경우에 실 패턴(406)을 열 경화성 실런트로 형성하면, 제1투명기판(401)과 제2투명기판(407)을 합착시키는 후속 공정에서 실런트가 가열되는 동안 흘러나와 적하된 액정이 오염될 수 있다. 따라서, 상기 적하 방식이 적용될 경우에 실 패턴(406)은 자외선(ultraviolet : UV) 경화성 실런트를 적용할 수 있으며, 또는 자외선 경화성 실런트와 열 경화성 실런트가 혼합된 실런트를 적용할 수 있다.

상술한 바와같이 본 발명의 제1실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널에서는 컬러필터 기판으로 적용되는 제1투명기판(401) 상에 블랙 매트릭스(402)로 수지 계열의 유기막을 후막으로 형성함에 따라 종래와 같이 액정 표시패널을 제작하는데 인체에 유해한 중금속인 크롬이 적용되는 것을 배제할 수 있게 된다.

또한, 상기 블랙 매트릭스(402)와 상기 실 패턴(406)의 접착력을 개선하기 위해 지지재의 수량이나 비율을 조절할 수 있다.

도5는 도4에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널에서 오버-코트층(404)이 형성되지 않은 단면구성을 보인 예시도이다.

도5를 참조하면, IPS 모드 액정 표시패널은 제1투명기판(501)의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 패터닝되어 백-라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 수지 재질의 유기막 블랙 매트릭스(502)와; 상기 화소들에 대응되도록 형성된 적색, 녹색 또는 청색의 컬러필터(503)와; 상기 블랙 매트릭스(502) 및 컬러필터(503)를 포함한 제1투명기판(501)의 상부 전면에 공통전극(505)과; 상기 블랙 매트릭스(502) 및 공통전극(505)의 적층구조 상에 형성된 실 패턴(506)과; 상기 실 패턴(506)에 의해 상기 제1투명기판(501)과 합착되는 제2투명기판(507)으로 구성된다.

상기 도5에 도시된 액정 표시패널의 단면구성에서 도4에 도시된 오버-코트층(404)이 형성되지 않은 이유는 화소들에 대응되도록 형성된 상기 컬러필터(503)가 상기 블랙 매트릭스(502)와 중첩되지 않기 때문이다.

즉, 도4에서는 블랙 매트릭스(402)로 수지 재질의 유기막이 후막으로 적용됨에 따라 블랙 매트릭스(402)와 컬러필터(403)가 중첩되는 영역에서 단차 불량에 기인하는 액정층의 구동불량을 방지하기 위하여 오버-코트층(404)이 유기막 재질로 형성되어 표면을 평탄화시키지만, 상기 도5에서는 화소들에 대응되도록 형성된 컬러필터(503)가 블랙 매트릭스(502)와 중첩되지 않기 때문에 표면 평탄화를 위한 별도의 오버-코트층(404)이 요구되지 않게 된다.

상기한 바와같이 컬러필터(503)가 블랙 매트릭스(502)와 중첩되지 않도록 형성할 경우에는 공정을 보다 단순화하고, 원가를 절감할 수 있게 된다.

상기 도5에 도시된 액정 표시패널의 단면구성을 제작하기 위한 방법중의 하나로 예를 들면, 수지 계열의 유기막 블랙 매트릭스(502)를 제1투명기판(501)의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 패터닝하는 공정과; 상기 블랙 매트릭스(502)와 일부 중첩되며, 단위 화소에 대응되도록 컬러필터(503)를형성하는 공정과; 상기 블랙 매트릭스(502)와 중첩되는 영역의 컬러필터(503)를 연마하여 제거하는 공정을 적용할 수 있다.

상기한 바와같이 도5에 도시된 TN 모드 액정 표시패널은 전술한 도4의 TN 모드 액정 표시패널과 동일하게 컬러필터 기판으로 적용되는 제1투명기판(501) 상에 블랙 매트릭스(502)로 수지 계열의 유기막을 후막으로 형성함에 따라 종래와 같이 액정 표시패널을 제작하는데 인체에 유해한 중금속인 크롬이 적용되는 것을 배제할 수 있게 된다.

