KR101108383B1 - 액정표시패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR101108383B1
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Abstract

본 발명은 러빙불량을 방지하고 구조를 단순화할 수 있는 액정표시패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 액정표시패널은 블랙 매트릭스의 형성을 위한 홈이 형성된 기판과; 상기 홈에 형성됨과 아울러 셀영역을 구획하는 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 셀영역에 형성된 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시패널 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Panel and Method of Fabricating the same}
도 1는 종래 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 2는 블랙 매트릭스에 의해 컬러필터, 공통전극 및 배향막에 형성되는 단차를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 명의 실시예에 따른 TN모드의 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 4e는 도 3에 도시된 액정표시패널의 상부 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a의 상부기판 상에 홈을 형성하는 공정을 구체적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IPS모드의 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2,102 : 상부기판 4,104 : 블랙 매트릭스
18,118 : 공통전극 32,132 : 하부기판
6,106 : 컬러필터 13,113 : 스페이서
125 : 홈
본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 블랙 매트릭스에 의한 단차발생에 의한 러빙불량을 방지하고 구조를 단순화할 수 있는 액정표시패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널에 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정표시장치는 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된 액정표시패널과, 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하게 된다.
이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계방향에 따라 수직방향 전계를 용하는 TN(Twisted Nematic)모드와 IPS(In plan Switch)모드로 대별된다.
TN모드는 상부기판에 대항하게 배치된 화소전극과 공통전극간의 수직전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 개구율이 큰 장점을 가지는 반면에 시야각이 좁은 단점을 가진다. IPS모드는 하부기판 상에 나란하게 배치된 화소전극, 공통전극 간의 수평전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 시야각이 큰 장점이 있는 반면에 개구율이 작은 단점이 있다.
도 1은 종래의 TN모드 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 액정표시패널은 상부기판(2) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(4), 컬러필터(6), 공통전극(18), 상부 배향막(8)으로 구성되는 상부 어레이 기판(또는 컬러필터 어레이 기판)과, 하부기판(32) 상에 형성된 TFT와, 화소전극(16) 및 하부 배향막(38)으로 구성되는 하부 어레이 기판과, 상부 어레이 기판 및 하부 어레이 기판 사이에 내부공간에 주입되는 액정(52)을 구비한다.
상부 어레이 기판에 있어서, 블랙 매트릭스(4)는 하판의 TFT 영역과 게이트라인들 및 데이터라인들 영역에 대응되어 상부기판(2) 상에 형성되며, 컬러필터(6)가 형성될 셀영역을 마련한다. 블랙 매트릭스(4)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(6)는 블랙 매트릭스(4)에 의해 분리된 셀영역 및 블랙 매트릭스(4)에 걸쳐 형성된다. 이 컬러필터(6)는 R,G,B 별로 형성되어 R, G, B 색상을 구현한다. 공통전극(18)은 상부기판(2)의 전면에 형성되고 액정구동시 기준이 되는 공통전압이 공급된다. 스페이서(13)는 상부 어레이 기판과 하부 어레이 기판 사이의 셀 갭을 유지하는 역할을 한다.
하부 어레이 기판에 있어서, TFT는 게이트라인과 함께 하부기판(2) 위에 형성되는 게이트전극(9)과, 이 게이트전극(9)과 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 중첩되는 반도체층(14,47)과, 반도체층(14,47)을 사이에 두고 데이터라인(도시하지 않음)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(40,42)을 구비한다. 이러한 TFT는 게이트 라인으로 부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신호를 화소전극(16)에 공급한다.
화소전극(16)은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보호막(50)을 사이에 두고 TFT의 드레인 전극(42)과 접촉된다. 액정배향을 위한 상/하부 배향막(8,38)은 폴리이미드 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.
이러한 종래의 액정표시패널는 도 2에 도시된 바와 같이 컬러필터(6)의 일부가 블랙 매트릭스(4)에 일부 걸치도록 형성됨으로써 컬러필터(6)에 단차가 생기게 된다. 이에 따라, 컬러필터(6) 상에 순차적으로 형성되는 공통전극(18) 및 상부 배향막(8) 또한 단차를 가지며 형성되게 된다. 여기서, 러빙공정이 실시되는 경우 배향막(8)이 단차치게 형성됨으로써 균일하게 러빙되지 않는 등 배향불량 문제가 발생된다.
