KR20060121453A - 액정표시장치용 기판 및 형성방법 - Google Patents

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KR20060121453A
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노소영
김강석
송태준
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 정전기를 방지하는 도전 블랙 매트릭스를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치용 기판 및 형성방법에 관한 것이다.
본 발명은 종래 횡전계 방식 액정표시장치에 있어서, 박막트랜지스터 불량을 유발하여 화질 특성을 저하시키는 기판의 정전기를 제거하기 위해 기판의 배면에 도전층을 형성함에 따라서 제조공정이 복잡해지는 단점 개선을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판은 블랙 매트릭스와 도전층의 기능을 하는 도전 블랙 매트릭스를 제2 면에 단일 공정으로 형성함으로써, 기판에 발생하는 정전기를 접지로 흘려보내 제거하며, 종래에 제1 면에 블랙 매트릭스 형성하는 공정과, 제2 면에 도전층을 형성하는 공정, 즉, 두 번의 공정으로 형성하던 것을 한번의 공정으로 형성하여 공정이 단순화 되는 효과가 있다.

Description

액정표시장치용 기판 및 형성방법{A Substrate form LCD and fabricating method of the same}
도 1은 일반적인 횡전계 방식 액정표시장치의 확대 단면도.
도 2는 종래 도전층을 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치용 기판을 도시한 단면도.
도 3는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판의 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판의 공정 단면도.
도 5a 및 도 5d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판의 공정 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 확대 단면도.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 공정 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호설명〉
340: 절연 기판 364: 도전 블랙 매트릭스
350: 제1 면 360: 제2 면
355: 컬러필터층 351: 적색 컬러필터
352: 녹색 컬러필터 353: 청색 컬러필터
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 정전기를 방지하는 도전 블랙 매트릭스를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치용 기판 및 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 서로 대면하는 제1 및 제2 기판 사이에 액정층이 형성된 형태로 제작되며, 액정은 광학적 이방성과 분극성질을 가지며 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있다.
이러한 액정에 인위적으로 전계를 가하게 되면 분자배열의 방향을 제어할 수 있게 되고, 액정이 가지고 있는 광학적 이방성에 의해 분자배열의 방향에 따라서 빛의 투과량이 조절되어 원하는 영상을 표현한다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix Liquid Crystal Display: AMLCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이러한 액정표시장치는 제1 기판에 형성된 화소전극과 제2 기판에 형성된 공통전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 액정을 구동하는 방식으로 투과율과 개 구율 등의 특성이 우수하다.
그러나 수직 전계 방식의 액정표시장치는 시야각 특성이 우수하지 못한 단점이 있으며, 이러한 단점을 개선하기 위해 횡전계 방식 액정표시장치가 제안되었다.
도 1은 일반적은 횡전계 방식 액정표시장치의 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이, 횡전계 방식 액정표시장치(100)는 서로 소정간격 이격되어 대향하는 제1 기판(110) 및 제2 기판(140)과, 두 기판 사이에 개재된 액정층(130)으로 구성된다.
제1 기판(110)에는 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)이 서로 교차되는 방향으로 형성되어 있고, 게이트 배선(미도시)과 평행한 방향으로 다수의 공통배선(미도시)이 형성되어 있으며, 화소영역에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)와, 제1 및 제2 전계생성전극인 화소전극(122) 및 공통전극(124)이 형성되어 있다.
이 때, 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(112), 반도체층(114), 소스 및 드레인 전극(116, 118)으로 구성되며, 화소전극(122)과 공통전극(124)은 평행한 방향으로 연장되어 일정간격 이격하여 교대로 구성되어 있다.
제 2기판(140)에는 화소영역에 대응하는 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(142)가 형성되어 있고, 화소영역에 대응하는 영역에 컬러필터층(144)이 블랙 매트릭스(142)와 소정면적 오버랩 되어 형성되어 있으며, 컬러필터층(144)은 적색, 녹색, 청색 컬러필터를 포함한다.
이러한 횡전계 방식 액정표시장치(100)의 동작을 간략히 설명하면, 게이트 배선(미도시)의 구동신호에 의해 박막트랜지스터(T)가 턴-온(turn-on)되면, 데이터 배선(미도시)의 영상 데이터 신호가 화소전극(142)에 인가되어 화소전극(142)과 공통전극(144) 사이에 횡전계가 형성되며, 이러한 횡전계에 의해 주입된 액정(130)의 배열각이 변화되고, 배열각에 따라서 빛의 투과량이 조절되어 원하는 영상을 표현하게 된다.
