KR20060046843A - 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 그 형성방법 - Google Patents

액정표시장치용 컬러필터 기판 및 그 형성방법 Download PDF

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KR20060046843A
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 그 형성방법에 관한 것이다.
잉크젯 방식으로 스페이서 형성시에 액정표시장치용 컬러필터 기판의 비화소영역에 스트라이프 또는 매트릭스 형태로 홈을 형성함으로써, 볼 스페이서를 포함하는 드롭이 홈을 기반으로 위치하게 하여 드롭이 마르면 볼 스페이서가 홈에 위치하게 유도한다.
이로 인해서, 스페이서의 정점배치 정확도가 개선되고, 화소영역에 스페이서가 형성되는 것을 방지하여 빛샘 현상을 개선하며, 산포밀도 조정이 가능해져 셀 갭의 균일성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

액정표시장치용 컬러필터 기판 및 그 형성방법 {Color Filter Substrate For LCD and fabricating method of the same}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 단면도.
도 2a 및 도 2b는 각각 잉크젯 스페이서 분사장치의 개략적인 사시도 및 잉크젯 스페이서가 형성된 컬러필터 기판의 평면도.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 TN 모드 및 IPS 모드 액정표시장치의 단면도.
도 4a 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터 기판의 평면도.
도 4b 및 도 4c는 도 4a의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면도로써, 각각 오버코트층을 포함하지 않는 TN 모드 액정표시장치 컬러필터 기판과, 오버코트층을 포함하는 TN모드 액정표시장치 컬러필터 기판의 단면도.
도 4d 및 도 4e는 도 4a의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면도로써, 각각 오버코트층을 포함하지 않는 IPS 모드 액정표시장치 컬러필터 기판과, 오버코트층을 포함하는 IPS 모드 액정표시장치 컬러필터 기판의 단면도.
도 4f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터 기판에 스페이서를 형성한 경우를 도시한 평면도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러필터 기판 및 스페이서가 형성된 기판의 평면도.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러필터 기판 및 스페이서가 형성된 기판의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 다른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
410, 520, 530: 블랙 매트릭스
420, 520, 620: 컬러필터층
430, 530, 630: 홈
440, 540, 640: 볼 스페이서
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 그의 형성방법에 관한 것이다.
최근 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device : LCD)는 경량화, 박형화가 가능하며 휴대가 용이하고, 소비전력이 낮은 특징으로 인해 그 수요가 증가하는 추세이다.
이러한 액정표시장치 중에서 화면을 표시하는 최소단위인 화소마다 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)를 이용한 액티브 매트릭스(Active matrix) 구동방식의 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 일반적으로 사용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 제조 공정을 거쳐 어레이 기판(하부 기판)을 형성하고, 컬러필터층 및 공통전극을 형성하는 제조 공정을 거쳐 컬러필터 기판(상부 기판)을 형성하며, 이 두 기판을 합착하고 그 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 셀 제조 공정을 통해 완성된다.
이러한 셀 제조 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성공정, 볼 스페이서를 산포하여 두 기판 사이의 셀 갭을 균일하게 유지시키기 위한 셀 갭 형성공정, 두 기판을 정렬하여 합착하는 합착공정, 여러개의 셀이 형성된 경화 기판을 개개의 셀로 분리하는 셀 절단공정, 셀에 액정을 주입하는 액정 주입공정으로 크게 나눌 수 있으며, 셀 제조 공정을 통해서 액정 패널이 완성된다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 상,하부 기판(110, 130)이 일정 간격 이격되어 있고, 이 두 기판(110, 130) 사이에 액정층(150)이 형성되어 있다.
하부 기판(130)에는 게이트 전극(132), 반도체층(136), 소스 전극(138) 및 드레인 전극(140)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)와 제1 전계생성 전극 역할을 하는 화소 전극(148)이 형성되어 있다.
