KR101347893B1 - 다이크로익 필터를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 다이크로익 필터(dichroic filter) 또는 다이크로익 필터 시트(dichroic filter sheet)를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 기존의 두터운 컬러필터를 생략하는 대신, 백색광원을 선택적 파장 특성에 따라 적,녹,청색의 빛으로 나누는 다이크로익 필터(dichroic filter)를 사용하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하면, 백라이트로서 별도의 발광수단(LED)을 사용할 필요 없이 기존의 백라이트만으로 높은 색재현율이 가능한 장점이 있고, 기존의 컬러필터를 생략할 수 있으므로 공정을 단순화 할 수 있고 불량 발생률을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

Description

다이크로익 필터를 포함하는 액정표시장치{LCD with a dichroic filter}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 일반적인 컬러필터의 파장대 투과율에 따른 스펙트럼 특성을 나타낸 도면이고,
도 3은 다이크로익 필터 시트를 포함하는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 4는 다이크로익 필터 시트를 포함하는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 5는 다이크로익 필터 시트를 구성한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 색재현율을 나타낸 도면이고,
도 6a는 6색 다이크로익 필터를 도시한 단면도이고,
도 6b는 6색 다이크로익 필터에 대응하는 각 파장대 투과율에 따른 스펙트럼 특성을 나타낸 도면이고,
도 7은 다이크로익 필터를 포함한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 8a 내지 도 8e는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조공정 을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 다이크로익필터 기판의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100 : 기판 102 : 게이트 전극
104 : 게이트 배선 106 : 게이트 패드
108 : 게이트 절연막 110 : 액티브층
112 : 오믹 콘택층 114 : 소스 전극
116 : 드레인 전극 118 : 데이터 배선
120 : 데이터 패드 122 : 금속패턴
124 : 제 1 보호막 128 : 제 2 보호막
130 : 화소 전극 132 : 게이트 패드 전극
134 : 데이터 패드 전극
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 컬러필터 대신 다이크로익 필터(dichroic filter)를 포함하는 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 화상을 표현하는 것으로, 전계가 인가되면 액정의 배열이 달라지고 달라진 액정의 배열 방향에 따라 빛이 투과되는 특성 또한 달라진다.
액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 컬러필터(8)와 각 컬러필터(8)사이에 구성된 블랙 매트릭스(6)를 포함하는 컬러필터(8)와 상기 컬러필터(8)의 상부에 증착된 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)이 정의되고 화소영역(P)에는 화소전극(17)과 스위칭소자(T)가 구성되며, 화소영역(P)의 주변으로 어레이배선이 형성된 하부기판(22)과, 상부기판(5)과 하부기판(22) 사이에는 액정(14)이 충진 되어 있다.
상기 하부기판(22)은 어레이기판(array substrate)이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(TFT)를 교차하여 지나가는 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 형성된다.
이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소영역(P)상에는 전술한 바와 같이 투명한 화소전 극(17)이 형성된다.
상기 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.
상기 화소전극(17)과 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터(C)가 게이트 배선(13)의 상부에 구성되며, 스토리지 캐패시터(C)의 제 1 전극으로 게이트 배선(13)의 일부를 사용하고, 제 2 전극으로 소스 및 드레인 전극(36,38)과 동일층 동일물질로 형성된 아일랜드 형상의 소스/드레인 금속층(30)을 사용한다.
이때, 상기 소스/드레인 금속층(30)은 화소전극(17)과 접촉되어 화소전극의 신호를 받도록 구성된다.
전술한 구성에서, 상기 컬러필터(8)는 염색법과 같이 염료의 색깔이 바래거나 증발하는 데 기인하는 내열성, 내광성, 내약품성이 떨어지는 문제점이 없는 안료 분산법을 많이 사용하게 되는데, 안료 분산법은 컬러 레지스트를 패턴함에 있어 수 마이크론 정도의 오차 범위 내에서 정확하게 패턴해야 하는 등의 공정상 복잡함이 있고 레지스트간 단차 및 패턴 뜯김 등의 불량이 많이 발생하고, 다수의 첨가제를 혼합하여 형성해야 하기 때문에 비용면에서 경쟁력이 저하되는 문제가 있다.
