KR100353167B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 액정표시장치는, 블랙매트릭스, 칼라필터 및 대향전극이 형성된 제 1 기판과, 게이트절연막을 매개로 서로 교차배치된 복수개의 게이트신호선 및 복수개의 소스신호선, 상기 게이트신호선과 상기 소스신호선의 각 교점부분에 배치된 박막 트랜지스터 및 상기 게이트신호선과 상기 소스신호선에 의해 둘러싸인 영역내에 각각 배치된 매트릭스상 화소전극이 형성된 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 설치된 액정층을 구비하여 이루어지는 액정표시장치로서, 상기 블랙매트릭스가 흑색 수지 차광막으로 이루어지는 부분과 청색필터막으로 이루어지는 부분으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있으며, 또한, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법에 있어서는, 상기 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분은, 청색안료를 분산시켜 이루어지는 레지스트막으로 구성되며, 상기 레지스트막은 전면노광법과 배면노광법을 병용하여 패턴형성됨으로써, 양호한 표시화상을 얻을 수 있으며, 제조비용이 저렴하면서도 제조시에 환경을 악화시키지 않는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 기술이 제시된다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Device and Method for Fabricating the Same}
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 제 1 기판에 블랙매트릭스와 칼라필터를 형성할 때, 블랙매트릭스의 일부를 색필터로 구성함으로써 고개구율화를 달성하여 이루어지는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는, 액정층을 사이에 끼고 서로 대향배치된 제 1 기판과 제 2 기판으로 이루어져 있으며, 제 1 기판에는, 블랙매트릭스와, 칼라필터와, 대향전극 등이 형성되며, 제 2 기판에는, 게이트절연막을 매개로 서로 직교배치된 복수개의 게이트신호선 및 복수개의 소스신호선과, 상기 복수개의 게이트신호선 및 복수개의 소스신호선의 각 교점부분에 배치된 박막 트랜지스터와, 상기 복수개의 게이트신호선 및 복수개의 소스신호선에 의해 둘러싸인 영역에 각각 배치된 매트릭스상 화소전극 등이 형성되어 있다. 그리고, 상기 각 박막 트랜지스터의 게이트전극이 대응하는 게이트신호선, 소스전극이 대응하는 소스신호선, 드레인전극이 대응하는 화소전극에 각각 접속되어 있다.
그런데, 액정표시장치에 있어서는, 표시화소의 밝기나 표시효율을 높이기 위하여, 액정표시장치의 개구율, 구체적으로는 각 화소의 형성영역과 그 유효표시영역의 비를 나타내는 개구율을 가능한 한 크게 하고자 하는 바램이 높아지고 있다. 그리고, 최근들어 고개구율을 가지는 액정표시장치로서, 예를들어 미국특허 제 5,877,830호 명세서(인용문헌 1)에 개시된 액정표시장치가 제안되어 있다.
도 5A, 도 5B 및 도 5C에 상기 인용문헌 1에 개시된 액정표시장치의 구성을 나타내었다. 또한, 도 5A는 평면도이고, 도 5B는 그 B-B'선 부분에서의 단면도이고, 도 5C는 그 A-A'선 부분에서의 단면도이다.
도 5A, 도 5B 및 도 5C에 있어서, 51은 제 1 기판(대향기판), 52는 제 2 기판(액티브매트릭스기판), 53은 액정층, 54는 블랙매트릭스(BM), 55는 칼라필터, 56은 대향전극, 57은 제 1 배향막, 58은 게이트신호선, 58f는 부가용량배선, 59는 게이트절연막, 60은 박막 트랜지스터(TFT), 60G는 게이트전극, 60S는 소스전극, 60D는 드레인전극, 61은 소스신호선, 62는 투명도전막(ITO)으로 이루어지는 투명화소전극, 63은 콘택트홀, 64는 층간절연막, 65는 제 2 배향막, 66은 투명도전막, 67a 및 67b는 금속도전막이다.
도 5A, 도 5B 및 도 5C에 나타낸 액정표시장치는, 액정층(53)을 사이에 끼고 서로 대향배치된 제 1 기판(51)과 제 2 기판(52)으로 이루어져 있다. 제 1 기판(51)에는 블랙매트릭스(54)가 형성되며, 그 위에 칼라필터(55)가 형성되고, 그 위에 투명화소전극(62)에 대향하여 배치된 대향전극(56)이 형성되고, 또한 그 위에 제 1 배향막(57)이 형성되어 있다. 제 2 기판(52)에는 평행하게 배치된 복수개의 게이트신호선(58) 및 서로 인접하는 2개의 게이트신호선(58, 58)간에 배치된 복수개의 부가용량배선(58f)이 형성되며, 그 위에 게이트절연막(59)이 형성되고, 그 위에 박막트랜지스터(60)가 형성되고, 그 위에 층간절연막(64)이 형성되고, 그 위에 투명화소전극(62)이 형성되고, 또한 그 위에 제 2 배향막(65)이 형성되어 있다. 박막 트랜지스터(60)의 게이트전극(60G)은 금속도전막(67a)을 매개로 대응하는 게이트신호선(58)에 접속되고, 소스전극 (60S)은 금속도전막(67b)을 매개로 대응하는 소스신호선(61)에 접속되고, 드레인전극(60D)은 투명도전막(66)을 매개로 대응하는 부가용량배선(58f)에 접속됨과 동시에, 층간절연막(64)에 형성된 콘택트홀(63)을 통하여 대응하는 투명화소전극(62)에 접속되어 있다.