이 때, 화소 전극(148)은 화소 영역(P)의 상부에 형성되어 있으며, 화소 영 역(P)은 게이트 전극(132)과 연결되어 제1 방향으로 연장되게 형성되어 있는 게이트 배선(미도시)과, 소스 전극(138)과 연결되어 제2 방향으로 연장되게 형성되어 있는 데이터 배선(미도시)이 교차되는 영역으로 정의된다.
상부 기판(110)에는 하부 기판(130)의 화소 전극(148)과 대응되는 위치에 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층(114)이 형성되어 있고, 컬러필터층(114)의 컬러별 경계부에는 비화소 영역을 가리기 위한 블랙 매트릭스(112)가 형성되어 있다.
또한, 컬러필터층(114) 및 블랙 매트릭스(112)의 하부에는 액정층(150)에 전압을 인가하는 제2 전계생성 전극 역할을 하는 공통 전극(116)이 형성되어 있다.
합착 공정 및 액정 주입공정에서 두 기판 사이에 주입된 액정층(150)의 누설을 방지하기 위하여, 두 기판(110, 130)의 가장자리는 씰(152) 패턴을 형성하여 봉지하고, 두 기판(110, 130) 사이에 볼 스페이서(154)를 형성하여 씰(152) 패턴과 함께 두 기판(110, 130) 사이의 셀 갭을 균일하게 유지한다.
일반적으로 볼 스페이서(154)는 상부 또는 하부 기판(110, 130)에 랜덤하게 산포하는 방식으로 형성하며, 외부 압력에 대해서 탄성을 가지는 유리 섬유 또는 유기물질로 이루어진다.
그런데, 기판에 볼 스페이서(154)를 랜덤하게 산포함에 따라 몇 가지 문제점을 야기한다.
볼 스페이서(154)를 기판에 랜덤하게 산포하는 방식은 볼 스페이서(154)의 이동에 따라 배향막(미도시) 불량이 발생 될 수 있고, 볼 스페이서와 인접한 액정 분자간의 흡착력 등에 의해 볼 스페이서(154) 주변에서 빛샘 현상이 발생될 수 있으며, 대면적 액정표시장치에 적용시 안정적인 셀 갭을 유지하기 어렵게 되는 등의 문제점이 있다.
이로 인해서, 사진식각(Photolithography: PR) 공정으로 일정한 위치에 스페이서 패턴을 형성하는 방식의 패턴드 스페이서가 제안되었다.
이러한 패턴드 스페이서는 하부 기판의 박막트랜지스터 및 게이트 배선 혹은 데이터 배선에 해당하는 비화소 영역과, 상부 기판의 블랙 매트릭스에 대응하는 위치에 형성하며, 통상적으로 사진식각 공정, 즉 유기물질의 코팅, 노광, 현상, 식각하는 단계를 거쳐 이루어진다.
패턴드 스페이서는 셀 갭을 용이하게 유지할 수 있고, 비화소 영역상에 고정되게 형성할 수 있으므로 스페이서에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있는 등의 장점을 가지고 있으나, 코팅, 노광, 현상, 식각 단계를 거쳐야 하므로 공정에 소요되는 시간 및 비용 소모가 많으며, 이러한 공정에 의해 다른 소자에 결함을 주기 쉽다는 문제점으로 인해서 일부 모델에만 적용하는 추세이다.
이에 따라서, 볼 스페이서 산포 방식 및 패턴드 스페이서의 문제점을 개선하기 위한 방법으로 잉크젯 스페이서 산포 방식이 제안되었다.
도 2a에 잉크젯 스페이서 분사장치를 개략적으로 도시하였고, 도 2b에 이러한 방식에 의해 스페이서가 형성된 기판의 평면도를 도시하였다.
도시한 바와 같이, 잉크젯 스페이서 분사장치(250)는 컬러필터 기판(280)이 위치하는 스테이지(252)와, 스페이서가 포함된 용매를 기판에 분사하는 분사헤드 (270)와, 스페이서(230)와 용매를 혼합하여 분사헤드(270)로 공급하는 스페이서 공급부(210)로 구성된다.
이 때, 컬러필터 기판(280)에는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 이러한 개구부에는 컬러필터층이 형성되어 있다.
