KR20050017573A - 액정표시장치 - Google Patents

액정표시장치

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KR20050017573A
KR20050017573A KR1020030056612A KR20030056612A KR20050017573A KR 20050017573 A KR20050017573 A KR 20050017573A KR 1020030056612 A KR1020030056612 A KR 1020030056612A KR 20030056612 A KR20030056612 A KR 20030056612A KR 20050017573 A KR20050017573 A KR 20050017573A
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color
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안병재
공향식
허명구
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삼성전자주식회사
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Abstract

제조 원가를 절감하기 위한 액정표시장치를 개시한다. 액정표시장치는 색화소로부터 누설된 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 및 색화소 상에 위치하고 액정 분자의 배열 방향을 변경하기 위한 돌기를 포함한다. 이때, 돌기는 블랙 매트릭스와 동시에 형성된다. 이에 따라, 액정표시장치는 액정 분자의 배열 방향을 변경하는 돌기를 형성하기 위한 공정 단계를 추가로 수행할 필요가 없으므로, 공정 단계를 감소시킬 수 있고, 제조 원가를 절감할 수 있다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND FABRICATING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산 원가를 절감하기 위한 액정표시장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정의 광학적 특성을 이용하여 화상을 디스플레이 한다. 액정표시장치는 화상을 디스플레이하기 위하여 액정표시패널 및 액정표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
액정표시패널은 각 화소를 스위칭하는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 형성된 TFT 기판과, 색화소가 형성된 컬러필터 기판 및 TFT 기판 및 컬러필터 기판과의 사이에 밀봉된 액정층으로 구성된다.
액정층을 이루는 액정은 두 개의 기판 사이에 가해지는 전계에 따라서 배열이 변경되고, 배열에 따라서 광 투과도(transmissive index)가 변경되는 특징을 갖는다.
액정표시장치의 동작 모드는 액정 분자의 배열 방향에 따라 분류된다. 액정표시장치의 동작 모드는 트위스틱 네마틱 모드(twisted nematic mode; 이하, TN 모드), 인플레인 스위칭 모드(In-Plane Switching mode : 이하, IPS 모드) 및 수직배향 모드(Vertical Alignment mode : 이하, VA 모드) 등이 있다.
TN 모드는 일반적으로 많이 사용하고 있는 모드로서, 기판 표면에 수직 전계를 사용하여 액정 분자들의 분자축 방향이 TFT 기판과 컬러필터 기판 사이의 기판 표면에 대해서 수직 방향으로 90도로 트위스트되어 있다.
IPS 모드는 TFT 기판에 대하여 평행한 전계를 생성하고, 디스플레이를 위하여 액정분자들의 분자축 방향이 수평면 상에서 회전한다.
VA 모드는 IPS 모드와 유사하며, TFT 기판에 대해서 평행한 전계에 의해 넓은 시야각을 얻기 위한 모드이다. VA 모드는 두 기판에 형성되는 두 전극에 대하여 수직 배열되는 액정을 이용한다.
VA 모드의 액정표시장치의 일종인 PVA 모드(Patterned Vertical Alignment mode)는 패터닝 된 투명전극을 이용하여 액정이 서로 다른 방향으로 배열되도록 한다. 따라서, PVA 모드는 시야각을 향상시키고, 표시 품질을 향상시킨다. 그러나, PVA 모드는 투명전극을 패터닝하기 위한 공정이 추가되며, 투명전극의 상부에 수 ㎛의 두께를 갖는 오버 코트층(Over Coat)을 형성해야하므로, 공정수 및 생산 원가가 증가되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 제조 공정을 단순화하고 제품의 생산 원가를 절감하기 위한 액정표시장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 액정표시장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 액정표시장치는 제1 기판, 제1 기판과 서로 대향하여 결합하는 제2 기판 및 수직 배향 모드 액정층으로 이루어진다.
제1 기판은 컬러필터 층 및 컬러필터 층의 상부에 형성된 공통전극을 갖는다. 컬러필터 층은 광을 이용하여 소정의 색을 발현하는 색화소, 색화소를 둘러싸고 색화소로부터 누설된 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 및 색화소 상에 위치하고 액정의 배향 방향을 변경하여 시야각을 확장하기 위한 돌기로 이루어진다. 수직 배향 모드 액정층은 제1 및 제2 기판과의 사이에 개재된다.