전술한 도4 및 도5에서는 컬러필터 기판으로 제작되는 제1투명기판(401,501) 상에 공통전극(405,505)이 형성되는 TN 모드 액정 표시패널에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 제1실시예는 공통전극(405,505)이 박막 트랜지스터 어레이 기판으로 제작되는 제2투명기판(407,507) 상에 형성되는 IPS 모드 액정 표시패널에도 적용될 수 있다.

도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 IPS 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판에 대한 단면구성을 보인 예시도이다.

도6을 참조하면, IPS 모드 액정 표시패널은 제1투명기판(601)의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 패터닝되어 백-라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 수지 재질의 유기막 블랙 매트릭스(602)와; 상기 블랙 매트릭스(602)와 일부 중첩되어 단위 화소에 대응되도록 형성된 적색, 녹색 또는 청색의 컬러필터(603)와; 상기 블랙 매트릭스(602) 및 컬러필터(603)를 포함한 제1투명기판(601)의 상부 전면에 형성된오버-코트층(604)과; 상기 블랙 매트릭스(602) 및 오버-코트층(604)의 적층구조 상에 형성된 실 패턴(606)과; 상기 실 패턴(606)에 의해 상기 제1투명기판(601)과 합착되는 제2투명기판(607)으로 구성된다.

상기한 바와같이 제1투명기판(601) 상에는 도4의 공통전극(405)을 제외한 블랙 매트릭스(602), 컬러필터(603) 및 오버-코트층(604)이 형성되어 IPS 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판으로 적용된다.

상기 블랙 매트릭스(602)는 수지 재질의 유기막이 후막으로 적용된다. 예를 들면, 카본 블랙이나 흑색 안료중 어느 하나를 포함한 아크릴, 에폭시 또는 폴리이미드 수지 등의 착색된 유기계 수지등을 적용할 수 있다.

상기 실 패턴(606)에 첨가되는 지지재로 글래스 파이버나 글래스 볼을 실런트에 비해 1% 미만의 중량비로 첨가하거나 글래스 볼인 경우 실 패턴(606)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 500개 이하로 분포되도록 하고, 글래스 파이버인 경우 실 패턴(606)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 150개 이하로 분포되도록 첨가할 수 있다. 예를 들면, 상기 글래스 볼인 경우는 0.01∼150개의 범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 200개 이하에서는 불량률 5%, 250개 이하에서는 불량률 10%, 350개 이하에서는 30%, 450개 이하에서는 40%, 500개 이하에서는 50%, 550개 이하에서는 불량률 45%를 가지게 된다. 그리고, 상기 글래스 파이버인 경우는 직경이 5.2㎛, 길이가 20㎛일 경우 0.01∼30개의 범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 50개 이하에서는 불량률 10%, 75개 이하에서는 15%, 100개 이하에서는 30%, 150개 이하에서는 50%, 200개 이하에서는 불량률70%를 가지게 된다. 그리고, 상기 지지재의 중량비는 상기 실런트에 대해 0.95%∼0.005% 정도가 될 수 있다.

또한, 상기 지지재인 글래스 볼이나 글래스 파이버의 수량은 지지재의 비중이나 중량비 또는 비율에 따라 달라질 수 있으며, 상기 글래스 파이버의 수량은 글래스 파이버의 직경이나 길이에 따라 달라질 수 있다. 상기 지지재의 직경은 스페이서의 직경과 크거나 같으며, 만일 스페이서의 직경이 4.8㎛이면, 대부분 3.6∼7.5㎛ 정도의 직경을 갖는다.

상기 오버-코트층(604)은 상기 블랙 매트릭스(602) 및 컬러필터(603)의 상부 전면에 표면을 평탄화하기 위하여 형성된다. 즉, 오버-코트층(604)은 블랙 매트릭스(602)로 수지 재질의 유기막이 후막으로 적용됨에 따라 상기 블랙 매트릭스(602)와 컬러필터(603)가 중첩되는 영역에서 단차 불량에 기인하는 액정층의 구동불량을 방지하기 위하여 유기막 재질로 형성된다. 예를 들면, 에폭시, 아크릴 또는 폴리이미드 등의 수지를 적용할 수 있다.