분사헤드(270)는 기판과 일정간격 이격하여 위치하고, 스페이서 공급부(210)로부터 용매 공급관(225)을 통하여 용매를 공급받아 기판(280)에 분사하며, 서로 일정간격 이격되어 형성되어 있는 분사노즐(272)을 포함하고 있다.
스페이서 공급부(210)는 용매에 스페이서(230)를 일정비율로 혼합하여 분사헤드(270)로 공급하는 역할을 하며, 이렇게 스페이서(230)가 혼합된 용매는 용매 공급관(225)을 통하여 분사헤드(270)에 공급하게 된다.
이러한 잉크젯 스페이서 분사장치(250)에 의한 스페이서 형성방법은 형성된 스페이서(230)가 블랙 매트릭스 영역에 위치하는 것을 목적으로 하나, 용매 드롭(방울)의 직경이 대략 30~100㎛이므로, 이러한 잉크 드롭이 마르는 과정에서 스페이서가 드롭의 중앙에 위치하지 못하고 가장자리에 위치하는 경우가 발생한다.
이로 인해서, 도 2b에서와 같이 스페이서가 본래 위치하고자 하는 정점에서 벗어나 위치하거나 화소 영역(240)에 위치하는 현상이 발생하며, 정점을 벗어나 화소 영역(240)에 위치한 스페이서(230)에 의해 빛샘 현상이 일어나서 화질이 저하된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 컬러필터 기판의 구조를 변경하여 산포된 용매가 정점에 모이도록 유도하여 형성된 스페이서의 정점배치 정확도를 향상하며, 스페이서의 분포 밀도를 개선하여 빛샘 현상 및 화질 개선을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판은 절연기판과; 상기 절연기판 위에 형성되며 화소영역으로 정의되는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스의 개구부 및 상기 블랙 매트릭스 위에 형성되며, 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 제1 방향으로 연장된 스트라이프 형태의 홈을 가지는 컬러필터층을 포함한다.
이 때, 상기 컬러필터층은 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장된 홈을 더 포함하며, 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 연장된 홈이 매트릭스 형태를 이루고 있다.
상기 컬러필터층 위에 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층에 형성되어 있는 홈과 대응하는 홈을 가지는 공통전극을 더 포함한다.
상기 컬러필터층 위에 오버코트층을 더 포함하며, 상기 오버코트층에는 상기 컬러필터층에 형성되어 있는 홈과 대응되게 홈이 형성되어 있다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판은 절연기판과; 상기 절연기판 위에 형성되며 화소영역으로 정의되는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스의 개구부 및 상기 블랙 매트릭스 위에 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 위에 형성하며, 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 제1 방향으로 연장된 스트라이프 형태의 홈을 가지는 오버코트층을 포함한다.
이 때, 상기 오버코트층은 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장된 홈을 더 포함하며, 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 연장된 홈이 매트릭스 형태를 이루고 있다.
상기 오버코트층 위에 형성되어 있고, 상기 오버코트층에 형성되어 있는 홈과 대응하는 홈을 가지는 공통전극을 더 포함한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성방법은 절연기판을 준비하는 단계와; 상기 절연기판 위에 화소영역에 해당되는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스의 개구부 및 블랙 매트릭스 위에 형성하며, 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에 제1 방향으로 연장된 스트라이프 형태의 홈을 포함하는 컬러필터층을 형성하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 컬러필터층은 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장된 홈을 더 포함하며, 상기 제1 방향과 제2 방향으로 연장된 홈은 매트릭스 형태를 이루고 있다.
상기 컬러필터층 위에 상기 컬러필터층에 형성된 홈에 대응되는 홈을 가지는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 컬러필터층 위에 상기 컬러필터층에 형성된 홈에 대응되는 홈을 포함하는 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성방법은 절연기판을 준비하는 단계와; 상기 절연기판 위에 화소영역에 해당되는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기t블랙 매트릭스의 개구부 및 블랙 매트릭스 위에 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터층 위에 오버코트층을 형성하는 단계와; 상기 오버코트층에 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 제1 방향으로 연장된 스트라이프 형태의 홈을 형성하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 오버코트층은 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장된 홈을 더 포함하며, 상기 제1 방향과 제2 방향으로 연장된 홈은 매트릭스 형태를 이루고 있다.
