KR102066095B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법은 고해상도에 따른 좌우 시야각 혼색에 의한 색감 변화를 개선하기 위해 서브-컬러필터 위에 블랙매트릭스를 적층한 BOC(BM On Color) 구조에 있어, 서브-컬러필터와 블랙매트릭스의 적층 순서 및 서브-컬러필터의 배열 순서를 변경함으로써 광학밀도(optical density) 저하에 따른 빛샘을 개선하기 위한 것으로, 서로 대향하여 합착하며, 제 1, 제 2, 제 3 서브-화소로 이루어진 화소가 매트릭스 형태로 배치되는 제 1 기판과 제 2 기판; 상기 제 1 기판의 제 1 서브-화소에 형성된 제 1 색상의 서브-컬러필터; 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판의 제 2 서브-화소에 형성된 제 2 색상의 서브-컬러필터; 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판 위에 형성된 블랙매트릭스; 상기 블랙매트릭스가 형성된 제 1 기판의 제 3 서브-화소에 형성된 제 3 색상의 서브-컬러필터; 및 상기 제 2 기판에 형성된 스위칭소자를 포함하며, 상기 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터는 이웃하는 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터들 사이에 오버레이가 발생하지 않도록 좌우 방향으로 n번째 화소와 n+1번째 화소의 이웃하는 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터의 색상을 동일하게 설정하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서브-컬러필터 위에 블랙매트릭스를 적층한 BOC(BM On Color) 구조의 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.
상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.
이하, 도면을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(미도시)으로 구성된다.
상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7R, 7G, 7B)로 구성된 컬러필터(7)와 상기 서브-컬러필터(7R, 7G, 7B) 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 컬러필터(7)와 블랙매트릭스(6) 상부에 형성된 오버코트층(9)으로 이루어져 있다.
이때, 도시하지 않았지만, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 다수의 서브-화소(sub pixel)를 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film transistor; TFT) 및 상기 서브-화소에 형성된 화소전극으로 이루어져 있다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.
이때, 일반적으로 상기 컬러필터 기판(5)은 블랙매트릭스(6)와 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터(7R, 7G, 7B) 및 오버코트층(9)의 순서로 적층되어 형성되게 된다.
이 경우 화살표로 도시한 바와 같이 고해상도 모델에서의 좌우 시야각 혼색에 의한 색감 변화가 문제가 되고 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 서브-컬러필터 위에 블랙매트릭스를 적층한 BOC(BM On Color) 구조를 적용하여 고해상도 모델에서의 좌우 시야각 혼색에 의한 색감 변화를 개선한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 BOC 구조에 있어 광학밀도(optical density) 저하에 따른 빛샘을 개선하도록 한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 서로 대향하여 합착하며, 제 1, 제 2, 제 3 서브-화소로 이루어진 화소가 매트릭스 형태로 배치되는 제 1 기판과 제 2 기판; 상기 제 1 기판의 제 1 서브-화소에 형성된 제 1 색상의 서브-컬러필터; 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판의 제 2 서브-화소에 형성된 제 2 색상의 서브-컬러필터; 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판 위에 형성된 블랙매트릭스; 상기 블랙매트릭스가 형성된 제 1 기판의 제 3 서브-화소에 형성된 제 3 색상의 서브-컬러필터; 및 상기 제 2 기판에 형성된 스위칭소자를 포함하며, 상기 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터는 이웃하는 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터들 사이에 오버레이가 발생하지 않도록 좌우 방향으로 n번째 화소와 n+1번째 화소의 이웃하는 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터의 색상을 동일하게 설정하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 3 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판 위에 형성된 오버코트층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제 1 색상은 적, 녹 및 청색 중 어느 하나의 색상을 의미하며, 상기 제 2 색상은 상기 적, 녹 및 청색 중 다른 하나의 색상을 의미하며, 상기 제 3 색상은 상기 적, 녹 및 청색 중 나머지 하나의 색상을 의미할 수 있다.
상기 블랙매트릭스는 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터의 가장자리에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스와 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스로 구성될 수 있다.
상기 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터의 배열은 좌우 방향으로 제 1 색상, 제 3 색상, 제 2 색상, 제 2 색상, 제 3 색상, 제 1 색상, 제 1 색상, 제 3 색상, 제 2 색상,... 순서로 설정할 수 있다.
세로 방향으로 m번째 화소와 m+1번째 화소는 동일하게 설정된 상기 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터의 색상이 겹치지 않도록 서로 다른 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터를 배열할 수 있다.