또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 액정표시장치 제조 방법은, 절연 기판 상에 다수의 색화소를 형성하는 단계, 다수의 색화소가 형성된 절연 기판 상에 블랙 안료를 갖는 감광성 수지층을 증착하는 단계, 다수의 색화소와 대응하는 영역에 위치하는 감광성 수지층을 일부분 제거하여 블랙 매트릭스 및 돌기를 형성하는 단계 및 상기 블랙 매트릭스 및 상기 돌기가 형성된 절연 기판 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이러한 액정표시장치에 의하면, 투명 전극을 패터닝하지 않고도, 블랙 매트릭스와 함께 형성된 돌기를 이용하여 액정의 배향 방향을 변경할 수 있으므로, 공정수 및 생산 원가를 절감할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치(500)는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT)가 형성된 TFT 기판(100), 상기 TFT 기판(100)과 서로 대향하여 결합하는 컬러필터 기판(200), 상기 TFT 기판(100) 및 상기 컬러필터 기판(200)과의 사이에 개재된 액정층(300) 및 실런트(400)를 포함한다.
보다 상세히는, TFT 기판(100)은 제1 절연 기판(110) 및 상기 TFT(121)가 매트릭스 형태로 형성된 어레이 층(120)을 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 절연 기판(110)은 유리나 석영 또는 사파이어와 같은 재질로 형성된 투명한 기판이다.
상기 어레이 층(120)은 데이터 신호 및 게이트 신호를 인가하는 데이터 및 게이트 라인(미도시), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO)와 같은 도전성 산화막으로 이루어진 화소 전극(미도시) 및 상기 데이터 라인 및 게이트 라인과 연결되어 상기 화소 전극에 신호 전압을 인가하고 차단하는 상기 TFT(121)를 포함한다.
상기 TFT 기판(100)의 상부에 구비되는 상기 컬러필터 기판(200)은 제2 절연기판(210), 상기 제2 절연 기판(210) 상에 형성되고 상기 광을 이용하여 소정의 색을 발현하는 컬러필터 층(220) 및 상기 액정층(300)에 공통 전압을 인가하기 위한 공통 전극(230)을 포함한다.
구체적으로, 상기 제2 절연기판(210)은 유리나 석영 또는 사파이어와 같은 재질로 형성된 투명한 기판이다.
상기 컬러필터 층(220)은 외부로부터 제공되는 상기 광을 이용하여 소정의 색을 발현하는 다수의 색화소(221), 상기 다수의 색화소(221)로부터 누설된 광을 차단하여 대비비(Contrast Ratio : C/R)를 향상시키기 위한 블랙 매트릭스(Black Matrix)(222) 및 상기 다수의 색화소(221)의 상부에 위치하는 돌기(223)를 포함한다.
상기 다수의 색화소(221)는 RGB 색화소로 이루어지고, 하나의 화소 영역에는 상기 RGB 색화소(221) 중에서 하나의 색화소가 위치한다. 상기 다수의 색화소(221)는 적색, 녹색 및 푸른색의 안료 또는 염료를 갖는 포토레지스트(Photoresist)를 이용하여 생성된다. 상기 다수의 색화소(221)는 약 1.0㎛ ~ 2.0㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 블랙 매트릭스(222)는 상기 RGB 색화소를 각각 둘러싸고, 상기 RGB 색화소로부터 누설된 광을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(222)는 상기 TFT와 대응하게 형성되어 TFT가 외부로 노출되는 것을 방지한다. 상기 블랙 매트릭스(222)는 약 1.0 ~ 1.5㎛ 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 돌기(223)는 상기 다수의 색화소(221) 상에 위치하고, 액정 분자의 배향 방향을 변경하여 시야각을 확장한다. 상기 돌기(223)는 하나의 화소 영역 내에 위치하는 액정분자들을 다수의 방향으로 배열한다.
한편, 상기 컬러필터 층(220)의 상부에는 상기 공통 전극(230)이 형성된다. 상기 공통 전극(230)은 상기 액정층(300)에 공통 전압을 인가한다. 상기 공통 전극(230)의 재질은 상기 ITO와 같은 도전성 산화막으로 형성된다.
상기 TFT 기판(100) 및 상기 컬러필터 기판(200)의 사이에는 상기 액정층(300)이 개재된다. 상기 액정층(300)은 수직배향 모드 액정(Vertical Alignment mode liquid crystal)(310)으로 이루어진다. 상기 수직배향 모드 액정(310)은 상기 TFT 기판(100) 및 상기 컬러필터 기판(200)에 대해서 수직 방향으로 위치한다.