상기 제2투명기판(607) 상에는 주사신호가 인가되는 게이트 라인들과 화상정보가 인가되는 데이터 라인들이 서로 교차하도록 배치되어 단위 화소를 매트릭스 형태로 정의하고, 그 교차부에 단위 화소를 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터가 구비되며, 단위 화소에 액정층을 구동시키기 위한 공통전극과 화소전극이 구비되어 IPS 모드 액정 표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판으로 적용된다.

상기한 바와같이 구성된 제1투명기판(601)과 제2투명기판(607)은 스페이서에 의해 일정하게 이격되도록 셀-갭이 마련되고, 상기 실 패턴(606)에 의해 합착되어액정 표시패널을 이루게 된다. 이때, 제1투명기판(601)과 제2투명기판(607)의 이격된 영역에는 액정층이 형성되며, 실 패턴(606)은 제1투명기판(601)이나 제2투명기판(607)에 형성할 수 있다.

전술한 바와같이 진공주입 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 상기 실 패턴(606)은 일측이 개방되어 액정 주입구의 기능을 갖도록 형성되어야 하며, 적하 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 화상표시부 외곽을 감싸는 폐쇄된 패턴 형상으로 형성된다.

종래에는 도3에 도시된 바와같이 IPS 모드 액정 표시패널의 유효 화상표시부를 제외한 더미영역에 실 패턴(305)이 형성되는 영역 및 블랙 매트릭스(302)가 형성되는 영역이 개별적으로 요구되어 IPS 모드 액정 표시패널의 사이즈가 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 블랙 매트릭스(302)가 실 패턴(305)이 형성된 투명 기판(301)의 가장자리에는 형성되지 않기 때문에 투명 기판(301)의 가장자리에서 빛이 누설되어 액정 표시패널의 화질을 저하시키는 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 IPS 모드 액정 표시패널에서는 실 패턴(606)이 제1투명기판(601)의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역에 형성된 블랙 매트릭스(602)와 그 상면에 적층된 오버-코트층(604)의 상면에 형성됨에 따라 실 패턴(606)이 형성되는 영역 및 블랙 매트릭스(602)가 형성되는 영역이 개별적으로 요구되지 않게 되므로, IPS 모드 액정 표시패널의 유효 화상표시부를 제외한 더미면적을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 블랙 매트릭스(602)가 실 패턴(606)이 형성된 제1투명기판(601)의 일단부까지 연장되어 형성되기 때문에 제1투명기판(601)의 가장자리에서 빛이 누설되는 것을 방지하여 액정 표시패널의 화질저하를 방지하게 된다.

도7은 도6에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 IPS 모드 액정 표시패널에서 오버-코트층(604)이 형성되지 않은 단면구성을 보인 예시도이다.

도7을 참조하면, IPS 모드 액정 표시패널은 제1투명기판(701)의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 패터닝되어 백-라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 수지 재질의 유기막 블랙 매트릭스(702)와; 상기 화소들에 대응되도록 형성된 적색, 녹색 또는 청색의 컬러필터(703)와; 상기 블랙 매트릭스(702)의 상면에 형성된 실 패턴(706)과; 상기 실 패턴(706)에 의해 상기 제1투명기판(701)과 합착되는 제2투명기판(707)으로 구성된다.

상기 도7에 도시된 액정 표시패널의 단면구성에서 도6에 도시된 오버-코트층(604)이 형성되지 않은 이유는 화소들에 대응되도록 형성된 상기 컬러필터(703)가 상기 블랙 매트릭스(702)와 중첩되지 않기 때문이다.

즉, 도6에서는 블랙 매트릭스(602)로 수지 재질의 유기막이 후막으로 적용됨에 따라 블랙 매트릭스(602)와 컬러필터(603)가 중첩되는 영역에서 단차 불량에 기인하는 액정층의 구동불량을 방지하기 위하여 오버-코트층(604)이 유기막 재질로 형성되어 표면을 평탄화시키지만, 상기 도7에서는 화소들에 대응되도록 형성된 컬러필터(703)가 블랙 매트릭스(702)와 중첩되지 않기 때문에 표면 평탄화를 위한 별도의 오버-코트층(604)이 요구되지 않게 된다.