상기 n번째 화소와 n+1번째 화소의 동일한 색상을 가진 이웃하는 상기 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터는 하나의 패턴을 가지도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 제 1, 제 2, 제 3 서브-화소로 이루어진 화소가 매트릭스 형태로 배치되는 제 1 기판과 제 2 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판의 제 1 서브-화소에 제 1 색상의 서브-컬러필터를 형성하는 단계; 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판의 제 2 서브-화소에 제 2 색상의 서브-컬러필터를 형성하는 단계; 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판 위에 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 상기 블랙매트릭스가 형성된 제 1 기판의 제 3 서브-화소에 제 3 색상의 서브-컬러필터를 형성하는 단계; 상기 제 2 기판에 스위칭소자를 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하며, 상기 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터는 이웃하는 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터들 사이에 오버레이가 발생하지 않도록 좌우 방향으로 n번째 화소와 n+1번째 화소의 이웃하는 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터의 색상을 동일하게 설정하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 3 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판 위에 오버코트층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제 1 색상은 적, 녹 및 청색 중 어느 하나의 색상을 의미하며, 상기 제 2 색상은 상기 적, 녹 및 청색 중 다른 하나의 색상을 의미하며, 상기 제 3 색상은 상기 적, 녹 및 청색 중 나머지 하나의 색상을 의미할 수 있다.
상기 블랙매트릭스는 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터의 가장자리에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스와 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스로 구성할 수 있다.
상기 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터의 배열은 좌우 방향으로 제 1 색상, 제 3 색상, 제 2 색상, 제 2 색상, 제 3 색상, 제 1 색상, 제 1 색상, 제 3 색상, 제 2 색상,... 순서로 설정할 수 있다.
세로 방향으로 m번째 화소와 m+1번째 화소는 동일하게 설정된 상기 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터의 색상이 겹치지 않도록 서로 다른 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터를 배열할 수 있다.
상기 n번째 화소와 n+1번째 화소의 동일한 색상을 가진 이웃하는 상기 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터는 하나의 패턴을 가지도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 고해상도에 따른 좌우 시야각 혼색에 의한 색감 변화를 개선하기 위해 서브-컬러필터 위에 블랙매트릭스를 적층한 BOC 구조에 있어, 서브-컬러필터와 블랙매트릭스의 적층 순서 및 서브-컬러필터의 배열 순서를 변경하여 블랙매트릭스의 두께 불균일을 개선함으로써 광학밀도 저하에 따른 빛샘을 개선하는 효과를 제공한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 블랙매트릭스의 두께에 따른 블랙매트릭스의 광학밀도를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 있어, 서브-컬러필터의 배열을 예를 들어 나타내는 평면도.
도 6a 내지 도 6f는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 8은 상기 도 7에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치에 있어, 서브-컬러필터의 배열을 예를 들어 나타내는 평면도.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 10은 상기 도 9에 도시된 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정표시장치에 있어, 서브-컬러필터의 배열을 예를 들어 나타내는 평면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터가 형성된 적, 녹 및 청색의 서브-화소로 이루어진 하나의 화소를 예를 들어 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터 기판(105)과 제 2 기판인 어레이 기판(110) 및 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 구성된다.
상기 컬러필터 기판(105)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터(107R, 107G, 107B)로 구성되는 컬러필터(107)와 상기 서브-컬러필터(107R, 107G, 107B) 사이를 구분하고 상기 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(106), 그리고 상기 컬러필터(107)와 블랙매트릭스(106) 상부에 형성된 오버코트층(109)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 오버코트층(109)은 상기 서브-컬러필터(107R, 107G, 107B)와 블랙매트릭스(106) 사이의 단차를 제거하는 평탄화 층의 역할을 하는 한편, 상기 서브-컬러필터(107R, 107G, 107B)를 구성하는 안료 이온의 용출을 막는 보호층의 역할을 하게 된다.
그리고, 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN) 방식의 액정표시장치의 경우에는 상기 오버코트층(109)이 형성된 컬러필터 기판(105) 위에 투명한 공통전극을 형성하게 된다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 인-플레인 스위칭(In Plane Switching; IPS) 방식이나 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching; FFS) 방식의 액정표시장치의 경우에는 상기 공통전극을 화소전극과 함께 하부 어레이 기판(110)에 형성하게 된다.
이때, 도시하지 않았지만, 상기 어레이 기판(110)은 종횡으로 배열되어 다스의 서브-화소를 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 서브-화소에 형성된 화소전극으로 이루어져 있다.
이때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극, 상기 데이터라인에 연결된 소오스전극 및 상기 화소전극에 연결된 드레인전극으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극과 소오스/드레인전극 사이의 절연을 위한 게이트절연막 및 상기 게이트전극에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브층을 포함한다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110)은 스페이서(미도시)에 의해 일정한 셀갭을 유지한 상태에서 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110)의 합착은 상기 컬러필터 기판(105) 또는 어레이 기판(110)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.
이때, 상기 스페이서는 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110)의 합착 시 상기 어레이 기판(110)과 접촉하여 셀갭을 일정하게 유지하는 갭 스페이서 및 상기 어레이 기판(110)으로부터 이격되어 액정표시장치에 외부 압력이 작용할 경우 눌림에 의한 빛샘 불량을 방지하는 눌림 스페이서로 구성될 수 있다.
상기 갭 스페이서와 눌림 스페이서는 동일한 마스크공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 단면의 모양이 원형이나 사각형인 컬럼 스페이서로 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 스페이서의 모양이나 형태에 관계없이 적용 가능하다.
