KR101124397B1 - 전도성 고분자 물질을 이용한 컬러필터 기판 및 그제조방법 - Google Patents

전도성 고분자 물질을 이용한 컬러필터 기판 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 연성 및 유연성이 뛰어난 전도성 고분자 물질로써 액정표시장치용 컬러필터 기판의 공통전극을 형성함으로써 폴딩(folding) 또는 벤딩(bending)시에도 상기 공통전극이 끊어짐 또는 깨짐 등이 거의 발생하지 않으며, 동시에 면저항이 큰 전도성 고분자 물질의 특성을 극복하여 상기 공통전극에 있어 전면에 균일한 공통전압이 형성되도록 하여 표시품질을 향상시키는 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공한다.
전도성 고분자, 공통전극, 컬러필터 기판, 폴딩(folding), 플렉서블

Description

전도성 고분자 물질을 이용한 컬러필터 기판 및 그 제조방법{The color filter substrate using by conductive polymer and fabricating the same}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도.
도 2는 종래의 플렉서블한 플라스틱 기판을 베이스 기판으로 하여 제조한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 단면모양을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전도성 고분자 물질을 이용한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 평면도.
도 4는 도 3을 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전도성 고분자 물질을 이용한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 평면도.
도 6은 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 단면도.
도 7a 내지 도 7e는 도 5의 절단선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도를 도시한 공정 단면도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시에에 따른 컬러필터 기판을 구비한 액정표시장치의 단면을 간략히 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
201 : 기판
210a, 210b : 제 1 및 제 2 블랙매트릭스
215a, 215b, 215c : 제 1 내지 제 3 개구부
220a, 220b, 220c : 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴
225 : 공통전극
228 : 콘택홀
230 : 은 도트
A : 은 도트 영역
d : 컬러필터간 이격간격
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 전도성 고분자 물질을 이용하여 이를 전극으로 형성한 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)형 액정표시장치(TFT-LCD)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.
액정표시장치의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 주지된 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과 전기장 내에 놓일 경우에 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다. 이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 화소전극과 공통전극이 형성된 어레이 기판(array substrate)과 컬러필터 기판(color filter substrate)을 합착시켜 구성된 액정패널을 필수적인 구성요소로 하며, 이들 전극 사이의 전기장 변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고 이때 변화되는 빛의 투과율을 이용하여 여러 가지 화상을 표시하는 비발광 소자이다.
최근에는 특히 화상표현의 기본단위인 화소(pixel)를 행렬 방식으로 배열하고 스위칭소자를 각 화소에 배치시켜 독립적으로 제어하는 능동행렬방식(active matrix type)이 해상도 및 동영상 구현능력에서 뛰어나 주목받고 있는데, 이 같은 스위칭 소자로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 사용한 것이 잘 알려진 TFT-LCD(Thin Firm Transistor Liquid Crystal Display device) 이다.
좀 더 자세히, 일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1에 나타낸 바와 같이 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 제 1 투명기판(12) 및 이의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선 (14)과 게이트 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 박막 트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.
또한 이와 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 제 2 투명기판(22) 및 이의 배면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막 트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴(26)의 전면에 걸쳐 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 등의 투명 도전성 물질로써 투명한 공통전극(28)이 마련되어 있다.
그리고, 도면상에 명확하게 도시되지는 않았지만, 상기 어레이 기판(10)에는 상기 컬러필터 기판(20)의 공통전극(28)에 공통전압을 인가하기 위한 공통배선(미도시)이 더욱 구비되고 있으며, 상기 공통배선(미도시) 상에는 전기 전도도가 매우 우수한 페이스트(paste) 타입의 은(Ag)을 도트 형태로 구비됨으로써 상기 컬러필터 기판(20) 하부의 공통전극(28)과 상기 은(Ag) 도트가 접촉하도록 구성되고 있으며, 또한, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 실링제 등으로 봉함(封函)된 상태에서 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판이 부착 구비되고 있다.
더불어 액정패널 배면으로는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하 는 바, 상기 게이트배선(14)으로 박막트랜지스터(Tr)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터 배선(16)의 화상신호가 전달되면 상부의 공통전극(28)과 상기 화소전극(18) 간의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
한편, 이 같은 액정표시장치에 있어 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)의 모체가 되는 제 1 및 제 2 투명기판(12, 22)은 전통적으로 유리 기판이 사용되었지만, 최근 들어 노트북이나 PDA와 같은 소형의 휴대용 단말기가 널리 보급됨에 따라 이들에 적용 가능하도록 유리보다 가볍고 경량임과 동시에 유연한 특성을 지니고 있어 파손위험이 적고, 플렉서블(flexible)한 특성을 갖는 플라스틱 기판을 이용한 액정패널이 제안되고 있다.