상기 구성의 종래의 액정표시장치에 있어서는, 제 1 기판(51)측에 형성되는블랙매트릭스(54)가 제 2 기판(52)측에 형성되는 매트릭스상에 배치된 투명화소전극(62)을 포함한 화소영역의 주변부만을 덮고 있어, 블랙매트릭스 (54)로 덮히지 않은 영역을 유효표시영역으로서 이용하고 있기 때문에 높은 개구율을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같은 종래의 액정표시장치에 있어서는, 다음과 같은 공정을 거쳐 블랙매트릭스 및 칼라필터를 형성하고 있다.
(1) 먼저, 유리기판상에 블랙매트릭스 패턴을 포토리소그래피법에 의해 형성한다.
(2) 다음으로, 유리기판상에 칼라필터를 구성하는 3색의 안료 중에 1색, 예를들어 녹색용의 안료를 분산시킨 녹색용 감광성 수지를 도포한다.
(3) 계속해서, 녹색용 칼라필터 형성용 마스크를 이용하여 유리기판상의 녹색칼라필터가 형성될 영역에만 노광빛을 조사하여, 이 영역의 녹색용 감광성 수지층을 노광한다.
(4) 계속해서, 노광한 녹색용 감광성 수지층의 비노광영역을 현상처리에 의해 제거하여 녹색칼라필터의 형성을 완료한다.
(5) 다음으로, 녹색 칼라필터를 형성한 유리기판상에, 마찬가지로 칼라필터를 구성하는 3색의 안료 중 다른 1색, 예를들어 적색용 안료를 분산시킨 적색용 감광성 수지를 도포한다.
(6) 그 후, 녹색 칼라필터를 형성한 공정과 동일한 공정을 거쳐, 적색 칼라필터를 형성한다.
(7) 계속해서, 녹색 칼라필터 및 적색 칼라필터를 형성한 유리기판상에, 마찬가지로 칼라필터를 구성하는 3색의 안료 중 나머지 1색, 예를들어 청색용 안료를 분산시킨 청색용 감광성 수지를 도포한다.
(8) 그 후, 녹색 칼라필터를 형성한 공정과 동일한 공정을 거쳐 청색 칼라필터를 형성한다.
그러나, 상기 인용문헌 1에 개시된 액정표시장치에 있어서는, 투명화소전극(62)을 둘러싸는 게이트신호선(58)과 소스신호선(61)에 의해 개구율이 규정되기 때문에, 입사광에 대하여 박막 트랜지스터의 형성부분을 새롭게 유기절연막을 매개로 형성한 메탈 차광막으로 차광할 필요가 있거나, 표시영역에 블랙매트릭스(54)가 배치되어 있지 않기 때문에, 외래광에 대한 반사율이 증대되어 콘트래스트가 저하되고, 동시에 칼라필터(55)의 색패턴의 간격에서부터 박막 트랜지스터(60)의 형성부분에 있는 메탈 차광막으로부터의 반사광이 관찰되어, 시각에 따라서 불규칙하게 변화하는 화면얼룩이 생긴다는 문제가 있다.
또한, 상술한 블랙매트릭스의 구성재료에 금속크롬(Cr)을 이용하고 있는 액정표시장치에 있어서는, 블랙매트릭스 그 자체의 제작비용이 블랙매트릭스의 구성재료에 흑색수지를 이용한 통상의 블랙매트릭스에 비해 2배 이상으로 고가이기 때문에, 액정표시장치의 제조비용이 증대된다고 하는 문제가 있다.
한편, 일반적인 칼라필터의 경우, 흑색수지를 이용한 블랙매트릭스는, 저렴하기는 하지만 표시화상의 해상도가 떨어질 뿐 아니라, 블랙매트릭스폭을 10㎛ 이하로 안정하게 형성하는 것이 어려우며, 현시점에서 안정하게 형성할 수 있는 최소 블랙매트릭스폭은 20㎛ 정도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 구성이 간단하면서 고개구율을 얻을 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 양호한 표시화상을 얻을 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 제조비용이 저렴하며, 제조시에 환경을 악화시키지 않는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 대향기판을 구성하는 제 1 기판과, 액티브매트릭스기판을 구성하는 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판간에 설치된 액정층으로 이루어지며, 상기 제 1 기판상에 형성되는 블랙매트릭스를 흑색수지 차광막(블랙매트릭스막)과 청색용 필터막에 의해 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 제 1 기판의 소정부분에 흑색수지 차광막을 형성하는 제 1 공정과, 상기 제 1 기판의 소정부분에 녹색용 필터막 및 적색용 필터막을 순서대로 형성하는 제 2 공정과, 상기 제 1 기판상에 청색용 필터막 구성용의 안료를 분산시켜 이루어지는 레지스트를 도포하는 제 3 공정과, 포토마스크를 이용하여 상기 레지스트의 도포면측으로부터 노광및을 조사하여 상기 레지스트를 전면노광하는 제 4 공정과, 틀모양의 포토마스크를 이용하여 상기 레지스트의 도포면과는 반대측의 제 1 기판면측으로부터 노광빛을 조사하여 상기 레지스트를 배면노광하는 제 5 공정과, 상기 레지스트의 비노광부분을 제거하여 청색용 필터막을 형성하는 제 6 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법이 제공된다.
