KR20050024081A - Color filter substrate, method of manufacturing the same and liquid crystal display device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 컬러필터 기판과 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 특성을 향상시킴과 동시에 생산성을 향상시키기 위한 4색 컬러필터 기판과 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a color filter substrate, a method for manufacturing the same, and a liquid crystal display device including the same, and more particularly, a four-color color filter substrate for improving productivity and a productivity, and a method for manufacturing the same. It relates to a liquid crystal display device.
오늘날과 같은 정보화 사회에서 전자 디스플레이 장치(electronic display device)의 역할은 갈수록 중요해지며, 각종 전자 디스플레이 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있는 실정이다. 현재 개발된 여러 가지 디스플레이 장치 중에서 액정표시장치는 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 음극선관에 가까운 화상 표시가 가능하기 때문에 다양한 전자 장치에 광범위하게 사용되고 있다.In today's information society, the role of electronic display devices becomes more and more important, and various electronic display devices are widely used in various industrial fields. Among the various display devices currently developed, the liquid crystal display device is thinner and lighter than other display devices, has a low power consumption and a low driving voltage, and is widely used in various electronic devices due to the image display close to the cathode ray tube. It is used.
이러한, 액정표시장치는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, TFT 라 칭함)가 형성된 제1 기판, R,G,B 색화소들에 의한 컬러필터가 형성된 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 개재된 액정층으로 이루어진 액정표시패널을 구비하고, 액정표시패널의 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시한다.The liquid crystal display device includes a first substrate on which a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) is formed, a second substrate on which color filters formed by R, G, and B colors are formed, a first substrate, and a second substrate. And a liquid crystal display panel including a liquid crystal layer interposed therebetween, and applying a voltage to the electrodes of the liquid crystal display panel to rearrange the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer to adjust the amount of light transmitted to display an image.
그러나, 상술한 구성을 갖는 액정표시장치 보다 고 휘도를 요구함에 따라 4색(적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W)) 구동을 이용한 액정표시장치가 제안되었다. However, in order to demand higher luminance than the liquid crystal display having the above-described configuration, a liquid crystal display using four colors (red (R), green (G), blue (B) and white (W)) driving has been proposed.
이러한, 4색 구동 방법이 적용된 일반적인 액정표시장치는 고 휘도를 갖는 이점은 있으나, 화이트(white 컬러필터)를 패터닝하는 공정이 더 늘어나는 단점을 가지고 있어 제조 공정의 생산성이 낮아지는 문제점이 있다. Such a liquid crystal display device having a four-color driving method has a high brightness, but has a disadvantage in that a process of patterning a white color filter is increased, resulting in a low productivity of a manufacturing process.
또한, 화이트 컬러필터를 패터닝하기 위해 별도의 마스크를 제작하여 사용해야 하기 때문에 비용상승으로 제품의 가격 경쟁력이 저하되는 문제점이 있다. In addition, since a separate mask must be manufactured and used to pattern the white color filter, there is a problem that the price competitiveness of the product is lowered due to the cost increase.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은 광 특성 향상과 동시에 생산성을 향상시키기 위한 4색의 액정표시장치용 컬러필터 기판을 제공하는데 있다.Accordingly, a first object of the present invention for solving the above-described problems of the prior art is to provide a color filter substrate for a liquid crystal display device of four colors for improving optical properties and productivity.
본 발명의 제2 목적은 상기 컬러필터 기판의 제조방법을 제공하는데 있다.It is a second object of the present invention to provide a method of manufacturing the color filter substrate.
본 발명의 제3 목적은 광 특성 향상과 동시에 생산성을 향상시키기 위한 4색의 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는데 있다.A third object of the present invention is to provide a manufacturing method of an array substrate for liquid crystal display devices of four colors for improving optical properties and at the same time improving productivity.
또한, 본 발명의 제4 목적은 광 특성 향상과 동시에 생산성을 향상시키기 위한 액정표시장치를 제공하는데 있다.Further, a fourth object of the present invention is to provide a liquid crystal display device for improving productivity and at the same time improving optical characteristics.
상기한 본 발명의 제1 목적을 실현하기 위한 컬러필터 기판은 액정층을 사이에 두고 어레이 기판과 마주하며 R, G, B 및 W 컬러필터를 포함하는 컬러필터 기판으로서,A color filter substrate for realizing the above-described first object of the present invention is a color filter substrate facing an array substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween and including R, G, B and W color filters.
적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 표시영역을 구획하는 블랙매트릭스가 형성된 기판; 상기 기판의 R, G, B 표시영역에 각각 구비되는 R, G, B 컬러필터; 상기 W 표시영역에 구비되고, 상기 R, G, B 컬러필터와 같은 높이를 갖는 제1 유기막 패턴; 상기 블랙 매트릭스 상에 구비되어, 액정층의 두께를 정의하는 제2 유기막 패턴을 포함한다.A substrate having black matrices defining red (R), green (G), blue (B), and white (W) display areas; R, G, and B color filters respectively provided in the R, G, and B display areas of the substrate; A first organic layer pattern provided in the W display area and having the same height as that of the R, G, and B color filters; It is provided on the black matrix, and includes a second organic film pattern for defining the thickness of the liquid crystal layer.