도 2는 종래의 플렉서블한 플라스틱 기판을 베이스 기판으로 하여 제조한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 단면모양을 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 플렉서블한 플라스틱 기판(51) 상에 서로 종횡으로 교차하는 형태로 개구부(58a, 58b, 58c)를 갖는 제 1 블랙매트릭스(55a) 및 기판(51) 가장자리를 테두리하며 제 2 블랙매트릭스(55b)가 형성되어 있으며, 상기 제 1 블랙매트릭스(55a)와 중첩되며, 상기 개구부(58a, 58b, 58c)를 채우며, 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(63a, 63b, 63c)이 형성되어 있으며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(63a, 63b, 63c) 상부로 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 등의 투명 도전성 물질로써 투명한 공통전극(67)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 블랙매트릭스(55b)와 중첩하는 영역의 공통전극(67) 상부에는 은(Ag) 도트(70)가 형성될 수 있으며, 상기 은(Ag) 도트(70)는 상기 컬러필터 기판(51) 상에 형성될 수도 있으며, 또는 어레이 기판 상에 형성되고, 이를 상기 컬러필터 기판(51)과 합착 시, 도시한 바와 같은 위치에 상기 공통전극(67)과 접촉하도록 형성될 수도 있다.
전술한 구성에 있어서, 공통전극(67)을 형성하는 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)는 금속 성질을 갖는 바, 일반적으로 금속물질과 동일하게 증착에 의해 형성되고 있으며, 연성 및 유연성 등이 고분자 물질보다는 떨어지므로, 플렉서블한 플라스틱을 모기판으로 하여 제조한 컬러필터 기판을 이용한 액정표시장치의 경우 심하게 구부리거나 또는 폴딩(folding)시는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)의 연성 및 유연성의 한계를 벗어나게 되어 이를 이용하여 형성한 상기 공통전극(67)이 파손되는 문제가 발생한다.
전술한 문제를 해결하기 위해서 본 발명은 안출된 것으로 연성 및 유연성이 뛰어난 전도성 고분자 물질로써 액정표시장치용 컬러필터 기판의 공통전극을 형성함으로써 폴딩(folding) 또는 벤딩(bending)시에도 파손되지 않는 액정표시장치용 컬러필터 기판을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명예에 따른 전도성 고분자 물질을 이용한 액정표시장치용 컬러필터 기판은 투명한 기판 상에 금속물질로 이루어지며, 서로 종횡으로 교차하여 다수의 개구부를 가지며 형성된 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 블랙매트릭스의 양 끝단과 연결되며 상기 기판을 테두리하는 제 2 블랙매트릭스와; 상기 각 개구부를 채우며, 상기 제 1 블랙매트릭스 상에서 서로 이격하며 순차 반복 배열하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과; 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 위로 전도성 고분자 물질로 이루어지며, 상기 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴 사이로 노출된 제 1 블랙매트릭스 및 제 2 블랙매트릭스와 접촉하며, 상기 제 2 블랙매트릭스를 노출시키는 다수의 콘택홀을 갖는 공통전극을 포함한다.
이때, 상기 전도성 고분자 물질은 Polyacetylene, Poly(p-phenylene), Polythiophene, Poly(3,4-ethylenedioxy thiophene)(PEDOT), Polypyrrole, Poly(p-phenylene sulfide), Poly(p-phenylene), Poly(p-phenylene vinylene), Polythiophene Poly(thienylene vinylene), Polyaniline 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다수의 콘택홀에는 상기 제 2 블랙매트릭스와 접촉하는 은(Ag) 도트가 더욱 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 금속물질은 크롬(Cr) 또는 산화크롬(CrOx)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 투명한 기판은 플렉서블한 특성을 갖는 플라스틱 재질인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법은 투명한 기판 상에 금속물질을 전면에 증착하고, 패터닝함으로써 서로 종횡으로 교차하여 다수의 개구부를 갖는 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 블랙매트릭스의 양 끝단과 연결되며 상기 기판을 테두리하는 제 2 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 블랙매트릭스 위로 상기 각 개구부를 채우며, 상기 제 1 블랙매트릭스 상에서 서로 이격하며 순차 반복 배열하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 형성하는 단계와; 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 위로 전도성 고분자 물질로써 상기 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴 사이로 노출된 제 1 블랙매트릭스 및 제 2 블랙매트릭스와 접촉하며, 상기 제 2 블랙매트릭스를 노출시키는 다수의 콘택홀을 갖는 공통전극을 형성하는 단계을 포함한다.