상기 오버코트층 위에 형성하며, 상기 오버코트층에 형성된 홈에 대응되는 홈을 포함하는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면도로써, 도 3a는 TN 모드 액정표시장치의 단면도이며, 도 3b는 IPS 모드 액정표시장치의 단면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, TN 모드 액정표시장치는 상부 및 하부 기판(310, 330)이 일정간격 이격되어 있고, 두 기판(310, 330) 사이에 액정층(350) 및 균일한 셀 갭을 유지하기 위한 볼 스페이서(354)가 개재되어 있으며, 가장자리는 씰 패턴( 미도시)에 의해 봉지되어 있다.
하부 기판(330,어레이 기판)에는 박막트랜지스터(T)와 화소 전극(338)이 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)에 전기 신호를 전달할 수 있는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)이 매트릭스 형태로 형성되어 있다.
이 때, 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)은 서로 교차되는 방향으로 형성되어 있으며, 두 배선이 교차되는 영역이 화소 영역(P)으로 정의된다.
한편, 상부 기판(310, 컬러필터 기판)에는 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층(314)이 형성되어 있고, 컬러필터층(314)의 컬러별 경계부에는 블랙 매트릭스(312)가 형성되어 있으며, 액정층(350)에 전압을 인가하는 또 다른 전극인 공통전극(316)이 형성되어 있다.
도 3b에서와 같이, IPS 모드 액정표시장치는 상부 및 하부 기판(320, 340)이 일정간격 이격되어 있고, 두 기판(320, 340) 사이에 액정층(360) 및 균일한 셀 갭을 유지하기 위한 볼 스페이서(364)가 개재되어 있으며, 가장자리는 씰 패턴(미도시)에 의해 봉지되어 있다.
하부 기판(340, 어레이 기판)에는 박막트랜지스터(T)와 전계 생성 전극인 화소 전극(348) 및 공통 전극(346)이 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)에 전기 신호를 전달할 수 있는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)이 매트릭스 형태로 형성되어 있다.
이 때, 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)은 서로 교차되는 방향으로 형성되어 있으며, 두 배선이 교차되는 영역이 화소 영역(P)으로 정의된다.
한편, 상부 기판(320, 컬러필터 기판)에는 특정 파장대의 빛만을 걸러주는 컬러필터층(324)이 형성되어 있고, 컬러필터층(324)의 컬러별 경계부에는 블랙 매트릭스(322)가 형성되어 있으며, 블랙 매트릭스(322) 및 컬러필터층(324) 위에 오버코트층(328)이 형성되어 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 상부 기판에는 스페이서 산포시 스페이서의 정점배치 정확도를 개선하기 위한 홈이 형성되어 있는 것이 특징이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터 기판의 평면도이다.
TN 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판은 절연기판 위에 화소 영역에 대응되는 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(410)가 비화소 영역에 형성되어 있고, 이 블랙 매트릭스(410) 위에 적색, 녹색, 청색 필터가 순차적으로 배열되어 매트릭스 형태로 컬러필터층(420)이 형성되어 있고, 이러한 블랙 매트릭스(410) 및 컬러필터층(420) 위에 공통전극(미도시)이 증착된 형태로 제작된다.
이 때, 비화소 영역은 어레이 기판(미도시)의 게이트 배선 및 데이터 배선, 그리고 박막트랜지스터에 대응되는 영역으로 정의된다.
한편, 블랙 매트릭스(410) 및 컬러필터층(420) 위에 보호막 또는 단차보상을 위한 오버코트층(미도시)을 더 포함하기도 한다.