상기한 바와같이 컬러필터(703)가 블랙 매트릭스(702)와 중첩되지 않도록 형성할 경우에는 공정을 보다 단순화하고, 원가를 절감할 수 있게 된다.

상기 도7에 도시된 액정 표시패널의 단면구성을 제작하기 위한 방법중의 하나로 예를 들면, 수지 계열의 유기막 블랙 매트릭스(702)를 제1투명기판(701)의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 패터닝하는 공정과; 상기 블랙 매트릭스(702)와 일부 중첩되며, 단위 화소에 대응되도록 컬러필터(703)를 형성하는 공정과; 상기 블랙 매트릭스(702)와 중첩되는 영역의 컬러필터(703)를 연마하여 제거하는 공정을 적용할 수 있다.

상기한 바와같이 도7에 도시된 IPS 모드 액정 표시패널은 전술한 도6의 IPS 모드 액정 표시패널과 동일하게 실 패턴(706)이 제1투명기판(701)의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역에 형성된 블랙 매트릭스(702)의 상면에 형성됨에 따라 실 패턴(706)이 형성되는 영역 및 블랙 매트릭스(702)가 형성되는 영역이 개별적으로 요구되지 않게 되므로, IPS 모드 액정 표시패널의 유효 화상표시부를 제외한 더미면적을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 블랙 매트릭스(702)가 실 패턴(706)이 형성된 제1투명기판(701)의 일단부까지 연장되어 형성되기 때문에 제1투명기판(701)의 가장자리에서 빛이 누설되는 것을 방지하여 액정 표시패널의 화질저하를 방지하게 된다.

상기 블랙 매트릭스(702)는 수지 재질의 유기막이 적용된다. 예를 들면, 카본 블랙이나 흑색 안료중 어느 하나를 포함한 아크릴, 에폭시 또는 폴리이미드 수지 등의 착색된 유기계 수지등을 적용할 수 있다.

상기 실 패턴(706)에 첨가되는 지지재로 글래스 파이버나 글래스 볼을 실런트에 비해 1% 미만의 중량비로 첨가하거나 글래스 볼인 경우 실 패턴(706)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 500개 이하로 분포되도록 하고, 글래스 파이버인 경우 실 패턴(706)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 150개 이하로 분포되도록 첨가할 수 있다. 예를 들면, 상기 글래스 볼인 경우는 0.01∼150개의 범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 200개 이하에서는 불량률 5%, 250개 이하에서는 불량률 10%, 350개 이하에서는 30%, 450개 이하에서는 40%, 500개 이하에서는 50%, 550개 이하에서는 불량률 45%를 가지게 된다. 그리고, 상기 글래스 파이버인 경우는 직경이 5.2㎛, 길이가 20㎛일 경우 0.01∼30개의 범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 50개 이하에서는 불량률 10%, 75개 이하에서는 15%, 100개 이하에서는 30%, 150개 이하에서는 50%, 200개 이하에서는 불량률 70%를 가지게 된다. 그리고, 상기 지지재의 중량비는 상기 실런트에 대해 0.95%∼0.005% 정도가 될 수 있다.

도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널의 단면구성을 보인 예시도이다.

도8을 참조하면, TN 모드 액정 표시패널은 제1투명기판(801)의 일단부로부터 일정하게 이격된 영역 및 화소들의 경계영역에 패터닝되어 백-라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 수지 재질의 유기막 블랙 매트릭스(802)와; 상기 블랙 매트릭스(802)와 일부 중첩되어 단위 화소에 대응되도록 형성된 적색, 녹색 또는 청색의 컬러필터(803)와; 상기 블랙 매트릭스(802) 및 컬러필터(803)를 포함한 제1투명기판(801)의 상부 전면에 형성된 오버-코트층(804)과; 상기 오버-코트층(804)의 상면에 형성된 공통전극(805)과; 상기 제1투명기판(801) 가장자리의 오버-코트층(804) 및 공통전극(805) 적층구조 상에 형성된 실 패턴(806)과; 상기 실 패턴(806)에 의해 상기 제1투명기판(801)과 합착되는 제2투명기판(807)으로 구성된다.

