KR20040092025A

KR20040092025A - 액정표시장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20040092025A
Application number: KR1020030025833A
Authority: KR
Inventors: 이청
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-03
Also published as: KR100961955B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정표시장치는 제1글래스기판과; 상기 제2글래스기판과; 상기 제1글래스기판과 상기 제2글래스기판 사이에 배치되는 액정층과; 상기 제1글래스기판 상의 다수의 화소영역에 복수 색상의 착색수지가 패턴처리되어 형성된 컬러필터와; 상기 제1글래스기판에 형성되어 상기 다수의 화소영역을 상호 구획하는 블랙매트릭스와; 상기 컬러필터 및 상기 블랙매트릭스 상에 적층되며, 상기 제1글래스기판과 상기 제2글래스기판 사이에 상기 액정층이 배치되는 영역이 형성되도록 상기 컬러필터를 향해 함몰된 오목부가 형성된 오버코트막을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 제1글래스기판 및 제2글래스기판 사이에 액정층이 배치되는 영역을 형성하는데 있어 제조공정수를 감소시키고, 제조비를 줄일 수 있게 된다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은, 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오버코트막에 형성된 오목부에 의해 액정층의 두께가 결정되는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 TN(Twisted Nematic)형 TFT(Thin Film Transistor) LCD(Liquid Crystal Display)는 상판 및 하판 사이에 액정을 주입하고, 화소별로 판면에 형성된 공통전극과 화소전극 사이에 전계가 인가되어, 액정의 배열을 변화시켜 빛을 통과시키거나 차단시킴으로써 화면을 구성하는 장치이다.

하판에 형성되는 TFT의 일반적인 형성은, 글래스기판에 알루미늄이나 크롬 등으로 게이트층을 적층하고, 첫 번째 마스크를 이용하여 일반화된 마스크기법 즉, 포토레지스트 도포, 패턴 마스크를 이용한 노광, 현상 및 패턴 식각 등을 통해 게이트 및 게이트라인을 형성한다. 그런 다음, 그 위에 게이트 절연막, 아폴퍼스 실리콘, 불순물을 첨가한 실리콘, 소오스 드레인 전극 형성용 금속층을 적층하고 두 번째 마스크를 이용하여 마스크기법을 통해 소오스 드레인 전극을 형성한다. 이 때, 금속층과 불순물을 첨가한 실리콘층으로 액티브(Active) 영역을 형성하기 위해 세 번째 마스크를 이용한 마스크 기법을 이용한다.

그리고, 그 위에 절연성 보호막을 적층한 후 다시 마스크를 이용하여 소오스 부분에 콘택창과 게이트 라인 및 데이터 라인의 패트부가 드러나게 하여 TFT 구조를 완성한다. 보호막 위로는 TFT의 소오스 및 콘택창을 통해 연결되는 화소전극이 형성되고 그 위로 배향막을 형성하게 된다.

상판의 형성방법을 보면 글래스기판에 공통전극을 형성하고 배향막을 덮게 된다. 컬러타입의 LCD의 경우 상판에 컬러필터(Color Filter)를 형성한다. 컬러필터는 R,G,B(Red, Green, Blue) 색상별로 감광성을 가지는 재질에 안료를 섞어 막을 적층하고 마스크 기법을 이용하는 방법으로 형성하는데, 각 화소의 컬러층 주변에는 콘트라스트를 높이고 색상의 겹침에 의한 화면의 부정적 효과를 막기 위해 블랙매트릭스(BM : Black Matrix)를 먼저 형성하게 된다. 블랙매트릭스는 감광성을 가지는 재질의 흑색수지층을 적층한 후 마스크기법으로 각 화소의 주변을 연결하는 패턴을 남김으로써 형성된다.

상기의 방법에 의해 형성된 상판과 하판의 내면은 배향을 한 후 양 판의 간격을 유지시키기 위해 스페이서(Spacer)를 산포하게 된다.