한편, 사람의 손 및 장비의 접촉 등으로 인해 제2 기판(140)의 배면(액정층과 닿지 않고 외부로 노출되는 면)에 순간적으로 고전압의 정전기가 유기되기도 하며, 이러한 정전기에 의해 박막트랜지스터(T)의 게이트 절연막(미도시) 또는 반도체층(114)이 손상되어 박막트랜지스터(T) 불량이 발생한다.
이러한, 박막트랜지스터(T) 불량으로 인해 휘점 및 암점 등의 결함이 발생하여 화질 특성이 저하된다.
이와 같은 정전기를 제거하기 위해, 종래 횡전계 방식 액정표시장치에서는 제2 기판(140)의 배면에 정전기 제거용 도전층(미도시)을 형성하였다.
도 2는 종래 도전층을 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치용 기판을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래 도전층을 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치용 기판은 절연기판(240)의 제1 면(250)에 화소영역(P)에 대응하는 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(258) 및 화소영역(P)에 대응하는 영역에 컬러필터층(255)이 형성되어 있으며, 제2 면(260)에는 전면에 걸쳐서 ITO와 같이 투명한 도전물질로 이루어진 정전기 제거용 도전층(262)이 형성되어 있다.
이 때, 컬러필터층(255)은 적색, 녹색, 청색 컬러필터(251, 252, 253)를 포함하며, 경우에 따라서는 조사되는 빛을 그대로 투과시키는 투명부(미도시)를 더 포함한다.
또한, 도시하지는 않았지만 컬러필터층(255) 상부에 단차를 보상하기 위한 오버코트층(미도시)을 더 포함하기도 하며, 도전층(262)은 외부 케이스 등에 연결되어 접지됨으로써, 발생하는 정전기를 접지로 흘려보내 제거한다.
이와 같이, 종래 횡전계 방식 액정표시장치는 수직 전계의 발생 원인중 하나인 기판(240)의 정전기를 제거하기 위해 기판(240)의 배면(260, 제2 면) 전면에 접지되어진 도전층(262)을 형성하며, 이러한 도전층(262)의 형성은 추가적인 공정으로 이루어지기 때문에 기판(240)의 제조공정이 복잡해지는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 횡전계 방식 액정표시장치용 기판의 제조 공정 간소화를 목적으로 하며, 이를 위해 기판의 배면에 도전층 및 블랙 매트릭스의 기능을 담당하는 도전 블랙 매트릭스를 단일 공정으로 형성함으로써, 횡전계 방식 액정표시장치용 기판의 제조 공정 간소화를 실현한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 기판은 화소영역이 정의된 절연기판과; 상기 절연기판의 제1 면에 형성되며, 상기 화소영역과 대응 되는 영역에 형성된 컬러필터층과; 상기 절연기판의 제2 면에 형성되며, 상기 화소영역과 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스를 포함하다.
이 때, 상기 블랙 매트릭스는 외부 케이스 등에 연결되어 접지된다.
상기 도전 블랙 매트릭스는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
상기 컬러필터층은 적색, 녹색, 청색 컬러필터을 포함한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정ㅍ시장치용 기판 형성방법은 화소영역이 정의된 절연기판을 준비하는 단계와; 상기 절연기판의 제 1면에 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 절연기판의 제2 면에 도전 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 도전 블랙 매트릭스는 외부 케이스 등에 연결되어 접지된다.
상기 도전 블랙 매트릭스는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
상기 컬러필터층 형성 단계는 적색 컬러필터 형성 단계와, 녹색 컬러필터 형성 단계와, 청색 컬러필터 형성 단계를 포함한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치는 일방향으로 다수의 게이트 배선 및 공통배선이 평행하게 형성되어 있고, 상기 게이트 배선과 함께 화소영역을 정의하는 데이터 배선이 교차되는 방향으로 형성되어 있고, 상기 화소영역에 스위칭 소자로써 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 상기 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결되어 다수개의 화소전극이 평행하게 형성되어 있으며, 상기 공통배선에서 분기되어 다수개의 공통전극이 상기 화소전극과 평행한 방향으로 교대로 형성되어 있는 제1 기판과; 제1 면에 상기 화소영역과 대응되는 영역에 컬러필터층이 형성되어 있고, 제2 면에 상기 화소영역과 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 제2 기판과; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
이 때, 상기 도전 블랙 매트릭스는 외부 케이스 등에 연결되어 접지된다.