본 발명의 제2 목적을 실현하기 위한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법은, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 표시영역을 구획하는 블랙매트릭스가 형성된 기판을 마련하는 단계; 상기 R, G, B 표시영역에 R, G, B 컬러필터를 각각 형성하는 단계; 상기 결과물 상에 균일한 두께를 갖는 유기막을 형성하는 단계; 상기 유기막을 패터닝하여, 상기 W 표시영역에 위치하는 제1 유기막 패턴 및 액정층의 두께를 정의하는 제2 유기막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 R, G, B 컬러필터 및 제1 유기막 패턴 상에만 존재하는 공통전극층을 형성하는 단계를 포함한다.According to a method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device for realizing a second object of the present invention, a black matrix for partitioning a red (R), green (G), blue (B) and white (W) display area is formed. Preparing a substrate; Forming R, G, and B color filters on the R, G, and B display areas, respectively; Forming an organic film having a uniform thickness on the resultant product; Patterning the organic layer to form a first organic layer pattern positioned in the W display area and a second organic layer pattern defining a thickness of a liquid crystal layer; And forming a common electrode layer existing only on the R, G, and B color filters and the first organic layer pattern.
본 발명의 제3 목적을 실현하기 위한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법은, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 표시영역을 포함하는 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 기판의 R, G, B 및 W 표시영역에 각각 존재하는 박막 트랜지스터와 인접한 R, G, B 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 결과물 상에 소정의 두께를 갖는 유기막을 형성하는 단계; 상기 유기막을 패터닝하여, 상기 W 표시영역에 존재하며 백색광을 투과시키는 제1 유기막 패턴과, 상기 R, G, B 컬러필터를 각각 커버하는 제2 유기막 패턴을 동시에 형성하는 단계; 상기 결과물을 패터닝하여, 상기 박막 트랜지스터의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 접속되고, 상기 제1 유기막 패턴 및 제2 유기막 패턴 상부에 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device for realizing a third object of the present invention includes a thin film transistor on a substrate including red (R), green (G), blue (B), and white (W) display regions. Forming a; Forming R, G, and B color filters adjacent to the thin film transistors respectively present in the R, G, B, and W display areas of the substrate; Forming an organic film having a predetermined thickness on the resultant product; Patterning the organic layer to simultaneously form a first organic layer pattern in the W display area and transmitting white light and a second organic layer pattern covering the R, G, and B color filters, respectively; Patterning the result to form a contact hole exposing a portion of the thin film transistor; And forming a pixel electrode connected to the thin film transistor through the contact hole and on the first organic layer pattern and the second organic layer pattern.
본 발명의 제4 목적을 실현하기 위한 액정표시장치는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 표시영역을 구획하는 블랙 매트릭스가 형성된 기판, 상기 기판의 R, G, B 컬러필터 영역에 각각 구비되는 R, G, B 컬러필터, 상기 W 컬러필터 영역에 구비되며 상기 R, G, B 컬러필터 패턴과 같은 높이를 갖는 제1 유기막 패턴, 상기 블랙 매트릭스 상에 구비되어 셀갭의 두께를 정의하는 제2 유기막 패턴 및 상기 R,G,B 컬러필터와 제1 유기막 패턴 상에 구비되는 공통전극을 포함하는 컬러필터 기판; 상기 공통전극과 마주보는 화소전극이 형성된 어레이 기판; 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.A liquid crystal display device for realizing a fourth object of the present invention includes a substrate having a black matrix partitioning red (R), green (G), blue (B), and white (W) display regions, R, R, G and B color filters respectively provided in the G and B color filter areas, and a first organic layer pattern provided in the W color filter area and having the same height as the R, G and B color filter patterns, and the black matrix image. A color filter substrate including a second organic layer pattern provided on the second organic layer pattern to define a thickness of the cell gap, and a common electrode provided on the R, G, and B color filters and the first organic layer pattern; An array substrate on which the pixel electrode facing the common electrode is formed; It includes a liquid crystal layer interposed between the color filter substrate and the array substrate.
이러한 컬러필터 기판, 어레이 기판 및 액정표시장치는 광 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 백색광(White)을 투과시키기 위한 패턴을 형성하기 위해 별도의 마스크를 제작 및 패터닝 공정을 수행하지 않아도 되기 때문에 생산의 스루풋 향상 및 비용을 절감시킬 수 있다. The color filter substrate, the array substrate, and the liquid crystal display device not only improve optical characteristics but also do not need to manufacture and pattern a mask to form a pattern for transmitting white light. Improve throughput and reduce costs.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터 기판의 픽셀을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 상기 도 1에 도시된 픽셀에 해당하는 컬러필터 기판을 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다.1 is a perspective view schematically illustrating a pixel of a color filter substrate according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the color filter substrate corresponding to the pixel illustrated in FIG. .