한편, IPS 모드 액정표시패널에서는 공통전극(18)이 하부기판(32) 상에 형성되고 상부기판(2) 상의 컬러필터(6) 상에 컬러필터(6)의 단차를 보상하기 위해 평탄화층이 형성된다. 그러나, 점차로 IPS 모드 액정표시패널에서도 구조를 단순화하기 위해 평탄화층을 제거하는 연구가 지속적으로 진행되고 있으므로 IPS 모드 액정표시패널에서도 단차에 의한 배향문제가 해결되어야 할 문제로 대두되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 러빙불량을 방지할 수 있는 액정표시패널 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 구조를 단순화할 수 있는 액정표시패널 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시패널은 블랙 매트릭스의 형성을 위한 홈이 형성된 기판과; 상기 홈에 형성됨과 아울러 셀영역을 구획하는 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 셀영역에 형성된 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러필터 상에 형성됨과 아울러 상기 기판과 대향하는 제2 기판 상에 형성되는 화소전극과 수직전계를 이루는 공통전극을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 공통전극 상에 형성된 스페이서와; 상기 스페이서가 형성된 공통전극 상에 형성된 배향막을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판과 대향되는 제2 기판 상에 형성된 화소전극과; 상기 제2 기판 상에 형성됨과 아울러 상기 화소전극과 수평전계를 이루는 공통전극을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시패널의 제조방법은 기판 상에 블랙 매트릭스의 형성을 위한 홈을 형성하는 단계와; 상기 홈에 위치함과 아울러 셀영역을 구획하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 셀영역에 형성된 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러필터 상에 위치함과 아울러 상기 기판과 대향하는 제2 기판 상에 형성되는 화소전극과 수직전계를 이루는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공통전극 상에 형성된 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 스페이서가 형성된 공통전극 상에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판과 대향되는 제2 기판 상에 형성된 화소전극과 수평전계를 이루며 상기 제2 기판 상에 위치하는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TN(Twisted Nematic)모드의 액정표시패널을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 액정표시패널은 상부기판(102)에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(104), 컬러필터(106), 공통전극(118), 상부 배향막(108)으로 구성되는 상부 어레이 기판(또는 컬러필터 어레이 기판)과, 하부기판(132) 상에 형성된 TFT(106)와, 화소전극(116) 및 하부 배향막(138)으로 구성되는 하부 어레이 기판과, 상부 어레이 기판 및 하부 어레이 기판 사이에 내부공간에 주입되는 액정(152)이 구비된다.
상부 어레이 기판에 있어서, 블랙 매트릭스(104)는 상부기판(102) 상에 마련된 홈(125)내에 형성된다. 즉, 상부기판(102)에는 블랙 매트릭스(104)가 형성될 영역에 예를 들어, 수㎛로 정도의 깊이로 갖는 홈(125)이 형성된다. 이 홈(125)에 블랙 매트릭스(104)가 위치하게 된다. 이러한, 블랙 매트릭스(104)는 하판의 TFT 영역과 게이트라인들 및 데이터라인들 영역에 대응되며, 컬러필터(106)가 형성될 셀영역을 마련한다. 블랙 매트릭스(104)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(106)는 블랙 매트릭스(104)에 의해 구획된 셀영역에 형성된다. 여기서, 블랙 매트릭스(104)가 하부기판(102)에 마련된 홈(125)내에 형성됨으로써 컬러필터(106)에는 단차가 발생되지 않게 된다. 공통전극(118)은 상부기판(102)의 전면에 형성되고 액정구동시 기준이 되는 공통전압이 공급된다. 스페이서(113)는 상부 어레이 기판과 하부 어레이 기판 사이의 셀 갭을 유지하는 역할을 한다.