이때, 상기 다수의 콘택홀을 채우며 상기 제 2 블랙매트릭스와 접촉하는 은(Ag) 도트를 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 서로 마주 대하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 금속물질로 이루어지며, 서로 종횡으로 교차하여 다수의 개구부를 가지며 형성된 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 블랙매트릭스의 양 끝단과 연결되며 상기 기판을 테두리하는 제 2 블랙매트릭스와; 상기 각 개구부를 채우며, 상기 제 1 블랙매트릭스 상에서 서로 이격하며 순차 반복 배열하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과; 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 위로 전도성 고분자 물질로 이루어지며, 상기 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴 사이로 노출된 제 1 블랙매트릭스 및 제 2 블랙매트릭스와 접촉하며, 상기 제 2 블랙매트릭스를 노출시키는 다수의 콘택홀을 갖는 공통전극과; 상기 제 2 기판상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하는 게이트 및 데이터 배선과; 상기 각 화소영역내에 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 각 박막 트랜지스터와 연결되며 각 화소영역별로 각각 형성된 화소전극과; 상기 제 2 기판 상에 형성된 공통배선과; 상기 콘택홀을 채우며 상기 제 2 블랙매트릭스와 접촉하며, 동시에 상기 공통배선과 접촉하도록 형성된 은(Ag) 도트와; 상기 화소전극과 공통전극 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
<제 1 실시예>
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전도성 고분자 물질을 이용한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 일부 평면도이며, 도 4는 도 3을 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판(101)은 베이스가 되는 모기판으로써 플렉서블한 특성을 갖는 플라스틱 재질의 투명한 기판(101)이 구비되고 있으며, 상기 기판(101) 상에 크롬(Cr) 또는 산화크롬(CrOx) 등을 포함하는 금속물질 또는 카본(Carbon)계 유기물질로써 마치 배선과 같은 형태로 종횡으로 교차하며, 다수의 개구부(115a, 115b, 115c)를 갖는 제 1 블랙매트릭스(110a) 및 상기 기판(101)의 가장자리를 테두리하며 상기 제 1 블랙매트릭스(110a)의 양 끝이 연결된 제 2 블랙매트릭스(110b)가 형성되어 있으며, 상기 제 1 블랙매트릭스(110a)와 중첩하며 상기 다수의 개구부(115a, 115b, 115c)를 채우며, 순차 반복되 는 형태로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(120a, 120b, 120c)이 형성되어 있다. 이 경우, 상기 각 컬러필터 패턴(120a, 120b, 120c)은 도시한 바와 같이, 상기 제 1 블랙매트릭스(110a) 상에서 각 컬러필터 패턴(120a, 120b, 120c) 간 이격간격 없이 형성될 수도 있으며, 또는 도면에 나타나지 않았으나 서로 소정간격 이격하여 형성될 수도 있다.
다음, 상기 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴(120a, 120b, 120c) 상부로 전도성 고분자 물질 예를들면, Polyacetylene, Poly(p-phenylene), Polythiophene, Poly(3,4-ethylenedioxy thiophene)(PEDOT), Polypyrrole, Poly(p-phenylene sulfide), Poly(p-phenylene), Poly(p-phenylene vinylene), Polythiophene Poly(thienylene vinylene), Polyaniline 중에서 선택되는 하나로써 전면에 공통전극(125)이 형성되어 있다.
이때, 상기 도면상에서 A로 표시한 영역의 상기 공통전극(125) 상부에는 상기 공통전극(125)과 직접 접촉하며 어레이 기판(미도시)상의 공통배선(미도시)과 동시에 접촉하여 외부로부터 인가받은 공통전압을 상기 공통전극(125)으로 입력하는 역할을 하는 은(Ag) 도트(130)가 형성되어 있다. 이때, 상기 은(Ag) 도트(130)는 반드시 상기 컬러필터 기판(101)에 형성되는 것이 아니라 어레이 기판(미도시)에 형성된 후, 이들 두 기판(101, 미도시)을 합착하여 액정표시장치를 제조 할 수도 있으므로 도시한 컬러필터 기판(101)상의 상기 A영역에서 상기 공통전극(125)과 접촉되므로 점선으로 표시하였다.