또한, 색특성이 완만한 밴드(band)를 가지기 때문에 높은 색재현율을 얻기가 어렵다.
이에 대해, 이하 도 2a와 도 2b를 참조하여 설명한다.
도 2a는 컬러필터의 파장에 따른 투과율을 나타낸 분광 스펙트럼 이고, 도 2b는 종래에 따른 컬러필터의 색재현율을 나타낸 도면이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 일반적인 컬러필터는 청색(blue)과 녹색(green)과 적색(red)을 나타내는 파장대에서 투과율이 브로드(broad)한 밴드(band)형태를 나타내는 것을 알 수 있다.
즉, 일반적으로, 660nm 파장의 빛은 적색을 나타내고, 530nm 파장의 빛은 청색을 나타내고, 470nm파장의 빛은 청색을 나타내는데, 상기 각 파장을 중심으로 전후 넓은 파장대에서 완만한 투과율을 보이고 있다.
이와 같은 스펙트럼 특성으로 인해, 높은 색 재현율(높은 색순도)을 얻기가 어려운 단점이 있다.
이와 같은 이유로 도 2b에 도시한 색재현면적인 NTSC(national television system committee )표준 면적 기준 50%의 색재현율을 보이게 되며 최대 72%의 색재현율을 나타낸다.
그 이상의 색 재현율을 구현하기 위해 컬러필터 레지스트 및 백라이트의 개발이 현재 진행중이다.
현재까지의 색재현율은 백라이트의 한 종류인 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)이용시 최대 92%이고, LED 백라이트 사용시에는 110%까지 가능한 것으로 알려져 있지만, LED백라이트의 경우는 아직까지 전력소모가 크고 고비용 높은 열량 등의 해결해야 될 문제가 남아 있다.
또한, 종래의 컬러필터는 컬러 레지스트 자체가 유기물인 관계로 공정적으로 상기 레지스트 간 단차 및 패턴 뜯김 등의 불량이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 종래의 컬러필터 대신 선택적 파장특성을 가지며 단순 증착공정으로 제작되는 다이크로익 필터(dichroic filter)를 사용하여, 공정 및 비용면에서 경쟁력을 가지는 동시에, 색재현율이 높은 액정표시장치를 제작하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 액정표시장치는 어레이부가 형성된 제 1 기판과, 제 2 기판을 합착하여 구성한 액정패널과; 상기 액정패널의 하부에 위치한 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛과 액정패널의 사이에 위치하고, 상기 백라이트 유닛으로부터 입사한 백색광을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 다이크로익 필터 시트를 포함한다.
상기 다이크로익 필터 시트는, 적색(red)과 녹색(green)과 청색(blue)광에 대응하는 파장을 투과시키는 적색필터와 녹색필터와 청색 필터로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 다이크로익 필터 시트는, 적색과 녹색과 청색과, 노란색(yellow)과 청록색(cyan)과 자홍색(magenta)에 대응하는 파장을 투과시키는 적색필터와 녹색필터와 청색 필터와 옐로우 필터와 마젠타 필터와 시안필터로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 기판은 다수의 화소 영역이 정의된 기판과, 상기 각 화소 영역마 다 구성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터의 제 1 전극과 접촉하면서 화소 영역의 일 측으로 연장된 게이트 배선, 상기 박막트랜지스터의 제 2 전극과 접촉하면서, 상기 게이트배선과 교차하는 화소 영역의 타 측으로 연장된 데이터 배선과, 상기 박막트랜지스터의 제 3 전극과 접촉하면서, 상기 화소 영역에 위치한 화소 전극과, 상기 박막트랜지스터의 상부에 구성된 빛 차단수단을 포함한다.
상기 빛 차단수단은 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 상부에 이 보다 큰 면적으로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 각 색의 필터의 경계에 빛 차단수단을 더욱 포함한다.
상기 제 2 기판의 대향면에 공통 전극을 더욱 포함한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 액정표시장치는 어레이부가 형성된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 합착되고, 상기 제 1 기판과 대향하는 상기 제 2 기판의 일면에 구성되고, 백색광을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 다이크로익 필터와; 상기 제 1 기판의 하부에 위치한 백라이트 유닛을 포함한다.