상기한 본 발명의 액정표시장치에 있어서는, 액정표시장치의 개구율에 기여하는 메탈 차광막상의 블랙매트릭스를 청색용 필터막으로 형성하고, 그 밖의 부분의 블랙매트릭스를 흑색 수지 차광막으로 형성하고 있기 때문에, 고개구율이면서 화상해상도가 떨어지지 않는 액정표시장치를 얻을 수 있다. 또한, 저렴한 흑색 수지 차광막을 병용하고 있기 때문에, 제조비용을 줄일 수 있으며, 금속크롬을 사용하지 않기 때문에 환경을 악화시키는 일도 없다. 또한, 블랙매트릭스의 구성재료에 청색용 필터막을 이용한 경우라도, 메탈 차광막으로부터의 반사광을 이 청색용 필터막에서 충분히 저지할 수 있다.
또한, 상기한 본 발명의 액정표시장치의 제조방법에 있어서는, 액정표시장치의 개구율에 기여하는 메탈 차광막상의 블랙매트릭스를 청색용 필터막으로 형성할 때, 전면노광과 배면노광을 병용하고 있기 때문에 칼라필터를 구성하는 청색용 필터막 및 블랙매트릭스를 구성하는 청색용 필터막을 유효하게 형성할 수 있으며, 동시에 셀프 얼라인먼트기능에 의해 액정표시장치의 분별여유도를 크게할 수 있다.
본 발명의 상기 이외의 목적, 구성 및 그에 의해 얻어지는 작용효과에 대해서는 이하의 실시예에서의 상세한 설명속에서 순서대로 밝혀나가기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예가 되는 액정표시장치의 구성을 나타내는 부분평면도이다.
도 2A∼도 2D는 도 1에 나타낸 액정표시장치의 제조공정중의 블랙매트릭스 형성공정의 한 예를 나타내는 단면모식도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 액정표시장치의 제조공정의 한 예를 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 액정표시장치에 있어서의 청색용 필터막을 포함하는 칼라필터의 광투과특성과 청색필터막제 블랙매트릭스의 형성공정에 있어서의 카브리여유도(裕度)를 나타내는 곡선도이다.
도 5A∼도 5C는 종래의 액정표시장치의 한 구성예를 나타내는 도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 흑색 수지 차광막 2 : 청색용 필터막
3 : 하나의 색패턴 4 : 박막 트랜지스터
5 : 메탈 차광막 6 : X방향 색패턴갭
7 : Y방향 색패턴 갭 8 : 제 1 기판(유리기판)
9G : 녹색패턴 9R : 적색패턴
9B : 청색패턴 10B : 청색 감광성 수지막
11 : 노광마스크 12 : 노광빛
51 : 제 1 기판(대향기판) 52 : 제 2 기판(액티브매트릭스기판)
53 : 액정층 54 : 블랙매트릭스(BM)
55 : 칼라필터 56 : 대향전극
57 : 제 1 배향막 58 : 게이트신호선
58f : 부가용량배선 59 : 게이트절연막
60 : 박막 트랜지스터(TFT) 60G : 게이트전극
60S : 소스전극 60D : 드레인전극
61 : 소스신호선 62 : 투명화소전극
63 : 콘택트홀 64 : 층간절연막
65 : 제 2 배향막 66 : 투명도전막
67a, 67b : 금속도전막
본 발명의 제 1 실시예에 있어서는, 적어도 블랙매트릭스, 칼라필터 및 대향전극이 형성된 제 1 기판과, 게이트절연막을 매개로 서로 교차배치된 복수개의 게이트신호선 및 복수개의 소스신호선, 상기 게이트신호선과 상기 소스신호선의 교점부분에 각각 배치된 박막 트랜지스터, 상기 게이트신호선 및 상기 소스신호선에 의해 둘러싸인 영역에 각각 배치된 매트릭스상 화소전극이 형성된 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판간에 설치된 액정층을 포함하여 이루어지는 액정표시장치에 있어서, 상기 블랙매트릭스가 흑색 수지 차광막과 청색용 필터막에 의해 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치가 제공된다.