전술한 컬러필터 기판(101)은 플렉서블한 특성을 가지므로 폴딩(folding)할 수 있도록 설계되더라도 상기 기판(101) 전면에 형성된 공통전극(125)이 금속대비 연성 또는 유연성이 매우 뛰어나며, 계속적인 폴딩(folding) 또는 벤딩(bending)에 의한 스트레스에 대해 절단되거나 끊어짐 등의 발생이 금속 더욱 정확히는 일반적인 공통전극 재료로 많이 쓰이는 이 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 대비 그 빈도가 훨씬 저감됨으로 제품의 완성도 측면에서 우수하다 할 것이다.
<제 2 실시예>
본 발명의 제 2 실시예에 전술한 제 1 실시예를 더욱 발전시킨 구조를 갖는 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 그 제조 방법을 제공한다.
전술한 제 1 실시예에 있어서는, 공통전압의 입력이 어레이 기판 또는 상기 컬러필터 기판상의 공통전극 상에 형성된 은(Ag) 도트에 의해 즉, 어레이 기판상의 공통배선과 상기 은(Ag) 도트와 상기 공통전극이 직접 접촉함으로써 상기 전도성 고분자 물질로 이루어진 공통전극에 공통전압이 인가되고 있다.
하지만, Polyacetylene, Poly(p-phenylene), Polythiophene, Poly(3,4-ethylenedioxy thiophene)(PEDOT), Polypyrrole, Poly(p-phenylene sulfide), Poly(p-phenylene), Poly(p-phenylene vinylene), Polythiophene Poly(thienylene vinylene), Polyaniline 등의 전도성 고분자 물질은 단위 면적당 저항이 102Ω/□ - 104Ω/□ 정도가 되고 있으며, 이러한 전도성 고분자 물질의 단위 면저항은 일반 적으로 공통전극으로 사용되는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)의 면저항이 1Ω/□ - 102Ω/□ 정도가 되는 바, 100배정도 큰 값을 갖게 된다.
면저항이 커진다는 것은 전압의 입력부분으로부터 전도되는 거리가 멀어질수록 처음 입력된 전압보단 전압강하가 빨리 일어나게 되며, 입력부분과 먼 곳에 위치한 부분과의 전압차이가 많이 발생하게 된다.
따라서, 전술한 제 1 실시예에 따른 컬러필터 기판은 은(Ag) 도트가 형성된 컬러필터 기판의 테두리부분과 중앙부분은 그 거리차가 크고, 전도성 고분자 물질의 면저항이 투명 도전성 물질이 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 대비 큰 값을 가지므로, 비록 플렉서블한 특성에 대해서는 우수하나, 표시품질면에 있어서는 저하되는 경향이 있다.
본 발명의 제 2 실시예는 이러한 제 1 실시예의 문제점을 해결한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전도성 고분자 물질을 이용한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 평면도이며, 도 6은 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 플렉서블한 특성을 갖는 플라스틱 재질의 투명한 기판(201) 상에 어레이 기판(미도시)상의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시) 그리고 스위칭 소자인 박막 트랜지스터 등의 비표시영역을 가리도록 크롬(Cr) 또는 산화크롬(CrOx) 등을 포함하는 금속물질로써 격자 형상의 제 1 블랙매트릭스(210a)가 다수의 개구부(215a, 215b, 215c)를 가지며 형성되어 있으며, 또한, 상기 기판(201)의 가장자리를 따라 상기 기판(201)을 테두리하며 더욱 제 2 블랙매트릭스(210b)가 형성되어 있다.
다음, 상기 서로 종횡으로 교차하여 형성된 제 1 블랙매트릭스(210a)에 의해 형성된 다수의 개구부(215a, 215b, 215c)에는 적, 녹, 청색 레지스트가 채워져 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(220a, 220b, 220c)이 서로 순차 반복하며 형성되어 있으며, 이때, 상기 각 컬러필터 패턴(220a, 220b, 220c)은 상기 제 1 블랙매트릭스(210a)와 일부 중첩하며 서로 소정간격(d) 이격하여 형성됨으로써 상기 제 1 블랙매트릭스(201a)가 상기 각 컬러필터 패턴(220a, 220b, 220c) 사이로 노출되도록 형성된 것이 특징이다.