상기 다이크로익 필터 시트는, 적색(red)과 녹색(green)과 청색(blue)광에 대응하는 파장을 투과시키는 적색필터와 녹색필터와 청색필터로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 다이크로익 필터 시트는, 적색과 녹색과 청색과, 노란색(yellow)과 청록색(cyan)과 자홍색(magenta)에 대응하는 파장을 투과시키는 적색필터와 녹색필터와 청색 필터와 옐로우 필터와 마젠타 필터와 시안필터로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 다이크로익 필터 기판 제조방법은 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판의 전면에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와; 상기 기판에 고굴절률 특성의 무기절연물질과, 저굴절률 특성을 가지는 무기 절연물질을 증착하고 패턴하여, 백색광을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 다이크로익 필터를 형성하는 단계를 포함한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
도 3은 다이크로익 필터 시트(Dichroic Filter Sheet)를 포함하는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(99)는, 박막트랜지스터 어레이 기판(AS)과 백라이트 유닛(backlight unit, BL)과, 상기 어레이기판(AS)과 백라이트 유닛(BL)사이에 구성한 다이크로익 필터 시트(dichroic filter sheet, DFS)를 포함한다.
상기 박막트랜지스터 어레이기판(AS)은, 투명한 절연 기판(100)상에 다수의 화소 영역(P)을 매트릭스 형태로 정의하고, 상기 각 화소 영역(P)마다 박막트랜지스터(T)와 이와 접촉하는 화소 전극(130)을 구성한다.
상기 화소 영역(P)의 일 측에는 일 끝단에 데이터 패드(120)를 포함하는 데이터 배선(118)을 구성하고, 상기 데이터 배선(118)과 교차하는 화소 영역(P)의 타 측에는 일 끝단에 게이트 패드(106)를 포함하는 게이트 배선(104)을 구성한다.
상기 다이크로익 필터 시트(DFS)는, 일반적으로 무기물 필터이며 기본필름(base film)에 광흡수율이 적은 고굴절율의 무기물질과 저굴절률의 무기물질을 교대로 진공중에서 증착하여 제작하게 된다.
이와 같이 제작된 다이크로익 필터(DFS)는 빛을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 광 필터이며 따라서, 색재현성이 기존의 컬러필터에 비해 우수한 장점이 있다.
이하, 전술한 평면도를 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면구성을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 단면 구성을 도시한 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(99)는 액정패널(LCP)과 백라이트 유닛(BL)사이에 별도로 제작한 다이크로익 필터 시트(Dichroic Filter Sheet,DFS)를 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 액정패널(LCP)은, 박막트랜지스터 어레이배선이 형성된 제 1 기판(100)과 공통 전극(202)을 구성한 제 2 기판(200)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(100,200) 사이에 충진된 액정층(LC)을 포함한다.
상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 다수의 화소 영역(P)을 포함하는 표시영역(DA)과, 표시영역(DA)의 둘레에 해당하는 비표시영역(ADA)으로 나눌 수 있다.
상기 각 화소영역(P)마다 박막트랜지스터(T)와 이에 접촉하는 화소 전극(130)과 보조 용량부(C)를 형성한다.
이때, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(102)과 액티브층(110)및 오믹 콘택층(112)과 소스 전극(114)과 드레인 전극(116)을 포함하고, 상기 보조 용량부(C)는 상기 게이트 배선(104)을 제 1 전극으로 하고, 상기 게이트 배선(104)의 일부 상부에 위치하는 섬형상의 금속패턴(122)을 제 2 전극으로 하여 형성한다.
전술한 보조 용량부(C)의 구성은 일예에 불과하며 다양하게 설계할 수 있다.
상기 박막트랜지스터(T)와 보조 용량부(C)가 형성된 기판(100)의 전면에 무기 절연물질로 형성된 제 1 보호막(124)과 유기 절연물질로 형성된 제 2 보호막(128)을 구성한다.
상기 화소 전극(130)은 상기 제 1 및 제 2 보호막(124,128)을 사이에 두고, 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(116)과 상기 보조 용량부(C)의 제 2 전극(122)과 동시에 접촉하도록 구성한다.