상기한 바와같이 제1투명기판(801) 상에는 블랙 매트릭스(802), 컬러필터(803), 오버-코트층(804) 및 공통전극(805)이 형성되어 TN 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판으로 적용된다.

상기 블랙 매트릭스(802)는 수지 재질의 유기막이 적용된다. 예를 들면, 카본 블랙이나 흑색 안료중 어느 하나를 포함한 아크릴, 에폭시 또는 폴리이미드 수지 등의 착색된 유기계 수지등을 적용할 수 있다.

상기 실 패턴(806)에 첨가되는 지지재로 글래스 파이버나 글래스 볼을 실런트에 비해 1% 미만의 중량비로 첨가하거나 글래스 볼인 경우 실 패턴(806)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 500개 이하로 분포되도록 하고, 글래스 파이버인 경우 실 패턴(806)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 150개 이하로 분포되도록 첨가할 수 있다. 예를 들면, 상기 글래스 볼인 경우는 0.01∼150개의 범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 200개 이하에서는 불량률 5%, 250개 이하에서는 불량률 10%, 350개 이하에서는 30%, 450개 이하에서는 40%, 500개 이하에서는 50%, 550개 이하에서는 불량률 45%를 가지게 된다. 그리고, 상기 글래스 파이버인 경우는 직경이 5.2㎛, 길이가 20㎛일 경우 0.01∼30개의 범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 50개 이하에서는 불량률 10%, 75개 이하에서는 15%, 100개 이하에서는 30%, 150개 이하에서는 50%, 200개 이하에서는 불량률 70%를 가지게 된다. 그리고, 상기 지지재의 중량비는 상기 실런트에 대해 0.95%∼0.005% 정도가 될 수 있다.

상기 오버-코트층(804)은 상기 블랙 매트릭스(802) 및 컬러필터(803)의 상부 전면에 표면을 평탄화하기 위하여 형성된다. 즉, 오버-코트층(804)은 블랙 매트릭스(802)로 수지 재질의 유기막이 후막으로 적용됨에 따라 상기 블랙 매트릭스(802)와 컬러필터(803)가 중첩되는 영역에서 단차 불량에 기인하는 액정층의 구동불량을 방지하기 위하여 유기막 재질로 형성된다. 예를 들면, 아크릴, 에폭시 또는 폴리이미드 수지 등을 적용할 수 있다.

상기 제2투명기판(807) 상에는 주사신호가 인가되는 게이트 라인들과 화상정보가 인가되는 데이터 라인들이 서로 교차하도록 배치되어 단위 화소를 매트릭스 형태로 정의하고, 그 교차부에 단위 화소를 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터가 구비되며, 단위 화소에는 상기 제1투명기판(801)에 형성된 공통전극(805)과 함께 액정층을 구동시키는 화소전극이 구비되어 액정 표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판으로 적용된다.

상기한 바와같이 구성된 제1투명기판(801)과 제2투명기판(807)은 스페이서에 의해 일정하게 이격되도록 셀-갭이 마련되고, 상기 실 패턴(806)에 의해 합착되어 액정 표시패널을 이루게 된다. 이때, 제1투명기판(801)과 제2투명기판(807)의 이격된 영역에는 액정층이 형성되며, 실 패턴(806)은 제1투명기판(801)이나 제2투명기판(807)에 형성될 수 있다.

전술한 바와같이 진공주입 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 상기 실 패턴(806)은 일측이 개방되어 액정 주입구의 기능을 갖도록 형성되어야 하며, 적하 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 화상표시부 외곽을 감싸는 폐쇄된 패턴 형상으로 형성된다.

상기 본 발명의 제2실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널은 본 발명의 제1실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널과 동일하게 컬러필터 기판으로 적용되는 제1투명기판(801) 상에 블랙 매트릭스(802)로 수지 계열의 유기막을 후막으로 형성함에 따라 종래와 같이 액정 표시패널을 제작하는데 인체에 유해한 중금속인 크롬이 적용되는 것을 배제할 수 있게 된다.