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 컬러필터 기판은 4개 화소가 배치된 모자이크형으로 투명한 유리기판(100)에 적색(R)/녹색(G)/청색(B)/백색(W) 표시영역을 구획하는 십자가 형상의 블랙매트릭스(102)가 존재한다. 그리고, 블랙 매트릭스(102)에 의해 구획된 유리기판(100)의 표시영역에는 사각형 형상을 갖는 적색(R)/녹색(G)/청색(B)의 컬러필터(104,106,108)와 광 투과성(W) 제1유기막 패턴(110a)이 각각 존재한다. 또한, 제2 유기막 패턴인 컬럼 스페이서(도시하지 않음)와 공통전극(도시하지 않음)을 더 포함한다.As shown in FIG. 1, the color filter substrate of the present invention is a red (R) / green (G) / blue (B) / white (W) on a mosaic transparent glass substrate 100 arranged four pixels There is a cross-shaped black matrix 102 that divides the display area. In the display area of the glass substrate 100 partitioned by the black matrix 102, the red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106 and 108 and the light transmittance (W) have a rectangular shape. Each of the first organic film patterns 110a is present. The semiconductor device may further include a column spacer (not shown) and a common electrode (not shown), which are second organic film patterns.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 컬러필터 기판(120)은 유리기판(100), 블랙매트릭스(102) 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108)와 백색(W)의 제1 유기막 패턴(110a), 제2 유기막 패턴인 컬럼 스페이서(110b) 및 공통전극(112a)을 포함한다.In addition, as shown in FIG. 2, the color filter substrate 120 of the present invention includes a glass substrate 100, a black matrix 102, a red (R) / green (G) / blue (B) color filter 104, 106, and 108. A first organic layer pattern 110a of white (W), a column spacer 110b of a second organic layer pattern, and a common electrode 112a are included.
여기서, 유리기판은(100) 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터 및 제1유기막 패턴을 형성하기 위한 다수개의 적색(R)/녹색(G)/청색(B)/백색(W) 표시영역 포함하고 있다. 상기 다수개의 표시영역은 블랙 매트릭스(102)에 의해 구획된다. 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108)는 색(R)/녹색(G)/청색(B) 표시영역 각각 형성된다. 제1유기막 패턴(110a)은 상기 기판의 백색(W) 표시영역에 구비되며, 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108) 같은 두께를 갖는다.Here, the glass substrate (100) is a red (R) / green (G) / blue (B) color filter and a plurality of red (R) / green (G) / blue (B) to form a first organic film pattern / White (W) display area. The plurality of display areas are partitioned by the black matrix 102. The red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106, and 108 are formed of the color (R) / green (G) / blue (B) display regions, respectively. The first organic film pattern 110a is provided in the white (W) display area of the substrate and has the same thickness as the red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106, and 108.
제2 유기막 패턴(110b)은 블랙 매트릭스(105)에 구비되어, 액정표시패널의 형성시 액정층의 두께를 정의하는 컬럼 스페이서이고, 상기 컬럼 스페이서의 두께는 상기 적색(R), 녹색(G) 청색(B) 컬러필터 중 어느 하나의 컬러필터와 제1 유기막 패턴(110a)이 중첩된 두께와 같다.The second organic layer pattern 110b is provided in the black matrix 105 and is a column spacer defining a thickness of the liquid crystal layer when the liquid crystal display panel is formed. The thickness of the column spacer is red (R) and green (G). The color filter of any one of the blue (B) color filters and the first organic layer pattern 110a overlap each other.
공통전극(112a)은 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108) 및 제1 유기막 패턴(110a) 상에 구비되는 투명전극으로 우수한 도전성을 갖고, 투명하고, 열 적으로 안정하므로 전극 패턴의 가공성이 우수하다. The common electrode 112a is a transparent electrode provided on the red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106, and 108 and the first organic layer pattern 110a. As it is stable, the processability of the electrode pattern is excellent.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러필터 기판의 픽셀을 개략적으로 도시한 시시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 픽셀에 해당하는 컬러필터 기판을 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다.3 is a schematic view illustrating a pixel of a color filter substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the color filter substrate corresponding to the pixel illustrated in FIG.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 컬러필터 기판(120)은 4개의 화소가 수직으로 배치된 스프라이트형으로 투명한 유리기판(110)에 적색(R)/녹색(G)/청색(B)/백색(W) 표시영역을 구획하는 줄무늬 형상의 블랙매트릭스(102)가 존재한다. 그리고, 블랙 매트릭스(102)에 의해 구획된 유리기판(100)의 표시영역에는 직사각형 형상을 갖는 적색(R)/녹색(G)/청색(B)의 컬러필터(104,106,108)와 광 투과성(W) 제1유기막 패턴(110a)이 각각 존재한다. 