이때, 상기 블랙매트릭스(106)는 불필요한 빛을 차단할 수 있는 양산 수준의 광학밀도(최소 4.0) 값을 가진 카본 블랙으로 형성하게 되는데, 본 발명은 고해상도 모델에서의 좌우 시야각 혼색에 의한 색감 변화를 개선하기 위해 서브-컬러필터(107R, 107G, 107B) 위에 블랙매트릭스(106)를 적층한 BOC(BM On Color) 구조를 적용하는 것을 특징으로 한다.
이때, 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 BOC 구조는 상기 컬러필터 기판(105)에 청색의 서브-컬러필터(107B), 녹색의 서브-컬러필터(107G), 적색의 서브-컬러필터(107G), 블랙매트릭스(106) 및 오버코트층(109)의 순서로 적층되어 있다.
이 경우 화살표로 도시한 바와 같이 고해상도 모델에서의 좌우 시야각 혼색이 방지되어 색감 변화가 발생하지 않게 되나, 서브-컬러필터(107R, 107G, 107B)들 사이의 오버레이(overlay)에 의한 블랙매트릭스(106)의 단차 불균일로 인해 광학밀도가 저하되어 빛샘이 발생하기도 한다. 즉, 서브-컬러필터(107R, 107G, 107B)들 사이의 오버레이에 의한 뿔 단차 발생 시 블랙매트릭스(106)의 두께가 낮아지게 되며, 이러한 블랙매트릭스(106)의 단차 불균일로 인해 광학밀도가 저하되어 빛샘이 발생하게 된다.
도 3은 블랙매트릭스의 두께에 따른 블랙매트릭스의 광학밀도를 나타내는 그래프이다.
상기 도 3을 참조하면, 블랙매트릭스의 두께가 두꺼워질수록 광학밀도의 값이 증가하는 것을 알 수 있으며, 양산 수준의 광학밀도(최소 4.0) 값을 가지기 위해서는 블랙매트릭스의 두께가 최소 1.3㎛ 이상의 값을 가져야 됨을 알 수 있다.
참고로, 시뮬레이션(simulation) 결과 광학밀도 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5 및 6.0에 따른 블랙 상태에서의 빛샘은 각각 0.004794, 0.001516, 0.000479, 0.000152, 0.000048, 0.000015, 0.000005, 0.000002 및 0.000000으로 측정되었다.
이에 따라 본 발명의 제 2 실시예에서는 상기 BOC 구조에 있어, 서브-컬러필터와 블랙매트릭스의 적층 순서 및 서브-컬러필터의 배열 순서를 변경함으로써 오버레이에 의한 블랙매트릭스의 두께 불균일을 해결하는 것을 특징으로 하며, 이를 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터가 형성된 적, 녹 및 청색의 서브-화소로 이루어진 하나의 화소 및 이와 이웃하는 서브-화소 일부를 예를 들어 나타내고 있다.
그리고, 도 5는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 있어, 서브-컬러필터의 배열을 예를 들어 나타내는 평면도이다.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터 기판(205)과 제 2 기판인 어레이 기판(210) 및 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 구성된다.
전술한 본 발명의 제 1 실시예와 실질적으로 동일하게 상기 컬러필터 기판(205)은 적, 녹 및 청의 색상을 구현하는 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)로 구성되는 컬러필터(207)와 상기 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B) 사이를 구분하고 상기 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(206), 그리고 상기 컬러필터(207)와 블랙매트릭스(206) 상부에 형성된 오버코트층(209)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 오버코트층(209)은 상기 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)와 블랙매트릭스(206) 사이의 단차를 제거하는 평탄화 층의 역할을 하는 한편, 상기 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)를 구성하는 안료 이온의 용출을 막는 보호층의 역할을 하게 된다.
그리고, 전술한 바와 같이 TN 방식의 액정표시장치의 경우에는 상기 오버코트층(209)이 형성된 컬러필터 기판(205) 위에 투명한 공통전극을 형성하게 된다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, IPS 방식이나 FFS 방식의 액정표시장치의 경우에는 상기 공통전극을 화소전극과 함께 하부 어레이 기판(210)에 형성하게 된다.
이때, 도시하지 않았지만, 상기 어레이 기판(210)은 종횡으로 배열되어 다스의 서브-화소를 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 서브-화소에 형성된 화소전극으로 이루어져 있다.
이때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극, 상기 데이터라인에 연결된 소오스전극 및 상기 화소전극에 연결된 드레인전극으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극과 소오스/드레인전극 사이의 절연을 위한 게이트절연막 및 상기 게이트전극에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 전도채널을 형성하는 액티브층을 포함한다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210)은 스페이서(미도시)에 의해 일정한 셀갭을 유지한 상태에서 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210)의 합착은 상기 컬러필터 기판(205) 또는 어레이 기판(210)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.