하부 어레이 기판에 있어서, TFT는 게이트라인과 함께 하부기판(102) 위에 형성되는 게이트전극(109)과, 이 게이트전극(109)과 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 중첩되는 반도체층(114,147)과, 반도체층(114,147)을 사이에 두고 데이터라인과 함께 형성되는 소스/드레인전극(140,142)을 구비한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로 부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신호를 화소전극(116)에 공급한다.
화소전극(116)은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보호막(150)을 사이에 두고 TFT의 드레인 전극(142)과 접촉된다. 액정배향을 위한 상/하부 배향막 (108,138)은 폴리이미드 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 TN모드의 액정표시패널은 블랙 매트릭스(104)가 상부기판(102)에 마련된 홈(125)내에 형성된다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(104)와 일부 중첩되는 컬러필터(106)에 단차가 발생되지 않게 된다. 그 결과, 컬러필터(106) 상에 순차적으로 적층된 공통전극(118) 및 상부 배향막(108) 또한 단차가 발생되지 않게 됨으로써 상부 배향막(108)이 균일하게 러빙되는 등 러빙불량 문제가 발생되지 않는다.
도 4a 내지 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 TN모드의 액정표시패널의 상부 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 상부기판(102) 상에 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 도 4a에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(104)가 형성될 영역 즉, 하부기판(132)의 박막 트랜지스터, 게이트 라인 및 데이터 라인 등과 대응되는 영역에 수㎛ 정도의 깊이를 가지는 홈(125)이 형성된다.
이러한 홈(125) 형성공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상부기판(102) 상기 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 도 5a에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(180a)이 형성된다. 이후, 포토레지스트 패턴(180a)을 마스크로 이용한 식각공정에 의해 상부기판(102)이 패터닝됨으로써 도 5b에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(104)가 위치할 홈(125)이 형성된다. 이후 스트립공정에 의해 포토레지스트 패턴(180a)이 제거된다. 여기서, 홈(125)의 깊이 는 수㎛ 정도 좀더 구체적으로는 1~3㎛ 정도이다.
이후, 상부기판(102)의 전면에 불투명물질이 도포된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 도 4b에 도시된 바와 같이 홈(125)내에 블랙 매트릭스(104)가 형성된다. 여기서, 블랙 매트릭스(104) 물질로는 불투명 수지 또는 불투명 금속 예를 들어, 크롬(Cr) 등이 이용될 수 있다.
블랙 매트릭스(104)가 형성된 상부기판(102) 상에 적색수지가 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 등에 의해 적색수지(R)가 패터닝됨으로써 적색 컬러필터(R)가 형성된다. 적색 컬러필터(R)가 형성된 상부기판(102)상에 녹색수지가 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 등에 의해 녹색수지가 패터닝됨으로써 녹색 컬러필터(G)가 형성된다. 녹색 컬러필터(G)가 형성된 상부기판(102) 상에 청색수지가 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 등에 의해 청색수지가 패터닝됨으로써 도 4c에 도시된 바와 같이 청색 컬러필터(B)가 형성됨으로써 적, 녹, 청색 컬러필터(106)가 형성된다.
적, 녹, 청색 컬러필터(106)가 형성된 상부기판(102) 상에 투명전극물질이 전면증착됨으로써 도 4d에 도시된 바와 같이 공통전극(118)이 형성된다.