이때, 상기 게이트 배선(104)과 데이터 배선(118)의 일 끝단에는 각각 게이트 패드(106)와 데이터 패드(120)가 위치하고, 상기 화소 전극(130)과 동일층 동일물질에서 형성된 게이트 패드 전극(132)과 데이터 패드 전극(134)을 구성한다.
전술한 바와 같이 구성된 제 1 기판(100)과 마주보는 제 2 기판(200)의 일면에는 투명한 공통전극(202)을 구성한다.
상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 액정층(LC)을 사이에 두고 합착하여 구성함으로써 액정패널(LCP)을 구성하게 된다.
일반적으로, 상기 액정패널(LCP)의 뒷면 즉, 상기 제 1 기판(100)의 하부에는 다수의 광학 시트와 도광판 및 램프를 포함하는 백라이트 유닛(BL)을 구성한다.
이때, 상기 백라이트 유닛(BL)과 상기 액정패널(LCP)사이에는 앞서 언급한 바와 같은 다이크로익 필터 시트(DFS)를 구성하는 것을 특징으로 하며, 상기 다이크로익 필터 시트(dichroic filter sheet, DFS)는 적색과 녹색과 청색에 대응하는 파장을 통과시키는 일정 면적의 적색 필터(150a),녹색 필터(150b), 청색 필터(150c)가 순차 구성된 형상으로 제작된다.
이때, 상기 적색과 녹색과 청색 필터(150a,150b,150c) 사이에 색 혼합을 방지하기 위한 빛 차단수단(블랙매트릭스, 미도시)을 구성할 수 있으며 다른 형태로, 상기 제 1 기판(100)에 빛 차단수단(블랙매트릭스,126)을 구성할 수 도 있다.
이때, 상기 다이크로익 필터 시트(DFS) 자체에 빛 차단수단(126)을 구성할 경우에는 크롬(Cr)과 크롬 옥사이드(CrOX)를 증착하여 형성할 수 있고, 상기 제 1 기판(100)에 빛 차단수단을 구성할 경우에는, 블랙수지(black resin)를 이용하여 상기 박막트랜지스터(T)의 상부 및 배선의 상부에 대응하여 블랙매트릭스(126)를 구성하면 된다.
전술한 구성에서, 상기 백라이트 유닛(BL)에서 백색광(WL)이 상기 다이크로익 필터 시터(DFS)를 통과하게 되며 이때, 적색과 녹색과 청색에 대응하는 각 파장의 빛이 상기 다이크로익 필터 시트(DFS)를 통과하여 색을 구현하게 된다.
따라서, 기존의 컬러수지와는 다르게 색재현성이 매우 높은 장점이 있다.
도 5는 다이크로익 필터를 이용할 경우의, 색재현율을 나타낸 것이다.
도시한 바와 같이, 다이크로익 필터를 사용하였을 경우, 본 발명에 따른 COT형 액정표시장치는 NTSC표준 면적에 가까운 색재현율을 보임을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구성은, 상기 액정패널(도 4의 LCP)과 백라이트 유닛(도 4의 BL)사이에 적색과 녹색과 청색과 같은 3색을 나타내는 다이크로익 필터 시트(도 4의 DFS)를 구성하였지만, 상기 적색과 녹색과 청색의 필터에 더하여, 옐로우(yellow, 노란색), 시안(cyan, 청록색) 마젠타(magenta, 자홍색)필터를 추가하여 6색을 나타내는 필터 시트로 구성할 수 있다.
도 6a는 제 1 실시예의 제 2 예에 따른 6색의 필터로 구성된 다이크로익 필터 시트의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 6b는 상기 6색에 관련한 파장특성을 나타낸 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 6a에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 2 예에 따른 다이크로익 필터 시트는 기본필름(base film, 미도시)에 증착공정을 통해, 적색(300a,red), 녹색(300b,green), 청색(300c,blue) 그리고 옐로우(300d), 시안(300e,cyan), 마젠타(300f,magenta)와 같은 6색의 필터를 구성하는 것을 특징으로 한다.
도 6b의 스펙트럼에 도시한 바와 같이, 선택적인 파장특성을 가지므로 6색의 필터는 각 색을 나타내는 파장대에서 90%이상의 투과율을 보임을 알 수 있다.