또한, 도시하지는 않았지만, 제2 유기막 패턴인 컬럼 스페이서와 공통전극을 포함한다.As shown in FIG. 3, the color filter substrate 120 of the present invention has a red (R) / green (G) / blue (B) pattern on a transparent glass substrate 110 having four pixels arranged vertically. There is a stripe-shaped black matrix 102 that partitions the / W display area. In the display area of the glass substrate 100 partitioned by the black matrix 102, the red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106 and 108 and the light transmittance (W) have a rectangular shape. Each of the first organic film patterns 110a is present. Although not shown, a column spacer and a common electrode, which are second organic film patterns, are included.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 컬러필터 기판(120)은 유리기판(100), 블랙매트릭스(102) 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108)와 백색(W)의 제1유기막 패턴(110a), 제2유기막 패턴(110b)인 컬럼 스페이서 및 공통전극(112a)을 포함한다. 여기서 상기 컬러필터 기판은 구성요소 제1 실시예에서 상세히 설명하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략하기로 한다.As shown in FIG. 4, the color filter substrate 120 of the present invention includes a glass substrate 100, a black matrix 102, a red (R) / green (G) / blue (B) color filter (104, 106, 108) and a white ( The first organic film pattern 110a of W), the column spacer that is the second organic film pattern 110b, and the common electrode 112a are included. Since the color filter substrate has been described in detail in the first embodiment, the color filter substrate will be omitted in order to avoid duplication.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러 필터 기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.5A to 5E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 5a를 참조하면, 투명한 유리기판(100)의 표면에 차광막인 블랙 매트릭스(102)를 형성한다. 블랙 매트릭스(102)는 금속 또는 유기 절연체로 형성되고, 상기 유리기판을 적색(R)/녹색(G)/청색(B)/백색(W) 표시영역을 구획하는 역할을 한다.Referring to FIG. 5A, a black matrix 102 that is a light shielding film is formed on a surface of the transparent glass substrate 100. The black matrix 102 is formed of a metal or an organic insulator, and serves to partition the glass substrate into a red (R) / green (G) / blue (B) / white (W) display area.
도 5b를 참조하면, 유리기판(100) 상부에 백색(W) 표시영역만 제외하고, 적색(R)/녹색(G)/청색(B)표시영역 적색(R)/녹색(G)/청색(B)의 컬러필터(104,106,108)들을 각각 형성한다. Referring to FIG. 5B, except for the white (W) display area on the glass substrate 100, the red (R) / green (G) / blue (B) display area red (R) / green (G) / blue The color filters 104, 106 and 108 of (B) are formed, respectively.
이를 상세히 나타내면, 먼저 적색(R)/녹색(G)/청색(B)컬러수지 중 적색을 띄는 컬러수지를 기판(100)의 전면에 도포한 후 선택적으로 노광하여, 원하는 영역에 적색(R) 컬러필터(104)를 형성한다.(이때, 색을 입히는 순서는 임의로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 순서로 정하여 설명한다). 이어서, 상기 적색 컬러필터(104)가 형성된 기판(100)의 전면에 녹색 컬러수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 녹색 컬러필터(106)를 형성한다. 연속하여, 상기 적색(R) 및 녹색(G) 컬러필터(108a,108b)가 형성된 기판(100)의 전면에 청색(B) 컬러수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 청색 컬러필터(108)를 형성한다.In detail, First, a red (R) / green (G) / blue (B) color resin having a red color is applied to the entire surface of the substrate 100, and then selectively exposed, and a red (R) color filter 104 is applied to a desired area. ), The order of coloring Randomly It will be explained in the order of red (R), green (G), and blue (B)). Subsequently, a green color resin is coated on the entire surface of the substrate 100 on which the red color filter 104 is formed and then selectively exposed to form a green color filter 106. Subsequently, a blue (B) color resin is coated on the entire surface of the substrate 100 on which the red (R) and green (G) color filters 108a and 108b are formed, and then selectively exposed to the blue color filter 108. To form.
여기서, 상기 컬러필터를 제조하는 방법으로는 염료형 컬러필터의 제조방법과 안료형 컬러필터의 제조방법이 있다. 상기 염료형 컬러필터의 제조 방법으로는 염색법과 염료 분산법등이 있으며, 상기 안료형 컬러필터의 제조방법으로는 안료 분산법, 인쇄법, 접착법등이 있다.Here, as a method of manufacturing the color filter, there are a manufacturing method of a dye type color filter and a manufacturing method of a pigment type color filter. The dye-type color filter may be manufactured by a dyeing method, a dye dispersion method, or the like, and the pigment-type color filter may be prepared by a pigment dispersion method, a printing method, or an adhesion method.
이때, 상기 염색법, 염료 분산법 및 안료 분산법은 스트라이프, 모자이크 및 트라이앵글 배열방식에 모두 적용할 수 있으나, 인쇄법 및 접착법은 모자이크 및 트라이앵글 배열방식에는 적합하지 않다.In this case, the dyeing method, the dye dispersion method and the pigment dispersion method can be applied to all of the stripe, mosaic and triangle array method, the printing method and the adhesion method is not suitable for the mosaic and triangle array method.