상기 본 발명의 제2실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널은 실 패턴(806)이 제1투명기판(801) 가장자리의 오버-코트층(804) 및 공통전극(805) 적층구조 상에 형성되지만, 그 실 패턴(806)의 일측이 블랙 매트릭스(802)와 부분적으로 중첩될 수 있다.

도9는 도8에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널에서 실 패턴(806)의 일측이 블랙 매트릭스(802)와 부분적으로 중첩되는 단면구성을 보인 예시도이다.

상기 도9에서는 컬러필터 기판으로 제작되는 제1투명기판(801) 상에 공통전극(805)이 형성되는 TN 모드 액정 표시패널에서 실 패턴(806)의 일측이 블랙 매트릭스(802)와 부분적으로 중첩되는 단면구성에 대해서 설명하였지만, 공통전극(805)이 제2투명기판(807) 상에 형성되는 IPS 모드 액정 표시패널에도 적용될 수 있다.

도10은 본 발명의 제2실시예에 따른 IPS 모드 액정 표시패널에서 실 패턴의 일측이 블랙 매트릭스와 부분적으로 중첩되는 단면구성을 보인 예시도이다.

도10을 참조하면, 제1투명기판(901) 상에 도9의 공통전극(805)을 제외한 블랙 매트릭스(902), 컬러필터(903) 및 오버-코트층(904)이 도9의 예시도와 동일하게 형성되며, 실 패턴(906)은 상기 제1투명기판(901) 가장자리의 오버-코트층(904) 상면에 상기 블랙 매트릭스(902)와 일부가 중첩되도록 형성된다.

그리고, 제2투명기판(907)이 상기 실 패턴(906)에 의해 제1투명기판(901)과 합착된다.

상기한 바와같이 제1투명기판(901) 상에는 도9의 공통전극(805)을 제외한 블랙 매트릭스(902), 컬러필터(903) 및 오버-코트층(904)이 형성되어 IPS 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판으로 적용된다.

상기 블랙 매트릭스(902)는 수지 재질의 유기막이 적용된다. 예를 들면, 카본 블랙이나 흑색 안료중 어느 하나를 포함한 아크릴, 에폭시 또는 폴리이미드 수지 등의 착색된 유기계 수지등을 적용할 수 있다.

상기 실 패턴(906)에 첨가되는 지지재로 글래스 파이버나 글래스 볼을 실런트에 비해 1% 미만의 중량비로 첨가하거나 글래스 볼인 경우 실 패턴(906)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 500개 이하로 분포되도록 하고, 글래스 파이버인 경우 실 패턴(906)의 1mm×1mm 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 150개 이하로 분포되도록 첨가할 수 있다. 예를 들면, 상기 글래스 볼인 경우는 0.01∼150개의 범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 200개 이하에서는 불량률 5%, 250개 이하에서는 불량률 10%, 350개 이하에서는 30%, 450개 이하에서는 40%, 500개 이하에서는 50%, 550개 이하에서는 불량률 45%를 가지게 된다. 그리고, 상기 글래스 파이버인 경우는 직경이 5.2㎛, 길이가 20㎛일 경우 0.01∼30개의 범위에서 불량율을 0%로 할 수 있으며, 50개 이하에서는 불량률 10%, 75개 이하에서는 15%, 100개 이하에서는 30%, 150개 이하에서는 50%, 200개 이하에서는 불량률 70%를 가지게 된다. 그리고, 상기 지지재의 중량비는 상기 실런트에 대해 0.95%∼0.005% 정도가 될 수 있다.

상기 오버-코트층(904)은 상기 블랙 매트릭스(902)와 컬러필터(903)를 포함한 제1투명기판(901)의 상부 전면에 표면을 평탄화하기 위하여 형성된다. 즉, 오버-코트층(904)은 블랙 매트릭스(902)로 수지 재질의 유기막이 후막으로 적용됨에 따라 상기 블랙 매트릭스(902)와 컬러필터(903)가 중첩되는 영역에서 단차 불량에 기인하는 액정층의 구동불량을 방지하기 위하여 유기막 재질로 형성된다. 예를 들면, 아크릴, 에폭시 또는 폴리이미드 수지등을 적용할 수 있다.