따라서, 높은 고색재현율을 구현할 수 있는 동시에 풍부한 색감을 표현할 수 있게 된다.
종래의 컬러필터는 도 6b와 같은 높은 투과율 특성을 가지는 옐로우(300d), 시안(300e,cyan), 마젠타(300f,magenta) 필터를 구현하기 어렵지만, 본 발명에 따른 다이크로익 필터를 사용하게 되면 앞서 언급한 바와 같이 선택적인 파장특성을 이용한 것이기 때문에, 비교적 간단하게 필터를 제작할 수 있는 장점이 있다.
이상으로 본 발명에 따른 제 1 실시예의 제 1 및 제 2 예에 대해 설명하였다.
이하, 제 2 실시예는, 앞서 제 1 실시예와는 달리, 다이크로익 필터를 액정패널의 내부에 직접 형성하는 것을 특징으로 한다.
-- 제 2 실시예 --
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(300)는 제 2 기판(500)안쪽에 다이크로익 필터(dichroic filter,504a,504b,504c)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상세히는, 본 발명에 따른 액정표시 장치(300)는, 박막트랜지스터 어레이 배선이 형성된 제 1 기판(100)과 공통 전극(508)을 구성한 제 2 기판(500)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(100,500)사이에 충진된 액정층(LC)을 포함한다.
상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(500)은 다수의 화소영역(P)을 포함하는 표시영역(DA)과, 표시영역(DA)의 둘레에 해당하는 비표시영역(ADA)으로 나눌 수 있으며, 상기 표시영역(DA)은 다수의 화소 영역(P)을 매트릭스 형태로 정의한다.
상기 각 화소영역(P)마다 박막트랜지스터(T)와 이에 접촉하는 화소 전극(130)과 보조 용량부(C)를 형성한다.
이때, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(102)과 액티브층및 오믹 콘택층(110,112)과 소스 전극(114)과 드레인 전극(116)을 포함하고, 상기 보조 용량부(C)는 상기 게이트 배선(104)을 제 1 전극으로 하고, 상기 게이트 배선(104)의 일부 상부에 위치하여 상기 화소 전극(130)과 접촉하는 섬형상의 금속패턴(122)을 제 2 전극으로 하여 형성한다.
전술한 보조 용량부(C)의 구성은 일예에 불과하며 다양하게 설계할 수 있다.
상기 박막트랜지스터(T)와 보조 용량부(C)가 형성된 기판(100)의 전면에 무기 절연물질로 형성된 제 1 보호막(124)과 유기 절연물질로 형성된 제 2 보호막(128)을 구성한다.
상기 화소 전극(130)은 상기 제 1 및 제 2 보호막(124,128)을 사이에 두고, 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(114)과 상기 보조 용량부(C)의 제 2 전극(122)과 동시에 접촉하도록 구성한다.
이때, 상기 게이트 배선(102)과 데이터 배선(118)의 일 끝단에는 각각 게이트 패드(106)와 데이터 패드(120)가 위치하고, 상기 화소 전극(130)과 동일층 동일물질에서 형성된 게이트 패드 전극(132)과 데이터 패드 전극(134)을 구성한다.
전술한 구성에서, 상기 제 1 기판(100)과 마주보는 제 2 기판(200)의 대향면에 다이크로익 필터(504a,504b,504c)를 코팅방식으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 다이크로익 필터(504a,504b,504c)는 종래의 컬러수지를 이용한 컬러필터 형성방법과는 달리 무기물질을 증착하는 방식을 이용함으로 섬세한 패턴 형성이 가능하다.
이때, 상기 적색과 녹색과 청색 필터(504a,504b,504c)사이에 색 혼합을 방지하기 위한 빛 차단수단(블랙매트릭스)을 구성할 수 있으며 다른 형태로, 상기 제 1 기판(100)에 빛 차단수단(블랙매트릭스)을 구성할 수 도 있다.