상기 블랙매트릭스는, 상기 게이트신호선과 상기 소스신호선의 교점부분을 제외한 상기 소스신호선와 서로 겹쳐지는 부분을 상기 청색용 필터막에 의해 형성하고, 박막 트랜지스터부를 포함하는 그 밖의 부분을 흑색 수지 차광막에 의해 형성되어 이루어지는 것으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서는, 제 1 기판상에 블랙매트릭스 및 칼라필터를 형성하는 공정을 포함하고, 그 공정이 제 1 기판의 소정부분에 흑색 수지 차광막을 형성하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정에 이어서 상기 제 1 기판의 소정부분에 녹색용 필터막 및 적색용 필터막을 순서대로 형성하는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정에 이어서 상기 제 1 기판상에 청색용 필터막 구성용 안료를 분산시켜 이루어지는 레지스트를 전면에 도포하는 제 3 공정과, 상기 제 3 공정에 이어서 포토마스크를 이용하여 상기 제 1 기판의 상기 레지스트의 도포면측으로부터 노광빛을 조사하여 상기 레지스트를 전면노광하는 제 4 공정과, 상기 제 4 공정에 이어서 틀모양의 포토마스크를 이용하여 상기 제 1 기판의 상기 레지스트의 도포면과는 반대측의 면측으로부터 노광빛을 조사하여 상기 레지스트를 배면노광하는 제 5 공정과, 상기 제 5 공정에 이어서 상기 레지스트의 비노광부분을 제거하여 청색용 필터막을 형성하는 제 6 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 제 4 공정과 상기 제 5 공정은, 양자의 순서를 바꾸어서 실행할 수도 있다.
또한, 상기 제 4 공정을 생략하고 상기 제 3 공정에 이어서 바로 상기 제 5 공정을 실행할 수도 있다.
상기 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 녹색용 필터막 및 상기 적색용 필터막의 광투과율을 각각 TG및 TR로 하고, 상기 청색용 필터막의 감광파장영역에 있어서의 광투과율을 TB로 하였을 때, TB/TG및 TB/TR이 각각 2이상의 값으로 되도록 상기 제 5 공정에 있어서 배면노광할 때에 사용하는 노광빛의 파장영역을 설정하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 상기 제 1 실시예에 의하면, 상기 블랙매트릭스를 형성할 때, 액정표시장치의 개구율에 기여하는 블랙매트릭스부분을 청색용 필터막으로 형성하고, 그 밖의 블랙매트릭스부분을 흑색 수지 차광막으로 형성하고 있기 때문에, 고개구율의 액정표시장치를 얻을 수 있으며, 또한, 표시화상의 휘도 또는 해상도를 열화시키는 일도 없다.
또한, 본 발명의 상기 제 1 실시예에 의하면, 상기 블랙매트릭스를 흑색 수지 차광막과 청색용 필터막에 의해 형성하고, 금속크롬(Cr)을 이용하지 않기 때문에, 액정표시의 제조비용을 줄일 수 있으며 또한 제조시에 주위환경을 악화시키는 일도 없다.
또한, 본 발명의 상기 제 1 실시예에 의하면, 상기 블랙매트릭스의 1부분을 청색용 필터막을 이용하여 형성하여도, 메탈 차광막으로부터의 반사광을 이 청색용 필터막으로 충분하게 저지할 수 있으며, 이 청색용 필터막으로 형성하여 이루어지는 블랙매트릭스부분도 상기 흑색 수지 차광막으로 형성하여 이루어지는 블랙매트릭스부분과 소정의 조건하에서 동등한 기능을 달성할 수 있다.
본 발명의 상기 제 2 실시예에 의하면, 흑색 수지 차광막과 청색용 필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스를 형성하는 경우, 흑색 수지 차광막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분을 통상의 흑색 수지 블랙매트릭스의 형성방법과 동일한 방법에 의해 형성하며, 청색용 필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분을 상술한 전면노광과 배면노광을 병용한 노광방법을 이용하여 칼라필터에 있어서의 청색용 필터막과 동시에 형성하고 있기 때문에, 별도로 특수한 제조공정을 부가하지 않고도 효율적으로 청색용 필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 제 2 실시예에 의하면, 배면노광법을 이용하여 청색용 필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분을 형성하고 있기 때문에, 셀프 얼라인먼트기능에 의해 액정표시장치의 분별여유도를 크게할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 본 발명의 한 실시예의 액정표시장치의 부분구성을 나타내었다. 도 1에는, 액정표시장치의 한 화소영역이 나타나 있으며, 제 1 기판상에 있어서의 블랙매트릭스와 칼라필터와의 배치관계가 나타나 있다. 또한, 지면의 횡방향을 X방향, 종방향을 Y방향으로 한다.
도 1에 있어서, 1은 흑색 수지 차광막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분, 2는 청색용 필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분, 3은 3색의 칼라필터 중의 1색의 칼라필터의 색패턴, 4는 박막 트랜지스터, 5는 메탈 차광막, 6은 X방향 색패턴갭, 7은 Y방향 색패턴 갭이다.