상기 제2투명기판(907) 상에는 주사신호가 인가되는 게이트 라인들과 화상정보가 인가되는 데이터 라인들이 서로 교차하도록 배치되어 단위 화소를 매트릭스 형태로 정의하고, 그 교차부에 단위 화소를 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터가 구비되며, 단위 화소에 액정층을 구동시키기 위한 공통전극과 화소전극이 구비되어 IPS 모드 액정 표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판으로 적용된다.

상기한 바와같이 구성된 제1투명기판(901)과 제2투명기판(907)은 스페이서에 의해 일정하게 이격되도록 셀-갭이 마련되고, 상기 실 패턴(906)에 의해 합착되어 액정 표시패널을 이루게 된다. 이때, 제1투명기판(901)과 제2투명기판(907)의 이격된 영역에는 액정층이 형성되며, 실 패턴(906)은 제1투명기판(901)이나 제2투명기판(907)에 형성할 수 있다.

전술한 바와같이 진공주입 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 상기 실패턴(906)은 일측이 개방되어 액정 주입구의 기능을 갖도록 형성되어야 하며, 적하 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 화상표시부 외곽을 감싸는 폐쇄된 패턴 형상으로 형성된다.

종래에는 도3에 도시된 바와같이 IPS 모드 액정 표시패널의 유효 화상표시부를 제외한 더미영역에 실 패턴(305)이 형성되는 영역 및 블랙 매트릭스(302)가 형성되는 영역이 개별적으로 요구되어 IPS 모드 액정 표시패널의 사이즈가 증가하는 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명의 제2실시예에 따른 IPS 모드 액정 표시패널에서는 실 패턴(906)이 제1투명기판(901) 가장자리의 오버-코트층(904) 상면에 상기 블랙 매트릭스(902)와 일부가 중첩되도록 형성됨에 따라 실 패턴(906)이 형성되는 영역 및 블랙 매트릭스(902)가 형성되는 영역이 부분적으로 중첩되므로, IPS 모드 액정 표시패널의 유효 화상표시부를 제외한 더미면적을 축소시킬 수 있게 된다.

상술한 바와같이 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 TN 모드 액정 표시패널은 블랙 매트릭스로 수지 재질의 유기막이 적용됨에 따라 종래와 같이 액정 표시패널을 제작하는데 인체에 유해한 중금속인 크롬이 적용되는 것을 배제할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 제1실시예에 따른 IPS 모드 액정 표시패널은 실 패턴이 기판의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역에 형성된 블랙 매트릭스와 그 상면에 적층된 오버-코트층의 상면에 형성됨에 따라 실 패턴이 형성되는 영역 및 블랙 매트릭스가 형성되는 영역이 개별적으로 요구되지 않게 되어 IPS 모드 액정 표시패널의 유효 화상표시부를 제외한 더미면적을 최소화할 수 있는 효과가 있고, 블랙 매트릭스가 실 패턴이 형성된 기판의 일단부까지 연장되어 형성되기 때문에 기판의 가장자리에서 빛이 누설되는 것을 방지하여 액정 표시패널의 화질저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 제2실시예에 따른 IPS 모드 액정 표시패널은 실 패턴이 기판 가장자리의 오버-코트층 상면에 블랙 매트릭스와 일부가 중첩되도록 형성됨에 따라 실 패턴이 형성되는 영역 및 블랙 매트릭스가 형성되는 영역이 부분적으로 중첩되어 IPS 모드 액정 표시패널의 유효 화상표시부를 제외한 더미면적을 축소시켜 액정 표시패널의 사이즈를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 의한 액정 표시패널은 TN 모드 액정 표시패널과 IPS 모드 액정 표시패널의 컬러필터 기판을 제작함에 있어 블랙 매트릭스를 수지 재질의 유기막으로 형성하는 공정을 동일하게 적용할 수 있게 되어 공정 관리가 용이해지고, 클린-룸의 이용효율이 향상되는 효과가 있다. 또한, 실 패턴에 첨가된 지지재의 수량이나 비율을 조절하여 실 패턴과 수지 재질의 블랙 매트릭스 사이의 접착력을 개선하여 액정 표시패널의 화질이 저하되거나 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