이때, 상기 제 2 기판(500)의 다이크로익 필터(504a,504b,504c)사이에 빛 차단수단(미도시)을 구성할 경우에는 크롬(Cr)과, 크롬 옥사이드(CrOX)를 증착하여 형성할 수 있고, 상기 제 1 기판(100)에 빛 차단수단을 구성할 경우에는, 블랙수지(black resin)를 이용하여 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 적색과 녹색과 청색만을 나타내는 3색의 다이크익 필터(504a,504b,504c)외에, 앞서 언급한 바와 같이 적색 녹색과 청색과 노란색(yellow)과 자홍색(magenta)과 청록색(cyan)을 나타내는 6컬러 방식으로 구성된 다이크로익 필터(dichroic filter)를 구성할 수 있다.
이하, 제 3 실시예를 통해 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판과, 상기 다이크로익 필터를 포함하는 기판의 제조방법을 설명한다.
-- 제 3 실시예 --
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법 을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 8a 에 도시한 바와 같이, 기판 상에 다수의 화소 영역(P)을 정의하고, 상기 각 화소 영역(P)마다 스위칭 영역(S)과 스토리지 영역(C)을 정의하고, 상기 화소 영역(P)의 일 측과 타 측을 따라 교차하는 형태의 게이트 영역(G)과 데이터 영역(D)을 정의한다.
이때, 화소 영역(P)을 지나는 게이트 영역(G)의 일부는 스토리지 영역(C)이 된다.
다음으로, 상기 기판(100)의 전면에 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(Mo), 구리(Cu), 몰리티타늄(MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 물질을 증착하고 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)에 게이트 전극(102)과, 상기 게이트 전극(102)과 연결되고 일 끝단에 게이트 패드(106)를 포함하는 게이트 배선(104)을 게이트 영역(G)에 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 전극(102)과 게이트 배선(104)과 게이트 패드(106)가 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 1 절연막(게이트 절연막, 108)을 형성한다.
도 8b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(108)이 형성된 기판(100)의 전면에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+A-Si:H)을 증착하고 패턴하여, 상기 게이트 전극(102)에 대응하는 게이트 절연막(108)의 상부에 액티브층(110)과 오믹 콘택층(112)을 형성한다.
다음으로, 상기 오믹 콘택층(112)이 형성된 기판(100)의 전면에 전술한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 증착하고 패턴하여, 상기 오믹 콘택층(112)의 상부에 서로 이격하여 구성된 소스 전극(114)과 드레인 전극(116)과, 상기 소스 전극(114)과 연결되고 일 끝단에 데이터 패드(120)를 포함하는 데이터 배선(118)을 상기 데이터 영역(D)에 형성한다.
동시에, 상기 스토리지 영역(C)에 섬형상의 금속패턴(122)을 형성한다.
다음으로, 상기 소스 및 드레인 전극(114,116)의 이격된 영역 사이로 노출된 오믹 콘택층(112)을 제거하여 하부의 액티브층(110)을 노출하는 공정을 진행한다.
이때, 오믹 콘택층(112)을 비롯한 기타의 이물질이 남지 않도록 상기 액티브층(110)을 과식각 하는 것이 바람직하다.
이로써, 상기 스위칭 영역(S)에는 게이트 전극(102)과 액티브층및 오믹 콘택층(110,112)과 소스 전극(114)과 드레인 전극(116)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
도 8c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(114,116)과 데이터 패드 및 데이터 배선(120,118)과, 섬형상의 금속 패턴(122)이 형성된 기판(100)의 전면에 앞서 언급한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 2 절연막(제 1 보호막, 108)을 형성한다.
다음으로, 상기 제 2 절연막(108)을 패턴하여, 상기 드레인 전극(116)을 노 출하는 제 1 콘택홀(CH1)과, 상기 섬형상의 금속패턴(122)을 노출하는 제 2 콘택홀(CH2)과, 상기 게이트 패드(106)를 노출하는 제 3 콘택홀(CH3)과, 상기 데이터 패드(120)를 노출하는 제 4 콘택홀(CH4)을 형성한다.
다음으로, 상기 기판(100)의 전면에 감광특성을 가지는 블랙수지(black resin)를 도포하고 패턴하여, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부에 블랙매트릭스(126)를 형성한다.
이때, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선(104, 118)의 상부에 블랙매트릭스(126)를 형성할 수 있다.