상기 도전 블랙 매트릭스는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
상기 컬러필터층은 적색, 녹색, 청색 컬러필터을 포함한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 형성방법은 화소영역이 정의된 제1 기판에 일방향으로 평행하게 게이트 배선 및 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 제1 기판에 상기 게이트 배선과 교차되는 방향으로 데이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 제1 기판의 화소영역에 스위칭 소자로써 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 제1 기판의 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결되어 평행하게 구성된 다수개의 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 공통배선에서 분기되어 상기 제1 기판의 화소영역에 상기 화소전극과 평행한 방향으로 교대로 구성된 다수개의 공통전극을 형성하는 단계와; 화소영역이 정의된 제2 기판의 제1 면에 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 제1 기판 및 제2 기판을 소정간격 이격하여 합착하는 단계와; 상기 제1 기판과 합착되어진 제2 기판의 제2 면에 상기 화소영역에 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 도전 블랙 매트릭스는 외부 케이스 등에 연결되어 접지된다.
상기 도전 블랙 매트릭스는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
상기 컬러필터층 형성 단계는 적색 컬러필터 형성 단계와, 녹색 컬러필터 형성 단계와, 청색 컬러필터 형성 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판은 화소영역(P)이 정의되어진 절연기판(340)의 제1 면(350)에 특정파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층(355)이 형성되어 있고, 제1 면(350)과 대향하는 제2 면(360)에는 화소영역(P)에 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스(364)가 형성되어 있다.
이 때, 제1 면(350)에 형성된 컬러필터층(355)은 바람직하게는 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(351, 352, 353)를 구비하여 형성되고, 경우에 따라서는 조사되는 빛을 그대로 투과시키는 투명부(미도시)를 더 포함하기도 하며, 제2 면(360)에 형성된 도전 블랙 매트릭스(364)는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr)등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
또한, 도시하지는 않았지만 도전 블랙 매트릭스(364)는 외부 케이스 등에 연결되어 접지됨으로써, 기판(340)에 발생하는 정전기를 그라운드(접지)로 흘려보내 제거하여, 정전기에 의해 발행하는 수직전계에 의한 화질불량을 개선한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판의 형성방법을 상세히 설명한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판의 공정 단면도이다.
도 4a는 절연기판의 제2 면에 도전 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 도시한 공정 단면도이다.
도시한 바와 같이, 화소영역(P)이 정의된 절연기판(440)의 제2 면(460) 전면에 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr)등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 스퍼터링(Sputtering)등의 방법으로 증착한 후, 패턴이 형성된 마스크(Mask)를 사용해 패터닝(patterning)하여 화소영역(P)에 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스(464)를 형성한다.
도 4b 내지 도 4d는 각각 적색, 녹색, 청색 컬러필터를 형성하는 단계를 도시한 공정 단면도이다.
본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시자치용 기판은 도전 블랙 매트릭스(464)가 형성되어 있는 제2 면(460)과 대향하는 제1 면(450)에 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층(455), 상세하게는 적색, 녹색, 청색 컬러필터(451, 452, 453)를 형성하며, 경우에 따라서는 조사되는 빛을 그대로 투과시키는 투명부(미도시)를 더 포함한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 도전 블랙 매트릭스(464)가 형성되어 있는 제2 면(460)과 대향하는 제1 면(450)의 전면에 적색의 감광성 컬러수지를 도포한 후, 노광부를 가지는 마스크를 사용해 선택적으로 노광 및 현상하여 적색 컬러필터(451)를 형성한다.
다음으로 도 4b에 도시한 바와 같이 적색 컬러필터(451)가 형성된 절연기판(440)의 전면에 녹색을 띄는 감광성 컬러수지를 도포한 후, 노광부를 가지는 마스크를 사용해 선택적으로 노광 및 현상하여 녹색 컬러필터(452)를 형성하며, 반복해서 도 4d에 도시한 바와 같이 적색 및 녹색 컬러필터(451, 452)가 형성된 절연기판(440)의 전면에 청색을 띄는 감광성 컬러수지를 도포한 후, 노광부를 가지는 마스크를 사용해 선택적으로 노광 및 현상하여 청색 컬러필터(453)를 형성한다.