다음, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(220a, 220b, 220c) 및 상기 각 컬러필터 패턴(220a, 220b, 220c) 사이로 노출된 제 1 블랙매트릭스(210a) 및 기판(201) 자장자리를 따라 상기 기판을 테두리하며 형성된 제 2 블랙매트릭스(210b) 위로 전면에 Polyacetylene, Poly(p-phenylene), Polythiophene, Poly(3,4-ethylenedioxy thiophene)(PEDOT), Polypyrrole, Poly(p-phenylene sulfide), Poly(p-phenylene), Poly(p-phenylene vinylene), Polythiophene Poly(thienylene vinylene), Polyaniline 중에서 선택되는 전도성 고분자 물질로서 공통전극(225)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 블랙매트릭스(210b)가 형성된 영역 중 도시한 바와 같이, 은(Ag) 도트(230)가 형성될 부분(A)에 대해서는 상기 전도성 고분자 물 질로 이루어진 공통전극(225)이 패터닝되어 상기 제 2 블랙매트릭스(210b)를 노출시키는 콘택홀(228)이 형성된 것이 특징이며, 따라서, 은(Ag) 도트(230)를 상기 컬러필터 기판(201)상에 형성할 경우, 상기 제 2 블랙매트릭스(210b)를 노출시키는 콘택홀(228)을 메우며 은(Ag) 도트(230)를 형성하거나, 또는 어레이 기판(미도시)상에 형성된 은(Ag) 도트(230)가 상기 콘택홀(228)을 통해 제 2 블랙매트릭스(210b)와 접촉하도록 형성되는 것이 특징이다.
전술한 구조를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판(201)은 서로 종횡으로 교차하여, 어레이 기판(미도시)상의 화소영역(미도시)에 대응하는 개구부(215a, 215b, 215c)를 갖는 금속재질로 이루어진 제 1 블랙매트릭스(210a)가 기판(201)의 가장자리부에 형성된 제 2 블랙매트릭스(210b)와 연결되며 형성되고 있으며, 이러한 제 1 및 제 2 블랙매트릭스(210a, 210b)가 그 상부로 기판(201) 전면에 형성된 전도성 고분자 물질로 이루어진 공통전극(225)과 직접 접촉하도록 형성되고 있으며, 이때, 공통전압의 입력이 어레이 기판(미도시)상의 공통배선(미도시)을 통해 상기 공통전극(225)과 접촉하는 은(Ag) 도트(230)를 경유하여, 상기 은(Ag) 도트(230)와 직접 접촉하는 제 2 블랙매트릭스(210b)를 통해 기판(201) 전면에 격자형태로 마치 배선처럼 형성된 제 1 블랙매트릭스(210a)로 입력되며, 이러한 제 1 블랙매트릭스(210a)를 통해 공통전압이 입력되고 있음을 알 수 있다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 블랙매트릭스(210a, 210b)를 이루는 물질은 크롬(Cr) 또는 산화크롬(CrOx)의 금속물질인 바, 이러한 금속물질의 통상적인 단위 면 저항은 10-2Ω/□정도가 되고 있으며, 이러한 금속물질의 면저항 수치는 일반적인 공통전극을 형성하는 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)보다도 100배 정도 작은 수치가 됨으로, 이러한 면저항을 갖는 제 1 및 제 2 블랙매트릭스(210a, 210b)를 배선으로 하여 전압이 입력되고, 최종적으로 기판(201) 전면에 형성된 전도성 고분자 물질로 이루어진 공통전극(225)으로 입력되는 구조가 되는 바, 공통전압의 면저항의 증가로 인한 표시품질의 문제를 해결할 수 있다.
조금 더 상세히 설명하면, 공통전극으로의 공통전압의 인가가 제 1 실시예 에는 은(Ag) 도트에 의해 상기 공통전극으로 직접 입력되는 구조를 갖게 되므로 은(Ag) 도트 형성 부분으로부터 먼 쪽에 위치하는 즉 컬러필터 기판의 중앙영역은 그 곳까지의 거리가 수 내지 수십 ㎝가 되므로 상기 은(Ag) 도트를 통해 인가된 공통전압이 상기 은(Ag) 도트 부분의 공통전극으로부터 상기 중앙부의 공통전압까지 전도되는 시점에서 상기 공통전극 자체의 면저항에 의해 전압강하가 일어나 상기 은(Ag) 도트 주위보다 공통전압이 매우 낮게 형성됨으로써 어레이 기판의 화소전극과 상기 공통전극간의 전계에 차이가 발생하여 표시품질의 저하가 발생하지만, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서는 면저항이 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 보다도 훨씬 작은 것을 특징으로하는 금속물질로 이루어진 제 1 및 제 2 블랙매트릭스가 마치 배선과 같은 역할을 하여 각 화소영역에 대응하는 공통전극 영역까지 전압강하가 거의 없이 전도되며, 이때, 각 화소영역 주위의 제 1 블랙매트릭스로부터 각 화소영역에 대응하는 공통전극으로 전도되게 되며, 이때, 각 화소 영역은 그 크기 즉, 가로길이 또는 세로길이가 수십㎛ 에서 수백㎛ 정도밖에 되지 않으므로 상기 제 1 블랙매트릭스로부터 각 화소영역에 대응하는 공통전극에서의 전압강하는 거의 발생하지 않게 되어 기판 전 영역에 있어 비교적 고르게 공통전압이 인가되게 됨으로 표시품질 또한 향상되게 된다.