한편, 근래에는 COA(Color Filter On Array) 타입의 LCD가 제안되고 있다. COA 타입의 LCD는 TFT 상에 보호막 대신 감광성의 R,G,B 착색수지(Color Resin)로 이루어진 막을 형성하는 방법을 사용한다. 따라서, 글래스기판에 TFT를 형성하고 그 위에 보호막 대신 컬러필터를 형성하고, 그 위로 화소전극을 형성한다. 그런 다음, 대응하는 상판에는 글래스기판에 공통전극을 형성하고 그 위에 컬러필터를 제외한 블랙매트릭스 패턴만을 형성함으로써, 개구율을 향상시키고 있다.

한편, 일본특허공개공보 평11-311786호에는 블랙매트릭스가 하판에 형성된 COA 타입의 LCD가 개시되어 있다. 또한, 상기 일본특허공개공보에 개시된 LCD에서는 별도의 스페이서를 사용하지 않고, 고분자벽에 의해 상판 및 하판 간의 셀 갭(Cell Gap)을 결정하고 있다. 여기서, 고분자벽은 컬러필터를 형성하는 R,G,B 착색수지가 컬러필터의 형성시 순차적으로 적층된 블랙매트릭스과, 블랙매트릭스의 상부에 형성된 블랙매트릭스로 구성된다.

그런데, 상기 일본특허공개공보에 개시된 LCD는 상판 및 하판 간의 셀 갭과 액정층의 두께를 고분자벽에 의해 형성하고 있으나, 블랙매트릭스과 블랙매트릭스의 형성시마다 마스크기법을 사용하여야 하는 바, 그 제조공정수가 많아지고, 제조비가 상승하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 제1글래스기판 및 제2글래스기판 사이에 액정층이 배치되는 영역을 형성하는데 있어 제조공정수가 감소되고, 제조비를 줄일 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 일 영역의 단면도이고,

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조과정을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 제1글래스기판 12 : 컬러필터

14 : 블랙매트릭스 16 : 오버코트막

18 : 오목부 20 : 제2글래스기판

30 : 화소전극 40 : 공통전극

50 : 액정층

상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1글래스기판과, 상기 제2글래스기판과, 상기 제1글래스기판과 상기 제2글래스기판 사이에 배치되는 액정층을 갖는 액정표시장치에 있어서, 상기 제1글래스기판 상의 다수의 화소영역에 복수 색상의 착색수지가 패턴처리되어 형성된 컬러필터와; 상기 제1글래스기판에 형성되어 상기 다수의 화소영역을 상호 구획하는 블랙매트릭스와; 상기 컬러필터 및 상기 블랙매트릭스 상에 적층되며, 상기 제1글래스기판과 상기 제2글래스기판 사이에 상기 액정층이 배치되는 영역이 형성되도록 상기 컬러필터를 향해 함몰된 오목부가 형성된 오버코트막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제1글래스기판 및 상기 제2글래스기판 사이에 배치되는 상기 액정층의 두께는 상기 오목부에 의해 결정될 수 있다.

또한, 상기 오버코트막의 상기 오목부는 상기 오버코트막을 마스크 기법에 의해 식각하여 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 복수 색상의 착색수지는 적색, 녹색 및 청색의 착색수지를 포함하며, 상기 블랙매트릭스는 상기 적색, 녹색 및 청색의 착색수지가 적층되어 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1글래스기판에는 TFT 구조가 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따른 다른 분야에 따라, 제1글래스기판과, 상기 제1글래스기판과 결합하는 제2글래스기판을 갖는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 제1글래스기판 상의 다수의 화소영역에 복수 색상의 착색수지를 패턴처리하여 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 다수의 화소영역이 상호 구획되도록 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 컬러필터 및 상기 블랙매트릭스의 표면에 오버코트막을 형성하는 단계와; 상기 제1글래스기판과 상기 제2글래스기판 사이에 액정층이 배치되는 영역이 형성되도록 상기 컬러필터의 표면에 형성된 오버코트막에 상기 컬러필터를 향해 함몰된 오목부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법에 의해 달성될 수도 있다.