이 때, 적색, 녹색, 청색 컬러필터(451, 452, 453)는 도전 블랙 매트릭스(464)의 개구부에 대응되는 영역에 형성하며, 정확하게는 적색, 녹색, 청색 컬러필터(451, 452, 453)의 외곽부는 도전 블랙 매트릭스(464)와 소정간격 오버랩 된다.
또한, 제2 면(460)에 형성된 도전 블랙 매트릭스(464)는 외부 케이스 등에 연결하여 접지 시킨다.
한편, 적색, 녹색, 청색 컬러필터(451, 452, 453)를 순차적으로 형성하는 경우를 예로 설명하였으나, 적색, 녹색, 청색 컬러필터(451, 452, 453)를 형성하는 순서는 임의대로 변경하여 실시할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만 경우에 따라서는 컬러필터층(455), 정확하게는 적색, 녹색, 청색 컬러필터(451, 452, 453)를 형성하는 과정에서 발생할 수 있는 단차를 보상하기 위한 오버코크(overcoat, 미도시)층을 형성하기도 한다.
도 5a 및 도 5d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판의 공정 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 적색, 녹색, 청색 컬러필터를 형성하는 단계를 도시한 공정 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 화소영역(P)이 정의된 절연기판(540)의 제1 면(550) 전면에 적색 감광성 컬러수지를 도포한 후, 노광부를 가지는 마스크를 사용해 선택적으로 노광 및 현상하여 적색 컬러필터(551)를 형성한다.
다음으로 도 5b에서와 같이 적색 컬러필터(551)가 형성된 절연기판(540)의 전면에 녹색 컬러수지를 도포한 후, 노광부를 가지는 마스크를 사용해 선택적으로 노광 및 현상하여 녹색 컬러필터(552)를 형성하고, 도 5c에 도시한 바와 같이 적색 및 녹색 컬러필터(551, 552)가 형성된 절연기판(540)의 전면에 청색 감광성 컬러수지를 도포한 후, 노광부를 가지는 마스크를 사용해 선택적으로 노광 및 현상하여 청색 컬러필터(553)를 형성한다.
이 때, 적색, 녹색, 청색 컬러필터(551, 552, 553)는 화소영역(P)에 대응하는 영역에 형성하며, 적색, 녹색, 청색 컬러필터(551, 552 ,553)를 순차적으로 형성하는 경우를 설명하였으나, 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(551, 552, 553)를 형성하는 순서는 임의대로 변경하여 실시할 수 있다.
도 5d는 제2 면에 도전 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 도시한 공정 단면도이다.
도시한 바와 같이 컬러필터층(555), 즉, 적색, 녹색, 청색 컬러필터(551, 552, 553)가 형성되어 있는 절연기판(540)의 제1 면(550)과 대향하는 제2 면(560) 의 전면에 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr)등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 스퍼터링 등의 방법으로 증착한 후, 마스크를 사용해 패터닝(patterning)하여 화소영역(P)에 대응하여 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스(564)를 형성한다.
이 때, 도전 블랙 매트릭스(564)는 개구부의 외각부 영역에서 적색, 녹색, 청색 컬러필터(551, 552, 553)와 소정면적 오버랩 되며, 도전 블랙 매트릭스(564)는 외부 케이스 등에 연결하여 접지 시킨다.
한편, 도시하지는 않았지만 경우에 따라서는 컬러필터층(555)을 형성하는 과정에서 발생할 수 있는 단차를 보상하기 위한 오버코트(overcoat, 미도시)층을 형성하기도 한다.
상술한 바와 같이, 종래에는 서로 다른 공정으로 제1 면(도 2의 250)에 블랙 매트릭스(도 2의 258)를 형성하고, 제2 면(도 2의 260)에 정전기 방지를 위한 도전층(도 2의 262)을 형성하였으나, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판은 제2 면(도 3의 360)에 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 화소영역(P)에 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스(도 3의 364)를 단일 공정으로 형성한다.