블랙매트릭스는, 흑색 수지 차광막(1)과 청색용 필터막(2)으로 이루어져 있으며, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수직방향 색패턴 갭(6)에 겹쳐진 길이(L)에 이르는 영역의 블랙매트릭스부분은 청색용 필터막(2)에 의해 형성되며, 그 밖의 영역의 블랙매트릭스부분은 흑색 수지 차광막(1)에 의해 형성되어 있다. 색패턴(3)은, 그 일부가 흑색 수지 차광막(1)과 겹쳐지도록 형성되어 있다. 메탈 차광막(5)은 X방향 색패턴 갭(6)과 겹쳐지는 위치에 설치되어 있다. X방향 색패턴 갭(6)은, 하나의 색패턴(3)과 그것에 수평방향으로 인접하는 다른 하나의 색패턴(3) 사이에 설치되며, Y방향 색패턴 갭(7)은, 하나의 색패턴(3)과 그것에 수직방향으로 인접하는 다른 하나의 색패턴(3) 사이에 설치되어 있는데, 갭(7)을 설치하지 않고도 수직방향으로 연속된 스트라이프모양의 색패턴구조로 할 수도 있다.
한편, 본 실시예의 액정표시장치는, 도 1에는 도시하지 않았지만, 제 1 기판과 제 2 기판과 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판간에 들어있는 액정층으로 이루어진 것이다. 상기 제 1 기판상에는, 블랙매트릭스, 칼라필터, 대향전극이 각각 형성되어 있으며, 상기 제 2 기판상에는, 게이트절연막을 매개로 서로 교차배치된 복수개의 게이트신호선 및 복수개의 소스신호선, 상기 게이트신호선과 상기 소스신호선의 각 교점부분에 배치된 박막 트랜지스터, 게이트신호선 및 소스신호선으로 둘러싸인 영역에 각각 배치된 매트릭스상 화소전극이 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서의 액정표시장치의 한 구체예로서는, 액정표시부의 표시면 사이즈가 13.3인치, 수평방향 화소피치(XP)가 88㎛, 수직방향 화소피치(YP)가 264㎛, 흑색 수지로 이루어지는 블랙매트릭스부분(1)의 최소폭(BMY)가 22㎛, X방향 색패턴 갭(6)이 4㎛, 청색필터막으로 이루어진 블랙매트릭스부분(2)의 길이가 210㎛, 메탈 차광막(5)의 폭이 9㎛로 되도록 구성되어 있다.
다음으로, 도 2A, 도 2B, 도 2C, 도 2D는, 본 실시예의 액정표시장치에 있어서, 칼라필터 및 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분(2)의 제조공정의 한 예를 나타내는 단면모식도이다.
도 2A, 도 2B, 도 2C, 도 2D에 있어서, 8은 제 1 기판(유리기판), 9G는 녹색패턴, 9R은 적색패턴, 9B는 청색패턴, 10B는 청색 감광성 수지막, 11은 노광마스크, 12는 노광빛이며, 도 1에 나타낸 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙여서 나타내고 있다.
여기서, 도 2A∼도 2D를 이용하여, 칼라필터 및 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분(2)의 제조공정에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 도 2A에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(8)상의 소정부분에 주지의 제조프로세스에 의해 녹색패턴(9G)을 형성하고, 그 후 마찬가지로 주지의 제조프로세스에 의해 적색패턴(9R)을 형성한다.
다음으로, 도 2B에 나타낸 바와 같이, 녹색패턴(9G) 및 적색패턴(9R)을 형성한 제 1 기판(8)상에 청색 감광성 수지를 도포하고, 청색 감광성 수지막(10B)을 형성한다. 그 후, 청색 감광성 수지막(10B)상에 노광마스크(11)를 배치하고, 노광마스크(11)를 통하여 노광빛(자외선)(12)을 조사하여 청색 감광성 수지막(10B)을 전면노광한다.
다음으로, 도 2C에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(8)의 배면측으로부터 청색감광성 수지막(10B)에 대하여 노광빛(자외선)(12)을 조사하여, 청색 감광성 수지막(10B)을 배면노광한다.
계속해서, 도 2D에 나타낸 바와 같이, 전면노광 및 배면노광된 청색 감광성 수지막(10B)을 현상하고, 청색 감광성 수지막(10B)의 미노광부분을 제거하고, 청색패턴(9B) 및 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분(2)을 형성한다.
이와 같이 청색 감광성 수지막(10B)에 대하여 전면노광 및 배면노광을 병용함으로써, 칼라필터의 청색패턴(9B)과 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분(2)을 동시에 형성할 수 있게 된다.
도 3은 본 실시예의 액정표시장치의 제조공정의 한 예를 나타내는 순서도이다. 본 도 3을 이용하여 본 실시예의 액정표시장치의 제조공정에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 단계 S1에 있어서, 제 1 기판(유리기판)(8)상에 블랙매트릭스를 구성하는 흑색 감광성 수지를 스핀도포법에 의해 도포하여, 흑색 감광성 수지막을 형성한다.
다음으로, 단계 S2에 있어서, 단계 S1에서 형성한 흑색 감광성 수지막상에 노광용 크롬마스크를 배치하고, 상기 마스크를 통해서 흑색 감광성 수지막상에 노광빛을 조사하여 흑색 감광성 수지막을 부분노광한다.