이후에는 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 제 2 실시예 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 평면을 도시한 도 5의 절단선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도를 도시한 것이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 플렉서블한 특성을 갖는 플라스틱 재질의 투명한 기판(201)상에 크롬(Cr) 또는 산화크롬(CrOx) 등의 금속물질을 전면에 증착 후, 마스크(미도시)를 이용한 사진식각법(photolithography)을 통하여 서로 종횡으로 교차하는 격자 형태로 다수의 개구부(215a, 215b, 215c)를 갖는 제 1 블랙매트릭스(210a)와 동시에 상기 기판(201)의 가장자리부를 테두리하는 제 2 블랙매트릭스(210b)를 형성한다. 이때, 기판(201)상에 서로 종횡으로 형성된 상기 제 1 블랙매트릭스(210a)는 그 일끝이 상기 제 2 블랙매트릭스(210b)와 연결되도록 형성되는 것이 특징이다.
다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 블랙매트릭스(210a, 210b)가 형성된 기판(201) 위로 적, 녹, 청색 중의 한 가지, 예를들면 적색 레지스 트(resist)를 스핀 코팅(spin coating), 바 코팅(bar coating)등의 방법을 통하여 전면에 도포하여 적색 컬러필터층(218)을 형성하고, 빛을 통과시키는 투과영역(TA)과 빛을 차단하는 차단영역(BA)을 갖는 마스크(296)를 상기 적색 컬러필터층(218) 위에 위치시킨 후, 상기 마스크(296)를 통한 노광(exposure)을 실시한다.
다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 노광된 상기 적색 컬러필터층(도 7b의 218)을 현상하면, 일반적으로 컬러 레지스트는 빛을 받은 부분이 현상 시 남게되는 네가티브(negative) 성질을 갖고 있으므로, 상기 마스크(도 7b의 296)의 투과영역(도 7b의 TA)에 대응하여 빛(UV광)이 조사된 부부의 적색 컬러필터층(도 7b의 218) 부분은 기판(201)상에 남게되고, 빛이(UV광)이 상기 마스크(도 7b의 296)의 차단영역(도 7b의 BA)에 의해 차단되어 조사되지 않은 적색 컬러필터층(도 7b의 218) 부분은 제거됨으로써 최종적으로 상기 제 1 블랙매트릭스(210a)에 의해 형성된 개구부(215a, 215b, 215c) 중 일부 개구부(215a)를 채우며, 그 테두리가 상기 제 1 블랙매트릭스(210a)와 중첩하며 서로 이격하는 적색 컬러필터 패턴(220a)을 형성하게 된다.
다음, 도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 서로 이격하는 적색 컬러필터 패턴(220a) 형성한 방법과 동일하게 녹색 및 청색에 대해서도 진행하여 상기 개구부(215b, 215c)를 채우며 적색 및 녹색 컬러필터 패턴(220a, 220c)을 형성함으로써 최종적으로는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(220a, 220b, 220c)이 순차 반복하는 형태의 컬러필터층(220)을 형성한다.
이때, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(220a, 220b, 220c)은 그 가장자리 부분 각각이 상기 제 1 블랙매트릭스(210a)와 중첩하며, 상기 제 1 블랙매트릭스 (210a)상에서 서로 소정간격(d) 이격하여 상기 각 컬러필터 패턴(220a, 220b, 220c) 사이로 상기 제 1 블랙매트릭스(210a)를 노출시키도록 형성하는 것이 특징적인 면이 된다. 이는, 추후에 형성될 공통전극(도 7e의 225)과 상기 제 1 블랙매트릭스(210a)가 직접 접촉하도록 하기 위함이다.
다음, 도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(220a, 220b, 220c) 및 각 패턴(220a, 220b, 220c) 사이로 노출된 제 1 블랙매트릭스(210a)와 기판(201) 테두리의 상기 제 2 블랙매트릭스(210b) 위로 전면에 전도성 고분자 물질 예를들면 Polyacetylene, Poly(p-phenylene), Polythiophene, Poly(3,4-ethylenedioxy thiophene)(PEDOT), Polypyrrole, Poly(p-phenylene sulfide), Poly(p-phenylene), Poly(p-phenylene vinylene), Polythiophene Poly(thienylene vinylene), Polyaniline 중에서 선택되는 하나를 도포하여 공통전극(225)을 형성한다.