이로 인해서, 기판에 발생하는 정전기는 도전 블랙 매트릭스(도 3의 364)를 통해 제거하며, 종래에는 블랙 매트릭스(도 2의 258) 형성공정과 도전층(도 2의 262) 형성공정, 즉, 두 번의 공정을 필요로 하였으나, 본 발명은 블랙 매트릭스와 도전층의 기능을 하는 도전 블랙 매트릭스(364)를 단일 공정으로 형성함으로 공정이 단순화 된다.
또한, 박막트랜지스터와 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있는 기판(도 1의 110)과의 합착 공정시에 두 기판의 셀 갭(cell gap) 편차는 블랙 매트릭스의 영향이 가장 큰데, 블랙 매트릭스(정확하게는 도전 블랙 매트릭스)를 제2 면(배면)에 형성함으로써 셀 갭의 균일성이 개선된다.
도 6은 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치(600)는 소정간격 이격되어 대향하는 제1 기판(610) 및 제2 기판(640)과, 두 기판(610, 640) 사이에 개재된 액정층(630)으로 구성된다.
제1 기판(610)에는 일방향으로 다수의 게이트 배선(미도시) 및 공통배선(미도시)이 평행을 이루며 형성되어 있고, 게이트 배선(미도시)과 교차되는 방향으로 다수의 데이터 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)에 의해 화소영역이 정의된다.
각 화소영역(P)에는 스위칭 소자로써 게이트 배선(미도시)에서 돌출 형성된 게이트 전극(612)과, 게이트 전극(612) 상부에 게이트 절연막(613)을 사이에 두고 구성된 반도체층(614)과, 반도체층(614)의 상부에 소정간격 이격하여 구성된 소스 및 드레인 전극(616, 618)으로 구성되는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있으며, 소스 전극(616)은 데이터 배선(미도시)과 연결되어 있다.
또한, 드레인 전극(618)과 연결되어 제1 전계생선전극인 다수개의 화소전극(622)이 평행하게 형성되어 있고, 공통배선(미도시)에서 분기되어 제2 전계생성전극인 다수개의 공통전극(624)이 화소전극(622)과 평행한 방향으로 교대로 형성되어 있다.
제2 기판(640)의 제1 면(650)에는 특정파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층(655)이 화소영역(P)에 대응하는 영역에 형성되어 있고, 이러한 컬러필터층(655)은 바람직하게는 적색, 녹색, 청색 컬러필터를 포함하며, 경우에 따라서는 조사되는 빛을 그대로 투과시키는 투명부를 더 포함하기도 한다.
제1 면(650)과 대향하는 제2 면(660)에는 화소영역(P)에 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스(664)가 형성되어 있고, 도전 블랙 매트릭스(664)는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
또한, 도시하지는 않았지만 도전 블랙 매트릭스(664)는 외부 케이스 등에 연결되어 접지됨으로써, 기판(640)에 발생하는 정전기를 그라운드(접지)로 흘려보내 제거하여 정전기에 의해 발생하는 수직전계에 의한 화질불량을 개선한다.
이하, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 형성방법을 상세히 설명한다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 공정 단면도이다.
본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 형성방법은 크게 제1 기판을 형성하는 단계와, 제2 기판을 형성하는 단계와, 두 기판을 합착하는 단계와 도전 블랙 매트릭스 형성하는 단계로 구분 지을 수 있다.
도 7a는 제1 기판에 게이트 배선 및 공통배선을 형성하는 단계를 도시한 도 면이다.
도시한 바와 같이, 제1 기판(710)의 전면에 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착한 후, 패터닝하여 게이트 전극(712)이 돌출 형성된 게이트 배선(미도시)과, 이와 평행한 방향으로 일정간격 이격하여 공통배선(미도시)을 형성하며, 공통배선(미도시)으로부터 수직한 방향으로 연장하여 평행하게 구성된 다수의 공통전극(724)을 형성한다.
도 7b는 제1 기판에 게이트 절연막 및 반도체층을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 게이트 전극(712)이 형성된 제1 기판(710)의 전면에 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNX)등을 포함하는 무기 절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착 또는 도포하여 게이트 절연막(713)을 형성한다.
다음으로 액티브층(714a) 및 오믹 콘택층(714b)으로 구성되는 반도체층(714)을 형성하며, 좀 더 상세하게는 게이트 절연막(713)이 형성된 제1 기판(710)의 전면에 비정질 실리콘층 및 불순물 비정질 실리콘층을 차례로 증착한 후, 패터닝하여 액티브층(714a) 및 오믹 콘택층(714b)으로 구성되는 반도체층(714)을 형성한다.