도 8d에 도시한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(126)가 형성된 기판(100)의 전면에 유기물질 즉, 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 제 3 절연막(제 2 보호막, 128)을 형성한다.
다음으로, 상기 제 3 절연막(128)을 패턴하여, 상기 제 1 내지 제 4 콘택홀(도 8c의 CH1,CH2,CH3,CH4)에 대응하여 하부의 드레인 전극(116)과 섬형상의 금속패턴(122)과 게이트 패드(106)와 데이터 패드(120)를 노출하는 제 5 내지 제 8 콘택홀(CH5,CH6,CH7,CH8)을 형성한다.
다음으로, 상기 제 5 내지 제 8 콘택홀(CH5,CH6,CH7,CH8)이 형성된 기판(100)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(116)과 접촉하는 화소 전극(130)과, 상기 게이트 패드(106)와 접촉하는 게이트 패드 전극(132)과, 상기 데이터 패드(120)와 접촉하는 데이터 패드 전극(134)을 형성한다.
전술한 공정을 통해, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.
이하, 전술한 어레이기판과 합착되는 본 발명에 따른 다이크로익 필터 기판의 제조방법을 간략히 설명한다.
도 9a 내지 도 9c는 다이크로익 필터를 포함하는 컬러필터 어레이기판의 제조방법의 공정순서대로 도시한 단면도이다.
도 9a에 도시한 바와 같이, 기판(500)에 다수의 화소 영역(P)을 정의하고, 상기 기판(500)의 전면에 크롬 옥사이드 및 크롬(CrOX, Cr)을 증착하고 패턴하여, 상기 화소 영역(P)의 둘레에 대응하여 블랙매트릭스(black matrix, 502)를 형성한다.
이때, 상기 블랙매트릭스(502)는 평면적으로 격자형상 일 수 있다.
도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(502)가 형성된 기판(500)에 광흡수율이 적은 고 굴절율의 물질과 저 굴절율의 물질을 교대로 진공 중에서 증착하고 패턴하여, 적색 필터(504a)와 녹색 필터(504b)와 청색 필터(504c)를 상기 다수의 화소 영역(P)에 순차 형성한다.
이때, 상기 적색,녹색,청색 필터(504a,504b,504c) 외에 앞서 언급한 바와 같이 옐로우(yellow), 마젠타(magenta,자홍색), 시안(cyan,청록색)필터를 포함하는 6 색의 필터를 형성할 수 있다.
상기 무기물질의 증착 조건에 따라 상기 다이크로익 필터(504a,504b,504c)는 적색 또는 녹색 그리고 청색 파장만을 투과시킬 수 있는 기능을 가질 수 있게 되며, 이러한 경우 각 필터마다 적색과 녹색과 청색 파장대에서 90%이상의 투과율을 얻을 수 있다.
이러한 스펙트럼 특성은 종래의 컬러수지에 비해 매우 샤프한 특성을 보이게 된다. 따라서 각 적,녹,청 파장대를 전후하여 투과율이 브로드(broad)하게 나타나는 특성을 가진 종래의 컬러수지에 비해 색재현율이 뛰어난 특성을 보이게 된다.
또한, 상기 다이크로익 필터(504a,504b,504c)는 기존의 증착 공정을 이용하기 때문에 종래의 수지형 컬러필터에 비해 미세 패턴을 형성하기 쉽고, 이런 면에서 공정수율이 개선될 수 있는 장점이 있다.
도 9c에 도시한 바와 같이, 상기 다이크로익 필터(504a,504b,504c)가 형성된 기판(500)의 전면에 평탄화막(506)을 형성하고, 상기 평탄화막(506)이 형성된 기판(500)의 전면에 투명한 공통 전극(508)을 형성한다.
이때, 상기 평탄화막(506)은 상기 다이크로익 필터(504a,504b,504c)를 형성하는 경우, 단차가 발생할 수 있음을 감안하여 형성하게 되며 일반적으로는 유기물질을 도포하여 형성하게 된다.
상기 공통 전극(508)은 앞서 설명한 화소 전극(도 8e의 130)과 함께 전계를 발생하는 수단이며, 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성할 수 있다.