도 5c를 참조하면, 블랙 매트릭스(102) 및 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108)가 형성된 유리기판(100) 상에 유기막(110)을 형성한다. 여기서, 상기 유기막은 광 투과성 수지이고, 광을 조사 받으면 경화되는 물질이며, 상기 유기막의 두께는 액정 표시 장치의 액정층의 두께를 고려하여 형성한다. Referring to FIG. 5C, the organic layer 110 is formed on the glass substrate 100 on which the black matrix 102 and the red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106, and 108 are formed. Here, the organic film is a light-transmissive resin, a material that is cured when irradiated with light, and the thickness of the organic film is formed in consideration of the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device.
그리고, 유기막(110) 상에 제1 유기막 패턴 및 제2 유기막 패턴을 형성하기 위한 노광 마스크(125)를 개재한다. 여기서, 노광 마스크(125)는 형성하고자 하는 컬럼 스페이서와 동일한 직경을 갖는 개구부와 상기 백색 표시영역여 존재하는 유기막을 하프(half)노광을 하기 위한 다수개의 슬릿 개구부가 존재한다.Then, an exposure mask 125 for forming the first organic film pattern and the second organic film pattern on the organic film 110 is interposed. Here, the exposure mask 125 includes an opening having the same diameter as the column spacer to be formed and a plurality of slit openings for half-exposure the organic film existing in the white display area.
도 5d를 참조하면, 유기막(110)을 패터닝하여 제1 유기막 패턴(110a) 및 제2 유기막 패턴(110b)을 동시에 형성한다.Referring to FIG. 5D, the organic layer 110 is patterned to simultaneously form the first organic layer pattern 110a and the second organic layer pattern 110b.
이를 상세히 나타내면, 먼저 상기 노광 마스크를 적용하여 유기막(110)에 UV광을 조사하여 상기 유기막을 선택적으로 노광한다. 이때, 본 발명에 따른 블랙 유기막(110)은 네거티브형이므로, 현상 후 빛이 조사된 부분이 남게 되는 특성을 가진다.In detail, first, the organic mask 110 is irradiated with UV light to selectively expose the organic layer by applying the exposure mask. At this time, since the black organic film 110 according to the present invention is negative, the light irradiated portion remains after development.
이어서, 상기 결과물에 소정의 세정공정을 수행하여 제1두께를 갖는 제1 유기막 패턴(110a)과 제2 두께를 갖는 제2 유기막 패턴(110b)을 동시에 형성한다. 상기 제1유기막 패턴은 상기 컬러필터의 두께와 동일한 두께를 갖고, 상기 제2 유기막 패턴은 형성하고자 하는 컬럼 스페이서와 동일한 두께를 갖는다.Subsequently, a predetermined cleaning process is performed on the resultant product to simultaneously form the first organic film pattern 110a having the first thickness and the second organic film pattern 110b having the second thickness. The first organic layer pattern has the same thickness as that of the color filter, and the second organic layer pattern has the same thickness as the column spacer to be formed.
도 5e를 참조하면, 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108) 및 제1 유기막 패턴(110a) 상에만 존재하는 공통전극(112a)을 형성한다. 이를 상세히 나타내면, 먼저 결과물 상에 소정의 두께를 갖는 공통전극막을 연속적으로 형성한다. 상기 공통전극막은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함한 투명 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 5E, a common electrode 112a existing only on the red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106, and 108 and the first organic layer pattern 110a is formed. In detail, first, a common electrode film having a predetermined thickness is continuously formed on the resultant. The common electrode layer may be formed by depositing one selected from a group of transparent conductive materials including indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO).
이어서, 상기 제2 유기막 패턴을 노출시키는 식각 마스크를 적용하여 상기 제2 유기막 패턴 상에 존재하는 공통전극막을 식각하므로서, 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108) 및 제1 유기막 패턴 상에만 존재하는 공통전극(120)을 형성한다.Subsequently, the common electrode layer on the second organic layer pattern is etched by applying an etching mask that exposes the second organic layer pattern, thereby red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106, and 108. ) And the common electrode 120 existing only on the first organic layer pattern.
전술한 바와 같은 공정을 통해 형성된 본 발명의 컬러필터 기판은 컬럼 스페이서와 백색 표시영역에 존재하는 유기막 패턴을 동시에 형성할 수 있기 때문에 공정을 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 마스크 제작비용을 절약할 수 있는 장점을 가지고 있다.The color filter substrate of the present invention formed through the above-described process can simultaneously form the column spacer and the organic film pattern present in the white display area, thereby simplifying the process and reducing the mask manufacturing cost. It has advantages
도 6a 내지 6g는 본 발명의 제4 실시예에 따른 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.6A to 6G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an array substrate according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 6a를 참조하면, 임의의 적색(R)/녹색(G)/청색(B)/백색(W) 표시영역을 포함하는 유리기판(210) 상에 게이트 전극(221), 액티브 패턴(225), 오믹 콘택층 패턴(224), 소오스 전극(222) 및 드레인 전극(223)을 포함하는 박막 트랜지스터(220 이하, TFT라 한다)를 형성한다.Referring to FIG. 6A, a gate electrode 221 and an active pattern 225 are formed on a glass substrate 210 including an arbitrary red (R) / green (G) / blue (B) / white (W) display area. And a thin film transistor 220 (hereinafter referred to as TFT) including an ohmic contact layer pattern 224, a source electrode 222, and a drain electrode 223.