도 7c는 제1 기판에 소스 및 드레인 전극과 화소전극을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 반도체층(714)이 형성된 기판(710)의 전면에 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착한 후, 패터 닝하여 게이트 배선(미도시)과 교차되는 방향으로 데이터 배선(미도시)을 형성하며, 데이터 배선(미도시)에 연결되어 오믹 콘택층(714b)과 접촉하는 소스 전극(716)과, 소스 전극(716)과 일정간격 이격된 드레인 전극(718)을 형성한다.
또한, 드레인 전극(718)과 연결되고 공통전극(724)과 평행하게 일정간격 이격하여 교대로 구성된 다수의 화소전극(722)을 형성한다.
다음으로, 소스 및 드레인 전극(716, 718)과 화소전극(722)을 형성한 기판의 전면에 질화 실리콘(SiNx)을 증착하여 보호층(720)을 형성한다.
도 7d 내지 도 7f는 각각 제2 기판에 적색, 녹색, 청색 컬러필터를 형성하는 단계를 도시한 도면이며, 적색, 녹색, 청색 컬러필터를 형성하는 순서는 임의대로 변경이 가능하다.
이하, 적색, 녹색, 청색 컬러필터를 순차적으로 형성하는 경우를 실시예로 설명한다.
도 7d에 도시한 바와 같이, 제2 기판(740)의 제1 면(750) 전면에 적색 감광성 컬러수지를 도포한 후, 노광부를 가지는 마스크를 사용해 선택적으로 노광 및 현상하여 적색 컬러필터(751)를 형성한다.
다음으로 도 7e에서와 같이 적색 컬러필터(751)가 형성되어 있는 기판의 전면에 녹색 감광성 컬러수지를 도포한 후, 노광부를 가지는 마스크를 사용해 선택적으로 노광 및 현상하여 녹색 컬러필터(752)를 형성하며, 반복해서 도 7f에 도시한 바와 같이 청색 컬러필터(753)를 형성한다.
한편, 컬러필터층(755)이 적색, 녹색, 청색 컬러필터로(751, 752, 753)만 구 성된 경우를 설명하였으나, 경우에 따라서는 적색, 녹색, 청색 컬러필터(751, 752, 753) 이외에 조사되는 빛을 그대로 투과시키는 투명부(미도시)를 더 포함하기도 한다.
도 7g는 제1 기판 및 제2 기판을 합착하고, 도전 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 도시한 도면이다.
도면에서와 같이 박막트랜지스터(T), 화소전극(722), 공통전극(724)이 형성되어 있는 제1 기판(710)과, 컬러필터층(755)이 형성되어 있는 제2 기판(740)을 합착하며, 좀 더 상세하게는 제1 기판(710)의 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있는 면과, 제2 기판(740)의 컬러필터층(755)이 형성되어 있는 면이 대향하도록 합착을 한다.
제1 및 제2 기판(710, 740)을 합착한 후 제2 기판(740)의 제2 면(760)(컬러필터가 형성되어 있는 면과 대향하는 면)의 전면에 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr)등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 스퍼터링(Sputtering)등의 방법으로 증착한 후, 마스크(Mask)를 사용해 패터닝하여 화소영역(P)에 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스(764)를 형성한다.
이 때, 도시하지는 않았지만 도전 블랙 매트릭스(764)는 외부 케이스 등에 연결하여 접지 시키며, 이러한 도전 블랙 매트릭스(764)에 의해 기판에 발생하는 정전기가 제거됨으로써, 수직전계를 방지하여 화질을 개선한다.
상술한 바와 같이, 종래에 횡전계 방식 액정표시장치는 블랙 매트릭스 형성공정과 도전층 형성공정, 즉, 두 번의 공정을 필요로 하였으나, 본 발명은 블랙 매 트릭스와 도전층 기능의 도전 블랙 매트릭스(764)를 형성하는 한번의 공정을 필요로 하며, 따라서 공정이 단순화 된다.
또한, 제1 및 제2 기판(710, 740) 합착시에 두 기판(710, 740)의 셀 갭 편차를 유발하는 가장 큰 요인인 블랙 매트릭스를 제2 기판(740)의 제1 면(750)에서 생략함으로써, 두 기판(710, 740) 사이의 셀 갭의 균일성이 개선된다.