전술한 바와 같이 상기 스페이서는 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210)의 합착 시 상기 어레이 기판(210)과 접촉하여 셀갭을 일정하게 유지하는 갭 스페이서 및 상기 어레이 기판(210)으로부터 이격되어 액정표시장치에 외부 압력이 작용할 경우 눌림에 의한 빛샘 불량을 방지하는 눌림 스페이서로 구성될 수 있다.
상기 갭 스페이서와 눌림 스페이서는 동일한 마스크공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 단면의 모양이 원형이나 사각형인 컬럼 스페이서로 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 스페이서의 모양이나 형태에 관계없이 적용 가능하다.
이때, 상기 블랙매트릭스(206)는 불필요한 빛을 차단할 수 있는 양산 수준의 광학밀도(최소 4.0) 값을 가진 카본 블랙으로 형성하게 되는데, 하나의 화소 내의 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)들 사이에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스(206a)와 이웃하는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)들 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스(206b)로 구성될 수 있다.
본 발명은 고해상도 모델에서의 좌우 시야각 혼색에 의한 색감 변화를 개선하기 위해 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B) 위에 블랙매트릭스(206)를 적층한 BOC 구조를 적용하는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 BOC 구조는 블랙매트릭스(206)를 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)의 적층 중간 순서에 형성함으로써 상기 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)들 사이의 오버레이, 즉 적층이 없는 상태에서 상기 블랙매트릭스(206)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 상기 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)들 사이의 오버레이에 의한 블랙매트릭스(206)의 두께 불균일을 해결할 수 있게 된다.
일 예로, 도시된 본 발명의 제 2 실시예는 컬러필터 기판(205)에 청색의 서브-컬러필터(207B)와 적색의 서브-컬러필터(207G)를 적층한 후에 블랙매트릭스(206)를 형성한 다음 녹색의 서브-컬러필터(207G)와 오버코트층(209)을 순서대로 적층하는 경우를 나타내고 있다.
이 경우 상기 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)의 배열은 이웃하는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)들 사이에 오버레이가 발생하지 않도록 좌우 방향으로 n번째 화소와 n+1번째 화소의 이웃하는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)의 색상을 동일하게 설정하게 된다. 즉, 도시된 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 서브-화소(또는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B))의 배열을 R, G, B, R, G, B, R, G, B,... 배열에서 R, G, B, B, G, R, R, G, B,... 배열로 설정하게 된다.
그리고, 세로 방향으로 m번째 화소와 m+1번째 화소는 동일하게 설정된 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)들의 색상이 겹치지 않도록 서로 다른 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)를 배열하게 된다.
이때, 상기 도 4에 도시된 바와 같이 상기 n번째 화소와 n+1번째 화소의 동일한 색상을 가진 이웃하는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)는 하나의 패턴을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 동일한 색상으로 설정된 이웃하는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)는 블랙매트릭스(206)를 적층하기 전에 적층된 청색의 서브-컬러필터(207B)와 적색의 서브-컬러필터(207G)에 해당하게 된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6a 내지 도 6f는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 컬러필터 기판(205) 위에 청색의 서브-컬러필터(207B)를 형성한다.
이때, 일반적으로 컬러필터를 형성하는 방법은 상기 컬러필터 제조 시 사용되는 유기 필터의 재료에 따라 염료 방식과 안료 방식이 있으며 제작 방법에 따라 염색법, 전착법, 인쇄법 등이 있으나, 현재 액정표시장치의 컬러필터 제조 시 사용되는 가장 보편적인 방법은 안료 분산법이다.
상기 안료 분산법은 미리 준비된 안료에 의해 조색(調色)되어 감광화된 레지스트를 기판에 도포, 노광 및 현상하는 공정을 반복함으로써 컬러필터를 형성하는 방법이다.
먼저, 상기 컬러필터 기판(205) 위에 감광성의 제 1 유기막을 형성한다. 상기 제 1 유기막은 자외선에 의해 감광되는 컬러 안료로 구성되며, 적, 녹 및 청색의 컬러 레지스트 중 청색(여기서는 청, 적 및 녹색의 순서로 서브-컬러필터를 형성하는 것을 기준으로 설명)을 띄는 컬러 레지스트를 컬러필터 기판(205)의 전면에 도포한 후 선택적으로 노광하여 원하는 영역에 청색의 서브-컬러필터(207B)를 형성한다.
이때, 상기 청색의 서브-컬러필터(207B)는 포토리소그래피공정을 이용하여 형성하며, 다른 점은 포토레지스트로 컬러 레지스트를 사용한다는 점이다.
상기 안료 분산법에 사용되는 컬러 레지스트는 주요 성분으로 광중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder) 등의 광중합형 감광 조성물과 색상을 구현하는 유기 안료로 구성되어 있다.