이러한 TN 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판과 달리 IPS 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판은 공통전극(미도시)을 포함하지 않으며, 일반적으로는 오버코트층(미도시)을 포함하고 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터 기판은 종래 컬러필터 기판과 비교하 여 어레이 기판(미도시)의 박막트랜지스터에 대응되는 영역에 스페이서 산포시 스페이서의 정점 배치 정확도를 개선하기 위한 홈(430)이 형성되어 있는 것이 특징이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 정점배치 개선을 위한 홈(430)의 형성 방법은 컬러필터 기판의 단면도를 통해서 자세히 설명한다.
도 4b 내지 도 4e는 도 4a의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면도로써, 홈이 생성된 영역의 단면도이다.
도 4b 및 4c는 TN 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판의 단면도로써, 도 4b는 오버코트층을 포함하지 않는 컬러필터 기판의 단면도이고, 도 4c는 오버코트층을 포함하는 컬러필터 기판의 단면도이다.
일반적으로 컬러필터는 감광성 컬러수지를 도포, 노광, 현상의 단계를 거치는 안료 분사법으로 형성하게 되는데, 홈(430)을 형성하고자 하는 영역을 노광하거나(포지티브 타입:Positive) 노광하지 않음으로써(네가티브 타입:Negative) 감광성 컬러수지 두께만큼의 홈(430)을 형성하거나, 회절노광 등의 방법으로 노광량을 달리하여 컬러필터에 단차를 주어 홈(430)을 형성하며, 이를 도 4b에 도시하였다.
도시한 바와 같이 컬러필터층(420)을 형성한 후에 컬러필터층(420) 위에 공통전극(440)을 증착하는 단계를 거치게 되며, 컬러필터층(420) 표면의 단차를 따라 증착하여 컬러필터층(420) 홈(430)에 대응되는 위치에 홈(430)이 형성되도록 공통전극(440)을 형성한다.
이 때, 컬러필터층(420)과 공통전극(440) 사이에 오버코트층(미도시) 더 포함하기도 하며, 컬러필터층(420) 표면의 단차를 따라 증착하여 컬러필터층(420) 홈(430)에 대응되는 위치에 홈(430)이 형성되도록 오버코트층을 형성한다.
한편, 오버코트층에만 홈을 형성하기도 하며, 이를 도 4c에 도시하였다.
일반적으로는 블랙 매트릭스(410)를 레진(Resin)으로 형성할 경우 블랙 매트릭스(410)의 높이가 높게 되고, 이로 인해서 컬러필터를 형성하게 되면 컬러필터에 단차가 생기므로 이를 보상하기 위해서 컬러필터층(420) 위에 오버코트층(480)을 형성한다.
이 때, 오버코트층(480)의 표면은 평탄하게 되므로 마스크 공정을 이용하여 오버코트층(480)을 일부 식각하는 방식으로 홈(430)을 형성하게 된다.
도 4d 및 도 4e는 IPS 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판의 단면도이다.
도 4d는 컬러필터층에 홈을 형성한 경우의 컬러필터 기판의 단면도이며, 도 4e는 오버코트층에 홈을 형성한 경우의 컬러필터 기판의 단면도이다.
설명한 바 있듯, IPS 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판이 TN 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판과 다른 점은 공통전극을 포함하지 않는다는 것이다.
따라서, 공통전극을 증착하는 단계를 제외하면 TN 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성 방법과 유사하다.
도 4d에서와 같이 컬러필터층(420)을 형성할 때 스페이서의 정점배치 정확도 개선을 위한 홈(430)을 형성하고, 그 위에 컬러필터층(420)을 보호하기 위한 오버코트층(470)을 형성한다.
오버코트층(470)은 컬러필터층(420) 표면의 단차를 따라 형성하여 컬러필터층(420)의 홈(430)과 대응되는 위치에 홈(430)을 갖는다.
한편, 도 4e에 도시한 바와 같이 컬러필터에 의한 단차를 보상하기 위해 오버코트층(470)을 평탄하게 형성하고, 오버코트층(470)에만 홈(430)을 형성하기도 한다.
이처럼, 오버코트층(470)에 홈(430)을 형성할 때는 마스크 공정을 이용하여 오버코트층(470)을 일부 식각하는 방식으로 홈(430)을 형성한다.