여기서, 상기 오버코트막의 상기 오목부는 상기 오버코트막을 마스크 기법에 의해 식각하여 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 컬러필터를 형성하는 단계와 상기 블랙매트릭스를 형성하는 단계는, 상기 제1글래스기판 상의 제1화상영역과 상기 화상영역 이외의 영역에 제1색상의 착색수지를 형성하는 단계와; 상기 제1색상의 착색수지를 노광 및 현상하여 제1색상 컬러필터와 제1블랙매트릭스층을 형성하는 단계와; 상기 제1글래스기판 상의 제2화상영역과 상기 제1블랙매트릭스층의 표면에 제2색상의 착색수지를 형성하는 단계와; 상기 제2색상의 착색수지를 노광 및 현상하여 제2색상 컬러필터와 상기제1블랙매트릭스층에 적층된 제2블랙매트릭스층을 형성하는 단계와; 상기 제1글래스기판 상의 제3화상영역과 상기 제2블랙매트릭스층의 표면에 제3색상의 착색수지를 형성하는 단계와; 상기 제3색상의 착색수지를 노광 및 현상하여 제3색상 컬러필터와 상기 제2블랙매트릭스층에 적층된 제3블랙매트릭스층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1글래스기판 상에 상기 컬러필터를 형성하기 전에 TFT 구조를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1글래스기판(10)과, 상기 제1글래스기판(10)과, 제1글래스기판(10)과 제2글래스기판(20) 사이에 배치되는 액정층(50)과, 제1글래스기판(10) 상의 다수의 화소영역에 형성된 컬러필터(12)와, 제1글래스기판(10)에 형성되어 다수의 화소영역을 상호 구획하는 블랙매트릭스(14)와, 컬러필터(12) 및 블랙매트릭스(14) 상에 적층된 오버코트막(16)을 포함한다.

제1글래스기판(10)에는 화소전극(30)이 형성되어 있으며, 화소전극(30)의 표면에는 컬러필터(12)가 형성되어 있다. 또한, 제1글래스기판(10)에는 도시되지 않은 TFT(Thin Film Transistor) 구조가 형성되어 있으며, TFT 구조의 형성은 전술한 종래기술과 동일한 바, 그 설명은 생략한다.

제2글래스기판(20)의 제1글래스기판(10)과 마주하는 표면에는 공통전극(40)이 형성되어 있다.

액정층(50)은 제1글래스기판(10)과 제2글래스기판(20) 사이에 후술할 오목부(18)에 배치되며, 화소전극(30)과 공통전극(40) 간에 형성된 전계에 의해 그 배열이 변하여 빛을 투과 및 차단하게 된다.

컬러필터(12)는 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 세가지 색상의 착색수지(Color Resin)가 제1글래스기판(10)의 화소영역에 마스크 기법에 의해 패턴처리되어 형성된다. 여기서, 마스크 기법은 일반화된 기법으로 패턴 마스크를 이용한 노광, 현상 및 패턴 식각 등의 공정을 포함한다.

블랙매트릭스(14)는 제1글래스기판(10)으로부터 제2글래스기판(20)을 향해 돌출되도록 형성되며, 다수의 화소영역이 상호 구획되도록 매트릭스 형태를 갖는다. 여기서, 블랙매트릭스(14)는 액정표시장치의 콘트라스트를 높이고 색상의 겹침에 의한 화면의 부정적인 효과를 막는다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 블랙매트릭스(14)는 컬러필터(12)를 형성하는 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 세가지 색상의 착색수지가 적층되어 형성된다. 여기서, 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 세가지 색상의 착색수지가 적층되는 경우, 빛을 투과시키지 않는 효과를 가지게 되어 블랙매트릭스(14) 영역으로의 빛의 투과를 방지하게 된다.