상기 광중합형 감광 조성물에서 광중합 개시제는 빛을 받아 라디칼(radical)을 발생시키는 고감도이고 안정성이 우수한 triazine(질소 3원자를 포함하고 C3H3N3의 분자식으로 표시되는 육원환 화합물 3종의 총칭)계 화합물이 쓰이며, 모노머는 상기 라디칼에 의하여 중합 반응 개시 후 폴리머 형태로 변하여 용재에 녹지 않게 된다. 바인더는 상온에서 액체 상태의 모노머를 막의 형태로 유지시켜 현상액에 견디게 하고 안료 분산의 안정화 및 컬러필터 패턴의 내열성, 내광성, 내약품성 등의 신뢰성을 유지하는 역할을 한다.
안료는 내광성과 내열성이 우수한 유기 재료를 사용하며 안료 입자는 일반적으로 빛을 산란시켜 불투명하지만 입자 크기가 빛의 파장보다 작으면 빛을 투과시켜 투명하게 되므로 입자 크기가 작을수록 투명도가 높고 우수한 분산 특성을 나타낸다.
이후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 청색의 서브-컬러필터(207B)가 형성된 컬러필터 기판(205) 전면에 적색의 컬러 레지스트를 도포한 후 선택적으로 노광하여 제 2 유기막인 적색의 서브-컬러필터(207R)를 형성한다.
이때, 상기 청색의 서브-컬러필터(207B)와 적색의 서브-컬러필터(207R)는 오버레이가 형성되지 않도록 그 배열을 설정하게 된다.
이후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 청색의 서브-컬러필터(207B)와 적색의 서브-컬러필터(207R)가 형성된 컬러필터 기판(205) 위에 불필요한 빛을 차단하기 위해 블랙매트릭스(206)를 형성한다.
상기 블랙매트릭스(206)는 수지 재질의 유기막이 적용될 수 있는데, 예를 들면 카본 블랙(carbon black)이나 흑색 안료 중 어느 하나를 포함한 아크릴(Acryl), 에폭시(Epoxy) 또는 폴리이미드(Polyimide) 수지 등의 착색된 유기계 수지 등을 적용할 수 있다.
이때, 상기 블랙매트릭스(206)는 하나의 화소 내의 서브-컬러필터들 사이, 즉 상기 청색의 서브-컬러필터(207B)와 적색의 서브-컬러필터(207R)의 가장자리에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스(206a)와 이웃하는 서브-컬러필터들, 즉 상기 청색의 서브-컬러필터(207B)와 적색의 서브-컬러필터(207R) 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스(206b)로 구성될 수 있다.
이후, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(206)가 형성된 컬러필터 기판(205) 전면에 녹색의 컬러 레지스트를 도포한 후 선택적으로 노광하여 제 3 유기막인 녹색의 서브-컬러필터(207G)를 형성하면 컬러필터(207)가 완성되게 된다.
이때, 전술한 바와 같이 상기 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)의 배열은 이웃하는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)들 사이에 오버레이가 발생하지 않도록 좌우 방향으로 n번째 화소와 n+1번째 화소의 이웃하는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)의 색상을 동일하게 설정하게 된다. 즉, 도시된 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 서브-화소(또는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B))의 배열을 R, G, B, R, G, B, R, G, B,... 배열에서 R, G, B, B, G, R, R, G, B,... 배열로 설정하게 된다.
그리고, 세로 방향으로 m번째 화소와 m+1번째 화소는 동일하게 설정된 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)들의 색상이 겹치지 않도록 서로 다른 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)를 배열하게 된다.
이때, 상기 n번째 화소와 n+1번째 화소의 동일한 색상을 가진 이웃하는 서브-컬러필터들, 즉 상기 청색의 서브-컬러필터(207B)와 적색의 서브-컬러필터(207R)는 하나의 패턴을 가지도록 형성될 수 있다.
이 경우 동일한 색상으로 설정된 이웃하는 서브-컬러필터(207R, 207G, 207B)는 블랙매트릭스(206)를 적층하기 전에 적층된 상기 청색의 서브-컬러필터(207B)와 적색의 서브-컬러필터(207G)에 해당하게 된다.
다음으로, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터 기판(205) 전면에 투명한 절연물질로 오버코트층(209)을 형성한다.
이때, 상기 오버코트층(209)은 컬러필터(207)가 형성된 컬러필터 기판(205)을 평탄화하고 안료 이온의 용출을 막기 위해 절연특성을 가지는 투명한 수지로 형성할 수 있으며, 특히 아크릴(Acryl)계 수지 또는 에폭시(epoxy)계 수지로 형성할 수 있다.
이후, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 오버코트층(209)이 형성된 컬러필터 기판(205)과 TFT 어레이(미도시)가 형성된 어레이 기판(210)을 합착하여 액정패널을 완성한다.
이때, 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210)의 합착 전에 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210)에 각각 배향막을 도포한 후, 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210) 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 배향 처리한다. 이때, 상기 배향 처리방법으로 러빙 또는 광배향의 방법을 적용할 수 있다.
그리고, 상기 컬러필터 기판(205)의 외곽부에 실런트를 도포하여 실 패턴을 형성한 후, 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210)에 압력을 가하여 합착하게 된다.