도 4f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터 기판에 잉크젯 스페이서 방식으로 스페이서를 형성한 평면도이다.
상술한 바와 같이, 잉크젯 방식으로 볼 스페이서(450)가 포함된 드롭(방울, Drop)을 홈(430)이 형성된 영역에 산포하게 되면, 홈(430)을 기반으로 드롭이 위치하게 되고, 드롭이 마르는 과정에서 볼 스페이서(450)가 홈(430)에 위치하게 되므로 스페이서의 정점배치를 원활하게 하여, 정점배치 정확도를 향상시키고, 화소 영역(460)에 스페이서가 형성되는 것을 방지하여 빛샘 현상을 개선한다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러필터 기판을 도시한 평면도이다.
TN 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판은 절연기판 위에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(510)가 비화소 영역에 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(510) 위에 컬러필터층(520)이 형성 되어 있으며, 이러한 블랙 매트릭스(510) 및 컬러필터층(520) 위에 공통전극(미도시)이 증착된 형태로 제작되며, 컬러필터층과 공통전극 사이에 오버코트층을 더 포함하기도 한다.
한편, IPS 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판은 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(510)가 비화소 영역에 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(510) 위에 컬러필터층(520)이 형성되어 있으며, 이러한 블랙 매트릭스(510) 및 컬러필터층(520) 위에 오버코트층(미도시)이 형성된 형태로 제작된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러필터 기판은 스페이서 정점배치 정확도 개선을 위한 장홈(530)이 형성되어 있으며, 설명의 편의상 이하 장홈(530)을 홈이라 통칭한다.
이러한 홈(530)은 도면에서와 같이 어레이 기판(미도시)의 박막트랜지스터에 대응되는 영역 및 데이터 라인에 대응되는 영역에 형성하여 스트라이프 구조를 이루도록 형성한다.
홈(530)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판에서 설명한바 있듯이 홈(530)을 형성하고자 하는 영역을 노광하거나(포지티브 타입:Positive) 노광하지 않음으로써(네가티브 타입:Negative) 형성하거나, 회절노광을 이용하여 컬러필터층에 형성하고, 홈(530)이 형성된 컬러필티층(520) 위에 공통전극(미도시), 혹은 오버코트층(미도시) 및 공통전극(미도시)을 컬러필터층(520)의 표면을 따라 형성하여 컬러필터층(520)의 홈(530)과 대응되는 홈(530)을 갖도록 형성한다.
오버코트층(미도시)을 포함할 경우에 오버코트층(미도시)에 홈(530)을 형성하기도 하며, 이럴 경우 마스크 공정으로 오버코트층(미도시)을 일부 식각하는 방식으로 홈(530)을 형성한다.
상술한 바와 같이 형성된 스트라이프 구조의 홈(530)에 잉크젯 방식으로 스페이서를 산포하는 경우 스페이서가 이 홈(530)에 위치하게 되므로 정점배치 정확도를 향상시키고, 산포된 드롭(Drop)에 스페이서가 없는 경우 등으로 인해 면적당 산포밀도를 만족시키기 어려운 경우에는 드롭(Drop)간 간격을 픽셀 간격보다 좁게 형성할 수 있음으로 산포밀도 조정이 가능해지며, 이러한 예를 도 5b, 및 5c에 도시하였다.
도 5b는 하나의 픽셀간격 안에 두개의 드롭이 존재하도록 프린트한 컬러필터 기판의 평면도이며, 도 5c는 하나의 픽셀간격 안에 세 개의 드롭이 존재하도록 프린트한 컬러필터 기판의 평면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러필터 기판은 드롭이 홈(530)을 기반으로 위치하게 되어 드롭이 마르는 과정에서 볼 스페이서(540)가 홈(530)에 위치하게 되므로 스페이서의 정점배치를 더 원활하게 하여, 정점배치 정확도를 향상시키는 장점이 있으며, 면적당 스페이서 산포밀도 조정의 어려움을 개선하여 균일한 셀 갭을 유지할 수 있다.