이를 상세히 나타내면, 먼저, 유리기판(210) 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW)으로 이루어진 제1 금속막(도시되지 않음)을 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 상기 제1 금속막을 패터닝하여 게이트 전극(221)을 형성한다. In detail, first, a first metal film (not shown) made of glass substrate 210 aluminum (Al), chromium (Cr), or molybdenum tungsten (MoW) is deposited by a sputtering method, and then the first metal is deposited. The film is patterned to form the gate electrode 221.
이어서, 게이트 전극(221)이 형성된 유리기판(210)의 전면에 실리콘 질화물을 플라즈마 화학기상증착(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition; 이하, PECVD라 칭함) 방법에 의해 증착하여 게이트 절연막을 형성한다.Subsequently, silicon nitride is deposited on the entire surface of the glass substrate 210 on which the gate electrode 221 is formed by a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method to form a gate insulating film.
이어서, 게이트 절연막 상에 액티브층(도시되지 않음)으로서, 예를 들어, 비정질실리콘막을 PECVD 방법에 의해 증착하고, 그 위에 오믹 콘택층(도시되지 않음)으로서, 예를 들어, n+ 도핑된 비정질실리콘막을 PECVD 방법에 의해 증착한다. 이어서, 오믹 콘택층과 액티브층을 차례로 패터닝하여 게이트 전극(221) 상부의 게이트 절연막 상에 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(225)과 n+ 도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택층 패턴(224)을 형성한다.Subsequently, as an active layer (not shown), for example, an amorphous silicon film is deposited on the gate insulating film by a PECVD method, and as an ohmic contact layer (not shown), for example, n + doped amorphous A silicon film is deposited by the PECVD method. Subsequently, the ohmic contact layer and the active layer are sequentially patterned to form an active pattern 225 consisting of an amorphous silicon film on the gate insulating layer on the gate electrode 221 and an ohmic contact layer pattern 224 consisting of an n + doped amorphous silicon film. To form.
상기 결과물의 전면에 크롬(Cr)과 같은 제2 금속막(도시되지 않음)을 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 제2 금속막을 패터닝하여 소오스 전극(222)과 드레인 전극(223)을 형성한다. 이어서, 소오스 전극(222)과 드레인 전극(223) 사이의 노출된 오믹 콘택층 패턴을 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching; RIE) 방법에 의해 제거한다.After depositing a second metal film (not shown) such as chromium (Cr) on the entire surface of the resultant by a sputtering method, the second metal film is patterned to form a source electrode 222 and a drain electrode 223. Subsequently, the exposed ohmic contact layer pattern between the source electrode 222 and the drain electrode 223 is removed by a reactive ion etching (RIE) method.
이로써, 유리기판(210) 상에는 게이트 전극(221), 액티브 패턴(225), 오믹 콘택층 패턴(224), 소오스 전극(222) 및 드레인 전극(223)을 포함하는 TFT(220)가 형성된다.As a result, the TFT 220 including the gate electrode 221, the active pattern 225, the ohmic contact layer pattern 224, the source electrode 222, and the drain electrode 223 is formed on the glass substrate 210.
도 6b 및 도 6c를 참조하면, TFT(220)가 형성된 유리기판(210)의 전면에 실리콘 질화물을 화학기상증착하여 균일한 두께를 갖는 패시베이션막(235)을 형성한다. 여기서, 패시베이션막(235)은 금속물질과 접착력이 좋고 계면에 공기층 형성을 억제하는 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNX)과 같은 무기 절연물로 이루어지며, 약 2000Å 두께로 형성되는 것이 바람직하다.6B and 6C, a silicon nitride is chemically vapor deposited on the entire surface of the glass substrate 210 on which the TFT 220 is formed to form a passivation film 235 having a uniform thickness. Here, the passivation film 235 is made of an inorganic insulator, such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN X ), which has good adhesion with a metal material and suppresses formation of an air layer at an interface, and is preferably formed to a thickness of about 2000 μs. Do.
이어서, 상기 유리기판의 임의로 정의된 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 표시영역에 존재하는 각각의 TFT(220)에 인접되도록, 상기 패시베이션막 상에 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(240,242,244)를 각각 형성한다. 상기 컬러필터는 안료분사법 또는 인쇄법을 적용하여 형성된다.Subsequently, red (R) / green (on the passivation film) is adjacent to each of the TFTs 220 present in an arbitrarily defined red (R) / green (G) / blue (B) display area of the glass substrate. G) / blue (B) color filters 240,242,244 are formed, respectively. The color filter is formed by applying a pigment spraying method or a printing method.