한편, 상기의 설명에서 서브-컬러필터의 적층 순서와 배열 순서는 변경될 수 있으며, 청색의 서브-컬러필터 또는 적색의 서브-컬러필터를 블랙매트릭스의 형성 후에 적층한 경우를 다음의 본 발명의 제 3, 제 4 실시예를 통해 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 녹, 청 및 적색의 서브-컬러필터가 형성된 녹, 청 및 적색의 서브-화소로 이루어진 하나의 화소 및 이와 이웃하는 서브-화소 일부를 예를 들어 나타내고 있다.
그리고, 도 8은 상기 도 7에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치에 있어, 서브-컬러필터의 배열을 예를 들어 나타내는 평면도이다.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터 기판(305)과 제 2 기판인 어레이 기판(310) 및 상기 컬러필터 기판(305)과 어레이 기판(310) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 구성된다.
전술한 본 발명의 제 1, 제 2 실시예와 실질적으로 동일하게 상기 컬러필터 기판(305)은 녹, 청 및 적의 색상을 구현하는 녹, 청 및 적색의 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)로 구성되는 컬러필터(307)와 상기 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R) 사이를 구분하고 상기 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(306), 그리고 상기 컬러필터(307)와 블랙매트릭스(306) 상부에 형성된 오버코트층(309)으로 이루어져 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 TN 방식의 액정표시장치의 경우에는 상기 오버코트층(309)이 형성된 컬러필터 기판(305) 위에 투명한 공통전극을 형성하게 된다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, IPS 방식이나 FFS 방식의 액정표시장치의 경우에는 상기 공통전극을 화소전극과 함께 하부 어레이 기판(310)에 형성하게 된다.
이때, 도시하지 않았지만, 상기 어레이 기판(310)은 종횡으로 배열되어 다스의 서브-화소를 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 서브-화소에 형성된 화소전극으로 이루어져 있다.
이때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극, 상기 데이터라인에 연결된 소오스전극 및 상기 화소전극에 연결된 드레인전극으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극과 소오스/드레인전극 사이의 절연을 위한 게이트절연막 및 상기 게이트전극에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 전도채널을 형성하는 액티브층을 포함한다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(305)과 어레이 기판(310)은 스페이서(미도시)에 의해 일정한 셀갭을 유지한 상태에서 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(305)과 어레이 기판(310)의 합착은 상기 컬러필터 기판(305) 또는 어레이 기판(310)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.
이때, 상기 블랙매트릭스(306)는 불필요한 빛을 차단할 수 있는 양산 수준의 광학밀도(최소 4.0) 값을 가진 카본 블랙으로 형성하게 되는데, 하나의 화소 내의 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)들 사이에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스(306a)와 이웃하는 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)들 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스(306b)로 구성될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예의 경우에는 상기 블랙매트릭스(306)는 녹색의 서브-컬러필터(307G)와 적색의 서브-컬러필터(307R)의 가장자리에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스(306a)와 상기 녹색의 서브-컬러필터(307G)와 적색의 서브-컬러필터(307R) 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스(306b)로 구성될 수 있다.
전술한 본 발명의 제 2 실시예와 동일하게 본 발명의 제 3 실시예는 고해상도 모델에서의 좌우 시야각 혼색에 의한 색감 변화를 개선하기 위해 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R) 위에 블랙매트릭스(306)를 적층한 BOC 구조를 적용하는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 BOC 구조는 블랙매트릭스(306)를 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)의 적층 중간 순서, 즉 상기 녹색의 서브-컬러필터(307G)와 적색의 서브-컬러필터(307R)를 적층한 후에 형성함으로써 상기 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)들 사이의 오버레이, 즉 적층이 없는 상태에서 상기 블랙매트릭스(306)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 상기 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)들 사이의 오버레이에 의한 블랙매트릭스(306)의 두께 불균일을 해결할 수 있게 된다.
즉, 도시된 본 발명의 제 3 실시예는 컬러필터 기판(305)에 녹색의 서브-컬러필터(307G)와 적색의 서브-컬러필터(307R)를 적층한 후에 블랙매트릭스(306)를 형성한 다음 청색의 서브-컬러필터(307B)와 오버코트층(309)을 순서대로 적층하는 경우를 나타내고 있다.
이 경우 상기 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)의 배열은 이웃하는 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)들 사이에 오버레이가 발생하지 않도록 좌우 방향으로 n번째 화소와 n+1번째 화소의 이웃하는 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)의 색상을 동일하게 설정하게 된다. 즉, 도시된 본 발명의 제 3 실시예의 경우에는 서브-화소(또는 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R))의 배열을 R, G, B, R, G, B, R, G, B,... 배열에서 G, B, R, R, G, B, B, G, R,... 배열로 설정하게 된다.
그리고, 세로 방향으로 m번째 화소와 m+1번째 화소는 동일하게 설정된 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)들의 색상이 겹치지 않도록 서로 다른 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)를 배열하게 된다.