컬러필터(12) 및 블랙매트릭스(14)의 표면에는 감광성의 투명 절연막인 오버코트(Overcoat)막이 형성된다. 본 발명에 따른 오버코트막(16) 중 컬러필터(12)의 표면에 도포된 오버코트막(16), 즉 화소영역에 위치하는 오버코트막(16)에는 컬러필터(12)를 향해 함몰된 오목부(18)가 형성된다. 오목부(18)에는 액정층(50)이 배치되며, 오목부(18)의 골 깊이에 의해 제1글래스기판(10)과 제2글래스기판(20) 사이에 배치되는 액정층(50)의 두께가 결정된다. 또한, 오버코트막(16)의 두께는 전술한 블랙매트릭스(14)와 함께 제1글래스기판(10)과 제2글래스기판(20) 간의 셀 갭(Cell Gap)을 결정하게 된다. 여기서, 액정층(50)의 두께는 대략 5㎛가 되도록 오버코트막(16) 및 블랙매트릭스(14)의 두께와 오목부(18)의 골 깊이를 조절하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조과정을, 도 2a 내지 도 2e을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, TFT 구조가 형성된 제1글래스기판(10)을 마련한다. 이 때, TFT 구조가 형성된 제1글래스기판(10)에는 화소전극이 형성되어 있다(도 2a 참조). 그런 다음, 제1글래스기판(10) 상에 컬러필터(12)와 블랙매트릭스(14)를 다음과 같은 방법으로 형성한다. 먼저, 제1글래스기판(10) 상의 화상영역 중 제1화상영역(적색의 컬러필터(12)가 형성되는 영역)과 화상영역을 제외한 영역, 즉 블랙매트릭스(14)가 형성되는 영역에 적색의 착색수지를 마스크 기법을 이용하여 각각 적색의 컬러필터(12)와 제1블랙매트릭스층(14a)을 형성한다(도 2b 참조). 그런 다음, 제1글래스기판(10) 상의 화상영역 중 제2화상영역(녹색의 컬러필터(12)가 형성되는 영역)과 화상영역을 제외한 영역, 즉, 제1블랙매트릭스층(14a)의 표면에 녹색의 착색수지를 마스크 기법을 이용하여 각각 녹색의 컬러필터(12)와 제2블랙매트릭스층(14b)을 형성한다(도 2c 참조). 그런 다음, 제1글래스기판(10) 상의 화상영역 중 제3화상영역(청색의 컬러필터(12)가 형성되는 영역)과 화상영역을 제외한 영역, 즉 제2블랙매트릭스층(14b)의 표면에 청색의 착색수지를 마스크 기법을 이용하여 각각 녹색의 컬러필터(12)와 제3블랙매트릭스층(14c)을 형성함으로써, 제1글래스기판(10) 상에 컬러필터(12)의 패턴과 블랙매트릭스(14)의 형성이 완료된다(도 2d 참조).

그런 다음, 제1글래스기판(10)에 형성된 컬러필터(12) 및 블랙매트릭스(14)의 표면에 오버코트막(16)을 형성한다(도 2e). 그런 다음, 오버코트막(16) 중 컬러필터(12)의 표면, 즉, 화소영역에 형성되어 있는 오버코트막(16)에 마스크 기법을 통해 오목부(18)를 형성한다(도 1 참조). 여기서, 마스크기법에 사용되는 마스크에는 노광을 위한 오목부(18)에 대응하는 슬릿이 형성되어 있으며, 노광 및 현상 등의 공정을 통해 오목부(18)가 형성된다.

그런 다음, 공통전극(40)이 형성된 제2글래스기판(20)과 제1글래스기판(10)을 결합한 후, 오목부(18)에 액정을 주입하여 밀봉함으로써 TFT 판넬의 제작이 완료된다. TFT 판넬의 제작이 완료되면, TFT의 구동을 위한 드라이브 IC 등의 실장, 드라이브 IC와 컨트롤 PCB의 연결, 백라이트의 설치 등의 공정을 통해 액정표시장치의 제작이 완료된다.

전술한 실시예에서는, 컬러필터(12) 및 블랙매트릭스(14)가 TFT 구조가 형성된 제1글래스기판(10)에 형성되는 COA 타입의 액정표시장치를 일 예로 하여 설명하였으나, 컬러필터(12) 및 블랙매트릭스(14)가 제2글래스기판(20)에 형성될 수 있음은 물론이다.