전술한 공정을 통해, 본 발명에 따른 다이크로익 필터 기판을 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과시키는 다이크로익 필터 및 다이크로익 필터 시트를 컬러수단으로 구성함으로써, 우수한 색재현율을 구현하는 것이 가능하여 액정패널의 표시품위를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다이크로익 필터는 고 굴절율 특성을 갖는 무기물과 저 굴절율 특성을 갖는 무기물을 차례로 증착하는 공정으로 제작되기 때문에, 기존의 컬러필터와 달리 안료 및 이를 고르게 분산시키는 레지스트 또는 그 외의 첨가제를 혼합하는 복잡한 공정이 필요치 않으며, 비교적 간단한 공정으로 적녹청 외에 다른 색을 표현할 수 있기 때문에 비용 및 공정수율이 개선되는 효과가 있다.
또한, 다수의 색을 표현할 수 있으므로 색감을 풍부하게 나타낼 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 어레이부가 형성된 제 1 기판과, 제 2 기판을 합착하여 구성한 액정패널과;
    상기 액정패널의 하부에 위치한 백라이트 유닛과;
    상기 백라이트 유닛과 액정패널의 사이에 위치하고, 상기 백라이트 유닛으로부터 입사한 백색광을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 다이크로익 필터 시트
    를 포함하며, 상기 제 1 기판은, 다수의 화소 영역이 정의된 기판과, 상기 각 화소 영역마다 구성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터의 제 1 전극과 접촉하면서 상기 화소 영역의 일 측으로 연장된 게이트 배선과, 상기 박막트랜지스터의 제 2 전극과 접촉하면서 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소 영역의 타 측으로 연장된 데이터 배선과, 상기 박막트랜지스터의 제 3 전극과 접촉하면서 상기 화소 영역에 위치한 화소 전극과, 상기 박막트랜지스터의 상부에 구성된 빛 차단수단을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이크로익 필터 시트는, 적색(red)과 녹색(green)과 청색(blue)광에 대응하는 파장을 투과시키는 적색필터와 녹색필터와 청색 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이크로익 필터 시트는, 적색과 녹색과 청색과, 노란색(yellow)과 청록색(cyan)과 자홍색(magenta)에 대응하는 파장을 투과시키는 적색필터와 녹색필터와 청색 필터와 옐로우 필터와 마젠타 필터와 시안필터로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 빛 차단수단은 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 상부에 이 보다 큰 면적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 각 색의 필터의 경계에 빛 차단수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 대향면에 공통 전극을 더욱 포함하는 액정표시장치.
  8. 어레이부가 형성된 제 1 기판과,
    상기 제 1 기판과 합착되고, 상기 제 1 기판과 대향하는 상기 제 2 기판의 일면에 구성되고, 백색광을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 다이크로익 필터와;
    상기 제 1 기판의 하부에 위치한 백라이트 유닛
    을 포함하며, 상기 제 1 기판은, 다수의 화소 영역과, 상기 각 화소 영역마다 구성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터의 제 1 전극과 접촉하면서 상기 화소 영역의 일 측으로 연장된 게이트 배선과, 상기 박막트랜지스터의 제 2 전극과 접촉하면서 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소 영역의 타 측으로 연장된 데이터 배선과, 상기 박막트랜지스터의 제 3 전극과 접촉하면서 상기 화소 영역에 위치한 화소 전극과, 상기 박막트랜지스터의 상부에 구성된 빛 차단수단을 포함하는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다이크로익 필터 시트는, 적색(red)과 녹색(green)과 청색(blue)광에 대응하는 파장을 투과시키는 적색필터와 녹색필터와 청색필터로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 다이크로익 필터 시트는, 적색과 녹색과 청색과, 노란색(yellow)과 청록색(cyan)과 자홍색(magenta)에 대응하는 파장을 투과시키는 적색필터와 녹색필터와 청색 필터와 옐로우 필터와 마젠타 필터와 시안필터로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 삭제
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 빛 차단수단은 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 상부에 이 보다 큰 면적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 하나의 항 에 있어서,
    상기 각 색의 필터의 경계에 빛 차단수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 다이크로익 필터의 전면에 구성된 공통전극을 더욱 포함하는 액정표시장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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