이때, 상기 도 7에 도시된 바와 같이 상기 n번째 화소와 n+1번째 화소의 동일한 색상을 가진 이웃하는 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)는 하나의 패턴을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 동일한 색상으로 설정된 이웃하는 서브-컬러필터(307G, 307B, 307R)는 블랙매트릭스(306)를 적층하기 전에 적층된 녹색의 서브-컬러필터(307G)와 적색의 서브-컬러필터(307R)에 해당하게 된다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 청, 적 및 녹색의 서브-컬러필터가 형성된 청, 적 및 녹색의 서브-화소로 이루어진 하나의 화소 및 이와 이웃하는 서브-화소 일부를 예를 들어 나타내고 있다.
그리고, 도 10은 상기 도 9에 도시된 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정표시장치에 있어, 서브-컬러필터의 배열을 예를 들어 나타내는 평면도이다.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터 기판(405)과 제 2 기판인 어레이 기판(410) 및 상기 컬러필터 기판(405)과 어레이 기판(410) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 구성된다.
전술한 본 발명의 제 1, 제 2, 제 3 실시예와 실질적으로 동일하게 상기 컬러필터 기판(405)은 청, 적 및 녹의 색상을 구현하는 청, 적 및 녹색의 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)로 구성되는 컬러필터(407)와 상기 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G) 사이를 구분하고 상기 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(406), 그리고 상기 컬러필터(407)와 블랙매트릭스(406) 상부에 형성된 오버코트층(409)으로 이루어져 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 TN 방식의 액정표시장치의 경우에는 상기 오버코트층(409)이 형성된 컬러필터 기판(405) 위에 투명한 공통전극을 형성하게 된다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, IPS 방식이나 FFS 방식의 액정표시장치의 경우에는 상기 공통전극을 화소전극과 함께 하부 어레이 기판(410)에 형성하게 된다.
이때, 도시하지 않았지만, 상기 어레이 기판(410)은 종횡으로 배열되어 다스의 서브-화소를 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 서브-화소에 형성된 화소전극으로 이루어져 있다.
이때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극, 상기 데이터라인에 연결된 소오스전극 및 상기 화소전극에 연결된 드레인전극으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극과 소오스/드레인전극 사이의 절연을 위한 게이트절연막 및 상기 게이트전극에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 전도채널을 형성하는 액티브층을 포함한다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(405)과 어레이 기판(410)은 스페이서(미도시)에 의해 일정한 셀갭을 유지한 상태에서 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(405)과 어레이 기판(410)의 합착은 상기 컬러필터 기판(405) 또는 어레이 기판(410)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.
이때, 상기 블랙매트릭스(406)는 불필요한 빛을 차단할 수 있는 양산 수준의 광학밀도(최소 4.0) 값을 가진 카본 블랙으로 형성하게 되는데, 하나의 화소 내의 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)들 사이에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스(406a)와 이웃하는 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)들 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스(406b)로 구성될 수 있다.
본 발명의 제 4 실시예의 경우에는 상기 블랙매트릭스(406)는 청색의 서브-컬러필터(407B)와 녹색의 서브-컬러필터(407G)의 가장자리에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스(406a)와 상기 청색의 서브-컬러필터(407B)와 녹색의 서브-컬러필터(407G) 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스(406b)로 구성될 수 있다.
전술한 본 발명의 제 2, 제 3 실시예와 동일하게 본 발명의 제 4 실시예는 고해상도 모델에서의 좌우 시야각 혼색에 의한 색감 변화를 개선하기 위해 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G) 위에 블랙매트릭스(406)를 적층한 BOC 구조를 적용하는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 BOC 구조는 블랙매트릭스(406)를 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)의 적층 중간 순서, 즉 상기 청색의 서브-컬러필터(407B)와 녹색의 서브-컬러필터(407G)를 적층한 후에 형성함으로써 상기 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)들 사이의 오버레이, 즉 적층이 없는 상태에서 상기 블랙매트릭스(406)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 상기 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)들 사이의 오버레이에 의한 블랙매트릭스(406)의 두께 불균일을 해결할 수 있게 된다.
즉, 도시된 본 발명의 제 4 실시예는 컬러필터 기판(405)에 청색의 서브-컬러필터(407B)와 녹색의 서브-컬러필터(407G)를 적층한 후에 블랙매트릭스(406)를 형성한 다음 적색의 서브-컬러필터(407R)와 오버코트층(409)을 순서대로 적층하는 경우를 나타내고 있다.
이 경우 상기 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)의 배열은 이웃하는 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)들 사이에 오버레이가 발생하지 않도록 좌우 방향으로 n번째 화소와 n+1번째 화소의 이웃하는 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)의 색상을 동일하게 설정하게 된다. 즉, 도시된 본 발명의 제 4 실시예의 경우에는 서브-화소(또는 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G))의 배열을 R, G, B, R, G, B, R, G, B,... 배열에서 B, R, G, G, R, B, B, R, G,... 배열로 설정하게 된다.