또한, 전술한 실시예에서는 화소전극(30)이 컬러필터(12)와제1글래스기판(10) 사이에 형성되어 있으나, 컬러필터(12)가 형성된 후 컬러필터(12)의 표면에 형성될 수 있음은 물론이다.

이와 같이, 컬러필터(12) 및 블랙매트릭스(14) 상에 적층되며, 제1글래스기판(10)과 제2글래스기판(20) 사이에 액정층(50)이 배치되는 영역이 형성되도록 컬러필터(12)를 향해 함몰된 오목부(18)가 형성된 오버코트막(16)을 마련함으로써, 액정표시장치의 제조공정수가 감소되고, 제조비를 줄일 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제조공정수가 감소되고, 제조비를 줄일 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공된다.

Claims

제1글래스기판과, 상기 제2글래스기판과, 상기 제1글래스기판과 상기 제2글래스기판 사이에 배치되는 액정층을 갖는 액정표시장치에 있어서,

상기 제1글래스기판 상의 다수의 화소영역에 복수 색상의 착색수지가 패턴처리되어 형성된 컬러필터와;

상기 제1글래스기판에 형성되어 상기 다수의 화소영역을 상호 구획하는 블랙매트릭스와;

상기 컬러필터 및 상기 블랙매트릭스 상에 적층되며, 상기 제1글래스기판과 상기 제2글래스기판 사이에 상기 액정층이 배치되는 영역이 형성되도록 상기 컬러필터를 향해 함몰된 오목부가 형성된 오버코트막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,

상기 제1글래스기판 및 상기 제2글래스기판 사이에 배치되는 상기 액정층의 두께는 상기 오목부에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제2항에 있어서,

상기 오버코트막의 상기 오목부는 상기 오버코트막을 마스크 기법에 의해 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제2항에 있어서,

상기 복수 색상의 착색수지는 적색, 녹색 및 청색의 착색수지를 포함하며,

상기 블랙매트릭스는 상기 적색, 녹색 및 청색의 착색수지가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1글래스기판에는 TFT 구조가 마련되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1글래스기판과, 상기 제1글래스기판과 결합하는 제2글래스기판을 갖는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,

상기 제1글래스기판 상의 다수의 화소영역에 복수 색상의 착색수지를 패턴처리하여 컬러필터를 형성하는 단계와;

상기 다수의 화소영역이 상호 구획되도록 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;

상기 컬러필터 및 상기 블랙매트릭스의 표면에 오버코트막을 형성하는 단계와;

상기 제1글래스기판과 상기 제2글래스기판 사이에 액정층이 배치되는 영역이 형성되도록 상기 컬러필터의 표면에 형성된 오버코트막에 상기 컬러필터를 향해 함몰된 오목부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 오버코트막의 상기 오목부는 상기 오버코트막을 마스크 기법에 의해 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 컬러필터를 형성하는 단계와 상기 블랙매트릭스를 형성하는 단계는,

상기 제1글래스기판 상의 제1화상영역과 상기 화상영역 이외의 영역에 제1색상의 착색수지를 형성하는 단계와;

상기 제1색상의 착색수지를 노광 및 현상하여 제1색상 컬러필터와 제1블랙매트릭스층을 형성하는 단계와;

상기 제1글래스기판 상의 제2화상영역과 상기 제1블랙매트릭스층의 표면에 제2색상의 착색수지를 형성하는 단계와;

상기 제2색상의 착색수지를 노광 및 현상하여 제2색상 컬러필터와 상기 제1블랙매트릭스층에 적층된 제2블랙매트릭스층을 형성하는 단계와;

상기 제1글래스기판 상의 제3화상영역과 상기 제2블랙매트릭스층의 표면에 제3색상의 착색수지를 형성하는 단계와;

상기 제3색상의 착색수지를 노광 및 현상하여 제3색상 컬러필터와 상기 제2블랙매트릭스층에 적층된 제3블랙매트릭스층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 제1글래스기판 상에 상기 컬러필터를 형성하기 전에 TFT 구조를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.