다음으로, 단계 S3에 있어서, 단계 S2에서 부분노광한 흑색 감광성 수지막을 현상액을 이용하여 현상하고, 미노광부분을 용해제거하여 소정부분에만 흑색 수지막을 잔류시켜 건조시킨다.
계속해서 단계 S4에 있어서, 단계 S3에서 잔류, 건조시킨 흑색 수지막을 200℃의 온도에서 가열경화시켜, 흑색 수지막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분(1)을 형성한다.
여기서, 단계 S1으로 되돌아가 이번에는 제 1 기판(8)상에 녹색 감광성 수지를 스핀도포하여 녹색 감광성 수지막을 형성한다.
다음으로 단계 S2에 있어서, 상기의 녹색 감광성 수지막상에 노광용 크롬마스크를 배치하고, 이 크롬마스크를 통해서 노광빛을 조사하여 녹색 감광성 수지막을 부분노광한다.
다음으로, 단계 S3에 있어서, 부분노광한 녹색 감광성 수지막을 현상액을 이용하여 현상하고, 미노광부분을 용해제거하여 소정 부분에만 녹색 수지막을 잔류시켜 건조시킨다.
계속해서 단계 S4에 있어서, 잔류, 건조시킨 녹색 수지막을 200℃의 온도에서 가열경화시켜 녹색패턴(9G)을 형성한다.
그 후, 다시 단계 S1로 되돌아가 이번에는 제 1 기판(8)상에 적색 감광성 수지를 스핀도포하여 적색 감광성 수지막을 형성한다.
다음으로, 단계 S2에 있어서, 상기의 적색 감광성 수지막상에 노광용 유리기판 크롬마스크를 배치하고, 이 크롬마스크를 통하여 노광빛을 조사하여 적색 감광성 수지막을 부분노광한다.
다음으로, 단계 S3에 있어서, 부분노광한 적색 감광성 수지막을 현상액을 이용하여 현상하고, 미노광부분을 용해제거하여 소정부분에만 적색 수지막을 잔류시켜 건조시킨다.
계속해서 단계 S4에 있어서, 잔류, 건조시킨 적색 수지막을 200℃의 온도에서 가열경화시켜 적색패턴(9R)을 형성한다.
그 후, 다시 단계 S1로 되돌아가 제 1 기판(8)상에 청색 감광성 수지를 스핀도포하여 청색 감광성 수지막(10B)을 형성한다.
다음으로, 단계 S2에 있어서, 청색 감광성 수지막(10B)상에 노광용 크롬마스크(11)를 배치하고, 그 크롬마스크(11)를 통하여 녹색 감광성 수지막 및 적색 감광성 수지막의 노광시보다 약간 적은 노광량으로 노광빛(12)을 조사하여 청색 감광성 수지막(10B)를 부분적으로 전면노광한다.
다음으로, 단계 S2'로 이행하여, 청색 감광성 수지막(10B)에 대하여 노광마스크를 이용하지 않고, 흑색도장한 알루미늄제 마스크틀을 이용하여 유효영역 이외의 주변부를 차광하면서, 제 1 기판(8)의 배면으로부터 제 1 기판(8)을 통하여 노광빛(12)을 조사하여 청색 감광성 수지막(10B)을 부분적으로 배면노광한다.
계속해서 단계 S3에 있어서, 부분적으로 노광한 청색 감광성 수지막(10B)을 현상액을 이용하여 현상하고, 미노광부분을 용해제거하여 소정부분에만 청색 감광성 수지막(10B)을 잔류시켜 건조시킨다.
계속해서 단계 S4에 있어서, 잔류, 건조시킨 청색 감광성 수지막(10B)을 200℃의 온도에서 가열경화시켜 청색패턴(9B)과 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분(2)을 동시에 형성한다.
그 후, 단계 S5로 이행하여 제 1 기판(8)상에 열경화성 오버코트 레지스트를 스핀도포하여 오버코트 레지스트막을 형성하고, 그 후에 오버코트 레지스트막을 가열하여 열경화시킨 오버코트층을 형성한다.
다음으로, 단계 S6으로 이동하여 제 1 기판(8)상의 소정부분에 마스크 스퍼터방식에 의해 투명도전막(ITO막)을 형성하고, 그 후, 얻어진 제 1 기판(8)을 검사하여 제 1 기판(8)을 완성시킨다.
한편, 제 1 기판(8)의 제조공정에 병행하여 주지의 제조프로세스에 의해 각종 전극, 각종 절연막, 박막 트랜지스터 등을 배치한 제 2 기판을 형성하고, 그 후, 얻어진 제 2 기판을 검사하여 제 2 기판을 완성시킨다.
계속해서, 단계 S7에 있어서, 각각 완성된 제 1 기판(8) 및 제 2 기판을 이간대향배치시켜 제 1 기판(8)과 제 2 기판 사이의 공간에 액정재를 봉입하여 액정층을 형성하고, 제 1 기판(8) 및 제 2 기판에 각각 편광판의 점착 등을 수행하여 액정표시부를 형성한다.