그리고, 세로 방향으로 m번째 화소와 m+1번째 화소는 동일하게 설정된 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)들의 색상이 겹치지 않도록 서로 다른 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)를 배열하게 된다.
이때, 상기 도 9에 도시된 바와 같이 상기 n번째 화소와 n+1번째 화소의 동일한 색상을 가진 이웃하는 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)는 하나의 패턴을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 동일한 색상으로 설정된 이웃하는 서브-컬러필터(407B, 407R, 407G)는 블랙매트릭스(406)를 적층하기 전에 적층된 청색의 서브-컬러필터(407B)와 녹색의 서브-컬러필터(407G)에 해당하게 된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
105,205,305,405 : 컬러필터 기판 106,206,306,406 : 블랙매트릭스
107,207,307,407 : 컬러필터
107R,207R,307R,407R : 적색의 서브-컬러필터
107G,207G,307G,407G : 녹색의 서브-컬러필터
107B,207B,307B,407B : 청색의 서브-컬러필터
109,209,309,409 : 오버코트층 110,210,310,410 : 어레이 기판

Claims (14)

  1. 제 1, 제 2, 제 3 서브-화소로 이루어진 화소가 매트릭스 형태로 배치되는 제 1 기판과 제 2 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 1 기판의 제 1 서브-화소에 제 1 색상의 서브-컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 제 1 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판의 제 2 서브-화소에 제 2 색상의 서브-컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판 위에 블랙매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 블랙매트릭스가 형성된 제 1 기판의 제 3 서브-화소에 제 3 색상의 서브-컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 제 2 기판에 스위칭소자를 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터는 이웃하는 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터들 사이에 오버레이(overlay)가 발생하지 않도록 좌우 방향으로 n번째 화소와 n+1번째 화소의 이웃하는 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터의 색상을 동일하게 설정하고,
    상기 제 1 색상은 적, 녹 및 청색 중 어느 하나의 색상을 의미하며, 상기 제 2 색상은 상기 적, 녹 및 청색 중 다른 하나의 색상을 의미하며, 상기 제 3 색상은 상기 적, 녹 및 청색 중 나머지 하나의 색상을 의미하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판 위에 오버코트층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터의 가장자리에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스와 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터의 배열은 좌우 방향으로 제 1 색상, 제 3 색상, 제 2 색상, 제 2 색상, 제 3 색상, 제 1 색상, 제 1 색상, 제 3 색상, 제 2 색상,... 순서로 설정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 세로 방향으로 m번째 화소와 m+1번째 화소는 동일하게 설정된 상기 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터의 색상이 겹치지 않도록 서로 다른 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터를 배열하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 n번째 화소와 n+1번째 화소의 동일한 색상을 가진 이웃하는 상기 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터는 하나의 패턴을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 서로 대향하여 합착하며, 제 1, 제 2, 제 3 서브-화소로 이루어진 화소가 매트릭스 형태로 배치되는 제 1 기판과 제 2 기판;
    상기 제 1 기판의 제 1 서브-화소에 형성된 제 1 색상의 서브-컬러필터;
    상기 제 1 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판의 제 2 서브-화소에 형성된 제 2 색상의 서브-컬러필터;
    상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판 위에 형성된 블랙매트릭스;
    상기 블랙매트릭스가 형성된 제 1 기판의 제 3 서브-화소에 형성된 제 3 색상의 서브-컬러필터; 및
    상기 제 2 기판에 형성된 스위칭소자를 포함하며,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터는 이웃하는 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터들 사이에 오버레이가 발생하지 않도록 좌우 방향으로 n번째 화소와 n+1번째 화소의 이웃하는 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터의 색상을 동일하게 설정하고,
    상기 제 1 색상은 적, 녹 및 청색 중 어느 하나의 색상을 의미하며, 상기 제 2 색상은 상기 적, 녹 및 청색 중 다른 하나의 색상을 의미하며, 상기 제 3 색상은 상기 적, 녹 및 청색 중 나머지 하나의 색상을 의미하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 3 색상의 서브-컬러필터가 형성된 제 1 기판 위에 형성된 오버코트층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터의 가장자리에 절곡된 형태로 적층되는 제 1 블랙매트릭스와 상기 제 1 색상의 서브-컬러필터와 제 2 색상의 서브-컬러필터 위에 평탄하게 적층되는 제 2 블랙매트릭스로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터의 배열은 좌우 방향으로 제 1 색상, 제 3 색상, 제 2 색상, 제 2 색상, 제 3 색상, 제 1 색상, 제 1 색상, 제 3 색상, 제 2 색상,... 순서로 설정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 8 항에 있어서, 세로 방향으로 m번째 화소와 m+1번째 화소는 동일하게 설정된 상기 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터의 색상이 겹치지 않도록 서로 다른 제 1, 제 2, 제 3 색상의 서브-컬러필터를 배열하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 n번째 화소와 n+1번째 화소의 동일한 색상을 가진 이웃하는 상기 제 1, 제 2 색상의 서브-컬러필터는 하나의 패턴을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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