이후, 상기 기판(201) 전면에 형성된 전도성 고분자 물질의 공통전극(225) 위로 포토레지스트를 도포하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 제 2 블랙매트릭스(210b)와 중첩되는 영역 중 일부 예를 들면 기판의 네 꼭지점 부근 영역(A)에 대응하여 상기 포토레지스트를 제거하고 그 외에 영역에 대해서는 포토레지스트층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 포토레지스트층(미도시) 외부로 노출된 상기 공통전극(225)을 식각함으로써 그 하부의 제 2 블랙매트릭스(210b)를 노출시키는 콘택홀(228)을 형성 함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판(201)을 완성한다.
이때, 은(Ag) 도트(230)를 상기 컬러필터 기판(201)에 형성할 경우, 도시한 바와같이 상기 콘택홀(228)을 채우며 상기 제 2 블랙매트릭스(210b)와 접촉하도록 은(Ag) 페이트스(paste)를 도팅(dotting)함으로써 은(Ag) 도트를 형성한다.
이후, 간략히 전술한 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판을 구비한 액정표시장치에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시에에 따른 컬러필터 기판을 구비한 액정표시장치의 단면을 간략히 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이, 은 도트를 제외한 모든 공정이 완료되어 완성된 컬러필터 기판(201)의 상기 제 2 블랙매트릭스(210b)를 노출시키는 콘택홀(228)에 대응하여 은(Ag) 페이스트를 도팅하여 은(Ag) 도트(230)를 형성하고, 이렇게 상기 콘택홀(228)을 통해 상기 제 2 블랙매트릭스(210b)와 직접 접촉하는 은(Ag) 도트(230)가 완료된 상기 컬러필터 기판(201)과, 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(260)이 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하고, 상기 다수의 각 화소영역(P) 내에 게이트 전극(253), 게이트 절연막(255), 반도체층(258), 소스 및 드레인 전극(262, 264)으로 구성되는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 구비(도면에서는 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(220b, 220c)이 구비된 화소영역(P)에는 구비되지 않음을 보이고 있으나, 상기 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(220b, 220c)을 구비한 화소영역(P)에 도 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있다.)하고, 상기 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(264)과 연결되며, 각 화소영역(P)별로 독립되게 형성된 화소전극(270)과, 상기 다수의 화소영역(P)들로 이루어진 액티브 영역(AA)의 외측으로 테두리영역(NA)에 외부로부터 공통전압을 입력받는 공통배선(254)이 형성된 어레이 기판(251)을 상기 공통전극(225)과 화소전극(270)이 서로 마주대하도록 하고, 액정층(285)을 개재한 후, 상기 제 2 블랙매트릭스(210b)를 노출시키는 콘택홀(228)을 채우며 형성된 은(Ag) 도트(230)를 상기 어레이 기판(251)상의 공통배선(254)과 접촉하도록 하여 상기 두 기판(201, 251)을 씰 패턴(280)을 이용하여 합착함으로 액정표시장치(200)를 완성할 수 있다.
이러한 액정표시장치(200)의 경우, 상기 컬러필터 기판(201) 상의 공통전극(225)이 금속물질 대비 더욱 정확히는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 대비 유연성 및 연성이 우수한 특성을 갖는 전도성 고분자 물질로써 형성됨으로써 상기 액정표시장치(200)를 폴딩(folding) 또는 벤딩(bending) 시 컬러필터 기판(201) 전면에 형성되는 공통전극(225)의 끊어짐 등의 문제 발생이 거의 없으며, 상기 제 1 및 제 2 블랙매트릭스(210a, 210b)를 마치 공통전압 인가를 위한 배선으로 이용하는 구조가 되고 있는 바, 면저항이 비교적 높은 도전성 고분자 물질로 컬러필터 기판(201)에 공통전극(225)이 형성되더라도, 상기 금속물질로 이루어진 제 1 및 제 2 블랙매트릭스(210a, 210b)를 배선으로 하여 상기 공통전극(225)에 공통전압이 인가되므로, 최종적으로 상기 공통전극(225) 전면에 걸쳐 전압강하가 거의 발생하지 않아 거의 균일한 수준의 공통전압이 인가됨으로 표시품질 또한 향상되는 효과를 갖는 특징이 있다.
본 발명에 의한 액정표시장치용 컬러필터 기판은 공통전극을 유연성 및 연성이 우수한 특성을 갖는 전도성 고분자물질로써 형성하는 바, 이를 이용한 액정표시장치를 폴딩(folding)되도록 제작할 경우, 상기 공통전극이 끊어짐 등이 거의 발생하지 않으므로 플렉서블한 표시장치 제조에 유리한 장점을 갖는다.