계속해서, 단계 S8에 있어서, 액정표시부에 상기 액정표시부를 구동하는 표시구동부 등을 실장하고, 프레임을 조립하여 액정표시장치를 형성한다. 그 후, 얻어진 액정표시장치를 검사하여 액정표시장치를 완성시킨다.
다음으로, 도 4에 본 실시예에 의하여 형성된 청색필터막(2)을 포함하는 칼라필터의 광투과 특성을 나타낸다. 도 4에 있어서, 횡축은 nm로 표시된 광파장, 종축은 %로 표시된 광투과율(좌측눈금) 및 분광감도(우측눈금)이다.
도 4에 나타낸 바와같이, 소정의 광파장 λC에 있어서의 청색패턴(9B) 및 청색필터막(2)의 광투과율을 TB, 적색패턴(9R)의 광투과율을 TR, 녹색패턴(9G)의 광투과율을 TG로 하였을 때, 카브리여유도는 각각 (TB/TR), (TB/TG)로 나타내지며, 이들 값이 클수록 카브리여유도는 커진다.
그런데, 도 4에 나타낸 바와 같이, 통상의 노광빛 파장인 파장 365nm에 있어서는 (TB/TR) 및 (TB/TG)가 모두 1 이하로 되어 카브리여유도는 전혀 없다. 한편,청색패턴(9B) 및 청색필터막(2)의 광투과율이 급격하게 증대하는 파장 380nm 이상이 되면, (TB/TR) 및 (TB/TG)가 모두 1 이상으로 되고, 초고압수은등의 휘선 스펙트럼의 하나인 h선(광파장 405nm)에 있어서는 (TB/TR) 및 (TB/TG)가 모두 8이상이나 되어 충분하게 큰 카브리여유도를 얻을 수 있다.
이와 같이 충분하게 큰 카브리여유도를 얻기 위해서는, 컷필터를 사용하여 i선(광파장 365nm) 이하의 빛을 커트하고, 동시에 청색 감광성 수지(10B)의 분광감도 영역내, 즉 광파장 λC이상이면서 광파장 430nm 이하의 빛을 이용하여 노광하면 된다. 광파장 λC는, 카브리여유도가 2 이상, 바람직하게는 4 이상으로 되도록 설정할 필요가 있으며, 도 4에 나타낸 예에 있어서는 광파장 390 내지 400nm 이하의 빛을 커트하는 컷필터를 통하여 노광빛을 조사하면 최대의 카브리여유도를 얻을 수 있어 충분한 프로세스유도를 확보할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 의한 액정표시장치에 의하면, 블랙매트릭스를 흑색 수지막과 청색필터막으로 구성하고, 금속크롬(Cr)을 이용하지 않기 때문에 액정표시장치의 저비용화를 가능하게 하며, 또한 환경의 악화도 초래하지 않는다.
또한, 본 실시예의 액정표시장치에 있어서는, 액정표시장치의 개구율에 영향을 미치는 부분의 블랙매트릭스를 흑색 수지막보다도 협소한 폭으로 형성할 수 있는 청색필터막에 의해 구성하고, 그 밖의 부분의 블랙매트릭스를 흑색 수지에 의해 구성하고 있기 때문에, 고개구율의 액정표시장치를 얻을 수 있으며, 표시화상의 휘도 또는 해상도를 떨어뜨리지 않는다.
또한, 본 실시예의 액정표시장치에 있어서는, 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스의 형성부분에 있어서의 차광성 향상대책으로는, 박막 트랜지스터측의 메탈 차광막의 표면 반사광을 커트하여, 그 금속광택을 보이지 않게 하는 것만으로 충분하기 때문에, 3색간에서 가장 시감투과율이 낮은 청색필터막을 이용함으로써 충분한 차광특성을 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 칼라필터의 청색패턴과 블랙매트릭스를 구성하는 청색필터막을 전면노광과 배면노광을 병용하여 형성하는 예를 들어 설명하였는데, 본 발명에서의 칼라필터의 청색패턴과 블랙매트릭스를 구성하는 청색필터막의 형성방법은, 상술한 전면노광과 배면노광을 병용한 방법에 한정되는 것이 아니라, 예를들어 배면노광만 실시함으로써 칼라필터의 청색패턴과 블랙매트릭스를 구성하는 청색필터막을 동시에 형성하도록 할 수도 있다. 이와 같은 형성방법을 이용하면, 노광공정을 보다 간략화할(얼라인먼트가 필요없게 된다) 수 있으며, 동시에 1대의 노광장치만 배치해도 충분하기 때문에 제조설비의 비용이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예의 액정표시장치의 제조방법에 의하면, 통상의 전면노광에 배면노광을 병용하여, 전면노광에 의해 청색패턴을 형성하고, 배면노광에 의해 녹색패턴, 적색패턴, 청색패턴간에 각각 청색필터막을 형성하고 있기 때문에, 칼라필터의 청색패턴과 청색필터막을 동시형성할 수 있게 되어 제조프로세스를 간소화할 수 있다.