공통전극(118)이 형성된 상부기판(102) 상에 스페이서가 패터닝되어 형성되거나 볼 스페이서 등이 도포된 후 도 4e에 도시된 바와 같이 폴리이미드 등의 물질로 이루어진 배향막(108)이 인쇄된다. 이후, 러빙공정이 실시됨으로써 배향막(108)의 표면이 러빙되게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 TN 모드의 액정표시패널은 블랙 매트릭 스(104)가 상부기판(102) 상에 마련된 홈(125)내에 형성된다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(104)와 일부 중첩되는 컬러필터(106)에 단차가 발생되지 않게 된다. 그 결과, 컬러필터(106) 상에 순차적으로 적층된 공통전극(118) 및 상부 배향막(108) 또한 단차가 발생되지 않게 됨으로써 상부 배향막(108)이 균일하게 러빙되는 등 러빙불량 문제가 발생되지 않는다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IPS 모드의 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 6에 도시된 IPS 액정표시패널은 도 4에 도시된 TN모드의 액정표시패널과 비교하여 공통전극(118)이 하부기판(102) 상에 형성되고 공통전극(118)과 화소전극(116)이 나란하게 배열되어 수평전계를 이루는 것을 제외하고는 동일함으로 도 4와 동일한 구성요소들에 대해서는 동일번호를 부여하고 상세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 본 발명에 따른 IPS 액정표시패널에도 블랙 매트릭스(104)가 상부기판(102) 상에 형성된 홈(125) 내에 형성된다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(104) 에 일부 중첩되는 컬러필터(106)에 단차가 발생되지 않게 된다. 그 결과, IPS 액정표시패널에도 별도의 평탄화층이 필요없게 된다. 이에 따라, 종래의 단차발생에 의한 배향불량 문제가 방지될뿐만 아니라 평탄화층이 제거됨으로써 IPS 모드의 액정표시패널의 구조가 단순화된다.
본 발명의 실시예에 따른 IPS 모드의 액정표시패널의 제조방법은 공통전극(118)이 하부기판(132) 상의 게이트 전극(109)과 동시에 형성되는 것을 제외하고는 도 4a 내지 도 5b에 도시된 액정표시패널의 제조방법과 동일하므로 동일번호를 부여하고 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 상부기판(102) 상에 홈(125)을 형성하고 그 홈(125) 내에 블랙 매트릭스(104)를 형성하는 방식은 IPS 모드의 액정표시패널 및 TN 모드의 액정표시패널 뿐만아니라, ECB(Electrical Controlled Birefringence), 나아가 VA(Vertical Alignment) 모드의 액정표시패널에도 용이하게 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시패널 및 그 제조방법은 블랙 매트릭스가 상부기판 상에 마련된 홈내에 형성된다. 이에 따라, 블랙 매트릭스와 일부 중첩되는 컬러필터에 단차가 발생되지 않게 된다. 그 결과, 컬러필터 상에 순차적으로 적층된 공통전극 및 상부 배향막 또한 단차가 발생되지 않게 됨으로써 상부 배향막이 균일하게 러빙되는 등 러빙불량 문제가 발생되지 않는다. 또한, IPS모드의 액정표시패널에서는 블랙 매트릭스에 의한 단차가 발생되지 않게 됨으로써 평탄화층이 필요없게 된다. 이에 따라, 러빙불량 문제가 방지됨과 아울러 구소가 단순화된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (8)

  1. 블랙 매트릭스의 형성을 위한 홈이 형성된 기판과;
    상기 홈에 형성되며 셀영역을 구획하는 블랙 매트릭스와;
    상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 셀영역 및 블랙 매트릭스 상부에 형성된 컬러필터를 구비하고,
    상기 홈의 하면과 측면은 직각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터 상에 형성되며 상기 기판과 대향하는 제2 기판 상에 형성되는 화소전극과 수직전계를 이루는 공통전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공통전극 상에 형성된 스페이서와;
    상기 스페이서가 형성된 공통전극 상에 형성된 배향막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 대향되는 제2 기판 상에 형성된 화소전극과;
    상기 제2 기판 상에 형성됨과 아울러 상기 화소전극과 수평전계를 이루는 공 통전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  5. 기판 상에 블랙 매트릭스의 형성을 위한 홈을 형성하는 단계와;
    상기 홈에 위치하여 셀영역을 구획하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 셀영역 및 블랙매트릭스 상부에 형성된 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 홈의 하면과 측면은 직각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컬러필터 상에 위치하며 상기 기판과 대향하는 제2 기판 상에 형성되는 화소전극과 수직전계를 이루는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공통전극 상에 형성된 스페이서를 형성하는 단계와;
    상기 스페이서가 형성된 공통전극 상에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판과 대향되는 제2 기판 상에 형성된 화소전극과 수평전계를 이루며 상기 제2 기판 상에 위치하는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
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