상기 실런트(400)는 상기 TFT 기판(100) 및 상기 컬러필터 기판(200)의 사이에 위치하고, 상기 TFT 기판(100)과 상기 컬러필터 기판(200)을 서로 결합한다. 이때, 상기 TFT 기판(100)과 상기 컬러필터 기판(200)은 어레이 층(120) 및 상기 공통전극(230)이 서로 마주보도록 배치된다. 상기 실런트(400)는 상기 액정층(300)을 충진하기 위해 소정의 높이를 가지며, 상기 액정층(300)을 상기 TFT 기판(100) 및 상기 컬러필터 기판(200)의 사이에 봉입한다.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 나타낸 평면도로서, 상기 돌기(223)의 구조를 보다 명확하게 나타내기 위해 상기 TFT 기판(100) 및 상기 공통 전극(230)을 생략하여 도시하였다.
도 2를 참조하면, 상기 다수의 색화소(221)는 화상의 기본 단위인 화소 영역(Px)에 각각 위치한다.
상기 블랙 매트릭스(222)는 각각의 색화소를 둘러싸고, 상기 각각의 색화소로부터 누설된 광을 차단한다.
상기 돌기(223)는 상기 화소 영역(Px)의 중앙부에 위치하는 제1 돌기(31), 상기 제1 돌기(31)를 기준으로 서로 대칭하게 위치하는 제2 및 제3 돌기(32, 33)를 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 돌기(31)는 상기 블랙 매트릭스(222)로부터 상기 화소 영역(Px)의 중앙부로 소정 면적 돌출된 메인 돌기(11), 상기 메인 돌기(11)로부터 분기된 제1 및 제2 서브 돌기(12, 13)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 서브 돌기(12, 13)는 상기 블랙 매트릭스(222)와 연결되고, 상기 메인 돌기(11)에 대해서 소정 각도로 기울어진다. 따라서, 상기 제1 돌기(31)는 'Y' 형상으로 패터닝된다.
상기 제2 및 제3 돌기(32, 33)는 상기 블랙 매트릭스(223)와 서로 연결된다. 상기 제2 돌기(32)는 상기 제1 서브 돌기(12)와 서로 평행하게 위치하고, 상기 제3 돌기(33)는 상기 제2 서브 돌기(13)와 서로 평행하게 위치한다.
상기 TFT 기판(100) 및 상기 컬러필터 기판(200)의 사이에는 스페이서(450)가 개재된다. 상기 스페이서(450) 상기 TFT 기판(100) 및 상기 컬러필터 기판(200)을 소정간격으로 이격시키며, 셀 갭을 유지한다.
도 3은 도 2의 절단선 I-I'에 따른 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 블랙 매트릭스(222)는 상기 다수의 색화소(221)의 사이에 위치하고, 상기 돌기(223)는 상기 다수의 색화소(221)의 상부에 위치한다. 이때, 상기 다수의 색화소(221)는 상기 패터닝 된 돌기(223)의 개구부를 통해 노출된다.
상기 공통 전극(230)은 상기 블랙 매트릭스(222) 및 상기 돌기(223)의 상부에 위치한다. 이때, 상기 공통 전극(230)은 상기 개구부를 통해 노출된 상기 다수의 색화소(221)와 서로 접한다.
상기 스페이서(450)는 상기 블랙 매트릭스(222)와 서로 대응하여 위치한다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시된 액정표시장치의 제조 과정을 나타낸 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 먼저 제2 절연 기판(210) 상에 상기 다수의 색화소(221)를 형성한 후, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 제2 절연 기판(210) 상에 블랙 안료를 갖는 포토레지스트(20)가 도포된다. 상기 블랙 안료로는 카본(carbon) 안료 또는 RGB 혼합 안료가 사용된다.
상기 포토레지스트(20) 상부에는 상기 포토레지스트(20)를 패터닝하기 위한 제1 마스크(50)가 구비된다. 이때, 상기 제1 마스크(50)는 상기 포토레지스트(20)로부터 소정 간격으로 이격되어 위치한다. 상기 제1 마스크(50)는 광이 투과되는 노광 영역(Ep) 및 광을 차단하는 차광 영역(Sp)으로 이루어진다. 이때, 상기 차광 영역(Sp)은 상기 블랙 매트릭스(222) 및 상기 돌기(223)가 형성되는 영역과 대응한다.
상기 포토레지스트(20)는 상기 제1 마스크(50)의 상부로부터 조사되는 광에 의해 패터닝된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트(20)는 상기 노광 영역(Ep)에 대응하는 영역이 제거되어 상기 블랙 매트릭스(222) 및 상기 돌기(223)를 형성한다.