또한, 본 실시예의 액정표시장치의 제조방법에 의하면, 배면노광에 의해 청색필터막을 형성하고 있기 때문에, 셀프 얼라인먼트기능을 얻을 수 있고, 분별여유도를 확대할 수 있기 때문에 통상 색패턴의 맞춤여유도가 분별여유도와 겹침여유도에 의해 결정되는 것에 대해, 셀프 얼라인먼트의 경우에는 겹침여유도에만 주목하면 되기 때문에, 맞춤여유도를 2배로 확대할 수 있다. 즉, 맞춤여유도를 예를들어 2㎛에서 4㎛로 확대할 수 있어 액정표시장치를 제조하는 데 커다란 이점으로 작용한다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 액정표시장치의 블랙매트릭스를 형성할 때, 액정표시장치의 개구율에 기여하는 메탈 차광막상의 블랙매트릭스부분을 청색필터막으로 형성하고, 그 밖의 블랙매트릭스부분을 흑색 수지막으로 형성하고 있기 때문에, 액정표시장치를 고개구율로 할 수 있어 화상의 휘도 또는 해상도를 떨어뜨리지 않는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 액정표시장치의 블랙매트릭스를 흑색 수지막과 청색필터막으로 형성하고, 금속크롬(Cr)을 이용하지 않기 때문에, 액정표시장치의 제조비용을 저렴하게 할 수 있으며, 또한 환경을 악화시키지 않는다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 액정표시장치의 블랙매트릭스를 청색필터막으로 형성하고 있는데, 메탈 차광막으로부터의 반사광을 이 청색필터막에 의해 충분히 저지할 수 있어, 통상의 블랙매트릭스와 소정의 조건하에서 동등한 기능을 달성할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법에 있어서는, 흑색 수지와 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스를 형성하는 경우에, 흑색 수지막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분을 통상의 흑색 수지 블랙매트릭스 형성방법과 동일한 방법으로 형성하고, 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분을 칼라필터에 있어서의 청색필터막 형성시에 전면노광과 배면노광을 병용한 노광법을 이용하여 형성함으로써, 칼라필터에 있어서의 청색필터막과 함께 동시형성하도록 하고 있기 때문에, 별도로 특수한 제조공정을 부가할 필요가 없이 효율적으로 청색필터막으로 이루어지는 블랙매트릭스부분을 형성할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 블랙매트릭스, 칼라필터 및 대향전극이 형성된 제 1 기판과;
    게이트절연막을 매개로 서로 교차배치된 복수개의 게이트신호선 및 복수개의 소스신호선, 상기 게이트신호선과 상기 소스신호선의 각 교차부분에 배치된 박막 트랜지스터 및 상기 게이트신호선과 상기 소스신호선에 의해 둘러싸인 영역내에 각각 배치된 매트릭스상의 화소전극이 형성된 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 설치된 액정층을 구비하여 이루어지는 액정표시장치에 있어서,
    상기 블랙매트릭스의 상기 복수개의 소스신호선이 배치된 영역과 서로 중복되는 제1의 부분을 청색필터막으로 형성하고, 동시에 상기 블랙매트릭스의 상기 박막트랜지스터가 배치된 영역과 서로 중복되는 제2 부분을 흑색수지 차광막으로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 기판상에 블랙매트릭스와 칼라필터를 형성하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    상기 공정은,
    상기 제 1 기판상의 소정부분에 흑색 수지 차광막을 형성하는 제 1 공정과,
    상기 제 1 공정에 이어서 상기 제 1 기판상에 소정부분에 녹색필터막 및 적색필터막을 순서대로 형성하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정에 이어서 상기 제 1 기판상에 청색안료를 분산시켜 이루어지는 레지스트를 전면도포하여 레지스트막을 형성하는 제 3 공정과,
    상기 제 3 공정에 이어서 틀모양 마스크를 이용하여 상기 제 1 기판의 상기 레지스트막 형성면과는 반대측의 면측으로부터 노광빛을 조사하여 상기 레지스트막을 배면노광하는 제 4 공정과,
    상기 제 4 공정에 이어서 상기 레지스트막의 미노광부분을 제거하여 상기 칼러필터를 형성하는 청색필터막 부분 및 상기 블랙매트릭스의 상기 액정표시장치의 소스신호선과 서로 중복되는 영역을 형성하는 청색필터막 부분을 형성하는 제 5 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 3 공정과 상기 제 4 공정 사이에, 포토마스크를 이용하여 상기 제 1 기판의 상기 레지스트막 형성면측으로부터 노광빛을 조사하여 상기 레지스트막을 전면노광하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 녹색필터막 및 상기 적색필터막의 투과율을 TG및 TR로 하고, 상기 청색필터막의 감광파장역에 있어서의 투과율을 TB로 하였을 때,
    투과율 TB와 투과율 TG의 비 TB/TG및 투과율 TB와 투과율 TR의 비 TB/TR이 각각 2 이상이 되도록, 상기 청색필터막을 배면노광할 때의 노광빛의 노광파장역을 설정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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