이때, 상기 백색(W) 표시영역 위치하는 패시베이션막(235) 상에는 컬러필터가 존재하지 않는 빈 공간(245)으로 남겨져 있는 상태를 갖는다.In this case, the passivation layer 235 positioned in the white (W) display area may be left as an empty space 245 in which no color filter exists.
도 6d 및 도 6e를 참조하면, 상기 빈 공간을 매몰시키면서 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(240,242,244)를 덮는 유기막(250)을 도포한다. 상기 유기막(250)은 포토패턴(Photo pattern)이 가능한 광 투과성 물질이며, 액정 표시장치의 개구율과 휘도를 향상 및 시키기 위해서 도포된다.6D and 6E, an organic layer 250 covering the red (R) / green (G) / blue (B) color filters 240, 242, and 244 is coated while the empty space is buried. The organic layer 250 is a light-transmissive material capable of a photo pattern, and is applied to improve and improve the aperture ratio and luminance of the liquid crystal display.
이어서, 유기막(250) 상에 노광 마스크(290)를 개재하여 노광 공정 및 현상 공정을 수행함으로서 제1 유기막 패턴(250a) 및 제2 유기막 패턴(250b)을 동시에 형성한다.Subsequently, the first organic film pattern 250a and the second organic film pattern 250b are simultaneously formed by performing the exposure process and the development process on the organic film 250 through the exposure mask 290.
이를 상세히 나타내면, 먼저 상기 노광 마스크를 적용하여 유기막(250)에 UV광을 조사하여 상기 유기막을 선택적으로 노광한다. 이때, 본 발명에 따른 유기막(250)은 네거티브형이므로, 현상 후 빛이 조사된 부분이 남게 되는 특성을 가진다.In detail, first, the organic mask 250 is irradiated with UV light to selectively expose the organic layer by applying the exposure mask. At this time, since the organic film 250 according to the present invention is negative, the light irradiated portion remains after development.
이어서, 상기 결과물에 세정(현상)공정을 수행하여 백색(W)표시영역에 존재하며 제1 두께를 갖는 제1 유기막 패턴(250a)과 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터 상에 존재하며 제2 두께를 갖는 제2 유기막 패턴(250b)을 동시에 형성한다. 상기 제1 유기막 패턴(250a)은 상기 컬러필터와 제2 유기막 패턴(250b)이 중첩된 두께를 갖는다.Subsequently, a cleaning (development) process is performed on the resultant product, which is present in the white (W) display area and has a first thickness. The first organic layer pattern 250a and red (R) / green (G) / blue (B) The second organic layer pattern 250b which is present on the color filter and has a second thickness is simultaneously formed. The first organic layer pattern 250a has a thickness in which the color filter and the second organic layer pattern 250b overlap each other.
여기서, 상기 노광 마스크는 백색(W) 표시영역에 존재하는 유기막을 전면 노광하기 위한 개구부와 상기 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터 상에 존재하는 유기막을 하프(half)노광하기 위한 다수개의 슬릿 개구부를 포함한다.Here, the exposure mask half-opens the organic layer existing on the red (R) / green (G) / blue (B) color filter and the opening for exposing the entire surface of the organic layer existing in the white (W) display area. And a plurality of slit openings for exposing.
도 6f 및 도 6g를 참조하면, 제1 유기막 패턴(250a) 및 컬러필터층(150)과 제2유기막 패턴 하부에 존재하는 상기 TFT의 드레인 전극(226)의 일부분을 노출하기 위한 콘택홀을 형성한다.6F and 6G, a contact hole for exposing a portion of the drain electrode 226 of the TFT under the first organic layer pattern 250a and the color filter layer 150 and the second organic layer pattern is shown. Form.
이어서, 상기 콘택홀을 통해서 드레인 전극(224)과 전기적으로 결합되는 화소전극(260)을 형성한다. 상기 화소전극은 투명전극이 적용될 수 있을 뿐만 아니라 투명전극과 반사전극이 모두 적용될 수 있다.Subsequently, the pixel electrode 260 is electrically connected to the drain electrode 224 through the contact hole. The pixel electrode may be applied not only to the transparent electrode but also to both the transparent electrode and the reflective electrode.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정 표시장치를 개략적인 나타낸 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to a fifth exemplary embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 액정 표시장치(400)는 컬러필터 기판(120), 어레이 기판(200) 및 컬러필터 기판과 어레이 기기 사이에 개재된 액정층(300)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the liquid crystal display 400 of the present invention includes a color filter substrate 120, an array substrate 200, and a liquid crystal layer 300 interposed between the color filter substrate and the array device.
컬러필터 기판(120)은 유리기판(100), 블랙매트릭스(102) 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108)와 백색(W)의 제1 유기막 패턴(110a), 제2 유기막 패턴인 컬럼 스페이서(110b) 및 공통전극(112a)을 포함한다.The color filter substrate 120 may include a glass substrate 100, a black matrix 102, a red (R) / green (G) / blue (B) color filter 104, 106, and 108 (W) first organic layer pattern 110a. ), A column spacer 110b which is a second organic layer pattern, and a common electrode 112a.