본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시 할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 기판은 블랙 매트릭스와 도전층의 기능을 하는 도전 블랙 매트릭스를 제2 면에 단일 공정으로 형성함으로써, 기판에 발생하는 정전기를 접지로 흘려보내 제거하며, 종래에 제1 면에 블랙 매트릭스 형성하는 공정과, 제2 면에 도전층을 형성하는 공정, 즉, 두 번의 공정으로 형성하던 것을 한번의 공정으로 형성하여 공정이 단순화 되는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 화소영역이 정의된 절연기판과;
    상기 절연기판의 제1 면에 형성되며, 상기 화소영역과 대응되는 영역에 형성된 컬러필터층과;
    상기 절연기판의 제2 면에 형성되며, 상기 화소영역과 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스를
    포함하는 액정표시장치용 기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도전 블랙 매트릭스는 외부 케이스 등에 연결되어 접지되는 액정표시장치용 기판.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 도전 블랙 매트릭스는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성하는 액정표시장치용 기판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 적색, 녹색, 청색 컬러필터을 포함하는 액정표시장치용 기판.
  5. 화소영역이 정의된 절연기판을 준비하는 단계와;
    상기 절연기판의 제 1면에 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 절연기판의 제2 면에 도전 블랙 매트릭스를 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 기판 형성방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 도전 블랙 매트릭스는 외부 케이스 등에 연결되어 접지되는 액정표시장치용 기판 형성방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 도전 블랙 매트릭스는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성하는 액정표시장치용 기판 형성 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 컬러필터층 형성 단계는 적색 컬러필터 형성 단계와, 녹색 컬러필터 형성 단계와, 청색 컬러필터 형성 단계를 포함하는 액정표시장치용 기판 형성방법.
  9. 일방향으로 다수의 게이트 배선 및 공통배선이 평행하게 형성되어 있고, 상기 게이트 배선과 함께 화소영역을 정의하는 데이터 배선이 교차되는 방향으로 형성되어 있고, 상기 화소영역에 스위칭 소자로써 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 상기 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결되어 다수개의 화소전극이 평행하게 형성되어 있으며, 상기 공통배선에서 분기되어 다수개의 공통전극이 상기 화소전극과 평행한 방향으로 교대로 형성되어 있는 제1 기판과;
    제1 면에 상기 화소영역과 대응되는 영역에 컬러필터층이 형성되어 있고, 제2 면에 상기 화소영역과 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 제2 기판과;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층
    을 포함하는 액정표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 도전 블랙 매트릭스는 외부 케이스 등에 연결되어 접지되는 액정표시장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 도전 블랙 매트릭스는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성하는 액정표시장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 적색, 녹색, 청색 컬러필터을 포함하는 액정표시장치.
  13. 화소영역이 정의된 제1 기판에 일방향으로 평행하게 게이트 배선 및 공통배선을 형성하는 단계와;
    상기 제1 기판에 상기 게이트 배선과 교차되는 방향으로 데이트 배선을 형성하는 단계와;
    상기 제1 기판의 화소영역에 스위칭 소자로써 박막트랜지스터를 형성하는 단 계와;
    상기 제1 기판의 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결되어 평행하게 구성된 다수개의 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 공통배선에서 분기되어 상기 제1 기판의 화소영역에 상기 화소전극과 평행한 방향으로 교대로 구성된 다수개의 공통전극을 형성하는 단계와;
    화소영역이 정의된 제2 기판의 제1 면에 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 제1 기판 및 제2 기판을 소정간격 이격하여 합착하는 단계와;
    상기 제1 기판과 합착되어진 제2 기판의 제2 면에 상기 화소영역에 대응하는 개구부를 가지는 도전 블랙 매트릭스를 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치 형성방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 도전 블랙 매트릭스는 외부 케이스 등에 연결되어 접지되는 액정표시장치 형성방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 도전 블랙 매트릭스는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성하는 액정표시장치 형성방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 컬러필터층 형성 단계는 적색 컬러필터 형성 단계와, 녹색 컬러필터 형성 단계와, 청색 컬러필터 형성 단계를 포함하는 액정표시장치용 기판 형성방법.
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