제1기판의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 형성된 수지 재질의 블랙 매트릭스와; 상기 화소들에 대응되도록 형성된 컬러필터와; 상기 블랙 매트릭스의 상면에 형성된 실 패턴과; 상기 실 패턴에 의해 상기 제1기판과 합착되는 제2기판을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 1 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 적어도 상기 실 패턴 형성영역으로부터 제1기판의 일단부까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 1 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 실 패턴과 부분적으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 1 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스의 상면에 공통전극이 추가로 구비되고, 상기 실 패턴이 공통전극의 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 4 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 적어도 상기 실 패턴 형성영역으로부터 제1기판의 일단부까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 4 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 실 패턴과 부분적으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 1 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스와 컬러필터를 포함한 제1기판의 상부 전면에 형성된 오버-코트층이 추가로 구비되고, 상기 실 패턴이 상기 블랙 매트릭스와 오버-코트층의 적층구조 상에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 7 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 실 패턴과 부분적으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 7 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 적어도 상기 실 패턴 형성영역으로부터 제1기판의 일단부까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 1 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스와 컬러필터를 포함한 제1기판의 상부 전면에 형성된 오버-코트층과; 상기 오버-코트층의 상면에 형성된 공통전극이 추가로 구비되고, 상기 실 패턴이 상기 블랙 매트릭스, 오버-코트층 및 공통전극의 적층구조 상에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 10 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 실 패턴과 부분적으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 10 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 적어도 상기 실 패턴 형성영역으로부터 제1기판의 일단부까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 1 항에 있어서, 상기 실 패턴은 실런트에 대해 지지재가 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 500개 이하로 분포되도록 첨가된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 1 항에 있어서, 상기 실 패턴은 실런트에 대해 지지재가 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 150개 이하로 분포되도록 첨가된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 1 항에 있어서, 상기 실 패턴은 실런트에 대해 지지재가 0.95%∼0.005%의 중량비로 첨가된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제1기판의 일단부로부터 연장되는 소정의 영역 및 화소들의 경계영역에 형성된 수지 재질의 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스 상에 단위 화소에 대응되도록 형성된 컬러필터와; 상기 블랙 매트릭스 및 컬러필터를 포함하는 제1기판의 상부 전면에 형성된 오버-코트층과; 상기 블랙 매트릭스 및 오버-코트층의 적층구조 상에 형성된 실 패턴과; 상기 실 패턴에 의해 상기 제1기판과 합착되는 제2기판을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 16 항에 있어서, 상기 실 패턴의 일측이 상기 블랙 매트릭스와 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 16 항에 있어서, 상기 오버-코트층의 상면에 형성된 공통전극이 추가로 구비되고, 상기 실 패턴이 상기 공통전극 상에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 18 항에 있어서, 상기 실 패턴의 일측이 상기 블랙 매트릭스와 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 16 항에 있어서, 상기 실 패턴은 실런트에 대해 지지재가 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 500개 이하로 분포되도록 첨가된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 16 항에 있어서, 상기 실 패턴은 실런트에 대해 지지재가 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 150개 이하로 분포되도록 첨가된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 16 항에 있어서, 상기 실 패턴은 실런트에 대해 지지재가 0.95%∼0.005%의 중량비로 첨가된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
복수의 화소전극이 형성되어 화소영역을 정의하는 제1기판과; 상기 제1기판과 액정층을 매개로 합착된 제2기판과; 상기 제1기판과 제2기판의 주변부에 형성된 실 패턴과; 상기 제2기판 상에 상기 실 패턴 형성영역을 둘러싸도록 형성된 수지 재질의 블랙 매트릭스로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 23 항에 있어서, 상기 실 패턴은 실런트에 대해 지지재가 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 500개 이하로 분포되도록 첨가된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 23 항에 있어서, 상기 실 패턴은 실런트에 대해 지지재가 단위 면적당 적어도 어느 하나의 위치에서 150개 이하로 분포되도록 첨가된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.
제 23 항에 있어서, 상기 실 패턴은 실런트에 대해 지지재가 0.95%∼0.005%의 중량비로 첨가된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널.