여기서, 유리기판은(100) 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터 및 제1유기막 패턴을 형성하기 위한 다수개의 적색(R)/녹색(G)/청색(B)/백색(W) 표시영역 포함하고 있다. 상기 다수개의 표시영역은 블랙 매트릭스(102)에 의해 구획된다.Here, the glass substrate (100) is a red (R) / green (G) / blue (B) color filter and a plurality of red (R) / green (G) / blue (B) to form a first organic film pattern / White (W) display area. The plurality of display areas are partitioned by the black matrix 102.
제1유기막 패턴(110a)은 상기 기판의 백색(W) 표시영역에 구비되며, 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108) 같은 두께를 갖는다. 제2 유기막 패턴(110b)은 블랙 매트릭스(105)에 구비되어, 액정표시패널의 형성시 액정층의 두께를 정의하는 컬럼 스페이서이고, 상기 컬럼 스페이서의 두께는 상기 적색(R), 녹색(G) 청색(B) 컬러필터 중 어느 하나의 컬러필터와 제1 유기막 패턴이 중첩된 두께와 같다. 공통전극(112a)은 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 컬러필터(104,106,108) 및 제1 유기막 패턴(110a) 상에 구비되는 투명전극이다.The first organic film pattern 110a is provided in the white (W) display area of the substrate and has the same thickness as the red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106, and 108. The second organic layer pattern 110b is provided in the black matrix 105 and is a column spacer defining a thickness of the liquid crystal layer when the liquid crystal display panel is formed. The thickness of the column spacer is red (R) and green (G). ) The thickness of one of the color filters of the blue (B) color filter and the first organic layer pattern is the same. The common electrode 112a is a transparent electrode provided on the red (R) / green (G) / blue (B) color filters 104, 106, and 108 and the first organic layer pattern 110a.
어레이 기판(300)은 컬러필터 기판(120)과 대향하게 배치되는 투명기판(210), 스위칭 소자로 동작하는 박막 트랜지스터(220), 절연막(250) 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소전극(260)을 포함하고 있다.The array substrate 300 includes a transparent substrate 210 disposed to face the color filter substrate 120, a thin film transistor 220 acting as a switching element, an insulating layer 250, and a pixel electrode 260 electrically connected to the thin film transistor. ) Is included.
여기서, 화소전극(260)은 투명전극이 적용될 수 있을 뿐만 아니라 투명전극과 반사전극이 모두 적용될 수 있다. 또한, 어레이 기판(300)과 컬러필터 기판(120)의 컬럼 스페이서는 결합부재에 의해 부착되며, 상기 컬럼 스페이서에 의해 액정층(300)의 간격이 유지된다.Here, the pixel electrode 260 may be applied not only to the transparent electrode but also to both the transparent electrode and the reflective electrode. In addition, the column spacer of the array substrate 300 and the color filter substrate 120 are attached by a coupling member, and the gap between the liquid crystal layer 300 is maintained by the column spacer.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 백색 표시영역에 존재하는 제1 유기막 패턴과 컬럼 스페이서용 제2 유기막 패턴을 동시에 형성할 수 있어 백색(white) 컬러필터를 별도로 패터닝하는 공정을 단축시킬 수 있는 장점을 가지고 있어 제조 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다. As described above, the liquid crystal display according to the present invention can simultaneously form the first organic film pattern existing in the white display area and the second organic film pattern for the column spacer to separately pattern the white color filter. It has the advantage of shortening the process can improve the productivity of the manufacturing process.
또한, 백색 컬러필터를 패터닝하기 위해 별도의 마스크를 제작하지 않아도 되기 때문에 생산비용의 절감으로 인한 제품의 가격 경쟁력을 상승시킬 수 있다.In addition, since it is not necessary to manufacture a separate mask to pattern the white color filter, it is possible to increase the price competitiveness of the product due to the reduction in production cost.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 컬러필터 기판의 픽셀을 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a pixel of a color filter substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 컬러필터 기판을 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the color filter substrate shown in FIG. 1 taken along a line A-A '.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 컬러필터 기판의 픽셀을 개략적으로 도시한 사시도이다.3 is a perspective view schematically illustrating a pixel of a color filter substrate according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 컬러필터 기판을 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of the color filter substrate shown in FIG. 3 taken along the line BB ′.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러 필터 기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.5A to 5E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 6a 내지 6g는 본 발명의 제4 실시예에 따른 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.6A to 6G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an array substrate according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정 표시장치를 개략적인 나타낸 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to a fifth exemplary embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 유리기판 102 : 블랙 매트릭스100: glass substrate 102: black matrix
104 : 적색 컬러필터 106 : 녹색 컬러필터104: red color filter 106: green color filter
108 : 청색 컬러필터 110a : 제1 유기막 패턴108: blue color filter 110a: first organic film pattern
110b : 제2 유기막 패턴 112a : 공통전극110b: second organic layer pattern 112a: common electrode
120 : 컬러필터 기판 125 : 노광 마스크120: color filter substrate 125: exposure mask
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