또한, 스트라이프 구조로 형성된 홈(530)의 높이는 균일하므로 셀 갭의 균일성을 볼 스페이서(540)의 크기로만 조정가능하며, 볼 스페이서(540)는 블랙 매트릭스(510)로 가려지는 부분에 위치하게 되므로 볼 스페이서(540)에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러필터 기판을 도시한 평면도이다.
TN 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판은 절연기판 위에 개구부를 가지는 블 랙 매트릭스(610)가 비화소 영역에 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(610) 위에 컬러필터층(620)이 형성되어 있으며, 이러한 블랙 매트릭스(610) 및 컬러필터층(620) 위에 공통전극(미도시)이 증착된 형태로 제작되며, 컬러필터층(620)과 공통전극(미도시) 사이에 오버코트층(미도시)을 더 포함하기도 한다.
한편, IPS 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판은 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(510)가 비화소 영역에 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(510) 위에 컬러필터층(520)이 형성되어 있으며, 이러한 블랙 매트릭스(510) 및 컬러필터층(520) 위에 오버코트층(미도시)이 형성된 형태로 제작된다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러필터 기판은 스페이서 정점배치 정확도 개선을 위한 홈(530, 장홈)이 형성되어 있는 것이 특징이다.
도면에서와 같이 어레이 기판(미도시)의 데이터 배선 및 게이트 배선, 그리고 박막트랜지스터에 대응되는 영역에 홈(630)을 형성하여 홈(630)이 매트릭스 구조를 이루도록 형성한다.
이러한 홈(630)은 이미 설명한바 있듯 홈(630)을 형성하고자 하는 영역을 노광하거나(포지티브 타입: Positive) 노광하지 않음으로써(네가티브 타입: Negative) 형성하거나, 회절노광을 이용하여 컬러필터층에 형성하고, 홈(630)이 형성된 컬러필티층(620) 위에 공통전극(미도시), 혹은 오버코트층(미도시) 및 공통전극(미도시)을 컬러필터층(620)의 표면을 따라 형성하여 컬러필터층(620)의 홈(630)과 대응되는 홈(630)을 갖도록 형성한다.
한편, 오버코트층(미도시)을 포함할 경우에 마스크 공정으로 오버코트층(미 도시)을 일부 식각하는 방식으로 오버코트층(미도시)에 홈(630)을 형성하기도 한다.
도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러필터 기판에 스페이서를 산포한 경우를 도시한 도면이다.
하나의 픽셀에 두개의 스페이서가 형성되도록 스페이서를 프린트 했을 때를 도시한 도면으로, 매트릭스 구조의 홈을 형성함으로써 정점배치 및 산포밀도를 개선할 수 있다.
한편, 매트릭스 구조로 형성된 홈(630)의 높이는 균일하게 형성하므로 셀 갭의 균일성을 볼 스페이서(640)의 크기로만 조정가능하며, 볼 스페이서(640)는 블랙 매트릭스(610)로 가려지는 부분에 위치하게 되므로 볼 스페이서(640)에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 평면도로써, 컬러필터층이 적색, 녹색, 청색 필터 및 투명 필터를 포함하는 컬러필터 기판을 도시하였다.
도면에서와 같이, 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(710)와 적색, 녹색, 청색 필터 및 투명필터(R,G,B,W)를 포함하는 컬러필터층(720)이 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(710)에 대응되는 영역에는 매트릭스 형태의 홈(730)이 형성되어 있다.
이러한 구조의 컬러필터 기판은 이미 설명한 바 있는 TN 모드 및 IPS 모드 액정표시장치용 컬러필터 기판에 모두 적용할 수 있다.
이처럼, 컬러필터층(720)이 적색, 녹색, 청색 필터 및 투명 필터를 포함하는 경우 또는 고해상도 모델에서와 같이 픽셀의 크기가 작은 컬러필터 기판은 하나의 픽셀간격에 두개 또는 세 개의 드롭을 프린트하게 되면 드롭이 서로 뭉치는 현상을 유발하며, 이로 인해서 정점배치 및 산포밀도 조절이 어려워진다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 홈(730)을 매트릭스 구조로 형성함으로써 드롭을 프린트할 수 있는 영역이 늘어나게 되고, 드롭간 이격거리 확보가 용이해져 드롭이 서로 뭉치는 현상을 개선하여 정점배치 정확도를 향상시키고, 스페이서의 산포밀도 조정이 용이해져 균일한 셀 갭을 유지할 수 있다.