도 4c를 참조하면, 패터닝 된 상기 블랙 매트릭스(222) 및 상기 돌기(223)의 상부에는 상기 공통 전극(230)이 도포된다.
도 4d를 참조하면, 상기 공통 전극(230)의 상부에는 유기막(40)이 도포된다. 상기 유기막(40)의 상부에는 상기 유기막(40)을 패터닝하기 위한 제2 마스크(55)가 구비된다. 이때, 상기 제2 마스크(55)는 상기 유기막(40)으로부터 소정 간격으로 이격되어 위치한다. 상기 제2 마스크(55)는 광이 투과되는 노광 영역(Ep) 및 광이 차광되는 차광 영역(Sp)으로 이루어진다. 이때, 상기 차광 영역(Sp)은 상기 스페이서(450)가 형성되는 영역과 대응한다.
상기 유기막(40)은 상기 제2 마스크(55)의 상부로부터 조사되는 광에 의해 패터닝된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유기막(40)은 상기 노광 영역(Ep)에 대응하는 부분이 제거되어 상기 스페이서(450)를 형성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(500)는 상기 돌기(223)를 이용하여 상기 액정 분자의 배향 방향을 변경할 수 있다. 이때, 상기 돌기(223)는 상기 블랙 매트릭스(222)와 함께 형성되므로, 공정 단계의 증가 없이 상기 돌기(223)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 액정표시장치(500)는 오버 코트층을 형성할 필요가 없으므로, 공정 단계를 감소시킬 수 있고, 제품의 제조 원가를 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 액정표시장치는 다수의 색화소로부터 누설된 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 및 액정 분자의 배향 방향을 변경하기 위한 돌기를 포함한다. 이때, 돌기는 블랙 매트릭스와 함께 형성되므로, 공정 단계를 감소시킬 수 있다.
또한, 액정표시장치는 오버 코트층을 따로 구비할 필요가 없으므로, 공정 단계 및 제조 원가를 절감할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 절단선 I-I'에 따른 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시된 액정표시장치의 제조 과정을 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 박막 트랜지스터 기판 110, 210 : 절연 기판
120 : 어레이 층 200 : 컬러필터 기판
220 : 컬러필터 층 221 : 색화소
222 : 블랙 매트릭스 223 : 돌기
230 : 공통 전극 300 : 액정층
400 : 실런트 500 : 액정표시장치

Claims (7)

  1. 광을 이용하여 소정의 색을 발현하는 색화소, 상기 색화소를 둘러싸고 상기 색화소로부터 누설된 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 및 상기 색화소 상에 위치하고 액정의 배향 방향을 변경하여 시야각을 확장하기 위한 돌기를 갖는 컬러필터 층 및 상기 컬러필터 층의 상부에 형성된 공통 전극을 갖는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 서로 대향하여 결합하는 제2 기판; 및
    상기 제1 및 제2 기판과의 사이에 개재되는 수직 배향 모드 액정층을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 돌기는,
    상기 블랙 매트릭스와 연결된 메인 돌기, 상기 메인 돌기로부터 분기되어 상기 블랙 매트릭스와 연결된 제1 및 제2 서브 돌기를 갖고, 상기 색화소의 중앙부에 위치하는 제1 돌기; 및
    상기 블랙 매트릭스와 연결되고, 상기 메인 돌기를 기준으로 서로 대칭되게 위치하며, 상기 제1 및 제2 서브 돌기와 각각 평행하게 위치하는 제2 및 제3 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서브돌기는 상기 메인 돌기에 대해서 소정 각도로 기울어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판과의 사이에 개재되어 상기 제1 및 제2 기판을 소정의 간격으로 이격시키기 위한 샐 갭 유지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 샐 갭 유지부재는 상기 블랙 매트릭스와 대응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 및 상기 돌기는 블랙 안료를 갖는 감광성 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 절연 기판 상에 다수의 색화소를 형성하는 단계;
    상기 다수의 색화소가 형성된 절연 기판 상에 블랙 안료를 갖는 감광성 수지층을 증착하는 단계;
    상기 다수의 색화소와 대응하는 영역에 위치하는 감광성 수지층을 일부분 제거하여 블랙 매트릭스 및 돌기를 형성하는 단계; 및
    상기 블랙 매트릭스 및 상기 돌기가 형성된 절연 기판 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치 제조 방법.
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