또한, 면저항이 비교적 높은 전도성 고분자 물질을 이용하여 공통전극을 형성함에도 불구하고, 그 하부의 금속물질로 이루어진 블랙매트릭스를 공통전압 인가를 위한 배선으로 이용함으로써 면저항에 따른 전압강하를 극복하여 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 투명한 기판 상에 금속물질로 이루어지며, 서로 종횡으로 교차하여 다수의 개구부를 가지며 형성된 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 블랙매트릭스의 양 끝단과 연결되며 상기 기판을 테두리하는 제 2 블랙매트릭스와;
    상기 각 개구부를 채우며, 상기 제 1 블랙매트릭스 상에서 서로 이격하며 순차 반복 배열하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과;
    상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 위로 전도성 고분자 물질로 이루어지며, 상기 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴 사이로 노출된 제 1 블랙매트릭스 및 제 2 블랙매트릭스와 접촉하며, 상기 제 2 블랙매트릭스를 노출시키는 다수의 콘택홀을 갖는 공통전극 및
    상기 콘택홀을 통해 상기 노출된 제 2 블랙매트릭스 및 공통전극과 접촉하는 은(Ag) 도트를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 블랙매트릭스는 공통전압 인가를 위한 배선으로서 이용되는 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 물질은 Polyacetylene, Poly(p-phenylene), Polythiophene, Poly(3,4-ethylenedioxy thiophene)(PEDOT), Polypyrrole, Poly(p-phenylene sulfide), Poly(p-phenylene), Poly(p-phenylene vinylene), Polythiophene Poly(thienylene vinylene), Polyaniline 중에서 선택되는 하나인 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속물질은 크롬(Cr) 또는 산화크롬(CrOx)인 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명한 기판은 플렉서블한 특성을 갖는 플라스틱 재질인 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  6. 투명한 기판 상에 금속물질을 전면에 증착하고, 패터닝함으로써 서로 종횡으로 교차하여 다수의 개구부를 갖는 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 블랙매트릭스의 양 끝단과 연결되며 상기 기판을 테두리하는 제 2 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 블랙매트릭스 위로 상기 각 개구부를 채우며, 상기 제 1 블랙매트릭스 상에서 서로 이격하며 순차 반복 배열하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 위로 전도성 고분자 물질로써 상기 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴 사이로 노출된 제 1 블랙매트릭스 및 제 2 블랙매트릭스와 접촉하며, 상기 제 2 블랙매트릭스를 노출시키는 다수의 콘택홀을 갖는 공통전극을 형성하는 단계 및
    상기 다수의 콘택홀을 채우며 상기 제 2 블랙매트릭스 및 공통전극과 접촉하는 은(Ag) 도트를 형성하는 단계를 포함하여,
    상기 제 1 및 제 2 블랙매트릭스가 공통전압 인가를 위한 배선으로서 이용되도록 하는 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 서로 마주 대하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 금속물질로 이루어지며, 서로 종횡으로 교차하여 다수의 개구부를 가지며 형성된 제 1 블랙매트릭스와, 상기 제 1 블랙매트릭스의 양 끝단과 연결되며 상기 기판을 테두리하는 제 2 블랙매트릭스와;
    상기 각 개구부를 채우며, 상기 제 1 블랙매트릭스 상에서 서로 이격하며 순차 반복 배열하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴과;
    상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 위로 전도성 고분자 물질로 이루어지며, 상기 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴 사이로 노출된 제 1 블랙매트릭스 및 제 2 블랙매트릭스와 접촉하며, 상기 제 2 블랙매트릭스를 노출시키는 다수의 콘택홀을 갖는 공통전극과;
    상기 제 2 기판상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하는 게이트 및 데이터 배선과;
    상기 각 화소영역내에 형성된 박막 트랜지스터와;
    상기 각 박막 트랜지스터와 연결되며 각 화소영역별로 각각 형성된 화소전극과;
    상기 제 2 기판 상에 형성된 공통배선과;
    상기 콘택홀을 채우며 상기 제 2 블랙매트릭스 및 공통전극과 접촉하며, 동시에 상기 공통배선과 접촉하도록 형성된 은(Ag) 도트와;
    상기 화소전극과 공통전극 사이에 개재된 액정층을 포함하여,
    상기 제 1 및 제 2 블랙매트릭스가 공통전압 인가를 위한 배선으로서 이용되도록 하는 액정표시장치
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