홈(730)이 매트릭스 형태로 형성되어 있는 경우만을 설명하였으나 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에 스트라이프 형태의 홈을 형성할 수도 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 컬러필터 기판은 컬러필터 형성공정 또는 오버코트층 형성공정에서 스페이서의 정점배치를 위한 홈을 형성하여 볼 스페이서를 포함하는 드롭이 홈을 중심으로 위치하게 됨으로써 스페이서의 정점배치 정확도를 향상시키고, 화소 영역에 스페이서가 형성되는 것을 방지하여 빛샘 현상을 개선한다.
또한, 픽셀간격이 좁은 모델의 스페이서 정점배치를 가능하게 하며, 스페이서의 산포 밀도 조정이 가능해져 셀 갭의 균일성을 향상시킨다.

Claims (14)

  1. 절연기판과;
    상기 절연기판 위에 형성되며 화소영역으로 정의되는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스와;
    상기 블랙 매트릭스의 개구부 및 상기 블랙 매트릭스 위에 형성되며, 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 제1 방향으로 연장된 스트라이프 형태의 홈을 가지는 컬러필터층
    을 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장된 홈을 더 포함하며, 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 연장된 홈이 매트릭스 형태를 이루는 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 컬러필터층 위에 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층에 형성되어 있는 홈과 대응하는 홈을 가지는 공통전극을 더 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기 판.
  4. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 컬러필터층 위에 오버코트층을 더 포함하며, 상기 오버코트층에는 상기 컬러필터층에 형성되어 있는 홈과 대응되게 홈이 형성되어 있는 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  5. 절연기판과;
    상기 절연기판 위에 형성되며 화소영역으로 정의되는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스와;
    상기 블랙 매트릭스의 개구부 및 상기 블랙 매트릭스 위에 형성된 컬러필터층과;
    상기 컬러필터층 위에 형성하며, 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 제1 방향으로 연장된 스트라이프 형태의 홈을 가지는 오버코트층
    을 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 오버코트층은 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장된 홈을 더 포함하며, 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 연장된 홈이 매트릭스 형태를 이루는 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 오버코트층 위에 형성되어 있고, 상기 오버코트층에 형성되어 있는 홈과 대응하는 홈을 가지는 공통전극을 더 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  8. 절연기판을 준비하는 단계와;
    상기 절연기판 위에 화소영역에 해당되는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 블랙 매트릭스의 개구부 및 블랙 매트릭스 위에 형성하며, 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에 제1 방향으로 연장된 스트라이프 형태의 홈을 포함하는 컬러필터층을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장된 홈을 더 포함하며, 상기 제1 방향과 제2 방향으로 연장된 홈은 매트릭스 형태를 이루는 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 컬러필터층 위에 상기 컬러필터층에 형성된 홈에 대응되는 홈을 가지는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성방법.
  11. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 컬러필터층 위에 상기 컬러필터층에 형성된 홈에 대응되는 홈을 포함하는 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성방법.
  12. 절연기판을 준비하는 단계와;
    상기 절연기판 위에 화소영역에 해당되는 개구부를 갖는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 블랙 매트릭스의 개구부 및 블랙 매트릭스 위에 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터층 위에 오버코트층을 형성하는 단계와;
    상기 오버코트층에 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에서 제1 방향으로 연장된 스트라이프 형태의 홈을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 오버코트층은 상기 블랙 매트릭스에 대응되는 영역에 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장된 홈을 더 포함하며, 상기 제1 방향과 제2 방향으로 연장된 홈은 매트릭스 형태를 이루는 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성방법.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 오버코트층 위에 형성하며, 상기 오버코트층에 형성된 홈에 대응되는 홈을 포함하는 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기판 형성방법.
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